JP4514751B2 - 粒子流から非鉄の金属含有粒子を回収する方法 - Google Patents

Description

本発明は粒子流から非鉄の金属含有粒子を回収して、非鉄の金属富化部分と非鉄の金属欠乏部分とを生成する方法に関する。

例えば家庭廃棄物の焼却で生成された炉灰が含まれ、また１種類以上の金属が比較的多量に含まれた廃棄物流などの様々な流れがある。金属が存在するため、廃棄物流を利用して出費を減らす可能性は制限される。この理由のため、金属を分離する方法が先行技術で述べられている。鉄金属は磁石によって簡単に分離できる。コンベアベルトで搬送された非鉄金属の磁界分離も先行技術、例えば非特許文献１で知られている。この文献で非鉄の金属富化部分と非鉄の金属欠乏部分が生成される。本出願で金属に言及するときは、前記金属の合金も含むものと見なされる。

従来の方法の回転率は、コンベアベルト幅１ｍ当たり１トン／時間のオーダーである。
Eburon著「渦電流分離」REM P.C.出版、オランダ、１９９９年

本発明の目的は、粒子流から非鉄の金属含有粒子を回収し、基本的にスクラップ金属として販売できる非鉄の金属富化部分を生成する簡単で安価な方法を提供することである。また非鉄の金属欠乏流は価値を上げて、再使用に適合可能にする。

この目的のため、本発明は次の工程からなることを特徴とする、請求項１の前提部分に記載された方法を提供する。
ａ）液体を使用して少なくとも非鉄の金属を含まない粒子がコンベアベルトに付着するように単一層の形でコンベアベルト上に粒子流を置き、
ｂ）非鉄の金属含有粒子を分離するため、コンベアベルト上の湿った単一層をベルトと同一方向に回転する磁界に曝して、非鉄の金属富化部分を生成し、
ｃ）コンベアベルトに付着する粒子を除去して、非鉄の金属欠乏部分を生成する工程。

このような分離によって非鉄金属部分から非鉄金属が非常に濃縮されることが分かった。粒子の寸法および形状が非常に変化するという事実を考慮すると、これは全く驚くべきことである。最適に分離するために、使用する粒子流のうち寸法８ｍｍ未満の粒子が、好ましくは９０重量％を超えるのが好ましく、また９８重量％を超えるのがより好ましい。ベルトからの除去は、例えば加熱（液体の蒸発）により有効となるが、ブラシやナイフなどを使用して機械的に、または圧縮空気などを使用して非接触で行なうことが好ましい。ベルトに粒子が付着する適当な材料でベルトを作ることが重要である。しかし、驚くべきことに、使用されるベルトは粒子流に存在する不純物のためそれ自体所望の特性を有することが分かった。通常、ベルトは合成または非合成のゴムで作られる。実施する分離に応じて、磁界は、例えば０．２テスラの磁束密度に選択できる。使用される液体の量はコンベアベルト上の液体層が５０−２００ミクロンに等しくなるようにする。当技術分野における通常の知識を有する者にとって、粒子がベルトに付着するか否かを判断し、ベルトに粒子が適当に付着するように液体量を調整することは全く問題がない。コンベアベルトの粒子流の液体量はコンベアベルト上の粒子流の合計重量に対して、例えば、５％以上で、１０％以上、特に１２％以上にすると有利である。発明による方法では大きい回転率（ベルトの幅メートル当たり４トン／時など）が可能であり、より小さい粒子（直径５ｍｍ未満）の分離も容易となる。

好ましい実施形態によると、液体は水である。
水は安価で、不活性で、不燃性でかつ毒性のない液体である。
使用する好ましい粒子流はｉ）プラスチックと金属との混合物、ｉｉ）塩分を含んだ廃棄物とａ）マグネシウムｂ）アルミニウムから選択された金属との混合物、ｉｉｉ）電子部品スクラップおよびｉｖ）家庭廃棄物焼却炉からの廃棄物とから選択された粒子流である。

これらの適用領域では発明による安価で有効な分離方法が差し迫って必要となる。
好ましい実施形態の特徴によると、単一層は毎秒当たり最大２１０の磁界変化をする回転磁界に曝される。

このような周波数は、ベルト上の粒子流に磁性（鉄）粒子も含める一方で、ベルトから非鉄金属粒子を開放するのに十分であることが分かった。
コンベアベルトの速度は１ｍ／ｓ未満にするのが好ましい。

この速度で分離が良好になる。
液体はベルトへの粒子付着を促進する添加剤である。これは塩（例えば、塩化ナトリウム）またはポリマー（デンプン、ポリヒドロキシアルキルセルローズ、ポリビニルピロリドンなど）など液体に可溶の化合物にすることができる。添加剤が許容されない汚染粒子流を確実に生成しないように、実施する分離に応じて添加剤を選択することは明白である。実際には、このような添加剤は必要であるときでも、極めて低い濃度のもので十分である。

本発明は次の実験によって、図面を参照して詳細に説明するが、唯一の図面は発明による方法を実施するために適当な装置を示す。
図は発明による方法の実施に適した装置の概略的側面図を示す。

図に示す装置はコンベアベルト１で構成され、この上に、例えば貯蔵ホッパ７からの粒子Ａが連続して、粒子が単一層または薄い層を形成する（ベルト１は完全には覆われないことを意味する）ような量でコンベアベルト１に分布して供給される。コンベアベルト１上に分配された粒子自体が湿っていないときは、例えば、コンベアベルト上に液体Ｂを連続して例えば噴霧で散布するスプレー２を備えることができる。液体Ｂにより粒子Ａがベルトに確実に付着する。コンベアベルト１の一端の近辺に、この場合、コンベアベルト１に組み込まれた多極のローター３で形成された回転磁界が設けられる。多極のローター３はコンベアベルト１の回転方向とは逆の方向に回転し、コンベアベルト上の粒子を回転磁界（点線で表す）に曝して、コンベアベルト１と同一方向に回転させる。このやり方で、コンベアベルト１上の非鉄金属粒子に力が加えられ、その結果、粒子は飛び離れて回収容器４内に落ちる。例えばプラスチック、砂、鉄金属などの非鉄金属でない材料はベルトコンベア１に付着し、スクレーパー５によってコンベアベルト１から取り除かれる。スクレーパーの代わりに、ブラシまたはエアーナイフを使用することも可能である。エアーナイフはコンベアベルト１の方向に向けられた圧縮空気を吹き出すスリットである。またコンベアベルト１から取り除かれた粒子は回収容器６に回収される。距離「ａ」は、ベルトに付着しないか、ほとんど付着しない粒子などの非鉄金属でない粒子が少なくとも回収容器４に回収された部分に混じる可能性がないように選択される。当技術分野における通常の知識を有する者は、簡単な通常の普通の実験により、粒子部分の所望の純度および所望の生成量に応じて適当な距離「ａ」を決定することができる。非鉄金属でないコンベアベルト１の粒子はコンベアベルト１の下側にくる前にはコンベアベルト１に付着する必要はない。コンベアベルト１上で粒子が水平衝撃を受けると、これにより、非鉄金属でない粒子も非鉄金属粒子の回収容器４に落下する危険が増加する。たとえ、付着力が重力に十分に対抗するものでなくても、コンベアベルトへのこの付着により前記危険を防止する助けになる。回収容器４と回収容器６を分離する壁は、この場合、コンベアベルト１の下流端を越えて配置される（すなわち、コンベアベルト１の下ではない）。粒子流Ａにたまたま混じった鉄金属を回収する回収容器１０が選択的に設けられる。当技術分野における通常の知識を有する者であれば、分離される粒子流Ａ用に距離ｂを決定することも容易である。

炉灰からの非鉄金属の分離
実験において家庭用廃棄物焼却炉からの炉灰を最初にふるい選別し、続いて発明による分離を行なった。
（ふるい選別）
大規模の実験において廃棄物焼却炉からの炉灰を湿った状態でふるい選別して非常に粗い部分と非常に細かい部分である、２−６ｍｍの部分と５０ミクロン−２ｍｍの部分とを生成した。
（磁気分離）
２−６ｍｍの部分（供給物）を表１の条件の下で回転ドラム渦電流選別機により処理した。供給物および生成物流のデータは、分析から推測して、表２に表した。この処理で分離機は１８極（９Ｎ極と９Ｓ極）の磁気ローターのものを使用し、ローターは毎分１０００回転で通常の方向とは逆の方向に回転させた。磁界変化が固定点におけるローターの磁界の完全な回転を意味するとして、分離は毎秒当たり１５０（＝９×１０００／６０）の磁界変化で実施した。磁束密度は磁気ローター上の材料を移動させるコンベアベルトの表面で約０．３テスラであった。材料はローター軸の下方約６６ｃｍの３つの回収容器（生成物１（非鉄）ではローター軸から４５ｃｍを超え、生成物２（鉄）ではローター軸から３０および４５ｃｍの間、生成物３（非鉄でない）ではローター軸から３０ｃｍ未満）に回収した。供給物を供給するとき、含水比を１５％に増加させるため、湿った状態でふるい選別部分に約１００ｋｇの水を加えた。毎秒当たりの磁界変化数は供給物の粒子寸法を考慮して非常に低くした。しかし、少量の供給物（表３において、約１トンの代わりにそれぞれ２０ｋｇ）の２つの操作実験によると、ローター速度を大きくすると軽い磁性粒子は非鉄部分に引きずられて非鉄生成物に悪い影響を与えるが、ローター速度を２０００ｒｐｍに増加しても濃縮物内の回収した非鉄の量はそれほど改善されない。

ベルトに付着した粒子は圧縮空気を使用してベルトから吹きはらい、非鉄の金属欠乏部分を形成した。

大規模実験によると、２．５ｋｇのアルミニウムを含む非鉄（８３６ｋｇ）（すなわち、非鉄金属）でない生成物はしたがってわずか０．３％の不純物しか含まない。

（電子部品スクラップの分離）
主としてプリント基板に含まれる電子部品を４ｍｍ以下の粒子に破砕して分離を行なった。粒子流は主としてプラスチック部分およびアルミニウムと極少量の銅線（典型的には１ｍｍ直径）を含む。プラスチック部分を再使用可能にするために、金属を除去することが重要であった。まずスロットふるい（幅１ｍｍ）を使用してふるい選別して大部分の銅を除去した。銅は別として、プラスチック部分も約１−２％ふるい選別で除去された。残りの材料を実施例１と同様に分離したが、ローターは２０００ｒｐｍ（毎秒当たり３００磁界変化）で操作した。粒子流は鉄金属を含んでいなかったので、ローター速度を高く選択した。

本発明による方法を実施するに適した装置の概略側面を示す。

Claims (5)

1. 粒子流から非鉄の金属含有粒子を回収して非鉄の金属富化部分と非鉄の金属欠乏部分を生成する方法において、
   ａ）少なくとも非鉄の金属を含まない粒子がコンベアベルトに付着するように、コンベアベルト上に液体を散布し、単一層の形でコンベアベルト上に粒子流を置き、
   ｂ）非鉄の金属含有粒子を分離するため、コンベアベルト上の湿った単一層をベルトと同一方向に回転する磁界に曝し、非鉄の金属含有粒子に回転磁界による力が加わり粒子は飛び離れて、非鉄の金属富化部分を生成し、
   ｃ）物理的に又は液体の蒸発により、コンベアベルトに付着する粒子を除去して、非鉄の金属欠乏部分を生成する工程からなることを特徴とする方法。
2. 液体は水であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 粒子流はｉ）プラスチックと金属との混合物、ｉｉ）塩分を含んだ廃棄物とａ）マグネシウムｂ）アルミニウムから選択された金属との混合物、ｉｉｉ）電子部品スクラップおよびｉｖ）家庭廃棄物焼却炉からの廃棄物とから選択されたことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 単一層は毎秒最大２１０磁界変化で回転磁界に曝されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
5. コンベアベルトの速度は１ｍ／ｓ未満とすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。

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