JP5371721B2

JP5371721B2 - 破砕剥離方法

Info

Publication number: JP5371721B2
Application number: JP2009279366A
Authority: JP
Inventors: 道治矢地; 克司奥村; 直樹砂原
Original assignee: 佐藤鉄工株式会社
Priority date: 2009-12-09
Filing date: 2009-12-09
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2029-12-09
Also published as: JP2011120980A

Description

本発明は、例えば、自動車用の触媒からレアメタルを剥離したり、飲料用アルミ缶から塗料を剥離したりすることのできる破砕剥離方法に関する。

自動車等の内燃機関の排ガス浄化用の触媒には、希少金属が含まれている。従って、使用済みの触媒からこれらを回収することが行われている。

従来、このような触媒を破砕して希少金属を回収する場合、二つの工程が必要だった。（一）破砕機によって、触媒をある程度の大きさの破砕屑になるまで破砕する。
（二）破砕屑の表面に付着している希少金属をボールミル等で剥離する。

しかしながら、ボールミルでは破砕ができないことから、破砕と剥離を別々にしなければならず、手間がかかるという問題がある。

また、飲料用アルミ缶等の容器にコーティングされた塗料を落としてアルミのみを回収する場合、燃やすことが行われていた。

しかしながら、燃やすには燃焼装置が必要になるばかりか、燃やすことによる諸々の問題（煙の発生、環境汚染）がある。

そこで、本発明者は、燃焼させることなく、破砕から剥離までが一挙に行える処理の開発に着手した。そのために、チェーン等の線状体を回転させる破砕機（特許文献１参照）を用いることにより、破砕から剥離までが一挙に行えないかと考え、実験してみた。

特開２００２−７９１２４号公報

しかしながら、チェーンを回転させることにより、被破砕物を破砕して破砕屑にはできても、破砕屑の表面に付着した希少金属や塗料は殆ど剥がれ落ちなかった。

本発明は上記実情を考慮して開発されたものであり、その解決しようとする課題はチェーン等の線状体を回転させる技術を用いながら、被破砕物の破砕だけでなく、被破砕物の表面に付着した付着物を剥離することである。

本発明の破砕剥離方法は、破砕室内に被破砕物と直径３．５ｍｍ以下の多数の粒体が収容された状態のまま、破砕室内の底部に配置された回転軸を回転させることにより、回転軸に固定されている可撓性のある線状体を、回転軸を中心にして回転させ、粒体と回転する線状体とによって被破砕物が破砕されて破砕屑になると共に、線状体の回転だけであれば剥離することなく破砕屑の表面へ付着していた付着物が、粒体と回転する線状体とによって剥離して粉体になりながら上昇することを特徴とする。

線状体の回転だけの場合は破砕屑の表面に希少金属等の付着物が付いたままであったにも関わらず、粒体を入れた状態で線状体を回転させることにより、破砕屑の表面に付着していた付着物が剥離することが分かった。

前述の記載では「破砕室内に被破砕物と多数の粒体が収容された状態のまま、破砕室内の底部に配置された回転軸を回転させる」としてあるので、被破砕物及び粒体を破砕室内へ投入する際には、既に回転軸が回転しているか否かを問わない。しかし、破砕から剥離までに要する時間を短縮するには次のようにすることが望ましい。即ち、回転軸を回転させて線状体が回転した後に、破砕室内に被破砕物と多数の粒体を投入することである。

また、粒体の粒径は問わないが、被破砕物の破砕屑の表面に付着した付着物を剥離しやすくするには、次のようにすることが望ましい。即ち、粒体が０．５〜２．０ｍｍ以下の直径であることである。

さらに、次のようにすることが望ましい。即ち、破砕室にダクトで接続された集塵装置の排気ファンを駆動させ、その駆動に基づく吸引力の発生により粉体の付着物を吸引して集塵装置に回収することである。

また、次のようにすることが望ましい。即ち、排気ファンを駆動してから所定時間経過後に排出ゲートを開くことによって破砕室の周壁の排出口を開き、線状体の回転による打撃によって破砕屑と粒体が排出口から排出されることである。

本発明は、破砕室内に被破砕物だけでなく直径３．５ｍｍ以下の粒体を投入してあるので、線状体の回転によって被破砕物と粒体とが攪拌されるような状態となり、被破砕物が破砕されて破砕屑になるだけでなく、破砕屑の表面にそれまで付着していた付着物が剥離し粉体になりながら線状体の回転による旋回流によって上昇する。従って、被破砕物が自動車の触媒であれば、希少金属を破砕屑とは別に回収することができる。

また、回転軸を回転させて線状体が回転した後に被破砕物と粒体を投入させれば、処理時間が短縮される。

さらに、粒体が０．５〜２．０ｍｍ以下の直径であれば、付着物が剥離する率が向上する。

また、破砕室にダクトで接続された集塵装置の排気ファンの吸引力を利用するものであれば、粉体状の付着物を吸引して集塵装置に回収することができる。

さらに、排気ファンを駆動してから所定時間経過後に破砕室の排出口を開けば、線状体の回転による打撃によって破砕屑と粒体を排出口から排出することができる。

本発明に使用する破砕装置の正面側を示す説明図である。本発明に使用する破砕装置の側面側を示す説明図である。粒体の粒径と剥離率との関係を示す棒グラフである。

本発明に使用する破砕剥離装置は、図１又は図２に示すように、被破砕物Ｗ及び多数の粒体Ｒを投入するホッパー１と、ホッパー１に投入された被破砕物Ｗ及び粒体Ｒを貯留するバンカー２と、バンカー２から供給された被破砕物Ｗと粒体Ｒを収容する破砕室３と、破砕室３内で被破砕物Ｗを打撃して破砕屑Ｈにすると共に付着物Ｆを剥離する回転打撃装置４と、破砕屑Ｈと粒体Ｒを回収する回収室５と、剥離した付着物Ｆを回収する集塵装置６を備えている。以下、上述の各構成部分と、各構成部分に関連する事項を詳細に説明する。

バンカー２は、破砕室３の内部空間に繋がる筒である。そして、バンカー２は、破砕室３の天井中央部に取り付けられ、破砕室３から斜め上方に突出する状態で傾いている。

また、ホッパー１は、バンカー２の上方に繋がる筒である。そして、ホッパー１は、斜め上方に向かって口径が広がっている。

ホッパー１とバンカー２とが連続する部分には封鎖ゲート１１が開閉可能に設けられている。封鎖ゲート１１はホッパー１とバンカー２の内部空間同士をほぼ上下に仕切るプレートであって、シリンダ機構１２によって自動的にほぼ横方向に往復動可能に設けられている。ホッパー１とバンカー２との接続部分には戸溝１３が設けられていて、戸溝１３には封鎖ゲート１１が挿入されている。戸溝１３は、三方向で内外に通じる平面視コの字状であって、コの字の両側には封鎖ゲート１１の往復を案内するガイドが固定されている。詳しく言えば、封鎖ゲート１１の幅方向両側に相当する戸溝１３の両側ではその下方にレールガイド１４ａが固定され、レールガイド１４ａが封鎖ゲート１１の往復方向に沿って延長している。また、封鎖ゲート１１の幅方向両側をコの字状に案内する耳状ガイド１４ｂが戸溝１３の両側における奥行き方向の中間部にそれぞれ固定されている。そして、シリンダ機構１２のうちシリンダはガイド側（ホッパー１又はバンカー２）に固定され、ロッドは封鎖ゲート１１に固定されている。このシリンダ機構１２の駆動によって封鎖ゲート１１がレールガイド１４ａに沿って移動し、戸溝１３から内部空間側に奥深く入り込むと、ホッパー１の下方が閉鎖される。

バンカー２の下部には投入ゲート２１が開閉可能に設けられている。投入ゲート２１はバンカー２と破砕室３の内部空間同士をほぼ上下に仕切るプレートであって、シリンダ機構２２によって自動的に揺動可能に設けられている。投入ゲート２１の軸支側がバンカー２の内側に軸２３で揺動可能に支持されている。また、軸２３の両端部はバンカー２の外側に突出しており、そのうち片方の端部には連結片２４が投入ゲート２１の揺動端とは反対側に向かって延長している。シリンダ機構２２のうちシリンダはバンカー２側（図では破砕室３）に、ロッドは連結片２４の先端側に軸支されている。そして、シリンダ機構２２の駆動によって投入ゲート２１が軸２３を中心に揺動する。揺動によって投入ゲート２１が閉じた場合には、バンカー２の内部空間に被破砕物Ｗと粒体Ｒが貯留可能となり、投入ゲート２１が開いた場合には被破砕物Ｗと粒体Ｒが破砕室３に落下して投入される。

破砕室３は、円筒形のケース、即ち円筒形状の周壁３１の上下を円形状の天壁３２と底壁３３とで塞いだケースである。周壁３１にはメンテナンスハッチ３４が形成されており、メンテナンスハッチ３４がメンテナンス扉３５によって開閉可能に塞がれている。また、周壁３１には排出口３６が形成されており、排出口３６の下端が底壁３３に合わせてある。排出口３６に対してその外周側、即ち破砕室３の側方には、回収室５が形成されている。排出口３６を開閉する構造は、回収室５の詳細と併せて後述する。そして、天壁３２には前述したようにその中央部にはバンカー２が固定されており、その外周部には集塵装置６に繋がるダクト３７が固定されている。また、底壁３３には複数本の脚３８が垂下する状態で固定されており、底壁３３の下方に回転打撃装置４を固定してある。

回転打撃装置４は、破砕室３の外側に設置されるモータ４１と、円形状の底壁３３の中心部に上下に貫通する状態で設置される回転軸４２と、回転軸４２の上部外周側に固定されている複数本の線状体４３と、底壁３３の底面に固定され且つ回転軸４２を支持するベアリング４４と、モータ４１の回転を回転軸４２に伝達する伝達機構を備えている。

伝達機構は、回転軸４２の下部に固定される従動側プーリ４５と、モータ４１の駆動軸４６に固定される駆動側プーリ４７と、駆動側プーリ４７と従動側プーリ４５に巻き掛けられるベルト４８を備えている。

線状体４３は、可撓性を備えており、例えば、鎖、ワイヤーロープ、又はリンクなどが挙げられる。ここで用いる「可撓性」とは、ワイヤーロープのような純粋な撓むものだけでなく、鎖やチェーンのような屈曲するものも含む概念である。そして、複数本の線状体４３は、各々の一端が回転軸４２の上部に固着され、他端（先端）が破砕室３の周壁３１の近傍まで放射状に延長する長さである。そして、線状体４３は、破砕室３の底壁３３から少し浮いた状態で高速で回転するようになっている。

回収室５は、床の無い部屋で、その下方に回収箱５１を設置してある。また、回収室５と破砕室３の内部空間同士は排出口３６によって連通している。この排出口３６が排出ゲート５２により開閉可能に塞がれている。排出ゲート５２は、シリンダ機構５３によって自動的に開閉するものである。シリンダ機構５３のうちシリンダ５３ａは回収室５の天井側に固定され、ロッド５３ｂは排出ゲート５２に固定されている。そして、シリンダ機構５３の駆動によって排出ゲート５２が上昇すると、破砕室３と回収室５の内部空間同士が連通し、排出ゲート５２が下降すると、破砕室３と回収室５の内部空間同士が仕切られる。

集塵装置６は、遠心力集塵装置であって、破砕室３から導かれたダクト３７の一端部をサイクロンケース６１に接続し、空気を排出する排気ファン６２をサイクロンケース６１の上部に接続してある。破砕室３で被破砕物Ｗから剥離した付着物Ｆがサイクロンケース６１に回収される。サイクロンケース６１の下部には開閉バルブ６３が接続されている。開閉バルブ６３を開くと、付着物Ｆをサイクロンケース６１の下に落下させて回収できる。

上述した破砕装置を用いる破砕方法は、以下の手順である。
（１）封鎖ゲート１１を開いて、ホッパー１から被破砕物Ｗ（自動車用の触媒）と多数の粒体Ｒを一緒に投入し、バンカー２に貯留する。投入する粒体Ｒは、金属やセラミック等の粒で、線状体４３による打撃によっても破損しない程度の硬度を備えているものとする。
（２）モータ４１を駆動し、回転軸４２を回転させ、回転軸４２を中心にして複数本の線状体４３を高速で回転させる。
（３）また、モータ４１の駆動とほぼ同じタイミングで集塵装置６の排気ファン６２を駆動させる。
（４）その後、封鎖ゲート１１を閉じ、それまで閉じていた投入ゲート２１を開き、破砕室３の内部空間に被破砕物Ｗと粒体Ｒを落下させ、引き続き投入ゲート２１を閉じる。
（５）モータ４１を駆動し続けると、線状体４３の回転によって被破砕物Ｗだけでなく粒体Ｒも打撃され、被破砕物Ｗと粒体Ｒとの攪拌作用によって被破砕物Ｗが破砕されて細かな破砕屑Ｈになっていくと共に、破砕屑Ｈの表面に付着していた付着物Ｆ（希少金属等）が剥離して粉体になっていく。粉体になった付着物Ｆは、線状体４３の高速回転よる旋回流（対流）によって上昇すると共に、排気ファン６２の吸引力により、破砕室３からダクト３７を経て集塵装置６に導かれ、集塵装置６の下側に落下し、開いている開閉バルブ６３を通ってその下に落下して回収される。
（６）所定時間経過後に、排出ゲート５２を開くと、破砕室３と回収室５の内部空間同士が排出口３６によって連通し、線状体４３の高速回転による打撃によって破砕屑Ｈと粒体Ｒが押し出されて排出口３６から排出され、回収室５の下に落下して回収箱５１に回収される。

粒体Ｒの粒径と付着物Ｆ（粉体）の剥離状況との関係が図３の棒グラフに示してある。これを見ると、粒体Ｒの粒径が直径３．５ｍｍのときには剥離率が５０％であるのに、２．０ｍｍ以下になると剥離率が８５％を超え、より詳しくは９０％以上であることが分かる。８５％以上であれば回収率としては充分である。

本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、自動車の触媒に代わってアルミニウム等の缶容器を被破砕物Ｗとして、破砕剥離装置に投入しても良い。この場合であれば、缶容器に付着している塗料が剥離して粉体になる。また、被破砕物Ｗと粒体Ｒとは同時に破砕室３内に投入しても良いし、別々の時期に投入しても良い。さらに、バンカー２は、破砕室３から斜め上方に突出する状態で傾く形態に限らず、垂直方向を含めて上方に突出していれば良い。また、集塵装置６は、重力集塵装置など他の集塵装置であっても良い。

１ホッパー
２バンカー
３破砕室
４回転打撃装置
５回収室
６集塵装置
１１封鎖ゲート
１２シリンダ機構
１３戸溝
１４ａレールガイド
１４ｂ耳状ガイド
２１投入ゲート
２２シリンダ機構
２３軸
２４連結片
３１周壁
３２天壁
３３底壁
３４メンテナンスハッチ
３５メンテナンス扉
３６排出口
３７ダクト
３８脚
４１モータ
４２回転軸
４３線状体
４４ベアリング
４５従動側プーリ
４６駆動軸
４７駆動側プーリ
４８ベルト
５１回収箱
５２排出ゲート
５３シリンダ機構
５３ａシリンダ
５３ｂロッド
６１サイクロンケース
６２排気ファン
６３開閉バルブ
Ｗ被破砕物
Ｒ粒体
Ｈ破砕屑
Ｆ付着物

Claims

破砕室（３）内に被破砕物（Ｗ）と直径３．５ｍｍ以下の多数の粒体（Ｒ）が収容された状態のまま、破砕室（３）内の底部に配置された回転軸（４２）を回転させることにより、回転軸（４２）に固定されている可撓性のある線状体（４３）を、回転軸（４２）を中心にして回転させ、粒体（Ｒ）と回転する線状体（４３）とによって被破砕物（Ｗ）が破砕されて破砕屑（Ｈ）になると共に、線状体（４３）の回転だけであれば剥離することなく破砕屑（Ｈ）の表面へ付着していた付着物（Ｆ）が、粒体（Ｒ）と回転する線状体（４３）とによって剥離して粉体になりながら上昇することを特徴とする破砕剥離方法。
回転軸（４２）を回転させて線状体（４３）が回転した後に、破砕室（３）内に被破砕物（Ｗ）と多数の粒体（Ｒ）を投入することを特徴とする請求項１記載の破砕剥離方法。
粒体（Ｒ）が０．５〜２．０ｍｍ以下の直径であることを特徴とする請求項１又は２記載の破砕剥離方法。
破砕室（３）にダクト（３７）で接続された集塵装置（６）の排気ファン（６２）を駆動させ、その駆動に基づく吸引力の発生により粉体状の付着物（Ｆ）を吸引して集塵装置（６）に回収することを特徴とする請求項１、２又は３記載の破砕剥離方法。
排気ファン（６２）を駆動してから所定時間経過後に排出ゲート（５２）を開くことによって破砕室（３）の周壁（３１）の排出口（３６）を開き、線状体（４３）の回転による打撃によって破砕屑（Ｈ）と粒体（Ｒ）が排出口（３６）から排出されることを特徴とする請求項４記載の破砕剥離方法。