JP5409269B2 - スクラップシュレッダー設備におけるダストの回収方法 - Google Patents

Description

本発明は、スクラップを破砕・選別し、良質な鉄スクラップを回収するためのスクラップシュレッダー設備において、スクラップの破砕・選別工程で捕集されるダストから、製鉄原料等として利材化が可能な鉄含有ダストを回収するための方法に関する。

従来から、廃自動車や建築廃材などの鉄スクラップが製鉄原料（鉄源）として利用されている。製鉄原料として利用するために、鉄スクラップはシュレッダー設備において破砕・選別され、良質な鉄スクラップのみが製鉄原料として回収される（例えば、特許文献１）。
スクラップシュレッダー設備において鉄スクラップを破砕・選別する工程では多量のダストが発生し、このダストは風力選別されてサイクロンなどにより捕集される。

特開２００９−８４６０３号公報

スクラップシュレッダー設備において捕集されるダストは、設備へのスクラップ投入量の７〜８mass％にも達することがあるが、従来では、捕集されたダストの全量が産業廃棄物として処理されている。しかし、ダストの産業廃棄物処理には多大なコストがかかり、そのコスト低減が望まれている。
したがって本発明の目的は、スクラップシュレッダー設備におけるスクラップの破砕・選別工程で捕集されるダストから、製鉄原料等に利材化が可能なダストを効率的且つ安定的に回収することができる方法を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために、捕集ダストの成分と処理方法について詳細な検討を行った。その結果、捕集ダストには多くの鉄分が含まれており、この捕集ダストを所定の条件で分級処理することにより、製鉄原料等として利材化が可能な良質な鉄含有ダストを回収できることを見出した。また、スクラップシュレッダー設備で捕集されるダストのなかでも、シュレッダーの出側位置で捕集される所謂土砂系ダストの細粒分（分級後の細粒側）が、特に鉄分含有率の高いダストであり、製鉄原料等として特に好適なものであることを見出した。
本発明はこのような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。

［1］スクラップシュレッダー設備で捕集されたダスト（Ａ）を篩で分級処理し、篩下のダスト（ａ）を鉄含有ダストとして回収することを特徴とするスクラップシュレッダー設備におけるダストの回収方法。
［2］上記［1］の回収方法において、ダスト（Ａ）がシュレッダーの出側位置で分離除去された後、捕集されたダストであることを特徴とするスクラップシュレッダー設備におけるダストの回収方法。
［3］上記［1］または［2］の回収方法において、ダスト（ａ）中の鉄分は、砂鉄、スケールの中から選ばれる１種以上を主体とするものであることを特徴とするスクラップシュレッダー設備におけるダストの回収方法。

［4］上記［1］〜［3］のいずれかの回収方法において、ダスト（Ａ）を篩目が１〜５ｍｍの篩で分級処理することを特徴とするスクラップシュレッダー設備におけるダストの回収方法。
［5］上記［1］〜［4］のいずれかの回収方法において、ダスト（ａ）を磁気選別処理し、さらに鉄分含有率の高いダストを得ることを特徴とするスクラップシュレッダー設備におけるダストの回収方法。
［6］上記［1］〜［5］のいずれかの回収方法において、磁気選別処理では、磁気吸着力が異なる２機以上の磁気選別機を使い分けるか若しくは磁気吸着力が調整可能な磁気選別機を用いることにより、鉄分含有率が異なるダストを選択的に得ることを特徴とするスクラップシュレッダー設備におけるダストの回収方法。

本発明によれば、スクラップシュレッダー設備で捕集されるダストから、製鉄原料等に利材化が可能な鉄分含有率の高いダストを効率的且つ安定的に回収することができ、このため資源の有効利用を図ることができるとともに、ダストの産業廃棄物処理に要するコストを低減することができる。

スクラップの破砕・選別工程でダストが捕集されるスクラップシュレッダー設備の一実施形態を模式的に示す説明図 本発明法の一実施形態を示す説明図 本発明法においてダストの磁気選別に使用する磁気選別機の実施形態例を示す説明図

図１は、スクラップの破砕・選別工程でダストが捕集されるスクラップシュレッダー設備の一実施形態を模式的に示すものである。
通常、この種のスクラップシュレッダー設備は、処理ラインの上流側から順に、シュレッダー、１段以上の風力選別機構、１段以上の磁気選別機などを備えている。本実施形態では、処理ラインの上流側から順に、シュレッダー１、揺動選別機２、２段階の磁気選別機３a，３bを備えており、さらに、主にダストを捕集するための風力選別機構４，５，６が、シュレッダー１の出側位置と、揺動選別機２の入側位置および磁気選別機３a−磁気選別機３b間に、それぞれ設けられている。また、風力選別を行うために、シュレッダー１の出側位置にはフード１４aが、揺動選別機２の入側位置の上方にはフード１４bが、磁気選別機３a−磁気選別機３b間の上方位置にはフード１４cが、それぞれ設けられている。
また、この設備は、材料搬送用の各種コンベアを備えており、７は材料供給エプロンコンベア、８，１０a，１０bは振動コンベア、９a，９b，１１は搬送コンベア（ベルトコンベア）である。

図１のスクラップシュレッダー設備に供給されたスクラップは、シュレッダー１で破砕された後、揺動選別機２で軽量物（プラスチックや非鉄金属など）と重量物が分離されることで、主にプラスチックや非鉄金属が分離除去され、最後にドラム式の磁気選別機３a，３bで鉄（鉄スクラップ）が選別される。そして、この一連の破砕・選別工程において風力選別機構４，５，６によりダストが分離除去され、捕集される。
上記のようにダストの分離除去（風力選別）・捕集は、（i）シュレッダー１の出側位置、（ii）揺動選別機２の入側位置、（iii）磁気選別機３a−磁気選別機３b間の位置、でそれぞれ行われるが、上記（i）で分離除去・捕集されるダストと、それよりも下流側で分離除去・捕集されるダスト（すなわち、（ii）および（iii）で分離除去・捕集されるダスト）は成分が異なるため、それぞれ別々の集塵機で捕集される。すなわち、（i）についてはサイクロン１２（集塵機）で、（ii）および（iii）についてはサイクロン１３（集塵機）で、それぞれ捕集される。

前記シュレッダー１は、本実施形態では複数のハンマ１００が回転することによりスクラッップを破砕するハンマ式破砕機で構成されている。このシュレッダー１では、例えば、廃自動車や建築廃材などに由来する、銅線やプラスチック等の非鉄分が混入した低品位鉄スクラッップを、適当な大きさの塊（例えば、５０〜１５０ｍｍ程度）に破砕する。そして、その際の切断、衝撃、摩擦などの作用により、ダストが発生するが、このダストはシュレッダー１の出側位置で風力選別機構４で吸引（集塵）されて分離除去され、排出ライン１５に排出され、その途中でサイクロン１２により捕集される。なお、シュレッダー１は、他の破砕方式のものでもよい。

スクラップがシュレッダー１を経て揺動選別機２、磁気選別機３a，３bに順次送られ、処理される過程でさらにダストが発生し、このダストは揺動選別機２の入側位置と磁気選別機３a−磁気選別機３b間の位置において、それぞれ風力選別機構５，６で分離除去され、風力選別用のキャリアガス（空気）に随伴して排出ライン１６に排出され、その途中でサイクロン１３により捕集される。なお、風力選別機構５，６には、キャリアガス循環用のライン１７，１８を通じてキャリアガスが供給される。
前記サイクロン１２，１３を経たキャリアガスは、湿式集塵機１９で除塵される。なお、この湿式集塵機１９に代えて乾式集塵機を設けてもよい。

本発明は、上述したようにしてスクラップシュレッダー設備で捕集されたダストを処理の対象とし、これから良質な鉄含有ダストを分離回収するものであり、基本的には、処理対象とするダストに制限はない。したがって、図１に示すようなスクラップシュレッダー設備において、（i）シュレッダー１の出側位置で分離除去・捕集されたダスト、（ii）揺動選別機２の入側位置で分離除去・捕集されたダスト、（iii）磁気選別機３a−磁気選別機３b間の位置で分離除去・捕集されたダスト、のいずれを対象としてもよい。一方、本発明者らによる調査・検討の結果、上記（ii）、（iii）のダストは非鉄系成分が比較的多いのに対して、上記（i）のダストは鉄分含有率が高いことが判明した。ここで、スクラップシュレッダー設備で捕集されるダストの約８０mass％程度が上記（i）のダストであり、したがって、このダストを処理対象とすることが、資源の有効利用と廃棄物処理コストの低減化の面で特に好ましいと言える。したがって、本発明では、少なくとも上記（i）のダストを処理の対象とすることが好ましい。

以下、本発明に係るダストの回収方法について説明する。
本発明法では、スクラップシュレッダー設備で捕集されたダストＡを篩（例えば、振動篩）で分級処理し、篩下のダストａを利材化可能な鉄含有ダストとして回収する。分級処理に用いる篩の篩目は１〜５ｍｍ（より好ましくは３ｍｍ前後）とすることが好ましい。篩目が１ｍｍ未満では、回収されるダストが６０質量％程度と少なく、効率が低くなる。一方、篩目が５ｍｍを超えると、利材化するのに不適当な異物（例えば、銅線など）の混入が増加する。分級処理して得られたダストａをさらに磁気選別処理することにより、より鉄分含有率の高い良質な鉄含有ダストを得ることができる。
本発明において処理の対象とするダストＡは、上述したように、シュレッダー１の出側位置で分離除去・捕集されたダストであることが好ましく、以下、そのようなダストを処理対象とする場合について説明する。

図２は、本発明法の一実施形態を示すもので、２０は振動篩、２１a，２１bは、それぞれドラム式の磁気選別機、３５は切替ダンパである。この切替ダンパ３５は、磁気選別機２１a，２１bを使い分ける際に、使用する磁気選別機にダストを選択的に供給するために用いられる。
ダストＡは、振動篩２０で分級処理され、その篩下のダストａが利材化が可能な鉄含有ダストとして回収される。一方、篩上のダストは、非鉄成分（非鉄金属、プラスチックなど）が主体のものであるので、通常、産業廃棄物として処理される。

さきに述べたように、振動篩２０の篩目は１〜５ｍｍ程度（より好ましくは３ｍｍ前後）が好ましい。スクラップシュレッダー設備のシュレッダー１の出側位置で分離除去・捕集されたダストを、そのような振動篩２０で分級処理することにより、プラスチック、ゴム、木片、銅線などの割合が高いダストが篩上となり、鉄分の割合が高いダストが篩下となる。篩上のダストは、ダストのリサイクル（例えば、ダストを塊成化して製鉄原料とする）を阻害するものであり、本発明では、上記のような分級処理を行うだけで、そのようなダストが取り除かれ、鉄分含有率の高いダストを選別回収できることを見出したものである。また、この選別回収された鉄含有ダスト中の鉄分は、砂鉄やスケールが主体であることが判った。

上記分級処理により選別・回収されたダストａ（篩下ダスト）は、通常、鉄分含有率が３５〜４０mass％程度であり、そのままでも製鉄原料として使用できるが、本実施形態では、ダストａをさらに磁気選別処理し、より鉄分含有率が高く成分が安定化したダストを得るようにしている。ダストａを磁気選別処理する方法に特別な制限はないが、処理効率や選別精度などの点からは、本実施形態で使用するようなドラム式磁気選別機による磁気選別処理が好ましい。

また、本実施形態では、磁気吸着力が異なる２機の磁気選別機２１a，２１bを使い分けることにより、鉄分含有率が異なる鉄含有ダスト、すなわち、高純度Ｆｅダスト（例えば、鉄分含有率が６０〜７０mass％程度のダスト）と低純度Ｆｅダスト（例えば、鉄分含有率が４５〜５５mass％程度のダスト）が選択的に得られるようにしてある。本実施形態では、磁気選別機２１aを永久磁石型のドラム式磁気選別機で構成し、磁気選別機２１bを交流電磁石＋永久磁石併用型のドラム式磁気選別機で構成しており、これら磁気選別機の磁気吸着力は、磁気選別機２１a＜磁気選別機２１bである。

図３（イ）、（ロ）は、これら磁気選別機２１a，２１bの構造を模式的に示すもので、図３（イ）は、永久磁石型のドラム式磁気選別機である磁気選別機２１aを示している。この磁気選別機２１aは、回転駆動するドラム２２と、このドラム２２の内側にドラムとは独立して固定的に配置された永久磁石であって、ドラム上端位置から下端位置までの約半周部の内側に配置された永久磁石２３と、ドラム２２の上端位置にダストａを供給する供給手段である振動フィーダ２４と、この振動フィーダ２４にダストａを供給する供給ホッパー２７と、ドラム全体を覆い且つドラムの下方にダスト排出口２５０x，２５０yを有するカバー２５を備えている。前記ダスト排出口２５０x，２５０yのうち、内側に永久磁石２３が配置されたドラム半周部の下方に位置するダスト排出口２５０xは非磁着性ダスト（分離除去されるダスト）用の排出口であり、内側に永久磁石が配置されていないドラム半周部の下方に位置するダスト排出口２５０yは磁着性ダスト（選別される鉄含有ダスト）用の排出口である。なお、両ダスト排出口２５０x，２５０yの間には、両ダスト排出口方向に傾動可能で、その傾動角度が調整可能な分岐板２６が設けられている。この分岐板２６の傾動角度を調整することにより、磁着性ダストの回収率や純度を調整することができる。

この磁気選別機２１aでは、ドラム２２が図中矢印方向に回転駆動し、この回転中のドラム２２の頂部に、振動フィーダ２４からダストａが供給される。この供給されたダストａのうち非磁着性ダストは、ドラム面に磁着することなく、そのままダスト排出口２５０xに落下する。一方、鉄分含有率が高い磁着性ダストは、ドラム内側の永久磁石２３の作用によりドラム面に磁着し、ドラム下端位置を過ぎると磁着状態が解除されるため、ダスト排出口２５０yに落下する。

図３（ロ）は、交流電磁石＋永久磁石併用型のドラム式磁気選別機である磁気選別機２１bを示している。この磁気選別機２１bは、回転駆動するドラム２8と、このドラム２８の内側にドラムとは独立して固定的に配置された磁石群ｍと、ドラム２８の側部位置にダストａを供給する供給手段である振動フィーダ３１と、この振動フィーダ３１にダストａを供給する供給ホッパー３４と、ドラム全体を覆い且つドラムの下方にダスト排出口３２０x，３２０yを有するカバー３２を備えている。

ドラム内側に配置された前記磁石群ｍは、振動フィーダ３１によってダストａが供給されるドラム側部位置（またはその近傍）を始点とするドラム下側の約半周部の内側に配置されている。磁石群ｍは、ドラム周面に沿って間隔をおいて配置された永久磁石２９と交流電磁石３０で構成されており、本実施形態では、複数の永久磁石２９と交流電磁石３０がドラム周方向で交互に配置されている。また、各交流電磁石３０は、ドラム軸方向において異なる磁極が交互に配置（例えば、Ｎ極−Ｓ極−Ｎ極）されている。

また、前記ダスト排出口３２０x，３２０yのうち、振動フィーダ３１によるダスト供給部側の下方に位置するダスト排出口３２０xは非磁着性ダスト（分離除去されるダスト）用の排出口であり、ダスト供給部側とは反対側の下方に位置するダスト排出口３２０yは磁着性ダスト（選別される鉄含有ダスト）用の排出口である。なお、両ダスト排出口３２０x，３２０yの間には、両ダスト排出口方向に傾動可能で、その傾動角度が調整可能な分岐板３３が設けられている。この分岐板３３の傾動角度を調整することにより、磁着性ダストの回収率や純度を調整することができる。

この磁気選別機２１bでは、ドラム２８が図中矢印方向に回転駆動し、この回転中のドラム２８の側部位置に、振動フィーダ３１からダストａが供給される。この供給されたダストａのうち鉄分含有率が低い非磁着性ダストは、ドラム面に磁着することなく、そのままダスト排出口３２０xに落下する。一方、鉄分含有率が高い磁着性ダストは、ドラム内側の磁石（永久磁石２９と交流電磁石３０）の作用によりドラム面に磁着し、ドラム下端位置を過ぎると磁着状態が解除されるため、ダスト排出口３２０yに落下する。この際、各交流電磁石３０は、ドラム軸方向でＮ極とＳ極が交互に切り替わり、磁着したダストに一種の振動作用が及ぼされるため、相対的に磁着性の低いダストはふるい落とされて、ダスト排出口３２０yに達する前にダスト排出口３２０xに落下し、高磁着性ダスト（鉄分含有率が特に高いダスト）のみが磁着状態を維持し、磁石群ｍの領域を過ぎて磁着状態が解除されることで、ダスト排出口３２０yに落下する。この結果、永久磁石型のドラム式磁気選別機である磁気選別機２１aに較べ、より鉄分含有率が高いダストを選別することができる。
なお、本実施形態では、磁気吸着力が異なる２機の磁気選別機２１a，２１bを用いているが、磁気吸着力が異なる３機以上の磁気選別機を用いてもよい。また、磁気吸着力が調整可能な磁気選別機を用いることにより、鉄分含有率が異なる鉄含有ダストを選択的に得るようにしてもよい。

図２に示すような設備を用いて本発明の試験を実施し、振動篩２０で分級処理して回収されたダストａの組成、磁気選別機２１aと磁気選別機２１bでの磁気選別によるダスト回収率、磁気選別されたダストの組成を調べた。その結果を表１に示す。ここで、処理対象としたダストＡは、スクラップシュレッダー設備のシュレッダー１の出側位置で分離除去・捕集されたダストであり、これを本発明法に従い振動篩２０（篩目：３ｍｍ）で分級処理し、篩下のダストａを得た。さらに、このダストａを、図３（イ），（ロ）に示す磁気選別機２１aと磁気選別機２１bを用いて磁気選別し、鉄分含有率が異なるダストを選別した。

表１に示すように、本発明法に従いダストＡを分級処理することにより、篩下のダストとして鉄分含有率が高められたダストａが得られている。また、このダストａをさらに磁気選別することにより、より鉄含有率が高いダストが得られている。

また、上記のように、磁気吸着力が異なる２機以上の磁気選別機２１a，２１bを使い分けることにより、或いは磁気吸着力が調整可能な磁気選別機を用いることにより、鉄分含有率が異なる鉄含有ダストを選択的に得るようにするのは、次のような理由による。例えば、表１に示されるダスト組成を例に挙げると、磁気選別機２１aで選別された鉄含有ダストは、ダスト回収率は高いが、鉄分含有率が４５mass％で、Ｃｕ含有率は磁気選別前のダストａとほぼ同じである。これに対して、磁気選別機２１bで選別された鉄含有ダストは、ダスト回収率は低いが、鉄分含有率が７０mass％で、しかもＣｕ含有率は磁気選別前のダストａに較べて半減している。ダストを磁気選別する目的は、ダストの鉄分含有率を高めることの他に、Ｃｕ含有率を低減化することにあるが、例えば、ダストを塊成化して製鉄原料とする際に、種々の事情により、ダストの鉄分含有率を高め或いはＣｕ含有率を低減化するよりも、ダスト回収率を高めた方が良い場合と、これとは逆に、ダスト回収率を高めるよりも、ダストの鉄分含有率を高め或いはＣｕ含有率を低減化させる方が良い場合があり、それぞれの場合に好適なダストを選択的に得られるようにしたものである。

次に、本発明法によるダストの産業廃棄物処理コストの低減化効果の一例を示すと、次のようになる。図１に示すようなスクラップシュレッダー設備で、例えば、約１０万ｔ／年のスクラップを処理した場合、シュレッダー１の出側位置で分離除去・捕集されるダスト量は約６４００ｔ／年であり、これを本発明法により分級処理すると約６１００ｔ／年の鉄含有ダスト（鉄含有率：約３５mass％）が得られる。仮に、これをそのまま製鉄原料として用いた場合には、従来要していたダストの産業廃棄物処理費用の９５％を節減することができる。また、得られた鉄含有ダストを、さらに磁気選別機２１aで磁気選別すると約４６００ｔ／年の鉄含有ダスト（鉄含有率：約４５mass％）が、また、磁気選別機２１bで磁気選別すると約１８００ｔ／年の鉄含有ダスト（鉄含有率：約７０mass％）が、それぞれ得られる。したがって、前者の場合には、従来要していたダストの産業廃棄物処理費用の７２％を節減することができ、後者の場合には、従来要していたダストの産業廃棄物処理費用の２８％を節減することができる。
本発明法により回収された鉄含有ダストは、通常は塊成化され、シャフト炉などにおいて製鉄原料（鉄源）として用いられる。

１ シュレッダー
２ 揺動選別機
３a，３b 磁気選別機
４，５，６ 風力選別機構
７ 材料供給エプロンコンベア
８ 振動コンベア
９a，９b 搬送コンベア
１０a，１０b 振動コンベア
１１ 搬送コンベア
１２，１３ サイクロン
１４a，１４b，１４c フード
１５，１６ 排出ライン
１７，１８ ライン
１９ 湿式集塵機
２０ 振動篩
２１a，２１b 磁気選別機
２２ ドラム
２３ 永久磁石
２４ 振動フィーダ
２５ カバー
２６ 分岐板
２７ 供給ホッパー
２８ ドラム
２９ 永久磁石
３０ 交流電磁石
３１ 振動フィーダ
３２ カバー
３３ 分岐板
３４ 供給ホッパー
３５ 切替ダンパ
２５０x，２５０y ダスト排出口
３２０x，３２０y ダスト排出口
ｍ 磁石群
Ａ，ａ ダスト

Claims (6)

1. スクラップシュレッダー設備で捕集されたダスト（Ａ）を篩で分級処理し、篩下のダスト（ａ）を鉄含有ダストとして回収することを特徴とするスクラップシュレッダー設備におけるダストの回収方法。
2. ダスト（Ａ）が、シュレッダーの出側位置で分離除去された後、捕集されたダストであることを特徴とする請求項１に記載のスクラップシュレッダー設備におけるダストの回収方法。
3. ダスト（ａ）中の鉄分は、砂鉄、スケールの中から選ばれる１種以上を主体とするものであることを特徴とする請求項１または２に記載のスクラップシュレッダー設備におけるダストの回収方法。
4. ダスト（Ａ）を篩目が１〜５ｍｍの篩で分級処理することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスクラップシュレッダー設備におけるダストの回収方法。
5. ダスト（ａ）を磁気選別処理し、さらに鉄分含有率の高いダストを得ることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のスクラップシュレッダー設備におけるダストの回収方法。
6. 磁気選別処理では、磁気吸着力が異なる２機以上の磁気選別機を使い分けるか若しくは磁気吸着力が調整可能な磁気選別機を用いることにより、鉄分含有率が異なるダストを選択的に得ることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のスクラップシュレッダー設備におけるダストの回収方法。

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