JP5544353B2 - 分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、粒子流から、第１群の寸法の粒子を有する少なくとも第１のフラクションと、第２の群の寸法の粒子を有する第２のフラクションとを分離するための分離装置であって、この分離装置が、粒子流用の送入装置と、粒子用の半径方向に延びる衝突面を各々が有する板を周囲に有する回転可能なドラムと、第１のフラクションの粒子を中に収容するための、ドラムに近接する少なくとも第１の収容領域と、第２のフラクションの粒子を中に収容するための、ドラムから離れた少なくとも第２の収容領域とを備える分離装置に関する。

このような装置は特許文献１から知られている。公知の装置は、紙、プラスチックまたはガラス等の他の部分を混合物から分離するのに適切である。

公知の装置は、混合物から分離されるべき部分をその混合物から非常に容易に分級することができる状況を考慮すれば、非常に簡単に構成することができる。しかし、粒子流がかなり小さな寸法の粒子からなり、粒子が同様の混合物である場合には、公知の分離装置は、粒子流から第１のフラクションと第２のフラクションとを分離する機能を有さず、この場合、フラクションは、その粒子を示すパラメータに関して互いに非常に僅かな違いがある。このことは、例えば、廃棄物焼却プラントの残留灰に関連して説明することができるが、本発明はそれに限定されない。

非特許文献１は、焼却工程後の極めて大量の残留フラクションであるような、このような廃棄物焼却プラントからの残留灰について詳述している。焼却の条件により、金属を含む種々の材料が残留灰に含まれる。しかし、廃棄物焼却工程中の温度は、一般に、これらの材料が、スラグを有する凝集した金属粒子を発生させる程度には高くない。代わりに、灰の中の約８０％の金属が遊離しており、再利用に適している。特定の種類の焼却装置では、途中の残留灰の約５０％が２ｍｍよりも大きな粒子からなると言われている。逆に、材料の他の５０％は２ｍｍよりも小さい。特に、２ｍｍよりも大きな寸法を有するフラクションに分級されている粒子から、２ｍｍよりも小さな寸法を有する第１のフラクションの部分として分級することができる粒子の分離は、それらの分離が上位概念による分離装置で意図される場合に直面する問題の良い例である。残留灰から発生する粒子流から上記第１のフラクションと第２のフラクションとに分離することに関連する問題および目的は、本発明にとって全く例示的であるので、以下の説明は主に残留灰の処理の例を用いる。分離装置は、残留灰を処理するためにのみ有用であるわけではなく、小さな寸法を有する任意の種類の粒子を処理するために適用することもできることに明確に留意されたい。

一般に、残留灰の混合物において、その内容は、石、ガラスおよびセラミックの凝集物が約８０パーセントを占め、鉄金属および非鉄金属が７〜１８パーセントを占め、これに対して、残りは一般に有機材料からなる。

主な非鉄金属は、灰の全粒度範囲にわたって存在するアルミニウムである。他の非鉄金属は、２〜６ｍｍまたは最大１５ｍｍのフラクションの大部分を占める銅、真鍮、亜鉛、鉛、ステンレス鋼および貴金属である。電子構成要素から由来するこのような金属は、ほぼ０〜２ｍｍのフラクションにある。

独国特許Ｕ−９４１９４４８号明細書

２００７年１１月〜１２月に発行されたＷａｓｔｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｗｏｒｌｄの４６〜４９ページ

本発明の目的は、すぐ上で説明した範囲の粒子を有する粒子流で分離方法を行うのに特に適切な分離装置を提供することである。

本発明の別の目的は、湿っている粒子に適用することができるこのような分離装置およびその動作方法を提供することである。分離装置を残留灰に適用すべき場合、さらなる課題は、このような残留灰が比較的湿っており、１５〜２０重量％の水を含む可能性があることである。

本発明の別の目的は、０〜１５ｍｍの範囲の寸法を有する粒子を有する粒子流の鉄金属および非鉄金属を回収することを可能にする分離装置を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、第１のフラクションおよび第２のフラクションの粒子を粒子流から分離することができるこのような分離装置であって、第１のフラクションが、０〜２ｍｍの範囲の寸法を有する粒子を有し、第２のフラクションが、２〜１５ｍｍの範囲の寸法を有する粒子を有するこのような分離装置を提供することである。

以下の説明から明らかになるであろうこれらおよび他の目的および利点は、少なくとも部分的に、添付の特許請求の範囲の１つ以上に記載の分離装置およびその使用方法によって達成することができる。

本発明による分離装置の第１の特徴は、装置が、粒子を外部の気象条件から保護するようなハウジングを有し、これにより、上記装置によって処理されるべき粒子流の粒子が０〜１５ｍｍの範囲の寸法を有することが可能になることである。特許文献１から知られている分離装置とは対照的に、粒子の処理が強風条件で実行不可能である程度に小さな寸法を有する粒子を考慮したハウジングを有しない分離装置を適用することは不可能である。したがって、装置の部分としてハウジングを適用することは、分離装置で処理されている粒子が０〜１５ｍｍの範囲の寸法を有することを可能にするので重要である。

本発明の分離装置の別の態様は、送入装置が、ドラムの上方に配置された縁部を有する振動板であり、この縁部が粒子流用の排出口として具体化されることである。振動板の適用は、制御するように、粒子流が連続流でおよび流れの限定された厚さで振動板から離れるように、流れが材料の単層流の特性と同様の特性を有することを意図するように、粒子流をドラムに供給するのに非常に適している。単層流の概念は、当業者に知られており、さらなる説明を必要としない。

材料の単層流のパラメータに関するすぐ上で説明した目的では、送入装置が、使用時に、１０Ｈｚよりも高い振動周波数でおよび５ｍｍよりも小さな振幅で動作することが望ましいとされる。

すぐ上で説明した目的をさらにサポートする特徴は、縁部と、そこで見られるように下方に傾斜する、上記縁部に直接隣接する傾斜板とを有する振動板として、送入装置を具体化することである。振動板の縁部に隣接する傾斜板の下方への傾斜は、水平に対して７０〜９０度の範囲にあれば十分である。

本発明の分離装置の別の態様では、使用時に、粒子流の粒子がドラムに向かって、上記回転軸線に向かう方向にまたはその回転軸線のすぐ近くに落下することが生じるように、および上記板が、ドラムから延びる垂直またはほぼ垂直に上方に向けられた位置にあるときに、ドラムの板が上記落下している粒子に衝突することを意図するように、振動板の縁部が上記ドラムの回転軸線の上方に垂直またはほぼ垂直に配置される。このようにして、粒子流の落下している粒子に作用するドラムの板の動作により、粒子が垂直流からほぼ水平な運動方向に段階的に変化することが生じ、このことが、粒子流を第１のフラクションと第２のフラクションとに分離することの基となる。驚くべきことに、より小さな寸法を有する、好ましくは０〜２ｍｍの範囲の粒子に関係する第１のフラクションが、比較的大きな寸法を有する、好ましくは２〜１５ｍｍの範囲の粒子に関係する第２のフラクションの粒子と同程度に遠くまで、ドラムから移動しないことが実証されている。したがって、本発明の分離装置は粒子流の粒子用の分級手段として使用するのに非常に適しており、粒子流が廃棄物焼却灰から発生する場合に、分離装置を有利に使用して、上記灰から金属を第１のフラクションと第２のフラクションとに分級することができ、各フラクションが、すぐ上で説明した寸法を有する粒子を有する。次に、第２のフラクションを乾燥分離方法でさらに処理して、このフラクションからの金属を鉄金属と非鉄金属とにさらに分離することが好ましい。このことは、本発明の分離装置における粒子流の処理中に、第２のフラクションがその水分含有量のほとんどを既に失っていることが示されているという状況によるものである。

さらに、板には裏打ちが設けられ、この裏打ちが、上記板の背後の乱流を阻止するように、上記板の自由末端からドラムの外周に向かって傾斜することが有利であることが証明されている。

ドラムの板が１０〜３０ｍ／ｓの範囲の均一な速度で粒子に衝突することが生じる速度で、ドラムが動作中に回転することによって、本発明の分離装置の効果的な動作が保証される。

本発明の分離装置には、粒子用の第２の収容領域からドラムに向けられる流れ方向を有するガス流を供給するための手段を設けることがさらに有利である。このことは少なくとも以下の３つの効果を有する。
１．ガス流が存在しない状態と比較して、第１のフラクションと第２のフラクションとのより優れた分離を達成することができる。
２．分離装置をより小さな寸法で構成することができる。
３．空気の湿度を制限することが可能であり、したがって、より大きな粒子がより容易にそれらの水分含有量を失うことができることが助長される。

本発明による分離装置の別の望ましい特徴は、ドラムから離れた上記少なくとも第２の収容領域に、上記第２の領域に収容された第２のフラクションの粒子を排出するためのコンベアが設けられ、このコンベアの排出口には、第２のフラクションの粒子に固着する第１のフラクションの粒子を除去するために、下方に向けられる空気流を供給する送風機が設けられることである。

本発明の分離装置の例示的な概略実施形態を参照しておよび図面を参照して、本発明について以下にさらに説明する。

本発明の分離装置を概略的に示している。 本発明の分離装置のドラムの側面図を示している。 本発明の分離装置のドラムの正面図を示している。 本発明の分離装置で処理されている粒子を排出するためのコンベアを示している。

図に同じ参照番号が用いられている場合には必ず、これらの参照番号は同じ部品を指す。

図１を参照すると、本発明の分離装置は一般に参照番号１で示されている。この分離装置１は、第１のフラクションのおよび第２のフラクションの粒子３を分離するために使用され、この場合、それぞれのフラクションが、異なる寸法を有する粒子に関係する。

粒子３は送入装置２によってまとめて支持される。送入装置２は、粒子３が、矢印４で示したような粒子流において縁部２’を介して振動板から離れることが生じるように振動されるべく配置される板である。粒子流４は、下方に傾斜したスライド板２”によってさらに支持された縁部２’を介しており、スライド板２”は上記粒子流４の単層型の流れの過程を支持する。

振動板２の縁部２’は、ドラム５の回転軸線８を中心に回転することができるドラム５の上方に配置され、このドラム５はその外周１３に板６、６’を有する。各板６、６’は、ドラム５の近くに来る粒子３に衝突させるための半径方向に延びる衝突面６、６’を有する。

単層流と同様の適切な粒子流４がドラム５の近くに来ることを保証するために、振動板２が、１０ヘルツ、好ましくは２０Ｈｚよりも高い周波数で、および５ｍｍ、好ましくは１または２ｍｍよりも小さな振幅で振動することがさらに好ましい。既述したように、縁部２’で見られるように僅かに下方に傾斜するスライド板２”を適用することが好ましい。この下方の傾斜は、水平に対して７０〜９０度の範囲にあることができる。

このように、図１は、使用時に、粒子流４の粒子３がドラム５に向かって、上記回転軸線８に向かう方向にまたはそのすぐ近くに落下することが生じるように、振動板２の縁部２’が、ドラム５の回転軸線８の上方に垂直またはほぼ垂直に配置されることを明確に示している。さらに、この構造は、上記板６、６’が、ドラム５から延びる垂直またはほぼ垂直に上方に向けられた位置にあるときに、ドラム５の板６、６’が上記落下している粒子３に衝突することを意図する。このことは板６に関連して図１に示されている。

図２により明確に示したように、板６、６’には、それらの自由末端１５、１５’からドラムの外周１３に向かって傾斜する裏打ち１４が設けられる。板６、６’の背後のこの経路の乱流はドラム５の回転中に効果的に回避される。

使用時には、板６、６’が１０〜３０ｍ／ｓの範囲の均一な速度（図２の矢印Ａ参照）で粒子流４の粒子３に衝突するような速度で、ドラム５が回転させられる。この動作によれば、図１は、粒子の雲が、矢印Ｂの方向に移動して、第１のフラクションのより小さな粒子を中に収容するための、ドラム５に近接する少なくとも第１の収容領域１１、１１’と、第２のフラクションのより大きな粒子を中に収容するための少なくとも第２の収容領域１２、１２’とに収集されることを示している。

振動周波数および振動振幅に関する振動板２の適切な調整によって、およびドラム５の回転速度の適切な選択によって、第１のフラクションへのおよび第２のフラクションへの粒子の効果的な分離を実現することが可能であり、この場合、第１のフラクションは、０〜２ｍｍの範囲の寸法を有する粒子に関係し、第２のフラクションは、２〜１５ｍｍの範囲の寸法を有する粒子に関係する。粒子の広がり角度αが水平に対して１２度を超えないように（図１参照）、粒子がドラム５から離れるときに、本発明の装置の適切な動作を確認することができる。

図１は、さらに、粒子３を外部の気象条件から保護するために、分離装置１がハウジング１６と共に具体化され、したがって、０〜１５ｍｍの範囲の寸法を有する粒子流４の粒子３を本発明の装置で完全に処理できることを可能にすることを示している。

図１には示していないが、好ましい実施形態において、矢印Ｂとは反対側の、したがって、第２の収容領域１２、１２’からドラム５に向かう流れ方向を有するガス流を供給するための手段を本発明の装置１にさらに設けることが可能である。

第１の収容領域１１、１１’および第２の収容領域１２、１２’のいずれかには、実際に、収集された粒子を上記領域から除去するためのコンベアベルトが設けられる。第２の収容領域１２、１２’のいずれかに適用されるコンベアベルトの一例が図４に示されており、参照番号１７が付されている。粒子３は、任意のこのような第２の領域１２、１２’から排出され、粒子３が、それにとって十分な速度でコンベアベルト１７から離れて、本質的に横方向の空気流１８によって移動することが生じる程度に十分に速い搬送速度で動作するコンベア１７によって搬送される。空気流１８によって、第２のフラクションのより大きな粒子３に付着または固着する第１のフラクションのより小さな粒子が解放される。粒子３がコンベアベルト１７から離れる出口点または排出口２０に直接隣接して、好ましくは下方に導かれる空気流１８を提供する送風機１９を適用することによって、空気流１８を容易に準備することができる。

本発明者らは、上記のような例示的な実施形態が、廃棄物焼却灰または残留灰の処理に必ずしも限定されない本発明の分離装置の動作および構造に関連していることを明確に示している。本発明の分離装置は、一般に、廃棄物焼却プラントから発生されるようなこのような粒子に限定されることなく、０〜１５ｍｍ等のより小さな範囲の寸法を有する粒子のフラクションに分級する必要がある任意の種類の粒子に適用することができる。

１ 分離装置
２ 送入装置
２ 振動板
２’ 縁部
２” スライド板
３ 粒子
４ 矢印
４ 粒子流
５ ドラム
６ 板
６’ 板
６ 半径方向に延びる衝突面
６’ 半径方向に延びる衝突面
８ ドラム５の回転軸線
１１ 第１の収容領域
１１’ 第１の収容領域
１２ 第２の収容領域
１２’ 第２の収容領域
１３ ドラム５の外周
１４ 裏打ち
１５ 板６の自由末端
１５’ 板６’の自由末端
１６ ハウジング
１７ コンベアベルト
１７ コンベア
１８ 横方向の空気流
１９ 送風機
２０ 出口点または排出口
Ｂ 矢印
α 粒子の広がり角度

Claims (13)

1. 粒子流から、第１群の寸法の粒子を有する少なくとも第１のフラクションと、第２の群の寸法の粒子を有する第２のフラクションとを分離するための分離装置であって、前記分離装置が、前記粒子流用の送入装置と、前記粒子用の半径方向に延びる衝突面を各々が有する板を周囲に有する回転可能なドラムと、前記第１のフラクションの粒子を中に収容するための、前記ドラムに近接する少なくとも第１の収容領域と、前記第２のフラクションの粒子を中に収容するための、前記ドラムから離れた少なくとも第２の収容領域とを備える分離装置において、前記送入装置が、前記ドラムの上方に配置され、前記粒子流用の排出口を形成するように構成される縁部を有する振動板と、
   前記縁部で見られるように下方に傾斜する前記縁部に直接隣接するスライド板とを備え、
   前記スライド板が、水平に対して７０〜９０度の範囲の角度で傾斜され、
   使用時に、前記粒子流の前記粒子が前記ドラムに向かって、回転軸線に向かう方向にまたは前記回転軸線のすぐ近くに落下することが生じるように、および前記板が、前記ドラムから延びる垂直またはほぼ垂直に上方に向けられた位置にあるときに、前記ドラムの前記板が前記落下している粒子に衝突することを意図するように、前記振動板の前記縁部が前記ドラムの前記回転軸線の上方に垂直またはほぼ垂直に配置されることを特徴とする分離装置。
2. 使用時に、前記板が２０〜３０ｍ／ｓの範囲の均一な速度で前記粒子に衝突することが生じる速度で、前記ドラムが回転することを特徴とする請求項１に記載の分離装置。
3. 前記送入装置が、使用時に、１０Ｈｚよりも高い振動周波数および５ｍｍよりも小さな振幅で動作することを特徴とする請求項１に記載の分離装置。
4. 前記装置が、前記粒子を外部の気象条件から保護するようなハウジングを有することを特徴とする請求項１に記載の分離装置。
5. 前記装置によって処理されるべき前記粒子流の前記粒子が１５ｍｍ以下の範囲の寸法を有することを特徴とする請求項１に記載の分離装置。
6. 前記板には裏打ちが設けられ、前記裏打ちが、前記板の背後の乱流を阻止するように、前記板の自由末端から前記ドラムの外周に向かって傾斜することを特徴とする請求項１に記載の分離装置。
7. 前記第２の収容領域から前記ドラムに向かって方向付けられる流れ方向を有するガス流を供給するための手段が、前記分離装置に設けられることを特徴とする請求項１に記載の分離装置。
8. 前記ドラムから離れた前記少なくとも第２の収容領域には、前記第２の領域に収容された前記第２のフラクションの前記粒子を排出するためのコンベアが設けられ、前記コンベアの排出口には、前記第２のフラクションの粒子に固着する前記第１のフラクションの粒子を除去するために、下方に向けられた空気流を供給する送風機が設けられることを特徴とする請求項１に記載の分離装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の分離装置で、１５ｍｍ以下の範囲の寸法を有する湿った粒子流を処理することによって、前記粒子流を、２ｍｍ以下の範囲の寸法を有する粒子を有する少なくとも第１のフラクションと、２〜１５ｍｍの範囲の寸法を有する粒子を有する第２のフラクションとに分離する方法。
10. 前記粒子流が廃棄物焼却灰から発生し、前記灰からの金属を前記第１のフラクションと前記第２のフラクションとに分級するために、前記分離装置が使用されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記金属を鉄金属と非鉄金属とに分離するために、前記第２のフラクションが乾燥分離方法でさらに処理されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記粒子流が１５〜２０重量％の水分を有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
13. 前記粒子流に前記分離装置の前記処理を施す前に、前記粒子を１５ｍｍ以下の範囲の寸法に限定するように、前記粒子流がふるい分けされることを特徴とする請求項９に記載の方法。

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