JP5626418B1 - リサイクル原料の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータリーキルン炉内に導入したリサイクル原料を安定的に燃焼・溶融でき、処理効率を安定して維持でき、炉の内壁として用いられる耐火物の脆化や損耗を抑制して耐久性を高め、通常運転時はロータリーキルン炉内でバーナーを燃焼させることなくリサイクル原料を燃焼・溶融処理して操業費用を削減できること。【解決手段】有価金属を含有するリサイクル原料Ｗを、ロータリーキルン炉２内に導入し燃焼・溶融させて処理するリサイクル原料の処理方法であって、ロータリーキルン炉２の内壁として、Ａｌ２Ｏ３−Ｃｒ２Ｏ３の含有率が７０％以上の耐火物を用い、ロータリーキルン炉２内に、ＳｉＯ２を主成分とする添加剤Ａを導入して、内壁を流動するスラグＳの粘性を高めることで、炉内に導入されるリサイクル原料Ｗを、少なくともその一部以上が炉内に露出された状態でスラグＳに付着させて、燃焼・溶融させることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、ロータリーキルン炉を用いて、有価金属（Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ等）を含む廃電子部品や廃電子基板などのリサイクル原料を燃焼・溶融し、前記有価金属を回収するためのリサイクル原料の処理方法に関するものである。

電子基板、フレキシブル基板、ＩＣチップ、携帯電話、ＰＣ等の電子機器や、冷蔵庫等の電化製品、自動車等の廃棄物には、可燃性の樹脂材料等とともに、鉄（Ｆｅ）やアルミ（Ａｌ）、及びそれ以外の有価金属、例えば、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、プラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等が含有されている。そこで、このような廃棄物をリサイクル原料として再利用することが提案されている。具体的に、例えば、前述の廃棄物をロータリーキルン炉において燃焼・溶融させて（本明細書で言う「燃焼・溶融」とは、「燃焼及び／又は溶融」を指す）スラグとし、該ロータリーキルン炉から排出されたスラグを破砕した砕塊を、その後工程において銅製錬炉等に導入し製錬処理することにより、前述の有価金属を回収することが行われている。

従来、有価金属を含有するリサイクル原料を、ロータリーキルン炉内に導入し燃焼・溶融させて処理するリサイクル原料の処理方法として、例えば下記特許文献１〜３に記載されたものが知られている。

特許文献１では、ロータリーキルン炉内で溶融させたスラグ（熔体）の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２重量比）を、ＣａＯを含むスラグ溶融剤の添加により調整して（スラグの粘性を低下させて）スラグの流動性を高めることで、比重差によりスラグ中から溶融金属を分離しつつこれらを排出するようにしている。また、このように塩基度が高められたスラグに対する耐食性を考慮し、ロータリーキルン炉の内壁として、ＭｇＯを主成分とする塩基性マグネシア系耐火材からなる煉瓦（耐火物）を使用している。

特許文献２では、ロータリーキルン炉内に導入される金属を含む廃棄物（リサイクル原料）に含水スラッジを添加することで、廃棄物の炉内での燃焼を緩やかにし、炉内の燃焼帯を広げ局所的な温度上昇を抑制することで、耐火物層の劣化を防止している。

特許文献３では、一般に例えば１４００℃程度とされるロータリーキルン炉内の温度を、６００℃〜７００℃の低温に維持して、過熱によるロータリーキルン炉の耐久性の低下を防止しつつ、該ロータリーキルン炉の下流側にストーカ炉を連設することで、可燃物質を２段階燃焼させている。

また、これら特許文献１〜３に示されるように、一般にロータリーキルン炉内には、リサイクル原料等を燃焼・溶融させるためのバーナーが設けられている。

特開２００１−０９６２５２号公報 特開２００９−０６３２８６号公報 特開２００９−２２２２８８号公報

しかしながら、上記従来のリサイクル原料の処理方法では、下記の課題を有していた。
すなわち、特許文献１のように、スラグの塩基度を高めて流動性を高める方法では、勢いよく流れるスラグによって煉瓦（耐火物）が損耗（磨耗）しやすかった。また、スラグの流動性が高いために、ロータリーキルン炉内に導入したリサイクル原料全体がスラグに濡らされたりスラグ内に埋没したりして、リサイクル原料と燃焼空気との接触が阻害され、該リサイクル原料の燃焼が不安定になることがあった。

具体的には、リサイクル原料及びその周囲の凝固したスラグが十分に燃焼・溶融されずに炉外へ排出されたり、或いは炉内を流動中に突然燃え上がり炉内温度を急激に変化させたりして、処理効率に影響するおそれがあった。
また、ＭｇＯを主成分とする塩基性マグネシア系耐火材からなる煉瓦等の耐火物は硬度が低いことから、炉内を流れる溶融前の固形状のリサイクル原料や凝固したスラグが擦れることで摩耗しやすく、廃基板等のリサイクル原料の処理には不向きであった。

また特許文献２のように、ロータリーキルン炉内に含水スラッジを導入する方法では、水分により、ＭｇＯを主成分とする塩基性マグネシア系耐火材からなる煉瓦（耐火物）が脆化（スレーキング）して、損耗が進行しやすくなるおそれがある。

また特許文献３のように、ロータリーキルン炉内において、リサイクル原料を低温で燃焼のみ行う方法では、該リサイクル原料の形状が処理の前後でさほど変わらないため、前工程或いは後工程において破砕機等で破砕するなど形状を調整する必要があり、処理費用（破砕コスト）が嵩んでいた。

また特許文献１〜３のように、ロータリーキルン炉内にバーナーを設けて、リサイクル原料の処理時にバーナーを燃焼させることでリサイクル原料等を加熱し燃焼・溶融させる方法では、バーナーの燃焼炎により煉瓦（耐火物）が局所的に加熱されて、損耗するおそれがあった。またバーナーを燃焼させるための重油やガス等の燃料費用（ランニングコスト）が嵩んでいた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ロータリーキルン炉内に導入したリサイクル原料を安定的に燃焼・溶融させることができ、これにより処理効率を安定して維持することができ、またロータリーキルン炉の内壁として用いられる耐火物の脆化や損耗を抑制して耐久性を高めることができ、炉内昇温時（操業準備時）等以外の通常運転時においては、ロータリーキルン炉内でバーナーを燃焼させることなくリサイクル原料を燃焼・溶融処理して操業費用を削減できるリサイクル原料の処理方法を提供することを目的としている。

このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
すなわち、本発明は、有価金属を含有するリサイクル原料を、ロータリーキルン炉内に導入し燃焼・溶融させて処理するリサイクル原料の処理方法であって、前記ロータリーキルン炉の内壁として、Ａｌ_２Ｏ_３−Ｃｒ_２Ｏ_３の含有率が７０％以上の耐火物を用い、前記ロータリーキルン炉内に、ＳｉＯ_２を主成分とする添加剤を導入して、前記内壁を流動するスラグの粘性を高めることで、該ロータリーキルン炉内に導入されるリサイクル原料を、少なくともその一部以上が炉内に露出された状態で前記スラグに付着させて、燃焼・溶融させ、前記ロータリーキルン炉内に導入する前記リサイクル原料の重量及び前記添加剤の重量の和に対する、前記ＳｉＯ _２ の重量の比を、０．００３５以上とすることを特徴とする。

本発明のリサイクル原料の処理方法によれば、ロータリーキルン炉内にＳｉＯ_２を主成分とする添加剤（具体的には、ＳｉＯ_２を主成分とする例えば珪砂、珪石、鋳物砂等）を導入して、該ロータリーキルン炉の内壁を流動するスラグの粘性を高めているので、このロータリーキルン炉内に導入されたリサイクル原料が、高粘度のスラグに接触した際、少なくともその一部以上が炉内に露出された状態で付着させられる。これにより、リサイクル原料は燃焼空気と確実に接触させられて、安定的に燃焼・溶融されることになる。

また、リサイクル原料は炉内の内壁を流れるスラグに付着した状態のまま燃焼・溶融されて、ロータリーキルン炉が回転するのに応じて、該ロータリーキルン炉の軸線回りに回転しつつ軸線方向に沿う下流側へ向かって、例えば螺旋を描くように流動していくので、ロータリーキルン炉内の温度分布が均一になりやすい。

従って、リサイクル原料の処理効率を高いレベルに安定して維持できる。また、リサイクル原料が確実に溶融されやすくなっているので、従来のように例えば溶け残り（固形状部分）を含んで炉外へ排出されたスラグを、その後工程で破砕機等で破砕するような無駄な工程や費用を省くことが可能である。
さらに、上記添加剤として用いるケイ酸質成分は、当該ロータリーキルン炉で処理された排出スラグを、その後工程における例えば銅精錬炉等に導入して有価金属を回収する製錬工程で副原料として用いられるものであることから、このような後工程を有する場合には、スラグからケイ酸質成分を除去する処理工程は不要である。

また、ロータリーキルン炉内において、スラグに付着したリサイクル原料が安定的に燃焼しつつ流動することで、新たに炉内に導入されたリサイクル原料に引火しやすくされている。これにより、炉内昇温時（操業準備時）等以外の通常運転時（リサイクル原料の処理時）においては、従来のようにロータリーキルン炉内でバーナーを燃焼させる必要はなくなり、炉内の燃焼炎を安定的に維持してリサイクル原料を連続的に燃焼・溶融処理することが可能となった。つまり本発明によれば、バーナーの加熱による煉瓦等の耐火物の局所的な損耗を抑制でき、かつ燃料費用を削減できる。

また、ロータリーキルン炉の内壁として、塩基性マグネシア系耐火材ではなくＡｌ_２Ｏ_３−Ｃｒ_２Ｏ_３系（アルミナ・クロミア系）の煉瓦等の耐火物を用いているので、炉内の水分等の影響により耐火物が脆化するようなことが抑制され、またＡｌ_２Ｏ_３−Ｃｒ_２Ｏ_３の含有率を７０％以上にすることでＳｉＯ_２に対する耐性が確保されている。また、Ａｌ_２Ｏ_３−Ｃｒ_２Ｏ_３系耐火物は硬度が高いことから、たとえ炉内を流動する未溶解の固形状リサイクル原料やスラグの凝固物が擦れたとしても損耗しにくく、耐久性が十分に確保される。尚、ロータリーキルン炉の内壁に用いる耐火物としては、上記煉瓦以外に、例えばキャスター、プレキャストブロック等が挙げられる。

以上より、本発明によれば、スラグ性状のコントロール、炉内の燃焼状態の調整、耐火物の損耗防止を、簡単な設備と方法によって実現できる。すなわち、ロータリーキルン炉内に導入したリサイクル原料を安定的に燃焼・溶融させることができ、これにより処理効率を安定して維持することができ、またロータリーキルン炉の内壁として用いられる耐火物の脆化や損耗を抑制して耐久性を高めることができ、炉内昇温時（操業準備時）等以外の通常運転時においては、ロータリーキルン炉内でバーナーを燃焼させることなくリサイクル原料を燃焼・溶融処理して操業費用を削減できるのである。

また、前記ロータリーキルン炉内に導入する前記リサイクル原料の重量及び前記添加剤の重量の和に対する、前記ＳｉＯ _２ の重量の比を、０．００３５以上とするので、下記の効果が得られる。

すなわち、ロータリーキルン炉内に導入する添加剤のうちＳｉＯ_２ の、リサイクル原料の重量及び添加剤の重量の和（以下、総導入量と省略）に対する比が０．００３５以上であるので、上述した炉内への添加剤導入による作用効果が、より確実に得られやすくなる。具体的に本発明では、上記比（例えば０．００３５）のように、ＳｉＯ _２ が炉内に導入される重量が、総導入量に比べて非常に小さな値とされても（つまり炉内に導入するＳｉＯ _２ が極少量であっても）、ケイ酸質成分からなる添加剤は粘稠質であるため炉内ではスラグ全体に速やかには溶けず、よって該スラグ表面でリサイクル原料を付着させやすくする作用効果が得られやすくなっている。

尚、上記比が０．００３５未満の場合には、上述したリサイクル原料をスラグに付着させる作用効果が十分に得られにくくなるおそれがある。
また、リサイクル原料の処理時において、バーナーを使用することなく炉内の燃焼状態を安定的に維持させるためには、上記比が０．５以下とされていることが好ましい。これにより、リサイクル原料同士の間に添加剤が介在するなどしてこれらの類焼（燃え移り）が抑制されるようなことが防止される。

また、本発明のリサイクル原料の処理方法において、前記ロータリーキルン炉内に、前記リサイクル原料を導入し、予め該ロータリーキルン炉内に導入されて燃焼する前記リサイクル原料及び前記スラグのいずれかから引火させて燃焼させることで、前記ロータリーキルン炉内の燃焼・溶融状態を維持することとしてもよい。

この場合、可燃性を有するリサイクル原料を炉内に導入することによって、ロータリーキルン炉内の燃焼・溶融状態が安定する。すなわち、炉内に新たに導入されてスラグに付着したリサイクル原料が、それ以前に炉内に導入されてスラグに付着した状態で燃焼しているリサイクル原料及びスラグのいずれかから確実に引火させられて燃焼することで、炉内の燃焼状態が安定的に維持される。
さらに、ロータリーキルン炉内に導入するリサイクル原料の分量（導入量）を調整することで、炉内温度を所定範囲に調整することが可能である。つまり、従来のように炉内の温度調整にバーナーを用いる必要はなく、燃料費用を大幅に削減できる。

尚、廃電化製品や廃自動車等の廃棄物を破砕して得られるシュレッダーダストには、僅かではあるが銅配線等の有価金属が含まれており、ロータリーキルン炉に導入された該シュレッダーダスト（リサイクル原料）中の有価金属も、その後工程において回収されることになる。

本発明のリサイクル原料の処理方法によれば、ロータリーキルン炉内に導入したリサイクル原料を安定的に燃焼・溶融させることができ、これにより処理効率を安定して維持することができ、またロータリーキルン炉の内壁として用いられる耐火物の脆化や損耗を抑制して耐久性を高めることができ、炉内昇温時（操業準備時）等以外の通常運転時においては、ロータリーキルン炉内でバーナーを燃焼させることなくリサイクル原料を燃焼・溶融処理して操業費用を削減できる。

本発明の一実施形態に係るリサイクル原料の処理方法を説明するためのリサイクル原料の処理設備を示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係るリサイクル原料の処理方法を説明するためのリサイクル原料の処理設備１０について、図１を参照して説明する。
このリサイクル原料の処理設備１０は、例えば、電子基板、フレキシブル基板、ＩＣチップ、携帯電話、ＰＣ等の電子機器や、冷蔵庫等の電化製品、自動車等の廃棄物（以下、リサイクル原料と省略）に含まれる、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、プラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の有価金属を回収するための処理を行うものである。

図１において、リサイクル原料の処理設備１０では、リサイクル原料Ｗをロータリーキルン炉２内に導入し燃焼・溶融させて処理することでスラグＳとし、該ロータリーキルン炉２から排出されたスラグＳを破砕して砕塊Ｒとする。さらに、不図示の後工程において、前記砕塊Ｒを銅製錬炉等に導入し製錬処理することにより、前述の有価金属を回収する。

本実施形態のリサイクル原料の処理設備１０は、搬入機構１と、ロータリーキルン炉２と、２次燃焼室３と、水砕ピット４とを有している。
搬入機構１は、リサイクル原料Ｗをコンベアにより搬入する搬入部１２を備えている。尚、コンベアを備えた搬入部１２を用いる代わりに（又はこれとともに）、ロータリーキルン炉２の導入口２２にリサイクル原料Ｗを導入可能なシュート等を備えた搬入部（不図示）を設けてもよい。

ロータリーキルン炉２は、水平方向に沿うように延びる円筒状の胴部２１を有している。具体的に胴部２１は、その軸線（円筒の中心軸）方向に沿うスラグＳの上流側の基部から下流側の開放端部２５に向かうに従い、漸次下方へ向けて傾斜するように設置されている。また胴部２１は、複数の回転機構２４によって該胴部２１の軸線回りに回転可能とされている。

そして、この胴部２１の内壁には、Ａｌ_２Ｏ_３−Ｃｒ_２Ｏ_３の含有率が７０％以上の煉瓦（アルミナ・クロミア煉瓦）が耐火物として使用されている。具体的には、煉瓦（耐火物）全体の重量に対する、Ａｌ_２Ｏ_３の重量とＣｒ_２Ｏ_３の重量との和の比が、７０％以上である。尚、前記煉瓦におけるＡｌ_２Ｏ_３−Ｃｒ_２Ｏ_３以外の成分としては、例えばＺｒＯ_２、ＳｉＯ_２、ＺｒＳｉＯ_４等が挙げられる。具体的に、本実施形態の煉瓦の成分比の一例を挙げると、Ａｌ_２Ｏ_３−Ｃｒ_２Ｏ_３の含有率が７０％、ＺｒＯ_２の含有率が約２０％、ＳｉＯ_２の含有率が約１０％、残部がＺｒＳｉＯ_４である。ただし、煉瓦におけるＡｌ_２Ｏ_３−Ｃｒ_２Ｏ_３以外の成分やその成分比については、上述したものに限定されない。
尚、ロータリーキルン炉２の内壁を形成する耐火物として、上記煉瓦の代わりに（又はこれとともに）、例えばキャスター、プレキャストブロック等を用いてもよい。

ロータリーキルン炉２の基部には、可燃性を有するリサイクル原料Ｗ（可燃性を有するシュレッダーダストＤを含む）及びＳｉＯ_２を主成分とする珪砂、珪石、鋳物砂等の添加剤（ケイ酸質成分）Ａを炉内に導入するための導入口２２と、第１バーナー２３とが設けられており、ロータリーキルン炉２の開放端部２５は、２次燃焼室３の下端部内に開放されている。
尚、上記添加剤Ａとしては、該添加剤Ａ全体に対する重量比で、少なくともＳｉＯ_２が５０％以上含まれているものを用いることが好ましい。また、上記シュレッダーダストＤとしては、例えば、廃電化製品の筐体、扉部分や廃自動車のシート等の廃棄物を破砕して得られるプラスチックやスポンジ等の可燃性材料を含んだものが用いられる。

第１バーナー２３は、ロータリーキルン炉２の炉内を昇温する目的（炉内立ち上げ時、つまり操業準備時）や、処理の初期に炉内に導入されたリサイクル原料Ｗへの着火を目的として使用されるものであり、基本的には、通常のリサイクル原料Ｗの処理時（通常運転時、つまり連続運転時）において使用されることはない。つまり本実施形態の第１バーナー２３は、従来の炉内加熱用のバーナーのように通常運転時にリサイクル原料を直接的に加熱する目的で用いられるものとは、その目的が異なる。尚、ロータリーキルン炉２の通常運転時に、第１バーナー２３に連設されたブロアファン等のエア導入部２６を用いて、リサイクル原料Ｗを燃焼させるための燃焼空気を炉内に送気してもよい。

２次燃焼室３は、鉛直方向に沿うように延びる管体であって、その下端部には水砕ピット４に通じるスラグＳの排出口３１が設けられ、該排出口３１の上方の管壁には、ロータリーキルン炉２の開放端部２５と該２次燃焼室３内とを連通させる開口部３２が形成されている。また、２次燃焼室３の上端部には燃焼ガスＧの排出口３３が設けられて、図示しない排ガス後処理装置とダクト等で連結されている。

２次燃焼室３の鉛直方向に沿う中間部には、ロータリーキルン炉２から該２次燃焼室３内に送られたガスを高温で燃焼するための第２バーナー３４と、空気供給管３５とが設けられている。前記排ガス後処理装置は、熱交換器、ダイオキシン再合成防止のためのクエンチ装置、煤塵・有害ガス除害装置などを含み、これらの装置を経由した排ガスは最終的に大気中に放出される。

水砕ピット４は、ロータリーキルン炉２の開放端部２５から炉外へ排出されたスラグＳを冷却し破砕する水槽４１と、該スラグＳを破砕して得られた砕塊Ｒを搬出するコンベア４２とを有している。

次に、上述したリサイクル原料の処理設備１０を用いたリサイクル原料の処理方法について説明する。
リサイクル原料Ｗを燃焼・溶融処理するには、まず、ロータリーキルン炉２の胴部２１を回転させ、第１バーナー２３を点火して該胴部２１内を、例えば１２００℃〜１４００℃の所定の温度範囲となるように昇温させる。

胴部２１内の温度がリサイクル原料Ｗの燃焼・溶融処理に適した所定の温度範囲となったら、リサイクル原料Ｗを搬入部１２によってロータリーキルン炉２の基部に搬送し、導入口２２から胴部２１内に導入する。

尚、ロータリーキルン方式では、リサイクル原料Ｗの形状は特に限定されず、つまり粉体状でも一体物でもよく、炉内に導入できるものであれば溶融処理可能である。具体的に、ロータリーキルン方式以外の他の溶融炉方式（例えばガス化溶融炉）では、リサイクル原料の形状に関して前処理が必要とされたり、ペレット状化が好まれたりして、一体物やプレス品は不適切とされている。

また、リサイクル原料Ｗをロータリーキルン炉２内に導入するのに対応して、添加剤Ａを炉内に導入する。図示の例では、添加剤Ａを、リサイクル原料Ｗとともに、又は別々に、搬入部１２から導入口２２を通してロータリーキルン炉２内に導入するようにしている。ただし、これに限定されるものではなく、添加剤Ａを、リサイクル原料Ｗの搬入部１２とは異なる別の搬入部から、ロータリーキルン炉２内に導入してもよい。さらに、リサイクル原料Ｗ及び添加剤Ａの少なくともいずれかを、ロータリーキルン炉２の導入口２２以外に設けた別の導入口から、炉内に導入することとしてもよい。尚、添加剤Ａを炉内に導入する位置については、リサイクル原料Ｗを炉内に導入する位置に対応させることが好ましい。

ここで、本実施形態では、ロータリーキルン炉２内に導入するリサイクル原料Ｗの重量（シュレッダーダストＤの重量を含む）及び添加剤Ａの重量の和に対する、ＳｉＯ _２ の重量の比を、０．００３５以上としている。また、前記比の上限については特に限定されるものではないが、好ましくは、例えば０．５以下である。

このように、ロータリーキルン炉２内にリサイクル原料Ｗを導入したら、第１バーナー２３によりこれに着火する。着火が確認されたら、第１バーナー２３は消火する。尚、第１バーナー２３のエア導入部２６からは、該第１バーナー２３を消火した後もロータリーキルン炉２内に燃焼空気を送気し続けることが好ましいが、これに限定されるものではなく、炉内に燃焼空気を送気する手段として、エア導入部２６以外の構造（送気手段）を用いてもよい。また、このような送気手段を、ロータリーキルン炉２の胴部２１の軸線方向に間隔をあけて複数設けてもよい。

リサイクル原料Ｗ及び添加剤Ａが燃焼・溶融することにより、可燃物は分解されてガス化し、金属を含む不燃性物質は溶融状態又は半溶融状態となってロータリーキルン炉２内を流動するスラグＳとなる。

このようにしてロータリーキルン炉２の連続運転（通常運転）が開始され、その後は、ロータリーキルン炉２内に、リサイクル原料Ｗを連続的に導入し、予め該ロータリーキルン炉２内に導入されて燃焼するリサイクル原料Ｗ及びスラグＳのいずれかから引火させて燃焼させることで、第１バーナー２３を用いることなくロータリーキルン炉２内の燃焼・溶融状態を維持する。具体的には、リサイクル原料Ｗの導入量を調整することで、ロータリーキルン炉２の温度を所定範囲に維持することが好ましい。また、ロータリーキルン炉２内には、添加剤Ａについても少量ずつ連続的に導入することが好ましい。
尚、本明細書で言う上記「連続的に導入」とは、短い間隔をあけて間欠的に導入する、という意味をも含んでおり、具体的には、リサイクル原料Ｗを、炉内の燃焼炎によって確実に引火・燃焼させ続けることができる程度の時間的間隔をあけつつも単位時間あたりに少なくとも１回以上、つまり単位時間あたりでは途切れることなく連続的に導入している、という意味を含んでいる。

ここで、ロータリーキルン炉２の胴部２１の内壁を流動するスラグＳには、溶融した添加剤Ａが含まれており、その粘性が高められている。これにより、ロータリーキルン炉２内に導入されるリサイクル原料Ｗを、少なくともその一部以上が炉内に露出された状態でスラグＳに付着させて、燃焼・溶融させることができるようになっている。すなわち、炉内に導入されたリサイクル原料Ｗが、従来のように流動性の高いスラグＳによって全体に濡らされたりスラグＳ内に沈みこんだりするようなことが抑制されて、炉内に曝露された状態でスラグＳに付着されることで、確実に引火させられるとともに十分に燃焼・溶融される。

ロータリーキルン炉２内に形成されたスラグＳは、胴部２１の傾斜に沿って流動していき、該ロータリーキルン炉２の開放端部２５から水砕ピット４の水槽４１内へと流れ落ち、冷却されるとともに破砕されて、砕塊Ｒとなる。水槽４１内の砕塊Ｒは、コンベア４２によって搬出される。このようにして得られた砕塊Ｒは、リサイクル原料の処理設備１０より後工程の銅製錬炉等において製錬処理されて、有価金属が回収される。

また、ロータリーキルン炉２内でリサイクル原料Ｗ等から発生したガス成分は、該ロータリーキルン炉２内で燃焼し、該ロータリーキルン炉２の開放端部２５から２次燃焼室３に送られ、この２次燃焼室３で、８００℃以上の高温で２秒以上滞留されることで、例えばダイオキシンなどが分解され、排出口３３から燃焼ガスＧとして後処理工程に向けて排出される。

以上説明した本実施形態のリサイクル原料の処理設備１０を用いたリサイクル原料の処理方法によれば、ロータリーキルン炉２内にＳｉＯ_２を主成分とする添加剤Ａを導入して、該ロータリーキルン炉２の内壁を流動するスラグＳの粘性を高めているので、このロータリーキルン炉２内に導入されたリサイクル原料Ｗが、高粘度のスラグＳに接触した際、少なくともその一部以上が炉内に露出された状態で付着させられる。これにより、リサイクル原料Ｗは燃焼空気と確実に接触させられて、安定的に燃焼・溶融されることになる。

また、リサイクル原料Ｗは炉内の内壁を流れるスラグＳに付着した状態のまま燃焼・溶融されて、ロータリーキルン炉２が回転するのに応じて、該ロータリーキルン炉２の軸線回りに回転しつつ軸線方向に沿う下流側へ向かって、例えば螺旋を描くように流動していくので、ロータリーキルン炉２内の温度分布が均一になりやすい。

従って、リサイクル原料Ｗの処理効率を高いレベルに安定して維持できる。また、リサイクル原料Ｗが確実に溶融されやすくなっているので、従来のように例えば溶け残り（固形状部分）を含んで炉外へ排出されたスラグＳを、その後工程で破砕機等で破砕するような無駄な工程や費用を省くことが可能である。
さらに、上記添加剤として用いるケイ酸質成分は、当該ロータリーキルン炉２で処理されたスラグＳからなる砕塊Ｒを、その後工程における例えば銅精錬炉等に導入して有価金属を回収する製錬工程で副原料として用いられるものであることから、このような後工程を有する場合には、スラグＳの砕塊Ｒからケイ酸質成分を除去する処理工程は不要である。

また、ロータリーキルン炉２内において、スラグＳに付着したリサイクル原料Ｗが安定的に燃焼しつつ流動することで、新たに炉内に導入されたリサイクル原料Ｗに引火しやすくされている。これにより、炉内昇温時（操業準備時）等以外の通常運転時（リサイクル原料Ｗの処理時）においては、従来のようにロータリーキルン炉内でバーナーを燃焼させる必要はなくなり、炉内の燃焼炎を安定的に維持してリサイクル原料Ｗを連続的に燃焼・溶融処理することが可能となった。つまり本実施形態によれば、バーナーの加熱による煉瓦等の耐火物の局所的な損耗を抑制でき、かつ燃料費用を削減できる。

また、ロータリーキルン炉２の内壁として、塩基性マグネシア系耐火材ではなくＡｌ_２Ｏ_３−Ｃｒ_２Ｏ_３系（アルミナ・クロミア系）の煉瓦等の耐火物を用いているので、炉内の水分等の影響により耐火物が脆化するようなことが抑制され、またＡｌ_２Ｏ_３−Ｃｒ_２Ｏ_３の含有率を７０％以上にすることでＳｉＯ_２に対する耐性が確保されている。また、Ａｌ_２Ｏ_３−Ｃｒ_２Ｏ_３系耐火物は硬度が高いことから、たとえ炉内を流動する未溶解の固形状リサイクル原料ＷやスラグＳの凝固物が擦れたとしても損耗しにくく、耐久性が十分に確保される。

以上より、本実施形態によれば、スラグＳ性状のコントロール、炉内の燃焼状態の調整、耐火物の損耗防止を、簡単な設備と方法によって実現できる。すなわち、ロータリーキルン炉２内に導入したリサイクル原料Ｗを安定的に燃焼・溶融させることができ、これにより処理効率を安定して維持することができ、またロータリーキルン炉２の内壁として用いられる耐火物の脆化や損耗を抑制して耐久性を高めることができ、炉内昇温時（操業準備時）等以外の通常運転時においては、ロータリーキルン炉２内でバーナーを燃焼させることなくリサイクル原料Ｗを燃焼・溶融処理して操業費用を削減できるのである。

また本実施形態では、ロータリーキルン炉２内に導入するリサイクル原料Ｗの重量（シュレッダーダストＤの重量を含む）及び添加剤Ａの重量の和（以下、総導入量と省略）に対する、ＳｉＯ _２ の重量の比を、０．００３５以上としたので、下記の効果が得られる。
すなわち、上述した炉内への添加剤Ａ導入による作用効果が、より確実に得られやすくなる。具体的に本実施形態では、上記比（例えば０．００３５）のように、ＳｉＯ _２ が炉内に導入される重量が、総導入量に比べて非常に小さな値とされても（つまり炉内に導入するＳｉＯ _２ が極少量であっても）、ケイ酸質成分からなる添加剤Ａは粘稠質であるため炉内ではスラグＳ全体に速やかには溶けず、よって該スラグＳ表面でリサイクル原料Ｗを付着させやすくする作用効果が得られやすくなっている。

尚、上記比が０．００３５未満の場合には、上述したリサイクル原料ＷをスラグＳに付着させる作用効果が十分に得られにくくなるおそれがある。
また、リサイクル原料Ｗの処理時において、第１バーナー２３を使用することなく炉内の燃焼状態を安定的に維持させるためには、前述したように上記比が０．５以下とされていることが好ましい。これにより、リサイクル原料Ｗ同士の間に添加剤Ａが介在するなどしてこれらの類焼（燃え移り）が抑制されるようなことが防止される。

また本実施形態では、可燃性を有するリサイクル原料Ｗを炉内に導入することによって、ロータリーキルン炉２内の燃焼・溶融状態が安定する。すなわち、炉内に新たに導入されてスラグＳに付着したリサイクル原料Ｗが、それ以前に炉内に導入されてスラグＳに付着した状態で燃焼しているリサイクル原料Ｗ及びスラグＳのいずれかから確実に引火させられて燃焼することで、炉内の燃焼状態が安定的に維持される。
さらに、ロータリーキルン炉２内に導入するリサイクル原料Ｗの分量（導入量）を調整することで、炉内温度を所定範囲に調整することが可能である。つまり、従来のように炉内の温度調整にバーナーを用いる必要はなく、燃料費用を大幅に削減できる。

また、廃電化製品や廃自動車等の廃棄物を破砕して得られるシュレッダーダストＤには、僅かではあるが銅配線等の有価金属が含まれており、ロータリーキルン炉２に導入された該シュレッダーダストＤ（リサイクル原料Ｗ）中の有価金属も、その後工程において回収されることになる。

また、本実施形態のロータリーキルン炉２では、該ロータリーキルン炉２内に添加剤Ａを導入する導入口２２が、リサイクル原料Ｗを導入する導入口２２であり、つまり１つの導入口２２が複数の材料を炉内に導入する共用の導入口とされているので、下記の効果が得られる。
すなわち、例えば既存のロータリーキルン炉２を使用して上述のリサイクル原料の処理方法を実施することが可能になる。すなわち、ロータリーキルン炉２内にリサイクル原料Ｗを導入する導入口２２から、ＳｉＯ_２を主成分とする添加剤Ａも導入するので、添加剤Ａを導入するための新たな導入口を設ける必要はなく、ロータリーキルン炉２の構造を簡単にして設備費用を削減できる。

尚、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、前述の実施形態では、ロータリーキルン炉２の連続運転時には、第１バーナー２３を消火することとしたが、炉内の温度調整等を目的として第１バーナー２３を間欠的に燃焼させても構わない。

また前述の実施形態では、ロータリーキルン炉２の搬入機構１として１つの搬入部１２が設けられた例を示したが、炉内への搬入部はそれ以外の２つ以上（複数）であってもよく、またこの場合、各搬入部に応じた形状や大きさとされたリサイクル原料Ｗを種々に用いてもよい。

また、第１バーナー２３を用いることなく、ロータリーキルン炉２内の昇温手段（加熱手段）や炉内への着火手段が確保されている場合には、当該第１バーナー２３は設けられなくてもよい。
また、ロータリーキルン炉２内に導入するリサイクル原料Ｗに、シュレッダーダストＤが含まれなくてもよい。

その他、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態、変形例及び尚書き等で説明した各構成（構成要素）を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。ただし本発明はこの実施例に限定されるものではない。
前述の実施形態で説明したロータリーキルン炉２を使用して、次の条件で処理テストＡ〜Ｃを行った。具体的に、ロータリーキルン炉２として、内径５ｍ、長さ（軸線方向に沿う長さ）１４ｍのものを用いた。尚、処理テストＡ、Ｂにおいては、ロータリーキルン炉２の内壁には、耐火物としてＡｌ_２Ｏ_３−Ｃｒ_２Ｏ_３の含有率が７０％以上のアルミナ・クロミア煉瓦を使用している。詳しくは、前記煉瓦（耐火物）におけるＡｌ_２Ｏ_３−Ｃｒ_２Ｏ_３の含有率は７０％であり、該Ａｌ_２Ｏ_３−Ｃｒ_２Ｏ_３以外の成分としては、ＺｒＯ_２の含有率が約２０％、ＳｉＯ_２の含有率が約１０％、残部がＺｒＳｉＯ_４である。

[処理テストＡ]
有価金属を含む基板類（リサイクル原料Ｗ）の導入量を１００ｔ／日、シュレッダーダストＤ及びその他リサイクル原料Ｗの導入量を１００ｔ／日として、これらリサイクル原料Ｗを、添加剤Ａを用いることなくロータリーキルン炉２に導入した場合（比較例１）と、ケイ酸質成分（ＳｉＯ_２）を重量比で９０％含む珪砂を用いてロータリーキルン炉２内に導入した場合（実施例１、２）とについて、炉内の燃焼・溶融状態、及び炉内の煉瓦（耐火物）の損耗率（総導入量１ｔあたりの煉瓦損耗量）を確認した。
試験条件としては、炉内温度：１２００℃〜１４００℃、試験期間：２４時間連続操業で約３〜６ヶ月間、炉回転速度については試験期間を通して一定とした。また、ロータリーキルン炉２内の温度を一定とするため、目標として２次燃焼室３への出口温度（開放端部２５付近の温度）を８５０℃〜９００℃の範囲に維持することとした。また、煉瓦（耐火物）の損耗状態の確認については、ロータリーキルン炉２の操業を停止し、炉内を冷却してから作業者が炉内に入り、煉瓦表面を目視観察しさらに煉瓦にドリルでシェルまで貫通孔をあけて、該貫通孔の深さを測定することで煉瓦の厚さ（損耗後の残り寸法）を確認した。そして、測定した煉瓦の厚さと、試験期間中に処理した処理物の総導入量とに基づいて、煉瓦の損耗率を算出した。結果を表１に示す。

[処理テストＢ]
上記処理テストＡと同様の条件で、ケイ酸質成分（ＳｉＯ_２）を重量比で７０％含む鋳物砂を用いてロータリーキルン炉２内に導入した場合（実施例３、４）について、炉内の燃焼・溶融状態、及び炉内の煉瓦の損耗率を確認した。結果を表２に示す。

[評価]
処理テストＡ、Ｂの結果、炉内にケイ酸質成分を導入した実施例１〜４では、いずれも炉内の燃焼・溶融状態が安定して維持され、炉外に排出されたスラグＳ中に溶け残り等は見受けられなかった。すなわち、ケイ酸質成分は粘稠質であるため炉内では速やかにスラグＳ全体には溶けず、少量であっても廃基板等をスラグＳ表面に付着させて燃焼状態を安定させる効果を有していることが確認された。具体的には、実施例３において、炉内への総導入量に対するケイ酸質成分の比が少なくとも０．００３５以上であれば、上記効果が得られることが確認できた。一方、炉内にケイ酸質成分を導入しなかった比較例１では、炉内の燃焼・溶融状態が不安定となり、排出されたスラグＳ中に溶け残り等が見受けられた。
また実施例１〜４は、比較例１に比べて、煉瓦（耐火物）の損耗率が大幅に抑制された。

[処理テストＣ]
有価金属を含む基板類（リサイクル原料Ｗ）の導入量を１００ｔ／日、シュレッダーダストＤ及びその他リサイクル原料Ｗの導入量を１００ｔ／日として、これらリサイクル原料Ｗを炉内に導入して、煉瓦（耐火物）の損耗率を確認した。尚、ロータリーキルン炉２の内壁（耐火物である煉瓦の種類）として、比較例２では、主成分であるＭｇＯ−Ｃｒ_２Ｏ_３の含有率が８０％、それ以外の成分のうちＡｌ_２Ｏ_３の含有率が約１０％、ＳｉＯ_２の含有率が約５％、Ｆｅ_２Ｏ_３の含有率が約５％の煉瓦（マグネシア・クロミア煉瓦）を使用した。また比較例３では、主成分であるＡｌ_２Ｏ_３−Ｃｒ_２Ｏ_３の含有率が６０％、それ以外の成分のうちＺｒＯ_２の含有率が約２５％、ＳｉＯ_２の含有率が約１５％、残部がＺｒＳｉＯ_４である煉瓦（アルミナ・クロミア煉瓦）を使用した。また実施例５では、主成分であるＡｌ_２Ｏ_３−Ｃｒ_２Ｏ_３の含有率が７０％、それ以外の成分のうちＺｒＯ_２の含有率が約２０％、ＳｉＯ_２の含有率が約１０％、残部がＺｒＳｉＯ_４である煉瓦（アルミナ・クロミア煉瓦）を使用した。また、比較例３及び実施例５については、上述のリサイクル原料Ｗ以外に、ケイ酸質成分１００ｋｇ相当／総導入量１ｔあたりを炉内に導入して、試験を行った。それ以外の試験条件、試験後の確認方法等については、上述した処理テストＡと同様とした。結果を表３に示す。

[評価]
処理テストＣの結果、炉内の内壁を形成する耐火物として、アルミナ・クロミア煉瓦を用い、かつＡｌ_２Ｏ_３−Ｃｒ_２Ｏ_３の含有率が７０％以上である場合に、煉瓦（耐火物）の損耗率が顕著に抑制されることが確認された。
尚、表３には特に記載していないが、炉内にケイ酸質成分を導入しなかった比較例２では、上述の比較例１同様に炉内の燃焼・溶融状態が不安定であった。また、炉内の内壁を形成する耐火物として塩基性マグネシア系耐火材からなる煉瓦を用いた比較例２は、煉瓦の硬度が低く、煉瓦が脆化しやすく、かつ、スラグＳの粘性が低いことで煉瓦に対して固形物が擦れやすい状況等により、煉瓦（耐火物）の損耗率が他の例に比べて高かった。

２ ロータリーキルン炉
Ａ 添加剤
Ｄ シュレッダーダスト（リサイクル原料）
Ｓ スラグ
Ｗ リサイクル原料

Claims (2)

1. 有価金属を含有するリサイクル原料を、ロータリーキルン炉内に導入し燃焼・溶融させて処理するリサイクル原料の処理方法であって、
   前記ロータリーキルン炉の内壁として、Ａｌ_２Ｏ_３−Ｃｒ_２Ｏ_３の含有率が７０％以上の耐火物を用い、
   前記ロータリーキルン炉内に、ＳｉＯ_２を主成分とする添加剤を導入して、前記内壁を流動するスラグの粘性を高めることで、該ロータリーキルン炉内に導入されるリサイクル原料を、少なくともその一部以上が炉内に露出された状態で前記スラグに付着させて、燃焼・溶融させ、
   前記ロータリーキルン炉内に導入する前記リサイクル原料の重量及び前記添加剤の重量の和に対する、前記ＳｉＯ _２ の重量の比を、０．００３５以上とすることを特徴とするリサイクル原料の処理方法。
2. 請求項１に記載のリサイクル原料の処理方法であって、
   前記ロータリーキルン炉内に、前記リサイクル原料を導入し、予め該ロータリーキルン炉内に導入されて燃焼する前記リサイクル原料及び前記スラグのいずれかから引火させて燃焼させることで、前記ロータリーキルン炉内の燃焼・溶融状態を維持することを特徴とするリサイクル原料の処理方法。

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