JP6419590B2 - 金属スクラップの処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属スクラップの処理方法に関し、特に、シュレッダーダストの焼却残渣から回収した金属スクラップの処理方法に関する。

自動車や電化製品などの工業製品の廃棄物をシュレッダー（破砕機）により細かく破砕して得られた破砕物から鉄やアルミニウムなどの有価金属を分別して回収した後の残渣（シュレッダーダスト）には、プラスチック、ガラス、ゴム、樹脂などが含まれており、このようなシュレッダーダストは、そのまま埋設処分するか、あるいは、焼却処理により減容化して埋設処分されていた。

しかし、シュレッダーダストを焼却処理した後の残渣（焼却残渣）にも、焼却処理前に回収されなかったステンレス鋼、銅、真鍮などの有価金属が含まれており、このような有価金属を含む金属スクラップから有価金属を回収することが望まれている。

このような有価金属を回収する方法として、銅を主成分とする溶体に、銅および貴金属を含み鉄を主成分とする鉄合金などの原料を装入し、この原料を溶解した溶体に、酸素を含むガスを導入して溶体中の鉄を酸化し、酸化鉄を主成分とするスラグ相と、貴金属を含み銅を主成分とする溶体相に分離して、銅および貴金属を回収する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２２３８７号公報（段落番号０００５）

しかし、特許文献１の方法では、シュレッダーダストの焼却残渣から回収した金属スクラップに含まれる（鉄を主成分とする）ステンレス鋼は、スラグ相に分離されるため、そのまま金属として再利用することはできない。

また、焼却処理前のシュレッダーダスト中のステンレス鋼を銅や真鍮などから分離する方法として、高磁力選別機により、高磁力ドラムに強く吸着されるステンレス鋼を、高磁力ドラムに吸着されない銅や真鍮などから分離する方法があるが、シュレッダーダストの焼却残渣から回収した金属スクラップは、焼却処理によって表面が錆やダストで著しく汚れているため、高磁力選別機によってステンレス鋼を銅や真鍮などから分離しようとしても、銅や真鍮などの非磁着物もステンレス鋼とともに磁着物として回収されてしまい、再利用可能な高い品位のステンレス鋼を分離して回収することができなかった。

したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、シュレッダーダストの焼却残渣から回収したステンレス鋼を含む金属からなる金属スクラップから、再利用可能な高い品位のステンレス鋼を容易に分離可能な状態にすることができる、金属スクラップの処理方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、シュレッダーダストの焼却残渣から回収したステンレス鋼を含む金属からなる金属スクラップを粒状の表面処理材とともに混合機に投入し、この混合機内で金属スクラップと表面処理材を混合しながら、金属スクラップの表面の汚れを除去した後、表面処理材を分離して、表面の汚れを除去した金属スクラップを回収することにより、シュレッダーダストの焼却残渣から回収したステンレス鋼を含む金属からなる金属スクラップから、再利用可能な高い品位のステンレス鋼を容易に分離可能な状態にすることができる、金属スクラップの処理方法を提供することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明による金属スクラップの処理方法は、シュレッダーダストの焼却残渣から回収したステンレス鋼を含む金属からなる金属スクラップを粒状の表面処理材とともに混合機に投入し、この混合機内で金属スクラップと表面処理材を混合しながら、金属スクラップの表面の汚れを除去した後、表面処理材を分離して、表面の汚れを除去した金属スクラップを回収することを特徴とする。

この金属スクラップの処理方法において、金属スクラップが、ステンレス鋼に銅および真鍮の少なくとも一方が混在したステンレス系スクラップであるのが好ましい。また、金属スクラップの表面の汚れが、金属スクラップの表面に形成された酸化皮膜を含むのが好ましい。また、表面処理材が、金属スクラップの表面の汚れを除去するとともに、除去した汚れが金属スクラップの表面に再付着するのを防止する表面処理材であるのが好ましく、ケイ砂であるのが好ましい。

また、上記の金属スクラップの処理方法において、混合機がドラム型ミキサーであるのが好ましい。この場合、金属スクラップと表面処理材を混合する際に、金属スクラップに対する表面処理材の重量の比率が２／３以上になるように、金属スクラップと表面処理材をドラム型ミキサーの回転容器内に投入するのが好ましい。また、金属スクラップと表面処理材を混合する際に、金属スクラップと表面処理材の充填率が２５％以上になるように、金属スクラップと表面処理材をドラム型ミキサーの回転容器内に投入するのが好ましい。さらに、金属スクラップと表面処理材を混合する際に、ドラム型ミキサーの回転容器を周速０．８ｍ／ｓ以上で回転させるのが好ましい。

また、上記の金属スクラップの処理方法において、表面処理材の分離が篩分によって行われるのが好ましい。また、回収した金属スクラップが磁着物と非磁着物とからなり、磁力選別によって磁着物と非磁着物を分離するのが好ましい。

本発明によれば、シュレッダーダストの焼却残渣から回収したステンレス鋼を含む金属からなる金属スクラップから、再利用可能な高い品位のステンレス鋼を容易に分離可能な状態にすることができる、金属スクラップの処理方法を提供することができる。

特に、シュレッダーダストの焼却残渣から回収したステンレス鋼を含む金属からなる金属スクラップの表面の錆やダストなどの汚れを除去することができるので、磁力選別によって磁着物としてステンレス鋼を銅などの非磁着物から分離すれば、再利用可能なステンレス鋼を容易に回収することができる。

本発明による金属スクラップの処理方法の実施の形態の工程を示す図である。 ドラム型ミキサーの回転容器内に（図示しない）リフタを設置して、回転容器が矢印方向に回転することにより、回転容器内のリフタによって金属スクラップと表面処理材が持ち上げられた後に落とされて、金属スクラップと表面処理材を混合する方式（以下、「リフト方式」という）を説明する図である。 ドラム型ミキサーの回転容器が矢印方向に回転することにより、回転容器内の金属スクラップと表面処理材が横滑りしながら、金属スクラップと表面処理材を混合する方式（以下、「スライド方式」という）を説明する図である。

本発明による金属スクラップの処理方法の実施の形態では、図１に示すように、シュレッダーダストの焼却残渣から回収したステンレス鋼を含む金属からなる金属スクラップとして、ステンレス鋼に銅などが混在したステンレス系スクラップを、粒状の表面処理材としてのケイ砂とともに、ドラム型ミキサーなどの混合機に投入して混合しながら、金属スクラップの表面の錆やダストなどの汚れを除去した後、振動篩などによる篩分や風力などによって表面処理材を分離して、表面の汚れを除去した金属スクラップを回収する。このようにして表面の汚れを除去した金属スクラップを希土類磁石などの高い磁力を有する選別機などによって、磁気吸着されるステンレス鋼（磁着物）と磁気吸着されない銅や真鍮など（非磁着物）に分離して回収することができる。

金属スクラップの形状は、板状、塊状、筒状、棒状、線状などのいずれでもよく、金属スクラップの大きさは、一片の長さまたは直径が１０〜１５０ｍｍ程度であるのが好ましい。また、表面の凹凸が多く、表面の錆やダストなどの汚れが様々な金属スクラップを使用することができる。なお、シュレッダーダストの焼却残渣から回収したステンレス系スクラップの場合、ステンレス鋼と銅の色が類似しており、色彩センサーを有する選別機によって選別することが不可能であったが、本発明による金属スクラップの処理方法の実施の形態では、ステンレス系スクラップの表面の錆やダストなどの汚れを除去し、振動篩などにより篩分して表面処理材を分離した後に、色彩センサーを有する選別機によって灰色金属（ステンレス鋼）と色物金属（銅や真鍮など）に分離して回収することができる。

粒状の表面処理材として、ケイ砂、アルミナ、セリア、ジルコニアなどを使用することができるが、金属スクラップの表面の汚れを除去するとともに除去した汚れが金属スクラップの表面に再付着するのを防止する表面処理材を使用するのが好ましく、金属スクラップの表面の金属光沢が得られるように金属スクラップの表面を研磨する研磨材としての機能を有するとともに金属スクラップから除去した錆やダストなどの汚れが金属スクラップの表面に再付着するのを防止する機能も有するケイ砂を使用するのが好ましい。このケイ砂として、ケイ酸（ＳｉＯ_２）を５０質量％以上含む酸性酸化物の紛体を使用するのが好ましく、４号ケイ砂を使用するのが好ましい。なお、金属クラップの処理後に回収されたケイ砂は、金属スクラップの処理に再度使用してもよい。但し、ケイ砂の粒径が０．３ｍｍ以下になると、研磨材としての機能が低下するため、篩分などにより粒径が０．３ｍｍ以下のケイ砂を取り除いた後に再度使用するのが好ましい。

金属スクラップと表面処理材の混合および金属スクラップの表面の汚れの除去は、湿式処理と乾式処理のいずれでもよいが、ミキサーにより湿式処理を行って金属スクラップの表面の錆やダストなどの汚れを除去しても、２〜３日後に金属スクラップの表面が再び錆で覆われてしまい、また、多量の排水が生じることから、乾式処理が好ましい。また、乾式処理に使用する混合機として、ドラム型ミキサー、振動ミルなどの様々な混合機を使用することができるが、様々な形状および大きさの金属スクラップの表面の錆やダストなどの汚れを十分に除去するためには、金属スクラップを安定して確実に処理することができるドラム型ミキサーを使用するのが好ましい。ドラム型ミキサーで乾式処理を行うことにより、金属スクラップの金属光沢が得られるまで汚れを除去することができる。

ドラム型ミキサーで乾式研磨を行う場合、金属スクラップに対する表面処理材の重量の比率が２／３以上で、金属スクラップと表面処理材の（ドラム型ミキサーの回転容器の内容量に占める）充填率が２５％以上になるように、金属スクラップと表面処理材をドラム型ミキサーの回転容器内に投入するのが好ましい。また、ドラム型ミキサーの回転容器を周速０．８ｍ／ｓ以上で回転させるのが好ましく、１．０ｍ／ｓ以上で回転させるのがさらに好ましい。また、図２Ａおよび図２Ｂに示すようにドラム型ミキサーの回転容器が矢印方向に回転することにより、図２Ａに示すように、回転容器内の（図示しない）リフタによって金属スクラップと表面処理材が持ち上げられた後に落とされて、金属スクラップと表面処理材を混合する（リフト）方式よりも、図２Ｂに示すように、回転容器内の金属スクラップと表面処理材が横滑りしながら、金属スクラップと表面処理材を混合する（スライド）方式の方が、短時間で金属スクラップの表面の錆やダストなどの汚れを十分に除去することができるので好ましい。

このようにして表面を研磨した金属スクラップを高磁力選別機などにより、ステンレス鋼（磁着物）と、ステンレス鋼以外の銅や真鍮などの非磁着物に分離するのが好ましい。

以下、本発明による金属スクラップの処理方法の実施例について詳細に説明する。

［実施例１］
まず、シュレッダーダストの焼却残渣から回収した金属スクラップとして、表面が錆やダストなどの汚れで覆われて金属光沢のない（ステンレス鋼に銅などが混在した）ステンレス系スクラップを用意した。

次に、このステンレス系スクラップ７５０ｋｇと、表面処理材として４号ケイ砂５００ｋｇをドラム型ミキサー（ＫＹＢ株式会社製のドラムミキサ）のドラム（回転容器）（容量３８００Ｌ）に投入し（ステンレス系スクラップに対するケイ砂の重量の比率は２／３、ステンレス系スクラップとケイ砂の充填率は３４％）、ドラムを周速１．０ｍ／秒で回転させて、ステンレス系スクラップとケイ砂をスライド方式で２０分間混合しながら、ステンレス系スクラップの表面処理を行った後、篩分によりケイ砂を分離して、処理済のステンレス系スクラップを回収した。

このようにして処理したステンレス系スクラップの表面を観察したところ、錆やダストなどの汚れが十分に落ちて、十分な金属光沢の表面になっていた。また、処理済のステンレス系スクラップ中のステンレス品位は８０．２質量％であり、銅混入率は９．５質量％であり、亜鉛混入率は２．０質量％であった。

［実施例２］
実施例１と同様のステンレス系スクラップ３０ｋｇと、表面処理材として４号ケイ砂２０ｋｇをドラム型ミキサーのドラム（回転容器）（容量７０Ｌ）に投入し（ステンレス系スクラップに対するケイ砂の重量の比率は２／３、ステンレス系スクラップとケイ砂の充填率は２６％）、ドラムを周速１．２ｍ／秒で回転させて、ステンレス系スクラップとケイ砂をスライド方式で２０分間混合しながら、ステンレス系スクラップの表面処理を行った後、篩分によりケイ砂を除去して、処理済のステンレス系スクラップを回収した。

このようにして処理したステンレス系スクラップの表面を観察したところ、錆やダストなどの汚れは十分に落ちていたが、金属光沢はなかった。また、混合時間を３０分間にしたところ、錆やダストなどの汚れが落ちて、十分な金属光沢の表面になっていた。

［実施例３］
ドラム型ミキサーのドラム（回転容器）（容量７０Ｌ）内に、ドラムの内壁から回転軸線方向に突出し且つドラムの回転方向に対して略垂直な方向に内壁に沿って延びる略板状の３枚のリフタを等間隔で離間（互いに１２０度の回転位置に離間）するように設置した。このドラム内に、実施例１と同様のステンレス系スクラップ３０ｋｇと、表面処理材として４号ケイ砂３０ｋｇを投入し（ステンレス系スクラップに対するケイ砂の重量の比率は１、ステンレス系スクラップとケイ砂の充填率は６６％）、ドラムを周速０．８ｍ／秒で回転させて、ステンレス系スクラップとケイ砂をリフト方式でそれぞれ２０分間、３０分間、４５分間混合しながら、ステンレス系スクラップの表面処理を行った後、篩分によりケイ砂を除去して、処理済のステンレス系スクラップを回収した。

このようにして処理したステンレス系スクラップの表面を観察したところ、いずれも錆やダストなどの汚れの除去率が７５％未満であり、汚れを十分に除去することができなかった。また、混合時間を６０分間にしたところ、汚れの除去率は７５％以上になったが、汚れを十分に除去することができなかった。また、混合時間を７５分間、９０分間にしたところ、いずれも錆やダストなどの汚れは十分に落ちているが、表面の金属光沢はなかった。

［実施例４］
実施例１と同様のステンレス系スクラップ３０ｋｇと、表面処理材として４号ケイ砂２０ｋｇを実施例３と同様のドラム型ミキサーのドラムに投入し（ステンレス系スクラップに対するケイ砂の重量の比率は２／３、スクラップとケイ砂の充填率は５１％）、ドラムを周速０．８ｍ／秒で回転させて、ステンレス系スクラップとケイ砂をリフト方式でそれぞれ２０分間、３０分間、４５分間混合しながら、ステンレス系スクラップの表面処理を行った後、篩分によりケイ砂を除去して、処理済のステンレス系スクラップを回収した。

このようにして処理したステンレス系スクラップの表面を観察したところ、いずれも錆やダストなどの汚れの除去率が７５％未満であり、汚れを十分に除去することができなかった。また、混合時間を６０分間、７５分間にしたところ、いずれも汚れの除去率は７５％以上になったが、汚れを十分に除去することができなかった。また、混合時間を９０分間にしたところ、錆やダストなどの汚れは十分に落ちているが、表面の金属光沢はなかった。

［比較例１］
実施例１と同様のステンレス系スクラップ３０ｋｇを実施例３と同様のドラム型ミキサーのドラムに投入し（ステンレス系スクラップに対するケイ砂の重量の比率は０、ステンレス系スクラップの充填率は２１％）、ドラムを周速０．８ｍ／秒で回転させて、ステンレス系スクラップをリフト方式でそれぞれ２０分間、３０分間、４５分間、６０分間、７５分間混合しながら、ステンレス系スクラップの表面処理を行った後、篩分によりケイ砂を除去して、処理済のステンレス系スクラップを回収した。

このようにして処理したステンレス系スクラップの表面を観察したところ、いずれも錆やダストなどの汚れの除去率が７５％未満であり、汚れを十分に除去することができなかった。また、混合時間を９０分間にしたところ、汚れの除去率は７５％以上になったが、汚れを十分に除去することができなかった。

これらの実施例および比較例の結果を表１に示す。なお、表１において、金属光沢がある場合を◎、汚れは十分に落ちているが金属光沢がない場合を○、汚れの除去率が７５％以上であるが汚れが十分に除去することができない場合を△、汚れの除去率が７５％未満である場合を×で示している。

［実施例５］
実施例１において表面処理を行ったステンレス系スクラップ（ステンレス品位８０．２質量％、銅混入率９．５質量％、亜鉛混入率２．０質量％の処理済のステンレス系スクラップ）を高磁力選別機（日本エリーズマグネチックス製のレアアースロールセパレーターＲＥ−６Ｄ２０Ｗ−１、磁束密度１８，０００ガウス）により磁着物（ステンレス鋼）と非磁着物（銅など）に分離したところ、磁着物のステンレス鋼の実収率は９３．２％、ステンレス品位は９９．３質量％であり、銅混入率は０．３質量％、亜鉛混入率は０．０質量％であった。

［比較例２］
実施例１において表面処理を行ったステンレス系スクラップ（ステンレス品位８０．２質量％、銅混入率９．５質量％、亜鉛混入率２．０質量％の処理済のステンレス系スクラップ）を複合ソーター（Ｓｔｅｉｎｅｒｔ社製のＫＳＳ）により灰色金属（ステンレス鋼）と色物金属（銅など）に分離したところ、ステンレス鋼の実収率は９６．６％、ステンレス品位は９５．６質量％であり、銅混入率は１．７質量％、亜鉛混入率は０．３質量％であった。なお、この複合ソーター（ＫＳＳ）は、４種類のセンサー（金属、色彩、形状、３Ｄ）を搭載した複合機種であるが、本比較例では、色彩センサーと形状センサーにより銅を識別して選別するプログラムを使用した。

実施例５と比較例２の結果から、実施例５では比較例２と比べて、ステンレス鋼の実収率が僅かに低かったものの、非常に高い品位のステンレス鋼を回収できることがわかる。

Claims (11)

1. シュレッダーダストの焼却残渣から回収したステンレス鋼を含む金属からなる金属スクラップを粒状の表面処理材とともに混合機に投入し、この混合機内で金属スクラップと表面処理材を混合しながら、金属スクラップの表面の汚れを除去した後、表面処理材を分離して、表面の汚れを除去した金属スクラップを回収することを特徴とする、金属スクラップの処理方法。
2. 前記金属スクラップが、ステンレス鋼に銅および真鍮の少なくとも一方が混在したステンレス系スクラップであることを特徴とする、請求項１に記載の金属スクラップの処理方法。
3. 前記金属スクラップの表面の汚れが、前記金属スクラップの表面に形成された酸化皮膜を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の金属スクラップの処理方法。
4. 前記表面処理材が、前記金属スクラップの表面の汚れを除去するとともに、除去した汚れが前記金属スクラップの表面に再付着するのを防止する表面処理材であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の金属スクラップの処理方法。
5. 前記表面処理材がケイ砂であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の金属スクラップの処理方法。
6. 前記混合機がドラム型ミキサーであることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の金属スクラップの処理方法。
7. 前記金属スクラップと前記表面処理材を混合する際に、前記金属スクラップに対する前記表面処理材の重量の比率が２／３以上になるように、前記金属スクラップと前記表面処理材を前記ドラム型ミキサーの回転容器内に投入することを特徴とする、請求項６に記載の金属スクラップの処理方法。
8. 前記金属スクラップと前記表面処理材を混合する際に、前記金属スクラップと前記表面処理材の充填率が２５％以上になるように、前記金属スクラップと前記表面処理材を前記ドラム型ミキサーの回転容器内に投入することを特徴とする、請求項６または７に記載の金属スクラップの処理方法。
9. 前記金属スクラップと前記表面処理材を混合する際に、前記ドラム型ミキサーの回転容器を周速０．８ｍ／ｓ以上で回転させることを特徴とする、請求項６乃至８のいずれかに記載の金属スクラップの処理方法。
10. 前記表面処理材の分離が篩分によって行われることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載の金属スクラップの処理方法。
11. 前記回収した金属スクラップが磁着物と非磁着物とからなり、磁力選別によって磁着物と非磁着物を分離することを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれかに記載の金属スクラップの処理方法。
    
    

Images