JP6506611B2 - 金属廃材から有価物を選別する選別装置 - Google Patents

Description

本発明は、回収した金属廃材から有価物を選別する選別装置に関するものである。

工業製品などの新規生産が活性化する一方で廃棄物も大量に発生しており、一般にこれらの廃棄物は、破砕して有用な金属分を回収し、破砕残渣とした後に残渣を焼却処理して、最後に埋め立て処分するものであった。
特開２００５−１９３０９５号公報

金属廃棄物から再生利用可能な有価物を回収するときは、主として選別装置が使用されている。そして、上記のような選別装置では、おもに送風や篩等を利用し、金属と非鉄その他を分ける大まかな重量選別が行われている。このことから、金属廃棄物からの有価物の回収効率が悪く、破砕残渣の中に金属分が多量に含まれたままであることから、破砕残渣を溶解して成分を確定して再生材料として使用するには、溶解のために大量のエネルギーを消費する問題点があったため、環境にも悪影響を及ぼす懸念があった。さらに、再生材料は質が悪く、限定的な製品への使用に留まるため、広範囲の製品に利用できる代替の材料としては成り立たず、したがって新規の地金に頼らざるを得ない状況に変わりはなく、このことから、新規地金の精錬に要するエネルギーも抑えることができなかった。

本発明は以上に述べたような実情に鑑み、金属廃棄物から有価物を効率的に選別するとともに、廃棄物の溶解に要するエネルギーの浪費を抑えて環境の保全を図ることのできる金属廃材から有価物を選別する選別装置を提供することにある。

本発明の請求項１記載の発明は、回収したアルミ合金を含む金属廃材から有価物を選別する選別装置であって、位置検知部と、光選別部とを材料搬送路に備えており、位置検知部は、材料搬送路に載置された任意の金属廃材の位置を検知し、その位置情報を光選別部に伝えるものであり、光選別部は、照射手段と、測定手段と、判定手段を有しており、照射手段は、位置検知部からの位置情報に基づき、送り込まれた金属廃材に照射口を向けてレーザ光を照射するものであり、測定手段は、照射手段での金属廃材の前記レーザ光の反射光を受光するとともに、金属廃材の反射光の反射率データを取得するものであり、判定手段は、測定手段で取得した赤色光と青色光との反射率比の相違を含まない反射光の反射率データとデータベースに登録された含有金属固有の反射率データを比較し、前記金属廃材の含有金属種及び含有割合から当該金属廃材を特定することを特徴する。

本発明の請求項２記載の発明は、材料種選別部の前工程として廃材選別部を有しており、廃材選別部は、撮影手段と、重量測定手段と、分析手段とを具備しており、撮影手段は、搬送路を流れる金属廃材を撮影し、撮影データから任意の形状のもののみを選択し、選択した金属廃材の縦横寸法と厚みを測定するものであり、重量測定手段は、選択した金属廃材の重量を測定し、分析手段は、撮影手段で得られた金属廃材の体積と、重量測定手段で得られた重量から金属廃材の比重を算出し、所望の金属廃材を選別することを特徴とする。

本発明の請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の選別装置による選別工程後の金属廃材を回収部に送り出す材料送出部を有しており、材料送出部は、位置検知部から送られた位置情報に基づき、金属廃材の送られてくる位置に該当するパドルを跳ね上げ、もしくは打ち下ろすことで、金属廃材を回収部に飛ばすことを特徴とする。

本発明の請求項４記載の発明は、投入された金属廃材を一定の粒度に整え、設定よりも小さな細粒物を除くとともに、設定よりも大きな粗粒物を選別対象として次工程に送り込む材料分級部を有することを特徴とする。

本発明のうち請求項１記載の発明によれば、位置検知部で金属廃材の搬送路における位置を検知し、その位置情報を光選別部に伝える。そして、上記の位置情報に基づいて照射手段から対象となる金属廃材に対して照射口を向けて光を照射し、その金属廃材から反射する光反射率を測定手段で測定する。そして、測定手段で得られた反射率データを、判定手段では様々な金属の光反射率について登録するデータベースと照合し、得られた金属廃材に含まれる含有金属データから合金を特定し、さらに、選別することで有用な金属を精度よく得ることができる。

本発明のうち請求項２記載の発明によれば、投入された金属廃材を撮影し、その撮影された形状により有用なもののみを選別し、さらに、上記の撮影手段により選別された金属廃材について、分析手段で金属廃材の縦横寸法と厚みの各データ、そして、重量測定手段で得られた重量データから比重を算出し、アルミや他の金属と選別する。これにより、請求項１に記載する装置の処理負担を軽減し、選別効率を高めることができる。

本発明のうち請求項３記載の発明によれば、搬送路の進路最後尾の幅方向に並列に複数のパドルを配置している。これにより、位置検知部で取得した搬送路における特定の位置情報に基づき、選別工程後の有用金属廃材の搬送位置を特定し、その位置情報に該当するパドルを跳ね上げ、もしくは打ち下ろして回収部に送り出すことができる。また、その他の金属廃材は、搬送路にそのまま流す。したがって、有用な金属廃材の選別、送り出しを無駄なく効率的に行えるようになる。

本発明のうち請求項４記載の発明は、金属廃材を廃材分級部で一定のサイズに分級し、本選別装置による効率的な選別を実現する為に分級後の一定サイズ以下の細粒品は系外に排出する。それ以外の粗粒品を選別対象として次工程に送り込むことで、選別工程の効率化を図ることができる。

本実施による選別装置の全体を簡単に示す図である。 本実施による選別装置の各構成部における選別対象となる金属廃材を示すチャート図である。 本実施による材料分級部を示す（ａ）は内部を透過して示す側面図であり、（ｂ）は、平面図である。 （ａ）は、形状選別部を示す内部を透過して示す側面図であり、（ｂ）は、平面図である。 形状選別部の作動状態を簡略化して示す（ａ）は、選別対象となる金属廃材を選別するときの側面図であり、（ｂ）は、非選別対象となる金属廃材を選別するときの側面図である。 （ａ）は、材料種選別部を透過して示す側面図であり、（ｂ）は、平面図である。 材料種選別部の作動状態を示す簡略化した側面図である。 （ａ）は、測定手段が測定した金属廃材の反射光のスペクトルデータを示す図であり、（ｂ）は、スペクトルデータを数値化して含有金属種を判定した数値データを示す図である。 材料送出部の作動状態を示す簡略化した平面図である。

本発明の金属廃材から有価物を選別する選別装置の実施形態について、以下に説明する。
本実施による選別装置は、図１と図２に示すように、材料分級部１と、形状選別部２と、材料種選別部３と、材料送出部４と、材料回収部（回収部）５とから構成している。また、上記の各構成部間は、搬送コンベヤ（材料搬送路）３４が配置してあり、材料分級部１に投入された金属廃材Ｍａ，Ｍｂ，Ｍｃの中の使用者側が設定する有価物が最終的に材料回収部５で回収される構造となっている。さらに、本実施では、選別対象となる有価物として、ダイキャスト品・鋳物を主とするアルミ合金を含む金属廃材Ｍｂ、サッシ等の展伸材を主とするアルミ合金を含む金属廃材Ｍａ（Al-Zn-Mg系合金、Al-Cu-Mg系合金、Al-Mg系合金、Al-Mn系合金など）を回収するものである。その他の金属廃材Ｍｃは、選別対象外となる。

材料分級部１は、図３（ａ）（ｂ）のように、チップコンベヤ６と、投入ホッパー７とを有しており、図１もあわせて参照すると、定量切出装置３６で所定の大きさに切り出された回収した金属廃材（展伸材を主とする金属廃材Ｍａ、ダイキャスト・鋳物を主とする金属廃材Ｍｂ、その他金属廃材Ｍｃの中から選別対象となる金属廃材Ｍａ，Ｍｂのみを選別するものである。チップコンベヤ６は、非鉄材を除く金属廃材Ｍａ，Ｍｂ，Ｍｃのみを搬送する搬送面８に電磁石を配置し、その搬送面８に金属廃材Ｍａ，Ｍｂ，Ｍｃを吸着した状態とし、下方で投入した金属廃材Ｍａ，Ｍｂ，Ｍｃを一旦上方に運んで非鉄廃材と選別する構造である。この際、搬送面８に吸着されなかった非鉄廃材は、そのまま下方にある非鉄その他回収部３５で回収される。投入ホッパー７は、上記のチップコンベヤ６の搬送終点から落下した金属廃材Ｍａ，Ｍｂ，Ｍｃを篩９で受け止め、篩９を振動することにより、所定サイズ以下の金属廃材Ｍｃを篩９の下に落とし、また、所定サイズ以上の金属廃材Ｍａ，Ｍｂを篩９の上から次工程に送り出す構造をなしている。

形状選別部２は、図４（ａ）（ｂ）のように、三次元計測器（撮影手段）１０と、オートチェッカ（重量測定手段）１１と、分析ＰＣ（分析手段）１２と、選別パドル１３から構成しており、各手段は、搬送コンベヤ３４上に設置してある。オートチェッカ１１は、搬送コンベヤ３４から送られた金属廃材Ｍａ，Ｍｂを計量部に載置し、その重量を計量して分析手段１２に重量データを送信する。三次元計測器１０は、上記したオートチェッカ１１にて計量した金属廃材Ｍａ，Ｍｂに対し、その撮影用レンズを向ける姿勢を変えながら対象物の金属廃材Ｍａ，Ｍｂを撮影し、搬送された金属廃材Ｍａ，Ｍｂの形状と縦横寸法、高さ寸法の各サイズデータを分析手段１２に送信する。分析ＰＣ１２は、上記の三次元計測器１０からの金属廃材Ｍａ，Ｍｂの縦横寸法、高さ寸法と、オートチェッカ１１からの重量データを取得し、対象の金属廃材Ｍａ，Ｍｂが今回の選別対象のものか否かを判定する。具体的には、取得した金属廃材Ｍａ，Ｍｂの体積データと重量データにより算出された比重と、データベースに登録された各種金属の比重の基準値とを照合し、一致または数値の近いもののみを次工程に送るように選別パドル１３に指示する。図５（ａ）（ｂ）を参照すれば、選別パドル１３は、振り分けパドル１５と、パドル作動機１６と、選別シュート１７から構成している。選別パドル１３は、上側にパドル作動機１６を配し、下側に選別シュート１７を配している。そして、振り分けパドル１５は、パドル作動機１６の下側に取り付けてあり、金属廃材Ｍａ，Ｍｂの搬送方向の前後方向に振り分けパドル１５を回動する。選別シュート１７は、上側に投入口１８を有し、さらに、下側の送出口１９，２０が搬送方向の前後に分岐しており、搬送方向の前側の送出口１９の下方には、選別対象外の金属廃材Ｍｂを回収する回収ボックス２１が設置してある。また、搬送方向の後側の送出口２０の下方には、搬送コンベヤ３４が設置してあり、次工程へと選別対象となる金属廃材Ｍａを送り込む。

上記のように構成する形状選別部２の作動状態について、図５（ａ）（ｂ）に基づいて以下に説明する。
材料分級部１で設定範囲内の大きさに調整された金属廃材Ｍａ，Ｍｂは、搬送コンベヤ３４で送られてオートチェッカ１１に通され、金属廃材Ｍａ，Ｍｂの重量を計量する。そして、オートチェッカ１１で計量された金属廃材Ｍａ，Ｍｂのうち、所定の重量範囲内の金属廃材Ｍａ，Ｍｂのみが次工程への搬送コンベヤ３４上を搬送される。三次元計測器１０では、オートチェッカ１１で重量選別された金属廃材Ｍａ，Ｍｂに対し、撮影した画像データから縦横寸法と厚みを計測し、金属廃材Ｍａ，Ｍｂの体積を算出する。分析ＰＣ１２では、オートチェッカ１１からの重量データと三次元計測器１０からの体積データに基づいて金属廃材Ｍａ，Ｍｂの比重を算出し、その算出した比重データとデータベースに登録された各種金属の比重値を照合することにより、次工程での選別対象となる展伸材を主とした金属廃材Ｍａと、それ以外のもの（ダイカスト品、鋳物材等）を主とする金属廃材Ｍｂとを識別する信号を選別パドル１３に送る。そして、選別パドル１３では、分析ＰＣ１２からの信号を受けて、今回選別対象となる展伸材を主とする金属廃材Ｍａが搬送されるときには、振り分けパドル１５を金属廃材Ｍａの搬送方向後側に回動する。このときに、搬送コンベヤ３４上の金属廃材Ｍａは、搬送コンベヤ３４の搬送時の勢いを利用して次工程に接続する搬送コンベヤ３４に飛ばす。また、今回選別対象外のダイキャスト品・鋳物を主とする金属廃材Ｍｂが搬送されたときには、振り分けパドル１５が金属廃材Ｍｂの搬送方向前側に回動する。これにより、搬送コンベヤ３４上の金属廃材Ｍｂは、搬送方向に飛ばされるが振り分けパドル１５に当たり、下方にある選別シュート１７に落下し、非展伸材回収部３７に搬送される。

材料種選別部３は、図６（ａ）（ｂ）と図７のように、位置検知部２１と、光選別機２２とから構成している。
位置検知部２１は、搬送コンベヤ３４の搬送開始側に設置してあり、搬送コンベヤ３４の側部に変位センサを設置している。そして、変位センサでは、搬送コンベヤ３４上を流れる金属廃材に対し、光を照射し、そのときに金属廃材が反射する反射光を受光部３１で受けることで、金属廃材の位置を測定する。そして、位置検知部２１で得た金属廃材の搬送コンベヤ３４上の位置データは、光選別部２２に送信される。

光選別部２２は、レーザ照射機（照射手段）２４と、測定ＰＣ（測定手段）２６と、判定ＰＣ（判定手段）２７とから構成している。レーザ照射機２４は、照射口２５と、と、光位置検出素子３０と、受光部３１とを有している。照射口２５は、その発光を投光レンズに通して集光し、金属廃材Ｍａに対してレーザ光を照射する。このときに、照射口２５は、上記の位置検知部２１から送られた位置データに基づいて金属廃材Ｍａが通過するポイントに向く。また、照射口２５から金属廃材Ｍａに照射されたレーザ光の反射光は、受光部３１を通して光スペクトル画像データを判定ＰＣ２７に送るとともに、光位置検出素子３０により金属廃材Ｍａにスポットを結ぶ。測定ＰＣ２６では、レーザ照射機２４から送られた金属廃材の反射光の光スペクトル画像データから反射率を測定する。判定ＰＣ２７は、様々な金属の基準反射率の個別データを蓄積するデータベースを有している。そして、測定ＰＣ２６より送られた金属廃材Ｍａの反射光の反射率の測定データは、データベースに登録する各種金属の基準反射率データと照合される。この照合作業により、金属廃材Ｍａを構成する含有金属種とその含有の割合から、金属廃材Ｍａがどのような合金から形成されているのかが判定される。この判定データに基づいて金属廃材Ｍａを次工程に送るか否かの選別をする。

材料送出部４は、図９のように、複数の鍵盤状をなす送り出しパドル２８から構成している。送り出しパドル２８は、複数が並列に配置してあり、パドル制御部３３の制御で個々の送り出しパドル２８が回動する。また、パドル制御部３３では、位置検知部２１から送られる位置情報に基づき、金属廃材Ｍａが搬送される位置にある送り出しパドル２８を回動し、到着したときに該当の金属廃材Ｍａを跳ね上げる、または叩き落とすことで所望の金属廃材Ｍａとその他の金属廃材Ｍａを選別する。

上記のように構成した本実施による選別装置は、以下に示す作用、効果を奏することになる。
材料分級部１にてチップコンベヤ６で搬送することにより、種々の回収廃材のうちの金属材料Ｍａ，Ｍｂを大量に含むもののみが搬送され、その他の金属廃材Ｍｃは、材料搬送路３４から外れる。また、投入ホッパー７では、あらかじめ設定した一定範囲内の重量の金属廃材Ｍａ，Ｍｂのみを選別して次工程に送り出すことにより、以後の各選別工程においての選別作業の負担が軽減できる。次に、形状選別機２では、上記の材料分級部１で選別された設定値以上の金属含有量と所定範囲の重量の金属廃材Ｍａ，Ｍｂを三次元計測器１０で計測し、金属廃材Ｍａ，Ｍｂの形状と縦横寸法、厚みのデータを取得する。この金属廃材Ｍａ，Ｍｂの形状データを判定ＰＣ２７で判定することによって、搬送された金属廃材Ｍａ，Ｍｂが展伸材やダイキャスト品、鋳物等の有用なものか判定ができるようになる。上記のような金属廃材の形状の分析により、選別対象となる展伸材のような特定の形状に選別された金属廃材Ｍａを効率的に選別して回収することができる。そして、材料種選別部３では、上記の形状選別部２から送られた特定形状のものに絞られた金属廃材Ｍａに対し、位置検知部２１からの位置情報に基づいてレーザ照射機２４の照射口２５を向けてレーザ光を照射することにより、金属廃材Ｍａからの反射光を受光部３１で受ける。そして、上記の反射光は、測定ＰＣ２６にて反射率を測定されることで、判定ＰＣ２７で反射光の強さを示す図８（ａ）のようなスペクトルデータから、金属廃材Ｍａに含まれる様々な金属の含有率を図８（ｂ）に示すような数値に変換して分析し、この分析データをデータベースに登録された様々な合金のスペクトルデータと照合することにより、金属廃材がどのような合金により形成してあるのかを特定する。これにより、使用者側にとって有用な金属廃材Ｍａのみを効率的に得ることが可能となる。さらに、材料送出部４では、図９のように、材料種選別部３の判定ＰＣ２７にて有価物と特定された金属廃材Ｍａに対し、位置検知部２１で得た搬送コンベヤ３４上の位置情報に基づいて、対応する送り出しパドル２８を回動することで、有用な金属廃材Ｍａの回収効率を高めることができる。

本発明の金属廃材から有価物を選別する選別装置は、上記の実施形態で説明したものの他、特許請求の範囲に記載する構成の範囲内で変更することができる。具体的に、上記実施形態では、材料分級部１として、チップコンベヤ６を使用しているが、非鉄材との選別、および所定サイズ以上の金属廃材Ｍａ，Ｍｂのみを選別できるものであれば、他の手段を用いてもよい。また、形状選別部２と材料種選別部３の配置順については、いずれを先の工程に設置してもよいが、形状選別部２を先の工程に配することによって、展伸材やダイキャスト部品などの比較的有用なものが多い金属廃材Ｍａ，Ｍｂのみを選別して絞り込んでから次工程に移行できるため、選別工程の効率が向上する。さらに、本発明は、図９のように、材料種選別部３のみでも有用な金属廃材Ｍａを選別することが可能である。また、本発明は、上記実施形態ではアルミ合金を回収するものについて挙げたが、それ以外の金属の回収にも適用できる。

１ 材料分級部
２ 形状選別部
３ 材料種選別部
４ 材料送出部
５ 材料回収部
６ チップコンベヤ
７ 投入ホッパー
８ 搬送面
９ 篩
１０ 三次元計測器（撮影手段）
１１ オートチェッカ（重量測定手段）
１２ 分析ＰＣ（分析手段）
１３ 選別パドル
１５ 振り分けパドル
１６ パドル作動機
１７ 選別シュート
１８ 投入口
１９ 送出口
２０ 送出口
２１ 位置検知部
２２ 光選別部
２４ レーザ照射機（照射手段）
２５ 照射口
２６ 測定ＰＣ（測定手段）
２７ 判定ＰＣ（判定手段）
２８ 送り出しパドル
３０ 光位置検出素子
３１ 受光部
３３ パドル制御部
３４ 搬送コンベヤ（材料搬送路）
３５ 非鉄その他回収部
３６ 定量切出装置
３７ 非展伸材回収部
Ｍａ 展伸材を主とする金属廃材
Ｍｂ ダイキャスト・鋳物を主とする金属廃材
Ｍｃ その他の金属廃材

Claims (4)

1. 回収したアルミ合金を含む金属廃材から有価物を選別する選別装置であって、
   位置検知部と、光選別部とを材料搬送路に備えており、
   位置検知部は、材料搬送路に載置された任意の金属廃材の位置を検知し、その位置情報を光選別部に伝えるものであり、
   光選別部は、照射手段と、測定手段と、判定手段を有しており、
   照射手段は、位置検知部からの位置情報に基づき、送り込まれた金属廃材に照射口を向けてレーザ光を照射するものであり、
   測定手段は、照射手段での金属廃材の前記レーザ光の反射光を受光するとともに、金属廃材の赤色光と青色光との反射率比の相違を含まない反射光の反射率データを取得するものであり、
   判定手段は、測定手段で取得した反射光の反射率データとデータベースに登録された含有金属固有の反射率データを比較し、前記金属廃材の含有金属種及び含有割合から当該金属廃材を特定することを特徴とする回収したアルミ合金を含む金属廃材から有価物を選別する選別装置。
2. 形状選別部を有しており、
   形状選別部は、撮影手段と、重量測定手段と、分析手段とを具備しており、
   撮影手段は、搬送路を流れる金属廃材を撮影し、撮影データから任意の形状のもののみを選択し、選択した金属廃材の縦横寸法と厚みを測定するものであり、
   重量測定手段は、選択した金属廃材の重量を測定し、
   分析手段は、撮影手段で得られた金属廃材の体積と、重量測定手段で得られた重量から金属廃材の比重を算出し、所望の金属廃材を選別することを特徴とする請求項１記載の金属廃材から有価物を選別する選別装置。
3. 請求項１又は２記載の選別装置による選別工程後の金属廃材を回収部に送り出す材料送出部を有しており、
   材料送出部は、位置検知部から送られた位置情報に基づき、金属廃材の送られてくる位置に該当するパドルを跳ね上げ、もしくは打ち下ろすことで、金属廃材を回収部に飛ばすことを特徴とする金属廃材からの有価物を選別する選別装置。
4. 投入された金属廃材を一定の粒度に整え、設定よりも小さな細粒物を除くとともに、設定よりも大きな粗粒物を選別対象として次工程に送り込む材料分級部を有することを特徴とする請求項１、２又は３記載の金属廃材から有価物を選別する選別装置。

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