JP6885709B2 - 処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、処理方法に関する。

一般家庭ごみの焼却灰に対して、乾燥、磁力選別、篩分け、粉砕、渦電流選別等の処理を行い、処理後の焼却灰中から取り出されたセメント原料を、コンクリート製品、住宅用外製材、生コンクリートなどに利用する技術が知られている。

また、処理後の焼却灰からセメント原料や鉄成分などを除き、ローラーミルで粉砕、分級して得られた残渣には、銅、亜鉛、金、銀、パラジウム、白金などの有価金属が含まれているため、これらを回収する技術も知られている(例えば、特許文献１等参照)。

特開２０１６−８９１９６号公報

上述した残渣には、線状の屑（線屑）などの細長い棒状の残渣も含まれる。このような棒状の残渣は、篩を用いて篩別した場合に篩目を通り抜けることがある。篩目を通り抜けた棒状の残渣は他の残渣と比べて体積が大きいものが存在し、篩別後の残渣の処理に悪影響を与えるおそれがある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、一般家庭ごみの焼却灰からセメント原料を除いた残渣の篩分けを適切に行うことが可能な処理方法を提供することを目的とする。

本発明の処理方法は、一般家庭ごみの焼却灰からセメント原料を除いた残渣を、少なくとも、打ち抜き加工された丸孔の１４〜１８ｍｍの篩目を有する第１の篩と、打ち抜き加工された丸孔の８〜１２ｍｍの篩目を有する第２の篩と、を用いて篩分けする工程と、前記第１の篩を用いた篩分けにより得られた篩上に対して、外観形状が特定形状又は特定の色の物体を選別して除外するピッキング処理を実行し、前記第２の篩を用いた篩分けにより得られた篩上の少なくとも一部に対して、溶融処理を実行する工程と、を含み、前記篩分けする工程では、篩目の目が小さい篩から大きい篩に変更しながら、又は前記篩目の直径が大きい篩から小さい篩に変更しながら、残渣を篩分けする処理方法である。

本発明の処理方法は、一般家庭ごみの焼却灰からセメント原料を除いた残渣の篩分けを適切に行うことができるという効果を奏する。

一実施形態に係る処理方法を示す工程図である。 図２（ａ）は、一実施形態に係る丸孔の篩目のスクリーンの一部を示す図であり、図２（ｂ）は、比較例となる織網（平織）篩目のスクリーンの一部を示す図である。 織網（図２（ｂ））の場合と、打抜網（図２（ａ））の場合とを比較した表である。 図４（ａ）、図４（ｂ）は、篩の設置方法及び振動方向を示す図である。 複数のスクリーンを振動篩に設置する場合の例を示す図である。

以下、一実施形態について、図１〜図５に基づいて、詳細に説明する。図１は、一実施形態に係る処理方法を示す工程図である。

本実施形態では、一般家庭ごみの焼却灰に対して、乾燥、磁力選別、篩分け、粉砕、渦電流選別等の処理を行い、焼却灰中の鉄成分やアルミニウム成分、セメント原料となる成分の大部分を除き、ローラーミルで粉砕、分級して得られた残渣を処理する。この処理により、残渣に含まれる、銅、金、銀、パラジウム、白金などの有価金属を回収する。

残渣は、図１に示すように、まず３種類の篩を用いて篩別する。本実施形態で用いる篩は、一例として、篩目を有するスクリーン１０を振動させて残渣を篩別する振動篩であるものとする。また、本実施形態では、スクリーン１０として、図２（ａ）に示すように、篩目となる丸孔１２を打ち抜き加工した鉄板等の薄板状部材を採用するものとする。このように、スクリーン１０として、丸孔１２を打ち抜き加工した薄板状部材を用いることで、図２（ｂ）に示すような織網（平織）を用いる場合よりも線屑分離性及び耐久性の面で効果がある。

図３は、スクリーンとして織網（図２（ｂ））を用いた場合と、打抜網（図２（ａ））を用いた場合とを比較した表である。図３の「線屑分離性」は、篩目の直径よりも細く、篩目の直径よりも長い線状又は棒状の屑（線屑）が篩目を通り抜けなかった割合を意味する。なお、図３は、織網の篩目の一辺の長さと、打抜網の直径とが同一の場合を示している。図３によれば、図２（ｂ）の織網のほうが、線屑を篩下に落としやすいことが分かる。このように、織網のほうが、打抜網よりも線屑を篩下に落としやすいのは、（１）織網の篩目は四角形で、打抜網の篩目は円形であるため、所定大きさの粒径の残渣を通過させる篩目の大きさ（面積）は織網のほうが大きくなること、および（２）織網のほうが単位面積当たりの篩目の数が多くなること、（３）織網の篩目には角部が存在し、篩振動中に線屑が角部に接触しやすく、角部に接触した線屑は鉛直方向に弾かれて篩目から通過しやすいこと、等に起因している。また、図３によれば、図２（ｂ）の織網は、図２（ａ）の打抜網よりも耐久性が低いことが分かる。さらに、織網の篩目の大きさを円形より小さく設計しても、織網の篩目を通過する線屑が多くなる傾向は変わらない。

本実施形態においては、３種類の篩として、篩目の直径が１４〜１８ｍｍ（本実施形態では１６ｍｍ）の篩（スクリーン１０）と、篩目の直径が８〜１２ｍｍ（本実施形態では１０ｍｍ）の篩と、篩目の直径が３〜５ｍｍ（本実施形態では３ｍｍ）の篩と、を用いる。

ここで、篩目の直径が１６ｍｍの篩を用いるのは、１６ｍｍ以上の残渣であれば、ステンレス鋼（例えば、線屑、スプーン等）等の分離性を向上できるためである。また、篩目の直径が１０ｍｍの篩を用いるのは、後述する比重選別（エアーテーブル）の処理可能粒径の上限が１０ｍｍ程度だからである。また、篩目の直径が３ｍｍの篩を用いるのは、後述する比重選別（エアーテーブル）の処理条件として、３〜１０ｍｍと０〜３ｍｍに分けて、異なる処理条件で処理することが好ましいためであり、残渣中において有価金属が３ｍｍ以下に濃縮していること等の理由からである。

この場合、スクリーン１０を図４（ａ）に示すように水平面に平行に配置し、残渣がスクリーン１０の上面上に投入された状態で、鉛直方向に対して傾斜する方向（矢印Ａ，Ａ’方向）に沿って往復振動させる。すなわち、残渣が投入される面の法線と交差する方向にスクリーン１０を振動させる。これにより、残渣は往復振動により鉛直方向成分の力と水平方向成分の力を受けるため、残渣を水平面に沿った進行方向（図４（ａ）の白抜き矢印方向であり、進行方向後方（手前側）が図４（ａ）の左側、進行方向前方が図４（ａ）の右側となる）に移動させながら篩分けを行うことができる。これにより、篩下を篩の下側において回収でき、篩上を篩の進行方向前方の端部（図４（ａ）の右端部）において回収することができる。また、残渣を移動させながら篩分けを行うことで、残渣を進行方向後方（図４（ａ）の左側）から適宜投入することができる。

あるいは、スクリーン１０を図４（ｂ）に示すように水平面に傾斜するように配置し、残渣がスクリーン１０の上側の面上に投入された状態で、鉛直方向（矢印Ｂ，Ｂ’方向）に沿って往復振動させることとしてもよい。すなわち、残渣が投入される面の法線と交差する方向にスクリーン１０を振動させる。これにより、残渣は篩別中に傾斜面に沿って移動するため、残渣を進行方向（図４（ｂ）の白抜き矢印方向）に移動させながら篩分けることができる。これにより、篩下を篩の下側において回収でき、篩上を篩の進行方向前方の端部（図４（ｂ）の右端部）において回収することができる。また、残渣を移動させながら篩分けを行うことで、残渣を進行方向後方（図４（ｂ）の左側）から適宜投入することができる。

このように、図４（ａ）、図４（ｂ）のいずれかを採用することで、残渣を進行方向に移動させながら、効率的に篩分けすることが可能となる。

ここで、振動篩に１つのスクリーン１０を設置できる場合には、篩目の直径が１６ｍｍのスクリーンを振動篩に設置して篩別をした後、篩目の直径が１０ｍｍのスクリーンを設置して、篩別後の篩下を更に篩別する。その後は、篩目の直径が３ｍｍのスクリーンを振動篩に設置して、篩目の直径が１０ｍｍのスクリーンを用いて篩別した後の篩下を更に篩別する。この場合、篩目の直径が１６ｍｍのスクリーンを使用した後、当該スクリーンの上に篩目の直径が１０ｍｍのスクリーンを載せて篩別を行い、その後、篩目の直径が３ｍｍのスクリーンを更に上に載せて篩別を行うこととしてもよい。なお、スクリーンを上下方向に３段階で配置できる場合には、上から順に篩目の直径が徐々に小さくなるように振動篩を配置してもよい。これにより、スクリーンを交換する必要がなくなる。

なお、利用する篩の順番は、逆でもよい。すなわち、篩目の直径が３ｍｍのスクリーンを用いて篩別した後、その篩上を篩目の直径が１０ｍｍのスクリーンを用いて篩別し、更にその篩上を篩目の直径が１６ｍｍのスクリーンを用いて篩別することとしてもよい。

なお、振動篩に複数のスクリーンを設置できる場合には、図５に示すように、残渣の進行方向（白抜き矢印方向）に沿って、進行方向手前から篩目が徐々に大きくなるように、すなわち篩目の直径が３ｍｍ、１０ｍｍ、１６ｍｍの順に並ぶようにスクリーンを設置することとしてもよい。この場合、スクリーンを矢印Ａ，Ａ’方向に沿って往復振動させることで、残渣を進行方向に移動させながら、粒径３ｍｍ以下、粒径３〜１０ｍｍ、粒径１０〜１６ｍｍ、粒径１６ｍｍ以上の残渣に篩別することができる。このようにすることで、スクリーンを交換等する手間が省けるとともに、スクリーンを交換するたびに残渣をスクリーン上に投入する手間も省け、短時間で篩別することができる。なお、１枚のスクリーンを３つの領域に分け、各領域に直径が異なる篩目を打抜き加工することとしてもよい。

なお、図５の振動篩は、図４（ｂ）に示すように、スクリーンを水平面に傾斜するように配置し、スクリーンを鉛直方向に沿って（Ｂ，Ｂ’方向に）振動させることとしてもよい。

次に、粒径ごとの残渣の処理方法について図１に基づいて説明する。

（粒径が１６ｍｍ以上の残渣の処理について）
粒径が１６ｍｍ以上の残渣（篩目の直径が１６ｍｍの篩を用いた篩分けにおいて得られた篩上）については、図１に示すように、ピッキング処理を実行する。この場合、例えば、手選別により、外観形状が特定形状の物体、例えば線屑やスプーンなどのステンレス鋼や、板状、塊状、円板状の形状を有する焼却灰の残渣を選別し、除外する。なお、手選別に限らず、色彩選別を行うこととしてもよい。色彩選別は、残渣をカメラで撮影し、色や形状などを基準にピッキング対象物を自動的に特定し、特定したピッキング対象物をヘラや空気圧を高めた圧力波等により選別する方法である。なお、残渣から選別されたステンレス鋼等は、鉄屑として外販される。一方、ステンレス鋼等が取り除かれた残渣（アルミニウム（Ａｌメタル）やその他の金属を含む）に対しては、粒径が１０〜１６ｍｍの残渣と同様の処理が実行される。

（粒径が１０〜１６ｍｍの残渣の処理について）
粒径が１０〜１６ｍｍの残渣（篩目の直径が１０ｍｍの篩を用いた篩分けにおいて得られた篩上）については、溶融処理して、固められた物は、外販するか、必要に応じてリサイクル処理を行う。溶融に用いる炉は、特定しないが、該残渣を溶融して、メタルとスラグを形成させ、分離処理できる溶融炉が望ましい。具体的には、直接、粗銅（ブラックカッパー等）を製錬する、例えば、傾転式反射炉、炉床付きシャフト炉、長円形炉、ドラム炉、上部吹き込み式転炉等の溶融炉があげられる。この場合、残渣に含まれているアルミニウムはスラグ化処理により系外に除去することができる。

なお、残渣中のアルミニウム含有量（処理量）が多い場合には、アルミニウム含有スラグの処理量が多くなり、溶融炉の操業の負荷が大きくなる。この場合、粒径が１０〜１６ｍｍ程度の残渣の前処理として、アルミニウムとその他の粉砕物とを選別する処理を行うこととしてもよい。例えば、前処理としては、比重選別、形状選別、渦電流選別、ソーター選別（光学、電磁誘導、透過Ｘ線、蛍光Ｘ線等）、乾式溶解、湿式溶解、外観による手選別などの公知の処理を採用することができる。

（粒径が３〜１０ｍｍの残渣の処理について）
粒径が３〜１０ｍｍの残渣（篩目の直径が３ｍｍの篩を用いた篩分けにおいて得られた篩上）については、エアーテーブルを用いた比重選別を行う。この場合、比重が小さい軽比物としてのアルミニウムと、比重が大きい重比物としての銅、金、銀等と、いずれにも選別されない残渣（未選別物）と、に分けられる。軽比物（アルミニウム）に対しては、粒径が１０〜１６ｍｍの残渣と同様の処理を実行する。また、いずれにも選別されない残渣（未選別物）に対しては、比重選別を繰り返し実行する。また、重比物（銅、金、銀等）は、溶融により残渣中の有価金属を回収できる炉や、回収工程の一部である炉、例えば銅製錬の自溶炉や転炉に投入する。これにより、重比物から有価金属を回収することができる。なお、重比物（銅、金、銀等）は、１０〜１６ｍｍの残渣と同様、溶融炉に投入することとしてもよい。

（粒径が３ｍｍ以下の残渣の処理について）
粒径が３ｍｍ以下の残渣（篩目の直径が３ｍｍの篩を用いた篩分けにおいて得られた篩下）については、上述した粒径が３〜１０ｍｍの残渣と同様の処理が実行される。なお、粒径が３ｍｍ以下の残渣の比重選別においては、粒径が３〜１０ｍｍの残渣の比重選別の場合よりも、エアーテーブルからのエアー量を少なくし、振動数を大きくし、傾斜角を小さくする。この場合にも、軽比物としてのアルミニウムと、重比物としての銅、金、銀等と、いずれにも選別されない残渣（未選別物）と、に分けられる。軽比物（アルミニウム）に対しては、粒径が１０〜１６ｍｍの残渣と同様の処理を実行する。また、いずれにも選別されない残渣（未選別物）に対しては、比重選別を繰り返し実行する。また、重比物（銅、金、銀等）は、例えば、銅製錬の自溶炉や転炉に投入する。

なお、上述のように、粒径が３〜１０ｍｍの残渣、及び３ｍｍ以下の残渣からアルミニウムを除外して、アルミニウムが除外された後の残渣を溶融炉に投入するのは、残渣中のアルミニウム含有量（処理量）が多いと、溶融炉内のアルミニウム含有スラグの処理量が多くなり、溶融炉の操業負荷が大きくなるためである。また、アルミニウムがスラグの粘度を高め、スラグの流動性悪化に繋がり、溶融炉におけるスラグの連続的なタップが困難になることから、好ましくないので、残渣中のアルミニウム選別除去が重要である。

以上、詳細に説明したように、本実施形態によると、一般家庭ごみの焼却灰からセメント原料を除いた残渣を、打ち抜き加工された丸孔の篩目を有するスクリーン１０を用いて篩分けする。これにより、篩目の直径よりも長い線屑が篩下に落ちるのを抑制することができる。したがって、想定している以上に体積の大きい残渣が篩目を通り抜けることによる処理への影響（例えば、自溶炉への影響）を抑制することができる。

また、本実施形態では、図４（ａ）、図４（ｂ）のように残渣が投入されるスクリーンの上面の法線とスクリーンの振動方向とが交差している。これにより、残渣を篩別しながら、篩上を進行方向に移動させることができる。このように篩上を進行方向に移動させることで、篩下を篩の下側において回収できるとともに、篩上を篩の進行方向前方の端部にて回収することができる。また、残渣を移動させながら篩分けを行うことで、残渣を進行方向後方から適宜投入することができる。

また、本実施形態では、篩目の直径が小さいスクリーンから大きいスクリーンに変更しながら、又は篩目の直径が大きいスクリーンから小さいスクリーンに変更しながら、残渣を篩分けするので、複数種類のスクリーンを用いた、粒径ごとの選別を適切に行うことが可能となる。

また、本実施形態では、振動篩により篩分けられた残渣それぞれに異なる処理を施すこととしている。これにより、粒径が異なる残渣に対して、異なる処理を行うことで、粒径に応じた適切な処理を行うことができ、残渣から貴金属を効率的に回収することが可能となる。

なお、上記においては、篩として振動篩を用いる場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、篩としてトロンメル（回転式選別機）を用いることとしてもよい。この場合にも、トロンメルの回転ドラムに設けられるスクリーンの篩目を打ち抜き加工された丸孔とすればよい。これにより、上述した振動篩の場合と同様、篩目から線屑が通り抜けるのを抑制することができる。

なお、上記実施形態では、ある大きさの篩目のスクリーンを振動篩に設け、他の大きさの篩目のスクリーンをトロンメルに設けることとしてもよい。すなわち、振動篩とトロンメルとを併用して、残渣を選別することとしてもよい。

上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。

１０ スクリーン（篩）
１２ 丸孔

Claims (8)

1. 一般家庭ごみの焼却灰からセメント原料を除いた残渣を、少なくとも、打ち抜き加工された丸孔の１４〜１８ｍｍの篩目を有する第１の篩と、打ち抜き加工された丸孔の８〜１２ｍｍの篩目を有する第２の篩と、を用いて篩分けする工程と、
   前記第１の篩を用いた篩分けにより得られた篩上に対して、外観形状が特定形状又は特定の色の物体を選別して除外するピッキング処理を実行し、前記第２の篩を用いた篩分けにより得られた篩上の少なくとも一部に対して、溶融処理を実行する工程と、を含み、
   前記篩分けする工程では、篩目の目が小さい篩から大きい篩に変更しながら、又は前記篩目の直径が大きい篩から小さい篩に変更しながら、残渣を篩分けする、
   ことを特徴とする処理方法。
2. 前記残渣は、前記篩目の大きさよりも細く、前記篩目の大きさよりも長い線屑を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の処理方法。
3. 前記第１の篩及び前記第２の篩は、前記篩目を有する水平面に対して傾斜した面を有し、前記面に前記残渣が載置された状態で鉛直方向に沿って往復振動されることで、前記残渣を前記面に沿った所定の進行方向に移動させながら篩分けることを特徴とする請求項１又は２に記載の処理方法。
4. 前記第１の篩及び前記第２の篩は、前記篩目を有する水平面に平行な面を有し、鉛直方向に対して傾斜する方向に沿って往復振動されることで、前記残渣を前記面に沿った所定の進行方向に移動させながら篩分けることを特徴とする請求項１又は２に記載の処理方法。
5. 前記篩分けする工程では、篩目が打ち抜き加工された丸孔の３〜５ｍｍの篩目を有する第３の篩を用いて篩分けする、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の処理方法。
6. 前記第１の篩及び前記第２の篩は、前記進行方向に沿って設置され、前記第１の篩及び前記第２の篩は、一体的に往復振動される、ことを特徴とする請求項３又は４に記載の処理方法。
7. 前記第３の篩、前記第２の篩、前記第１の篩は、前記進行方向に沿って順に設置され、一体的に往復振動される、ことを特徴とする請求項５に記載の処理方法。
8. 前記第２の篩を用いた篩分けにより得られた篩上を溶融処理する前に、アルミニウムを除去することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の処理方法。
   

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