JP7204590B2 - 有価金属回収方法及び回収システム - Google Patents
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Description
本発明は、有価金属の回収方法及び回収システムに関し、特に、エコセメント製造時に原料から有価金属を回収する技術に関する。
都市ごみや下水汚泥等の廃棄物の焼却灰等を有効活用して環境負荷を低減するため、焼却灰等を予備処理した後、竪型ローラーミルで粉砕選別し、得られたミル精粉を原料としてエコセメントを製造している。ここで、焼却灰等に含まれる金、銀等の貴金属、銅、亜鉛、アルミニウム及び鉄等の有価金属はミル精粉側へ移行し、ミル精粉側から有価金属を回収するには、薬剤を用いて湿式処理を行う必要があるなど、回収に要するコストが高くなる。また、竪型ローラーミルで金属を含む廃棄物を粉砕するため、ミルの振動が大きくなったり、部品の摩耗が激しく、保守管理コストも高くなるという問題があった。
そこで、特許文献１に記載の有価金属回収システムでは、ミル精粉の所定粒径分布を調整するように竪型ローラーミルで粉砕及び選別を行うことにより、ミル排石における有価金属の含有率が原料廃棄物における有価金属の含有率よりも高くなるように調整している。
上記特許文献１に記載の発明は、ミル排石に貴金属等の有価金属を濃縮回収することができるなど有効であるが、ミル精粉側へ移行する有価金属も依然として存在するため、有価金属の回収効率をさらに高めることが望まれていた。また、竪型ローラーミルの振動やミルの部品の摩耗の問題は解決されておらず、保守管理コストを低減することも望まれていた。
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、焼却灰等からより効果的に有価金属を回収すると共に、竪型ローラーミルの振動やミルの部品の摩耗を低く抑え、保守管理コストを低減することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の有価金属回収方法は、焼却灰から嵩密度が１．３ｔ／ｍ3以上の粉砕物が得られるように該焼却灰を粉砕し、該粉砕物から有価金属を回収することを特徴とする。
本発明によれば、嵩密度が１．３ｔ／ｍ3以上の粉砕物を得ることで、粉砕物の有価金属含有量が高まり、粉砕物から効果的に有価金属を回収することができる。
前記有価金属回収方法において、前記焼却灰を竪型ローラーミルで粉砕し、ミル排石に前記嵩密度が１．３ｔ／ｍ3以上の粉砕物を得るようにすることができる。ミル排石の嵩密度が１．３ｔ／ｍ3以上になるように竪型ローラーミルの運転を調整することで、ミル排石の有価金属含有量が高まり、ミル排石から効果的に有価金属を回収することができる。また、焼却灰に含まれる金属の過粉砕を抑制して竪型ローラーミルの振動や部品の摩耗を低く抑え、保守管理コストを低減することもできる。
上記有価金属回収方法において、前記ミル排石を磁力選別により磁着物と非磁着物とに分離し、該非磁着物から有価金属を回収してもよく、クロム等を含む磁着物を除去した後に有価金属を回収することができる。
また、前記非磁着物を比重選別により軽産物と重産物とに分離し、該重産物から有価金属を回収してもよく、シリカ粒子やアルミニウムを含む軽産物を除去した後に、重産物から貴金属や銅等の有価金属を回収することができる。
さらに、前記非磁着物を篩分け選別により篩上物と篩下物に分離し、該篩上物及び篩下物の各々を比重選別により軽産物と重産物とに分離し、各々の重産物から有価金属を回収してもよく、シリカ粒子やアルミニウムを含む軽産物を除去した後に、重産物から貴金属や銅等の有価金属を回収することができる。
また、前記軽産物を渦電流選別により導電産物と非導電産物とに分離し、該導電産物から有価金属を回収してもよく、シリカ粒子を多く含む非導電産物を除去した後に導電産物からアルミニウムを回収することができる。
さらに、本発明は、有価金属回収システムであって、焼却灰から嵩密度が１．３ｔ／ｍ3以上の粉砕物が得られるように該焼却灰を粉砕する粉砕システムと、該粉砕物から有価金属を回収する有価金属回収手段とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、粉砕システムで嵩密度が１．３ｔ／ｍ3以上の粉砕物を得ることで、粉砕物の有価金属含有量が高まり、粉砕物から効果的に有価金属を回収することができる。
前記粉砕システムは、竪型ローラーミルを含み、該竪型ローラーミルのミル排石に前記嵩密度が１．３ｔ／ｍ3以上の粉砕物を得ることができる。ミル排石の嵩密度が１．３ｔ／ｍ3以上になるように竪型ローラーミルを運転することで、ミル排石から効果的に有価金属を回収することができると共に、焼却灰に含まれる金属の過粉砕を抑制して竪型ローラーミルの振動や部品の摩耗を低く抑え、保守管理コストを低減することができる。
上記有価金属回収システムにおいて、前記ミル排石を磁着物と非磁着物とに分離する磁力選別機を設け、前記有価金属回収手段は、該磁力選別機で分離した非磁着物から有価金属を回収することができ、クロム等を含む磁着物を除去した後に有価金属を回収することができる。
また、前記非磁着物を軽産物と重産物とに分離する比重選別機を設け、前記有価金属回収手段は、該比重選別機で分離した重産物から有価金属を回収することができ、シリカ粒子やアルミニウムを含む軽産物を除去した後に、重産物から貴金属や銅等の有価金属を回収することができる。
さらに、前記非磁着物を篩上物と篩下物に分離する篩選別機と、該篩選別機で分離された篩上物及び篩下物の各々を軽産物と重産物とに分離する比重選別機とを設け、前記有価金属回収手段は、前記比重選別機で分離された各々の重産物から有価金属を回収することができ、シリカ粒子やアルミニウムを含む軽産物を除去した後に、重産物から貴金属や銅等の有価金属を回収することができる。
また、前記軽産物を導電産物と非導電産物とに分離する渦電流選別機を備え、前記有価金属回収手段は、該渦電流選別機で分離された導電産物から有価金属を回収してもよく、シリカ粒子を多く含む非導電産物を除去した後に導電産物からアルミニウムを回収することができる。
以上のように、本発明によれば、焼却灰から効果的に有価金属を回収することができると共に、竪型ローラーミルの振動やミルの部品の摩耗を低く抑え、保守管理コストを低減することができる。
次に、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る有価金属回収システムの一実施の形態を示し、この回収システム１は、焼却灰を予備処理する予備処理設備２と、予備処理設備２からの処理物をミル精粉とミル排石とに粉砕しながら分離する竪型ローラーミル３と、竪型ローラーミル３から排出されるミル排石を磁力選別する磁力選別機（以下「磁選機」という。）４と、磁選機４から排出される非磁着物を篩選別する篩選別機５と、篩選別機５の篩上物及び篩下物の各々を比重選別する比重選別機６、８と、比重選別機６、８で分離された各軽産物Ａ、Ｂを別々に渦電流選別する渦電流選別機７、９とで構成される。
予備処理設備２は、竪型ローラーミル３に供給される焼却灰を予備処理するために設けられ、具体的には、焼却灰の含水率を好ましくは５重量％以下、最大粒径を好ましくは４０ｍｍ以下、より好ましくは２０ｍｍ以下に調整するために設けられる。予備処理設備２には、焼却灰の性状に合わせ、乾燥機、磁選機、篩分機、粉砕機及び渦電流選別機等が設けられる。
竪型ローラーミル３は、複数個のローラと回転するテーブルとの間で焼却灰を圧縮、剪断しながら粉砕する装置である。粉砕された焼却灰は上部のセパレータで分級され、ミル精粉を得ると共に、粒径の大きい焼却灰は再びローラとテーブルで粉砕される。テーブルの周囲にはダムリングが設けられ、ダムリングを超えて落下して排出されるのがミル排石である。竪型ローラーミル３には種々の形式があり、本発明では竪型ローラーミル３の形式は問わない。
磁選機４としては、吊り下げ式、ドラム式又はプーリー式のものを用いることができ、吊り下げ式のものを２段にわたって配置することが好ましい。また、磁選機４の磁石の磁束密度を３０００ガウス以上とすることで、ミル排石に含まれる鉄分、ステンレス及びクロムを磁着物として回収することができる。
篩選別機５は、磁選機４からの非磁着物を２粒群以上に分離するために設けられ、篩い目は０．３～１０ｍｍとすることができる。後段で粒群毎に選別することで、選別効率が向上する。また、非磁着物を３粒群以上に分離する際は、篩い目の設定を２ｍｍ以上の差とすることが好ましい（例えば、０．５ｍｍと３ｍｍ）。尚、篩選別機５を設けずに、磁選機４からの非磁着物のすべてを比重選別、渦電流選別等で処理してもよい。
比重選別機６、８は、篩選別機５による篩上物及び篩下物を各々別々に、アルミニウムの他、ガラス、陶器、小石等のシリカ（Ｓｉ）を含む軽産物Ａ、Ｂと、金、銀等の貴金属や、銅（銅合金）を含む重産物Ａ、Ｂとに分離するために設けられ、エアテーブル等の選別装置を用いることができる。
渦電流選別機７、９は、軽産物Ａ、Ｂを各々別々に、アルミニウムを多く含む導電産物Ａ、Ｂと、シリカ粒子を多く含む非導電産物Ａ、Ｂとに分離するために設けられ、ロータの回転数は、１５００ｒｐｍ以上とすることができる。篩下物側の渦電流選別機９においては、ロータの回転数を高くした方が選別効率が向上するため、好ましくは３０００ｒｐｍとする。
次に、上記構成を有する回収システム１の動作について図１を参照しながら説明する。
受け入れた焼却灰を予備処理設備２で予備処理し、焼却灰の含水率を好ましくは５重量％以下、最大粒径を好ましくは４０ｍｍ以下、より好ましくは２０ｍｍ以下に調整する。
次に、予備処理した焼却灰を竪型ローラーミル３で粉砕する。この際、ミル排石の嵩密度が１．３ｔ／ｍ3以上、好ましくは１．５ｔ／ｍ3以上となるように調整する。ミル排石の嵩密度は、例えばダムリングの高さを調整することで調整可能である。ダムリングの高さを高くすれば、ミルのテーブル上における焼却灰の滞留時間が長くなり、より細かく粉砕されるため、嵩密度が大きくなる。一方、ダムリングの高さを低くすれば、ミルのテーブル上における焼却灰の滞留時間が短くなり、完全に粉砕されない粒子も発生するため、嵩密度が小さくなる。
竪型ローラーミル３のミル排石を磁選機４に供給して磁力選別し、ミル排石に含まれる鉄、ステンレス、クロム等を磁着物として回収する。
一方、竪型ローラーミル３から排出される非磁着物を篩選別機５で篩選別し、篩上物（中粒）と篩下物（細粒）とに分離する。
次に、篩上物及び篩下物の各々を比重選別機６、８で比重選別し、アルミニウムの他、ガラス、陶器、小石等のシリカ粒子を含む軽産物Ａ、Ｂと、貴金属や、銅（銅合金）を含む重産物Ａ、Ｂとに分離する。
さらに、比重選別機６、８で得られた軽産物Ａ、Ｂを各々別々に渦電流選別機７、９で渦電流を用いて分離し、アルミニウムを多く含む導電産物Ａ、Ｂと、シリカ粒子を多く含む非導電産物Ａ、Ｂとに分離する。シリカ粒子を多く含む非導電産物Ａ、Ｂは、粉砕可能であるため、竪型ローラーミル３に戻して再度粉砕する。竪型ローラーミル３に戻す際に、粉砕が困難な粒子が多く含まれると再度ミル排石として排出され、粉砕が困難な粒子が半永久的に循環することとなるため、後工程で鉄、ステンレス、銅、アルミニウムなどの金属を回収することが重要となる。
次に、本発明の試験例について説明する。
上記竪型ローラーミル３によって焼却灰を粉砕し、その際、ミル排石の嵩密度を変化させ、異なる嵩密度のミル排石に含まれる貴金属等の有価金属の含有量を測定した。測定結果を表１に示す。
表１より、ミル排石の嵩密度が１．３ｔ／ｍ3以上であれば、シリカを除くすべての金属特に貴金属の含有量が低嵩密度の場合よりも増加し、嵩密度が１．５ｔ／ｍ3以上になると、これらの金属含有量が大幅に増加することが分かる。
上述のように、竪型ローラーミル３のミル排石を嵩密度で運転管理することで、貴金属等の金属の過粉砕を抑制して回収率の向上を図り、さらには竪型ローラーミル３の振動・摩耗防止といった運転安定化にも繋がる。また、本発明によれば、金属特に銅、亜鉛、クロム等の重金属がミル精粉に含まれることを防ぐ効果があるため、ミル精粉を原料とするエコセメントプラントで製造されたクリンカや、セメントキルンから抽気するダストの品質向上にも繋がる。
尚、上記実施の形態においては、竪型ローラーミル３の後段に、磁選機４～渦電流選別機７、９の各々の装置を設けたが、必ずしもすべての装置を設ける必要はなく、焼却灰の性状、回収すべき金属の種類等によって適宜構成を変更することができ、各装置の型式、能力等も適宜変更可能である。
また、竪型ローラーミル３を例示したが、嵩密度を管理できる粉砕方法であれば、装置は竪型ローラーミル３に限定されず、ジョークラッシャ、ハンマークラッシャ、インパクトクラッシャのような破砕機で破砕した後、風力選別や篩い分け選別によって微粒分を除去した後、再度破砕機で処理し、目標の嵩密度になるまで破砕を繰り返す粉砕システムであってもよく、竪型ローラーミル３の内部で起きている微粒分の除去と粗粒分の循環・滞留破砕と同等の効果を得ることができれば、破砕機や粉砕機の種類や他の装置との構成は問わない。
１ 有価金属回収システム
２ 予備処理設備
３ 竪型ローラーミル
４ 磁選機
５ 篩選別機
６、８ 比重選別機
７、９ 渦電流選別機
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３ 竪型ローラーミル
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７、９ 渦電流選別機
Claims (12)
- 焼却灰から嵩密度が１．３ｔ／ｍ3以上の粉砕物が得られるように該焼却灰を粉砕し、該粉砕物から有価金属を回収することを特徴とする有価金属回収方法。
- 前記焼却灰を竪型ローラーミルで粉砕し、ミル排石に前記嵩密度が１．３ｔ／ｍ3以上の粉砕物を得ることを特徴とする請求項１に記載の有価金属回収方法。
- 前記粉砕物を磁力選別により磁着物と非磁着物とに分離し、該非磁着物から有価金属を回収することを特徴とする請求項１又は２に記載の有価金属回収方法。
- 前記非磁着物を比重選別により軽産物と重産物とに分離し、該重産物から有価金属を回収することを特徴とする請求項３に記載の有価金属回収方法。
- 前記非磁着物を篩分け選別により篩上物と篩下物に分離し、
該篩上物及び篩下物の各々を比重選別により軽産物と重産物とに分離し、各々の重産物から有価金属を回収することを特徴とする請求項３に記載の有価金属回収方法。 - 前記軽産物を渦電流選別により導電産物と非導電産物とに分離し、該導電産物から有価金属を回収することを特徴とする請求項４又は５に記載の有価金属回収方法。
- 焼却灰から嵩密度が１．３ｔ／ｍ3以上の粉砕物が得られるように該焼却灰を粉砕する粉砕システムと、
該粉砕物から有価金属を回収する有価金属回収手段とを備えることを特徴とする有価金属回収システム。 - 前記粉砕システムは、竪型ローラーミルを含み、該竪型ローラーミルのミル排石に前記嵩密度が１．３ｔ／ｍ3以上の粉砕物を得ることを特徴とする請求項７に記載の有価金属回収システム。
- 前記粉砕物を磁着物と非磁着物とに分離する磁力選別機を備え、前記有価金属回収手段は、該磁力選別機で分離した非磁着物から有価金属を回収することを特徴とする請求項７又は８に記載の有価金属回収システム。
- 前記非磁着物を軽産物と重産物とに分離する比重選別機を備え、前記有価金属回収手段は、該比重選別機で分離した重産物から有価金属を回収することを特徴とする請求項９に記載の有価金属回収システム。
- 前記非磁着物を篩上物と篩下物に分離する篩選別機と、
該篩選別機で分離された篩上物及び篩下物の各々を軽産物と重産物とに分離する比重選別機とを備え、
前記有価金属回収手段は、前記比重選別機で分離された各々の重産物から有価金属を回収することを特徴とする請求項９に記載の有価金属回収システム。 - 前記軽産物を導電産物と非導電産物とに分離する渦電流選別機を備え、前記有価金属回収手段は、該渦電流選別機で分離された導電産物から有価金属を回収することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の有価金属回収システム。
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