JP7359651B2

JP7359651B2 - 不燃物選別装置及びこれを備えた廃棄物処理設備

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Publication number: JP7359651B2
Application number: JP2019199917A
Authority: JP
Inventors: 雄基小野; 孝一島; 崇之鈴木
Original assignee: Kobelco Eco Solutions Co Ltd
Current assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Priority date: 2019-11-01
Filing date: 2019-11-01
Publication date: 2023-10-11
Anticipated expiration: 2039-11-01
Also published as: JP2021070001A

Description

本発明は、不燃物選別装置及びこれを備えた廃棄物処理設備に関する。

流動床式ガス化溶融炉においては、前段のガス化炉において廃棄物が熱分解されると共に当該熱分解ガスが後段の溶融炉へ導入され、瓦礫や金属類を含む不燃物がガス化炉の底部から炉外へ排出される。そして、当該不燃物は、瓦礫と金属類とに選別された後、各用途においてそれぞれ利用される。

特許文献１には、この種の技術として、流動床ガス化炉の底部から排出される不燃物を選別する装置を備えたガス化溶融設備が記載されている。この設備は、流動床ガス化炉より排出された不燃物から鉄を分離する磁選機と、磁選機より排出された不燃物からアルミニウム等の非鉄金属を分離する非鉄金属（アルミ）選別機と、非鉄金属選別機より排出された不燃物を粉砕する粉砕装置と、粉砕装置の後段に配置された振動篩と、を備えている。当該粉砕装置は、有底円筒形状のドラム内に複数のロッドが入れられたロッドミルにより構成されている。

特開２０１５－１４０９７９号公報

特許文献１に記載された不燃物選別装置では、ロッドミルによる不燃物の粉砕前に磁選機及び非鉄金属選別機による選別が行われるが、少なからず不燃物中に金属類が残存するため、多量の金属類を含む不燃物がロッドミルのドラム内へ投入される。

ロッドミルは、ドラム内に収容された複数のロッドとの接触により不燃物に含まれる瓦礫を主に粉砕する装置であるが、多量の金属類がドラム内へ投入されると、金属類の介在により瓦礫とロッドとの接触が阻害される。これにより、ロッドミルにおける瓦礫の粉砕効率が低下してしまう。その結果、ロッドミルから排出される不燃物中に未粉砕の瓦礫が残存する割合が増加し、ロッドミルの後段の篩において瓦礫と金属類とを高精度に分離することが困難になる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、廃棄物焼却炉から排出される不燃物から瓦礫と金属とを高精度に選別することが可能な不燃物選別装置及びこれを備えた廃棄物処理設備を提供することである。

本発明の一局面に係る不燃物選別装置は、廃棄物焼却炉から排出される不燃物を瓦礫と金属とに分ける装置である。この不燃物選別装置は、互いに隙間を空けて配置された一対の粉砕機構を有し、前記一対の粉砕機構のうち少なくとも一方を可動させつつ前記不燃物を前記隙間に通過させることにより、前記不燃物のうち前記瓦礫を優先的に粉砕する第１粉砕機と、前記第１粉砕機の後段に配置され、前記第１粉砕機により処理された前記不燃物を篩選別する第１スクリーンと、前記第１スクリーンの後段に配置され、粉砕処理容器と前記粉砕処理容器内に収容された粉砕用媒体とを有し、前記粉砕処理容器内に投入された前記不燃物を前記粉砕用媒体との接触により粉砕する第２粉砕機と、前記第２粉砕機の後段に配置され、前記第２粉砕機により処理された前記不燃物を篩選別する第２スクリーンと、を備えている。

この不燃物選別装置によれば、第１粉砕機により不燃物のうち瓦礫を優先的に粉砕し、その後不燃物を第１スクリーンにより篩選別することにより、第２粉砕機への投入前の不燃物から金属を主に除去することができる。このため、第１粉砕機及び第１スクリーンが第２粉砕機の前段に配置されない場合に比べて第２粉砕機へ投入される金属の量が少なくなり、第２粉砕機の粉砕処理容器内における金属の滞留を抑制することができる。これにより、第２粉砕機による処理中に瓦礫と粉砕用媒体との間に金属が介在するのを抑制することができるため、第２粉砕機による瓦礫の粉砕効率の低下を抑制することができる。その結果、第２粉砕機により瓦礫をより確実に粉砕可能となり、後段の第２スクリーンにおいて瓦礫と金属とを高精度に分離することが可能になる。また第１粉砕機は、一対の粉砕機構の隙間に不燃物を通過させて処理するものであるため、多量の金属を含む不燃物を処理する場合であっても、第２粉砕機に比べて粉砕効率への影響は小さい。以上の通り、上記不燃物選別装置によれば、廃棄物焼却炉から排出される不燃物から瓦礫と金属とを高精度に選別することができる。

ここで、「瓦礫（がれき）」とは、廃棄物焼却炉から排出される不燃物のうち金属以外のものを意味し、瓦片、小石や砂等を含む。

上記不燃物選別装置において、前記第１粉砕機は、前記一対の粉砕機構により前記不燃物のうち前記瓦礫を粉砕すると共に、前記一対の粉砕機構により前記不燃物のうち前記金属を粉砕せずに引き延ばすように構成されていてもよい。

この構成によれば、第１粉砕機により不燃物のうち瓦礫のみを選択的に粉砕することにより、第１スクリーンにおいて瓦礫と金属とを高精度に分離することができる。その結果、第２粉砕機へ投入される瓦礫の量を確保しつつ、第２粉砕機へ投入される金属の量を減らすことが可能になる。

上記不燃物選別装置において、前記第１粉砕機は、前記一対の粉砕機構として、軸方向に延びると共に軸回りに回転可能な一対のロール体を有していてもよい。前記第１粉砕機は、前記一対のロール体のうち少なくとも一方を軸回りに回転させつつ前記不燃物を前記隙間に噛み込んで圧縮するように構成されていてもよい。

この構成（ダブルロールクラッシャー）によれば、不燃物のうち瓦礫のみを容易に選択的に粉砕することができる。またダブルロールクラッシャーは、ロール体同士の隙間により瓦礫の粉砕粒径を調整可能であり、しかも装置がコンパクトで低振動というメリットもある。

上記不燃物選別装置において、前記第１スクリーンの篩目の大きさは、前記一対のロール体の前記隙間よりも大きくなっていてもよい。

この構成によれば、第１粉砕機により粉砕された瓦礫を、第１スクリーンの篩下へより確実に落とすことができる。

上記不燃物選別装置は、前記第１粉砕機の前段に配置され、前記不燃物を篩選別する前段スクリーンをさらに備えていてもよい。前記前段スクリーンの篩目の大きさは、前記前段スクリーンを通過する前記不燃物が前記一対のロール体の前記隙間へ噛み込み可能な大きさとなるように設計されていてもよい。

この構成によれば、第１粉砕機の前段において粗大な不燃物を予め分離することにより、ロール体の隙間へ噛み込むことができない粗大な不燃物が、ロール体上に滞留するのを抑制することができる。

上記不燃物選別装置において、前記第１粉砕機は、前記一対の粉砕機構として、前記隙間を挟んで対向する一対の粉砕板を有していてもよい。前記第１粉砕機は、前記一対の粉砕板のうち少なくとも一方を可動させつつ前記不燃物を前記隙間に通過させて圧縮するように構成されていてもよい。

この構成によれば、ダブルロールクラッシャーと同様に、不燃物のうち瓦礫のみを容易に選択的に粉砕することができる。

本発明の他の局面に係る不燃物選別装置は、廃棄物焼却炉から排出される不燃物を瓦礫と金属とに分ける装置である。この不燃物選別装置は、第１粉砕処理容器と前記第１粉砕処理容器内に収容された第１粉砕用媒体とを有し、前記第１粉砕用媒体との接触により前記第１粉砕処理容器内に投入された前記不燃物のうち前記瓦礫を優先的に粉砕する第１粉砕機と、前記第１粉砕機の後段に配置され、前記第１粉砕機により処理された前記不燃物を篩選別する第１スクリーンと、前記第１スクリーンの後段に配置され、第２粉砕処理容器と前記第２粉砕処理容器内に収容された第２粉砕用媒体とを有し、前記第２粉砕処理容器内に投入された前記不燃物を前記第２粉砕用媒体との接触により粉砕する第２粉砕機と、前記第２粉砕機の後段に配置され、前記第２粉砕機により処理された前記不燃物を篩選別する第２スクリーンと、を備えている。前記第１粉砕処理容器内における前記第１粉砕用媒体の充填率が、前記第２粉砕処理容器内における前記第２粉砕用媒体の充填率よりも低くなっている。

この不燃物選別装置によれば、第１粉砕機により不燃物のうち瓦礫を優先的に粉砕し、その後不燃物を第１スクリーンにより篩選別することにより、第２粉砕機への投入前の不燃物から金属を主に除去することができる。このため、第２粉砕機へ投入される金属の量が少なくなり、第２粉砕処理容器内における金属の滞留が抑制される。その結果、瓦礫と第２粉砕用媒体との間に金属が介在するのを抑制し、第２粉砕機による瓦礫の粉砕効率の低下を抑制することができる。また第１粉砕機は、第２粉砕機に比べて粉砕用媒体の充填率が低いため、多量の金属を含む不燃物が粉砕処理容器内へ投入される場合であっても、第２粉砕機に比べて粉砕効率への影響は小さい。

上記不燃物選別装置において、前記第２粉砕機はロッドミルであってもよい。また前記第２粉砕機はボールミルであってもよい。

この構成によれば、不燃物に含まれる瓦礫を細かく粉砕することができる。

本発明のさらに他の局面に係る廃棄物処理設備は、廃棄物を焼却する廃棄物焼却炉と、前記廃棄物焼却炉から排出される不燃物を瓦礫と金属とに分ける上記不燃物選別装置と、を備えている。

この廃棄物処理設備によれば、上記不燃物選別装置により、廃棄物焼却炉から排出される不燃物を瓦礫と金属とに高精度に分離することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、廃棄物焼却炉より排出される不燃物から瓦礫と金属とを高精度に選別することが可能な不燃物選別装置及びこれを備えた廃棄物処理設備を提供することができる。

本発明の実施形態１に係る廃棄物処理設備及び不燃物選別装置の構成を模式的に示す図である。上記不燃物選別装置における第１粉砕機の構成を模式的に示す斜視図である。ロール軸方向から見た上記第１粉砕機の構成を模式的に示す側面図である。上記不燃物選別装置における第２粉砕機の構成を模式的に示す図である。本発明の実施形態２に係る不燃物選別装置における第１粉砕機の構成を模式的に示す図である。本発明の実施形態３に係る不燃物選別装置における第２粉砕機の構成を模式的に示す図である。本発明の実施形態４に係る不燃物選別装置の構成を説明するための模式図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る廃棄物処理設備及び不燃物選別装置を詳細に説明する。

（実施形態１）
まず、本発明の実施形態１に係る廃棄物処理設備１の構成を、図１に基づいて説明する。図１に示すように、廃棄物処理設備１は、廃棄物を焼却する廃棄物焼却炉３と、廃棄物焼却炉３から排出される不燃物を瓦礫と金属とに分ける不燃物選別装置２と、廃棄物焼却炉３の後段に配置されたボイラ、減温塔、バグフィルタ及び触媒反応塔（図示しない）等の各種排ガス処理設備と、を主に備えている。

廃棄物焼却炉３は、例えば都市ごみ等の廃棄物を焼却処理する設備であり、本実施形態では流動床式ガス化溶融炉である。具体的には、図１に示すように、廃棄物焼却炉３は、廃棄物を可燃性ガス（一酸化炭素、水素、炭化水素等）に熱分解するガス化炉１０と、ガス化炉１０で発生した可燃性ガスを完全燃焼させると共に当該可燃性ガスに同伴された飛灰を溶融させる溶融炉２０と、ガス化炉１０から溶融炉２０へ可燃性ガスを導くためのガス導入経路３０と、を主に有している。

ガス化炉１０は、炉本体１１と、炉本体１１内の底部側に配置された炉底板１２と、炉底板１２上に充填された砂等の流動媒体１３と、流動媒体１３及び不燃物を炉本体１１の外へ抜き出すための抜出管１４と、を主に有している。炉本体１１は、上下方向に延びる円筒形状からなり、側部のうち流動媒体１３よりも上側の部位に廃棄物の投入口１１Ａが形成され、頂部に可燃性ガスの流出口１１Ｂが形成され、側部のうち炉底板１２よりも下側の部位に燃焼用空気の入口１１Ｃが形成されている。炉底板１２の中央部には抜出孔１２Ａが形成されており、抜出管１４は上端部が当該抜出孔１２Ａに接続されると共に、下端部が炉本体１１の外側（炉本体１１の底壁部よりも下側）に位置している。

溶融炉２０は、ガス化炉１０の後段に配置されており、可燃性ガスの旋回流１００を形成しつつ可燃性ガスを炉内で完全燃焼させると共に、当該可燃性ガスに同伴されて炉内へ導入された飛灰を溶融させてスラグを形成する（旋回流溶融炉）。図１に示すように、溶融炉２０には、可燃性ガスの流入口２１が上側側部に形成されると共に、溶融スラグの出滓口２２が底部に形成されている。ガス導入経路３０は、上流端がガス化炉１０の流出口１１Ｂに接続されると共に、下流端が溶融炉２０の流入口２１に接続されている。

廃棄物処理設備１は、ガス化炉１０から流動媒体１３及び不燃物を抜き出すと共に、不燃物から分離された流動媒体１３をガス化炉１０へ戻す循環機構４をさらに備えている。図１に示すように、循環機構４は、抜出スクリュ４１と、砂分級装置４２と、砂循環エレベータ４３と、砂分級装置４２の砂出口４２Ａと砂循環エレベータ４３の入口４３Ａとを接続する第１砂循環経路４４と、砂循環エレベータ４３の出口４３Ｂと炉本体１１の側部のうち流動媒体１３よりも上側の部位とを接続する第２砂循環経路４５と、を主に有している。

抜出スクリュ４１は、回転駆動によりガス化炉１０の底部から流動媒体１３及び不燃物を炉外へ抜き出すためのものであり、抜出管１４の下端部に設けられている。砂分級装置４２は、抜出スクリュ４１の下流端に設けられており、篩選別により流動媒体１３と不燃物（瓦礫及び金属）とを分離する。砂分級装置４２の砂出口４２Ａから排出された流動媒体１３は、第１砂循環経路４４、砂循環エレベータ４３及び第２砂循環経路４５を順に通過してガス化炉１０内へ戻される。一方、砂分級装置４２の不燃物出口４２Ｂから排出された不燃物は、以下に詳述する本実施形態に係る不燃物選別装置２により瓦礫と金属とに分けられる。

以下、本実施形態に係る不燃物選別装置２の構成を、図１～図４に基づいて説明する。図１に示すように、不燃物選別装置２は、第１磁選機５１と、第２磁選機５２と、非鉄金属選別機５３と、前段スクリーン５４と、鉄分スクリーン５５と、高速ドラム磁選機５６と、不燃物貯留槽５７と、第１粉砕機５８と、第１スクリーン５９と、第２粉砕機６０と、第２スクリーン６１と、を主に備え、これらが不燃物の搬送経路により上記の順で接続されている。以下、これらの構成要素をそれぞれ説明する。

第１磁選機５１及びその後段に配置された第２磁選機５２は、磁力によって、砂分級装置４２（不燃物出口４２Ｂ）より排出された不燃物から鉄分を分離する。非鉄金属選別機５３は、第２磁選機５２の後段に配置されており、第１磁選機５１及び第２磁選機５２により鉄分が除去された不燃物から非鉄金属を分離する。具体的には、非鉄金属選別機５３は、非鉄金属に発生させた渦電流と磁界との相互作用を利用して、不燃物から非鉄金属を選別する。

前段スクリーン５４（前段篩）は、非鉄金属選別機５３の後段で且つ不燃物貯留槽５７の前段に配置されており、非鉄金属選別機５３から排出された不燃物を篩選別する。第１磁選機５１、第２磁選機５２及び非鉄金属選別機５３による選別後においても不燃物中に金属が未だ残留するが、前段スクリーン５４では、当該残留金属の一部（例えば、アルミニウム、銅、真ちゅう等）がさらに分離される。不燃物貯留槽５７は、前段スクリーン５４の後段で且つ第１粉砕機５８の前段に配置されており、前段スクリーン５４の篩目を通過した（篩目から落下した）不燃物を一時的に貯留する。

鉄分スクリーン５５（鉄分篩）は、第１磁選機５１及び第２磁選機５２により不燃物から分離された鉄分を篩選別する。これにより、比較的大きい鉄分は鉄分スクリーン５５の篩上に残存し、比較的小さい鉄分及び砂鉄は鉄分スクリーン５５の篩目を通過する。

高速ドラム磁選機５６は、鉄分スクリーン５５の篩目を通過した鉄分及び砂鉄の混合物を、鉄分と砂鉄とに分離する。図１に示すように、高速ドラム磁選機５６により分離された砂鉄は、前段スクリーン５４と不燃物貯留槽５７との間の経路に合流する。

第１粉砕機５８は、互いに隙間を空けて配置された一対の粉砕機構を有し、当該一対の粉砕機構のうち少なくとも一方を可動させつつ不燃物を隙間に通過させることにより、不燃物のうち瓦礫１１０を金属よりも優先的に粉砕する。つまり、第１粉砕機５８により粉砕される瓦礫１１０の割合が、第１粉砕機５８により粉砕される金属の割合よりも大きい。より具体的には、第１粉砕機５８は、当該一対の粉砕機構により不燃物のうち瓦礫１１０を粉砕すると共に、当該一対の粉砕機構により不燃物のうち金属を粉砕せずに引き延ばすように構成されている。

ここで、第１粉砕機５８へ投入される不燃物には、非鉄金属選別機５３及び前段スクリーン５４により分離されなかった非鉄金属として、例えばアルミニウム箔、アルミニウム缶、銅又は真ちゅう等が含まれるが、これらのうちアルミニウム箔は第１粉砕機５８において引きちぎられる。つまり、「第１粉砕機５８が不燃物のうち金属を粉砕せずに引き延ばす」とは、第１粉砕機５８へ投入される金属の全てが引き延ばされることを意味するのではなく、第１粉砕機５８へ投入される金属のうちアルミニウム箔等の低強度のもの（第１粉砕機５８の粉砕力に比べて強度が低いもの）が引き延ばされずに引きちぎられる場合をも含むことを意味する。本実施形態における第１粉砕機５８は、図２及び図３に示すように、一対のロール体６２（一対の粉砕機構）を有すると共に、当該一対のロール体６２の回転により不燃物を隙間Ｇ１に噛み込んで瓦礫１１０を圧縮粉砕するダブルロールクラッシャーにより構成されている。

図２は、第１粉砕機５８の斜視図であり、図３は、ロール体６２の軸方向から見た第１粉砕機５８の側面図である。第１粉砕機５８は、軸方向に延びる円筒形状を有すると共に軸回りに回転可能な一対のロール体６２と、各ロール体６２の回転駆動力を発生させるモータ等の駆動部（図示しない）と、を有している。図２及び図３に示すように、一対のロール体６２は、互いに平行であると共に、ロール軸方向に垂直な方向において隙間Ｇ１を空けて配置されている。当該隙間Ｇ１は、ロール軸方向の全体に亘って略一定に保持されているが、これに限定されない。

上記駆動部は、不燃物を隙間Ｇ１へ噛み込む方向に各ロール体６２を軸回りに回転させる。具体的には、図３中の矢印で示すように、図中左側のロール体６２が時計回りに回転すると共に、図中右側のロール体６２が反時計周りに回転する。

第１粉砕機５８によれば、一対のロール体６２をそれぞれ軸回りに回転させつつ不燃物を隙間Ｇ１に噛み込んで圧縮することにより、不燃物に含まれる瓦礫１１０を隙間Ｇ１以下のサイズまで粉砕することができる。一方、不燃物に含まれる金属は、粉砕されず、隙間Ｇ１に噛み込まれることによりロール軸方向に引き延ばされる。つまり、第１粉砕機５８は、不燃物のうち瓦礫１１０のみを選択的に粉砕する装置である。また第１粉砕機５８は、不燃物を隙間Ｇ１へ１回通過（落下）させて処理するものであり、投入された不燃物が装置内に滞留しない構造となっている。

このように、第１粉砕機５８は、ロール体６２同士の隙間Ｇ１に不燃物を１回通過させることにより粉砕処理するものであるが、サイズが過大な不燃物は隙間Ｇ１を通過することができず、ロール体６２上で滞留してしまう。このため、前段スクリーン５４の篩目の大きさは、前段スクリーン５４を通過する不燃物が一対のロール体６２の隙間Ｇ１へ噛み込み可能な大きさとなるように設計されている。本実施形態では、ロール体６２同士の隙間Ｇ１が１０ｍｍであるのに対し、前段スクリーン５４の篩目が４０ｍｍ以上６０ｍｍ以下となっている。なお、第１粉砕機５８は、ロール体６２間の隙間Ｇ１を調整可能に構成されており、ロール体６２の表面が摩耗した場合でも隙間Ｇ１を規定値に維持できるように構成されている。

第１スクリーン５９（第１篩）は、第１粉砕機５８の後段で且つ第２粉砕機６０の前段に配置されており、第１粉砕機５８により処理された不燃物を篩選別する。第１スクリーン５９の篩目の大きさは、第１粉砕機５８における一対のロール体６２の隙間Ｇ１よりも大きく、例えばロール体６２同士の隙間Ｇ１が１０ｍｍであるのに対して第１スクリーン５９の篩目の大きさが１５ｍｍ以上２５ｍｍ以下となっており、好ましくは２０ｍｍ以上２５ｍｍ以下となっている。すなわち、第１スクリーン５９の篩目の大きさは、ロール体６２同士の隙間Ｇ１の１．５倍以上２．５倍以下となっており、好ましくは２．０倍以上２．５倍以下となっている。これにより、第１粉砕機５８により処理された不燃物のうち、粉砕された瓦礫１１０が第１スクリーン５９の篩目から落下し、粉砕されずに引き延ばされた金属は第１スクリーン５９の篩上に残存する。したがって、金属の含有量が少ない不燃物を、第２粉砕機６０へ投入することができる。

第２粉砕機６０は、第１スクリーン５９の後段で且つ第２スクリーン６１の前段に配置されており、粉砕処理容器と当該粉砕処理容器内に収容された粉砕用媒体とを有し、粉砕処理容器内に投入された不燃物を粉砕用媒体との接触により粉砕する装置である。本実施形態における第２粉砕機６０は、図４に示すように、複数のロッド７１がドラム７２内に収容されたロッドミルにより構成されている。

図４に示すように、第２粉砕機６０は、中空円筒形状からなるドラム７２（粉砕処理容器）と、ドラム７２内に収容された多数の円柱状のロッド７１（粉砕用媒体）と、ドラム７２を円振動させる振動発生部（図示しない）と、を有している。ドラム７２には、不燃物の入口７２Ａが軸方向の一方側（図４中の奥側）に形成されていると共に、不燃物の出口７２Ｂが軸方向の他方側（図４中の手前側）に形成されている。ロッド７１は、瓦礫１１０よりも硬質な材料（例えば鋼材）からなり、図４に示すように長さ方向がドラム７２の軸方向に沿うように当該ドラム７２の中空部内に多数充填されている。なお、第２粉砕機６０は、本実施形態のような振動式ロッドミルに限定されず、ドラム７２を軸周りに回転させる駆動力を発生する駆動部を上記振動発生部の代わりに備えた回転式ロッドミルであってもよい。

第２粉砕機６０によれば、上記振動発生部によってドラム７２を円振動させることにより、ドラム７２内に投入された不燃物とロッド７１とが接触し、それにより瓦礫１１０がさらに小さいサイズまで粉砕される（例えば１ｍｍ以下）。なお、ドラム７２内に投入された金属は、第１粉砕機５８と同様に、粉砕されずに引き延ばされる。

第２スクリーン６１（図１）は、第２粉砕機６０の後段に配置されており、第２粉砕機６０により処理された不燃物を篩選別する。第２スクリーン６１の篩目は、第２粉砕機６０の粉砕粒度よりも大きく、且つ第１スクリーン５９の篩目よりも小さくなっており、例えば３ｍｍ程度である。第２スクリーン６１では、第２粉砕機６０により粉砕された小さな瓦礫１１０が篩目を通過し、篩上には主に金属が残存する。第２スクリーン６１の篩目を通過した瓦礫１１０（図１中の粉砕物）は、溶融炉２０へ投入されてスラグ化される。一方、第２スクリーン６１の篩上に残存した金属は、有価物として別途利用される。

以上の通り、本実施形態に係る不燃物選別装置２によれば、第１粉砕機５８により不燃物のうち瓦礫１１０を優先的（選択的）に粉砕し、その後不燃物を第１スクリーン５９により篩選別することにより、第２粉砕機６０への投入前の不燃物から金属を主に除去することができる。このため、第２粉砕機６０へ投入される金属の量が少なくなり、第２粉砕機６０のドラム７２内における金属の滞留を抑制することができる。これにより、第２粉砕機６０による処理中に瓦礫１１０とロッド７１との間に金属が介在するのを抑制することができるため、第２粉砕機６０による瓦礫１１０の粉砕効率の低下を抑制することができる。その結果、第２粉砕機６０により瓦礫１１０をより確実に粉砕可能となり、第２スクリーン６１において瓦礫１１０と金属とを高精度に分離することが可能になり、高純度の瓦礫１１０及び金属を回収することができる。また第１粉砕機５８は、一対のロール体６２の隙間Ｇ１に不燃物を１回通過させて処理するものであるため、多量の金属を含む不燃物を処理する場合であっても、金属の滞留による粉砕効率低下の問題が生じない。したがって、上記不燃物選別装置２によれば、廃棄物焼却炉３より排出される不燃物から瓦礫１１０と金属とを高精度に選別することが可能になる。

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２に係る不燃物選別装置を、図５に基づいて説明する。実施形態２に係る不燃物選別装置は、基本的に上記実施形態１に係る不燃物選別装置２と同様の構成を備え且つ同様の作用効果を奏するものであるが、第１粉砕機がジョークラッシャーにより構成されている点で上記実施形態１と異なっている。以下、上記実施形態１と異なる点についてのみ説明する。

図５は、実施形態２における第１粉砕機５８Ａ（ジョークラッシャー）の構成を模式的に示している。図５に示すように、第１粉砕機５８Ａは、隙間Ｇ２を挟んで対向する一対の粉砕板（固定側粉砕板８１及び可動側粉砕板８２）を一対の粉砕機構として有すると共に、可動側粉砕板８２を可動（振動）させる駆動部（図示しない）と、を有している。

固定側粉砕板８１のうち可動側粉砕板８２側を向く面（隙間Ｇ２に臨む面）には、固定歯８１Ａが上下方向に沿って複数形成されている。また可動側粉砕板８２のうち固定側粉砕板８１側を向く面（隙間Ｇ２に臨む面）には、動歯８２Ａが上下方向に沿って複数形成されている。

第１粉砕機５８Ａは、一対の粉砕板のうち可動側粉砕板８２を可動（振動）させつつ不燃物を隙間Ｇ２に通過させて圧縮することにより、不燃物のうち瓦礫１１０を優先的（選択的）に粉砕する。より具体的には、第１粉砕機５８Ａでは、上記実施形態１における第１粉砕機５８と同様に、不燃物のうち瓦礫１１０のみが選択的に粉砕され、金属は粉砕されずに引き延ばされる。これにより、上記実施形態１と同様に、第１スクリーン５９（図１）の篩選別により瓦礫１１０と金属とを高精度に分離することができる。

（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３に係る不燃物選別装置について、図６に基づいて説明する。実施形態３に係る不燃物選別装置は、基本的に上記実施形態１に係る不燃物選別装置２と同様の構成を備え且つ同様の作用効果を奏するものであるが、第２粉砕機がボールミルにより構成されている点で上記実施形態１と異なっている。以下、上記実施形態１と異なる点についてのみ説明する。

図６は、実施形態３における第２粉砕機６０Ａの構成を示している。図６に示すように、第２粉砕機６０Ａは、複数の硬質なボール７３（例えばセラミック製ボール）が粉砕用媒体としてドラム７２内に収容されたボールミルである。第２粉砕機６０Ａは、ロッド７１（図４）に代えてボール７３がドラム７２内に収容されている点を除いて、基本的に上記実施形態１におけるロッドミル（図４）と同様に構成されている。すなわち、図略の振動発生部によりドラム７２が円振動可能となっており、ドラム７２内においてボール７３と瓦礫１１０とを接触（衝突）させることにより、瓦礫１１０を細かく粉砕することができる。このようなボールミルにおいても、ドラム７２内における金属の滞留を防ぐことにより、ロッドミルの場合と同様に粉砕効率の低下を抑制することができる。

（実施形態４）
次に、本発明の実施形態４に係る不燃物選別装置について、図４及び図７を主に参照して説明する。実施形態４に係る不燃物選別装置は、基本的に上記実施形態１に係る不燃物選別装置２と同様の構成を備え且つ同様の作用効果を奏するものであるが、第１粉砕機がロッドミルにより構成されている点で上記実施形態１と異なっている。以下、上記実施形態１と異なる点を主に説明する。

実施形態４における第２粉砕機は、図４を参照して説明したロッドミル（実施形態１における第２粉砕機６０）と同様のものである。すなわち、実施形態４における第２粉砕機は、ドラム７２（第２粉砕処理容器）と、ドラム７２内に収容された多数のロッド７１（第２粉砕用媒体）とを有し、ドラム７２内に投入された不燃物に含まれる瓦礫１１０をロッド７１との接触により粉砕するように構成されている。

図７は、実施形態４における第１粉砕機５８Ｂの構成を示す斜視図である。第１粉砕機５８Ｂは、ドラム８２（第１粉砕処理容器）と、ドラム８２内に収容された複数のロッド８１（第１粉砕用媒体）と、ドラム８２を円振動させる振動発生部（図示しない）と、を有している。図７に示すように、ドラム８２には、不燃物貯留槽５７（図１）から排出される不燃物の入口８２Ａが軸方向の一方側（図中の奥側）に形成されていると共に、不燃物の出口８２Ｂが軸方向の他方側（図中の手前側）に形成されている。ロッド８１は、例えば鋼材等の瓦礫１１０よりも硬質な材料からなり、長さ方向がドラム８２の軸方向に沿うように当該ドラム８２の中空部内に多数充填されている。なお、第１粉砕機５８Ｂは、振動式ロッドミルに限定されるものではなく、ドラム８２を軸周りに回転させる回転式ロッドミルであってもよい。

第１粉砕機５８Ｂによれば、上記振動発生部によってドラム８２を円振動させることにより、ロッド８１との接触によりドラム８２内に投入された不燃物のうち瓦礫１１０を優先的に粉砕する。より具体的には、第１粉砕機５８Ｂは、ドラム８２内に投入された不燃物のうち瓦礫１１０のみを選択的に粉砕し、当該不燃物のうち金属を粉砕せずに引き延ばす。なお、「優先的に粉砕すること」及び「金属を粉砕せずに引き延ばすこと」の意味については、上記実施形態１において説明した通りである。

ここで、第１粉砕機５８Ｂのドラム８２内におけるロッド８１の充填率は、第２粉砕機６０（図４）のドラム７２内におけるロッド７１の充填率よりも低くなっている。この「充填率」は、ドラム内の中空部の容積に対する、当該中空部に充填されたロッドの体積の合計値の比率（％）により定義される。図４及び図７に示すように、本実施形態では、ドラム７２，８２の各々の中空部の容積が同じであり、ドラム８２内に充填されるロッド８１の本数がドラム７２内に充填されるロッド７１の本数よりも少ない場合を一例として説明する。なお、ロッド７１，８１は、全て同じ大きさのものとする。

上記構成によれば、第１粉砕機５８Ｂにより瓦礫１１０を選択的に粉砕した後に第１スクリーン５９（図１）により篩選別することにより、上記実施形態１と同様に、第２粉砕機６０へ投入される金属の量が抑えられ、第２粉砕機６０における粉砕効率の低下を抑制することができる。また本実施形態は、第１粉砕機としてダブルロールクラッシャー（実施形態１）やジョークラッシャー（実施形態２）に代えてロッドミルを採用するものであるが、第１粉砕機５８Ｂにおけるロッド８１の充填率が第２粉砕機６０におけるロッド７１の充填率よりも低くなっている。このため、不燃物貯留槽５７（図１）から多量の金属を含む不燃物が第１粉砕機５８Ｂのドラム８２内へ投入されても、第２粉砕機６０に比べてロッドと瓦礫１１０との接触が阻害される頻度が少なく、ドラム内で滞留する金属による粉砕効率への悪影響は少ない。

なお、第１粉砕機５８Ｂ及び第２粉砕機６０において、ロッド７１，８１の本数が同じで、且つドラム８２の中空部の容積がドラム７２の中空部の容積よりも大きくなっていてもよい。この場合でも、ドラム８２内におけるロッド８１の充填率が、ドラム７２内におけるロッド７１の充填率よりも低くなる。また第１粉砕機５８Ｂ及び第２粉砕機６０がそれぞれボールミルであり、第１粉砕機５８Ｂにおけるボール（第１粉砕用媒体）の充填率が、第２粉砕機６０におけるボール（第２粉砕用媒体）の充填率よりも低くなっていてもよい。

（その他実施形態）
ここで、本発明のその他実施形態について説明する。

上記実施形態１～４において、第１粉砕機と第１スクリーンとからなるセットが、第２粉砕機の前段において複数配置されていてもよい。この場合、第１粉砕機における粉砕機構同士の隙間及び第１スクリーンの篩目が、後段に向かって段階的に小さくなるように構成される。また各セットにおいてダブルロールクラッシャー又はジョークラッシャーが第１粉砕機として用いられてもよいし、ダブルロールクラッシャーとジョークラッシャーとが組み合わされてもよい。

上記実施形態１において、一対のロール体６２のうち一方を固定し、他方のみを回転させてもよい。また上記実施形態２において、両方の粉砕板を可動させつつ不燃物を粉砕してもよい。

上記実施形態３において、上記実施形態２で説明したジョークラッシャーが第１粉砕機として用いられてもよい。

上記実施形態１において、第１磁選機５１及び第２磁選機５２のうち一方が省略されてもよい。

上記実施形態１において、各ロール体６２の円周面からロール径方向外向きに突出する粉砕歯が設けられていてもよい。

廃棄物焼却炉は、都市ごみ以外にも、例えば下水汚泥やバイオマス等の他の廃棄物を焼却するものであってもよい。また廃棄物焼却炉は、流動床式ガス化溶融炉に限定されるものではなく、例えばストーカ式焼却炉であってもよい。

まず、図１の廃棄物処理設備１において、砂分級装置４２の不燃物出口４２Ｂから排出された不燃物を、第１磁選機５１、第２磁選機５２及び非鉄金属選別機５３により順に処理した後、前段スクリーン５４により篩分けを行った。この時、前段スクリーン５４の篩目の大きさを５３ｍｍとした。

そして、第１磁選機５１による処理前の不燃物の組成（表１）、前段スクリーン５４の篩上に残存した不燃物の組成（表２）及び前段スクリーン５４の篩目を通過した不燃物の組成（表３）をそれぞれ調査した。この調査結果は以下の通りである。表１～表３は、不燃物に含まれる各成分について、粒径範囲毎にその割合を示している（単位：重量％）。

表２に示す通り、前段スクリーン５４の篩上に残存した不燃物に含まれる金属の割合（粒径が３７．５ｍｍ以上のステンレス及び銅の割合）は９２．１％と高くなり、また表３に示す通り、前段スクリーン５４の篩目を通過した不燃物に含まれる金属以外の成分の割合は９２．６％と高くなった。この結果から、前段スクリーン５４の篩目の大きさを５３ｍｍにすることにより、前段スクリーン５４において不燃物を金属とそれ以外の成分とに高精度に分離し、後段の粉砕機へ投入される不燃物中の金属の割合を減らすことにより、粉砕効率の低下を抑制可能であると言える。

次に、図２，３の第１粉砕機５８（ダブルロールクラッシャー）において、ロール体６２同士の隙間Ｇ１を１０ｍｍとし、且つ第１スクリーン５９の篩目の大きさを１６ｍｍ又は２２．４ｍｍとし、第１粉砕機５８による粉砕後の不燃物を第１スクリーン５９により篩分けした後に当該第１スクリーン５９の篩上に残存した不燃物の組成を調査した。

その結果、第１スクリーン５９の篩目の大きさが１６ｍｍである場合には、篩上に残存した不燃物に含まれる金属の割合が８６．９％であったのに対し、当該篩目の大きさが２２．４ｍｍである場合には当該金属の割合が９７．５％まで改善されることが分かった。

今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１廃棄物処理設備
２不燃物選別装置
３廃棄物焼却炉
５４前段スクリーン
５８第１粉砕機
５９第１スクリーン
６０第２粉砕機
６１第２スクリーン
６２ロール体（粉砕機構）
７１ロッド（粉砕用媒体）
７２ドラム（粉砕処理容器）
７３ボール（粉砕用媒体）
８１固定側粉砕板（粉砕板、粉砕機構）
８２可動側粉砕板（粉砕板、粉砕機構）
１１０瓦礫
Ｇ１，Ｇ２隙間

Claims

廃棄物焼却炉から排出される不燃物を瓦礫と金属とに分ける不燃物選別装置であって、
互いに隙間を空けて配置された一対の粉砕機構を有し、前記一対の粉砕機構のうち少なくとも一方を可動させつつ前記不燃物を前記隙間に通過させることにより、前記不燃物のうち前記瓦礫を優先的に粉砕する第１粉砕機と、
前記第１粉砕機の後段に配置され、前記第１粉砕機により処理された前記不燃物を篩選別する第１スクリーンと、
前記第１スクリーンの後段に配置され、粉砕処理容器と前記粉砕処理容器内に収容された粉砕用媒体とを有し、前記第１粉砕機で処理された後に前記第１スクリーンの篩目を通過して前記粉砕処理容器内に投入された前記不燃物を前記粉砕用媒体との接触により粉砕する第２粉砕機と、
前記第２粉砕機の後段に配置され、前記第１粉砕機で処理された後に前記第１スクリーンの篩目を通過して前記第２粉砕機に投入されて当該第２粉砕機により処理された前記不燃物を篩選別する第２スクリーンと、を備え、
前記第１粉砕機は、前記一対の粉砕機構として、軸方向に延びると共に軸回りに回転可能な一対のロール体を有し、
前記第１粉砕機は、前記一対のロール体のうち少なくとも一方を軸回りに回転させつつ前記不燃物を前記隙間に噛み込んで圧縮することによって、当該不燃物のうち前記瓦礫を粉砕すると共に、前記一対のロール体により前記不燃物のうち前記金属を粉砕せずに引き延ばすように構成されている、不燃物選別装置。
廃棄物焼却炉から排出される不燃物を瓦礫と金属とに分ける不燃物選別装置であって、
互いに隙間を空けて配置された一対の粉砕機構を有し、前記一対の粉砕機構のうち少なくとも一方を可動させつつ前記不燃物を前記隙間に通過させることにより、前記不燃物のうち前記瓦礫を優先的に粉砕する第１粉砕機と、
前記第１粉砕機の後段に配置され、前記第１粉砕機により処理された前記不燃物を篩選別する第１スクリーンと、
前記第１スクリーンの後段に配置され、粉砕処理容器と前記粉砕処理容器内に収容された粉砕用媒体とを有し、前記第１粉砕機で処理された後に前記第１スクリーンの篩目を通過して前記粉砕処理容器内に投入された前記不燃物を前記粉砕用媒体との接触により粉砕する第２粉砕機と、
前記第２粉砕機の後段に配置され、前記第１粉砕機で処理された後に前記第１スクリーンの篩目を通過して前記第２粉砕機に投入されて当該第２粉砕機により処理された前記不燃物を篩選別する第２スクリーンと、を備え、
前記第１粉砕機は、前記一対の粉砕機構として、前記隙間を挟んで対向する一対の粉砕板を有し、
前記第１粉砕機は、前記一対の粉砕板のうち少なくとも一方を可動させつつ前記不燃物を前記隙間に通過させて圧縮することによって、当該不燃物のうち前記瓦礫を粉砕すると共に、前記一対の粉砕板により前記不燃物のうち前記金属を粉砕せずに引き延ばすように構成されている、不燃物選別装置。
前記第１スクリーンの篩目の大きさは、前記一対のロール体の前記隙間よりも大きい、請求項１記載の不燃物選別装置。
前記第１粉砕機の前段に配置され、前記不燃物を篩選別する前段スクリーンをさらに備え、
前記前段スクリーンの篩目の大きさは、前記前段スクリーンを通過する前記不燃物が前記一対のロール体の前記隙間へ噛み込み可能な大きさとなるように設計されている、請求項１記載の不燃物選別装置。
廃棄物焼却炉から排出される不燃物を瓦礫と金属とに分ける不燃物選別装置であって、
第１粉砕処理容器と前記第１粉砕処理容器内に収容された第１粉砕用媒体とを有し、前記第１粉砕用媒体との接触により前記第１粉砕処理容器内に投入された前記不燃物のうち前記瓦礫を優先的に粉砕する第１粉砕機と、
前記第１粉砕機の後段に配置され、前記第１粉砕機により処理された前記不燃物を篩選別する第１スクリーンと、
前記第１スクリーンの後段に配置され、第２粉砕処理容器と前記第２粉砕処理容器内に収容された第２粉砕用媒体とを有し、前記第１粉砕機で処理された後に前記第１スクリーンの篩目を通過して前記第２粉砕処理容器内に投入された前記不燃物を前記第２粉砕用媒体との接触により粉砕する第２粉砕機と、
前記第２粉砕機の後段に配置され、前記第１粉砕機で処理された後に前記第１スクリーンの篩目を通過して前記第２粉砕機に投入されて当該第２粉砕機により処理された前記不燃物を篩選別する第２スクリーンと、を備え、
前記第１粉砕処理容器内における前記第１粉砕用媒体の充填率が、前記第２粉砕処理容器内における前記第２粉砕用媒体の充填率よりも低い、不燃物選別装置。
前記第２粉砕機はロッドミルである、請求項１～５のいずれか１項に記載の不燃物選別装置。
前記第２粉砕機はボールミルである、請求項１～５のいずれか１項に記載の不燃物選別装置。
廃棄物を焼却する廃棄物焼却炉と、
前記廃棄物焼却炉から排出される不燃物を瓦礫と金属とに分ける請求項１～７のいずれか１項に記載の不燃物選別装置と、を備えた、廃棄物処理設備。