JPH09104930A - アルミニウム、アルミニウムの廃材と残材とを溶融精錬する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、回転式ドラム炉内でのアルミニウ
ム、アルミニウムの廃材及び残材を溶融精錬する方法及
びこの方法を実施するための装置に関する。 【解決手段】 炉の排気ダクト及び溶融精錬バーナー
が、それらの装入扉の反対側で回転式ドラム炉の端部に
配置され、且つ廃ガス測定装置が溶融精錬方法の開放ま
たは気密封止制御に使用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の前段に
定義するような種類の回転式ドラム炉でアルミニウム
と、アルミニウムを含有する廃材と残材とを溶融精錬す
る方法及びこの方法を実施するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウムと、アルミニウムを含有す
る廃材と残材とが、回転式ドラム炉と呼ばれる回転環状
炉内で溶融精錬され、溶融精錬される材料はいわゆる装
入端部から装入装置の助けをかり回転式ドラム炉に装入
される。この目的のために、先ず炉の扉が、装入する前
に炉口から旋回開放され、次に扉は炉を適切に旋回閉鎖
する。その後、扉に取り付けられたバーナーが操作され
る。しかしながら、溶融精錬バーナーが装入扉に配置さ
れているので、装入扉が不用な空気の侵入を確実に防止
して満足に気密封止することは非常に困難である。

【０００３】溶融精錬工程中に発生する廃ガスは、排気
ダクトにより装入扉の反対側の炉の端部で炉内から引き
抜かれる。炉ガスとバーナー廃ガスとの流れの方向はす
なわち同一で且つ平行である。しかしながら侵入空気が
炉に入ることができるので、この方法は、この侵入する
空気により溶融精錬工程で生じる廃ガス容量と廃ガス容
量中の酸素分圧とが増加する欠点を有する。

【０００４】例えば、紙、プラスチック、ゴムなどのよ
うな有機物部分が溶融精錬される材料中に存在する場
合、揮発温度に到達したときにこれらが熱分解し、そし
て酸素が不足する場合に、未燃焼炭化水素として炉から
排気ダクトを通って引き抜かれる。通常使用されるガス
洗浄装置は、酸性廃ガス成分を結合させるために、冷却
機と、石灰、石灰水和物等の注入装置とを含んでなる
が、その後布フィルターではこれらの炭化水素を完全に
除去することはできない。さらに、上記方法の欠点は、
廃棄空気と一緒に周囲環境に炭化水素が放出されること
である。

【０００５】ドイツ特許第４１１５２６９Ａ１号に、炉
内で金属を溶融精錬する方法を記載していて、金属が炉
の第一の位置に配置された１次バーナーにより加熱さ
れ、そして、廃ガスが第２の位置で炉から取り除かれ、
その位置に２次バーナーが設けられ放出廃ガスを燃焼し
同時に金属も加熱する。しかしながら、この方法は、一
次バーナーに加えてさらにバーナーを使用する必要があ
り、且つ追加されたバーナーにより、廃ガス容量が増加
するという欠点を有する。さらに、この炉扉は不用空気
の侵入を防ぐことができない。

【０００６】ヨーロッパ特許第０４７５１２８Ａ１号に
は、溶融精錬される金属が炉内で燃焼バーナーで昇温さ
れる方法が示され、廃ガスは燃焼バーナーから炉の排気
ダクトへと実質的に流れ、且つ、酸素の豊富なガスが好
ましくは酸素ランスまたは酸素注入バーナーによって炉
内に導入され、それによって、燃焼バーナーのガスの振
動運動と酸素の豊富ガスの振動運動とは互いに同一方向
でなく平行でない。

【０００７】この方法は欠点があり、例えば、酸素ラン
スまたは酸素注入バーナーのような付加的な装置を、炉
内に酸素の豊富なガスを導入するために、炉に設けるこ
とが必要である。燃焼バーナーと酸素注入バーナーが、
これらのガスの振動運動の方向に対向する効果を達成す
るために、炉の反対側の端部に配置された場合、燃焼バ
ーナーは装入扉に設けられるが、これが侵入する不用空
気の進入を気密にすることを困難する理由となる。これ
が廃ガス容量を増加する上記欠点を生じる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
欠点を持たなくて、アルミニウム、アルミニウムを含有
する廃材と残材との溶融精錬により生じる廃ガス容量を
著しく減少する装置を提供すること、及びその方法を実
施するための装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的は、回転式ドラ
ム炉（１）でアルミニウムと、アルミニウムを含有する
廃材と残材とを溶融精錬する方法であって、ａ） 回転
式ドラム炉（１）の一端部で、装入原料（６）が前記回
転式ドラム炉（１）に出し入れされること、ｂ） 装入
扉（２）の前記一端部と対向する前記回転式ドラム炉
（１）の他端部で、廃ガス（８）が排気されること、及
びｃ） 燃料及び酸素を含有するガスが、バーナー
（３）を通って前記炉（１）へと導入されること、を含
んでなり、ｄ）前記燃料及び酸素を含有する前記ガス
が、それらの排気端部で前記回転式ドラム炉（１）に導
入され、且つ前記回転式ドラム炉（１）内で燃焼される
ことを特徴とする方法によって達成することができる。

【００１０】さらに、この目的は、回転式ドラム炉
（１）でアルミニウムと、アルミニウムを含有する廃材
と残材とを溶融精錬する装置であって、ａ） 回転式ド
ラム炉（１）の一端部が、前記装入原料（６）のための
扉を含み、ｂ） 前記装入扉（２）の前記一端部と対向
する前記回転式ドラム炉（１）の他端部に、排気ダクト
（４）が配置され、且つｃ） 前記装入原料（６）を溶
融精錬する溶融精錬バーナーが、前記炉に配置されこと
を含んでなり、ｄ） 前記溶融精錬バーナー（３）が、
前記排気ダクト（４）を有する前記回転式ドラム炉
（１）の他端部に配置することを特徴とする装置によっ
て達成することができる。

【００１１】従属請求項は、本発明の適切な実施態様に
向けられる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明によって達成される利点は
次の機能様式を基にしている。すなわち、回転式ドラム
炉のバーナーが、炉口のように排気ダクトに対して同一
の端部に、すなわち装入扉に対して反対側の端部に配置
されるので、バーナーガス及び炉廃ガスの流れの方向は
平行且つ反対方向である。

【００１３】このバーナーの配置によって、装入扉とし
ての炉扉とバーナー支持との先の二重機能を止めること
ができ、装入扉として専用に使用できる。したがって、
この扉は気密封止する形状にすることができ、すなわ
ち、炉は侵入空気の進入を完全に気密にすることができ
る。侵入空気から炉を気密にすることにより、排気ダク
トを通って流れる廃ガスの容量が減量される。約７９％
の比率で窒素を含有する空気に対して純酸素は、実質的
に廃ガス容量の減量と著しく高い火炎温度の低下とが可
能であり、この利点を有する酸素バーナーを使用したと
きに特に有効である。またこの利点は提案された方法に
おいて維持され、炉が一定真空圧力で操作される場合
に、炉扉の気密封止によって、炉内に進入する侵入空気
の容量は、外側より支配的である相対的に上昇した圧力
のために、先に示した方法のように増加することはな
い。

【００１４】炉内のバーナーの配列によりさらに付加さ
れる利点は、炎の流れの方向と酸素の流れの方向とが炉
から排気ダクトに向かう廃ガス流れの方向と交差する。
そこで、溶融精錬中に作られた炭化水素は、バーナーに
よってその後焼却することができ、且つ得られた遊離エ
ネルギーは溶融精錬工程と廃ガスの有毒成分の減少のと
に使用することができる。

【００１５】さらに炉内のバーナーのこの配列により付
加される利点は、装入中に遊離された有毒物質は、その
後連続して操作するバーナーによっていつか焼却するこ
とができる。本発明により、炉内ガスの流速度を減少す
るこによる付加的利点は、廃ガスの容量を減少すること
により達成できるので、炉から放出される粉塵成分が実
質的に減少される。また、これは消滅される溶融精錬塩
の減少を生じるので、天井に張られた塩とガスが蒸発す
るガス空間との間の境界層は、低速度のガス流のにより
ほとんど切り開かれない。さらに、炉中の廃ガスの停滞
時間は、廃ガス中に含有される有毒物質が良好に燃焼さ
れるので余り長くない。

【００１６】好ましい実施態様において、その後廃ガス
の容量を少なくするため及び空気バーナーより高い炎温
度にするために、酸素バーナーが溶融精錬バーナーとし
て使用される。好ましくは、炉の回転運動（回転速度と
回転運動）及び／またはバーナー燃料容量は装入材料に
適合させ、回転運動により新し表面が繰り返し現れの
で、蒸発した炭化水素容量が変動することができ、且
つ、異なる量の装入材料は異なる量のエネルギーを溶融
精錬のために必要とする。

【００１７】装入口を与える回転式ドラム炉の装入扉
は、不用の空気が炉内に侵入するので、気密封止すこと
が特に好ましい。この配置において、扉は炉と共に回転
可能にするように炉に配置される。炉のこの最適な気密
により、従来達成できなかった燃料効率も達成される。
本発明の特に好ましい実施態様において、廃ガス測定装
置が排気ダクトに設けられるので、炉の排気パイプを通
して流れるガスの関数として、具体的に、炭化水素の濃
度の関数として、燃料及び燃焼空気または燃焼酸素の容
量を制御することを可能になる。廃ガス測定装置は光学
手段が特に好ましい。

【００１８】好ましくは、例えば、溶融精錬が炉を操作
することなく続けるように、すなわち、炉からガスの出
入りができないように、ゲート方式を介して炉の装入は
連続的に実施される。好ましくは溶融精錬バーナーは、
炉内に比較的長く延びる炎を発生するので、バーナーか
らさらに離れた位置する溶湯は十分な熱の供給を受け
る。この方法の主な利点は、説明されるようにその形状
において、バーナーが１次バーナーの機能と２次バーナ
ーの機能とを組み合わすことである。

【００１９】

【実施例及び発明の効果】本発明を、添付された図面を
参照して好ましい実施態様について、次に詳細に説明す
る。図１はアルミニウム、アルミニウムの廃材及び残材
を溶融精錬する本発明の装置の縦断面を示し、本発明に
したがう方法を実施することができる。環状の形状をし
た回転式ドラム炉１の内側に、装入原料６が配置され
る。回転式ドラム炉１の二つの端部はテーパー形状とな
っている。一方の端部に装入扉２が設けられ、それを通
って装入原料６は炉内に導入され、または炉外に取り出
される。装入時点のその端部で、装入扉が気密封止した
回転式ドラム炉１に連結することができる。

【００２０】装入扉２の端部と反対側の回転式ドラム炉
１の端部に、溶融精錬バーナー３が設けられる。溶融精
錬バーナー３は廃ガス口７に位置し、排気ダクト４は廃
ガス口に連結し、溶融精錬で生じた排ガスの出口を可能
にする。廃ガス熱流の中に位置するので、溶融精錬バー
ナー３は熱腐食から保護されている。排気ダクト４に廃
ガス測定装置５が配置され、廃ガス中の炭化水素の濃度
を測定する。

【００２１】回転式ドラム炉１の装入扉２は、それらの
操作中に炉と一緒に回転する。溶融精錬バーナー３及び
排気ダクト４は、反対側の端部に回転しない状態で配置
される。しかしながら、溶融精錬工程においては、バー
ナー３が炉１内に向かって広がる炎を発生する。炎によ
り熱が与えられため、装入原料６は炉１の連続回転によ
り溶融精錬されので、程度の差はあるが原料は一貫した
溶融精錬が達成される。

【００２２】この溶融精錬工程から発生した廃ガスは廃
ガス口７を通って排気ダクト４へと導入され、それによ
って、廃ガスは溶融精錬バーナーの炎を通り過ぎて流れ
るので、例えば、炭化水素のような廃ガス中に含まれた
有毒の物質は燃焼することができる。排気ダクト４に配
置された廃ガス測定装置５は、廃ガス中に含有する例え
ば炭化水素のような物質の濃度を確定して、関知された
濃度の関数としてバーナー３に供給される燃焼に必要な
燃料及び／または燃焼空気または酸素の容量を調整し、
燃料の燃焼及び炭化水素の燃焼から得られた炉内に発生
したエネルギーが、一定に維持されるので、溶融精錬工
程における均質連続性を確実にされ且つ溶融精錬工程か
ら生じる廃ガス中の有毒物質を最小にする。

【００２３】溶融精錬工程の開始時に、まず装入原料６
中に存在し、炉１内に高炭化水素濃度を生じる有機物部
分が熱分解される。炉に入るより多くの酸素量がバーナ
ー３を通って供給された燃料容量を燃焼するに必要であ
るので、これがバーナー３を化学量論を越えて初期に操
作される理由である。この追加酸素でもって、炉１内に
存在する炭化水素が燃焼されるので、排気ダクト４の廃
ガス測定装置５によって測定されたそれらの濃度は減少
する。

【００２４】廃ガス測定装置５によって確立される炭化
水素の還元による装入原料６の有機物部分の揮発完了時
に、バーナー３は再び化学量論的に操作され、或いは追
加出力で僅か下回り化学量論的に操作されので、バーナ
ー３を介して得られる燃料は炉１内で増加し且つ装入原
料６の溶融精錬は素早く達成され、アルミニウムの損失
を避けるために炉１内の酸素濃度は少しになる。

【００２５】例えば炭化水素のような溶融精錬中の熱分
解で生じる有毒物質の濃度は、他の物質中で炉１の回転
速度に依存し、すなわち、廃ガス測定装置５により、炉
１の回転速度は調整することができるので、さらに有毒
物質量を最小限にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はアルミニウム、アルミニウムの廃材及び
残材を溶融精錬する本発明の装置の縦断面を示し、本発
明にしたがう方法を実施することができる。

【符号の説明】

１…回転式ドラム炉 ２…装入扉 ３…バーナー ４…排気ダクト ５…廃ガス測定装置 ６…装入原料 ７…廃ガス口 ８…廃ガス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596110394 メタルバーレンファブリク ストッカフ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテ ル ハフツング ドイツ連邦共和国，78333 ストッカフ, ナンツィガー シュトラーセ 15−17 (72)発明者 フランツ ミカエル シュワルベ ドイツ連邦共和国，78333 ストッカフ, ヨハン−グラット−ショトラーセ １ (72)発明者 グレゴル ランゲメヤー ドイツ連邦共和国，40699 エルクラータ, アン ロゼンベルク ７ (72)発明者 ローラント シャルフ ドイツ連邦共和国，45468 ミルハイム ア．デー．ルール，オベルシュトラーセ 13

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ａ） 回転式ドラム炉（１）の一端部
   で、装入原料（６）が前記回転式ドラム炉（１）に出し
   入れされること、 ｂ） 装入扉（２）の前記一端部と対向する前記回転式
   ドラム炉（１）の他端部で、廃ガス（８）が排気される
   こと、及び ｃ） 燃料及び酸素を含有するガスが、バーナー（３）
   を通って前記炉（１）へと導入されること、を含んでな
   り、 ｄ） 前記燃料及び酸素を含有する前記ガスが、それら
   の排気端部で前記回転式ドラム炉（１）に導入され、且
   つ前記回転式ドラム炉（１）内で燃焼されること、を特
   徴とする回転式ドラム炉（１）でアルミニウムと、アル
   ミニウムを含有する廃材と残材とを溶融精錬する方法。
2. 【請求項２】 少なくとも８０％の酸素含有量を有する
   ガスが、酸素を含有する前記ガスとして使用される請求
   項１記載の方法。
3. 【請求項３】 前記排気ダクト（４）内の所定物質の濃
   度を測定する請求項１または２記載の方法。
4. 【請求項４】 前記回転式ドラム炉（１）の連続装入を
   保証する請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 【請求項５】 エネルギー及び／または酸素が前記炉
   （１）に連続的に供給される請求項１〜４のいずれか１
   項に記載の方法。
6. 【請求項６】 前記炉の回転運動が、装入原料（６）の
   性質と量との関数として調整される請求項１〜５のいず
   れか１項に記載の方法。
7. 【請求項７】 前記バーナー（３）の燃焼空気と燃焼酸
   素との容量及び／または燃料容量のそれぞれが、装入原
   料（６）の性質と品質との関数として調整される請求項
   １〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 【請求項８】 前記炉の回転運動が、測定された廃ガス
   値の関数として調整される請求項１〜７のいずれか１項
   に記載の方法。
9. 【請求項９】 前記バーナー（３）の燃焼空気と燃焼酸
   素との容量及び／または燃料容量のそれぞれが、測定さ
   れた廃ガス値の関数として調整される請求項１〜８のい
   ずれか１項に記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記廃ガス値が光学適方法により測定
    される請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 【請求項１１】 相対的に長い炎が前記バーナーにより
    発生する請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 【請求項１２】 ａ） 回転式ドラム炉（１）の一端部
    が、前記装入原料（６）のための扉を含み、 ｂ） 前記装入扉（２）の前記一端部と対向する前記回
    転式ドラム炉（１）の他端部に、排気ダクト（４）が配
    置され、且つ ｃ） 前記装入原料（６）を溶融精錬する溶融精錬バー
    ナーが、前記炉に配置されことを含んでなり、 ｄ） 前記溶融精錬バーナー（３）が、前記排気ダクト
    （４）を有する前記回転式ドラム炉（１）の他端部に配
    置すること、を特徴とする回転式ドラム炉（１）でアル
    ミニウムと、アルミニウムを含有する廃材と残材とを溶
    融精錬する装置。
13. 【請求項１３】 前記溶融精錬バーナー（３）が酸素バ
    ーナーである請求項１２に記載の装置。
14. 【請求項１４】 前記炉（１）の前記装入扉（２）が、
    気密封止する形状である請求項１２または１３に記載の
    装置。
15. 【請求項１５】 前記装入扉（２）が、前記炉とともに
    回転可能であるように前記炉（１）に配置される請求項
    １２〜１４のいずれか１項に記載の装置。
16. 【請求項１６】 廃ガス測定装置（５）が、前記排気ダ
    クト（４）に配置される請求項１２〜１５のいずれか１
    項に記載の装置。
17. 【請求項１７】 前記廃ガス測定装置（５）が、光学セ
    ンサーを含んでなる請求項１２〜１６のいずれか１項に
    記載の装置。