JPS5946671B2 - 固形廃棄物資源化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は固形廃棄物破砕片中からの有価金属再資源化装
置に係り、特に磁性金属と非磁性金属を同時に分離回収
するような再資源化装置に関する。

自動車や家電品が古くなり廃棄されると、環境面や資源
面で非常に問題となる。

これは上記廃棄物中に多くの金属資源が含まれているか
らである。

従来からの方法で自動化されている金属回収技術として
は磁気的吸引力を利用した磁気選別法があるが、これは
鉄などの磁性金属にしか適用できない。

このため、非磁性であるＣｕ、Ａ、／、、Ｚｎ。あるい
はそれらの合金を回収するのにはほとんど入手による方
法がとられており、非常に能率が悪く、また廃棄物中の
金属片の如（よごれている場合はいずれの金属であるか
どうかを判別しにくいこともあってかなり不正確である
。

しかし、最近では特殊な重液な用いる方法が見出され、
高比重まで変化でき、はとんどの金属の比重差分別が可
能と言われている。

しかし、この種の液体を用いることは液の後処理を行な
うことや、液の価格からして廃棄物を扱かうにしてはコ
スト高となりがちである。

一方、上記のような湿式方法とは別に乾式法である非磁
性金属回収法が出現してきた。

これは金属片の磁気的性質を用いることではなく、電気
的性質を用いる方法である。

すなわち、移動変化する磁界中に金属片をおき、金属片
中に渦電流を生じさせ、これと移動磁界との相互に電磁
力を誘起させ、金属分離力とする方法である。

この種類の技術を開示した特許も多く存在し、特に米国
特許第３４４８８５７号（１９６６，１０゜２４）でベ
ンソン（Ｂｅｎ５ｏｎ ）氏が述べている電気力式分類
器は上記した電磁力による反撥作用を分離力とした点で
優れた発明と言える。

ただし、この原理を開示した特許はさらに古く、米国特
許第４００３１７号（１８８２，８，２５）でトーマス
エジン７ （Ｔｈｏｍａｓ Ｅｄｉｓｏｎ ）氏が鉱石
分離器としても述べている。

上記２件の発明は原理と装置の両面を効果的に述べてい
ると言える。

しかし、固形廃棄物などを破砕し、これらから金属を回
収する場合、多くの工程、例えば風力分級、サイズ分級
、磁気選別などを経なげれば効果が上がらず、金属を回
収してもコスト高となりがちである。

また、磁気的に鉄を吸引回収する磁選機と渦電流法によ
る非鉄金属回収装置が別々になっているのが現状であり
、廃棄物を一貫して自動処理する場合、スペース的に多
（とられる原因となったり、処理物を移送する装置が必
要になったりするなど、立地場所によっては非常に問題
となる。

このようなことから破砕後の工程をできるだけ少なくす
るためには、鉄、非鉄の両金属を同時に回収できる装置
とするのが望ましい。

このためには磁気的吸引力と渦電流による反撥力を同時
に発生できるような構造の装置が必要となる。

一方、固形廃棄物などにおいては従来の磁選機で鉄類を
回収できるのは約９５係程度と言われ、残りの鉄は非磁
性物中に混入されやすい。

この混入した鉄は従来から開示された特許にある渦電流
装置の磁界発生部に入り込むと吸着され、正常な処理物
の流れをそこなう恐れがある。

この点からも鉄類も同時に高効率で回収できるような渦
電流金属回収装置が最も望ましいと言える。

これを効果的に行なう装置がないために、原理的に優れ
た渦電流型金属分離装置が実用化に近すけなかった。

本発明の目的は固形廃棄物、例えば自動車や家電品など
を破砕した後、磁気分離と渦電流分離を同時に行ない得
るような磁石ドラム回転型の金属分離装置を提供するに
ある。

本発明は金属片の有する導電的性質と磁気的性質を用い
て磁性、非磁性の区別なくすべての金属片を同時に回収
するものである。

本発明は以下の着想に基く。

すなわち、微小時間内に金属片を貫通する磁界の変化が
あれば渦電流が誘起され、この磁界に移動を伴なえば、
この磁界と金属片との相互に誘導電磁力（渦電流力）が
働らき、金属片自身に移動トル〉が発生する。

こ武はレンツの法則からも知ることができる。

一方、鉄、ニッケルなどの強磁性金属片はそれ自身が磁
界の影響を受けると磁化され、磁界方向に吸引される。

本発明はこれら２つの原理を同時に同等に用いることに
よって固形廃棄物中に含まれる金属を磁性、非磁性の区
別なく回収しようとするものである。

渦電流分離装置としてすでに知られている上下対向型の
磁石ドラム回転方式の装置は優れた分離性能を持ち、と
くにＡ７やＣｕなとの非磁性金属を分離回収することで
効果があった。

しかしながら、上記装置に磁性物が混入す石と種々の問
題が生じていた。

すなわち、上記装置は従来の磁選機とは異なり強い磁界
を有したドラムが回転する関係上、磁性物が混入吸着さ
れるとドラムの面を痛めたり、移動部材を損傷させるこ
と、あるいはドラム対向部に目づまりを生じさせるなど
正常な分離作用を阻害してしまうことが多い。

また、上下ドラムのうち下部ドラム面に磁性物が捕えら
れると渦電流力作用で非磁性金属片が飛び出す際の障害
物ともなっていた。

本発明においてはこの問題となっている磁性金属の吸着
現象をむしろ回収面に大いに利用するものである。

この分離手法の要点としては、上記したようなドラム面
への磁性物の吸着は必ず上部ドラムにだけ生じさせ下部
ドラムには巻込ませないことである。

すなわち、従来のようにドラム対向部に被分離物を直接
に送給するのではなく、対向部に至らしめる直前で必ず
上部ドラム面に接近させるか、接触させることである。

このためには移送部材、例えばコンベアベルトやフィー
ダを近ずけるか、もしくは被分離物自身に慣性力な与え
て上部ドラム面へ接近ないしは接触させる方法をとれば
よい。

この結果、磁性物は上部ドラムにのみ吸着され、本来渦
電流分離すべき対向部の下部ドラム面への吸着は避けら
れ、正常に分離作用が進行する。

一方、上部ドラムに吸着される磁性物は従来のドラム型
磁選機と同じような方法で回収すればよいのであるが、
本渦電流分離用ドラムの発生する磁界は通常の磁選機よ
り強いため、磁性物を引き離すことも容易でない場合が
多に。

本発明ではこの磁性物の回収を容易に能率よく行ない、
磁選機としての機能も十分発揮できるよ５Ｋ、上部ドラ
ムの外側にひだ付ベルトをかけておき、これを他端より
駆動し、このベルトを介して磁性物を引き離すことを行
なったところ、連続的に無理な（回収できることから好
ましいやり方である。

とくに、ひだ付ベルトのひだ部は磁性物が移動磁界の影
響で不安定に動きまわろうとする力を阻止する効果があ
り、回収性を増することができる。

このように本発明の装置は上部ドラムには磁選機として
の役目をもたせつつ、対向部において渦電流分離を円滑
に行なわせることを可能にしている。

この場合、上下に配置するドラムについてとくに上部ド
ラムの磁界を同等もしくはより強（なるように磁気回路
的な考慮をすればより効果が高いことも判明している。

第１図は磁石ドラム４を上下に対向させ、その末端でも
って金属と非金属とを分離する装置の概略構成を示すも
のである。

図中符号１は非磁性金属片、２は非金属片を示している
。

３は磁石ドラムを保護する円筒で非金属でできている。

５はベルト、６は磁石ドラムの回転シャフトである。

なお、磁石ドラムの回転装置は図示を省略している。

第２図は第１図に示す装置に組込む磁石ドラム４を示す
斜視図である。

この例では磁石ドラムの磁界発生用として、とくに小型
軽量で強い磁界を発生でき、かつ磁界特性の劣化を防止
することのできる希土類の高エネルギ磁石７を埋込んで
いるのも特徴の１つである。

非磁性スペーサー８は高速回転を必要とするドラム９上
の磁石位置がずれないように固定するためと、所定の磁
界間隔を決めるための働らきがあり、非金属製またはＡ
７などの非磁性金属体を用いればよい。

第３図以降は本発明の構成を示す図である。

上記したと同様に上下に対向しながら回転する磁石ドラ
ム１１，１１′の対向部でもって移動磁界が形成されて
いる。

この回転するドラム１１ 、１１’外周には回転から保
護し、さらにコンベアベルト１３のガイドとなるような
円筒ガイド１２，１２’が設けられている。

このガイドのうち下部のガイド１２′は通常、コンベア
ベルト１３０走行と同速度で回転するか、あるいは固定
するかのいずれかであるがコンベアベルト１３との摩擦
を防ぐ意味からして回転させる型式がよい。

ここで上部ガイド１２０表面罠は、突起状のものが被分
離物のサイズよりも大きい間隔をもたせて配置しである
。

これは後述する磁性物１７が上部ガイド１２に吸着した
際、その磁性物１７を強制的にかき出す役目を果たして
いる。

したがって、この上部ガイド１２もほぼ下部ガイド１２
′と同程度の速度で回転させるとよい。

被分離物の流れに沿いながら以下分離状況を説明するこ
とにする。

所定の投入機構によってコンベアベルト１３上に載せら
れた被分離物ははじめ水平に運行するが、従来方式にあ
るように直接ドラム１１、’１１”の対向部中央には向
かわず、上部ドラム１１側に接近するように水平レベル
を高（して運行させている。

この接近させる距離は被分離物のサイズよりも大きくな
ければならない。

次に、この接近した位置から段違いに配置したベルトロ
ーラー１８を介して、被分離物がドラム１１゜１１′の
対向部に向うようにコンベアベルト１３の水平レベルを
下げて運行させる。

このようなコンヘアベルト１３の運行軌道をとることに
よって、被分離物中の磁性物１７（Ｆｅ、Ｎｉなとの強
磁性金属が主）と非磁性金属１５を分離回収できる。

すなわち、はじめコンベアベルト１３が上部ドラム１１
側に近すいた際、被分離物中の磁性物は上部ドラム１１
の磁界の影響で磁化され、上部ガイド１２０表面に吸着
し、このガイド１２の回転に伴ない磁性物１７はバンカ
ー１４′内に導びかれ回収される。

一方、コンベアベルト１３を上記接近状態から水平レベ
ルを変え、被分離物がドラム対向部に至れば、磁性を有
しないＣｕやＡｔなとの非磁性金属１５には渦電流力が
誘起され、非金属１６から分離される。

このような分離方法をとれば従来から渦電流分離だけに
用いてきたドラム１１．１１’を、磁選機としての効果
も同時に発揮させることができる。

このことは、渦電流分離部；（強磁性金属１７を混入さ
せないことにつながり、目詰まりやコンベアベルトの損
傷を防止することにも効果がある。

なお、コンベアベルト１３の送り速度を増せば、被分離
物自身のもつ慣性力も増すので、それほど接近させる構
造をとらなくとも上部ドラム１１側に接触できる場合も
ある。

第４図は実際に磁性物１７が大量に含まれ、かつ効率よ
く渦電流力分離するための装置をさらに具体化した例で
ある。

すなわち、上記したように上部ドラム１１側に吸着され
る磁性物は従来の磁選機よりも強力に引かれるため、連
続的に引きはがして回収するためには前述したような円
筒ガイド２２では効率がよくない。

このためドラム１１０円周に沿ってひだ付ベルト２３を
かげ、磁性物を強制的に磁界影響の受けない領域まで引
き出して回収するとよい。

こうすれば回収性が高まり、連続分離を行なうのに適し
た構造とすることができる。

本発明者らが実施した主な分離条件をあげれば、磁石ド
ラム２１゜２１′の磁界強さは２０００〜１５００００
ｅ、ドラム回転数は２００〜２０００ ｒｐｍ、被分離
物の送り速度は０．１〜１．０ｍ／ｓｅｃである。

本発明による装置を用いて廃家電製品および廃自動車を
破砕した物を分離試験したところ、Ｆｅなとの磁性金属
については′９７％、ＣｕやＡ７などの非磁性金属につ
いては９８％の回収率が得られた。

ここで、分離条件を種々可変にしている理由は、分離対
象金属片によってその条件が異なるため、種々の条件を
順次設定するためである。

すなわち主としてＡ７やＣｕなとの良導電性金属を回収
するためには磁界強さ２５０００ｅ、回転数６０゜ｒｐ
ｍ、送り速度０．３ｍ／ｓｅｃ程度で十分に分離が達成
される。

しかし、導電性が低く、密度の大きいＰｂ、Ｚｎ、ステ
ンレスや種々の合金類などは上記した分離条件を増さな
ければ分離できないからである。

本発明の装置によれば、磁性物回収機構に不備があった
従来の装置に生じがちであった磁性物の吸着による目づ
まりも無くなり、長時間にわたる連続稼動でも十分に分
離性能を維持できるようになった。

以上述べたように本発明によれば磁気分離と渦電流分離
を１対の磁石ドラムで同時に達成でき、かつ、その分離
性も優れている。

したがって、固形廃棄物中に含まれるような種々の金属
に対し、とくに磁性、非磁性の区別なく分離回収が可能
であり、これは金属の再資源化を図る上でおおいに役立
つ装置である。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁石ドラム回転方式の金属分離装置を示す斜視
図、第２図は第１図による装置に組込む磁石ドラムを示
す斜視図、第３図は本発明の装置の動作原理を示す断面
略図、第４図は第３図による本発明装置をさらに具体化
した装置構成を示す斜視図である。 １１・・・磁石ドラム、１２・・・円筒ガイム、１３・
・・ベルト、２２・・・円筒ガイド、２３・・・ひだ付
ベルト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １２つのドラム軸を実質的に平行にかつ上下に配置し、
   ドラム円周面の間に所定のギャップを設けた一対の磁石
   ドラムと上記磁石ドラムの回転装置および上記ドラム軸
   に対して直角の方向から上記ギャップに向って水平移動
   し下部側磁石ドラムの円周面に沿って折返す固形廃棄物
   移送ベルトとを備えたものにおいて、上記ギャップの手
   前で上記移送ベルトの流れに落差を設けて該ベルトが落
   下する前に上記固形廃棄物中の磁性物を上部側磁石ドラ
   ムに吸着させるように上記上部側磁石ドラムと移送ベル
   トとを近接させ、かつ、上記上部側磁石ドラムに吸着し
   た上記磁性物を回収する回収装置と、上記下部側磁石ド
   ラムの回転によって生じる渦電流力による反撥力ではじ
   き飛ばされた上記固形廃棄物中の非磁性金属を回収する
   回収装置と、上記下部側磁石ドラムの回転によって自然
   落下した上記固形廃棄物中の非金属を回収する回収装置
   とを有することを特徴とする固形廃棄物分離装置。