TWI604157B - 有價物回收裝置及回收方法 - Google Patents

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TWI604157B
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岡村聰一郎
花田隆
坂本好明
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太平洋水泥股份有限公司
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Description

有價物回收裝置及回收方法 發明領域
本發明係有關於一種有價物回收裝置及回收方法，特別是有關於一種從廢棄物等回收稀有金屬或稀土元素等有價物的裝置及方法。
發明背景
迄今，就從廢棄物等回收稀有金屬等有價金屬而言，一般係使用下述方法：首先焙燒廢棄物等，除去有機物等的不純物，將藉此所獲得的灰進行藥液處理並抽出作為對象之有價金屬。
作為焙燒上述廢棄物等的設備，視廢棄物等的性狀及大小，可選擇連續式或批次式，爐方式一般使用旋轉型或定置型等各種樣式。回收稀有金屬等微量且高價之金屬時，從小規模且不使灰飛散的回收觀點看來，主要係使用批次式的定置爐。
焙燒溫度雖亦視回收對象金屬不同而異，但由於是以有機成分之除去為目的故在數百至千數百℃之範圍內。由於焙燒時所產生的氣體含有大量的CO及烴氣之故，排氣處理成為必要，且必須留意戴奧辛類(以下稱為「DXNs」)的產生。因此，焙燒時所產生的氣體要使其在800℃以上二次燃燒，而二次燃燒後的排氣係經過冷卻、酸氣處理及除塵等各步驟後排出至大氣。
發明概要
然而，上述習知的有價金屬回收設備中，由於在廢棄物等的焙燒及排氣之二次燃燒處理上要消耗大量的熱，故運轉成本將激增，且就小規模的批次式回收裝置等而言，有難以從划算的角度來實現有價物之回收的問題。
又，在有效率地冷卻二次燃燒後之氣體方面，一般會想到附設兼具冷卻設備之熱回收設備，但在小規模之批次式回收裝置等的場合，從運轉面、划算面看來缺乏現實性。又，這種情況下，有可能喪失用於抑制DXNs之再合成的急冷效果，且在環境面上亦難以實現。因此，造成幾乎沒有自二次燃燒後的氣體回收熱而使其成為廢熱的狀況。
進一步而言，二次燃燒後的氣體含有酸氣，特別是為了處理從塑膠所帶入之氯或硫磺成分必須使用氫氧化鈉等藥劑，該藥劑處理費之負擔大也是個問題。
在此，本發明係有鑑於上述習知技術之問題點而完成者，其目的在於提供一種有價物回收裝置等，該有價物回收裝置係可壓低設備成本及運轉成本，並能減輕二次燃燒後之氣體處理的負擔者。
為了達成上述目的，本發明係一種有價物回收裝置，其特徵在於具備附設於水泥鍛燒裝置之焙燒爐，與將該焙燒爐之排氣送回前述水泥鍛燒裝置之返回路徑。在 此，有價物係指金屬、稀有金屬、稀土元素等有經濟上價值的有形物。
接著，依據本發明，於回收有價物之焙燒爐有效利用在水泥鍛燒裝置所產生的熱，藉此就不再需要用於焙燒爐之燃料供給設備，且可壓低運轉成本。又，可藉由存在於水泥鍛燒裝置內的大量CaO來處理酸氣，就不再需要用於處理酸氣之特別的處理裝置，與習知技術相較之下，可大幅地減低設備成本及運轉成本。
在上述有機物回收裝置中，可將前述焙燒爐設為利用前述水泥鍛燒裝置所產生的熱來加熱廢棄物之焙燒爐。在此，廢棄物等係指除了不需要而能捨去之廢棄物以外，亦包含了可販賣之物質，而在以下的說明中，係以相同的定義來使用該詞。
在上述有價物回收裝置中，前述焙燒爐係可自下部攝入熱，並從前述返回路徑排出。
在上述有價物回收裝置中，可將前述焙燒爐之排氣透過前述返回路徑送回前述水泥鍛燒裝置之800℃以上的溫度領域，藉此，可適切地處理DXNs，且能減輕二次燃燒後之氣體處理的負擔，而能從已產生之有機氣體進行熱回收。
在上述有價物回收裝置中，可將前述焙燒爐設為在具有格子或/及孔之爐床上載置前述廢棄物並加熱之焙燒爐，由於穿設有格子或孔之故，可防止灰塵堆積在爐床上，能防止因灰塵堆積對廢棄物等溫度上昇所造成的妨 礙，而可有效率地加熱廢棄物等。
又，在上述有價物回收裝置中，前述焙燒爐的底部為了防止灰塵堆積，可具備用於將灰塵投入或返回前述水泥鍛燒裝置之傾斜，或氣體噴出用的管子，藉此，就不會有侵入鍛燒爐內部之灰塵堆積在爐床下方之底部的情形，可將灰塵透過立起部送回水泥窯，能防止因灰塵堆積對廢棄物等溫度上昇所造成的妨礙，而可有效率地將廢棄物等加熱。
進一步，在上述有價物回收裝置中，可具備溫度/O2濃度調節機構，其係將選自大氣、O2氣體、N2氣體、水及水蒸氣之一者以上供給至前述焙燒爐的內部，進行該焙燒爐內部之溫度及O2濃度調節者。藉此，可適切地維持該焙燒爐內部之溫度及O2濃度，而有效率地從廢棄物等回收有價物。
又，本發明係一種有價物回收方法，其特徵在於使用在水泥鍛燒裝置產生的熱來焙燒廢棄物等而回收有價物，並將因該焙燒而產生之氣體送回前述水泥鍛燒裝置中。依據本發明，與上述發明相同，在從廢棄物等回收有價物時，與習知相較之下可大幅地減低設備成本及運轉成本。
如上所述，依據本發明，可提供一種有價物回收裝置，其係可壓低設備成本及運轉成本，並減輕二次燃燒後之氣體處理負擔者。
圖式簡單說明
第1圖係表示具備本發明之有價物回收裝置之第1實施形態的水泥鍛燒裝置的整體結構圖。
第2圖係表示本發明之有價物回收裝置之第2實施形態的概略截面圖。
第3圖係表示本發明之有價物回收裝置之第3實施形態的概略截面圖。
第4圖係表示本發明之有價物回收裝置之第4實施形態的概略截面圖。
第5圖係表示本發明之有價物回收裝置之第5實施形態的概略截面圖。
第6圖係表示本發明之有價物回收裝置之第6實施形態的概略截面圖。
第7圖係表示具備本發明之有價物回收裝置之第7實施形態的水泥鍛燒裝置的整體結構圖。
用以實施發明之形態
第1圖係表示本發明之有價物回收裝置的第1實施形態，該有價物回收裝置1係具備附設於水泥鍛燒裝置2之廢棄物等焙燒爐(以下略稱為焙燒爐)11，與將焙燒爐11之排氣送回水泥鍛燒裝置2的返回路徑12等。又，就構成水泥鍛燒裝置2之水泥窯3、熟料冷卻器4、預熱器5及灰化爐6而言，係可使用一般使用於水泥製造裝置者，將省略關於該等的說明。
焙燒爐11係連接至位於水泥窯3與灰化爐6之間的立起部7，並攝入在水泥鍛燒裝置2產生的熱來加熱廢棄物等W。該焙燒爐11係具備爐床11a與門(圖未示)，並於爐床11a上加熱廢棄物等W；其中該爐床11a係於內壁配設有耐火磚，自焙燒爐11下部攝入熱，並以穿設有格子或孔來通風或使熱流通的方式構成；而該門係用於將廢棄物等W自焙燒爐11外部取出放入爐床11a上者。
返回路徑12係去除焙燒爐11之上部的耐火磚之一部分而形成為連通至立起部7之空間，將在以焙燒爐11加熱廢棄物等W時所產生的熱及排氣送回水泥鍛燒裝置2。
噴嘴(溫度/O2濃度調節機構)13係裝備來供給用於進行焙燒爐11之內部溫度及O2濃度之調節的大氣。
接下來，針對具有上述結構之有價物回收裝置1的動作，參照第1圖來進行說明。
在水泥窯3之運轉時，被供給至預熱爐5之水泥原料R係以預熱爐5預熱，並以灰化爐6灰化後，在水泥窯3經鍛燒而生成水泥熟料。在該水泥窯3運轉時，由於立起部7的內部將成為900℃至1100℃左右，在面對此溫度領域之焙燒爐11的內部，利用立起部7內部的熱，將來自門而載置於爐床11a上的廢棄物等W以500℃至900℃左右的溫度焙燒。此時，藉由以磚來構成焙燒爐11之內壁，可利用廢棄物等W的燃燒熱，而因為在爐床11a穿設有格子或孔，故可防止灰塵堆積在爐床11a上，在防止廢棄物W等因灰塵堆積所造成之溫度上昇的同時，因亦可從廢棄物等W的下方加 熱之故，可有效率地加熱廢棄物等W。又，藉由將焙燒爐11連接至立起部7之含塵量少的空間，亦可減少廢棄物等W之表面所附著的灰塵量。
經焙燒之廢棄物等W係從門取出，除去附著於表面之灰塵，對廢棄物等W的灰進行藥液處理，回收有價物。
上述廢棄物等W不僅是例如除了汽車用鋰電池之非標準品，及使用完畢之行動終端用乾電池等廢棄的電池之外，還有行動終端或電腦的基板、含有金屬之廢料類、過濾器、IC晶片、各種薄膜、附屬於汽車用電線束的連接器等廢品等廢棄物，上述廢棄物等W係亦含有可販賣之物者；從該等之中，可回收鋰、鈷、錳、鎳等有價物。可回收的物質係視處理之廢棄物等W而有不同，並不限於上述稀有金屬，而是有其他稀有金屬、稀有金屬以外之金屬或稀土元素等，在經濟上有價值之各種有形物。
從立起部7侵入焙燒爐11內部之水泥窯3的燃燒排氣由於O2濃度低，可利用噴嘴13供給適宜大氣，提高焙燒爐11內部的O2濃度來焙燒廢棄物等W。又，不僅是O2濃度的調節，還能以調節焙燒爐11之內部溫度為目的來供給各種氣體，例如，在前述大氣以外，亦可供給O2氣體、N2氣體、水及水蒸氣等，也可將該等單獨，或同時地供給2者以上。
在焙燒爐11內部因廢棄物等W之焙燒所產生之氣體，係直接透過返回路徑12送回立起部7，與水泥窯3之燃燒排氣一起在下游側處理。具體而言，係將已產生之CO 或烴氣以灰化爐6燃燒，藉由水泥原料R所含有之大量的CaO來處理因來自廢棄物等W之氯或硫磺成分而產生的酸氣，在高溫下分解DXNs然後急速冷凍，便能抑制DXNs的再合成。
又，在上述實施形態中，說明了將焙燒爐11配置在位於水泥窯3與灰化爐6之間的立起部7之情況，但焙燒爐11係除了在立起部7以外，亦可配置於灰化爐6或熟料冷卻器4等。
又，從焙燒爐11所排出的氣體雖被送回立起部7，但除了立起部7以外，亦可能送回預熱器5之800℃以上之溫度領域的位置。
接下來，針對本發明之有價物回收裝置的第2實施形態，參照第2圖來進行說明。
該有價物回收裝置20係與上述焙燒爐11同樣地連接至位於水泥窯(圖未示)與灰化爐6之間的立起部7；該有價物回收裝置20係具備：爐床21a，係具有與焙燒爐11之爐床11a相同的結構者；焙燒爐21，係具有用於將廢棄物等W從焙燒爐21的外部取出放入爐床21a上之門者；與返回路徑22及噴嘴23，係具有與上述返回路徑12及噴嘴13相同結構者。除此之外，焙燒爐21係為了防止從水泥窯等水泥鍛燒裝置侵入焙燒爐21內部的灰塵堆積，在爐床21a之下方的底部備有傾斜面21b。藉此，侵入焙燒爐21之內部的灰塵就不會堆積在爐床21a之下方的底部，而可透過立起部7將灰塵送回水泥窯，防止因灰塵堆積而妨礙廢棄物等W之溫度上 昇，而可有效率地加熱廢棄物等W。進一步而言，亦可設置用於除去傾斜面21b上之灰塵的空氣噴嘴。
接下來，針對本發明之有價物回收裝置之第3實施形態，參照第3圖來進行說明。
該有價物回收裝置30係與上述焙燒爐11同樣地連接至位於水泥窯與灰化爐6之間的立起部7；該有價物回收裝置30係具備：爐床31a，係具有與焙燒爐11之爐床11a相同的結構者；焙燒爐31，係具有用於將廢棄物等W從焙燒爐31的外部取出放入爐床31a上之門者；與噴嘴33，係具有與上述噴嘴13相同結構者。除此之外，取代移除焙燒爐11之上部耐火磚的一部分而形成作為與灰化爐6連通之空間的返回路徑12，其具備返回路徑32，係形成為從焙燒爐31之天花板部連通至灰化爐6的管子或煙道狀者。藉由該返回路徑32，將在焙燒爐31內部因廢棄物等W焙燒而產生的氣體直接導入灰化爐6，可使在焙燒爐31產生的CO或烴氣在灰化爐6中燃燒等。
接下來，針對本發明之有價物回收裝置之第4實施形態，參照第4圖來進行說明。
該有價物回收裝置40係組合上述第2圖所表示之有價物回收裝置20之結構與第3圖所示之有價物回收裝置30之結構而成者，其具有：爐床41a；焙燒爐41b，係具有用於將廢棄物等W從焙燒爐41之外部取出放入爐床41a上的門及傾斜面41b者；返回路徑42與噴嘴43；藉由傾斜面41b，可將侵入焙燒爐41之內部的灰塵透過立起部7送回水 泥窯，並能透過返回路徑將在焙燒爐41內部因廢棄物等W之焙燒而產生氣體導入灰化爐6。
接下來，針對本發明之有價物回收裝置的第5實施形態，參照第5圖來進行說明。
該有價物回收裝置50係與上述焙燒爐31同樣地連接至位於水泥窯與灰化爐6之間的立起部7；該有價物回收裝置50係具備：爐床51a，係具有與焙燒爐31之爐床31a相同的結構者；焙燒爐51，係具有用於將廢棄物等W從焙燒爐51的外部取出放入爐床51a上之門者；與返回路徑52及噴嘴53，係具有與上述返回路徑32及噴嘴33相同結構者。除此之外，具備用於防止在焙燒爐51底部之灰塵堆積的管子51b，並將來自立起部7之熱氣透過管子51b吹入焙燒爐51的內部，藉此，侵入焙燒爐51之內部的灰塵就不會堆積在底部，而可防止因灰塵堆積而妨礙廢棄物等W之溫度上昇，而可有效率地加熱廢棄物等W。
接下來，針對本發明之有價物回收裝置的第6實施形態，參照第6圖來進行說明。
該有價物回收裝置60係連接至位於水泥窯與灰化爐6之間的立起部7；該有價物回收裝置60係具備：爐床61a及管子61b，係具有與焙燒爐51之爐床51a及管子51b相同的結構者；焙燒爐61，係具有用於將廢棄物等W從焙燒爐61的外部取出放入爐床61a上之門者；與噴嘴63，係具有與上述噴嘴53相同結構者。代替焙燒爐51之連通於焙燒爐6的返回路徑52，焙燒爐61係具備移除焙燒爐61之上部耐火 磚的一部分而形成作為與灰化爐6連通之空間的返回路徑62，而可將在焙燒爐61內部因廢棄物等W之焙燒而產生的氣體過返回路徑62送回立起部7，與水泥窯之燃燒排氣一起在下游側進行處理。
接下來，針對本發明之有價物回收裝置的第7實施形態，參照第7圖來進行說明。
該有價物回收裝置70係附設於水泥鍛燒裝置2，並具備：集塵機74，係進行分取自立起部7的燃燒氣體G1之除塵者；焙燒爐71，係用於將廢棄物等W藉由除塵後之燃燒氣體G2直接加熱並回收有價物者；返回路徑72，係將焙燒爐71之排氣G3送回灰化爐6者；與溫度/O2濃度調節機構(圖未示)等，係為了進行焙燒爐71之內部溫度及濃度之調節，而用於將大氣等調節用氣體A供給至除塵後之燃燒氣體G2者。
在焙燒爐71之內壁配設有耐火磚，且設有爐床71a與門；該爐床71係自爐的下部攝入熱，並以穿設有格子或孔來通風或熱可流通的方式構成；且該門係將廢棄物等W從焙燒爐71的外部取出放入爐床71a上者。
接下來，針對具有上述結構之有價物回收裝置70的動作，參照第7圖來進行說明。
如上所述，在水泥窯3運轉時，立起部7的內部係成為900℃至1100℃，將分取自該溫度領域之燃燒氣體G1所包含之灰塵以集塵機74除去後，將調節用氣體A供給至燃燒氣體G2，而將焙燒爐71之內部調整至500℃至900℃左 右，將載置於焙燒爐71之爐床71a的廢棄物等W直接加熱。此時，因藉由集塵機74回收灰塵，故侵入焙燒爐71內部的灰塵就少，而可將附著於經焙燒之廢棄物等W表面的灰塵限制在少量。又，藉由從立起部7之含塵量少的空間分取燃燒氣體G1，亦可減低附著於廢棄物等W之表面的灰塵量。
經焙燒之廢棄物等W係自門取出，將附著於表面之灰塵除去，並對廢棄物等W的灰進行藥液處理，來回收有價物。
上述廢棄物等W及可進行回收的有形物，係與上述的實施形態相同。又，水泥窯3的燃燒排氣G1由於O2濃度低，故可供給大氣作為適宜調節用氣體A，以調節焙燒爐71之內部溫度為目的來供給O2氣體、N2氣體、水及水蒸氣等各種調節用氣體A的方式亦與上述實施的形態相同。
在焙燒爐71內部因廢棄物等W的焙燒而產生之排氣G3係透過返回路徑送回灰化爐6，並與水泥窯3之燃燒排氣一起在下游側進行處理。具體的處理方法亦與上述實施的形態相同。
再者，在上述第7實施形態中，雖是分取來自位於水泥窯3與灰化爐6之間的立起部7之燃燒氣體G1，但只要能分取500℃至1200℃之燃燒氣體，則分取自水泥鍛燒裝置2之其他的位置亦可，例如亦可分取熟料冷卻器4之排氣。
又，雖是將從焙燒爐71所排出之排氣G3送回灰化爐6，但亦可送回即便是在立起部7以外，預熱器5之800℃以上之溫度領域的位置。
1、20、30、40、50、60、70‧‧‧有價物回收裝置
2‧‧‧水泥鍛燒裝置
3‧‧‧水泥窯
4‧‧‧熟料冷卻器
5‧‧‧預熱器
6‧‧‧灰化爐
7‧‧‧立起部
11、21、31、41、51、61、71‧‧‧焙燒爐
11a、21a、31a、41a、51a、61a、71a‧‧‧爐床
12、22、32、42、52、62、72‧‧‧返回路徑
13、23、33、43、53、63‧‧‧噴嘴
21b、41b‧‧‧傾斜面
51b、61b‧‧‧管子
74‧‧‧集塵機
R‧‧‧水泥原料
W‧‧‧廢棄物
G1‧‧‧燃燒氣體
G2‧‧‧除塵氣體
G3‧‧‧排氣
第1圖係表示具備本發明之有價物回收裝置之第1實施形態的水泥鍛燒裝置的整體結構圖。
第2圖係表示本發明之有價物回收裝置之第2實施形態的概略截面圖。
第3圖係表示本發明之有價物回收裝置之第3實施形態的概略截面圖。
第4圖係表示本發明之有價物回收裝置之第4實施形態的概略截面圖。
第5圖係表示本發明之有價物回收裝置之第5實施形態的概略截面圖。
第6圖係表示本發明之有價物回收裝置之第6實施形態的概略截面圖。
第7圖係表示具備本發明之有價物回收裝置之第7實施形態的水泥鍛燒裝置的整體結構圖。
1‧‧‧有價物回收裝置
2‧‧‧水泥鍛燒裝置
3‧‧‧水泥窯
4‧‧‧熟料冷卻器
5‧‧‧預熱器
6‧‧‧灰化爐
7‧‧‧立起部
11‧‧‧焙燒爐
11 a‧‧‧爐床
12‧‧‧返回路徑
13‧‧‧噴嘴
R‧‧‧水泥原料
W‧‧‧廢棄物

Claims (4)

  1. 一種有價物回收裝置，其特徵在於具備：附設於水泥鍛燒裝置之焙燒爐，且該焙燒爐具有將該水泥鍛燒裝置之排氣從下部攝入，載置廢棄物並加熱且具有格子或/及孔的爐床、與用以將廢棄物從前述焙燒爐外部取出放入該爐床上之門；與將該焙燒爐之排氣送回前述水泥鍛燒裝置之返回路徑。
  2. 如申請專利範圍第1項之有價物回收裝置，其係將前述焙燒爐之排氣透過前述返回路徑送回前述水泥鍛燒裝置之800℃以上的溫度領域。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之有價物回收裝置，其中前述焙燒爐的底部為了防止灰塵堆積，係具備用於將灰塵投入或返回前述水泥鍛燒裝置之傾斜、或氣體噴出用的管子。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之有價物回收裝置，其係具備溫度/O2濃度調節機構，係將選自大氣、O2氣體、N2氣體、水及水蒸氣之一者以上供給至前述焙燒爐的內部，進行該焙燒爐內部之溫度及O2濃度之調節者。
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