(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
投入される空缶をロータリキルン内で加熱し、空缶のスチール材料とアルミニウム材料とを分離して取り出す空缶処理方法において、前記ロータリキルンの加熱温度をアルミニウムの融点以上でスチールの融点以下として、前記アルミニウム材料を選択的に溶融させ、この溶融した溶融アルミニウムを加熱雰囲気中で酸化して、表面が酸化アルミニウムで被覆された粒状溶融アルミニウムとし、この粒状溶融アルミニウムのみを通すスクリーンを設けて、粒状溶融アルミニウムを固体のままのスチール材料と分けて取り出すようにし、前記スクリーンを、前記ロータリキルン内でその排出端側の内周に沿って設けた筒状スクリーンとしたことを特徴とする空缶処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コーヒ、ジュース、ビール等の空缶、特にスチール空缶をスチール材料とアルミニウム材料とに分離して取り出す空缶処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コーヒ、ジュース、ビール等の飲料用に使用される缶容器にはスチール缶とアルミニウム缶とがあり、これらの空缶は別々に回収されて、それぞれ資源として再利用が図られている。しかしながら、スチール缶は、飲み口が設けられた蓋部がアルミニウム材料で形成されているので、これらの空缶を有効に再利用するためには、スチール材料とアルミニウム材料とに分離する必要がある。
【０００３】
スチール空缶のスチール材料とアルミニウム材料とを分離して取り出す空缶処理方法としては、例えば、特開平９−１９２６３９号公報に記載された空缶処理システムがある。この空缶処理システムは、空缶を押し潰すクラッシャと、押し潰された空缶を４００〜５５０℃で加熱してスチール材料とアルミニウム材料の断片に分離するロータリキルンと、加熱後の各断片を粒状のペレットに造粒する造粒機と、これらのペレットをスチールのものとアルミニウムのものとに選別して振り分ける選別手段とを備えたものである。
【０００４】
すなわち、このシステムは、押し潰した空缶をロータリキルン内で４００〜５５０℃に加熱することにより、そのアルミニウム材料を溶融することなくスチール材料と分離し、これらの分離した各断片を粒状のペレットに造粒して、磁力選別機等の選別手段によりスチール材料とアルミニウム材料とに振り分けるようにしている。
【０００５】
前記ロータリキルン内での分離メカニズムについての説明は記載されていないが、加熱によるスチール材料とアルミニウム材料の熱膨張差やアルミニウム材料の軟化により、スチール材料とアルミニウム材料との結合部をルーズな状態とし、ロータリキルンの回転を利用して、このルーズな結合状態となったスチール材料とアルミニウム材料とを分離するものと思われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の空缶処理システムは、以下の問題点がある。
【０００７】
（１）ロータリキルンからスチール材料とアルミニウム材料とが混合された状態で排出されるので、これらを選別するための磁力選別機等を別途に必要とする。
【０００８】
（２）押し潰された空缶のスチール材料とアルミニウム材料との結合状態は様々であるので、ロータリキルンによる分離が不確実となることがある。
【０００９】
（３）熱エネルギがスチール材料とアルミニウム材料の分離のためだけに消費され、再利用のためにアルミニウム材料を溶融させてアルミニウムインゴット等に加工する場合は、別途に溶融のための熱エネルギを必要とする。
【００１０】
そこで、この発明の課題は、これらの問題点をなくして、空缶のスチール材料とアルミニウム材料を確実に分離でき、かつ、再利用しやすい形態でアルミニウム材料を取り出せる空缶処理方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明は、空缶のスチール材料とアルミニウム材料とを分離して取り出す空缶処理方法において、前記ロータリキルンの加熱温度をアルミニウムの融点以上でスチールの融点以下として、前記アルミニウム材料を選択的に溶融させ、この溶融した溶融アルミニウムを加熱雰囲気中で酸化して、表面が酸化アルミニウムで被覆された粒状溶融アルミニウムとし、この粒状溶融アルミニウムのみを通すスクリーンを設けて、粒状溶融アルミニウムを固体のままのスチール材料と分けて取り出す方法を採用した。
【００１２】
すなわち、ロータリキルンの加熱温度をアルミニウムの融点以上でスチールの融点以下とすることにより、空缶のアルミニウム材料を溶融するとともに、加熱雰囲気中で酸化して、表面を酸化アルミニウムで被覆した粒状溶融アルミニウムとし、この粒状溶融アルミニウムをスクリーンにより固体のままのスチール材料と分けることにより、空缶のスチール材料とアルミニウム材料を確実に分離して取り出せるようにした。
【００１３】
前記スクリーンを前記ロータリキルン内に設けることにより、ロータリキルンの回転を利用して粒状溶融アルミニウムと固体のスチール材料とを篩い分けることができる。
【００１４】
前記ロータリキルン内に設けるスクリーンとしては、ロータリキルンの排出端側の内周に沿って設けた筒状スクリーンを採用することができる。
【００１５】
前記ロータリキルンを外熱式のものとし、このロータリキルン内を低酸素状態とすることにより、前記粒状溶融アルミニウムの酸化アルミニウム皮膜をより薄くし、溶融アルミニウムの歩留と品質の低下を抑制することができる。低酸素状態とする手段としては、ロータリキルン内に窒素ガス等の不活性ガスを吹き込む方法を採用することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１は、本発明に係る空缶処理方法を適用した空缶処理システムの設備レイアウトを示す。この空缶処理システムは、ロータリキルン１が主処理装置とされ、多数のスチール空缶を一体に押し潰して塊状とされたスクラップをコンベア２で破砕機３に投入して解砕、破砕し、この破砕機３で解砕、破砕したスクラップをコンベア４によりロータリキルン１に投入して、そのアルミニウム材料を溶融させるものである。
【００１７】
前記ロータリキルン１は回転しているので、溶融されたアルミニウムは、固形のままのスチール材料とともに、少し持ち上げられて落下する動きを繰り返し、落下の際に球状となる溶融アルミニウムの表面が、雰囲気中の酸素により徐々に酸化される。このため、溶融アルミニウムは、表面が酸化アルミニウムで被覆された粒状のアルミニウムとなる。この粒状の溶融アルミニウムは、ロータリキルン１内に設けたスクリーン５により、固体のままのスチール材料と篩い分けて取り出される。
【００１８】
前記ロータリキルン１から取り出される粒状溶融アルミニウムは、保持炉６内の取瓶６ａに溜められて液状化し、別途に設けられたインゴット製造工程に送られて、インゴット用鋳型７に注湯される。なお、燃焼炉８は、ロータリキルン１内で発生する空缶の印刷塗料等の熱分解ガスを燃焼させるための付帯設備である。
【００１９】
前記破砕機３は２軸の回転刃を備えたものである。破砕機３としては、この他に１軸の回転刃のものや、スイングハンマを備えた衝撃式のもの等、種々のタイプのものを用いることができ、ギロチン式等の切断機を配置して、塊状のスクラップを複数に切断した後、破砕機３に投入するようにしてもよい。
【００２０】
前記ロータリキルン１は、回転する本体内筒９が外筒１０で覆われ、外筒１０内に加熱手段としての電気ヒータ（図示省略）が設けられた外熱式のものであり、その供給端側と排出端側には、それぞれ入口フード１１と出口フード１２が設けられている。
【００２１】
前記内筒９内の温度は７００〜８５０℃に設定されている。アルミニウムの融点は６６０℃、スチールの融点は１５００℃以上であるので、空缶のアルミニウム材料のみが溶融し、加熱雰囲気中で酸化されて、表面を酸化アルミニウムで被覆された粒状溶融アルミニウムとなる。一方、空缶のスチール材料は溶けないので固体のままとなる。
【００２２】
前記入口フード１１が設けられた供給端側には、ホッパ１３に投入されるスクラップを内筒９内に供給する供給管１４が挿入され、供給管１４の中には外気を遮断するための二重ダンパ１５が取り付けられている。また、入口フード１１の上端には、前記熱分解ガスを燃焼炉８へ排出する排気口１６が設けられている。
【００２３】
前記出口フード１２には、ロータリキルン１内を低酸素状態とするための窒素ガスの供給口１７が設けられ、その下端には前記粒状溶融アルミニウムの排出口１８と、スチール材料の排出口１９とが別々に設けられている。各排出口１８、１９には、それぞれ外気を遮断するための二重ダンパ２０、２１が取り付けられている。
【００２４】
前記スクリーン５は、内筒９の排出端側の内周に取り付けられて先端が内筒９の排出端から張り出した円筒部材２２に形成され、そのテーパ部２２ａと円筒部２２ｂの内筒９排出端よりも手前側の部分に直径１５ｍｍの孔を多数設けたものである。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
表１は、ロータリキルン１内で形成される粒状溶融アルミニウムを種々のメッシュの篩目に通して、その粒径分布を調査した結果を示す。調査は２度に渡って実施し、各メッシュの篩目を通過する粒状溶融アルミニウムの重量を計測することにより、各粒径レンジに占める粒状溶融アルミニウムの重量割合を算出した。
【００２７】
この結果、粒状溶融アルミニウムの粒径は全て１０ｍｍ以下であり、前記直径１５ｍｍの孔を設けられたスクリーン５を十分通過できることがわかった。また、固体のままのスチール材料は、４０ｍｍの篩目に対しても殆ど通過しなかった。
【００２８】
したがって、ロータリキルン１内で形成される粒状溶融アルミニウムは、内筒９の回転に伴ってスクリーン５を通過し、円筒部材２２と内筒９の間の隙間を通って内筒９の排出端から落下し、スクリーン５を通過しないスチール材料は、内筒９の排出端から張り出す円筒部材２２の先端から落下する。
【００２９】
前記出口フード１２の各排出口１８、１９は、これらの別々に落下する粒状溶融アルミニウムとスチール材料を受けるように、それぞれ内筒９の排出端の下方と円筒部材２２の先端の下方に設けられている。前記保持炉６の取瓶６ａは排出口１８の下方に配置されている。なお、解砕、破砕時に生じたスチールの粉や微小片もスクリーン５を通過して取瓶６ａの中に入るが、これらの比重の大きいスチール材料は取瓶６ａの底に沈むので、インゴット製造工程で溶融アルミニウムを鋳型６に鋳入する際に、容易に分離できる。
【００３０】
上述した実施形態では、スクリーンをロータリキルン内に設けたが、振動篩等のスクリーンをロータリキルンの外側に設け、その排出端からスチール材料と混じって排出される粒状溶融アルミニウムを、この振動篩等で篩い分けるようにすることもできる。
【００３１】
これらの篩い分けられた粒状溶融アルミニウムは、ブリケットプレスやホットプレスで圧縮して体積を減容すると取り扱いが容易になる。ブリケットプレスは、粒状溶融アルミニウムを一対の加圧ローラ間に供給し、加圧ローラの表面に形成された窪みで小塊状に圧縮するものであり、ホットプレスは、粒状溶融アルミニウムを金型内に充填し、加圧ラムにより円柱状等に圧縮するものである。これらの他の圧縮装置を用いて、粒状溶融アルミニウムを圧縮することもできる。
【００３２】
また、前記出口フード１２の排出口１８から排出される粒状溶融アルミニウムを、保持炉６に移送せずに、そのまま圧縮装置で圧縮することもできる。
【００３３】
なお、本発明に係る空缶処理方法では、アルミニウム材料を溶融させてスチール材料と分離するので、処理されるスチール空缶にアルミニウム空缶が混じっていても問題ない。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、この発明の空缶処理方法は、ロータリキルンの加熱温度をアルミニウムの融点以上でスチールの融点以下とすることにより、空缶のアルミニウム材料を溶融するとともに、加熱雰囲気中で酸化して、表面を酸化アルミニウムで被覆した粒状溶融アルミニウムとし、この粒状溶融アルミニウムをスクリーンにより固体のままのスチール材料と分けるようにしたので、スチール材料とアルミニウム材料を確実に分離でき、かつ、再利用しやすい形態でアルミニウム材料を取り出すことができる。
【００３５】
また、前記スクリーンをロータリキルン内に設けることにより、ロータリキルンの回転を利用して粒状溶融アルミニウムと固体のスチール材料とを篩い分けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空缶処理方法を適用した空缶処理システムの設備レイアウト図
【符号の説明】
１  ロータリキルン
２  コンベア
３  破砕機
４  コンベア
５  スクリーン
６  保持炉
６ａ  取瓶
７  鋳型
８  燃焼炉
９  内筒
１０  外筒
１１  入口フード
１２  出口フード
１３  ホッパ
１４  供給管
１５  二重ダンパ
１６  排気口
１７  供給口
１８、１９  排出口
２０、２１  二重ダンパ
２２  円筒部材
２２ａ  テーパ部
２２ｂ  円筒部
【図１】
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