(57)【要約】  化学殺傷物質、特に有機砒素系殺傷物質および金属片を含んでいる材料を処分できるようにする方法および設備が開示される。これらの材料をそれ自体公知の方法で熱分解器（１）に通し、そこで不活性雰囲気中で温度を高めて化学殺傷物質を少なくとも一部還元させ、さらに熱分解生成物の一部を固体として金属片の表面に析出させる。本発明に従い、熱分解器（１）を通過する際に処分しようとする材料に、大きい表面積を提供する微小な物体からなる流動性のばら材を添加する。したがって固相熱分解生成物の層が熱分解器（１）内の上記物体に沈殿して、金属片上に沈殿して後から回収できない熱分解生成物の割合が大幅に減少する。
2005509511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学殺傷物質、特に有機砒素系殺傷物質および金属片を含んでいる材料を処分するための方法であって、当該材料を熱分解器に通し、そこで不活性雰囲気中で温度を高めて化学殺傷物質を少なくとも一部還元させ、さらに熱分解生成物の一部を固体として金属片の表面に析出させる方法において、
熱分解器（１；101；201；301）を通過する際に処分しようとする材料に、大きい表面積を提供する微小な物体からなる流動性のばら材を添加し、これらの物体の上に固相熱分解生成物の大部分が沈殿することを特徴とする方法。
【請求項２】
ばら材を金属片から分離した後に、再び熱分解器（１；101；201；301）に戻すことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
熱分解器（１；101；201；301）から出た、ばら材と金属片からなる混合物を動かして、ばら材と金属片を交互に摩擦したり、あるいは互いに衝突させたりすることによって、ばら材と金属片の表面から熱分解生成物の沈殿物を取り除くことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
熱分解生成物の沈殿物をこすり落とす前にばら材と材料金属片との混合物を冷却することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
熱分解器（１；301）から出たばら材と金属片との混合物の一部を冷却前に分岐して熱分解器(101；301）に戻すことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
表面からばら材および金属片の表面をこすり落とす際に発生した混合物をふるいにかけて３種類の留分、すなわち、ばら材、金属片および摩擦屑に分離することを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
ばら材が金属、特に鉄球からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
ばら材がセラミック、特にセラミック球からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
ばら材によって提供される表面積が、金属片によって提供される表面積の数倍、特に10〜100倍であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
処分しようとする材料がさらに高エネルギーな物質、特に爆薬を含んでいて、当該爆薬を流動性のばら材からなる移動床内でコントロールして爆発させることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法において、
熱分解器（201；301）に添加されるばら材に、移動床（220;320）から出たばら材を使用し、しかも移動床（220;320）と熱分解器（201；301）をばら材の流れに関して直列に接続することを特徴とする方法。
【請求項１１】
熱分解器(301)から出た物質混合物の少なくとも一部を冷却せずに移動床(320)に戻すことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
熱分解器(201;301)から出た物質混合物の少なくとも一部を冷却してから、こすり落として留分に分離し、さらにばら材の留分を再び移動床(220;320)に戻すことを特徴とする請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
移動床(320)を加熱するために、熱分解器(301)から出た高温の気体を戻すことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
移動床(320)に戻された高温の気体に、戻す前に中間処理を施すことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
熱分解器(301)から出た気体の最大96%まで移動床(320)に戻すことを特徴とする請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
化学殺傷物質、特に有機砒素系殺傷物質および金属片を含んでいる材料を処分するための設備であって、
ａ）熱分解器を有しており、当該熱分解器内に不活性雰囲気が存在していて、内室を化学殺傷物質の熱分解に適した高い温度に維持することができ、当該熱分解器それ自体は、
aa）処分しようとする材料の投入口と、
ab）気相熱分解生成物の排出口と、
ac）表面に固相熱分解生成物が沈殿した金属片用の排出口とを有しているものにおいて、
ｂ）熱分解器（１；101；201；301）が、大きい表面積を提供する微小な物体からなる流動性のばら材を包含しており、当該ばら材が金属片と一緒に排出口に向かって熱分解器（１；101；201；301）を貫流し、しかもばら材を形成する物体の表面にも固相熱分解器生成物が沈殿することを特徴とする設備。
【請求項１７】
熱分解器(1;101;201;301)を出た混合物をばら材と金属片に分離する分離装置(13;113;213;313)が設けられていて、ばら材が再び熱分解器(1;101;201; 301)に供給されることを特徴とする請求項１６に記載の設備。
【請求項１８】
熱分解器(1;101;201;301)の後段に摩擦装置(11;111;211;311)が接続されていて、当該摩擦装置(11;111;211;311)内でばら材と金属片からなる混合物が動いて、交互の摩擦および／または交互の衝突によって、ばら材と金属片の表面から固相熱分解生成物の沈殿物がこすり落とされることを特徴とする請求項１６または１７に記載の設備。
【請求項１９】
摩擦装置(11;111;211;311)の前段に冷却装置が接続されていることを特徴とする請求項１８に記載の設備。
【請求項２０】
熱分解器(101)を出た混合物の一部が分岐管(117)を通って冷却されずに熱分解器(101)の投入口に戻されることを特徴とする請求項１６〜１９のいずれか１項に記載の設備。
【請求項２１】
分離装置(13;113;213;313)が、摩擦装置(11;111;211;311)を出た混合物から摩擦屑を分離することを特徴とする請求項１７に基づく請求項１８に記載の設備。
【請求項２２】
ばら材が金属、特に鉄球からなることを特徴とする請求項１６〜２１のいずれか１項に記載の設備。
【請求項２３】
ばら材がセラミック、特にセラミック球からなることを特徴とする請求項１６〜２２のいずれか１項に記載の設備。
【請求項２４】
ばら材によって提供される表面積が、金属片によって提供される表面積の数倍、特に10〜100倍であることを特徴とする請求項１６〜２３のいずれか１項に記載の設備。
【請求項２５】
さらに高エネルギーな物質、特に爆薬を含んでいる材料を処分するための設備であって、移動床炉を有しており、当該移動床炉内で処分しようとする材料が流動性のばら材と共に移動床を形成し、当該移動床内で高エネルギー物質をコントロールして爆発させるようにしたものにおいて、
移動床（220;320）と熱分解器（201；301）がばら材の流れに関して直列に接続されていて、しかも移動床（220;320）と熱分解器（201；301）を同じばら材が相次いで貫流するようにしたことを特徴とする請求項１６〜２４のいずれか１項に記載の設備。
【請求項２６】
ばら材の循環に移動床炉(220;320)が含まれている熱分解器から出た物質混合物の少なくとも一部を冷却せずに移動床に戻すことを特徴とする、請求項１７または２０に基づく請求項２５に記載の設備。
【請求項２７】
流路(308、390、391)が設けられていて、移動床炉(320)を加熱するために、熱分解器(301)から出た高温の気体を当該流路(308、390、391)を通って移動床炉(320)に戻すことを特徴とする請求項２２〜２６のいずれか１項に記載の設備。
【請求項２８】
流路(308、390、391)内に高温の気体に対する中間処理装置(390)が配置されていることを特徴とする請求項２７に記載の設備。
【請求項２９】
移動床炉（320）に戻される気体の割合が最大９６％であることを特徴とする請求項２７または２８に記載の設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学殺傷物質、特に有機砒素系殺傷物質および金属片を含んでいる材料を処分するための方法であって、当該材料を熱分解器に通し、そこで不活性雰囲気中で温度を高めて化学殺傷物質を少なくとも一部還元させ、さらに熱分解生成物の一部を固体として金属片の表面に析出させる方法、ならびに化学殺傷物質、特に有機砒素系殺傷物質および金属片を含んでいる材料を処分するための設備であって、
ａ）熱分解器を有しており、当該熱分解器内に不活性雰囲気が存在していて、内室を化学殺傷物質の熱分解に適した高い温度に維持することができ、当該熱分解器それ自体は、
aa）処分しようとする材料の投入口と、
ab）気相熱分解生成物の排出口と、
ac）表面に固相熱分解生成物が沈殿した金属片用の排出口とを有しているものに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような方法および装置は、ＤＥ４４３８４１４（Ｃ２）により公知である。熱分解プロセスにおいて、たとえば化学榴弾に由来し得る金属片の表面に固相熱分解器生成物が、堆積し、有機砒素系殺傷物質の場合は金属砒素も堆積する。この金属砒素膜で覆われた金属片は無毒であり、従来は貯蔵されたり、精錬プロセスに供給されたりした。しかし、そのような金属片を加工できる精錬所はわずかしかない。そのうえ、本来再利用に送ることのできる固相熱分解生成物、つまり有機砒素系殺傷物質の場合は金属砒素が失われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、生成した金属片をより容易に精錬でき、かつ熱分解プロセスで発生する固相熱分解生成物をほぼ回収できるように、冒頭に記載した種類の方法および装置を構成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために、方法に関しては、熱分解器を通過する際に処分しようとする材料に、大きい表面積を提供する微小な物体からなる流動性のばら材を添加し、これらの物体の上に固相熱分解生成物の大部分が沈殿するようにした。
【０００５】
以下に、本発明の思想について説明する：熱分解器の内部で固相熱分解生成物が利用できるすべての表面に沈殿する。従来技術におけるように、この目的のためにもっぱら金属片の表面のみが考慮される限り、すべての固相熱分解生成物が金属片の表面に付着することになる。しかし本発明に従い、物体のばら材を熱分解器に追加投入すると、このばら材にも表面積に比例して相応の割合の固相熱分解生成物が沈殿する。それに応じて金属片に付着する割合は小さくなる。
【０００６】
ばら材を金属片から分離した後に、再び熱分解器に戻すのが有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明による方法の実施の形態で特に好適なのは、熱分解器から出た、ばら材と金属片からなる混合物を動かして、ばら材と金属片を交互に摩擦したり、あるいは互いに衝突させたりすることによって、ばら材と金属片の表面から熱分解生成物の沈殿物を取り除くことである。ばら材と金属片の混合物の処理には「エッジランナー（ミル）」が用いられる。エッジランナーは、熱分解生成物の固相沈殿物の大部分が別個の留分として生じて、再利用に供給され得るようにする。
【０００８】
この場合、熱分解生成物の沈殿物をこすり落とす前にばら材と金属片との混合物を冷却するのが有利である。そのようにすることによって、これらの固相沈殿物は、特に金属砒素の場合に脆くなり、容易にこすり落とせるようになる。
【０００９】
エネルギー上の理由から、熱分解器から出たばら材と金属片との混合物の一部を冷却前に分岐して熱分解器に戻すのが好都合である。
【００１０】
本発明による方法の実施の形態において、固相熱分解生成物の再利用、有機砒素系殺傷物質の場合は金属砒素の再利用は、表面からばら材および金属片の表面をこすり落とす際に発生した混合物をふるいにかけて３種類の留分、すなわちばら材、金属片および摩擦屑に分離することによって、容易になる。
【００１１】
ばら材が金属、特に鉄球か、またはセラミック、特にセラミック球からなることが好ましい。
【００１２】
固相熱分解生成物が金属片に沈殿する量をできるだけ少なくするという、本発明で追求される目的が可能な限り良好に達成されるように、ばら材によって提供される表面積が、金属片によって提供される表面積の数倍、特に10〜100倍であることが推奨される。
多くの場合、化学殺傷物質を含んでいる榴弾を除去処分することが重要である。これらの榴弾はさらに、特別の処理を必要とする爆発物を含んでいる。これはたとえばＤＥ１９９１１１７５（Ｃ２）に記載されているように、流動性のばら材からなる移動床において起こり得る。本発明の思想は、このような移動床と組み合わせると非常に有利である。本発明による方法の相応の実施形態は、熱分解器に添加されるばら材に、移動床から進出したばら材を使用し、しかも移動床と熱分解器をばら材の流れに関して直列に接続することを特徴とする。つまり、爆発の熱的および機械的エネルギーを吸収し、金属片を輸送するために移動床に使用されるばら材を、さらに固相熱分解生成物が沈殿できる表面を提供するという本発明の目的のために熱分解器内で使用できる。
【００１３】
省エネという理由からも、熱分解器から出た物質混合物の少なくとも一部を冷却せずに移動床に戻すと有利である。
【００１４】
熱分解器から出た物質混合物の少なくとも一部を冷却してから、こすり落として留分に分離し、さらにばら材の留分を再び移動床に戻すとよい。このようにすることによって、移動床と熱分解器の双方を通過するばら材の循環が生じる。
【００１５】
エネルギーを節約して移動床を加熱するために、熱分解器から出た高温の気体を戻し、場合によっては戻す前に中間処理を施すことができる。この気体は最大９６％まで戻すことができる。
【００１６】
上記の課題は、設備に関しては、
ｂ）熱分解器が、大きい表面積を提供する微小な物体からなる流動性のばら材を包含しており、当該ばら材が金属片と一緒に排出口に向かって貫流され、しかもばら材を形成する物体の表面にも同様に固相熱分解器生成物が沈殿すること
によって解決される。
【００１７】
この本発明による設備の利点は、上述した本発明による方法の利点と一致している。
【００１８】
本発明による設備の有利な実施形態が、請求項１６〜２９に記載されている。これと結び付いている利点は、本発明による方法の種々の態様の上述した利点から意味を読み取ることができる。
【実施例】
【００１９】
以下に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
最初に図１に基づいて説明する。ここに記載する設備の中核部分は、熱分解器１である。この熱分解器は、以下に記す若干の特殊性を除いて、先に引用したＤＥ４４３８４１４（Ｃ２）に詳細に説明されているのと同じ方法で運転される。熱分解器１には第１の管路２を通して、ばらの殺傷物質、つまりすでに微細に分散しているが、固相として存在している殺傷物質が供給される。殺傷物質が付着する比較的固い部分、たとえば榴弾薬莢やその比較的大きい部分は、最初に管路３を通ってシュレッダー４に投入され、ここで相応の方法で粉砕されて、管路５を通って熱分解器１に送り込まれる。ロータリーキルンとして構成され得る熱分解器１内で、化学殺傷物質が還元される。たとえば有機砒素系殺傷物質から金属砒素が生じる。これは、管路６を通して熱分解器１中に送入される不活性気体からなる雰囲気中で起きる。このプロセスが進行する温度は500〜1000℃である。記載の実施例において、必要な熱は管路７を通って熱分解器１中に送入される燃料ガスを介して導入される。
【００２１】
気体は管路８を通って熱分解器１から出る。この気体は揮発性熱分解生成物を含んでおり、それらは別途処理しなければならないが、本発明との関連では興味の対象ではなく、詳細はＤＥ４４３８４１４（Ｃ２）から読み取ることができる。この処理の最後には、概ね還元されて危険ではなくなった再利用可能な物質、塩および清浄な気体が存在する。
【００２２】
管路９を通って比較的微小な金属体、たとえば鉄球からなるばら材が、熱分解器の内室に装入される。個々の金属体の大きさと形状は、ばら材が流動的であり、できるだけ大きい表面積を有しているが、プロセスの過程で混合した他の物質からふるい分けによって再び分離できるほど十分大きく選択される。
【００２３】
管路９を通して添加される金属体は、熱分解器１の内部で管路２および５を通して添加される固体材料と混合する。このとき含まれている化学殺傷物質が上述の方法で還元された場合、こららの還元した生成物がすべて気体流によって管路８から排出されるわけではない。それ以外の部分は、熱分解器１の内部にあるあらゆる表面に固相で沈殿する。管路８を通って送入される金属体の量は、それらによって提供される表面積が、被処分材に由来するあらゆる金属部分の全表面積の数倍となるように選択される。たとえばばら材の添加は、ばら材によって提供される表面積が、熱分解器１の内部にある金属の全表面積の９０％となるように調整する。
【００２４】
このようにして還元した物質で覆われたばら材と金属片の混合物は、熱分解器１から出て管路10を通り、冷却・摩擦装置11に到達する。冷却・摩擦装置11はその名称が示す通り２つの機能を実施する。１つは、この装置を通過する混合物を冷却する。もう１つは、混合物を、たとえば回転するドラム内で動かして、交互に摩擦したり、あるいは互いに衝突させることによって、表面から固相熱分解生成物をこすり落とし、比較的純粋な微細な粉末として生じるようにする。この摩擦工程は、いわゆる「エッジランナー」に相応している。この場合、ばら材の、規則的な形状の比較的小さい金属体が、シュレッダー工程から出た不規則な形状の金属片部分の表面を摩擦するのを助長する。
【００２５】
屑と、金属片およびばら材が一緒になった比較的大きい成分との混合物は、管路12を通ってふるい装置13に供給される。このふるい装置１３は、供給された混合物をその中に含まれている３つの成分に分離する。すなわち、管路14を通って金属片が送出され、管路15を通って微細に粉砕された摩擦材料が送出される。上述した管路９にばら材が供給され、そうすることによって熱分解器１に戻される。
【００２６】
上述した設備は次のように機能する：粗大な化学殺傷物質を含む部分、たとえば榴弾薬莢または榴弾薬莢片がシュレッダー４に供給され、ここで粉砕されて、管路５を通って熱分解器１に送り込まれる。比較的小さい殺傷物質を運ぶ部分は、管路２を通って直接熱分解器１に導入される。ここで化学殺傷物質を運ぶ金属片は、管路９を通って供給されるばら材と混合する。
【００２７】
還元プロセスにおいて熱分解器１内部の金属表面に、還元されて危険ではなくなった固相化学物質が沈殿する。ばら材９と、管路２および５を通って供給される金属部分とがそれぞれ提供する表面積の比に応じて、固相熱分解生成物もばら材と金属片に配分される。このようにするだけで、還元された化学物質の著しい部分が金属片表面に到達することが回避される。このようにして形成された、還元された物質の沈殿物は、冷却・摩擦装置13内で冷却後、交互摩擦と交互衝突によって、不規則な形状の金属片部分からもほとんどこすり落とされ、その結果として金属片部分に付着している残余の沈殿物は非常にわずかになる。金属片部分が管路14を通ってふるい装置13から送り出されると、その表面はごくわずかな物質しか含んでおらず、これらの物質は金属片の後続の処分で消滅する。還元された物質の大部分は、管路15を通って再利用可能な有価物として回収される。還元された物質の沈殿物も同様にほとんどこすり落とされると、管路９を通って熱分解器１内に戻り、それによって循環が完結する。
【００２８】
図２に示した化学殺傷物質を処分するための設備の実施例は、図１に示した実施例と非常に類似している。したがって対応する部材は、同じ参照符号に100を追加して示した。図２の実施例と図１の実施例との唯一の違いは、図２で熱分解器101から出た混合物の一部が、冷却・摩擦段111に入る前に分岐され、高温で完結117を通って熱分解器101に戻されることである。このように混合物の一部を戻すことによって、次の２つのことが達成される。１つは、管路107を通して供給する外部熱は少なくて済むために、熱分解器101のエネルギー収支がより有利になることである。もう１つは、熱分解器101を何度も貫流した混合物の金属表面に、還元された物質が析出して比較的厚い皮膜が形成され、後段に接続された冷却・摩擦装置111において、より効率的に金属表面からこすり落とせることである。
【００２９】
その他の点では、図２に示す設備の機能形態は図１の設備と一致している。
【００３０】
上に図１および図２に基づいて説明した２つの設備は、主として専ら化学殺傷物質を含んでいる材料の処分に利用される。化学殺傷物質のほかに爆発物質も存在する場合、たとえば化学物質を含んでいる実包榴弾の処分には適していない。この種の処分には以下に説明する図３および図４に示された設備が使用される。
【００３１】
図３に示す設備も、大部分はすでに図１の設備に存在し、それらの同じ機能を遂行する構成要素を含んでいるので、図３の構成要素は図１に示した参照符号に200を追加して示した。図３において図１に比べて変更がないのは、特に熱分解器201、冷却・摩擦装置211、ふるい装置213、およびこれらの構成要素に付属している配管206、207、208、210、212、214、215である。図３に示す実施例で異なるのは、熱分解器201に供給される処分すべき材料およびばら材が、どの装置から送られてくるかという点である。
【００３２】
この装置は、図３ではいわゆる「移動床炉（反応器）」であり、これはDE19911175(C2)に詳しく説明されており、その参照を求める。ここでの目的には、移動床炉220が耐圧ハウジングを包含しており、これに配管221を通して化学殺傷物質を含んだ榴弾が投入されるということを知れば十分である。榴弾は移動床炉220の中で、配管222を通して導入される金属球のばら材と混合される。ばら材は移動床炉220の内部で移動床を形成する。移動床は配管221、222を通した材料の供給と、排出管路223および224を通した材料の排出との間で動的に均衡しているため、巨視的に見れば変化しない。移動床は移動床炉220のハウジング全体を満たす。ハウジング内では温度が上から下に向かって増大する垂直温度分布が達成される。榴弾はばら材と一緒に移動床内を下方に移動し、最後に発火温度に近いか、または発火温度に達した個所に到達する。榴弾は点火装置によって、または自然に爆発する。このとき解放される機械的エネルギーや熱エネルギーがばら材によって吸収される。それゆえ「爆発個所」からさらに下方に移動する移動床は、金属球のほかにばら材と化学殺傷物質を含んでいる。
【００３３】
この混合物は、上述した管路224を通して熱分解器201に投入される。移動床炉220から管路223を通して気相生成物が抜き取られ、同様に熱分解器201に導入される。このとき、熱分解器201、冷却・摩擦装置211およびふるい装置213のプロセスは、図１に基づいて上記した要領で進行する。ただし、図１の実施例とは異なり、ふるい装置213から出たばら材は直接熱分解器１に供給されず、管路222を通って移動床炉220内に供給される。換言すれば、図３に示した設備ではばら材循環は熱分解器201だけでなく、移動床炉220も包含しているのである。
【００３４】
図４に示す設備は図３の設備の変更例を示している。したがって対応する構成要素は同じ参照符号に100を加えて示されている。図３と図４の実施例の違いは、図４の実施例では熱分解器301を出た混合物が冷却・摩擦装置311に進入する前に分離器330を通過する点である。この分離器330は管路310を通って当該分離器330に供給される材料流を２つの部分流に分離する。第１の部分流はさらに管路331を通って冷却・摩擦装置311に送られ、そこから上述した方法で二次加工される。第２の部分流は管路317を通って冷却されずに移動床炉320に戻される。この方法の意味は、やはり設備全体を運転する際にエネルギーを節約する点、およびばら材が熱分解器320を複数回循環することにより、分離された還元済み化学殺傷物質の厚さを比較的大きくすることができる点である。
【００３５】
図４の実施例と図３の実施例との第２の違いは、管路308を通って熱分解器301から出る気体が中間処理段390を通ってDE4438414(C2)に記載されているプロセスを経た後、後続の管路391を通って再び移動床炉320に導入されて加熱されることにある。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】化学殺傷物質を処分する設備の第一の実施例を示す図である。
【図２】図１に示す設備の変更態様を示す図である。
【図３】化学殺傷物質を含んだ榴弾を処分する設備を示す図である。
【図４】図３に示す設備の変更態様を示す図である。
【図１】
2005509511.tif 000003
【図２】
2005509511.tif 000004
【図３】
2005509511.tif 000005
【図４】
2005509511.tif 000006
【国際調査報告】
2005509511.tif 000007
2005509511.tif 000008
2005509511.tif 000009
2005509511.tif 000010
2005509511.tif 000011
2005509511.tif 000012