(57)【要約】【課題】オーステナイト系非磁性体ステンレス鋼と他の非磁性金属とを分離する金属分離方法及び金属分離装置を提供する。【解決手段】金属分離方法は、オーステナイト系非磁性ステンレス鋼Ｓと他の非磁性金属Ｎが混在するスクラップＢを酸化して、オーステナイト系非磁性ステンレス鋼Ｓ及び他の非磁性金属Ｎに酸化膜（Ｈａ，Ｈｂ）を形成する酸化工程と、磁性酸化膜Ｈａを形成したオーステナイト系非磁性ステンレス鋼Ｓａを磁気吸着して、非磁性酸化膜Ｈｂを形成した他の非磁性金属Ｎａから分離する分離工程と、を有する。【選択図】図１
2011122203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーステナイト系非磁性ステンレス鋼と他の非磁性金属が混在するスクラップを酸化して、前記オーステナイト系非磁性ステンレス鋼及び前記他の非磁性金属に酸化膜を形成する酸化工程と、
磁性酸化膜を形成した前記オーステナイト系非磁性ステンレス鋼を磁気吸着して、非磁性酸化膜を形成した前記他の非磁性金属から分離する分離工程と、
を有することを特徴とする金属分離方法。
【請求項２】
オーステナイト系非磁性ステンレス鋼と他の非磁性金属が混在するスクラップ移送する移送手段と、
前記収容体内の前記スクラップを加熱して酸化膜を形成する酸化手段と、
磁性酸化膜を形成した前記オーステナイト系非磁性ステンレス鋼を磁石により磁気吸着して、非磁性酸化膜を形成した前記他の非磁性金属から分離する分離手段と、
を備えることを特徴とする金属分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属スクラップから非磁性体ステンレス鋼と他の非磁性金属とを分離する金属分離方法及び金属分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
不純物を多く含む金属スクラップから銅などを分離して高純度の鉄鋼を得るようにした金属分離装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この金属分離装置は、環状の下堰とその内側の環状の上堰によって、溶鉄を収容する内炉、溶融電解質を収容する外炉及び両堰の間の溶鉄と溶融電解質が上下に接する中炉に区分され、内炉の下部に設けられた出湯孔と、内炉の上部に設けられた黒鉛または水冷の銅製陰極と、外炉の電極質内に浸漬可能に設けられた成形スクラップからからなる陽極とから構成されている。
【０００３】
そして、この金属分離装置では、先ず陰極と溶融鉄との間にアークを発生させ、アーク、溶鉄、溶融電解質を介して陰極と陽極の間に電流を通じさせることで、陽極のスクラップ中の鉄が電解質中にイオンとして溶解し、電解質と溶鉄表面で鉄に戻る。
陽極スクラップ中のクロム、アルミニウムなどの鉄より卑な元素は、電解質中に溶出するが、陰極となる溶鉄中には還元されず、電解質中に蓄積される。
また、銅等の鉄より貴な元素は電解質中に溶出せず、鉄の溶出に従って陽極から欠落し、陽極残渣として電解質浴底に沈殿する。その結果、炉中心部の溶鉄プールには高純度の鉄が回収され、鉄より貴な元素は陽極残渣へ、鉄より卑な元素は電解質中へと分離される。
【０００４】
このように、溶融電解質を溶鉄の外側に配し、その中に成形スクラップ陽極を多数配置することで、炉の中心から周辺部に向かって電流の流れる断面積が拡大し、電流の密度が炉中心部から周辺部へ行くに従って低下して電解質内のジュール発熱量が低下し、結果として電解質の温度が低下するので、スクラップ陽極の温度がスクラップの融点以下に保持され、混在する不純物元素と鉄との合金化を抑制できるようになっている。
【０００５】
すなわち、特許文献１に記載された金属分離装置では、陽極スクラップ中の鉄より卑な元素が電解質中に溶出するが陰極となる溶鉄内には還元されずに電解質中に蓄積される。
従って、銅などの鉄より貴な元素は、電解質中に溶出せず陽極残渣として電解質浴底に沈殿する結果、高純度の鉄が回収される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２８７３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の金属分離装置は、金属スクラップから銅などを分離して高純度の鉄鋼を得ることを課題としている。
しかしながら、例えば自動車または建築資材や工業製品等のスクラップから、非磁性体ステンレス鋼とニッケル基合金等の非磁性金属とを分離、回収する技術は未だ開発されていなかった。
【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、非磁性体ステンレス鋼と他の非磁性金属とを容易に分離することができる金属分離方法及び金属分離装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る金属分離装置及び金属分離方法では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
【００１０】
本発明に係る金属分離方法は、オーステナイト系非磁性ステンレス鋼と他の非磁性金属が混在するスクラップを酸化して、前記オーステナイト系非磁性ステンレス鋼及び前記他の非磁性金属に酸化膜を形成する酸化工程と、磁性酸化膜を形成した前記オーステナイト系非磁性ステンレス鋼を磁気吸着して、非磁性酸化膜を形成した前記他の非磁性金属から分離する分離工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る金属分離装置は、オーステナイト系非磁性ステンレス鋼と他の非磁性金属が混在するスクラップを移送する移送手段と、前記収容体内の前記スクラップを加熱して酸化膜を形成する酸化手段と、磁性酸化膜を形成した前記オーステナイト系非磁性ステンレス鋼を磁石により磁気吸着して、非磁性酸化膜を形成した前記他の非磁性金属から分離する分離手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、オーステナイト系非磁性ステンレス鋼と他の非磁性金属とを容易に分離することができる。オーステナイト系非磁性ステンレス鋼は、酸化処理することで磁性酸化膜が形成されるので、これを磁石に磁気吸着することで、非磁性酸化膜を形成した金属（例えばニッケル基合金）などから容易に分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る金属分離方法を示す模式図である。
【図２】金属分離工程を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態に係る金属分離装置を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係る金属分離方法について図面を参照して説明する。
（金属の分離方法）
図１は、本実施形態に係る金属分離方法の工程を示すフローチャート図である。
図１に示すように、ステップＳＴ１において、自動車や建築資材、または工業製品を微細化処理した非磁性ステンレス鋼とニッケル基合金等の非磁性金属とを含むスクラップが用意される。
【００１５】
そして、ステップＳＴ２の酸化工程では、非磁性ステンレス鋼とニッケル基合金を含むスクラップは、酸化処理される。
これにより、外表面に磁性を有する酸化膜が形成されたオーステナイト系非磁性ステンレス鋼と、外表面に磁性のない酸化膜が形成されたニッケル基合金が形成される。
【００１６】
そして、ステップＳＴ３の磁気吸着（分離）工程では、スクラップに磁石ＭＧを近付けることで、磁性酸化膜が形成された非磁性ステンレス鋼は磁石ＭＧに吸着され、非磁性酸化膜が形成されたニッケル基合金Ｎａから分離される。
【００１７】
なお、非酸化膜が形成された金属として、ニッケル基合金に付いて説明したが、これに限らない。例えば、チタン合金（Ｔｉ−Ａｌ）等もニッケル基合金と同様の特性を有しているので、同様な工程を経ることで非磁性ステンレス鋼から分離が可能である。
すなわち、酸化しても磁性を持たない酸化膜が形成される金属・合金であれば、オーステナイト系非磁性ステンレス鋼から分離することができる。
【００１８】
次に、図２を参照して、本実施形態に係る金属分離方法について詳述する。
なお、図２に於いて黒丸は非磁性ステンレス鋼Ｓ、白丸はニッケル基合金Ｎを示しており、他の非磁性金属は便宜上省略している。また、二重丸の外側の円は、夫々の外周に酸化膜（磁性酸化膜Ｈａ、非磁性酸化膜Ｈｂ）が形成された状態を示している。
【００１９】
まず、図２に示すように、例えば自動車や建築資材、または工業製品等を微細化処理することで、非磁性ステンレス鋼Ｓやニッケル基合金Ｎ等を含む金属のスクラップＢが用意される（ＳＴ１）。
非磁性ステンレス鋼Ｓとしては、オーステナイト系非磁性ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１０等）が、ニッケル基合金Ｎとしては、ＮＣＦ６２５、Ａｌｌｏｙ２２がそれぞれ挙げられる。
【００２０】
次に、酸化工程ＳＴ２では、微細化処理されたスクラップＢを水蒸気（Ｈ２Ｏ）を含む環境下で６５０℃〜７５０℃で約５０時間加熱する。
水蒸気中には、これら両金属の腐食を加速させるために塩化水素（ＨＣｌ）等を混合することもできる。
【００２１】
これによって、外表面にそれぞれ酸化膜が形成されたステンレス鋼Ｓａ及びニッケル基合金Ｎａが形成される。
すなわち、オーステナイト系非磁性ステンレス鋼Ｓａの外表面には、Ｆｅ３Ｏ４等の磁性を有する酸化膜Ｈａが形成され、ニッケル基合金Ｎａの外表面にはＮｉＯ等の磁性の無い酸化膜Ｈｂが形成される。
【００２２】
最後に、分離工程ＳＴ３において、オーステナイト系非磁性ステンレス鋼Ｓａとニッケル基合金Ｎａを分離する。具体的には、分離工程ＳＴ３は、吸着工程ＳＴ３ａと回収工程ＳＴ３ｂをからなる。
【００２３】
吸着工程ＳＴ３ａでは、磁石ＭＧをスクラップＢに近付けることで、磁性酸化膜Ｈａが形成されたオーステナイト系非磁性ステンレス鋼Ｓａのみが吸着され、非磁性酸化膜Ｈｂが形成されたニッケル基合金Ｎａはそのまま残留する。
【００２４】
回収工程ＳＴ３ｂでは、磁石ＭＧに吸着されたオーステナイト系非磁性ステンレス鋼Ｓａは、磁力の消磁により磁石ＭＧから切り離されて回収容器に収容される。
このようにして、オーステナイト系非磁性ステンレス鋼Ｓａとニッケル基合金Ｎａとが分離される。
【００２５】
（金属の分離装置）
次に、金属を分離する金属分離装置１に付き、図２及び図３を参照して説明する。
本実施形態に係る金属の分離装置１は、スクラップ収容体２を移送する過程で、スクラップ収容体２内に収容した金属スクラップＢから非磁性ステンレス鋼Ｓとニッケル基合金Ｎ等を分離するようにしたものである。
【００２６】
この分離装置１は、スクラップ収容体２を移送するコンベア３と、微細化された金属スクラップＢ中のオーステナイト系非磁性ステンレス鋼Ｓとニッケル基合金Ｎとを加熱・酸化する酸化手段４と、磁性酸化膜Ｈａを形成したオーステナイト系非磁性ステンレス鋼Ｓａを磁石ＭＧにより磁気吸着して、非磁性酸化膜Ｈｂを形成したニッケル基合金Ｎａから分離・回収する分離手段６と、から構成されている。
【００２７】
スクラップ収容体２には、自動車、または建築資材や工業製品等から金属を微細化処理したスクラップＢを収容する。金属のスクラップＢ内には、非磁性ステンレス鋼Ｓやニッケル基合金Ｎ等が多く含まれる。
【００２８】
酸化手段４は、コンベア６により移送されるスクラップ収容体２を収容可能に構成された密閉構造の酸化部屋５として構成されている。この酸化部屋５では、高温（６５０℃〜７５０℃）の水蒸気（Ｈ２Ｏ）を発生させる水蒸気発生装置（不図示）を備えており、酸化部屋５の内部は高温の水蒸気を含む環境を有している。
【００２９】
分離手段６では、酸化処理されたスクラップＢを収容したスクラップ収容体２がコンベア３により分離部屋７内に移送される。
また、分離部屋７は、天井側から垂下された磁石ＭＧが、上下左右方向に駆動制御されており、分離部屋７の近傍にはオーステナイト系非磁性ステンレス鋼Ｓａを収容する収容箱８が配置されている。
【００３０】
そして、分離部屋７内では、移送されたスクラップ収容体２内のスクラップＢに磁石ＭＧを接近させることで、磁性酸化膜Ｈａを形成したオーステナイト系非磁性ステンレス鋼Ｓａが磁石ＭＧに吸着される。一方、非磁性酸化膜Ｈｂが形成されたニッケル基合金Ｎａは、そのままスクラップ収容体２内に残留する。
【００３１】
次いで、磁石ＭＧに吸着されたオーステナイト系非磁性ステンレス鋼Ｓａは、収容箱８の直上まで移動した磁石ＭＧから切り離されて収容箱８に落下し回収される。
一方、ニッケル基合金Ｎａを収容したスクラップ収容体２は、コンベア３により移送される。
【００３２】
このように、自動車や建築資材、または工業製品等を微細化処理された金属スクラップＢを水蒸気を含む高温の環境下で酸化処理することで、金属スクラップＢ中のオーステナイト系非磁性ステンレス鋼Ｓとニッケル基合金Ｎには、酸化膜が夫々形成される。
更に、磁性酸化膜Ｈａを形成したオーステナイト系非磁性ステンレス鋼Ｓａは、磁石ＭＧに吸着されて、非磁性酸化膜Ｈｂを形成したニッケル基合金Ｎａから容易に分離することができる。
【００３３】
前述した実施の形態で示した分離方法や各構成部材の組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３４】
前述したように、非酸化膜が形成された金属として、ニッケル基合金に付いて説明したが、例えば、チタン合金（Ｔｉ−Ａｌ）等であってもよい。すなわち、他の非磁性金属としては、磁性を持たない酸化膜が形成される金属・合金であればよい。
【００３５】
また、金属分離装置の移送手段としては、コンベアに限らない。酸化手段から分離手段に向けてスクラップを搬送する手段であればよい。
また、酸化手段、分離手段の具体的形態については、前述の実施形態に限らない。酸化手段としては、スクラップに酸化膜を形成させるものであればよい。また、分離手段としては、磁性酸化膜の磁性を利用して金属を分離するものであればよい。
【符号の説明】
【００３６】
１…金属分離装置
３…コンベア（移送手段）
４…酸化手段
６…分離手段、
ＭＧ…磁石
Ｂ…スクラップ
Ｓ，Ｓａ…オーステナイト非磁性ステンレス鋼
Ｈａ…磁性酸化膜
Ｎ，Ｎａ…ニッケル基合金（他の非磁性金属）
Ｈｂ…非磁性酸化膜、
【図１】
2011122203.tif 000003
【図２】
2011122203.tif 000004
【図３】
2011122203.tif 000005