(57)【要約】【課題】  水分、油分、鉄などを含む金属切削屑を再生して充填密度の高い均質で純度の高い金属原料を回収するために、粉砕して形状を揃えると同時に、金属切削屑の酸化を抑制しながら、同伴する不純物を熱風で気化及び熱分解させて効率的に除去する。【解決手段】  金属切削屑を粉砕機１１で粉砕した後、分級し、金属切削屑を乾燥機１３で燃焼排ガスと直接接触させて、同伴する水分や油分等の不純物を気化・熱分解させた後、磁選機１４により鉄粉を取り除いて金属原料として再生する。一方、乾燥排ガスファン１６により、乾燥排ガスを乾燥機１３へ循環させると同時に、一部の乾燥排ガスを燃焼炉１９を経由して燃焼排ガスとして乾燥機１３に循環させる方法で、乾燥機１３での処理を還元雰囲気で安定かつ高速で処理して、金属原料の酸化を抑制しながら効率的に高品質な金属原料を再生する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム、銅、真鍮等の金属を切削加工する際に発生する、水分や油分等を含む金属切削屑を金属原料として再生する方法において、該金属切削屑を粉砕した後に分級機でオーバーサイズを除去し、オーバーサイズを除去後の該金属切削屑を可燃性ガスを含む乾燥排ガスを燃焼させた燃焼排ガスを熱源とする乾燥機で水分と油分を気化及び分解させ、該乾燥排ガスと該燃焼排ガスは混合して乾燥機の熱源として循環し、乾燥後の該金属切削屑から磁選機で鉄粉を除去して、充填密度と純度を高めることを特徴とする金属切削屑から金属原料を回収する方法。
【請求項２】
アルミニウム、銅、真鍮等の金属を切削加工する際に発生する、水分や油分等を含む金属切削屑を金属原料として再生する方法で燃焼排ガスを熱源として利用する乾燥機において、該金属切削屑の水分と油分を気化及び分解させた結果、発生する水蒸気と可燃性ガスを多く含む乾燥排ガスを、該乾燥排ガスを燃焼するための燃焼炉に供給し灯油等の補助燃料と燃焼用空気を混合して８００℃以上で完全燃焼させて処理して大気へ排出すると同時に、該燃焼排ガスの一部を該乾燥機の熱源として循環利用する請求項１の金属切削屑から金属原料を回収する方法。
【請求項３】
上記燃焼排ガスを上記金属切削屑の乾燥機の熱源に利用する際に、水を該燃焼排ガスに直接噴霧して該燃焼排ガスの温度を６００℃以下に制御する冷却塔を経由して、該乾燥機に該燃焼排ガスを乾燥用熱源として供給する請求項１の金属切削屑から金属原料を回収する方法。
【請求項４】
上記金属切削屑の乾燥機の乾燥排ガスを上記燃焼炉で完全燃焼させた燃焼排ガスを大気に排出する際に、まず、該乾燥排ガスと熱交換した後、さらに該燃焼炉用の燃焼用空気と熱交換して、該燃焼排ガスを該燃焼炉から吸引して大気へ排出するための燃焼排ガス誘引ファンで該乾燥機内圧力が負圧になるように誘引量を調整して大気へ排出する請求項１の金属切削屑から金属原料を回収する方法。
【請求項５】
上記乾燥機から乾燥排ガスを吸引するための乾燥排ガスファンの電力量または電流量を計測して、該乾燥機内の循環ガス量を適正量に制御するための乾燥排ガス循環ガス量制御弁を操作し、さらに該乾燥排ガスの温度を適性範囲に収めるための上記燃焼炉へ供給する乾燥排ガス温度制御弁を操作して乾燥用熱源である該燃焼排ガスの誘引量を制御する請求項１の金属切削屑から金属原料を回収する方法。
【請求項６】
アルミニウム、銅、真鍮等の金属を切削加工する際に発生する、水分や油分等を含む金属切削屑を金属原料として再生する装置であって、金属切削屑を微細化するための粉砕機と、オーバーサイズの金属切削屑を除去するための分級機と、燃焼排ガスを熱源として水分や油分を気化・熱分解する乾燥機と、乾燥した粉砕金属切削屑から鉄粉を除去するための磁選機と、乾燥排ガスから微細金属切削屑を回収する集塵機と、乾燥排ガス中の可燃物を燃焼させて乾燥用燃焼排ガスを発生させるための燃焼炉を備えたことを特徴とする金属切削屑から金属原料を回収する装置。
【請求項７】
乾燥用熱源として利用する上記燃焼排ガスに、水を直接噴霧して６００℃以下にするための冷却塔を備えたことを特徴とする請求項６記載の金属切削屑から金属原料を回収する装置。
【請求項８】
上記燃焼炉へ供給される乾燥排ガスと燃焼用空気をそれぞれ上記燃焼排ガスと熱交換して該燃焼炉の燃料を低減するための排ガス熱交換器と空気加熱器を備えたことを特徴とする請求項６記載の金属切削屑から金属原料を回収する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、アルミニウム、銅、真鍮等の金属を切削加工する際に発生する、水分、油分、鉄などを含む金属切削屑を均質で純度の高い金属原料として再生する方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、アルミニウム、銅、真鍮等の金属切削屑から金属を回収する方法はいくつか提案されているが、同伴する他種金属や油分等の不純物の分離が難しく、回収された金属原料の純度が低い、回収率が悪いなど多くの課題がある。【０００３】  アルミニウム切削屑からアルミニウムを回収する技術として、加工の際に使用される切削油や切削の際に混入する鉄粉などの不純物の除去や分離技術が知られている。
【特許文献１】特公昭５２−１９１８０号公報「金属アルミニウム鱗片状粉末または撚り状不定形小粒物の製造方法」
【特許文献２】特公昭５９−３７３３７号公報「スクラップアルミニウムから有機被覆物の除去方法」
【特許文献３】特開平８−１６５５２７号公報「金属アルミニウム含有物質からの再生アルミニウム原料の回収法」
【特許文献４】特開平９−０３１５６１号公報「アルミニウム切粉処理装置」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  最近の金属切削屑は多くの不純物を含んでおり、前述した公知技術は何れも純度を高めるためには多大なエネルギーを必要とし、また、形状も異なる金属切削屑が多い場合には作業性に難点があり煩雑な工程が必要となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本発明は、アルミニウム、銅、真鍮等の金属を切削加工時に大量に発生する、水分や油分を含み、その形状も多彩な金属切削屑から、金属原料を容易に、高純度かつ高収率で回収する方法を提供するものであり、本発明の技術的構成は、金属切削屑を粉砕して微細化させて、同伴する油分や水分等の不純物を乾燥機で高速で気化除去させると同時に、鉄粉を磁選機で効率的に除去して純度の高い金属原料を製造し、気化させた可燃物を含む乾燥排ガスを燃焼炉で燃焼させて、この燃焼排ガスを混合したガスを乾燥用熱源として循環利用すると同時に、この燃焼排ガスと乾燥排ガス及び燃焼用空気を熱交換する方法で、燃焼炉での補助燃料を低減する金属原料の回収法である。【０００６】  前述の如き技術的構成からなる金属原料の回収方法について以下に詳述する。
（１）金属切削屑を粉砕及び／又は破砕する第一工程
金属切削屑を、剪断式（例えば一軸剪断破砕機）や衝撃式（例えばハンマークラッシャー）破砕機で２０ｍｍ以下に粉砕する。粉砕できないオーバーサイズの異物は分級機（例えば振動式篩分級機）で取り除いて第二工程に混入することを防止する。【０００７】（２）粉砕物に同伴する水分や油分を気化させて分離する第二工程
粉砕された金属切削屑を、燃焼排ガスと乾燥排ガスを混合したガスを熱源として、または、燃焼排ガスに冷却水を噴霧して増湿冷却して６００℃以下に制御された燃焼排ガスと乾燥排ガスを混合したガスを熱源として乾燥機に供給し、同伴する水分や油分等の有機物を気化させ分離する。【０００８】（３）水分や油分等の有機物を気化分離後の微細化された金属切削屑から鉄粉を分離する第三工程
第一工程で粉砕され第二工程で水分や油分等の有機物を気化分離された微細金属切削屑から磁選機により鉄粉を分離除去して、純度の高い金属原料を製造する。【０００９】（４）水分や油分の気化成分を含む乾燥排ガスを燃焼用空気と補助燃料で完全燃焼させ乾燥用熱源として循環利用する第四工程
乾燥機で気化分離した水分や油分などの可燃性ガスを含む４００℃以下の乾燥排ガスを、燃焼用空気と補助燃料と共に燃焼炉に供給して８００℃以上で完全燃焼させ、燃焼排ガスの一部は乾燥用熱源として循環利用すると同時に、乾燥機内が負圧になるように燃焼排ガスファンの排気量を制御して大気へ排出する。燃焼排ガスは大気排出前に乾燥排ガスや燃焼用空気と熱交換して熱回収する。【００１０】  乾燥排ガスを加熱するための乾燥排ガス熱交換器や燃焼用空気を加熱するための空気加熱器を使用する理由は、乾燥排ガス中の可燃性ガス濃度が低い場合に燃焼炉での灯油等補助燃料を必要とするため、燃焼炉に供給する乾燥排ガスや燃焼用空気の温度を高めて補助燃料を低減するためである。金属切削屑中に油分が多く含まれる場合には、熱回収のための乾燥排ガス熱交換器と空気加熱器を省略する場合もある。【００１１】  また、第二工程において水で増湿冷却した６００℃以下の燃焼排ガスと乾燥排ガスの混合ガスを循環して乾燥機の熱源として利用する理由は、乾燥機内で金属切削屑が酸化して回収率が悪化することを防止するためで、乾燥機内の酸素濃度と温度を抑制したり、乾燥機内で油分等の有機物が気化及び熱分解して発生する一酸化炭素や炭化水素などの可燃性還元ガスを利用して乾燥機内での金属原料の酸化を防止するためである。
【発明の効果】
【００１２】  本発明は上記のように構成されているので、次のような効果がある。
（１）金属切削屑を微細化することで、熱風との接触面積が増大して乾燥速度を高速化でき、乾燥物から鉄粉を除去する磁選機の効率を高めると同時に、回収した金属原料の充填密度を高めることができる。このため、乾燥機や磁選機の容積だけでなく回収した金属原料の体積をコンパクトにできる。
（２）乾燥用熱源として酸素濃度の低い燃焼排ガスを利用すると同時に、乾燥機内で油分や有機物が気化及び熱分解して発生した一酸化炭度や炭化水素ガスを含む還元性の乾燥排ガスを乾燥機に循環させて、乾燥機内で金属切削屑が酸化されるのを防止できる。また、この還元性の可燃性ガスを含む乾燥排ガスを燃焼炉で完全燃焼させて大気へ排出するため、ダイオキシンや臭気の発生を抑制できる。さらに、燃焼排ガスを乾燥用熱源として循環利用できる。
（３）金属切削屑が多くの油分を含む場合や、燃焼排ガス中の酸素濃度が高い場合に、乾燥機内で燃焼による発熱反応が起こる可能性があるが、乾燥用熱源として循環利用する燃焼排ガスを冷却塔で水冷却すると同時に水蒸気濃度を高めることにより、熱風中の酸素濃度を低める方法で乾燥機内での金属切削屑の酸化を抑制できる。
（４）金属切削屑が多くの水分を含む場合は、乾燥排ガスを燃焼炉で完全燃焼させるための補助燃料を多く必要とするが、燃焼排ガスを乾燥排ガスや燃焼用空気と熱交換させる方法で、燃焼炉での補助燃料を抑制することができる。
（５）金属切削屑中の水分や油分の割合が大きく変化する場合にも、乾燥排ガスファンの電力又は電流が所定の最適値に維持されるように乾燥排ガスの乾燥機への循環量を自動制御し、また、乾燥排ガス温度が所定の最適値（２００℃〜４００℃）で一定になるように燃焼炉へ供給する乾燥排ガス量を制御することにより乾燥用熱源として乾燥機に誘引される燃焼排ガス量を自動制御できるため、原料の金属切削屑の性状変化に対して安定した運転を継続できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】  次に本発明の実施の形態を説明する。【００１４】  水分や油分を多く含む金属切削屑を高品質かつ効率よく金属原料として再生する目的を、熱風で乾燥処理する設備において、前処理として粉砕機で粉砕処理した原料を、燃焼排ガスと乾燥排ガスを混合循環させて乾燥機の熱源として利用し、乾燥機内を還元雰囲気に維持して金属原料の酸化を抑制しながら、含有する水分や油分を気化及び熱分解させ、この可燃性熱分解ガスを含む乾燥排ガスを燃焼炉で完全燃焼させて、燃焼排ガスを再び乾燥用熱源として循環利用するという、乾燥機と燃焼炉の各排ガスの２つの循環流れの構成で実現した。
【実施例】
【００１５】  以下、本発明の実施の一例について説明するが、本発明は下記の形態になんら限定されるものではなく、適宜変更して実施できるものである。図１は、本発明の実施例によるアルミニウム含有物（水分１０％、油分１０％、鉄１０％、アルミニウム７０％を含む螺旋状切削屑）からアルミニウム原料を製造する装置の概略構成図である。１１は粉砕機、１２は分級機、１３は乾燥機、１４は磁選機である。水分や油分を含むアルミニウム含有物は、剪断式（例えば一軸剪断破砕機）や衝撃式（例えばハンマークラッシャー）の粉砕機１１で２０ｍｍ以下に粉砕された後、分級機１２（例えば振動篩式）に導入されてオーバーサイズの異物はオーバーサイズ異物ホッパ３９に除去されて乾燥機１３に供給し、燃焼排ガスと乾燥排ガスの混合循環ガスを熱源として、乾燥機１３内でアルミニウム含有物から水分と油分を気化・熱分解して除去した後、磁選機１４で鉄粉を分離してアルミニウム原料を回収する。【００１６】  １５は集塵機、１６は乾燥排ガスファン、１９は燃焼炉、２０は燃焼空気ファン、４０は煙突である。乾燥機１３で気化及び熱分解した可燃性ガスを含む乾燥排ガスは集塵機１５（例えばサイクロン）で煤塵を除去した後、乾燥排ガスファン１６により燃焼炉１９に供給して、燃焼空気ファン２０から供給される空気と灯油等の補助燃料で８００℃以上の高温下で完全燃焼させた後、煙突４０から大気へ排出する一方、一部の燃焼排ガスを乾燥機１３の熱源として循環利用する。【００１７】  アルミニウム含有物が油分を多く含む条件下で、乾燥機１３及びその他の装置への漏洩空気量が多くなり乾燥機１３内で熱分解ガスが燃焼して温度が上昇する場合は、燃焼炉１９から乾燥機１３への熱源としての循環燃焼排ガスラインに冷却塔２２（例えば水によるスプレー塔）を設置して、熱源としての熱風の温度と酸素濃度を下げて乾燥機１３内でのアルミニウムの酸化を防止する。【００１８】  一方、アルミニウム含有物が水分を多く含む条件下では、乾燥機１３内では水の蒸発潜熱により温度が低下するだけでなく、乾燥排ガス中の可燃性ガス濃度が低下して燃焼炉１９での燃焼温度が低下して補助燃料量が増大する。この場合には、燃焼炉１９から煙突４０への排気ラインに乾燥排ガス熱交換器１８や空気加熱器２１を設置して、燃焼排ガスから熱回収して乾燥排ガスや燃焼用空気を加熱する方法で補助燃料量を低減する。【００１９】  乾燥機１３の乾燥排ガス量を乾燥排ガスファン１６の電力量を計測して乾燥排ガスファン電力調節計３５の入力とし、その設定値との誤差から演算した出力で乾燥排ガス循環ガス量制御弁３６を操作して、適正な乾燥排ガス循環量を確保することができる。この条件下では、アルミニウム含有物中の水分や油分の濃度の変化は、乾燥排ガス温度調節計２６への入力変化として把握することができるため、この調節計の出力で乾燥排ガス温度制御弁１７を操作して、乾燥機１３から燃焼炉１９へ送風する乾燥排ガス量を制御する。同時に、燃焼炉１９から乾燥機１３へほぼ同量の燃焼排ガスを誘引して乾燥排ガス温度を一定に制御することができる。このように、乾燥排ガスを乾燥機１３に循環させると同時に、燃焼炉１９を経由して燃焼排ガスを循環させる��法では、乾燥機１３からの排ガスや空気の漏洩を抑制することが重要であるが、乾燥系の圧力調節計２５で燃焼排ガスの排気量を圧力制御弁２３で操作する方法で適正に制御できる。【００２０】  燃焼排ガス中の酸素濃度を計測して、これが５％〜１０％程度なるように、燃焼排ガス酸素濃度調節計２７で燃焼用空気流量制御弁３８を操作し、燃焼用空気量を適正に制御する方法で燃焼炉１９での補助燃料を必要最小限にすることができる。また、燃焼炉１９の燃焼排ガス温度は燃焼排ガス温度調節計３４の出力で補助燃料流量制御弁３３を操作して制御することができる。さらに、冷却塔２２の排ガス温度は冷却塔出口ガス温度調節計２８の出力で冷却水流量制御弁３７を操作して制御することができる。【００２１】  各調節計と制御弁の作動により、原料であるアルミニウム含有物の性状や量が変化した場合にもシステムが適正に維持されるが、アルミニウム含有物の水分量が増大した場合について、その適正維持プロセスを以下に示す。
原料の水分量が増大すると、水の蒸発潜熱による出熱が増大して乾燥排ガス温度が低下する結果、乾燥排ガス温度調節計２６の出力と乾燥排ガス温度制御弁１７の開度が大きくなり燃焼炉１９へ送風される乾燥排ガス量が増える。この結果、乾燥機１３への高温の燃焼排ガスの誘引量が増大することになり、水の蒸発潜熱量をカバーできる熱源が補給されて乾燥排ガスの温度低下を防ぎ所定の温度に復帰させることができる。
一方、乾燥排ガス量が増大すると、乾燥機１３内のガス流速が適正値以上になるが、これは、乾燥排ガスファン１６の電力量を乾燥排ガスファン電力調節計３５で計測して、乾燥排ガス循環ガス量制御弁３６の開度を小さくして循環乾燥排ガス量を低下させて適正値に戻す動作となる。このことは、乾燥機１３へ導入する燃焼排ガスと循環乾燥排ガスの割合を変化させて混合後の熱風熱源の温度を高める結果になり、乾燥排ガス温度の低下を早期に復旧させることにも寄与する制御動作となる。
燃焼炉１９へ送風される乾燥排ガス量の増大は燃焼炉１９での最適な燃焼温度を低下させる結果となるが、これを燃焼排ガス温度調節計３４で計測して補助燃料流量制御弁３３の開度を大きくして、補助燃料ポンプ３２の吐出量を増やすことにより、燃焼炉１９での燃焼温度の低下を防止して適性に維持することができる。
補助燃料量の増大に伴う適正な燃焼用空気の供給については、乾燥機１３での大気からの漏洩空気量の影響もあることから、最終的には、燃焼排ガス中の酸素濃度を適正値に維持する方法で空気量を供給する必要がある。このため、燃焼排ガス酸素濃度調節計２７の計測値が適正値（酸素濃度で５〜１０％）より低下した場合には、燃焼用空気流量制御弁３８の開度を大きくして燃焼空気ファン２０の燃焼炉１９への送風量を増大させて、空気不足を解消させる動作となる。
以上のような、乾燥機１３や燃焼炉１９周りのガス量の増大は、乾燥系の圧力が増大する結果となるが、乾燥機１３入り口部の圧力調節計２５の計測値が上昇し圧力制御弁２３の開度を大きくして燃焼排ガスファン２４の排気量を増大する方法で、システム全体を適正な負圧に維持することができる。
燃焼排ガスを乾燥機１３へ熱源として誘引する場合に、乾燥機１３への循環乾燥排ガスと燃焼排ガスを混合して６００℃以下にして熱源として利用するが、乾燥機１３への流入熱風温度が６００℃以上になる場合には、冷却塔２２と冷却塔出口排ガス温度調節計２８を設けて、冷却水量制御弁３７の開度を大きくして冷却水量を増やし、冷却塔出口排ガス温度を下げて対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例によるアルミニウム含有物からアルミニウム原料を製造する装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００２３】１１  粉砕機
１２  分級機
１３  乾燥機
１４  磁選機
１５  集塵機
１６  乾燥排ガスファン
１７  乾燥排ガス温度制御弁
１８  乾燥排ガス熱交換器
１９  燃焼炉
２０  燃焼空気ファン
２１  空気加熱器
２２  冷却塔
２３  圧力制御弁
２４  燃焼排ガスファン
２５  圧力調節計
２６  乾燥排ガス温度調節計
２７  燃焼排ガス酸素濃度調節計
２８  冷却塔出口排ガス温度調節計
２９  冷却水タンク
３０  冷却水ポンプ
３１  補助燃料タンク
３２  補助燃料ポンプ
３３  補助燃料流量制御弁
３４  燃焼排ガス温度調節計
３５  乾燥排ガスファン電力調節計
３６  乾燥排ガス循環ガス量制御弁
３７  冷却水流量制御弁
３８  燃焼用空気流量制御弁
３９  オーバーサイズ異物ホッパ
４０  煙突
【図１】
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