(57)【要約】【課題】本発明は、炉内ガスの外部への漏れ及び発生するスラグの量を極力低減するとともに、炉内における荷の高さを均一することができる鉛の溶解炉を提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、鉛含有材料とコークスと鉄とからなる荷Ｃを投入口２から溶解炉中に投入し、前記溶解炉下部の羽口５から空気を供給しながら前記荷Ｃを加熱することにより、前記鉛含有材料を還元して金属鉛を得る鉛の溶解炉において、前記投入口２には、前記荷Ｃが投入される際に開くシャッタ３が設けられており、このシャッタ３が開いている間は、前記羽口５からの空気の供給を停止することを特徴とする鉛の溶解炉を提供する。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛含有材料とコークスと鉄とからなる荷を投入口から溶解炉中に投入し、前記溶解炉下部の羽口から空気を供給しながら前記荷を加熱することにより、前記鉛含有材料を還元して金属鉛を得る鉛の溶解炉において、
前記投入口には、前記荷が投入される際に開くシャッタが設けられており、このシャッタが開いている間は、前記羽口からの空気の供給を停止することを特徴とする鉛の溶解炉。
【請求項２】
前記溶解炉の前記荷の落下経路中に、前記溶解炉の筒内を横断する軸により軸支され、垂直方向に延出する分散板が設けられており、この分散板は、前記軸を回転中心として傾斜角度が変更できることを特徴とする請求項１に記載の鉛の溶解炉。
【請求項３】
前記溶解炉が、前記溶解炉中における前記荷の高さの場所によるバラツキを測定するために複数の差指を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鉛の溶解炉。
【請求項４】
前記複数の差指により測定された前記溶解炉中における前記荷の高さの場所によるバラツキに応じて、前記分散板の前記傾斜角度を変更することで、前記投入口から投入される前記荷の落下経路を変更するように構成されたことを特徴とする請求項３に記載の鉛の溶解炉。
【請求項５】
前記羽口から供給される空気に酸素を添加することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の鉛の溶解炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車に用いられる廃バッテリ等から得られる鉛含有材料を再生して金属鉛を回収するための鉛の溶解炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉛は、自動車のバッテリ等の蓄電池に広く使用されており、使用済みの蓄電池に含まれる鉛含有材料は、従来鉛製錬プロセスを利用して処理されている。すなわち、使用済み電池中から鉛含有材料を取り出し、この鉛含有材料を還元剤であるコークス及び溶剤としての鉄と共に溶解炉に投入して金属鉛を溶解して回収している。
【０００３】
この典型的な例が、特開２０００−５４０３９号公報に記載された発明である。この発明では、図５及び図６に示したような溶解炉を使用する。ここで、図５は、従来の溶解炉の断面図であり、図６は、図５における装入口付近の要部拡大断面図である。
この溶解炉は、鉛含有材料、コークス及び溶剤からなる荷１０６の装入口１０４と、荷１０６を溶解還元する炉胴部１０１と、炉胴部１０１の下部に取り付けられ、送風管１１３からの空気を炉内に送風する羽口１０２と、炉胴部１０１の下部に配設され溶解物を溜める炉床１０３とを有し、羽口１０２付近は高温となるため炉壁は水冷ジャケット１０７とされる。羽口１０２から吹き込まれた空気は炉胴部１０１の荷１０６を昇温、還元しながら、ＳＯ２及び鉛含有ダストとを含んだ炉内ガスとなり煙道１１１から排出される。
【０００４】
図６を参照すると、装入口１０４は、２個の孔１０４，１０４とし、各孔１０４，１０４には、装入エプロン１０５，１０５が付設される。さらに、装入口１０４各孔の上方には、装入経路変更装置１０９が配設される。装入経路変更装置１０９の一端には、回転軸１１２が取り付けられ、さらにエアシリンダ等の回転付与手段が付設されて、装入経路変更装置１０９を回転可能とする。
【０００５】
装入経路変更装置１０９の上方には、荷１０６を搬送するためのコンベア１１０が配設される。コンベア１１０により搬送された荷１０６は、装入経路変更装置１０９を介し、装入口１０４，１０４の一方の孔に装入される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特開２０００−５４０３９号公報に記載の発明においては、装入口１０４は常時開口しているために、鉛含有ダストやＳＯ２を多量に含んだ還元性の炉内ガスが、装入口１０４及びコンベア１１０が設置された通路を介して外部に漏れ出し、環境を汚染する。また、炉内ガスは、前記したように鉛含有ダストを多量に含んでいるので、炉内ガスの外部への漏れにより、鉛の回収率が低下する。さらに、炉内ガスが装入口１０４から漏れることにより、溶解炉中の保有熱量が低下して、棚つり、荷下がり不良、金属鉛、スラグの排出不良等、種々の操業トラブルを引き起こす。
【０００７】
また、特開２０００−５４０３９号公報に記載された発明では、炉内において、荷１０６の高さを均一とするために、２つの装入口１０４，１０４を設け、荷１０６を投入する際に、装入経路変更装置１０９を回転し、２つの装入口１０４，１０４に交互に荷１０６を投入することが行われていた。
【０００８】
しかし、この方法では、炉内において何らかの原因で荷１０６の高さにバラツキが発生した場合に、そのバラツキを積極的に解消することはできなかった。そのため、炉内の荷１０６の高さが低い箇所において、吹き抜けが発生し易いという問題点があった。
【０００９】
さらに、特開２０００−５４０３９号公報に記載の発明は、荷１０６として、スラグの融点を下げるために、溶剤として鉄以外に石灰と珪石が投入される。このため、発生するスラグの量が増加するという問題点があった。
【００１０】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、炉内ガスの外部への漏れ及び発生するスラグの量を極力低減するとともに、炉内において、荷の高さにバラツキが発生した場合に、それを積極的に解消することができる鉛の溶解炉を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記した課題を解決するために次のように構成した。
請求項１に記載の発明は、鉛含有材料とコークスと鉄とからなる荷を投入口から溶解炉中に投入し、前記溶解炉下部の羽口から空気を供給しながら前記荷を加熱することにより、前記鉛含有材料を還元して金属鉛を得る鉛の溶解炉において、前記投入口には、前記荷が投入される際に開くシャッタが設けられており、このシャッタが開いている間は、前記羽口からの空気の供給を停止することを特徴とする鉛の溶解炉である。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、荷を溶解炉内に投入する投入口にシャッタを設けた。荷の投入時以外は、このシャッタは閉じているので、溶解作業中に投入口から炉内ガスが外部に漏れることを防ぐことができる。
【００１３】
また、投入口に設けられたシャッタは荷を投入する場合にのみ開かれ、さらにこのときには、羽口からの空気の供給が停止されるので、荷の投入時にシャッタが開いたとしても、羽口に新たな空気の供給がなされないので、炉内ガスの発生が抑えられ、投入口から外部への炉内ガスの漏れを極力低減することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記溶解炉の前記荷の落下経路中に、前記溶解炉の筒内を横断する軸により軸支され、垂直方向に延出する分散板が設けられており、この分散板は、前記軸を回転中心として傾斜角度が変更できることを特徴とする請求項１に記載の鉛の溶解炉である。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、投入口から投入される荷の落下経路中に、傾斜角度を変更できる分散板を設けたので、荷を投入する際に、この分散板の傾斜角度を変更すれば、荷の落下経路を変化させ、荷を炉内の任意の位置に落下させることができる。これにより、炉内における荷の高さの場所によるバラツキを解消することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、前記溶解炉が、前記溶解炉中における前記荷の高さの場所によるバラツキを測定するために複数の差指を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鉛の溶解炉である。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、溶解炉に、複数の差指を設けたので、炉内における荷の高さの場所によるバラツキを、複数の差指の測定値を比較することで評価することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、前記複数の差指により測定された前記溶解炉中における前記荷の高さの場所によるバラツキに応じて、前記分散板の前記傾斜角度を変更することで、前記投入口から投入される前記荷の落下経路を変更するように構成されたことを特徴とする請求項３に記載の鉛の溶解炉である。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、複数の差指により、炉内における荷の高さのバラツキを測定し、荷が低い部分に集中的に荷が供給されるように、分散板の傾斜角度を変えて荷の落下経路を変更するので、従来の技術に比べて、より積極的に、炉内における荷の高さのバラツキを解消することができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、前記羽口から供給される空気に酸素を添加することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の鉛の溶解炉である。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、羽口から供給する空気に酸素を添加して酸素濃度を高めたので、荷に含まれるコークスの単位質量あたりの燃焼効率を増加させることができるので、炉の保有熱量が増大して、融点が高いスラグをも炉外に排出することができ、溶剤として鉄以外の材料を使用する必要が無くなる。これにより、スラグの量を減少することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を適宜図面を参照して説明する。
図１は、本発明の溶解炉の縦断面図であり、図２は、本発明の溶解炉の横断面図であり、図３、図４は本発明の溶解炉の機能ブロック図である。
【００２３】
図１及び図２を参照すると、本発明の溶解炉は、断面が略楕円形の筒状であり、荷Ｃが堆積する筒部１と、この筒部１の上部側面に設けられた開口であり、荷Ｃが投入される投入口２と、投入口２を開閉するシャッタ３と、この投入口２の直下であって荷Ｃの落下経路中に、筒部１の短手方向に沿って、筒部１を横断するように設けられた軸４ａにより軸支される分散板４と、を備える。
【００２４】
さらに、本発明の溶解炉は、筒部１の下部に、筒部１を取り囲むように設けられた、溶解炉内に空気を供給するための羽口５と、筒部１の底部を形成し、溶融された金属鉛やスラグが溜まる炉床６と、筒部１の頂上付近に設けられた滑車８を介して筒部１内部に吊り下げられるワイヤ７ａとこのワイヤ７ａの先端に懸垂された錘７ｂとからなり、筒部１内部に堆積する荷Ｃの高さを測定するための２つの差指７Ｌ，７Ｒと、を備える。
【００２５】
尚、投入口２は、筒部１から分岐する投入管９に接続しており、投入管９中には、荷Ｃを搬送するためのコンベア、スキップ等からなる搬送装置１０が設置されている。
【００２６】
また、筒部１の上端開口は、煙道１１と接続されており、荷Ｃが加熱されることで発生する炉内ガスは、この煙道１１を流通し、脱硫などの無害化処理を経た後に外部に放出される。
【００２７】
また、羽口５は、空気を圧縮するためのコンプレッサ（不図示）及び酸素貯蔵タンク５ｂ（図３）と接続されており、羽口５から供給される空気に、任意の割合で酸素を添加することが可能である。
【００２８】
また、差指７Ｌ，７Ｒのワイヤ７ａを、筒部１内部から外部へと導出するための開口部（不図示）から炉内ガスが漏れ出さないように、この開口部は集塵ボックス１５で覆われており、集塵ボックス１５内部は集塵されている。
【００２９】
続いて、図３、図４を用いて、本発明の溶解炉の作用について説明する。
【００３０】
まず、投入口２と羽口５との作用について説明する。
図３を参照すると、投入管９の投入口２近傍には、荷Ｃの搬入を検知するためのセンサＳが設けられており、センサＳで検知された荷Ｃの搬入情報は、シャッタ開閉コントローラ１２に送信される。シャッタ開閉コントローラ１２は、荷Ｃが投入口２近傍に搬入されたという情報を受けると、シャッタ３を開閉するためのシャッタ開閉装置１３に対して、シャッタ３を開放しろとの指令を送信する。さらに、シャッタ開閉コントローラ１２は、羽口５，５に取り付けられた可動バルブ５ａ，５ａに対して、筒部１への空気の供給を遮断しろとの閉弁指令を送信する。
尚、筒部１への空気の供給はシャッタ開閉コントローラ１２からの指令により、送風機の回転数を増減することにより制御してもよいし、送風機出口風管にダンパを設け、このダンパをシャッタ開閉コントローラ１２からの指令により開閉することで制御してもよい。
【００３１】
これにより、荷Ｃが、投入口２から筒部１に投入される際には、シャッタ３が開き、羽口５，５からは空気の供給が停止した状態となる。よって、筒部１に存在する荷Ｃから炉内ガスの発生が抑えられ、荷Ｃの投入時に、炉内ガスの投入口２から外部への漏洩を低減することができる。前記したように、炉内ガスには大量の含鉛ダストが含まれているので、炉内ガスの漏れを防ぐことにより、金属鉛の回収率を従来法に比べて高くすることができる。また、荷Ｃの投入時以外は、投入口２はシャッタ３により閉じられた状態であるので、溶解炉中の保有熱量が低下せず、棚つり、荷下がり不良、金属鉛、スラグの排出不良等、の操業トラブルや、「コークスの原単位の悪化」を回避することができる。
【００３２】
荷Ｃの投入が終了すると、センサＳが、投入口２近傍に荷Ｃが存在しないことをシャッタ開閉コントローラ１２に送信し、シャッタ開閉コントローラ１２は、シャッタ開閉装置１３に対して、シャッタ３を閉鎖しろとの指令を送信し、シャッタ３は閉じられる。また、シャッタ開閉コントローラ１２は、可動バルブ５ａ，５ａに対し筒部１への空気の供給を開始しろとの指令を送信し、可動バルブ５ａ，５ａが開弁し、空気供給が再開され、筒部１内部に堆積した荷Ｃの還元溶解が進行し、炉床６へ金属鉛が蓄積する。
【００３３】
続いて、分散板４及び差指７Ｌ，７Ｒの作用について図３及び図４を参照して説明する。
本発明の溶解炉においては、差指７Ｌ，７Ｒは、筒部１の中心軸に対して対称な位置で、筒部１の断面長軸に沿って２個設けられている（図１）。差指７Ｌ，７Ｒは、筒部１内部の荷Ｃの高さを測定するものであり、錘７ｂが筒部１内部の荷Ｃに到達すると、ワイヤ７ａの弛みをテンションメータ（不図示）が検知して停止し、ワイヤ７ａの繰り出し長さを回転計７ｃにより計測することで、筒部１内部の荷Ｃの高さを測定する。
【００３４】
尚、差指７Ｌ，７Ｒの個数は２個に限定されるものではなく、３個以上の差指を設けてもよい。このようにすることにより、より正確に筒部１における荷Ｃの高さのバラツキを評価することができる。
【００３５】
差指７Ｌ，７Ｒにより計測された筒部１の荷Ｃの高さは、分散板コントローラ１４に送信され、分散板コントローラ１４中で、差指７Ｌと差指７Ｒが測定した荷Ｃの高さが比較され、荷Ｃの筒部１内部での場所による高さのバラツキが評価される。
【００３６】
分散板コントローラ１４において、荷Ｃの高さのバラツキが検知されると、分散板コントローラ１４は、分散板４を傾斜させるモータ４ｂに対して指令を送信し、荷Ｃの高さが低い部分に集中的に荷Ｃを投入できるように、分散板４の傾斜角度を変更させる。
【００３７】
図４においては、筒部１内部において、荷Ｃに高さのバラツキが発生しており、投入口２の左側に存在する荷Ｃの方が右側よりも低くなっている。この状態は、差指７Ｌ，７Ｒにより測定され、分散板コントローラ１４がモータ４ｂに対して指令を送り、投入口２の直下に存在する分散板４を時計方向に回転して傾斜させ、筒部１の左側に集中的に荷Ｃが投入されるように配置する。
【００３８】
分散板４をこのような配置とすることにより、投入口２から投入される荷Ｃは、集中的に筒部１の左側に投入されるので、筒部１内部における荷Ｃの高さのバラツキが解消される。
【００３９】
また、分散板コントローラ１４は、荷Ｃの高さのバラツキが発生していない場面においては、投入口２から荷Ｃが投入される度に、分散板４の傾斜角度を左右に交互に変更して、筒部１に均等に荷Ｃを供給する。
【００４０】
このように本発明の溶解炉においては、筒部１内部における荷Ｃの高さのバラツキが検知されると、分散板４を適宜傾斜させることで、荷Ｃの落下経路を変更し、筒部１内において荷Ｃの高さが低い方に荷Ｃを集中的に投入するので、筒部１における荷Ｃの高さのバラツキが解消され、吹き抜けを有効に防止することができる。
【００４１】
続いて、図３を参照して、羽口５から筒部１に供給される空気への酸素添加について説明する。
羽口５は、その経路中に酸素貯蔵タンク５ｂを有しており、羽口５から筒部１に供給される空気に、任意の割合で酸素を添加することが可能である。
【００４２】
羽口５から筒部１に供給される空気に酸素を添加することで、荷Ｃに含まれるコークスの単位質量あたりの燃焼効率が増加し、炉の保有熱量が増大して、融点が高いスラグをも炉外に排出することができる。このため、従来スラグの融点を低下するために添加されていた珪石、石灰等を添加する必要が無くなり、発生するスラグの量を減少することができる。
【００４３】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、この実施の形態にのみ限定されるものではなく、本発明の技術的思想を具現化する種々の変更が可能である。
【００４４】
【実施例】
（実験例１〜３）
使用済みバッテリを切断し、硫酸、プラスチックを分離除去した鉛含有材料と、コークス及び粒銑鉄とを混合して、図３に示した溶解炉中に荷Ｃとして投入した。
この際、適宜、差指７Ｌ，７Ｒを使用して、筒部１における荷Ｃの高さのバラツキを測定し、高さのバラツキが無いときには、荷Ｃの投入の度に分散板４の傾斜角度を左右に交互に変更して、また、高さのバラツキが発生した際には、分散板４の傾斜角度を制御して、荷Ｃの高さが低い部分に集中的に荷Ｃを供給するようにして、筒部１に均等な高さで荷Ｃが投入されるようにした。
そして、羽口５から所定量の酸素を添加した空気を筒部１内部に供給して金属鉛を回収した。
その結果を表１に示す。
【００４５】
尚、本実験において、投入口２は、荷Ｃの投入時以外はシャッタ３により閉鎖されており、シャッタ３が開放されたときには、羽口５からの空気供給が停止されていたので、荷Ｃの投入時に投入口２を介しての炉内ガスの漏れは見られなかった。
【００４６】
（実験例４〜６）
分散板４を使用しない以外は、実験例１〜３と同様にして、金属鉛の回収を行った。
その結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
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注）ここで、回収率は、水分を含んだ状態の鉛含有材料の投入量に対する純度を考慮しない金属鉛の回収量の比率である。
【００４８】
表１より、分散板４を使用して、筒部１内部における荷Ｃの高さを均一にしながら処理を行うことにより、金属鉛の回収率を高めることができた。
また、羽口５から筒部１に供給する空気中への酸素の添加量を多くすることにより、一日に処理できる鉛含有材料の量が増加した。
【００４９】
【発明の効果】
本発明は、以下のような顕著な効果を奏する。
本発明の鉛の溶解炉は、投入口に設けられたシャッタが、荷を炉内に投入する際にのみ開き、これと同時に、羽口から炉内への供給を停止するので、炉内ガスの投入口からの漏れを低減することができる。これにより、金属鉛の回収率を高めることができるとともに、棚つり、荷下がり不良、金属鉛、スラグの排出不良等の操業トラブルを回避することができる（請求項１）。
【００５０】
本発明の鉛の溶解炉は、荷の落下経路中に、傾斜角度を変更できる分散板を設けたので、炉内において荷の高さにバラツキが発生したときに、分散板を稼動することで、荷を炉内の任意の位置に集中的に投入でき、荷の高さのバラツキを解消することができる。これにより、吹き抜けの発生を抑制できる（請求項２）。
本発明の鉛の溶解炉は、複数の差指を備えているので、炉内における荷の高さのバラツキを測定することができる（請求項３）。
【００５１】
本発明の鉛の溶解炉は、複数の差指により評価された炉内における荷の高さのバラツキに応じて、分散板の傾斜角度を変更し、荷の高さが低い部分に集中的に荷を投入できるので、荷の高さのバラツキを解消することができる。これにより、吹き抜けの発生を抑制できる（請求項４）。
【００５２】
本発明の鉛の溶解炉は、羽口から供給される空気に酸素を添加しているので、コークスの燃焼効率が高まり、単位時間あたりの鉛含有材料の処理量を増加することができる。また、炉内の保有熱量が高まるので、溶剤として鉄以外の材料を使用する必要が無くなり、スラグの発生量が減少する（請求項５）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の溶解炉の縦断面図である。
【図２】本発明の溶解炉の横断面図である。
【図３】本発明の溶解炉の機能ブロック図である。
【図４】本発明の溶解炉の機能ブロック図である。
【図５】従来の溶解炉の断面図である。
【図６】図５における装入口付近の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１　筒部
２　投入口
３　シャッタ
４　分散板
４ａ　軸
４ｂ　モータ
５　羽口
５ａ　可動バルブ
５ｂ　酸素貯蔵タンク
６　炉床
７Ｌ，７Ｒ　差指
７ａ　ワイヤ
７ｂ　錘
７ｃ　回転計
８　滑車
９　投入管
１０　搬送装置
１１　煙道
１２　シャッタ開閉コントローラ
１３　シャッタ開閉装置
１４　分散板コントローラ
１５　集塵ボックス
Ｃ　荷
Ｓ　センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004037023.tif 000006
【図４】
2004037023.tif 000007
【図５】
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【図６】
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