(57)【要約】【課題】使用済み自動車及び使用済み家電機器に含まれる可燃物の燃焼熱を有効に利用しながら、使用済み自動車及び使用済み家電機器をシュレッダー処理することなく、リサイクル処理する。【解決手段】溶解室２と、溶解室に直結する予熱室３とを有する溶解設備１を用い、使用済み自動車からシュレッダー処理を施すことなく得られた廃車プレス屑１４又は使用済み家電機器からシュレッダー処理を施すことなく得られた廃家電屑を溶解原料１３として溶解する際に、未溶解の溶解原料が溶解室内と予熱室内とに存在する状態を保つように予熱室へ溶解原料を供給すると共に、溶解室内に酸素含有ガスを供給して廃車プレス屑に含まれる可燃物のガス化並びに燃焼を促進させ、且つ、予熱室から排出される排ガスの一部を溶解室へ循環させながら、溶解室内の溶解原料を溶解し、所定量の溶湯１６が生成した時点で出湯する。【選択図】　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱源を有する溶解室と、この溶解室に直結し、溶解室で発生する排ガスにより予熱するシャフト型の予熱室とを有する溶解設備を用い、使用済み自動車からシュレッダー処理を施すことなく得られた廃車プレス屑、又は、使用済み家電機器からシュレッダー処理を施すことなく得られた廃家電屑を溶解原料として溶解する際に、未溶解の廃車プレス屑又は廃家電屑が溶解室内と予熱室内とに存在する状態を保つように予熱室へ廃車プレス屑又は廃家電屑を供給すると共に、溶解室内に酸素含有ガスを供給して廃車プレス屑又は廃家電屑に含まれる可燃物のガス化並びに燃焼を促進させ、且つ、予熱室から排出される排ガスの一部を溶解室へ循環させながら、溶解室内の廃車プレス屑又は廃家電屑を前記加熱源にて溶解し、溶解室内に所定量の溶湯が生成した時点で出湯することを特徴とする、使用済み自動車又は使用済み家電機器のリサイクル処理方法。
【請求項２】
前記酸素含有ガスの供給量を調整すると共に、予熱室から排出される排ガスの溶解室への循環量を調整して、予熱室出口の排ガス温度を４００℃以上に保つことを特徴とする、請求項１に記載の使用済み自動車又は使用済み家電機器のリサイクル処理方法。
【請求項３】
予熱室の下流側に設けられた二次燃焼室で排ガス中の可燃性ガスを燃焼させ、排ガス温度を８５０℃以上に保ち、その後、二次燃焼室の下流側に設けられた冷却室で排ガスを２５０℃以下まで急冷することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の使用済み自動車又は使用済み家電機器のリサイクル処理方法。
【請求項４】
予熱室から排出される排ガスの溶解室への循環量を調整して、二次燃焼室出口の排ガス温度を１２００℃以下に保つことを特徴とする、請求項３に記載の使用済み自動車又は使用済み家電機器のリサイクル処理方法。
【請求項５】
前記加熱源がアーク加熱であることを特徴とする、請求項１ないし請求項４の何れか１つに記載の使用済み自動車又は使用済み家電機器のリサイクル処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用済み自動車又は使用済みの冷蔵庫や洗濯機などの家電機器のリサイクル処理方法に関するもので、詳しくは、使用済み自動車又は使用済み家電機器をシュレッダー処理することなく鉄源としてリサイクル処理する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、使用済み自動車はバッテリーやタイヤなどの有価部品が取り外された後にプレスされ、プレス後にシュレッダー処理され、鉄源として再利用されている。このシュレッダー処理時にプラスチック、ゴム、鉄、アルミニウム、銅などが混在したシュレッダーダストが発生する。約１トンの使用済み自動車１台のシュレッダー処理で約２００ｋｇのシュレッダーダストが発生し、日本で年間およそ８０万トンのシュレッダーダストが使用済み自動車から発生している。又、使用済み家電機器も同様に、モーターや冷却剤などを取り外した後にシュレッダー処理されており、日本で年間およそ３０万トンのシュレッダーダストが使用済み家電機器から発生している。これらのシュレッダーダストは、埋め立て処分されるか廃棄物焼却炉にて燃焼・溶融処理される。
【０００３】
埋め立て処分は処分地が限られることから、高額の処分費用が必要となり、又、焼却炉による燃焼処理では、シュレッダーダスト中の灰分及び金属分が残留し、この処分が問題になる。更に、シュレッダーダストをガス化すると同時に不燃分を直接溶融する方法では、鉄及び銅を主成分とする溶融金属が生成し、これは凝固後にカウンターウェイトとしての利用があるものも、使用量に限度があり、この地金の処分が問題となる。
【０００４】
一方、使用済み自動車（以下「廃車」とも記す）のプレス屑（以下「廃車プレス屑」と呼ぶ）を、シュレッダー処理せずに転炉に代表される製鋼溶解炉で直接溶解する方法が、特開平１０−３３０８２１号公報に提案されている。この方法によれば、シュレッダーダストは発生せず、又、プラスチックやゴムなどは溶解時の熱源にもなり、効率良く廃車プレス屑を溶解することができる。しかしながら、この方法では溶解可能な廃車プレス屑量に限界がある。即ち、同号公報によれば、２５０トン転炉への装入可能な廃車プレス屑は、鋼成分の関係からは１ヒート当たり１５トン（廃車：約１０台分）まで可能としているが、転炉へのスクラップ装入方法や装入時の発煙などの問題から、現実には１ヒート当たり廃車４台分程度が限界である。
【０００５】
又、廃車プレス屑をアーク溶解設備（電気炉）へ直接装入する方法も当然考えられるが、廃車プレス屑は、寸法（約０．８ｍ×０．８ｍ×１．３ｍ）が大きい上に嵩密度が小さいため、通常のアーク溶解設備では廃車プレス屑の装入のたびに溶解室の上蓋を開閉しなければならず、アーク溶解設備の生産性及び環境対策の観点から、アーク溶解設備への装入にも自ずと限界がある。
【０００６】
これらの問題を解決すべく、特開２００２−１７３７１６号公報が本発明者等により提案されている。同号公報によれば、使用済み自動車又は使用済み家電機器からシュレッダー処理を施さずに得られた廃車プレス屑又は廃家電屑を溶解する際に、未溶解の廃車プレス屑又は廃家電屑が溶解室内に存在する状態を保つように、溶解室内の未溶解の廃車プレス屑又は廃家電屑の上に廃車プレス屑又は廃家電屑を上置きしながら、溶解室内の廃車プレス屑又は廃家電屑を溶解するので、大量の廃車プレス屑や廃化電屑を溶解することが達成されると共に、廃車プレス屑及び廃家電屑は直接溶湯中に装入されず、未溶解の廃車プレス屑又は廃家電屑の上に装入され、排ガスで予熱された後に溶湯中に供給されるので、廃車プレス屑及び廃家電屑に含まれる可燃物の揮発及び燃焼が予熱中に徐々に進行し、廃車プレス屑又は廃家電屑が溶湯中に浸漬した際の急激な燃焼及び発煙を防止することが達成される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、廃車プレス屑又は廃家電屑の装入量が急激に変化した場合や、装入状態が急激に変化した場合には、これらに含まれる可燃物の揮発及び燃焼を予熱中に進行させることが困難となり、溶解室又は溶解室に直結した予熱室から排出される排ガス中に、過剰の可燃性ガスが含まれる場合が発生する。この場合、発生ガス中の可燃性ガスを燃焼させて排ガス組成を一定範囲に制御しようとしても、発生ガス量が激しく変動するため、この変動量に燃焼用ガスの供給量制御が十分に追従できないことも、排ガス中の可燃性ガス濃度を高くする原因になっている。
【０００８】
このように、過剰の可燃性ガスが含まれる排ガスを溶解室又は予熱室から排出した場合には、廃車プレス屑又は廃家電屑に含まれる可燃物の燃焼熱を溶解時に有効利用していないことになる。又、過剰の可燃性ガスを含んだ排ガスは、溶解室又は予熱室から排出された後の後工程で異常燃焼する懸念もある。更に、過剰の可燃性ガスを含む排ガスを処理する際に、溶解室又は予熱室の後段に設けた二次燃焼室などでこの排ガスを燃焼させると、排ガス温度が例えば１２００℃を越える高温になり、二次燃焼室などの熱負荷が高まり、設備トラブルを起こす懸念がある。又、ダイオキシン類の再合成を防止するために、二次燃焼室からの排ガスを冷却する場合には、大量の冷却水が必要となり、これにより排ガス中の水蒸気量が増加するため、これを吸引するブロワーの能力も過剰に大きなものが必要になる。又、過剰な能力の冷却水供給設備及びブロワーを有していない場合には、排ガス温度をダイオキシン類の再合成防止に必要な温度まで降下させることができないため、ダイオキシン類の再合成が起こると共に、ブロワーの前段に配置されるバグフィルターの炉布が熱により破損する恐れがある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、使用済み自動車及び使用済み家電機器に含まれる可燃物の燃焼熱を有効に利用することにより、排ガス温度を低減して可燃物の燃焼熱による設備トラブルを防止しながら、使用済み自動車及び使用済み家電機器をシュレッダー処理することなく、即ち、シュレッダーダストを発生させずに鉄源としてリサイクル処理する方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第１の発明に係る、使用済み自動車又は使用済み家電機器のリサイクル処理方法は、加熱源を有する溶解室と、この溶解室に直結し、溶解室で発生する排ガスにより予熱するシャフト型の予熱室とを有する溶解設備を用い、使用済み自動車からシュレッダー処理を施すことなく得られた廃車プレス屑、又は、使用済み家電機器からシュレッダー処理を施すことなく得られた廃家電屑を溶解原料として溶解する際に、未溶解の廃車プレス屑又は廃家電屑が溶解室内と予熱室内とに存在する状態を保つように予熱室へ廃車プレス屑又は廃家電屑を供給すると共に、溶解室内に酸素含有ガスを供給して廃車プレス屑又は廃家電屑に含まれる可燃物のガス化並びに燃焼を促進させ、且つ、予熱室から排出される排ガスの一部を溶解室へ循環させながら、溶解室内の廃車プレス屑又は廃家電屑を前記加熱源にて溶解し、溶解室内に所定量の溶湯が生成した時点で出湯することを特徴とするものである。
【００１１】
第２の発明に係る、使用済み自動車又は使用済み家電機器のリサイクル処理方法は、第１の発明において、前記酸素含有ガスの供給量を調整すると共に、予熱室から排出される排ガスの溶解室への循環量を調整して、予熱室出口の排ガス温度を４００℃以上に保つことを特徴とするものである。
【００１２】
第３の発明に係る、使用済み自動車又は使用済み家電機器のリサイクル処理方法は、第１又は第２の発明において、予熱室の下流側に設けられた二次燃焼室で排ガス中の可燃性ガスを燃焼させ、排ガス温度を８５０℃以上に保ち、その後、二次燃焼室の下流側に設けられた冷却室で排ガスを２５０℃以下まで急冷することを特徴とするものである。
【００１３】
第４の発明に係る、使用済み自動車又は使用済み家電機器のリサイクル処理方法は、第３の発明において、予熱室から排出される排ガスの溶解室への循環量を調整して、二次燃焼室出口の排ガス温度を１２００℃以下に保つことを特徴とするものである。
【００１４】
第５の発明に係る、使用済み自動車又は使用済み家電機器のリサイクル処理方法は、第１ないし第４の発明の何れかにおいて、前記加熱源がアーク加熱であることを特徴とするものである。
【００１５】
第１の発明では、使用済み自動車からシュレッダー処理を施さずに得られた廃車プレス屑、又は、使用済み家電機器からシュレッダー処理を施さずに得られた廃家電屑を溶解原料として溶解する際に、未溶解の廃車プレス屑又は廃家電屑が溶解室と予熱室とに存在する状態を保つように、予熱室へ廃車プレス屑又は廃家電屑を装入しながら溶解するので、廃車プレス屑及び廃家電屑は溶解室内の溶湯中に直接装入されず、未溶解の廃車プレス屑又は廃家電屑の上に装入され、排ガスで予熱された後に溶湯中に供給されるので、廃車プレス屑及び廃家電屑に含まれる可燃物の揮発及び燃焼がこの予熱中に徐々に進行し、廃車プレス屑及び廃家電屑が溶湯中に浸漬した際の急激な燃焼及び発煙を防止することができる。又、溶解室内に酸素含有ガスを供給し、廃車プレス屑又は廃家電屑に含まれる可燃物のガス化並びに燃焼を促進させるので、廃車プレス屑及び廃家電屑が溶湯中に浸漬した際の急激な燃焼及び発煙を更に防止することができ、これにより発生ガス量が平準化され、安定的な溶解操業を行うことができる。更に、可燃物の揮発及び燃焼により生成される可燃性ガスを含んだ、予熱室から排出される排ガスの一部を溶解室へ循環・供給することにより、排ガス中の可燃性ガスが溶解室内で燃焼し、この燃焼熱により排ガス温度が上昇するため、溶解室内及び予熱室内に滞留する廃車プレス屑及び廃家電屑の予熱が促進される。同時に、廃車プレス屑及び廃家電屑に含まれる可燃物の揮発及び燃焼が更に促進される。
【００１６】
第２の発明では、酸素含有ガスの供給量並びに予熱室から排出される排ガスの溶解室への循環量を調整して、予熱室出口の排ガス温度を４００℃以上に保つので、廃車プレス屑又は廃家電屑に含まれる合成樹脂類やゴムなどのガス化により生成するタール系組成物の固化を防止することができ、ダクト閉塞などの設備トラブルが回避され、安定的な溶解操業が可能となる。但し、タール系組成物を発生させないようにするためには、排ガス温度をタール系組成物の分解温度以上である１０００℃以上とすることが好ましい。
【００１７】
第３の発明では、予熱室の下流側に設けられた二次燃焼室で未燃焼の可燃性ガスを燃焼させ、排ガス温度を８５０℃以上に保つので、ダイオキシン類の分解が継続され、排ガス中のダイオキシン類の濃度を極めて低い値にすることができ、更に、その後、二次燃焼室の下流側に設けられた冷却室で排ガスを２５０℃以下まで急冷するので、ダイオキシン類の再合成を防止することができ、排ガス中のダイオキシン類の濃度を極めて低くすることができる。
【００１８】
第４の発明では、予熱室から排出される排ガスの溶解室への循環量を調整して、二次燃焼室出口の排ガス温度を１２００℃以下に保つので、二次燃焼室の熱負荷が軽減され、設備トラブルを起こすことなく、安定的な操業が可能になる。又、その後に冷却室で急冷する際の冷却水量を適量に抑えることができるため、水蒸気の発生量が抑制され、排ガス量の過剰な増加も起こらず、吸引ブロワーの容量を抑えることができる。この場合、安定して、二次燃焼室の熱負荷を軽減させ、且つ、吸引ブロワーの容量を抑えるためには、二次燃焼室出口の排ガス温度を１０００℃以下に保つことが望ましい。
【００１９】
第５の発明では、加熱源としてアーク加熱を用いているので、加熱量及び加熱速度の制御が容易となり、廃車プレス屑又は廃家電屑を迅速且つ安定して溶解することができる。
【００２０】
尚、本発明において、廃車プレス屑とは、エンジン、バッテリー、燃料タンク、タイヤ、サスペンション、駆動軸などの有価部品が取り除かれた使用済み自動車をプレスしたものやプレス後に切断したものであり、又、廃家電屑とは、テレビの場合はブラウン管やプリント基板など、冷蔵庫の場合はコンプレッサーや冷媒フロンなど、エアコンの場合はコンプレッサーや熱交換器及び冷媒フロンなど、洗濯機の場合はモーター→塩水などの除去すべき部分が取り除かれた使用済み家電機器のプレスする前のもの又はプレス後のものである。家電機器の外殻は直方体形状をしており、且つ、家電機器の大きさであれば本発明のリサイクル処理方法においてはその大きさのままでも大半の家電機器は溶解することができるので、使用済み家電機器の場合には、プレス費用を削減する観点からプレスせず、その形状のままで溶解することが好ましい。更に、溶解原料は廃車プレス屑及び廃家電屑のみでもよいし、通常の鉄スクラップや冷銑及び直接還元鉄などの他の冷鉄源を混合してもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態の例を示す図であり、本発明を実施したアーク溶解設備の縦断面概略図、図２は、図１に示すアーク溶解設備に接続する排ガス処理設備の概略図である。
【００２２】
図１において、内部を耐火物で施工され、底部に底部電極６を備えた溶解室２の上部には、シャフト型の予熱室３と水冷構造の側壁部４とが配置され、側壁部４の上部開口部は開閉自在な水冷構造の上蓋５で覆われている。この上蓋５を貫通して、溶解室２内へ上下移動可能な黒鉛製の上部電極７が設けられている。底部電極６と上部電極７とは直流電源（図示せず）に連結し、底部電極６と上部電極７との間で、加熱源となるアーク１８を発生させる。
【００２３】
予熱室３の上方には、シュレッダー処理を施さずに得られた廃車プレス屑又は廃家電屑を溶解原料１３として供給するための底開き型の供給用バケット１２が走行台車２３に吊り下げられて設けられており、この供給用バケット１２により、予熱室３の上部に設けられた開閉蓋１９及び開閉蓋１９ａを開閉させて、廃車プレス屑又は廃家電屑が溶解原料１３として予熱室３内に装入される。廃車プレス屑などの溶解原料１３の装入の際に、開閉蓋１９及び開閉蓋１９ａを交互に開閉させること、即ち、どちらか一方の開閉蓋１９、１９ａを閉鎖しておくことで、溶解室２で発生する排ガスの漏洩を防止することができる。
【００２４】
溶解原料１３としては、使用済み自動車からシュレッダー処理せずに得られた廃車プレス屑１４、又は、使用済み家電機器からシュレッダー処理せずに得られた廃家電屑を用いることとする。但し、これら以外に、溶解原料１３として、製鉄所で発生するクロップなどの屑化部分や所謂「市中屑」と呼ばれる鉄スクラップなどの通常の鉄スクラップ１５又は冷銑若しくは直接還元鉄などの他の冷鉄源を併用してもよい。図１は、溶解原料１３として、廃車プレス屑１４と通常の鉄スクラップ１５とを併用して使用した場合を示している。
【００２５】
自動車及び家電機器には導電材料として多量の銅製部材が配置されており、この銅製部材が溶解後の溶湯１６の銅濃度を上昇させる主原因であるので、使用済み自動車及び使用済み家電機器から予め銅製部材を取り除き、その後屑化してもよい。その際に、自動車及び家電機器を構成する銅製部材の内の８０％以上を予め取り除くことで、生成される溶湯１６の銅濃度を０．３５ｍａｓｓ％以下に抑えることができ、銅濃度規格が０．３５ｍａｓｓ％程度以下の鉄鋼製品の鉄源として使用することができる。
【００２６】
予熱室３の上部にはダクト２０が設けられており、ダクト２０は排ガス処理設備３１に連結している。又、ダクト２０には、ダクト２０から分岐するダクト２４が設けられ、ダクト２４の他端は溶解室２内に挿入されている。ダクト２４には、流量を調整するためのダンパー２５及びダクト２４を介して排ガスを溶解室２へ循環させるための動力であるブロワー２６が設置されている。即ち、溶解室２で発生して予熱室３を通過した排ガスは、その一部がダクト２４を介して溶解室２へ循環し、残部がダクト２０を経由して排ガス処理設備３１へ排出される。その際、予熱室３を通過する排ガスにより、予熱室３内に装入された廃車プレス屑１４などの溶解原料１３が予熱される。尚、ダクト２４は、ダクト２０から分岐させる必要はなく、予熱室３の上部に直接接続させてもよい。
【００２７】
上蓋５を貫通して、酸素含有ガス供給ランス８が設けられている。廃車プレス屑１４及び廃家電屑に含まれる可燃物のガス化並びに燃焼を促進させると共に、ダクト２４を介して溶解室２内に循環される排ガス中の可燃性ガスを燃焼させる目的で、酸素含有ガス供給ランス８を介して酸素含有ガスが溶解室２内に吹き込まれる。酸素含有ガスとしては、空気、酸素富化空気及び純酸素を用いることができる。
【００２８】
溶解室２の予熱室３が直結されている側とは異なる部分に設けられた突出部２ａには、その底部に、扉２１で出口側を押さえ付けられて内部に詰め砂又はマッド剤が充填された出湯口１０と、その側壁に、扉２２で出口側を押さえ付けられて内部に詰め砂又はマッド剤が充填された出滓口１１とが設けられている。そして、出湯口１０の鉛直上方に対応する部位の上蓋５には、バーナー９が取り付けられている。バーナー９は、重油、灯油、微粉炭、プロパンガス、天然ガスなどの化石燃料を、空気又は酸素若しくは酸素富化空気により溶解室２内で燃焼させる。尚、溶解室２は傾動装置（図示せず）により出湯口１０側に傾動するようになっている。このようにして直流式アーク溶解設備１が構成されている。
【００２９】
一方、図２に示すように、ダクト２０の下流側に接続して設けられた排ガス処理設備３１として、先ず最初に二次燃焼室３２がダクト２０と連結して設けられている。溶解室２で発生し、予熱室３を経由して排出される排ガス中の可燃性成分を燃焼させ、排ガス温度を昇温させるために、二次燃焼室３２には空気などの酸素含有ガスが供給される。又、二次燃焼室３２には、重油、灯油、ＬＰＧなどの燃料を用いる補助バーナー３３が設置されており、補助バーナー３３により排ガスの燃焼及び昇温を促進させることができる。
【００３０】
二次燃焼室３２の下流側には冷却室３４が設置されている。この冷却室３４には水噴霧ノズル３５が設置されており、冷却水を噴霧して排ガスを急冷することにより、ダイオキシン類などの有害物質の再合成を防止することができる。
【００３１】
冷却室３４の下流側には、希釈用空気供給管３６が接続されており、希釈用の空気と排ガスとが合流できるようになっている。希釈用空気としては、建家を集塵するために吸引した空気であっても、又、希釈用空気として専用に供給する空気であっても、どちらでもよい。
【００３２】
希釈用空気供給管３６の接続部よりも下流側には、吸着剤供給部３７と、吸着剤供給部３７に繋がるブロワー３８とが設置されており、ブロワー３８を介して吸着剤供給部３７から排ガス中に吸着剤を供給することで、有害物質を更に低レベルまで低減することができる。この場合、吸着剤としては消石灰、活性炭、石炭灰などを用いることができる。又、吸着剤供給部３７の下流側にはバグフィルター３９が設置され、バグフィルター３９を通過した排ガスは、バグフィルター３９の下流側に設けたブロワー４０を介して、ブロワー４０の下流に設置された煙突４１から大気に放出される。このようにして排ガス処理設備３１が構成されている。
【００３３】
このような構成の直流式アーク溶解設備１及び排ガス処理設備３１を用いて、使用済み自動車からシュレッダー処理を施すことなく得られた廃車プレス屑１４、又は、使用済み家電機器からシュレッダー処理を施すことなく得られた廃家電屑を溶解原料１３としてリサイクル処理するに際しては、先ず、溶解室２を水平状態とし、供給用バケット１２から予熱室３内に溶解原料１３を装入する。予熱室３内に装入された溶解原料１３は、予熱室３を経由して溶解室２内にも装入され、やがて予熱室３内を充填する。尚、溶解室２内へ溶解原料１３を均一に装入するために、上蓋５を開けて予熱室３と反対側の溶解室２内に溶解原料１３を装入してもよい。又、前述したように、通常の鉄スクラップ１５や冷銑及び直接還元鉄などの他の冷鉄源を同時に予熱室３や溶解室２へ溶解原料１３として装入してもよい。
【００３４】
次いで、底部電極６と上部電極７との間に直流電流を給電しつつ上部電極７を昇降させ、底部電極６と上部電極７との間、又は、装入された溶解原料１３と上部電極７との間でアーク１８を発生させる。そして、発生するアーク熱により溶解原料１３を溶解して溶湯１６を生成させる。溶湯１６の生成に伴い、生石灰、蛍石などのフラックスを溶解室２内に装入して溶融状態のスラグ１７を溶湯１６上に形成させ、溶湯１６の酸化を防止すると共に溶湯１６の保温を図る。スラグ１７の量が多すぎる場合には、溶解中でも出滓口１１から排滓することができる。
【００３５】
溶湯１６の生成に伴って溶解室２内の溶解原料１３は減少し、これに伴って予熱室３内の溶解原料１３が自由落下して溶解室２内に供給される。このように、溶湯１６の生成に伴って、予熱室３内の溶解原料１３は減少するので、この減少分を補うために供給用バケット１２から予熱室３へ溶解原料１３を装入する。この溶解原料１３の予熱室３内への装入は、溶解原料１３が予熱室３と溶解室２とに連続して存在する状態を保つように、連続的又は断続的に行う。
【００３６】
溶湯１６の生成する頃から、酸素含有ガス供給ランス８を介して酸素含有ガスを溶解室２内に供給すると共に、予熱室３から排出される排ガスの一部を、ダクト２４を介して溶解室２内に循環させて、廃車プレス屑１４及び廃家電屑に含有される可燃物のガス化並びに燃焼を促進させると共に、溶解室２内に循環・供給された排ガス中の可燃性ガスを燃焼させる。この可燃物のガス化並びに燃焼、及び排ガス中の可燃性ガスの燃焼による燃焼熱によって、更に、未溶解の溶解原料１３に含まれる可燃物のガス化が促進されると共に溶解原料１３の予熱温度が上昇する。
【００３７】
このようにすることで、予熱室３から排出される排ガス中の可燃性ガスは、過剰にならず、ダイオキシン類を分解させるために行う、二次燃焼室３２における排ガスの昇温に寄与する。排ガス中には可燃性ガスが過剰に含まれていないので、過度の温度上昇が防止され、二次燃焼室３２の熱負荷が軽減し、安定的な操業が可能になる。
【００３８】
この場合、生成したタール系生成物の付着を防止するためには、酸素含有ガスの吹き込み量並びに排ガスの溶解室２への循環量を調整して、予熱室３の出口及びダクト２０での排ガス温度を４００℃以上に維持することが好ましい。又、タール系組成物を発生させないようにするためには、排ガス温度を更に上昇させ、タール系組成物の分解温度以上である１０００℃以上に昇温することが望ましい。尚、排ガス温度を効率良く上昇させるために、吹き込みランス（図示せず）を介して溶湯１６への酸素吹き込み及び炭材吹き込みを実施することが好ましい。これによりＣＯガスが発生し、酸素含有ガス供給ランス８から吹き込まれる酸素との反応による燃焼熱により、排ガス温度が一層上昇する。
【００３９】
溶解原料１３の溶解が進行して所定量、例えば１ヒート分の溶湯１６が溶解室２内に溜まったなら、溶解室２を出湯口１０側に傾動させつつ、出湯口１０を塞いでいた扉２１を開き、出湯口１０から１ヒート分の溶湯１６を溶湯保持容器（図示せず）へ出湯する。出湯に際しては、溶湯１６の凝固による出湯口１０の閉塞を防止するために、バーナー９で溶湯１６を加熱してもよい。尚、本発明における所定量の溶湯量とは、例えば１ヒート分の溶湯量や、出湯後に溶解室２内に溶湯１６を残留させる場合には、１ヒート分の溶湯量と溶解室２内の残留溶湯量とを合わせた量であり、操業状況により適宜決定される溶湯量である。
【００４０】
溶湯１６を出湯し、更に必要に応じてスラグ１７を排滓した後、溶解室２を水平に戻し、出湯口１０及び出滓口１１内に詰め砂又はマッド材を充填した後、次回ヒートの溶解を開始する。
【００４１】
出湯時、予熱室３及び溶解室２内に未溶解の溶解原料１３が連続して存在する状態を保つようにしてもよく、又、予熱室３及び溶解室２内の溶解原料１３を全て溶解してから出湯してもよい。予熱室３及び溶解室２内に溶解原料１３を残留させた場合には、２ヒート目以降に溶解する溶解原料１３を全て予熱することが可能となり、電力使用量を削減することができ、一方、溶解原料１３を出湯毎に全て溶解する場合には、出湯時の溶湯１６の温度を任意に調整することができるので、溶湯温度低下に起因する出湯時のトラブル（出湯口１０の閉塞など）を防止することができる。
【００４２】
一方、この間、予熱室３から排出された可燃性ガスを含む、溶解室２への循環分以外の排ガスは、ダクト２０を通って二次燃焼室３２に導入される。二次燃焼室３２では、排ガス中の可燃性ガスを完全燃焼させ、二次燃焼室３２の出口における排ガス温度を８５０℃以上に保つ。排ガス温度を８５０℃以上に保つことにより、ダイオキシン類を分解することができる。この場合に、排ガス温度を８５０℃以上に確保するために補助バーナー３３を用いてもよい。但し、二次燃焼室３２の出口における排ガス温度が１２００℃を越えないように、溶解室２へ循環する排ガス量を調整する。溶解室２へ循環した排ガス中の可燃性ガスは溶解室２内で燃焼するため、溶解室２へ循環する排ガス量を多くすることにより、二次燃焼室３２に導入される排ガス中の可燃性ガスが低減され、その結果、二次燃焼室３２の出口における排ガス温度が低下するため、排ガス温度を１２００℃以下に抑えることが可能となる。
【００４３】
これにより、二次燃焼室３２の熱負荷が軽減され、設備トラブルを起こすことなく、安定した操業が可能になる。又、後述するように、冷却室３４では過剰の冷却水が不要になり、排ガス中の水蒸気量が適正に抑えられ、これを吸引するブロワー４０の能力が適正化される。更なる熱負荷の軽減及びブロワー能力の適正化からみれば、二次燃焼室３２の出口における排ガス温度を１０００℃以下、即ち、８５０℃〜１０００℃の範囲に保つことが望ましい。
【００４４】
二次燃焼室３２で所定温度以上に加熱された排ガスは冷却室３４で２５０℃以下に急冷され、ダイオキシン類などの有害物質の再合成が防止される。更に、排ガスは、希釈用空気供給管３６から供給される希釈用空気と混合され、１００℃程度まで冷却される。更に、必要に応じて吸着剤供給部３７から吸着剤を供給して、排ガス中に残留するダイオキシン類などの有害物質を吸着・除去する。排ガスは、バグフィルター３９で除塵された後、煙突４１から大気に放散される。
【００４５】
このようにして廃車プレス屑１４又は廃家電屑を溶解原料１３として溶解することで、使用済み自動車や使用済み家電機器をシュレッダー処理することなしに溶解すること、即ち、シュレッダーダストを発生させずに使用済み自動車や使用済み家電機器を鉄源として安定的にリサイクルすることができる。又、溶解原料１３は直接溶湯１６中に装入されず、予熱室３内に充填する未溶解の溶解原料１３の上に上置きされ、予熱室３内で予熱された後に溶湯１６中に供給されるので、溶解原料１３に含まれる可燃物の揮発及び燃焼が予熱中に徐々に進行し、溶湯１６中に浸漬した際の急激な燃焼及び発煙を防止することができる。
【００４６】
更に、排ガスは二次燃焼室３２で８５０℃以上１２００℃以下の温度に保たれ、その後、冷却室３４で２５０℃以下まで急冷されるので、排ガス中のダイオキシン類を極めて少なくすることができる。又、排ガスが１２００℃以下に保たれるので、二次燃焼室３２の熱負荷が軽減され、設備トラブルを起こすことなく、安定した操業が可能になる。
【００４７】
尚、上記説明では直流式アーク溶解設備の場合について説明したが、交流式アーク溶解設備でも全く支障なく上記に沿って本発明を適用することができる。又、溶解室２における予熱室３と出湯口１０との位置関係は溶解室２の中心に対して１８０度の対向する位置に限るものではなく、９０度の位置であってもよい。又、出湯時に、数トン〜数十トンの溶湯１６を溶解室２内に残留させて、次回ヒートの溶解を再開してもよい。こうすることで初期の溶解が促進され、溶解効率が向上する。又、加熱源としてアーク加熱の場合について説明したが、アーク加熱以外の加熱源としては、ガスバーナー加熱、電気誘導加熱、プラズマガス加熱などを用いることができる。
【００４８】
【実施例】
図１に示す直流式アーク溶解設備における実施例を以下に説明する。このアーク溶解設備には図２に示す排ガス処理設備が接続されており、アーク溶解設備は、溶解室が直径５．５ｍ、高さ３．５ｍ、予熱室が最大幅４ｍ、長さ４ｍ、高さ５ｍで、溶解室の容量が１００トンである。用いた廃車プレス屑は、エンジン、バッテリー、燃料タンク、タイヤ、サスペンション、駆動軸、及び、バンパーなどのプラスチック類の一部と銅製部材の９０％以上とを取り除いた使用済み自動車をプレスしたものである。
【００４９】
先ず、通常の鉄スクラップに廃車プレス屑を２０％配合した溶解原料を溶解室及び予熱室内に６０トン装入し、アークによる溶解を開始した。
【００５０】
この後、溶解室内の通常の鉄スクラップと廃車プレス屑との混合物、即ち溶解原料が溶解するにつれて予熱室内の溶解原料が下降したら、通常の鉄スクラップに廃車プレス屑を２０％配合した溶解原料を、供給用バケットにて予熱室に装入し、予熱室内における溶解原料の高さを一定の高さの範囲に保持しながら溶解を続けた。そして、溶解室内に約１００トンの溶湯が生成した時点で、溶湯成分を調整すると共に溶湯を昇温した後、約３０トンの溶湯を溶解室に残し、溶解室と予熱室とに溶解原料が連続して存在する状態で、溶湯約７０トンを取鍋に出湯した。
【００５１】
出湯後、予熱室内における溶解原料の高さを一定の高さの範囲に保持しながら溶解室内の溶解原料を溶解し、溶解室内に約１００トンの溶湯が生成した時点で、溶湯成分を調整すると共に溶湯を昇温した後、約３０トンの溶湯を溶解室に残し、溶解室と予熱室とに溶解原料が連続して存在する状態で、溶湯約７０トンを取鍋に出湯することを繰り返し実施した。
【００５２】
このようにして得られた溶湯の銅濃度は全て０．３５ｍａｓｓ％以下であり、溶湯は連続鋳造機で鋳造した後、熱間圧延し、銅濃度規格が０．３５ｍａｓｓ％以下の鉄鋼製品を製造した。
【００５３】
又、この間、酸素含有ガス供給ランスを介して工業用純酸素を溶解室へ供給すると共に、予熱室から排出される排ガスを溶解室へ循環させて、廃車プレス屑に含まれる可燃物のガス化並びに燃焼、及び、排ガス中の可燃性ガスの燃焼を促進させ、予熱室出口における排ガス温度を４００℃以上に保った。更に、二次燃焼室に導入された排ガスには、酸素含有ガスとして空気を供給して排ガス中の可燃性ガスを燃焼させ、二次燃焼室出口の排ガスの温度を８５０℃〜１０００℃の範囲に保ち、その後、二次燃焼室から出た排ガスを冷却室内で２５０℃以下まで急冷した。これにより、排ガス中のダイオキシン類が低減され、排ガス中のダイオキシン類の濃度を０．１ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ３　以下にすることができた。又、ダクトや二次燃焼室においてタール系組成物の付着は全く認められなかった。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、廃車プレス屑又は廃家電屑を溶解原料として溶解する際に、これら溶解原料が含有する可燃物から生成されるタール系組成物の生成・付着を防止するのみならず、溶解原料が含有する可燃物の燃焼熱をこれら溶解原料の予熱に有効活用することが可能となり、その結果、排ガス温度の過度の上昇が防止されて排ガス処理設備の熱負荷が軽減され、安定的な操業が達成される。換言すれば、シュレッダー処理費用及びシュレッダーダスト処理費用を全く必要とせず、使用済み自動車又は使用済み家電機器が含有する可燃物の燃焼熱を有効活用しながら、使用済み自動車又は使用済み家電機器を安価な鉄源としてリサイクルすることが可能となり、工業上有益な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の例を示す図であり、本発明を実施したアーク溶解設備の縦断面概略図である。
【図２】図１に示すアーク溶解設備に接続する排ガス処理設備の概略図である。
【符号の説明】
１　直流式アーク溶解設備
２　溶解室
３　予熱室
４　側壁部
５　上蓋
６　底部電極
７　上部電極
８　酸素含有ガス供給ランス
９　バーナー
１０　出湯口
１１　出滓口
１２　供給用バケット
１３　溶解原料
１４　廃車プレス屑
１５　鉄スクラップ
１６　溶湯
１７　スラグ
１８　アーク
１９　開閉蓋
２０　ダクト
２１　扉
２２　扉
２３　走行台車
２４　ダクト
２５　ダンパー
２６　ブロワー
３１　排ガス処理設備
３２　二次燃焼室
３３　補助バーナー
３４　冷却室
３５　水噴霧ノズル
３６　希釈用空気供給管
３７　吸着剤供給部
３８　ブロワー
３９　バグフィルター
４０　ブロワー
４１　煙突
【図１】
2004084044.tif 000003
【図２】
2004084044.tif 000004