(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主として使用済みアルミニウム缶からなる塊状の回収物を薫蒸処理する薫蒸工程と、上記回収物を解砕する解砕工程と、得られた上記回収物から非アルミニウム材を分離する選別工程と、選別されたアルミニウム缶を焙焼処理するとともに焙焼された上記アルミニウム缶を２００℃〜５５０℃の温度範囲に保持したままで振動篩に供給して付着物を除去する焙焼工程と、この焙焼工程を経た上記アルミニウム缶を溶解する溶解工程と、この溶解工程において溶解されたアルミニウムの溶湯からスラブまたは再生塊を得る鋳造工程とを、一貫して連続的に行なうことを特徴とする使用済みアルミニウム缶の回収再生方法。
【請求項２】
上記溶解工程において得られたアルミニウムを溶解状態に保持しつつ合金調整を行なう調整工程を行ない、次いで合金調整された溶湯から上記鋳造工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の使用済みアルミニウム缶の回収再生方法。
【請求項３】
上記薫蒸工程を、上記回収物に水蒸気を噴射することによって行なうことを特徴とする請求項１または２に記載の使用済みアルミニウム缶の回収再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用後等に回収された飲料缶等のアルミニウム缶を再生利用するための使用済みアルミニウム缶の回収再生方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種の炭酸飲料水やアルコール飲料等の容器として、軽量で加工性や耐腐食性に優れるアルミニウム缶が大量に使用されている。
このような飲料容器としてのアルミニウム缶は、再溶解して回収利用する場合に要する電気エネルギーが、電解精錬によって新たに製造する場合に要する電気エネルギーの数％で済む。このため、近年における省エネルギーによる地球環境保護や資源の有効活用の要請の高まりから、使用済みの上記アルミニウム缶を回収し、これを各種のアルミニウム製品として再生利用することが行なわれている。
【０００３】
図２は、従来のこの種の使用済みアルミニウム缶の回収再生方法を示すもので、回収業者によって一定の大きさのブロックにプレス成形された、主として使用済みアルミニウムからなる回収物を、トラック等の搬送手段によって先ず回収・選別工場に送り、ここで解砕機によって解砕して、内部に含まれる鉄缶等の非アルミニウム金属やプラスチック等の屑類を分離除去した後に、選別された使用済みアルミニウム缶をさらに小片に切断する。
【０００４】
次いで、得られたアルミニウム缶の切断片を、トラック等の搬送手段によって再生塊製造工場に搬入し、ここで先ず焙焼処理して、表面に付着している塗料や樹脂層などの有機物を気化して燃焼させ、残部を炭化物や酸化物として除去した後に溶解し、これを鋳造して再生塊とする。
そして、得られた再生塊を、再び搬送手段によって溶解・圧延工場に搬送して、再度溶解し、再利用に必要なアルミニウム合金を得るための合金調整を行なった後に、鋳造してスラブを製造し、これを圧延して原料アルミニウム板に成形する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の使用済みアルミニウム缶の回収再生方法にあっては、それぞれの工程に必要な設備機器を有する複数の工場間を、トラック等の搬送手段によって運搬する必要があるとともに、再生塊製造工場および溶解・圧延工場において、合計２度の溶解工程および鋳造工程を要するために、全体として無駄なエネルギーを要して経済性に劣るという問題点があり、より合理化した工程による一層の再生アルミニウム合金単価の低減化が望まれていた。
【０００６】
また、特に回収・選別工場においては、回収業者によってプレス成形された回収物中に、腐敗した残存飲料物等の異臭を放つ物質や、蝿、ゴキブリおよびその卵等が内包されているために、解砕工程前の保管時や当該解砕作業時に、周辺環境や作業環境に悪影響を与えるという問題点もあった。
【０００７】
本発明は、上記従来の使用済みアルミニウム缶の回収再生方法が有する課題を効果的に解決すべくなされたもので、主として使用済みアルミニウム缶を含む回収物から、効率的にアルミニウム合金を分離回収して再利用を図ることができ、よって再生アルミニウム合金単価を低減させることができて経済性および環境面に優れる使用済みアルミニウム缶の回収再生方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明に係る使用済みアルミニウム缶の回収再生方法は、主として使用済みアルミニウム缶からなる塊状の回収物を薫蒸処理する薫蒸工程と、上記回収物を解砕する解砕工程と、得られた上記回収物から非アルミニウム材を分離する選別工程と、選別されたアルミニウム缶を焙焼処理するとともに焙焼された上記アルミニウム缶を２００℃〜５５０℃の温度範囲に保持したままで振動篩に供給して付着物を除去する焙焼工程と、この焙焼工程を経た上記アルミニウム缶を溶解する溶解工程と、この溶解工程において得られたアルミニウムの溶湯からスラブまたは再生塊を得る鋳造工程とを、一貫して連続的に行なうことを特徴とするものである。
【０００９】
この際に、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の溶解工程において得られたアルミニウムを溶解状態に保持しつつ合金調整を行なう調整工程を行ない、次いで合金調整された溶湯から上記鋳造工程を行うことを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記薫蒸工程を、上記回収物に水蒸気を噴射することによって行なうことを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る使用済みアルミニウム缶の回収再生設備の一実施形態を示すもので、この回収再生設備は、トラック等の搬送手段によって搬入されてきた塊状の使用済みアルミニウム缶を主体とする回収物に対して水蒸気により薫蒸処理する薫蒸装置１と、上記回収物を解砕するブレーカー（解砕機）２と、このブレーカー２によって解砕された回収物から非アルミニウム材を分離する選別手段３と、この選別手段３を経たアルミニウム缶を焙焼処理するロータリーキルン（焙焼炉）４と、このロータリーキルン４から排出されたアルミニウム缶を溶解処理する溶解炉５と、この溶解炉５において得られたアルミニウムを溶解状態に保持するとともに合金調整する保持炉６と、この保持炉６において合金調整された溶湯からスラブを得る鋳造機７とから概略構成されたものであり、これらを含む装置類が、一の敷地８内に順次連続して配設されている。
【００１４】
ここで、薫蒸装置１の近傍には、薫蒸処理された回収物を仮置きするための置場９が設けられており、この置場９から順次回収物がフォークリフト等の搬送手段によってブレーカー２に送られるようになっている。また、上記選別手段３は、磁気によって鉄類を吸着除去する磁選機３ａと、回収物に対して空気を噴射することにより、アルミニウム缶よりも軽量のプラスチック類や屑類と、当該アルミニウム缶よりも重量が大きい銅やステンレス等の非着磁性の金属とを分離除去する風力選別機３ｂとから構成されている。ここで、ブレーカー２、磁選機３ａおよび風力選別機３ｂ間には、それぞれ搬送手段としてベルトコンベアー１０ａ、１０ｂが配設されている。そして、風力選別機３ｂの下流側には、コンベアー１０ｃを介して一次ストックホッパー１１が設けられ、このホッパー１１の排出側が、コンベアー１０ｄを介して上記ロータリーキルン４に導かれている。
【００１５】
さらに、このロータリーキルン４の下流側には、ベルトコンベアー１０ｅを介して連続的に振動篩１２が配設され、この振動篩１２を経たアルミニウム缶がベルトコンベアー１０ｆによって溶解炉５に導入されるようになっている。また、この溶解炉５の排出側には、トラフ１３を介して溜め炉１４が設けられ、この溜め炉１４の吐出側がトラフ１５ａによって保持炉６の投入側に連結されている。
【００１６】
そして、この保持炉６と鋳造機７との間には、順次トラフ１５ｂ、１５ｃ、１５ｄを介して、水素ガスを除去するための脱ガス装置１６と、浮遊スラグや固体粒で存在する非金属介在物を除去するための溶湯濾過装置１７とが配設され、鋳造機７によって得られた鋳造スラブが、天井クレーンおよびフォークリフトによって計量機１８に搬送され、次いでフォークリフトによって置き場１９に送られるようになっている。
【００１７】
次に、以上の構成からなる回収再生設備を用いて、本発明に係る使用済みアルミニウム缶の回収再生方法の一実施形態について説明する。
上記回収再生設備には、大部分が回収業者によって一定の大きさのブロックにプレス成形された、主として使用済みアルミニウム缶からなる塊状の回収物が、トラック等の搬送手段によって搬入されるが、一部プレス成形されない回収されたままのアルミニウム缶や、アルミニウム缶の製造過程の切断加工やプレス加工において生じた余剰材等の廃材が搬入されてくる。
【００１８】
そして、搬入後に、先ず少なくとも塊状の回収物を、薫蒸装置１において水蒸気により薫蒸処理する。これにより、回収物に含まれる異臭の原因となる微生物を死滅させるとともに、内部に含まれる蝿、ゴキブリ等やその卵を死滅させる。上記薫蒸処理が施された回収物は、後述する再生処理の工程に合わせて、一時置場９に仮置きする。
【００１９】
次いで、置場９に仮置きされた塊状の回収物を、順次ブレーカー２に送って解砕した（解砕工程）後に、ベルトコンベアー１０ａによって磁選機３ａに送り、この磁選機３ａにおいて鉄缶等の着磁性のある非アルミニウム材を除去した後に、さらにベルトコンベアー１０ｂで風力選別機３ｂに送って圧縮空気を噴射することにより、アルミニウム缶よりも軽量のプラスチック類や紙等の屑類、およびアルミニウム缶より重量が大きい銅やステンレス等の非着磁性の金属やコンクリート片等の夾雑物を分離除去する（選別工程）。
【００２０】
このようにして、分離された使用済みアルミニウム缶の表面には、塗料や樹脂層などの有機物が付着しており、そのまま溶解処理すると塗料や樹脂層の燃焼により溶湯中にガスが激しく発生してアルミニウムの酸化ロスが増加したり、あるいは塗料中のＴｉＯ２  から溶湯中にＴｉが混入し、アルミニウムと包晶反応による初晶金属間化合物を晶出して、加工工程における割れ等の欠陥の原因となる。
【００２１】
そこで、分離された使用済みアルミニウム缶を、コンベアー１０ｃによって一旦ストックホッパ１１に蓄え、コンベア−１０ｄを介して、一定量ごとにロータリーキルン４へと投入する。そして、このロータリーキルン４において、アルミニウムの融点よりも低い温度で焙焼処理する（焙焼工程）ことにより表面に付着していた上記有機物を直接気化させて燃焼させ、残部を炭化物や酸化物とした後に、さらに焙焼されたアルミニウム缶を２００℃〜５５０℃の温度範囲に保持したままで、ベルトコンベアー１０ｅを介して振動篩１２に供給し、上記炭化物および酸化物並びに選別工程において除去されなかった砂等の付着物を分離する（分離工程）。
【００２２】
次いで、上記振動篩１２を経た使用済みアルミニウム缶を、順次ベルトコンベアー１０ｅを介して溶解炉５に投入し、溶解する。なお、アルミニウム缶の製造過程の切断加工やプレス加工において生じた余剰材等の廃材については、直接上記溶解炉５または留め炉１４に投入して溶解する（溶解工程）。
【００２３】
そして、溶解したアルミニウム合金を、トラフ１３を通じて一時留め炉１４に移送し、この留め炉１４内の溶湯をトラフ１５ａから保持炉６に送る。ちなみに、回収されたアルミニウム缶は、缶重量の８０％以上が、通常Ａｌ−Ｍｎ系合金であるＡ３００４材によって成形されたボディ材によって占めているものの、当該アルミニウム缶を構成するエンド材としてはＡｌ−Ｍｇ系合金であるＡ５０５２Ａ、５０８２材またはＡ５１８２材等が使用されており、またタブとしてはＡ５１８２材等が用いられている。そこで、使用済みアルミニウム缶を再生して、新規のアルミニウム缶におけるボディ材として使用する場合には、合金成分を調整する必要がある。そこで、上記保持炉６において、再利用に要請されるアルミニウム合金となるように合金調整を行なう。
【００２４】
さらに、保持炉６において合金調整された溶湯中には、アルミニウムに溶解し易い気体である水素が含まれている。この水素は、アルミニウムと化合物を作らないが、溶湯中における溶解量が固体の場合と比較して数十倍大きいために、鋳造時に過飽和状態となってスラブ中に気孔を発生したり、あるいはひけ巣欠陥を助長する原因となる。また、上記溶湯中には、アルミニウム合金の液相以上の温度で固体粒として存在する酸化物等の非金属介在物も含まれており、そのまま鋳造すると機械的特性の低下や表面欠陥の発生を招く。
【００２５】
そこで、保持炉６を経た溶湯を、トラフ１５ｂからインライン脱ガス装置１６に送り、溶湯中に含まれる水素を別途供給される非溶解性の各種ガスとともに脱ガス処理するとともに、さらにトラフ１５ｃから溶湯濾過装置１７に送って上記非金属介在物等を除去した後に、トラフ１５ｄから鋳造機７に送ってスラブに鋳造する。そして、得られたスラブをクレーンおよびフォークリフトによって計量機１８に搬送して計量した後に、フォークリフトによってスラブ置き場１９に移送して保管し、適宜アルミニウム条の圧延工場へと搬出する。
他方、溶解および保持時に酸化物として生成されたアルミニウムドロスは、当該溶解炉５、留め炉１４および保持炉６から掻き出されて、回転羽根式等の絞り機によって数十％のアルミニウム成分が回収された後に、残部がホッパーへと送られる。
【００２６】
このように、上記構成からなる使用済みアルミニウム缶の回収再生設備および回収再生方法によれば、回収物の解砕工程から選別工程、焙焼工程、溶解工程、合金調整工程および鋳造工程を、一の敷地８内において一貫して連続的に行なっているので、従来のようにそれぞれの工程に必要な設備機器を有する複数の工場間をトラック等の搬送手段によって運搬する必要が無く、しかも複数回の溶解および鋳造を必要としないために、全体としての経済性に優れ、よって再生アルミニウム合金における製造単価を大幅に低減化することができる。
【００２７】
加えて、回収再生設備に送られてきた回収物を、先ず薫蒸装置１において水蒸気により薫蒸処理しているので、異臭の原因となる微生物を死滅させ、かつ蝿やゴキブリおよびその卵等を死滅させることができる。この結果、後段のブレーカー２において解砕工程を行なう前に、一定期間置場９に保管しておいた場合においても、周辺環境や作業環境に悪影響を与えることが無い。
【００２８】
この際に、上記薫蒸工程として、取り扱いが容易で設備単価の低い水蒸気を用いているので経済的であるとともに、特にアルミニウム合金は、熱伝導率と耐腐食性に優れるために、約１００℃の湿熱源である水蒸気を使用した場合においても、塊状の回収物の内部まで十分な殺菌等の効果を得ることができる。加えて、上記回収再生設備においては、ロータリーキルン４や溶解炉５等の高温の排ガスを発生する設備を有しているために、当該排ガスを利用して上記水蒸気を発生させることにより、より一層安価な水蒸気を得ることができる。
【００２９】
さらに、ロータリーキルン４において焙焼された使用済みアルミニウム缶を、高温の２００℃〜５５０℃の温度範囲に保持したままで振動篩１２に供給し、そのまま溶解炉５に投入して溶解しているので、溶解炉５において必要とされる溶解熱量を低減化させることができ、一層の省エネルギー化を図ることができる。
【００３０】
しかも、焙焼工程後に、一旦上記アルミニウム缶を冷却して振動篩１２に供給すると、熱伝導性に優れるアルミニウム合金の表面に結露を生じて、粉状のＴｉＯ２  が付着することにより、分離除去し難くなるのに対して、上述した高温のままの使用済みアルミニウム缶を振動篩１２に供給しているので、当該ＴｉＯ２  等を表面に付着させることなく円滑に除去することができるとともに、上記結露によって振動篩１２に錆び等が付着し、これが供給される使用済みアルミニウム缶に転写付着することによって、後段で溶解した際に品質低下を招くといったおそれもない。
【００３１】
なお、上述した実施の形態においては、回収された使用済みアルミニウム缶を再生して、アルミニウム缶のボディ材として再利用する場合についてのみ説明したが、これに限定されるものではなく、保持炉６における合金調整や、別途アルミニウムを添加することによって、各種のアルミニウム合金からなる製品に必要な原料として再生することが可能である。したがって、鋳造機７においても、本実施形態に示したようにスラブに鋳造する場合に限らず、例えば押出材として再生する場合には、当該鋳造機７としてビレット鋳造用のものを適用することも可能である。
【００３２】
また、上記実施の形態においては、薫蒸工程を回収物に水蒸気を噴射することによって行なう場合について説明したが、これに限るものではなく、例えば蝿やゴキブリおよびその卵等による周辺環境等への悪影響を防止することが主たる目的である場合には、上記水蒸気に代えて殺虫剤の噴霧による薫蒸工程を設けても良く、これによれば、水蒸気を使用した場合よりも一層設備費用の低減化を図ることが可能となる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜３のいずれかに記載の発明によれば、主として使用済みアルミニウム缶からなる回収物の解砕工程から選別工程、焙焼工程、溶解工程、合金調整工程および鋳造工程を、一の敷地内において一貫して連続的に行なっているので、従来のようにそれぞれの工程に必要な設備機器を有する複数の工場間をトラック等の搬送手段によって運搬する必要が無く、しかも複数回の溶解および鋳造を必要としないために、全体としての経済性に優れ、よって再生アルミニウム合金における製造単価を大幅に低減化することができる。
【００３４】
また、先ず塊状の回収物を薫蒸処理しているので、悪臭の原因となる微生物、並びに蝿やゴキブリおよびその卵等を死滅させることができ、よって周辺環境や作業環境に悪影響を与えることが無いといった効果が得られるとともに、後段の溶解炉において必要とされる溶解熱量を低減化させることができ、一層の省エネルギー化を図ることができる等の効果が得られる。特に、請求項３に記載の発明によれば、経済性に優れるとともに、内部まで十分な殺菌効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の使用済みアルミニウム缶の回収再生設備の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】従来のアルミニウム缶の回収再生方法を説明するための概略構成図である。
【符号の説明】
１  薫蒸装置
２  ブレーカー（解砕機）
３  選別手段
３ａ  磁選機
３ｂ  風力選別機
４  ロータリーキルン（焙焼炉）
５  溶解炉
６  保持炉
７  鋳造機
８  敷地
１０ａ〜１０ｆ  ベルトコンベアー
１３、１５ａ〜１５ｄ  トラフ
【図１】
0004465798.tif 000002
【図２】
0004465798.tif 000003