(57)【要約】【課題】可燃性廃棄物を７００℃以下の低温で安定的に燃焼させ、廃棄物に含まれる有価金属等を高品位の状態で効率よく安価に回収する。【解決手段】炉壁(３)で囲まれた炉内に、可燃性廃棄物(６)を収容する加熱処理室(５)が形成してある。加熱処理室(５)内へ空気を供給する給気路(28)と、加熱処理室(５)内で生じた排ガスを炉外へ排出する排気路(30)とを備える。給気路(28)に給気量制御手段(34)を備える。炉内で加熱処理室(５)の下方に、通気性を備えた第１仕切り板(７)を介して熱源収容室(８)を設ける。熱源収容室(８)の下方に、通気性を備えた第２仕切り板(９)を介して液体回収室(10)を設ける。熱源収容室(８)内に、発熱と吸熱とが可能な保熱材(12)を配置する。保熱材(12)は、炉内の温度が上昇すると周囲の雰囲気から吸熱し、炉内の温度が低下すると周囲へ放熱する。【選択図】図１
2012002386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉壁(３)で囲まれた炉内に、可燃性廃棄物(６)を収容する加熱処理室(５)が形成してあり、この加熱処理室(５)内へ空気を供給する給気路(28)と、上記の加熱処理室(５)内で生じた排ガスを炉外へ排出する排気路(30)とを備え、上記の給気路(28)と排気路(30)との少なくともいずれかに給気量制御手段(34)を備えた加熱炉であって、
上記の炉内で加熱処理室(５)の下方に、通気性を備えた第１仕切り板(７)を介して熱源収容室(８)を設けるとともに、この熱源収容室(８)の下方に、通気性を備えた第２仕切り板(９)を介して液体回収室(10)を設け、
上記の熱源収容室(８)内に発熱と吸熱とが可能な保熱材(12)を配置し、この保熱材(12)は、炉内の温度が上昇すると周囲の雰囲気から吸熱し、炉内の温度が低下すると周囲へ放熱することを特徴とする、加熱炉。
【請求項２】
上記の給気路(28)の炉内側端部は、上記の液体回収室(10)内に開口してあり、
上記の保熱材(12)は、燃焼後も保形性を備える可燃性炭素材からなる、請求項１に記載の加熱炉。
【請求項３】
上記の保熱材(12)は、粉炭を粘結材で練り固めて、上下方向に通気路(14)を備えた所定形状に成形してある、請求項２に記載の加熱炉。
【請求項４】
上記の保熱材(12)は、通気性を備えた載置台(13)に載置してあり、この載置台(13)はこれに載置された保熱材(12)の上方に保護カバー(18)を備える、請求項２または請求項３に記載の加熱炉。
【請求項５】
上記の給気路(28)上に磁場を形成する磁場形成手段(33)を備える、請求項１から４のいずれかに記載の加熱炉。
【請求項６】
上記の排気路(30)は、上記の排ガスを浄化する浄化手段(48)を備える、請求項１から５のいずれかに記載の加熱炉。
【請求項７】
上記の加熱処理室(５)から上記の液体回収室(10)へ落下した液体(43)を炉外へ取出す液体回収路(32)を備えており、この液体回収路(32)の炉内側端部を上記の液体回収室(10)に開口し、上記の液体回収室(10)の底面に、上記の液体回収路(32)の開口端に向けて下方に傾斜した案内面(42)を備える、請求項１から６のいずれかに記載の加熱炉。
【請求項８】
上記の液体回収路(32)に液面制御手段(44)を備えており、この液面制御手段(44)が液体回収室(10)内の液面(45)を所定高さ以下に制御する、請求項７に記載の加熱炉。
【請求項９】
炉壁(３)で囲まれた炉内の加熱処理室(５)内へ可燃性廃棄物(６)を収容し、この加熱処理室(５)内に連通する給気路(28)を介して炉外から加熱処理室(５)内へ空気を供給し、この加熱処理室(５)内で上記の可燃性廃棄物(６)と上記の空気中の酸素とを反応させ、この反応により生じた排ガスを排気路(30)を介して炉外へ排出し、上記の給気路(28)と排気路(30)との少なくともいずれかに設けた給気量制御手段(34)で加熱処理室(５)内への給気量を調整することにより、上記の可燃性廃棄物(６)と酸素との反応を制御する、加熱処理方法であって、
上記の炉内で上記の加熱処理室(５)の下方に熱源収容室(８)を設けて、この熱源収容室(８)内に発熱と吸熱とが可能な保熱材(12)を配置し、炉内の温度が上昇すると周囲の雰囲気からこの保熱材(12)に吸熱させ、炉内の温度が低下するとこの保熱材(12)から周囲へ放熱させることを特徴とする、加熱処理方法。
【請求項１０】
上記の保熱材(12)を、燃焼後も保形性を備える可燃性炭素材で構成し、加熱処理の初期にこの保熱材(12)を燃焼させることで、上記の加熱処理室(５)内の可燃性廃棄物(６)を燃焼可能な温度以上に昇温させる、請求項９に記載の加熱処理方法。
【請求項１１】
上記の保熱材(12)は、粉炭を粘結材で練り固めて、上下方向に通気路(14)を備えた所定形状に成形してある、請求項１０に記載の加熱処理方法。
【請求項１２】
上記の給気路(28)上に磁場を形成し、この給気路(28)内を流通する空気をこの磁場で磁気処理したのち、上記の加熱処理室(５)内へ供給する、請求項９から１１のいずれかに記載の加熱処理方法。
【請求項１３】
上記の排気路(30)に浄化手段(48)を設け、上記の加熱処理室(５)から排気路(30)へ排出された排ガスをこの浄化手段(48)で浄化する、請求項９から１２のいずれかに記載の加熱処理方法。
【請求項１４】
上記の熱源収容室(８)の下方に液体回収室(10)を設け、上記の加熱処理室(５)での加熱により上記の可燃性廃棄物(６)から生じた液体(43)を落下させてこの液体回収室(10)に受け止め、この液体回収室(10)に連通する液体回収路(32)を介して上記の液体(43)を炉外へ取出す、請求項９から１３のいずれかに記載の加熱処理方法。
【請求項１５】
上記の液体回収路(32)に液面制御手段(44)を配置し、この液面制御手段(44)により、液体回収室(10)内の液面(45)が所定高さを超えると、液体回収室(10)内の液体(43)を上記の液体回収路(32)から炉外へ取出す、請求項１４に記載の加熱処理方法。
【請求項１６】
有価無機物と合成樹脂類とを含有する可燃性廃棄物(６)から、その有価無機物を分離して回収する有価物の回収方法であって、
上記の請求項１から８のいずれかに記載の加熱炉(１)を用い、上記の加熱処理室(５)に収容した上記の可燃性廃棄物(６)を加熱して上記の合成樹脂類を燃焼、熱分解若しくは流動化させることにより、上記の有価無機物を合成樹脂類から分離して回収することを特徴とする、有価物の回収方法。
【請求項１７】
合成樹脂類を含有する可燃性廃棄物(６)から、その合成樹脂類の分解生成物を分離して回収する有価物の回収方法であって、
上記の請求項１から８のいずれかに記載の加熱炉(１)を用い、上記の加熱処理室(５)に収容した上記の可燃性廃棄物(６)を加熱して上記の合成樹脂類を熱分解させ、生じた分解生成物を上記の液体回収室(10)に受け止めて回収することを特徴とする、有価物の回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱炉と加熱処理方法および有価物の回収方法に関し、さらに詳しくは、可燃性廃棄物を７００℃以下の低温で安定的に燃焼させることができ、廃棄物に含まれる有価金属等を高品位の状態で効率よく安価に回収できる、加熱炉と加熱処理方法および有価物の回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
可燃物を含む一般廃棄物や産業廃棄物等は、通常、焼却により処理されている。具体的には、廃棄物を加熱炉内で燃焼させるのであるが、燃焼によって生成される炭酸ガスやダイオキシン類等の有害物質の発生等が、大きな環境問題となっている。
また廃棄物の燃焼には、重油などの燃料を必要とするため、ランニングコストが高くつくうえ、廃棄物に含まれる廃プラスチック類等が燃焼すると加熱炉内が高温になるため、耐熱性や防爆性に優れた高価な設備を必要とし、さらにその燃焼熱で炉壁を損傷し易いためメンテナンスに多大なコストがかかる問題がある。
一方、例えば不要となった電子基板や携帯電話など、廃棄物には希少金属やセラミックスなどの有価物が多く含まれる場合があるが、上記の加熱炉により廃棄物を高温で焼却すると、これらの有価物が酸化したり、炭素などの不純物を吸着したりしてしまうため、この有価物をリサイクルするには還元処理等を施さなければならず、高品位の状態での回収や再生を安価に実施できない問題がある。
【０００３】
上記の問題点を解消するため、従来、加熱炉内に供給する空気を制限して、炉内での燃焼を抑制し炉内温度を低温に維持するとともに、燃焼用空気に磁気処理を施すことが提案されている(例えば、特許文献１参照。)。
即ちこの従来技術では、炉内へ自然吸気で燃焼用空気を取り入れるとともに、この取入口を絞ることにより空気の供給量を制限し、さらに給気路上に磁場を形成して、燃焼用空気をこの磁場で磁気処理することにより、少量の燃焼用空気だけで炉内の廃棄物を継続的に低温燃焼できるようにしてあり、これによりダイオキシン類等の発生を低減できるようにしてある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３０４５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の従来技術では、炉内を例えば７００℃以下の低温に維持でき、設備やメンテナンスにかかるコストを低く抑えることができる。しかしながら、廃棄物は均一でないため燃焼熱の発生も均一でなく、このため供給空気の供給量を制御するだけでは、炉内を所定の温度に維持することが容易でない。例えば、廃棄物に含まれる廃プラスチック類は、上記の炉内温度で溶融し熱分解するが、そのときに廃プラスチック類が熱を吸収するため、その炉内温度が低下し易い。この結果、炉内での燃焼が不安定になるうえ、炉内温度が低下しすぎると、空気の供給量を増加しても燃焼を維持できなくなる虞がある。また、炉内での燃焼を促進して昇温させるため給気量を増すと、これに応じて排気による熱損失も増加することから、増量した空気で充分に燃焼しない場合は、かえって炉内温度が低下する場合もある。
【０００６】
本発明の技術的課題は上記の問題点を解消し、可燃性廃棄物を７００℃以下の低温で安定的に燃焼させることができ、廃棄物に含まれる有価金属等を高品位の状態で効率よく安価に回収できる、加熱炉と加熱処理方法および有価物の回収方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するために、例えば本発明の実施の形態を示す図１から図１１に基づいて説明すると、次のように構成したものである。
即ち、本発明１は加熱炉に関し、炉壁(３)で囲まれた炉内に、可燃性廃棄物(６)を収容する加熱処理室(５)が形成してあり、この加熱処理室(５)内へ空気を供給する給気路(28)と、上記の加熱処理室(５)内で生じた排ガスを炉外へ排出する排気路(30)とを備え、上記の給気路(28)と排気路(30)との少なくともいずれかに給気量制御手段(34)を備えた加熱炉であって、上記の炉内で加熱処理室(５)の下方に、通気性を備えた第１仕切り板(７)を介して熱源収容室(８)を設けるとともに、この熱源収容室(８)の下方に、通気性を備えた第２仕切り板(９)を介して液体回収室(10)を設け、上記の熱源収容室(８)内に発熱と吸熱とが可能な保熱材(12)を配置し、この保熱材(12)は、炉内の温度が上昇すると周囲の雰囲気から吸熱し、炉内の温度が低下すると周囲へ放熱することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明２は加熱処理方法に関し、炉壁(３)で囲まれた炉内の加熱処理室(５)内へ可燃性廃棄物(６)を収容し、この加熱処理室(５)内に連通する給気路(28)を介して炉外から加熱処理室(５)内へ空気を供給し、この加熱処理室(５)内で上記の可燃性廃棄物(６)と上記の空気中の酸素とを反応させ、この反応により生じた排ガスを排気路(30)を介して炉外へ排出し、上記の給気路(28)と排気路(30)との少なくともいずれかに設けた給気量制御手段(34)で加熱処理室(５)内への給気量を調整することにより、上記の可燃性廃棄物(６)と酸素との反応を制御する、加熱処理方法であって、上記の炉内で上記の加熱処理室(５)の下方に熱源収容室(８)を設けて、この熱源収容室(８)内に発熱と吸熱とが可能な保熱材(12)を配置し、炉内の温度が上昇すると周囲の雰囲気からこの保熱材(12)に吸熱させ、炉内の温度が低下するとこの保熱材(12)から周囲へ放熱させることを特徴とする。
【０００９】
本発明３は有価物の回収方法に関し、有価無機物と合成樹脂類とを含有する可燃性廃棄物(６)から、その有価無機物を分離して回収する有価物の回収方法であって、上記の本発明１の加熱炉(１)を用い、上記の加熱処理室(５)に収容した上記の可燃性廃棄物(６)を加熱して上記の合成樹脂類を燃焼、熱分解若しくは流動化させることにより、上記の有価無機物を合成樹脂類から分離して回収することを特徴とする。
【００１０】
さらに本発明４は有価物の回収方法に関し、合成樹脂類を含有する可燃性廃棄物(６)から、その合成樹脂類の分解生成物を分離して回収する有価物の回収方法であって、上記の本発明１の加熱炉(１)を用い、上記の加熱処理室(５)に収容した上記の可燃性廃棄物(６)を加熱して上記の合成樹脂類を熱分解させ、生じた分解生成物を上記の液体回収室(10)に受け止めて回収することを特徴とする。
【００１１】
上記の加熱処理室内に収容された可燃性廃棄物は、給気路から供給された空気中の酸素と反応して燃焼し、発生した燃焼熱で加熱されてその燃焼が維持される。このとき、上記の給気路から供給される給気量が上記の給気量制御手段で調整され、これにより上記の可燃性廃棄物の燃焼が燻った状態に制御されて、炉内の温度が、例えば２００〜７００℃程度に、好ましくは４５０〜５００℃程度に制御される。
【００１２】
一方、上記の可燃性廃棄物に含まれる合成樹脂類は、上記の炉内の昇温により軟化し、さらに昇温すると熱分解されて油状の分解生成物となる。ここで上記の合成樹脂類とは、廃プラスチックなどの合成樹脂のほか、ゴム等の熱分解可能な高分子化合物をも含む。これらの合成樹脂類は、上記の軟化や熱分解の際に吸熱して周囲の温度を低下させる。上記の可燃性廃棄物には、通常、可燃物や合成樹脂類などが不均一に混在しているので、上記の燃焼による加熱と上記の熱分解等の際の吸熱とが均一でなく、このため炉内の温度は不安定になり易い。しかし、炉内の温度が上記の燃焼で上昇し過ぎると、上記の熱源収容室に配置した保熱材が雰囲気から吸熱して炉内の温度が所定の範囲内に低下し、炉内の温度が上記の熱分解等で低下し過ぎると、上記の保熱材が周囲へ放熱して炉内の温度が所定の範囲内に上昇する。これにより炉内の温度変化が保熱材で緩衝され、炉内が所定の温度範囲内に安定良く維持される。
【００１３】
上記の保熱材は、炉内の温度を安定させるために吸熱と放熱とが可能な材料であればよく、特定の材料に限定されず、例えば多孔質の煉瓦やセラミックス材で所定形状に形成してもよく、或いはこれらの成形体を電気ヒータや所定の温度の熱媒等で所定温度に加熱してもよい。しかしこの保熱材を、燃焼後も保形性を備える可燃性炭素材で構成し、加熱処理の初期にこの保熱材を燃焼させることで、上記の加熱処理室内の加熱性廃棄物を燃焼可能な温度以上に昇温させると、可燃性廃棄物の燃焼を容易に開始できて好ましい。この場合、上記の給気路の炉内側端部は、上記の液体回収室に開口すると、上記の保熱材の燃焼に必要な空気をこの給気路から容易に供給することができて好ましい。
【００１４】
上記の可燃性炭素材は、燃焼後に保形できておればよく、木炭や竹炭など、特定の炭素材に限定されないが、粉炭を粘結材で練り固めて、上下方向に通気路を備える所定形状に成形してあると、燃焼後の保形性が容易であるうえ、任意の形状に形成できるので保熱性を容易に確保でき、しかも粉炭を用いるので安価に実施できて好ましい。この粉炭を粘結材で練り固めた可燃性炭素材とは、具体的には練炭等をいうが、その形状は円柱状などに限定されず、上記の通気路の数も任意に設定して形成することができる。
【００１５】
上記の保熱材は、例えば上記の通気性仕切り板上へ直接載置してもよいが、通気性を備えた載置台に載置しておくと、この載置台ごと行うことで、保熱材の形状を維持しながら上記の熱源収容室内への収容や、熱源収容室からの取出しを容易にできて好ましい。この場合、上記の載置台は、これに載置された保熱材の上方に保護カバーを備えると、上記の加熱処理室内で加熱されて軟化した合成樹脂や熱分解されて生じた分解生成物などが、上記の保熱材の上方に滴下もしくは流下しても、これらの落下物が保熱材に降りかかって保熱性能を阻害するという虞がなく、好ましい。
【００１６】
上記の給気路は、加熱処理室内へ燃焼用の空気を供給できればよく、特定の構造のものに限定されない。例えば、この給気路上に磁場を形成する磁場形成手段を設け、給気路内を流通する空気をこの磁場で磁気処理したのち、上記の加熱処理室内へ供給するように構成すると、この空気中の酸素が活性化されるためか、少量の空気でも良好に燃焼を維持することができ、炉内の温度を、例えばダイオキシン類の発生が抑制される７００℃以下の低温状態に容易に維持できて好ましい。なお上記の磁場は、例えば２０００〜５０００ガウス程度に設定すると、空気を良好に磁気処理できて好ましい。
【００１７】
上記の排気路は、加熱処理室内で生じた排ガスを炉外へ排出できればよく、特定の構造のものに限定されない。例えば、この排気路に浄化手段を設けて、上記の加熱処理室から排気路へ排出された排ガスをこの浄化手段で浄化すると、大気を汚染する虞がなく、好ましい。この浄化手段としては、例えば貯留した浄化水に排ガスを接触させる構造や、排ガスに浄化水を降りかける構造などを挙げることができるが、これらに限定されない。
なおこの浄化処理の際に排ガスを冷却することが多いが、この冷却により排ガスに含まれる油分を回収できる場合は、この回収した油分を燃料等に有効に利用してもよい。
【００１８】
上記の液体回収室は、上記の加熱処理室から落下した液体や灰分などを受け止める。この受け止めた液体等は、任意の手段によりこの液体回収室から取出すことができる。例えば、上記の加熱炉に、加熱処理室から上記の液体回収室へ落下した液体を炉外へ取出す液体回収路を設け、この液体回収路の炉内側端部を上記の液体回収室に開口し、上記の液体回収室の底面に、上記の液体回収路の開口端に向けて下方に傾斜した案内面を設けると、この液体回収室に受け止めた上記の液体を、上記の液体回収路を介して容易に炉外へ取出すことができて好ましい。
【００１９】
上記の液体回収室に回収された分解生成物は、上記の加熱処理室や熱源収容室からの輻射熱で液面が加熱され、この液面部分で空気と接触して燃焼し発熱するが、一方で、上記の加熱によりこの分解生成物がさらに熱分解されて吸熱する。このため、この液体回収室内の分解生成物を、より低温の液底部から炉外へ取出すと、分解生成物を多量に回収できるだけでなく、炉内の温度低下を防止して熱効率を向上させ、処理速度を速めることができる。
【００２０】
ただし、液体回収室内には、上記の表面での燃焼が維持される程度に分解生成物を貯留しておくと、その燃焼熱により炉内温度を維持できて好ましい。この貯留残量を制御する制御手段は特定のものに限定されず、例えば、上記の液体回収路に液面制御手段を設け、この液面制御手段により、液体回収室内の液面が所定高さを超えると液体回収室内の液体を液体回収路から炉外へ取出すことで、液体回収室内の液面を所定高さ以下に制御することができる。
【００２１】
上記の加熱炉は、ダイオキシン類の発生を抑制できるので、可燃性廃棄物の焼却処理に好適であるほか、さまざまな有価物の回収に用いることができる。
例えば、上記の本発明３により、廃棄携帯電話や各種の廃棄電化製品、電子基板など、希少金属と合成樹脂類とを多く含む廃棄物のほか、金属線入り電線や廃タイヤなどから、高品位の有価無機物を効率よく安価に回収することができる。ここで、上記の有価無機物とは、希少金属や貴金属、ベースメタルなどの金属類のほか、セラミックス類などをも含む。
【００２２】
即ち、加熱処理室に収容された可燃性廃棄物に含まれる合成樹脂やゴム等の合成樹脂類は、一部が燃焼するとともに残部が熱分解し、生じた油状の分解生成物が液体回収室へ滴下もしくは流下する。
一方、上記の廃棄物に含まれる金属類やセラミックス類などの有価無機物は、炉内の温度が低く、雰囲気が酸素不足であることと相俟って、酸化されにくく、高品位の状態で加熱処理室に残留する。この残留した有価無機物は、可燃性廃棄物の加熱処理が終了したのち、上記の加熱処理室から高品位の状態で取出される。
【００２３】
また、上記の本発明４により、合成樹脂類を含有する可燃性廃棄物から、その分解生成物を回収することができる。
即ち、加熱処理室に収容された可燃性廃棄物が加熱されて、この廃棄物に含まれる合成樹脂類が熱分解し、生じた油状の分解生成物が液体回収室へ滴下もしくは流下する。この液体回収室に受け止められた分解生成物は、例えばこの液体回収室に端部を開口した液体回収路から取出される。なお、この分解生成物は、上記の本発明３を用いた有価無機物を回収する際にも生じるので、この場合にも分解生成物を別途回収してもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は上記のように構成され作用することから、次の効果を奏する。
【００２５】
(１)炉内の熱源収容室に保熱材を収容してあり、炉内が高温になり過ぎるとこの保熱材が吸熱し、低温になり過ぎるとこの保熱材が放熱するので、炉内を所定の温度範囲内に安定良く維持でき、低温状態で且つ酸素濃度が薄い状態であっても、良好に可燃物の燃焼を維持することができる。
(２)可燃性廃棄物に含まれる希少金属や貴金属、ベースメタルなどの有価無機物は、炉内が低温に維持されるうえ炉内の酸素濃度が低いことから、酸化劣化が抑制された高品位の状態で回収でき、還元処理等を省略してこの回収された有価無機物を安価に再生することができる。しかも炉内が所定の温度範囲内に維持され、燃焼が良好に維持されるので、合成樹脂類を良好に燃焼または熱分解でき、上記の高品位の有価無機物や分解生成物などの有価物を効率良く回収することができる。
(３)可燃性廃棄物を７００℃以下の低温で燃焼させるので、ダイオキシン類の発生を抑制できるうえ、設備コストやメンテナンスコストを低減でき、しかも炉内を高温にするための燃料を必要としないので、ランニングコストを低減して安価に実施できるうえ、可燃物の一部を分解生成物として取出すので炭酸ガスの発生を抑制できる。
(４)炉内は７００℃以下の低温に維持されるので、圧力が大気圧前後に維持されることから、防爆設備を必要とせず、安全に加熱処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態を示す、加熱炉の一部破断斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の、加熱炉の横断平面図である。
【図３】本発明の実施形態の、第１仕切り板の底面図である。
【図４】本発明の実施形態の、第２仕切り板の要部の拡大斜視図である。
【図５】本発明の実施形態の、加熱炉の一部破断正面図である。
【図６】本発明の実施形態の、保熱材を載置した載置台の一部破断斜視図である。
【図７】本発明の実施形態の、載置台の正面図である。
【図８】本発明の実施形態の、加熱炉の一部破断背面図である。
【図９】本発明の実施形態の、給気路の一部破断側面図である。
【図１０】本発明の実施形態の、加熱炉の底部を示す縦断側面図である。
【図１１】本発明の、載置台の変形例を示す、斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１に示すように、この加熱炉(１)は、設置台(２)上に設置された円筒状の炉壁(３)を備えており、この炉壁(３)の外面が、ロックウールやガラスマット等の断熱材(４)で覆ってある。この炉壁(３)で囲まれた炉内に、加熱処理室(５)が形成してあり、この加熱処理室(５)内に可燃性廃棄物(６)が収容される。この可燃性廃棄物(６)は、家庭から出される一般廃棄物のほか、産業廃棄物などであってもよいが、この実施形態では、電子基板や携帯電話など小型の電子機器、廃タイヤなどからなり、従って上記の加熱炉(１)は有価物回収装置として用いられる。
【００２８】
上記の炉内には、加熱処理室(５)の下方に、第１仕切り板(７)を介して熱源収容室(８)が設けてあり、この熱源収容室(８)の下方に、第２仕切り板(９)を介して液体回収室(10)が設けてある。上記の両仕切り板(７・９)は、いずれも通気性を備えており、第１仕切り板(７)は、例えば図３に示すように網状に形成してあり、第２仕切り板(９)は、例えば図４に示すように格子状に形成してある。なお、上記の第１仕切り板(７)の下面には、必要に応じて金網部分を補強する補強部材(57)が付設してある。これらの各仕切り板(７・９)は、任意の手段で炉壁(３)の内面に付設され、例えば図５に示すように、炉壁(３)の内面に突設したストッパ(11)に各仕切り板(７・９)の周縁部を載置してもよい。
【００２９】
図１と図５に示すように、上記の炉内の熱源収容室(８)には、保熱材としての練炭(12)が、それぞれ載置台(13)に載置された状態で複数配置してある。この練炭(12)は初期加熱材をも兼ねており、着火して燃焼させることで、加熱処理室(５)内の可燃性廃棄物(６)を所定温度に昇温させることができる。この練炭(12)は、無煙炭やコークスなどの粉炭に、ピッチ、ふのり、パルプ廃液、石灰など、粘結材等を混ぜて練り合わせた後、機械で一定形状に成形してあり、燃焼したのちもその形状が保持され、発熱と吸熱とが可能である。即ち、この燃焼後の練炭(12)は、炉内温度が上昇すると周囲の雰囲気から吸熱し、炉内の温度が低下すると周囲へ放熱することができる。なお上記の練炭(12)は、特定の形状や寸法、材質等のものに限定されず、例えば上面等に燃焼剤を含むと簡単に着火できて好ましいが、バーナ等で上面または下面を加熱して着火するものであってもよい。
【００３０】
図６と図７に示すように、上記の練炭(12)をそれぞれ載置する載置台(13)は、下方から練炭(12)の通気路(14)へ空気を供給できるように通気性を備えている。即ち載置台(13)の下面は金網(15)で形成してあり、周囲の環状支持部(16)に通気孔(17)が開口してある。またこの載置台(13)には、これに載置された練炭(12)の上方に保護カバー(18)が支柱(19)を介して付設してある。この保護カバー(18)は、傘本体(20)と、その傘本体(20)の中央開口(21)を覆う補助傘(22)とからなり、上方からの落下物が上記の練炭(12)に降りかからないようにしてある。
【００３１】
図１及び図８に示すように、上記の炉壁(３)の背面側には、上記の加熱処理室(５)に回収物取出口(23)が開口してあり、上記の熱源収容室(８)に保熱材出入口(24)が開口してある。この回収物取出口(23)と保熱材出入口(24)の周囲には、第１補強板(25)が炉壁(３)の外周面に固定してある。この第１補強板(25)には、第１開閉扉(26)と第２開閉扉(27)とが付設してあり、この第１開閉扉(26)で上記の回収物取出口(23)が気密状に蓋され、第２開閉扉(27)で上記の保熱材出入口(24)が気密状に蓋される。この第２開閉扉(27)を開くことにより、熱源収容室(８)内へ搬入され、可燃性廃棄物(６)を加熱処理した後に、燃焼済みの練炭(12)が熱源収容室(８)から取出される。また、可燃性廃棄物(６)を加熱処理した後に上記の第１開閉扉(26)を開くことで、加熱処理室(５)に残留している有価物が回収物取出口(23)から取出される。
【００３２】
図１と図５に示すように、上記の炉壁(３)には、下部に給気路(28)と灰分取出口(29)が設けてあり、上部に排気路(30)が付設してある。上記の灰分取出口(29)は第３開閉扉(31)で気密状に蓋してあり、この第３開閉扉(31)に液体回収路(32)が付設してある。
【００３３】
上記の給気路(28)は炉壁(３)を貫通しており、この給気路(28)の炉内側端部は、図１と図２に示すように、上記の液体回収室(10)内の、平面視で略中央に開口してある。炉外の空気は、この給気路(28)から炉内に流入し、上記の液体回収室(10)と熱源収容室(８)とを順に経て、上記の加熱処理室(５)内へ供給される。
【００３４】
図９に示すように、上記の給気路(28)には、この給気路(28)に磁場を形成する磁場形成手段(33)と、給気量制御手段である開度調整弁(34)と、逆止弁(35)とが付設してある。
上記の給気路(28)は、上記の磁場形成手段(33)を装着する部分が、例えば合成樹脂製管など非磁性パイプ(36)からなる。この非磁性パイプ(36)は、炉壁(３)を貫通する耐熱性パイプ(37)と接続管(38)で互いに接続してある。上記の磁場形成手段(33)は上記の非磁性パイプ(36)に外嵌してあり、例えばネオジウムなどの磁石(39)を備えている。上記の給気路(28)のうちの非磁性パイプ(36)内には、この上記の磁石(39)により２０００〜５０００ガウスの磁場が形成される。
【００３５】
上記の炉壁(３)には、上記の加熱処理室(５)内の温度を計測する温度センサ(40)が付設してある。上記の磁場で磁気処理された空気は、この温度センサ(40)の計測結果に基づき上記の開度調整弁(34)の開度を調整することで、炉内への供給量が制御される。なお上記の開度調整は、温度センサ(40)を目視した作業者が手作業で行ってもよく、或いは、温度センサ(40)と開度調整弁(34)とを図示しない制御装置を介して連動させることにより、自動的に行ってもよい。
【００３６】
上記の逆止弁(35)は、炉外側から炉内側への空気の流通は許容するが、炉内側から炉外側への流通は阻止する。これにより、仮に炉内の圧力が高くなるなどして、炉内から高温の排ガスが流出しようとしても、その流出が上記の逆止弁(35)で阻止され、炉内から流出しようとする高温の排ガスで上記の非磁性パイプ(36)が損傷したり、磁石(39)が性能低下などの悪影響を受けたりすることが防止され、さらには給気路(28)の外側開口からバックファイヤを生じるが防止される。
【００３７】
図５と図９に示すように、上記の第３開閉扉(31)は第２補強板(41)を介して炉壁(３)に付設してあり、この第３開閉扉(31)を閉じることで、炉壁(３)に開口した上記の灰分取出口(29)が気密状に蓋される。この第３開閉扉(31)に付設された上記の液体回収路(32)は、炉内側端部が上記の液体回収室(10)に開口してある。また上記の液体回収室(10)の底面には、上記の液体回収路(32)の開口端に向けて下方に傾斜した案内面(42)が形成してある。上記の加熱処理室(５)から上記の液体回収室(10)へ落下した液体(43)は、この案内面(42)に案内され、上記の液体回収路(32)から炉外へ取出される。この液体回収路(32)の中間部は、所定高さに設定することで液面制御手段(44)に構成してある。液体回収室(10)内の液体(43)は、その液面(45)がこの液面制御手段(44)の高さに達するまでは液体回収室(10)内に留まり、その液面(45)が液面制御手段(44)の高さを超えると、その越えた分量が上記の液体回収路(32)を経て炉外の回収槽(46)等へ取出される。
【００３８】
図５に示すように、上記の排気路(30)は、第３補強板(47)を介して炉壁(３)に固定されており、この排気路(30)の炉内側端部が上記の加熱処理室(５)内に開口してある。この加熱処理室(５)内で生じた排ガスは、この排気路(30)を経て炉外へ排出される。上記の排気路(30)の中間部には、上記の排ガスに含まれる煙を除去するなど、排ガスを浄化する浄化装置(48)が付設してある。この浄化装置(48)は特定の構造のものに限定されず、例えばシャワリング装置や貯水槽などが採用されるが、他の浄化装置であってもよい。
【００３９】
図１と図５に示すように、上記の加熱処理室(５)の上面は、廃棄物投入口(49)が開口してあり、この廃棄物投入口(49)が上蓋(50)で開閉可能に蓋してある。この上蓋(50)は、ヒンジ(51)を中心に回動することで開閉され、耐熱性のパッキン(52)を介して気密状に閉じた状態では、クランプ(53)で確りと挟持される。またこの上蓋(50)には、開閉操作を容易にするためのバランスウエイト(54)が付設してある。この上蓋(50)の下面には排煙ガイド板(55)が、上記の排気路(30)の開口端に向けて斜め上方に傾斜する状態に付設してある。加熱処理室(５)内で生じた排ガスは、この排煙ガイド板(55)で上記の排気路(30)へ案内される。この排煙ガイド板(55)と上蓋(50)との間に空間を設けてあり、この空間により上記の上蓋(50)が断熱され、加熱処理室(５)内の熱が上方へ放出されることを防止してある。なおこの排煙ガイド板(55)と上蓋(50)との間には、断熱材を配置してもよい。
【００４０】
次に、上記の加熱炉(１)を用いて、有価無機物と合成樹脂類とを含有する可燃性廃棄物から、有価無機物を分離して回収する手順について説明する。
最初に、上記の上蓋(50)を開き操作して上記の廃棄物投入口(49)を開口し、電子基板や廃棄携帯電話など、有価無機物と合成樹脂類とを含有する可燃性廃棄物(６)を、この廃棄物投入口(49)から上記の加熱処理室(５)内へ投入して収容したのち、上記の上蓋(50)で上記の廃棄物投入口(49)を気密状に閉じる。
【００４１】
次に、上記の第１開閉扉(26)と第３開閉扉(31)を気密状に閉じた状態で、上記の給気路(28)の開度調整弁(34)を開き、上記の第２開閉扉(27)を開いて、予め着火して上記の載置台(13)に載置した練炭(12)を、上記の保熱材出入口(24)から上記の熱源収容室(８)へ搬入したのち、上記の第２開閉扉(27)を閉じる。この練炭(12)の燃焼により、上記の炉内に上昇気流が生じ、自然吸気により上記の給気路(28)から空気が供給され、この空気が上記の液体回収室(10)と熱源収容室(８)と加熱処理室(５)とを順に経たのち、排ガスとなって上記の排気路(30)から炉外へ排出される。このとき、上記の給気路(28)から供給される空気は、上記の磁場形成手段(33)により形成された磁場を通過して磁気処理されているので、給気量が少量であっても練炭(12)が良好に燃焼する。この燃焼した練炭(12)は、その形状を保持した状態で灰分となる。
【００４２】
上記の練炭(12)の燃焼により炉内温度が上昇し、上記の加熱処理室(５)内の可燃性廃棄物(６)が昇温して合成樹脂類の一部が溶融する。そして、上記の炉内温度がさらに上昇すると、上記の可燃性廃棄物(６)が燃焼可能な温度以上になり、上記の合成樹脂類が空気中の酸素と反応して燃焼し始め、その燃焼熱で加熱処理室(５)内の温度が一層上昇する。この加熱処理室(５)内の温度が上記の温度センサ(40)で、例えば５００℃近くに昇温したことが確認されると、開度調整弁(34)の開度が調整され、給気路(28)から供給される空気量が制限されて、炉内が、例えば４５０〜５００℃の所定温度範囲内に保持される。
【００４３】
上記の加熱処理室(５)内が上記の所定温度範囲に保持されると、上記の合成樹脂類は一部が燻り状態で燃焼し続け、一部が溶融したり熱分解したりして液状になる。この合成樹脂類と反応する空気は、前記の給気路(28)内を通過する際に磁場形成手段(33)により形成された磁場を通過して磁気処理されているので、酸素が少ない状態であっても、合成樹脂類の燃焼は燻り状態で良好に維持される。
【００４４】
このとき合成樹脂類は上記の燃焼により発熱し、溶融・熱分解の際に吸熱するので、上記の加熱処理室(５)内の温度が変動する。しかし、上記の熱源収容室(８)内で燃焼し灰分となった練炭(12)は、炉内の温度が上昇すると周囲の雰囲気から熱を吸収し、炉内の温度が低下するとこの練炭(12)から周囲へ熱を放出する。これにより、加熱処理室(５)内は上記の温度変動が上記の灰分となった練炭(12)で緩衝され、所定温度範囲内に安定良く維持される。
【００４５】
上記の溶融し熱分解して液状となった合成樹脂は、上記の加熱処理室(５)から滴下あるいは流下して、熱源収容室(８)を通過したのち液体回収室(10)に落下する。このとき、上記の練炭(12)の上方には上記の保護カバー(18)が付設してあるので、上記の合成樹脂類の溶融物や分解生成物からなる液体は、この保護カバー(18)に受け止められ、練炭(12)に降りかかることが防止される。この結果、練炭(12)の燃焼や、練炭(12)の灰分による吸熱と放熱が、上記の液体で阻害されることなく円滑に行われる。
【００４６】
上記の液体回収室(10)に落下して貯留される液体(43)は、雰囲気温度や上方からの輻射熱等で液面(45)側が加熱され、その一部が液面(45)で燃焼するとともに、一部がさらに熱分解する。この熱分解の際に周囲の温度を奪うことから、この液体(43)は底部側の温度が低い。この液体回収室(10)へ落下する液体が増加して、貯留する液体(43)の液面(45)が、前記の液面制御手段(44)の設定高さよりも高くなると、温度が低い底部側の液体(43)が上記の液体回収路(32)を介して炉外に取出される。この液体回収路(32)を介して炉外に取出される分解生成物は、燃料などに利用可能な有価物として回収してもよい。
【００４７】
上述のように、上記の可燃性廃棄物(６)に含まれる合成樹脂類は、加熱処理室(５)内で燃焼し、或いは溶融や熱分解により液状となって流動化し、液体回収室(10)へ落下する。一方、この可燃性廃棄物(６)に含まれる希少金属や貴金属、ベース金属、セラミックス等の有価無機物は、大部分が溶融することなく、上記の合成樹脂類と分離されてこの加熱処理室(５)内に残留する。このとき、炉内の温度が５００℃程度以下に制御され、且つ、給気量が制限されて炉内の酸素濃度が低く設定されているので、上記の有価無機物は酸化劣化が防止され、高品位の状態で残留している。
【００４８】
上記の炉内での合成樹脂類などの可燃物の燃焼で生じた排ガスは、上記の排煙ガイド板(55)で排気路(30)へ案内される。この排気路(30)を通過する排ガスは、この排ガスに含まれる煙成分が上記の浄化装置(48)により除去され、ほぼ無煙状態に浄化されたのち、この排気路(30)から外部空間へ排出される。なお、合成樹脂類の分解生成物が上記の排ガスに含まれる場合には、この分解生成物を燃料などに利用可能な有価物として、上記の浄化装置(48)で回収してもよい。
【００４９】
上記の可燃性廃棄物(６)に含まれる可燃物のほとんど全てが、燃焼、溶融、熱分解等で加熱処理室(５)から無くなると、例えば上記の開度調整弁(34)を閉じるなどして上記の燃焼が停止される。そして、炉内が充分に冷却すると、上記の第１開閉扉(26)が開かれて、加熱処理室(５)内に残留する有価無機物が、高品位の状態で上記の回収物取出口(23)から取出され、必要に応じて再生処理が施される。
【００５０】
また、上記の第３開閉扉(31)が開かれ、上記の液体回収室(10)に残留する液体や灰分が上記の灰分取出口(29)から取出される。なおこの液体回収室(10)に残留する液体は、上記の液面制御手段(44)の設定高さを低くして、上記の液体回収路(32)から取出してもよい。
そして上記の第２開閉扉(27)が開かれ、上記の熱源収容室(８)内で燃焼して灰分になった練炭(12)が、上記の保熱材出入口(24)から取出されて、上記の加熱処理や有価無機物の回収操作が終了する。
【００５１】
上記の実施形態で説明した加熱炉や、加熱処理方法、有価物の回収方法は、本発明の技術的思想を具体化するために例示したものであり、各部の形状や寸法、構造、材質、操作手順などをこの実施形態のものに限定するものではなく、本発明の特許請求の範囲内において種々の変更を加え得るものである。
【００５２】
例えば上記の実施形態では、加熱処理や有価無機物回収操作をバッチ処理として行なった。しかし本発明では、上記の可燃性廃棄物を上記の加熱処理室へ連続的に投与し、加熱処理により生じた分解生成物や残留有価物を連続的に回収できるように構成して、上記の加熱処理や有価物の回収を連続的に行ってもよい。
【００５３】
また上記の実施形態では、上記の保護カバーを、傘本体と補助傘とから構成した。しかし本発明で用いる保護カバーは、上方からの落下物が保熱材に降りかかることを防止できればよく、特定の形状や構造のものに限定されない。
例えば図１１に示すように、保護カバー(18)の周縁の一か所に流下部(56)を設け、保護カバー(18)の上面を、この流下部(56)に向けて下方に傾斜する傾斜面に形成したものであってもよい。
【００５４】
上記の実施形態では、給気路からの空気の供給を自然吸気により行った。しかし本発明では、給気路や排気路に送風ファンを設けて強制的に給気してもよい。この場合、上記の開度調整弁に代えて、この送風ファンの回転を制御することで給気量を制御することも可能である。また上記の実施形態では、１つの給気路を設けたが、本発明では炉内容積等に応じて複数の給気路を備えたものであってもよい。
【００５５】
また上記の実施形態では、上記の液体回収路の中間部に所定高さの液面制御手段を設けた。この液面制御手段の高さは所定高さに固定したものであってよく、或いはその高さが変更可能であってもよい。また本願発明では、例えばオーバーフロー形式など、他の構造の液面制御手段を採用したものであってもよく、或いはこれらを省略して、液体回収路に開閉弁を付設したものであってもよい。
【００５６】
上記の実施形態では、有価物として有価無機物と分解生成物とを回収する場合について説明した。しかし、本発明の加熱炉を用いた加熱処理方法は、有価無機物のみを回収したり、分解生成物のみを回収したりしてもよく、さらには、有価物を回収せずに可燃性廃棄物を焼却するだけであってもよいことは、いうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の、加熱炉と加熱処理方法および有価物の回収方法は、可燃性廃棄物を７００℃以下の低温で安定的に燃焼させることができ、廃棄物に含まれる有価金属等を高品位の状態で効率よく安価に回収できるので、電子基板や携帯電話など、希少金属を多く含む廃棄物から有価物を回収してリサイクルする場合に、特に好適であるが、他の可燃性廃棄物から有価物を回収する場合や、可燃性廃棄物を単に焼却する場合にも好適である。
【符号の説明】
【００５８】
１…加熱炉
３…炉壁
５…加熱処理室
６…可燃性廃棄物
７…第１仕切り板
８…熱源収容室
９…第２仕切り板
10…液体回収室
12…保熱材(練炭)
13…載置台
14…練炭(12)の通気路
18…保護カバー
28…給気路
30…排気路
32…液体回収路
33…磁場形成手段
34…給気量制御手段(開度調整弁)
42…案内面
43…液体
44…液面制御手段
45…液面
48…浄化手段(浄化装置)
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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