(57)【要約】【課題】１台のロータリーキルンで金属・有機物複合原料から金属資源の回収ができる乾留装置の提供を目的とする。【解決手段】一端に被処理物の供給部を有し、他端に処理物の搬出部を有する回転支持された円筒体を備えた乾留装置であって、前記円筒体は、搬出部側が供給部よりも下方に位置するように僅かに傾斜又は水平になっていることで当該円筒体の回転により、被処理物が徐々に搬出部側に移動し、当該被処理物を通過させるための部分的に開口した仕切壁にて複数の処理室に仕切ってあり、前記複数の処理室のうち、供給部に近い処理室よりも搬出部に近い処理室の空気又は助燃ガス量を相対的に多くしたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に被処理物の供給部を有し、他端に処理物の搬出部を有する回転支持された円筒体を備えた乾留装置であって、
前記円筒体は、搬出部側が供給部よりも下方に位置するように僅かに傾斜又は水平になっていることで当該円筒体の回転により、被処理物が徐々に搬出部側に移動し、当該被処理物を通過させるための部分的に開口した仕切壁にて複数の処理室に仕切ってあり、
前記複数の処理室のうち、供給部に近い処理室よりも搬出部に近い処理室の空気又は助燃ガス量を相対的に多くしたことを特徴とする乾留装置。
【請求項２】
前記複数の処理室のうち少なくとも１つの処理室は発生した可燃性液体又は／及び可燃性ガスの回収手段を有することを特徴とする請求項１記載の乾留装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の乾留装置を用いて、被処理物として金属・有機物複合原料を供給し、
供給部側に近い処理室にて可燃性液体及びガス成分を留出させ、搬出部側に近い処理室にて脱炭処理することで金属資源を回収することを特徴とする金属資源の回収方法。
【請求項４】
前記金属・有機物複合原料がアルミ系複合廃棄物であり、回収金属がアルミニウム及びその合金であることを特徴とする請求項３記載の金属資源の回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属と有機物とが複合又は混合状態にある原料から乾留により金属資源を回収するのに効果的な乾留装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙又はプラスチック材あるいはそれらの積層材に、アルミ箔を積層したものや蒸着した複合材がある。
この種のアルミ複合材は各種飲料の容器、各種液体食品の容器、食品及び菓子類の包装材、医薬品の包装材等多くの分野にて使用され、使用後は廃棄物として処理されている。
しかし、アルミ層の厚みが薄く通常の廃棄物の焼却ではこのアルミ層が酸化されてしまい、金属アルミとしての回収が困難であった。
そこで本発明者らは、アルミが加熱により融けない温度でこれらのアルミ系廃棄物を乾留処理することで金属アルミを回収できないか検討した。
【０００３】
アルミ箔を積層した、あるいはアルミを蒸着したプラスチック材又は紙材あるいはその複合材は乾留初期の加熱温度３００〜４５０℃の段階では可燃性ガスが多く発生するために乾留室を低酸素状態にしなければ発火し、８００℃以上の燃焼状態になる。
それでは融点が約６００℃前後の金属アルミを回収することができない。
また、複合材から揮発成分が留出した後はアルミの表面に炭化物が付着したままの状態になり、純度の高いアルミを回収することができなかった。
そこでロータリーキルンの試験機を用いて相対的に空気の供給量を少なく抑えつつ、第１回目の乾留処理を行い、次に第１回目よりも相対的に空気の供給量を多くして第２回目の乾留処理をした。
その結果、表面が銀白色の純度の高い金属アルミ箔が得られた。
しかしながら、２回処理となると１台のロータリーキルンでは連続処理ができず、２台のロータリーキルンをつなぐことは設備が大型になるだけでなく、エネルギー消費も多くなる問題があった。
【０００４】
特許文献１に多段式ロータリーキルンを開示するが、これも複数のロータリーキルンをつないだものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３１４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は１台のロータリーキルンで金属・有機物複合原料から金属資源の回収ができる乾留装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの回転支持された円筒体中を被処理物が徐々に搬出部側に向けて移動する際に、従来のロータリーキルンでは、炉内の被処理物の供給部側と搬出部側とで空気又は助燃ガス量に差を設けることが難しかった。
本発明に係る乾留処理装置は、各被処理物に適した段階的な乾留ができ、特に複合原料からの金属の回収に適し、一端に被処理物の供給部を有し、他端に処理物の搬出部を有する回転支持された円筒体を備えた乾留装置であって、前記円筒体は、搬出部側が供給部よりも下方に位置するように僅かに傾斜又は水平になっていることで当該円筒体の回転により、被処理物が徐々に搬出部側に移動し、当該被処理物を通過させるための部分的に開口した仕切壁にて複数の処理室に仕切ってあり、前記複数の処理室のうち、供給部に近い処理室よりも搬出部に近い処理室の空気又は助燃ガス量を相対的に多くしたことを特徴とする。
ここで複数の処理室に仕切るとは、１つの円筒体の内側を回転軸方向に沿って、この円筒体の回転により被処理物が徐々に搬出部側に向けて移動する際に、被処理物が通過できるように部分的に開口した仕切壁で仕切ることで各処理室における空気又は助燃ガスの量に差を設けることが可能にしたことをいう。
また、２つ以上に区分けするものであれば処理室の数に制限がなく、対象となる被処理物（原料）の水分率、有機物と金属の配合割合に応じて多段階に乾留処理する趣旨である。
従って、本発明に係る乾留装置の前に予備的な乾燥装置等を有してもよい。
円筒体を複数の処理室に区分したことにより、乾留ガスが最も発生する処理室から効率よくこの乾留ガスを回収することができるので、複数の処理室のうち少なくとも１つの処理室は発生した可燃性液体又は／及び可燃性ガスの回収手段を有するのが好ましい。
回収した可燃性液体又は／及び可燃性ガスは燃料として再利用するのが好ましい。
【０００８】
このように１つの円筒体の内側を複数の処理室に区分けしたので、被処理物を段階的に乾留するのに適し、特に被処理物として金属・有機物複合原料を供給し、供給部側に近い処理室にて可燃性液体及びガス成分を留出させ、搬出部側に近い処理室で脱炭処理することで、炭化物や有機不純物の少ない金属資源を回収することができる。
ここで、金属・有機物複合材料とは金属成分と、紙、プラスチック、木質材料等の有機物とが複合化されているものをいい、複合形態は積層，混合，マトリックス中の分散等、その状態の種類を問わない。
その中でも特にアルミニウム及びその合金、マグネシウム及びその合金等の低融点金属やチタニウム及びその合金のように酸化されやすい金属の回収に有効である。
さらにはアルミ箔を積層又はアルミ蒸着した紙又は／及びプラスチック等の包装材のアルミ系複合廃棄物からアルミニウム及びその合金を回収するのに有効である。
これらの金属は、酸素との親和性が高く、金属が箔のように薄い場合に紙やプラスチックが燃焼することなく炭化させる工程と、金属に炭化物として付着している不純物を脱炭処理する工程とを一つのキルンで実現した点に本発明の特徴がある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は外熱または内熱方式による還元性雰囲気加熱システムを採用するロータリーキルンなどの回転体において、１つの円筒体の内側を回転軸方向に沿って複数の処理室に区分けしたので、従来の多段式ロータリーキルンを用いることなく、被処理物の処理状態に応じて段階的な乾留条件及び脱炭条件を設定することができるので、円筒体の回転駆動装置、加熱装置等の共通化が可能であり、コンパクトで省エネルギー化を図った乾留装置となる。
【００１０】
また、このような乾留装置を用いることで、例えば包装材に用いられた後に廃棄されたアルミ系複合廃棄物を処理すると、プラスチック等の有機成分が多量に発生する乾留初期には供給する空気又は助燃ガスを少なくするか、あるいは空気等の供給を止めた状態で加熱することで発火することを防止でき、アルミ箔等が酸化消失するのを抑えることができる。
この状態ではアルミ箔等の表面に茶褐色のカーボン類の不純物が残っているが、その後の処理室で空気や助燃ガスの供給量を相対的に多くしてもカーボン類の不純物が発火することなく脱炭するので、不純物の少ない純度の高いアルミニウム及びその合金からなるアルミ箔等が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る乾留装置の構造例を模式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る乾留装置１０は図１に模式的に示すように、被処理物（原材料）を供給する供給部１１ｂと、処理を終えた処理物を搬出する搬出部１１ｃとを有する円筒体１１を、前後２つのリング体１５ａ，１５ｂを介してローラー支持部１６ａ，１６ｂで回転支持している。
円筒体１１は供給部１１ｂと搬出部１１ｃとが水平か又は供給部１１ｂよりも搬出部１１ｃの方が下になるように０．１〜２°傾斜した状態で支持されていて、図示を省略したスプロケット駆動やギヤ駆動等の回転駆動装置により回転制御されている。
円筒体１１の内側は回転軸方向に沿って仕切壁１２にて複数の処理室に仕切られている。
本実施例では円筒体１１を供給部側の前室１３と搬出部側の後室１４の２つの処理室に仕切壁１２にて仕切った例になっているが、処理室の数に制限はない。
また、本実施例では被処理物が撹拌しながら搬出部１１ｃ側に移動するように円筒体１１の内側の回転方向に沿って所定の間隔を設けながらパドル１１ａを取り付けた例になっている。
円筒体１１の外周側は熱風式の加熱部３０を有する外熱型ロータリーキルンとなっている。
【００１３】
仕切壁１２は円筒体１１と一緒に回転するように円筒体１１の内側に取り付けられ、被処理物は通過するが、空気や発生ガスの移動を抑えるように外周側を部分的に開口した通過開口部１２ａと、中央部に配管を通すための配管挿通孔１２ｂとを有する。
中央部の配管挿通孔１２ｂも前室１３と後室１４との間で空気や排ガスの移動が少なくなるように小さな開口部となっている。
通過開口部１２ａと配管挿通孔１２ｂの合せた開口部の面積は、円筒体の内側断面積に対して５〜１５％の範囲が好ましい。
【００１４】
前室１３は前室空気供給管１８ａと前室排ガス管１７ａが備えられていて、空気の供給量と排ガス量が制御されている。
この前室排ガス管１７ａで回収した可燃ガスは燃料として回収できる。
後室１４は後室空気供給管１８ｂと後室排ガス管１７ｂが備えられていて、空気の供給量と排ガス量が制御されている。
なお、各処理室で空気や助燃ガスの量が制御できれば、それぞれの処理室にこの空気供給管及び排ガス管の両方を設ける必要はない。
【００１５】
円筒体１１の供給部１１ｂ側には外部から空気が浸入するのを抑えながら接続した供給装置２０を有する。
本実施例はスクリュー２１を内蔵した例になっていて、このスクリュー２１の回転により被処理部材Ｍ１が搬送供給されるようになっている。
円筒体１１の搬出部１１ｃ側には外部から空気が浸入するのを防止しながら接続した資源回収部１９を有し、ここに処理が終わった金属資源Ｍ２が回収される。
【００１６】
上記のような乾留装置１０を用いて、アルミ系廃棄物から金属アルミを回収する実験を行った。
実験は円筒体１１の内径約６００ｍｍ、加熱部全長約１７００ｍｍ、この軸方向中央部に仕切壁１２を取り付けたものを用いた。
従って、前室１３及び後室１４の加熱面積はそれぞれ約１．６ｍ２である。
プラスチックが積層したアルミ系廃棄物の場合に前室の空気供給量は、０．５〜６Ｎｍ３／プラスチック−ｋｇの範囲が好ましく、後室の空気供給量は、１０〜３０Ｎｍ３／Ａｌ−ｋｇが好ましい。
【実施例１】
【００１７】
前室１３及び後室１４の処理室の温度が５８０〜６２０℃になるように円筒体１１を外部から熱風加熱し、ＰＥＴ：８０％，アルミ：２０％とからなる包装材の廃棄物を５ｋｇ／ｈ投入した。
前室１３に被処理材１ｋｇ当たり５Ｎｍ３になるように空気を供給し、後室１４に被処理材に含まれるアルミ１ｋｇ当たり３０Ｎｍ３になるように空気を供給した状態で乾留及び脱炭処理した結果、不純物１％以下の金属アルミを回収できた。
【実施例２】
【００１８】
実施例１と同じ加熱条件で、実施例１に用いた同じ被処理材を２５ｋｇ／ｈ投入し、前室１３の空気供給量を１Ｎｍ３／被処理物１ｋｇ，後室１４の空気供給量を１０Ｎｍ３／アルミ分１ｋｇとした。
これにより、不純物５％以下の金属アルミを回収できた。
【００１９】
（比較例１）
円筒体１１の仕切壁１２を取り外した状態で、加熱温度５８０〜６２０℃、空気供給量１Ｎｍ３／被処理物１ｋｇの条件で、被処理材２５ｋｇ／ｈ投入、一室による乾留処理を行ったところ、アルミの表面が茶褐色であり、不純物の量が２３％もあった。
【００２０】
上記、実施例２と比較例１との結果から、本発明に係る乾留装置を用いるとアルミ系廃棄物から純度の高い金属アルミを回収することができることが明らかになった。
【符号の説明】
【００２１】
１０        乾留装置
１１        円筒体
１１ａ      パドル
１１ｂ      供給部
１１ｃ      搬出部
１２        仕切壁
１２ａ      通過開口部
１３        前室
１４        後室
１５ａ      リング体
１５ｂ      リング体
１６ａ      ローラー支持部
１６ｂ      ローラー支持部
１７ａ      前室排ガス管
１７ｂ      後室排ガス管
１８ａ      前室空気供給管
１８ｂ      後室空気供給管
１９        資源回収部
３０        加熱部
【図１】
2013147523.tif 000003