(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
投入される空缶をロータリキルン内で加熱し、空缶のスチール材料とアルミニウム材料とを分離して取り出す空缶処理方法において、前記ロータリキルン内を概ね無酸素状態とし、かつ、その加熱温度をアルミニウムの融点以上でスチールの融点以下として、前記アルミニウム材料を選択的に溶融させ、前記ロータリキルンの排出端側の内周に堰を設け、この堰自体または堰の手前側に前記溶融した溶融アルミニウムのみを排出する排出手段を設け、この排出手段により、前記堰を乗り越えてロータリキルンの排出端に排出される固体のままのスチール材料と分けて、前記溶融アルミニウムを取り出すようにしたことを特徴とする空缶処理方法。
【請求項２】
前記溶融アルミニウムの排出手段が、前記堰の手前側で前記ロータリキルンの筒壁に貫通孔を設け、この貫通孔から溶融アルミニウムを流下させるものである請求項１に記載の空缶処理方法。
【請求項３】
前記溶融アルミニウムの排出手段が、前記堰に貫通孔を設け、この堰の上端縁に前記ロータリキルンの排出端側に向けて筒状の仕切り部材を接続して、前記貫通孔から溶融アルミニウムを前記仕切り部材の外側に流出させるものである請求項１に記載の空缶処理方法。
【請求項４】
前記排出手段により排出される溶融アルミニウムを融点以上に保温する手段を設けた請求項１乃至３のいずれかに記載の空缶処理方法。
【請求項５】
前記ロータリキルンを外熱式のものとし、このロータリキルン内に不活性ガスを導入して、ロータリキルン内を概ね無酸素状態とするようにした請求項１乃至４のいずれかに記載の空缶処理方法。
【請求項６】
前記排出される溶融アルミニウムを、別途に設けたインゴット製造工程に導き、アルミニウムインゴットに加工するようにした請求項１乃至５のいずれかに記載の空缶処理方法。
【請求項７】
前記投入される空缶が、多数の空缶を一体に押し潰したものを小片に解砕または破砕したものである請求項１乃至６のいずれかに記載の空缶処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コーヒ、ジュース、ビール等の空缶、特にスチール空缶をスチール材料とアルミニウム材料とに分離して取り出す空缶処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コーヒ、ジュース、ビール等の飲料用に使用される缶容器にはスチール缶とアルミニウム缶とがあり、これらの空缶は別々に回収されて、それぞれ資源として再利用が図られている。しかしながら、スチール缶は、飲み口が設けられた蓋部がアルミニウム材料で形成されているので、これらの空缶を有効に再利用するためには、スチール材料とアルミニウム材料とに分離する必要がある。
【０００３】
スチール空缶のスチール材料とアルミニウム材料とを分離して取り出す空缶処理方法としては、例えば、特開平９−１９２６３９号公報に記載された空缶処理システムがある。この空缶処理システムは、空缶を押し潰すクラッシャと、押し潰された空缶を４００〜５５０℃で加熱してスチール材料とアルミニウム材料の断片に分離するロータリキルンと、加熱後の各断片を粒状のペレットに造粒する造粒機と、これらのペレットをスチールのものとアルミニウムのものとに選別して振り分ける選別手段とを備えたものである。
【０００４】
すなわち、このシステムは、押し潰した空缶をロータリキルン内で４００〜５５０℃に加熱することにより、そのアルミニウム材料を溶融することなくスチール材料と分離し、これらの分離した各断片を粒状のペレットに造粒して、磁力選別機等の選別手段によりスチール材料とアルミニウム材料とに振り分けるようにしている。
【０００５】
前記ロータリキルン内での分離メカニズムについての説明は記載されていないが、加熱によるスチール材料とアルミニウム材料の熱膨張差やアルミニウム材料の軟化により、スチール材料とアルミニウム材料との結合部をルーズな状態とし、ロータリキルンの回転を利用して、このルーズな結合状態となったスチール材料とアルミニウム材料とを分離するものと思われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の空缶処理システムは、以下の問題点がある。
【０００７】
（１）ロータリキルンからスチール材料とアルミニウム材料とが混合された状態で排出されるので、これらを選別するための磁力選別機等を別途に必要とする。
【０００８】
（２）押し潰された空缶のスチール材料とアルミニウム材料との結合状態は様々であるので、ロータリキルンによる分離が不確実となることがある。
【０００９】
（３）酸素の存在下で４００〜５５０℃に加熱すると、アルミニウム材料の表面が酸化され、分離されたアルミニウム材料の品質が低下する。
【００１０】
（４）熱エネルギがスチール材料とアルミニウム材料の分離のためだけに消費され、再利用のためにアルミニウム材料を溶融させてアルミニウムインゴット等に加工する場合は、別途に溶融のための熱エネルギを必要とする。
【００１１】
そこで、この発明の課題は、これらの問題点をなくして、空缶のスチール材料とアルミニウム材料を確実に分離でき、かつ、再利用しやすい形態でアルミニウム材料を取り出せる空缶処理方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明は、投入される空缶をロータリキルン内で加熱し、空缶のスチール材料とアルミニウム材料とを分離して取り出す空缶処理方法において、前記ロータリキルン内を概ね無酸素状態とし、かつ、その加熱温度をアルミニウムの融点以上でスチールの融点以下として、前記アルミニウム材料を選択的に溶融させ、前記ロータリキルンの排出端側の内周に堰を設け、この堰自体または堰の手前側に前記溶融した溶融アルミニウムのみを排出する排出手段を設け、この排出手段により、前記堰を乗り越えてロータリキルンの排出端に排出される固体のままのスチール材料と分けて、前記溶融アルミニウムを取り出す方法を採用した。
【００１３】
すなわち、ロータリキルン内を概ね無酸素状態とし、かつ、その加熱温度をアルミニウムの融点以上でスチールの融点以下とすることにより、空缶のアルミニウム材料を酸化させることなく溶融するとともに、ロータリキルンの排出端側に堰を設けることにより、溶融アルミニウムが固体のスチール材料と一緒にそのまま排出端から流出しないようにし、堰で塞き止められた溶融アルミニウムをスチール材料と分けて取り出すようにした。
【００１４】
前記溶融アルミニウムの排出手段としては、前記堰の手前側で前記ロータリキルンの筒壁に貫通孔を設け、この貫通孔から溶融アルミニウムを流下させる方法や、前記堰に貫通孔を設け、この堰の上端縁に前記ロータリキルンの排出端側に向けて筒状の仕切り部材を接続して、前記貫通孔から溶融アルミニウムを前記仕切り部材の外側に流出させる方法を採用することができる。
【００１５】
前記排出手段により排出される溶融アルミニウムを融点以上に保温する手段を設けることにより、溶融アルミニウムの排出経路での凝固を防止し、空缶処理システムをスムーズに連続運転することができ、かつ、再利用工程での処理も容易とすることができる。
【００１６】
すなわち、スチール缶に占めるアルミニウム材料の割合は概ね８質量％程度であるので、ロータリキルンから排出される溶融アルミニウムの量はそれほど多くなく、その熱容量も小さいので凝固しやすいからである。
【００１７】
前記ロータリキルンを外熱式のものとし、このロータリキルン内に不活性ガスを導入することにより、比較的簡単な構成でロータリキルン内を概ね無酸素状態とすることができる。
【００１８】
前記排出される溶融アルミニウムを、別途に設けたインゴット製造工程に導き、アルミニウムインゴットに加工することにより、溶融アルミニウムの保有熱エネルギを有効に活用することができる。
【００１９】
前記投入される空缶としては、多数の空缶を一体に押し潰したものを小片に解砕または破砕したものとすることにより、その加熱効率を高めて空缶の処理能率を上げることができる。通常、回収された空缶は、その搬送効率を高めるためにプレス等で一体に押し潰した一辺が数十ｃｍ程度の塊として搬入されるので、これらを小片に解砕または破砕することにより、ロータリキルンでの加熱効率を高めることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図３に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１は、本発明に係る空缶処理方法を適用した空缶処理システムの設備レイアウトを示す。この空缶処理システムは、ロータリキルン１が主処理装置とされ、多数のスチール空缶を一体に押し潰して塊状とされたスクラップをコンベア２で破砕機３に投入して解砕、破砕し、この破砕機３で解砕、破砕したスクラップをコンベア４によりロータリキルン１に投入して、そのアルミニウム材料を溶融させ、固体のままのスチール材料と分離して取り出すものである。
【００２１】
前記ロータリキルン１から取り出される溶融アルミニウムは、保持炉５内の取瓶５ａに溜められ、別途に設けられたインゴット製造工程に送られて、インゴット用鋳型６に注湯される。なお、燃焼炉７は、ロータリキルン１内で発生する空缶の印刷塗料等の熱分解ガスを燃焼させるための付帯設備である。
【００２２】
前記破砕機３は２軸の回転刃を備えたものである。破砕機３としては、この他に１軸の回転刃のものや、スイングハンマを備えた衝撃式のもの等、種々のタイプのものを用いることができ、ギロチン式等の切断機を配置して、塊状のスクラップを複数に切断した後、破砕機３に投入するようにしてもよい。
【００２３】
前記ロータリキルン１は、回転する本体内筒８が外筒９で覆われ、外筒９内に加熱手段としての電気ヒータ（図示省略）が設けられた外熱式のものであり、その供給端側と排出端側には、それぞれ入口フード１０と出口フード１１が設けられている。
【００２４】
前記内筒８内の温度は７００〜８５０℃に設定されている。アルミニウムの融点は６６０℃、スチールの融点は１５００℃以上であるので、空缶のアルミニウム材料のみが溶融して液状となり、スチール材料は溶けずに固体のままとなる。
【００２５】
前記入口フード１０が設けられた供給端側には、ホッパ１２に投入されるスクラップを内筒８内に供給する供給管１３が挿入され、供給管１３の中には二重ダンパ１４が取り付けられている。また、入口フード１０の上端には、前記熱分解ガスを燃焼炉７へ排出する排気口１５が設けられている。
【００２６】
前記出口フード１１には、ロータリキルン１内を概ね無酸素状態にパージするための不活性ガスである窒素ガスの供給口１６が設けられ、その下端に設けられたスチール材料の排出口１７には、外気を遮断するための仕切り１８が設けられている。なお、ロータリキルン１内は前記窒素ガスでのパージにより１気圧以上に保持されており、後述する貫通孔２０から酸素を含む外気が流入しないようになっている。
【００２７】
図２は、ロータリキルン１の排出端側の部分を拡大して示す。前記内筒８の排出端側の内周には、溶融アルミニウムを塞き止める堰１９が設けられ、その手前側の内筒８の筒壁には、円周方向に等間隔で複数の貫通孔２０が設けられている。また、貫通孔２０が設けられた部位の下方には、外筒９を貫通させて漏斗２１が配置され、漏斗２１の外周には電熱線ヒータ２２が巻き付けられている。
【００２８】
したがって、堰１９で塞き止められた溶融アルミニウムは、その液面下に回転してくるいずれかの貫通孔２０から漏斗２１内に流下し、凝固しないように電熱線ヒータ２２で保温されて、前記保持炉５に溜められる。なお、貫通孔２０からは、解砕、破砕時に生じたスチールの粉や微小片も溶融アルミニウムと一緒に落下するが、これらの比重の大きいスチール材料は保持炉５内の取瓶５ａの底に沈むので、インゴット製造工程で溶融アルミニウムを鋳型６に鋳入する際に、容易に分離できる。
【００２９】
一方、堰１９で塞き止められる固体のスチール材料は、空缶処理の進行に伴ってその量がある程度を越えると、堰１９を乗り越えて出口フード１１の排出口１７に落下する。スチール材料が排出口１７に溜まると仕切り１８が開放され、これらのスチール材料が外部に排出される。
【００３０】
図３は、ロータリキルン１の排出端側の部分の変形例を示す。この変形例では、溶融アルミニウムを塞き止める堰１９が排出端側へ傾斜するように形成され、堰１９自体に円周方向に等間隔で複数の貫通孔２３が設けられるとともに、仕切り用の筒部材２４が、堰１９の上端縁に排出端側へ向けて取り付けられている。筒部材２４の先端は、内筒８の排出端よりも張り出しており、この張り出し部の下方に溶融アルミニウムを受ける漏斗２５が設けられている。
【００３１】
したがって、この変形例では、溶融アルミニウムは下方に回転してくる貫通孔２３から堰１９の外側に流出し、筒部材２４と内筒８の間の隙間を通って漏斗２５内に流下する。一方、固体のスチール材料は、傾斜した堰１９を乗り越えて筒部材２４の中に入り、その先端から出口フード１１の排出口１７に落下する。その他は、実施形態と同じである。
【００３２】
この変形例では、内筒８を貫通する前記実施形態のような貫通孔２０を必要としないので、外筒９の中に高温空気を供給して内筒８を加熱することもできる。
【００３３】
なお、本発明に係る空缶処理方法では、アルミニウム材料を溶融させてスチール材料と分離するので、処理されるスチール空缶にアルミニウム空缶が混じっていても問題ない。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、この発明の空缶処理方法は、ロータリキルン内を概ね無酸素状態とし、かつ、その加熱温度をアルミニウムの融点以上でスチールの融点以下として、空缶のアルミニウム材料を酸化させることなく溶融するとともに、ロータリキルンの排出端側に堰を設けて、溶融アルミニウムが固体のスチール材料と一緒にそのまま排出端から流出しないようにし、堰で塞き止められた溶融アルミニウムをスチール材料と分けて排出するようにしたので、スチール材料とアルミニウム材料を確実に分離でき、かつ、再利用しやすい形態でアルミニウム材料を取り出すことができる。
【００３５】
また、前記ロータリキルンから排出される溶融アルミニウムを融点以上に保温する手段を設けたので、、溶融アルミニウムの排出経路での凝固を防止し、空缶処理システムをスムーズに連続運転することができ、かつ、再利用工程での処理も容易とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空缶処理方法を適用したシステムの設備レイアウト図
【図２】図１のロータリキルンの排出端側を拡大して示す縦断面図
【図３】図２の変形例を示す縦断面図
【符号の説明】
１  ロータリキルン
２  コンベア
３  破砕機
４  コンベア
５  保持炉
５ａ  取瓶
６  鋳型
７  燃焼炉
８  内筒
９  外筒
１０  入口フード
１１  出口フード
１２  ホッパ
１３  供給管
１４  二重ダンパ
１５  排気口
１６  供給口
１７  排出口
１８  仕切り
１９  堰
２０  貫通孔
２１  漏斗
２２  電熱線ヒータ
２３  貫通孔
２４  筒部材
２５  漏斗
【図１】
0004027592.tif 000002
【図２】
0004027592.tif 000003
【図３】
0004027592.tif 000004