(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータリーキルンの排出部開放端に円環形の排出堰を付設すると共に、当該排出堰の外周縁近傍の溶融メタルの沈澱位置と照応する位置に前記溶融メタルの排出口を設け、排出堰の内周側の溶融スラグと照応する開放縁に前記溶融スラグの排出口を設け、前記溶融メタルの排出口と溶融スラグの排出口とがロータリーキルンの回転軸線の軸対称位置に各１ヶ所ずつ配設されている、ことを特徴とするロータリーキルン式溶融炉。
【請求項２】
ロータリーキルンの排出部に内壁の内径を拡張した湯溜り部を設けた、ことを特徴とする請求項１記載のロータリーキルン式溶融炉。
【請求項３】
ロータリーキルンの内壁の耐火物としてＭｇＯを主成分とするマグネシア系耐火材を用いた、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のロータリーキルン式溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はロータリーキルン式溶融炉、さらに詳しくは炉内で生成された溶融メタルを溶融スラグから分離した状態で排出して回収することができるようにしたロータリーキルン式溶融炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶融炉による高温溶融処理は、産業廃棄物を処理する有効な方法としてその評価を高めており、溶融炉の一つとしてロータリーキルンを用いたロータリーキルン式溶融炉も提供され利用されている。
この溶融処理は、自動車のシュレッダーダストや廃家電品など金属を含有する産業廃棄物を溶融してスラグ化するものであるが、Ｃｕなどの有価金属を各種含むにも拘らず、これまでその回収と有効利用は十分に図られていなかった。
これは、溶融炉から排出して水砕したスラグを選別し含有金属を回収する従来の炉外回収作業が経済的に引き合わなかったことによるものと考えられる。
この点、溶融炉内で生成した溶融メタルを炉内で分離して排出させることができれば、経済的負担は大きく低減するものと予測される。また、溶融炉の中でも排出部へ向かって傾斜したロータリーキルンは、排出部に流動体を滞留させ溶融メタルと溶融スラグに分離するにも適しているものと推定される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来技術に徴しても、ロータリーキルン式溶融炉の炉内で溶融メタルを溶融スラグと分離し、この溶融メタルを溶融スラグと分離された状態で排出して回収する方法や装置に関する提案を見出すことはできなかった。
本発明はかかる問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、炉内で生成する流動体に含まれる有価金属の溶融メタルを溶融スラグと分離した状態で排出し回収することができるロータリーキルン式溶融炉を提供するところにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決し目的を達成するため、以下の構成とした。請求項１記載の発明は、ロータリーキルンの排出部開放端に外径を適合させた円環形の排出堰を付設すると共に、当該排出堰の外周縁近傍の溶融メタルの沈澱位置と照応する位置に溶融メタルの排出口を設け、排出堰の内周側の溶融スラグと照応する開放縁に前記溶融スラグの排出口を設け、前記溶融メタルの排出口と溶融スラグの排出口とがロータリーキルンの回転軸線の軸対称位置に各１ヶ所ずつ配設されている、ことを特徴とする。これは、ロータリーキルンの排出部に生成した流動体を溶融メタルと溶融スラグとに比重分離する滞留部を形成すると共に、ロータリーキルンの回転に伴って溶融メタルと溶融スラグの各別の分離位置に定時的に照応する専用の排出口を与えたもので、溶融メタルの分離回収を確保するものである。また、溶融メタルの排出口と溶融スラグの排出口を空間的に離隔し、溶融スラグの排出によって妨げ或いは損ねられる虞のない溶融メタルの安定的な回収を確保するものである。請求項２記載の発明は、ロータリーキルンの排出部に外壁の外径と内壁の内径を拡張した湯溜り部を設けた、ことを特徴とする。これは、容積の大きな湯溜り部を形成して、流動体の安定した滞留と分離を図ったものである。請求項３記載の発明は、ロータリーキルンの内壁の耐火物としてＭｇＯを主成分とするマグネシア系耐火材を用いた、ことを特徴とする。これは、溶融炉の耐久性向上を図ったものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図１乃至図４に基づいて説明する。
図１に示す通り、本実施形態に係るロータリーキルン１は、その基本的な構成に於いては従来例と同様で、中空円筒形の炉を基部Ａから排出部Ｂに僅かに傾斜させて設置し、基部Ａ側から投入された廃棄物Ｗを炉の回転と傾斜によって排出部Ｂ方向へ送りながら、溶融メタルＭと溶融スラグＳからなる溶融状態の流動体Ｆとするものである。
【０００６】
但し、本実施形態では、このロータリーキルン１の排出部Ｂに炉の内部で生成し流下する流動体Ｆを溶融状態で滞留させる湯溜り部１ａを形成すると共に、
排出部Ｂの開放端に排出堰２を付設し、当該排出堰２に相互に独立した溶融メタルＭの排出口２ａと溶融スラグＳの排出口２ｂとを設けた。
湯溜り部１ａは、ロータリーキルン１排出部Ｂの外壁１ｂの外径と内壁１ｃの内径を拡張して十分な容積の滞留部を構成するよう形成しており、その排出端縁に収容堰を設けることなく開放端としている。
排出堰２は、湯溜り部１ａによって拡張されたロータリーキルン１の排出部Ｂ開放端に適合する外径を有し、中央部を切り欠いた耐火物からなる円環形の閉止板であって、ロータリーキルン１と共に回転するよう取付固定されている。
また、当該排出堰２板面の外周縁近傍位置に溶融金属Ｍの排出口２ａを開口すると共に、内周側の開放縁に溶融スラグＳの排出口をなす凹溝部２ｂを穿設し、この排出口２ａと凹溝部２ｂとをロータリーキルン１の回転軸線の軸対称位置に配設した。
【０００７】
尚、上記の円環形をなす排出堰２の板面方向の幅と内周側開放縁に設ける凹溝部２ｂの位置は、湯溜り部１ａに滞留させる流動体Ｆの量を勘案・計算して設定している。
同様に、溶融メタルＭの排出口２ａの開口面積も、湯溜り部１ａに比重分離する溶融メタルＭの量を勘案・計算して設定した。
また、ロータリーキルン１の内壁１ｃと排出堰２には、耐火材として塩基性マグネシア系煉瓦、具体的にはマグネシア・クロミア系煉瓦（ＭｇＯ−Ｃｒ2Ｏ3煉瓦）を用いている。
【０００８】
本実施形態に係るロータリーキルン１の構成は以上の通りであり、以下に説明する如く、溶融炉内で生成した溶融状態の流動体Ｆから有価金属の溶融メタルＭを溶融スラグＳと分離した状態で排出する。
即ち、ロータリーキルン１内に投入された廃棄物Ｗは、炉の回転によって基部Ａから排出部Ｂ方向へ送られながら溶融状態の流動体Ｆとなり、図３及び図４に示す通り、排出部Ｂの開放端に付設された排出堰２にせき止められる形で湯溜り部１ａに滞留し、その比重差によって下層の溶融メタルＭと上層の溶融スラグＳに分離する。
なお、この湯溜り部１ａは、ガスバーナー、重油バーナー、電気抵抗等の補助熱源が付いていることが望ましい。
【０００９】
尚、この比重分離に当たっては、溶融スラグＳが高粘度で分離が円滑に進まない場合もあり得る。
このような場合には、溶融スラグＳの塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2重量比）を調整して溶融温度を下げ、分離性を改善することができる。
具体的には、石灰石、消石灰、ＣａＯを含む中和沈澱物や他の製造工程で得られるＣａＯに富むスラグなど、ＣａＯを含むスラグ溶融剤をロータリーキルン１に添加して塩基度を０．３５〜１．３５の範囲内に調整し、スラグの溶融温度を１３６０℃以下にする。これにより、溶融スラグＳの流動性が増して溶融メタルＭとの分離も良好になる。
また、このスラグ溶融剤を添加した場合、溶融スラグＳの塩基度が高くなるので、ロータリーキルンの内壁の浸食を防ぐため、耐火物としてＭｇＯを主成分とするマグネシア系耐火材を利用することが好ましい。
【００１０】
ここで、ロータリーキルン１の回転に伴って回転する排出堰２の外周縁近傍位置には、溶融メタルＭの排出口２ａが開口されている。したがって、当該排出口２ａは、図３に示す如く、自らが描く回転軌跡の下端部に位置する時、湯溜り部１ａの下層に分離した溶融メタルＭの沈澱位置と照応し、その開口から分離された溶融メタルＭを排出する。
同様に、排出堰２の内周側開放縁に穿設された凹溝部２ｂもロータリーキルン１の回転に伴って回転する関係にある。したがって、凹溝部２ｂは、図４に示す如く、その回転軌跡の下端部に位置し、上層に分離した溶融スラグＳの表面位置と照応する時、分離された溶融スラグＳを炉外に溢出させる。
このように、本実施形態に係るロータリーキルン１は、自らの連続回転によって、溶融金属Ｍと溶融スラグＳとを、相互に独立した別個の排出口２ａ、２ｂから、分離された各別の状態で、一定の時間間隔をおいて交互に定時的に排出することができる。
【００１１】
特に、本実施形態に於いては、前記排出口２ａと凹溝部２ｂとをロータリーキルン１の回転軸線の軸対称位置に配設しているため、そのいずれか一方が回転軌跡の下部位置に到来して排出状態にある時、他方は回転軌跡の上端部位置を占めて排出不能な関係におかれる。（図３、図４）
このように排出口２ａと凹溝部２ｂとが空間的に離隔され、溶融メタルＭの排出時に溶融スラグＳの排出が起き得ない構成となっているため、溶融メタルＭの排出を安定的に確保することができる。
また、両者の排出を等しい時間間隔で交互に反復させる効果もある。
尚、以上のように専用の排出口である２ａ、２ｂから各別に排出された溶融メタルＭと溶融スラグＳは、それぞれ専用に用意された貯留水槽３ａ、３ｂに投入し急冷して水砕することで容易に回収できる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、以下に掲げる効果を奏する。（１）請求項１記載の発明によれば、ロータリーキルンの排出部に流動体を滞留させて比重分離すると共に、溶融メタルと溶融スラグの各別の分離位置に定時的に照応する専用の排出口を設けているので、有価金属の溶融メタルを溶融スラグと分離した状態で排出して回収するロータリーキルン式溶融炉を提供することができる。また、溶融メタルの排出時に溶融スラグが排出されないよう構成しているので、溶融メタルの回収を安定的に確保することができる。（２）請求項２記載の発明によれば、流動体を分離させるに適した容積の大きな滞留部を得ることができる。（３）請求項３記載の発明によれば、溶融炉の耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施形態に係るロータリーキルンの概略構成を示す断面図。
【図２】  実施形態に係るロータリーキルンの排出堰の構成を示す正面図。
【図３】  実施形態に於ける湯溜り部と溶融メタルの排出口との関係を示す説明図。
【図４】  実施形態に於ける湯溜り部と溶融スラグの排出部との関係を示す説明図。
【符号の説明】
１    ロータリーキルン
１ａ  湯溜り部
１ｂ  外壁
１ｃ  内壁
２    排出堰
２ａ  溶融メタルの排出口
２ｂ  溶融スラグの排出口
３    貯留水槽
３ａ  溶融メタルの貯留水槽
３ｂ  溶融スラグの貯留水槽
Ｆ    流動体
Ｍ    溶融メタル
Ｓ    溶融スラグ
Ｗ    廃棄物
Ａ    基部
Ｂ    排出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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