金属含有排ガスの間接冷却方式による金属及び酸化金属及び塩化金属の分離回収方法
【課題】鉄スクラップやシュレッダーダスト等の金属含有物をストーカー炉、ロータリーキルン炉、流動床、電気炉、シャフト炉、高炉等の焼却炉あるいは加熱炉あるいは溶融炉で高温で処理した際に発生する排ガスを３００℃以上にコントロールして、金属もしくは酸化金属もしくは塩化金属のガスとして排出させ、冷却塔で間接冷却することにより凝固させて回収する。
【解決方法】排ガス温度を３００℃以上にコントロールした排ガス中に含まれる金属あるいは酸化金属を回収するために、ストーカー炉、ロータリーキルン炉、流動床、電気炉、シャフト炉、高炉等の焼却炉あるいは加熱炉あるいは溶融炉において、排ガスに含まれる金属あるいは酸化金属あるいは塩化金属を蒸着あるいは凝固あるいは沈殿させることを目的として、排ガスとその金属および酸化金属を高温冷却させる。
【解決方法】排ガス温度を３００℃以上にコントロールした排ガス中に含まれる金属あるいは酸化金属を回収するために、ストーカー炉、ロータリーキルン炉、流動床、電気炉、シャフト炉、高炉等の焼却炉あるいは加熱炉あるいは溶融炉において、排ガスに含まれる金属あるいは酸化金属あるいは塩化金属を蒸着あるいは凝固あるいは沈殿させることを目的として、排ガスとその金属および酸化金属を高温冷却させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
鉄スクラップやシュレッダーダスト等の金属含有物をストーカー炉、ロータリーキルン炉、流動床、電気炉、シャフト炉、高炉等の焼却炉あるいは加熱炉あるいは溶融炉で高温で処理した際に発生する排ガスを３００℃以上にコントロールして、金属及び酸化金属及び塩化金属のガスとして排出させ、冷却塔で間接冷却することにより凝固させて回収する。
【従来技術】
【０００２】
ストーカー炉、ロータリーキルン炉、流動床、電気炉、シャフト炉、高炉、等の焼却炉あるいは加熱炉あるいは溶融炉の熱を伴う排ガスは、排ガス成分あるいはばいじんの環境上の問題により、バグフィルターを使用している。バグフィルターの耐熱温度は約２９０℃であり、排ガス温度を２９０℃以上に上げることは難しく、したがって、排ガス温度を２９０℃以下に抑えるのが常だった。
【０００３】
排ガス温度が３００℃以上になる可能性がある場合、排ガスを水等の液体もしくは液体とガスの混合で直接急冷することが従来の技術であった。排ガスを直接水に接触させて排ガスを急冷させることは可能であるものの、廃液に酸化金属及び塩化金属が混入する。このため、前記酸化金属及び塩化金属を化学的処理により除去しなければならない。この化学的処理も環境上の重大な問題があった。
【０００４】
従来、ストーカー炉、ロータリーキルン炉、流動床、電気炉、シャフト炉、高炉等の焼却炉あるいは加熱炉あるいは溶融炉の処理炉を用いて高温で焼却あるいは溶融処理した後、金属を含有する高温の熱分解ガスを冷却するために、ガスに冷却水を直接噴霧して冷却し、気体と固体を分離してガスを拡散させ、固体を廃棄物として回収していた。
【０００５】
この場合、金属と水が直接接触するために、金属と水とが反応し、ほとんど酸化金属あるいは塩化金属が生成される。そのため、金属として回収する比率が極端に低かった。このため、「金属」を含有する熱分解ガスに直接冷却水を噴霧せずに、「単体の金属」を回収する方法が求められている。
【０００６】
特開平０８−１３１７７０号公報に示される特許には、重金属を回収する内容であるが、同時に重金属の化合物をも回収しており、全てが単体の金属として回収できているわけではない。また、特開２００３−３４５６４２号公報に示される特許では、重金属含有物質から重金属を除去するために、塩素成分を含有する物質を加熱炉に投入し、塩化金属のダストとして回収している。
【０００７】
別の金属回収方法として、湿式による回収方法がある。これは金属含有物を溶解したのち、電気分解あるいは溶液と混合することにより金属を析出させ、所望の金属を回収する方法である。しかしながら、上述の方法の場合、プロセスが複雑になることと、廃液を排出することによる廃液処理の問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、鉄スクラップやシュレッダーダスト等の金属含有物をロータリーキルン炉、流動床、電気炉、シャフト炉、高炉、ストーカー炉等の焼却炉あるいは加熱炉あるいは溶融炉で高温で処理した際に発生する排ガスを３００℃以上にコントロールして、金属及び酸化金属及び塩化金属のガスとして排出させ、冷却塔で間接冷却することにより凝固させて回収することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）排ガス温度を３００℃以上にコントロールした排ガス中に含まれる金属及び酸化金属及び塩化金属を回収するために、ストーカー炉、ロータリーキルン炉、流動床、電気炉、シャフト炉、高炉等の焼却炉あるいは加熱炉あるいは溶融炉において、排ガスに含まれる金属及び酸化金属及び塩化金属を蒸着あるいは凝固あるいは沈殿させることを目的として、排ガスとその金属および酸化金属を３００℃以上の高温ガスから冷却させることにより蒸着あるいは凝固あるいは沈殿させて分離回収する。
【００１０】
（２）排ガス温度を３００℃以上にコントロールして、排ガス温度が排ガス中の回収しようとする金属の沸点以上となるように、排ガスの温度をコントロールして、ガス化した金属及び酸化金属及び塩化金属を含有する排ガスを高温から冷却させ、ガス化した金属及び酸化金属及び塩化金属を蒸着もしくは凝固もしくは沈殿させることによって、ガス及び回収しようとする金属を分離回収する。
【００１１】
（３）間接冷却設備を２基以上の複数基を設置し、金属及び酸化金属及び塩化金属の高温ガスを各々の冷却塔の出口ガス温度を変化させながら凝固もしくは蒸着もしくは沈殿させて分離回収する。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係る金属含有排ガスの間接冷却による金属及び酸化金属及び塩化金属の回収方法として、ストーカー炉を用いた場合について示す。
【００１３】
本発明では、金属及び酸化金属及び塩化金属の金属含有物２を高温で処理するための高温処理炉１として、ストーカー炉、ロータリーキルン炉、流動床、電気炉、シャフト炉、高炉等の焼却炉あるいは加熱炉あるいは溶融炉のいずれかを使用する。
【００１４】
前記金属含有物２としては、鉄の含有量が６０％未満の低品位の鉄スクラップあるいは、有害物質である鉛やカドミウムを含有しているシュレッダーダストあるいは金属の酸化物あるいは塩化物が好適である。
【００１５】
前記金属含有物２を高温処理炉１内に投入すると、金属含有物が燃焼あるいは溶融され、炉内温度よりも沸点が高い金属は炉内で液化したまま炉下部に設けた出銑口より単体金属５ａとして流れ出る。単体金属以外の灰分はスラグ４として流れ出る。また、炉内温度よりも沸点が低い金属はガス化し、熱分解ガス３として次工程である冷却塔６ａへ移動する。
【００１６】
高温処理炉１から排出されるガスは３００℃以上に制御する。これは、鉛の酸化物である二酸化鉛の分解温度が２９０℃であるためである。３００℃以上に制御する方法としては、高温処理炉１内に酸素を吹き込むことが好適である。
【００１７】
冷却塔６ａは、ガスの流路と水の流路が分離している構造となっており、後述するように、間接的に冷却することで単体金属５ｂを回収することができる。
【００１８】
冷却塔６ａでは、熱分解ガスが上部から下部に向かってタンデンシャルに流れ、冷却塔５の下部から配管を通って冷却水が上部へと流れる。これにより、熱分解ガスと冷却水が間接的に接触し、熱分解ガスが冷却される。冷却されたガス化した金属は凝固して冷却塔の下部に単体金属５ｂとして蓄積するようにする。
【００１９】
冷却塔６ａで冷却された熱分解ガス３は燃焼室７に入り、バーナーにより２０００℃近くにまで燃焼され、燃焼室７で燃焼した燃焼ガスは燃焼室７と配管で接続された冷却塔６ｂに入る。
【００２０】
上述では冷却塔を１段の場合について説明したが、２段以上の複数段の冷却塔を設けることも可能である。この場合でも１段の場合と同様のプロセスで冷却される。１段目冷却塔を通過したガスは２段目冷却塔に入り、再びガスが冷却される。２段以上の複数段の冷却塔を設ける場合は、３種類以上の金属を含有する物質を原料として使用することが可能である。
【実施例】
【００２１】
本発明における回収方法により、冷却塔を１段設けた場合で実験を行ったところ、表１並びに図２の結果が得られた。従来法では金属回収量が０．０２ｋｇであるのに対し、本発明では１．２６ｋｇと回収量が大幅に増加した。また、酸化金属回収量は従来法が２．８２ｋｇであるのに対して、本発明では０．６４ｋｇと減少している。従来であれば酸化金属として回収していたものが、本発明により単体金属として回収することができた。
【００２２】
【表１】
【００２３】
本発明において、排ガス温度を３００℃以下並びに３００℃以上に制御した場合におけるメタル回収率を測定したところ、表２の結果が得られた。３００℃以下ではメタル回収率が１０％程度だったものが、３００℃以上にすることにより７５％以上のメタル回収率と、飛躍的に向上することが分かった。
【００２４】
【表２】
【発明の効果】
【００２５】
上述のように、従来の冷却塔では、熱分解ガスと冷却水が直接接触していたため、酸化金属あるいは塩化金属を生成し再利用することが困難であったが、本発明により、冷却塔において間接冷却をすることによって単体金属を得ることができる。これにより、再利用が可能となり、新たなリサイクルシステムの構築が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる金属含有排ガスの間接冷却による金属及び酸化金属及び塩化金属の回収方法
【図２】従来法における金属回収量と本発明における金属回収量の比較
【符号の説明】
１ 高温処理炉
２ 金属含有物
３ 熱分解ガス
４ スラグ
５ａ メタル
５ｂ メタル
６ａ 冷却塔
６ｂ 冷却塔
７ 燃焼室
【技術分野】
【０００１】
鉄スクラップやシュレッダーダスト等の金属含有物をストーカー炉、ロータリーキルン炉、流動床、電気炉、シャフト炉、高炉等の焼却炉あるいは加熱炉あるいは溶融炉で高温で処理した際に発生する排ガスを３００℃以上にコントロールして、金属及び酸化金属及び塩化金属のガスとして排出させ、冷却塔で間接冷却することにより凝固させて回収する。
【従来技術】
【０００２】
ストーカー炉、ロータリーキルン炉、流動床、電気炉、シャフト炉、高炉、等の焼却炉あるいは加熱炉あるいは溶融炉の熱を伴う排ガスは、排ガス成分あるいはばいじんの環境上の問題により、バグフィルターを使用している。バグフィルターの耐熱温度は約２９０℃であり、排ガス温度を２９０℃以上に上げることは難しく、したがって、排ガス温度を２９０℃以下に抑えるのが常だった。
【０００３】
排ガス温度が３００℃以上になる可能性がある場合、排ガスを水等の液体もしくは液体とガスの混合で直接急冷することが従来の技術であった。排ガスを直接水に接触させて排ガスを急冷させることは可能であるものの、廃液に酸化金属及び塩化金属が混入する。このため、前記酸化金属及び塩化金属を化学的処理により除去しなければならない。この化学的処理も環境上の重大な問題があった。
【０００４】
従来、ストーカー炉、ロータリーキルン炉、流動床、電気炉、シャフト炉、高炉等の焼却炉あるいは加熱炉あるいは溶融炉の処理炉を用いて高温で焼却あるいは溶融処理した後、金属を含有する高温の熱分解ガスを冷却するために、ガスに冷却水を直接噴霧して冷却し、気体と固体を分離してガスを拡散させ、固体を廃棄物として回収していた。
【０００５】
この場合、金属と水が直接接触するために、金属と水とが反応し、ほとんど酸化金属あるいは塩化金属が生成される。そのため、金属として回収する比率が極端に低かった。このため、「金属」を含有する熱分解ガスに直接冷却水を噴霧せずに、「単体の金属」を回収する方法が求められている。
【０００６】
特開平０８−１３１７７０号公報に示される特許には、重金属を回収する内容であるが、同時に重金属の化合物をも回収しており、全てが単体の金属として回収できているわけではない。また、特開２００３−３４５６４２号公報に示される特許では、重金属含有物質から重金属を除去するために、塩素成分を含有する物質を加熱炉に投入し、塩化金属のダストとして回収している。
【０００７】
別の金属回収方法として、湿式による回収方法がある。これは金属含有物を溶解したのち、電気分解あるいは溶液と混合することにより金属を析出させ、所望の金属を回収する方法である。しかしながら、上述の方法の場合、プロセスが複雑になることと、廃液を排出することによる廃液処理の問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、鉄スクラップやシュレッダーダスト等の金属含有物をロータリーキルン炉、流動床、電気炉、シャフト炉、高炉、ストーカー炉等の焼却炉あるいは加熱炉あるいは溶融炉で高温で処理した際に発生する排ガスを３００℃以上にコントロールして、金属及び酸化金属及び塩化金属のガスとして排出させ、冷却塔で間接冷却することにより凝固させて回収することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）排ガス温度を３００℃以上にコントロールした排ガス中に含まれる金属及び酸化金属及び塩化金属を回収するために、ストーカー炉、ロータリーキルン炉、流動床、電気炉、シャフト炉、高炉等の焼却炉あるいは加熱炉あるいは溶融炉において、排ガスに含まれる金属及び酸化金属及び塩化金属を蒸着あるいは凝固あるいは沈殿させることを目的として、排ガスとその金属および酸化金属を３００℃以上の高温ガスから冷却させることにより蒸着あるいは凝固あるいは沈殿させて分離回収する。
【００１０】
（２）排ガス温度を３００℃以上にコントロールして、排ガス温度が排ガス中の回収しようとする金属の沸点以上となるように、排ガスの温度をコントロールして、ガス化した金属及び酸化金属及び塩化金属を含有する排ガスを高温から冷却させ、ガス化した金属及び酸化金属及び塩化金属を蒸着もしくは凝固もしくは沈殿させることによって、ガス及び回収しようとする金属を分離回収する。
【００１１】
（３）間接冷却設備を２基以上の複数基を設置し、金属及び酸化金属及び塩化金属の高温ガスを各々の冷却塔の出口ガス温度を変化させながら凝固もしくは蒸着もしくは沈殿させて分離回収する。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係る金属含有排ガスの間接冷却による金属及び酸化金属及び塩化金属の回収方法として、ストーカー炉を用いた場合について示す。
【００１３】
本発明では、金属及び酸化金属及び塩化金属の金属含有物２を高温で処理するための高温処理炉１として、ストーカー炉、ロータリーキルン炉、流動床、電気炉、シャフト炉、高炉等の焼却炉あるいは加熱炉あるいは溶融炉のいずれかを使用する。
【００１４】
前記金属含有物２としては、鉄の含有量が６０％未満の低品位の鉄スクラップあるいは、有害物質である鉛やカドミウムを含有しているシュレッダーダストあるいは金属の酸化物あるいは塩化物が好適である。
【００１５】
前記金属含有物２を高温処理炉１内に投入すると、金属含有物が燃焼あるいは溶融され、炉内温度よりも沸点が高い金属は炉内で液化したまま炉下部に設けた出銑口より単体金属５ａとして流れ出る。単体金属以外の灰分はスラグ４として流れ出る。また、炉内温度よりも沸点が低い金属はガス化し、熱分解ガス３として次工程である冷却塔６ａへ移動する。
【００１６】
高温処理炉１から排出されるガスは３００℃以上に制御する。これは、鉛の酸化物である二酸化鉛の分解温度が２９０℃であるためである。３００℃以上に制御する方法としては、高温処理炉１内に酸素を吹き込むことが好適である。
【００１７】
冷却塔６ａは、ガスの流路と水の流路が分離している構造となっており、後述するように、間接的に冷却することで単体金属５ｂを回収することができる。
【００１８】
冷却塔６ａでは、熱分解ガスが上部から下部に向かってタンデンシャルに流れ、冷却塔５の下部から配管を通って冷却水が上部へと流れる。これにより、熱分解ガスと冷却水が間接的に接触し、熱分解ガスが冷却される。冷却されたガス化した金属は凝固して冷却塔の下部に単体金属５ｂとして蓄積するようにする。
【００１９】
冷却塔６ａで冷却された熱分解ガス３は燃焼室７に入り、バーナーにより２０００℃近くにまで燃焼され、燃焼室７で燃焼した燃焼ガスは燃焼室７と配管で接続された冷却塔６ｂに入る。
【００２０】
上述では冷却塔を１段の場合について説明したが、２段以上の複数段の冷却塔を設けることも可能である。この場合でも１段の場合と同様のプロセスで冷却される。１段目冷却塔を通過したガスは２段目冷却塔に入り、再びガスが冷却される。２段以上の複数段の冷却塔を設ける場合は、３種類以上の金属を含有する物質を原料として使用することが可能である。
【実施例】
【００２１】
本発明における回収方法により、冷却塔を１段設けた場合で実験を行ったところ、表１並びに図２の結果が得られた。従来法では金属回収量が０．０２ｋｇであるのに対し、本発明では１．２６ｋｇと回収量が大幅に増加した。また、酸化金属回収量は従来法が２．８２ｋｇであるのに対して、本発明では０．６４ｋｇと減少している。従来であれば酸化金属として回収していたものが、本発明により単体金属として回収することができた。
【００２２】
【表１】
【００２３】
本発明において、排ガス温度を３００℃以下並びに３００℃以上に制御した場合におけるメタル回収率を測定したところ、表２の結果が得られた。３００℃以下ではメタル回収率が１０％程度だったものが、３００℃以上にすることにより７５％以上のメタル回収率と、飛躍的に向上することが分かった。
【００２４】
【表２】
【発明の効果】
【００２５】
上述のように、従来の冷却塔では、熱分解ガスと冷却水が直接接触していたため、酸化金属あるいは塩化金属を生成し再利用することが困難であったが、本発明により、冷却塔において間接冷却をすることによって単体金属を得ることができる。これにより、再利用が可能となり、新たなリサイクルシステムの構築が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる金属含有排ガスの間接冷却による金属及び酸化金属及び塩化金属の回収方法
【図２】従来法における金属回収量と本発明における金属回収量の比較
【符号の説明】
１ 高温処理炉
２ 金属含有物
３ 熱分解ガス
４ スラグ
５ａ メタル
５ｂ メタル
６ａ 冷却塔
６ｂ 冷却塔
７ 燃焼室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス温度を３００℃以上にコントロールした排ガス中に含まれる金属及び酸化金属及び塩化金属を回収するために、ストーカー炉、ロータリーキルン炉、流動床、電気炉、シャフト炉、高炉等の焼却炉あるいは加熱炉あるいは溶融炉において、排ガスに含まれる金属及び酸化金属及び塩化金属を蒸着あるいは凝固あるいは沈殿させることを目的として、排ガスとその金属および酸化金属を３００℃以上の高温ガスから冷却させることにより蒸着あるいは凝固あるいは沈殿させて分離回収する、金属含有排ガスの間接冷却方式による金属及び酸化金属及び塩化金属の分離回収方法。
【請求項２】
排ガス温度を３００℃以上にコントロールして、排ガス温度が排ガス中の回収しようとする金属の沸点以上となるように、排ガスの温度をコントロールして、ガス化した金属及び酸化金属及び塩化金属を含有する排ガスを高温から冷却させ、ガス化した金属及び酸化金属及び塩化金属を蒸着もしくは凝固もしくは沈殿させることによって、ガス及び回収しようとする金属を分離回収する、請求項１記載の金属含有排ガスの間接冷却方式による金属及び酸化金属及び塩化金属の分離回収方法。
【請求項３】
間接冷却設備を２基以上の複数基を設置し、金属及び酸化金属及び塩化金属の高温ガスを各々の冷却塔の出口ガス温度を変化させながら凝固もしくは蒸着もしくは沈殿させて分離回収する、請求項１記載の金属含有排ガスの複数間接冷却方式による金属及び酸化金属及び塩化金属の分離回収方法。
【請求項１】
排ガス温度を３００℃以上にコントロールした排ガス中に含まれる金属及び酸化金属及び塩化金属を回収するために、ストーカー炉、ロータリーキルン炉、流動床、電気炉、シャフト炉、高炉等の焼却炉あるいは加熱炉あるいは溶融炉において、排ガスに含まれる金属及び酸化金属及び塩化金属を蒸着あるいは凝固あるいは沈殿させることを目的として、排ガスとその金属および酸化金属を３００℃以上の高温ガスから冷却させることにより蒸着あるいは凝固あるいは沈殿させて分離回収する、金属含有排ガスの間接冷却方式による金属及び酸化金属及び塩化金属の分離回収方法。
【請求項２】
排ガス温度を３００℃以上にコントロールして、排ガス温度が排ガス中の回収しようとする金属の沸点以上となるように、排ガスの温度をコントロールして、ガス化した金属及び酸化金属及び塩化金属を含有する排ガスを高温から冷却させ、ガス化した金属及び酸化金属及び塩化金属を蒸着もしくは凝固もしくは沈殿させることによって、ガス及び回収しようとする金属を分離回収する、請求項１記載の金属含有排ガスの間接冷却方式による金属及び酸化金属及び塩化金属の分離回収方法。
【請求項３】
間接冷却設備を２基以上の複数基を設置し、金属及び酸化金属及び塩化金属の高温ガスを各々の冷却塔の出口ガス温度を変化させながら凝固もしくは蒸着もしくは沈殿させて分離回収する、請求項１記載の金属含有排ガスの複数間接冷却方式による金属及び酸化金属及び塩化金属の分離回収方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−１１７０６１（Ｐ２０１１−１１７０６１Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８９７６５（Ｐ２００９−２８９７６５）
【出願日】平成２１年１２月１日（２００９．１２．１）
【出願人】（５９８０９２１６６）株式会社還元溶融技術研究所 (22)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１日（２００９．１２．１）
【出願人】（５９８０９２１６６）株式会社還元溶融技術研究所 (22)
【Ｆターム（参考）】
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