JPH10314890A - 金属の回収方法および回収装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 後工程に投入可能なようにスラグと十分に分
離された金属成品を溶融生成物中から回収できる金属の
回収方法および回収装置を提供する。 【解決手段】 貯留水２１を所定の水位で貯留した水槽
を用意すると共に、貯留水２１中に鋳型３０を用意す
る。貯留水２１中の鋳型３０内に溶融炉１０の放出端か
ら溶融生成物を注入し、鋳型３０内にて、溶融金属およ
びスラグの両方が凝固する前に溶融金属をスラグと比重
分離すると共に、溶融金属を所定のサイズおよび形状を
持つ所定のサイズおよび形状を持つ塊状の金属成品に鋳
造する分離鋳造工程を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属およびス
ラグを含む溶融生成物から金属成品を得る金属の回収方
法およびこの方法を実施するための金属の回収装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、製鉄あるいは精練を行って得ら
れる溶融生成物中には、後工程にてそのまま利用可能な
鉄等の溶融金属に加え、そのままでは利用できないスラ
グが溶融または半溶融した状態で含まれている。このた
め、溶融生成物中から溶融金属をスラグと分離して金属
成品を回収する金属の回収手段が必要である。

【０００３】金属の回収手段としては、例えば、最も基
本的な方法として、鋳型を用意し、その中に溶融生成物
を注入し、鋳型内で比重分離を行って回収する方法（第
１の従来例）がある。また、水槽を用意し、その貯留水
中に溶融生成物を注入する方法（第２の従来例）があ
る。尚、第２の従来例は、元来フェロマンガンやニッケ
ルの製造に用いられている水中滴下法の変形例ともいえ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、第１の従来例
では、一般の鋳造方法と同様に、鋳型の内表面に予め離
型剤を塗布しておくなどの手間がかかる。また、高温の
溶融炉近傍に設け、高温の溶融生成物を注入するため
に、鋳型の損傷・劣化が著しく、耐久性に問題がある。
さらに、注入の際に溶融生成物が飛散して鋳型内にうま
く注入できずに、比重分離が十分になされないことも多
い。

【０００５】また、第２の従来例は、前述の溶融生成物
の飛散の問題は殆どないものの、溶融金属とスラグとの
分離作用の面では実用的ではない。即ち、貯留水で冷却
されて粒状になった金属は、スラグと混ざり合った状態
で水槽内に順次堆積する。このため、水槽内に堆積した
金属およびスラグを搬出機を用いて搬出し、磁選やふる
い分けにかけて分離する必要がある。ところが、非金属
のスラグに比べてはるかに多く溶融生成物中に含まれて
いる金属を磁力吸引して取り出すことは、合理的ではな
い。一方、金属が非磁性の場合、ふるい分けにかけるに
しては、金属粒とスラグとのサイズ差が小さく、分離が
困難であるのが実情である。

【０００６】本発明の課題は、後工程に投入可能なよう
にスラグと十分に分離された金属成品を溶融生成物中か
ら回収できる金属の回収方法および回収装置を提供する
ことである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、貯留水
を所定の水位で貯留した水槽を用意すると共に、該貯留
水中に鋳型を用意し、溶融金属およびスラグを含む溶融
生成物を前記貯留水中の前記鋳型内に注入し、該鋳型内
にて、溶融金属およびスラグの両方が凝固する前に溶融
金属をスラグと比重分離すると共に、溶融金属を所定の
サイズおよび形状を持つ塊状の金属成品に鋳造する分離
鋳造工程を有することを特徴とする金属の回収方法が得
られる。

【０００８】本発明によればまた、前記鋳型を複数用意
すると共に、該複数の鋳型を前記貯留水中にて順次搬送
する送り装置を設け、前記分離鋳造工程を連続的に行う
前記金属の回収方法が得られる。

【０００９】本発明によればさらに、前記貯留水の温度
を８０℃以上にした前記金属の回収方法が得られる。

【００１０】本発明によればまた、前記鋳型の開口端と
溶融生成物の放出位置との落差に応じて該鋳型の開口端
の前記貯留水の水面に対する深さを設定した前記金属の
回収方法が得られる。

【００１１】本発明によればさらに、前記鋳型の開口端
と溶融生成物の放出位置との落差を８００乃至１８００
ｍｍにすると共に、前記鋳型の開口端の前記貯留水の水
面に対する深さを５０乃至２００ｍｍにする前記金属の
回収方法が得られる。

【００１２】本発明によればまた、被処理物を溶融して
溶融生成物を放出するロータリキルンを用い、前記ロー
タリキルンの放出端から溶融生成物を前記貯留水中の前
記鋳型内に注入する前記金属の回収方法が得られる。

【００１３】本発明によればまた、前記ロータリキルン
は、製鉄所の製銑、製鋼工程等にて発生する廃棄物を被
処理物とし、その上流側では、被処理物を還元雰囲気中
で加熱して被処理物中の酸化物を還元すると共に、被処
理物を溶融することによって溶融生成物を得る還元溶融
工程を行う前記金属の回収方法が得られる。

【００１４】本発明によればさらに、前記ロータリキル
ンの放出端に、該放出端から溶融生成物と共に排出され
る排出ガスを燃焼する二次燃焼室を連結して設け、前記
水槽および前記鋳型を前記二次燃焼室内に外気と実質的
に遮断した状態で設けた前記金属の回収方法が得られ
る。

【００１５】本発明によればまた、貯留水を所定の水位
で貯留した水槽と、該貯留水中に用意された鋳型とを有
し、前記貯留水中の前記鋳型内には、溶融金属およびス
ラグを含む溶融生成物をが注入され、該鋳型内にて、溶
融金属およびスラグの両方が凝固する前に溶融金属をス
ラグと比重分離すると共に、溶融金属を所定のサイズお
よび形状を持つ塊状の金属成品に鋳造することを特徴と
する金属の回収装置が得られる。

【００１６】本発明によればさらに、前記鋳造機は、前
記鋳型を複数備えると共に、該複数の鋳型を貯留水中に
て順次搬送する送り装置を備え、前記分離鋳造工程を連
続的に行う前記金属の回収装置が得られる。

【００１７】本発明によればまた、前記貯留水の温度
は、８０℃以上である前記金属の回収装置が得られる。

【００１８】本発明によればさらに、前記鋳型は、その
開口端と溶融生成物の放出位置との落差に応じて開口端
の前記貯留水の水面に対する深さが設定される前記金属
の回収装置が得られる。

【００１９】本発明によればまた、前記鋳型は、その開
口端と溶融生成物の放出位置との落差が８００乃至１８
００ｍｍにされると共に、開口端の前記貯留水の水面に
対する深さが５０乃至２００ｍｍにされる前記金属の回
収装置が得られる。

【００２０】本発明によればさらに、被処理物を溶融し
て溶融生成物を放出するロータリキルンを有し、前記貯
留水中の前記鋳型内には、前記ロータリキルンの放出端
から溶融生成物が注入される前記金属の回収装置が得ら
れる。

【００２１】本発明によればさらに、前記ロータリキル
ンは、製鉄所の製銑、製鋼工程等にて発生する廃棄物を
被処理物とし、その上流側では、被処理物を還元雰囲気
中で加熱して被処理物中の酸化物を還元すると共に、被
処理物を溶融することによって溶融生成物を得る前記金
属の回収装置が得られる。

【００２２】本発明によればまた、前記ロータリキルン
の放出端には、該放出端から溶融生成物と共に排出され
る排出ガスを燃焼する二次燃焼室が連結して設けられ、
前記水槽および前記鋳型は、前記二次燃焼室内に外気と
実質的に遮断した状態で設けられる前記金属の回収装置
が得られる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明による金属の回収方
法および回収装置を併せて説明する。

【００２４】［実施の形態１］図１（ａ）および（ｂ）
は、本発明の実施の形態１による金属の回収方法および
金属の回収装置を説明するための図であり、（ａ）は実
施の形態１を示し、（ｂ）は比較例を示す。

【００２５】溶融炉の溶融生成物の放出端近傍は非常に
高温であるので、鋳型を放出端近傍に配置することは事
実上不可能である。これに対し、図１（ｂ）に示す比較
例のように、溶融炉（図示せず）の放出端に樋部１１を
設け、その放出端下に、所定の距離（例えば、１０００
ｍｍ以上）をおいて、鋳型３０を設置した場合には、溶
融生成物が飛散してしまい、鋳型３０内にうまく注入で
きない。勿論、溶融金属とスラグとの比重分離も不可能
である。

【００２６】一方、図１（ａ）に示す本発明では、樋部
１１の放出端下に、所定の距離（例えば、１０００ｍｍ
以上）をおいて、貯留水２１を所定の水位で貯留した水
槽２０を用意すると共に、貯留水２１中に鋳型３０を用
意する。樋部１１の放出端から貯留水２１中の鋳型３０
までは、金属板等によるカバー５０によって覆われ、大
気と実質的に遮断された空間５１内にある。そして、貯
留水２１中の鋳型３０内に樋部１１の放出端から溶融生
成物を注入し、鋳型３０内にて、溶融金属およびスラグ
の両方が凝固する前に溶融金属をスラグと比重分離する
と共に、溶融金属を所定のサイズおよび形状を持つ塊状
の金属成品（有価金属）に鋳造して回収する分離鋳造工
程を行う。鋳型３０内にて、スラグは金属成品上にて凝
固する。

【００２７】このような構成によれば、溶融生成物は貯
留水２１の緩衝作用により飛散することなく鋳型３０内
に注入されるし、溶融金属とスラグとの比重分離は十分
になされる。さらに、所定のサイズおよび形状を持つ塊
状の金属成品が得られる。所定のサイズおよび形状を持
つ塊状の金属成品（主に、鉄合金）は、例えば、製銑工
程に直接再利用可能な低亜鉛物質である。しかも、製鋼
工程等への原料等としても、あるいはふるい分けにかけ
るとしても、小さな粒状のものよりも適した形態であ
る。

【００２８】［実施の形態２］図２は、本発明の実施の
形態２による金属の回収方法および金属の回収装置を説
明するための図である。

【００２９】図２を参照して、実施の形態２による金属
の回収方法は、実施の形態１と同様に、溶融炉１０の樋
部（樋部の図示は、便宜上省略している）の放出端下
に、所定の距離（例えば、１０００ｍｍ以上）をおい
て、貯留水２１を所定の水位で貯留した水槽２０を用意
すると共に、貯留水２１中に鋳型３０を用意する。溶融
炉１０の樋部の放出端から貯留水２１中の鋳型３０まで
は、金属板等によるカバー５０によって覆われ、大気と
実質的に遮断された空間５１内にある。そして、貯留水
２１中の鋳型３０内に樋部の放出端から溶融生成物を注
入し、鋳型３０内にて、溶融金属およびスラグの両方が
凝固する前に溶融金属をスラグと比重分離すると共に、
溶融金属を所定のサイズおよび形状を持つ塊状の金属成
品に鋳造して回収する分離鋳造工程を行う。

【００３０】実施の形態２においては、さらに、鋳型３
０を複数備えていると共に、複数の鋳型３０を貯留水２
１中にて順次搬送する送り装置４０を備えている。そし
て、各鋳型３０内にて前記分離鋳造工程がそれぞれなさ
れるように、鋳型３０の搬送速度を設定し、分離鋳造工
程を連続的に行う。鋳型３０が水槽２０外に搬送された
ときに、所定のサイズおよび形状を持つ塊状の金属成品
を鋳型３０から取り出す。この際、所定のサイズおよび
形状を持つ塊状の金属成品とスラグとは、個別の層をな
すように凝固しているので、両者に衝撃を加える等によ
り、容易に分離できる。

【００３１】［実施の形態３］図２に示した実施の形態
２において、鋳型３０の開口端と溶融生成物の放出位置
（溶融炉１０の放出端（樋部の放出端））との落差
Ｈ_K 、鋳型３０の開口端と貯留水２１の水面との深さＨ
_W 、ならびに貯留水２１の温度について、各パラメータ
を変更しつつ分離鋳造工程を行い、各分離鋳造工程によ
る溶融生成物の飛散状態、金属成品の鋳造結果（スラグ
との分離状態や、形状等）を観察する実験を行った。

【００３２】実験の結果、溶融生成物の飛散状態および
所定のサイズおよび形状を持つ塊状の金属成品の鋳造結
果が好ましいパラメータとして、落差Ｈ_K は８００〜１
８００ｍｍであった。深さＨ_W は、落差Ｈ_K に応じて設
定されるべきであり、５０〜２００ｍｍであった。落差
Ｈ_K が８００〜１８００ｍｍのときに、深さＨ_W を５０
〜２００ｍｍにすることにより、溶融生成物の鋳型から
の飛散をほぼ完全に抑制できた。また、貯留水２１の温
度は８０℃以上であることが好ましい。貯留水２１の温
度を８０℃以上にすることにより、溶融金属が凝固する
前に、溶融金属をスラグと比重分離させることが可能で
ある。

【００３３】これらの値は、図１（ａ）に示した実施の
形態１においても、好ましい値であると考えられる。

【００３４】［実施の形態４］図１（ａ）または図２に
示した実施の形態１〜３において、貯留水２１中の鋳型
３０に対して溶融生成物を放出する溶融炉として、被処
理物を溶融して溶融生成物を放出するロータリキルンを
用いることができる。ロータリキルンとしては、特願平
８−３３０５０５号にて提案されているように、製鉄所
発生廃棄物等を被処理物とし、上流側から下流側へ被処
理物を移動させる間に被処理物中から有価金属を回収す
る製鉄所発生廃棄物の再資源化方法に用いられるもので
もよい。ロータリキルンから貯留水２１中の鋳型３０に
溶融生成物を注入した場合でも、鋳型３０内にて、溶融
金属およびスラグの両方が凝固する前に溶融金属をスラ
グと比重分離すると共に、溶融金属を所定のサイズおよ
び形状を持つ塊状の金属成品に鋳造して回収できる。

【００３５】［実施の形態５］ロータリキルンの放出端
から溶融生成物と共に排出される排出ガス中の未燃物を
完全に燃焼させるのに加え、ダイオキシン等の有害物質
の高温熱分解も行い、無害なガスとして系外に放出する
二次燃焼室を、ロータリキルンの放出端に連結して設け
た。さらに、二次燃焼室内に、図１（ａ）または図２に
示した実施の形態１〜４の回収装置からカバー５０を除
いた構成を設けた。したがって、二次燃焼室の室壁がカ
バー５０の代わりをなし、鋳造機は外気と実質的に遮断
される。

【００３６】尚、高温のロータリキルン排ガスの熱量な
らびに二次燃焼室での燃焼熱は、後段にボイラを設けて
蒸気として回収し、プロセス全体の熱損失を低減させて
もよい。

【００３７】

【発明の効果】本発明による金属の回収方法は、貯留水
を所定の水位で貯留した水槽を用意すると共に、貯留水
中に鋳型を用意し、溶融金属およびスラグを含む溶融生
成物を貯留水中の鋳型内に注入し、鋳型内にて、溶融金
属およびスラグの両方が凝固する前に溶融金属をスラグ
と比重分離すると共に、溶融金属を所定のサイズおよび
形状を持つ塊状の金属成品に鋳造する分離鋳造工程を有
しているため、後工程に投入可能なようにスラグと十分
に分離された金属成品を溶融生成物中から回収できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による金属の回収装置お
よび金属の回収方法を説明するための図であり、（ａ）
は実施の形態１を示し、（ｂ）は比較例を示す。

【図２】本発明の実施の形態２による金属の回収装置お
よび金属の回収方法を説明するための図である。

【符号の説明】

１０ 溶融炉 １１ 樋部 ２０ 水槽 ２１ 貯留水 ３０ 鋳型 ４０ 送り装置 ５０ カバー ５１ 空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松岡 俊雄 愛媛県新居浜市惣開町５番２号 住友重機 械工業株式会社新居浜製造所内 (72)発明者 黒豆 伸一 愛媛県新居浜市惣開町５番２号 住友重機 械工業株式会社新居浜製造所内 (72)発明者 小出 浩 和歌山県和歌山市湊1850番地 住友金属工 業株式会社和歌山製鉄所内 (72)発明者 森下 茂 和歌山県和歌山市湊1850番地 住友金属工 業株式会社和歌山製鉄所内

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 貯留水を所定の水位で貯留した水槽を用
   意すると共に、該貯留水中に鋳型を用意し、溶融金属お
   よびスラグを含む溶融生成物を前記貯留水中の前記鋳型
   内に注入し、該鋳型内にて、溶融金属およびスラグの両
   方が凝固する前に溶融金属をスラグと比重分離すると共
   に、溶融金属を所定のサイズおよび形状を持つ塊状の金
   属成品に鋳造する分離鋳造工程を有することを特徴とす
   る金属の回収方法。
2. 【請求項２】 前記鋳型を複数用意すると共に、該複数
   の鋳型を前記貯留水中にて順次搬送する送り装置を設
   け、前記分離鋳造工程を連続的に行う請求項１に記載の
   金属の回収方法。
3. 【請求項３】 前記貯留水の温度を８０℃以上にした請
   求項１または２に記載の金属の回収方法。
4. 【請求項４】 前記鋳型の開口端と溶融生成物の放出位
   置との落差に応じて該鋳型の開口端の前記貯留水の水面
   に対する深さを設定した請求項１乃至３のいずれかに記
   載の金属の回収方法。
5. 【請求項５】 前記鋳型の開口端と溶融生成物の放出位
   置との落差を８００乃至１８００ｍｍにすると共に、前
   記鋳型の開口端の前記貯留水の水面に対する深さを５０
   乃至２００ｍｍにする請求項４に記載の金属の回収方
   法。
6. 【請求項６】 被処理物を溶融して溶融生成物を放出す
   るロータリキルンを用い、前記ロータリキルンの放出端
   から溶融生成物を前記貯留水中の前記鋳型内に注入する
   請求項１乃至５のいずれかに記載の金属の回収方法。
7. 【請求項７】 前記ロータリキルンは、製鉄所の製銑、
   製鋼工程等にて発生する廃棄物を被処理物とし、その上
   流側では、被処理物を還元雰囲気中で加熱して被処理物
   中の酸化物を還元すると共に、被処理物を溶融すること
   によって溶融生成物を得る還元溶融工程を行う請求項６
   に記載の金属の回収方法。
8. 【請求項８】 前記ロータリキルンの放出端に、該放出
   端から溶融生成物と共に排出される排出ガスを燃焼する
   二次燃焼室を連結して設け、前記水槽および前記鋳型を
   前記二次燃焼室内に外気と実質的に遮断した状態で設け
   た請求項６または７に記載の金属の回収方法。
9. 【請求項９】 貯留水を所定の水位で貯留した水槽と、
   該貯留水中に用意された鋳型とを有し、前記貯留水中の
   前記鋳型内には、溶融金属およびスラグを含む溶融生成
   物をが注入され、該鋳型内にて、溶融金属およびスラグ
   の両方が凝固する前に溶融金属をスラグと比重分離する
   と共に、溶融金属を所定のサイズおよび形状を持つ塊状
   の金属成品に鋳造することを特徴とする金属の回収装
   置。
10. 【請求項１０】 前記鋳造機は、前記鋳型を複数備える
    と共に、該複数の鋳型を貯留水中にて順次搬送する送り
    装置を備え、前記分離鋳造工程を連続的に行う請求項９
    に記載の金属の回収装置。
11. 【請求項１１】 前記貯留水の温度は、８０℃以上であ
    る請求項９または１０に記載の金属の回収装置。
12. 【請求項１２】 前記鋳型は、その開口端と溶融生成物
    の放出位置との落差に応じて開口端の前記貯留水の水面
    に対する深さが設定される請求項９乃至１１のいずれか
    に記載の金属の回収装置。
13. 【請求項１３】 前記鋳型は、その開口端と溶融生成物
    の放出位置との落差が８００乃至１８００ｍｍにされる
    と共に、開口端の前記貯留水の水面に対する深さが５０
    乃至２００ｍｍにされる請求項１２に記載の金属の回収
    装置。
14. 【請求項１４】 被処理物を溶融して溶融生成物を放出
    するロータリキルンを有し、前記貯留水中の前記鋳型内
    には、前記ロータリキルンの放出端から溶融生成物が注
    入される請求項９乃至１３のいずれかに記載の金属の回
    収装置。
15. 【請求項１５】 前記ロータリキルンは、製鉄所の製
    銑、製鋼工程等にて発生する廃棄物を被処理物とし、そ
    の上流側では、被処理物を還元雰囲気中で加熱して被処
    理物中の酸化物を還元すると共に、被処理物を溶融する
    ことによって溶融生成物を得る請求項１４に記載の金属
    の回収装置。
16. 【請求項１６】 前記ロータリキルンの放出端には、該
    放出端から溶融生成物と共に排出される排出ガスを燃焼
    する二次燃焼室が連結して設けられ、前記水槽および前
    記鋳型は、前記二次燃焼室内に外気と実質的に遮断した
    状態で設けられる請求項１４または１５に記載の金属の
    回収装置。