特開 2025-151127 リサイクル原料の処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025151127

(43)【公開日】2025-10-09

(54)【発明の名称】リサイクル原料の処理方法

(51)【国際特許分類】

   C22B 1/04 20060101AFI20251002BHJP

【ＦＩ】

C22B1/04

【審査請求】有

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024052388

(22)【出願日】2024-03-27

(71)【出願人】

【識別番号】502362758

【氏名又は名称】ＪＸ金属株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004370

【氏名又は名称】弁理士法人片山特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】相馬 悠紀

(72)【発明者】

【氏名】武田 翼

【テーマコード（参考）】

4K001

【Ｆターム（参考）】

4K001AA01

4K001AA04

4K001AA09

4K001AA41

4K001BA01

4K001BA22

4K001BA23

4K001CA11

4K001GA07

4K001GA19

(57)【要約】

【課題】 補助燃料の使用をできるだけ抑えつつ、非鉄製錬炉でリサイクル原料をできるだけ多く処理することができるリサイクル原料の処理方法を提供する。
【解決手段】 非鉄金属鉱石および非鉄金属マットの少なくともいずれか一方を含む製錬原料とともに非鉄製錬炉で処理するためのリサイクル原料の処理方法であって、前記リサイクル原料を前処理として焼却処理する際に、前記非鉄製錬炉の熱バランスとして前記製錬原料の酸化熱が不足しないように、前記焼却処理後の前記リサイクル原料の発熱量が所定の発熱量の範囲になるように管理することを特徴とする。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

非鉄金属鉱石および非鉄金属マットの少なくともいずれか一方を含む製錬原料とともに非鉄製錬炉で処理するためのリサイクル原料の処理方法であって、
前記リサイクル原料を前処理として焼却処理する際に、前記非鉄製錬炉の熱バランスとして前記製錬原料の酸化熱が不足しないように、前記焼却処理後の前記リサイクル原料の発熱量が所定の発熱量の範囲になるように管理することを特徴とするリサイクル原料の処理方法。

【請求項2】

前記焼却処理を行う炉として、キルン炉、ストーカ炉、またはキルンストーカ炉を用いることを特徴とする請求項１に記載のリサイクル原料の処理方法。

【請求項3】

前記焼却処理を行う炉の空気導入量を、前記焼却処理を行う炉に装入する前記リサイクル原料の炭素と水素を完全に焼却するに必要な空気量で割ることにより算出される空気比と、その空気比における焼却処理後リサイクル原料の発熱量との相関を求め、このグラフの相関を基に前記焼却処理を行う炉の空気導入量を調整し、必要な焼却処理後のリサイクル原料の発熱量を調整する、請求項２に記載のリサイクル原料の処理方法。

【請求項4】

前記キルンストーカ炉において、
キルン炉の空気導入量を、前記キルンストーカ炉に装入する前記リサイクル原料の炭素と水素を完全に焼却するに必要な空気量で割ることにより算出される空気比と、当該空気比における焼却処理後リサイクル原料の発熱量と、の相関１を求め、
ストーカ炉の空気導入量を、前記キルンストーカ炉に装入する前記リサイクル原料の炭素と水素を完全に焼却するに必要な空気量で割ることにより算出される空気比と、その空気比における焼却処理後リサイクル原料の発熱量と、の相関２を求め、
相関１と相関２を対比して、空気比に対する焼却処理後リサイクル原料の発熱量との変化が大きい方の炉を決定し、
該決定した炉の空気比を優先して決定する、請求項３に記載のリサイクル原料の処理方法。

【請求項5】

前記キルンストーカ炉で前記リサイクル原料を焼却処理する際、キルン炉の入口温度を７５０℃以下に管理し、前記キルン炉の出口温度を１０００℃以下に管理することを特徴とする請求項２に記載のリサイクル原料の処理方法。

【請求項6】

前記キルン炉の入口温度を７５０℃以下に管理するために、前記リサイクル原料への散水量、前記キルンストーカ炉に供給する空気量、前記キルンストーカ炉への前記リサイクル原料の投入速度、および前記キルン炉の回転数の少なくともいずれか調整することを特徴とする請求項５に記載のリサイクル原料の処理方法。

【請求項7】

前記キルン炉の出口温度を１０００℃以下に管理するために、前記リサイクル原料への散水量、前記キルンストーカ炉に供給する空気量、前記キルンストーカ炉への前記リサイクル原料の投入速度、および前記キルン炉の回転数の少なくともいずれか調整することを特徴とする請求項５に記載のリサイクル原料の処理方法。

【請求項8】

前記キルンストーカ炉のストーカ炉で、火格子の温度を、火格子の耐熱温度を下回るように調整する操作を行うことを特徴とする請求項５に記載のリサイクル原料の処理方法。

【請求項9】

前記非鉄金属が銅であり、前記非鉄製錬炉が銅製錬炉である請求項１に記載のリサイクル原料の処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本件は、リサイクル原料の処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、樹脂材料を含む基板のように有機物を含む不純物を含むリサイクル原料は、非鉄製錬炉で処理する前に減容化するために前処理として焼却処理された後、非鉄製錬炉に投入される（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－２２２２８８号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

リサイクル原料は、非鉄製錬炉で溶融処理され、リサイクル原料に含まれる有価金属がマットに溶解することで回収されている。リサイクル原料は、樹脂を材料とする基板などの有機物を含むため、燃料成分としての役割も果たす。したがって、重油などの補助燃料の使用を抑制することができる。しかしながら、リサイクル原料は、減容化するための前処理として焼却処理された後に、非鉄製錬炉内に投入される。焼却処理においては、燃料成分が焼却によって燃焼してしまい、非鉄製錬炉で熱補償が必要となるおそれがある。

【0005】

本件は上記に鑑み、補助燃料の使用をできるだけ抑えつつ、非鉄製錬炉でリサイクル原料をできるだけ多く処理することができる、リサイクル原料の処理方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係るリサイクル原料の処理方法は、非鉄金属鉱石および非鉄金属マットの少なくともいずれか一方を含む製錬原料とともに非鉄製錬炉で処理するためのリサイクル原料の処理方法であって、前記リサイクル原料を前処理として焼却処理する際に、前記非鉄製錬炉の熱バランスとして前記製錬原料の酸化熱が不足しないように、前記焼却処理後の前記リサイクル原料の発熱量が所定の発熱量の範囲になるように管理することを特徴とする。

【0007】

前記焼却処理を行う炉として、キルン炉、ストーカ炉、またはキルンストーカ炉を用いてもよい。前記キルンストーカ炉の空気導入量を、キルンストーカ炉に装入する前記リサイクル原料の炭素と水素を完全に焼却するに必要な空気量で割ることにより算出される空気比と、その空気比における焼却処理後リサイクル原料の発熱量との相関を求め、このグラフの相関を基に前記キルンストーカ炉の空気導入量を調整し、必要な焼却処理後のリサイクル原料の発熱量を調整してもよい。前記キルンストーカ炉において、キルン炉の空気導入量を、前記キルンストーカ炉に装入する前記リサイクル原料の炭素と水素を完全に焼却するに必要な空気量で割ることにより算出される空気比と、当該空気比における焼却処理後リサイクル原料の発熱量と、の相関１を求め、ストーカ炉の空気導入量を、前記キルンストーカ炉に装入する前記リサイクル原料の炭素と水素を完全に焼却するに必要な空気量で割ることにより算出される空気比と、その空気比における焼却処理後リサイクル原料の発熱量と、の相関２を求め、相関１と相関２を対比して、空気比に対する焼却処理後リサイクル原料の発熱量との変化が大きい方の炉を決定し、該決定した炉の空気比を優先して決定してもよい。前記キルンストーカ炉で前記リサイクル原料を焼却処理する際、キルン炉の入口温度を７５０℃以下に管理し、前記キルン炉の出口温度を１０００℃以下に管理してもよい。前記キルン炉の入口温度を７５０℃以下に管理するために、前記リサイクル原料への散水量、前記キルンストーカ炉に供給する空気量、前記キルンストーカ炉への前記リサイクル原料の投入速度、および前記キルン炉の回転数の少なくともいずれか調整してもよい。前記キルン炉の出口温度を１０００℃以下に管理するために、前記リサイクル原料への散水量、前記キルンストーカ炉に供給する空気量、前記キルンストーカ炉への前記リサイクル原料の投入速度、および前記キルン炉の回転数の少なくともいずれか調整してもよい。前記キルンストーカ炉のストーカ炉で、火格子の温度を、火格子の耐熱温度を下回るように調整する操作を行ってもよい。前記非鉄金属が銅であり、前記非鉄製錬炉が銅製錬炉であってもよい。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、補助燃料の使用をできるだけ抑えつつ、非鉄製錬炉でリサイクル原料をできるだけ多く処理することができるリサイクル原料の処理方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】銅製錬用の自溶炉の構成を概略的に示す図である。

【図2】（ａ）はリサイクル原料の処理方法に用いられる焼却炉の模式図であり、（ｂ）はロータリーキルンの鏡部の側面図である。

【図3】カロリーの計算を例示する図である。

【図4】カロリーの計算を例示する図である。

【図5】焼却後のリサイクル原料の発熱量と空気比との関係を例示する図である。

【図6】焼却後のリサイクル原料の発熱量と空気比との関係を例示する図である。

【図7】焼却後のリサイクル原料の発熱量と空気比との関係を例示する図である。

【図8】焼却後のリサイクル原料の発熱量と空気比との関係を例示する図である。

【図9】焼却後のリサイクル原料の発熱量と空気比との関係を例示する図である。

【図10】焼却後のリサイクル原料カロリーの予測値と実測値の関係を示したものである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明を実施するための実施形態について説明する。

【0011】

（実施形態）
図１は、非鉄製錬炉の一例として、銅製錬用の自溶炉１００の構成を概略的に示す図である。図１に示すように、自溶炉１００は、製錬原料と、リサイクル原料と、反応用ガスとが混合される反応シャフト１、セットラ２、アップテイク３を備える。反応シャフト１の天井部には、精鉱バーナ４が備わっている。精鉱バーナ４は、製錬原料と、リサイクル原料と、反応用ガスとを混合させながら反応シャフト１内に投入する。反応用ガスは、空気または酸素富化空気である。

【0012】

製錬原料は、ＣｕＦｅＳ_２などを銅精鉱として含み、珪酸鉱を溶剤として含む。この場合、精鉱バーナ４から製錬原料が反応シャフト１内に投入されると、下記反応式（１）などにより、銅精鉱が酸化反応を起こし、図１で例示するように、反応シャフト１の底部でマット５およびスラグ６に分離する。なお、下記反応式（１）で、Ｃｕ_２Ｓ・ＦｅＳがマット５の主成分に相当し、ＦｅＯ・ＳｉＯ_２がスラグ６の主成分に相当する。
ＣｕＦｅＳ_２＋ＳｉＯ_２＋Ｏ_２→Ｃｕ_２Ｓ・ＦｅＳ＋ＦｅＯ・ＳｉＯ_２＋ＳＯ_２ ＋ 反応熱 （１）

【0013】

また、製錬原料には、煙灰やカラミ、またはＣｕを含む排水などを中和して得られた銅滓などの沈殿物、などを繰り返し物として含んでいる。これらの繰り返し物の発熱量は非常に少なくなっているか、または吸熱反応となる。または、繰り返し物を溶融させるために、むしろ熱を必要とすることもある。したがって、製錬原料に含まれる繰り返し量が多い場合には、製錬原料を溶融するために通常よりも発熱量を多く要することがある。また、銅精鉱に含まれるＳ／Ｃｕ比の変動に応じて、銅精鉱由来の発熱量が変動することもある。

【0014】

反応シャフト１内で発熱量が不足する場合には、熱補償するための重油などの補助燃料を用いることがある。しかしながら、補助燃料の使用量はできるだけ抑えることが望まれている。補助燃料は、リサイクル原料以外の燃料成分のことである。

【0015】

リサイクル原料は、反応シャフト１で溶融処理され、リサイクル原料に含まれる有価金属がマット５に溶解することで回収されている。リサイクル原料は、樹脂を材料とする基板などの有機物を含むため、反応シャフト１では燃料成分としての役割も果たす。したがって、製錬原料とともにリサイクル原料を反応シャフト１内に投入することで、重油などの補助燃料の使用を抑制することができる。

【0016】

しかしながら、リサイクル原料は、減容化するための前処理として焼却処理された後に、反応シャフト１内に投入される。この焼却処理においては、燃料成分が焼却によって燃焼してしまう。したがって、焼却処理でリサイクル原料を焼却しすぎると、反応シャフト１における燃料成分の量が不足し、熱補償が必要となるおそれがある。

【0017】

今後の非鉄製錬では、自溶炉１００に投入するリサイクル原料の比率が多くなることが予想されている。リサイクル原料の比率が多くなると、反応シャフト１における熱バランスにおいて、リサイクル原料に含まれる燃料成分量の影響が大きくなる。したがって、リサイクル原料に含まれる成分量の管理が重要となってくる。

【0018】

そこで、本実施形態においては、補助燃料の使用をできるだけ抑えつつ、非鉄製錬炉でリサイクル原料をできるだけ多く処理することができるリサイクル原料の処理方法について説明する。

【0019】

まず、自溶炉１００における熱バランスについて説明する。銅精鉱および溶剤を含む製錬原料のマット化に要する熱量は、以下のようにして算出することができる。

【0020】

定常操業時において、炉内の熱バランスとしては、精鉱バーナ４から装入される装入鉱が酸化反応による発熱、及び、精鉱バーナ４での重油燃焼やスラグ還元のために投入する炭材の酸化による発熱、による総発熱量と、炉内で装入物が反応して生成するマット、スラグ、排ガス、煙灰が自溶炉から排出されて出ていく熱量、及び、炉体から放散される熱量による熱量を合わせた総出熱量と、がバランスした状態となっている。

【0021】

装入鉱の酸化反応による発熱量は、装入鉱の成分によって変化する。装入鉱には、銅精鉱の他、珪酸鉱等の溶剤、リサイクル原料、中和滓や煙灰のような製錬所内の繰り返し物が含まれることが多い。この中のリサイクル原料については、銅の含有量は銅精鉱よりも比較的高い一方、発熱量は銅精鉱よりも比較的低い。このことから、例えば、同じ銅量を自溶炉で処理する場合であっても、銅精鉱とリサイクル原料の比率について、従来よりリサイクル原料の比率を上げた場合、自溶炉における総発熱量が減少することになる。その結果、総出熱量とのバランスを取るために、精鉱バーナ４において重油などの燃料を燃焼させて発熱量を補う必要が生じる。また、リサイクル原料は樹脂などのハロゲン元素や炭化水素を含んだものを焼却処理することが多いため、その焼却度合いによってリサイクル原料の発熱量は変動するという側面がある。

【0022】

本実施形態においては、リサイクル原料を前処理として焼却処理する際に、反応シャフト１における熱バランスとして製錬原料の酸化熱が不足しないように、焼却処理後のリサイクル原料の発熱量が所定の発熱量の範囲になるように管理する。これによって、補助燃料の使用をできるだけ抑えつつ、非鉄製錬炉でリサイクル原料をできるだけ多く処理することができるようになる。

【0023】

図２（ａ）は、リサイクル原料の処理方法に用いられる焼却炉２００の模式図である。図２（ｂ）は、後述するロータリーキルン１０の鏡部１２の側面図である。図２（ａ）で例示するように、焼却炉２００は、概略として、第１の燃焼炉であるロータリーキルン１０と第２の燃焼炉であるストーカ炉２０とが互いに接続された構成を有する。

【0024】

ロータリーキルン１０は、横置きの円筒状のキルン炉１１を備えている。図２（ｂ）で例示するように、キルン炉１１の一方端の鏡部１２に、リサイクル原料を投入するための投入口１４が設けられている。また、投入口１４の近傍には、キルンバーナ１３が設けられている。キルンバーナ１３は、重油や再生燃料などの燃料を燃焼させることによってキルン炉１１内に向かって火炎を吹き出す。それにより、リサイクル原料を焼却することができる。投入口１４よりも上方には、複数の（例えば３つの）空気供給口１５が設けられている。投入口１４よりも下方には、複数の（例えば３つの）空気供給口１６が設けられている。リサイクル原料中の樹脂などの炭化水素を含んだ成分の熱分解によるガス化は連続して進行するのでキルンバーナ１３を常に用いる必要はなく、空気供給口１５から空気を供給することで操業することができる。ただし、炉内温度が低下した場合にはキルンバーナ１３を焚いて炉内を高温に保持する。なお、後述するキルン炉１１からの空気導入量には、空気供給口１５から供給される空気の他、キルンバーナ１３を焚かない状態でキルンバーナ１３を経由して供給する空気も含む。一方、キルンバーナ１３で燃料を燃焼させるために供給する空気は空気導入量に含めなくてよいが、空気供給口１５からの空気量と区別できない場合や、空気導入量の算出を簡単にするために含めてもよい。キルン炉１１の他端は、ストーカ炉２０に接続されている。キルン炉１１は、ストーカ炉２０に向かって僅かに下方に傾斜するようにして配置されており、図示しないモータによって回転可能となっている。回転軸は、円筒状のキルン炉１１の円筒軸に一致する。ロータリーキルン１０内のリサイクル原料は、徐々に移動し、ストーカ炉２０に排出される。

【0025】

ストーカ炉２０は、ロータリーキルン１０との接続箇所よりも下方に、格子部２２を備える。ロータリーキルン１０から排出されるリサイクル原料は、格子部２２上に落下する。格子部２２は、固定火格子と可動火格子とが段違いに設けられている。可動火格子が動くことで、リサイクル原料が前進し、かつ、下から空気を導入することで、リサイクル原料を更に燃焼させる。なお、後述するストーカ炉の空気導入量は、ここでいう格子部２２の下から導入する空気量を指す。

【0026】

２次燃焼炉は、キルン炉１１およびストーカー炉２０で発生した可燃性ガスに２次燃焼炉空気導入口より空気を導入することで、水・二酸化炭素になるまで完全燃焼させかつ、ダイオキシンを熱分解する。２次燃焼炉内の温度が低いときは、完全燃焼及びダイオキシン分解が不十分となるため、ロータリーキルン１０との接続箇所よりも上方に備えられた二次燃焼バーナ２１で重油や再生燃料などの燃料を燃焼させて火炎を吹き出し、２次燃焼炉内の温度を上げる必要がある。なお、廃棄物処理法の焼却施設にかかる技術上の基準では、ダイオキシンの熱分解は８００℃以上ガス滞留時間２秒以上が必要とされており、２次燃焼炉内温度は８００℃以上とする必要がある。

【0027】

本実施形態において、対象とするリサイクル原料は、表１に示すような有価物である。電子部品を利用した製品及び産業から発生する貴金属スクラップ類の他、廃家電スクラップ、自動車廃棄物残渣（ＡＳＲ）、金属屑、等の産業廃棄物である。例えば、表１に示すような貴金属スクラップである。

【表1】

【0028】

この焼却炉２００において、反応シャフト１における熱バランスとして製錬原料の酸化熱が不足しないように、焼却処理後のリサイクル原料の発熱量が所定の発熱量の範囲になるように管理する。

【0029】

例えば、後述する計算方法を用いて算出する空気比の考え方を用いて、キルン炉とストーカ炉の空気導入量の合計値から算出される空気比と、その空気比にて焼却処理後のリサイクル原料の発熱量との相関を求め、このグラフの相関を基に、必要な焼却処理後のリサイクル原料の発熱量を調整することができる。さらに、キルン炉の空気比と焼却処理後のリサイクル原料の発熱量との相関と、ストーカ炉の空気比と焼却処理後のリサイクル原料の発熱量との相関を個別に求め、空気導入量に対する発熱量の変化が大きい炉の方の空気導入量を優先して調整し、もう一方の炉の空気導入量は必要なトータルの空気比に応じて空気比を変動させる方法も考えられる。

【0030】

空気比は、以下のように測定することができる。まず、少なくともキルン炉１１で処理すると想定される代表的なリサイクル原料のサンプルを２種類用意し、発熱量と、Ｃ（炭素）およびＨ（水素）の含有量を分析する。そしてこのデータを基に、相関を求めるリサイクル原料の熱量を基にしてＣとＨの含有量を求める。以下、具体例について説明する。

【0031】

一例として、３，８００ｋｃａｌと２，０００ｋｃａｌの原料を用意する。ＣとＨとがそれぞれ独立していると仮定し、Ｃのカロリーの関係およびＨのカロリーの関係を独立して求める。例えば、Ｃのカロリーの関係は、下記式（２）および下記式（３）のように表すことができる。なお、ａは傾きを表し、ｂは切片を表す。図３で例示するように、下記式から傾きａおよび切片ｂを算出し、他のカロリーは上記の一次関数上にあると仮定する。
３，８００＝Ｃ品位（３１．７５ｍａｓｓ％）×ａ＋ｂ （２）
２，０００＝Ｃ品位（２０．２７ｍａｓｓ％）×ａ＋ｂ （３）
以上の計算により、リサイクル原料のカロリーを測定することで、リサイクル原料中のＣ品位を推定する以下の式（４）を得る。
Ｃ品位（ｍａｓｓ％）＝（リサイクル原料カロリー（ｋｃａｌ）－ｂ）／ａ （４）

【0032】

次に、Ｈのカロリーの関係は、下記式（５）および下記式（６）のように表すことができる。なお、ａ´は傾きを表し、ｂ´は切片を表す。図４で例示するように、下記式から傾きａ´および切片ｂ´を算出し、他のカロリーは上記の一次関数上にあると仮定する。
３，８００＝Ｈ品位（２．２２ｍａｓｓ％）×ａ´＋ｂ´ （５）
２，０００＝Ｈ品位（１．４２ｍａｓｓ％）×ａ´＋ｂ´ （６）
以上の計算により、リサイクル原料カロリーを測定することで、リサイクル原料中のＨ品位を推定する以下の式（７）を得る。
Ｈ品位（ｍａｓｓ％）＝（リサイクル原料カロリー（ｋｃａｌ）－ｂ´）／ａ´ （７）

【0033】

次に、焼却後のリサイクル原料の発熱量と、空気比との関係を求めるステップに移る。まず、キルン炉１１、ストーカ炉２０、および焼却炉２００の熱処理炉で処理するリサイクル原料について発熱量を測定する。そして、上記式(４)と（７）の回帰式から発熱量を測定したリサイクル原料のＣとＨの品位を推定する。なお、３つ以上の代表サンプルを使って上記の関係式を求める場合には、Ｙ軸にカロリー、Ｘ軸にＣまたはＨの品位としてグラフ上にプロットし、一次関数の回帰式を求めればよい。その推定品位から求まる全空気量(空気比１の状態)と、実際の送風量とから空気比を求める。なお、空気比は、原料カロリーからＣとＨの含有率を推定し、ＣとＨが全量燃焼する場合の空気量について、空気比＝１とする。次に、図５～図１０に示すように、焼却後のリサイクル原料の発熱量と空気比との関係を求める。図５および図６の結果から、焼却後のリサイクル原料カロリー、キルン空気比、およびストーカ空気比を変数として重回帰分析を行う。その結果、焼却後のリサイクル原料カロリー＝－３３４×キルン空気比－６９３×ストーカ空気比＋１４４２の関係式が得られる。

【0034】

図８および図９は、図５および図６のデータに、この関係式により得られる焼却後のリサイクル原料カロリーのデータを予測値と称して追加したものである。また、図１０はこの関係式により得られる焼却後のリサイクル原料カロリーの予測値と実測値の関係を示したものである。図１０は、近似直線が４５°の傾きに近いほど、この関係式は精度を高いことを示す。このように、この関係式で得られる予測値は、実測値から大きく離れておらず、ある程度妥当なものであることが確認された。この関係式を用いることにより、キルンストーカ炉に導入するリサイクル原料のカロリーから、焼却後のリサイクル原料のカロリーを所定範囲にするためのキルンストーカ炉操業時の空気比を求めることができる。なお、この例ではキルン空気比とストーカー空気比を別の変数として関係式を得ているが、別の方法として、図７のようにキルンストーカ炉の合計の空気導入量から算出される空気比と焼却後リサイクル原料カロリーのデータをもとに、それぞれを変数として重回帰分析を行い、焼却後のリサイクル原料カロリー＝ａ×（キルン＋ストーカ空気比）＋ｂのような関係式を作成してもよい（ａ及びｂは定数）。

【0035】

例えば、原料カロリー３０３１ｋｃａｌ／ｋｇの場合、Ｃは２６．９１％、Ｈは１．８８％となる。６ｔ／ｈで処理しているため、原料中のＣは２６．９１％×６ｔ／ｈ、Ｈは１．８８％×６ｔ／ｈであり、必要な全空気量は１７，３５６Ｎｍ^３／ｈとなる。例えば、ストーカ炉２０の下方から８，０００Ｎｍ^３／ｈの空気を導入する場合には、ストーカ炉２０の下方における空気比は、８０００／１７３５６＝０．４６となる。

【0036】

また、ストーカ炉２０では、火格子の温度を、火格子の耐熱温度を下回るように調整する操作を行うことが好ましい。この操作によって、火格子の耐熱温度以上となると、熱変形の危険性があるため、耐熱温度以下で操業するのが好ましい。温度調整はストーカ空気量を調整もしくは給鉱量調整の少なくともいずれかを調整してもよい。

【0037】

また、焼却炉２００でリサイクル原料を焼却する場合に、未焼却量が多いと、反応シャフト１内において局所過熱による部分損耗が生じるおそれがあり、ハロゲンによる製錬設備に腐食を生じるおそれがあり、製錬過程で生産される硫酸が炭化水素によって着色するおそれがある。そこで、焼却炉２００でリサイクル原料を焼却する場合の熱しゃく減量に上限を設けることが好ましい。例えば、熱しゃく減量を１０％以下にすることが好ましい。

【0038】

なお、キルン炉１１の出口温度が高いと、鋳付きの異常成長によって、ストーカ炉２０の格子部２２の可動火格子が前進できなくなるおそれがある。そこで、焼却炉２００でリサイクル原料を焼却処理する際、キルン炉１１の出口温度を１０００℃以下に管理することが好ましい。一方で、キルン炉１１の出口温度が低すぎると、ダイオキシンの分解が不十分となるおそれがある。そこで、キルン炉１１の出口温度を８００℃以上に管理することが好ましい。なお、キルン炉１１の出口温度とは、キルン炉１１の出口における雰囲気の温度のことである。

【0039】

例えば、焼却炉２００に投入される前のリサイクル原料への散水量、焼却炉２００内に供給する空気量、焼却炉２００へのリサイクル原料の投入速度、キルン炉１１の回転数などを調整することによって、キルン炉１１の出口温度を管理することができる。

【0040】

また、キルン炉１１の入口温度が高いと、キルン炉１１内でメタルの溶融が進行し、メタル塊が多量に排出されるおそれがある。そこで、キルン炉１１の入口温度を７５０℃以下に管理することが好ましい。一方で、キルン炉１１の入口温度が低すぎると、燃焼が不十分となるおそれがある。そこで、キルン炉１１の入口温度を５００℃以上に管理することが好ましい。なお、キルン炉１１の入口温度とは、キルン炉１１の入口における雰囲気の温度のことである。

【0041】

例えば、焼却炉２００に投入される前のリサイクル原料への散水量、焼却炉２００内に供給する空気量、焼却炉２００へのリサイクル原料の投入速度、キルン炉１１の回転数などを調整することによって、キルン炉１１の入口温度を管理することができる。

【0042】

なお、反応シャフト１に投入される製錬原料およびリサイクル原料のうち、リサイクル原料の重量比が大きくなる場合に、本発明を実施するとより有効である。具体的には、製錬原料及びリサイクル原料を合わせた総重量に対する、リサイクル原料中メタリックＣｕの割合として、６．０ｍａｓｓ％以上２８．０ｍａｓｓ％以下、または９．０ｍａｓｓ％以上１８．０ｍａｓｓ％以下、または９．０ｍａｓｓ％以上１２．０ｍａｓｓ％以下の場合が想定される。

【0043】

上記実施形態では、非鉄製錬炉の一例として非鉄金属鉱石を処理する自溶炉について説明したが、上記実施形態は非鉄金属マットを処理する製錬炉にも適用することができる。例えば、非鉄金属マットを処理する製錬炉として、銅製錬の転炉などが挙げられる。

【0044】

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態または実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、上記実施形態では、焼却処理を行う炉として、キルンストーカ炉を用いたが、キルン炉またはストーカ炉を用いてもよい。

【符号の説明】

【0045】

１ 反応シャフト
２ セットラ
３ アップテイク
４ 精鉱バーナ
５ マット
６ スラグ
１０ ロータリーキルン
１１ キルン炉
１２ 鏡部
１３ キルンバーナ
１４ 投入口
１５ 空気供給口
１６ 空気供給口
２０ ストーカ炉
２１ 二次燃焼バーナ
２２ 格子部
１００ 自溶炉
２００ 焼却炉

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】