特許 7406574 黒色ドロスと芒硝の酸化的焙焼

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-19

(45)【発行日】2023-12-27

(54)【発明の名称】黒色ドロスと芒硝の酸化的焙焼

(51)【国際特許分類】

   C22B 7/00 20060101AFI20231220BHJP

   C22B 1/02 20060101ALI20231220BHJP

【ＦＩ】

C22B7/00 E

C22B1/02

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2021576698

(86)(22)【出願日】2020-06-26

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-09-07

(86)【国際出願番号】 US2020039803

(87)【国際公開番号】W WO2020264281

(87)【国際公開日】2020-12-30

【審査請求日】2021-12-23

(31)【優先権主張番号】62/867,721

(32)【優先日】2019-06-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】506110243

【氏名又は名称】ノベリス・インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＮＯＶＥＬＩＳ ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100117019

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 陽一

(74)【代理人】

【識別番号】100108903

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 和広

(74)【代理人】

【識別番号】100123593

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 宣夫

(72)【発明者】

【氏名】ドゥートル，ドン アレン

(72)【発明者】

【氏名】ヘイ，ゲイリー リチャード

【審査官】田代 吉成

(56)【参考文献】

【文献】Maik Ridderbusch et al.，From Oxide Residues of Al-slag-treatment to SiAl-masteralloys via carbotheramic reduction，Proceedings of EMC 2009

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２２Ｂ ７／００

Ｃ２２Ｂ １／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属リサイクル副産物から塩を抽出するためのシステムであって、
酸化アルミニウムと塩を含むドロスを受け入れるための容器であって、酸化環境を確立するための酸素用入口を含む、容器、
前記ドロスを、含塩蒸気として前記塩を蒸発させるのに１２００℃以上の温度に加熱するための前記容器に結合された熱源、
前記容器からガス及び含塩蒸気を運ぶための前記容器に結合されたガス用出口、及び
前記含塩蒸気を収集及び凝縮するための前記ガス用出口に結合された塩収集器であって、塩供給源に結合して、前記容器内部の前記ドロスから塩を抽出することによって、前記塩供給源を補充し、かつ、前記塩供給源が、前記容器に塩を供給する、塩収集器を含む、前記システム。

【請求項2】

前記塩がＮａＣｌを含み、前記熱源が前記ドロスを１４５０℃以上の温度に加熱するのに適している、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記塩がＫＣｌを含み、前記熱源が前記ドロスを１４１６℃以上の温度に加熱するのに適している、請求項１または２に記載のシステム。

【請求項4】

前記ドロスが、窒化物、炭化物、硫化物、及びリン化物からなる群から選択される化合物を含む、請求項１から３のいずれかに記載のシステム。

【請求項5】

前記ドロスは残留炭素を含み、前記酸化環境は、前記ドロスを前記温度に加熱することを促進するために前記残留炭素を酸化するのに適している、請求項１から４のいずれかに記載のシステム。

【請求項6】

前記ドロスは残留金属アルミニウムを含み、前記酸化環境は、前記ドロスを前記温度に加熱することを促進するために前記残留金属アルミニウムを酸化するのに適している、請求項１から５のいずれかに記載のシステム。

【請求項7】

前記ガス用出口を出る含塩蒸気の濃度を検出するためのセンサをさらに備える、請求項１から６のいずれかに記載のシステム。

【請求項8】

前記センサは、前記ガス用出口を出る前記含塩蒸気の不透明度を検出するための光学センサを含む、請求項７に記載のシステム。

【請求項9】

前記熱源が酸素燃料バーナーを含む、請求項１から８のいずれかに記載のシステム。

【請求項10】

請求項１に記載のシステムを使用して、金属リサイクル副産物から塩を抽出する方法であって、
酸化アルミニウムと塩を含むドロスを前記容器に充填すること、
前記ドロスを１２００℃以上の温度に加熱して前記塩を蒸発させること、
前記ドロスを、含塩蒸気として前記塩の蒸発を可能にするために前記温度に維持することであって、前記ドロスを酸化環境の前記温度に維持することをさらに含む、前記ドロスを前記温度に維持すること、
前記含塩蒸気を、前記ガス用出口を通して前記容器の外に向けること、及び
前記含塩蒸気を取得すること、
を含む、前記方法。

【請求項11】

前記含塩蒸気を取得することは、前記含塩蒸気を固体または液体の塩に凝縮することを含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記塩がＮａＣｌを含み、前記温度が１４５０℃以上である、請求項１０または１１に記載の方法。

【請求項13】

前記塩がＫＣｌを含み、前記温度が１４１６℃以上である、請求項１０から１２のいずれかに記載の方法。

【請求項14】

前記ドロスは、窒化物、炭化物、硫化物、及びリン化物からなる群から選択される化合物を含む、請求項１０から１３のいずれかに記載の方法。

【請求項15】

前記ドロスが残留炭素を含み、前記ドロスを前記温度に加熱することは、前記残留炭素を酸化することを含む、請求項１０から１４のいずれかに記載の方法。

【請求項16】

前記ドロスが残留金属アルミニウムを含み、前記ドロスを前記温度に加熱することは、前記残留金属アルミニウムを酸化することを含む、請求項１０から１５のいずれかに記載の方法。

【請求項17】

前記ドロスを前記温度に維持することは、前記塩の少なくとも９５％が蒸発するまで前記ドロスを前記温度に維持することを含む、請求項１０から１６のいずれかに記載の方法。

【請求項18】

処理されたドロスを前記容器から除去することであって、前記処理されたドロスを除去した後、前記容器は余熱を含む、前記除去することと、
前記容器に追加のドロスを充填して前記追加のドロスを処理することであって、前記追加のドロスを処理することは、前記容器の前記余熱を使用することを含む、前記処理することと、
をさらに含む、請求項１０から１７のいずれかに記載の方法。

【請求項19】

前記塩の蒸発を可能にするために前記温度に前記ドロスを維持することは、前記ガス用出口を出る前記含塩蒸気の濃度を検出し、前記含塩蒸気の前記検出された濃度に基づいて前記ドロスを前記温度で維持することを停止することを決定することをさらに含む、請求項１０から１８のいずれかに記載の方法。

【請求項20】

前記含塩蒸気の前記濃度を検出することは、前記ガス用出口に存在する前記含塩蒸気の不透明度を検出することを含む、請求項１９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
この出願は、２０１９年６月２７日に出願された「ＯＸＩＤＡＴＩＶＥ ＲＯＡＳＴＩＮＧ ＯＦ ＢＬＡＣＫ ＤＲＯＳＳ ＡＮＤ ＳＡＬＴ ＣＡＫＥ」と題された米国仮出願第６２／８６７，７２１号の利益及び優先権を主張するものであり、その内容は、参照により、その全体があらゆる目的のために本明細書に組み込まれる。

【0002】

本開示は、概略的には金属のリサイクルに関するものであり、より具体的には、アルミニウムのリサイクルに由来するドロスの処理及び使用に関するものである。

【背景技術】

【0003】

金属のリサイクル、特にアルミニウムのリサイクルの副産物は、取り扱いや処理が難しい場合がある。例えば、アルミニウムのリサイクルでは、一般に、リサイクルのプロセスの副産物として黒色ドロスまたは白色ドロスが生成される。黒色ドロスは一般に、いくらかのアルミニウム、適度な量の酸化アルミニウム、及び相当な割合の塩を含んでいる。例えば、使用済み飲料缶（ＵＢＣ）のストックのリサイクルから生じる幾分かの黒色ドロスは、約１０％のアルミニウム、５０％の塩、及び４０％の酸化物を含む黒色ドロスを生成するが、ただし他の量が発生する場合もある。白色ドロスは酸化物と金属アルミニウムの混合物であり、通常は塩をほとんど含んでいない。白色ドロスの金属は、ほとんどの場合、ドロスを高温において塩で処理することによって回収される。これにより、一般に芒硝と呼ばれる酸化物／塩の副産物が生成される。これらの副産物には、窒化物、炭化物、及びその他の材料が含まれている可能性がある。

【0004】

副産物は危険であることがあり、高度に制御された輸送及び廃棄作業が必要になる場合がある。例えば、アルミニウムのリサイクルによるドロスは、濡れたときに爆発性の水素を発生する可能性があるため、慎重に取り扱わねばならない。現在のドロス処理技術は一般に別個の施設を必要とし、そのため、ドロスはその発生場所から処理施設に輸送しなければならない。一部の国では、規制により、そのような材料の様々な取り扱いや廃棄が禁止されている。ドロスを処理する現在の技術は、加熱と溶融による金属（アルミニウムなど）の回収、及び浸出と蒸発による塩の回収に焦点を合わせている。これらの現在の技術は、金属を除去するために白色ドロスのバッチを加熱し、ドロスまたは芒硝から塩を浸出させるために大量の水とエネルギーを使用し、その水を蒸発させて塩を回収するといった、高い動力での排出に依存している。ドロスから塩を浸出させるために使用される水とエネルギーは、現在の特定の白色ドロス処理技術が、後のステップで塩を回収する必要をなくすべく、特に無塩のプロセスに焦点を合わせるようになっているほど、重要になっている。さらに、ドロスからの塩の浸出は、かなりの有害な、毒性の、及び／または反応性のガス（例えば、Ｈ_２Ｓ、ＰＨ_３、ＮＨ_３、Ｈ_２／ＣＨ_４）を生成する可能性があり、制御された収集及び破壊が必要である。

【0005】

したがって、ドロスの成分をより容易かつ効率的に回収することができ、ドロスをより容易かつ効率的に取り扱うことができるように、アルミニウムのリサイクルに由来するドロスの取り扱い及び処理を改善することが望まれている。

【発明の概要】

【0006】

実施形態という用語及び同様の用語は広義には、本開示の主題のすべて及び以下の特許請求の範囲を指すものとする。これらの用語を含む記述は、本明細書に記載された主題を限定するものでもなく、以下の特許請求の範囲の意味または範囲を限定するものでもないと理解されるべきである。本明細書で網羅される本開示の実施形態は、この発明の概要ではなく、以下の特許請求の範囲によって定義される。この発明の概要は、開示の様々な態様の大まかな概要であり、以下の発明を実施するための形態の節でさらに説明される概念のいくつかを紹介する。この発明の概要は、特許請求される主題の重要なまたは本質的な特徴を特定することを意図しておらず、特許請求される主題の範囲を決定するために単独で使用されることも意図していない。この主題は、本開示の明細書全体、任意またはすべての図面、及び各請求項の適切な部分を参照することによって理解されるべきである。

【0007】

様々な例において、金属リサイクル副産物から塩を抽出する方法が提供される。方法は、容器にドロスを充填することを含むことができる。ドロスには、酸化アルミニウムと塩が含まれ得る。方法は、ドロスを塩の沸点以上の温度に加熱することをさらに含み得る。方法は、塩を含塩蒸気（ｓａｌｔ ｖａｐｏｒ）として蒸発させることができる温度でドロスを維持することをさらに含み得る。方法は、含塩蒸気を、ガス用出口を通して容器の外に向けることをさらに含み得る。方法は、含塩蒸気を取得することをさらに含み得る。

【0008】

様々な例において、金属リサイクル副産物から塩を抽出するシステムが提供される。システムは、ドロスを受け入れるための容器を含み得る。ドロスには、酸化アルミニウムと塩が含まれ得る。システムは、ドロスを含塩蒸気として塩を蒸発させるのに十分に高い温度（例えば、１２００℃以上）に加熱するために、容器に結合された熱源をさらに含み得る。システムは、容器からガス及び含塩蒸気を運ぶために容器に結合されたガス用出口をさらに含み得る。システムは、含塩蒸気を収集及び凝縮するためにガス用出口に結合された塩収集器をさらに含み得る。

【0009】

本開示に記載されている様々な実施態様は、追加のシステム、方法、特徴、及び利点を含むことができ、これらは必ずしも本明細書で明示的に開示することはできないが、以下の詳細な説明及び添付の図面を検討すれば、当業者には明らかであろう。すべてのそのようなシステム、方法、特徴、及び利点が、本開示の中に含まれ、かつ添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図される。

【0010】

本明細書は、以下の添付の図を参照しており、異なる図中での同様の参照番号の使用は、同様のまたは類似の構成要素を例示することを意図している。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本開示の特定の態様によるドロス熱処理システムの概略図である。

【図2】本開示の特定の態様による、ドロスのペレット化システムの概略図である。

【図3】本開示の特定の態様による、加熱されているドロスのペレットの概略図である。

【図4】本開示の特定の態様によるドロスのペレットを生成するためのプロセスを示すフローチャートである。

【図5】本開示の特定の態様によるドロスのペレットを処理するためのプロセスを示すフローチャートである。

【図6】本開示の特定の態様による、ドロスから塩を抽出するためのシステムを示す概略図である。

【図6A】本開示の特定の態様による、ドロスから塩を抽出するための別のシステムを示す概略図である。

【図7】本開示の特定の態様による、ドロスから塩を抽出するためのプロセスを示すフローチャートである。

【図8】本開示の特定の態様による、ドロスを熱処理するための２段階のプロセスを示す概略図である。

【図9】本開示の特定の態様による、ドロスを熱処理するための、単一の容器で２段階のプロセスを示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本開示の特定の態様及び特徴は、ドロスの処理をしている最中に塩を抽出及び取得するための技術に関する。ドロスの処理中、好ましくは酸化環境において、温度がドロスの１つまたは複数の塩の成分の沸点を超えることを可能にすることができる。温度を十分に高く保持でき、そのため塩分は、かなりの蒸気圧を及ぼし得、塩分のほとんど、すべて、または実質的にすべてを蒸発させて、ドロスの不揮発性成分を残せるようにするのに、十分な時間保持することができる。蒸発した塩は凝縮して収集することができる。

【0013】

アルミニウムのリサイクルなどの金属のリサイクルは、二次金属（二次アルミニウムなど）や様々なリサイクルでの副産物を生じ得る。例えば、アルミニウムのリサイクルのプロセスでは、リサイクルの副産物は、複数の種類のドロス、または金属アルミニウムと酸化アルミニウムの混合物であり得る。場合によっては、リサイクルされるアルミニウムの他の材料に汚染物質や塩が含まれている可能性があり、これらが最終的にドロスに含まれる可能性がある。白色ドロスと黒色ドロスなど、様々な種類のドロスが存在し得る。白色ドロスは主にアルミニウムと酸化アルミニウムで構成されているが、黒色ドロスにはさらに塩が含まれている。ドロスに関して使用されているときの白と黒という用語は、ドロスの種類を指しており、必ずしもドロスの物質的な色を指しているとは限らない。場合によっては、白色ドロスの処理には、白色ドロスを塩と組み合わせて二次金属の抽出を促進することが含まれ得る。

【0014】

黒色ドロスは、使用済み飲料缶（ＵＢＣ）のストックのリサイクルの一般的な副産物であり、ＵＢＣのストックのアルミニウムから不純物と酸化物を除去するために約２重量％の塩が使用される。ＵＢＣのストックに関するリサイクルのプロセスでは、直径が数十ミリメートル（例えば、２５ｍｍ）のオーダーの様々なサイズの黒色ドロスのボールまたはチャンクが生成される。これらの黒色ドロスのボールには、通常、重量で約１０％のアルミニウム、５０％の塩、４０％の酸化物、及びさらなる汚染物質が含まれている。

【0015】

白色ドロスは、他の多くの種類のアルミニウムリサイクルプロセスの一般的な副産物である。白色ドロスは、白色ドロスを塩と接触させて芒硝を生成することによりさらに処理することで除去できるかなりの量のアルミニウムを含み得る。本明細書で使用される場合、一般的な用語のドロスは、白色ドロスを塩と組み合わせることから生成される芒硝を含む。

【0016】

ＵＢＣのリサイクルなどから、本来の形の黒色ドロスは、熱処理後でも最大約４重量％の炭素を保持できることが見出されている。一般に、本来の黒色ドロスの熱処理は、最外層が複合酸化物で覆われ、最内層が非酸化炭素及び他の化合物を含む層状ボールを形成し得る。黒色ドロスの残留炭素のより多くが酸素と反応することを確実にするために、体積に対する表面積の比がより大きいことが望ましい可能性があると判断された。

【0017】

熱処理の前に黒色ドロスを粉砕することは、黒色ドロスの微粉は取り扱いが難しく、反応容器（例えば、ロータリーキルン）から排出されるガスに同伴され得るということに少なくとも部分的に起因して、潜在的に問題となり得る。本明細書に記載されているように、含塩蒸気が反応容器から収集される場合、黒色ドロス微粉が排出ガスに同伴され得、含塩蒸気を汚染する可能性がある。

【0018】

黒色ドロスの微粉による問題を回避するために、解砕した黒色ドロス（例えば、破砕または他の任意の適切な技術によって解砕した）をペレットに凝集させることができる。場合によっては、ペレットは、望ましい熱処理を達成するように調整された形状をとることができる。例えば、ペレットは全体にチャネルを備え、それを酸素が通過し、そこから含塩蒸気が出ることができる。場合によっては、チャネルがペレットを通り抜けていることがあるが、常にそうである必要はない。場合によっては、チャネルはシングルエンドであり、ペレットの表面から部分的にペレット内に延びることができる。ペレットは、ペレット化、圧縮、またはその他いずれかの凝集技術によって形成することができる。場合によっては、固有のチャネルを作成する技術を使用してペレットを形成することができる。場合によっては、黒色ドロスの微粉を凝集前に添加剤と混合して、添加剤がペレット内にチャネル前駆体を形成するようにすることができる。酸化すると、添加剤は分解し、ペレット内のチャネルを形成または露出するボイドを残す可能性がある。添加剤は、黒色ドロスを処理するための熱処理温度に達するときまでに、チャネルが露出されるように、十分に低い温度で酸化、揮発、またはその他の方法で分解するように、選択することができる。例えば、約５００℃、６００℃、７００℃、または８００℃以下、または約５００℃～８００℃の間の温度で酸化する添加剤を選択することができる。添加剤が酸化、揮発、またはその他の方法で分解してチャネルを露出する温度は、チャネル露出温度と称することがある。したがって、ペレットは、チャネル露出温度以上の温度に加熱されたとき、チャネルを備える。例えば、ペレットは、５００℃以下の温度で酸化する添加剤を含む、８００℃以下の温度で酸化する添加剤に対し、８００℃以上の温度に加熱されたとき、チャネルを備えることができる。

【0019】

場合によっては、解砕した黒色ドロスは、上限範囲で、直径が約１０ｍｍ、９ｍｍ、８ｍｍ、７ｍｍ、６ｍｍ、５ｍｍ、４ｍｍ、３ｍｍ、または２ｍｍ以下、下限範囲で、約５０マイクロメートル、４０マイクロメートル、３０マイクロメートル、２０マイクロメートル、１０マイクロメートル、または５マイクロメートル以上の直径の細粒を形成し得る。場合によっては、渦電流分離器を使用して、黒色ドロスの微粉から余分な金属アルミニウムを取り除くことができる。場合によっては、黒色ドロスの微粉をスクリーニングして大型の粒子を取り除くことができる。これは、さらに分解するために迂回させる、または熱処理のために送り出すことができる。

【0020】

場合によっては、凝集プロセスは、５ｍｍ～５０ｍｍの間、１０ｍｍ～５０ｍｍの間、１０～４０ｍｍの間、１０～３０ｍｍの間、１０～２０ｍｍの間、１２ｍｍ～１８ｍｍの間、または１４ｍｍ～１６ｍｍの直径（例えば、ペレットの最大直径またはペレットの平均直径）を有するペレットなど、一貫したサイズを有する黒色ドロスのペレットを生じる可能性がある。場合によっては、ペレット間のばらつきは、約１０ｍｍ、９ｍｍ、８ｍｍ、７ｍｍ、６ｍｍ、５ｍｍ、４ｍｍ、３ｍｍ、２ｍｍ、または１ｍｍ以下であり得る。ペレットのサイズが一定していることで、熱処理の処理時間の正しい推定を行うことが促進できる。

【0021】

場合によっては、添加剤には他の産業からの廃棄物が含まれることがある。例えば、添加剤には、自動車の破砕残渣、消費後のスクラップ（ｐｏｓｔ－ｃｏｎｓｕｍｅｒ ｓｃｒａｐ）（例えば、細断されたペットボトル、またはトウモロコシの毛、小麦のもみ殻、わら、籾殻などの農業副産物）、繊維の残留物、カーペットの残留物、ＵＢＣデコーターのダスト、または他のそのような生成物の１つ以上が含まれ得る。場合によっては、添加剤を選択して、高温（例えば、５００℃以上）でペレットにある程度の透過性をもたらすことができる。場合によっては、添加剤は、反応容器内で熱を発生させるのを補助するために燃料を供給するために選択された燃料添加剤をさらに含むことができる。場合によっては、添加剤を選択して燃料を供給し、高温でのペレットの透過性を向上させることもできる。

【0022】

場合によっては、凝集したペレットは一般に回転楕円体の形状であり得るが、そうである必要はなく、他の規則的または不規則な形状を利用することができる。場合によっては、ペレットは滑らかな表面または粗い表面を備えることができる。場合によっては、ペレットをさらに前処理して、ペレットの物理的形状を変更し、ガスに対するペレットの透過性を促進することができる。

【0023】

場合によっては、本明細書に記載されるように調整された黒色ドロスのペレットは、塩の抽出の効率及び速度を向上することができる。場合によっては、本明細書に記載されるように調整された黒色ドロスのペレットは、残留炭素、残留金属アルミニウム、及び／または他の残留化合物の酸化を向上することができる。場合によっては、黒色ドロスのペレットを、酸化環境を維持するように設計された反応容器と組み合わせて使用することができる。

【0024】

場合によっては、塩を含むドロスから熱処理によって塩を抽出することができる。従来、ドロスの熱処理は１２００℃をはるかに下回る温度で実行される。しかし、反応容器が１２００℃以上の温度に到達することを可能または促進することにより、塩は含塩蒸気として蒸発し、ガス用出口などを通して、反応チャンバの外に向けることができる。場合によっては、反応容器は、ドロスの中の塩の沸点以上の温度に達することを可能または促進し（例えば、ＫＣｌの場合は１４１６℃、ＮａＣｌの場合は１４５０℃）、塩が含塩蒸気として蒸発し、反応チャンバから出る方に向く速度を上げるようにする。場合によっては、ガス用出口は材料の入口としても機能する。反応容器は最大１２００℃から１６００℃の範囲の温度を補助できる可能性があるが、これらの温度の範囲は、以前は、アルミニウム業界では一般的に使用されていなかった。ドロスは、約９５％、９９％、９９．９％、またはドロスの他の関連する量の塩が蒸発するまで、これらの高い温度で維持することができる。場合によっては、ドロスはこれらの高温で、約３０分、３５分、４０分、４５分、５０分、５５分、６０分、６５分、７０分、７５分、８０分、８５分９０分、９５分、１００分、１０５分、１１０分、１１５分、１２０分、１２５分、１３０分、１３５分、１４０分、１４５分、または１５０分維持できる。場合によっては、小さくて透過性のあるドロスの場合など、ドロスをこれらの高温で約１０分、１５分、２０分、２５分、または３０分間維持することができる。場合によっては、ペレット化されたドロスを使用すると、ドロス内の残留化合物の酸化が促進でき、反応容器に酸素を追加するだけで（例えば、酸素燃料バーナーなどの別の熱源を介して反応容器に熱を供給せずに）、これらの高温に到達及び／または維持することを促進できる。

【0025】

反応容器を出る含塩蒸気は、収集されて塩に凝縮され得、これは、収集されて任意選択で、ドロス（例えば、白色ドロス）またはＵＢＣ（例えば、サイドウェル炉における）のさらなる処理のために再利用され得る。

【0026】

場合によっては、蒸発の経路を介してドロスから塩を抽出するために必要なこれらの高温を維持すると、反応容器の耐火性の内面に付着する酸化物の連続した高密度層の予期しない形成が生じる。この酸化物層は定期的に除去できるが（例えば、反応器の容積の損失を回避するため）、その存在により、アブレシブ摩耗、熱の衝撃、及び化学的攻撃から下にある耐火物をある程度保護し、そのため反応容器の寿命を延ばすことができる。驚くべきことに、蒸発の経路を介してドロスから塩を抽出するために必要なこれらの高温を維持すると、窒化アルミニウムが除去され、したがって、窒化アルミニウムの量が比較的多い特定のドロスまたはドロスの処理のプロセスのより効率的なリサイクルが可能になる。

【0027】

場合によっては、２段階のドロスの処理プロセスを実行できる。最初の段階では、白色ドロスを第１の温度で塩と接触させて金属を回収し、副産物として芒硝を生成する。第２の段階では、芒硝を第２の温度（例えば、塩を蒸発させるのに十分に高い温度、場合によっては、塩の沸点以上の温度）で熱処理して、収集及び塩への凝縮のための含塩蒸気として塩を蒸発させることができる。場合によっては、含塩蒸気及び／または塩を一時的に保管し、その後の追加の白色ドロスの処理に再利用することができる。場合によっては、第２の段階の前に、既存の黒色ドロスを白色ドロス及び／または芒硝と混合することによって、塩の量を増やすことができる。場合によっては、第２の段階には、ドロス内の残留金属などの残留化合物の酸化が含まれることがある。

【0028】

場合によっては、２段階のドロス処理プロセスの各段階が同じ容器内で発生し得るが、常にそうである必要はない。単一の容器を使用する場合、第２の段階後に不活性酸化物を除去した後に残っている余熱を使用して、後続の処理プロセスで新しい白色ドロスの加熱を開始できる。したがって、２段階のドロス処理プロセスは、処理プロセスの第２の段階と、後続的な処理プロセスの第１の段階との間の塩及び熱エネルギーの再利用を伴い得る。

【0029】

場合によっては、２段階のドロス処理プロセスにより、低いグレードのスクラップ（熱破壊材料など）のリサイクルが容易になり得る。そのような場合、反応容器に供給される白色ドロスは、反応容器内部のスクラップの溶融に由来する。このような場合、スクラップを溶かし、二次アルミニウムを取り出し、塩を加えて芒硝を作り、さらなる二次アルミニウムを取り出し、熱と酸素を増やして塩を蒸発させ、不活性な酸化物残留物を生成することができる。

【0030】

場合によっては、２段階のドロス処理プロセスの第２の段階で高温を達成するために必要なエネルギーの一部を供給するために、有機物が豊富な材料を追加することができる。

【0031】

これらの説明のための例は、本明細書で論じられる一般的な主題を読者に紹介するために与えられており、開示された概念の範囲を限定することを意図するものではない。以下の節は、同様の数字が同様の要素を示す図面を参照して様々な追加の特徴及び例を説明しており、方向の説明は、例示的な実施形態を説明するために使用されているが、例示的な実施形態と同様に、本開示を限定するために使用されるべきではない。本明細書の図に含まれる要素は、縮尺通りに描写されていない場合がある。

【0032】

図１は、本開示の特定の態様による、ドロス熱処理システム１００の概略図である。システム１００は、ドロスの熱処理が起こり得る反応容器１０２を備えることができる。反応容器１０２はロータリーキルンであり得るが、他の任意の適切な反応容器を使用することができる。ドロスの供給源１０４を使用して、反応容器１０２にドロス（例えば、白色ドロス、黒色ドロス、または芒硝）を供給することができる。反応容器１０２は、酸素燃料バーナーなどの熱源１０６からの初期の熱を供給することができる。熱処理が進行中の場合、任意選択の酸素用入口１０７または熱源１０６を介するなどの酸素の追加によって、反応容器１０２の内部で熱を増加及び／または維持することができる（例えば、熱源１０６を、反応容器１０２に酸素を供給するため非加熱形態で使用するとき）。

【0033】

場合によっては、コントローラ１１４を熱源１０６及び／または酸素用入口１０７に結合して、反応容器１０２の内部の温度を制御することができる。コントローラ１１４は、反応容器１０２内部の温度を読み取るように配置された温度センサに結合することができる。

【0034】

熱処理中、燃焼ガスは、ガス用出口１０８を介して反応容器１０２から排出され得る。場合によっては、ガス用出口１０８は、ドロスが反応容器１０２に供給される反応容器１０２のポートであり得る。

【0035】

場合によっては、任意選択の塩供給源１１２は、白色ドロスの処理などにおいて、反応容器１０２に塩を供給することができる。

【0036】

一般に、塩は、塩を水に溶解し、塩に含まれている不溶性固形物を除去し、次に水を蒸発させて塩を回収することによって、黒色ドロス及び芒硝から回収することができる。ただし、このプロセスを使用すると、塩が閉塞された水（例えば、蒸発及び乾燥している間に塩の結晶の内部に物理的／機械的に閉じ込められた水の小さなポケット）を含有している可能性がある。閉塞された水を含有する塩が急速に加熱されると（例えば、溶融アルミニウムの表面に塩を堆積させることによって）、閉じ込められた水分が圧力を生成し、破裂を引き起こす可能性がある（例えば、塩のスピットやシズル）。場合によっては、塩収集器１１０をガス用出口１０８に結合して、含塩蒸気を受け取り、含塩蒸気から塩を収集することができる（例えば、含塩蒸気の凝縮によって）。場合によっては、塩収集器１１０を塩供給源１１２に結合して、反応容器１０２内部のドロスから塩を抽出することによって、塩供給源１１２を補充することができる。塩収集器１１０によって収集された塩は、閉塞された水を含まなくてもよく、破裂を引き起こすことなく急速に加熱することができる。塩収集器１１０を使用して塩供給源１１２を補充することは、破裂を防ぐために追加のステップをとる必要がないことから、塩のより速い処理を可能にする。

【0037】

場合によっては、任意選択のセンサ１１６（例えば、光学センサ）を塩収集器１１０及び／またはガス用出口１０８に結合して、含塩蒸気の中の塩の濃度を検出することができる（例えば、含塩蒸気の不透明度の光学検査によって）。センサ１１６をコントローラ１１４に結合して、含塩蒸気の塩の濃度の変化に応答して、反応容器１０２の温度を制御するためのフィードバックを提供することができる。例えば、含塩蒸気の塩の濃度が下がって閾値を下回ると、少なくとも９５％、９９％、９９．１％、９９．２％、９９．３％、９９．４％、９９．５％、９９．６％、９９．７％、９９．８％、または９９．９％または他の関連する量の塩が、反応容器１０２内部のドロスから抽出されていると判断することができ、コントローラ１１４は、熱源１０６及び／または酸素用入口１０７を制御して、反応容器１０２内部の温度を下げることができる。

【0038】

システム１００は、任意の適切な金属と共に使用することができるが、システム１００は、アルミニウムのリサイクルから得たドロスについて、有利に使用することができる。

【0039】

図２は、本開示の特定の態様による、ドロスのペレット化システム２００の概略図である。ドロス片２１８は、球形または他の形状にすることができ、酸化物（例えば、酸化アルミニウム）及び他の材料、例えば金属（例えば、金属アルミニウム）や塩を含むことができる。ドロス片２１８は、直径１０ｍｍから直径５０ｍｍの範囲のサイズなどの一貫性のないサイズを有する可能性があるが、他のサイズの片が存在する可能性がある。ドロス片２１８は、ドロス破砕機２２０に導入することができ、これは、ドロス片２１８をドロス粒子２２２（例えば、ドロス微粉）に粉砕することができる。ドロス粒子２２２は、１０ｍｍ、９ｍｍ、８ｍｍ、７ｍｍ、６ｍｍ、５ｍｍ、４ｍｍ、３ｍｍ、２ｍｍ、または１ｍｍ以下の直径を有することができる。ドロス粒子２２２は、添加剤供給部２２４からの添加剤と混合され、次いで、凝集器５２６に導入され得る。凝集器５２６は、ペレタイザ、またはドロス粒子２２２及び添加剤をドロスのペレット２２８に変えるための他の適切な装置であり得る。ドロスのペレット２２８は、直径が１０ｍｍから２０ｍｍのオーダーの比較的均一なサイズを有することができる。場合によっては、ペレタイザは、長方形または細長い形状を有する押し出されたペレットを生成するように設計された押し出しペレタイザであり得る。本明細書で使用される場合、長方形または細長い形状の直径への言及は、長方形または細長い形状の断面の最大または平均の直径、あるいは長方形または細長い形状の最大または平均の長さを指すことができる。場合によっては、ペレットの長さと直径の比率が０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、または２．０であってもよい。

【0040】

添加剤及びドロス粒子２２２の比率は、ドロスのペレット２２８をチャネル露出温度（例えば、添加剤が酸化してドロスのペレット２２８内部のチャネルを露出する温度）に加熱すると、得られるドロスのペレット２２８の所望の透過性を達成するように制御することができる。

【0041】

図３は、本開示の特定の態様による、加熱されているドロスのペレット３２８の概略図である。ドロスのペレット３２８は、図２からのドロスのペレット２２８であり得る。ドロスのペレット３２８は、添加剤を染み込ませたドロスを含むことができる。添加剤は、ペレット３２８の内部にチャネル前駆体３３０を確立することができる。

【0042】

ペレット３２８をチャネル露出温度に十分な時間加熱した後、添加剤は、酸化、揮発、またはその他の方法で分解され得る。得られたチャネル形成のされたペレット３３２は、それを通るチャネル３３４を含むことができる。チャネル３３４は、チャネル形成のされたペレット３３２を任意の方向で通過することができるが、場合によっては、チャネル３３４は、チャネル形成のされたペレット３３２を通過するほどは延びないようにすることができる（例えば、シングルエンドのチャネル３３４を達成するため）。場合によっては、チャネル３３４は、チャネル形成のされたペレット３３２のドロス材料によって取り囲まれ得る（例えば、チャネル形成のされたペレット３３２を通してボイドを形成する）。しかし、場合によっては、チャネル３３４は、表面のくぼみの形状など、チャネル形成のされたペレット３３２の表面に、全体的に形成することができる。

【0043】

チャネル形成のされたペレット３３２のチャネル３３４は、ペレットの体積に対する表面積の比を効果的に増加させることができ、酸素がペレットにより効果的に浸透することを可能にでき、含塩蒸気がペレットからより効果的に出ることを可能にすることができる。

【0044】

図４は、本開示の特定の態様によるドロスのペレットを生成するためのプロセス４００を示すフローチャートである。プロセス４００を使用して、図２または３のドロスのペレット２２８またはドロスのペレット３２８をそれぞれ生成することができる。

【0045】

ブロック４０２で、ドロス片を受け取ることができる。ブロック４０４で、ドロス片を分解することができる。解砕は、ドロス片を圧砕、粉砕、またはその他の方法で相互作用させることで、直径が１０ｍｍ、９ｍｍ、８ｍｍ、７ｍｍ、６ｍｍ、５ｍｍ、４ｍｍ、３ｍｍ、２ｍｍ、または１ｍｍ以下のドロス粒子にサイズを縮小することによって達成できる。

【0046】

任意選択のブロック４０６において、金属アルミニウムは、渦電流分離器を使用して、ドロス粒子（例えば、解砕または圧砕されたドロス片）から抽出することができる。

【0047】

任意選択のブロック４０８で、ドロス粒子をサイズについてスクリーニングすることができる。ドロス粒子のスクリーニングには、大型の粒子の分離が含まれ得る。場合によっては、大型の粒子は、ブロック４０４でさらに解砕するように向け戻され得る。場合によっては、大型の粒子を前方に供給して、ブロック４１２で熱処理することができる。

【0048】

ブロック４１０において、ドロス粒子は、ペレットに凝集（例えば、再構成）され得る。ドロス粒子をペレットに凝集させることは、ペレット化、圧縮、またはペレットを生成するための他のいずれかの適切な技術によって起こり得る。場合によっては、ブロック４１４で添加剤を供給し、ブロック４１０で添加剤を凝集中に使用して、ドロス粒子や添加剤で構成されるペレットを生成することができる。得られるペレットの所望の透過性を達成するために、添加剤の量及び／またはタイプを制御することができる。

【0049】

ブロック４１２で、ドロスのペレットを熱処理することができる。ドロスのペレットの熱処理には、ドロスのペレットを加熱して金属や塩などの化合物を抽出することが含まれ得る。場合によっては、ブロック４１２での熱処理は、ブロック４１０で凝集したペレットのみを含み得る。場合によっては、ブロック４１２での熱処理は、追加的または代替的に、ブロック４０８でのスクリーニングから前方に供給される大型粒子を含み得る。例えば、前方に供給される大型粒子の少なくともいくつかは、ブロック４１２での熱処理の最中に排気流を汚染する可能性がある空中微粉になるのを回避するのに十分に大きくなり得、及び／または他のドロス粒子及び／または添加剤との凝集に関連して、ブロック４１０及び／または４１２で介在する操作を受けることなく、ブロック４１２での熱処理による抽出を容易にするのに、十分に小さい可能性がある。

【0050】

図５は、本開示の特定の態様によるドロスのペレットを処理するためのプロセス５００を示すフローチャートである。ブロック５０２でドロスのペレットを受け取ることができる。ドロスのペレットは、チャネル前駆体の形で添加剤を含み得る。ブロック５０４で、ドロスのペレットは、チャネル露出温度以上に加熱することができる。場合によっては、チャネル露出温度は、５００℃であるか、約５００℃である。場合によっては、チャネル露出温度は８００℃、７００℃、６００℃、または５００℃以下、あるいは５００℃から８００℃の間であるか、それより低い。ブロック５０４でドロスのペレットを加熱すると、ドロスのペレットの中の添加剤が酸化、揮発、またはさもなければ分解し、そのためドロスのペレット内部のチャネルが露出し得る。ブロック５０６で、ドロスのペレットを、ドロスのペレットを熱処理するために加熱し続けることができる。場合によっては、ブロック５０６でドロスのペレットを熱処理することは、ブロック５０８でドロスのペレットから塩を蒸発させることを含み得る。場合によっては、ブロック５０８でドロスのペレットから塩を蒸発させることは、ドロスのペレットのチャネルの外に含塩蒸気を通過させることを含み得る。

【0051】

図６は、本開示の特定の態様による、ドロス６２８から塩６５０を抽出するためのシステム６００を示す概略図である。ドロス６２８は、図２または３のドロスのペレット２２８またはドロスのペレット３２８のそれぞれであり得る。システム６００は、反応容器６０２を含むことができる。反応容器６０２は、図１の反応容器１０２であり得る。

【0052】

ドロス６２８（例えば、黒色ドロスまたは芒硝）は、供給シュート６４０を介して反応容器６０２に導入することができる。熱供給部６０６は、処理プロセス中に、加熱されたガス及び任意選択で酸素を反応容器６０２に供給することができる。場合によっては、反応容器６０２は、ドロス６２８をタンブルするために回転することができる。十分な温度（例えば、塩の沸点に近い温度、場合によっては塩の沸点以上の温度）に加熱した後、ドロス６２８内部の塩が、含塩蒸気６３６として蒸発し得る。

【0053】

反応チャンバ６０２内部のガスは、方向６３８に流れることができ、含塩蒸気６３６をガス用出口６０８の外へ運ぶ。含塩蒸気６３６は、塩収集器６１０において捕らえることができる。塩収集器６１０は、含塩蒸気６３６を収集するためのフード６４２、含塩蒸気６３６を塩６５０に凝縮するための凝縮器６４４、及び回収された塩６５０を貯蔵するための塩収集チャンバ６４６を含むことができる。場合によっては、含塩蒸気の凝縮は、凝縮器６４４に結合された、または凝縮器６４４に含まれる入口６４３を介するなど、空気及び／または水が塩収集器６１０へ入ること（例えば、水の噴霧）によって、達成または促進され得る。場合によっては、任意選択の供給経路６４８は、回収された塩６５０を反応チャンバ６０２にリダイレクトすることができる（例えば、供給シュート６４０を介して）。場合によっては、塩収集器６１０は、塩フューム６３６以外のガスを排出するための追加の排出口６５２を含むことができる。

【0054】

図６Ａは、本開示の特定の態様による、ドロスから塩６５０を抽出するための別のシステム６００Ａを示す概略図である。図６Ａに示されるシステム６００Ａは、図６に示されるシステム６００に関して既に説明された要素を含むことができる。図６Ａに示されるシステム６００Ａは、図６に示されるシステム６００とは、塩収集器６１０Ａに関して異なる。塩収集器６１０Ａにおいて、フード６４２によって収集された含塩蒸気６３６は、水及び／または空気用入口６４３を通して導入された水及び／または空気と混合することによって、液状塩ミスト６４１に変換され得る。デミスター媒体６４５の床は、液状塩ミスト６４１の経路に配置され得、凝縮を誘発するか、さもなければ、液状塩ミスト６４１を合体させて、落下してリザーバ６４９内部で液状塩のバスとして収集され得る液滴６４７となる。デミスター媒体６４５の１つの適切な選択肢は、平板状アルミナ球であり得るが、他のタイプの媒体が利用され得る。デミスター媒体６４５は、塩収集器６１０Ａの排気６５１の外に向けられ得る排気流から塩を除去することができる。場合によっては、希釈用入口６５３は、例えば、排気流がファン及び／またはバグハウスを通ってさらに向けられる前に、粒子のさらなる希釈のために、排気流に追加の空気を導入することができる。

【0055】

場合によっては、液滴６４７を合体させるために状態を促進するために、温度を監視及び／または調整することができる。デミスター媒体６４５の下流の基準点６５５の温度は、適切な温度センサによって測定され得、水及び／または空気用入口６４３を通して導入される水及び／または空気の量を調整するための投入量を供給し得る。例えば、導入される空気及び／または水の増加が、下流の温度を低下させるように誘発され得るか、または導入される空気及び／または水の減少が、下流の温度を上昇させるように誘発され得る。説明のための例として、水及び／または空気用入口６４３を通して導入される水及び／または空気は、基準点６５５で８００℃の下流温度及び／または水／または空気用入口６４３に隣接する８５０℃の投入温度を目標とするように調整され得る。

【0056】

リザーバ６４９に含まれる液状塩のバスから回収された塩６５０を処理するために、様々な要素を含めることができる。例えば、塩のバスから回収された塩６５０は、塩キャスタ６５７によって運ばれ得る。場合によっては、回収された塩６５０は、クーラ６５９及び／または破砕機６６１に導入され得る。場合によっては、任意選択の供給経路６４８は、回収された塩６５０（例えば、液体又は固体の状態にある）を反応チャンバ６０２に戻すようにリダイレクトすることができる（例えば、供給シュート６４０を介して）。

【0057】

図７は、本開示の特定の態様によるドロスから塩を抽出するためのプロセス７００を示すフローチャートである。プロセス７００は、図６のシステム６００を使用して起こり得る。プロセス７００は、図２、３のドロスのペレット２２８、３２８をそれぞれ使用して起こり得る。

【0058】

ブロック７０２で、反応容器にドロス（例えば、ドロスのペレット）を充填することができる。場合によっては、容器にドロスを充填することは、ドロスを反応容器に投入することを含み得る。場合によっては、容器にドロスを充填することは、金属くずの溶融を通じて反応容器内部にドロスを生成することを含み得る。

【0059】

場合によっては、ドロスに白色ドロスを含めることができ、さらなる行為を実行して芒硝を生成し、白色ドロスから金属を抽出することができる。任意選択のブロック７０４で、塩を白色ドロスに加えることができる。任意選択のブロック７０６で、白色ドロスを第１の温度で塩と接触させることができる。この接触と加熱により、白色ドロスからの金属の抽出が容易になり得、芒硝の生成が促進され得る。

【0060】

ブロック７０８で、ドロス（例えば、黒色ドロスまたは芒硝）は、塩を蒸発させるのに十分に高い温度（例えば、１２００℃以上）に加熱することができる。場合によっては、ドロスは、ドロス内の塩の沸点に近づくか、それ以上の温度に加熱することができる。ドロスを加熱することは、熱源（例えば、酸素燃焼バーナー）から熱を供給すること、または反応容器内部の燃料（例えば、残留炭素）の酸化を促進するために酸素を供給することを含み得る。ブロック７１０で、塩が含塩蒸気として蒸発することを可能にし得る。場合によっては、ブロック７０８及び／または７１０は、ドロスから所望の量の塩（例えば、９５％、９９％、または９９．９％）を蒸発させるのに十分な期間、起こり得る。ブロック７１２で、含塩蒸気をガス用出口に方向付けることができる。ブロック７１４で、含塩蒸気を取得することができる。ブロック７１６で、含塩蒸気を塩に凝縮することができる（例えば、固体の塩または液状の塩に）。場合によっては、ブロック７１６で回収された塩は、後続のブロック７０４で再利用して、後続の白色ドロスに塩を供給することができる。場合によっては、ブロック７１６で回収された塩は、後続の芒硝を生成する以外の用途で再利用され得る。例えば、場合によっては、ブロック７１６で回収された塩を使用して、金属くずの溶融を促進することができる。

【0061】

場合によっては、含塩蒸気を任意選択のブロック７１８で測定して、含塩蒸気の塩濃度の測定値を取得することができる。ブロック７１８での測定に基づいて、ブロック７０８、７１０でドロスの加熱及び塩の蒸発を停止することを決定することができる。場合によっては、この決定は、ブロック７１８での測定によって決定されるように、所望の量の塩の蒸発に関連し得る。

【0062】

場合によっては、追加の黒色ドロスを任意選択のブロック７２０で反応容器に追加することができる。追加の黒色ドロスは、ブロック７１０、７１２、７１４、７１６でより多くの量の塩を蒸発させて回収することを可能にし得る。場合によっては、ブロック７２０において黒色ドロスを追加することにより、後続の白色ドロスを熱処理する効率を向上することができる。

【0063】

１つの例示的なテストのセットから得た結果は、下記のグラフに示されている。これらのテスト施行では、使用されたドロスのサンプルの初期塩分レベルが約５０％であり、除去された塩と残留塩化物の測定されたパーセンテージを得るべく示された温度とタイミングにさらされた。これらの結果は、高温（例えば、塩の沸点以上、またはこの点より低いがその付近）で操作することにより、残留塩化物塩を、９９％を上回って減らすことができ、結果として生じるか焼酸化物残留物が、米国環境保護庁（ＥＰＡ）によって設定されたＴｏｘｉｃｉｔｙ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ Ｌｅａｃｈ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ（ＴＣＬＰ）の基準に基づいて、反応性ではなく、輸送、使用、及び廃棄に対して無害であると見なされ得る。

【表1】

【0064】

図８は、本開示の特定の態様による、ドロスを熱処理するための２段階のプロセス８００を示す概略図である。第１の段階では、白色ドロスを反応容器内で塩と組み合わせて第１の温度（例えば、８００℃または約８００℃）に加熱して、金属を抽出し、芒硝を生成することができる。第２の段階では、芒硝及び任意選択の黒色ドロスを、反応容器（例えば、同じ反応容器または異なる反応容器）において、塩を含塩蒸気として抽出して不活性の酸化物にするのに十分高い第２の温度に加熱することができる。場合によっては、第２の温度が塩の沸点以上になる（例えば、１５００℃または約１５００℃）。抽出された塩は、後続する処理のために第１の段階で再利用できる。

【0065】

図９は、本開示の特定の態様による、ドロスを熱処理するための、単一の容器で２段階のプロセス９００を示す概略図である。プロセス９００はプロセス８００と同じであり得るが、特異的に単一の容器で実行される。第１の段階では、白色ドロスを反応容器内で塩と組み合わせて第１の温度（例えば、８００℃または約８００℃）に加熱して、金属を抽出し、芒硝を生成することができる。第２段階では、反応容器内部の芒硝を、含塩蒸気として塩を抽出し、無塩酸化物を排出するのに十分に高い第２の温度（例えば、１２００℃以上）に、さらに加熱することができる。場合によっては、第２の温度が塩の沸点以上になる（例えば、１５００℃または約１５００℃）。場合によっては、黒色ドロスを任意選択で第１の段階と第２の段階の間で、反応容器に追加することができる。第２の段階で抽出された塩は、後続する処理の第１の段階で再利用できる。

【0066】

例示された実施形態を含む実施形態の前述の説明は、例示及び説明の目的のためにのみ提示されており、網羅的であること、または開示された正確な形態に限定することを意図するものではない。多数の修正、改作、及びそれらの使用は、当業者らには明らかであろう。

【0067】

以下に使用されるように、一連の例への任意の言及は、それらの例のそれぞれへの言及として分離的に理解されるべきである（例えば、「実施例１から４」は「実施例１、２、３、または４」として理解されるべきである）。

【0068】

実施例１は、ドロスを前処理するための方法であり、ドロス片を受け入れること、前記ドロス片を直径１０ｍｍ以下のドロス粒子に解砕すること、前記ドロス粒子をペレットに凝集させることと、を含み、前記ペレットは、８００℃以上の温度に加熱されたときにチャネルを備える、前記方法である。場合によっては、前記ペレットは５００℃以上の温度に加熱されたときにチャネルを備える。

【0069】

実施例２は、前記ドロス粒子を添加剤と混合することであって、前記添加剤は、８００℃以下の温度で酸化またはさもなければ分解するように選択され、前記添加剤の酸化または分解が前記ペレットの前記チャネルの露出を促進する、前記混合することをさらに含む、実施例（複数可）１に記載の方法である。

【0070】

実施例３は、前記添加剤が、消費後のスクラップまたは他の産業由来の廃棄物を含む、実施例（複数可）２に記載の方法である。

【0071】

実施例４は、前記ドロス粒子を凝集させる前に、渦電流分離器を使用して前記ドロス粒子から金属アルミニウムを抽出することをさらに含む、実施例（複数可）１～３に記載の方法である。

【0072】

実施例５は、前記ドロス粒子を凝集させる前に前記ドロス粒子をスクリーニングすることであって、スクリーニングが大型のドロス粒子を除去することを含む、前記スクリーニングすること、をさらに含む、実施例（複数可）１～４に記載の方法である。

【0073】

実施例６は、大型のドロス粒子を除去することが、前記大型のドロス粒子をさらに解砕させるように向けることを含む、実施例（複数可）５に記載の方法である。

【0074】

実施例７は、大型のドロス粒子を除去することが、前記大型のドロス粒子を熱処理するように向けることを含む、実施例（複数可）５に記載の方法である。

【0075】

実施例８は、前記ドロス粒子を燃料添加剤と混合することであって、前記燃料添加剤が、ドロス処理反応への燃料供給を促進するように選択される、前記混合することをさらに含む、実施例（複数可）１～７に記載の方法である。

【0076】

実施例９は、前記ペレットの各々が、５ｍｍから５０ｍｍの範囲内の平均直径を有する、実施例（複数可）１～８に記載の方法である。

【0077】

実施例１０は、前記ドロス片が、酸化アルミニウム及び塩を含む、実施例（複数可）１～９に記載の方法である。

【0078】

実施例１１は、金属リサイクル副産物を処理する方法であって、ドロスのペレットを提供することであって、前記ドロスのペレットの各々は、ドロスと、８００℃以下のチャネル露出温度で酸化または分解するように選択された添加剤とを含み、前記添加剤は、前記ペレット内部に配置され、酸化時に前記ペレットのチャネルを露出させる、前記提供すること、各ペレットの前記チャネルを露出するために、前記ドロスのペレットを前記チャネル露出温度以上の温度に加熱すること及び前記添加剤を酸化または分解することであって、ペレットの前記チャネルは、ガスが前記ペレットに入り、通過することを可能にする、前記加熱すること及び前記酸化または分解すること、前記ドロスのペレットの熱処理を行うために、前記ドロスのペレットを前記温度に維持すること、を含む、前記方法である。場合によっては、前記ドロスのペレット加熱することは、５００℃以下または８００℃以下の温度にすることができる。

【0079】

実施例１２は、熱処理を行うことが、前記ドロスのペレットから塩を蒸発させることを含む、実施例（複数可）１１に記載の方法である。

【0080】

実施例１３は、前記添加剤が、消費後のスクラップまたは他の産業由来の廃棄物を含む、実施例（複数可）１１または１２に記載の方法である。

【0081】

実施例１４は、前記ドロスのペレットが、前記熱処理への燃料供給を促進するために選択された燃料添加剤をさらに含む、実施例（複数可）１１～１３に記載の方法である。

【0082】

実施例１５は、前記ドロスのペレットの各々が、５ｍｍから５０ｍｍの範囲内の平均直径を有する、実施例（複数可）１１～１４に記載の方法である。

【0083】

実施例１６は、前記ドロスのペレットの熱処理を行った後の処理されたドロスのペレットを除去することであって、前記処理されたドロスのペレットが、１重量％以下の炭素含有量を有する、前記除去することをさらに含む、実施例（複数可）１１～１５に記載の方法である。

【0084】

実施例１７は、ドロスであって、前記ドロスは酸化アルミニウムを含む、前記ドロス、及び８００℃以下の温度で酸化または分解するように選択された添加剤を含む再構成された金属リサイクル副産物であって、前記ドロスと添加剤は共にペレットに凝集し、前記添加剤は、前記ペレットを通る１つまたは複数のチャネルが前記添加剤の酸化時に露出するように前記ペレット内部に配置される、前記再構成された金属リサイクル副産物である。

【0085】

実施例１８は、前記添加剤が、消費後のスクラップまたは他の産業由来の廃棄物を含む、実施例（複数可）１７に記載の再構成された金属リサイクル副産物である。

【0086】

実施例１９は、前記ペレットの前記ドロスが、それぞれが１０ｍｍ以下の平均直径を有する凝集したドロス粒子を含む、実施例（複数可）１７または１８に記載の再構成された金属リサイクル副産物である。

【0087】

実施例２０は、燃料添加剤であって、前記燃料添加剤が、ドロス処理反応への燃料供給を促進するように選択される、前記燃料添加剤をさらに含む、実施例（複数可）１７～１９に記載の再構成された金属リサイクル副産物である。

【0088】

実施例２１は、前記ペレットの各々が、５ｍｍから５０ｍｍの範囲内の平均直径を有する、実施例（複数可）１７～２０に記載の再構成された金属リサイクル副産物である。

【0089】

実施例２２は、前記ドロスがさらに塩を含む、実施例（複数可）１７～２１に記載の再構成された金属リサイクル副産物である。

【0090】

実施例２３は、金属リサイクル副産物から塩を抽出する方法であって、酸化アルミニウムと塩を含むドロスを容器に充填すること、前記塩を蒸発させるのに十分高い温度に前記ドロスを加熱すること、前記ドロスを、含塩蒸気として前記塩の蒸発を可能にするために前記温度に維持すること、前記含塩蒸気を、ガス用出口を通して前記容器の外に向けること、及び前記含塩蒸気を取得すること、を含む、前記方法である。

【0091】

実施例２４は、前記含塩蒸気を取得することが、前記含塩蒸気を固体または液体の塩に凝縮することを含む、実施例（複数可）２３に記載の方法である。

【0092】

実施例２５は、前記塩がＮａＣｌを含み、前記温度が約１４５０℃以上である、実施例（複数可）２３または２４に記載の方法である。

【0093】

実施例２６は、前記塩がＫＣｌを含み、前記温度が約１４１６℃以上である、実施例（複数可）２３～２５に記載の方法である。

【0094】

実施例２７は、前記ドロスが、窒化物、炭化物、硫化物、及びリン化物からなる群から選択される化合物を含み、前記ドロスを前記温度に維持することは、前記ドロスを酸化環境の前記温度に維持することをさらに含む、実施例（複数可）２３～２６に記載の方法である。

【0095】

実施例２８は、前記ドロスが残留炭素を含み、前記ドロスを前記温度に加熱することは、前記残留炭素を酸化することを含む、実施例（複数可）２３～２７に記載の方法である。

【0096】

実施例２９は、前記ドロスが残留金属アルミニウムを含み、前記ドロスを前記温度に加熱することは、前記残留金属アルミニウムを酸化することを含む、実施例（複数可）２３～２８に記載の方法である。

【0097】

実施例３０は、前記ドロスを前記温度に維持することが、前記塩の少なくとも９５％が蒸発するまで前記ドロスを前記温度に維持することを含む、実施例（複数可）２３～２９に記載の方法である。

【0098】

実施例３１は、処理されたドロスを前記容器から除去することであって、前記処理されたドロスを除去した後、前記容器は余熱を含む、前記除去することと、前記容器に追加のドロスを充填して前記追加のドロスを処理することであって、前記追加のドロスを処理することは、前記容器の前記余熱を使用することを含む、前記処理することを含む、実施例（複数可）２３～３０に記載の方法である。

【0099】

実施例３２は、前記塩の蒸発を可能にするために前記温度に前記ドロスを維持することが、前記ガス用出口を出る前記含塩蒸気の濃度を検出し、前記含塩蒸気の前記検出された濃度に基づいて前記ドロスを前記温度で維持することを停止することを決定することをさらに含む、実施例（複数可）２３～３１に記載の方法である。

【0100】

実施例３３は、前記含塩蒸気の前記濃度を検出することは、前記ガス用出口に存在する前記含塩蒸気の不透明度を検出することを含む、実施例（複数可）３２に記載の方法である。

【0101】

実施例３４は、金属リサイクル副産物から塩を抽出するためのシステムであって、酸化アルミニウムと塩を含むドロスを受け入れるための容器、前記ドロスを、含塩蒸気として前記塩を蒸発させるのに十分に高い温度に加熱するための前記容器に結合された熱源、前記容器からガス及び含塩蒸気を運ぶための前記容器に結合されたガス用出口、及び前記含塩蒸気を収集及び凝縮するための前記ガス用出口に結合された塩収集器を含む、前記システムである。

【0102】

実施例３５は、前記塩がＮａＣｌを含み、前記熱源が前記ドロスを約１４５０℃以上の温度に加熱するのに適している、実施例（複数可）３４に記載のシステムである。

【0103】

実施例３６は、前記塩がＫＣｌを含み、前記熱源が前記ドロスを約１４１６℃以上の温度に加熱するのに適している、実施例（複数可）３４または３５に記載のシステムである。場合によっては、前記塩はＫＣｌとＮａＣｌの両方を含む。

【0104】

実施例３７は、前記容器が、酸化環境を確立するための酸素用入口を含み、前記ドロスが、窒化物、炭化物、硫化物、及びリン化物からなる群から選択される化合物を含む、実施例（複数可）３４～３６に記載のシステムである。

【0105】

実施例３８は、前記容器が、酸化環境を確立するための酸素用入口を含み、前記ドロスは残留炭素を含み、前記酸化環境は、前記ドロスを前記温度に加熱することを促進するために前記残留炭素を酸化するのに適している、実施例（複数可）３４～３７に記載のシステムである。

【0106】

実施例３９は、前記容器が、酸化環境を確立するための酸素用入口を含み、前記ドロスは残留金属アルミニウムを含み、前記酸化環境は、前記ドロスを前記温度に加熱することを促進するために前記残留金属アルミニウムを酸化するのに適している、実施例（複数可）３４～３８に記載のシステムである。

【0107】

実施例４０は、前記ガス用出口を出る含塩蒸気の濃度を検出するためのセンサをさらに備える、実施例（複数可）３３～３９に記載のシステムである。

【0108】

実施例４１は、前記センサが、前記ガス用出口を出る前記含塩蒸気の不透明度を検出するための光学センサを含む、実施例（複数可）４０に記載のシステムである。

【0109】

実施例４２は、前記熱源が酸素燃料バーナーを含む、実施例（複数可）３４～４１に記載のシステムである。

【0110】

実施例４３は、酸化アルミニウムを含む白色ドロスを容器に充填すること、前記容器に塩を導入すること、前記白色ドロスからの金属の抽出及び芒硝の生成を促進するために、第１の温度で前記白色ドロスを前記塩と接触させること、前記芒硝を、前記塩を蒸発させるのに十分に高い第２の温度に加熱することであって、前記第１の温度は、前記第２の温度よりも低い、前記加熱すること、含塩蒸気として前記塩の蒸発を可能にするために前記芒硝を前記第２の温度に維持することであって、前記芒硝からの前記塩の蒸発は、不活性酸化物をもたらす、前記維持すること、前記不活性酸化物を排出すること、前記含塩蒸気を収集し、前記含塩蒸気を塩に凝縮すること、及び再利用される塩を後続の白色ドロスと接触させることにより、前記塩を再利用して後続の芒硝を生成すること、を含む、金属リサイクル副産物を処理する方法である。

【0111】

実施例４４は、前記第１の温度で前記白色ドロスを前記塩と接触させ、前記芒硝を前記第２の温度に加熱することが前記容器で生じる、実施例（複数可）４３に記載の方法である。

【0112】

実施例４５は、前記容器が、前記不活性酸化物を排出した後に余熱を含み、前記後続の芒硝を生成することは、前記容器の前記余熱を使用することを含む、実施例（複数可）４４に記載の方法である。

【0113】

実施例４６は、前記塩がＮａＣｌを含み、前記第２の温度が約１４５０℃以上である、実施例（複数可）４３～４５に記載の方法である。

【0114】

実施例４７は、前記塩がＫＣｌを含み、前記第２の温度が約１４１６℃以上である、実施例（複数可）４３～４６に記載の方法である。

【0115】

実施例４８は、前記白色ドロスは、窒化物、炭化物、硫化物、及びリン化物からなる群から選択される化合物を含み、前記芒硝を前記第２の温度に維持することは、前記芒硝を酸化環境の前記第２の温度に維持することをさらに含む、実施例（複数可）４３～４７に記載の方法である。

【0116】

実施例４９は、前記芒硝が残留金属アルミニウムを含み、前記芒硝を前記第２の温度に加熱することは、前記残留金属アルミニウムを酸化することを含む、実施例（複数可）４３～４８に記載の方法である。

【0117】

実施例５０は、前記芒硝を前記第２の温度に維持することが、前記塩の少なくとも９５％が蒸発するまで前記芒硝を前記第２の温度に維持することを含む、実施例（複数可）４３～４９に記載の方法である。

【0118】

実施例５１は、前記塩の蒸発を可能にするために前記第２の温度に前記芒硝を維持することが、前記容器を出る前記含塩蒸気の濃度を検出し、前記含塩蒸気の前記検出された濃度に基づいて前記芒硝を前記第２の温度で維持することを停止することを決定することをさらに含む、実施例（複数可）４３～５０に記載の方法である。

【0119】

実施例５２は、前記含塩蒸気の前記濃度を検出することは、前記含塩蒸気の不透明度を検出することを含む、実施例（複数可）５１に記載の方法である。

【0120】

実施例５３は、後続の芒硝を生成する以外の用途のための前記再利用された塩の少なくとも一部を再利用することをさらに含む、実施例（複数可）４３～５１に記載の方法である。

【0121】

実施例５４は、後続の芒硝を生成する以外の前記用途が、金属くずの溶融を促進するために前記塩を使用することを含む、実施例（複数可）５３に記載の方法である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図6A】

【図7】

【図8】

【図9】