比重分选装置以及具有该比重分选装置的焚烧灰处理系统

技术领域

本公开涉及用于废弃物的焚烧灰的分选的比重分选装置以及具有该比重分选装置的焚烧灰处理系统。

背景技术

以往，城市垃圾等废弃物在焚烧炉中被焚烧，通过焚烧而产生的焚烧灰被填埋处理于最终处理场。

近年来，尝试了从焚烧灰回收金属并再循环、或者将被去除了金属的焚烧灰有效利用于土木材料等。由此，也能够减少向最终处理场的焚烧灰的搬入量，实现最终处理场的延长寿命化。

在专利文献1中记载了如下的内容：通过干式比重分选机对由分级为一定的粒径的粒子群构成的焚烧灰进行比重分选，回收比重较小的轻量灰，并且回收比重较大的重量灰，由此分选降低了铅的含有量的轻量灰。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-140556号公报

发明内容

发明要解决的课题

在由专利文献1的干式比重分选机回收的轻量灰、即低比重分选灰中含有少量但铅那样的比重较大的高比重粒子，在重量灰、即高比重分选灰中含有少量但比重较小的低比重粒子。这样，无法将焚烧灰所包含的高比重粒子和低比重粒子完全分离而进行分选，在实现分选精度的提高方面存在改善的余地。

本公开是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于提供能够实现分选废弃物的焚烧灰所包含的低比重粒子和高比重粒子的分选精度的提高的比重分选装置以及具有该比重分选装置的焚烧灰处理系统。

用于解决课题的手段

为了达成上述目的，本公开的某一方式的比重分选装置具有：振动板，其被提供粒径处于规定范围内的废弃物的焚烧灰，该振动板倾斜地配置且具有通气性；送风机，其提供穿过所述振动板而从所述振动板的下表面侧朝向上表面侧的空气；振动装置，其使所述振动板在沿着比所述振动板的倾斜角度大的倾斜角度的方向上振动；电极板，其在所述振动板的上方以所述振动板的倾斜角度以上的倾斜角度向与所述振动板相反的方向倾斜地配置；以及直流电源，其以所述振动板成为正极且所述电极板成为负极的方式，在所述振动板与所述电极板之间施加直流电压。

另外，本公开的某一方式的焚烧灰处理系统具有：上述的比重分选装置，其被提供从焚烧废弃物的焚烧炉排出且粒径处于规定范围内的焚烧灰；以及碳酸化处理装置，所述比重分选装置构成为：将提供到振动板的焚烧灰分选为以比重大的高比重粒子为主要构成要素的高比重分选灰和以比重小的低比重粒子为主要构成要素的低比重分选灰，并从所述振动板排出，所述碳酸化处理装置构成为：使从所述焚烧炉排出且被净化处理后的废气与从所述比重分选装置的所述振动板排出的低比重分选灰接触，进行所述低比重分选灰的碳酸化。

发明效果

本公开具有以上说明的结构，起到如下的效果：能够提供能够实现分选废弃物的焚烧灰所包含的低比重粒子和高比重粒子的分选精度的提高的比重分选装置以及具有该比重分选装置的焚烧灰处理系统。

附图说明

图1是示出本实施方式的焚烧灰处理系统及其关联设备的一例的概略结构的图。

图2是示出本实施方式的比重分选装置和碳酸化处理装置的一例的示意图。

图3是示出基于使用了两个比重分选装置的分选实验结果而制作的高比重分选灰中的Cu浓缩率的图表。

图4是示出基于使用了两个比重分选装置的分选实验结果而制作的低比重分选灰中的Pb浓度的图表。

图5是示出本实施方式的比重分选装置的另一例的示意图。

图6是示出本实施方式的比重分选装置的又一例的立体图。

图7是仅示出振动板和电极板的图6中的I-I线剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本公开的优选实施方式进行说明。另外，以下在所有附图中对相同或相当的要素标注相同的参照标号，并省略其重复的说明。另外，为了便于理解，附图示意性地示出了各个构成要素，关于形状和尺寸比等有时并未准确地显示。另外，本公开并不限定于以下的实施方式。

(实施方式)

图1是示出本实施方式的焚烧灰处理系统及其关联设备的一例的概略结构的图。

在图1中，作为焚烧灰处理系统AS的关联设备而示出焚烧成套设备BS。焚烧成套设备BS具有焚烧废弃物的焚烧炉7、锅炉8、涡轮9、发电机10、作为废气处理设备的集尘器11、鼓风机12以及烟囱13。

焚烧炉7是具有主燃烧室7A、再燃烧室7B、料斗71、进料机72以及多个炉排73的炉排式的焚烧炉。投入到料斗71的废弃物通过进料机72被送入主燃烧室7A，在炉排73上干燥并着火燃烧。燃烧后残留的主灰m从排出滑槽74排出。该主灰m和从炉排73落下的落灰n向焚烧灰输送装置1提供。主燃烧室7A的燃烧废气在再燃烧室7B中完全燃烧。

锅炉8具有配置于再燃烧室7B的上方的第1烟道81、与第1烟道81连通的第2烟道82、以及与第2烟道82连通且配置有过热器84的第3烟道83。锅炉8构成为从通过第1～第3烟道81～83的废气进行热回收而生成水蒸气。该生成的水蒸气被送至与发电机10连结的涡轮9而用于发电。另外，通过了锅炉8的废气在被集尘器11净化处理后，经由鼓风机12而从烟囱13向大气中放出。

另外，在本实施方式中，通过集尘器11后的一部分废气G1经由鼓风机14而向碳酸化处理装置6提供，进而通过碳酸化处理装置6后的废气G2经由鼓风机12而从烟囱13向大气中放出。

焚烧灰处理系统AS具有焚烧灰输送装置1、振动输送机2、悬吊式磁选机3、分级装置4、比重分选装置5以及碳酸化处理装置6。

焚烧灰输送装置1是构成为从金属网输送带的下方提供空冷用的空气g的干式输送带。焚烧灰输送装置1输送由从焚烧炉7排出的落灰n和主灰m构成的焚烧灰P并向振动输送机2提供。

向振动输送机2提供的焚烧灰P一边被振动输送机2输送，一边在通过悬吊式磁选机3的下方时被去除铁分等磁性物，从而向分级装置4提供。

分级装置4例如能够由振动筛分机构成。通过分级装置4，将粒径处于规定范围内的焚烧灰提供至比重分选装置5。对粒径处于规定范围外的焚烧灰进行另行处理。

在比重分选装置5中，将所提供的焚烧灰分选为高比重分选灰和低比重分选灰，将低比重分选灰提供至碳酸化处理装置6。这里，高比重分选灰是指以比重较大的粒子即高比重粒子为主要构成要素的焚烧灰，低比重分选灰是指以比重较小的粒子即低比重粒子为主要构成要素的焚烧灰。

图2是示出图1的比重分选装置5和碳酸化处理装置6的一例的示意图。作为图1的比重分选装置5的一例的比重分选装置5A具有箱状的装置主体51，该装置主体51的上表面开口，在该开口部配置有具有通气性的金属制的振动板52。装置主体51呈在箭头x方向上较长的大致长方体形状，在从上方观察时，振动板52呈在箭头x方向上较长的长方形状。即，箭头x方向是装置主体51的长度方向。在装置主体51的长度方向x的一端侧的上端设置有排出滑槽54，在另一端侧的上端设置有排出滑槽55。另外，在装置主体51的沿长度方向x延伸的两侧的各侧面51a上固定有振动装置53。

振动板52以其长度方向的一端52a比另一端52b高的方式相对于水平面100具有倾斜角度α地安装于装置主体51。在振动板52的中央部的上方设置有从分级装置4提供的焚烧灰的提供口50。振动板52设置有供从送风机62提供的空气穿过且从提供口50提供的焚烧灰不会落下的大小的无数个小孔。这样的振动板52例如能够由网眼为几十μm左右的金属网构成。另外，也可以在装置主体51的宽度方向(纸面进深方向)两侧的各侧面51a的上端设置焚烧灰的落下防止用的引导板。另外，也可以在各排出滑槽54、55的两侧也设置引导板。

振动装置53由振动马达等构成，使装置主体51沿箭头S1方向以规定的周期和振幅进行振动。由此，固定于装置主体51的振动板52也沿箭头S1方向振动。振动装置53的振动方向(箭头S1方向)是沿着比振动板52相对于水平面100的倾斜角度α大的倾斜角度γ的方向。

装置主体51由安装于其底面的四个角的附近的四个弹簧56、57弹性支承。在装置主体51的排出滑槽54侧的底面配置有两个弹簧56，在装置主体51的排出滑槽55侧的底面配置有两个弹簧57。

排出滑槽54侧的两个弹簧56的上端固定于装置主体51的底面，下端固定于弹簧安装板58。弹簧安装板58固定于升降装置59的上端。升降装置59设置在台座60上，能够使弹簧安装板58升降。升降装置59例如也可以由具有液压缸的千斤顶等构成。

另外，排出滑槽55侧的两个弹簧57的上端固定于装置主体51的底面，下端固定于台座60。在台座60内设置有送风机62。在装置主体51与台座60之间设置有挠性管61，来自送风机62的空气经由挠性管61而向装置主体51内提供。在装置主体51内调整空气流，以使从该送风机62提供的空气从振动板52的整个面均匀地吹起。

另外，不限于图2的结构，只要构成为振动板52和装置主体51以倾斜的状态被弹性支承、并能够通过振动装置53沿箭头S1方向进行振动即可。

在振动板52的上方配置有电极板63。该电极板63呈与振动板52大致相同大小的长方形状，相对于水平面100向与振动板52相反的方向倾斜地配置。电极板63的倾斜角度β的大小为与振动板52的倾斜角度α同等以上的大小。而且，设置有以振动板52成为正极且电极板63成为负极的方式施加直流电压的直流电源64。通过由该直流电源64施加直流电压，在振动板52与电极板63之间产生从振动板52朝向电极板63的方向的电场。另外，在长方形状的电极板63的大致中央开设有用于使焚烧灰的提供口50贯通的孔。

在该比重分选装置5A中，从分级装置4向振动板52的中央部提供的焚烧灰被分选为以图中的黑圆所示的高比重粒子为主要构成要素的高比重分选灰和以图中的白圆所示的低比重粒子为主要构成要素的低比重分选灰。这里，高比重分选灰在振动板52上向排出滑槽54的方向、即朝向振动板52的一端52a的方向移动而从排出滑槽54排出，例如贮存于容器101。低比重分选灰在振动板52上向排出滑槽55的方向、即朝向振动板52的另一端52b的方向移动而从排出滑槽55排出，向碳酸化处理装置6提供。另外，在图2中构成为从比重分选装置5A排出的低比重分选灰直接提供至碳酸化处理装置6，但也可以构成为从比重分选装置5A排出的低比重分选灰经由输送装置而提供至碳酸化处理装置6。

对比重分选装置5A中的高比重粒子和低比重粒子的分选原理进行说明。在从提供口50提供的焚烧灰中，作为高比重粒子含有Cu、Pb等重金属，作为低比重粒子含有Si、Ca、Al等。

高比重粒子通过振动板52的振动向排出滑槽54的方向移动而从排出滑槽54排出。另一方面，低比重粒子由于从振动板52的下方吹起的空气而漂浮，几乎不受振动板52的振动的影响，因重力而向振动板52的低方向移动，从排出滑槽55排出。

此外，在本例中，通过直流电源64在振动板52与电极板63之间施加直流电压，由此在振动板52与电极板63之间的空间产生电场。而且，例如，Cu、Pb等高比重粒子所包含的电导率较高的金属成分带正电，通过电场对高比重粒子作用例如箭头S3所示的朝向电极板63的力。因此，能够辅助带正电的高比重粒子向排出滑槽54的方向的移动。因此，能够防止高比重粒子因振动板52的倾斜而向排出滑槽55的方向移动，减少低比重分选灰所包含的高比重粒子的量，实现分选低比重粒子和高比重粒子的分选精度的提高。

实际上，在比重分选装置5A中，并不能如图2那样将高比重粒子和低比重粒子完全分离而分选。即，从排出滑槽54排出的高比重分选灰以高比重粒子为主要的构成要素，但会含有少量低比重粒子。另外，从排出滑槽55排出的低比重分选灰以低比重粒子为主要的构成要素，但会含有少量Pb等高比重粒子。

碳酸化处理装置6是进行低比重分选灰的碳酸化的装置，促进低比重分选灰所包含的铅(Pb)和钙(Ca)等的碳酸化。该碳酸化处理装置6例如能够使用螺杆型造粒机来构成。图2所示的碳酸化处理装置6的一例具有螺杆型造粒机610和造粒后处理装置620。向碳酸化处理装置6提供通过了图1的集尘器11的一部分废气G1。该废气G1向造粒后处理装置620提供，进而从造粒后处理装置620向螺杆型造粒机610提供。

从比重分选装置5排出的低比重分选灰从投入口612提供至螺杆型造粒机610。另外，向螺杆型造粒机610提供水和废气G1。在螺杆型造粒机610中，低比重分选灰一边通过螺杆611的旋转而被移送，一边与水和废气G1内的二氧化碳反应，促进碳酸化并且凝固成粒状。然后，粒状的低比重分选灰被提供至造粒后处理装置620。

在造粒后处理装置620中，粒状的低比重分选灰一边在输送机621上被移送，一边通过废气G1被进一步促进碳酸化。输送机621例如由金属网输送带构成，从下方提供废气G1。这里，主要进行粒状的低比重分选灰的外侧部分的碳酸化，成为强度提高的粒状的低比重分选灰，从排出口622排出。

在该碳酸化处理装置6中，低比重分选灰所包含的Pb、Ca等与废气G1所包含的二氧化碳反应而被碳酸化处理。通过Pb的碳酸化而使Pb不溶化，从排出口622排出的低比重分选灰成为将Pb的溶出浓度抑制得较低的灰。因此，能够将低比重分选灰作为安全的土木材料等有效利用。

进行了作为使用了上述的图2所示的比重分选装置5A的分选实验的“实验A”以及作为使用了从比重分选装置5A去掉了振动板52和直流电源64的结构的比重分选装置的分选实验的“实验B”。在实验A和实验B中，使送风机62的风量、振动装置61的振动数、即振动频率以及振动板52的倾斜角度α相等。此外，在实验A中，将电极板63的倾斜角度β设为与振动板52的倾斜角度α相同大小的角度，通过直流电源64在振动板52与电极板63之间施加规定的直流电压。

图3是示出基于实验A和实验B的分选实验结果而制作的高比重分选灰中的Cu浓缩率的图表。图3的纵轴的Cu浓缩率是将从排出滑槽54排出的高比重分选灰中的Cu浓度除以从提供口50提供的焚烧灰中的Cu浓度而得到的值。如图3所示，实验A的情况下的Cu浓缩率为8.1，实验B的情况下的Cu浓缩率为2.7，实验A的情况与实验B的情况相比能够提高Cu浓缩率。

另外，图4是示出基于实验A和实验B的分选实验结果而制作的低比重分选灰中的Pb浓度的图表。图4的纵轴的Pb浓度是从排出滑槽55排出的低比重分选灰中的Pb浓度。如图4所示，实验A的情况下的Pb浓度为150(ppm)，实验B的情况下的Pb浓度为243(ppm)，实验A的情况与实验B的情况相比能够降低低比重分选灰中的Pb浓度。

相对于在实验B中使用的装置，如在实验A中使用的比重分选装置5A那样，在振动板52的上方配置电极板63，在振动板52与电极板63之间施加直流电压，由此能够辅助高比重粒子向朝向振动板52的一端52a的方向的移动。因此，根据比重分选装置5A，能够实现分选废弃物的焚烧灰所含有的低比重粒子和高比重粒子的分选精度的提高。例如，通过使低比重分选灰的Pb浓度为规定的基准值以下，能够实现低比重分选灰在土木材料等中的有效利用。

图5是示出图1的比重分选装置5的另一例的示意图。在图5的比重分选装置5B中，相对于图2的比重分选装置5A设置有一个电极板63的结构，在振动板52的长度方向(箭头x方向)上排列设置有多个电极板63a～63c。除此以外的结构与图2的比重分选装置5A相同。在图5中，例示了电极板为三个的情况，但只要是两个以上即可。在图5中，也可以说图2的一个电极板63被分割为多个电极板63a～63c。

电极板63a～63c各自向与振动板52相反的方向倾斜地配置，各自的倾斜角度β的大小为与振动板52的倾斜角度α同等以上的大小。另外，电极板63a～63c各自的倾斜角度β也可以不一定是同一角度。

另外，所有电极板63a～63c的倾斜方向上的高位置侧的端部与振动板52的距离配置为规定距离L以内。规定距离L是比图2的比重分选装置5A的电极板63的倾斜方向上的高位置侧的端部与振动板52的距离短的距离。这样，通过缩短各电极板63a～63c与振动板52之间的距离，能够增强它们之间的电场，因此能够更强地辅助高比重粒子向排出滑槽54的方向的移动。因此，能够进一步减少从排出滑槽55排出的高比重粒子，能够实现分选精度的进一步提高。

在上述的比重分选装置5A、5B中，使电极板63、63a～63c的倾斜角度β为振动板52的倾斜角度α以上，在振动板52与电极板63、63a～63c之间施加直流电压。由此，通过在振动板52与电极板63、63a～63之间产生的电场，容易进行高比重粒子向排出滑槽54的方向的移动。这里，在使倾斜角度β大于倾斜角度α的情况下，与使倾斜角度β与倾斜角度α相等的情况相比，作为通过电场使高比重粒子朝向电极板的力，赋予更靠近排出滑槽54倾斜的方向的力。

图6是示出图1的比重分选装置5的又一例的立体图。图7是仅示出振动板52A和电极板63A的图6中的I-I线剖视图。

在该比重分选装置5C中，振动板52A和电极板63A的形状与图2的比重分选装置5A的振动板52和电极板63不同。在该比重分选装置5C中，除了电极板63A和直流电源64以外的结构能够使用公知的气动工作台来构成。因此，振动板52A具有倾斜角度y的侧绳索，具有倾斜角度α的端绳索。另外，具有使振动板52A沿箭头S1方向振动的振动装置和向振动板52A提供上升气流的送风机。

振动板52A为梯形形状，梯形形状的上底侧部分成为从分级装置4提供的焚烧灰的接受部50A，梯形形状的下底侧的端部成为高比重分选灰和低比重分选灰的排出口。在该排出口排列配置有例如高比重分选灰的排出滑槽54A和低比重分选灰的排出滑槽55A。

在该情况下，如图7所示，振动板52A沿箭头S1方向振动，该振动方向(箭头S1方向)是沿着比振动板52A的倾斜角度α大的倾斜角度γ的方向。电极板63A是与从振动板52A除去接受部50A的部分大致相同大小的形状，如图7所示，电极板63A向与振动板52A相反的方向倾斜地配置。电极板63A的倾斜角度β的大小为与振动板52A的倾斜角度α同等以上的大小。

提供至接受部50A的焚烧灰所包含的高比重粒子在振动板52A上例如向箭头a所示的方向移动，向高比重分选灰的排出滑槽54A排出。另外，低比重粒子在振动板52A上例如向箭头b所示的方向移动，向低比重分选灰的排出滑槽55A排出。当然，在向排出滑槽54A排出的高比重分选灰中含有少量低比重粒子，在向排出滑槽55A排出的低比重分选灰中含有少量高比重粒子。

另外，在该比重分选装置5C中，也可以如相对于图2的比重分选装置5A的图5的比重分选装置5B那样，将电极板63A分割为多个。

在上述任意的比重分选装置5A～5C中，向振动板52、52A提供的焚烧灰在从与振动板52、52A垂直的方向观察的振动板52、52A的振动方向、即图2、图5、图6的箭头x方向上被分离为高比重分选灰和低比重分选灰，并从振动板52、52A排出。

根据上述说明，对于本领域技术人员而言，本公开的许多改良、其他实施方式是显而易见的。因此，上述说明应该仅解释为例示，是为了教导本领域技术人员执行本公开的最佳方式而提供的。能够在不脱离本公开的精神的情况下实质上变更其构造和/或功能的详细情况。

(总结)

[项目1]

本公开的某一方式的比重分选装置具有：振动板，其被提供粒径处于规定范围内的废弃物的焚烧灰，该振动板倾斜地配置且具有通气性；送风机，其提供穿过所述振动板而从所述振动板的下表面侧朝向上表面侧的空气；振动装置，其使所述振动板在沿着比所述振动板的倾斜角度大的倾斜角度的方向上振动；电极板，其在所述振动板的上方以所述振动板的倾斜角度以上的倾斜角度向与所述振动板相反的方向倾斜地配置；以及直流电源，其以所述振动板成为正极且所述电极板成为负极的方式在所述振动板与所述电极板之间施加直流电压。

根据该结构，通过振动装置而使振动板在沿着比振动板的倾斜角度大的倾斜角度的方向上进行振动。由此，向振动板提供的焚烧灰被分选成以比重大的高比重粒子为主要构成要素的高比重分选灰和以比重小的低比重粒子为主要构成要素的低比重分选灰，并从所述振动板排出。此外，以振动板成为正极且电极板成为负极的方式在振动板与电极板之间施加直流电压，由此包含铜、铅等金属的高比重粒子带正电，通过电场赋予朝向电极板的力。因此，能够辅助高比重粒子向高比重分选灰的排出方向的移动。因此，能够防止高比重粒子向振动板的较低方向(低比重分选灰的排出方向)移动，减少低比重分选灰所包含的高比重粒子的量，实现分选低比重粒子和高比重粒子的分选精度的提高。

[项目2]

在项目1的比重分选装置中，也可以为，所述电极板在所述振动板的倾斜方向上排列配置有多个，所述电极板配置成所述电极板的倾斜方向上的高位置侧的端部与所述振动板的距离为规定距离以内。

根据该结构，能够避免振动板与电极板之间的电场强度因振动板的位置而变得过弱，能够良好地辅助带正电的高比重粒子向高比重分选灰的排出方向的移动。

[项目3]

另外，本发明的某个方式的焚烧灰处理系统具有：项目1或2的比重分选装置，其被提供从焚烧废弃物的焚烧炉排出且粒径处于规定范围内的焚烧灰；以及碳酸化处理装置，所述比重分选装置构成为：将向振动板提供的焚烧灰分选为以比重大的高比重粒子为主要构成要素的高比重分选灰和以比重小的低比重粒子为主要构成要素的低比重分选灰，并从所述振动板排出，所述碳酸化处理装置构成为：使从所述焚烧炉排出且被净化处理后的废气与从所述比重分选装置的所述振动板排出的低比重分选灰接触，进行所述低比重分选灰的碳酸化。

这里，从比重分选装置的振动板排出的低比重分选灰是以低比重粒子为主要构成要素的焚烧灰，但含有少量含铅的高比重粒子。通过进行该低比重分选灰的碳酸化处理，通过铅的碳酸化而使铅不溶化，能够将铅的溶出浓度抑制得较低，因此能够将低比重分选灰作为安全的土木材料等有效利用。

标号说明

AS：焚烧灰处理系统；5、5A、5B、5C：比重分选装置；6：碳酸化处理装置；7：焚烧炉；52、52A：振动板；53：振动装置；62：送风机；63、63a、63b、63c、63A：电极板；64：直流电源。