实施方案1
图1是表示本发明的合成树脂类的处理方法和设备的一个构成例的示意图,1是合成树脂类的加工处理设备。
作为燃料和铁还原剂供给炉内的合成树脂类被装入加工处理设备1中,并加工处理成适于炉内供料的形状,按照本发明在该加工处理工序中,通过加热合成树脂类进行从合成树脂类中含有的含氯高分子树脂中脱除氯化氢(气体)的脱氯处理。在图1中,2是进行该脱氯处理工序的除氯装置。
通常,在加热聚氯乙烯等含氯高分子树脂时,从树脂中脱氯(氯化氢)大约从250℃前后开始到大约350℃左右结束,在更高的温度下加热时,则将要开始碳氢化合物的热分解了。因此,上述的脱氯处理是将合成树脂类在250~350℃,优选300~350℃左右的温度下加热进行。
对于除氯装置2的形式没有特别的限制,例如,可以使用由外部加热的螺杆挤出方式、热分解炉方式、流化床方式、回转炉方式等各种装置。
图2是表示热分解炉方式的除氯装置2的一个构成例的图,其中,6是热分解炉主体,7是将合成树脂类输送到该热分解炉内的螺旋加料器,8是用于搅拌炉内树脂类的搅拌桨叶,9是将脱氯处理后的树脂材料排出炉外的排出口,9a是截止阀,10是用于将脱出的氯化氢(HCl)排出炉外的排出口。上述螺旋加料器7用马达18驱动。
在图2所示的除氯装置2中,通过树脂类的供料口11和螺旋加料器7将合成树脂类输送到炉内,一面由马达12驱动搅拌桨叶8来搅拌该合成树脂类,一面在250~350℃左右的温度下进行加热。通过加热引起热分解,从而将合成树脂类中含有的含氯高分子树脂中的氯以氯化氢气体形式被脱出,并将该氯化氢气体从排出口10排除到炉外。另一方面,脱氯处理结束了的树脂类(含有脱氯的树脂材料的碳残渣)从排出口9排出到炉外。炉内的加热可以是采用气体加热或电加热等外部加热方式、将气体直接送入炉内的气体加热方式等中的任何一种方式。
另外,图3是表示螺杆挤出方式的除氯装置2的一个构成例的图,其中,13是水平式的螺旋加料器,14是在该螺旋加料器的一端供给合成树脂类的供给口,15是将从螺旋加料器的另一端排出的处理完成树脂材料抽出的抽出口,16是氯化氢气体的排除口,17是从外周加热螺旋加料器13的加热装置。上述螺旋加料器13用马达19驱动。
在图3所示的除氯装置2中,在螺旋加料器13的一端从供料口14供给的合成树脂类一面被螺旋加料器13移送,一面由加热装置17加热到250~350℃左右,加热引起树脂热分解,将合成树脂类中含有的含氯高分子树脂中的氯以氯化氢气体的形式脱出,再将该氯化氢气体从排出口16排除。另外,通过移送过程中的加热完成脱氯处理,从螺旋加料器13的另一端排出的树脂类(含有脱除氯的树脂材料的碳质残渣)从抽出口15抽出。
另外,图4是表示双螺杆挤出式的除氯装置2的一个构成例的图,其中20是水平式的双螺杆加料器,21a、21b是在该螺旋加料器的一端供给合成树脂类的供料口,在该构成例中,在一端的供料口21a内安装有供料用的螺旋加料器22。另外,23是抽出从螺旋加料器20的另一端排出的处理完的树脂材料的抽出口,24是用于向螺旋加料器20内供给树脂加热用的传热介质(通常,用在该装置内脱氯并液化的合成树脂作为传热介质供给)的传热介质供给口,25是氯化氢气体排除口。上述螺旋加料器20由马达26驱动,供料用螺旋加料器22由马达27驱动。
在该除氯装置2中,从供给口21a(和螺旋加料器22)、供给口21b中的任何一处或两处供给到螺旋加料器20的一端的合成树脂类,一面用螺旋加料器20移送,一面由从传热介质供给口24供给到螺旋加热器20内的传热介质加热到250~350℃左右,该加热引起树脂的热分解,使合成树脂类中含有的含氯高分子树脂中的氯以氯化氢气体的形式脱出,该氯化氢气体从排出口25排出。另外,通过移送过程中的加热完成脱氯处理,从螺旋加料器20的另一端排出的树脂类(含有脱氯的树脂材料的碳质残渣)从抽出口23抽出。
图5和图6是表示回转炉方式的除氯装置2的一个构成例的图,其中,37是回转炉主体,该回转炉主体37由耐火材料38和铁皮39构成,内部形成用于移送合成树脂类,进行脱氯处理的通路40。
在该回转炉主体37的通路40中,从其一端供给合成树脂类和传热介质的同时,还供给作为热源的加热气体。该加热气体对全炉加热的同时,还对合成树脂类和传热介质进行加热。合成树脂类通过炉子的旋转与传热介质混合,被加热,该加热使合成树脂中含有的含氯高分子树脂材料中的氯以氯化氢形式脱出,产生氯化氢气体。
流经通路40的加热气体和从含氯高分子树脂材料中脱出的氯化氢气体从通路40的另一端排出,该排出气体中的氯化氢气体用氯化氢吸收塔等回收。另外,完成脱氯处理的合成树脂类(含有脱氯的树脂材料的碳质残渣)与传热介质一起排出到炉外。
在使用该回转炉的脱氯处理中,作为与合成树脂类一起送入通路40内的传热介质,优选使用可用作高炉的铁源还原剂、燃料或辅助原料的至少一种粉粒物质。这样,不需要将结束脱氯处理的合成树脂类与传热介质分离,可以将其直接用作高炉的铁源还原剂和燃料等。适于作这样的传热介质的粉粒物质,可举出焦炭粉末、矿石粉末、烧结粉等,优选使用这些当中的至少一种作为传热介质。
另外,为了防止通路40内的传热介质的偏析,提高加热效率,热介质的粒径和比重最好是与树脂材料相近,从这一观点考虑,最好使用焦炭粉末作为传热介质。
图7是表示采用回转炉方式的除氯装置2的更具体的构成例的图,在具有通路40的回转炉主体37的一端,连接着带有供给口42的供材用的螺旋加料器41和用于供给加热气体(热风)的热风导管43。另外,在回转炉主体37的另一端,设有排出完成处理的树脂材料和排气的排出装置44。该排出装置44,其下部有树脂材料的排出口45,上部具有排气的排出口46。除此之外,该图中还有热风发生机47、驱动螺旋加料器41的驱动马达48。
在这类除氯装置2中,通过螺旋加料器41从回转炉主体37的一端将合成树脂类和传热介质送入通路40内,同时从热风导管43供给加热气体。
在通路40内按上述操作对合成树脂类进行脱氯处理,排出的气体(加热气体+氯化氢气体)和完成脱氯处理的合成树脂类(含有脱除氯的树脂材料的碳质残渣)和传热介质的混合体被排出到回转炉主体37的另一端的排出装置44中,分别地从上部的排气排出口46排出气体,而从下部的排出口45排出合成树脂类与传热介质的混合物。
另外,合成树脂类和传热介质也可以分别地用供料装置送入到回转炉主体37中。
图8和图9、图10和图11、图12分别表示回转炉方式的除氯装置2的其它构成例的图,它们的共同特征在于,回转炉主体是由外管和设置在其内部的内管构成,内管的内部作为被处理树脂材料的通路,同时内管和外管之间的空间作为加热气体的通路,由于这样的特征,可以使发生的氯化氢气体不与加热气体混合而单独排出,因此排出气体处理所需要的设备成本和处理成本与图5所示装置相比可以大幅度地减少。另外,由于该构造可用加热气体加热氯化氢气体发生的全部内管,所以可维持全内管的温度比氯化氢显示强腐蚀性的150℃以下的温度区域更高的温度区域,因此可适当地防止所产生的氯化氢气体对装置,特别是对内管各部分的腐蚀。
首先,在图8和图9所示的除氯装置2中,49为回转炉主体,50为构成它的外管,51是内管,该内管51在外管50的内部纵向上与外管50大致同心地配置。而且,内管51的内部构成合成树脂类的通路52(处理用空间),外管50和内管51之间的空间构成加热气体的通路53。
另外,图10和图11表示内管等的结构不同的其它构成例,与图8和图9中在外管内设置一根内管的结构相比,图10和图11是在外管50内设置有多根内管51a~51c。另外,外管50内设置的内管51的根数不限。
在这样的结构中,由于设有多根内管,所以其传热面积增大,因此其优点在于,在通路53中流动的加热气体将热量高效率地传入内管之内,另外,需处理的树脂材料与传热介质的配比和种类可在每根内管中改变,因此,例如,对于粒径大,处理效率低劣的树脂材料,可将传热介质的配比增多,另一方面,对于粒径小、处理效率高的树脂材料,可以减少传热介质的配比,可以将它们分别地送入内管中进行处理。
图12表示其它构成例,在内管51的内部设置气体导管54,该结构可以进一步提高被处理树脂材料的加热效率。这样的气体导管也可以设置在图10和图11装置的内管51a~51c内。
在上述图8~图12的回转炉方式的除氯装置2中,内管51、51a~51c只要在其园周方向上旋转,就可以在没有任何故障的条件下进行合成树脂类的脱氯处理。因此,在上述各装置中,使含外管50的回转炉主体49整体在其圆周方向上可以旋转的结构也可以,而且也可以是只使内管51、51a~51c在其圆周方向上旋转的结构。另外,对于图10和图11装置的情况,也可以使内管51a~51c成一体地旋转(在此情况下与使回转炉49旋转的情况相同,各个内管进行偏心旋转),另外,也可以使各内管51a~51c分别旋转。
在图8~图12所示的除氯装置2中,合成树脂类和传热介质(粉粒物质)以及加热气体从回转炉主体49的一端通过未图示的供料机构输送到通路52和通路53内。
输送到通路53的加热气体,加热整个内管51、51a~51c,并通过其管壁加热合成树脂类和传热介质。流经通路53的加热气体从回转炉主体49的另一端排出。
另一方面,输送到内管51、51a~51c内部的通路52的合成树脂类,通过内管51、51a~51c的旋转与传热介质混合,并且一面在通路52中移动一面被加热,通过该加热,合成树脂类中含有的含氯高分子树脂材料中的氯形成氯化氢脱离出去,产生氯化氢气体。完成如此脱氯处理的合成树脂类(含有脱氯的树脂材料的碳质残渣),与传热介质—起从回转炉主体49的另一端排出,同时也排出氯化氢气体。因此,由于含氯高分子树脂材料的加热而产生的氯化氢气体,可在不与加热气体混合的条件下进行回收。
另外,为使树脂材料和传热介质在通路52内顺利地移动,可以在通路52内通入少量的载气(空气等)
另外,在以上装置中,加热气体在产生氯化氢的内管51、51a~51c的外侧流动,因此,由于整个内管的温度达到上述的250~350℃左右,对于氯化氢气体接触的部分,不存在氯化氢的腐蚀作用大的150℃以下的温度区域。因此,可适当地防止氯化氢气体对装置的腐蚀,特别是对内管各部分的腐蚀。
还有,作为与树脂材料一起输送到通路52内的传热介质(粉粒物质),根据上述理由,优选使用可用作高炉的铁源还原剂、燃料、辅助原料的粉粒物质(例如,焦粉、矿石粉,烧结粉等)的一种以上,它们当中特别优选使用焦粉。
还有,除氯装置2并不限于上述的图2~图12所示的装置,可以采用任何方式和结构的装置。
通过所述加热实现脱氯处理的合成树脂类,通常,除去含氯树脂材料的树脂材料大多是半熔融或熔融状态的,因此在除氯装置2内或从该装置排出以后,要采用水冷等冷却处理。
在除氯装置2中进行了脱氯处理的合成树脂材料,根据脱氯处理的处理方式,在装置内进行充分地的颗粒化,但是,如果不是这种情况,根据需要,要在粉碎装置4中进行粉碎处理,加工处理成粒状。该粉碎处理可以在水冷等上述冷却中进行,也可以冷却后进行。因此,可得粉碎装置4与脱氯装置2作成一体化,也可以作成一面使刚脱氯处理完的合成树脂类进行水冷等冷却、一面进行粉碎处理的装置结构。
如上所述在加工处理设备1中处理过的合成树脂材料,通过供料设施4作为高炉燃料或在高炉等中作为铁源的还原剂进行输送·供料。该供料装置4可以是连续式(例如,传送带或风动传送管等)或间歇式中的任何一种,特别优选的是可以连续地向高炉供料的风动传送供料。
另外,供给高炉的合成树脂材料,在由供料设备4运送途中,可以贮存在如图中所示的贮料斗5中。
另一方面,从脱氯装置2排出的氢化氢,例如被送到中和装置,使其与碱或碱土类反应进行中和,也可以将其供给到将氯化氢气体制成盐酸予以回收的设备(盐酸回收设备)。
图13表示本发明的方法和设备的其它构成例,在加工处理工序中,依次进行1次破碎工序、2次破碎工序、筛选工序(筛选除去杂质)、脱氯处理工序、粉碎工序、筛分工序,为了进行这些工序,从加工处理生产线的进料一侧开始顺序地设置一次破碎装置28、二次破碎装置29、筛选装置30、除氯装置2、粉碎装置3和筛分装置31。
该加工处理生产线中收纳的合成树脂类,在一次破碎装置28中进行粗粉碎(块状合成树脂材料时,例如破碎成50mm左右粒径),然后通过传送带等传送设施装入到二次破碎装置29中进行二次破碎(块状合成树脂材料时,例如,破碎成粒径为20mm左右)。另外,经过一次破碎的合成树脂类,在上述传送带传送等的途中用磁选机(用磁体吸附铁屑等将其去除的装置)除掉混入的铁屑。
经过二次粉碎的合成树脂,用传送带等输送装置装入筛选装置30中,在该装置中采用风力筛选等方法分离除去金属、砂土、石块等杂物。然后将合成树脂类送入除氯装置2中,除去先前所说的合成树脂类中所含的含氯高分子树脂材料中的氯,得到基本上不含氯的合成树脂类。该除氯装置2的方式和结构例如前面所述。
在除氯装置2中除去含氯高分子材料的氯的合成树脂类,冷却后被送到粉碎装置3(3次破碎装置),被粉碎处理到规定的粒径以下(例如-6mm),得到粒状合成树脂材料。另外,如上所述,也可以将粉碎装置4与除氯装置2作成一体化,将刚刚脱氯处理后的合成树脂类,一面用水冷等进行冷却、一面粉碎处理。
这样得到的粒状合成树脂材料,通过筛分装置31被筛分,然后用供料设施4,只将规定粒径以下(例如-6mm)的粒料经贮存料斗5输送到炉子中。另一方面,超过规定粒径的粒状合成树脂材料返回到粉碎装置3的进料侧的输送线,与其它的合成树脂类一起再次装入粉碎装置3中。另外,该粗粒状的粒状合成树脂材料,也可以排出到体系之外,直接装入到其它工序中(例如,从高炉或废铁熔化炉的炉顶装入,或直接装入焦炉或锻烧炉等)。
另外,在该构成例中,连系各装置之间的输送设施当中,筛选装置30和除氯装置2之间的输送设施32a、用于将粗粒合成树脂从筛分装置31送入粉碎装置3的进料侧的输送设施32b、以及筛分装置31和贮料斗5之间的输送设施32C(供料设施4的一部分)均是由风动输送管(图中,33是鼓风机)构成,通过这些风动输送管风动输送合成树脂材料。
贮料斗5中贮存的粒状合成树脂材料,由传送带或风动输送等输送到构成供料设施4的一部分的吹入设施34中,通过该吹入设施34风动输送到高炉等炉子中,从炉子的风口部分等吹入炉内。
另外,在除氯装置2中产生的氯化氢气体,被送到盐酸回收设备35中,在这里作为盐酸被回收。该盐酸回收设备35的构成例如先前所述。
另外,输送到上述加工处理生产线的合成树脂类中的含氯高分子树脂材料的比例,根据废弃物的性质,随着经过的时间会有某种程度的偏差发生,在限于比较短的期间(例如,几小时~几十小时)时,也应该考虑只供给完全不含有含氯高分子树脂材料的合成树脂类。这种情况下,一段时间内送入除氯装置2内的合成树脂类中也有可能完全不含有含氯高分子树脂材料。
在图13中所示的构成例中只在一处设置了磁选机36,但是也可以在加工处理线的多处设置。
另外,各破碎装置(也包括破碎装置3)的破碎方式是任意的,不仅可以仅使用通常的机械破碎方式,而且,例如在冷冻被破碎物的状态下进行破碎的所谓的冷冻破碎方式也是适用的。
通常,在图13中所示的加工处理设备的进料侧,也可以设置输入合成树脂类的工场干燥设备等的辅助设备。
图14表示本发明的处理方法和设备的其它构成例,供料设备4配备有装入在加工处理生产线得到的粒状合成树脂材料的一次贮料斗5a、和将由该一次贮料斗5a供给的粒状合成树脂材料风动输送供给到高炉风口部等的吹入部(下文中将举例说明“吹入部”高炉风口部的情况)的吹入站55。
另外,本构成例的加工处理生产线的结构与图13相同,并具有相同的符号,详细说明从略。
在筛分装置31中筛分后的小粒径的粒状合成树脂材料,通过输送设备32C输送到一次贮料斗5a中。
在上述一次贮料斗5a和吹入站55之间,从上游顺序地设置有用于接收从一次贮料斗5a供给的粒状合成树脂材料并临时贮存一段时间的计量罐56和接收从该计量罐56供给的粒状合成树脂材料并将其风动输送供给到吹入站55中的提升罐57。
粒状合成树脂材料通过输送设备58从一次贮料斗5a供给到计量罐56中。该输送设备58,例如是由定量出料装置和传送带或自由降落式的输送导管或输送管等构成。另外,粒状合成树脂材料通过输送设备59从计量罐56输送到升降罐57中,该输送设备59是由自由落下式的输送管构成,在该输送管的中途设有截止阀60,用于保持粒状合成树脂材料的供给和停止供给以及升降罐内的气压。
从蓄压器61引出的空气供给管62连接到上述升降罐57上,供给风动输送用的空气。通过该风动输送用空气将升降罐57内的粒状合成树脂材料经风动输送管63供给到吹入站55内。另外,粒状合成树脂材料的输送量由供给到升降罐57内的风动输送用空气的压力来控制。
上述吹入站55具有用于使粒状合成树脂材料向高炉风口部连续供料的多级式罐,在该构成例中,从上游起顺序地配备有二次贮料罐64、均压罐65和吹入罐66,上述风动输送管63与二次贮料罐64连接。各步粒状合成树脂材料的供给是,通过输送设施67从二次贮料罐64送到均压罐65,再通过输送设施68从均压罐65送到吹入罐66。各输送设施67、68均由自由落下式的输送管构成,并且在它们的途中设有截止阀69、70)以便保持粒状合成树脂材料的供给和停止供给以及均压罐65和吹入罐66内的气压。
通过风动输送管72和与各风口部分相通的风动输送支管73(图中,74是向各风动输送支管73的分配器)将粒状合成树脂材料从上述吹入罐66风动输送供给到高炉BF的风口部分71中。在风动输送管72从吹入罐引出侧的位置上设置有流化装置75,用于使从罐中排出的粒状合成树脂材料与气体混合并流化。该流化装置75也具有使粒状合成树脂材料的供给·停止供给的功能。另外,从蓄压器76引出的空气供给管77连接到风动输送管72上,供给风动输送用的空气。
实施例
对于配备有图8所示除氯装置的、用图13的流程图表示的本发明的合成树脂类的处理设备,供给含有表1所示含氯高分子树脂的合成树脂类并加工处理成粒径为6mm以下的粒状合成树脂材料,将它们在贮料罐中临时贮存后,通过风动输送管系统送到高炉,与煤粉一起从风口吹入炉内。
加工处理后的粒状合成树脂材料的组成和往高炉中的供给量如表2所示,高炉的操作条件如表3所示。
另外,粒状合成树脂材料往高炉中的风动输送条件如下:
风动输送气体:空气
固气比:4.5kg/kg
上述合成树脂类的处理和向高炉供料的实施结果表明,高炉的操作本身完全没有故障,另外,待供给高炉的粒状合成树脂材料在贮料罐出料部和风动输送管系统内的堵塞等供料障碍也几乎没有发生。
另外,如表2所示,经过加工处理几乎完全除去了合成树脂类中的氯,因此,对全操作过程中炉顶气体取样并对该气体组成进行分析,结果几乎检不出cl的存在。
如以上所述,按照本发明,对于废弃的塑料等合成树脂类,不必担心因燃烧含氯高分子树脂而发生有害气体之类的问题,而且伴随含氯高分子树脂材料分离除去时的诸多问题也不会发生,因此可以作为炉燃料和铁源还原剂使用,从而具有可以大量处理和有效利用废弃合成树脂类的效果。
另外,按照权利要求6所述的本发明的处理方法,可以有效地提高向炉内供给的合成树脂类的流动性和输送性,在高炉和废钢铁熔化炉等炉子中,不会出现炉子的操作故障,从而可以将合成树脂材料作为燃料和铁源还原剂适当地供给到炉内。表 1
|
操作例1 |
操作例2 |
操作例3 |
操作例4 |
操作例5 |
供给量(t/hr) |
4.58 |
4.13 |
8.40 |
12.55 |
16.80 |
废弃合成树脂类的性状(%)聚乙烯聚丙烯聚苯烯PETABSPVC其他的树脂无机物 |
63.5719.2910.312.001.001.340.004.50 |
56.4519.415.900.000.0010.732.834.50 |
48.0328.744.971.190.7610.402.153.00 |
47.7725.653.881.262.2410.974.043.00 |
56.5719.335.850.000.0010.772.794.50 |
表 2
|
操作例1 |
操作例2 |
操作例3 |
操作例4 |
操作例5 |
供给量(t/hr) |
4.41 |
3.71 |
7.49 |
11.26 |
14.99 |
成分组成(%)CHONSC1无机物 |
83.82512.9100.6710.0000.0000.0902.504 |
81.91012.1410.4670.0000.0000.2695.213 |
82.75112.3420.7440.0000.0000.2723.891 |
81.88811.9071.1110.0000.0000.4124.681 |
81.83712.2070.4620.0000.0000.2415.252 |
表3
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操作例1 |
操作例2 |
操作例3 |
操作例4 |
操作例5 |
出生铁量(t/dat) |
1000 |
9000 |
9000 |
9000 |
9000 |
送风温度(℃) |
1150 |
1000 |
1000 |
1000 |
1000 |
送风量(Nm3/tpig) |
1020 |
1074 |
1076 |
1071 |
1077 |
富氧率(%) |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
焦比(kg/t·pig) |
425 |
403 |
396 |
385 |
378 |
煤粉比(kg/t·pig) |
80 |
100 |
100 |
100 |
100 |
合成树脂材比(kg/tpig) |
10 |
10 |
20 |
30 |
40 |
实施方案2
图15是表示本发明的合成树脂类的处理方法和设备的一个构成例的概念图,其中,201是合成树脂类的加工设备,202是除氯装置。
供给到炉内的合成树脂类,首先装入加工设备201中,在此从合成树脂类中分离除去含氯高分子树脂材料,得到基本上不合有含氯高分子树脂材料的合成树脂材料(ィ)。在分离除去该含氯高分子树脂材料时,可以采用下文所述的比重分离方式或离心分离方式等的分离装置。
另外,在加工设备201中,对于上述含氯高分子树脂材料的分离除去,可以根据需要,另外进行将合成树脂材料加工处理成适于炉内供料形状(通常为颗粒状)的工序。在该工序中包括,例如在块状合成树脂类的情况下,将树脂材料破碎成粒状的工序,而在薄膜状合成树脂类情况下,在将树脂材料加热、减容固化之后进行破碎的工序等。该加工处理可以在上述的含氯高分子树脂材料的分离除去工序之前和/或之后进行。即,在加工设备201中的合成树脂类的加工处理工序和含氯高分子树脂的分离除去工序,可以根据合成树脂类的性状等按规定顺序进行。
用上述加工设备201分离除去的含氯高分子树脂材料被送入除氯装置202中,在此进行除氯处理。该脱氯处理是,对含氯高分子树脂进行加热,通过热分解从树脂中脱出氯(氯化氢),由此得到基本上不含氯的合成树脂材料(口)。
通常,在加热聚氯乙烯等含氯高分子树脂时,从树脂中脱氯(氯化氢)大约是从250℃左右开始,在大约350℃左右结束。在更高的温度下加热时,将要开始碳氢化合物的热分解。因此,上述加热处理通常在250~350℃,优选在300~350℃左右的温度下进行。
除氯装置202的形式没有特别地限制,例如,可以使用外部加热的螺杆挤出方式、热分解炉方式、流化床方式、回转炉方式等装置。
在除氯装置202中加热到300~350℃左右,在脱出氯化氢完成处理和凝固之后,形成比较疏松的结构,再加上薄膜状的合成树脂材料的场合是减容(减容=容积减少)固化的状态。
在上述加工设备201中处理的合成树脂材料(ィ)和在脱氯装置202中脱氯处理的合成树脂材料(口),通过供料设备203输送、供料到炉子中。该供料设备203可以是连续式(例如,输送带或风动输送管等)、间断式中的任何一种。另外,在除氯装置202中处理的合成树脂材料(口),在某些处理方式的场合是在装置内充分地粒状化,而在其它的场合,可根据需要设置破碎装置等加工装置204,加工处理成粒状。另外,这样的加工装置也可以设计成作为除氯装置202的内部机构,例如,也可以作为使刚刚脱氯处理后的合成树脂类一面用水冷等冷却一面可进行破碎处理那样的装置结构。
另一方面,从除氯装置202排出的氯化氢,可以被送入例如中和装置中,通过与碱或碱土类进行反应来进行中和处理,也可以例如供给用于从氯化氢气体回收盐酸的设备(盐酸回收设备),作为盐酸予以回收。
上述合成树脂材料(ィ)和(口),作为燃料或作为高炉等中的铁源的还原剂输送到炉子中。而且,送到炉子中的合成树脂材料,在通过供给设备203的输送途中,也可以在如图所示的贮料斗5中临时贮存一段时间。
图16是表示本发明的合成树脂类的处理方法和设备的其它构成例的概念图,该处理方法是,将待送入炉中的合成树脂类分类为以薄膜状合成树脂材料为主的合成树脂类(A)和其它(即,块状合成树脂材料为主体)的合成树脂类(B),分别装入各自的加工处理生产线,以不同的工序将它们加工处理成粒状物。
这里,所说的合成树脂类(A),除了薄膜状合成树脂材料以外,也可以包括流动性和运输性有困难的其它形态的合成树脂材料,例如发泡塑料等。
另外,薄膜状合成树脂材料没有特别的限制,但是,按照本发明者们的实验确认,厚度100μm以下的合成树脂薄膜的流动性和运输性特别差,所以在可区别的限度内,对于厚度为100μm以下的合成树脂薄膜分类为合成树脂类(A)是优选的。但是,不一定限定在这样的分类基准,另外,除聚乙烯薄膜之类的极薄材料外,在所谓小瓶子(ペットボトル)中使用的较厚的合成树脂类也可包含在合成树脂类(A)中。另外,是否分类为合成树脂类(A),除厚度以外,还取决于合成树脂类的成分组成、材质(例如,作为复合材料含有合成树树脂脂类以外的物质的场合和除此以外的场合)、形态等因素。
另一方面,合成树脂类(B)是以板材等块状合成树脂材料为主体,但也不限于这些。
重要的是应当考虑收集的合成树脂类的流动性和输送性,至少象聚乙烯薄膜那样的破碎处理后的流动性和输送性极差的应分类于合成树脂类(A),与其相比,流动性和输送生较好的块状塑料之类的应分类于合成树脂类(B),除此以外的其它合成树脂,考虑其流动性和输送性等可分类于合成树脂类(A)或(B)。
而且,处理系统作为整体来看时,不一定必须严格地分别将要供给到炉中的合成树脂类中的薄膜状合成树脂材料全部分类为合成树脂类(A),将块状合成树脂材料全部分类为合成树脂类(B)。另外,考虑到废弃物的性质,这样严格地区分也是有困难的。因此,容许在合成树脂类(A)中含有一定程度的块状合成树脂材料等,而在合成树脂类(B)中也容许含有一定程度的薄膜状合成树脂材料等。
在图16中,X表示以薄膜状合成树脂材料为主体的合成树脂类(A)的加工处理生产线,Y表示以块状合成树脂材料为主体的合成树脂类(B)的加工处理生产线。
在各加工处理生产线x和y中,在各加工设备201a、201b中进行从合成树脂类(A)和(B)中分离除去含氯高分子树脂材料的工序以及将合成树脂类(A)和(B)加工处理成粒状合成树脂材料(a)和粒状合成树脂材料(b)的工序,再通过供料设备203a、203b、203将粒状合成树脂材料(a)和粒状合成树脂材料(b)输送、供给到高炉等炉子中。
将粒状合成树脂材料(a)和粒状合成树脂材料(b)供给炉中的方法是任意的。例如,如图中所示,在供料设备203的途中一度在贮料罐205中贮存混合之后,向炉中供给吹入的方法;不在贮料罐中贮存而是在供料设备203的途中使两者混合之后,供给吹入炉内的方法;将它们分别供给炉子,在即将吹入之前混合的方法;以及将它们分别供给吹入炉内的方法等。任意一种方法都可以采用。
另外,在上述各加工处理生产线的加工设备中,可以根据合成树脂类的性状等按规定的顺序进行合成树脂类的粒状化加工处理工序和含氯高分子树脂材料的分离除去工序。
在各加工处理生产线x、y中分离除去的含氯高分子树脂材料,通过供给设备220a、220b、220被送到除氯装置202中,进行上述的脱氯处理,得到基本上不含氯的合成树脂材料(c)。该合成树脂材料(c),根据需要在力工装置204中加工处理(破碎)成粒状后,通过供给设备21运送、供给到炉子一侧。
另外,上述供给设备203a、203b、203、220a、220b、220、221也可以是连续式(例如,传送带和风动输送管等)、间断式中的任何一种。
图17是表示图16所示方式的处理方法和设备的更具体的构成例的图,在加工处理生产线X中,通过加热将合成树脂类(A)熔化或半熔化后,再通过固化加工成减容固化的粒状合成树脂材料(a),另一方面,在加工处理生产线y中粉碎处理合成树脂类(B),加工成粒状合成树脂材料(b)。
在加工处理生产线x中,合成树脂类(A),根据需要在破碎装置222中破碎(或粗破碎)后,通过传送带输送等装入分离装置223中,从合成树脂类(A)中只分离除去聚氯乙烯或偏二氯乙烯等含氯高分子树脂材料。
与其它合成树脂相比,聚氯乙烯等含氯高分子树脂比重较大(聚乙烯的比重为0.91~0.96,聚丙烯的比重为0.89~0.91左右,而聚氯乙烯的比重则为1.16~1.55左右),所以,通常分离装置223是通过利用水等液体的比重分离方式或离心分离方式从合成树脂类(A)中分离除去含氯高分子树脂材料。另外,在上述传送带输送等的途中,通过磁选机226(用磁体吸附铁屑将其除去的装置)除去混入合成树脂类中的铁屑。另外,合成树脂类(A)在下面所述的粒状化装置224中破碎处理时,没有必要用上述破碎装置222破碎处理,因此,在此种场合可以不设置破碎装置222。
另外,加工处理生产线X中的上述分离装置223,可设置在粒状化装置224的上游一侧的任意位置。
图18表示采用比重分离方式的分离装置223的一个构成例,合成树脂类(A)被装入盛水的分离槽240中,在槽内沉降的聚氯乙烯等含氯高分子树脂材料与上浮的其它合成树脂材料分离开来。沉降分离的含氯高分子树脂材料通过适当的排出装置排出到槽外,通过筛网241a与水分离之后,排出到系统外。另一方面,在槽内上浮的含氯高分子树脂材料以外的其他合成树脂材料用适当的排出装置排出到槽外,经筛网241b与水分离后,用干燥机242干燥,送到下一工序。另外,在图18中,243是排出用筛网241a、241b分离的水的排水槽。
另外,图19表示采用离心分离方式的分离装置223的一个构成例。该装置是由内部中空的筒状或纺锤状的主体244和在该主体244内部的纵向可自由旋转配备的带有螺杆的内筒体245以及用于驱动该内筒体旋转的马达246等构成。在该装置中,合成树脂材料和水等介质的混合物,从高速旋转的内筒体245的一端送入其内部。混合物从设在内筒体245的纵向大致中央位置的开口247通过离心力的作用吐出到机体244的内部空间中,以介质的比重为界线,分离成比其比重大的重质部分(含氯高分子树脂材料)和比重小的轻质部分(含氯高分子树脂材料以外的合成树脂材料)。即,由于离心力的作用,只是合成树脂材料中的重质部分聚集在机体244的内壁面一侧,结果使轻质部分与重质部分在机体244的径向成为分离状态。
在这里,内筒体245,在以上述开口247为大致的界限的纵向一半设置轻质部分运送用的螺杆248a,在上述纵向的另一半设置重质部分运送用的螺杆248b。螺杆248a和248b的螺旋方向是相互逆向的,通过内筒体245旋转,螺杆248a、248b将合成树脂材料运送到各自一侧的机体端部方向。即,轻质的合成树脂材料用叶片比较短的螺杆248a运送到机体244的一方的端部,从排出口249a排出。另一方面,聚集在机体244内壁面一侧的重质的合成树脂材料,由叶片延伸至机体244的内壁面附近的螺杆248b运送到机体244的另一端部,从排出口249b排出。另一方面,水等介质从设在机体244的大致中央部分的排出口250排出到装置以外。
采用这样的装置,可以将分离成重质部分(含氯高分子材料)和轻质部分(含氯高分子树脂以外的合成树脂材料)的合成树脂材料,在含有非常少的水分的状态下分别排出到装置以外。
在如上所述的分离装置223中,分离除去含氯高分子树脂材料的合成树脂类(A)被装入到粒状固化装置224中,在这里加工成减容固化的粒状合成树脂(a)。
在上述粒状固化装置224中,例如用以下的①~③的任何一种方法进行合成树脂类(A)的减容固化-粒状化处理,得到粒状合成树脂材料(a)。
①将合成树脂类(A)加热熔化后,进行冷却固化,剪切或粉碎该固化的合成树脂材料的方法;
②剪切或破碎合成树脂类(A)(该剪切或破碎也可以不在粒状固化装置224中进行,而是在上述破碎装置222中进行),利用加热或上述剪切或破碎产生的摩擦热使该剪切或破碎的合成树脂半熔化,再将半熔化的合成树脂材料骤冷而收缩固化,得到收缩固化时形成的粒状的或者对收缩固化的合成树脂材料进行粉碎处理而成的粒状合成树脂材料(a)的方法;
③作为上述②方法的一个实施方案,用高速旋转的旋转刀切断或破碎合成树脂类(A)的同时,由于该切断或破碎的摩擦热使合成树脂材料半熔化,接着通过水喷雾等使该半熔化的合成树脂材料骤冷而收缩固化,获得收缩固化时所成粒状的或者在收缩固化的同时利用上述旋转刀进行粉碎处理而成的粒状合成树脂材料(a)的方法。
这些方法当中,①方法的典型例子是将合成树脂类(A)完全熔化,用挤压机将其挤出形成线状等之后,通过切断造料得到粒状合成树脂材料(a)的方法,此外也可以采用其他的各种方法。
与此相反②、③的方法是使合成树脂类(A)不完全熔化,由半熔化状态通过水喷雾等骤冷而收缩固化,获得收缩固化的或者将收缩的产物再行粉碎处理而成的粒状合成树脂材料(a)的方法。特别是上述②、③的方法(尤其是③的方法)得到的合成树脂材料(a),不用说薄膜状合成树脂材料的粉碎物,就是与块状合成树脂材料的粉碎物相比,也显示非常优良的流动性和输送性,而且燃烧性也非常好,进而将它们与块状合成树脂材料的粉碎物混合使用时发现,合成树脂材料整体的输送性和燃烧性都得到了显著地提高,因此,在本发明的处理方法中,最好是在粒状固化装置224中用上述②或③的方法进行合成树脂类(A)的粒状收缩固化或收缩固化-粒状化处理,得到粒状合成树脂材料(a)。
图20表示用上述②的方法进行粒状收缩固化或收缩固化一粒状化的连续处理的一个构成例。装入粒状固化装置224中的合成树脂类(A)用破碎装置251破碎后,装入减容固化装置252。在该减容固化装置252中,合成树脂类(A)用运送装置255(传送带等)连续运送到加热室253,随后继续运送到冷却室254,通过在加热室253中加热(气体加热、气体间接加热或电加热等),树脂半熔化后,在冷却室254中用水喷雾等骤冷,收缩固化。这时,通过适当选择合成树脂类(A)的破碎形态和装入加热室的状态等,可使合成树脂材料粒状收缩固化,用这种方法可以在收缩固化后直接得到粒状合成树脂材料(a)。
另一方面,在不将合成树脂材料的一部或全部进行粒状地收缩固化的方法中,收缩固化的合成树脂材料从减容固化装置252装入到粉碎装置256中,由该粉碎装置256粉碎处理,可以得到粒状合成树脂材料(a)。
以上得到的粒状合成树脂材料(a),是将破碎了的薄膜状合成树脂材料由半熔化状态收缩固化成粒状或收缩固化后再将其粉碎处理了的产物,因此与块状合成树脂材料的破碎物相比是比较疏松的,比表面积大,而且没有像块状合成树脂材料的破碎物那样的带有棱角的形状,通观全体都是圆形的,所以显示优良的燃烧性和流动性。
另外,图21是表示用上述③的方法进行的粒状收缩固化或收缩固化一粒状化处理的原理模式图,用高速旋转的旋转刀257切断或破碎合成树脂类(A),与此同时,由该切断或破碎产生的摩擦热使合成树脂材料半熔化,然后,用水喷雾等将该半熔化的合成树脂材料从上述温度骤冷下来,使之收缩固化,得到收缩固化后直接形成粒状或收缩固化的同时用上述旋转刀257粉碎处理的粒状合成树脂材料(a)。该方法是采用间歇方式,并且合成树脂材料的破碎(或切断)处理、半熔化处理和收缩固化后的粉碎处理(由骤冷使之成为粒状收缩固化的场合没有必要进行粉碎处理)都是通过高速旋转的旋转刀257进行的,“通过破碎(或切断)→半熔化→骤冷的粒状收缩固化”或者“通过破碎(或切断)→半熔化→骤冷的收缩固化→粉碎”的一系列处理工序可以在短时间内快速进行,而且由于合成树脂材料由旋转刀257的破碎(切断)-高速搅拌中半熔化,再从该状态下进行快速骤冷,所以可以得到比表面积和颗粒形状等方面都更好的粒状合成树脂材料(a)。另外,由于只用旋转刀257的作用进行破碎(或切断)处理、半熔化处理和收缩固化后的粉碎处理,所以设备成本和运输成本方面也是有利的。
在上述③的方法中,通过适当选择合成树脂类(A)的破碎形态和对于旋转刀的装入状态,可以将合成树脂材料收缩固化成粒状,因此,采用该方法,在收缩固化后基本上不需要用旋转刀进行粉碎处理,收缩固化后直接得到粒状合成树脂材料(a)。另一方面,在不将合成树脂材料的一部或全部收缩固化成粒状的方法中,通过用上述旋转刀粉碎处理可以得到粒状合成树脂材料(a)。
另外,在上述②、③的方法中,使合成树脂类(A)半熔化的温度,随合成树脂的种类和形状等有程度上的差异,例如就材质而言,低密度聚乙烯的场合为105~115℃左右,中密度聚乙烯的场合为128℃左右。因此,根据合成树脂类(A)中含有的合成树脂材料的种类和比例、形态等来适当地选择使其半熔化的温度。
以上得到的合成树脂材料(a),用筛分装置225筛分,只将规定粒径以下(例如-6mm)者通过供给装置的路径234送到贮料罐235中。在本构造例中,路径234是由风动输送管(图中,233是鼓风机)构成的,粒状合成树脂材料(a)被风动输送(空气输送,以下亦同)到贮料罐235中。另一方面,超过规定粒径的粒状合成树脂材料,通过风动输送管路径236(图中,233是鼓风机)返回到分离装置223或粒状固化装置224的进料侧的运送线上,与合成树脂类(A)一起装入到分离装置223或粒状固化装置224中。
另外,将该粗粒的粒状合成树脂材料返回去的位置是任意的,根据情况也可以供给到加工处理生产线y上。在供给到该加工处理生产线y上的场合,例如,供给到一次破碎装置227的进料侧,一次破碎装置227与二次破碎装置228之间、二次破碎装置228与筛选机229之间、筛选机229与粉碎装置231之间等的任何位置(通常输送线)上均可。除此以外,也可以将粗粒的粒状合成树脂材料取出到系统之外,直接送入其它工序(例如,装入高炉或废铁熔化炉的炉顶、直接装入焦炉或烧结炉等)。
另一方面,在加工处理生产线y上,合成树脂类(B)在一次破碎装置227中被粗碎(例如,破碎成粒径50mm左右)后,用传送带运送装入二次破碎装置228中,被二次破碎(例如,破碎成粒径20mm左右)。另外,一次破碎的合成树脂类(B)在上述传送带输送的途中用磁选机232(用磁体吸附铁屑将其除去的装置)将混入的铁屑除去。
二次破碎的合成树脂类(B)用传送带等装入筛选装置229,通过风力筛选等方法分离除去金属和砂土、石块等异物。然后,通过路径237a送到分离装置230,从合成树脂类(B)中只分离除去含氯高分子树脂材料。该分离装置230的分离方式和构成例与先前所述的分离装置223相同,因此这里省去对其的说明。另外,该分离装置230的配置不限于本实施例,可以是在粉碎装置231的上游侧或下游侧的任意位置,例如,在一次破碎装置227与二次破碎装置228之间、二次破碎装置228与筛选装置229之间、粉碎装置231的出料侧位置等进行配置。
在分离装置230中,合氯高分子树脂材料被分离除去了的合成树脂类(B),通过路径237b送到粉碎装置231(三次破碎机),粉碎处理到规定的粒径以下(例如-6mm),得到粒状合成树脂材料(b)。该粒状的合成树脂材料(b)通过供给装置的路径237c送到贮料罐235中。在该构成例中,路径237a~237c由风动输送管(图中,233是鼓风机)构成,将粒状合成树脂材料(b)风动输送到贮料罐235中。
另一方面,在分离装置223和分离装置230中分离的含氯高分子树脂材料,通过供给装置238a、238b、238送到除氯装置202中进行如上所述的脱氯处理,得到基本上不含氯的合成树脂材料(c)。该合成树脂材料(c),根据需要用加工装置(图中表示出)或装在除氯装置内的加工处理机构加工处理(破碎)成粒状后,通过路径239(风动输送管)输送、供给到炉子一侧。另外,上述供给装置238a、238b、238c可以是连续式(例如,传送带或风动输送管等)、间断式中的任何一种。
贮料罐235中贮留的粒状合成树脂材料(a)和(b)与合成树脂材料(c)的混合物,用传送带或风动输送等输送到吹入设施232中后,通过该吹入设施232风动输送到高炉等的炉中,从炉的风口部等被吹入炉内。
另外,在图24所示的构成例中,在各加工处理生产线上只在一处设置磁选机232,但是,也可以在加工处理线的多处配置。
另外,各破碎装置(也包括破碎装置231)的破碎方式是任意的,除了通常的单纯机械破碎方式以外,例如在冷冻的状态下将被处理树脂材料进行破碎的所谓冷冻破碎方式是可以适用的。
通常,在图17表示的加工处理设备的进料侧,可以设置输送合成树脂类的工厂干燥设备等附加设备。
另外,供给到上述加工处理设备中的合成树脂类中的含氯高分子树脂材料的比例以及以薄膜状合成树脂材料为主体的合成树脂类(A)和其以外的合成树脂类(B)对于加工处理设备的供给量,在废弃物的性质上,有时候随时间的推移发生某种程度的偏差,在比较短的期间(例如,数小时~数十小时)的场合,可能只供给完全不含含氯高分子树脂材料的合成树脂类,或者只供给合成树脂类(A)和(B)中的一种合成树脂类。在这样的场合中,也可以有一段时间里除氯装置2中完全不供给含氯高分子树脂材料,或者被处理且供给到炉中的合成树脂类,一段时间内为合成树脂类(A)-粒状合成树脂材料(a)或者合成树脂类(B)-粒状合成树脂材料(b)中的任何一种。另外,根据其他的理由,也可能在一段时间内只是粒状合成树脂材料(a)和(b)中的任何一种被风动输送到炉内。
另外,在图17的处理方法中,可将粒状合成树脂材料(a)和(b)分别贮在贮料罐中,然后通过各自的路径将其风动输送到炉中。
此外,作为废弃物的合成树脂材料基本上只由含氯高分子树脂材料组成的场合,可以不经过各加工处理生产线中的分离除去工序,直接供给到除氯装置202中。
如前所述,采用上述②、③的方法时,粒状收缩固化或收缩固化-粒状化得到的合成树脂材料(a),由于是比较疏松的性状,所以比表面积大,而且通观全体具有带圆形的形状,所以显示优良的燃烧性和流动性,将它们与粒状合成树脂材料(b)混合,可以有效地提高供给炉内的粒状合成树脂材料全体的燃烧性和流动性以及输送性。即,关于燃烧性,向炉内吹入粒状合成树脂材料(a)和粒状合成树脂材料(b)的混合物的场合,燃烧性良好的粒状合成树脂材料(a)急速燃烧并使粒状合成树脂材料(b)迅速地着火,因此可显著地提高吹入炉内的粒状合成树脂材料整体的燃烧性。
进而,关于流动性和输送性,由于在粒状合成树脂材料中含有具有带圆角的形状的流动性和输送生优良的粒状合成树脂材料(a),起到了提高粒状合成树脂材料整体的流动性的润滑作用,结果大大地改善了粒状合成树脂材料全体的流动性和输送性。
为起到上述作用,粒状合成树脂材料(a)在全部粒状合成树脂材料中所占的重量比例应在10%以上。图22是用上述③的方法将薄膜状合成树脂材料收缩固化-粒状化处理后得到的粒径为6mm以下的粒状合成树脂材料(a)与粉碎处理块状合成树脂材料得到的粒径为6mm以下的粒状合成树脂材料(b)(两种粒状合成树脂材料的休止角都是:40°)以各种比例混合,将该混合物风动输送到高炉的风口部吹入炉内,研究此时的粒状合成树脂材料(a)的重量比与混合物的输送性(供料故障发生频率)及合成树脂材料置换焦炭的置换率的关系图。另外,供料故障发生频率与焦炭置换率按如下所述确定。
(ィ),供料故障发生频率
只将块状合成树脂材料粉碎处理得到的粒径6mm以下的粒状合成树脂材料(b)(休止角:40°)单独送到炉中的场合,其供料故障发生频率指数作为“1”,用指数表示与该场合比较的供料故障发生频率。供料故障发生的有无判断如下:经常监视贮料罐内的粒状合成树脂材料的重量变化,重量变化为0的状态持续达到规定时间(例如10分钟左右)时判定为发生故障(贮料罐出料部和风动输送管途中发生堵塞)。
(口)、焦炭置换率
焦炭置换率=(由于粒状合成树脂材料的吹入而降低的焦比)/(粒状合成树脂材料的吹入比)
由于粒状合成树脂材料的吹入而降低的焦比:kg/t·pig、粒状合成树脂材料的吹入比:kg/t·pig
按照图22,粒状合成树脂材料在全粒状合成树脂材料中所占的比例为10%以上时,可以确定获得良好的燃烧性和输送性。
为了控制上述粒状合成树脂材料(a)的比例,最好是先将粒状合成树脂材料(a)与其以外的合成树脂材料暂时贮存在各自的贮料罐中,然后再进行混合。
另外,粒状合成树脂材料(a)、(b)、(c)最好是加工成松密度为0.30以上,休止角40℃以下。如前所述,在以往的技术中合成树脂粉碎物的松密度为0.35以上,但是,尤其是对于块状合成树脂材料的粉碎物,其松密度越高,破碎机的负荷越大(破碎刀的寿命越短),有时通过破碎机也只能得到松密度不满0.35的粉碎物。另一方面,本发明人的研究表明,粒状合成树脂材料的松密度为0.30以上时,在风动输送粒状合成树脂材料的操作中,包括压力损失等在内的任何问题都不会发生,另外,在粒状合成树脂材料的贮料罐中的壅塞(架空)和风动输送管系统内弯曲部和阀门周围的堵塞等故障的发生与粒状合成树脂材料的松密度几乎没有关系,在很大程度上受粒状合成树脂材料的粒子形状的控制,而且,基于该粒子形状的上述故障的发生抑制效果可由粒状合成树脂材料的休止角加以调整。
图23是,对于粉碎处理块状合成树脂材料得到的粒径6mm以下的粒状合成树脂材料,按照松密度不同的粒状合成树脂材料类别表示其休止角与贮料罐中的壅塞(架空)和风动输送管内的堵塞等供料故障发生频率的关系。另外,供料故障发生频率的评价按照与图22相同的方法进行。
图23表明,不拘泥于粒状合成树脂材料的松密度,使休止角成为40°以下时,可适当地防止供料故障。
另外,在粒状合成树脂材料(a)中,对于用上述②、③的方法进行粒状收缩固化或收缩固化-粒状化得到的树脂,在该方法中仅仅粒状收缩固化或收缩固化-粒状化就得到休止角40°以下的粒状合成树脂材料。另一方面,对于用上述①的方法减容固化-粒状化得到的粒状合成树脂材料(a);或者用上述①-③以外的方法收缩固化-粒状化得到的粒状合成树脂材料(a)和破碎处理合成树脂(B)得到的合成树脂材料(b)以及粒状合成树脂材料(c),为了使休止角达至40°以下,可适当选择破碎方式等。
另外,在本发明中,加工处理得到的合成树脂材料(a)和(b)的粒径以及合成树脂(c)的粒径,从燃烧性等的角度考虑在10mm以下为宜,优选的是4-8mm。
本发明的合成树脂类的处理方法,以高炉、废钢铁熔化炉、回转炉等为首的各种炉子都可以适用。
另外,作为废弃物送入处理设备中的合成树脂类中,对于不含含氯高分子树脂而且形状已经是粒状,可直接风动输送供给到炉中的树脂材料(例如,粒状离子交换树脂材料、成型力工用合成树脂粒料、玩具用合成树脂小球等),不言而喻,可以不经过本发明的处理加工,直接装入贮料罐等供给到炉内。
实施例1
对于图17所示的本发明的合成树脂类的处理设备,将薄膜状合成树脂材料为主体的合成树脂类(A)以1.60吨/小时,块状合成树脂材料为主体的合成树脂类(B)以2.98吨/小时的比例分别供料,加工处理成粒状合成树脂材料(a)、(b)和(c),将它们在贮料罐中混合后,通过风动输送管输送到高炉中,与煤粉一起从风口吹入炉内。此时的合成树脂类的加工及供料条件和操作条件如下。(ィ)、合成树脂类的加工处理条件
(ィ-1)、合成树脂类(A)
在图17的加工处理生产线X中进行粗破碎和含氯高分子树脂材料的分离去除,然后用上述③的方法收缩固化-粒状化处理,加工成粒径6mm以下的粒状合成树脂材料(a),将其输送到贮料罐中。
(ィ-2),合成树脂类(B)
在图17的加工处理生产线y中,进行一次破碎、二次破碎、分离除去含氯高分子树脂材料和粉碎处理,加工成粒径为6mm以下的粒状合成树脂材料(b),然后将其输送到贮料罐中。
(ィ-3),含氯高分子树脂材料
将用加工处理生产线x、y的各分离装置分离除去的含氯高分子树脂材料,输送、供给到螺杆挤出方式的除氯装置中进行脱氯处理,然后进行粉碎处理,加工成粒径6mm以下的粒状合成树脂材料(c),将其输送到贮料罐中。
(ィ-4)将粒状合成树脂材料吹入高炉内
将装入贮料罐的粒状合成树脂材料(a)、(b)和(c)的混合物从贮料罐定量出料,将其输送到风动输送供料设备,从风动输送供料设备将粒状合成树脂材料风动输送到高炉风口部,吹入炉内。
(口),高炉操作条件
出铁量:10000吨/日
焦比:425kg/t.pig
风口粒状合成树脂材料的吹入量:10kg/t.pig
煤粉吹入量:80kg/t.pig
送风量:1020Nm3/t.pig
富氧率:4%
送风温度:1150℃
以上合成树脂类的处理和向高炉供料的实施结果表明,高炉的操作本身完全无故障,要供给高炉的粒状合成树脂材料的贮料罐出料部和风动输送管系统的堵塞等供料故障等几乎没有发生。
另外,在该操作例中,供给加工处理生产线x、y的合成树脂类中的约9%是氯乙烯树脂等含氯高分子树脂材料,该含氯高分子树脂材料的约99%由分离装置分离回收,而且在除氯装置中含氯高分子树脂材料中的氯大约97%可以被除去。因此,在整个操作过程中从炉顶煤气中取样并分析其气体组成,几乎检测不到HCl。
另外,用加工处理生产线x、y的各分离装置分离回收的含氯高分子树作脂材料约为616kg/小时,在该操作时的含氯高分子树脂材料的氯含量约为35wt%,用除氯装置的除氯处理中,作为氯化氢气体脱出速度大约为142kg/小时,基本上不含氯的合成树脂材料(炭质的残渣)以大约474kg/小时的速度被供给到炉子一侧。
实施例2
对图17的流程图表示的合成树脂类的处理设备,分别供给以薄膜状合成树脂材料为主体的合成树脂类(A)和以块状合成树脂材料为主体的合成树脂类(B),加工处理成粒状合成树脂材料(a)、(b)和(c),将它们在贮料罐中混合后,通过风动输送管系统送到高炉中,与煤粉一起从风口部吹入到炉内。在供给到加工处理工序的合成树脂类中,除聚乙烯等热塑性树脂外,还含有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、ABS树脂、PVC树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂等,另外还含有邻苯二甲酸二乙酯等增塑剂,磷酸三甲酯等阻燃材料和玻璃纤维等填充材料等。
本实施例中的合成树脂类的力工及供料条件如下所示。另外,关于供给到加工处理生产线x和y的合成树脂类和在加工处理生产线x和y中被分离、供给到除氯装置中的含氯高分子树脂材料,其供给量和组成如表4和表5所示,通过处理得到的吹入用的粒状合成树脂材料的供给量和组成示于表6和表7中,高炉的操作条件示于表8中。
(ィ)合成树脂类的加工处理条件
(ィ-1)合成树脂类(A)
除送到加工处理生产线x的合成树脂的供料量不同之外,其余与实施例1相同。
(ィ-2)合成树脂类(B)
除送到加工处理生产线y的合成树脂类的供料量不同外,其余与实施例1相同。(ィ-3)含氯高分子树脂材料
将用加工处理生产线x、y的各分离装置分离除去的含氯高分子树脂材料输送、供料到回转炉方式的除氯装置中进行脱氯处理,然后进行粉碎处理,加工成粒径6mm以下的粒状合成树脂材料(c),再将其输送到贮料罐中。
(ィ-4)将粒状合成树脂材料吹入高炉
将装入贮料罐的粒状合成树脂材料(a)、(b)和(c)的混合物从贮料罐定量出料,将其输送到风动输送供料设备中,按下列条件将粒状合成树脂材料从风动输送供料设备输送到高炉风口部并吹入炉内。
风动输送气体:空气
固气比:4.5kg/kg
实施以上的合成树脂类的处理和向高炉的供料,结果表明,高炉的操作本身完全没有发生故障,另外,要供给高炉的粒状合成树脂材料的贮料罐出料部和风动输送管系统的堵塞等供料故障等也完全没有发生。
另外,在除氯装置中,从含氯高分子树脂材料中除去氯的速率,在操作例1中是372kg/小时,在操作例2中是394kg/小时,在操作例3中是201kg/小时,在操作例4中是611kg/小时,经过充分除氯的表3和表4所示量的树脂材料(脱除氯的树脂残渣)被供给到炉子一侧。
按照如上所述的本发明,可以将作为废弃物的塑料等合成树脂类用作高炉燃料和铁源的还原剂,而不必担心因含氯高分子树脂燃烧而产生有害气体,并且具有可以大量处理合成树脂类废弃物和对其有效利用的效果。
表4
|
操作例1 |
操作例2 |
生产线X |
生产线Y |
除氯装置 |
生产线X |
生产线Y |
除氯装置 |
供给量(t/hr) |
2.52 |
5.36 |
0.808 |
3.05 |
4.88 |
0.861 |
废弃合成树脂类的性状(%)聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯PETABSPVC其他的树脂无机物 |
67.0014.003.000.000.0011.000.005.00 |
59.0020.606.000.000.009.402.003.00 |
4.251.531.180.000.0088.440.004.60 |
53.0026.301.201.502.002.405.00 |
46.2029.506.801.000.0011.502.003.00 |
3.421.270.950.000.0087.820.006.54 |
表5
|
操作例3 |
操作例4 |
生产线X |
生产线Y |
除氯装置 |
生产线X |
生产线Y |
除氯装置 |
供给(t/hr) |
1.53 |
2.42 |
0.441 |
6.55 |
5.40 |
1.368 |
废弃合成树脂类的性状(%)聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯ABSPVC其他的树脂无机物 |
64.0015.003.000.000.0013.000.005.00 |
52.0022.007.600.000.009.404.504.50 |
4.641.701.230.000.0087.330.005.10 |
50.5023.401.201.502.0011.304.805.30 |
44.8028.106.801.002.5010.603.203.00 |
3.791.421.150.560.0085.730.007.35 |
表6
|
操作例1 |
操作例2 |
生产线X及Y |
除氯后 |
生产线X及Y |
除氯后 |
供给量(t/hr) |
7.07 |
0.414 |
7.07 |
0.448 |
成分组成(%)CHNSCl无机物 |
82.5313.170.230.000.000.523.53 |
78.417.700.000.000.004.928.95 |
82.2412.910.820.000.000.583.43 |
75.287.270.000.000.004.8612.57 |
表7
|
操作例3 |
操作例4 |
生产线X及Y |
除氯后 |
生产线X及Y |
除氯后 |
供给量(t/hr) |
3.51 |
0.229 |
10.58 |
0.724 |
成分组成(%)CHNSCl无机物 |
81.6412.750.480.000.000.654.64 |
77.667.690.000.000.004.809.82 |
81.5512.531.170.000.000.883.86 |
73.947.170.320.000.004.6713.88 |
表8
|
操作例1 |
操作例2 |
操作例3 |
操作例4 |
出铁量(t/day) |
9000 |
9000 |
9000 |
9000 |
送风温度(℃) |
1000 |
1000 |
1000 |
1000 |
送风量(Nm3/t·pig |
1074 |
1076 |
1071 |
1077 |
富氧率(%) |
4 |
4 |
4 |
4 |
焦比(kg/t·pig) |
395 |
396 |
409 |
388 |
煤粉比(kg/t·pig) |
100 |
100 |
100 |
100 |
合成树脂材料比(kg/t·pig) |
20 |
20 |
10 |
30 |
图24和25表示回转炉的一个实施方案,A表示装置主体,301表示构成它的外管,302表示相同的内管,该内管302与外管301大致同心状地配置在外管301内部的纵向上。内管302的内部构成被处理树脂材料的通路303(处理用空间),另外,外管301和内管302之间的空间构成加热气体的通路304。
[实施例]
使用图26所示的回转炉进行氯乙烯树脂材料的脱氯处理。装置的构成概略如下
[装置构成]
炉子尺寸(外管内径D2×全长L):φ600mm×3000mm内管尺寸(内管内径D1×全长L):φ400mm×3000mm
装置主体的倾斜角θ:5°
在本实施例中对含氯:35%、灰分:1.5%、粒径10~20mm的聚氯乙烯树脂材料进行处理。另外,作为固体的传热介质使用焦炭粉(粒径10mm以下)。
脱氯处理是以聚氯乙烯树脂材料供给量:50kg/小时、焦炭粉末供给量20kg/小时(以上是实施例1)和聚氯乙烯树脂材料供给量:70kg/小时、焦炭粉末供给量:10kg/小时(以上是实施例2)的2个水准进行的,调节炉子转数等,使聚氯乙烯树脂材料和传热介质(焦粉)在炉内滞留时间为15分钟左右,另外,为使聚氯乙烯树脂材料和传热介质在内管中的通路中的移动能顺利进行,通入少量的载气。
各实施例的处理条件和处理结果示于表9中。由表可见,按照本方法可以高效率地从聚氯乙烯树脂材料中除去氯,另外,虽然在排气中含有微量的低级烃类气体,但可以回收高浓度的氯化氢气体。
表 9
No |
实施例1 |
实施例2 |
加热温度(℃) |
320 |
320 |
加热气体供给量(Nm3/h) |
3000 |
3000 |
载气供给量(Nm3/h) |
25 |
25 |
聚氯乙烯树脂材料供给量(kg/h) |
50 |
70 |
传热介质供给量(kg/h) |
20 |
10 |
残渣回收量(kg/h) |
51.9 |
55.2 |
残渣中氯浓度(%) |
0.67 |
1.77 |
内管排气量(Nm3/h) |
36.2 |
40.4 |
排气中氯化氢浓度(%) |
29.8 |
36.9 |
脱氯率(%) |
98 |
96 |
图27-29表示本发明的处理方法和设备的一个实施方案,该图表示使用气体外部加热方式的回转炉的实施方案。
图中,A是回转炉主体,401是构成它的外管,402是相同的内管,该内管402与外管401大致同心地配置在外管401的内部纵向上。而且,内管402的内部构成被处理材料的通路404(处理用空间),外管401与内管402之间的空间构成加热气体的通路403。
另外,形成通路404的内管402的一端侧延伸到外管401的外边,该内管的一端侧构成材料供给部。
在该回转炉中,通过未图示的定量供料装置等将被处理材料(被处理材料基本上只由含氯树脂组成时,为含氯树脂材料)和固体传热介质送到通路404内,同时,通过热风导管等将加热气体送到通路403中。送到通路403中的加热气体,加热全部内管402,通过该内管壁加热被处理材料。在通路403中流动的加热气体,从回转炉出料侧的未图示的排出口排出。
另一方面,供给到内管402内部的通路404中的被处理材料和固体传热介质,通过内管402的旋转被混合,一面在通路404中被输送一面被加热,通过加热使被处理材料中含有的含氯树脂中的氯作为氯化氢脱离出去,产生氯化氢气体。含氯化氢气体的排出气体和脱氯处理完了的树脂残渣以及固体传热介质,被排出到回转炉出料侧的未图示的排出装置内,然后将排出气体和树脂残渣以及固体传热介质分离,并分别予以回收。因此,由含氯树脂的加热产生的氯化氢气体不与在通路403中流动的加热气体混合而被回收。
在本发明中,在采用这样的回转炉的含氯树脂的脱氯处理中,在将被处理材料和固体传热介质供给到回转炉内时,将被处理材料供给到比固体传热介质的供给位更靠近炉内的方向上。
在图27~图29中,405、406分别是回转炉进料侧的材料供给部中设置的材料供给装置,这些材料供给装置405、406的材料供给口a、b设置在回转炉纵向不同的位置。在本实施方案中,这些供料装置405、406由供料管构成,各供料管的前端构成材料供给口a、b。因此,在如此构造的材料供给部中,由材料供给装置406进行固体传热介质的供给,通过用材料供给装置405进行被处理材料的供给,可将被处理材料供给到比固体传热介质的供给位置更偏向回转炉内部方向上。
按照如上述那样供给被处理材料和固体传热介质,使固体传热介质在被处理材料之前送到炉内,固体传热介质与高温的炉内壁接触预热后,由于将被处理材料供给到其上层,因此被处理材料在脱氯处理的初期阶段通过固体传热介质有效地加热,结果可以得到高的脱氯效率。另外,在树脂熔融软化开始热分解的初期阶段,固体传热介质介于被处理材料与炉内壁之间,因此也可以有效地抑制树脂残渣向炉内壁附着。
另外,如图28所示,多个材料供给装置405、406的材料供给口a和b,最好是位于回转炉中靠里的材料供给口设在炉内部的上方,这样,用图中所示的管体构成材料供给设施405、406,以其端部作成材料供给口a、b。
另外,在本发明的处理方法中,还可以将比重比含氯树脂和固体传热介质大的物质的粉粒物和/或破碎物作为添加材料与被处理材料(被处理材料基本上只由含氯树脂构成时,为含氯树脂)和固体传热介质一起供给。因此,用回转炉的脱氯处理中,比重比含氯树脂和固体传热介质大的添加材料偏析到炉子内壁侧,并经常介于被处理材料和炉内壁之间,因此可更有效地抑制树脂残渣附着在炉内壁上。另外,还可抑制由固体传热介质的偏析面引起功能的下降,从而可得到更高的脱氯效率。
在供给该添加材料时,将被处理材料送到比固体传热介质和添加材料的供给位置更偏向回转炉内的位置上。这种情况下,对于被处理材料、固体传热介质和添加材料,分别用各自的材料供给设备,例如,将添加材料送到最靠近进料侧的位置上,将固体传热介质送到比添加材料更偏向炉内的位置上,将被处理材料送到比固体传热介质更靠炉内的位置上,为了更简便起见,可以用如图1~图3所示的设备,用材料供给设备6供给固体传热介质和添加材料,用材料供给设备5供给被处理材料。
作为在本发明中使用的固体传热介质,从在炉内不易发生显著偏析的功能性和不使脱氯处理后的树脂残渣与固体传热介质分离而直接送入高炉等炉子(特别是熔化炉)内等角度考虑,优选使用可以作为炉原料的物质,即,优选使用可用作炉的铁源、铁源还原剂、燃料、辅助原料等的粒状物质。这样,不需要将脱氯处理结束了的树脂材料的残渣与固体传热介质分离,可将其直接作为铁源的还原剂和燃料送入熔化炉等中。
适合于作为传热介质的粒状物质,可举出焦炭、铁矿石、烧结矿、热固性树脂(例如,酚醛树脂、尿素树脂等)等粒状物质,也可以使用其中的一种以上作为固体传热介质。另外,为了防止炉内的固体传热介质的偏析和提高被处理材料的加热效率,传热介质的比重应尽可能地接近于树脂材料,由此观点可见,最好使用焦炭、热固性树脂的粉粒物质作为传热介质。
另外,作为本发明中使用的添加材料,从其功能性和不需要将脱氯处理的树脂的残渣与添加材料分离而直接送入高炉等炉子(特别是熔化炉)中等观点考虑,适合的有铁矿石、烧结矿、铁屑等粉粒物质或破碎物质,优选的是从它们当中选择1种以上组合起来使用。
添加材料的供给量,可根据被处理材料和固体传热介质的供给量适当地决定,该添加材料,在用回转炉脱氯处理中,在被处理材料和固体传热介质的混合物与炉内壁接触的范围,即旋转的炉内面的下部区域的全区内,界于被处理材料和固体传热介质的混合物与炉内壁之间那样存在是优选的,因此在该区域的全区内都分布了的供给量是理想的。
因此,在本发明方法中,在供给添加材料时,作为固体传热介质使用可用作高炉的铁源、铁源还原剂、燃料、辅助原料的粉粒物质(例如,焦炭、铁矿石、烧结粉、热固性树脂等的一种以上构成的粉粒状物质),当使用铁矿石、烧结矿、铁屑等中的一种以上构成的粉粒状物质和/或破碎物作为添加材料时,不需要将结束脱氯处理的树脂材料的残渣与传热介质和添加材料分离,可以直接作为铁源的还原剂和燃料供给到熔化炉等之中。
另外,在上述说明中,作为适于固体传热介质的粉粒物和适于添加材料的粉粒物举出了相同种类的材料(例如,铁矿石、烧结矿),但是本发明的方法,是在使用的固体传热介质和添加材料的比重为传热介质<添加材料的条件下进行的,因此,可以根据该条件选择固体传热介质和添加材料的组合。
炉内(在本实施方案中为通路404内)的被处理材料的加热温度为250~350℃,优选的是300℃左右。加热温度低于250℃时,脱除氯化氢的反应不能有效地进行,反之,超过350℃时,树脂开始热分解,形成气体状态和液体状态的烃类。
另外,在本发明的方法中,为了在通路404内使被处理材料顺利地移动,可以通入少量的载气(空气等)。