JP2001141223A - プラスチック類を原料として使用する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラスチック類を原料として有効に使用する
ための方法を提案する。 【解決手段】 バーナーの燃焼用の原料としてプラスチ
ック類を用いることにより、対象物を燃焼又は加熱を行
う燃焼方法に関するものであって、特に電気炉における
スクラップ溶解・精錬時においては、鉄スクラップの助
燃剤及び還元剤として利用することができる方法に関す
るものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バーナーの燃焼用
の原料としてプラスチック類を用いることにより、対象
物を燃焼又は加熱を行う燃焼方法に関するものであっ
て、特に電気炉における鉄スクラップ溶解・精錬時にお
いては、鉄スクラップの助燃剤及び還元剤としても利用
することができる方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、合成樹脂や合成繊維、ゴムを主成
分とするプラスチック類はその多様性を背景にさまざま
な分野で製造され使用されている。しかしながら、そこ
から発生する廃棄タイヤや廃棄ゴム、廃棄プラスチック
等が産業廃棄物として増加しているのも事実である。

【０００３】プラスチック類を焼却しようとするにあた
っては、その燃焼に伴って発生する熱量が極めて高いた
めに、焼却炉を傷めたり、熱分解せずに不完全燃焼した
場合に有毒ガスを発生するといった問題から大量に処理
することが困難であり、その多くが投棄されている。

【０００４】そこで、特開平９―１３７２０９号におい
ては、廃棄プラスチックの微粉物をコークスの一部の代
替として高炉の補助原料を目的に使用する方法が開示さ
れている。これは、高炉操業におけるコークスの代替と
して廃棄プラスチックを利用するものであるために、単
に高炉内に吹き込んでも通常使用する微粉炭と比較して
着火性が悪いために、粒径などを調整して効果的に燃焼
させようとするものである。

【０００５】また高温に耐えうる電気炉にて燃焼処理す
る場合には、電気炉内に廃棄プラスチックをバケット投
入するのが一般的である。このバケット投入にすること
により一度に多量の廃棄プラスチックを投入しやすく
し、かつ廃棄プラスチックを資源としての有効活用を図
っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では、以下のような問題がある。特開平９―１３７２
０９号においては、高炉の羽口を貫通させて設置した吹
き込み用ランスより廃棄プラスチックを吹き込んでいる
のであるが、高炉では炉内温度が極めて高温であるがゆ
えに、吹き込んだ廃棄プラスチックが燃焼することが可
能となる。しかし、電気炉にて廃棄プラスチックに限ら
ずプラスチック類を吹き込んだ場合、電気炉内は高温領
域が局部的になっており、単にプラスチック類を吹き込
むだけでは、電気炉内でプラスチック類が燃焼した際の
火炎温度が３００〜４００℃にしか上がらず、未溶解鉄
スクラップを局部的に加熱しようとした場合には温度が
低く時間がかかってしまう。またプラスチック類が完全
燃焼せずに排気ダクトから排出されてしまうといった問
題があった。

【０００７】一方、プラスチック類を電気炉にバケット
投入する場合には、プラスチック類が電気炉内の熱また
はバーナーの熱により連続的に燃焼しないために、プラ
スチック類の発熱反応が有効に活用できない。したがっ
て、プラスチック類のバケットを投入しても、熱源とし
ての電力低減への効率が悪く、初期に爆発的な反応で激
しい火炎が発生するため、周囲の設備や炉内壁を損傷さ
せることもある。またプラスチック類をバケット投入す
ると、炉内全体としては発熱反応が徐々に起こり温度上
昇が緩やかにあがるために、発生するＣＯ濃度が高く、
ダイオキシン類に代表される有害ガスの発生に繋がる恐
れがある。

【０００８】本発明は上記従来の問題点を鑑み、バーナ
ーの燃焼用の原料としてプラスチック類を用いることに
より、対象物を燃焼又は加熱を行う燃焼方法に関するも
のであって、特に電気炉における鉄スクラップ溶解・精
錬時においては、鉄スクラップの助燃剤及び還元剤とし
て利用することができる方法を提供しようとするもので
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明はバーナーにて対
象物を燃焼及び加熱するにあたり、挿入する酸素ガス又
は酸素含有ガスとともに吹き出される燃焼用の原料にプ
ラスチック類を用いるとともに、該プラスチック類をバ
ーナーの火点にて燃焼させることにより、プラスチック
類を原料として使用する方法である。これにより、原料
とするプラスチック類は火点にて完全燃焼させることが
できるので、発熱効果の高いプラスチック類を原料とし
て有効に使用できる。またプラスチック類の不完全燃焼
により発生が懸念されるダイオキシン、ＮＯｘ、ＳＯｘ
等の有害ガスの発生がない。

【００１０】ここでいうプラスチック類は、ポリエチレ
ン樹脂やポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂等から
なるプラスチックである合成樹脂や、ジエン系ゴムやウ
レタンゴム、シリコンゴム等の合成ゴムや天然ゴム、合
成繊維であってもよく、これらを製造する過程で発生し
た廃棄スクラップや使用後の廃棄樹脂や廃棄ゴム、廃棄
繊維であってもよい。すなわち、これらの廃棄物を使用
すれば、その燃焼にかかるコストを低く抑えることがで
きる。通常のバーナーは酸素と灯油を燃焼させる構造が
主体であるが、灯油や重油等の石油類に変えてプラスチ
ック類を排出し酸素とともに燃焼させる構造をとっても
よい。

【００１１】また本発明によれば、プラスチック類は粉
末又は粒状であるため、バーナーによる燃焼が行われや
すく、不完全燃焼することが殆どない。特にプラスチッ
ク類の粒度が８ｍｍ以下であると、燃焼をスムーズに行
うことができる。

【００１２】また本発明の方法を活用すれば、鉄スクラ
ップを電気炉にて溶解・精錬して鉄又は鋼を製造するに
あたり、バーナーにより助燃するために挿入する酸素ガ
ス又は酸素含有ガスとともに挿入される石灰、アルミ、
炭化物、カーボンの少なくとも１種の溶融燃焼用の原料
に代替してプラスチック類を用いるとともに、該プラス
チック類を燃焼させる際にバーナーの火点にて完全燃焼
させることができ、かつバーナーの燃焼を局部的に行う
ことができるので、燃焼によって発生する高温の発熱エ
ネルギーを未溶解鉄スクラップの局部加熱や溶融化に使
うことができる。またこのプラスチック類の燃焼に伴っ
て、プラスチック類が含有するカーボンにより鉄の酸化
を防ぐ還元反応を起こすので、鉄資源の有効活用をはか
ることができる。また電気炉内でのプラスチック類の燃
焼をバーナーにより行うこともできるが、ランスと呼ば
れる装置を使って石灰、アルミ等を吹き込むのと同様
に、さらにプラスチック類をバーナーの火点へ吹き込ん
で行うこともできる。

【００１３】また本発明によれば、溶融燃焼用の原料は
プラスチック類に加え、石灰、アルミ、炭化物、カーボ
ンのうち、少なくとも１種を含有して燃焼を促進するた
め、従来使用している上述の溶融原料である資源を極力
少なくすることができる。また鉄スクラップの溶融にお
ける溶解初期に限らず、初期投入した鉄スクラップが溶
融する溶解期や溶解期後の酸化期、そして新たに鉄スク
ラップを再投入する溶解期、溶融成分を調整する精錬期
のいずれの時期においても活用できる。

【００１４】ここでいうアルミは、アルミニウム自体は
もちろんのこと、アルミニウムを溶解精錬して製造する
過程において発生するアルミの残滓であるアルミ灰であ
ってもよく、その主成分は窒化アルミ、酸化アルミ、金
属アルミである。また炭化物はゴム製品等に熱を加えて
炭化させてできた生成物をいうがこれに限定するもので
はない。また前記アルミや炭化物は、その形状が粉末又
は粒状を有していることが好ましく、さらにはアルミ灰
のような廃棄物であれば原料としての資源化利用が図れ
る。

【００１５】また本発明によれば、プラスチック類はバ
ーナーの火点にインジェクションにて吹き込むことが好
ましい。これにより、プラスチック類は瞬間的にバーナ
ーの火点に送り込むことができるため、火点に達するま
での間に不完全燃焼が起こりにくい。またここでいう火
点とは、バーナーにおける燃焼現象において燃焼温度が
高いポイントであるので、この火点での燃焼効率が極め
て高い。

【００１６】

【発明の実施の形態】（実施例１）本発明の実施例にか
かるプラスチック類を原料として使用する方法ついて説
明する。本発明の実施例については、電気炉における金
属屑、通称スクラップの溶解工程にて行った。この電気
炉は最大約１６０トンの溶解能力を有するアーク炉であ
り、ここにスクラップを１５０トン投入し、炉内温度を
約５００〜７００℃の状態に昇温したスクラップの溶解
初期にテストした。

【００１７】また未溶融スクラップの溶解を促すバーナ
ーは、通常の酸素ガスと灯油から火炎を起こすタイプの
ものである。またプラスチック類をバーナーの火点に吹
き込むためにインジェクション機能を持つインジェクシ
ョンランスを用いた。通常はこのインシェクションラン
スを用い、炭粉や石灰、アルミ灰を吹き込んでいる。こ
こで使用したプラスチック類としては、廃棄プラスチッ
クであってポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレ
ン、ＡＢＳ樹脂からなる主成分が表１に示すものであ
る。

【００１８】

【表１】

【００１９】表１に示すように、その殆どがカーボンか
らなることがわかる。またこの廃棄プラスチックは粒径
が８ｍｍ以下の粒状とした。本実施例の溶融工程は、電
気炉通電からスクラップを２回に別けて投入し、出鋼す
るまでの一連の作業中において１０分間、助燃作業を行
って、通常操業との比較を行った。その結果を表２に示
す。

【００２０】

【表２】

【００２１】表２より通常消費される灯油を２００ｌ／
ｈｒも大幅に減少させることができた。またその時の廃
棄プラスチックの流速は３０００ｋｇ／ｈｒであり、実
際１０分間の吹き込みを実施したので約５００ｋｇ吹き
込んで有効利用したことになる。また廃棄プラスチック
を吹き込んだことによる熱源としての発熱効果で電力消
費量が１５００ＫＷＨの大幅減であった。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、プラスチック類をバー
ナーによる燃焼に使う原料として活用できる。またプラ
スチック類が廃棄タイヤや廃棄ゴム、廃棄プラスチック
等の産業廃棄物であっても資源として活用することがで
きるので、再利用が図れるとともに安価にできる。また
バーナーの火点により完全燃焼させるために、プラスチ
ック類を粉末や粒状にすることから、バーナーによる燃
焼が行われ易く、不完全燃焼してＣＯ濃度の高くなるこ
とがない。したがって、ダイオキシンやＮＯｘ、ＳＯｘ
等の有害ガスの発生に繋がらないため、環境にも優し
い。

【００２３】また本発明を電気炉における溶解・精錬を
行って、鉄又は鋼を製造する方法に活用することで、バ
ーナーの燃焼を局部的に加熱させることができるので、
未溶解鉄スクラップの局部加熱や溶融化に使うことがで
きる。またバケット投入と異なり、燃焼が連続して効率
的に行われるために、熱源として利用して電力低減へ効
果をあげることができるとともに、激しい火炎の発生や
周囲設備、炉内壁の損傷させることがない。またこのプ
ラスチック類の燃焼に伴って、プラスチック類が含有す
るカーボンにより鉄の酸化を防ぐ還元反応を起こすの
で、鉄資源の有効活用をはかることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福永 光成 愛知県東海市荒尾町ワノ割１番地 愛知製 鋼株式会社内 Ｆターム(参考） 3K023 JA01 3K061 AA23 AB01 AC13 BA01 BA10 CA01 FA05 4D004 AA07 BA03 CA30 CB34 CC01 CC02 CC11 4K063 AA04 AA12 BA02 BA13 BA15 CA01 CA02 DA00

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バーナーにて対象物を燃焼及び加熱する
   にあたり、挿入する酸素ガス又は酸素含有ガスとともに
   吹き出される燃焼用の原料にプラスチック類を用いると
   ともに、該プラスチック類をバーナーの火点にて燃焼さ
   せることを特徴とするプラスチック類を原料として使用
   する方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記プラスチック類
   は粉末又は粒状であることを特徴とするプラスチック類
   を原料として使用する方法。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記プラスチック類
   はその粒度が８ｍｍ以下であることを特徴とするプラス
   チック類を原料として使用する方法。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれか１つにおい
   て、 鉄スクラップを電気炉にて溶解・精錬して鉄又は鋼を製
   造するにあたり、 バーナーにより助燃するために挿入する酸素ガス又は酸
   素含有ガスとともに挿入される石灰、アルミ、炭化物、
   カーボンの少なくとも１種の溶融燃焼用の原料に代替し
   てプラスチック類を用いるとともに、該プラスチック類
   を燃焼させる際にバーナーの火点にて燃焼させることを
   特徴とするプラスチック類を原料として使用する方法。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記溶融燃焼用の原
   料はプラスチック類に加え、石灰、アルミ、炭化物、カ
   ーボンのうち、少なくとも１種を含有して燃焼を促進さ
   せることを特徴とするプラスチック類を原料として使用
   する方法。
6. 【請求項６】 請求項１から５のいずれか１つにおい
   て、前記プラスチック類はバーナーの火点にインジェク
   ションにて吹き込むことを特徴とするプラスチック類を
   原料として使用する方法。