JP2001220589A

JP2001220589A - 合成樹脂材を含む表面が溶融固化した塊成化物およびその製造方法

Info

Publication number: JP2001220589A
Application number: JP2000033559A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nakatani; 寛中谷; Hoshiyo Koyanagi; 保章小柳; Genji Kanetani; 弦治金谷; Minoru Asanuma; 稔浅沼; Ichiro Toma; 一郎當麻; Morikazu Abe; 盛一阿部
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2000-02-10
Filing date: 2000-02-10
Publication date: 2001-08-14

Abstract

(57)【要約】【課題】レースウエイ内において燃焼率を向上させる
ことができる合成樹脂材を含む表面が溶融固化した塊成
化物およびその製造方法を提供する。【解決手段】その強度および粒径が、炉吹き込みに際
して、炉のレースウエイ内の所定領域に到達可能な強
度、および、限界流速以上の速度が可能な粒径に制御さ
れた、合成樹脂材を含む表面が溶融固化した塊成化物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、広くは、プラスチ
ック・合成樹脂等の産業廃棄物および一般廃棄物を主と
する廃プラスチックを高炉等の燃料として使用するため
の事前処理方法に関し、特に、プラスチック特に紙含有
プラスチックフィルム等の合成樹脂類を高炉やスクラッ
プ溶解炉等の炉の吹込み燃料として使用する際の、合成
樹脂材を含む表面が溶融固化した塊成化物、および、そ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、産業廃棄物や一般廃棄物としての
プラスチック等の合成樹脂類が急増しており、その処理
が大きな社会問題となっている。なかでも高分子系の炭
化水素化合物であるプラスチックは燃焼時に発生する熱
量が高く、焼却処理した場合に焼却炉を傷めるために大
量処理が困難であり、その多くがごみ埋め立て地等に投
棄されているのが現状である。しかし、プラスチック等
の投棄は環境対策上好ましくなく、その大量処理方法の
開発が切望されている。

【０００３】このような背景の下、プラスチック等の合
成樹脂類を高炉等の補助燃料として用いる方法が提案さ
れている。これらの方法は、合成樹脂の粉砕物を羽口等
から高炉内に燃料として吹き込むもので、例えば前者に
おいては、炉内に吹き込まれる合成樹脂粉砕物の実質的
な条件として、粒径１〜１０ｍｍ、嵩密度０．３５以上
という条件が示されている。

【０００４】しかしながら、プラスチック等の合成樹脂
類を高炉等の吹込み燃料として使用する場合、次のよう
な解決すべき問題点があることが明らかとなった。産業
廃棄物や一般廃棄物として廃棄されるプラスチックを形
態別に見た場合、概ね板材等の塊状プラスチックとフィ
ルム状プラスチックとに大別され、このうち後者のフィ
ルム状プラスチックも廃棄プラスチック全体の中で相当
量を占めている。しかしフィルム状のプラスチックの粉
砕物は搬送性や流動性が極めて悪く、燃料として用いる
際の取り扱いに大きな問題があることが判明した。

【０００５】従って、このような問題を解決しない限り
フィルム状プラスチックを高炉等の吹込み燃料として使
用することは事実上不可能であり、さらにはフィルム状
プラスチックが廃棄プラスチック全体の中で相当の割合
を占める状況を考慮すると、フィルム状プラスチックの
利用を可能としない限り、廃棄物たるプラスチックの大
量処理と有効利用というメリットが失われることは明ら
かである。

【０００６】また、高炉に燃料としてプラスチックを吹
き込むためには、還元性等を確保するため粉砕処理した
プラスチックを用いる必要があるが、処理コストの面か
ら、粉砕できる粒径には限度があり、このため従来技術
に示されるように粒径１〜１０ｍｍ程度が細粒化の限界
となる。しかし、塊状プラスチックをこの程度の粒径に
粉砕したものは高炉内での還元性が十分に得られない場
合があり、このため未燃焼のプラスチックがベットコー
クス内で融着して炉内の通気性を著しく阻害し、高炉の
操業に支障をきたす恐れがある。

【０００７】さらに、塊状プラスチックを破砕処理した
ものは不規則で角ばった形状をしているため、１〜１０
ｍｍ程度の粒径のものでは貯留サイロから切り出す際の
排出性や高炉に気送する際の流動性、搬送性が悪く、サ
イロの切出部や気送管系の途中で詰まりを生じ易いとい
う問題もあることが判明した。したがって、従来技術で
提案されているように単にプラスチックを１〜１０ｍｍ
程度の粒径に粉砕して嵩密度の高い粒状体に加工し、こ
れを高炉に吹き込むということだけでは、廃棄物たるプ
ラスチックを工業規模で高炉等の吹込み燃料として利用
することは極めて難しい。

【０００８】

【発明が解決しょうとする課題】上述した問題点を解決
するために、特開平０９−１３７９２６号公報（以下、
「先行技術１」という）に炉への燃料吹込み方法が開示
されている。特開平０９−１３７９２６号公報に開示さ
れている方法によると、廃棄合成樹脂類中のフィルム状
合成樹脂材の存在が合成樹脂類の炉燃料としての利用を
事実上不可能にしていることを指摘した上で、燃料に供
すべき合成樹脂類を、フィルム状合成樹脂類を主体とす
る合成樹脂類とそれ以外の合成樹脂類とに分別された状
態で加工処理設備に受け入れ、これらをそれぞれ異なる
工程で気送用固体燃料に適した粒状物に加工し、この加
工後の粒状合成樹脂を炉に気送する。

【０００９】しかしながら、先行技術１によると、フィ
ルム状合成樹脂材に紙、ダンボール等の溶融しない成分
が混入する（特に、１０％以上）と、高炉吹込み時に、
タンク、配管で詰まる原因となるフラフ状異物が減容固
化で生じる。また、融点の異なるフィルムの混合物でも
同様に、フラフ状異物が減容固化で生じる。その結果、
高炉吹込み時に、タンク、配管で詰まりが生じるという
問題点がある。

【００１０】更に、特開平１０−１０２１１０号公報
（以下、「先行技術２」という）に竪型炉への可燃性廃
棄物の吹込み方法が開示されている。特開平１０−１０
２１１０号公報に開示された方法によると、レースウェ
イ内におけるコークスや種々の補助の燃焼状況を観察、
検討した結果、一定以上の粒径を有し強度の大きい固形
燃料の場合、レースウェイ内でコークスと同様に燃焼効
率よく燃焼させることが可能であることを指摘した上
で、粒径が１０ｍｍ以上の可燃性廃棄物を、銑鉄を製造
する竪型炉のレースウェイ内へ送風羽口を介して吹き込
み燃焼している。

【００１１】しかしながら、先行技術２によると、合成
樹脂含有率５０％未満の可燃性廃棄物の成型、吹込みで
は、成型粒が崩壊し易く、先行技術１と同様に、フラフ
状異物が発生し易くなり、高炉吹込み時に、タンク、配
管で詰まりが生じるという問題点がある。

【００１２】従って、この発明の目的は、従来の問題点
を解決して、フィルム状合成樹脂材に紙、ダンボール等
の溶融しない成分が１０％以上混入した場合、合成樹脂
含有量５０％未満の場合においても、高炉吹込み時にタ
ンク、配管で詰まる原因となるフラフ状異物を発生させ
ない、合成樹脂材を含む表面が溶融固化した塊成化物、
および、塊成化物の炉への吹き込み方法を提供すること
にある。

【００１３】更にこの発明の目的は、溶融しない成分お
よび融点の異なる複数の成分からなる合成樹脂を一度に
処理することができる生産性の高い、合成樹脂材を含む
表面が溶融固化した塊成化物の製造方法を提供すること
にある。更にこの発明の目的は、レースウエイ内におい
て燃焼率を向上させることができる合成樹脂材を含む表
面が溶融固化した塊成化物の製造方法を提供することに
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上述した従
来技術の問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結
果、炉のレースウエイ内において燃焼率を向上させるた
めに、粒の強度または粒径の何れか一方を制御するだけ
では、レースウエイ内に到達することができなかった
り、レースウエイに到達することができても、熱風中を
飛翔中に分裂・崩壊して、燃焼率が低下することが判明
した。即ち、塊成化物の強度および粒径の両方を、強度
に関しては、炉吹き込みに際して、炉のレースウエイ内
の所定領域に到達可能な強度に制御し、そして、粒径に
関しては、限界速度以上の速度が可能な粒径に制御する
ことによって、塊成化物のレースウエイ内における燃焼
率を向上させることができることを知見した。

【００１５】更に、調製された原料のすりつぶし、およ
び、圧縮押し出し工程を含むリングダイ式造粒機によっ
て、上述したように所定の範囲内の強度および粒径に制
御した、合成樹脂材を含む表面が溶融固化した塊成化物
を製造すると、成形された塊成化物は、紙等の溶融しな
い成分は圧密されて中心部を形成し、溶融する成分が表
面に溶融固化された状態になり、その結果、塊成化物を
高炉羽口に吹き込むと、タンク、配管で詰まる原因とな
るフラフ状異物を発生させないで、レースウエイの所定
領域に到達させ、且つ、効果的に燃焼させることができ
ることを知見した。

【００１６】この発明は、上記知見に基づいてなされた
ものであって、この発明の合成樹脂材を含む表面が溶融
固化した塊成化物の第１の態様は、その強度および粒径
が、炉吹き込みに際して、炉のレースウエイ内の所定領
域に到達可能な強度、および、限界流速以上の速度が可
能な粒径に制御された、合成樹脂材を含む表面が溶融固
化した塊成化物である。

【００１７】この発明の合成樹脂材を含む表面が溶融固
化した塊成化物の第２態様は、炉のレースウエイ内の所
定領域に到達可能な前記強度が、平均強度指数（δ）≧
５００である（但し、δ＝Σδｉωｉ、δｉ：粒に垂直
な荷重を加えたときの荷重（ｋｇ）と変位（ｍｍ）との
比、ωｉ：粒子の重量分率）圧縮強度に制御され、そし
て、限界流速以上の速度が可能な前記粒径が、（３×ｄ
²×ｔ／２）^1/3以上の値（但し、ｄ：塊成化物の直径、
ｔ：塊成化物の長さ）に制御されていることを特徴とす
る、合成樹脂材を含む表面が溶融固化した塊成化物であ
る。

【００１８】この発明の合成樹脂材を含む表面が溶融固
化した塊成化物の製造方法の第１の態様は、調製された
原料のすりつぶし、および、圧縮押し出し工程を行う、
複数個の貫通孔を備えたリング状ダイおよびリング状ダ
イの内側に配置されたローラを含む造粒機における、リ
ング状ダイの有効厚さをＴ、前記貫通孔の直径をｄとす
るとき、Ｔ／ｄが６〜１２の範囲内であることを特徴と
する、合成樹脂材を含む表面が溶融固化した塊成化物の
製造方法である。

【００１９】この発明の合成樹脂材を含む表面が溶融固
化した塊成化物の製造方法の第２の態様は、前記Ｔ／ｄ
が６〜８の範囲内であることを特徴とする、合成樹脂材
を含む表面が溶融固化した塊成化物の製造方法である。

【００２０】この発明の合成樹脂材を含む表面が溶融固
化した塊成化物の製造方法の第３の態様は、前記Ｔ／ｄ
が１０〜１２の範囲内であることを特徴とする、合成樹
脂材を含む表面が溶融固化した塊成化物の製造方法であ
る。

【００２１】この発明の合成樹脂材を含む表面が溶融固
化した塊成化物の製造方法の第４の態様は、前記調製さ
れた原料の大きさは、原料の粒度をＤとするとき、前記
貫通孔の直径ｄとの比Ｄ／ｄが１．２〜３．０の範囲内
であることを特徴とする、合成樹脂材を含む表面が溶融
固化した塊成化物の製造方法である。

【００２２】この発明の合成樹脂材を含む表面が溶融固
化した塊成化物の製造方法の第５の態様は、前記調製さ
れた原料の水分付着量が５％以下である、合成樹脂材を
含む表面が溶融固化した塊成化物の製造方法である。

【００２３】この発明の合成樹脂材を含む表面が溶融固
化した塊成化物の製造方法の第６の態様は、前記原料の
調製において、原料を乾燥して、原料の水分付着量を５
％以下に調整するする工程を更に備えた、合成樹脂材を
含む表面が溶融固化した塊成化物の製造方法である。

【００２４】この発明の合成樹脂材を含む表面が溶融固
化した塊成化物の製造方法の第７の態様は、調製された
原料のすりつぶし、および、圧縮押し出し工程を行う、
複数個の貫通孔を備えたリング状ダイおよびリング状ダ
イの内側に配置されたローラを含む造粒機によって造粒
された粒状物の前記造粒機の出口における温度が、１０
０℃以上であることを特徴とする、表面が溶融固化した
塊成化物の製造方法である。

【００２５】この発明の合成樹脂材を含む表面が溶融固
化した塊成化物の製造方法の第８の態様は、前記粒状物
を急速冷却する工程を更に含んでいることを特徴とす
る、合成樹脂材を含む表面が溶融固化した塊成化物の製
造方法である。

【００２６】この発明の合成樹脂材を含む表面が溶融固
化した塊成化物の製造方法の第９の態様は、前記合成樹
脂材は、紙含有フィルム状プラスチックを含有すること
を特徴とする、合成樹脂材を含む表面が溶融固化した塊
成化物の製造方法である。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明の合成樹脂材を含む表面が
溶融固化した塊成化物、および、その製造方法の１つの
態様を詳細に説明する。この発明の合成樹脂材を含む表
面が溶融固化した塊成化物は、その強度および粒径が、
炉吹き込みに際して、炉のレースウエイ内の所定領域に
到達可能な強度、および、限界流速以上の速度が可能な
粒径に制御された、合成樹脂材を含む表面が溶融固化し
た塊成化物である。

【００２８】即ち、この発明の塊成化物においては、粒
の強度と粒径とが重要な要素であり、粒の強度および粒
径を所定の範囲内の値に制御することが重要である。粒
の強度は、単に搬送中の強度だけでなく、後述するよう
に、レースウエイ内において崩壊しない強度が必要であ
る。更に、炉へ吹き込む粒子の流速は、粒の形状によっ
て影響をうける。従って、粒の形状を、限界流速を与え
る形状にする。

【００２９】従来の塊成化物において、粒の強度と粒径
とを制御することは困難であった。しかし、調製された
原料のすりつぶし、および、圧縮押し出し工程を行う、
複数個の貫通孔を備えたリング状ダイおよびリング状ダ
イの内側に配置されたローラを含む造粒機を使用するこ
とによって形成される塊成化物は、その粒径、粒強度の
選択自由度が高く、且つ、融点の異なる複数材料も塊成
化することが可能であり、更に、溶融しない材料（例え
ば、紙等）も塊成化することができる。

【００３０】この発明の合成樹脂材を含む表面が溶融固
化した塊成化物において、炉のレースウエイ内の所定領
域に到達可能な、粒の強度は、平均強度指数（δ）≧５
００である（但し、δ＝Σδｉωｉ、δｉ：粒に垂直な
荷重を加えたときの荷重（ｋｇ）と変位（ｍｍ）との
比、ωｉ：粒子の重量分率）圧縮強度に制御される。塊
成化された粒の強度、粒径は、炉における置換率と密接
な関係があり、所定の圧縮強度（即ち、押しつぶし硬
さ）以上、所定の粒径以上のとき、炉における置換率が
高くなる。

【００３１】図１に塊状化度（粒径、強度）と置換率と
の関係を示す。図１に示すように、塊状化度（粒径、強
度）が小さいと、塊成化物はフラフ状であるが、塊状化
度（粒径、強度）が大きくなるに従って、半溶融状態、
溶融固化状態へと変化している。従って、塊状化度（粒
径、強度）が大きくなると、置換率が高くなっているこ
とがわかる。

【００３２】粒の強度が、上述した平均強度指数（ｋｇ
／ｍｍ）が５００以上であらわされる圧縮強度のときに
は、歩留まりよく粒子をレースウエイ内に投入すること
ができ、レースウエイ内における粒子の平均的な滞留時
間を長くして燃焼率を向上させることができる。平均強
度指数が５００未満のときには、ランスから吹き込まれ
た直後の熱風によって急速に加熱されて、粒が分裂、崩
壊等によって細粒化が生じ、ガス流れに同伴してレース
ウエイ外に飛び出す細粒の割合が増加して、燃焼率が低
下する。

【００３３】この発明においては、上述した範囲内に粒
の強度を維持するだけでなく、粒径を所定の範囲内に制
御することが重要である。即ち、粒径は、限界流速以上
の速度が可能な、（３×ｄ²×ｔ／２）^1/3以上の値（但
し、ｄ：塊成化物の直径、ｔ：塊成化物の長さ）に制御
される。粒子の終末速度は、レースウエイ境界のガス速
度よりも大きいことが必要である。この条件を満たす粒
径は、粒径の下限値が（３×ｄ²×ｔ／２）^1/3で表され
る値である。

【００３４】図２は、平均強度指数、塊成化物の粒径、
置換率の関係を示す図である。図２の縦軸に平均強度指
数、横軸に粒径をそれぞれ示す。置換率が９０％以上の
領域を適正条件として境界部を斜線で囲んでいる。図２
において、●はこの発明の塊成化物を示し、▲は従来の
塊成化物を示す。番号は供試体を示し、括弧内は置換率
を示す。図２から明らかなように、供試体１は粒径の大
きさは約６．０ｍｍであるが平均強度指数が約４００で
あり置換率が０．８８に留まっており、供試体７、８
は、従来の溶融造粒法によって成形された塊成化物で、
平均強度指数は８００を超えるものの、粒径が２．０ｍ
ｍ未満であり置換率は０．５〜０．７と劣っている。従
って、置換率９０％以上を得るためには、塊成化物の強
度、粒径の大きさの要素の何れかを満たすだけでは不十
分であり、塊成化物の強度、粒径の大きさの両方を所定
の範囲内に制御することが必要である。

【００３５】この発明の合成樹脂材を含む表面が溶融固
化した塊成化物の製造方法においては、上述したよう
に、調製された原料のすりつぶし、および、圧縮押し出
し工程を行う、複数個の貫通孔を備えたリング状ダイお
よびリング状ダイの内側に配置されたローラを含む造粒
機を使用して、粒の強度および粒径を、上述した範囲内
に制御して塊成化物を製造する。上述した造粒機におけ
る、リング状ダイの有効厚さをＴ、前記貫通孔の直径を
ｄとするとき、Ｔ／ｄが６〜１２の範囲内であることが
必要である。上述したＴ／ｄの範囲内において、硬化造
粒の場合には、Ｔ／ｄが６〜８の範囲内である。更に、
半溶融固化造粒の場合には、Ｔ／ｄが１０〜１２の範囲
内である。

【００３６】更に、この発明の合成樹脂材を含む表面が
溶融固化した塊成化物の製造方法において、上述した調
製された原料の水分付着量が５％以下である。

【００３７】図３は、Ｔ／ｄ、水分付着量および塊状化
度の間の関係を示す図である。図２において、縦軸はＴ
／ｄ値（即ち、リング状ダイの有効厚さをＴ、前記貫通
孔の直径をｄ）を示す。横軸は、原料の水分付着量を示
す。図３において矢印に示すように、Ｔ／ｄ値が増大
し、且つ、水分付着量が減少するにつれて、塊成化物
は、フラフ、半溶融（軟質造粒γ：０．３５以上）、溶
融固化（硬質造粒γ：０．３５未満）へと推移してい
る。なお、γは嵩密度である。図４に、更にＴ／ｄおよ
び水分付着量の関係を詳細に示す。

【００３８】図３から明らかなように、Ｔ／ｄが１２
を超えると、塊成化物は、造粒機内において溶融して、
所謂もち状態になる。一方、Ｔ／ｄが６未満では、塊
成化物は、フラフ状態になる。Ｔ／ｄが６〜８の範囲
内では、塊成化物は、半溶融（軟質造粒）状態になる。
この場合は、水分付着量が５％以下であることが好まし
い。更に、Ｔ／ｄが１０〜１２の範囲内では、塊成化
物は、溶融固化（硬質造粒）状態になる。この場合も、
水分付着量が５％以下であることが好ましい。

【００３９】上述したように、リング状ダイの有効厚さ
Ｔ、貫通孔の直径ｄおよび原料の水分付着量を制御する
ことによって、塊成化物の状態を自在に選択することが
できることがわかる。更に、この発明の合成樹脂材を含
む表面が溶融固化した塊成化物の製造方法において、調
製された原料の大きさは、原料の粒度をＤとするとき、
貫通孔の直径ｄとの比Ｄ／ｄが１．２〜３．０の範囲内
である。

【００４０】図５は、Ｄ／ｄと塊状化度との関係を示
す図である。図５に示すように、Ｄ／ｄが大きくなる
に従って、塊状化度がフラフ、半溶融（軟質造粒）、溶
融固化（硬質造粒）へと変化する。塊成化物の状態を半
溶融（軟質造粒）または溶融固化（硬質造粒）にするた
めには、Ｄ／ｄを１．２〜３．０の範囲内に制御すれ
ばよい。Ｄ／ｄが１．２未満では、フラフ状態になり
好ましくない。一方、Ｄ／ｄが３．０を超えると抵抗
が大きくなり実用的でなくなる。

【００４１】上述したように、原料の大きさが相対的に
大きくなると、塊成化物の状態は好ましい半溶融（軟質
造粒）、溶融固化（硬質造粒）になることがわかる。更
に、この発明の合成樹脂材を含む表面が溶融固化した塊
成化物の製造方法において、上述した調製において、原
料を乾燥して、原料の水分付着量を５％以下に調整する
する工程を更に備えていてもよい。乾燥は、加熱、気流
乾燥による。

【００４２】図６に水分付着量と造粒強度の関係を示
す。図６に示すように、Ｔ／ｄ値を所定の範囲内に制御
し、水分付着量を５％以下にすることによって、造粒強
度を高めることができる。更に、この発明の合成樹脂材
を含む表面が溶融固化した塊成化物の製造方法におい
て、調製された原料のすりつぶし、および、圧縮押し出
し工程を行う、複数個の貫通孔を備えたリング状ダイお
よびリング状ダイの内側に配置されたローラを含む造粒
機によって造粒された塊成化物の前記造粒機の出口にお
ける温度が、１００℃以上である。造粒するダイの温度
を管理することによって、塊成化物の溶融、造粒程度を
制御することができる。

【００４３】図７にこの発明における造粒機の断面の概
要を示す。この発明の造粒機１には、複数個の貫通孔５
を備えたリング状ダイ２、および、リング状ダイ２の内
側に配置されたローラ３が備えられている。リング状ダ
イ２およびローラ３はそれぞれ回転し、リング状ダイの
中に搬入された原料４は、リング状ダイ２およびローラ
３によってすりつぶされて、圧縮押し出しによって、複
数個の貫通孔５を通ってリング状ダイ２の外側に押し出
され、リング状ダイ２の外側の所定位置に配置されたカ
ッター６によって、所定の長さに切断され、塊成化物７
が製造される。

【００４４】図８および図９に、カッター、ダイの厚
さ、ダイの孔の径、塊成化物の長さの関係の１つの例を
示す。図８に示すダイは、孔の径がダイの内側から外側
まで同一の大きさの場合を示す。図８、９において、上
側がダイの外側、下側がダイの内側をそれぞれ示す。図
８において、ダイ２は、厚さａを有しており、直径ｂの
大きさの複数個の孔を有している。ダイ２の外側に所定
の間隔ｃを隔ててカッター６が設置されている。この場
合の塊成化物（造粒物）の長さは、ｃである。図９に示
すダイは、ダイ穴座グリ部（リリーフ）を備えた場合を
示す。図９において、ダイ２は、厚さａを有しており、
そして、ダイの複数個の孔は、ダイの内側から所定の長
さにおいて、直径ｂであり、残りの部分、即ち、リリー
フ８において、直径ｄである。ダイ２の外側に所定の間
隔を隔ててカッター６が設置されている。この場合の塊
成化物（造粒物）の長さは、ｅである。

【００４５】更に、この発明の合成樹脂材を含む表面が
溶融固化した塊成化物の製造方法において、上述した塊
成化物を急速冷却する工程を更に含んでいてもよい。急
速冷却は、造粒後、例えば、ペレットクーラによって塊
成化物を４０℃以下の温度まで冷却する。急速冷却の目
的は造粒時の状態で、塊成化物を固化することにある。
この発明の合成樹脂材を含む表面が溶融固化した塊成化
物の製造方法において、上述する合成樹脂材は、紙含有
フィルム状プラスチックを含有してもよい。

【００４６】この発明の合成樹脂を含む表面が溶融固化
した粒状物の製造方法において、製造される粒状物は、
一部が造粒中のすりつぶし、圧縮押し出しの工程におけ
る摩擦熱によって半溶融して、造粒後に固化されるの
で、粒の強度を高め、崩壊しにくくなる。残りの部分は
造粒中のすりつぶし、圧縮押し出しの工程において、圧
密され、粒の嵩密度を向上させる。上述した半溶融する
部分は異なる複数の成分からなっていてもよい。

【００４７】本発明に従って、所定の配合に調製された
原料を、すりつぶし、および、圧縮押し出し工程を含む
リングダイ式造粒機にて粒状物を製造すると、粒状物
は、圧密され嵩密度が高い中心部材と中心部材を覆う溶
融固化している表面部材とからなり、例えば、中身が圧
縮成型され表面が溶融固化している円柱状の粒に成型さ
れる。その結果、強度および粒径を所定の範囲内に制御
された塊成化物を高炉羽口に吹き込むと、タンク、配管
で詰まる原因となるフラフ状異物を発生させることな
く、レースウエイ内の所定領域に到達し、優れた燃焼率
を示す。

【００４８】上述したように、塊成化物の表面を溶融固
化させる重要な理由の１つに、塊成化物の強度を上昇さ
せることによって、塊成化物の燃焼効率を向上させるこ
とがある。即ち、塊成化物の表面が溶融固化すると、塊
成化物の強度が上昇する。塊成化物の強度が低いとき
は、気送（搬送）中に、塊成化物が崩壊して、レースウ
エイの中に、崩壊した小さい形状のまま送りこまれるの
で、レースウエイ中に滞留する時間が極めて少なく、燃
焼効率が悪くなってしまう。

【００４９】更に詳細に述べると、羽口から吹き込まれ
た粒径の大きな合成樹脂材は、燃焼しつつ旋回状態でレ
ースウエイに長時間滞留して、ある程度小さくなるまで
その旋回状態を維持しつつレースウエイに滞留する。そ
の後、粒径がある程度小さくなると、レースウエイから
飛散していく。一方、粒径の小さな合成樹脂材は、羽口
から吹き込まれると、レースウエイに滞留することな
く、直ちに飛散してしまう。

【００５０】一般的に、重力場あるいは遠心力場で流体
中を運動する粒子に作用する抵抗力が、粒子の推進力と
つりあったときの粒子速度が、いわゆる終末速度であ
る。羽口から吹き込まれた合成樹脂材のレースウエイ内
での終末速度が、このレースウエイ内から排出されるガ
スの流速よりも十分に大きい間は、この合成樹脂材は、
レースウエイから飛び出すことができず、この間、レー
スウエイ内を循環・滞留するので十分に燃焼することが
でき、合成樹脂材の燃焼効率が高くなる。上述したよう
に、本発明の合成樹脂材を含む表面が溶融固化した塊成
化物は、高炉に吹き込まれたとき、強度が高いことに起
因して、その燃焼効率が高いことがわかる。

【００５１】プラスチック等の合成樹脂材を配合して原
料を調製し、このように調製された原料を粒状物に製造
するときに用いるリングダイ式造粒機は、すりつぶし、
および、圧縮押し出し工程を含むものであればよい。例
えば、円周上に多数の穴があいた円筒形のダイリング
と、そして、円筒形のダイリングとの間の摩擦で回転す
る複数のロールからなっており、上述した原料を円筒形
のダイリングと複数のロールとの間ですりつぶし、円筒
形のダイリングの穴から連続的に圧縮押し出されるもの
であればよい。上述したすりつぶし、圧縮押し出しの工
程の間に、圧密され嵩密度が高い中心部材と中心部材を
覆う溶融固化している表面部材とからなる粒状物が製造
される。なお、粒状物の製造に際しては、連続的に圧縮
押し出されたものは所定の長さに切断される。

【００５２】この発明の合成樹脂材は、紙含有フィルム
状プラスチックを含有するものであってもよい。即ち、
搬送性や流動性が極めて悪く、燃料として用いる際の取
り扱いに大きな問題のあるフィルム状プラスチックだけ
でなく、紙、ダンボール等を含有してもよい。

【００５３】この発明においては、塊成化物の表面が溶
融固化していることが必要である。即ち、塊成化物は、
圧密され嵩密度が高い中心部材と上述した中心部材を覆
う溶融固化している表面部材とからなっていることが重
要である。

【００５４】この発明の合成樹脂材を含む表面が溶融固
化した塊成化物は、炉、特に高炉羽口への吹込みに適し
ている。特に、この発明の表面が溶融固化した塊成化物
は、気送に際して、塊成化物が崩壊することなく、ま
た、熱効率にも優れている。

【００５５】上述したように、この発明の方法による
と、強度および粒径が所定の範囲内に制御された、圧密
され嵩密度が高い中心部材と中心部材を覆う溶融固化し
ている表面部材とからなる塊成化物が製造され、高炉等
に吹き込まれるので、タンク、配管において詰まる原因
となるフラフ状異物が生ずることがなく、レースウエイ
内の所定領域に到達して、優れた燃焼率を示す。

【００５６】

【実施例】この発明の方法を、実施例によって更に詳細
に説明する。実施例１先ず、この発明の塊成化物と、従来の溶融造粒法による
粒状物を比較した。従来の溶融造粒法、即ち、合成樹脂
類を高速回転する回転刃で裁断または破砕するととも
に、裁断または破砕による摩擦熱によって合成樹脂材を
半溶融化させ、この半溶融化した合成樹脂材を更に急冷
することによって収縮固化させ、上述した収縮固化と同
時に回転刃によって粉砕処理する方法、によって得られ
た粒状物を高炉羽口から吹き込んだところ、粒状物の強
度が小さいために、レースウエイ内に滞留する時間が極
めて短く、燃焼効率が悪かった。これに対して、この発
明の合成樹脂材を含む表面が溶融固化した塊成化物は、
強度および粒径が所定の範囲内に制御されているので、
レースウエイの所定領域内に到達し、レースウエイ内に
長時間滞留し、熱効率が良かった。

【００５７】次に、リングダイ式造粒機によって、製造
したこの発明の塊成化物と、この発明の範囲外の塊成化
物を比較した。即ち、ダイの有効厚さＴ：６０ｍｍ、ダ
イの孔径ｄ：φ６ｍｍのリングダイ式造粒機を使用し
て、調整された原料の粒度Ｄ：１０〜１５ｍｍから塊成
化物を調製した。造粒機出口温度は１１０℃であった。
そのときの塊成化物の平均強度指数は５００、塊成化物
の大きさはφ６×１０ｍｍであった。比較のために、ダ
イの有効厚さＴ：７０ｍｍ、ダイの孔径ｄ：６ｍｍのリ
ングダイ式造粒機を使用して、調整された原料の粒度
Ｄ：１０〜１５ｍｍから塊成化物を調製した。そのとき
の塊成化物の平均強度指数は４２０、粒径は６ｍｍであ
った。

【００５８】このように製造した塊成化物を、気送供給
設備を経て、操業中の高炉羽口から吹き込んで設備内の
詰まり等のトラブルの発生状況を調べた。（ａ）即ち、貯留サイロに装入された上述した塊成化物
をサイロから定量的に切出し、これを気送供給設備まで
移送し、気送供給設備から下記条件で高炉羽口部に塊成
化物を気送し、炉内に吹き込んだ。気送ガス：空気気送ガス吹込み量：１２００Ｎｍ³／ｈｒ塊成化物の吹込み量：６２．５ｋｇ／ｍｉｎ固気比：２．４ｋｇ／ｋｇ

【００５９】（ｂ）このときの高炉操業条件は次の通り
であった。出銑量：９０００ｔ／日送風量：７２６０Ｎｍ³／ｈｒ酸素富化率：４％コークス比：４４７ｋｇ／ｔ．ｐｉｇ微粉炭吹込み量：１００ｋｇ／ｔ．ｐｉｇ塊成化物の吹込み量：１０ｋｇ／ｔ．ｐｉｇ上述した塊成化物の炉内吹込みを２日間実施した。

【００６０】その結果、この発明の範囲内の塊成化物
は、９０％以上の高い燃焼率を示した。これに対して、
この発明の範囲外の塊成化物は、強度または粒径が本発
明の範囲外であることに起因して、燃焼率が５０〜８８
％であり、詰まりが生じた。更に、上述した本発明の範
囲内の塊成化物においては、高炉の操業自体にも全く支
障は生じなかった。実施例２リングダイ式造粒機によって製造した、この発明の下記
の塊成化物を使用した以外は、実施例１と同様にして、
従来の塊成化物と共に、気送供給設備を経て、操業中の
高炉羽口から吹き込んで設備内の詰まり等のトラブルの
発生状況を調べた。即ち、ダイの有効厚さＴ：７０ｍ
ｍ、ダイの孔径ｄ：φ６ｍｍのリングダイ式造粒機を使
用して、調整された原料の粒度Ｄ：１０〜１５ｍｍから
塊成化物を調製した。造粒機出口温度は１１０℃であっ
た。そのときの塊成化物の平均強度指数は６００、塊成
化物の大きさはφ６×１０ｍｍであった。

【００６１】その結果、この発明の範囲内の塊成化物
は、９０％以上の高い燃焼率を示した。これに対して、
この発明の範囲外の塊成化物は、強度または粒径が本発
明の範囲外であることに起因して、燃焼率が５０〜８８
％であり、詰まりが生じた。更に、上述した本発明の範
囲内の塊成化物においては、高炉の操業自体にも全く支
障は生じなかった。

【００６２】

【発明の効果】上述したように、この発明の合成樹脂材
を含む表面が溶融固化した塊成化物、および、その製造
方法によると、プラスチック等の合成樹脂類をその形態
に拘わりなく高炉等の吹込み燃料として供給することが
でき、このため廃棄物たる合成樹脂類の大量処理と有効
利用をはかることができる。また、高炉等のレースウエ
イ内における燃焼率を向上させることができるので、高
炉等の燃料コストを大幅に低減させることができる。更
に、塊成化物の強度および粒径は所定の範囲内に制御さ
れているので、高炉吹込み時に、タンク、配管で詰まる
原因となるフラフ状異物を発生することなく燃焼率が高
いので、炉に供給される合成樹脂類の流動性や搬送性お
よび燃焼性を効果的に高めることができ、高炉等におい
て炉の操業に支障を来すこと無く合成樹脂材を燃料とし
て炉内に適切に供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、塊状化度（粒径、強度）と置換率との
関係を示す図である。

【図２】図２は、平均強度指数、塊成化物の粒径、置換
率の関係を示す図である。

【図３】図３は、Ｔ／ｄ、水分付着量および塊状化度の
間の関係を示す図である。

【図４】図４は、Ｔ／ｄおよび水分付着量の関係を詳細
に示す図である。

【図５】図５は、Ｄ／ｄと塊状化度との関係を示す図
である。

【図６】図６は水分付着量と造粒強度の関係を示す図で
ある。

【図７】図７はこの発明における造粒機の断面の概要を
示す図である。

【図８】図８は、カッター、ダイの厚さ、ダイの孔の
径、塊成化物の長さの関係を示す図である。

【図９】図９は、カッター、ダイの厚さ、ダイの孔の
径、塊成化物の長さの関係を示す図である。

【符号の説明】

１．造粒機２．リング状ダイ３．ローラ４．原料５．貫通孔６．カッター７．塊成化物８．リリーフ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者金谷弦治東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者浅沼稔東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者當麻一郎東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者阿部盛一東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内Ｆターム(参考） 4D004 AA07 AA12 BA03 CA14 CA29 CB16 DA03 DA06 DA09 DA20 4H015 AA02 AA17 AB01 BA13 BB06 CA03 CB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】その強度および粒径が、炉吹き込みに際し
て、炉のレースウエイ内の所定領域に到達可能な強度、
および、限界流速以上の速度が可能な粒径に制御され
た、合成樹脂材を含む表面が溶融固化した塊成化物。
【請求項２】炉のレースウエイ内の所定領域に到達可能
な前記強度が、平均強度指数（δ）≧５００である（但
し、δ＝Σδｉωｉ、δｉ：粒に垂直な荷重を加えたと
きの荷重（ｋｇ）と変位（ｍｍ）との比、ωｉ：粒子の
重量分率）圧縮強度に制御され、そして、限界流速以上
の速度が可能な前記粒径が、（３×ｄ²×ｔ／２）^1/3以
上の値（但し、ｄ：塊成化物の直径、ｔ：塊成化物の長
さ）に制御されていることを特徴とする、請求項１に記
載の、合成樹脂材を含む表面が溶融固化した塊成化物。
【請求項３】調製された原料のすりつぶし、および、圧
縮押し出し工程を行う、複数個の貫通孔を備えたリング
状ダイおよびリング状ダイの内側に配置されたローラを
含む造粒機における、リング状ダイの有効厚さをＴ、前
記貫通孔の直径をｄとするとき、Ｔ／ｄが６〜１２の範
囲内であることを特徴とする、合成樹脂材を含む表面が
溶融固化した塊成化物の製造方法。
【請求項４】前記Ｔ／ｄが６〜８の範囲内であることを
特徴とする、請求項３に記載の合成樹脂材を含む表面が
溶融固化した塊成化物の製造方法。
【請求項５】前記Ｔ／ｄが１０〜１２の範囲内であるこ
とを特徴とする、請求項３に記載の合成樹脂材を含む表
面が溶融固化した塊成化物の製造方法。
【請求項６】前記調製された原料の大きさは、原料の粒
度をＤとするとき、前記貫通孔の直径ｄとの比Ｄ／ｄが
１．２〜３．０の範囲内であることを特徴とする、請求
項３に記載の合成樹脂材を含む表面が溶融固化した塊成
化物の製造方法。
【請求項７】前記調製された原料の水分付着量が５％以
下である、請求項３または６に記載の合成樹脂材を含む
表面が溶融固化した塊成化物の製造方法。
【請求項８】前記原料の調製において、原料を乾燥し
て、原料の水分付着量を５％以下に調整するする工程を
更に備えた、請求項３に記載の合成樹脂材を含む表面が
溶融固化した塊成化物の製造方法。
【請求項９】調製された原料のすりつぶし、および、圧
縮押し出し工程を行う、複数個の貫通孔を備えたリング
状ダイおよびリング状ダイの内側に配置されたローラを
含む造粒機によって造粒された粒状物の前記造粒機の出
口における温度が、１００℃以上であることを特徴とす
る、合成樹脂材を含む表面が溶融固化した塊成化物の製
造方法。
【請求項１０】前記粒状物を急速冷却する工程を更に含
んでいることを特徴とする、請求項３または９に記載の
合成樹脂材を含む表面が溶融固化した塊成化物の製造方
法。
【請求項１１】前記合成樹脂材は、紙含有フィルム状プ
ラスチックを含有することを特徴とする、請求項１、
２、３または９に記載の合成樹脂材を含む表面が溶融固
化した塊成化物の製造方法。