JP2002038172A - 廃プラスチック燃料 - Google Patents

廃プラスチック燃料

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  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】廃プラスチックの中、ＰＥＴにＰＥ、ＰＰを混
合、粉砕して石炭、重油などの代用燃料とする。 【解決手段】廃棄されたＰＥＴを主体とし、他の熱可塑
性樹脂を混合して、押出機、熱ロールなどにより混練
し、燃焼熱量６，０００〜７，５００ｋｃａｌ／ｋｇの
燃料素材とし、これを２ｍｍ以下の細粒、細片に粉砕す
る。これを銑鉄溶解用高炉などのにて燃焼させることに
より重油等の代用となり、その分解ガスは炉内の鉄の還
元作用をなす。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、廃プラスチック
を粉砕し、カロリー調整の上、適当な粒度に粉砕して溶
鉱炉、焼却炉等の燃料の製造に関する。
【０００２】
【従来技術】従来より、工場等から排出される廃プラス
チックは材質毎に区分して排出することが可能であり、
したがって、それを原料として再利用することが比較的
容易であることから、再利用の実績も上がっている。し
かし、一般家庭から排出されるプラスチックは材質によ
る分別が充分には行われないのが実状であったが、最近
では、地方自治体やある種の団体等においては使用済み
ＰＥＴボトルと包装用の使用済み発泡スチロールについ
てのみ分別して回収を行い、その再利用の促進を奨励し
ているところであるが、再生材料とするための加工コス
トが嵩み、繊維や成形品として再利用される量は極めて
少なく、滞貨が激増しているのが現実で、その大多数の
ものは焼却やごみの埋立地に投棄することが必要となり
つつある。
【０００３】上記の焼却を例えば都市ごみの焼却炉にお
いて行った場合、プラスチックの燃焼熱量が非常に大き
いことから、燃焼炉の炉壁を早期に焼損させること、お
よび大気汚染につながる排気ガスの発生が大きな問題と
なっている。
【０００４】高炉などの金属溶融炉において燃料は主と
してコークスが、また、補助的に重油、石炭等が使用さ
れている。さらには、廃プラスチックを重油に代えて燃
焼させている。この廃プラスチックは２，０００℃付近
の高温で一酸化炭素と水素に分解した合成ガスとなり、
高炉上部で鉄鉱石（Ｆｅ２Ｏ３）に含まれる酸素がこの
水素と一酸化炭素と反応して鉄（Ｆｅ）を分離させる作
用を果たしている。このように重油に代えて、若しくは
重油と共に燃焼させるためには廃プラスチックを微粉状
にして高炉下部の２，０００〜２，１００℃の燃焼ゾー
ンにノズルを通して空気と共に吹き込み、燃焼、ガス化
させることが必要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような用途に使用
される廃プラスチックとしては主としてポリエチレン
（以下、ＰＥと略記する）、ポリプロピレン（以下、Ｐ
Ｐと略記する）等の高熱量を有するポリオレフィン系包
装用資材（主としてフィルム）であった。しかし、最近
では調味料や飲料用包装材としてのＰＥＴボトルが大量
に廃棄されるようになったことからその処理、処分が問
題となっている。このＰＥＴの燃焼熱量は理論上は５，
０００〜５，５００ｋｃａｌ／ｋｇ程度で、これを重油
に代替させて、または重油と共に使用するためには、重
油と同程度の燃焼熱量を保有し、かつ、炉内への投入が
容易な形態に整えることが望まれているのである。
【０００６】また、高温で大きな上昇気流を生じている
炉内において、プラスチック燃料を燃焼部位に空気と共
に投入し、そこで燃焼させるためには速やかな着火、燃
焼が必要である。このために廃ＰＥＴにはＰＰやＰＥ等
の易燃焼材を混合して燃焼性を向上させると共に燃焼熱
量を調整することが課題となる。
【０００７】石炭の燃焼熱量が５，０００〜７，５００
ｋｃａｌ／ｋｇであるに対してプラスチックの熱量は軟
質ＰＥが１１，１４０ｋｃａｌ／ｋｇ、硬質ＰＥが１
０，９６５ｋｃａｌ／ｋｇ、ＰＰが１０，５０６ｋｃａ
ｌ／ｋｇ、ポリスチレンが９，６８０ｋｃａｌ／ｋｇ程
度である。ＰＥＴの燃焼熱量は計算値でほぼ６，１００
ｋｃａｌ／ｋｇ程度であるが家庭から廃棄されたＰＥＴ
ボトルには不純物が付着していることからもっと低く
５，０００〜５，２００ｋｃａｌ／ｋｇであると推定さ
れる。これらのことから、石炭の代替燃料としてＰＥ、
ＰＰ等を大量に使用することは発熱量および温度管理に
問題があり、石炭、重油と同程度すなわち、ほぼ５，５
００〜７，５００ｋｃａｌ／ｋｇの廃プラスチック燃料
として供給されることが期待されている。
【０００８】
【課題を解決するために手段】上記課題を解決するため
に本発明は、燃焼時の発熱量が小さく比重の比較的大き
い使用済みボトルを主としたＰＥＴ樹脂廃材に、燃焼カ
ロリーが大きく比重の小さいＰＥおよび／またはＰＰ
を、或いはそれに加えて他の熱可塑性樹脂を溶融混合
し、これを粉砕することによって高炉、溶鉱炉内への空
圧による投入、いわゆる気送が容易な燃料形態とした。
すなわち、使用済み等の廃プラスチックの中、主として
ＰＥＴとその他の熱可塑性樹脂を粉砕し溶融混練して
後、１０ｍｍ以下、望ましくは２ｍｍ以下の細粒とし、
燃焼熱量を５，０００ないし８，０００ｋｃａｌ／ｋ
ｇ、望ましくは５，５００ないし７，５００ｋｃａｌ／
ｋｇの廃プラスチック燃料とした。
【０００９】これによって、この燃料は比重が１．３程
度となり、ＰＥ（比重が０．９１）〜０．９６ｇ／ｃｍ
３）、ＰＰ（比重が０．８９〜０．９１ｇ／ｃｍ３）に
比べノズルを通じての空気圧による炉内所要部位への投
入が容易になり速やかな着火、燃焼が可能になった。
【００１０】また、前記の廃プラスチック燃料におい
て、ＰＥＴ６０〜７０％に対してＰＥまたは／およびＰ
Ｐを３０〜４０％（それぞれ重量比）を配合したことに
より、燃焼カロリーが石炭とほぼ同様の６，５００〜
７，５００ｋｃａｌ／ｋｇとなりこれを石炭、重油等と
共に、またはこれに代替して使用しても炉内温度分布の
ばらつきを来すことが少なく、また、炉壁を損傷するこ
ともなくなる。
【００１１】さらに、前記、ＰＥＴ樹脂６０〜７０重量
％に対してＰＥまたは／およびＰＰ３０〜４０重量％の
混合において、他の熱可塑性樹脂１０〜２０重量％の範
囲内で前記ＰＥまたはＰＰに置き代えて混合し細粒化又
は粉砕することによっても比重、燃焼カロリーが溶鉱炉
内の燃焼に適正を有する燃料が得られる。
【００１２】このように、使用済みの熱可塑性プラスチ
ックを素材としてこれを粉砕した本廃プラスチック燃料
は、例えば塵芥焼却炉の上部に設置されたクレーンなど
の煤煙に汚染された窓ガラスに適当な圧縮空気をもって
吹き付けることよりそこに付着した煤煙を簡単に剥離さ
せ、明瞭な視野を回復することになるのみならず、該プ
ラスチック燃料は落下して塵芥の燃焼助材となるという
二重の効果が得られた。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明のプラスチック燃料につい
て詳細に説明する。本発明燃料は主として廃棄ＰＥＴボ
トルを粉砕したＰＥＴ材料と、同じく廃棄されたＰＥ又
はＰＰ、或いはその他の熱可塑性樹脂例えばポリスチレ
ン、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド、ポリカー
ボネート、ポリアセタール等をそれぞれ粉砕した材料
を、ＰＥＴ６０〜７０重量％に対して、ＰＥ３０〜４０
重量％、またはＰＰを３０〜４０重量％を混合し、これ
をさらに押出成形機１０に投入して加熱シリンダー１１
内で溶融混合する。この押出成形機による混錬押出にお
いてはシリンダー温度をＰＥＴの成形温度（およそ２３
０〜２８０℃）とし、スクリュ背圧は１０ｋｇ／ｃｍ２
前後に設定する。これにより溶融した廃プラスチックは
そのノズル１２から塊状物成型用金型１３のキャビティ
１３ｃ内に充填されて塊状に成形される。そしてキャビ
ティから取り出した成形品１４は水中などに投入して急
冷する。
【００１４】このようにして塊状物成型用金型１３から
得られた塊状成形品１４は例えば６０ｍｍ×６０ｍｍ×
３０ｍｍ程度ないしそれ以下であればこれを高炉、溶鉱
炉などの上方から溶湯中に投入して急激に燃焼させるこ
とに使用される。このときに発生する燃焼ガスが溶湯中
のＣＯ２等のガスと反応していわゆるガス抜きないしは
消泡が行われる。
【００１５】また、上記の塊状成形物１４は、らい塊機
や粉砕機で粉砕され、ふるいなどによって一辺が５〜１
０ｍｍ程度のもの、２〜５ｍｍ程度のものおよび２ｍｍ
以下のものにふるい分けられる。
【００１６】前記の廃プラスチックの配合において、重
量比３０〜４０重量％のＰＥまたはＰＰに代えて、それ
ぞれＰＥおよびＰＰをほぼ５０：５０など適宜の割合で
混合したものを前記廃ＰＥＴに混合しても良いことは勿
論である。これらのプラスチックは原則として使用済み
廃プラスチックであり、ポリスチレンやポアミドなどの
他の熱可塑性プラスチックが若干混入していても特に問
題はない。
【００１７】また、前記の３０〜４０重量％の配合比と
したＰＥ、ＰＰを他の熱可塑性樹脂に置き換えることも
可能である。この場合の熱可塑性樹脂には発泡ポリスチ
レン（燃焼熱量が９，８００ｋｃａｌ／ｋｇ、以下同様
で、数値のみを記載する）、ポリスチレン（９，６０
４）、ＡＢＳ樹脂（８，４２０）、ＡＳ樹脂（８，３２
０）、ポリアミド（７，３７１）、ポリカーボネート
（７，２９４）、メタクリル樹脂（６，２６５）等があ
げられるが、この記載の順で発熱量が小さくなことから
ＰＥＴへの添加混合量は順次大きくすることが必要で、
いくらかのＰＥ，ＰＰの混合が必要となる場合がある。
【００１８】以上の工程により得られた小粒化された本
発明の廃プラスチック燃料は比重がほぼ１.２〜１．３
程度であり、前記のように一度金型に充填され、固形化
されることからかさ比重が比較的大きく０．５３ｇ／ｃ
ｍ３以上となり、燃焼熱量はおよそ６，５００〜７，５
００ｋｃａｌ／ｋｇの範囲内に調整する。なお、廃プラ
スチック燃料のかさ比重が小さくなると、炉内の上昇気
流によって上昇せしめられることになり不都合であった
が、前記のかさ比重では、上方に舞い上がることなく良
好な燃焼が得られる。
【００１９】以上により製造された廃プラスチック燃料
は１０ｍｍ以上のものは高炉２０（図２）のなどにおい
て上方から投入焼却されて燃料兼ガス抜き剤として、１
０ｍｍ以下のものは重油等の代用燃料として高炉２０の
羽口２１より圧空により投入され燃焼されるばかりでは
なく、同時に２０００℃付近の高温で一酸化炭素と水素
に分解し、その分解ガスが高炉上部２２で鉄鉱石に含ま
れる酸素と反応して鉄と分離させるという還元作用をな
す。
【００２０】また、５ｍｍ以下ないし２ｍｍ以下に粉砕
された本発明の廃プラスチック燃料は塵芥焼却炉の上部
に設置されたクレーンの窓ガラスに圧搾空気と共に吹き
付けられて、該ガラスに付着した煤煙を取り去る窓用洗
浄剤とされる。
【００２１】本廃プラスチック燃料は、一般の焼却炉、
ボイラー等の加熱炉等においても燃料として使用し得る
ことは勿論である。
【００２２】
【発明の効果】以上の構成になる本発明の廃プラスチッ
ク燃料は石炭とほぼ同量の燃焼熱量６５００〜７５００
ｋｃａｌを有することから、鉄鉱石の溶鉱炉、高炉等に
石炭、重油などの代替燃料として使用することができ
る。
【００２３】前記のように廃プラスチック燃料を細粒と
したことにより炉内への空圧による投入が可能となり、
かつ、着火燃焼が早く、炉内に発生する上昇気流にも拘
わらず炉底近くで燃焼を完了することが可能になった。
すなわち、重油がバーナーの先端で炎となるのと同様に
廃プラスチック燃料が炎となり、燃えながら炉内を浮遊
することはない。
【００２４】また、廃プラスチック燃料を２ｍｍ以下の
細粒としたこにより、これをエアーに混入して煤煙に汚
染された窓ガラスに吹き付けることが可能で、これによ
り細粒が窓ガラスに衝突して煤煙をはぎ取ることからガ
ラス表面は清浄になる。しかも、細粒は塵芥焼却炉中に
落下して助燃材となる効果を有する。
【００２５】本発明に係る廃プラスチック燃料は一般的
な焼却炉やボイラーの熱源或いは助燃剤として利用でき
ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、廃プラスチックの製造装置であって、
（ａ）は押出成形機のヘッドと金型部、（ｂ）は金型の
キャビティ面を、（ｃ）は成形品を示した斜視図であ
る。
【図２】図２は高炉の断面図で、本廃プラスチック燃料
はその側面から圧空輸送により投入燃焼する。
【符号の説明】
１０ 押出成形機 １１ シリンダー １２ ノズル １３ 金型 １４ 成形品 ２０ 高炉 ２１ 羽口 ２２ 還元
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F301 AA13 AA14 AA15 AA25 AA26 AA27 BA02 BA17 BA21 BA29 BB04 BB05 BC01 BC13 BC21 BE05 BE12 BE18 BE31 BE32 BF12 BF16 BF29 BF31 4H015 AA02 AA17 AB01 BA13 BB06 CA03 CB01 4K012 BE01

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 使用済み等の廃プラスチックの中、主と
    してＰＥＴ樹脂にその他の熱可塑性樹脂を粉砕混合する
    工程、その混合物を押出成形機により溶融混練し、塊状
    に形成する工程、成形品を急冷する工程および一辺が１
    ０ｍｍ以下に破砕する工程を経ることに特徴を有する、
    かさ比重が０．４以上、燃焼熱量が５，５００ないし
    ８，０００ｋｃａｌ／ｋｇの廃プラスチック燃料。
  2. 【請求項２】 重量比６０〜７０％のＰＥＴ樹脂廃棄物
    と、重量比３０〜４０％のポリエチレンまたは／および
    ポリプロピレンの廃棄物を同時に、または別個に粉砕し
    てこれを混合し、さらに押出成形機で加熱混練押し出し
    て塊状に形成する金型に充填し、これを水冷により固化
    して後、一辺が１０ｍｍ以下の細片に粉砕したことを特
    徴とする請求項１記載の廃プラスチック燃料。
  3. 【請求項３】 重量比６０〜７０％のＰＥＴに対して、
    重量比２０〜３０％のポリエチレンまたは／およびポリ
    プロピレン、および重量比１０〜２０％の他の熱可塑性
    樹脂を混合したことを特徴とする請求項１記載の廃プラ
    スチック燃料。
  4. 【請求項４】塵埃焼却炉上方に設置される走行クレーン
    などの窓硝子に噴射することに特徴を有する一辺が３ｍ
    ｍ以下に微細化された請求項１、請求項２または請求項
    ３記載の廃プラスチック燃料。
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