JP2005120316A

JP2005120316A - 燃焼用組成物

Info

Publication number: JP2005120316A
Application number: JP2003359541A
Authority: JP
Inventors: Takashi Takemoto; 隆志武本; Toshiki Isobe; 敏樹磯部; Kenji Inoue; 健次井上
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 2003-10-20
Filing date: 2003-10-20
Publication date: 2005-05-12

Abstract

【課題】ＦＲＰ破砕物をセメント製造設備や高炉等の燃焼設備に供給する際、良好なハンドリング性を有し、更に、安定した燃焼性を示す燃焼用組成物であり、特に、セメント焼成用ロータリーキルンの窯前に設けたバーナーより供給して、セメント焼成用の燃料としての用途において好適な燃焼用組成物を提供する。
【解決手段】平均粒径３〜５０ｍｍに破砕した繊維強化プラスチック破砕物１００重量部、及び平均粒径３〜５０ｍｍの粒状可燃物５０〜４００重量部よりなり、上記組成の燃焼用組成物をセメント焼成用ロータリーキルンの窯前に設けたバーナーより供給して、セメント焼成用の燃料として使用する。
【選択図】なし

Description

本発明は、繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰともいう。）破砕物をセメント製造等の燃料として用いるための新規な燃焼用組成物に関する。詳しくは、ＦＲＰ破砕物をセメント製造設備や高炉等の燃焼設備に供給する際、良好なハンドリング性を有し、更に、安定した燃焼性を示す燃焼用組成物であり、特に、セメント焼成用ロータリーキルンの窯前に設けたバーナーより供給して、セメント焼成用の燃料としての用途において好適な燃焼用組成物である。

廃ＦＲＰは、樹脂成形品の原料として再利用したとき、多量に含有される繊維が成形品の外観を悪化させて商品価値を低下させること、また、ＦＲＰに使用されている樹脂が熱硬化性樹脂である場合には熱成形ができず、他の製品に成形加工して再利用することが極めて困難であること、などの理由から、主として、埋立により最終処分されている。

しかし、埋立処分場の埋立可能量は年々減少し、また、新たな埋立処分場の確保は今後更に困難になっていくため、ＦＲＰの埋立処理を半永久的に継続することはできない。

その一方では、各種耐久性用品はその高強度化、高耐久性、軽量化を追求し、ＦＲＰの使用量が増加する傾向にあり、その結果、廃ＦＲＰの処理量も今後増加すると予想される。

そこで、ＦＲＰを燃料として使用して処理する方法が、今後期待される再利用方法として検討され始めている。

ところが、ＦＲＰを燃料として使用する場合、破砕後のハンドリングが問題となる。即ち、ＦＲＰの破砕物は、その表面にガラス繊維が露出して毛羽立ち、移送時、供給時等において、相互に絡み合って配管やホッパ内で滞留し、安定な移送、供給を阻害するという問題が生じる。

上記問題は、燃料として使用できる程度まで破砕処理されたＦＲＰ破砕物においては避けられない問題であり、早急な解決が望まれるところである。

また、ＦＲＰは大量のガラス繊維を含有するため、発熱量が少なく、低カロリーの燃料であるため、高温燃焼域を形成するための燃料として使用するには、安定な燃焼効果が望めないという問題があった。

従って、本発明の目的は、ＦＲＰの破砕物を燃料として使用する際のハンドリングの問題を解決し、安定に燃焼設備に供給可能であり、しかも、安定した燃焼カロリーを有する燃焼用組成物を提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた。その結果、ＦＲＰ破砕物を特定の大きさの粒状可燃物と特定の割合で混合することにより、流動性が向上してハンドリング性が良好となり、また、該粒状可燃物の有する燃焼カロリーを調整することによって、安定した発熱量を確保することが可能となり、上記課題を全て解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、平均粒径３〜５０ｍｍに破砕した繊維強化プラスチック破砕物１００重量部、及び平均粒径３〜５０ｍｍの粒状可燃物５０〜４００重量部よりなることを特徴とする燃焼用組成物である。

また、本発明は、上記燃焼用組成物をセメント焼成用ロータリーキルンの窯前に設けたバーナーより供給して、セメント焼成用の燃料として使用することを特徴とするセメントの製造方法をも提供する。

本発明の燃焼用組成物は、粒状可燃物を添加することにより、ＦＲＰ破砕物のハンドリング性を改良し、安定して燃焼設備に供給が可能であるとともに、該粒状可燃物による発熱量の向上により安定した熱量を発生することができる。

従って、例えば、セメント焼成用の燃料としてセメント焼成用ロータリーキルンの窯前に設けたバーナーより供給することによって、大量に処理することが可能であり、また、ガラス繊維もセメントクリンカー組成として取り込むことができる。

本発明において、ＦＲＰは公知のものが特に制限なく使用される。即ち、ＦＲＰは、ガラス繊維、炭素繊維等の繊維状充填材と熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂の樹脂とより基本的に構成される複合体であり、本発明ではこれらのＦＲＰが好適に使用される。

具体的には、上記熱硬化性樹脂として、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が例示される。また、熱可塑性樹脂として、ポリプロピレン、飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等が例示される。

また、上記組成には、必要に応じて、炭酸カルシウム、タルク、水酸化アルミニウム等の無機充填材やその他、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の安定剤、チタン系、鉄系等の無機顔料や溶性アゾ系、不溶性アゾ系、フタロシアン系等の有機顔料の着色剤などの添加剤が含有される場合もある。

上記含有される繊維状充填材の含有量は、一般に、樹脂１００重量部に対して繊維は１０〜１００重量部であり、また、無機充填材は樹脂１００重量部に対して２００重量部以下である。

これらＦＲＰを使用した成形体は、一般に、家庭用品、浴槽、自動車部品、船舶用部品等の用途に使用される場合が多い。

本発明において、ＦＲＰ破砕物は、上記用途に代表されるＦＲＰ成形体の廃棄物より、必要に応じて、ＦＲＰを分別し、これを破砕したものが好適に使用される。

本発明において、ＦＲＰ破砕物は、燃料としての燃焼性、供給の容易性などを考慮すれば、平均長径５０ｍｍ以下が適当であり、後記粒状可燃物との混合、輸送時の作業性を考慮すれば、２５ｍｍ以下、特に、３〜２５ｍｍの大きさに破砕されたものが好ましい。

本発明の燃焼用組成物の特徴は、上記ＦＲＰ破砕物と混合する粒状可燃物の平均粒径を３〜５０ｍｍ、好ましくは、３〜２５ｍｍとしたことにある。即ち、粒状可燃物の平均粒径が３ｍｍより小さい場合、得られる燃焼用組成物において該粒状可燃物によるハンドリング性を向上させようとすると、大量の粒状可燃物が必要であり、ＦＲＰ破砕物の処理量が低下する。また、粒状可燃物の使用量を落とせば、得られる燃焼用組成物のハンドリング性が低下し、ホッパーでの棚吊り等が起こる。

また、粒状可燃物の形状は、粒状であれば良く、ペレット状、不定形、球形、卵形、直方形、タブレット形、フレーク形等、任意の形状を採り得る。しかし、特に良好なハンドリング性を与えるためには、ペレット状、球状、タブレット状などの形状が好ましい。

一方、粒状可燃物の平均粒径が５０ｍｍを越えると、ＦＲＰと破砕物の均一混合が不十分となり、得られる燃焼用組成物の発熱量にばらつきが生じ、燃焼装置に供給した場合の安定した運転が困難となる。また、ハンドリング防止効果においてもばらつきが生じ、安定供給が阻害される。

前述したように、通常、ＦＲＰ破砕物のように、装置内での滞留が起こり易い物質を貯蔵する場合にホッパ角度を鋭角にすることは行われているが、これをＦＲＰ破砕物よりなる燃料に適用した場合、自重により、圧密状態になりやすく、しかも、形状の不均一が伴い、滞留の防止効果は殆どない。そのため、投入時に限らず、移送中における滞留が起き易く、燃料として燃焼設備に安定供給できなくなる。

また、上記ＦＲＰ破砕物はＦＲＰ自体が低カロリーであるため、安定な燃焼効果が望めず、均一な燃焼が困難であり、仮に均一に燃焼した場合でも、燃焼カロリーを持続できず、例えば、セメント製造用の燃料として使用した場合、セメント製造の運転が不安定となる。

これに対して、本発明の燃焼用組成物は、前記特定の粒径の粒状可燃物がハンドリング性を改善し、燃料として使用する際、安定した燃焼を行うことができる。また、特定の混合比率で粒状可燃物を使用することにより、ＦＲＰ破砕物の発熱量を補い、極めて安定な燃料となる。特に、後述するセメント製造のための燃料として使用する場合、燃料代替率を高く設定することも可能である。

本発明において、粒状可燃物は前記粒径を満足するものであれば特に制限されず、公知の粒状可燃物が特に制限無く使用されるが、発熱量４０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上、好ましくは、６０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上、さらに好ましくは、８０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上であることが安定した発熱量を実現できるため好ましい。

例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン等のプラスチック、ＲＤＦ（ゴミ固形燃料）、チャー（塩素含有廃プラスチックの脱塩素残渣）、ゴム、木材等の材質が挙げられる。

また、粒状可燃物は、その密度が０．７ｇ／ｃｃ以上、好ましくは、０．９〜１．２ｇ／ｃｃのものが詰まり防止、ハンドリング向上に好適である。

中でも、ポリプロピレン等のプラスチックは、発熱量が１０，０００ｋｃａｌ／ｋｇ程度と高く、また、密度も０．９ｇ／ｃｃ以上あり、本発明において好適に使用される。

本発明において、経済性を考慮した場合、かかる粒状可燃物も廃棄物を利用することが好ましく、例えば、本発明に好適に用いられる粒状可燃物としては、各種工場等より廃棄されるプラスチック類が好適に使用される。より具体的には、プラスチック製造工場、その他の成形加工工場、チップ化工場等から発生するプラスチック類や有機化合物等が例示される。

また、本発明の燃焼用組成物において、ＦＲＰ破砕物に対する粒状可燃物の混合割合はＦＲＰ破砕物１００重量部に対して、粒状可燃物が５０〜４００重量部、好ましくは、１００〜２００重量部となるように混合される。即ち、上記粒状可燃物の混合割合が、５０重量部未満の場合、ＦＲＰ破砕物のハンドリング性の向上効果に乏しく、移送、貯槽時にトラブル発生が起こり易くなる。また、得られる燃焼用組成物の燃料としてのカロリー安定化効果も望めない。

一方、該粒状可燃物の占める割合が、４００重量部を超える場合、燃焼用組成物としてのＦＲＰの量が低減する結果、その利用率が低下する。

本発明のセメント製造方法の燃焼用組成物の混合方法は特に制限されないが、好適な方法を例示すれば、前記特定の粒状可燃物の存在下に、ＦＲＰ破砕物を混合する方法である。即ち、ＦＲＰ破砕物のキルンバーナーへの供給前に粒状可燃物を混合させることにより、効率よく混合、供給することができ、極めて好都合である。

上記混合において使用する混合機としては、特に制限されないが、スクリュー式の混合機、攪拌式の混合機等の公知のものが使用可能である。そのうちキルンバーナーへの供給の工程中での粒状可燃物の添加混合が可能なスクリューコンベア等が好適に使用される。

上記混合時において、不均一な混合を防止するため、燃焼装置に供給する直前にも混合操作を行うことが好ましい。

本発明の燃焼用組成物は、種々の燃焼設備、例えば、セメントの製造設備、高炉等の燃焼設備において、燃料として使用される。特に、ＦＲＰに含まれる繊維状充填材が無機充填材の場合は、燃焼後に発生する残渣を有効に処理するためには、セメント製造設備に使用する燃料としての用途が最も適している。

即ち、セメント製造設備においては、燃焼用組成物を燃焼することによって生成する残渣は、製造されるセメントの成分として有効に活用することができ、廃棄すべき固形分を殆ど無くすることが可能である。

本発明のセメント製造方法の燃焼用組成物を貯蔵する場合の貯蔵方法は、特に制限されないが、サイロ等による貯蔵方法が好ましい。

上記セメント製造設備は、図１に示すように、セメント原料を予熱、更には仮焼するためのセメント原料予熱装置２と、かかる予熱されたセメント原料を焼成を行うためのセメント原料焼成用キルン３とよりなる。

上記セメント原料予熱装置２は、複数のサイクロン４をダクト５により連接し、その上部より供給されたセメント原料１が、順次予熱されながら、下方に移動し、最下段サイクロンの原料シュート９より焼成用キルン３に供給されるように構成される。また、セメント原料予熱装置の下部には仮焼室６が設けられ、キルン排ガスの熱と共に、予熱或いは仮焼に必要な熱をバーナーによって補充して該予熱装置に供給するよう構成される。

一方、セメント原料焼成用キルン３には主バーナー７が取り付けられており、セメント原料は、その発生熱により焼成されてクリンカーとしてグレートクーラー８に取り出され、冷却された後、石膏等の添加成分の配合、破砕処理等を経てセメントとなる。

本発明の燃焼用組成物を上記セメントの製造設備に投入する場所は特に制限ないが、ＦＲＰ破砕物１００重量部に対する粒状可燃物の割合が５０重量部以上、特に、１００重量部以上の場合、燃焼熱を有効に利用するため、図中Ａで示すように、セメントキルンバーナー（主バーナー、補助バーナー（図示せず）を含む）から焼成用キルンの窯前に燃料を吹込む燃料バーナー７における位置が最適である。

尚、燃焼用組成物をセメント原料予熱装置の下部の仮焼室へ投入することも考えられるが、更に上記バーナー部への供給に比べて温度が低いため、完全燃焼しにくく、熱量が回収が難しい。また、投入量を増加せしめた際、含有されるガラス繊維の仮焼炉への付着堆積等の問題も懸念される。

セメントの製造において、燃焼用組成物の供給量は、キルンバーナー、焼成用キルンの運転状況に影響を及ぼさない範囲で供給することが好ましい。

尚、燃焼用組成物をセメントキルンバーナーへ輸送する方法は特に制限されないが、ベルトコンベアー、スクリューコンベアー、あるいは空気輸送が好ましく用いられる。

以下実施例を挙げて本発明を詳細に説明する。

１．ハンドリング性
上記供給時における燃焼用組成物の輸送機、供給設備での輸送時のハンドリング性を下記の基準によって評価した。

○ ：装置内での滞留も無く、何ら問題なく輸送できた。

△ ：装置内での滞留により、輸送、供給に多少の支障が生じた。

× ：装置内に著しく滞留し、輸送、供給が不可能となった。

２．燃焼安定性
燃焼用組成物を吹込中のセメント原料焼成用キルンの出口温度（図のＡよりキルン側）を測定し、その変化の度合いを下記の基準により評価した。

○ ：殆ど変化が無く、極めて安定してセメントを製造することができた。

△ ：キルンの出口温度に僅かな変動があった。

× ：キルンの出口温度に大きな変動が生じ、キルンの運転を中止した。

実施例１〜５、比較例１
表１に示すＦＲＰ破砕物と表２に示す性状の粒状可燃物とを、表３に示す組成となるように供給しながら、スクリューフィーダーにより混合し、表３に示す燃焼用組成物をそれぞれ得た。

これらの燃焼用組成物を、計量機へ空送し、セメントキルンバーナーに供給してセメントの製造を行った。また、燃焼用組成物の供給量は、何れもセメントクリンカー１ｔの製造量に対し１５ｋｇの割合となるように調整した。

比較例１は発熱量の低さにより、温度低下が起こり、キルンの出口温度に大きな変動が生じた。

これに対して、実施例の燃焼用組成物を使用した場合、製造条件において問題は無く、また、得られたセメントの品質には特に問題なく、通常のセメント製造と同様の特性を有するものが得られた。

セメント製造設備の代表的な態様を示す概略図

符号の説明

１セメント原料
２予熱装置
３焼成用キルン
４サイクロン
５ダクト
６仮焼室
７主バーナー
８グレートクーラー
９原料シュート

Claims

平均粒径３〜５０ｍｍに破砕した繊維強化プラスチック破砕物１００重量部、及び平均粒径３〜５０ｍｍの粒状可燃物５０〜４００重量部よりなることを特徴とする燃焼用組成物。
請求項１記載の燃焼用組成物をセメント焼成用ロータリーキルンの窯前に設けたバーナーより供給して、セメント焼成用の燃料として使用することを特徴とするセメントの製造方法。
粒状可燃物の発熱量が４０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上である請求項１記載のセメント製造方法。