JP2007062135A - 炉への廃プラスチック吹込み方法 - Google Patents

Abstract

【課題】廃プラスチックを炉吹込み原料として用いる際に、吹込み配管の詰まりの発生を十分に防止可能な、炉への廃プラスチック吹込み方法を提供すること。
【解決手段】廃プラスチックを粒状化した後、炉に気送供給して炉内に吹込みための方法であって、前記粒状化した廃プラスチックから風力選別処理により軽量プラスチックを除去した後に炉内に吹込むことを特徴とする炉への廃プラスチック吹込み方法を用いる。廃プラスチックを粉砕処理することで粒状化すること、廃プラスチックを熱により溶融または半溶融化させた後固化させることにより減容固化させて粒状化すること、風力選別処理の後に篩い分け処理を行ない、篩下を炉に気送して炉内に吹込むことが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、廃プラスチックをリサイクルして再利用するための前処理技術に関し、特に容器包装リサイクル法の対象となる一般廃棄物プラスチック類を炉吹込み原料として用いる際の、炉への廃プラスチック吹込み方法に関する。

資源の有効利用のために、廃プラスチック（使用済プラスチック）を炉吹込み原料としてリサイクル利用する技術が知られている。例えば、廃プラスチックをコークスや微粉炭の代替原料として利用するために、高炉等の竪型炉に羽口から吹き込む技術である。吹込み原料として利用するためには廃プラスチックを所定粒径以下に粉砕する必要があるが、廃プラスチックの粉砕物は搬送性や流動性が極めて悪い場合があり、高炉の羽口等から気送供給して吹き込む際に、配管に詰まりを生じる等の問題が発生する恐れがある。このような問題を解決する方法として、廃プラスチックを薄いフィルム状のプラスチックと、固形のプラスチックとに分離して、別々に処理して粒状化して吹込む技術が知られている。例えば、詰まりを生じ易いフィルム状のプラスチックは熱により溶融または半溶融させた後固化して粒状化し、固形のプラスチックはそのまま粉砕処理することにより粒状化する。廃プラスチックの形態に応じて適切な前処理を行なうことで、廃プラスチックの搬送性や流動性を高めることが可能である（例えば、特許文献１参照。）。

廃プラスチック、特に一般家庭から排出される廃棄物である一般廃棄物プラスチックは、様々な形態のプラスチックの混合状態であり、このようなプラスチックをフィルム状のプラスチックと、固形のプラスチックとに分離する技術としては、揺動反発式選別機を用いるものや（例えば、特許文献２参照。）、風選によるもの等が知られている。
特開平９−１３７９２６号公報 特開２００１−２１９４２７号公報

上記のようにしてフィルム状のプラスチックと、固形のプラスチックとに分離されたプラスチックはそれぞれが別工程で粒状化された後に、別々に、あるいは混合して、貯留タンクに蓄えられて、気送供給により炉に吹込まれる。しかし、フィルム状のプラスチックと、固形のプラスチックとを別々に処理した場合でも、処理する廃プラスチックの状態によっては、炉への吹込み配管に詰まりを生じる場合がある。

したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、廃プラスチックを炉吹込み原料として用いる際に、吹込み配管の詰まりの発生を十分に防止可能な、炉への廃プラスチック吹込み方法を提供することにある。

このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）廃プラスチックを粒状化した後、炉に気送供給して炉内に吹込みための方法であって、前記粒状化した廃プラスチックから風力選別処理により軽量プラスチックを除去した後に炉内に吹込むことを特徴とする炉への廃プラスチック吹込み方法。
（２）廃プラスチックを粉砕処理することで粒状化することを特徴とする（１）に記載の炉への廃プラスチック吹込み方法。
（３）廃プラスチックを熱により溶融または半溶融化させた後固化させることにより減容固化させて粒状化することを特徴とする（１）に記載の炉への廃プラスチック吹込み方法。
（４）廃プラスチックを、フィルム状プラスチックを主体とする廃プラスチック（Ａ）とそれ以外の廃プラスチック（Ｂ）とに分別し、前記廃プラスチック（Ａ）を熱により溶融または半溶融化させた後固化させることにより減容固化させて粒状化して粒状物（ａ）とし、前記廃プラスチック（Ｂ）を粉砕処理して粒状化して粒状物（ｂ）とし、前記粒状物（ａ）と前記粒状物（ｂ）とを混合し、この混合体から風力選別処理により軽量プラスチックを除去した後に炉に気送して炉内に吹込むことを特徴とする炉への廃プラスチック吹込み方法。
（５）風力選別処理の後に篩い分け処理を行ない、篩下を炉に気送して炉内に吹込むことを特徴とする（１）ないし（４）のいずれかに記載の炉への廃プラスチック吹込み方法。

本発明によれば、廃プラスチックを気送配管での詰まりを発生させることなく炉に吹込むことが可能となる。吹込み原料としての廃プラスチックのかさ比重も大幅に増加し、廃プラスチックの処理効率が向上し、廃プラスチックのリサイクル利用も促進される。

廃プラスチックを破砕、あるいは加熱等により粒状化処理して粒状物を製造し、これを炉吹込み原料とする場合、炉に吹込む際の気送配管の詰まりの発生原因としては、まず、所定粒径を超える原料の混入が考えられる。通常は粒状化処理後に篩やスリット等を通過させることで粒径の大きな粒状物を排除しているが、細長い粒状物が篩目を通過する場合があるため吹込み原料に混入するものであり、例えば貯留タンクの排出口部分に振動篩を設けて、このような粒径の大きいプラスチック粒状物を気送前に除去することで配管の詰まりの発生を防止できる。しかし、このようなオーバーサイズのプラスチック粒状物の除去だけでは十分ではなく、本発明者らは、粒状物に混入した、比重の軽い、フィルム状のプラスチックや、綿状のプラスチックも気送配管の詰まり発生の原因であることを見出した。

フィルム状プラスチックは、本来は加熱による造粒化処理を行い粒状化した後に炉吹込み原料とすることが望ましいが、造粒処理を行う際に、造粒機を通過したものの、造粒状態が悪く、うまく造粒されなかったフィルム状のプラスチック（未造粒品）が造粒品に混入する場合がある。また、廃プラスチックを選別する際に、フィルム状に分類されずに、固形プラスチックとして分類されたフィルム状プラスチックに破砕処理等を行った場合も、フィルム状のままのプラスチックが炉吹込み原料に混入する。

綿状のプラスチックは、固形プラスチックを粉砕処理する際に微細な繊維状に砕かれたプラスチックが、気送配管の内壁に付着したのちに塊として剥離したり、貯留タンクの中で集合化すること等により生成したと考えられている。このような綿状のプラスチックは原料によっては大量に発生する場合もある。

このような軽いプラスチックは、粒径が小さいものであれば振動篩で選別して除去することも可能であるが、炉吹込み原料として適切な粒径と同程度の粒径のものは篩を用いて除去することは困難である。本発明者らは検討の結果、炉吹込み原料に混入した軽いプラスチックの除去には、吸引式の風力選別が特に有効であることを見出して、本発明を完成した。すなわち、廃プラスチックを粒状化した後、炉に気送供給して炉内に吹込みための方法であって、粒状化した廃プラスチックから風力選別処理により軽量プラスチックを除去した後に炉内に吹込むことを特徴とする炉への廃プラスチック吹込み方法である。比重の軽い、フィルム状のプラスチックや、綿状のプラスチックを軽量プラスチックとして除去するものである。

廃プラスチックを粒状化処理後に本発明を用いれば効果があり、特に炉吹込処理の直前に本発明を用いることが好ましい。廃プラスチックを粒状化する方法としては、粉砕処理、または熱により溶融または半溶融化させた後固化させることにより減容固化させることが適当である。熱により溶融または半溶融化させた後固化させる際には、急冷することにより収縮固化させた後に粉砕処理することが好ましい。

廃プラスチックがフィルム状のプラスチックとそれ以外のプラスチックとの混合状態である場合には、廃プラスチックを、フィルム状プラスチックを主体とする廃プラスチック（Ａ）とそれ以外の廃プラスチック（Ｂ）とに分別し、前記廃プラスチック（Ａ）を熱により溶融または半溶融化させた後固化させることにより減容固化させて粒状化して粒状物（ａ）とし、前記廃プラスチック（Ｂ）を粉砕処理して粒状化して粒状物（ｂ）とし、前記粒状物（ａ）と前記粒状物（ｂ）とを混合し、この混合体から風力選別処理により軽量プラスチックを除去した後に炉に気送して炉内に吹込むことを特徴とする炉への廃プラスチック吹込み方法を用いることが好ましい。

さらに、風力選別処理の後に篩い分け処理を行ない、粒径の大きい粒状物を除去した篩下を炉に気送して炉内に吹込むことが好ましい。

次に、図面を用いて本発明の一実施形態を説明する。図１は廃プラスチックをフィルム状プラスチックと、フィルム状プラスチック以外の廃プラスチック（固形プラスチック）とに選別して粒状化し、炉吹込み原料を製造して炉吹込みを行なう廃プラスチック処理ラインの概略図である。

本発明で用いる廃プラスチックには、異物や複数種類のプラスチックの混合状態である一般廃棄物プラスチックの他に、産業廃棄物プラスチック等を用いることも可能である。産業廃棄物プラスチックは多種類のプラスチックの混合状態ではないものが多く、本発明は、フィルム状プラスチックを主体とする廃プラスチック、固形プラスチックを主体とする廃プラスチックのような、フィルム状と固形のプラスチックを分離する必要のない廃プラスチックを処理する際にも用いることができる。

すなわち、本発明は、廃プラスチックを少なくともフィルム状プラスチックと固形プラスチックとに選別して、炉吹込み原料を製造する際に用いることが望ましいが、廃プラスチックの大部分がフィルム形状のプラスチックである場合や、逆に大部分が固形プラスチックである場合にも、分別工程を省略して、それぞれのプラスチックについて粒状化して炉吹込み原料とする際に本発明を用いることができる。なお、廃プラスチックをフィルム状プラスチックと固形プラスチックとに分別する場合には、完全に分離することは困難であり、フィルム状プラスチックとして選別されたプラスチックにはある程度の固形プラスチックが、固形プラスチックとして選別されたプラスチックにはある程度のフィルム状プラスチックが混入された状態である。

まず、各自治体等で回収後、つぶし固めてベール品の状態とされた廃プラスチックである原料ベール１を解砕機２で解砕する。次にプラスチック種類選別装置３により廃プラスチックから異物６を除去して固形プラスチック４とフィルム状プラスチック５とに分別する。分別するためには任意の方法を用いることが可能であるが、例えばプラスチック種類選別装置３として、揺動反発式選別機を用いて廃プラスチックを重量物（固形プラスチック４）と小径物（金属片、木屑等６）と軽量物（フィルム状プラスチック５）に分別する。フィルム状プラスチック５は磁選機でさらに鉄類を除去した後に破砕機８により破砕され、気送配管９により粉砕機１０に搬送されて粉砕される。気送配管９において重量物を分離除去する工程を設けて、重量物として固形プラスチックや異物を再度除去することが望ましい。重量物の分離除去方法としては、例えば気送配管９に開口部を設けて落下させる等の簡単な構成で行うことが可能である。重量物として除去した固形プラスチックは、固形プラスチックの処理ラインで処理するために、気送配管１１により固形プラスチックの処理ラインに気送することが好ましい。粉砕機１０では、溶融、造粒等の処理が可能なように、フィルム状のプラスチックをさらに小さなサイズに粉砕する。粉砕後は比重分離装置（遠心分離装置）等の比重差により廃プラスチックを分別して、異物および塩素含有プラスチックを沈降物として除去する工程を設けることもできる。粉砕されたフィルム状のプラスチックを造粒機１７により造粒し、所定の大きさの開口部を有するスクリーンを通過させることで所定粒径以下とした造粒物を、貯留槽１８で貯留する。

プラスチック種類選別装置３で選別された固形プラスチック４については、別途固形破砕機１２により破砕して、さらに固形粉砕機１５により粉砕して、所定の大きさの開口部を有するスクリーンを通過させることで所定粒径以下とした粒状物を、貯留槽１８で貯留して、炉吹きこみ原料として利用する。気送配管９において分離除去した重量物を、気送配管１１により固形プラスチック処理ラインに合流させ、固形粉砕機１５で処理することで、プラスチック種類選別装置３でフィルム状プラスチックに分類された固形プラスチックを回収して、固形プラスチックの収率を上げることができる。また、固形破砕機１２の破砕物とフィルム状プラスチックの処理ラインから分離された重量物を合流させた後に、磁選、風選機１３による処理を行って異物およびフィルム状プラスチックを除去し、その後に、固形粉砕機１５で処理することが望ましい。磁選・風選機１３においてフィルム状プラスチックと異物とを分離除去する。フィルム状プラスチックを分別して、気送配管１４によりフィルム状プラスチックの処理ラインに気送し、フィルム粉砕機１０で処理することで、固形プラスチックのかさ比重を高める効果があると同時に、フィルム状プラスチックの収率を上げることができる。また、気送配管１１を経由してフィルム状プラスチックの処理ラインから除去した異物を、固形プラスチックの処理ラインに混入している異物と共に除去することができ、効率的である。

上記のように、「フィルム状プラスチックラインから回収された固形プラスチック」を固形プラスチックとして固形プラスチックの処理ラインで処理し、「固形プラスチックラインから回収されたフィルム状プラスチック」をフィルム状プラスチックとしてフィルム状プラスチックの処理ラインで処理することで、フィルム状プラスチックと固形プラスチックとの分別がほぼ完全に近くなり、フィルム状プラスチックとして造粒されるフィルム状プラスチックの割合と、固形プラスチックとして粉砕処理される、固形プラスチックの割合を向上させることができる。しかし、上記のような工程を設けた場合であっても、貯留槽１８には、かなりの量のフィルム状プラスチックが造粒されない状態で混入している場合がある。また、綿状のプラスチックも発生する。そこで、貯留層１８より炉吹込み原料を切り出す際に、例えば貯留層１８の排出口において、風選機１９により吸引式の風力選別を行ない、軽量物としてフィルム状のプラスチックと綿状プラスチックとの除去を行なう。風選機１９により除去したプラスチックは、造粒機１７に気送して、再度造粒してフィルム状プラスチックの利用効率を高めることが好ましい。

貯留槽１８において、気送配管の詰まりの原因となる粒径の大きな粒状物の混入が多い場合には、貯留層１８から排出される粒状化プラスチックの篩い分けを振動篩等を用いて行ない、所定粒径を超える粒状物を除去することが好ましい。さらに、この篩分け時に、上記の風選機１９による吸引式の風力選別を、集塵作業と兼ねて行なうことがより好ましい。例えば、振動篩機への炉吹込み原料供給部でスポット的に集塵を行なうことで、集塵作業と共にフィルム状のプラスチックと綿状プラスチックとを除去することができる。これにより吹込み原料から粒径の大きな粒状物を除去すると同時に、フィルム状プラスチックや、綿状のプラスチックを除去できるため、一度に気送配管の詰まりの原因を全て除去可能であり、非常に効率的である。篩装置に付属する集塵機を利用する場合は、集塵されたダストから、造粒可能なプラスチックを分離して、造粒機１７へ気送する設備を設けて、集塵機で詰まりや棚吊り等が発生することを防止することが望ましい。

以上のようにして、炉２０に吹込む直前の段階でフィルム状プラスチックや、綿状のプラスチックを風力選別により除去した炉吹込み原料は、かさ比重が大幅に向上し、気送配管の詰まりを発生させることなく炉吹込みを行なうことができ、廃プラスチックを炉吹込み原料として利用する操業を安定して行なうことができる。

廃プラスチックとして、多種類のプラスチックの混合状態であり異物も混合された一般家庭からの容器包装リサイクル対象ごみを用いて、図１に示す工程と同様の方法で、高炉吹込み原料の製造を行った。プラスチック種類選別装置３として、クランク軸に取り付けられて揺動運動する傾斜した反発板上に被選別物を投入すると、物体の重量、形状および硬度の差により反発する弾道が異なることを利用して選別する揺動反発式選別機を用い、廃プラスチックをフィルム状プラスチック、固形プラスチック、異物に分別した。フィルム状プラスチックを破砕機により幅６０ｍｍ以下、最大長さ３００ｍｍに破砕し、さらに粉砕機により１８ｍｍ程度に粉砕した。粉砕されたフィルム状プラスチックは塩ビ等の塩素含有プラスチックを除去するために、水を用いた比重分離を行う遠心分離装置による処理を行った。遠心分離処理の遠心力は、１５００Ｇとした。遠心分離装置への投入物は、塩素濃度２．０ｍａｓｓ％であったのに対し、浮上物として回収したプラスチックは、塩素濃度０．３ｍａｓｓ％に脱塩素されていた。浮上物については、さらに１００℃で熱風乾燥を行った後、造粒機により所定の形状（６ｍｍ径、長さ１０ｍｍ程度の円筒形状）に造粒した。

プラスチック種類選別装置３で固形プラスチックに分別されたプラスチックは破砕機で破砕後に、粉砕機で粉砕して粒状化した。

上記のようにフィルム状プラスチックの処理ラインと固形プラスチックの処理ラインにより粒状化したプラスチックは、混合して貯留槽に貯留した。振動篩機（篩目１０ｍｍ）を用いて貯留槽から切り出したプラスチック粒状物のうち粒径の大きなものを除去して炉吹込み原料としたところ、かさ比重は３３０ｋｇ／ｍ³であった。オーバーサイズとして除去された原料は約５ｍａｓｓ％であった。

フィルム状と固形プラスチックの分別効果を高めるために、フィルム状プラスチックの処理ラインにおいて、破砕機から粉砕機への気送工程において配管に開口部を設け、重量物を除去して固形プラスチックに混合して、さらにその固形プラスチックの中からフィルム状プラスチックを回収してフィルム状プラスチックの処理ラインに戻して処理を行ったところ、プラスチック粒状物のかさ比重は３６０ｋｇ／ｍ³に増加した。

次に、篩の上部位置である、貯留槽の切り出し口（排出口）のスクリューコンベア上部を吸引してフィルム状、綿状のプラスチックの除去を行なった。篩い分け後のプラスチック粒状物のかさ比重は３７０ｋｇ／ｍ³であり、かさ比重がさらに向上した。なお、本実施例において、プラスチック粒状物のかさ比重は、プラスチック粒状物を１０００ｃｍ³のメスシリンダーに７５０ｃｍ³の位置まで投入し、１ｃｍの高さから５０回落下させ、その時の容積と質量を測定して容積あたりの質量を求め、これを１ｍ³あたりの質量ｋｇとして表した。

本発明の一実施形態であり、炉吹込み原料を製造して炉吹込みを行なう廃プラスチック処理ラインの概略図。

符号の説明

１ 原料ベール
２ 解砕機
３ プラスチック種類選別装置
４ 固形プラスチック
５ フィルム状プラスチック
６ 異物
８ 破砕機
９ 気送配管
１０ 粉砕機
１１ 気送配管
１２ 破砕機
１３ 磁選、風選機
１４ 気送配管
１５ 粉砕機
１７ 造粒機
１８ 貯留槽
１９ 風選機
２０ 炉

Claims (5)

1. 廃プラスチックを粒状化した後、炉に気送供給して炉内に吹込みための方法であって、前記粒状化した廃プラスチックから風力選別処理により軽量プラスチックを除去した後に炉内に吹込むことを特徴とする炉への廃プラスチック吹込み方法。
2. 廃プラスチックを粉砕処理することで粒状化することを特徴とする請求項１に記載の炉への廃プラスチック吹込み方法。
3. 廃プラスチックを熱により溶融または半溶融化させた後固化させることにより減容固化させて粒状化することを特徴とする請求項１に記載の炉への廃プラスチック吹込み方法。
4. 廃プラスチックを、フィルム状プラスチックを主体とする廃プラスチック（Ａ）とそれ以外の廃プラスチック（Ｂ）とに分別し、前記廃プラスチック（Ａ）を熱により溶融または半溶融化させた後固化させることにより減容固化させて粒状化して粒状物（ａ）とし、前記廃プラスチック（Ｂ）を粉砕処理して粒状化して粒状物（ｂ）とし、前記粒状物（ａ）と前記粒状物（ｂ）とを混合し、この混合体から風力選別処理により軽量プラスチックを除去した後に炉に気送して炉内に吹込むことを特徴とする炉への廃プラスチック吹込み方法。
5. 風力選別処理の後に篩い分け処理を行ない、篩下を炉に気送して炉内に吹込むことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の炉への廃プラスチック吹込み方法。

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