JP2008013698A - 産業廃棄物シュレッダーダストを用いた固形燃料およびそれを製造する方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】コストがかからず、省資源、省エネルギーに貢献し、化石燃料と同程度の熱量を得ることができるとともに、その発熱量の調節が可能な産業廃棄物シュレッダーダスト中のプラスチック、ゴム等の可燃物を用いた固形燃料およびその固形燃料を製造する方法を提供する。
【解決手段】産業廃棄物シュレッダーダストを用いた固形燃料は、産業廃棄物、特に廃自動車のシュレッダーダストを空気選別機によって分離した重ダストから渦電流選別機により非鉄金属を選別、除去し、残ったプラスチック、ゴム、銅線、ガラス等を含むダストを水または比重液を使用した選別機によって、水に浮いた比重１．０以下のものに選別、分離し、このように選別された比重１．０以下のプラスチック、ゴム等を含むダストと、木製の産業廃棄物を粉砕して得られた木屑とを所定の割合で混合し、該混合されたプラスチック、木屑等を減容機により減容、固化することを含む製造方法によって得られる。
【選択図】図１
【解決手段】産業廃棄物シュレッダーダストを用いた固形燃料は、産業廃棄物、特に廃自動車のシュレッダーダストを空気選別機によって分離した重ダストから渦電流選別機により非鉄金属を選別、除去し、残ったプラスチック、ゴム、銅線、ガラス等を含むダストを水または比重液を使用した選別機によって、水に浮いた比重１．０以下のものに選別、分離し、このように選別された比重１．０以下のプラスチック、ゴム等を含むダストと、木製の産業廃棄物を粉砕して得られた木屑とを所定の割合で混合し、該混合されたプラスチック、木屑等を減容機により減容、固化することを含む製造方法によって得られる。
【選択図】図１
Description
本発明は、産業廃棄物、特に廃自動車シュレッダーダストによって破砕することにより生じたシュレッダーダストを用いた固形燃料およびその固形燃料の製造方法に関する。
産業廃棄物のシュレッダーダストについては、本願出願人等によって特許文献１乃至特許文献３に開示されているように、減容固化について種々提案されている。
それらにおいて、シュレッダーダストから、特に水に浮くような比重が小さい極軽ダストを選別分離して、圧縮形成し、比重１．２〜１．４の固形物に変える管理型埋立材料の製造装置が特許文献２に開示されている。
それらにおいて、シュレッダーダストから、特に水に浮くような比重が小さい極軽ダストを選別分離して、圧縮形成し、比重１．２〜１．４の固形物に変える管理型埋立材料の製造装置が特許文献２に開示されている。
また、特許文献３に開示されているように、産業廃棄物シュレッダーダストの減容固化する方法およびそのための設備として、シュレッダーダスト中の水分を多く含む綿状ダストを減容固化機により減容成型固化して、埋立材料にしたり、固形燃料にも使用できるようにすることが提案されている。
このような産業廃棄物としては、これらの特許文献にも開示されているように、２００４年には約５５０万台にも達する廃車された自動車の破砕スクラップが注目され、その破砕スクラップから磁選機により、鉄分が回収され、残りの非鉄金属と非金属ダストとは主として空気選別法によって選別が行われていた。そして、特許文献１に記載のように、廃自動車から有価物を回収した後の残渣を風力により比重選別して軽い繊維屑を主体とする軽ダストと、ゴム、プラスチック、ガラス、金属屑を主体とする重ダストに分別し、軽ダストはサイクロンで回収した後に減容成形機で固形燃料化し、重ダストは渦電流選別でアルミニウム等の非鉄金属等を分別する方法および設備が提案されている。
特開平１１−２４４８３８号公報
実用新案登録第３０７６９５８号
特開２００３−２７５７３１号公報
このような本発明者等の提案の背景には、我国の廃車台数が年間約５５０万台に達する状況にあり、これらの大部分がシュレッダー破砕後に有用金属が回収されているが、その残渣である廃自動車シュレッダーダスト（ASR）が年間約６０万トン発生しているという問題がある。このようなＡＳＲの重質のものは、図５に示されるような、プラスチック、金属、ゴム、銅線等を含んでいる。このようなASRの最終処分については重金属イオン溶出規制が平成８年４月より実施され、管理型埋立処分が行われている。しかしながら、処分場の入手難により管理型埋立処分法が恒久的な解決法になり得ないことは明確である。
このような状況のもとで、ASRに多種類のプラスチックを含んでおり、可燃物であるプラスチックが高カロリーの熱量を持ち、燃料化に非常に適した物質であることから、再資源化の手段として燃料化が注目される。また、近年地球環境問題が叫ばれていることから、廃プラスチックを用いた低環境負荷型燃料としてRPF（Refuse Paper ＆Plastic Fuel）が注目されている。この燃料にはプラスチックとバイオマスである古紙あるいは木屑が使用されているが、廃プラスチックに塩素が含まれるとダイオキシン等が発生することから塩素系廃プラスチックの除去が必要であった。
また、図５から明らかなように、ASRにはプラスチックだけでなくゴム等の物質も含み、このゴムには燃焼の際に問題となる硫黄を含むことから、ASRを固形燃料化する場合はゴム中の硫黄の含有を考慮する必要があった。
さらに、産業廃棄物として、このようなASRだけでなく、現在、流通業界では経済性、利便性から最も良く使用されている木製品の搬送用パレットが注目され、使用不能のものが大量に発生している現状では、その処理が問題になっている。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、コストがかからず、省資源、省エネルギーに貢献した産業廃棄物シュレッダーダストを用いた固形燃料およびその固形燃料を製造する方法を提供することを目的とするものである。
また、本発明は、化石燃料と同程度の発熱量を得ることができるとともに、その発熱量の調整が可能な産業廃棄物を用いた固形燃料を提供することを目的とするものである。
上記目的を達成するために、本発明による産業廃棄物のシュレッダーダストを用いた固形燃料は、
前記シュレッダーダストとして廃自動車シュレッダーダストであるASRを用い、該ASRから風力選別により沈下して得られたプラスチック、ゴム等を、さらに水に浮くものとして分別された比重１．０以下のプラスチックおよびゴム、および
産業廃棄物にされた廃木材製品を破砕して得られた木屑を含み、
前記プラスチックおよびゴム等が前記木屑と所定の割合で混合されて減容、固化されていることを特徴とするものである。
前記シュレッダーダストとして廃自動車シュレッダーダストであるASRを用い、該ASRから風力選別により沈下して得られたプラスチック、ゴム等を、さらに水に浮くものとして分別された比重１．０以下のプラスチックおよびゴム、および
産業廃棄物にされた廃木材製品を破砕して得られた木屑を含み、
前記プラスチックおよびゴム等が前記木屑と所定の割合で混合されて減容、固化されていることを特徴とするものである。
このような固形燃料は、前記プラスチックおよびゴムと前記木屑が５：５から２：８の割合で混合されていることを特徴としている。
また、前記プラスチックがポリプロピレンおよびポリエチレンを主として含むことを特徴とする。
また、前記プラスチックがポリプロピレンおよびポリエチレンを主として含むことを特徴とする。
さらに、上記目的を達成するために、産業廃棄物シュレッダーダストを用いた固形燃料を製造する方法は、
産業廃棄物、特にASRを空気選別機によって分離した重ダストから渦電流選別機によりアルミニウム等の非鉄金属を選別、除去し、
残ったプラスチック、ゴム、銅線、ガラス等を５０ｍｍと１０ｍｍのふるいを用いて粒径５０〜１０ｍｍの大きさに調整し、
前記調整したふるい分け産物を水または比重液を使用した選別機によって比重１．０以下のものに選別、分離し、
このような選別された比重１．０以下のプラスチック、ゴム等を主体とするダストと、木製の産業廃棄物を粉砕して得られた木屑とを所定の割合で混合し、
該混合されたプラスチック、木屑等を減容機により減容、固化することを含む。
産業廃棄物、特にASRを空気選別機によって分離した重ダストから渦電流選別機によりアルミニウム等の非鉄金属を選別、除去し、
残ったプラスチック、ゴム、銅線、ガラス等を５０ｍｍと１０ｍｍのふるいを用いて粒径５０〜１０ｍｍの大きさに調整し、
前記調整したふるい分け産物を水または比重液を使用した選別機によって比重１．０以下のものに選別、分離し、
このような選別された比重１．０以下のプラスチック、ゴム等を主体とするダストと、木製の産業廃棄物を粉砕して得られた木屑とを所定の割合で混合し、
該混合されたプラスチック、木屑等を減容機により減容、固化することを含む。
このような固形燃料を製造する方法においては、前記水に浮いた比重１．０以下のプラスチックがPP（ポリプロピレン）、PE（ポリエチレン）を主として含むことを特徴とする。
また、上記固形燃料の製造方法においては、前記木屑とプラスチックとは、その混合比が５：５から８：２、特に、７：３となるように減容機において混合させて、減容、固化させることを特徴とする。
本発明による産業廃棄物のシュレッダーダストを用いた固形燃料は、
前記シュレッダーダストとしてASRを用い、該ASRから風力選別により沈下して得られたプラスチック、ゴム等を、さらに水に浮くものとして分別された比重１．０以下のプラスチックおよびゴムと、産業廃棄物にされた廃木材製品を破砕して得られた木屑とを、所定の割合で混合されて減溶、固化されたものであるので、石炭と同レベルの６５００〜８０００ｋｃａｌ／ｋｇの発熱量が得られ、高カロリーの熱量を有するプラスチックと木屑を利用することから、石炭等の化石燃料を削減することができ、それによって、ＣＯ２排出を抑制し、石炭の５分の１の価格で販売することができるという効果を奏するものである。
前記シュレッダーダストとしてASRを用い、該ASRから風力選別により沈下して得られたプラスチック、ゴム等を、さらに水に浮くものとして分別された比重１．０以下のプラスチックおよびゴムと、産業廃棄物にされた廃木材製品を破砕して得られた木屑とを、所定の割合で混合されて減溶、固化されたものであるので、石炭と同レベルの６５００〜８０００ｋｃａｌ／ｋｇの発熱量が得られ、高カロリーの熱量を有するプラスチックと木屑を利用することから、石炭等の化石燃料を削減することができ、それによって、ＣＯ２排出を抑制し、石炭の５分の１の価格で販売することができるという効果を奏するものである。
このような固形燃料は、水に浮いたASR中のプラスチックおよびゴムと産業廃棄物である木製パレットを破砕して得られた木屑が３：７の割合で混合されているのであり、いずれも産業廃棄物から得られたものであり、ゴムを含んでいても比重１．０以下のものが得られるため、ゴムに含まれる硫黄も問題にならず、また、前記プラスチックがポリプロピレンおよびポリエチレンを主として含むことから、塩素に関する問題もなく低環境負荷型の燃料を得ることができる。
さらに、上記目的を達成するために、産業廃棄物シュレッダーダストを用いた固形燃料を製造する方法は、
産業廃棄物、特にASRを空気選別機によって分離した重ダストから渦電流選別機により非鉄金属を選別、除去し、
残ったプラスチック、ゴム等を含むダストを水または比重液を使用した選別機によって、水に浮いた比重１．０以下のものに選別、分離し、
このように選別された比重１．０以下のゴム、プラスチック等を含むダストと、木製の産業廃棄物を粉砕して得られた木屑とを所定の割合で混合し、
該混合されたプラスチック、木屑等を減容機により減容、固化することによって得られるので、プラスチックおよびゴムと木屑の混合割合を上記３：７に限定することなく、混合割合を変えることにより熱量を調整することができ、用途に応じた熱量の固形燃料を得ることができる。
産業廃棄物、特にASRを空気選別機によって分離した重ダストから渦電流選別機により非鉄金属を選別、除去し、
残ったプラスチック、ゴム等を含むダストを水または比重液を使用した選別機によって、水に浮いた比重１．０以下のものに選別、分離し、
このように選別された比重１．０以下のゴム、プラスチック等を含むダストと、木製の産業廃棄物を粉砕して得られた木屑とを所定の割合で混合し、
該混合されたプラスチック、木屑等を減容機により減容、固化することによって得られるので、プラスチックおよびゴムと木屑の混合割合を上記３：７に限定することなく、混合割合を変えることにより熱量を調整することができ、用途に応じた熱量の固形燃料を得ることができる。
また、プラスチックおよびゴムと木屑は、減容機により減容、固化されて得られるので、その形状をコンパクトにすることができ、取り扱い性に優れ、かつオイルコークス、微粉炭などの化石燃料と同程度の利便性を有するものにすることができ、結果として、固形燃料を利便性、取り扱い性に優れたものとして提供することができる。
本発明の一実施の形態である産業廃棄物シュレッダーダストから固形燃料を製造するために、特に、廃自動車シュレッダーダストであるASRからそのためのプラスチック、ゴム等を取り出すための装置を、図１および図２を参照して説明する。廃車にされた自動車をシュレッダー破砕して有価物を回収した後に残るASRから塩素分が少ないプラスチックと硫黄分が少ないゴム等を取り出すための装置においては、第１の選別機となるふるい選別機４、第２の選別機となるふるい選別機９、第３の選別機となるジグザグ式空気選別機１０、第４の選別機となる渦電流選別機４０、第５の選別機となる５０ｍｍの振動スクリーンからなるふるい選別機４１および１０ｍｍの振動スクリーンからなるふるい選別機４２、第６の選別機となる浮沈選別機５０および圧縮成形装置である減容成形機６０からなっている。
第１の選別機４は、ASRを所定のサイズの粒度以下に整粒するためのふるい選別機であり、８０ｍｍ以上の粒度の粒子は再度シュレッダーで破砕される。
第２の選別機のふるい選別機９は、８０ｍｍ以下のサイズのダストを受けるように、丸目５ｍｍの振動スクリーンを有する傾斜振動スクリーンを備えている。このふるい選別機９では、５ｍｍ以下のサイズのダストであるガラス、土砂が取出されて、廃棄される。
第３の選別機である空気選別機１０は、８０〜５ｍｍのサイズに整粒されたASRを選別するための立型ジグザグ式空気選別機であって、このジグザグ式空気選別機は、中空箱構造をしていて、その内部に対向して設けた複数段の傾斜シュート３１を備え、傾斜シュート３１の最上部に供給された整粒されたダストに対して下から上向きに空気流を生じさせて、繊維ダスト、スポンジ屑、木片等を含む軽ダストを浮上させて捕集し、かつ重ダスト、金属類を自由落下させて選別することができる。この立型ジグザグ式空気選別機１０においては、上向きの空気流により上方から軽ダスト輸送ダクトを介して導きだされた軽ダストを、ロータリー弁１４を介して軽ダスト排出シュート１５を通して取り出して、サイクロン１２に送ることができる。その際、サイクロン１２からの空気は、排風機１７によって導出される。回収された軽ダストは固化することにより管理型埋立資材として使用できる。
また、第２の選別機において選別され、ロータリー弁１６、鉄分の金属類を取り出すマグネット分別機を介して取り出された沈下物である重ダストは、第４の選別機である渦電流選別機４０に供給される。渦電流選別機４０には移動するベルト２３が巻き回されたヘッドプーリ３２内に磁石が設けられ、強磁力を発する交番磁界によって反発物として飛ばされるアルミニウム等の非鉄金属類と、非反発物としてヘッドプーリ３２から直下に落下されるプラスチック、ゴム、ガラス、銅線等の重ダストに選別して取り出される。
前記ヘッドプーリ３２から落下した重ダストは第５の選別機である５０ｍｍのふるい選別機４１と１０ｍｍの振動スクリーンであるふるい選別機４２を用いて粒径５０〜１０ｍｍの産物に調整され、前記調整された重ダストは水を使用した第６の選別機である浮沈選別機５０に送られる。ふるい選別機４１において選別された５０ｍｍ以上のダストは廃棄され、また、１０ｍｍのふるい選別機４２において選別された１０ｍｍ以下のダストは廃棄される。
粒径が調整された前記重ダストは、水中に設けた浮沈選別機５０に投入される。この浮沈選別機５０においては、図３に示すように、白丸で示す水に浮いた比重１．０以下のプラスチック、ゴム等はオーバーフロー水ともに移動して水面近くに設けられた仕切り板５１に当り、その後回収網５２に導かれて回収され、黒丸で示す水に沈んだものはバケットエレベータ５３によって排出される。
この選別された比重１．０以下のプラスチック、ゴムは、固形燃料とするために後の工程で、減容成型機６０に送られるが、そのための、プラスチックに注目すると、このプラスチックは、図６に示されるように、大部分がポリプロピレン（ＰＰ）であり重量割合では８６％を占め、その他にポリエチレン（ＰＥ）を１３％、ＡＢＳ樹脂を１％含み、これらは、燃焼によってダイオキシンの発生する可能性のある塩素を含んだ塩化ビニールを含むことがない。これは、表１から明らかなように、塩素を多く含む塩化ビニールが比重１．０以上であるために、水を用いた浮沈選別機５０では、沈下して選別されないためである。即ち、食塩水に浮いた比重１．０以上のプラスチックでは、塩素量が非常に多く、この主要部となるのは塩化ビニールがこれに相当するからである。
その際、ゴムも浮沈選別機５０において水に浮いた比重１．０以下のものが同時に選別されることになるが、ゴムの比重が１．０以下のものには、種々の検査から明らかにされているように、問題となる硫黄がほとんど含まれず、固形燃料のためにプラスチックと一緒に使用することができる。
ところで、このような廃プラスチックを用いた低環境負荷型燃料としては、紙、木屑等が同時使用されるが、木屑としては、経済性と利便性から流通業界で大半を占めて使用されている木製パレットが注目されている。その使用できなくなった木製パレットが処理に困っている現状であることから、このような使用不能の木製パレットを破砕して木屑にして、固形燃料に使用されている。
上記のようにして得られた比重１．０以下のゴム、プラスチックは、木屑とともに、図４に示すようなスクリュー軸６４を使用した減容機６０における投入口６２から投入される。その際の混合比は、５：５〜２：８が実験的に採用されたが、その発熱量は、図７に示されるように、代替化石燃料として必要な５０００ｋｃａｌ／ｋｇを目標とすると、ASRの割合は、２０％〜５０％であることが明らかであるので、このような木屑とプラスチックの混合比となることが理解される。
上記のようにして得られたゴムおよびプラスチックと木屑とは、このような混合比にされて、減容機６０において、投入口６２から投入される。この場合、この減容機６０は、図４に示すように、平行した２軸の減容を行うスクリュー軸を備えたもので、スクリュー軸６４によって、側板６６に向かって減容、固化されながら送られた混合体は円形上に配置された各ノズル６８から押し出される。その際、ノズルの大きさは、径を３０ｍｍ、長さを１２０ｍｍのものを採用している。
上記のように製造された固形燃料は、ASRから水を使用した浮沈選別機５０により選別された比重１．０以下のプラスチック、ゴムと、産業廃棄物の木製パレット等を破砕した木屑を、所定の割合で混合して、減容機により減容、固化することにより得られるので、コストがかからず、省資源、省エネルギーに貢献するとともに、地球温暖化防止のＣＯ２排出量削減に貢献し、化石燃料の代替として大きなメリットがある。その際、このようにして得られた８０００ｋｃａｌ／ｋｇの固形燃料を１トン使用すれば、原油８６６リットルの削減に繋がる。
また、プラスチックおよびゴムと木屑の混合割合を変えることで熱量を調整することができるので、種々の化石燃料と同程度の熱量を得ることができる。そして、上記減容機６０の例からも解るように、コンパクトな形状の固形燃料が得られるので、オイルコークス、微粉炭などの化石燃料と同程度の利便性がり、貯蔵性、取扱性に優れた固形燃料を得ることができる。
なお、上記の実施の形態では、第一の選別点となる第２の選別機においては、ジグザグ式空気選別機１０が用いられたが、ジグザグ式以外の形式の空気選別機を使用しても良く、また、第二の選別点には渦電流選別機４０を採用したが、水または比重液を使用した選別機を用いて、浮沈選別機５０をこの選別機と共用させてもよい。
また、上記実施の形態における圧縮成形装置には、減容成形機６０として、スクリュウ成形機を使用したが、ピストン式の成形機であってもよく、特に限定されるものではない。
４ ８０ｍｍ径ふるい選別機
９ ５ｍｍ径ふるい選別機
１０ 立型ジグザグ式空気選別機
１２ サイクロン
１４ ロータリー弁
１６ ロータリー弁
１７ 排風機
２３ ベルト
３１ 傾斜シュート
３２ ヘッドプーリー
４０ 渦電流選別機
４１ ５０ｍｍ径ふるい選別機（振動スクリーン）
４２ １０ｍｍ径ふるい選別機（振動スクリーン）
５０ 浮沈選別機
５１ 仕切り板
５２ 回収網
５３ バケットエレベータ
６０ 減容成形機
６２ シュレッダダスト投入口
６４ スクリュー軸
６６ 減容機端面板
６８ 固形燃料出口
９ ５ｍｍ径ふるい選別機
１０ 立型ジグザグ式空気選別機
１２ サイクロン
１４ ロータリー弁
１６ ロータリー弁
１７ 排風機
２３ ベルト
３１ 傾斜シュート
３２ ヘッドプーリー
４０ 渦電流選別機
４１ ５０ｍｍ径ふるい選別機（振動スクリーン）
４２ １０ｍｍ径ふるい選別機（振動スクリーン）
５０ 浮沈選別機
５１ 仕切り板
５２ 回収網
５３ バケットエレベータ
６０ 減容成形機
６２ シュレッダダスト投入口
６４ スクリュー軸
６６ 減容機端面板
６８ 固形燃料出口
Claims (6)
- 産業廃棄物のシュレッダーダストを用いた固形燃料であって、
前記シュレッダーダストとして廃自動車シュレッダーダスト、即ち、ASRを用い、該ASRから風力選別により沈下して得られたプラスチック、ゴム等を、さらに水道水に浮くものとして分別された比重１．０以下のゴムおよびプラスチック、および
産業廃棄物にされた廃木材製品を破砕して得られた木屑を含み、
前記プラスチックおよびゴム等が前記木屑と所定の割合で混合されて減溶、固化されていることを特徴とする産業廃棄物シュレッダーダストを用いた固形燃料。 - 前記プラスチックおよびゴムと前記木屑が５：５から２：８の割合で混合されていることを特徴とする請求項１に記載された固形燃料。
- 前記プラスチックがポリプロピレンおよびポリエチレンを主として含むことを特徴とする請求項１に記載された産業廃棄物シュレッダーダストを用いた固形燃料。
- 産業廃棄物シュレッダーダストを用いた固形燃料を製造する方法であって、
産業廃棄物、特にASRを空気選別機によって分離した重ダストから渦電流選別機により非鉄金属を選別、除去し、
残ったプラスチック、ゴム、ガラス、銅線等を含むダストを水または比重液を使用した選別機によって、水に浮いた比重１．０以下のものに選別、分離し、
このように選別された比重１．０以下のゴム、プラスチック等を含むダストと、木製の産業廃棄物を粉砕して得られた木屑とを所定の割合で混合し、
該混合されたプラスチック、木屑等を減容機により減容、固化する
ことを含む産業廃棄物シュレッダーダストを用いた固形燃料の製造方法。 - 前記水に浮いた比重１．０以下のプラスチックがＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）を主として含むことを特徴とする請求項１に記載された産業廃棄物のシュレッダーダストを固形燃料の製造方法。
- 前記木屑とプラスチックとは、その混合比が５：５から８：２、特に７：３の割合となるように減容機において混合させ、減容、固化させることを特徴とする産業廃棄物のシュレッダーダストを用いた固形燃料の製造方法。
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