JP2008231229A - 金属含有廃プラスチックの処理装置及方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 金属部分とプラスチック部分の分離が困難な廃棄物をそれぞれに分離して金属と油の同時リサイクルを可能とし、小規模設備であっても経済性を有する金属含有廃プラスチックの処理装置及方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 金属を含む廃プラスチックを熱分解することによってプラスチック分を油化５して回収すると共に、金属を濃縮残渣７として回収する金属含有廃プラスチックの処置装置１において、内部に投入された金属を含む廃プラスチックを加熱手段６０によって加熱し、廃プラスチックを熱分解させてガス３化すると共に、金属分を金属残渣７として回収する熱分解槽１０と、熱分解槽で生成されたガス３を冷却して液体化する冷却塔２０と、冷却塔２０で液体化されたガス３を油５として回収する凝縮器３０とを備え、加熱手段６０は、回収された油５を燃料として利用可能に形成されてなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、金属含有廃プラスチックの処理装置及方法に関し、さらに詳しくは、金属を含む廃プラスチックを熱分解することによってプラスチック分を油化して回収すると共に、金属を濃縮残渣として回収する金属含有廃プラスチックの処理装置及方法に関する。

従来、廃プラスチック類は、重油などを燃料として定置炉で燃焼させると共に、廃銅線等は、定置炉又は、キルンに装入して同様に重油などを燃料として被覆のプラスチックをキルンで燃焼させて処理されていた。
しかし、廃プラスチック類を焼却処理することから、金属残渣は回収することはできても廃プラスチック類の再利用は出来なかった。また、廃プラスチックを燃焼させるとダイオキシン等の有害物資の発生のおそれがあり、そのような有害物除去のための排ガス処理設備等も必要となっていた。
そのため、近年では、石油資源の枯渇等の状況に鑑み、廃プラスチック類を単に焼却処理するのではなく、油化して再利用することが注目されている。

廃プラスチック類の油化設備は、各種のものが提案されているが、金属を含む廃プラスチックを油化するものとしては、例えば、特開２０００−１７６９３６号（特許文献１）がある。特許文献１は、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ）に代表される有機物、無機物又は金属のいずれか１つ以上をポリカーボネート上に積層してなる廃プラスチック材を溶融熱分解によりガス化し、このガスを冷却器により凝縮して液化することを特徴とするものである。

特開２０００−１７６９３６号公報

しかし、廃プラスチックの油化設備は、油の回収収益によって設備の稼動維持を図る必要があり、どうしても設備が大きくなりがちで、小規模設備では経済性に問題があった。
一方、携帯電話機の充電器ホルダ等、廃プラスチック類を多く含む金属スクラップの場合は、従来の焼却炉で処理していたのでは焼却時間がかかる上に、回収できる金属残渣が少なく、処理効率が良くなかった。
特許文献１にあっては、残渣として回収される金属の取り扱いについては開示されていない。

そこで、本発明は、金属を含有する廃プラスチックから金属と油の同時リサイクルを可能とする金属含有廃プラスチックの処理装置及方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、金属部分とプラスチック部分の分離が困難な廃棄物をそれぞれに分離することが可能な金属含有廃プラスチックの処理装置及方法を提供することを目的とする。

さらに本発明は、小規模設備であっても経済性を有する金属含有廃プラスチックの処理装置及方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために請求項１に記載の本発明は、金属を含む廃プラスチックを熱分解することによってプラスチック分を油化して回収すると共に、金属を濃縮残渣として回収する金属含有廃プラスチックの処置装置において、内部に投入された金属を含む廃プラスチックを加熱手段によって加熱し、廃プラスチックを熱分解させてガス化すると共に、金属分を金属残渣として回収する熱分解槽と、熱分解槽で生成されたガスを冷却する冷却塔と、冷却塔で冷却されたガスを油として回収する凝縮器とを備え、加熱手段は、回収された油を燃料として利用可能に形成されてなることを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の金属含有廃プラスチックの処理装置において、熱分解槽は、着脱可能な内筒を備え、内筒を交換することにより連続して処理を行うことを可能としたことを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載の金属含有廃プラスチックの処理装置において、内筒は、上部上蓋が開閉可能とされ、交換のための吊り下げ用フックを備えてなることを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項４に記載の本発明は、金属を含む廃プラスチックを熱分解することによってプラスチック分を油化して回収すると共に、金属を濃縮残渣として回収する金属含有廃プラスチックの処置方法において、内筒と加熱手段を備えた熱分解槽に投入された金属を含む廃プラスチックを加熱することにより廃プラスチックを熱分解させてガス化するステップと、熱分解により生成されたガスを冷却するステップと、冷却されたガスを油として回収するステップと、回収された油を加熱手段の燃料として利用するステップと、熱分解槽から内筒を取り外し、金属分を金属残渣として回収するステップと、そして、別の内筒を装着するステップとを含み構成されてなる金属含有廃プラスチックの処理方法を提供する。

上記課題を解決するために請求項５に記載の本発明は、請求項４に記載の金属含有廃プラスチックの処置方法において、廃プラスチックは、２００〜６００℃で加熱分解することを特徴とする。

本発明に係る金属含有廃プラスチックの処理装置及方法によれば、金属を含有する廃プラスチックを熱分解によってガス化してそれを油化すると共に、金属を残渣として回収し製錬原料とすることにより、金属と廃プラスチックの同時リサイクルができるという効果がある。尚、焼却により処理する場合はプラスチック分が多いほど焼却に時間がかかり、かえって効率が悪いが本発明ではプラスチック分が多いほど油を回収できるという効果がある。

また、金属部分とプラスチック部分の分離が困難な廃棄物であってもそれらを分離することができるという効果がある。

さらに、金属を回収することとしたため小規模設備であっても経済性を確保できるという効果がある。

また、処理物を直接燃焼させないため、排ガス量が減少し、環境汚染物質の大気排出も少なくなるという効果がある。

以下、本発明に係る金属含有廃プラスチックの処理装置及方法について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明に係る金属含有廃プラスチックの処理装置の一実施形態のブロック図である。初めに、金属含有廃プラスチックの処理装置について説明し、その後、その動作と共に金属含有廃プラスチックの処理方法について説明する。

図１に示された金属含有廃プラスチックの処理装置１は、概略として、熱分解槽１０と、ガス冷却塔２０と、凝縮器３０と、循環槽４０と、燃料タンク５０と、バーナ６０と、未燃ガスの燃焼装置７０を備えて構成されている。

熱分解槽１０は、図３及び図４に示されているように、内部に金属含有廃プラスチックを収容する空間を備えた円筒状の内筒１５と、内筒１５を着脱可能に配置す本体１１を備え、本体１１の下部側には内筒１５を加熱する加熱手段であるバーナ７０が設けられている。そして、本体１１の内側面は、燃焼装置７０による加熱に耐え得るように、耐火材１３によって覆われている。

内筒１５は、廃プラスチックを加熱分解する際の加熱及び内圧に耐えうるように金属性材料によって円筒状に形成されている。本実施形態ではＳＵＳが用いられている。もちろん、これに限らず、内部に耐熱材を貼付したり、耐熱塗料等をコーティングすることもできる。ＳＵＳは加熱残渣として残る金属残渣７の剥離性がよく、金属残渣７の回収が容易となるので好ましい材料である。内筒１５の上部側には開閉することで内部に処理すべき金属含有廃プラスチックを投入すると共に、熱分解後の金属残渣７を取り出すための上蓋１５ａが設けられている。また、上蓋１５ａには廃プラスチックを加熱分解することによって発生するガス３をガス冷却塔２０へ送るためのガス排気管１５ｂが設けられている。そして、ガス排気管１５ｂはガス冷却塔２０に接続されている。さらに、上蓋１５ａには内筒１５を吊り下げるためのフック１５ｃが複数配置されている。このフック１５ｃに、例えば、クレーン等の吊下具を掛止して内筒１５の着脱を行う。また、内筒１５には過熱防止用のエアノズル１５ｄが設けられている。

熱分解槽１０内に投入される金属含有廃プラスチックとしては、例えば、携帯電話機及びその充電器ホルダ、コネクタ・アダプタ類、樹脂付基板、ＣＤ、有機溶剤ペースト、シリコンウエハ、梱包されたＩＣチップ、油含有切削屑（ニッケル、タングステン、モリブデン等）の金属とプラスチックを容易に分離し難いものが対象となる。また、プラスチックの素材としては、ポリウレタン、メタクリル樹脂、ユリア樹脂、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等のプラスチック及び油を含む樹脂等がある。回収する油５の量を確保するためには樹脂分が５０％以上含まれているとよい。これらの廃プラスチックを熱分解槽１０内に投入して約２００〜６００℃に加熱することにより廃プラスチック類は熱分解されてガス化し、ガス冷却塔２０に送られる。

ガス排気管１５ｂと接続されたガス冷却塔２０は、熱分解槽１０から送られてきた廃プラスチックが熱分解したガス３を冷却する。ガス冷却塔２０は、送られてきたガス３に噴射ノズル２１によって冷却油(油を循環させて冷却)を噴射することにより温度を下げ、ガス３を冷却する。一方、噴射された冷却油は循環槽４０に蓄えられ、再びガス３の冷却に利用されるようになっている。冷却されたガス３は、凝縮器３０に送られる。

凝縮器３０は、ガス冷却塔２０で冷却されたガス３を冷却水(工業用水)で凝縮して油５として貯える。凝縮器３０に貯えられた油５は燃料タンク５０に運ばれ貯留されるようになっている。なお、本実施形態では、燃料タンク５０に貯留された油５の一部をバーナ６０に供給することにより熱分解槽１０における廃プラスチックのガス化に利用している。これにより、バーナ６０を稼動させるための重油等の燃料を節約又は不要とすることができる。

さらに、処理装置１は燃焼装置７０を備えており、凝縮器３０内に滞留する回収できなかった未燃ガスを燃焼装置７０に送り完全に焼却して排気する排ガス処理を行うようになっている。また、処理する廃プラスチックによっては塩素が含まれているものもあることから塩素も完全に燃焼させて処理をおこなうようになっている。さらに、熱分解槽１０でバーナ６０を燃焼させた際の排ガスも排気管１７によって燃焼装置７０に送られるようになっている。

以上のように構成された処理装置１によって、金属含有廃プラスチックの処理が行われるが、処理が終わった内筒１５は本体１１から取り外され、内部に残った金属残渣７の回収が行われる。金属残渣７の回収は、図２に示すような、金属残渣７の取出装置９０によって行われる。すなわち、取出装置９０は、基台９１に２本の支柱９３、９３が立設されて形成されており、その支柱９３、９３の途中位置に設けられた支持部材９３ａに内筒１５を傾倒可能に支持させることにより、上蓋１５ａを取り外した内筒１５を傾けることによって金属残渣７を回収容器９７に移し変えてその回収を行う。

また、内筒１５が取出装置９０に移動している場合には処理装置１が稼動しないのは効率が良くない。そのため、図５に示すように、内筒１５を複数用意し、熱分解処理の終わった内筒１５を冷却すると共に、次の使用まで待機するための待機冷却ゾーン１００を備えており、図示しない天井クレーンによって複数の内筒１５を順番に熱分解槽１０の本体１１に装着する取り回しを行うことによって連続的な処理を可能としている。すなわち、熱分解槽１０での処理が終わった内筒１５は一旦待機冷却ゾーン１００に運ばれ、空冷によって冷却された後、取出装置９０によって内部の金属残渣７の回収が行われる。この間に既に金属残渣７の回収が終了した内筒１５が熱分解槽１０の本体１１に装着されて熱分解処理が進められる。本実施形態では、５つの内筒１５を準備することで連続的な処理を行うようになっている。

次に、本発明に係る金属含有廃プラスチックの処理方法について上述した金属含有廃プラスチックの処理装置１の動作と共に説明する。図６は、本発明に係る金属含有廃プラスチックの処理方法の一実施形態のフローチャートである。

初めに、金属含有廃プラスチックを熱分解槽１０の内筒１５内に投入する（ステップＳ１）。そして、バーナ６０を点火し内筒１５を加熱して、内部に投入された金属含有廃プラスチックを熱分解する（ステップＳ２）。加熱は約２００〜６００℃で行われる。６００℃で十分に分解する。尚、温度は処理すべき廃プラスチックにより変動するので適宜その温度範囲で調整を図るとよい。バーナ６０による加熱によって熱分解されたガス３はガス冷却塔２０に送られ冷却水を噴射されて冷却されて液体化する。液体化したガス３は凝縮器３０内で油５となり油化される（ステップＳ３）。

油化された油５は燃料タンク５０内に貯留される（ステップＳ４）。貯留された油５は適宜回収することができるが、この油５をバーナ６０の燃料として利用することもできる。本実施形態ではこの油５をバーナ６０に送り、燃料として供給する（ステップＳ５）。また、熱分解槽１０内でのバーナ６０の燃焼により発生する排ガスや未燃のガス及び凝縮器３０内に滞留する塩素を含むガスを燃焼装置７０によって排ガス処理が行われる（ステップＳ６）。

加熱分解が終了した内筒１５はフック１５ｃを図示しない天井クレーンによって掛止し、熱分解槽１０の本体１１から取り外され、待機冷却ゾーン１００に運ばれる（ステップＳ７）。約２〜３時間放冷された後、内筒１５から金属残渣７の取り出しが行われる（ステップＳ８）。取り出された粉砕機７は金属の製錬原料として利用される。この間、別の内筒１５が熱分解槽１０の本体１１に設置され廃プラスチックの熱分解処理が継続されており内筒１５の取り回しが行われる。金属残渣７の取り出しが終了したら再度熱分解槽１０の本体１１に取り付けられ金属を含有する廃プラスチックが投入されて、以後これを順次繰り返す。

携帯電話機の充電器ホルダを１０ｋｇ処理したところ、燃料油として利用可能な性状の油６ｋｇと、油化残渣２ｋｇを回収することができた。油化残渣にはプラスチック分は残留しておらず金属の製錬原料として利用可能な性状であった。尚、フィルム類、塩ビ、フェノール樹脂を含有する樹脂、ＰＥＴ樹脂材料は油化が難しかった。

上述した本発明に係る金属含有廃プラスチックの処理装置及方法によれば、金属を効率的に分離し難い金属を含有した廃プラスチックをそれらを分離することができると共に、小規模設備であっても経済性を確保することが可能となる。

以上のように、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能であることはいうまでもない。

本発明に係る金属含有廃プラスチックの処理装置の一実施形態のブロック図である。 取出装置によって内筒から金属残渣を取り出す状態を示す側面図である。 熱分解槽の側面断面図である。 内筒の平面図である。 取出装置と待機冷却ゾーンを示す平面図である。 本発明に係る金属含有廃プラスチックの処理方法の一実施形態のフローチャートである。

符号の説明

１ 処理装置
３ ガス
５ 油
７ 金属残渣
１０ 熱分解槽
１１ 本体
１３ 耐火材
１５ 内筒
１５ａ 上蓋
１５ｂ ガス排気管
１５ｃ フック
１５ｄ エアノズル
１７ 排気管
２０ ガス冷却塔
２１ 噴射ノズル
３０ 凝縮器
４０ 循環槽
５０ 燃料タンク
６０ バーナ
７０ 燃焼装置
９０ 取出装置
１００ 待機冷却ゾーン

Claims (5)

1. 金属を含む廃プラスチックを熱分解することによってプラスチック分を油化して回収すると共に、金属を濃縮残渣として回収する金属含有廃プラスチックの処置装置において、
   内部に投入された金属を含む廃プラスチックを加熱手段によって加熱し、前記廃プラスチックを熱分解させてガス化すると共に、金属分を金属残渣として回収する熱分解槽と、
   前記熱分解槽で生成されたガスを冷却する冷却塔と、
   前記冷却塔で冷却されたガスを油として回収する凝縮器と、
   を備え、
   前記加熱手段は、回収された前記油を燃料として利用可能に形成されてなることを特徴とする金属含有廃プラスチックの処理装置。
2. 請求項１に記載の金属含有廃プラスチックの処理装置において、
   前記熱分解槽は、着脱可能な内筒を備え、当該内筒を交換することにより連続して処理を行うことを可能としたことを特徴とする金属含有廃プラスチックの処理装置。
3. 請求項２に記載の金属含有廃プラスチックの処理装置において、
   前記内筒は、上部上蓋が開閉可能とされ、交換のための吊り下げ用フックを備えてなることを特徴とする金属含有廃プラスチックの処理装置。
4. 金属を含む廃プラスチックを熱分解することによってプラスチック分を油化して回収すると共に、金属を濃縮残渣として回収する金属含有廃プラスチックの処置方法において、
   内筒と加熱手段を備えた熱分解槽に投入された金属を含む廃プラスチックを加熱することにより前記廃プラスチックを熱分解させてガス化するステップと、
   熱分解により生成されたガスを冷却するステップと、
   冷却されたガスを油として回収するステップと、
   回収された前記油を前記加熱手段の燃料として利用するステップと、
   前記熱分解槽から前記内筒を取り外し、金属分を金属残渣として回収するステップと、
   そして、別の内筒を装着するステップと、
   を含み構成されてなる金属含有廃プラスチックの処理方法。
5. 請求項４に記載の金属含有廃プラスチックの処置方法において、
   前記廃プラスチックは、２００〜６００℃で加熱分解することを特徴とする金属含有廃プラスチックの処理方法。

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