JP3583374B2 - 廃プラスチックのリサイクル設備 - Google Patents

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  • Disintegrating Or Milling (AREA)
  • Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、廃プラスチックを重いプラスチック片と軽いプラスチック片に分類して回収するための廃プラスチックのリサイクル設備に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般家庭からゴミなどの一般廃棄物が排出され、工場、事業所やスーパマーケットからは、産業廃棄物として発泡スチロール材、シート、フィルム、袋、ボトルなどの形で、多量のプラスチック類が大量に排出され、これら、較的薄い形状の廃棄プラスチック物品は、プラスチックの原材料として再資源化されたり、棒材や杭などの成形品に加工されたり、再生固形燃料や再生油の原料に使用されている。特に、2000年には包装物リサイクル法が施行され、そのような資源の再利用を促進するために、近年は、プラスチック廃棄物は、かなり分別され、まとめて回収されるようになった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
生活環境に対するダイオキシン汚染を防止する観点から、上述のような廃プラスチックの再資源化と再生固形燃料化を図るには、排プラチック材から塩素含有樹脂、例えば、ポリ塩化ビニル(PVC)を除く必要がある。また、廃プラスチックを成形原材料として再利用するには、できるだけプラスチックの種類毎に細かく分類する必要があり、特に、利用量の圧倒的に多いポリ塩化ビニルとポリエチレンは、別個に分類して、分離回収することが重要であり、このようなプラスチックを種類毎に分離できるリサイクル設備が必要であった。
【0004】
本発明は、上記に鑑みて提案されたものであって、家庭ゴミなどの一般廃棄物や産業廃棄物として廃棄される廃プラスチックを、重いプラスチックと軽いプラスチックとに分別して回収できるものでありながら、更にポリ塩化ビニルなどの塩素含有樹脂を分離するなど、廃プラスチックの内重いプラスチック片の細分回収が可能で且つ、連続的に操業でき、しかも分離精度を高めた廃プラスチックのリサイクル設備を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の廃プラスチックのリサイクル設備は、各種の廃プラスチックを破砕する破砕機と、廃プラスチックの破片の供給を受けて液体とを混合して混合物にする混合槽と、該混合槽から供給された該混合物から比重差を利用して軽いプラスチック片と重いプラスチック片とに分離する遠心分離機とを有している。遠心分離機は、両端側に出口部を設けて水平軸周りに回転して筒内面に沿うように液体に遠心力を付与する回転筒を有し、該回転筒内には、回転する中空軸と該中空軸の長手方向の中間部位に混合物を回転筒内に放出する開口部とから成る回転軸が挿通され、さらにこの回転軸には、回転筒内で回転軸の一方端部側と他方端部側とに区分して回転軸上に互いに反対の螺旋方向を有する1対の螺旋体が搭載されて構成されている。そしてこの遠心分離機においては、該一方端部側の螺旋体は、その螺旋周縁が回転筒内面に沿う液体層の中間深さに位置して液体層に浮く軽いプラスチック片を該一方端部側の出口部に送って排出し、該他方端部側の螺旋体は、その螺旋周縁が筒内面に近接配置されて、液体層に沈む重いプラスチック片を該他方端部側の出口部に送って排出するものであり、これによって重いプラスチック片と軽いプラスチック片とに選別するものである。本発明の一つの廃プラスチックのリサイクル設備は、上記遠心分離機の次に更にハイドロサイクロンが設けられており、このハイドロサイクロンは、上記遠心分離機から分離されてきた重いプラスチック片と作用液体とを混合して成る混合物が供給さて、渦下降流で比較的重いプラスチック片を、また溢流によって比較的軽いプラスチック片を分離するものであり、本発明の別の廃プラスチックのリサイクル設備は、上記遠心分離機の次に更に第2遠心分離機が設けられており、上記の第1遠心分離機は、液体として水を使用した上記混合物が供給され、第2遠心分離機は、水よりも比重の大きい重液と上記第1遠心分離機から分離されてきた重いプラスチック片とを混合する重液槽から上記混合物が供給されるように構成されており、重いプラスチック片を更に細分回収するものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明の遠心分離機において、回転筒には、水平に設けられて、内部に供給された上記混合物に回転で遠心力を加えて長手中間部の開口部から周囲の回転筒内部に送り出す中空軸の回転軸と該回転軸の周囲に水平に相対回転できるように設けられ、回転筒は、上記送り出されて来る混合物にさらに遠心力を加えて、プラスチック片の比重差をを利用して、内面に沿って保持された液体層に浮く中心側の上記軽いプラスチック片と、液体層に沈む回転筒内面側の上記重いプラスチック片とに分離する。
回転筒内部においては、上記中空回転軸の一方端部側の周囲に搭載されて、上記中心側に浮いている軽いプラスチック片のみを、又は液体と共に、上記回転筒の一方端部の出口から分離する螺旋方向の少なくとも液体層中間深さまで届く一方端部側螺旋体を備えている。さらに、該回転筒内部において上記中空回転軸の他方端部側の周囲に搭載されて、上記回転筒内面側に沈んでいる重いプラスチック片のみを、又は液体と共に、上記回転筒の他方端部の出口から分離するように螺旋方向を有して上記回転筒内面に近接する他方端部側螺旋体を備えている。
【0007】
こうして、本発明のリサイクル設備では、破砕機によって破砕された廃プラスチックの破片に混合している重い廃プラスチックと軽い廃プラスチックとが、混合槽において水などの液体と混合され、その混合物は、撹拌されて付着物が除去されてから遠心分離機に供給される。
遠心分離機では、混合物は、中空回転軸の内部に供給されて回転され、遠心力が加えられて気泡などが排除されて気泡などの影響をなくして、液体層に沈む重いプラスチック片と液体層に浮く軽いプラスチック片とに先ず分離され、次に中空回転軸の一方端部側と他方端部側の各螺旋体によって回転筒の両端部の一方の出口とと他方の出口から別々に精度良く連続的に、液体と分離して、又は液体と共に取り出される。
本発明の遠心分離機においては、また、液体の比重を細かく選択することにより、廃プラスチックの選別をその比重差によって細かく多くの種類に分離できる。特に、液体として水を使用することができ、この場合は、水により、ポリ塩化ビニル(PVC)などの比重が1.0より大きな重いプラスチック片は容易に分離できる。
【0008】
遠心分離機の回転筒は、両端部とも内面を円筒面とすれば、各分離されたプラスチック片は液体と共に取り出されるが、液体からの分離は、後工程で篩によって行うことができる。
回転筒の端部にいずれか端部にテーパ部を設けることによって、後述のように各プラスチック片を液体から分離して、取り出すこともできる。例えば、上記の回転筒は、該他方端部に回転筒の内面側の液体層と回転筒中心側の空気とにまたがる先細のテーパ部を備えたものが好ましく、この場合、他方端部側の螺旋体は、その螺旋周縁が、上記回転筒の該テーパ部のテーパ状内面に近接する世に配置され、液体層に沈む上記の重いプラスチック片を、該液体層から分離して、上記他方端部の出口部から排出させる。テーパ状内面は、他方端部に行くほど内径が狭められているので、遠心力の作用により液体層がテーパ面を上って出口部側へ流れるのを妨ぐことができ、出口部からは、液体と分離して、重いプラスチック片のみを排出することができる。当該一方端部側の回転筒は、円筒面であってもよいし、この他方端部側と同様にテーパ部を設けて内面をテーパ状にすることもでき、設計の選択性を高められる。
【0009】
回転筒は、当該一方端部側においても、回転筒内面側の液体層と回転筒中心側の空気とにまたがる該一方端部側に先細のテーパ部を設けるのが好ましく、この場合は、一方端部側螺旋体は、その螺旋周縁が少なくとも液体層の中間深さまで届いて、軽いプラスチック片を当該一方端部側の出口部に送って排出させる。このテーパ面は、液体層の出口部への流れを遮断するので、出口部からは、液体と分離した軽いプラスチック片が排出される。他方端部側の回転筒端部では、円筒面としてもよいが、上記のようにテーパ部を設けることもできる。
【0010】
このようにして、遠心分離機において、液体に対する比重の差ないし密度の差により重いプラスチックと軽いプラスチックに有効に分離することができる。特に、密度の異なる液体を使用して、分類するプラスチックを適宜変更することができる。液体には、水又は適当な水溶液が利用でき、これにより、水より重い塩素含有樹脂、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビフェニールと、水より軽いプラスチック、例えば、ポリオレフィン類、例えば、ポリエチレンとを分離することができる。廃プラスチックからポリ塩化ビニル片などの塩素含有材料を分別することにより、再利用の際の塩素系有害ガスの発生を懸念するこなく、加工供給することできる利点がある。
【0011】
上記破砕機は、廃棄物を50〜200mmの寸法の粗い破片に粗砕する粗砕機と、粗い破片を10〜16mmの寸法の細かい破片に粉砕する粉砕機とから成るものが好ましい。廃棄物が粗砕機による粗砕後にさらに粉砕機によって10〜16mmの細かい破片に粉砕すると、遠心分離機での破片の重なり合いが少なくなって液体層による比重選別作用を良く受け分離が促進される。
また上記粗砕機と粉砕機との間には硬質物除去手段が設けることもできる。この硬質物除去手段は、土砂を除去する篩機と、鉄を除去する磁選機と、アルミや銅、黄銅、ステンレス鋼などの非磁性金属類を除去する非磁性金属類選別機とを含むようにすると、また、土砂が篩機によって粉砕前に除去されて剪断を主とする粉砕機の摩耗を防止でき、さらに有用な鉄や非磁性金属を磁選機と非磁性金属類選別機とによって回収することができる。
【0012】
上記の遠心分離機は、上記回転軸の中空内部に該回転軸の一方端の回転継手を介して連通した混合物供給部を設けるのが好ましく、供給サイドでは、液体漏れを起こさずに連続的に混合物が混合物供給部から回転軸の中空内部に供給される。
さらに、回転筒を覆う固定ハウジングを配置して、このハウジングは、上記一方端部側の出口と他方端部側の出口をそれぞれ覆う区画部を有する構造にするのがよい。この場合、回転筒の両端部の各出口から出て来る軽いプラスチック片や重いプラスチック片を飛散させずにハウジングの各区画部で捕捉することができる。
【0013】
さらに、上記遠心分離機は、その上記回転軸及び螺旋体と上記回転筒との間の相対速度差を調節できるように上記回転軸と上記回転筒とを別々に回転駆動する駆動部を有した構成にしてもよく、回転筒内部に供給された混合物が液体との比重差によって効果的に軽いプラスチック片と重いプラスチック片とに分離されるように、回転筒内部に滞留している時間を上記相対速度差の設定によって調節することができる。
【0014】
さらにまた、上記遠心分離機は、液体として水を使用して、ハイドロサイクロンと組合せることが好ましく、遠心分離機から供給された重いプラスチック片に水と混合してハイドロサイクロンに供給し、ハイドロサイクロンからの渦下降流に重い重いプラスチック片と溢流中に軽いプラスチック片とにさらに、分離する。これは、作用液体に同じ水を使用して混合物を3種類の比重差グループのプラスチック片に分離できる。
【0015】
リサイクル設備は、さらに、乾燥機と、固形物形成機とを含むのがよく、上記乾燥機は、上記遠心分離機からの軽いプラスチックの供給を受けて乾燥後に上記固形物形成機に供給することができる。上記乾燥機は、上記遠心分離機からの軽いプラスチックの供給を受けて乾燥後に上記固形物形成機に供給する。予め、塩素を含有したポリ塩化ビニル(比重が約1.16〜1.70)などの重いプラスチック片を排除しておけば、ポリエチレン(比重が約0.93〜0.95)などの軽いプラスチック片を、固形化に悪影響を与える水分を乾燥機で除去してから、固形物形成機によってダイオキシンの発生のない固形燃料などの固形物に加工することができる。固形物形成機には、ペレットミルや造粒機、エキストルーダを使用することができる。
【0016】
【実施例】
次に、本発明の廃プラスチックのリサイクル設備を実施例によって添付図を参照にして以下に詳細に説明する。
【0017】
遠心分離機の詳細について、図1及び図2を参照して詳しく説明すると、図1において、遠心分離機30は、その水平軸周りに回転する回転筒35を備え、回転筒35は、この例では、ほぼ中央部から一方端部側に回転筒内周面を円筒面とした円筒部35Aを備え、円筒部35Aの内周には、回転筒内周面に遠心力による液体層を形成するために内側鍔状に液留め堰35Eが設けられている。
回転筒35は、この例では、他方端部側には回転筒の内周面を先細のテーパ状としたテーパ部35Bから成るものである。回転筒は、当該一方端部側の円筒部35Aの端部に軽いプラスチック片の出口部35Lを、また、テーパ部35Bの端部に重いプラスチック片出口部35Hを、筒体の周壁の一部を開口する開口部として形成してある。
【0018】
回転筒35内部には、回転軸37が挿通されて、 回転軸37は、中空状とされ、1対の螺旋体36A、36Bの間には開口部31Mを設けて、回転軸37中空部から回転筒35内部に連通し、回転軸37中空部には、混合物供給管31が、一方端部側の軸受け部を貫通して、配置され、混合物供給管31は、一端が開口部31M近傍に配置され、他端は、該回転軸37の右端の回転継手32とを介して混合物供給部33に連通している。混合物供給部33から供給されたプラスチック片と液体との混合物は、混合物供給管31を通り、当該一端から回転軸37中空部を介して開口部31Mに移動し、混合物は、さらに、開口部31Mから、1対の螺旋体36A、36Bの間であって回転筒35の内部に放出され、放出された混合物は、回転筒35の高速回転による遠心力を受けて、回転筒35内周面に、層状に保持される。
【0019】
さらに、回転軸37は、回転筒内部において、互いに螺旋方向反対の1対の螺旋体36A、36Bが同軸的にその回転軸周りに固定され、回転軸37の回転に伴って回転する。回転軸上の螺旋体36Aと螺旋体36Bは、一方端部側の円筒部35Aと他方端部側のテーパ部35Bに配置され、その回転方向においては、それぞれ、軽いプラスチック片PLと重いプラスチック片PHを、それぞれ対応する出口部35L、35Hの方向に送るように配置されている。
当該一方端部側の軽いプラスチック片を送る螺旋体36Aは、円筒部35Aでは螺旋周縁が液体層中間部に入る程度の外径を備えている。他方端部側の重いプラスチック片用螺旋体36Bは、テーパ部35Bの内面に近接する外径とされる。
【0020】
さらに、ハウジング39は、回転筒35の各出口部35L、35Hに対応して内部区画室39Aと39Bを形成し、それぞれの内部区画室の下方には軽いプラスチック出口部39Lと重いプラスチック出口部39Hとを設けて、回収する。回転筒35と、回転軸37及び螺旋体36から成るスクロールとは、左端部の各プリー38A、38Bによって、別個に回転駆動される。回転筒35は、少なくとも内周面に供給した混合物を遠心力により回転筒35の内周面に沿って層状に保持できるように、高速回転される。他方の回転軸37及び螺旋体36A、36Bの回転は、それぞれの螺旋体周縁が、回転筒内面との相対的回転で、プラスチック片を互いに端部側に送るような相対速度で回転駆動する。
【0021】
この際、回転筒35と螺旋体36A、36Bとが、回転速度差を設定して回転駆動され、一般には、螺旋体36A、36Bを含むスクロールの回転速度を回転筒35より高くなるように回転駆動されるが、回転筒35の回転速度と螺旋体36A、36Bの回転速度とは、重いプラスチックPH1と軽いプラスチックPL1との分離精度を見ながら混合物W6の回転筒35内での滞留時間を調節するように設定することができる。
【0022】
重いプラスチック片PH1は、螺旋体36Bによってテーパ部35Bに送られ、テーパ部35Bの水きり作用により液体と分離されながら、重いプラスチック出口部35Hに向かって移動され、出口部35Hから排出される。
他方の軽い廃プラスチック細片PL1は、液体層に浮遊しているので、円筒部35Aの螺旋体36Aによって、当該一方端部側に移動され、軽いプラスチック出口部35Lに向かって移動され出口部35Lからは液体Wと共に排出される。回転筒35の上記の他方端部側は、上記のテーパ部35Bと設けずに、円筒面にすることもでき、対応出口部35L、35Hからそれぞれ液体WTと共に重いプラスチック片PH及び軽いプラスチック片PLが分離される。
【0023】
図2は、図1に示した遠心分離機の変形例を示すが、この例では、回転筒の一方端部側にもテーパ部材を配置して、軽いプラスチック片を液体ないし水からも分離するための内部構造を設けたことが異なっている。この例は、該一方端部側の円筒部35Aの端部側に固定されてテーパ部材35Cが、円筒部35Aと回転軸37との間に配置されている。テーパ部材35Cは、拡径したその端部を液体層Wの中間位置に保持され、テーパ部材35Cの縮径側の端部が回転筒35の一方端部側に固定されていて、回転筒35と一体に回転する。さらに、テーパ部材35Cの縮径側の端部内周が、回転筒35の一方端部に設けた軽いプラスチック出口35Lと連通しており、テーパ部材35Cの内周面には、上記の一方端部側の螺旋体36Aの螺旋周縁が近接して配置され、これにより、液体層Wに浮遊する軽いプラチック片を、一方端部側の螺旋体36Aの螺旋周縁がテーパ部材35Cの内正面側に掻き揚げて、液体層と分離して、出口部35Lから排出させる。
【0024】
この構造には、液体層のみを排出するために、円筒体35の円筒部35Aの端部には、集水用の狭幅の円板状空所35Fが同軸状に形成されて、円板状空所の円周部が縮径側の端部と回転筒端部との間の空間に連通し、さらに円筒状空所35Fの中心軸側は、一方端部側の軸受部で、回転軸37の外周と円筒部35Aの軸支部の内周部との間隙部を通って、液体出口部34に繋がっている。これにより、液体出口部34から、円筒部35Aの端部で、軽いプラスチック片を分離した液体は、円板状空所35Fと軸受部での間隙と液体出口部34を通って、排出される。
【0025】
以上のような遠心分離機を利用した廃プラスチックのリサイクル設備の例を図3〜図5に示すが、集積された各種廃プラスチックやシュレッダーダストを含む廃棄物Wが、ショベルローダなどの投入装置からスクリューフィーダなどの定量供給装置を介して粗砕機10に定量供給され、そこで略50〜200mmの粗い破片に破砕される。
【0026】
破片W1は、振動篩やロータリディスクセパレータ(ミラクルセパレータ)や風力選別機などの篩機13によって土砂Z1が除去される。管や缶、煉瓦などの異物の多い廃棄物の場合は、ロータリディスクセパレータが利用でき、大径輪体と小径輪体とが軸方向に交互に配列された複数の回転ロータを隣接ロータ同士の大径輪体と小径輪体とで篩目用間隔を形成するように傾斜フレーム上に配列しており、中間部上方から被処理物W1を供給し、それら反発性物は転がり落ちて分離される。廃プラスチックが多く、比較的予め良く選別されている廃棄物の場合は、振動篩や風力選別機や水平なロータリディスクセパレータが好適である。
【0027】
風力選別機は、破片W13がコンベヤなどによって上方から供給されるホッパーと、該ホッパーから破片W1を垂直な竪形分離管の中間部へ定量供給する水平な供給手段と、竪形分離管の上端部に上端部で連通し且つ内部に負圧を発生させる吸引ブロワーを備えた竪形サイクロン筐体とから成っている。
【0028】
竪形分離管の下端部の開口部を吸引ブロワーの空気吸引口とし、竪形分離管内に上昇空気流を発生させ、土砂Z1を自重で落下させ且つ軽量破片W2を空気流によって竪形サイクロン筐体内へ搬送分離し、下端開口部を土砂Z1の取り出し口とし、またサイクロン筐体の下端部に軽量破片W2の取り出しロータリシール弁を設けている。竪形分離管は、垂直の他傾斜状態にも設置でき、また下方にかけてジグザグ状の屈曲部として比較的長い摺動落下経路を形成し、土砂Z1と破片W2とがその摺動落下経路を移動している間に良く分離れるように構成される。
【0029】
竪形サイクロン筐体は、頂端面に吸引ブロワーを備えた円筒部と下端部に軽量破片W2の取り出しロータリシール弁を設けた倒円錐部とから構成されており、フレーム上に搭載リングで固定されている。竪形分離管は、竪形サイクロン筐体の上端部において接線方向で連通しおり、分離搬送されて来た軽量破片W2が筐体内で螺旋を描いて落下するようにしている。吸引ブロワーとしては、インバータ制御の可変速電動機によって回転駆動され、風量の多いルーツブロワーなどが使用されており、その排気口に浮遊物を回収するためにバグフイルターが設けられている。吸引ブロワーは、竪形分離管の供給中間部に一定の軽量物分離負圧を発生させており、バイブロフイーダなどによる定量供給でこの一定の分離負圧が維持されている。
【0030】
今日、粗砕機10として多数提案されているが、一般的な粗砕機10を概略説明すると、ホッパーの下方のケーシング内部の作業室に上から下に噛み込むようにモターと減速機とでなど速回転駆動される2本の破砕スクリューを水平に軸承しており、コンテナーや各種容器など大形廃棄物を粗砕して下方から粗いスクリーンを通して排出するようにしている。この破砕によって金属やプラスッチク、木材などを複合材製品から分離して磁力選別機や非磁性金属類選別機による選別を行い易くしている。破砕スクリューの外周縁には、被破砕物に対する噛み込みを促進する各種形状の突出刃を適宜設けることが出来る。
【0031】
他に粗砕機10としては、廃棄物Wが袋や容器などに包まれている場合は、破袋機能を持っことができ、下方に狭くなった処理空間を形成する傾斜側板付きホッパーを有したケーシング内で回転駆動されるロータと、その長手方向に複数組配列されたなぎなた状破袋刃とから成るものが使用され、上記スクリュー型を二次破砕機としてその前に一次破砕機として設置することが出来る。ロータは、なぎなた状破袋刃間において横断した上仕切り板の中央部上で軸受で軸承されている。上仕切り板の下には、円弧面上に固定刃の縦通材を複数固定して粗いスクリーンを形成した下仕切り板が設けられている。
【0032】
他に、粗砕機として従来からあるハンマークラッシャーやロータリプレスクラッシャーが廃棄物中の多い混入物に応じて適宜選択使用される。スクリュークラッシャーは、二軸式や一軸式もあり、回転テーパ状破砕スクリュー部やストレート破砕スクリュー部とケーシング内面の複数の長手方向固定刃やテーパ状部とストレート部との間のリング状固定刃の間で破砕を行い、粉砕を省き得る大きさまで破砕することが出来る。
【0033】
粗砕され、土砂Z1の除去された破片W2からはクーレンに吊られた円盤状又は櫛歯状の電気磁石から成る磁力選別機15によって鉄などの磁性物Z2が除去される。さらに、磁性物Z2の除去された破片W3からは非磁性金属Z3、例えば、アルミや銅、黄銅、ステンレス鋼などが、回転磁界を利用して反発する非磁性金属類選別機17によって除去される。土砂Z1や磁性物Z2、非磁性金属類Z3の除去された破片W4は、粉砕機19に供給される。非磁性金属類選別機17は、永久磁石式ドラム回転型非磁性金属類セパレータであって、投入された非磁性金属類は良伝導体で磁力線によって電磁誘導現象をおこしてうず電流を発生し、永久磁石を備えた高速回転ドラムによって非磁性金属類Z3は強力な交流磁界を受けて非磁性金属類内部に発生するうず電流と反発し合い弾き出されることになる。その場合、非磁性金属類の種類によって弾き出される度合が異なる。
【0034】
粉砕機19も、今日多数提案されてはいるが、一般的な粉砕機19を概略説明すると、二軸式剪断型のものでは、ある程度の大きさの粗砕された破片W4をケーシング内で左右一対の上から下へ噛み込む回転破砕刃と対応した相手軸の突出刃及びスクリーンを成す縦通固定刃とで細断していきスクリーンによって所望の大きさ、例えば10〜16mm程度の破片W5を得る。粉砕機19としては、この二軸式剪断型の他に一軸式カッター型のものも使用される。ホッパーの下方のケーシング内部の作業室内にそれぞれ複数の回転破砕刃と固定刃とを交互に配列してそれらの間で粗砕物を細断する。
【0035】
底部には横断支持板の幅方向に隔設され、より細かな格子状を成す複数の縦通固定刃部材から成るスクリーンを取り付け、このスクリーンによって所望の大きさの破片を得る。回転破砕刃は、固定刃の中央部の軸受で支持された回転軸に回転方向に位相を順次ずらして取り付けられる。回転破砕刃の刃先側にも短固定刃が設けられる。他に、粉砕機19としては、二軸式又は一軸式のロータリプレスクラッシャーが有り、回転テーパ状破砕スクリュー部やストレート破砕スクリュー部とケーシング内面の複数の長手方向固定刃やテーパ状部とストレート部との間のリング状固定刃の間で粉砕することが出来る。
【0036】
硬質物の除去されて粉砕された細かい破片W5は、次に、撹拌機付き定量供給機19Aによって所定量ずつ混合槽21に送られ分離作業液体の水と混合される。混合槽21には、スクリュー撹拌器22が設けられており、その撹拌作用によって細片W5を均一に混合すると共に細片W5から付着物を分離する。混合槽21は給水装置20から上水Y1が補給され、常にほぼ一定レベルの水を作用液体WTとして保持している。
【0037】
細片W5と水WTの混合物W6は、混合槽21からポンプ23によって上記の遠心分離機30に供給される。この遠心分離機30には、例えば図2に示すように、軽いプラスチック片PLと、重いプラスチック片PHとを液体からも分離して分別せするものが好ましく、液体を別に取り出す。
【0038】
図2に示すように、混合物W6は、中空回転軸37を通してその長手方向中央部に混合物出口31Mから回転筒35の内部に供給され、回転によって遠心力が加えられて気泡が除かれて回転筒35の内面に沿って保持された水に浮く中心側の軽いプラスチックPL1(例えば、ポリエチレン:比重0.94)と水に沈む回転筒内面側の重い廃プラスチックPH1(例えば、ポリ塩化ビニル:比重1.3やナイロンのポリアミド樹脂:比重1.1)とに、回転軸37の周りに搭載された螺旋体36によって分離される。この実施例は、苛性ソーダなどのアルカリ性水溶液を使用せず、液体管理が容易で、設備の傷みも少ない。
【0039】
細片W5と水WTの混合物W6は、混合槽21からポンプ23によって遠心分離機30の内部に右端の回転継手32を介して中空の回転軸37を通してその中央部の開口部31Mから回転筒35内部に供給される。回転筒35の内部で混合物W6は回転によって遠心力を加えられて、気泡が除かれる。液体WT、例えば、水に対する比重差に応じて液体層Wより重いプラスチック片PHは、回転筒35の内面側に沈み、液体層より軽いプラスチック片PLは、中心部寄りの回転軸37の周りの空気部に向かって浮く。
【0040】
遠心分離機30から分離された重いプラスチック片PHに、さらに、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)とポリスチレン(PS)などの比重が1より大きい2種類の重いプラスチック片が混合されていれば、それらにまた作用液体として水を混合してハイドロサイクロン70によって、渦下降流で比較的重いPETを、また溢流によって比較的軽いPSを分離することができる。分離された重いプラスチック片PHは、塩素を含んだ物は後記のように処理され、分離された軽いプラスチック片PLは、脱水機又は乾燥機64によって乾燥されて、後記のような固形成形機65〜67に送られる。分離された水WTは、ストレーナ71で濾された後にリターンタンク72に集められてからポンプによって混合槽21に戻される。
【0041】
分離された重いプラスチック片PHにさらに、多くの種類の重いプラスチック片が混合していれば、上記遠心分離機30の次に適時、図5に示すように遠心分離機を設けて、比重が順次1.0より大きくした作用液体を利用していくように構成される。第2遠心分離機50を設けた場合、第1遠心分離機30からの重いプラスチック片PH1(比重が1より大きいポリ塩化ビニルとポリアミド樹脂との混合物W7)は、遠心式などの脱水機41において脱水されてから比重調整槽の重液槽43に供給されて水より比重の大きい重液Y2と混合される。重液槽43は、重液タンク43Aから重液供給装置43Bによって重液Y2が補給される。
【0042】
重液槽43からポンプによって混合物W7は第2遠心分離機50には供給される。第2遠心分離機50は、上記第1遠心分離機30と同じ構造を有しており、ただ水に代えて塩水などの重液(最大比重約1.4)を廃プラスチックの比重差分離のために使用している(例えば、重液の比重が、ポリ塩化ビニルの比重1.3より若干小さいく、ポリアミド樹脂の比重1.1より若干大きい1.2に設定されている)。混合物W7は、第2遠心分離機50によって重いプラスチック片PH2(ポリ塩化ビニル)と軽いプラスチック片PL2(ポリアミド樹脂)とに分離され、重液はポンプによって重液タンク43Aに戻される。
【0043】
重いプラスチック片のポリ塩化ビニルPH2は、脱塩機61に供給されて、加熱され、塩素が塩素蒸気X1として除去される。塩素蒸気X1は、冷却器62で冷却凝縮され、水に吸収されて塩酸X2として回収される。又は、塩素蒸気や塩素ガスは、塩素ガス吸収装置において、生石灰に吸収させることもできる。脱塩された廃プラスチック片W8は、造粒機65でプラスチック固形物X3に成形される。他方、第1と第2の遠心分離機30、50からの軽い廃プラスチックPL1、PL2のポリエチレンやポリアミド樹脂は、乾燥機63に供給されて乾燥後にペレットミル66や造粒機65、エキストルーダ67などの固形物形成機に供給されて、固形燃料や油化原料、高炉還元材、コークス炉燃料に利用可能な固形物X4に成形される。エキストルーダ67からの固形物は、さらにリペレットミル68で再生プラスチックペレットX5としてリサイクルされる。
【0044】
ペレットミル66は、横置き状態で回転可能に支持されて回転駆動される水平回転円筒体のリング内に開口部から乾燥した細片状の軽いプラスチックが供給される。リング内では、その内面に圧接された2個の押し込みローラの転動輪が矢印に転動され、それらの回転方向後側空間に混合物が集められ、転動輪によって圧縮されて、リングの周囲壁を成すダイの、例えば直径5mmの多数のダイ孔から圧密化され押し出される。5〜7mm程押し出されたところで、リングの外側に設けられたカッターブレードによって切断されて、粒状固形物が得られる。転動輪の外周面には、細片の取り込みスリップを防いで取り込みを容易にするために多数の溝が形成されている。粒状固形物は、カッターブレードによって切断された際に崩れた物を篩がけして選別除去するためにコンベヤで円筒篩機に供給され、保形性の良い粒状固形物が冷却機に送られて空気冷却されるのがよい。
【0045】
造粒機65について概略説明すると、一端部の投入口から投入されたプラスチックを含む軽量物を他端部の取り出し口に至る長手方向にかけて搬送しながら破砕、混練、圧縮及び粉砕を行い、摩擦や圧縮の発熱で温度を上げ、プラスチックを溶融するもので、細長ケーシング内の長手方向に並設され対向方向に回転駆動される一対の回転軸と、それらの各々に取り付けられた螺旋体及び圧搾体と、これらに対して所定の隙間をとってケーシング内に取り外し可能に付設された耐摩耗性内張体と、取り出し口の固形化用ノズル付き多孔板とから構成されている。圧搾体は、特に粉砕と溶解を促進する臼状圧搾部を構成している。他の造粒機としては、手の平で団子を丸めるような動きをする擦り合わせ板式造粒機も使用される。
【0046】
【発明の効果】
本発明の廃プラスチックのリサイクル設備の遠心分離機は、回転円筒内で、液体層に沈む重いプラスチック片と液体層に浮く軽いプラスチック片とに先ず分離し、次に中空軸回転軸の一方端部側と他方端部側の各螺旋体によって回転筒の両端部の一方及び他方の各出口から別々に精度良く連続的に分離して排出することができる。液体層を成す液体の比重を選択して重液に調整することにより、廃プラスチックの選別を重液の比重に対比してより細かく多くの種類に分離でき、特に、液体を水とすれば、水より軽いプラスチック片と重いプラスチック片とに効果的に分離することができる。さらに、回転筒が円筒面とすれば各プラスチック片は液体と共に取り出すことも可能になる。上記遠心分離機の次に更にハイドロハイクロンを設けた廃プラスチックのリサイクル設備では、ハイドロサイクロンに上記遠心分離機から分離されてきた重いプラスチック片と作用液体とを混合して成る混合物が供給さて、渦下降流で比較的重いプラスチック片を、また溢流によって比較的軽いプラスチック片を精度良く連続的に分離でき、また上記遠心分離機の次に更に同じ構造の第2遠心分離機を設けた別の廃プラスチックのリサイクル設備では、上記の第1遠心分離機は、液体として水を使用した上記混合物が供給され、第2遠心分離機は、水よりも比重の大きい重液と上記第1遠心分離機から分離されてきた重いプラスチック片とを混合する重液槽から上記混合物が供給されるように構成され、重いプラスチック片を更に精度良く連続的に細分回収できる。
【0047】
上記回転筒は、その他方端部側にテーパ部を設けて、他方端部側螺旋体の螺旋周縁をテーパ部の内面に近接するように配置すれば、テーパ部側の出口からは、液体の付着の殆どない重いプラスチック片を取り出すことができる。
【0048】
回転筒は、その一方端部側にテーパ部を設けて一方端部側螺旋体を少なくとも液体中間深さまで届くように配置すれば、テーパ部側の出口からは、液体の付着の殆どない軽いプラスチック片を効率的に取り出すことができる。
【0049】
上記破砕機は、廃棄物を粗砕機と粉砕機とを含んで、粗砕機と粉砕機との間には硬質物除去手段が設ければ、細かい破片に粉砕されるので遠心分離機での破片の重なり合いが少なくなり、液体による比重選別作用により、分離が促進される。また、硬質物除去手段により、土砂などが除去されて剪断を主とする粉砕機の摩耗を防止でき、有用なステンレス鋼鋼を含む鉄鋼屑や、非磁性金属類の金属屑を回収することができる。
【0050】
また、上記遠心分離機は、回転継手を介して連通した混合物供給部を設け、液体漏れを起こさずに連続的に混合物が混合物供給部から回転軸の中空内部に供給することができ、上記回転筒を覆う固定ハウジングを備えれば、取り出しサイドでは、回転筒の両端部の各出口から放出される軽いプラスチック片や重いプラスチック片を飛散させずにハウジングの各区画部で捕捉することができる。
【0051】
さらに、上記遠心分離機は、その上記回転軸及び螺旋体と上記回転筒との間の相対速度差を調節できるように上記回転軸と上記回転筒とを別々に回転駆動する駆動部を設ければ、この相対速度差の設定によって廃プラスチックの回転筒内部での滞留している時間を調節することができ、これにより、比重差によって効果的に軽いプラスチック片と重いプラスチック片とに分離できる。
【0052】
さらにまた、上記遠心分離機は、液体として水を使用し、さらに、ハイドロサイクロンを利用すれば、作用液体に同じ水を使用して混合物を3種類の比重差グループのプラスチック片に分離できる。
【0053】
本発明のリサイクル設備は、さらに、乾燥機と、ペレットミルや造粒機、エキストルーダなどの固形物形成機を含むことでき、乾燥機により遠心分離機からの軽いプラスチックを乾燥した後に固形物形成機により固形化することができ、塩素を含有したポリ塩化ビニルなどの重いプラスチック片を含まないで固形化すれば、使用中のダイオキシンの発生を伴わない固形燃料などの固形物に加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るリサイクル設備の遠心分離機の縦断面図。
【図2】本発明の実施例に係るリサイクル設備の別の形態の遠心分離機の縦断面図。
【図3】本発明の実施例に係るリサイクル設備を示すフローチャート。
【図4】本発明の実施例に係る廃プラスチックのリサイクル設備を使用する作業工程を示すフローチャートである。
【図5】本発明の別の実施例に係る廃プラスチックのリサイクル設備を使用する作業工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 廃プラスチックのリサイクル設備
10 破砕機(粗砕機)
13 硬質物除去手段(篩機)
15 硬質物除去手段(磁選機)
17 硬質物除去手段(非磁性金属類選別機)
19 破砕機(粉砕機)
21 混合槽
23 ポンプ
30 第1遠心分離機
31 回転軸
31A中空部の通路
31M混合物出口
32 回転継手
33 混合物供給部
34 液体出口部
35 回転筒
35A円筒部
35B円錐状部
35H重い廃プラスチック出口
35L軽い廃プラスチック出口
36 螺旋体
39 ハウジング
41 脱水機
43 重液槽
50 第2遠心分離機
61 脱塩手段
63 乾燥機
65 固形物形成機(造粒機)
66 固形物形成機(ペレットミル)
67 固形物形成機(エキストルーダ)
PH 重い廃プラスチック
PL 軽い廃プラスチック
W 廃プラスチックを含んだ廃棄物

Claims (4)

  1. 各種の廃プラスチックを破砕する破砕機と、廃プラスチックの破片の供給を受けて液体とを混合して混合物にする混合槽と、該混合槽から供給された該混合物から軽いプラスチック片と重いプラスチック片とに分離する遠心分離機とハイドロサイクロンとから成り、
    上記遠心分離機が、
    円筒両端側に出口部を設けて水平軸周りに回転して回転筒内面に液体層を形成するように収容した上記混合物に遠心力を付与する回転筒と、
    上記の回転筒内に挿通されて回転する中空軸と、該中空軸の長手方向の中間部位に上記混合物を回転筒内に放出する開口部とを有する回転軸と、
    上記の回転筒内で回転軸の一方端部側と他方端部側とに区分して回転軸上に搭載された互いに反対の螺旋方向を有する1対の螺旋体と、から成り、
    該一方端部側の螺旋体が、その螺旋周縁が回転筒内面に沿う液体層の中間深さに位置して液体層に浮く軽いプラスチック片を該一方端部側の出口部に送って排出し、該他方端部側の螺旋体が、その螺旋周縁が筒内面に近接配置されて、液体層に沈む重いプラスチック片を該他方端部側の出口部に送って排出するように構成されており、
    上記ハイドロサイクロンは、上記遠心分離機から分離されてきた重いプラスチック片と作用液体とを混合して成る混合物が供給されて、渦下降流で比較的重いプラスチック片を、また溢流によって比較的軽いプラスチック片を分離することを特徴とする廃プラスチックのリサイクル設備。
  2. 各種の廃プラスチックを破砕する破砕機と、廃プラスチックの破片の供給を受けて液体とを混合して混合物にする混合槽と、該混合槽から供給された該混合物から軽いプラスチック片と重いプラスチック片とに分離する第1遠心分離機と第2遠心分離機とから成り、
    上記第1及び第2遠心分離機が、
    円筒両端側に出口部を設けて水平軸周りに回転して回転筒内面に液体層を形成するように収容した上記混合物に遠心力を付与する回転筒と、
    上記の回転筒内に挿通されて回転する中空軸と、該中空軸の長手方向の中間部位に上記混合物を回転筒内に放出する開口部とを有する回転軸と、
    上記の回転筒内で回転軸の一方端部側と他方端部側とに区分して回転軸上に搭載された互いに反対の螺旋方向を有する1対の螺旋体とから成り、
    該一方端部側の螺旋体が、その螺旋周縁が回転筒内面に沿う液体層の中間深さに位置して液体層に浮く軽いプラスチック片を該一方端部側の出口部に送って排出し、該他方端部側の螺旋体が、その螺旋周縁が筒内面に近接配置されて、液体層に沈む重いプラスチック片を該他方端部側の出口部に送って排出するように構成されており、
    上記第1遠心分離機は、液体として水を使用した上記混合物が供給され、
    上記第2遠心分離機は、水よりも比重の大きい重液と上記第1遠心分離機から分離されてきた重いプラスチック片とを混合する重液槽から上記混合物が供給されることを特徴とする廃プラスチックのリサイクル設備。
  3. 更に、上記遠心分離機から分離されてきた重いプラスチック片と作用液体とを混合して成る混合物が供給されて、渦下降流で比較的重いプラスチック片を、また溢流によって比較的軽いプラスチック片を分類するハイドロサイクロンを備える請求項2記載のリサイクル設備。
  4. 更に、脱塩機を有しており、該脱塩機において上記第2遠心分離機から供給される重いプラスチック片のポリ塩化ビニルを加熱して、塩素蒸気として塩素を除去する請求項2記載のリサイクル設備。
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