JP4192042B2

JP4192042B2 - コークス炉でのシュレッダーダスト処理方法

Info

Publication number: JP4192042B2
Application number: JP2003169290A
Authority: JP
Inventors: 司柏原; 利幸小松; 聡常岡; 英治井手
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2003-06-13
Filing date: 2003-06-13
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2023-06-13
Also published as: JP2005002266A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コークス炉でシュレッダーダストを処理する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シュレッダーダストとは、廃家電製品及び廃自動車からリサイクル可能な部品やパーツを取り外したあと、大型破砕機で１０ｍｍ程度以下に破砕し、磁力選別や手選別などで金属を回収した後の残滓であり、細かい樹脂や硬質のプラスチックあるいは、配線や金属粉などが入っている。そして、この細かい樹脂や硬質のプラスチックとしては、断熱材や自動車のイスなどに使われるウレタンや、加工部品として使われるプラスチックが多く混入しているため、主な素材としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等が多く含まれる。
しかし、このシュレッダーダストには、磁力選別や手選別で取れなかった細かい金属や灰分などの不純物が１０〜４０質量％も混入している為、従来、大部分が埋立てあるいは焼却処理されていたが、環境（大気、土壌）への悪影響は避けられないものであった。
このため、近年、その有効利用の開発が盛んに行われるようになり、その一つとして、シュレッダーダストのプラスチック分をガスとして回収する為に、例えば、特許文献１には、シュレッダーダストをシャフト式ガス化溶融炉に装入して熱分解ガス化する方法の提案がある。
【０００３】
【特許文献１】
特願２００２―７９号明細書
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１で提案の方法は、工業的には多額の設備投資がかかり、コスト的にペイしないために、シュレッダーダストの発生量に見合うだけの普及化は図られていないのが実状である。
本発明は、前記廃家電製品及び廃自動車のシュレッダーダストを多額の設備投資を必要とする事なく、既設のコークス炉を利用して処理することを課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した課題を解消するためになされたものであり、その手段は、下記（１）である。
（１）トータル鉄とトータルアルミの含有量が合わせて５質量％以下のシュレッダーダストを配合炭に混合して装入炭とし、これをコークス炉に装入する際に、該シュレッダーダストより入る前記トータル鉄とトータルアルミを、前記装入炭の０．２質量％以下となるように、シュレッダーダスト量を調整し、かつ前記装入炭が、微粉石炭に１２質量％以下の前記シュレッダーダストを含有させて加圧成型した成型炭を有することを特徴とするコークス炉でのシュレッダーダスト処理方法。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明者は、コークス炉炉壁、コークス品質に悪影響を与える事なく、前記廃家電製品及び廃自動車のシュレッダーダストをコークス炉で処理するために種々実験し、検討した。この結果、先ず、シュレッダーダストのみをコークス炉に直接装入すると炉壁煉瓦が損傷する事が確認された。これは、シュレッダーダスト中にアルミ、鉄等の金属が含まれているため、この金属がコークス炉の炉壁を構成している珪石煉瓦と接触し、石炭乾留中に煉瓦中のＳｉＯ₂ と反応して低融点の化合物を作り損傷したものと推定される。
次ぎに、配合炭中に前記シュレッダーダストを混合して装入炭として装入すると、該シュレッダーダストが装入した石炭間に存在して、前記シュレッダーダスト中の金属が炉壁煉瓦に直接接触する機会が低減し、炉壁煉瓦の損傷を激減でき、コークス品質（強度）的にも影響が少ない事が判明した。
【０００７】
ここで、本発明の一実施の形態に係るコークス炉でのシュレッダーダスト処理方法について説明する。本実施の形態に係るコークス炉でのシュレッダーダスト処理方法は、鉄及びアルミを含有するシュレッダーダストを配合炭に混合して装入炭とし、コークス炉に装入する際に、シュレッダーダストより入るトータル鉄とトータルアルミを、装入炭の０．２質量％以下となるように、シュレッダーダスト量を調整するものである。
先ず、本発明者等は、１０ｍｍ以下に破砕したシュレッダーダストを、装入炭に混合して試験用のコークス炉に装入し、乾留してコークスを製造した。そして、このシュレッダーダストがコークス炉の炉壁耐火物に与える損傷を、調査した結果、図１に示すようにシュレッダーダスト中に含有される金属重量割合（トータル鉄とトータルアルミの合計重量割合）と装入炭中へのシュレッダーダストの装入重量割合に関係があることが判明した。ここで、図１には、耐火物の損傷のないケースを丸（○）で、損傷のあったケースを三角（▲）で、実験結果を表記した。また、図中の線は、縦軸と横軸の数値の積、すなわち全装入炭中のシュレッダーダストのトータル鉄とトータルアルミの量が０．２質量％であるところを示す。
【０００８】
この図から、シュレッダーダストの金属、即ち、トータル鉄とトータルアルミの量が、装入炭の０．２質量％を超えるとコークス炉の炉壁煉瓦の損傷が顕著となり、０．２質量％以下であれば炉壁煉瓦の損傷が大幅に抑制可能となり、実操業上に問題にならなくなることが判明した。
そして、この炉壁煉瓦の損傷を詳細に観察した結果、金属の浸潤した形跡が見受けられた。これは、炉温を１１００℃程度に上昇して石炭を乾留中に、シュレッダーダスト中の鉄分とアルミ分が前記同様に炉壁の珪石レンガ中のＳｉＯ₂ と反応して低融点の化合物を生成し損傷したものと推定される。しかし、０．２質量％以下になると、反応に寄与するコークス中のカーボン量、珪石レンガ中のＳｉＯ₂ 量に比較してシュレッダーダスト中の鉄分とアルミ分が少なく、生成する化合物の融点が低くならなくなり、実操業上問題になる程度の損傷に至らないものと推定される。
【０００９】
また、前記配合炭の一部として、微粉炭（微粉石炭）と結合剤を混合して成型装置で成型した成型炭（塊成炭）を使用している場合には、その微粉炭にシュレッダーダストを混合して成型することによりシュレッダーダストの大部分を微粉炭で封じ込む事が可能となり、更に、該シュレッダーダスト中のアルミ、鉄等の金属がコークス炉の炉壁に接触する機会が減少すると共に、比重の小さなシュレッダーダストのコークス炉での飛散が防げる為、操業として望ましい。
この場合には、シュレッダーダスト添加率を図２に示すように１３質量％にすると急激にコークス強度が低下する事から１２質量％以下にする事が好ましい。これは、成型炭が乾留されてコークス化した際に、そのコークス強度の低下を抑制可能となるためである。即ち、シュレッダーダストは石炭の乾留中に気化して、その部分に空隙が発生し、この空隙を成型炭を構成する微粉炭の膨張で殆ど埋めるために強度の低下が抑制されるが、図２に示すように、シュレッダーダスト添加率が１２質量％を超えるとその空隙が大きくなり過ぎて埋める量が不足してコークス強度が低くなるものと推定される。
【００１０】
さらに、成型炭に添加するシュレッダーダストはトータル鉄とトータルアルミを合わせて５質量％以下のものを用いることが望ましい。これは、前記鉄分とアルミ分の多くが成型炭中に封じ込められた状態でコークス炉に装入されるが、成型炭中の鉄分とアルミ分が偏析して、多量の鉄分とアルミ分が成型炭の表面に出てきている部分が有る場合、その部分と炉壁が、局所的に接触する部分が存在したとしても、５質量％以下であれば、その接触部分が実操業上問題になるまで損傷しないためである。
【００１１】
【実施例】
（実施例１、実施例２）
配合炭は通常の冶金コークス用の石炭（強粘結炭：２０重量％、粘結炭：６０重量％、非微粘結炭：２０重量％）を使用した。
そして、前記配合炭とシュレッダーダストを混合して装入炭とし、これを、炉温：１１５０℃、乾留時間：１８．５ｈのコークス炉の試験用炭化室に６０ｋｇ装入して乾留した結果を表１に示す。
【００１２】
【表１】

【００１３】
この表１の実施例１、２はシュレッダーダストより入る装入炭中のトータル鉄とトータルアルミの量が本発明の０．２質量％以下としたので、製造したコークスのＤＩ（ドラム強度）も良く、しかも、炉壁の損耗も殆どなかった。
これに対し、比較例１はトータル鉄とトータルアルミの装入率が本発明の上限（０．２質量％）を外れたので、炉壁の損耗が見られた。
【００１４】
（実施例３、実施例４）
装入炭は前記通常の冶金コークス用の石炭と下記のようにして製造した成型炭を配合したものを使用した。
成型炭は、図３に示すように、非微粘結炭１を粉砕機２で−３ｍｍが８０質量％になるように粉砕し、その後、乾燥・分級装置３により乾燥しつつ、微粉炭４と粗粒炭５に分級（分級点０．３ｍｍ）する。そして、分級された乾燥微粉炭４にタールバインダー６を６質量％及びシュレッダーダスト７を添加して混合装置８で混合し、その後、線圧４トン／ｃｍを有する平ロール塊成機（コンパクティングマシーン）９にて加圧・成型して製造した。
前記装入炭を前記同様のコークス炉の試験用炭化室（炉温：１１５０℃、乾留時間：１８．５ｈ）に６０ｋｇ装入して乾留した結果を表１に示す。
【００１５】
この表１の実施例３は、成型炭のシュレッダーダストの含有量が本発明の１２質量％以下で、且つ、そのシュレッダーダストより入るトータル鉄とトータルアルミ量が装入炭の０．２質量％以下としたので、製造したコークスのＤＩも良く、しかも、炉壁の損耗も殆どなかった。
【００１６】
これに対し、比較例２は、装入炭中へのトータル鉄とトータルアルミの合計量が本発明の範囲内であったが、成型炭のシュレッダーダストの含有量が本発明の上限（１２質量％）を外れたので、炉壁の損耗が見られなかったが、コークスのＤＩが低下した。
また、比較例３は、前記比較例２とは逆に、成型炭のシュレッダーダストの含有量が本発明の範囲内（１２質量％以下）であったが、装入炭中へのトータル鉄とトータルアルミの合計量が本発明の上限（０．２質量％）を外れたので、コークスのＤＩの低下は見られなかったが、炉壁の損耗があった。
【００１７】
更に、表１の実施例４は、成型炭に混合するシュレッダーダストのトータル鉄とトータルアルミの含有量が本発明の５質量％以下としたので、製造したコークスのＤＩも良く、しかも、炉壁の損耗も殆どなかった。
これに対し、比較例４は、装入炭に混合するシュレッダーダストのトータル鉄とトータルアルミの合計量が本発明の上限（５質量％）を外れたので、炉壁の損耗が見られた。
尚、実施例１において、装入炭として通常の冶金コークス用の石炭のみを用いたが、シュレッダーダストを混合していない成型炭を装入してもよい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、コークス強度の低下と耐火物の損傷を抑制しつつ、コークス炉でシュレッダーダストを処理することが可能となり、該シュレッダーダストの処理コストを大幅に低減する事ができ、この分野における効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】装入炭中のシュレッダーダスト装入量とシュレッダーダスト中のトータル鉄とトータルアルミの合計量との関係を示す説明図である。
【図２】コークス強度と成型炭へのシュレッダーダスト配合量の関係を示す説明図である。
【図３】シュレッダーダスト含有成型炭の製造工程を示す工程図である。
【符号の説明】
１：非微粘結炭、２：粉砕機、３：乾燥・分級装置、４：乾燥微粉炭、５：粗粒炭、６：タールバインダー、７：シュレッダーダスト、８：混合装置、９：平ロール塊成機

Claims

トータル鉄とトータルアルミの含有量が合わせて５質量％以下のシュレッダーダストを配合炭に混合して装入炭とし、これをコークス炉に装入する際に、該シュレッダーダストより入る前記トータル鉄とトータルアルミを、前記装入炭の０．２質量％以下となるように、シュレッダーダスト量を調整し、かつ前記装入炭が、微粉石炭に１２質量％以下の前記シュレッダーダストを含有させて加圧成型した成型炭を有することを特徴とするコークス炉でのシュレッダーダスト処理方法。