JP4857541B2

JP4857541B2 - 固形バインダーおよび固形バインダーを用いた成型炭とコークスの製造方法

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Publication number: JP4857541B2
Application number: JP2004281707A
Authority: JP
Inventors: 稔浅沼; 純石井; 義明原; 昭夫下村; 卓郎岩間; 健史野田; 省三板垣
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2004-09-28
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2024-09-28
Also published as: JP2005240010A

Description

本発明は、固形バインダーに関し、特に石炭粉を一定形状に加圧成型して製造する成型炭の製造に用いるのに好適な固形バインダーに関する。

近年、産業廃棄物や一般廃棄物としてプラスチック等の合成樹脂類が増加しており、その処理が社会的に、また環境上も大きな問題になっている。なかでも、高分子系の炭化水素化合物であるプラスチックは、燃焼時に発生する発熱量が高く、これを焼却処理した場合に焼却炉の炉壁を痛める等の問題があることから、専用の焼却設備を必要とするため、その多くは、ごみ埋立地等で投棄処理されているのが現状である。しかしながら、プラスチック等の投棄は、埋立地の地盤低下をもたらすとともに、環境対策上からも好ましくなく、また、昨今では処理費用の増加とともに、埋立地用の用地不足が社会問題になりつつある。このために、大量の合成樹脂類を投棄することなく、処理可能とする方法の開発が切望され、各方面で研究されている。

廃プラスチックのリサイクル利用に関して、廃プラスチックを石炭に混合して利用する方法が知られている。例えば、コークス炉炭化室の下部に予め石炭と混合した廃プラスチックを装入する方法であり、廃プラスチックを成型炭とともにコークス炉の炭化室下部または全体に装入することにより、乾留時の発生ガス圧を低下させると共に、コークス品質低下を抑制することを特徴とする高炉用コークスの製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、粒状プラスチックを装入炭に混ぜてコークス炉に装入し、乾留すると、粒状プラスチックは溶融して装入炭同志を接着する糊として作用し、良質のコークスが製造できる方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

一方で、石炭粉を一定形状に加圧成型して製造する成型炭は、石炭粉粒子同士の粘結性を向上させ、乾留後品質を通常のコークス品質と同等に保持するためにバインダー（粘結剤）を混合して製造する場合が多く、このような用途に用いる石炭用固形粘結剤として、石油系重質油、石炭系重質油が知られている。具体的には、石油系重質油としてはアスファルトピッチ（ＡＳＰ）、石炭系重質油ではプロパン脱アルキル油（ＰＤＡ）、軟ピッチ（ＳＯＰ）が用いられている。常温でのハンドリングが容易であることが望ましいため、いずれの重質油も、常温で固形あるいは軟化点が７０℃以上のものである。このような粘結材は石油系残渣、石炭乾留残渣であり石油化学および石炭化学の副産物であり、生産量は主産物の製造量やそれらの製造工程に依存して変動する。

このような成型炭製造用の固形粘結剤として、廃プラスチックをリサイクル利用する方法が知られている。予め減容処理を行った廃プラスチックを石炭に混合して成型炭を製造し、成型炭を石炭に配合して、コークス炉に装入して乾留を行う方法である（例えば、特許文献３参照。）。一方で、廃プラスチックと重質油を高温（２００〜５００℃）で加熱混合し、重合処理することにより石炭の粘結助成剤としてコークス炉へ装入する方法が知られている（例えば、特許文献４参照。）。
特開２００２−４７４９３号公報特開平６−２２８５６５号公報特開２００３−１０５３４２号公報特開２０００−５３９７０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法を用いると、炭化室底部に廃プラスチックを装入した場合、廃プラスチックの分解熱により炭化室底部の吸熱量が大きく、煉瓦の損耗が発生する。また、炭化室底部に装入したコークスの粒度や強度が低下し、コークスの品質が低下するという問題点がある。

また、特許文献２に記載の方法を用いると、廃プラスチックの嵩密度が低いために、コークス炉に装入される石炭の嵩密度が低下し、この石炭を乾留して製造したコークス強度が低くなり、コークス品質が低下する。また、全体として嵩密度が低下するために生産性が低下するという問題も発生する。

特許文献２に記載の方法を改善するためにも、廃プラスチックを成型炭製造用の固形粘結剤として用いるためにも、特許文献３に記載の方法を用いることができ、廃プラスチックを予め減容化し、嵩密度を高くしているので、石炭と均一混合できるとされている。しかし、均一混合するためには嵩密度、比重、粒度などの物理的な性状を石炭と同程度にする必要があり、廃プラスチックの場合、石炭と同一の粒度（例えば、特許文献３に記載の実施例の成型炭の成型サイズ１５ｍｍの場合には、原料の石炭として３ｍｍ以下程度の粒度を有する石炭を用いる必要があると考えられる）に通常の粉砕装置で粉砕するためには、冷却等の操作が必要となり、経済的ではない。また、廃プラスチックと石炭とを加圧して成型炭を製造するが、その際の現象としては石炭に混合された廃プラスチックが加圧成型により温度上昇し、溶融により粘結剤（バインダー）となることが期待されている。しかしながら、廃プラスチックはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＰＥＴなど種々のプラスチックの混合状態であり、それぞれの溶融温度が異なるため、成型炭内部の一部は廃プラスチックにより結合されるが、他の部分は結合せずに逆に強度が低下する場合もある。したがって、溶融温度の異なる成分を有する廃プラスチックを固形粘結剤として使用するためには、通常は室温から１００℃以下程度で行われる成型炭の原料混練や成型工程の温度を１５０℃程度以上の高温とする必要が生じ、設備コスト等の上昇を招く。

上記のような各種プラスチックの溶融温度の違いによる粘結剤性状の不均一性を改善できる技術として、特許文献４に記載の方法が知られている。しかしながらこのような手法を用いて製造した粘結助成剤を石炭粘結剤として原料炭に添加してコークス炉に装入する特許文献４に記載の方法では、乾留後のコークス強度は向上するものの装入嵩密度が低下すると考えられ、コークスの製造歩留が低下するという問題がある。また原料石炭中への粘結助成剤の均一な分散添加は困難である。特許文献４においてはこのためニーダーを用いて石炭と粘結助成剤（混合バインダー）を加熱混練しているが、粘結助成剤はプラスチックを溶媒中で高温（実施例においては３５０℃）で反応させ、重合処理を行っているので軟化温度が高くなり、ニーダーにおける加熱混練時にも同程度の温度が必要になると考えられる。このため、高温の加熱が可能で駆動力の大きい加熱混練設備が必要となり、また石炭中へ均一に分散させるための設備規模が大きいので、経済性に問題がある。したがって、廃プラスチックと重質油を加熱混合して重合処理した粘結助成剤と、原料炭とを混合してコークス炉に装入してコークスを製造することは望ましくない。

本発明は、上記のような従来技術の問題点の解決を図ったものであり、有機化合物である廃プラスチックを成型炭製造用等のバインダーとしてリサイクル利用する際に、コークス製造の歩留を低下させることなく、成型炭の強度を従来以上に向上させることのできるバインダーおよびその製造方法を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、廃プラスチックをバインダーとした成型炭を原料として製造されるコークスの品質を向上可能な、コークスの製造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）、二軸押出成型機を用いて廃プラスチックを１５０℃〜２２０℃に加熱した石油系タールおよび／または石炭系タールの溶媒中に混合および／または溶解し、前記廃プラスチックに対する前記溶媒の混合比率を質量比で０．５〜１０とし、前記廃プラスチックが混合および／または溶解された溶媒の軟化点を１００〜２００℃とし、該溶媒中に混合および／または溶解した廃プラスチックを前記溶媒とともに冷却して固化体とし、該固化体を粉砕した後、石炭とを混合して加圧成型することで成型炭を製造することを特徴とする成型炭の製造方法。
（２）、前記溶媒が、石油系タールおよび／または石炭系タールに替え、石油系タールおよび／または石炭系タールを蒸留後、軽質油を回収した残渣である重質油であることを特徴とする（１）に記載の成型炭の製造方法。
（３）、（１）または（２）に記載の方法で製造された成型炭を、コークス炉に装入して乾留することを特徴とするコークスの製造方法。
（４）、（１）または（２）に記載の方法で製造された成型炭を、石炭とともにコークス炉に装入して乾留することを特徴とするコークスの製造方法。

本発明によれば、廃プラスチックを成型炭製造用に好適な固形バインダーとして利用することができ、安価な固形バインダーを製造できる。また、製造される成型炭の強度が上昇し、成型炭としての品質が向上する。さらに、成型炭を乾留することで製造されるコークスの品質を向上させることが出来る。成型炭に添加された廃プラスチックは、含有する炭素の一部がコークスとして残留する他、一部はタールとして回収され、残りはガス化してコークス炉ガス（ＣＯＧ）として製鉄所内で有効に利用され、高度なリサイクル利用を達成できる。

上記の課題を解決するために、本発明では廃プラスチックを石油石油系および／または石炭系タール等の溶媒に混合および／または溶解し、成型炭用バインダーとして用いる。このような成型炭用バインダーを用いることより、廃プラスチックを成型炭中に均一に分散可能となり、また廃プラスチックに由来して粘度が増加するために成型炭強度が大幅に向上する。廃プラスチックを溶媒に混合および／または溶解し、廃プラスチックが溶媒分子中に分散した状態とすると、廃プラスチックの分子鎖間に溶媒分子鎖が入り込むため分子鎖同士の結合力が緩くなり、軟化点が低下する事によってバインダーとして必要な粘性が発現するという仕組みを有効に利用したものであり、プラスチック分子自体に化学的な重合反応をさせる必要が無いため低温で混合および／または溶解を行うことが可能であり、経済的である。また、コークス炉に本発明の固形バインダーを用いて製造した成型炭を配合することにより、コークス炉への原料の装入嵩密度が向上し、生産性が上がるという利点がある。

本発明の具体的な手段や特徴を以下に詳しく説明する。

プラスチックは例えばエチレン等の構成単位が数万から数十万重合した化合物であるが、その構造中には非晶質の低分子部位あるいは重合不十分な部位が存在する。そのため、ある特定の溶媒あるいは溶剤中にプラスチックを投入すると、ある特定の溶媒あるいは溶剤が重合不十分な部位に進入し、主鎖間の結合を弱め、結果としてプラスチックはその溶媒あるいは溶剤に溶解する。さらに、溶媒あるいは溶剤中でプラスチックを加熱することにより、低重合化し、溶媒を除去した後も元のプラスチックの形態には戻らない。本発明では上記原理を利用して、廃プラスチックを原料とした石炭用の粘結材の製造について鋭意検討し、成型炭製造用の粘結剤として、以下の方法により製造された固形バインダーが好適であることを見出した。すなわち、廃プラスチックを溶媒中に混合および／または溶解した後に溶媒とともに冷却して固化体とし、該固化体を粉砕した固形バインダーである。

このようにして製造された固形バインダーは、常温で固体であり、プラスチック成分が低重合化され、溶媒中に均一に分散しているため、溶融温度が部分的に高くなることがない。また、溶媒の選定や廃プラスチックの溶媒に対する混合量を変化させることにより、軟化点を任意に調整することができるので、従来のバインダーと同様の温度条件で成型炭の製造に利用可能である。また、固形バインダーとすることで、従来のバインダー添加設備をそのまま使用することができ、良好なハンドリング性を確保できる。

廃プラスチックを溶媒中に混合および／または溶解する際には、プラスチックの膨潤や溶解を促進するために加熱しながら行うことが望ましく、溶媒を６０〜２５０℃に加熱することが好ましく、１５０℃から２２０℃で行うことが特に望ましい。１５０℃未満で加熱すると廃プラスチック中の各種プラスチック類の中に溶融温度に達しないものがある場合があり溶解が困難になるためであり、また２２０℃超えで加熱するとは溶媒であるタールや重質油等の一部が揮発し成分が変質する場合があり廃プラスチック分子が分散しにくくなる場合があるためである。

溶媒としては、有機化合物からなる溶媒を用いることが望ましく、プラスチックを溶解しやすいアルキル基を含むタール成分が好ましく、石油系タールおよび／または石炭系タールを用いることが特に好ましく、また石油系タールおよび／または石炭系タールを蒸留し、軽質油成分を取り出した後に得られる重質油も好適に使用できる。

また、石炭用の粘結剤として利用する場合、石炭と固形バインダーとを混合する際に固形バインダーが軟化溶融することが望ましく、廃プラスチックを含有する溶媒の軟化点が８０〜２００℃であることが好ましい。たとえば、廃プラスチックの溶媒に対する添加量、や溶媒の種類を調整することで、廃プラスチックが混合および／または溶解された溶媒の軟化点を８０〜２００℃とすることが可能である。

廃プラスチックを溶媒中に混合および／または溶解する際には、二軸押出成型機を用いることが好ましい。二軸押出成型機を用いて廃プラスチックの加熱・混練・成型を行うことで、廃プラスチックを溶媒中に混合および／または溶解し、溶媒とともに冷却して容易に固化体とすることができる。

さらに、上記の方法で製造された固形バインダーと石炭とを混合して、加圧して成型し、製造された成型炭は、安価であり、従来の粉砕した廃プラスチックバインダーとした成型炭に比べて高強度を有する。したがって、本発明の固形バインダーを用いて製造した成型炭はコークスの製造に用いるのに好適である。また、本発明の固形バインダーを用いて製造された成型炭をコークス炉に装入して乾留して製造したコークスは、従来の成型炭を用いた場合よりも高品質のコークスが製造できる。成型炭をコークス炉に装入して乾留する際には、通常の原料炭（石炭）とともにコークス炉に装入して乾留すると、コークス炉内の充填密度が増加し、生産性が向上するので望ましい。

廃プラスチックは、必要に応じて、取扱いの容易な大きさに破砕処理を行い、混入された異物を除去して用いることが望ましい。例えば、廃プラスチックを解砕・解袋する工程と、粗破砕する工程と、金属等プラスチック以外の異物を除去する工程と、異物が除去された廃プラスチックを破砕する工程等により、一定の大きさに破砕され、異物が除去された廃プラスチックを原料として用いることが出来る。さらにこれを造粒成型することによりハンドリング性が向上し、嵩密度が上がるために溶媒への分散性を高めることができる。さらに、これら廃プラスチックを溶媒中に混合および／または溶解する工程と、前記廃プラスチックを含有する溶媒を冷却する工程、該冷却された廃プラスチックを含有する溶媒を粉砕する工程からなる固形バインダーの製造方法を用いることができる。

本発明の一実施形態を図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態であり、廃プラスチックをバインダーとして利用するコークス製造フローである。コークス製造工程は、廃プラスチックの収集工程１とベール状に梱包された廃プラスチックを解砕（解袋）する工程２、解砕された廃プラスチックを５０ｍｍ以下に破砕する１次破砕工程３、廃プラスチック中の異物（金属、瀬戸物等）を風選、磁選、手選等により選別除去する選別工程４、異物が除去された廃プラスチックを２０ｍｍ以下に破砕する２次破砕工程５、破砕された廃プラスチックを溶媒中に混合および／または溶解させる混合・溶解工程６、溶媒に混合および／または溶解したプラスチックを溶媒とともに冷却して固化体とする冷却工程７、バインダーとして利用可能な粒度に固化体を粉砕する粉砕工程８、粉砕工程８で製造された固形バインダーを石炭に配合、混合する石炭混合工程９、固形バインダーと石炭との混合物を成型する成型工程１０、成型工程１０により得られた成型炭を石炭とともに乾留するコークス炉１１からなる。製造されたコークスは、高炉１２等で利用する。石炭混合工程９では、さらに液体状のバインダーも配合することも可能である。

収集工程１で収集された廃プラスチックが容器包装プラスチックのように、菓子袋や包装材等のフィルム系プラスチックが主体である場合は、取扱いを容易とするために１次破砕工程３において剪断型破砕機等を用いて５０ｍｍ以下に破砕することが望ましい。また、廃プラスチック中にはプラスチック以外の異物が混入していることから、風選、磁選、手選、比重選別等の手法を用いて選別工程４にて金属、ガラス、陶器等、成型工程１０の妨げとなる異物が除去される。廃プラスチックが産業廃棄物系プラスチックのように、含まれる異物の割合が少ない場合は、選別工程４の負荷を軽減することも可能である。さらに、造粒・成型工程を経て粒状に成型することにより、廃プラスチックのハンドリング性が高まり、また嵩密度が高くなるため溶媒との混合性を高めることができる。プラスチック造粒方法としてはリングダイ成型法、二軸押出成型法等を用いることができる。廃プラスチックの粒状物の平均粒径としては、３ｍｍ以上、２０ｍｍ以下程度とすることが適当である。３ｍｍ未満では成型時の生産性が低く、また２０ｍｍ超えでは廃プラスチックの粒状物の粒度が大きすぎて溶解に時間がかかる場合があるためである。

混合・溶解工程６に用いられる溶媒は、廃プラスチックを混合する条件において液体として存在し、少なくともほとんど分解することなく、その粘度等の物理的性質が変化しないものを用いることが望ましい。また、混合・溶解工程６は６０℃から２５０℃で行うことが望ましく、溶媒の常圧における沸点温度は２５０℃以上であることが好ましい。溶媒の選択は、混合・溶解温度に依存するが、たとえば、コールタール系の常圧蒸留塔中段抜き出し重油、残渣重質油、石炭液化油、特定の油種（カフジ等芳香族成分が多いもの）からの石油系の減圧残油、エチレンボトム油、改質油、ＦＣＣオイル等を用いることができる。また、上記残油のブレンド油でも望ましい。さらに、供給する廃プラスチックのうち、塩化ビニル、ポリスチレン、ＰＥＴの比重は１．０以上、ポリエチレン、ポリプロピレン等の比重は１．０以下であるため、溶媒中への均一混合を考えれば、溶媒の比重は０．９〜１．２の範囲が好ましい。また、廃プラスチックが混合および／または溶解した、廃プラスチックを含有する溶媒の軟化点は、固形バインダーとして従来使用されているものと同様に利用するためには、１００〜２００℃であることが望ましい。廃プラスチックの溶媒に対する添加量を調整することで、廃プラスチックを含有する溶媒の軟化点を調整することが可能である。混合・溶解工程６では、廃プラスチックに対する溶媒の質量比である、溶媒／廃プラスチックが０．５〜２０の範囲で廃プラスチックを混合・溶解することが好ましい。廃プラスチックの割合が多すぎると、溶媒によるプラスチックの低分子化、低重合化、より正確に言うと廃プラスチック分子鎖の溶媒分子鎖間への分散の効果が少ない。また、廃プラスチックの割合が少なすぎると、固形バインダーの軟化点が低下する。固形バインダーの軟化点を１００℃以上とするためには、廃プラスチックに対する溶媒の質量比を０．５以上とすることが好ましい。より好ましくは、溶媒／廃プラスチックを０．５〜１０の範囲とする。

混合・溶解工程６に用いる装置は、溶媒を加熱しつつ撹拌可能な機構を有するものであることが好ましい。特に、均一溶解および処理時間の短縮のためには、液表面から内部方向への撹拌が可能であることが重要である。またプラスチックが溶解するに従い溶媒が高粘度化するため、攪拌羽根としてはヘリカルリボン型、アンカー型など、高粘度流体において十分攪拌能力を発揮できるものが望ましい。この他に、溶解物に対して高速剪断が可能なホモジナイザーを用いた混合攪拌も有効である。攪拌羽根による攪拌方式を用いない場合、二軸押出成型機に直接原料を投入し、混練処理する方法を用いることもできる。この場合においても混練装置は加熱機構を持つものが望ましい。二軸押出成型機を用いる場合の最適な加熱温度は溶媒の種類、廃プラスチックと溶媒の比率等によって異なるが、１００℃以上２００℃以下とすることが望ましい。二軸押出成型機を有効に利用することにより、溶解攪拌槽なしで、加熱・混練、さらにその後の成型をすべて行うことが可能となるため、設備を新規に構築する場合においては非常に経済性が高い。

冷却工程７はプラスチックを含有する溶媒を冷却できるものであればよい。プラスチックがスラリー状である場合等のプラスチックの溶媒に対する溶解が不十分な場合には、冷却の過程で分離する恐れがあるので、できるだけ急冷することが望ましい。たとえば、スチール製ベルト上面に溶融状態のプラスチック含有溶媒を供給し、スチールベルト下面を間接的に水等で冷却し、スチールベルトが連続的に前方に移動し、冷却された溶融状態のプラスチック含有溶媒を固体として回収する方法を用いることができる。あるいは、プラスチック含有溶媒を直接冷却する方法を用いることもできる。

粉砕工程８では、たとえば、ジョークラッシャなどの衝撃式粉砕方法や、摩砕による粉砕方法等を用いることができる。溶媒の効果で廃プラスチックを含有する固化体の軟化点が上昇している為、液体窒素等を用いた冷凍粉砕など、特に低温で粉砕する必要はない。但し、廃プラスチック添加量が少なく固化体の軟化点が低めの場合には、粉砕・摩擦による熱で粉砕された粉砕物同士が再融着する可能性がある。このため、空冷しながら粉砕できる方式などが有効である。

粉砕工程８により製造された固形バインダーは石炭混合工程９に供給され、石炭とともに均一に混合される。固形バインダーの混合割合は、成型後の成型炭の品質（強度等）等が十分である程度とする。また、液状バインダーの割合にも依存するので、適宜調整する。例えば、製造される成型炭の０．５〜１０ｍａｓｓ％の固形バインダーを石炭と混合して混合物とする。混合温度は添加する固形バインダーの軟化点等にもよるが、通常は蒸気で加熱可能な温度範囲（１２０℃以下程度）とすることが好ましい。また混合方法については均一に混合可能なものであれば良く、スクリュー方式あるいは攪拌機を設置してある混合装置等を適宜使用すれば良いが、攪拌羽根を用いた混合攪拌装置を使用する場合は、混合攪拌性能を確保するため、１５０ｒｐｍ以上の攪拌速度を確保できるモーター駆動力を持った攪拌装置の使用が適している。

石炭混合工程９で得られた混合物を成型工程１０にて成型して成型炭を製造する。混合物を成型機等を用いて加圧して例えば豆炭状に成型する。成型機は押し出し成型でも、ダブルロールタイプの成型機でも適宜利用可能である。また、成型後のハンドリング強度を考慮して、成型機自体を加熱できるものが望ましい。成型炭の大きさは、コークス製造原料とする場合には、コークス炉での乾留後の大きさが通常のコークスと同程度であれば良く、具体的には１８ｃｍ³〜７５ｃｍ³とすることが好ましい。

成型工程１０で製造された成型炭は、石炭と混合され、コークス炉１１に装入後、乾留され、高炉用コークスを得ることができる。

図２に示す処理装置を用いて、成型炭の製造を行なった。

成型炭の製造に用いた廃プラスチックは、あらかじめ異物除去を行ない、２０ｍｍ以下に破砕されたものであり、工業分析値で灰分３．５ｍａｓｓ％、揮発分９５．２ｍａｓｓ％であり、化学分析値でＣ：７５．８ｍａｓｓ％、Ｈ：１０．３ｍａｓｓ％、Ｏ：８．８ｍａｓｓ％、Ｎ：０．２ｍａｓｓ％、Ｓ：０．１ｍａｓｓ％であった。

溶媒として石炭乾留時に生成したタール留分を常圧蒸留塔で蒸留して、中段より抜き出して得られた留分である減圧蒸留塔留出分を用いた。比重は１．１２（１５℃）、流動点：４０℃、であった。

石炭は粒度３ｍｍ以下のものを用いた。

混合・溶解装置１４内に、溶媒１．７ｋｇに対して、廃プラスチック２．６ｋｇを装入後、２００℃で撹拌しながら、２０分間の混合・溶解処理を行なった。スチールベルト式の冷却装置１６で室温程度まで冷却後、３ｍｍ以下に粉砕した。得られた固形バインダー１７の軟化点は１０２℃であった。

得られた固形バインダー４．３ｋｇと、石炭５０ｋｇとを石炭混合装置２１に供給し、さらに成型助剤として石炭乾留時に得られるタールを２ｋｇ添加し、蒸気により加熱するとともに、攪拌機により２分間撹拌して混合した。バインダー添加率は８％である。さらに、得られた混合物をカップ容量５０ｍｌのダブルロール成型機２３に送り、成型炭を製造した。得られた成型炭を炉温１１５０℃、石炭中温度が９５０℃になるまで乾留を実施した。成型後（乾留前）の歩留まり、圧潰強度を測定した。また乾留後の成型炭のドラム強度、圧潰強度を測定した。（本発明例1）
また、溶媒１．７ｋｇに対して、廃プラスチック３．５ｋｇを装入後、２００℃で撹拌しながら、２０分間の混合・溶解処理を行なった以外は本発明例１と同様の方法で成型炭を製造した。本発明例１と同様に、成型後（乾留前）の歩留まり、圧潰強度と、乾留後の成型炭の圧潰強度とドラム強度を測定した。得られた固形バインダーの軟化点は１４８℃であった。（本発明例２）
また、図４に示す処理装置を用いて固形バインダーを製造し、成型炭の製造を行った。原料として本発明例１で用いたものと同等の廃プラスチックを使用し、本発明例１同様、異物を除去した後２０ｍｍ以下に破砕した後、溶媒とともに一軸混錬ニーダー２４に装入した。この際の装入質量は、溶媒２００ｋｇに対し、廃プラスチック４１２ｋｇであった。一軸混練ニーダー２４内においてこれらの原料を２００℃に加熱しつつ３０分の滞留時間で混練しながら搬送した。次に加熱混練された試料を二軸押出成型機２５に投入し、成型機内でさらに加熱混練した後圧力をかけて搬送し、２０ｍｍφのノズルから押出し成型を行った。ノズルから押し出された試料はノズルの前面に設置された回転羽根２６によりほぼ一定の長さに切断された。このようにして得られた成型物の形状は約２０ｍｍφ×４０〜６０ｍｍの円筒状であった。さらにこれらの成型物をキルン型送風冷却機２７によって室温まで冷却した後、粒径３ｍｍ以下となるよう破砕機２８により粉砕し、粉状の固形バインダーを得た。得られた固形バインダーの軟化点は１６４℃であった。本固形バインダーを使用し、本発明例１と同様の方法で成型炭の製造、乾留を行い、成型後（乾留前）の歩留り・圧潰強度、また乾留後の成型炭の圧潰強度・ドラム強度について比較を行った（本発明例３）。

次に、本発明の固形バインダーを用いることなく、０．３ｍｍ以下に冷凍粉砕した廃プラスチック２．６ｋｇ、溶媒１．７ｋｇ、石炭５０ｋｇを石炭混合装置２１に供給した以外は上記の本発明例と同様の方法で成型炭を製造した。本発明例と同様に、成型後（乾留前）の歩留まりと圧潰強度と、乾留後の成型炭の圧潰強度とドラム強度を測定した。（比較例）
本発明例、比較例で製造した乾留前の成型炭の歩留まり、乾留前の成型炭の圧潰強度、乾留後のドラム強度、乾留後の圧潰強度を図３に示す。図３において、比較例の強度、歩留まりを１００として、指数で示した。

尚、圧潰強度は、圧潰強度試験機にて成型炭の加圧面に対して上下から圧力をかけて、割れが発生した（上昇圧力が停滞した）時点の力を測定して求めた。単位はＮ／Ｐで表示し、Ｐは測定試料が圧力を受ける面が点接触であることを示している。また、ドラム強度はＪＩＳＫ２１５１で規定されるコークスの回転強度であり、ここでは、目開き１５．９ｍｍの篩でふるい分けた篩上の成型炭５ｋｇをドラム試験機に装入し２５ｒｐｍで５０回転させたのち、目開き１５．９ｍｍの篩でふるい分けて篩上の質量を求め、元の質量に対する百分率をドラム強度とした。ドラム試験機としては、径５００ｍｍ、厚さ５００ｍｍ、内部に高さ８０ｍｍの羽根３枚を有するトロンメル強度試験機を用いた。

また、成型炭の歩留は、成型後の成型炭中の、粒径１０ｍｍ以上の成型炭の割合とした。

本発明の固形バインダーを用いて製造した成型炭は、成型時（乾留前）の歩留・圧潰強度とも著しく向上したが、本発明例２においては本発明例１に比較して強度向上効果が大きく、バインダー添加量の増加により、さらに歩留・圧潰強度が向上することが示された。また、乾留後のドラム強度・圧潰強度においても同様の傾向が確認された。さらに、軸押出成型機を用いた本発明例３では、攪拌装置を用いた本発明例２と比較して、成型時（乾留前）の歩留は若干低かったが、圧潰強度がより向上し、乾留後のドラム強度・圧潰強度においても同様の傾向が見られた。

このように本発明の固形バインダーを用いて製造した成型炭はコークスの原料として好適であり、従来の廃棄プラスチックを用いた成型炭（比較例）に比較してはるかに歩留、強度が向上した。

本発明の一実施形態であるコークス製造フロー。本発明の製造方法に用いるのに好適な処理装置の概略図。成型炭の強度と歩留を示すグラフ。本発明の一実施形態である固形バインダー製造フロー。

符号の説明

１廃プラスチックの収集工程
２解砕（解袋）工程
３１次破砕工程
４選別工程
５２次破砕工程
６混合・溶解工程
７冷却工程
８粉砕工程
９石炭混合工程
１０成型工程
１１コークス炉
１２高炉
１４混合・溶解装置
１５ポンプ
１６冷却装置
１７固形バインダー
１８石炭
１９ベルトコンベア
２１石炭混合装置
２２ミキサー
２３ダブルロール成型機
２４一軸混練ニーダー
２５二軸押出成型機
２６切断羽根回転装置（回転羽根）
２７キルン型送風冷却装置
２８破砕機

Claims

二軸押出成型機を用いて廃プラスチックを１５０℃〜２２０℃に加熱した石油系タールおよび／または石炭系タールの溶媒中に混合および／または溶解し、前記廃プラスチックに対する前記溶媒の混合比率を質量比で０．５〜１０とし、前記廃プラスチックが混合および／または溶解された溶媒の軟化点を１００〜２００℃とし、該溶媒中に混合および／または溶解した廃プラスチックを前記溶媒とともに冷却して固化体とし、該固化体を粉砕した後、石炭とを混合して加圧成型することで成型炭を製造することを特徴とする成型炭の製造方法。
前記溶媒が、石油系タールおよび／または石炭系タールに替え、石油系タールおよび／または石炭系タールを蒸留後、軽質油を回収した残渣である重質油であることを特徴とする請求項１に記載の成型炭の製造方法。
請求項１または２に記載の方法で製造された成型炭を、コークス炉に装入して乾留することを特徴とするコークスの製造方法。
請求項１または２に記載の方法で製造された成型炭を、石炭とともにコークス炉に装入して乾留することを特徴とするコークスの製造方法。