JP5012540B2 - Manufacturing method of baked product using waste plastic - Google Patents
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Description
本発明は、従来あまり燃料として使用されてない廃プラスチックを、生石灰、焼成ドロマイト、ポルトランドセメント等の焼成品を製造するロータリーキルン等の焼成炉に吹き込むことにより燃焼させて、燃料として利用する際の、廃プラスチックを用いた焼成品の製造方法に関する。 In the present invention, waste plastic that has not been conventionally used as a fuel is burned by being blown into a baking kiln such as a rotary kiln for producing a calcined product such as quicklime, calcined dolomite, and Portland cement, and used as a fuel. The present invention relates to a method for manufacturing a fired product using waste plastic.
使用済みのプラスチックである廃プラスチックは高い熱量を有する熱源として使用可能であるが、従来埋め立て処理および焼却処理されていた。しかしながら、廃プラスチックは嵩密度が小さいため埋め立て処分場が早期に逼迫してくる問題、あるいは廃プラスチックを焼却した際の有害成分の発生等による環境上の問題が発生してきている。そこで、廃プラスチックのリサイクル利用の要請が高まり、例えば鉄鋼業においては、高炉、コークス炉で廃プラスチックを炭材として使用することにより、廃プラスチックの大量リサイクルを行なっている。 Waste plastic, which is a used plastic, can be used as a heat source having a high calorific value, but has conventionally been subjected to landfill treatment and incineration treatment. However, the waste plastic has a low bulk density, and therefore, there are problems that the landfill disposal site is quickly approaching, and environmental problems such as generation of harmful components when the waste plastic is incinerated. Therefore, there is an increasing demand for recycling of waste plastics. For example, in the steel industry, waste plastics are recycled in large quantities by using waste plastics as carbon materials in blast furnaces and coke ovens.
廃プラスチックが高い熱量を有する熱源として使用可能なことに着目した技術としては、廃プラスチックを利用したセメントクリンカーの製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の技術では、廃プラスチックを、セメントクリンカーを製造するロータリーキルン内の原料に添加することによって安価にセメントクリンカーを製造できるとしているが、具体的な廃プラスチックの添加方法は不明である。
As a technique paying attention to the fact that waste plastic can be used as a heat source having a high calorific value, a method for producing a cement clinker using waste plastic is known (for example, see Patent Document 1). According to the technique described in
従来、生石灰、焼成ドロマイト、ポルトランドセメント等がロータリーキルンを用いて製造されていることは良く知られている。ロータリーキルンは装入物に対して燃焼ガスの通過する空間が比較的大きいため、種々の燃料を燃焼するために好都合である。 Conventionally, it is well known that quick lime, calcined dolomite, Portland cement and the like are manufactured using a rotary kiln. The rotary kiln is convenient for burning various fuels because the space through which the combustion gas passes is relatively large relative to the charge.
ロータリーキルンにおいて、生石灰、焼成ドロマイトは、石灰石、ドロマイト原石をサイロから原石を予熱するためのグレートプレヒーターに供給し、予めロータリーキルンからの排ガスによって予熱し、その後、ロータリーキルンに装入して製造される。ロータリーキルンは円形の鉄皮に耐火物が内張りされた円筒状の加熱炉であって、一定の速度で円筒の軸の回りに回転している。装入された石灰石等は回転した炉内を通過し、出口方向へ移動する。原料の装入口は出口方向に対して３／１００〜４／１００上向きに傾斜しており、装入された石灰石等は焼成されながら炉内を回転しつつ、出口方向に移動する。 In a rotary kiln, quick lime and calcined dolomite are produced by supplying limestone and dolomite rough from a silo to a great preheater for preheating the rough, preheating with exhaust gas from the rotary kiln, and then charging the rotary kiln. A rotary kiln is a cylindrical heating furnace in which a refractory is lined with a circular iron skin, and rotates around a cylindrical axis at a constant speed. The charged limestone and the like pass through the rotated furnace and move toward the exit. The raw material charging inlet is inclined 3/100 to 4/100 upward with respect to the outlet direction, and the charged limestone or the like moves in the furnace while rotating in the furnace while being fired.
出口においては、燃料を供給する装置が備えられており、ノズルを介して炉内に吹き込まれ、空気により燃焼して、炉内を１０００℃以上の高温に保持する。この燃焼熱により石灰石、ドロマイト原石は焼成されて生石灰または焼成ドロマイトに変化する。 At the outlet, a device for supplying fuel is provided. The fuel is blown into the furnace through a nozzle and burned with air to keep the furnace at a high temperature of 1000 ° C. or higher. The limestone and raw dolomite ore are baked by this combustion heat and changed to quick lime or baked dolomite.
燃料燃焼のための空気は生石灰、焼成ドロマイトと熱交換を行い、高温空気としてロータリーキルンの中に吹き込まれ、燃料を燃焼する。ロータリーキルン内の温度は出口側が約６００℃前後、燃料が燃焼する火炎のある部分は部分的には1５００℃以上となり、石灰石、ドロマイトの分解反応に伴って温度が低下し、ガスの排出口側においては１０００℃程度まで温度が低下する。この１０００℃程度の高温排ガスは石灰石、ドロマイトの予熱に使用される。 The air for fuel combustion exchanges heat with quicklime and calcined dolomite and is blown into the rotary kiln as high-temperature air to burn the fuel. The temperature inside the rotary kiln is around 600 ° C on the outlet side, and the part where the flame where the fuel burns is partially 1500 ° C or higher. The temperature decreases with the decomposition reaction of limestone and dolomite, and on the gas outlet side Decreases to about 1000 ° C. This high temperature exhaust gas of about 1000 ° C. is used for preheating limestone and dolomite.
以上が生石灰または焼成ドロマイトを製造する場合のロータリーキルン設備の概要である。従来、ロータリーキルンでは燃料として主に微粉炭を利用し、一部として重油も利用している。しかしながら、これらの燃料は何れもコスト高である。高発熱量を有する廃プラスチックを燃料として利用することで、生石灰または焼成ドロマイトをより安価に製造することができ、燃料削減ならびに環境問題の解決につながることが期待される。 The above is the outline of the rotary kiln facility for producing quicklime or calcined dolomite. Conventionally, rotary kilns mainly use pulverized coal as fuel, and partly use heavy oil. However, these fuels are all expensive. By using waste plastic having a high calorific value as fuel, quick lime or calcined dolomite can be manufactured at a lower cost, and it is expected to lead to fuel reduction and resolution of environmental problems.
ロータリーキルンにおいて、廃プラスチックを主燃料と共にロータリーキルン内に吹き込み、燃焼させることを目的とし、（ａ）廃プラスチック粒子を細束流とする工程と、（ｂ）前記廃プラスチック粒子の細束流を主燃料の吹き込み位置の上側から前記ロータリーキルン内に燃料として吹き込み、燃焼させる工程、を有するロータリーキルンにおける廃プラスチックの燃焼方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２においては、ロータリーキルン内に細束流として吹き込んだ廃プラスチック粒子の炉内における着地範囲が、主燃料の火炎長さの１／１０〜２／３の範囲にあるように吹き込むことが好ましいとされている。
特許文献２においては、廃プラスチック粒子をロータリーキルンの中で完全に燃焼させるために、吹込み方法、粒径の規定がなされているが、廃プラスチックには多くの場合、塩素含有合成樹脂が含まれているという問題がある。
In
廃プラスチックに含まれている塩素含有合成樹脂はロータリーキルン内の２５０℃以上の雰囲気で、脱塩化水素反応により塩化水素を生成する。生成した塩化水素は石灰石、生石灰、ドロマイト、焼成ドロマイトと反応し、塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）や塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2）となり、製品に混入する。これらハロゲン化物の混入した生石灰、焼成ドロマイトは塩素含有濃度により、利用方法が限定される。生石灰は製鉄所において製銑用原料、製鋼用原料として利用されており、塩素の混入は使用過程において設備腐食をもたらす可能性がある。従って、用途によっては、事前に廃プラスチックより、塩素含有合成樹脂等を除去する必要が生じる。 The chlorine-containing synthetic resin contained in the waste plastic generates hydrogen chloride by a dehydrochlorination reaction in an atmosphere of 250 ° C. or higher in the rotary kiln. The generated hydrogen chloride reacts with limestone, quicklime, dolomite, and calcined dolomite to form calcium chloride (CaCl 2 ) and magnesium chloride (MgCl 2 ), which are mixed into the product. The use of these quicklime and calcined dolomite mixed with halides is limited by the chlorine-containing concentration. Quicklime is used as a raw material for steelmaking and steelmaking in steelworks, and the incorporation of chlorine may cause equipment corrosion in the process of use. Therefore, depending on the application, it is necessary to remove the chlorine-containing synthetic resin from the waste plastic in advance.
また、その他の焼成品を製造する場合にも、塩化物は蒸気圧が高いため揮発による製品歩留の低下や、ダストが増加するという問題がある。 Also, when manufacturing other baked products, since chloride has a high vapor pressure, there is a problem that the yield of the product is reduced due to volatilization and dust is increased.
したがって本発明の目的は、廃プラスチックをロータリーキルン等の焼成炉の燃料として用いて、生石灰または焼成ドロマイト等の焼成品を製造する際に、廃プラスチックに塩素含有合成樹脂が含まれている場合であっても、焼成品の塩素濃度を低位に制御可能な、廃プラスチックを用いた焼成品の製造方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is a case where a waste plastic contains a chlorine-containing synthetic resin when producing a calcined product such as quick lime or calcined dolomite using the waste plastic as a fuel for a calcining furnace such as a rotary kiln. However, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a baked product using waste plastic, which can control the chlorine concentration of the baked product to a low level.
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）焼成炉内の原料を燃料の燃焼により加熱して焼成品を製造する際に、前記燃料の一部として塩素含有樹脂を含む廃プラスチックを用いる方法であって、前記焼成炉内への廃プラスチックの吹き込み位置を変更することで、焼成後の焼成品の塩素濃度を管理すること特徴とする廃プラスチックを用いた焼成品の製造方法。
（２）焼成炉内の焼成品が廃プラスチックの吹き込み位置から移動して前記焼成炉から排出されるまでの時間である滞留時間Ｔ（分）が、Ｔ≧７．９１×Ｌｎ（ＧCl）＋Ｘ、（但し、Ｇ Cl は前記焼成品１ｔ当たりの前記焼成炉内に吹き込まれた塩素量（ｇ）、Ｘ＝−７．９１×Ｌｎ（Ｃ）＋３．０２、Ｃは前記焼成品の塩素濃度（ｍａｓｓｐｐｍ）である。）を満たす位置に前記廃プラスチックを前記焼成炉内に吹き込むことで焼成品中の塩素濃度をＣ以下に管理することを特徴とする（１）に記載の廃プラスチックを用いた焼成品の製造方法。
（３）焼成炉内の焼成品が、廃プラスチックの吹き込み位置から移動して前記焼成炉から排出されるまでの時間である滞留時間Ｔ（分）が、Ｔ≧７．９１×Ｌｎ（ＧCl）−３３．４（但し、Ｇ Cl は前記焼成品１ｔ当たりの前記焼成炉内に吹き込まれた塩素量（ｇ）である。）を満たす位置に前記廃プラスチックを前記焼成炉内に吹き込むことで焼成品中の塩素濃度を１００ｍａｓｓｐｐｍ以下に管理することを特徴とする（１）または（２）に記載の廃プラスチックを用いた焼成品の製造方法。
（４）焼成炉内への廃プラスチックの吹き込み速度を変更することで、焼成炉内での廃プラスチックの吹き込み位置を変更することを特徴とする（１）ないし（３）のいずれかに記載の廃プラスチックを用いた焼成品の製造方法。
The features of the present invention for solving such problems are as follows.
(1) A method of using a waste plastic containing a chlorine-containing resin as a part of the fuel when a raw material in a firing furnace is heated by combustion of a fuel to produce a fired product, A method for producing a baked product using waste plastic, characterized in that the chlorine concentration of the baked product after firing is controlled by changing the blowing position of the waste plastic.
(2) The residence time T (minutes) from when the fired product in the firing furnace is moved from the waste plastic blowing position to when it is discharged from the firing furnace is T ≧ 7.91 × Ln (G Cl ) + X, where G Cl is the amount of chlorine (g) blown into the firing furnace per ton of the fired product, X = −7.91 × Ln (C) +3.02, C is the chlorine of the fired product The waste plastic according to (1), wherein the waste plastic is blown into the firing furnace at a position satisfying the concentration (massppm) , whereby the chlorine concentration in the fired product is controlled to be C or less. The manufacturing method of used baked goods.
(3) The residence time T (minute), which is the time from when the fired product in the firing furnace is moved from the waste plastic blowing position to being discharged from the firing furnace, is T ≧ 7.91 × Ln (G Cl ) -33. 4 (where G Cl is the amount of chlorine (g) blown into the firing furnace per ton of the fired product ) , and the waste plastic is blown into the firing furnace at a position satisfying the condition. The method for producing a fired product using the waste plastic according to (1) or (2), wherein the chlorine concentration is controlled to 100 mass ppm or less.
(4) The waste plastic blowing position in the firing furnace is changed by changing the blowing speed of the waste plastic into the firing furnace, as described in any one of (1) to (3) A method for producing a fired product using waste plastic.
本発明によれば、焼成炉の燃料として廃プラスチックを用いる際に、廃プラスチックに塩素含有合成樹脂が含まれている場合であっても、生石灰または焼成ドロマイト等の焼成品の塩素濃度を極めて低位に制御することができる。このため、焼成品の用途を限定することなく、焼成品を安価に製造することができる。 According to the present invention, when waste plastic is used as a fuel for a firing furnace, even if the waste plastic contains a chlorine-containing synthetic resin, the chlorine concentration of the calcined product such as quicklime or calcined dolomite is extremely low. Can be controlled. For this reason, a baked product can be manufactured cheaply without limiting the use of the baked product.
これにより塩素を含有する廃プラスチックであっても焼成炉の燃料としての利用が制限されず、廃プラスチックのリサイクル利用が促進される。 Thereby, even if it is a waste plastic containing chlorine, the utilization as a fuel of a baking furnace is not restrict | limited, The recycling utilization of waste plastic is accelerated | stimulated.
本発明において使用する焼成炉とは、原料と燃料とを容器内で加熱することにより原料を焼成する炉であり、具体的にはロータリーキルンやメルツ炉等があげられる。以下、ロータリーキルンを用いて本発明を説明する。また、焼成炉の燃料の一部として使用する廃プラスチックとは、使用済みプラスチックであり、通常異物や複数種類のプラスチックの混合状態からなるものである。一般家庭からの廃棄物である一般廃棄物プラスチックは異物の混入が多く、通常リサイクルに用いる際に前処理が必要であるが、産業廃棄物プラスチックは一般には異物の混入が少なく、多種類のプラスチックの混合状態ではない場合もある。塩素含有合成樹脂とは、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）及びＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）等であり、本発明で用いる廃プラスチックは、このような塩素含有合成樹脂が含まれている廃プラスチックである。 The firing furnace used in the present invention is a furnace for firing a raw material by heating the raw material and fuel in a container, and specifically includes a rotary kiln, a Merz furnace, and the like. Hereinafter, the present invention will be described using a rotary kiln. Moreover, the waste plastic used as a part of the fuel for the firing furnace is a used plastic, and usually consists of a foreign material or a mixed state of a plurality of types of plastics. General waste plastic, which is a waste from general households, is often contaminated with foreign substances, and usually requires pretreatment when used for recycling, but industrial waste plastics are generally less contaminated with foreign substances and have many types of plastics. It may not be a mixed state. Chlorine-containing synthetic resins are PVC (polyvinyl chloride), PVDC (polyvinylidene chloride) and the like, and waste plastics used in the present invention are waste plastics containing such chlorine-containing synthetic resins.
本発明を、焼成品として石灰石または焼成ドロマイトを製造する場合として、図１を用いて説明する。図１は、ロータリーキルン内の状況を示す説明図であり、ロータリーキルン１に入口２から供給された原料３（石灰石またはドロマイト原石）はロータリーキルン出口４側の吹き込み口５より吹き込まれた主燃料Ａと燃焼用空気Ｂの反応により生成した燃焼ガスにより加熱され、生石灰あるいは焼成ドロマイトとなり、出口４に移動する。原料の滞留時間は一般的に約６０分である。図１においては、廃プラスチック吹き込み口６より燃料としてロータリーキルン１内に吹き込まれた廃プラスチックＣの、ロータリーキルン内（炉内）における着地範囲Ｅは、燃焼性をよくするためにロータリーキルンの出口から見て主燃料の火炎７長さの１／２〜２／３の範囲としているが、塩化水素の生成範囲Ｅも廃プラスチックの着地範囲と同じと推定される。ＣａＣｌ2は廃プラスチックから塩化水素が生成した位置より生成し、生成したＣａＣｌ2はロータリーキルン１の転動により出口４に移動する。ロータリーキルン１内のガス組成は図１上側のグラフに示すように出口側で若干のＣＯ2を含む空気と同様の組成であり、入口側に進むに従い、燃料の燃焼に伴い、Ｏ2濃度が低下し、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ濃度が増加する。ＣＯ2は石灰石等の分解によっても生成する。さらに燃料の燃焼に伴い、ロータリーキルン入口２ではＯ2は減少し、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ、Ｎ2を主体とする排ガスとなる。主燃料の火炎７長さは通常、キルン出口からキルン長さの１／４〜１／３の位置までの長さとなることから、ＨＣｌの生成位置およびＣａＣｌ2の生成位置はキルン出口より、キルン長さの１／８〜２／９の位置までと推定される。ロータリーキルン１内の固体（原料）およびガスの温度を図１下側のグラフに示す。一旦生成したＣａＣｌ2は高温、空気雰囲気において熱力学的にはＣａＯ相で安定となるが（ＣａＣｌ2分解優先領域Ｆ）、キルン出口４からＨＣｌ生成位置Ｅまでの滞留時間は短時間であり、ＣａＣｌ2が全てＣａＯに変換するためには不充分である。また、ロータリーキルン出口４より排出された、ＣａＣｌ2が混入した生石灰または焼成ドロマイトは、クーラー８にて燃料燃焼用空気Ｄと熱交換を受けることから急冷され、ＣａＯへは変換されにくい。
This invention is demonstrated using FIG. 1 as a case where limestone or a baked dolomite is manufactured as a baked product. FIG. 1 is an explanatory diagram showing the situation inside the rotary kiln. The raw material 3 (limestone or dolomite rough) supplied to the
塩素濃度の低い生石灰を得るためには生成したＣａＣｌ2の焼成炉内での滞留時間を十分確保することが好ましい。本発明者らは生成したＣａＣｌ2がＣａＯに変換するための廃プラスチックの吹き込み条件について鋭意検討を重ね、キルン内で生成したＣａＣｌ2の滞留時間（廃プラスチックがキルン内に落下した位置の生石灰が焼成炉から排出されるまでの時間に相当する、焼成炉内におけるＣａＣｌ2の滞留時間）と廃プラスチック中の塩素の生石灰への移行率の関係を見出し、焼成炉内での廃プラスチックの吹き込み位置を変更することで、焼成後の焼成品の塩素濃度Ｃ（ｍａｓｓｐｐｍ）を管理できることを見出した。具体的には、塩素濃度ＣとＣａＣｌ2の滞留時間Ｔとの間には、下記の式（１）の関係があり、式（１）を用いて焼成後の焼成品を所定の塩素濃度Ｃとするために必要な滞留時間Ｔを算出することができる。
Ｔ＝７．９１×Ｌｎ（ＧCl）＋Ｘ・・・（１）
但し、Ｘ＝−７．９１×Ｌｎ（Ｃ）＋３．０２、ＴはＣａＣｌ2の滞留時間（ｍｉｎ）、ＧClは製造生石灰１ｔ当たりの焼成炉内に吹き込まれた塩素量であるインプット塩素量（ｇ／ｔ−ＣａＯ）である。
In order to obtain quick lime with a low chlorine concentration, it is preferable to ensure a sufficient residence time of the produced CaCl 2 in the firing furnace. The inventors of the present invention have made extensive studies on the blowing conditions of waste plastic for converting the generated CaCl 2 into CaO. The residence time of the CaCl 2 generated in the kiln (the quick lime at the position where the waste plastic has fallen into the kiln is Finding the relationship between the CaCl 2 residence time in the firing furnace, which corresponds to the time it takes to be discharged from the firing furnace), and the rate of transfer of chlorine in the waste plastic to quick lime, and the position of the waste plastic blowing in the firing furnace It was found that the chlorine concentration C (mass ppm) of the baked product after firing can be managed by changing. Specifically, there is a relationship of the following formula (1) between the chlorine concentration C and the CaCl 2 residence time T, and using the formula (1), the fired product after firing is subjected to a predetermined chlorine concentration C. It is possible to calculate the residence time T necessary for
T = 7.91 × Ln (G Cl ) + X (1)
However, X = −7.91 × Ln (C) +3.02, T is the residence time (min) of CaCl 2 , G Cl is the amount of input chlorine which is the amount of chlorine blown into the firing furnace per ton of manufactured quicklime (G / t-CaO).
ＧClは以下のようにして算出することができる。
ＧCl＝Ｇ×Ｂ／１００×１０００・・・（２）
但し、Ｇは焼成炉に吹き込まれる廃プラスチック量（ｋｇ／ＣａＯ）、Ｂは廃プラスチック中の塩素濃度（ｍａｓｓ％）である。
G Cl can be calculated as follows.
G Cl = G × B / 100 × 1000 (2)
However, G is the amount of waste plastic (kg / CaO) blown into the firing furnace, and B is the chlorine concentration (mass%) in the waste plastic.
したがって、ＣａＣｌ2の滞留時間Ｔが、Ｔ≧７．９１×Ｌｎ（ＧCl）＋Ｘを満たすような焼成炉内位置に廃プラスチックを吹き込むことで、焼成品中の塩素濃度をＣ以下に管理することができることになる。 Therefore, the chlorine concentration in the baked product is controlled to C or less by blowing the waste plastic into the firing furnace such that the residence time T of CaCl 2 satisfies T ≧ 7.91 × Ln (G Cl ) + X. Will be able to.
上記式（１）、（２）についてさらに検討を加え、生石灰中の塩素濃度が１００ｍａｓｓｐｐｍとなる滞留時間について、下記に示す条件を見出した。したがって、その条件以上にＣａＣｌ2の滞留時間を長くすることで、生石灰中の塩素濃度を１００ｍａｓｓｐｐｍ以下とすることができることになる。 The above formulas (1) and (2) were further examined, and the following conditions were found for the residence time at which the chlorine concentration in quicklime was 100 massppm. Therefore, by increasing the residence time of CaCl 2 over its condition, comprising the chlorine concentration in the burnt lime that can be less than or equal to 100 mass ppm.
生石灰中の塩素濃度を１００ｍａｓｓｐｐｍ以下とするためには、ＣａＣｌ2の滞留時間を下記式（３）を満足する滞留時間Ｔ以上とする必要がある。
Ｔ＝７．９１×Ｌｎ（ＧCl）−３３．４・・・（３）
尚、上記式（３）において、ＧClの値によってはＴが０以下となる場合があるが、このような場合には焼成炉内への廃プラスチックの吹き込み位置がどこであっても生石灰中の塩素濃度が１００ｍａｓｓｐｐｍ以下となることを意味し、廃プラスチックの吹き込み位置は任意に設定することができる。
In order to set the chlorine concentration in quicklime to 100 mass ppm or less, it is necessary to set the residence time of CaCl 2 to be the residence time T or more that satisfies the following formula (3).
T = 7.91 × Ln (G Cl ) -33. 4 ... (3)
In the above formula (3), T may be 0 or less depending on the value of G Cl , but in such a case, no matter where the waste plastic is blown into the firing furnace, This means that the chlorine concentration is 100 mass ppm or less, and the waste plastic blowing position can be set arbitrarily.
なお、式（１）および式（２）中のＣａＣｌ2の滞留時間Ｔは、廃プラスチックの吹き込み条件を変えることで制御可能であり、下記の式（４）より算出できる。
Ｔ＝（ｖ0×（−ｖ0×ｓｉｎθ0−（（ｖ0×ｓｉｎθ0）2−２×ｇ×ｚ）0.5）／（−ｇ））×ｃｏｓθ 0 ×１．７７× Ａ0.5／（Ｓ×Ｄ×Ｎ）・・・（４）
但し、Ａ:材料安息角（度）、Ｌ:キルン長さ（ｍ）、Ｄ:キルン内径（ｍ）、Ｓ:キルン傾斜角（度）、Ｎ:キルン回転数（ｒｐｍ）、ｚ：ロータリーキルン内廃プラスチック吹き込み位置からキルン内底部鉄皮までの鉛直方向の落下距離（ｍ）、ｖ0：廃プラスチックの吹き込み口先端からの排出速度（ｍ／ｓ）、吹き込み角度：θ0（ｒａｄｉａｎ）、ｇ：重力加速度（９．８１ ｍ／ｓ2）である。
The residence time T of CaCl 2 in the equations (1) and (2) can be controlled by changing the waste plastic blowing conditions, and can be calculated from the following equation (4).
T = (v 0 × (−v 0 × sin θ 0 − ((v 0 × sin θ 0 ) 2 −2 × g × z) 0.5 ) / (− g)) × cos θ 0 × 1.77 × A 0.5 / (S × D × N) (4)
However, A: Material repose angle (degree), L: Kiln length (m), D: Kiln inner diameter (m), S: Kiln inclination angle (degree), N: Kiln rotation speed (rpm), z: In rotary kiln Vertical drop distance (m) from waste plastic blowing position to bottom iron core in kiln, v 0 : discharge speed (m / s) from waste plastic blowing tip, blowing angle: θ 0 (radian), g : Gravitational acceleration (9.81 m / s 2 ).
以上より、ある塩素濃度の廃プラスチックを利用した場合に、生石灰中塩素濃度を低減するためのＣａＣｌ2の滞留時間、すなわち廃プラスチックを落下させる位置が決定される。したがって、滞留時間を制御するために、例えば廃プラスチックの吹き込み速度を変更して、これにより生石灰中塩素濃度を管理することができる。 From the above, when waste plastic with a certain chlorine concentration is used, the residence time of CaCl 2 for reducing the chlorine concentration in quicklime, that is, the position where the waste plastic is dropped is determined. Therefore, in order to control the residence time, for example, the blowing speed of waste plastic can be changed, and thereby the chlorine concentration in quicklime can be managed.
廃プラスチックを落下させる位置を変更して、滞留時間を変更するためには、廃プラスチック吹き込み口の吹込み角度θを変更してもよく、廃プラスチック吹き込み口の吹込み位置（高さ、長手方向）を変更してもよい。 In order to change the residence time by changing the position where the waste plastic is dropped, the blowing angle θ of the waste plastic blowing port may be changed, and the blowing position of the waste plastic blowing port (height, longitudinal direction) ) May be changed.
上記においては生石灰中の塩素濃度が１００ｍａｓｓｐｐｍとなる条件を求めたが、異なる塩素濃度についてもインプット塩素量と滞留時間との関係を求めて、焼成品の塩素濃度を管理して焼成品を製造することができる。 In the above, the condition that the chlorine concentration in quicklime is 100 massppm was obtained, but the relationship between the input chlorine amount and the residence time was also obtained for different chlorine concentrations, and the baked product was manufactured by managing the chlorine concentration of the baked product. be able to.
吹き込まれる廃プラスチックは吹き込み可能な粒径に破砕してもよく、公知の方法を用いて造粒しても良い。造粒物は、性状が一定（粒径範囲が狭く、品質も安定）であり、焼成炉への吹込み燃料として好適である。廃プラスチックは破砕後、予め磁選、風選等を用いた異物除去と水による洗浄等を行ない、プラスチック以外の異物を可能な限り除去した後に、造粒物に加工することが好ましい。造粒は通常の廃プラスチックを造粒する際に用いる公知の方法を用いれば良く、例えば以下に示す圧縮成型造粒方法のような造粒方法を用いることができる。圧縮成型造粒方法は、特にフィルム状の廃プラスチックの造粒に好適である。 The waste plastic to be blown may be crushed to a blowable particle size or may be granulated using a known method. The granulated product has a constant property (narrow particle size range and stable quality) and is suitable as a fuel to be injected into a firing furnace. The waste plastic is preferably processed into a granulated product after being crushed and subjected to foreign matter removal using magnetic separation, wind separation, etc. and washing with water in advance to remove foreign matter other than plastic as much as possible. For granulation, a known method used when granulating ordinary waste plastics may be used. For example, a granulation method such as the compression molding granulation method shown below can be used. The compression molding granulation method is particularly suitable for granulation of a film-like waste plastic.
圧縮成型造粒方法では、廃プラスチックを、全周に複数のダイス孔が貫設されたリングダイの孔から圧縮押出しして造粒する。たとえば、全周に複数のダイス孔が貫設されたリングダイと、このリングダイの内側にリングダイ内周面と接するようにして回転自在に配置された転動ローラとを備えた圧縮成型装置を用いるものであり、リングダイの内部に投入された廃プラスチックを、転動ローラによってリングダイ内周面との間で圧縮・圧潰しつつリングダイのダイス孔に押し込み、ダイス孔内を通過してリングダイ外面側に押し出されたプラスチック成型物を切断又はリングダイ外面から掻き落とすことにより、炉吹き込み原料となる粒状プラスチック成型物を得るものである。主としてダイス孔内において廃プラスチックの少なくとも一部が摩擦熱によって半溶融又は溶融化し、その後固化することによりプラスチック成型物（造粒物）が得られる。 In the compression molding granulation method, waste plastic is granulated by compressing and extruding waste plastic from a hole of a ring die having a plurality of die holes penetrating therethrough. For example, a compression molding apparatus including a ring die having a plurality of die holes penetrating the entire periphery thereof, and a rolling roller that is rotatably disposed in contact with the inner peripheral surface of the ring die inside the ring die The waste plastic thrown into the ring die is pressed into the die hole of the ring die while being compressed and crushed by the rolling roller with the inner peripheral surface of the ring die, and passes through the die hole. By cutting or scraping the plastic molded product extruded to the outer surface side of the ring die from the outer surface of the ring die, a granular plastic molded product as a furnace blowing material is obtained. A plastic molded product (granulated product) is obtained mainly by at least a part of the waste plastic being semi-molten or melted by frictional heat in the die hole and then solidified.
圧縮成型造粒方法で用いる造粒装置としては、たとえば、全周に複数のダイス孔が貫設され、装置本体に回転可能に支持されるとともに駆動装置により回転駆動するリングダイと、装置本体に回転自在に支持されるとともに、前記リングダイの内側にリングダイ内周面と接するようにして配置される１又は２以上の転動ローラとを備えたものが知られており、廃プラスチックを、前記転動ローラによってリングダイ内周面との間で圧縮・圧潰しつつリングダイのダイス孔内に押し込み造粒する。 As a granulating apparatus used in the compression molding granulation method, for example, a ring die having a plurality of die holes penetrating the entire circumference and rotatably supported by the apparatus main body and rotated by a driving apparatus, and an apparatus main body It is known to have one or two or more rolling rollers that are rotatably supported and arranged in contact with the inner peripheral surface of the ring die inside the ring die. The rolling roller is pressed and granulated into the die hole of the ring die while being compressed and crushed between the inner peripheral surface of the ring die.
圧縮成型造粒方法で用いる造粒装置の一例の概略図を図２に示す。このプラスチック圧縮成型装置は、全周に複数のダイス孔９が貫設されたリングダイ１０と、このリングダイ１０の内側にリングダイ内周面と接するようにして回転自在に配置された転動ローラ１１ａ、１１ｂと、リングダイ１１の外側に配置されたカッター１２とを備えている。
A schematic diagram of an example of a granulating apparatus used in the compression molding granulation method is shown in FIG. This plastic compression molding apparatus includes a ring die 10 having a plurality of
前記リングダイ１０は適当な幅を有するリング体により構成され、図示しない装置本体に回転可能に支持されるとともに、同じく図示しない駆動装置により回転駆動する。このリングダイ１０の周方向及び幅方向には複数のダイス孔９が設けられている。これらのダイス孔９は、リングダイ１０の径方向に沿ってリングダイ１０の内側（内周面）と外側（外周面）間を貫通して設けられている。ダイス孔９の孔径（直径）は造粒すべき粒状プラスチック成型物の大きさ（径）に応じて決められるが、通常２〜１５ｍｍ程度である。また、ダイス孔９の長さ（リングタイ１０の厚さ）は通常３０〜１５０ｍｍ程度である。
The ring die 10 is composed of a ring body having an appropriate width, is rotatably supported by a device body (not shown), and is rotationally driven by a drive device (not shown). A plurality of
前記転動ローラ１１ａ、１１ｂは装置本体に回転自在に支持されるとともに、リングダイ１０の内側に１８０°対向した状態に配置されている。これら転動ローラ１１ａ、１１ｂは無駆動のフリーのローラ体であり、リングダイ１０の内周面と接しているためその内周面との摩擦によりリングダイ１０の回転に伴って回転する。なお、この転動ローラ１１の数は任意であり、１個又は３個以上設けてもよい。
The rolling
前記カッター１２は、その刃先がリングダイ１０の外周面に接するか又は外周面の近傍に位置するように設けられ、前記ダイス孔９からリングダイ１０の外側に棒状に押し出されるプラスチック成型物を適当な長さに切断する（又はリングダイ外周面から掻き落す）ものである。
The
以上のようなプラスチック圧縮成型装置では、リングダイ１０が図中矢印方向に回転駆動し、これに随伴して転動ローラ１１ａ、１１ｂも回転している状態で、投入口１３からリングダイ１０の内部に廃プラスチック１４が投入され、この投入された廃プラスチック１４は、リングダイ１０内で混合され、転動ローラ１１ａ、１１ｂによってリングダイ１０内周面との間で圧縮・圧潰されつつリングダイ１０のダイス孔９内に押し込まれる。ダイス孔９内に押し込まれた廃プラスチックは、ダイス孔内を通過してリングダイ１０の外面側に棒状に成型された状態で順次押し出され、このプラスチック成型物が前記カッター１２により適当な長さに切断されることにより、円柱形状のプラスチック造粒物１５が得られる。１６は排出口である。
In the plastic compression molding apparatus as described above, the ring die 10 is driven to rotate in the direction of the arrow in the figure, and the rolling
上記のような方法により製造した廃プラスチックの造粒物を、生石灰または焼成ドロマイト製造用ロータリーキルンで燃料の一部として利用する。燃料として利用する方法としては、通常の気流輸送方式により、ランスあるいは専用バーナーを用いてロータリーキルン内に廃プラスチックを吹き込めばよい。 The granulated product of waste plastic produced by the above method is used as a part of fuel in a rotary kiln for producing quicklime or calcined dolomite. As a method of using as fuel, waste plastic may be blown into the rotary kiln using a lance or a dedicated burner by a normal air flow transportation system.
図２に示したものと同様の造粒装置（リングダイ造粒装置）を用いて廃プラスチックを造粒し、プラスチック成型物（造粒物）を得て、ロータリーキルンに吹き込み石灰石の焼成試験を行なった。 Waste plastic is granulated using a granulator (ring die granulator) similar to that shown in FIG. 2 to obtain a plastic molded product (granulated product), which is blown into a rotary kiln and subjected to a limestone firing test. It was.
使用した廃プラスチックは複数種類のプラスチックと異物とが混合された状態であった。表１に使用した廃プラスチックの水分、化学組成（塩素濃度）、発熱量を示す。 The waste plastic used was in a state where a plurality of types of plastics and foreign substances were mixed. Table 1 shows the moisture, chemical composition (chlorine concentration), and calorific value of the waste plastic used.
廃プラスチックを１．０ｔ／ｈの条件で造粒装置に供給して造粒した。造粒装置はリングダイ内径８４０ｍｍ、幅２４０ｍｍ、リングダイ厚み（ダイス長さ）６０ｍｍ、転動ローラ径４０５ｍｍで、ダイス径６ｍｍの穴１万個であり、直径約６ｍｍ、長さ約１０〜２０ｍｍの円筒形の粒状物を製造した。 The waste plastic was granulated by supplying it to a granulator under the condition of 1.0 t / h. The granulator has a ring die inner diameter of 840 mm, a width of 240 mm, a ring die thickness (die length) of 60 mm, a rolling roller diameter of 405 mm, 10,000 holes with a die diameter of 6 mm, a diameter of about 6 mm, and a length of about 10 to 20 mm. A cylindrical granule was produced.
このプラスチック造粒物を、ロータリーキルン出口の主燃料バーナー上部（０．１ｍ上）に設置した吹き込みランスから、１７．６ｔ／ｈの生石灰生産量（石灰石：３１ｔ／ｈ）の石灰焼成ロータリーキルン（内径：３．２ｍ、長さ：５０ｍ、傾斜角：３０／１０００、回転数：２ｒｐｍ）に吹き込んだ。ロータリーキルンの主燃料はコークス炉ガス（発熱量：４５１０ｋｃａｌ／Ｎｍ３）を用いた。また、吹き込みランス先端から吹き込んだプラスチック造粒物の落下位置の制御は、気流輸送のキャリアガス量を調整して、廃プラスチックの吹き込み速度を調整することで行った。また、生石灰中塩素濃度が約１００ｍａｓｓｐｐｍとなるように廃プラスチックの吹込み量の変更も行った。 This plastic granulated product is blown into a lime calcined rotary kiln (inner diameter: 17.6 t / h) from a blow lance installed on the upper part of the main fuel burner (up to 0.1 m) at the outlet of the rotary kiln (limestone: 31 t / h). 3.2 m, length: 50 m, inclination angle: 30/1000, rotation speed: 2 rpm). Coke oven gas (calorific value: 4510 kcal / Nm 3 ) was used as the main fuel of the rotary kiln. Moreover, the control of the drop position of the plastic granulated material blown from the tip of the blowing lance was performed by adjusting the blowing rate of waste plastic by adjusting the amount of carrier gas for air transport. In addition, the amount of waste plastic blown was changed so that the chlorine concentration in quicklime was about 100 mass ppm.
表２、表３に示す各種の条件でＮｏ．１〜２３の試験を行い、生石灰を製造した。製造した生石灰中塩素濃度を表２、表３に併せて示す。また図３に各試験における焼成炉に吹き込む廃プラスチック中の塩素量（インプット塩素量：ＧCl）と焼成後の生石灰中塩素濃度Ｃとの関係を、図４に、図３より求めた焼成後の生石灰中塩素濃度１００ｍａｓｓｐｐｍを満足する、焼成炉に吹き込む廃プラスチック中の塩素量（インプット塩素量）と廃プラスチック落下位置の生石灰が排出されるまでの焼成炉内における滞留時間（ＣａＣｌ2の滞留時間）との関係を示す。
Under various conditions shown in Tables 2 and 3, No.
図３の、焼成後の生石灰中塩素濃度Ｃとインプット塩素量（ＧCl）との関係から、ＣａＣｌ2の滞留時間（Ｔ）とインプット塩素量（ＧCl）の関係は、以下の式（１）のように整理できる。
Ｔ＝７．９１×Ｌｎ（ＧCl）＋Ｘ・・・（１）
但し、Ｘ＝−７．９１×Ｌｎ（Ｃ）＋３．０２である。
From the relationship between the chlorine concentration C in calcined lime after firing and the amount of input chlorine (G Cl ) in FIG. 3, the relationship between the residence time (T) of CaCl 2 and the amount of input chlorine (G Cl ) is expressed by the following formula (1 ).
T = 7.91 × Ln (G Cl ) + X (1)
However, X = −7.91 × Ln (C) +3.02.
図４より、焼成後に生石灰中塩素濃度１００ｍａｓｓｐｐｍとなる製造生石灰当たりのインプット塩素量（ＧCl）と滞留時間（Ｔ）との関係は、以下の式（３）のように整理できる。但し、式（３）においてインプット塩素量が６８ｇ／ｔ−ＣａＯ以下の場合は滞留時間Ｔが０または負となるが、この場合は廃プラスチックをキルン内のどの位置に吹き込んでも塩素濃度を１００ｍａｓｓｐｐｍ以下とすることができる。
Ｔ＝７．９１×Ｌｎ（ＧCl）−３３．４・・・（３）
上記の式（１）、（３）を用いてインプット塩素量に応じた滞留時間を設定することで、生石灰の塩素含有濃度を管理でき、種々の塩素濃度の廃プラスチックに対応でき、塩素濃度の制約を受けず、石灰焼成炉に廃プラスチックを使用することが可能となる。
From FIG. 4, the relationship between the amount of input chlorine per production quicklime (G Cl ) and the residence time (T) at which the chlorine concentration in quicklime reaches 100 massppm after firing can be arranged as in the following formula (3). However, when the amount of input chlorine is 68 g / t-CaO or less in the formula (3), the residence time T is 0 or negative. In this case, the chlorine concentration is 100 massppm or less regardless of where the waste plastic is blown into the kiln. It can be.
T = 7.91 × Ln (G Cl ) -33. 4 ... (3)
By setting the residence time according to the amount of input chlorine using the above formulas (1) and (3), the chlorine content concentration of quicklime can be managed, and it can be used for waste plastics with various chlorine concentrations. It is possible to use waste plastic in the lime firing furnace without any restrictions.
１ ロータリーキルン
２ 入口
３ 原料
４ 出口
５ 吹き込み口
６ 廃プラスチック吹き込み口
７ 主燃料の火炎
８ クーラー
９ ダイス孔
１０ リングダイ
１１（１１ａ、１１ｂ） 転動ローラ
１２ カッター
１３ 投入口
１４ 廃プラスチック
１５ プラスチック造粒物
１６ 排出口
Ａ 主燃料
Ｂ 燃焼用空気
Ｃ 廃プラスチック
Ｄ 燃焼用空気
Ｅ ＨＣｌ生成領域
Ｆ ＣａＣｌ2分解優先領域
Ｇ ＣａＣｌ2生成優先領域
DESCRIPTION OF
Claims (4)
（但し、Ｇ Cl は前記生石灰１ｔ当たりの前記ロータリーキルン内に吹き込まれた塩素量（ｇ）、Ｘ＝−７．９１×Ｌｎ（Ｃ）＋３．０２、Ｃは前記生石灰中の塩素濃度（ｍａｓｓｐｐｍ）である。）を満たす位置に前記廃プラスチックを前記ロータリーキルン内に吹き込むことで生石灰中の塩素濃度をＣ以下に管理することを特徴とする請求項１に記載の廃プラスチックを用いた焼成品の製造方法。 The residence time T (minute), which is the time from when the limestone, which is the raw material in the rotary kiln , moves from the blowing position of the waste plastic and is discharged from the rotary kiln as quick lime, which is a baked product, is T ≧ 7.91 × Ln (G Cl ) + X,
(However, G Cl is the amount of chlorine (g) blown into the rotary kiln per 1 ton of quick lime , X = −7.91 × Ln (C) +3.02, C is the chlorine concentration in the quick lime (mass ppm)) The chlorine concentration in quicklime is controlled to be C or less by blowing the waste plastic into the rotary kiln at a position satisfying the above). The production of the baked product using the waste plastic according to claim 1 Method.
（但し、Ｇ Cl は前記生石灰１ｔ当たりの前記ロータリーキルン内に吹き込まれた塩素量（ｇ）である。）を満たす位置に前記廃プラスチックを前記ロータリーキルン内に吹き込むことで前記生石灰中の塩素濃度を１００ｍａｓｓｐｐｍ以下に管理することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の廃プラスチックを用いた焼成品の製造方法。 The residence time T (min), which is the time from when the limestone , which is the raw material in the rotary kiln , moves from the blowing position of the waste plastic and is discharged from the rotary kiln as quick lime, which is a baked product, is T ≧ 7.91. * Ln ( GCl ) -33. 4
(However, G Cl is the amount of chlorine (g) blown into the rotary kiln per 1 ton of quick lime .) By blowing the waste plastic into the rotary kiln at a position that satisfies the condition, the chlorine concentration in the quick lime is set to 100 massppm. The method for producing a fired product using the waste plastic according to claim 1 or 2, wherein the method is managed as follows.
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