JP7111123B2 - Waste recycling method and device - Google Patents
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Description
本発明は、廃棄物の再資源化方法および装置に関する。 The present invention relates to a waste recycling method and apparatus.
シュレッダーダストは、自動車、家電等を廃棄する際、破砕機にかけて粉砕し、サイズの大きな有価金属を取り除いた後に発生する残渣である。シュレッダーダストは、微細な金属片、繊維、廃プラスチック(熱可塑性樹脂を多く含む)、ゴム、木材、砂等を含むため、物理的な分離が難しく、リサイクルが困難な廃棄物である。このため、シュレッダーダストを物理的に分離せずに燃焼させて熱を回収するサーマルリサイクルを中心としたリサイクルが従来行われてきた。 Shredder dust is a residue generated after scraping automobiles, home electric appliances, etc., after crushing them in a crusher and removing large-sized valuable metals. Shredder dust contains fine metal pieces, fibers, waste plastics (including a large amount of thermoplastic resin), rubber, wood, sand, and the like, and is difficult to physically separate and difficult to recycle. For this reason, recycling centered on thermal recycling, in which heat is recovered by burning shredder dust without physically separating it, has hitherto been carried out.
しかしながら、マテリアルリサイクルを推進し、シュレッダーダスト中の成分を有効活用するために、シュレッダーダスト中の成分を分離して回収する技術が検討されてきた。例えば、特許文献1には、鉄分が混在する樹脂主体廃棄物を熱分解炉に導入して熱分解し、熱分解により生じた熱分解ガスを回収すると共に、熱分解により生じた熱分解残渣を溶解炉に導入して溶解し溶鉄を回収する方法が開示されている。該方法によれば、熱分解ガスを回収すると共に、熱分解残渣から溶鉄を回収することができる。 However, in order to promote material recycling and effectively utilize the components in the shredder dust, techniques for separating and recovering the components in the shredder dust have been studied. For example, in Patent Document 1, resin-based waste mixed with iron is introduced into a pyrolysis furnace and pyrolyzed, and the pyrolysis gas generated by the pyrolysis is recovered, and the pyrolysis residue generated by the pyrolysis is A method of introducing molten iron into a melting furnace and melting it to recover molten iron is disclosed. According to this method, the pyrolysis gas can be recovered, and the molten iron can be recovered from the pyrolysis residue.
しかしながら、特許文献1に記載の技術によっては、プラスチックなどの樹脂を熱分解するための熱分解炉の他に、鉄主体残渣と非鉄成分主体残渣とを分離するための鉄分回収機が別途必要であった。よって、より簡易な装置構成によって、廃棄物中の樹脂の熱分解と、廃棄物中に含まれる金属の分離とを実現する方法が求められていた。 However, depending on the technique described in Patent Document 1, in addition to the pyrolysis furnace for pyrolyzing resins such as plastics, an iron recovery machine for separating iron-based residue and non-ferrous component-based residue is separately required. there were. Therefore, there has been a demand for a method of thermally decomposing the resin in the waste and separating the metal contained in the waste with a simpler device configuration.
すなわち、本発明は、樹脂および2種以上の金属が混在する廃棄物からの、樹脂の熱分解による熱分解ガスの回収と、該2種以上の金属の分離とを、簡易な装置構成によって実現することを目的とする。 That is, the present invention realizes recovery of pyrolysis gas by pyrolysis of resin and separation of the two or more metals from waste in which resin and two or more metals are mixed with a simple device configuration. intended to
本発明者らは、上記の目的を達成すべく、鋭意検討を重ねた。その結果、以下に述べる新規な廃棄物の再資源化方法、および該廃棄物の再資源化方法に用いる装置を開発するに至った。 The present inventors have made extensive studies to achieve the above object. As a result, the present inventors have developed a novel waste recycling method and an apparatus for use in the waste recycling method described below.
すなわち、本発明の要旨構成は以下の通りである。
(1) 樹脂および2種以上の金属が混在する廃棄物を流動層加熱炉に導入して、該廃棄物を流動させつつ加熱し、
前記樹脂を加熱によって熱分解し、該熱分解により生じた熱分解ガスを回収しつつ、
前記2種以上の金属を流動によって2層以上に比重分離する、廃棄物の再資源化方法。
That is, the gist and configuration of the present invention are as follows.
(1) introducing waste containing a mixture of resin and two or more metals into a fluidized bed heating furnace, and heating the waste while fluidizing it;
While thermally decomposing the resin by heating and recovering the thermal decomposition gas generated by the thermal decomposition,
A waste recycling method, wherein the two or more metals are gravity-separated into two or more layers by flow.
(2) 前記2種以上の金属の少なくとも1つは鉄主体金属である、前記(1)に記載の廃棄物の再資源化方法。 (2) The waste recycling method according to (1) above, wherein at least one of the two or more metals is an iron-based metal.
(3) 前記流動層加熱炉内の温度が700℃以上1000℃以下である、前記(1)または(2)に記載の廃棄物の再資源化方法。 (3) The waste recycling method according to (1) or (2) above, wherein the temperature in the fluidized bed heating furnace is 700°C or higher and 1000°C or lower.
(4) 前記廃棄物がシュレッダーダストである、前記(1)から(3)のいずれか1項に記載の廃棄物の再資源化方法。 (4) The waste recycling method according to any one of (1) to (3) above, wherein the waste is shredder dust.
(5) 比重分離後の各層に含まれる金属を、前記流動層加熱炉の高さ方向に沿って複数設けられた排出口から、前記各層に含まれる金属毎に排出する、前記(1)から(4)のいずれか1項に記載の廃棄物の再資源化方法。 (5) From (1) above, the metal contained in each layer after specific gravity separation is discharged from a plurality of discharge ports provided along the height direction of the fluidized bed heating furnace for each metal contained in each layer. (4) The method for recycling waste according to any one of items (4).
(6) 前記廃棄物に加えてさらに流動媒体を流動層加熱炉に導入して、前記廃棄物および該流動媒体を流動させつつ加熱し、
前記2種以上の金属を流動によって前記流動媒体を境界として2層以上に比重分離する、前記(1)から(5)のいずれか1項に記載の廃棄物の再資源化方法。
(6) introducing a fluidized medium in addition to the waste into a fluidized bed heating furnace, and heating the waste and the fluidized medium while fluidizing them;
The waste recycling method according to any one of (1) to (5) above, wherein the two or more metals are gravity-separated into two or more layers with the fluid medium as a boundary.
(7) 前記流動媒体を2種以上とし、前記2種以上の金属を前記流動媒体を境界として3層以上に分離する、前記(6)に記載の廃棄物の再資源化方法。 (7) The waste recycling method according to (6) above, wherein two or more types of the fluid medium are used, and the two or more metals are separated into three or more layers with the fluid medium as a boundary.
(8) 前記(1)から(7)のいずれか1項に記載の廃棄物の再資源化方法に用いる装置であって、
前記廃棄物を流動させつつ加熱して、前記樹脂を加熱によって熱分解し熱分解ガスとしつつ、前記2種以上の金属を流動によって2層以上に比重分離する、流動層加熱炉と、
前記流動層加熱炉から排出される前記熱分解ガスを回収する回収装置と、
該流動層加熱炉の高さ方向に沿って複数設けられ、比重分離後の各層に含まれる金属を、各層に含まれる金属毎に排出する排出口と、
を備える、装置。
(8) A device used in the waste recycling method according to any one of (1) to (7) above,
a fluidized bed heating furnace, wherein the waste is heated while being fluidized to thermally decompose the resin by heating to generate a thermal decomposition gas, and the two or more metals are separated by specific gravity into two or more layers by fluidization;
a recovery device for recovering the pyrolysis gas discharged from the fluidized bed heating furnace;
a plurality of discharge ports provided along the height direction of the fluidized bed heating furnace for discharging the metal contained in each layer after specific gravity separation for each metal contained in each layer;
A device comprising:
本発明によれば、樹脂、および2種以上の金属が混在する廃棄物からの、樹脂の熱分解による熱分解ガスの回収と、該2種以上の金属の分離とを、簡易な装置構成によって実現することができる。 According to the present invention, a thermal decomposition gas generated by pyrolysis of a resin and a separation of the two or more metals from a waste containing a mixture of resin and two or more metals can be recovered with a simple device configuration. can be realized.
本発明を、以下の実施形態に基づき説明する。なお、本願において、「比重」とは、試料の質量と、それと同体積の圧力1013.25hPaにおける4℃の純粋な水の質量との比を指す。特に「見かけ比重」とは、試料の内部空隙を体積に含め、物質自身が占める体積と内部空隙の体積との合計を、比重算定用の体積とした比重である。また、「樹脂」とは、プラスチックおよびゴムの双方を含む。プラスチックとは、石油に由来する高分子物質を主原料とした可塑性の物質である。「~主体金属」とは、成分組成中で主体となる元素の割合が60質量%以上である金属のことを指す。例えば、鉄主体金属としては、鋼鉄、鋳鉄、および鉄スクラップなどを含む。 The present invention will be described based on the following embodiments. In the present application, “specific gravity” refers to the ratio of the mass of a sample to the mass of pure water of the same volume at 4° C. at a pressure of 1013.25 hPa. In particular, the "apparent specific gravity" is a specific gravity that includes the internal voids of the sample, and the sum of the volume occupied by the substance itself and the volume of the internal voids is the volume for specific gravity calculation. In addition, "resin" includes both plastic and rubber. Plastic is a plastic material whose main raw material is a polymer derived from petroleum. “~ Main metal” refers to a metal in which the ratio of the main element in the component composition is 60% by mass or more. For example, iron-based metals include steel, cast iron, scrap iron, and the like.
[廃棄物の再資源化方法]
本発明の一実施形態に係る廃棄物の再資源化方法は、
樹脂および2種以上の金属が混在する廃棄物を流動層加熱炉に導入して、該廃棄物を流動させつつ加熱し、
前記樹脂を加熱によって熱分解し、該熱分解により生じた熱分解ガスを回収しつつ、
前記2種以上の金属を流動によって2層以上に比重分離する、廃棄物の再資源化方法である。
[Waste recycling method]
A waste recycling method according to an embodiment of the present invention comprises:
Introducing waste containing a mixture of resin and two or more metals into a fluidized bed heating furnace, heating the waste while fluidizing it,
While thermally decomposing the resin by heating and recovering the thermal decomposition gas generated by the thermal decomposition,
It is a method for recycling waste, in which the two or more metals are gravity-separated into two or more layers by flow.
本実施形態に係る廃棄物の再資源化方法においては、樹脂および2種以上の金属が混在するシュレッダーダストなどの廃棄物を流動層加熱炉に導入し、該廃棄物を流動させつつ加熱する。これにより樹脂が加熱によって熱分解して、熱分解ガスが生じる。また、廃棄物中に含まれる2種以上の金属が、炉内に導入されたガス化剤により流動されて流動層となり、該流動層中において、見かけ比重のより大きな金属は沈降し、見かけ比重のより小さな金属は浮揚する。これにより、2種以上の金属が、見かけ比重のより大きな金属を下層、見かけ比重のより小さな金属を上層として2層以上に比重分離される。このように、本実施形態によれば、一流動層加熱炉内において、熱分解ガスを回収しつつ、2種以上の金属を流動によって比重分離することができる。そして、2種以上の金属を流動層加熱炉から排出するための排出口を、流動層加熱炉の高さ方向に沿って複数設けることで、比重分離された2種以上の金属を、該排出口の高さに存在する各層に含まれる金属毎に排出することができる。特に、最も見かけ比重が大きいと予想される鉄主体金属を排出するための排出口を、流動層加熱炉の高さ方向における最も下部に設けることで、鉄主体金属を他の金属とは別に回収することができる。 In the waste recycling method according to the present embodiment, waste such as shredder dust containing a mixture of resin and two or more metals is introduced into a fluidized bed heating furnace, and the waste is heated while being fluidized. As a result, the resin is thermally decomposed by heating to generate thermal decomposition gas. In addition, two or more kinds of metals contained in the waste are fluidized by the gasifying agent introduced into the furnace to form a fluidized bed, and in the fluidized bed, metals having a higher apparent specific gravity settle and smaller metals levitate. As a result, two or more kinds of metals are gravity-separated into two or more layers, with a metal having a higher apparent specific gravity as a lower layer and a metal having a smaller apparent specific gravity as an upper layer. As described above, according to the present embodiment, two or more metals can be gravity-separated by fluidization while recovering pyrolysis gas in a single fluidized bed heating furnace. By providing a plurality of outlets for discharging the two or more metals from the fluidized bed heating furnace along the height direction of the fluidized bed heating furnace, the two or more metals separated by specific gravity can be discharged from the fluidized bed heating furnace. Each metal contained in each layer present at the exit level can be ejected. In particular, by installing the discharge port for discharging the iron-based metal, which is expected to have the highest apparent specific gravity, at the lowest point in the height direction of the fluidized bed heating furnace, the iron-based metal is recovered separately from other metals. can do.
本実施形態に係る廃棄物の再資源化方法によれば、樹脂および2種以上の金属が混在するシュレッダーダストなどの廃棄物からの、樹脂の熱分解と、2種以上の金属の分離とを、一流動層加熱炉20内にて実現することができる。また、本実施形態においては、廃棄物を流動させつつ加熱するため、廃棄物への伝熱効率が向上して、樹脂を効率よく加熱して熱分解することができる。さらに、流動層加熱炉内には、廃棄物に混ざっていた、あるいは廃棄物中の樹脂の燃焼などにより生じた、タールなどの粘性を持つ固体が存在し得る。これら粘性を持つ固体は流動層加熱炉へ固着する虞があるが、本実施形態においては廃棄物を流動させつつ加熱することで、これら粘性を持つ固体が流動層加熱炉へ固着することを防止することができる。廃棄物を流動させつつ加熱することで、樹脂の熱分解を鉄主体金属が触媒する効果も期待できる。
According to the waste recycling method according to the present embodiment, thermal decomposition of resin and separation of two or more metals from waste such as shredder dust in which resin and two or more metals are mixed are performed. , can be realized in the fluidized
以下では、本実施形態に係る廃棄物の再資源化方法を、図1に示す装置に適用した場合を例として、説明する。図1は本実施形態に係る廃棄物の再資源化方法に用いる、装置および付帯設備の一例を示す模式図である。図1に示すように、本実施形態に係る廃棄物の再資源化方法に用いる装置は、流動層加熱炉20と、流動層加熱炉20から排出される熱分解ガスを回収する回収装置33と、流動層加熱炉中で比重分離された鉄およびその他の金属を種別毎に排出する排出口24a、24bと、を備える。回収装置33は、一例においては、サイクロン式集塵装置29、冷却器30、タールトラップ34、脱水装置31、およびガス分析装置32を含む。廃棄物の再資源化方法に用いる装置は、流動層加熱炉20を加熱するためのヒータ35をさらに備えていてもよい。
A case where the waste recycling method according to the present embodiment is applied to the apparatus shown in FIG. 1 will be described below as an example. FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an apparatus and ancillary equipment used in the waste recycling method according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the apparatus used in the waste recycling method according to the present embodiment includes a fluidized
まず、樹脂および2種以上の金属が混在する廃棄物を、流動層加熱炉20上部に設けられた投入口25から投入する。廃棄物の形状、大きさ、含水率等の影響で廃棄物を流動層加熱炉20へ投入することが困難である場合には、廃プラスチックを廃棄物に混合して成形してもよい。流動層加熱炉20内部には、廃棄物の他に、後述する流動媒体23を導入しなくてもよい。
First, a waste containing a mixture of resin and two or more kinds of metals is put into the
樹脂および2種以上の金属が混在する廃棄物
本実施形態において、再資源化する廃棄物においては樹脂および見かけ比重が互いに異なる金属が混在している。廃棄物は、自動車、家電等を廃棄する際、破砕機にかけて粉砕し、サイズの大きな有価金属を取り除いた後に発生する残渣であり得る。廃棄物は、樹脂および2種以上の金属の他、繊維類、廃プラスチック類(熱可塑性樹脂を多く含む)、ゴム類、木材、および砂等を含み得る。上述したように、従来、樹脂および2種以上の金属が混在する廃棄物をマテリアルリサイクルすることは困難であった。しかしながら、本実施形態によれば、樹脂の熱分解と2種以上の金属の分離とを一流動層加熱炉20内にて実現することができ、マテリアルリサイクルを推進することができる。
Waste Containing Resin and Two or More Types of Metals In the present embodiment, resins and metals having different apparent specific gravities are mixed in the waste to be recycled. The waste can be a residue generated after crushing with a crusher and removing large-sized valuable metals when disposing of automobiles, home electric appliances, and the like. Waste can include resins and two or more metals, as well as fibers, waste plastics (mostly thermoplastic resins), rubbers, wood, sand, and the like. As described above, conventionally, it has been difficult to material-recycle waste in which resin and two or more metals are mixed. However, according to the present embodiment, thermal decomposition of resin and separation of two or more metals can be realized in the single fluidized
流動層加熱炉20内で、廃棄物は流動されながら加熱される。これにより、廃棄物中の樹脂が熱分解されてガス化され、熱分解ガスが生じる。
In the fluidized
ガス化剤
流動層加熱炉20の下部からは、ガス化剤を導入する。該ガス化剤により、廃棄物中に含まれる樹脂をガス化させる。また該ガス化剤により廃棄物が流動されて流動層となり、2種以上の金属が流動されて2層以上に比重分離される。ガス化剤としては、水蒸気、二酸化炭素、もしくは製鉄所から排出される排ガス(製鉄所排ガス)、またはこれらの組み合わせが好ましい。低温のガス化剤を流動層加熱炉20内に導入すると炉内の温度低下を招く虞があるため、ガス化剤を加熱しつつ炉内に導入することが好ましい。ガス化剤を加熱する方法は特に限定されないが、例えば、流動層加熱炉20の下部にアルミナボール等の、ガス化剤を分散・整流することができ、さらに予熱機能も持つ分散・整流部21を敷き詰めておき、該分散・整流部21を加熱する方法が挙げられる。加熱した分散・整流部21の隙間からガス化剤を導入することで、分散・整流部21によってガス化剤が加熱され、ガス化剤を加熱された状態で流動層加熱炉20内に導入することができる。また、分散・整流部21の隙間からガス化剤を導入することで、ガス化剤が分散された状態で流動層加熱炉20内に導入されるため、廃棄物の流動性をより向上することもできる。流動層加熱炉20の下部からガス化剤を導入するための設備構成は特に限定されないが、例えば図1に示すように、廃棄物の再資源化方法に用いる装置は、各種ガス化剤(図1においてはN2)の流量を調節するためのマスフローコントローラー27、気化してガス化剤となる液体(図1においてはH2O)を導入するためのポンプ26、並びに、各種ガス化剤を加熱するため、また気化してガス化剤となる液体を気化するためのガス化剤用ヒータ28を備え得る。
Gasification agent A gasification agent is introduced from the lower part of the fluidized
ガス化剤を分散された状態で流動層加熱炉20内に導入するために、流動層加熱炉20の下部には、分散・整流部21を敷き詰める、または炉底にガス化剤の噴出孔を分散させて設けることが好ましい。
In order to introduce the gasifying agent into the fluidized
流動層加熱炉内の温度:700℃以上、1000℃以下
流動層加熱炉20内を高温にすることで、廃棄物中の樹脂を加熱して熱分解し、熱分解を生じさせる。流動層加熱炉20内の温度は、700℃以上とすることが好ましい。流動層加熱炉20内の温度を700℃以上とすることで、炉内でのタールの発生を防ぐことができ、ひいてはタールにより流動層加熱炉20の配管が閉塞されることを防ぐことができる。また、流動層加熱炉20内の温度は、1000℃以下とすることが好ましい。流動層加熱炉20内の温度を1000℃以下とすることで、廃棄物中の鉄主体金属が溶融することを防ぎ、鉄主体金属をより好適に比重分離することができる。さらに、流動層加熱炉20内の温度を700℃以上1000℃以下とすることで、熱分解ガス中の水素濃度を増加することもできる。樹脂を好適に熱分解して熱分解ガスの回収量を増加させる観点からは、流動層加熱炉20内の温度は、800℃以上とすることがより好ましく、850℃以上とすることがさらに好ましい。なお、炉内温度は、流動層加熱炉上部より熱電対を炉内に降ろすことで測定する。温度測定位置は、流動層加熱炉20のヒータ35が設けられている部分の、径方向および高さ方向における中央部とする。
Temperature inside the fluidized bed heating furnace: 700° C. or more and 1000° C. or less By raising the inside temperature of the fluidized
なお、流動層加熱炉20のヒータ35が設けられている部分の径方向および高さ方向における中央部にて炉内温度を測定することに加えて、流動層加熱炉20の高さ方向の複数箇所において温度測定を行うことが好ましい。流動層加熱炉20の高さ方向の複数箇所において温度測定を行うことによって、温度を測定した位置に存在する層に含まれる物質の種類を推定することができる。
In addition to measuring the temperature inside the fluidized
熱分解ガスの回収
樹脂の熱分解により生じた熱分解ガスは、回収装置33によって回収される。回収装置33の構成は特に限定されないが、本実施例においては、回収装置33は、サイクロン式集塵装置29、冷却器30、タールトラップ34、脱水装置31、並びにガス分析装置32を含む。本実施形態において、熱分解ガスは流動層加熱炉20に設けられた流路を通ってサイクロン式集塵装置29に導かれる。サイクロン式集塵装置29中においては、熱分解ガス中のチャーおよび塩類などがダストとして回収される。次いで、ダストが除去された熱分解ガスは、冷却器30に導かれて冷却される。冷却後の熱分解ガスは、タールトラップ34、および脱水装置31に導かれる。回収装置30がタールトラップ34を備えることで、熱分解ガスを他の装置で利用する際にタールが発生することを好適に防ぐことができる。また、回収装置30が脱水装置を備えることで、熱分解ガス中に含まれる水蒸気を除去することができる。脱水後の熱分解ガスは、ガス分析装置32に導かれ、適宜成分分析される。ガス分析装置32は、熱伝導度検出器を備えるガスクロマトグラフ分析装置(Gas Chromatograph-Thermal Conductivity Detector, GC/TCD)であり得る。
Recovery of Pyrolysis Gas Pyrolysis gas generated by thermal decomposition of the resin is recovered by the
熱分解ガス中には、水素の他、CO、CH4などが含まれている。熱分解ガス中の水素濃度が不十分な場合、回収した熱分解ガスに対して水蒸気改質およびドライリフォーミング反応などを後段で行うことによって、熱分解ガス中の水素濃度をさらに増加させることができる。そのような水蒸気改質およびドライリフォーミング反応としは、例えば以下に示す反応が挙げられる。
CO+H2O→CO2+H2
CH4+CO→2CO+2H2
The pyrolysis gas contains CO, CH4 , etc. in addition to hydrogen. If the hydrogen concentration in the pyrolysis gas is insufficient, the hydrogen concentration in the pyrolysis gas can be further increased by performing subsequent steam reforming and dry reforming reactions on the recovered pyrolysis gas. can. Such steam reforming and dry reforming reactions include, for example, the reactions shown below.
CO+ H2O → CO2 + H2
CH4+CO→2CO + 2H2
2種以上の金属
廃棄物中の樹脂の熱分解により、2種以上の金属を含む熱分解残渣が発生する。2種以上の金属としては、鉄主体金属の他、錫主体金属、アルミニウム主体金属、および銅主体金属などが含まれ得る。2種以上の金属は、流動層加熱炉20内で流動されて、流動層加熱炉20内で層状に比重分離される。本実施形態によれば、±10%以上見かけ比重が異なる金属を互いに比重分離することができる。よって、本実施形態によれば、錫主体金属、アルミニウム主体金属、および銅主体金属を種別毎に比重分離することができる。なお、本明細書中において、見かけ比重は、JIS Z 2504に準拠して測定する。
Two or More Metals Pyrolysis residue containing two or more metals is generated by thermal decomposition of the resin in the waste. The two or more metals may include iron-based metals, tin-based metals, aluminum-based metals, copper-based metals, and the like. The two or more metals are fluidized in the fluidized
流動媒体
流動層加熱炉20内には、廃棄物に加えて、流動媒体23を導入してもよい。廃棄物に加えて、流動媒体23を導入することで、2種以上の金属をより好適に比重分離することができる。流動媒体23としては、一例としては珪砂;ゼオライト等を含むFCC(Fluid Catalytic Cracking)触媒;およびガラス粒を用いることができる。熱分解反応を触媒し、かつ鉄主体金属の回収量を増加させる目的で、製鉄工程で生じるダスト(製鉄ダスト)を流動媒体23として用いてもよい。製鉄ダストには、高炉ダスト、スラッジ、転炉ダスト、焼結ダスト、電気炉ダスト、ミルスケールなどが含まれる。コストの観点から、流動媒体23としては安価なものが好ましい。流動媒体23として安価なものを用いれば、流動層加熱炉20から流動媒体23を頻繁に抜き出す場合であっても、コストの上昇を防ぐことができる。流動媒体の粒径は特に限定されないが、一例においては、径10mm以下の流動媒体を用いることができる。
Fluidized Medium A fluidized medium 23 may be introduced into the fluidized
流動媒体23の見かけ比重は、比重分離の対象となる2種以上の金属の種類毎に決定すればよい。流動媒体23の見かけ比重は、2種以上の金属から選ばれたいずれか2種類の金属の中間の見かけ比重であることが好ましい。流動媒体23の見かけ比重が、2種類の金属の中間の見かけ比重であれば、流動媒体23よりも見かけ比重の大きい金属は流動媒体23中を沈降し、逆に流動媒体23よりも見かけ比重の小さい金属は流動媒体23中で浮揚する。よって、流動媒体23を境界として、流動媒体23の上部および下部に比重分離の対象となる2種以上の金属をそれぞれ移動させて、2種以上の金属を特に好適に比重分離することができる。
The apparent specific gravity of the fluid medium 23 may be determined for each of two or more metals to be subjected to specific gravity separation. The apparent specific gravity of the
流動媒体23は、複数種類組み合わせて用いてもよい。流動媒体23を複数種類組み合わせて用いることで、2種以上の金属をさらに好適に比重分離することができる。例えば、流動媒体23として、見かけ比重の異なる2種以上の流動媒体23を用いることで、3種以上の金属をさらに好適に比重分離することができる。見かけ比重の異なる2種以上の流動媒体23は、加熱炉20内で見かけ比重毎に2層以上の層状に分かれる。そして、該2層以上の流動媒体23中を流動する3種以上の金属は、各層を構成する流動媒体23に対する見かけ比重の大小に応じて、各層中を沈降または浮揚して、各層23の上部または下部に層状に比重分離されて3層以上の層を構成する。これにより、3種以上の金属を特に好適に比重分離することができる。より好ましくは、見かけ比重の異なる3種類以上、さらに好ましくは、見かけ比重の異なる4種類以上の流動媒体23を用いる。また、見かけ比重が異なる複数種類の流動媒体23を用いる場合、互いに±10%以上見かけ比重が異なる流動媒体23を用いることが好ましい。例えば、鉄主体金属、銅主体金属、およびアルミニウム主体金属を比重分離する場合、珪砂および製鉄ダストを流動媒体23として用いることができる。
The fluid medium 23 may be used in combination of multiple types. By using a combination of a plurality of
流動層加熱炉20内に導入する流動媒体23の量は特に限定されないが、排出口24の位置(高さ)と回収したい金属の量および種類とに応じて決定され得る。比重分離した後、回収したい金属を含む層が形成される高さは、用いた流動媒体23の量(流動媒体23により形成される層の高さ)に依存する。よって、流動媒体23の量を変更することで、分離後の金属を排出する排出口24の高さに、回収したい金属を含む層が形成される高さを合わせることができる。
The amount of the fluidized medium 23 introduced into the fluidized
流動媒体は、加熱した状態で流動層加熱炉20内に導入してもよい。流動媒体を加熱した状態で流動層加熱炉20内に導入することで、より好適に廃棄物を加熱することができる。なお、流動媒体を加熱した状態で流動層加熱炉20内に導入する場合、廃棄物の再資源化方法に用いる装置に、流動層加熱炉20を加熱するためのヒータ35を備えなくてもよい。
The fluidized medium may be introduced into the fluidized
排出口
比重分離した2種以上の金属を流動層加熱炉20から取り出すため、流動層加熱炉20には、高さ方向に沿って、炉壁を貫通する排出口24a、24bが設けられている。排出口24を流動層加熱炉20の高さ方向に沿って設けることで、2層以上に比重分離された2種以上の金属を、各層の高さに設けられた排出口24から種別毎に回収することができる。例えば、図1に示すように、上部の排出口24aからは、軽金属が排出される。また、下部の排出口24bからは、見かけ比重の大きい鉄主体金属が排出される。このように排出口24を流動層加熱炉20の高さ方向に沿って設けることで、従来のように樹脂の熱分解後に別途磁選などをせずとも2種以上の金属を分離することができ、コストダウンの効果がある。
Discharge Port In order to take out two or more metals separated by specific gravity from the fluidized
流動層加熱炉20の排出口24の高さは、比重分離の後に、各層に含まれる2種以上の金属の種別毎に設計されていることが好ましい。上述したように、比重分離後の金属を排出する高さは、流動層加熱炉20内に導入する流動媒体23の量によってある程度調整可能ではあるが、従来のように単に流動媒体23を出し入れする目的等で設けられた排出口によっては、比重分離された2種以上の金属を同時に排出することができない。これに対し、比重分離後に回収する金属の種別毎に流動層加熱炉20の排出口24の高さが設計されている流動層加熱炉20を用いることで、各層に含まれる金属を、流動層加熱炉20内から各層に含まれる金属毎に好適に排出して回収することができる。
The height of the discharge port 24 of the fluidized
各排出口24は、バルブなどの開閉部材によって開閉可能であり、金属を排出する際に排出口24を開放することができる。排出口24を設ける位置、数、および大きさは、排出する金属の種類に応じて決定することができる。流動層加熱炉20の最下部の排出口24からは、見かけ比重が最も大きい物質を含む層が排出される。廃棄物としてシュレッダーダストを用いる場合、流動層加熱炉20の最下部の排出口24からは、見かけ比重が最も大きいと考えられる鉄が排出される。排出された鉄は、前処理することなく、還元鉄(鉄スクラップ)の代替として前処理なく溶解炉などに投入して溶解し、溶鉄を回収することができる。廃棄物としてシュレッダーダストを用いた場合、流動層加熱炉20の高さ方向における上部からは、錫主体金属、アルミニウム主体金属、および銅主体金属などの軽金属が排出されるため、これらの軽金属も資源化することができる。また、分離後の金属を取り出しやすくするために、金属を流動層加熱炉20外へと吸引する吸引部を排出口24に適宜設けてもよい。排出口24には網目状のフィルタを設けてもよい。排出口24に網目状のフィルタを設けることで、比重分離後の層中に含まれる物質を大きさによって篩い分けることができる。
Each discharge port 24 can be opened and closed by an opening/closing member such as a valve, and the discharge port 24 can be opened when discharging the metal. The position, number and size of the discharge ports 24 can be determined according to the type of metal to be discharged. A layer containing a substance having the highest apparent specific gravity is discharged from the lowermost discharge port 24 of the fluidized
流動層加熱炉20の排出口24から比重分離後の各層に含まれる金属の排出を行うタイミングは、比重分離する金属の種類、および流動条件などに応じて適宜決定することができる。各層に含まれる金属の排出は、流動層加熱炉20を稼働させながら行うこともでき、流動層加熱炉20を一定時間稼働させ、稼働を終了させた後に行うこともできる。操業効率の観点から、各層に含まれる金属の排出は流動層加熱炉20を稼働させながら行うことが好ましい。また、金属の排出を流動層加熱炉20を稼働させながら行うことで、各層に含まれる金属をより排出しやすくなる。
The timing of discharging the metal contained in each layer after gravity separation from the discharge port 24 of the fluidized
流動層加熱炉20の下部から導入するガス化剤の流量は、比重分離する金属の種類に応じて決定することができる。流動層加熱炉20の下部から導入するガス化剤の流量は、比重分離する金属のうち、最も見かけ比重の小さい金属に合わせて決定することが好ましい。最も見かけ比重の小さい金属に合わせて流動条件を決定することで、最も見かけ比重の小さい金属が流動によって跳ね上がって熱分解ガスとともに回収装置30によって回収されることを防ぎ、好適に2種以上の金属の比重分離を行うことができる。
The flow rate of the gasifying agent introduced from the bottom of the fluidized
流動層加熱炉20から排出された比重分離後の金属には、流動媒体23が混合され得る。排出された金属に混合された流動媒体23は、公知の方法によって取り除くことができる。排出された金属に混合された流動媒体23は、篩分け、磁選、および電気集塵等によって取り除くことができる。
A fluidizing
[装置]
上述したように、本発明の一実施形態に係る廃棄物の再資源化方法に用いる装置は、
廃棄物の再資源化方法に用いる装置であって、
前記廃棄物を流動させつつ加熱して、前記樹脂を加熱によって熱分解し熱分解ガスとしつつ、前記2種以上の金属を流動によって2層以上に比重分離する、流動層加熱炉と、
前記流動層加熱炉から排出される前記熱分解ガスを回収する回収装置と、
該流動層加熱炉の高さ方向に沿って複数設けられ、比重分離後の各層に含まれる金属を、各層に含まれる金属毎に排出する排出口と、
を備える、装置である。具体的な装置構成の一例については、図1を参照しつつ上述した通りである。
[Device]
As described above, the apparatus used in the waste recycling method according to one embodiment of the present invention includes:
A device used in a waste recycling method,
a fluidized bed heating furnace, wherein the waste is heated while being fluidized to thermally decompose the resin by heating to generate a thermal decomposition gas, and the two or more metals are separated by specific gravity into two or more layers by fluidization;
a recovery device for recovering the pyrolysis gas discharged from the fluidized bed heating furnace;
a plurality of discharge ports provided along the height direction of the fluidized bed heating furnace for discharging the metal contained in each layer after specific gravity separation for each metal contained in each layer;
An apparatus comprising: An example of a specific device configuration is as described above with reference to FIG.
(発明例1)
図1に模式的に示した流動層加熱炉を用いて、シュレッダーダストを模擬した金属鉄(M-Fe)の鉄粉、アルミニウム粉(280g/h)、およびポリプロピレン(280g/h)の混合物を2時間加熱しつつ、流動させた。なお、鉄粉の見かけ比重は、3100kg/m3、アルミニウム粉の見かけ比重は、1000kg/m3であった。炉内温度は1000℃とし、流動媒体として転炉ダストを1827g用いた。なお、転炉ダストの見かけ比重は、2690kg/m3であった。流動層下部からはガス化剤として水蒸気を1.4NL/min、窒素を2.6NL/min投入した。2時間の加熱が終了した後、流動層加熱炉の高さ方向に沿って4箇所設けられた排出口から、炉内の物質を種別に排出して回収して回収物質とした。各回収物質について、化学分析(ICP発光分光分析法)により物質の含有率を求めた。各物質の排出量の総量から、時間当たりの排出量(g/h)を求めた。なお、炉内に投入した物質の全量から各物質の回収量の和を引いた値を混合物の量と定義した。なお、回収物質中の物質の含有率が90wt%以上であれば、比重分離ができたと判断した。また、炉頂から水素ガスを回収し、ガス分析装置によって流量を測定した。
(Invention Example 1)
Using the fluidized bed heating furnace schematically shown in Fig. 1, a mixture of metallic iron (M-Fe) iron powder, aluminum powder (280 g/h), and polypropylene (280 g/h) simulating shredder dust was heated. It was made to flow while heating for 2 hours. The iron powder had an apparent specific gravity of 3100 kg/m 3 and the aluminum powder had an apparent specific gravity of 1000 kg/m 3 . The temperature inside the furnace was 1000°C, and 1827 g of converter dust was used as the fluidizing medium. The apparent specific gravity of the converter dust was 2690 kg/m 3 . From the lower part of the fluidized bed, 1.4 NL/min of steam and 2.6 NL/min of nitrogen were fed as gasifying agents. After the heating for 2 hours was completed, the substances in the furnace were discharged by type from four outlets provided along the height direction of the fluidized bed heating furnace and collected to obtain collected substances. For each recovered substance, the substance content was determined by chemical analysis (ICP emission spectrometry). The amount of emissions per hour (g/h) was obtained from the total amount of emissions of each substance. The amount of the mixture was defined as a value obtained by subtracting the sum of the recovered amounts of the respective substances from the total amount of the substances charged into the furnace. In addition, when the content of the substance in the recovered substance was 90 wt % or more, it was judged that the gravity separation was completed. Also, hydrogen gas was recovered from the furnace top, and the flow rate was measured with a gas analyzer.
(発明例2)
流動媒体として転炉ダスト914gと珪砂474gとの混合物を用いたこと以外は、発明例1と同様に実験を行った。なお、珪砂の見かけ比重は、1240kg/m3であった。
(Invention Example 2)
An experiment was conducted in the same manner as in Invention Example 1, except that a mixture of 914 g of converter dust and 474 g of silica sand was used as the fluidizing medium. The apparent specific gravity of silica sand was 1240 kg/m 3 .
(発明例3)
シュレッダーダストを模擬した混合物として、M-Feの鉄粉(93g/h)、アルミニウム粉(93g/h)、銅粉(93g/h)、およびポリプロピレン(280g/h)の混合物を用いたこと以外は、発明例1と同様に実験を行った。なお、銅粉の見かけ比重は、3600kg/m3であった。
(Invention example 3)
Except for using a mixture of M-Fe iron powder (93 g/h), aluminum powder (93 g/h), copper powder (93 g/h), and polypropylene (280 g/h) as a mixture simulating shredder dust. conducted an experiment in the same manner as in Invention Example 1. Incidentally, the apparent specific gravity of the copper powder was 3600 kg/m 3 .
(発明例4)
流動媒体を用いないこと以外は、発明例1と同様に実験を行った。
(Invention Example 4)
An experiment was conducted in the same manner as in Invention Example 1, except that no fluid medium was used.
(比較例1)
流動層加熱炉の代わりにロータリーキルンを用いたこと以外は、発明例1と同様に実験を行った。
(Comparative example 1)
An experiment was conducted in the same manner as in Invention Example 1, except that a rotary kiln was used instead of the fluidized bed heating furnace.
表1に示すように、発明例1および比較例1においては、ほぼ同程度の水素ガス収率が得られることがわかった。比較例1では模擬シュレッダーダスト中のM-Fe粉、アルミニウム粉、銅粉、および流動媒体の転炉ダストを分離することができないため、これらは全量混合物として排出される。一方で発明例1においては、M-Fe鉄粉、アルミニウム粉、銅粉、および転炉ダストを分離して回収することができた。また、発明例1~4で水素ガス収率を比較すると、発明例1>発明例3>発明例2>発明例4となっている。これは、鉄粉、転炉ダスト、およびアルミニウム粉による触媒効果が要因と考えられる。 As shown in Table 1, in Invention Example 1 and Comparative Example 1, it was found that approximately the same hydrogen gas yield was obtained. In Comparative Example 1, the M-Fe powder, aluminum powder, copper powder, and converter dust in the fluidized medium could not be separated from the simulated shredder dust, so they were all discharged as a mixture. On the other hand, in Invention Example 1, M-Fe iron powder, aluminum powder, copper powder, and converter dust could be separated and recovered. Further, when comparing the hydrogen gas yields of Invention Examples 1 to 4, Invention Example 1>Invention Example 3>Invention Example 2>Invention Example 4. This is considered to be due to the catalytic effect of iron powder, converter dust, and aluminum powder.
20 流動層加熱炉
21 分散・整流部
23 流動媒体
24a、b 排出口
25 投入口
26 ポンプ
27 マスフローコントローラー
28 ガス化剤用ヒータ
29 サイクロン式集塵装置
30 冷却器
31 脱水装置
32 ガス分析装置
33 回収装置
34 脱タール装置
35 ヒータ
20 Fluidized
Claims (8)
前記樹脂を加熱によって熱分解し、該熱分解により生じた熱分解ガスを回収しつつ、
前記2種以上の金属を流動によって2層以上に比重分離する、廃棄物の再資源化方法。 Introducing waste containing a mixture of resin and two or more metals into a fluidized bed heating furnace, heating the waste while fluidizing it,
While thermally decomposing the resin by heating and recovering the thermal decomposition gas generated by the thermal decomposition,
A waste recycling method, wherein the two or more metals are gravity-separated into two or more layers by flow.
前記2種以上の金属を流動によって前記流動媒体を境界として2層以上に比重分離する、請求項1から5のいずれか1項に記載の廃棄物の再資源化方法。 In addition to the waste, a fluidized medium is further introduced into the fluidized bed heating furnace, and the waste and the fluidized medium are heated while being fluidized,
6. The waste recycling method according to any one of claims 1 to 5, wherein the two or more metals are gravity-separated into two or more layers with the fluid medium as a boundary.
前記廃棄物を流動させつつ加熱して、前記樹脂を加熱によって熱分解し熱分解ガスとしつつ、前記2種以上の金属を流動によって2層以上に比重分離する、流動層加熱炉と、
前記流動層加熱炉から排出される前記熱分解ガスを回収する回収装置と、
該流動層加熱炉の高さ方向に沿って複数設けられ、比重分離後の各層に含まれる金属を、前記各層に含まれる金属毎に排出する排出口と、
を備える、装置。 A device used in the waste recycling method according to any one of claims 1 to 7,
a fluidized bed heating furnace, wherein the waste is heated while being fluidized to thermally decompose the resin by heating to generate a thermal decomposition gas, and the two or more metals are separated by specific gravity into two or more layers by fluidization;
a recovery device for recovering the pyrolysis gas discharged from the fluidized bed heating furnace;
a plurality of discharge ports provided along the height direction of the fluidized bed heating furnace for discharging the metal contained in each layer after specific gravity separation for each metal contained in each layer;
A device comprising:
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