JP7327848B1 - リサイクルシステムおよびリサイクル方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1には、廃プラスチックの汚れ除去方法が開示されている。この方法では、まず汚れの付着した廃プラスチックを解砕機に掛けて破砕するとともに乾式洗浄して汚れを落す。次いで廃プラスチック破砕物を落ちた汚れ分と共にサイクロンへ送って同破砕物から汚れ分を取り除く。廃プラスチック破砕物をサイクロンから解砕機へ戻す。以降は解砕機による廃プラスチックの破砕と乾式洗浄およびサイクロンによる汚れ分の取り除きを繰り返す。解砕機とサイクロンの間の廃プラスチック循環物の一部を循環路から取り出して篩分機に掛け廃プラスチック破砕物から更に汚れ分を取り除く。以上の方法によれば、粉砕機や湿式分級に用いる水の負担を軽減することができる上、廃プラスチックの燃料化や油化のために廃プラスチックの品質を向上することができ、加えて廃プラスチックの燃料化や油化のための微破砕機の刃が汚れ分で傷付くのを防止することができる、という効果が開示されている。
(第1の態様)
被処理物に付着した付着物を除去するリサイクルシステムであって、
前記リサイクルシステムは、
前記被処理物の破砕物と吸着粒子を攪拌混合し、前記破砕物に付着した前記付着物を前記吸着粒子に吸着させ、前記付着物が除去された清浄化破砕物を得る攪拌装置、
を有することを特徴とするリサイクルシステム。
攪拌装置において、破砕物から付着物を除去するために、洗浄液のような液体を用いないこととした。このような攪拌装置を用いることにより、攪拌装置が洗浄液を用いないため、攪拌装置から排水が生じず、前述の臭気処理や排水処理の問題が生じづらいという利点がある。
前記攪拌装置に供給される前記吸着粒子は100~220℃の温度を有し、
前記吸着粒子の温度を前記付着物に伝熱させ、前記付着物を軟化させる前記第1の態様のリサイクルシステム。
攪拌装置で、破砕物を攪拌混合させる際の吸着粒子として、温度が100~220℃の吸着粒子を用いることで、この吸着粒子が有する熱によって付着物を軟化(および/または溶融)させることができ、吸着粒子が軟化(および/または溶融)した付着物を吸着しやすくなるという利点がある。なお、吸着粒子の温度が100℃よりも低いと、付着物の軟化(および/または溶融)が進みづらいため、吸着粒子が付着物を吸着する吸着効率が悪い。他方、吸着粒子の温度が220℃よりも高いと、破砕物を軟化(および/または溶融)させてしまうおそれがある。なお、吸着粒子が有する熱によって付着物の性質が変わることを物性変化という。この物性変化には、例えば付着物の粘着性(粘性)の低下などを挙げることができる。
前記吸着粒子は、
比表面積が0.1m2/g~10m2/gであり、
平均粒子径が50~300μmである前記第1の態様のリサイクルシステム。
吸着粒子の比表面積が0.1m2/g~10m2/gであると、攪拌混合時において吸着粒子が付着物を吸着する効果が高くなる。また、吸着粒子の平均粒子径が50~300μmであると、攪拌混合時に吸着粒子が破砕物の表面全体に付着しやすくなり、かつ攪拌混合後に清浄化破砕物の表面に吸着粒子が残留しづらくなる。
前記被処理物の破砕物は廃棄プラスチックのフレークであり、
前記付着物は食品残渣であり、
前記吸着粒子は、珪砂、珪藻土、ゼオライト、活性炭およびパーライトの群から選ばれる少なくとも1つである前記第1~第3のいずれか1つの態様のリサイクルシステム。
被処理物の破砕物が廃棄プラスチックのフレークであり、この破砕物に付着した付着物が食品残渣である場合、吸着粒子として珪砂、珪藻土、ゼオライト、活性炭およびパーライトの群から選ばれる少なくとも1つを用いることにより、破砕物の表面から付着物を除去する効果が高い。
前記リサイクルシステムは、
前記付着物を吸着した前記吸着粒子を加熱し、前記吸着粒子から前記付着物を除去した再生吸着粒子を得る再生装置と、
前記再生吸着粒子を前記攪拌装置へ返送する返送経路と、
を有する前記第1の態様のリサイクルシステム。
本態様では、攪拌装置の後段に再生装置と返送経路を設けた。再生装置では、付着物を吸着した前記吸着粒子を加熱し、前記吸着粒子から前記付着物を除去した再生吸着粒子を得る。そして、再生装置で得た再生吸着粒子を、返送経路を介して、攪拌装置へ送る。このような態様にすることで、吸着粒子を有効利用することができるため、ランニングコストを低減することができる。また、限られた資源を有効活用することで、環境負荷を減らすこともできる。
前記再生装置から排出される前記再生吸着粒子の温度は350~400℃であり、
前記返送経路において前記再生吸着粒子を空気輸送して前記再生吸着粒子の温度を100~220℃まで低下させた上で前記攪拌装置へ返送する、前記第5の態様のリサイクルシステム。
再生装置によって加熱されて排出される再生吸着粒子の温度が350~400℃であり、その後、再生吸着粒子を空気輸送(「空気搬送」ともいう)によって100~220℃程度に冷却しつつ攪拌装置に返送(供給)するという一連のフローのシステムにしたことで、再生吸着粒子の温度を付着物の吸着に適したものにした上で攪拌装置へ返送することができる。
前記リサイクルシステムは、
前記被処理物の供給口、前記破砕物の排出口および前記吸着粒子の供給口を有する破砕容器と、
前記破砕容器の内部に設けられ、前記被処理物を破砕する破砕刃を有する破砕部と、
を有する破砕機を有し、
前記吸着粒子の供給口から供給される前記吸着粒子のモース硬度は5~9であり、
前記吸着粒子の供給口は、前記破砕部と前記破砕物の排出口の間に設けられており、
前記破砕容器の内部で、前記破砕部で破砕された破砕物に対して前記吸着粒子を混入させる構成とした前記第1の態様のリサイクルシステム。
吸着粒子は、攪拌装置による攪拌によって容易に破損しない強度を有することが好ましく、かつ再生処理されて繰り返し使用されるため、この観点からも所定の強度を有することが好ましい。具体的にはモース強度が5~9程度あることが好ましい。
攪拌装置を用いて、付着物が付着した被処理物の破砕物と、吸着粒子を攪拌混合し、前記破砕物に付着した前記付着物を前記吸着粒子に吸着させ、前記付着物が除去された清浄化破砕物を得る攪拌工程と、
再生装置を用いて、前記付着物を吸着した前記吸着粒子を加熱して、前記吸着粒子から前記付着物を除去した再生吸着粒子を得る再生工程と、
前記再生工程で得た再生吸着粒子を、前記攪拌混合を行う攪拌装置に返送する返送工程と、を有することを特徴とするリサイクル方法。
前記第5の態様と同様の作用効果を得ることができる。
前記攪拌装置に供給する吸着粒子は100~220℃の温度を有し、
前記再生装置から排出される再生吸着粒子の温度は350~400℃の温度を有し、
前記返送工程において、
前記返送工程において、前記再生吸着粒子を空気輸送して前記再生吸着粒子の温度を100~220℃まで低下させた上で前記攪拌装置へ返送する前記第8の態様のリサイクル方法。
前記第6の態様と同様の作用効果を得ることができる。
図1に第一実施形態に係るリサイクルシステム1を示した。本発明に係るリサイクルシステム1によってリサイクル処理される被処理物Aとして廃棄プラスチック類を例示することができる。そしてこの廃棄プラスチック類として、廃プラスチック(不要になって廃棄されたプラスチック)や、プラスチックの製造過程で生じるプラスチックの破片を例示することができる。
被処理物A(被処理物Aの表面に付着物が付着している。以下の説明において同じ。)は輸送機械2によって破砕機3に供給される。この輸送機械2として図1に示したようなベルトコンベアを例示することができるが、ベルトコンベアに限定されるものではなく、スクリューフィーダーやバケットエレベーターなど他の機械を用いてもよい。
輸送機械2によって運ばれた被処理物Aが破砕機3内に供給される。この破砕機3として図1に示したような一軸破砕機を例示することができる。この一軸破砕機3は、上方から下方へ向かって次第に段階的に窄まった形状をした胴部4Aと、当該胴部4Aの下側に配置され、円錐状に窄まった形状をしたホッパー4Bとを有する破砕容器4と、この胴部4A内に配置された破砕部5を有する。この破砕部5は、水平方向に延出する回転軸5Aと、この回転軸5Aの外周面に周方向に沿って複数個配置された回転刃5Bとを有しており、図示しない動力供給手段(例えばモータ)によって回転軸5Aが回転すると、その回転に伴って回転刃5Bも回転する構造になっている。図1では回転軸が反時計回りに回転するため、それに伴って回転刃も反時計回りに回転することになる。破砕容器4の天面に設けられた被処理物Aの供給口4E(「被処理物供給口」ともいう。以下同じ。)から落下した被処理物Aは破砕部5の上に落下し、回転する回転刃5Bによって破砕され、平均直径10~25mm程度の破砕物C(例えば廃プラスチックのフレーク)になる。なお、破砕物Cは被処理物Aを単に破砕したものであるため、被処理物Aの表面に付着していた付着物は、破砕物Cの表面に付着した状態になっている。このことは、以下の説明においても同様である。
さらに吸着粒子Bはコストが安く市場で入手しやすいものが好ましい。
破砕機3の破砕物排出口4Dから排出された破砕物Cおよび吸着粒子Bは攪拌装置6に供給される。なお、攪拌装置6に供給される破砕物Cは、その破砕物Cの表面に吸着粒子Bが付着した状態で供給されるものもあるが、吸着粒子Bが付着しない状態で供給される破砕物Cが多い。同様に、攪拌装置6に供給される複数個の吸着粒子Bは、破砕物の表面に付着した状態で供給されるものもあるが、破砕物Cの表面に付着していない状態で供給される吸着粒子Bが多い。すなわち、吸着粒子Bが付着した破砕物C、吸着粒子Bが付着していない破砕物C(破砕物Cのみの状態)、破砕物Cに付着していない吸着粒子Bの3態様の物が攪拌装置6に供給される。
吸着粒子Bを再生するための再生装置11では前記使用済吸着粒子Hを加熱する。
以上のようにして再生装置11から排出された再生吸着粒子FとヒュームGは、後段に設けられた吸引装置18(例えば吸引ブロア)によって吸引され、(再生吸着粒子の)輸送経路16(例えば返送用の管)を通過して、固気分離装置20の供給口20Aから固気分離装置20内に供給される。なお、再生吸着粒子Fの温度は、輸送経路16を通る過程で、および後述の貯留タンク17に貯留される過程で、次第に低下する。具体的には、排出口12Bから排出される際に約350~400℃であった再生吸着粒子Fの温度は、貯留タンク17の内部で約200~250℃になる。
固気分離装置20から自由落下により排出された再生吸着粒子Fは、貯留タンク17の容器(貯留容器)17Aの天面に設けられた再生吸着粒子供給口17Bから貯留タンク17内に供給されて貯留される。なお、貯留容器17Aの天面には、再生吸着粒子Fではなく、新たな吸着粒子Bの供給口17Cも設けられている。そのため、貯留タンク17内には、吸着粒子Bと再生吸着粒子Fが混ざった状態で貯留されていることになる。ただし、再生吸着粒子Fの吸着性能は吸着粒子Bと遜色ないものであり、供給口17Cから新たに供給される吸着粒子Bと同一視できるものであるため、以下の説明においては、貯留タンク17に貯留されている粒子を吸着粒子Bと総称する。
次に被処理物Aに付着した付着物の流れの概要について説明する。被処理物Aに付着した付着物は、破砕機3の内部で破砕物Cが生じた際に、その破砕物Cに付着した状態になっている。そして、破砕物Cは攪拌装置6へ送られ、攪拌装置6の内部で吸着粒子Bに付着し、破砕物Cから離れる。付着物が除去された破砕物Cは清浄化破砕物Dとして洗浄装置WMへ送られる。清浄化破砕物Dが攪拌装置6から排出される際に、清浄化破砕物Dの表面に付着物が多少残存している場合もあるが、この残存している付着物は洗浄装置WMの洗浄により、清浄化破砕物Dの表面から除去される。他方、攪拌装置6で付着物を吸着した吸着粒子Bは再生装置11へ送られる。
再生装置11から排出された再生吸着粒子Fを攪拌装置6に返送する経路を返送経路という。図1の実施例では、輸送経路16および吸着粒子供給経路22が返送経路に該当するが、この実施例に限定されるものではない。すなわち、再生装置11から排出された再生吸着粒子Fを攪拌装置6に返送することができれば、他の経路に変更してもよい。なお図1の実施例では、再生装置11から排出された再生吸着粒子Fが固気分離機20、貯留タンク17、破砕機3および投入シュート7も通過しているため、これらの機器等も返送経路の一部であるということもできる。
次に被処理物Aのリサイクル方法について、図2を参照しながら説明する。このリサイクル方法を実施するためには、例えば図1に示すリサイクルシステムを用いることができる。ただし、図1に示すリサイクルシステムを用いることに限定するものではなく、当該リサイクル方法が実現できるのであれば、他の構成のリサイクルシステムを用いても良い。
表面に付着物が付着した被処理物Aは輸送機械2によって移送され、破砕機3に供給される。破砕機3に供給された被処理物Aは破砕部5で破砕されて細片化(薄片化)され、破砕物Cとなる。この破砕物Cの表面には、被処理物Aに付着していた付着物が付着している。
表面に付着物が付着した破砕物Cは攪拌装置6に供給される。この攪拌装置6には吸着物質Bも供給される。破砕物Cと吸着物質Bは攪拌装置6の内部で攪拌され、破砕物Cの表面に付着していた付着物を吸着物質Bが吸着する。そして、付着物を吸着した吸着物質Bと、付着物が取り除かれた破砕物C(「清浄化破砕物D」という。)が分級される。清浄化破砕物Dは、洗浄装置WMへ送られ、水などの洗浄液によって洗浄される。
付着物を吸着した吸着物質B(「フロック」という。)と付着物を吸着しなかった吸着物質Bは、再生装置11へ送られる。なお、付着物を吸着した吸着物質Bと付着物を吸着しなかった吸着物質Bを総称して「使用済吸着粒子」Hという。再生装置11へ送られた使用済吸着粒子Hは、再生装置の内部で高温に加熱される。吸着粒子Bが吸着していた付着物は酸化され、熱分解され、二酸化炭素や水などに変換される。再生装置11による加熱の過程で、付着物の一部はヒュームGになる。他方、吸着粒子Bからは付着物が除去され、吸着性能が回復する。この吸着性能が回復した吸着粒子Bを「再生吸着粒子」Fという。
再生吸着粒子FとヒュームGは、固体と気体を分離する固気分離装置20へ送られる。この固気分離装置20の内部には固気分離フィルタ19が設けられており、このフィルタ19により、再生吸着粒子FやヒュームGと、気体が分離される。再生吸着粒子FやヒュームGとともに再生装置11から排出された気体は、前記フィルタ19を通過することにより清浄化され、清浄化された気体(清浄化空気)は外気OUTに排気される。他方、再生吸着粒子Fは固気分離フィルタ19の外面に付着した後、定期的なエアパルスによってふるい落とされ、貯留タンク17内に貯留される。
貯留タンク17には、固気分離装置20で分離された前記再生吸着粒子Fが貯留される。この貯留タンク17には、再生吸着粒子Fではなく、新たな吸着粒子(「新吸着粒子」ともいう。)も供給され、再生吸着粒子Fとともに貯留される。なお、新吸着粒子と再生吸着粒子Fを総称して吸着粒子Bという。貯留タンク17に貯留されている吸着粒子Bは、必要に応じて攪拌装置6へ送られ、新たな破砕物Cと混合される。
以上のように、前記再生装置11で再生されて排出された吸着粒子B(再生吸着粒子F)は、前記図1の説明で記述したように、空気輸送されて最終的に攪拌装置6へ送られる。そして、この空気輸送によって吸着粒子B(再生吸着粒子F)は自然に冷却される。具体的には、再生装置11の排出口から排出された際に350~400℃程度であった再生吸着粒子Fの温度は、攪拌装置6に供給される際には、100~220℃程度になる。このように再生装置11から排出された再生吸着粒子Fが攪拌装置6に返送されるまでの工程を返送工程という。
前記の説明では、吸着粒子Bと破砕物Cを攪拌装置6で混合することを説明したが、吸着粒子Bと破砕物Cを破砕機3の内部で混合してから、攪拌装置6へ送るフローにしてもよい。なお、前記の分離工程以降の説明では、ヒュームGのフローについては説明しなかったが、このヒュームGの流れについては、リサイクルシステム1の説明の欄に記載したとおりである。
Claims (8)
- 被処理物に付着した付着物を除去するリサイクルシステムであって、
前記リサイクルシステムは、
前記被処理物の破砕物と吸着粒子を攪拌混合し、前記破砕物に付着した前記付着物を前記吸着粒子に吸着させ、前記付着物が除去された清浄化破砕物を得る攪拌装置、を有し、
前記攪拌装置に供給される前記吸着粒子は100~220℃の温度を有し、
前記吸着粒子の温度を前記付着物に伝熱させ、前記付着物を軟化させる、
ことを特徴とするリサイクルシステム。 - 前記吸着粒子は、
比表面積が0.1m2/g~10m2/gであり、
平均粒子径が50~300μmである請求項1記載のリサイクルシステム。 - 前記被処理物の破砕物は廃棄プラスチックのフレークであり、
前記付着物は食品残渣であり、
前記吸着粒子は、珪砂、珪藻土、ゼオライト、活性炭およびパーライトの群から選ばれる少なくとも1つである請求項1または2に記載のリサイクルシステム。 - 前記リサイクルシステムは、
前記付着物を吸着した前記吸着粒子を加熱し、前記吸着粒子から前記付着物を除去した再生吸着粒子を得る再生装置と、
前記再生吸着粒子を前記攪拌装置へ返送する返送経路と、
を有する請求項1記載のリサイクルシステム。 - 前記再生装置から排出される前記再生吸着粒子の温度は350~400℃であり、
前記返送経路において前記再生吸着粒子を空気輸送して前記再生吸着粒子の温度を100~220℃まで低下させた上で前記攪拌装置へ返送する、請求項4記載のリサイクルシステム。 - 前記リサイクルシステムは、
前記被処理物の供給口、前記破砕物の排出口および前記吸着粒子の供給口を有する破砕容器と、
前記破砕容器の内部に設けられ、前記被処理物を破砕する破砕刃を有する破砕部と、
を有する破砕機を有し、
前記吸着粒子の供給口から供給される前記吸着粒子のモース硬度は5~9であり、
前記吸着粒子の供給口は、前記破砕部と前記破砕物の排出口の間に設けられており、
前記破砕容器の内部で、前記破砕部で破砕された破砕物に対して前記吸着粒子を混入させる構成とした請求項1記載のリサイクルシステム。 - 攪拌装置を用いて、付着物が付着した被処理物の破砕物と、吸着粒子を攪拌混合し、前記破砕物に付着した前記付着物を前記吸着粒子に吸着させ、前記付着物が除去された清浄化破砕物を得る攪拌工程と、
再生装置を用いて、前記付着物を吸着した前記吸着粒子を加熱して、前記吸着粒子から前記付着物を除去した再生吸着粒子を得る再生工程と、
前記再生工程で得た再生吸着粒子を、前記攪拌混合を行う攪拌装置に返送する返送工程と、を有し、
前記攪拌装置に供給する前記吸着粒子は100~220℃の温度を有する、
ことを特徴とするリサイクル方法。 - 前記再生装置から排出される再生吸着粒子の温度は350~400℃の温度を有し、
前記返送工程において、
前記返送工程において、前記再生吸着粒子を空気輸送して前記再生吸着粒子の温度を100~220℃まで低下させた上で前記攪拌装置へ返送する請求項7記載のリサイクル方法。
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