JPH10185140A

JPH10185140A - 含塩素プラスチック廃材の脱塩素化処理方法及び装置

Info

Publication number: JPH10185140A
Application number: JP34425396A
Authority: JP
Inventors: Iwao Iwasaki; 巌岩崎; Kenshi Takahashi; 堅之高橋; Katsumi Mogi; 克己茂木; Akihiko Sakonooka; 晃彦迫ノ岡
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1996-12-24
Filing date: 1996-12-24
Publication date: 1998-07-14

Abstract

(57)【要約】【課題】含塩素プラスチックを選択的に急速加熱で
き、脱塩素化率が高く、有害ガスの発生を抑制できるば
かりでなく、溶融したプラスチックの融着による問題を
解消した含塩素プラスチック廃材の脱塩素化処理方法及
び装置を提供する。【解決手段】含塩素プラスチックと該含塩素プラスチ
ックと比較してマイクロ波吸収性能の小さい物質とを含
む廃材を、処理塔内で、雰囲気温度が２００℃以下で、
含塩素プラスチックとマイクロ波吸収性能の小さい物質
とが混合分散している状態とし、この状態で廃材にマイ
クロ波を照射して、廃材中の含塩素プラスチックを選択
的に誘電加熱し、塩素を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、含塩素プラスチッ
クを含む廃材の脱塩素化処理方法及び装置に係り、更に
詳しくは、廃自動車、廃家電製品、廃電子・電子機器等
のシュレッダーダストのポリ塩化ビニル系樹脂を含有す
る廃棄物を焼却・燃焼処理する際に利用できる脱塩素化
処理方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、廃棄された自動車や家電製品など
の破砕処理により生じるシュレッダーダストなどが急速
に増加しており、その処理対策が緊急の課題になってい
る。このシュレッダーダストは、配線の被覆材であるポ
リ塩化ビニルなどのプラスチック廃棄物と金属屑が混在
したものであり、従来その大部分は埋め立て処理されて
いた。一方、産業廃棄物に含まれるプラスチック廃棄物
については、資源再利用の観点から、その燃料化（固形
燃料化、油化、ガス化）が図られており、その代表的な
方法としてプラスチック廃材やゴム廃材を乾留して油分
とガス分を回収する方法が知られている。

【０００３】ところが、塩化ビニルなどの塩素含有プラ
スチックは、その塩素分が加熱分解時に塩化水素として
揮発するため、装置の腐食を招くと共に、回収した燃料
に混入するという問題があった。また、空気の存在下で
焼却する方法ではダイオキシンなどの有害な塩素化合物
が発生するという問題があった。

【０００４】そこで、含塩素プラスチック廃棄物につい
ては、焼却処理に先立ち高温度の水蒸気を添加して低温
乾留することにより、塩素分を塩化水素として分離する
方法や、塩化ビニル樹脂に鉄または酸化鉄を添加して加
熱処理することにより、塩素を鉄と反応させて塩化鉄Ｆ
ｅＣｌ₃とした後に、この塩化鉄をガス化して分離する
方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
方法では、塩化水素による腐食の問題は解決されない。
また、後者の方法は、塩素を昇華性の高い塩化鉄（ＩＩ
Ｉ）に転換することにより低い加熱温度で熱分解処理で
きるようにしたものであり、塩素分をガス化して分解す
る点において従来の方法と変わりがない。従って、熱分
解後に生成ガスと塩化鉄ガスを分離する工程が必要とな
るため処理工程が繁雑であり、燃料化及び再資源化の効
率も低い。

【０００６】さらに、上記何れの方法も金属屑が多量に
含まれるシュレッダーダストについては、金属屑が回収
されずに焼却灰として多量に残り、この焼却灰は重金属
の溶出や粉塵の発生を防止するためセメント固化して埋
立処理するか、溶融して安定なスラグにする必要があ
り、再資源化の上で問題が残る。

【０００７】さらに、特開平７−１５７，７７６号公報
に示されるように、塩化ビニル含有プラスチック廃棄物
の混合物を、エクストルーダに投入後、マイクロ波照射
すると共に、減圧状態にし、塩化水素を脱気する方法も
提案されている。この方法では、マイクロ波の照射技術
を用いているが、エクストルーダにより混合された廃棄
物にマイクロ波を照射しているため、マイクロ波が十分
内部まで照射されず、発生ガスの放出が困難で、脱塩素
化率が不十分であった。また、この公報に開示された技
術では、マイクロ波により３００℃程度にまで加熱する
ため、ＰＶＣ系樹脂以外の樹脂までも、ＰＶＣ系樹脂に
混じり合い、ＰＶＣ系樹脂と、それ以外の樹脂との物理
的選別が困難になる。

【０００８】そこで、本発明者等は、特願平８−１２７
２５４号において、含塩素プラスチックを含む廃材を空
中に分散させ、かつ雰囲気温度を２００℃以下に保った
状態で、該廃材にマイクロ波を照射して廃材を誘電加熱
し、廃材中の塩素を選択的に除去する含塩素プラスチッ
ク廃材の処理方法及び装置を提案した。この方法は、含
塩素プラスチックを選択的に急速加熱でき、しかも脱塩
素化率が高く、有害ガスの発生を抑制できるが、この方
法においても、更なる改善の余地が残されていた。

【０００９】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、含塩素プラスチックを選択的に急速加熱でき、
脱塩素化率が高く、有害ガスの発生を抑制できるばかり
でなく、溶融したプラスチックの融着による問題を解消
した含塩素プラスチック廃材の脱塩素化処理方法及び装
置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段および発明の実施の形態】
本発明の方法は、上記目的を達成すべく、含塩素プラス
チックと該含塩素プラスチックと比較してマイクロ波吸
収性能の小さい物質とを含む廃材を、雰囲気温度が２０
０℃以下で、かつ含塩素プラスチックと上記マイクロ波
吸収性能の小さい物質とが混合分散している状態とし、
この状態で廃材にマイクロ波を照射して、廃材中の含塩
素プラスチックを選択的に誘電加熱し、塩素を除去する
ようにしたものである。そして、特に好ましくは、廃材
中に含まれている上記マイクロ波吸収性能の小さい物質
とは別個に、含塩素プラスチックと比較してマイクロ波
吸収性能の小さい物質を分散媒として上記廃材に加え
て、これらを混合分散し、マイクロ波を照射する。

【００１１】また、本発明の装置は、含塩素プラスチッ
クと該含塩素プラスチックと比較してマイクロ波吸収性
能の小さい物質とを含む廃材を、雰囲気温度が２００℃
以下で、かつ含塩素プラスチックと上記マイクロ波吸収
性能の小さい物質とが混合分散している状態に保つ処理
塔と、該処理塔に付設され、処理塔内の上記廃材にマイ
クロ波を照射して、廃材中の含塩素プラスチックを選択
的に誘電加熱するマイクロ波照射手段とを具備してなる
ことを特徴とする。ここで、上記処理塔は側壁に廃材を
投入する投入口を備え、下部に処理物の排出口を備える
とともに、上記マイクロ波照射手段は、処理塔内で上方
から下方に向けてマイクロ波を照射する構成とするのが
好ましく、また、マイクロ波吸収性能の小さい物質を廃
材中の該物質とは別個に分散媒として廃材に加えて、処
理塔内に混合分散させる分散媒混合手段を更に具備せし
めるのが好ましい。

【００１２】また、本発明の方法及び装置の他の態様で
は、マイクロ波を照射中の混合分散状態にある廃材もし
くは分散媒と廃材に、攪拌通気手段により攪拌通気操作
を施す。これにより、溶融したプラスチックの融着によ
る問題を確実に解消することができる上、全体の加熱の
均一化と、通気による余熱供給、脱ガスを行うことがで
きる。なお、かかる攪拌通気手段としては、如何なる手
段を用いても良いが、前記処理塔に付設する場合は、流
動層炉に設けられるような流体攪拌通気手段が好まし
い。また、この攪拌通気操作は、常時行っても良いが、
マイクロ波照射中の処理進行状態に応じて、攪拌通気を
行えば足りる。

【００１３】上記分散媒は、廃材に必要に応じて混合さ
れるもので、含塩素プラスチックと比較してマイクロ波
吸収性能の小さい物質なら如何なるものでも良いが、特
にマイクロ吸収による電力半減深度が１ｍ以上の物質が
良く、石英、アルミナ、ガラス、砂等から選択するのが
好ましく、実用的には石英が最も好ましい。

【００１４】上記分散媒を、廃材に混合分散してマイク
ロ波を照射すると、廃材中の含塩素プラスチック廃材を
選択的に誘電加熱した状態において、廃材の保温性能を
向上させることができ、また溶融したプラスチックの融
着による問題をより確実に解決することができる。この
分散媒は、サイズの差を利用して誘電加熱処理した廃材
から分離・回収し、還流するのが好ましいので、１０メ
ッシュ以下程度の細かい粒度を持つものとするのが望ま
しい。

【００１５】また、分散媒を投入する場合、その投入量
は、投入の目的からして廃材個々の周囲を包み込むこと
ができる量にするのが好ましく、廃材全量に対して分散
媒の量が少なすぎると、当然ながら所期の目的を充分に
は達成できない。逆に多すぎた場合でも、マイクロ波吸
収による電力半減深度が１ｍ以上の物質なので、加熱効
率を下げる結果とはならない。

【００１６】本発明の方法及び装置では、含塩素プラス
チックと該含塩素プラスチックと比較してマイクロ波吸
収性能の小さい物質とを含む廃材を、雰囲気温度が２０
０℃以下で、かつ含塩素プラスチックと上記マイクロ波
吸収性能の小さい物質とが混合分散している状態とし、
この状態で廃材にマイクロ波を照射するので、廃材中の
マイクロ波吸収性能の高い物質（誘電損失の高い物質）
のみ、すなわちＰＶＣ系樹脂等の含塩素プラスチックの
みが選択的に誘電加熱され、一定時間の加熱により熱分
解してその塩素分が塩化ガスとなって放出され、脱塩素
化処理ができる。

【００１７】すなわち、廃材中の塩素を含有しないポリ
ウレタン、ポリスチレン、ポリエチレン等のプラスチッ
ク分や必要に応じて混合する石英等の分散媒は、マイク
ロ波照射による誘電加熱を受けても、前記のように、マ
イクロ波吸収による電力半減深度が１ｍ以上の物質なの
で、加熱は極めて少なく、雰囲気温度が２００℃以下と
低い状態に保たれているので、選択加熱されない分散媒
等の物質が選択加熱される含塩素プラスチック粉粒の間
に介在し、半溶融固化および粗粒化した廃材同士が付着
して大塊となってしまうのが防止される。照射するマイ
クロ波は、我が国に割り当てられた９１５ＭＨｚまたは
２４５０ＭＨｚの周波数で良いが、混合分散した廃材に
漏れなく照射されるようにすることが肝要である。

【００１８】ここで、雰囲気温度は、２００℃以下であ
れば何度でも良いが、好ましくは１００℃以下とする。
かかる雰囲気温度は、必要に応じて、温度制御手段を用
いて達成することができる。具体的には、廃材の滞留時
間を制御して廃材の過熱を防止したり、攪拌や送気量、
送気温度を制御するようにしたり、あるいは装置の外部
に温度制御手段を設けることも可能である。

【００１９】このように本発明の方法及び装置では、雰
囲気温度を２００℃以下としているため、処理装置本体
の少なくとも内面をフッ素樹脂などの耐熱性樹脂で構成
することができ、付属する配管等についても同じく耐熱
性樹脂でコーティングしたり、樹脂製としたりすること
ができる。

【００２０】また、マイクロ波照射は通常の空気中下で
行っても、ダイオキシン類等の有毒ガスが発生すること
はないが、廃材中には金属が含まれていることがあり、
廃材の一部が揮発性可燃性ガスに変化をしている場合、
マイクロ波照射により金属先端が急速加熱され、スパー
クが生じて爆発を起こす恐れが皆無とは言えない。従っ
て、雰囲気圧力は大気圧付近として構わないが、雰囲気
を好ましくは不活性雰囲気、例えば窒素ガス雰囲気にし
て酸素濃度を低下させておくと、かかる問題は解消され
る。

【００２１】また、加熱により半溶融固化および粗粒化
した含塩素プラスチックは、炭質化物からなる重量固形
物で、その中には塩素の一部が金属塩化物として残存し
ている場合がある。従って、誘電加熱工程を経た分散媒
と廃材処理物の混合分散状態にあるものから、振動篩い
等により分散媒を物理的に除去し、廃材処理物を水洗に
よる浸出で更に脱塩素化するのがより好ましい。さらに
好ましくは含塩素プラスチックとその廃材とを比重選別
等により選別した後、上記の含塩素プラスチックの洗浄
を行えば、洗浄の負荷も少なくて済み、脱塩素化の洗浄
効果も十分に発揮することができる。なお、洗浄後の廃
液は、中和工程を含む廃水処理設備で処理すればよい。
このようにして、さらに脱塩素化された廃材処理物な
ら、この後、燃焼処理にしろ、油化処理にしろ装置上に
及ぼす問題点が無く処理できる上、環境に悪影響を及ぼ
すことがない。

【００２２】以下、本発明の方法を実施するための本発
明の装置の一実施形態を図面を参照しながら詳細に説明
する。図１は、本発明の特に好適な脱塩素化装置の主要
部を示すもので、図中１は、処理する廃材Ａを供給する
廃材供給フィーダー、２は廃材Ａに混合する石英等から
なる分散媒Ｂを供給する分散媒供給フィーダーで、それ
ぞれ廃材Ａ、分散媒Ｂを受け入れるホッパ１ａ、２ａを
備えている。上記廃材供給フィーダー１と分散媒供給フ
ィーダー２の排出口の下方には、フィーダーからの廃材
と分散媒を所定量受け入れる受入れホッパ３が配設さ
れ、該受入れホーパ３の排出口は、混合機４の投入口に
接続されている。

【００２３】上記混合機（分散媒混合手段）４は、筒状
の本体の内壁に螺旋状の掻き上げ板４ａを設けた回転混
合攪拌装置であり、排出口４ｂを備えた側板側が投入口
４ｃを備えた側板側よりも低くなるように傾斜をつけて
設置されている。そして、投入口４ｃから本体内に投入
された廃材Ａと分散媒Ｂは、掻き上げ板４ａにより掻き
上げられながら、混合され、排出口４ｂから混合状態で
スクリューフィーダー等の供給設備５のホッパ５ａ内に
排出され、該供給設備５により脱塩素化処理塔６内に供
給される。

【００２４】上記脱塩素化処理塔６は、構造が流動層炉
に類似し、上部と下部が円錐状とされ中央の本体部が円
筒状をなす縦型の塔本体６ａを具備しており、円筒状部
の中段側壁に廃材Ａと分散媒Ｂの混合物の投入口６ｂが
形成され、下部の円錐状部が処理物等の排出口６ｃとさ
れ、上部の円錐状部が煙道７に接続されている。また、
塔本体６ａの側壁で円筒状部の上方部位には、マイクロ
波発生装置８が取り付けられている。該マイクロ波発生
装置８は、パワーユニット、サーキュレータ、パワーモ
ニタ、インピーダンス調整器、放電検出器を含むもの
で、該マイクロ波発生装置８に、発生したマイクロ波を
塔本体６ａの内部まで導くとともに、防塵用ガラスを通
してマイクロ波を塔本体６ａ内で上から下に向けて照射
するマイクロ波導波管８ａが付設されている。そして、
投入口６ｂから塔本体６ａの内部に投入されて塔本体６
ａの中段から下方側の部位に溜まった分散媒と含塩素プ
ラスチックを含む廃材の混合分散物に向けてマイクロ波
が照射される。

【００２５】また、上記塔本体６ａの下部の円錐状部の
側壁には、流動層炉におけるものと同様の構造の送気口
９が設けられ、該送気口９に通気攪拌手段１０が接続さ
れている。この通気攪拌手段１０は、送気ブロアー１
１、不活性ガス供給設備１２、加熱装置１３により構成
されている。この通気攪拌手段１０により処理塔本体６
ａ内に送られる送気は、窒素ガス等の不活性ガスであ
り、２００℃以下の温度に制御されている。なお、送気
は必要により処理物が攪拌通気される風量があれば良
く、連続通気でも、間欠通気でも構わない。また、塔本
体６ａの上部に接続された煙道７は、図示しないサイク
ロン、ガス洗浄設備等の排ガス処理設備に接続されてお
り、煙道７からの排気ガスは、無公害化されて大気中に
放出されるようになっている。

【００２６】さらに、塔本体６ａの最下部の排出口６ｃ
には、ホッパ１４ａを備え、処理物を排出するフィーダ
ー１４が設けられ、該フィーダー１４を経て排出された
処理物は、振動篩い１５に供給され、含塩素プラスチッ
クを含む廃棄物Ｃと分散媒Ｂ及び微細ダスト（灰）Ｄに
篩分され、分散媒Ｂは回収されて分散媒供給フィーダー
２のホッパ２ａに返送される。また、含塩素プラスチッ
クを含む廃棄物Ｃと微細ダストＤは図示しない水による
浸出装置等の洗浄設備に送られ、さらに脱塩素処理が行
われる。

【００２７】以上のように構成された脱塩素化処理装置
では、脱塩素化処理塔６において雰囲気温度を２００℃
以下に保った状態で廃材にマイクロ波が照射されるの
で、マイクロ波が廃材の内部にまで確実に照射されると
ともに、発生したガスの排出も容易になされる。また、
分散媒を廃材に混合分散させ、必要に応じて攪拌通気手
段により攪拌通気することにより、溶融したプラスチッ
クの融着による問題が解消されるとともに、処理物の保
温性能が高められ、全体の加熱が均一化される。さら
に、通気攪拌手段に加熱装置を備えることにより、通気
による余熱供給が可能となる。

【００２８】なお、図１の例では、分散媒Ｂを添加して
いるが、廃材中に含まれるマイクロ波吸収性能の小さい
物質の量が適当であれば、別個に分散媒を添加する必要
がなく、そのような場合には混合機４を省くこととな
る。その他の点においても図１の例は本発明の装置の一
形態を示しているに過ぎず、種々の変形が可能であるこ
とは無論である。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の含塩素プラ
スチック廃材の脱塩素化処理方法及び装置では、含塩素
プラスチックと該含塩素プラスチックと比較してマイク
ロ波吸収性能の小さい物質とを含む廃材を、処理塔にお
いて雰囲気温度が２００℃以下で、かつ含塩素プラスチ
ックと上記マイクロ波吸収性能の小さい物質とが混合分
散している状態とし、この状態で廃材にマイクロ波を照
射して、廃材中の含塩素プラスチックを選択的に誘電加
熱し、塩素を除去するようにしたもので、特に必要に応
じて含塩素プラスチックと比較してマイクロ波吸収性能
の小さい物質からなる分散媒を廃材と混合分散させるよ
うにしたものであるから、廃材の内部までマイクロ波を
確実に照射することができるものであり、含塩素プラス
チックを選択的に急速加熱することができ、高い脱塩素
化率を達成することができる。また、有害ガスの発生を
抑制できる上、半溶融したプラスチックの融着による問
題も解消される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の含塩素プラスチック廃材の脱塩素化
処理装置の一例を示す図である。

【符号の説明】

Ａ…廃材Ｂ…分散媒１…廃材供給フィーダー２…分散媒供給フィーダー４…混合機（分散媒混合手段）８…マイクロ波発生装置（マイクロ波照射手段）９…導波管（マイクロ波照射手段）１０…攪拌通気手段１３…加熱装置１５…振動篩い（選別手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者迫ノ岡晃彦埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地三菱マテリアル株式会社総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】含塩素プラスチックと該含塩素プラスチ
ックと比較してマイクロ波吸収性能の小さい物質とを含
む廃材を、雰囲気温度が２００℃以下で、かつ含塩素プ
ラスチックと上記マイクロ波吸収性能の小さい物質とが
混合分散している状態とし、この状態で廃材にマイクロ
波を照射して、廃材中の含塩素プラスチックを選択的に
誘電加熱し、塩素を除去することを特徴とする含塩素プ
ラスチック廃材の脱塩素化処理方法。
【請求項２】廃材中に含まれている上記マイクロ波吸
収性能の小さい物質とは別個に、含塩素プラスチックと
比較してマイクロ波吸収性能の小さい物質を分散媒とし
て上記廃材に加えて、これらを混合分散し、マイクロ波
を照射することを特徴とする、請求項１記載の含塩素プ
ラスチック廃材の脱塩素化処理方法。
【請求項３】マイクロ波を照射中の混合分散状態にあ
る廃材もしくは分散媒と廃材に、更に攪拌通気操作を施
すことを特徴とする請求項１または２に記載の脱塩素化
処理方法。
【請求項４】含塩素プラスチックと比較してマイクロ
波吸収性能の小さい上記物質は、マイクロ波吸収による
電力半減深度が１ｍ以上の物質である請求項１から３の
何れか１項に記載の脱塩素化処理方法。
【請求項５】廃材に加える上記分散媒は、石英、アル
ミナ、ガラス、砂からなる群から選ばれた物質である請
求項２から４の何れか１項に記載の脱塩素化処理方法。
【請求項６】廃材に加える上記分散媒は、１０メッシ
ュ以下の粒度を持つ物質である請求項２から５の何れか
１項に記載の脱塩素化処理装置。
【請求項７】マイクロ波の照射による含塩素プラスチ
ック廃材の脱塩素化処理後に、混合分散した状態の分散
媒と廃材処理物を物理的に選別し、選別した廃材処理物
に対して水洗による浸出を行ってさらに脱塩素化を行う
請求項１から６の何れか１項に記載の脱塩素化処理方
法。
【請求項８】含塩素プラスチックと該含塩素プラスチ
ックと比較してマイクロ波吸収性能の小さい物質とを含
む廃材を、雰囲気温度が２００℃以下で、かつ含塩素プ
ラスチックと上記マイクロ波吸収性能の小さい物質とが
混合分散している状態に保つ処理塔と、該処理塔に付設
され、処理塔内の上記廃材にマイクロ波を照射して、廃
材中の含塩素プラスチックを選択的に誘電加熱するマイ
クロ波照射手段とを具備してなることを特徴とする含塩
素プラスチック廃材の脱塩素化処理装置。
【請求項９】上記処理塔は側壁に廃材を投入する投入
口を備え、下部に処理物の排出口を備えるとともに、上
記マイクロ波照射手段は、処理塔内で上方から下方に向
けてマイクロ波を照射する構成とされた請求項８記載の
脱塩素化処理装置。
【請求項１０】廃材中に含まれている上記マイクロ波
吸収性能の小さい物質とは別個に、含塩素プラスチック
と比較してマイクロ波吸収性能の小さい物質を分散媒と
して上記廃材に加えて上記処理塔内に混合分散させる分
散媒混合手段を更に具備することを特徴とする請求項８
または９に記載の脱塩素化処理装置。
【請求項１１】上記処理塔から排出される処理物から
廃材処理物と分散媒を物理的に選別する選別手段を更に
具備してなる請求項１０記載の脱塩素化処理装置。
【請求項１２】選別した廃材処理物に対して水洗によ
る浸出を行って更なる脱塩素化を行う浸出手段を更に具
備してなる請求項１１に記載の脱塩素化処理装置。
【請求項１３】マイクロ波を照射中の混合分散状態に
ある廃材もしくは分散媒と廃材に更に攪拌通気操作を施
す攪拌通気手段が上記処理塔に付設されてなることを特
徴とする請求項８から１２の何れか１項に記載の脱塩素
化処理装置。
【請求項１４】上記攪拌通気手段に加熱手段が更に備
えられてなる請求項１３に記載の脱塩素化処理装置。