JPH1024273A - 焼却灰等の包埋固化処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各種の焼却炉等から排出されるおおむね有害
物を含む灰、粉塵あるいはスラッジなどをプラスチック
に混練して成形し、塊状に固形化することによって、例
えば安全な栗石としての用途に供する素材を製造する。 【解決手段】 焼却に伴い排出される灰などを廃棄プラ
スチックと混合して押出成形機で棒又は板状に成形し、
さらにその表面を加熱することによって表面にプラスチ
ックのリッチなスキン層を形成する。これを金型やロー
ルプレスで切断ないし成形し、塊状とする。これによ
り、灰等がこの塊状の表面に露出することはなく包埋さ
れ、例えば栗石として道路や機械基礎などに使用できる
ものになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、焼却炉などから排
出される焼却灰、粉塵、スラッジ等の粉粒体を溶融プラ
スチックに混練して固形状に成形することによって固定
化し、飛散防止を図る無公害処理技術に関するものであ
る。ここに使用するプラスチックは主として家庭または
産業より排出されるプラスチック、合成繊維、フイルム
などの廃棄物（以下、樹脂と称す）を有効利用する技術
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】焼却灰にはしばしば重金属やダイオキシ
などが含まれており、その飛散による環境汚染は人体に
重大な悪影響を及ぼすものとして問題になっているのが
現状である。その処理方法の１つとしてコンクリート中
に混合して固化するもの、ドラム缶などにコンクリート
と共に包埋するものなどがある。これらは、処理コスト
が大きい、投棄場所が不足してくるなど種々の問題があ
り、抜本的な安定化処理方法の開発が待たれているのが
現状である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】生活ごみや産業廃棄物
などを焼却したときに生じる残留灰や電気集塵機等によ
って捕捉された粉塵は有害性重金属類を含有しているこ
とが多く、その飛散による人体への悪影響が懸念されて
いる。このような灰、粉塵その他汚泥、スラッジ類を樹
脂に混練固形化することによってその飛散を防止し、汚
染物質ではなく産業資材としての利用を意図したもので
あり、また、ＰＥＴボトルに代表される生活ごみとして
排出される樹脂をこの固化材料として使用することによ
りその再資源化を図ることを目的としたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】熱可塑性樹脂の一種であ
るＰＥＴボトルは押出成形機で溶融し、適宜の形状に成
形することは勿論、その溶融樹脂の中に有機物あるいは
無機物（ガラス繊維など）を充填することが可能であ
り、しかも充填材の種類によっては補強、増量効果があ
ることは良く知られているところである。また、樹脂系
の合成繊維はもちろん、この合成繊維と天然繊維との混
紡製品、農業用あるいは包装用フイルム等も溶融するこ
とが可能であり、本発明の粉粒物固形化材料として使用
することができる。

【０００５】本発明においては、各種の樹脂系に廃棄物
を対象として誠意研究開発を進め熱可塑性樹脂であれば
粉粒体の包埋に使用することができることを確認した
が、ここでは清涼飲料水または調味料用に使用されてい
るＰＥＴボトルを使用し押出し成形機により溶融し、そ
の溶融樹脂中に焼却灰、粉塵等を充填材として混入し所
定形状に形作り冷却固化する方法で固形物を得る技術に
ついて説明する。この場合、押出機より押し出された焼
却灰充填の溶融樹脂を比較的長時間にわたって高温に保
ち、固形物の表面に樹脂スキン層を形成させて灰等が表
面に露出することがないような成形が比較的容易にでき
た。

【０００６】このように成形された固形物は、例えば栗
石として機械、建築物の基礎に埋め込むなどの用途に使
用することによって半永久的な有効利用が図られる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明に係る焼却灰等を充填材と
する樹脂による固形化処理の方法を詳細に説明する。図
１は樹脂の押出成形機とそのシリンダー前部に温度調節
可能なダイを装着し、かつ、ダイ先端にロールプレス装
置を配置したものである。すなわち、押出成形機１は樹
脂を投入するホッパー１ｈと、都市ごみ等の焼却に伴い
生じる焼却灰、その排気ガスに含まれ電気集塵機などに
より捕捉される粉塵、メッキ等の電気的、化学的処理に
伴うスラッジあるいは各種の乾燥粉末化した汚泥などの
充填材を投入する補助ホッパー１ｗを有するものであ
る。この補助ホッパーに投入された充填材はフィダー１
ｆにより樹脂の量に対して適量をシリンダー１ｃ内に送
り込む構造になっている。

【０００８】押出機１の先端ノズル部にはシリンダー内
径１ａとほぼ同じ径の円形断面の流入口２ａを有し他端
はその円形断面より若干小さな断面積である円形または
平板状の吐出口２ｂとなる通孔を有するダイ２が取り付
けられ、次いで、その吐出口２ｂに接してその吐出口と
ほぼ同断面の樹脂通過孔を有するダイ３及びダイ４が加
熱手段を付設して取り付けられている。その加熱手段は
これらのダイ３、４の外周にバンド状の電気ヒーター１
０、１０‥を巻き付け通電加熱するか、またはダイに温
油(水))流通路１０ａを穿孔（図２）して温油(水)を通
すなどの方法が使用できる。

【０００９】これらの加熱装置付ダイは、押し出された
樹脂の平板状連続体を再加熱してその表面の樹脂分を再
溶融することにより、その表面に樹脂のリッチなスキン
層を形成することを目的とするものである。したがって
ダイ温度は使用樹脂の溶融温度より若干高くなることが
必要であるが、そのダイの長さと数量（図では２個）に
は制限はない。

【００１０】そのダイ４の前方にはパンチングプレスあ
るいは成形金型などの固形化装置が配置される。図１に
示したものはロール式プレス装置５で、一ないし複数の
キャビティ５ｃ、５ｃ‥をその表面に凹刻した一対のロ
ール５ａ、５ｂ及びそのロールを回動させるための電動
モーターなど駆動手段（図示していない）を付属されて
いる。キャビティの形状は円形、楕円形、方形などいず
れでもよいが、各キャビティは近接して隙間の少ないこ
とが望ましい。また、そのキャビティは一対のロールの
一方にのみ凹刻してもよく、または双方に対向上に形成
してもよい。

【００１１】ロールプレス装置５に代えて、樹脂破砕機
７を設置してもよい（図３）。この破砕機を使用する場
合には押し出される樹脂の連続体は平板状であることが
望ましく、また、冷却水６などで該連続体は冷却される
ことが必要である。

【００１２】

【実施例】以上の装置を用いて焼却灰などを固形化する
方法を説明する。まず、固形化材料としては熱可塑性樹
脂が使用されるが、主としてＰＥＴ（ＰＯＬＹＥＴＨＹ
ＬＥＮＥ ＴＥＲＥＰＨＴＡＬＡＴＥ）で製造されたボ
トルの使用済み廃棄物やポリスチレン、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリアミド、塩化
ビニール樹脂などが適用可能である。ここではＰＥＴボ
トルの廃棄物を使用した。

【００１３】充填材として使用するものは都市ごみ等を
焼却した際に炉内に残存する焼却灰、焼却炉等に付設の
集塵装置に捕捉された粉塵、メッキ処理等各種のスラッ
ジ、乾燥し粉末化された汚泥等があげられる。その粒径
は押出機のシリンダー内を支障なく通過する程度の小径
であることが必要である。

【００１４】樹脂の使用済み廃棄物は粉砕機によりあら
かじめ細粒に粉砕されることは通常の再生材料使用の押
出し成形と同様である。このようにした樹脂原料１１を
押出成形機１のホッパー１ｈに投入する。また、充填材
１２としての焼却炉中に残存する焼却灰を使用し、押出
成形機１に付設された補助ホッパー１ｗに投入して、フ
ィーダー１ｆにより所要充填量（実施例においては樹脂
に対して１０％、３０％および６０重量％）を加熱シリ
ンダーに送り込む方法を用いた（図１）。なお、樹脂に
対して１０〜２０％の充填材配合例においては樹脂と充
填材１２をあらかじめ機外で混合攪拌し、これをメイン
のホッパーに直接投入する方法が使用可能であったが、
それ以上６０重量％に及ぶときには前記のフィーダー１
ｆを使用しなければ均質な充填ができなかった。このよ
うにして充填材を混合した樹脂は１６０〜３００°Ｃに
加熱されたシリンダー１ｃ内にスクリュー１ｓにより溶
融、混練されてシリンダー１ｃの先端を経てダイ２に圧
送される。

【００１５】この圧送により押し出された溶融樹脂１３
はシリンダー１ｃの先端に付設したダイ２に押し込まれ
る。このダイ２はその内径である樹脂通路の断面が先端
に行くに従って小さく形成されているので樹脂１３は断
面を縮めながら樹脂の連続体１３ａとして押し出され、
しかも、樹脂に背圧が生じるためにその連続した成形品
に気泡を生じる事なく美麗な表面がえられた。ダイ２の
温度は使用樹脂の熱的性質によって異なるが、ＰＥＴに
対しては２５０〜３００℃を適用した。次いで、１５０
〜２５０℃に加熱されたダイ３および１００〜２００℃
に加熱されたダイ４の樹脂通路内を通過する。そのと
き、ダイ内面３、４の温度によって樹脂の連続体１３ａ
の表面は再溶融され、ダイを通過し終えた時にはその再
溶融樹脂が冷却して連続体表面に樹脂リッチなスキン層
を形成したも樹脂に連続体成形品１３ｂとなった。した
がって、この段階においては重金属を含む灰等は十分に
樹脂に濡れて包埋され有害物質が表面に露出あるいは遊
離することがなく安定的な処理ができた。

【００１６】なお、ダイ３、ダイ４は円形または平板状
樹脂連続体１３ａの表面層を再溶融するためのものであ
り、したがって、このダイ３、４に代えてヒーター１４
ａなどによる加熱および温度調節可能（図示していな
い）な加熱炉１４を設置（図４）して前記樹脂連続体１
３ａを所要時間炉内を通過させる方法によっても良好な
スキン層がえらける。

【００１７】このようにダイ４から連続的に押し出され
た平板状樹脂連続体１３ｂは未だ、１００〜２００℃程
度の温度に保たれており、塑性加工が可能である。この
樹脂連続体１３ｂをロールプレス装置５の回動するロー
ラー５ａ、５ｂ間に挿通し、そのキャビティ５ｃで固形
状に成形すると同時にエッジ部で食い切らせキャビティ
形状に分断する。そしてキャビティより排出された分断
塊状固形物１３ｃは冷却水６中にて冷却する。充填材を
１０、３０、６０重量％充填した上記配合はいずれも良
好な塊状固形物１３ｃがえられた。これは栗石として建
築物の基礎や機械の設置用基礎あるいは道路の埋設材と
して使用される。ローラーに形成した複数のキャビティ
間のいわゆるデットスペースに当たる部分は偏平状に圧
延されて送り出されるが、再度粉砕して押出成形機のホ
ッパーに投入し再使用して問題はなかった。

【００１８】また、ダイ３より押し出された樹脂連続体
１３ｂは図１に示すように水中１４で冷却、固化させ、
粉砕機７によりフレイク状ないしペレット状の小径に粉
砕して、砂利としてコンクリート等の充填材として使用
することも可能である。

【００１９】焼却炉から排出された灰以外に粉塵、乾燥
汚泥についても同様の処理を行ったが、充填材が３０重
量％を越えると表面に充填材が現れやすく、これを樹脂
のスキン層で包み込むためにはダイ３、ダイ４の加熱温
度を高くする必要があった。また、ある種の半硬質の樹
脂においてはダイ２、３を通過し難い場合があり、これ
らのときには樹脂連続体１３ａを加熱炉（図示していな
い）中を通過させて、その表面を再溶融する方法により
スキン層を形成してもよい。

【００２０】

【発明の効果】本発明により、重金属などの有害物含む
都市ごみ、産業廃棄物等の焼却灰や粉塵、汚泥、スラッ
ジなどを樹脂に混合し固形物に成形することが可能にな
り、有害物は完全に包埋され、したがって安全かつ確実
な処理となる。また、この固形物の成形は、使用済みの
ＰＥＴボトル等のプラスチック廃棄物、合成繊維廃棄物
などの用途を新たに開発したものであり、規制緩和とと
もに増加が見込まれるＰＥＴボトル廃棄物公害等を緩和
させる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る樹脂固形物を成形する装置を示し
た側面図である。

【図２】ダイの加熱と固形物成形用のロール装置を断面
で示した側面図である。

【図３】押出し成形物を粉砕する装置を示した断面表示
の側面図である。

【図４】押出機の前方に加熱炉を設置した装置の要部を
示した側面図である。

【符号の説明】

１ 押出成形機 ２．３．４ ダイ ５ ロールプレス装置 ６ 水槽 ７ 樹脂破砕機 １０ 電気ヒーター １１ 樹脂原料 １２ 充填材 １３ 樹脂

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つのホッパーを有するプラスチック押
   出成形機のシリンダー前方樹脂吐出口に押出しダイを取
   り付け、さらにそのダイの前方に樹脂表面を加熱する装
   置を付設し、かつ、押出した樹脂の連続成形体を塊状に
   成形、分断するための成形切断装置を配置したことに特
   徴を有する焼却灰等の包埋固形化処理装置。
2. 【請求項２】 プラスチックまたはプラスチックに都市
   ごみ等の焼却灰、粉塵、汚泥、スラッジ等の有害物をそ
   の５〜６０重量％混入せしめて押出機により溶融混練し
   て平板状または円柱状に押出し、その押出した樹脂の連
   続体表面を再加熱してその表面に樹脂リッチなスキン層
   を形成することに特徴を有する焼却灰等の包埋固化処理
   方法。
3. 【請求項３】 プラスチック押出成形機は２つのホッパ
   ーを有し、また、シリンダー前部に付設した押出しダイ
   の前方にせ設置する加熱装置はそれぞれヒーターまたは
   温油（水）の流通孔を設けたスキン層形成用ダイ、また
   は加熱炉であることに特徴を有する請求項１記載の焼却
   灰等の包埋固化処理装置。
4. 【請求項４】 連続成形体を塊状固形体に成形、分断す
   るための成形、切断装置は、一対のロールの一方または
   双方の表面に任意形状のキャビティを凹刻したロールプ
   レスであることに特徴を有する請求項１記載の焼却灰等
   の包埋固化処理装置。