JP4438360B2 - 金属複合プラスチック廃棄物の分離設備における熱媒消費量削減方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属複合プラスチック廃棄物、特に、廃自動車、廃家庭電器製品、廃ＯＡ機器等から発生するシュレッダーダストのような、プラスチック、繊維、金属類、ガラス等の多種類の材料が混合されている金属複合プラスチック廃棄物を、迅速且つ簡便に分離または減容化することができ、分離により回収されたプラスチックなどの有機分は高炉などの炉の原燃料として、鉄非鉄金属分などは鉄非鉄原材料として利用することができる、金属複合プラスチック廃棄物の分離設備における熱媒消費量削減方法に関する。

近年、産業廃棄物や一般廃棄物としてプラスチック等の合成樹脂類が増加しており、その処理が社会的に、また環境上、大きな問題になっている。なかでも、高分子系の炭化水素化合物であるプラスチックは、燃焼時に発生する発熱量が高く、これを焼却処理した場合には、焼却炉の炉壁を傷める等の問題がある。従って、プラスチック専用の焼却設備を必要とするために、その多くは、焼却ではなく、ごみ埋立地等で投棄処理されているのが現状である。

しかしながら、プラスチック等の投棄は、埋立地の地盤低下をもたらすとともに、環境対策上からも好ましくない。更に、昨今では処理費用の増加とともに、埋立地用の用地不足が社会問題になりつつある。このために、大量の合成樹脂類を、投棄することなく、且つ、処理し得る方法の開発が切望され、各方面で研究されている。

プラスチックと無機材料の分離が効率よくできる金属複合プラスチック廃棄物分離設備の一例として、横型の分離槽を用いたものがある（例えば、特許文献１参照。）。

このように横型の分離槽を用いるのは、縦型の分離槽では分離効率を上げようとしても、廃棄物の自然落下を基本に分離が行われるため、高さに比例して効率は上がらないという欠点を有するからである。

分離槽として、横型を使用し、熱媒の流れを利用して金属複合プラスチック廃棄物を移動させることにより、金属複合プラスチック廃棄物は自然落下しそのまま底へ沈むことなく槽内を熱媒の流れに沿って横へ移動する。そのため、金属複合プラスチック廃棄物に対する熱媒の接触時間が長くなり、分離効率が上がる。さらに、滞留時間の制御が容易であり、適宜調整した熱媒の供給速度が直接分離効率に反映される。また、温度の不均一がなくなり、分離効率の不均一がなくなる。

さらに、分離槽内の底に廃棄物等がたまった場合、回転堰を設けることにより押し込み機能が付加され廃棄物等がたまることによる分離効率の低下が防げる。そして、回転堰を設けることにより、定量的な滞留時間の制御が可能となる。

この金属複合プラスチック廃棄物の分離設備は、図６に示すように、金属複合プラスチックの分離槽２１と、分離槽２１の一端に設けられた金属複合プラスチックの投入装置２２ａ、２２ｂと、分離槽２１の内部に設けられた回転堰２３と、分離槽２１の他端に配置する浮上物の回収装置（即ち、第１回収装置）２４と、分離槽２１下部の一端から他端に付設させた沈降物の回収装置（即ち、第２回収装置）２５を備えている。また、金属複合プラスチックの貯留槽２６から金属複合プラスチック供給装置２７、供給コンベア２８と、熱媒の熱供給および精製のための熱媒循環槽２９、精製装置３０と、排ガス中熱媒除去装置３１、排ガス処理装置３２と、浮上物および沈降物の冷却回収装置が付設されている。

分離槽２１は、横型円筒の形状からなっており、熱媒（熱媒油ともいう）は、金属複合プラスチック投入口が配置されている円筒の一端側から他端側に向けて投入金属複合プラスチックの上面に吹き付けられ、分離槽の他端側３５から排出される構造となっている。そのため、金属複合プラスチックは、熱媒の流れと同一方向に移動しつつ分離され、分離槽の他端から排出される。その結果、金属複合プラスチック廃棄物と熱媒表面との接触面積が確保され、分離槽２１の形状を横型円筒にし、熱媒の供給速度を調整することによって、金属複合プラスチックの分離に必要な分離槽内における滞留時間を充分に与えることができる。さらに、温度の不均一がなくなり、分離槽での不均一が解消される。

また、分離槽２１内に回転堰２３を設置し、その回転速度を調整することによって、分離槽内における滞留時間を任意にかつ定量的に制御することも可能であり、各種金属複合プラスチック廃棄物の処理に対応することができる。

また、沈降物回収装置２５を分離槽２１下部の一端から他端に配置することによって、金属複合プラスチック廃棄物投入後、熱媒油より比重の重い未分離の金属複合プラスチック廃棄物が速やかに沈降した場合、沈降物スクレーパを分離に必要な速度に変更することによって、連続的に分離回収することができる。

回収装置２４、２５には、それぞれスクレーパコンベア３３を用いてあるが、これに限定されるものではなく、例えばスクリューコンベアのような、発生したプラスチック等の浮上物、比重の重い金属等による沈降物を連続的に系外に搬出できるものであればよい。

浮上物冷却回収装置および沈降物冷却回収装置は、通常使用されているスチールベルトクーラなどの間接冷却方式でよいが、これに限定されず、直接水冷方式でもよい。

浮上物冷却回収装置と沈降物冷却回収装置の配置は、お互いに干渉しない配置とし、例えば、沈降物冷却回収装置３４が分離槽２１に平行の場合は、浮上物冷却回収装置は分離槽２１に平行でなくてもかまわず、沈降物冷却回収装置を基点とした場合、０〜１２０度の角度で、分離槽２１の金属複合プラスチック廃棄物投入口に浮上物回収口を設置してもよい。

排ガス中熱媒除去装置３１は、使用する熱媒を利用したオイルスクラバーあるいは電気集塵装置でもよく、熱媒を充分に排ガスから除去できる装置であればよい。

分離槽２１および熱媒循環槽２９の内部は、基本的には無酸素雰囲気である。また、外気との遮断を実施する上で、窒素などの不活性ガスを各装置毎に通気することも可能である。

熱媒（油）として、コールタール系の重質油、ピッチ、石炭液化油、特定の油種（カフジ等芳香成分が多いもの）からの石油系の減圧残油、エチレンボトム油、改質油、ＦＣＣ油等が挙げられる。熱媒（油）による金属複合プラスチック廃棄物の浸漬温度としては、１５０〜３５０℃、好ましくは２５０〜３００℃が使用される。
特願２００２−１９８７０２号

上述した特許文献１に記載された金属複合プラスチック廃棄物の分離設備には、次のような問題点がある。

分離槽において分離浮上した浮上物は、スクレ−パコンベアを備えた浮上物冷却回収装置により分離槽から回収されるが、浮上物をスクレ−パコンベアで回収するときに、熱媒が浮上物に随伴されて分離槽外に持ち去られるという問題がある。

そのため、分離槽内の熱媒の量が不足するようになり、熱媒を補充する必要があるので、金属複合プラスチック廃棄物の分離設備における運転コストが高騰する。

この発明は、従来技術の上述のような問題を解消するためになされたものであり、熱媒の分離槽外への持ち出しを押えることができるので、金属複合プラスチック廃棄物の分離設備における運転コストを安くすることのできる金属複合プラスチック廃棄物の分離設備における熱媒消費量削減方法を提供することを目的としている。

この発明に係る金属複合プラスチック廃棄物の分離設備における第一の熱媒消費量削減方法は、熱媒が収納された分離槽に、金属複合プラスチック廃棄物を浸漬して、金属とプラスチックとに分離する金属複合プラスチック廃棄物の分離設備における熱媒消費量削減方法であり、前記分離槽内の浮上物をすくいとる浮上物スクレ−パ−の傾斜角度を３０〜６０度とするものである。

浮上物スクレ−パ−の傾斜角度を３０〜６０度としたことにより、浮上物に付着している熱媒が、浮上物から分離しやすくなるので、熱媒の分離槽からの持ち出しが少なくなる。

なお、浮上物スクレ−パ−の傾斜角度を３０〜６０度としたのは、３０度未満では、熱媒が浮上物スクレ−パ−から落下して分離槽内に戻されるときの落下速度が遅くなって、熱媒が浮上物と分離されにくくなるからであり、６０度を超えると、浮上物を含む熱媒が浮上物スクレ−パ−からこぼれ落ちて、浮上物スクレ−パ−の処理能力が低下するからである。

また、この発明に係る金属複合プラスチック廃棄物の分離設備における第二の熱媒消費量削減方法は、熱媒が収納された分離槽に、金属複合プラスチック廃棄物を浸漬して、金属とプラスチックとに分離する金属複合プラスチック廃棄物の分離設備における熱媒消費量削減方法であり、浮上物をすくいとる浮上物スクレ−パ−を加温し、熱媒の粘性を低下させて熱媒をスクレ−パ−および浮上物から分離させるものである。

熱媒を浮上物から分離させるので、浮上物に随伴されて分離槽外に持ち出される熱媒の量が少なくなる。

また、熱媒が浮上物スクレ−パ−の掻き取り板に付着したまま分離槽に戻ることはないので、スクレ−パ−の掻き取り能力が低下することはない。

また、この発明に係る金属複合プラスチック廃棄物の分離設備における第三の熱媒消費量削減方法は、熱媒が収納された分離槽に、金属複合プラスチック廃棄物を浸漬して、金属とプラスチックとに分離する金属複合プラスチック廃棄物の分離設備における熱媒消費量削減方法であり、浮上物をすくいとる浮上物スクレ−パ−の下方に設けたガイド部に、スクレ−パ−の移動方向に沿った熱媒のみを通す大きさの溝部を複数設け、該溝部をとおしてスクレ−パ−で掻き揚げた熱媒を分離槽に戻すものである。

溝部をとおしてスクレ−パ−で掻き揚げた熱媒のみをスム−ズに分離槽に戻すことができるので、熱媒が浮上物に随伴されて分離槽外に持ち出されることが少なくなる。

また、この発明に係る金属複合プラスチック廃棄物の分離設備における第四の熱媒消費量削減方法は、熱媒が収納された分離槽に、金属複合プラスチック廃棄物を浸漬して、金属とプラスチックとに分離する金属複合プラスチック廃棄物の分離設備における熱媒消費量削減方法であり、浮上物をすくいとる浮上物スクレ−パ−の掻き取り板の幅方向に沿って熱媒のみを通す大きさの開口を複数設け、浮上物に随伴される熱媒を前記掻き取り板の開口から落下させることにより、熱媒の浮上物への随伴を防止するようにしたものである。

浮上物をすくいとる浮上物スクレ−パ−の掻き取り板の幅方向に沿って熱媒のみを通す大きさの開口を複数設けたので、浮上物に随伴される熱媒のみが掻き取り板の開口から落下し、熱媒が浮上物に随伴されて、分離槽外に持ち出されることが少なくなる。

この発明により、金属複合プラスチック廃棄物の分離設備において、熱媒が浮上物に随伴されて分離槽外に持ち出されることが少なくなるので、熱媒消費量を低減することができる。

この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、本発明の金属複合プラスチック廃棄物の分離設備における熱媒消費量削減方法を適用する金属複合プラスチック廃棄物の分離設備は、図６に基づき説明した従来の金属複合プラスチック廃棄物の分離設備と主要構成部分は同一であるので、この発明の実施の形態の説明においては、その特徴点である浮上物スクレ−パ−の説明のみを行い、その他の構成部分の説明は省略する。

図１は、この発明の実施の形態において使用される浮上物スクレ−パ−の説明図であり、（ａ）は浮上物スクレ−パ−の平面図、（ｂ）は浮上物スクレ−パ−の側面図である。

この浮上物スクレ−パ−１は、駆動モ−タ（図示せず）により駆動される駆動側スプロケットホイ−ル２と、従動側スプロケットホイ−ル３と、駆動側スプロケットホイ−ル２と従動側スプロケットホイ−ル３との間に掛け回されている左右１対の無端状リンクチェ−ン４ａ、４ｂと、リンクチェ−ン４ａ、４ｂにより支持され、リンクチェ−ン４ａ、４ｂと一体となって移動する複数の掻き取り板５とから構成されている。掻き取り板５は、リンクチェ−ン４ａ、４ｂの長手方向に一定の間隔を置いて複数設けられており、その板面がリンクチェ−ン４ａ、４ｂの進行方向と直交し、かつ無端状になったリンクチェ−ン４ａ、４ｂの外側に位置するように配置されている。

図２は、上述した浮上物スクレ−パ−１が、金属複合プラスチックの分離槽に配置されている状態を示す図である。浮上物スクレ−パ−１は、分離槽６の上方に位置する浮上物排出口７に、分離槽６内の浮上物が混在する熱媒の液面８との傾斜角がθとなるように、かつその下方部分は分離槽６内の液中に浸漬するようにして配置されている。

浮上物スクレ−パ−１で分離槽６内の浮上物を排出するときには、浮上物スクレ−パ−１の無端状のリンクチェ−ン４ａ、４ｂが反時計回りとなるように駆動させる。無端状のリンクチェ−ン４ａ、４ｂが駆動することにより、掻き取り板５は分離槽６内の浮上物が混在する熱媒を掻き取りながら、斜め上方に移動する。

掻き取り板５の移動経路の下方には、分離槽５の浮上物排出口７から浮上物排出槽９に向かって、浮上物スクレ−パ−１の傾斜角度と同じ傾斜角度を持ったガイド部１０が設けられており、掻き取り板５により掻き取られた分離槽６内の浮上物が混在した熱媒は、掻き取り板５により押し上げられながら、このガイド部１０に沿って上昇し、浮上物スクレ−パ−１の上端部分から浮上物排出槽９に排出される。そして、浮上物が混在した熱媒が排出された後の掻き取り板５は、上端に位置する駆動側スプロケットホイ−ル２を回って、再び分離槽６側に戻ってくる。

上述のように配置されている浮上物スクレ−パ−１を使用した、本発明の金属複合プラスチック廃棄物の分離設備における熱媒消費量削減方法の実施の形態を、以下に説明する。

本発明の熱媒消費量削減方法の第一の実施例は、図１で説明した浮上物スクレ−パ−１の傾斜角θを３０〜６０度となるようにしたものである。このように浮上物スクレ−パ−１を傾斜させることにより、浮上物に付着している熱媒が、浮上物から分離しやすくなるので、熱媒の分離槽からの持ち出しが少なくなる。

なお、浮上物スクレ−パ−の傾斜角度を３０〜６０度としたのは、３０度未満では、熱媒が浮上物スクレ−パ−から落下して分離槽内に戻されるときの落下速度が遅くなって、熱媒が浮上物と分離されにくくなるからであり、６０度を超えると、浮上物を含む熱媒が浮上物スクレ−パ−からこぼれ落ちて、浮上物スクレ−パ−の処理能力が低下するからである。

本発明の熱媒消費量削減方法の第二の実施例を、図３で説明する。図３は、この熱媒消費量削減方法を説明するための浮上物スクレ−パ−の側面図である。この熱媒消費量削減方法は、浮上物をすくいとる浮上物スクレ−パ−１に熱風を供給できる熱風配管１１を配管し、熱風配管１１の長手方向に沿って配置した複数の噴射ノズル１２から熱風を熱媒に吹き付けて、熱媒の粘性を低下させて熱媒をスクレ−パ−の掻き取り板５および浮上物から分離させるようにしている。

このように熱媒を浮上物から分離させるので、浮上物に随伴されて分離槽外に持ち出される熱媒の量が少なくなる。

また、熱媒が掻き取り板に付着したまま分離槽に戻ることはないので、スクレ−パ−の掻き取り能力が低下することはない。

なお、熱風には窒素ガス等の不活性ガスを使用するとよいし、熱風を供給することに代えて、浮上物スクレ−パ−１にヒ−タ−を組み込んでもよい。

本発明の熱媒消費量削減方法の第三の実施例を、図４で説明する。図４はこの熱媒消費量削減方法を実施するための浮上物スクレ−パ−１のガイド部の説明図であり、（ａ）はガイド部の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

この熱媒消費量削減方法においては、浮上物をすくいとる浮上物スクレ−パ−１の下方に設けたガイド部１０に、スクレ−パ−の移動方向に沿った熱媒のみを通す大きさの溝部１３を複数設け、この溝部１３をとおして掻き取り板５で掻き揚げた熱媒を分離槽６に戻すようにしている。

このようにしているので、溝部１３をとおして掻き取り板５で掻き揚げた熱媒のみをスム−ズに分離槽６に戻すことができるので、熱媒が浮上物に随伴されて分離槽６外に持ち出されることが少なくなる。

本発明の熱媒消費量削減方法の第四の実施例を、図５で説明する。図５はこの熱媒消費量削減方法を実施するための掻き取り板の説明図であり、（ａ）は掻き取り板の正面図、（ｂ）は他の掻き取り板の正面図である。

この実施の形態においては、図５（ａ）に示すように、浮上物をすくいとる浮上物スクレ−パ−１の掻き取り板５の幅方向に沿って熱媒のみを通す大きさの円形の開口１４を複数設け、浮上物に随伴される熱媒を前記掻き取り板５の開口１４から落下させることにより、熱媒の浮上物への随伴を防止するようにしたものである。

このようにしているので、浮上物をすくいとる浮上物スクレ−パ−１の掻き取り板５の幅方向に沿って熱媒のみを通す大きさの開口１４を複数設けたので、浮上物に随伴される熱媒のみが掻き取り板５の開口１４から落下し、熱媒が浮上物に随伴されて、分離槽６外に持ち出されることが少なくなる。

図５（ｂ）は、図５（ａ）の円形の開口１４に代えて、掻き取り板５の先端部分に半円形の開口１５を複数設けたものであり、この場合も円形の開口１４と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明の実施例の説明で説明したガイド部１０の溝部１３の幅、深さおよびピッチ、掻き取り板５の開口１４や１５の大きさやピッチは、処理する浮上物の大きさに応じて適宜決定すればよい。

なお、図６に示した金属複合プラスチック廃棄物の分離設備において、熱媒循環槽２９中の熱媒を精製のための熱媒精製装置３０として、遠心分離機を配置し、熱媒をポンプにより熱媒循環槽２９と遠心分離機との間を循環させ、熱媒と熱媒に含まれるスラッジとを分離するようにすることもできる。これにより、熱媒中の塩素や臭素を排除してやることができるので、熱媒の劣化速度を遅くすることができるので、熱媒の寿命が延びて熱媒消費量を低減させることができる。

また、熱媒は金属複合プラスチック廃棄物の分離効率を高く維持するために、軟化点を一定値以下（コ−ルタ−ルと重油を２：１の比率でブレンドした場合には、約１１５℃）に抑える必要があるが、塩素等を含むスラッジの濃度が上昇した場合には、熱媒の軟化点が上昇するので、熱媒中のスラッジを除去するために、熱媒循環槽の底に溜まったスラッジをブロ−ダウンする必要がある。このとき、熱媒も一部スラッジとともに排出されるので、無駄に熱媒が消費量されることになるが、遠心分離機によりスラッジを除去するようにしておけば、無駄な熱媒の消費を防止することができるという効果もある。

遠心分離機で熱媒中のスラッジを効率よく分離するためには、熱媒の供給温度を低下させず、かつ遠心分離機における熱媒の滞留時間を極力長くする必要がある。そのため、熱媒循環槽から遠心分離機までの熱媒の温度降下を防ぐために、配管および遠心分離機をヒ−タ−で加温し、熱媒の温度を１５０℃以上に保持するとともに、熱媒の供給量を遠心分離機の能力の下限（例えば、単位ろ過面積当たり２ｍ³／ｍ²・Ｈｒ）とすることが望ましい。

本発明の実施の形態において使用される浮上物スクレ−パ−の説明図であり、（ａ）は浮上物スクレ−パ−の平面図、（ｂ）は浮上物スクレ−パ−の側面図である。 浮上物スクレ−パ−が、金属複合プラスチックの分離槽に配置されている状態を示す図である。 本発明の熱媒消費量削減方法の第二の実施例を説明するための浮上物スクレ−パ−の側面図である。 本発明の熱媒消費量削減方法の第三の実施例を実施するための浮上物スクレ−パ−のガイド部の説明図であり、（ａ）はガイド部の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 本発明の熱媒消費量削減方法の第四の実施例を実施するための掻き取り板の説明図であり、（ａ）は掻き取り板の正面図、（ｂ）は他の掻き取り板の正面図である。 従来の金属複合プラスチック廃棄物の分離設備の構成を示す図である。

符号の説明

１ 浮上物スクレ−パ−
２ 駆動側スプロケットホイ−ル
３ 従動側スプロケットホイ−ル
４ａ、４ｂ リンクチェ−ン
５ 掻き取り板
６ 分離槽
７ 浮上物排出口
８ 熱媒の液面
９ 浮上物排出槽
１０ ガイド部
１１ 熱風配管
１２ 噴射ノズル
１３ 溝部
１４ 円形の開口
１５ 円形の開口

Claims (2)

1. 熱媒が収納された分離槽に、金属複合プラスチック廃棄物を浸漬して、金属とプラスチックとに分離する金属複合プラスチック廃棄物の分離設備における熱媒消費量削減方法であり、浮上物をすくいとる浮上物スクレ−パ−の下方に設けたガイド部に、スクレ−パ−の移動方向に沿った熱媒のみを通す大きさの溝部を複数設け、該溝部をとおしてスクレ−パ−で掻き揚げた熱媒を分離槽に戻すことを特徴とする金属複合プラスチック廃棄物の分離設備における熱媒消費量削減方法。
2. 熱媒が収納された分離槽に、金属複合プラスチック廃棄物を浸漬して、金属とプラスチックとに分離する金属複合プラスチック廃棄物の分離設備における熱媒消費量削減方法であり、浮上物をすくいとる浮上物スクレ−パ−の掻き取り板の幅方向に沿って熱媒のみを通す大きさの開口を複数設け、浮上物に随伴される熱媒を前記掻き取り板の開口から落下させることにより、熱媒の浮上物への随伴を防止するようにしたことを特徴とする金属複合プラスチック廃棄物の分離設備における熱媒消費量削減方法。

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