JPH06158066A - 廃プラスチック含有スラリの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 廃プラスチックを比較的単純な生成プロセス
で液状燃料化した、優れた燃焼制御性を有する廃プラス
チック含有スラリおよびその製造方法を提供する。 【構成】 廃プラスチック１を溶融装置２０で自燃によ
り加熱溶融した後、粉砕機５でその粒径が２００μｍに
なるように粉砕し、このプラスチック粉末２４．５ｋｇ
に水４９ｋｇ、特Ａ重油２４．５ｋｇ、および乳化剤４
としてステアリン酸カリ２ｋｇを混練装置１０で混練す
る。 【効果】 静置安定性、運搬性、燃焼制御性に優れた廃
プラスチック含有スラリが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、廃プラスチック含有ス
ラリの製造方法に係り、特に、廃プラスチックを有効に
処理するだけでなく、液状燃料として回収することがで
きる廃プラスチック含有スラリの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の産業の成長、多様化に伴って、産
業廃棄物または一般廃棄物として廃棄されるプラスチッ
クの量は年々増加している。このような廃プラスチック
は、そのほとんどが例えば破砕した後、埋め立て処分
や、焼却等、単なる廃棄物として処理されている。

【０００３】しかし、プラスチックは、元来、石油を主
原料としたものであり、成形して製品化され、使用後に
廃棄物となったもの、または製造工程において不良品と
して除外されたものであっても、燃料という観点からと
らえれば依然としてその価値を保有していることにな
る。従ってこのような廃プラスチックは産業廃棄物とし
て焼却処理し、その廃熱を回収するだけでなく、燃料と
しての再利用も考えられている。例えば廃プラスチック
を破砕後、固形燃料化する方法、熱分解してガス燃料ま
たは液体燃料化する方法などが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、焼却処
理においては、ごみ焼却時に発熱量を増加させるために
新たに廃プラスチックを混入させたりすることは、廃棄
物の処理に主眼を置いたものであり、前記廃プラスチッ
ク自体を有効に利用するものではない。一方、廃プラス
チックを破砕した固形燃料は一般に発熱量が高く、燃焼
制御が困難であり、また移送性にも問題があり、使用範
囲が限定されるという欠点がある。また、熱分解してガ
ス状または液状燃料にすることは、熱分解生成プロセス
が煩雑であること、使用できる廃プラスチックの種類が
限定されること等の問題があり、さらに熱分解装置とし
ての設備費が高く、やはり使用分野が制限されるという
欠点がある。

【０００５】本発明の目的は、廃プラスチックを燃料と
して有効利用するために、該廃プラスチックを比較的単
純な生成プロセスで液状燃料化し、移送性および燃焼制
御性に優れた廃プラスチック含有スラリの製造方法を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願の第１の発明は、廃プラスチックを自燃により加熱
溶融した後、冷却固化して得られた固化物を粉砕し、得
られた粉末状プラスチックと水を乳化剤の存在下に混練
してスラリ状にすることを特徴とする廃プラスチック含
有スラリの製造方法に関する。

【０００７】また本願の第２の発明は、前記第１の発明
において粉末状プラスチックおよび水の混練を液体燃料
を混合して行うことを特徴とする廃プラスチック含有ス
ラリの製造方法に関する。

【０００８】

【作用】廃プラスチックを自燃により部分分解させなが
ら加熱溶融した後、冷却固化することにより、廃プラス
チック中のポリオレフィン類が一部パラフィン化し、一
方、発泡スチロール類は容積が減少して固く脆くなり固
化後極めて粉砕され易いものとなる。本発明者らの実験
によれば、自燃による部分分解物を含む廃プラスチック
固化物は、自燃処理をせずに単に溶融した同様な固化物
に比較して、粉砕され易く、モータ馬力当たり処理量も
２倍以上と大きく、また平均粒径も小さく、スラリ化に
適したものであることが分かった。また粉砕したものに
水および乳化剤を加えて混練することにより、ポンプ輸
送可能で燃焼制御性の良好な廃プラスチック含有スラリ
となる。このスラリは、前述のように主にポリオレフィ
ン類の熱分解によるパラフィン類を含有するので、着火
性も良好で、優れた液体燃料となる。

【０００９】本発明において、廃プラスチックとして
は、都市ごみ等から分別回収されたプラスチック、プラ
スチック成形等の加工工場の屑プラスチック等があげら
れるが、一般にポリエチレン、ポリプロピレン等のポリ
オレフィン類の含有量の多いものが好ましい。通常の廃
プラスチック、例えば都市ごみの分別回収プラスチック
には、ポリオレフィン類が５０〜６０％程度含まれるの
で、好ましい原料といえる。ポリオレフィン類の含有量
が少ない原料では、ポリオレフィン類を新たに添加して
５０％以上になるように調整することもできる。

【００１０】次に廃プラスチックを自燃により加熱溶融
する方法としては、廃プラスチックを必要に応じて乾燥
後、着火バーナなどで着火して自燃させ、自燃により生
じた発熱により廃プラスチックを溶融させる。この場合
の空気量は極めて少なくし、最小限の自燃が保持される
ようにする。ここで自燃とは、自己部分燃焼をいい、廃
プラスチックの少なくとも一部が溶融して着火し、その
後部分的に燃焼を継続することをいう。なお、バーナな
どで外部加熱しながら、上記自燃を達成するものも上記
定義に含まれる。溶融装置としては、着火用バーナ、攪
拌手段、廃プラスチック投入口および溶融プラスチック
および排ガスの各排出口を有するものであればよく、排
ガスの二次燃焼手段を有するものが好ましい。溶融装置
の一例を図３に示す。この装置は、溶融装置本体２０Ａ
と、その上部に設けられた廃プラスチック投入口２２
と、前記本体中間部に設けられた投入ゲート２４と、前
記本体底部に設けられた攪拌用二軸スクリュー２５と、
該二軸スクリューの排出口に設けられたグレート２７
と、該グレート２７の直下に入口部を有する排出用スク
リュー２８と、前記本体内の投入ゲート２４と二軸スク
リュー２５の間の側壁に設けられた着火バーナ２６と、
ガス排出口３４と、該ガス排出口からの排ガスのアフタ
ーバーナー３５と、排出用スクリュー２８から排出され
た溶融プラスチック３２を受容する受け皿３０とから主
に構成される。

【００１１】上記装置において、廃プラスチックは、投
入口２２から投入ゲート２４のエアシリンダー２４Ａの
操作により装置本体内の攪拌用二軸スクリュー２５上に
供給され、着火バーナ２６により補助燃料（灯油等）の
供給下に着火し、その後投入ゲート２４を閉じ、最小限
の空気の供給下に攪拌しながら自燃させる。空気は、グ
レート２７の下部から主に供給され、この部分で部分燃
焼を継続し、その燃焼熱により、グレートの直上部の廃
プラスチックが順次溶融し、グレート２７の直下の排出
スクリュー２７に落下する。排出スクリュー２７により
溶融プラスチックは下方の受け皿３０上に流下し、ここ
で冷却固化し、次工程の粉砕機の供給に適した形状のも
のとなる。燃焼溶融条件の一例を示せば、溶融炉中央の
火炎中の温度６５０〜８５０℃、溶融プラスチックの温
度１００〜２５０℃、アフターバーナ入口ガス温度７０
０〜８５０℃である。粉砕機としては、衝撃粉砕、摩擦
粉砕の機械粉砕や、冷凍粉砕など、１００〜３００μｍ
以下の粒子まで粉砕可能な市販の装置を使用することが
できる。本発明では、廃プラスチックを一部熱分解させ
たものを用いているので、粉砕性が著しく改善され、上
記の細粒径の粒子が容易に得られ、また処理時間および
コストが低減される。

【００１２】廃プラスチック粉末は疏水性であるため
に、水と混合してスラリとするために乳化剤を添加す
る。本発明においては、乳化剤として例えばアニオン系
界面活性剤、非イオン系界面活性剤が使用される。乳化
剤の添加量は廃プラスチックの種類等によって異なる
が、通常１〜５重量％である。またスラリの分散安定性
または貯蔵性を向上させるために、ポリビニルアルコー
ルのような分散助剤を添加することが好ましい。分散助
剤の添加量は１〜５重量％が好ましい。

【００１３】バーナ燃焼用液状燃料の好ましい発熱量
は、例えば４０００〜５０００Ｋｃａｌ／ｋｇ以上であ
るが、本発明のスラリが上記必要発熱量を満足しないと
き、または一定の流動性を確保できないときは、さらに
液体燃料を添加することが好ましい。液体燃料としては
例えばＡ重油、軽油、灯油、メタノール等が使用され
る。

【００１４】廃プラスチック粉末、水、液体燃料、乳化
剤、分散助剤の混合割合は、廃プラスチックの種類、燃
焼方法等によって変わるが、廃プラスチック粉末が１５
〜２５ｗｔ％、水が４５〜６０ｗｔ％、液体燃料が２０
〜３０ｗｔ％、乳化剤が１〜５ｗｔ％、分散助剤１〜５
ｗｔ％であることが好ましい。本発明において、上記組
成割合を調整することにより、廃プラスチック含有スラ
リの比重を０．９５〜１．０５にすることが好ましい。
これによって製品スラリの乳化安定性を維持することが
できる。

【００１５】

【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明する。図１は、本発明の一実施例を示す廃プラスチッ
ク含有スラリの製造方法を示す装置系統図である。この
装置は、廃プラスチック１を自燃により溶融させる溶融
装置２０と、この溶融装置２０で部分熱分解により溶融
した廃プラスチックを冷却固化したものを粉砕する粉砕
機５と、粉砕されたプラスチックを粉末供給管７を介し
て混合装置１０に供給する粉末供給装置６と、前記粉末
供給管７に設けられた計量装置８と、該計量装置８から
の信号によってプラスチック粉末の供給量を調整する粉
末供給装置６の駆動モータ９と、水２および液体燃料３
をそれぞれ前記混練装置１０に供給する水供給管１４お
よび液体燃料供給管１５と、該供給管１４および１５に
それぞれ設けられた計量装置１６および１７と、乳化剤
４の貯槽１１と、該乳化剤を前記混練装置１０に供給す
る乳化剤供給管１２と、該乳化剤供給管１２に設けられ
た計量装置１３とから主として構成されている。

【００１６】このような構成において、廃プラスチック
として、例えば高密度ポリエチレン廃材が溶融装置２０
に投入され、ここで部分燃焼しながら溶融し、粉砕機５
の供給に適した形状に冷却固化される。冷却固化した廃
プラスチックのブロックは、次いで粉砕機５に投入さ
れ、例えば平均粒径が２００μｍになるように粉砕され
てプラスチック粉末となり、該プラスチック粉末は粉末
供給管７および計量装置８を経て、例えば２４．５ｋｇ
が混練装置１０に導入される。また、水４９．０ｋｇお
よび液体燃料３としての特Ａ重油２４．５ｋｇがそれぞ
れ供給管１４および１５を介して前記混練装置１０に供
給される。さらに、乳化剤としてステアリン酸カリ（界
面活性剤）２ｋｇが供給管１２を介して同様に混練装置
１０に導入される。このようにして所定割合に混合され
た廃プラスチック粉末、水、液体燃料および乳化剤は混
練装置１０で常温、攪拌速度５０〜１００ｒｐｍ、混練
時間１０分の条件で攪拌混練されて廃プラスチック含有
スラリとなる。得られた廃プラスチックスラリをメスシ
リンダーに採取し、静置したところ、５日以上沈降分離
は見られず、またポンプ輸送にも問題はなかった。な
お、乳化剤に分散助剤として乳化剤と同量のポリビニル
アルコールを添加したところ、貯蔵安定性は約１０日以
上に向上した。

【００１７】図２は、前記のように得られた廃プラスチ
ック含有スラリの燃焼試験に用いた燃焼装置を示す説明
図である。この装置は、燃焼室２３に設けられた燃焼バ
ーナ２４と、該燃焼バーナ２４に燃料供給管２７を介し
て燃料貯槽２１の燃料を供給する送油ポンプ２２と、前
記燃焼バーナ２４において供給された燃料を微粒化する
圧縮空気の供給管２８と、空気配管２９を介して燃焼バ
ーナ４に燃焼用空気を送る空気ファン２６と、前記燃焼
バーナ２４の近傍に設けられたパイロットバーナ２５と
から主として構成されている。

【００１８】このような燃焼装置により、燃料供給量：
１５ｋｇ／ｈｒ、圧縮空気供給量４５Ｎｍ³ ／ｈｒ、燃
焼用空気量１３５Ｎｍ³ ／ｈｒ、燃焼温度：約９００℃
で前記調製した廃プラスチック含有スラリの燃焼試験を
行ったことろ、燃焼性は極めて良好であった。スラリの
発熱量は４９００ｋｃａｌ／ｋｇであった。本実施例に
よれば、廃プラスチックを部分燃焼させ、その燃焼熱に
より、溶融した固化物を原料として用いるので、熱分解
物を相当量含み、このため粉砕性が良好で、液体燃料と
の親和性、またスラリ燃料としたときの燃焼および燃焼
制御性、さらにスラリとしての静置安定性、ポンプ輸送
性に優れた廃プラスチック含有スラリを得ることができ
る。この廃プラスチック含有スラリは、従来、液体燃料
を使用していた産業用加熱炉、ごみ焼却炉、ボイラ等の
代替え燃料および助燃料として有効に利用することがで
きる。

【００１９】本実施例においては、バッチ式製造方法に
ついて説明したが、混練装置および混練方法を変更する
ことにより連続的に製造することもできる。

【００２０】

【発明の効果】本願の請求項１記載の発明によれば、廃
プラスチックを自燃させ、その燃焼熱により溶融した固
化物を粉砕して水、乳化剤および必要に応じて液体燃料
を加えてスラリとすることにより、製造工程上、廃プラ
スチックの粉砕が極めて容易になり、粉砕動力、粉砕時
間の短縮が達成されるのみならず、静置安定性、運搬性
および燃焼および燃焼制御性に優れた廃プラスチック含
有スラリが得られ、このスラリは従来の液体燃料燃焼装
置で十分燃焼することができる。

【００２１】本願の請求項２記載の発明によれば、前記
発明の効果に加え、廃プラスチック含有スラリの発熱量
および流動性を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である廃プラスチック含有ス
ラリの製造方法を示す装置系統図。

【図２】廃プラスチック含有スラリの燃焼性試験装置を
示す図。

【図３】廃プラスチックの溶融装置の一例を示す説明
図。

【符号の説明】

１…廃プラスチック、２…水、３…液体燃料、４…乳化
剤、５…粉砕機、６…粉末供給機、７…粉末供給管、８
…計量装置、９…粉末供給装置用駆動モータ、１０…混
練装置、１１…乳化剤貯槽、１２…乳化剤供給管、１３
…計量装置、１４…水供給管、１５…液体燃料供給管、
１６、１７…計量装置、２０…溶融装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大橋 剛昇 千葉県千葉市緑区椎名崎918 サンハイム 水野102号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃プラスチックを自燃により加熱溶融し
   た後、冷却固化して得られた固化物を粉砕し、得られた
   粉末状プラスチックと水を乳化剤の存在下に混練してス
   ラリ状にすることを特徴とする廃プラスチック含有スラ
   リの製造方法。
2. 【請求項２】 前記粉末状プラスチックおよび水の混練
   を液体燃料を混合して行うことを特徴とする請求項１記
   載の廃プラスチック含有スラリの製造方法。