| 【発明の名称】 |
含塩素プラスチック廃材の脱塩素化処理装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】岩崎 巖
【氏名】高橋 堅之
【氏名】茂木 克己
【氏名】迫ノ岡 晃彦
|
| 【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装置を提供する。
【解決手段】含塩素プラスチックを含む廃材を内部に収容して振動作用により分散状態とする振動容器と、この振動容器内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発生装置とを具備せしめる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 含塩素プラスチックを含む廃材を内部に収容して振動作用により分散状態とする振動容器と、該振動容器内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発生装置とを具備してなることを特徴とする脱塩素化処理装置。
【請求項２】 上記振動容器は、一端に廃材の投入口を備え、他端の近傍に処理廃材の排出口を備えた筒状体であって、該他端に上記マイクロ波発生装置が、発振マイクロ波が該他端から上記一端に向けて伝播するように配設されてなることを特徴とする請求項１記載の脱塩素化処理装置。
【請求項３】 上記投入口及び排出口には、マイクロ波の外部への漏洩を防止する漏洩防止部材が設けられていることを特徴とする請求項２記載の脱塩素化処理装置。
【請求項４】 上記振動容器は、廃材が収容されて処理される廃材処理部と、該廃材処理部の少なくとも一部を気密的に覆う外套部とを具備し、上記廃材処理部の外套部で覆われた壁部には複数の透孔が形成されると共に、上記外套部には、外套部内に加熱媒体を供給する加熱媒体の供給管が接続されたことを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の脱塩素化処理装置。
【請求項５】 上記振動容器には重量を計量する重量計量手段が付設され、該重量計量手段により計量された重量に基づいて、振動容器への廃材投入量及び／または振動容器からの処理廃材排出量を制御する構成とされた請求項１ないし４の何れか１項に記載の脱塩素化処理装置。
|
【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ＦｅＣｌ3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（ＩＩＩ）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８−１２７２５４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】上記目的を達成するために、本発明の脱塩素化処理装置は、含塩素プラスチックを含む廃材を内部に収容して振動作用により分散状態とする振動容器と、該振動容器内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発生装置とを具備せしめて構成したものである。
【００１１】このような脱塩素化処理装置では、振動容器内に投入された含塩素プラスチックを含む廃材は、振動容器の振動作用によって振動容器内で分散され、マイクロ波が照射される。その結果、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は、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、マイクロ波照射による誘電加熱を受けても加熱は極めて少なく、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、一定時間の誘電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、脱塩素化処理がなされる。
【００１２】しかして、本発明の脱塩素化処理装置では、振動容器の振動作用によって廃材を分散状態として、すなわち含塩素プラスチックとそれ以外のマイクロ波吸収性能が小さい物質とが混合分散している状態として、マイクロ波を照射するので、誘電加熱を受けた含塩素プラスチック粉粒同士が固着して大塊となってしまうことはなく、円滑かつ適正な脱塩素化処理を行うことができる。特に、本発明の脱塩素化処理装置では、廃材は振動容器内に導かれてマイクロ波による誘電加熱を受けるだけなので、その雰囲気温度は２００℃以下と低い状態に保たれるが、このために、選択加熱されない物質が熱で溶融してしまうことはなく、適切に選択加熱される含塩素プラスチック粉粒間に介在し、廃材の溶着、大塊化を防止できる。
【００１３】なお、雰囲気温度が２００℃以下であると、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ので好ましい。従って、本発明では、場合によっては、雰囲気温度を２００℃以下、好ましくは１００℃以下とするような手段を別個に設けることもできる。
【００１４】ここで、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、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。このために、本発明の装置では、好ましくは、振動容器を、一端に廃材の投入口を備え、他端の近傍に処理廃材の排出口を備えた筒状体として、該他端にマイクロ波発生装置を付設し、発振マイクロ波が該他端から上記一端に向けて伝播するように配設する。また、廃材の投入口及び処理廃材の排出口等には、マイクロ波の外部への漏洩を防止する漏洩防止部材を設けるのが好ましい。
【００１５】更に、本発明の脱塩素化処理装置にあっては、好ましくは、振動容器を、廃材が収容されて処理される廃材処理部と、該廃材処理部の少なくとも一部を気密的に覆う外套部とを具備するように構成し、該廃材処理部の外套部で覆われた壁部に複数の透孔を形成し、外套部に、外套部内に加熱媒体を供給する加熱媒体の供給管を接続し、供給管から加熱媒体を供給して廃材を乾燥予熱できる構造とし、マイクロ波による誘電加熱の前に含有水分量を低減させておく。このようにすると、マイクロ波による誘電加熱処理が極めて効率的になされる。ここで、加熱媒体としては、ポリエチレンやポリプロピレン等の軟化点以下の温度、例えば６０℃以下の温度の熱風等の熱媒体が好ましい。
【００１６】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たり、酸素を含む混合ガスを用いるとしても酸素濃度を低下させておくと、かかる問題は解消される。従って、上記加熱媒体として窒素ガス等の不活性ガスを用いるのが好ましく、酸素を含む混合ガスを用いる場合でも、酸素濃度は、１０〜１５％以下に調整しておくのが好ましい。
【００１７】また、本発明の脱塩素化処理装置では、振動容器に重量を計量する重量計量手段を付設し、該重量計量手段により計量された重量に基づいて、振動容器への廃材投入量及び／または振動容器からの処理廃材排出量を制御する構成とするのが操業の安定化を確保でき、好ましい。
【００１８】更に、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廃材処理物を水洗による浸出装置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。
【００１９】また、本発明の装置では、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、振動容器内で混合分散させるようにすることも可能であり、分散媒による廃材の保温効果、溶融プラスチックの融着防止効果を期待できる上、全体の加熱の均一化を図ることができる。なお、上記分散媒は、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、特にマイクロ波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。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の脱塩素化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、本発明の脱塩素化装置を示すもので、図中、１は廃材供給フィーダー、２は振動容器である。上記廃材供給フィーダー１は、バイブレータ１ａにより振動させられて廃材を移送する振動フィーダーで、廃材を受け入れるホッパ３をその一端側の上部に備え、他端側には排出口を備えている。
【００２１】上記振動容器２は、軸線を略水平にした状態で配設され、廃材処理部となる断面円形、矩形等の筒状の容器本体４と、該容器本体４に固定され、該容器本体４の長手方向の両端部及びその近傍を除いた部位を外部から気密的に覆う外套部５とを具備するもので、外套部５の両側面に一対の振動モータ６が付設され、該振動モータ６の作動により全体が振動させられる構造とされている。そして、上記容器本体４の長手方向一端部４ａの上部には、廃材投入口となる筒状部材７が接続され、該筒状部材７に、上記廃材供給フィーダー１の排出口がベロー８を介して接続されている。一方、容器本体４の長手方向他端部４ｂの下部には、処理廃材の排出口となる筒状部材９が取り付けられ、該筒状部材９に、処理廃材排出フィーダー１０となる振動フィーダーの上部に取り付けられた受け入れホッパ１１が接続されている。
【００２２】また、上記振動容器２の容器本体４の他端部４ｂの端面には、ベロー１３及び図示しない防塵用ガラスを介してマイクロ波発生装置１４が取り付けられている。このマイクロ波発生装置１４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、発生させられたマイクロ波は振動容器２の容器本体４内をその他端部４ｂ側から一端部４ａ側に向けて進むようになっている。
【００２３】更に、上記振動容器２の中央部位の外套部５は、複数のスプリング１５を介して図示しない固定建造物に吊持されている。また、スプリング１５と建造物との間にはロードセル１６が介在させられており、これにより振動容器２の重量が計量できる構造となっている。
【００２４】また、上記振動容器２の容器本体４の外套部５で覆われた部位の壁部であって、容器本体４の最下端点より水平中心線に向けて約６０°以下の部位には、廃材は通過させないが加熱媒体を通過させる大きさの多数の透孔１７が穿設され、上記外套部５の容器本体４の一端部４ａ側の端部近傍には、加熱媒体を受け入れる受け入れ管１８ａ及び受け入れバルブ１８ｂが接続されている。更に、上記容器本体４の他端部４ｂ近傍の上部には、図示しない排ガス設備に接続された排気ダクト１９が接続されている。そして、該受け入れ管１８ａから加熱媒体が受け入れられると、加熱媒体は外套部５から透孔１７を通じて容器本体４内に流入させられ、容器本体４内の廃材を予熱し、廃材中の水分を乾燥除去するようになっている。
【００２５】更に、上記廃材投入口となる筒状部材７、処理廃材の排出口となる筒状部材９、処理廃材排出フィーダー１０の受け入れホッパ１１、及び排気ダクト１９の内部には、それぞれ、マイクロ波周波数の１／３以下のピッチの螺旋状をなす板部材２０が取り付けられており、これによりマイクロ波の外部への漏洩が防止できるようになっている。なお、図中、２１は容器本体４の内部を保守点検するための点検口である。
【００２６】しかして、廃材供給ホッパ３に供給された廃材は廃材供給フィーダー１により振動容器２に送られるが、振動容器２は付設された振動モータ６の作動により全体が連続もしくは間欠的に振動させられ、内部に送り込まれた廃材粒は空中に跳ね上げられ、分散した状態となる。一方、受け入れ管１８ａを通じて外套部５内には、窒素ガス、熱風等の加熱媒体が供給され、この加熱媒体が透孔１７を通じて容器本体４内に流れ込み、廃材が加熱され、その水分が乾燥除去される。ここで、加熱媒体の供給温度は、ポリエチレン等の軟化点以下とするために例えば６０℃以下とされ、また予期せぬ粉塵爆破を未然に防止するために、酸素を含む場合でも酸素濃度は１０〜１５％より低くなるように調整される。この予熱に用いられた加熱媒体は、振動容器２の排出端側の上部に設けられた排気ダクト１９に導かれ、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吸引移送される。ここで、吸引内圧は例えば−１００ｍｍＡｑ以内とされるのが好ましい。
【００２７】上記のようにして加熱媒体で予熱された廃材は、一部または大半の水分が加熱媒体により除去された状態で振動容器２内を排出口側に向けて更に移動するが、排出口側に付設されたマイクロ波発生装置１４が作動され、マイクロ波が照射される。そして、これにより廃材中の含塩素プラスチックが選択的に誘電加熱され、熱分解して塩素分が塩化ガスとなって排気ダクト１９から放出される。このようにして塩素分の大半が除去された処理廃材は、排出フィーダー１０によって外部に排出され、図示しない浸出装置等の塩素洗浄洗浄設備に送られて、更なる脱塩素処理が行われる。なお、廃材の投入量、処理量、処理廃材の排出量等は、ロードセル１６により検出された振動容器２の重量等を処理することにより、最適な状態となるように制御される。
【００２８】このように、上記構成の脱塩素化処理装置では、廃材は振動容器２において分散状態とされながらマイクロ波処理を受けるので、プラスチック同士の溶着による大塊化等も起こらず、効果的に誘電加熱による脱塩素化処理がなされる。また、加熱媒体により予熱を行って廃材中の水分を予めあるいは同時に乾燥除去するようにしているので、マイクロ波処理が非常に効率的に行われる。
【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装置では、含塩素プラスチックを含む廃材を、振動容器において分散状態とし、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から、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。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６２６４
【氏名又は名称】三菱マテリアル株式会社
|
| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）９月２２日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武 （外１１名）
|
| 【公開番号】 |
特開平１１−９４２１８ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）４月９日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２５７２２１ |
|