(57)【要約】【課題】プラスチックを含む廃棄物から、燃焼性に優れる固体燃料を簡便に製造することが可能な固体燃料の製造装置を提供すること。【解決手段】固体燃料の製造装置１００は、プラスチックを含む廃棄物を、冷却材を用いて−２０℃以下に冷却して粉砕し粉砕物を得る処理部６０を備える。処理部６０は、廃棄物を、冷却材を用いて冷却する冷却部２０と、冷却された廃棄物を粉砕して粉砕物を得る粉砕部３０とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックを含む廃棄物を、冷却材を用いて−２０℃以下に冷却して粉砕し粉砕物を得る処理工程を有する、固体燃料の製造方法。
【請求項２】
前記廃棄物を−５０℃よりも低く、且つ−１００℃よりも高い温度に冷却して粉砕する、請求項１に記載の固体燃料の製造方法。
【請求項３】
前記冷却材が不活性ガスの液化物又は固化物を含む、請求項１又は２に記載の固体燃料の製造方法。
【請求項４】
前記不活性ガス雰囲気下で前記粉砕を行う、請求項３に記載の固体燃料の製造方法。
【請求項５】
前記処理工程は、前記廃棄物を、前記冷却材を用いて冷却する冷却工程と、冷却された廃棄物を粉砕して前記粉砕物を得る粉砕工程と、を有し、
前記粉砕工程には、前記冷却工程で用いられた前記冷却材、又は前記冷却工程で用いられる前記冷却材とは別の冷却材が導入される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の固体燃料の製造方法。
【請求項６】
前記廃棄物が炭素繊維強化プラスチックを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の固体燃料の製造方法。
【請求項７】
前記処理工程の前に、前記廃棄物のサイズ、前記廃棄物に含まれる炭素繊維の含有割合、及び前記廃棄物に含まれる炭素繊維のサイズ、からなる群より選ばれる少なくとも一つの指標に基づいて、前記廃棄物を複数に分別する分別工程を有し、
前記処理工程では前記分別工程で分別された少なくとも一つの廃棄物を冷却して粉砕する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の固体燃料の製造方法。
【請求項８】
前記粉砕物を分級し、前記粉砕物の大きさに応じて前記粉砕物の一部を回収し、前記処理工程に供給する回収工程を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の固体燃料の製造方法。
【請求項９】
前記冷却材は、液体窒素及びドライアイスの少なくとも一方を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の固体燃料の製造方法。
【請求項１０】
プラスチックを含む廃棄物を、冷却材を用いて−２０℃以下に冷却して粉砕し粉砕物を得る処理部を備える、固体燃料の製造装置。
【請求項１１】
前記廃棄物を、−５０℃よりも低く、且つ−１００℃よりも高い温度に冷却して粉砕する、請求項１０に記載の固体燃料の製造装置。
【請求項１２】
前記処理部は、前記廃棄物を、前記冷却材を用いて冷却する冷却部と、冷却された前記廃棄物を粉砕して前記粉砕物を得る粉砕部と、を有し、
前記粉砕部に、前記冷却部を経由した前記冷却材、又は前記冷却部で用いられる冷却材とは別の冷却材を導入する流路を有する、請求項１０又は１１に記載の固体燃料の製造装置。
【請求項１３】
前記廃棄物が炭素繊維強化プラスチックを含む、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の固体燃料の製造装置。
【請求項１４】
前記処理部の上流側に、前記廃棄物のサイズ、前記廃棄物に含まれる炭素繊維の含有割合、及び前記廃棄物に含まれる炭素繊維のサイズ、からなる群より選ばれる少なくとも一つの指標に基づいて、前記廃棄物を複数に分別する分別部を有し、
前記処理部では前記分別部で分別された少なくとも一つの廃棄物を冷却して粉砕する、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の固体燃料の製造装置。
【請求項１５】
前記粉砕物を分級し、前記粉砕物の大きさに応じて前記粉砕物の一部を回収し、前記処理部に供給する回収部を備える、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の固体燃料の製造装置。
【請求項１６】
前記冷却材は、液体窒素及びドライアイスの少なくとも一方を含む、請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の固体燃料の製造装置。
【請求項１７】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の製造方法で得られる固体燃料をセメント製造設備のキルン又は仮焼炉で燃焼させる工程を有する、固体燃料の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、固体燃料の製造方法及び使用方法、並びに固体燃料の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃プラスチック及び汚泥等の廃棄物は、セメント製造の原料や燃料として有効利用されている。このような廃棄物は、例えば、セメントキルンのキルンバーナ、及びプレヒータ等に投入され処理される。廃プラスチックは、その含有成分によって燃焼性が異なるため、場合によってはセメント製造等の処理プロセスに影響を及ぼす場合がある。例えば、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を含む固体燃料をキルンバーナに投入すると、セメントキルンの排気ガス中の煤塵を捕集する集塵機の捕集効率が低下する場合がある。
【０００３】
そこで、特許文献１では、炭素繊維を含む廃プラスチックをセメントキルンに導入する前に廃プラスチックを所定の粒径以下になるように粉砕することが提案されている。このように粉砕を行うことによって、セメント製造装置における廃棄物処理の安定性の向上が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１３１４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車両及び電子機器等の軽量化及び高性能化のため、プラスチックは種々の用途に用いられている。これに伴って、プラスチックの種類及びサイズも多岐に亘っているうえ、他材料との複合化も行われている。このため、このような廃プラスチックを含む廃棄物を粉砕しようとすると、粉砕機への負荷が大きくなる。また、廃棄物に含まれる熱可塑性プラスチックの比率が大きくなると、通常のミルを用いても廃プラスチックが変形するだけで十分に粉砕できず、燃焼性が損なわれることが懸念される。
【０００６】
そこで、本開示は、プラスチックを含む廃棄物から、燃焼性に優れる固体燃料を簡便に製造することが可能な固体燃料の製造方法、及び、固体燃料の製造装置を提供する。また、プラスチックを含む廃棄物から簡便に製造され、燃焼性に優れる固体燃料を使用する固体燃料の使用方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一側面に係る固体燃料の製造方法は、プラスチックを含む廃棄物を、冷却材を用いて−２０℃以下に冷却して粉砕し粉砕物を得る処理工程を有する。
【０００８】
上記製造方法は、プラスチックを含む廃棄物を、冷却材を用いて−２０℃以下に冷却している。このため、廃棄物に含まれるプラスチックの少なくとも一部が脆化され、粉砕性を向上することができる。したがって、粉砕し難いプラスチック、例えば熱可塑性プラスチックが廃棄物に含まれていても、廃棄物を十分に粉砕することができる。よって、廃棄物が細かく粉砕されて燃え残りが低減され、燃焼性に優れる固体燃料を得ることができる。この製造方法は、冷却材を用いて冷却することで粉砕性を向上していることから、燃焼性に優れる固体燃料を簡便に製造することができる。
【０００９】
上記製造方法では、廃棄物を−５０℃よりも低く、且つ−１００℃よりも高い温度に冷却して粉砕することが好ましい。これによって、種々のプラスチックを十分に脆化させて良好な粉砕性を維持しつつ、過剰な冷却を抑制して設備負担を低減することができる。
【００１０】
上記冷却材は不活性ガスの液化物又は固化物を含むことが好ましい。また、不活性ガス雰囲気下で粉砕を行うことが好ましい。これによって、摩擦による着火が十分に抑制され、高い安全性で冷却・粉砕を行うことができる。
【００１１】
上記処理工程は、廃棄物を、冷却材を用いて冷却する冷却工程と、冷却された廃棄物を粉砕して粉砕物を得る粉砕工程と、を有してよい。粉砕工程には、冷却工程で用いられた冷却材、又は冷却工程で用いられる冷却材とは別の冷却材が導入されることが好ましい。粉砕工程では、廃棄物を粉砕すると摩擦等で温度が上がる場合がある。このため、冷却工程で用いられた冷却材、又は別の冷却材を導入することによって、粉砕工程での温度上昇が抑制され粉砕を一層円滑に行うことができる。
【００１２】
廃棄物は炭素繊維強化プラスチックを含んでいてもよい。上記製造方法であれば、炭素繊維強化プラスチックを含む廃棄物であっても、円滑に粉砕することができる。特に、炭素繊維強化プラスチックが熱可塑性プラスチックを含んでいても、良好な粉砕性が損なわれることなく、燃焼性に優れる固体燃料を簡便に製造することができる。
【００１３】
上記製造方法は、処理工程の前に、廃棄物のサイズ、廃棄物に含まれる炭素繊維の含有割合、及び廃棄物に含まれる炭素繊維のサイズ、からなる群より選ばれる少なくとも一つの指標に基づいて、廃棄物を複数に分別する分別工程を有し、処理工程では分別工程で分別された少なくとも一つの廃棄物を冷却して粉砕することが好ましい。これによって、特に冷却しなくても粉砕できる廃棄物を、冷却せずにそのまま固体燃料にすることができる。したがって、効率よく固体燃料を製造することができる。
【００１４】
上記粉砕物を分級し、粉砕物の大きさに応じて粉砕物の一部を回収し、処理工程に供給する回収工程を有することが好ましい。例えば、平均サイズよりも大きいサイズを有する粉砕物を回収し、処理工程で再処理することによって、固体燃料の大きさの均一性を向上して、固体燃料の燃焼性を一層向上することができる。
【００１５】
上記冷却材は、液体窒素及びドライアイスの少なくとも一方を含むことが好ましい。これによって、冷却コストを低減しつつ、プラスチックを十分に脆化して廃棄物の粉砕性を向上することができる。また、粉砕時の着火等を抑制して安全性の向上を図ることができる。
【００１６】
本開示の一側面に係る固体燃料の製造装置は、プラスチックを含む廃棄物を、冷却材を用いて−２０℃以下に冷却して粉砕し粉砕物を得る処理部を備える。
【００１７】
上記製造装置は、処理部においてプラスチックを含む廃棄物を、冷却材を用いて−２０℃以下に冷却している。このため、廃棄物に含まれるプラスチックの少なくとも一部が脆化され、粉砕性を向上することができる。したがって、粉砕し難いプラスチック、例えば熱可塑性プラスチックが廃棄物に含まれていても、廃棄物を十分に粉砕することができる。よって、廃棄物が細かく粉砕されて燃え残りが低減され、燃焼性に優れる固体燃料を得ることができる。この製造装置は、冷却材を用いて冷却することで粉砕性を向上していることから、燃焼性に優れる固体燃料を簡便に製造することができる。
【００１８】
上記製造装置は、廃棄物を、−５０℃よりも低く、且つ−１００℃よりも高い温度に冷却して粉砕することが好ましい。これによって、種々のプラスチックを十分に脆化させて良好な粉砕性を維持しつつ、過剰な冷却を抑制して設備負担を低減することができる。
【００１９】
上記処理部は、廃棄物を、冷却材を用いて冷却する冷却部と、冷却された廃棄物を粉砕して粉砕物を得る粉砕部と、を有してよい。この場合、粉砕部に、冷却部を経由した冷却材、又は冷却部で用いられる冷却材とは別の冷却材を導入する流路を有することが好ましい。粉砕部では、廃棄物を粉砕すると摩擦等で温度が上がる場合がある。このため、冷却部で用いられた冷却材、又は別の冷却材を導入することによって、粉砕部での温度上昇が抑制され粉砕を一層円滑に行うことができる。
【００２０】
廃棄物は炭素繊維強化プラスチックを含んでいてもよい。上記製造装置であれば、炭素繊維強化プラスチックを含む廃棄物であっても、円滑に粉砕することができる。特に、炭素繊維強化プラスチックが熱可塑性プラスチックを含んでいても、良好な粉砕性が損なわれることなく、燃焼性に優れる固体燃料を簡便に製造することができる。
【００２１】
処理部の上流側に、廃棄物のサイズ、廃棄物に含まれる炭素繊維の含有割合、及び廃棄物に含まれる炭素繊維のサイズ、からなる群より選ばれる少なくとも一つの指標に基づいて、廃棄物を複数に分別する分別部を有し、処理部では分別部で分別された少なくとも一つの廃棄物を冷却して粉砕することが好ましい。これによって、特に冷却しなくても粉砕できる廃棄物を、冷却せずにそのまま固体燃料にすることができる。したがって、効率よく固体燃料を製造することができる。
【００２２】
上記粉砕物を分級し、粉砕物の大きさに応じて粉砕物の一部を回収し、処理部に供給する回収部を備えることが好ましい。例えば、平均サイズよりも大きいサイズを有する粉砕物を回収し、処理部で再処理することによって、固体燃料の大きさの均一性を向上して、固体燃料の燃焼性を一層向上することができる。
【００２３】
上記冷却材は、液体窒素及びドライアイスの少なくとも一方を含むことが好ましい。これによって、冷却コストを低減しつつ、プラスチックを十分に脆化して廃棄物の粉砕性を向上することができる。
【００２４】
本開示の一側面に係る固体燃料の使用方法は、上述の製造方法で得られる固体燃料をセメント製造設備のキルン又は仮焼炉で燃焼させる工程を有する。この使用方法によれば、プラスチックを含む廃棄物から簡便に製造され、燃焼性に優れる固体燃料をセメント製造設備のキルン又は仮焼炉で燃焼させることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本開示によれば、プラスチックを含む廃棄物から、燃焼性に優れる固体燃料を簡便に製造することが可能な固体燃料の製造方法、及び、固体燃料の製造装置を提供する。また、プラスチックを含む廃棄物から簡便に製造され、燃焼性に優れる固体燃料を使用する固体燃料の使用方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】固体燃料の製造装置の一実施形態を示す図である。
【図２】固体燃料の製造装置の別の実施形態を示す図である。
【図３】分別部の一例を示す図である。
【図４】分別部の別の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、場合により図面を参照して、本開示の実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態は、本開示を説明するための例示であり、本開示を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用い、場合により重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、各要素の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【００２８】
一実施形態に係る固体燃料の製造方法は、プラスチックを含む廃棄物を、冷却材を用いて−２０℃以下に冷却して粉砕し粉砕物を得る処理工程を有する。例えば、汎用プラスチックであるポリプロピレンの脆化温度は−２０〜０℃程度、自動車等の内外装部品によく使用されているアクロリニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ）の脆化温度は−２０℃程度である。したがって、プラスチックを含む廃棄物を−２０℃以下に冷却することによって粉砕を円滑にすることができる。廃棄物の冷却温度は、その他のプラスチックも十分に脆化させる観点から、−５０℃よりも低くてよく、−６０℃より低くてもよい。廃棄物の冷却温度は、設備負担を低減する観点から、−１００℃よりも高い温度であってよく、−９０℃よりも高い温度であってもよい。
【００２９】
冷却材は、安全性を高める観点から、不活性ガスの液化物又はその固化物を含んでよい。このような冷却材から発生した不活性ガスの雰囲気下で粉砕すれば、粉砕時の安全性を高めることができる。不活性ガスの液化物又はその固化物としては、液体窒素、液体アルゴン、ドライアイス等が挙げられる。冷却材は、入手の容易性及びコストの観点から、液体窒素であってよいし、ドライアイス又はドライアイスとアルコールとの混合物である寒剤であってもよい。
【００３０】
処理工程は、廃棄物を、冷却材を用いて冷却する冷却工程と、冷却された廃棄物を粉砕して粉砕物を得る粉砕工程と、を別々に有してよい。また、処理工程は、廃棄物を冷却しながら粉砕してもよい。
【００３１】
粉砕工程を有する場合、冷却工程で用いられた冷却材を、粉砕工程で用いてもよい。ここでいう「冷却工程で用いられた冷却材」は、冷却工程で廃棄物の冷却材として用いられたものをいう。したがって、冷却材に由来するものであってもよい。例えば、廃棄物の冷却材として液体窒素を用いた場合、この液体窒素が気化して生じる窒素ガスも「冷却工程で用いられた冷却材」に相当する。冷却工程で用いられた冷却材は、液体、固体、気体又はこれらの混合物として粉砕工程に導入されてよい。ただし、粉砕工程に導入される冷却工程で用いられた冷却材は、液体又は気体であることが好ましい。これは、固体であると、粉砕効率の低下、及び固体燃料への混入が懸念されるためである。
【００３２】
粉砕工程には、冷却工程で用いられた冷却材とは別の冷却材が導入されてもよい。ここでいう「別の冷却材」とは、冷却工程で用いられた冷却材と区別されるものであり、冷却工程を経由していない冷却材をいう。冷却工程で用いられる「冷却材」と「別の冷却材」の種類は同じでもよいし異なっていてもよい。このように、粉砕工程に冷却材を導入することによって、摩擦等に伴う廃棄物の温度上昇を十分に抑制し、粉砕を一層円滑に行うことができる。なお、冷却工程で廃棄物を前冷却しておいて、粉砕工程でさらに低い温度に冷却しながら粉砕してもよい。また、冷却工程で用いられた冷却材から得られる不活性ガスを、粉砕工程に導入してもよい。これによって、粉砕性と安全性を一層高めることができる。粉砕工程に導入される「別の冷却材」も、液体又は気体であることが好ましい。これは、固体であると、粉砕効率の低下、及び固体燃料への混入が懸念されるためである。
【００３３】
廃棄物に含まれるプラスチックは特に制限されず、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の熱可塑性プラスチックであってもよいし、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性プラスチックであってもよい。熱可塑性プラスチックは常温では粉砕し難い傾向にあるものの、本実施形態では、廃棄物を冷却することから、廃棄物が熱可塑性プラスチックを含んでいても廃棄物を細かく粉砕することができる。これによって、燃焼時の燃え残りが低減され、燃焼性に優れる固体燃料を得ることができる。
【００３４】
廃棄物は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を含んでいてもよい。一般に炭素繊維強化プラスチックは強度が高く粉砕し難い傾向にあるが、本実施形態の製造方法であれば、円滑に粉砕することができる。特に、炭素繊維強化プラスチックが熱可塑性プラスチックを含んでいても、良好な粉砕性が損なわれることなく、燃焼性に優れる固体燃料を簡便に製造することができる。炭素繊維強化プラスチックに含まれるプラスチックは、熱可塑性プラスチックであってよいし、熱硬化性プラスチックであってもよい。炭素繊維としては、アクリル繊維又はピッチを原料として高温で炭化して作製されたものが挙げられる。ただし、炭素繊維強化プラスチックは、上述以外の成分を含むものであってよい。
【００３５】
廃棄物は、日用品、パソコン、家電、自動車、航空機、スポーツ用品及び建築土木分野等に由来するものであってよい。これらの廃棄物は、自動車及び家電等の廃棄で生じるシュレッダーダストであってよい。廃棄物は、炭素繊維強化プラスチックのみならず、炭素繊維を含有しないプラスチックを含んでいてよい。廃棄物は、炭素繊維及び樹脂成分の他に、金属及びゴム等の異物を含んでもよい。
【００３６】
粉砕工程では、冷却工程で冷却された廃棄物を粉砕して粉砕物を得る。冷却工程においてプラスチックが脆化されていることから、廃棄物は粉砕工程において円滑に粉砕される。ここで得られる粉砕物を固体燃料として用いることができる。固体燃料は、粉砕物を含んでいればよく、粉砕物以外の他の物質を含んでいてもよい。
【００３７】
廃棄物が炭素繊維強化プラスチックを含んでいても、廃棄物を粉砕することによって炭素繊維が小さくなり、固体燃料として用いたときの燃え残りを低減することができる。これによって燃焼性が向上する。また、固体燃料の燃焼ガスを処理する電気集塵機に、炭素繊維の燃え残りが導入されることを抑制し、設備のメンテナンス頻度を低減することができる。
【００３８】
粉砕物（固体燃料）のサイズは特に限定されず、例えば、１０ｍｍ以下であってよいし、５ｍｍ以下であってよい。粉砕工程は、例えば竪型ミルを用いて行ってもよいし、石炭粉砕ミルを用いて行ってもよい。竪型ミルを用いることによって、粉砕工程と回収工程とを並行して行ってもよい。
【００３９】
回収工程では、粉砕物を分級し、粉砕物の大きさに応じて粉砕物の一部を回収する。例えば、プラスチックが十分に脆化されておらず、粉砕工程で十分に小さいサイズに粉砕されない粗大物が残存している場合には、粉砕物を分級して粗大物を回収することが好ましい。分級は、分級機によって行ってもよいし、粉砕機能と分級機能を兼ね備える竪型ミルで行ってもよい。
【００４０】
回収工程で回収された粗大物は、冷却工程（処理工程）に供給され、再冷却されてもよい。これによって、プラスチックの脆化がさらに進行し、粉砕されやすくなる。このような回収工程を有することによって、粗大物が固体燃料に含まれることを抑制できる。粗大物が取り除かれた粉砕物は、燃焼性に優れる固体燃料としてセメント製造設備のキルン又は仮焼炉で燃焼させてよい。このような燃焼工程を行えば、プラスチックを含む廃棄物を、燃料として十分に有効利用することができる。回収工程で回収された粗大物の少なくとも一部は、冷却工程（処理工程）に戻さずに、別の用途に用いてもよい。
【００４１】
上記製造方法によれば、プラスチックを含む廃棄物から、燃焼性に優れる固体燃料を簡便に製造することができる。また、プラスチックを含む廃棄物の加熱処理をすることなく固体燃料が製造できることから、安全性に優れ、また、熱量のロスを低減することができる。
【００４２】
上記製造方法は、例えば、図１に示す製造装置１００を用いて行ってもよい。図１の製造装置１００は、プラスチックを含む廃棄物を、冷却材を用いて−２０℃以下に冷却して粉砕し粉砕物を得る処理部６０と、粉砕物を分級し、粉砕物の大きさに応じて粉砕物の一部を回収し、処理部６０に供給する回収部４０を備える。廃棄物の冷却温度は、プラスチックを十分に脆化させる観点から、−５０℃よりも低くてもよく、−６０℃より低くてもよい。廃棄物の冷却温度は、設備負担を低減する観点から、−１００℃よりも高い温度であってよいし、−９０℃よりも高い温度であってもよい。
【００４３】
処理部６０は、廃棄物を、冷却材を用いて冷却する冷却部２０と、冷却された廃棄物を粉砕して粉砕物を得る粉砕部３０とを有する。冷却部２０には、廃棄物及び冷却材が供給される。冷却部２０では上述の冷却工程を行ってよい。冷却材は、不活性ガスの液化物又は固化物を用いてもよい。冷却部２０に導入された冷却材は廃棄物との熱交換によって気化又は液化してもよい。気化して得られた不活性ガス又はその液化物は流路２５を介して粉砕部３０に導入されてもよい。これによって、粉砕部３０での安全性を向上することができる。
【００４４】
粉砕部３０では、上述の粉砕工程を行ってよい。また、粉砕部３０を例えば竪型ミルとして、塊状物の粉砕と粉砕物の分級とを並行して行ってよい。粉砕部３０には、冷却部２０で用いられる冷却材とは別の冷却材を導入してもよい。別の冷却材は、冷却部２０及び流路２５を経由せずに、流路３２によって直接粉砕部３０に導入される。冷却部２０に導入される冷却材と粉砕部３０に導入される冷却材の種類は同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００４５】
回収部４０における分級部４２では、粉砕物を分級し、大きさに応じて粉砕物を２つ以上に分類する。所定サイズよりも大きい粉砕物は、搬送部４４によって搬送し冷却部２０に戻す。このような回収部４０を有することによって、サイズの大きい粉砕物は冷却部２０で再冷却され粉砕部３０で再粉砕される。これによって、粉砕物に粗大物が混入することが抑制され、固体燃料の燃焼性を一層向上することができる。分級部４２として、竪型ミルを用いることによって、粉砕部３０と分級部４２とを一体化してもよい。
【００４６】
上記製造方法における各工程の説明内容は、製造装置１００の各構成部分に適用することができる。製造装置１００は、炭素繊維強化プラスチックを含む廃棄物であっても、燃焼性に優れる固体燃料を簡便に製造することができる。
【００４７】
別の実施形態では、処理工程（冷却工程）の前に、廃棄物のサイズ、廃棄物に含まれる炭素繊維の含有割合、及び廃棄物に含まれる炭素繊維のサイズ、からなる群より選ばれる少なくとも一つの指標に基づいて、廃棄物を複数に分別する工程を有する。廃棄物のサイズを指標として分別すれば、粉砕が全く又は殆ど不要なサイズの小さい廃棄物を冷却することなく、粉砕又はそのまま固体燃料にすることができる。したがって、冷却材の使用量を抑制し、固体燃料の製造コストを低減することができる。
【００４８】
廃棄物に含まれる炭素繊維の含有割合、又は廃棄物に含まれる炭素繊維のサイズを指標として分別すれば、粉砕が困難な炭素繊維を多く含む廃棄物や大きい炭素繊維を含む廃棄物が処理工程で処理されることを予め回避することができる。これによって、運転コスト及び設備負担を低減することができる。処理工程で処理されない炭素繊維を含む廃棄物は、別の用途に用いてもよい。
【００４９】
上記別の実施形態に係る製造方法は、例えば、図２の製造装置１０１を用いて行ってもよい。図２の製造装置１０１は、第１廃棄物と当該第１廃棄物よりもサイズが小さい第２廃棄物とに分別する分別部１０と、第１廃棄物を、冷却材を用いて−２０℃以下に冷却して粉砕し粉砕物を得る処理部６２と、粉砕物と第２廃棄物とを配合して固体燃料を得る配合部７０とを備える。処理部６２は、第１廃棄物を、冷却材を用いて冷却する冷却部２０と、冷却された第１廃棄物を粉砕して粉砕物を得る粉砕部３０とを有する。
【００５０】
分別部１０及び配合部７０を備える点、並びに、回収部４０、流路２５及び流路３２を備えない点で、図１の製造装置１００と異なっている。分別部１０では上述の分別工程を行ってよい。配合部７０には、粉砕部３０で得られる粉砕物と第２廃棄物が導入される。配合部７０は、通常の混合機であってよい。第２廃棄物の全量が配合部７０に導入される必要はなく、第２廃棄物の一部は別の用途に用いてもよい。その他の構成は図１の製造装置１００と同様であるから、製造装置１００の説明内容が適用可能である。すなわち、冷却部２０では冷却工程を行ってよい。粉砕部３０では粉砕工程を行ってよい。
【００５１】
製造装置１０１は、サイズの小さい第２廃棄物が冷却部２０及び粉砕部３０に導入されることなく、配合部７０に導入されていることから、プラスチックを含む廃棄物から、固体燃料の製造コストと設備負担を低減しつつ燃焼性に優れる固体燃料を簡便に製造することができる。なお、変形例では、配合部７０を設けずに粉砕部３０に第２廃棄物を導入して配合してもよい。これによっても、固体燃料の製造コストを低減することができる。
【００５２】
図２の製造装置１０１は、廃棄物のサイズに応じて第１廃棄物と第２廃棄物に分別していたがこれに限定されない。例えば、炭素繊維強化プラスチックを含む廃棄物の場合、製造装置の分別部は、第１廃棄物と当該第１廃棄物よりも炭素繊維強化プラスチックの含有割合が高い第２廃棄物とに分別するものであってよい。この場合、第１廃棄物を、冷却部２０（処理部６２）に導入し、第１廃棄物よりも粉砕が困難な第２廃棄物は、例えば加熱処理を施して炭素繊維を脆化した後に粉砕してもよいし、炭素繊維のリサイクル等の別の用途に用いてもよい。
【００５３】
図３は、分別工程に用いられる分別部の一例を示す図である。図３の分別部１０Ａは、廃棄物１５０の画像を取得する画像取得部１１０と、第１廃棄物１５１及び第１廃棄物１５１よりも炭素繊維の含有割合が高い第２廃棄物１５２の少なくとも一方を検知する検知部１２０とを備える。
【００５４】
炭素繊維強化プラスチックを含む廃棄物１５０は、コンベア１３６上（図３の左側）に供給される。コンベア１３６上に供給された廃棄物１５０は、コンベア１３６によって、図３中、左から右に向かって搬送される。
【００５５】
画像取得部１１０は、廃棄物１５０の静止画又は動画を撮像するカメラを備えている。カメラによって撮像された画像信号は、検知部１２０に入力される。検知部１２０は、必要に応じて、画像処理を行った後、画像の中に、炭素繊維に由来する情報（模様、形状又は色彩等）を検知する。炭素繊維に由来する画像情報としては、繊維に由来する網目模様、毛羽立ち形状及びささくれ立った形状、黒色又は黒色に近い色彩等が挙げられる。これらの画像情報のうち、検知精度向上の観点から、模様及び形状を検知することが好ましい。炭素繊維に由来する情報を数値化し、所定の閾値未満である廃棄物が第１廃棄物１５１として検知されてよい。
【００５６】
画像取得部１１０は、カメラを備え、当該カメラによって、廃棄物に含まれる個々の廃棄物の表面を撮像した可視光画像、赤外線画像、紫外線画像、又は、廃棄物の内部を撮像したＸ線画像を取得するものであってもよいし、核磁気共鳴現象を利用して取得される画像であってもよい。これらのうち、検知精度の向上及び作業性向上の観点から、可視光画像を取得するものであることが好ましい。なお、廃棄物の表面構造と内部構造を撮像するため、複数種類の画像を組み合わせもよい。また、画像は動画であってもよいし、静止画であってもよい。
【００５７】
検知部１２０には、画像取得部１１０から廃棄物の位置情報も入力される。検知部１２０から、第１廃棄物１５１の位置情報が、ロボットアーム１３４を制御する制御部１３１に入力される。制御部１３１は、検知部１２０からの第１廃棄物１５１の位置情報に基づいて、ロボットアーム１３４を制御する。ロボットアーム１３４は第１廃棄物１５１を把持してコンベア１３６から持ち上げる。このようにして、ロボットアーム１３４は、廃棄物１５０から第１廃棄物１５１を取り出す。ロボットアーム１３４は、図３中、図示しない案内部に沿って制御部１３１とともに右方に移動し、第１収容部１６１の上方で第１廃棄物１５１を解放する。これによって、第１収容部１６１に第１廃棄物１５１が収容される。
【００５８】
一方、検知部１２０で炭素繊維に由来する情報を数値化し、所定の閾値以上である廃棄物は、第２廃棄物１５２としてコンベア１３６によって搬送され、コンベア１３６の下流側に設置された第２収容部１６２に収容される。このようにして、廃棄物１５０は、第１廃棄物１５１とこれよりも炭素繊維強化プラスチックの含有割合が高い第２廃棄物１５２に分別される。
【００５９】
第１廃棄物１５１は炭素繊維を含んでいてもよい。第１収容部１６１に収容された第１廃棄物１５１全体と、第２収容部１６２に収容された第２廃棄物１５２全体とを対比して、第１廃棄物１５１全体の方が第２廃棄物１５２全体よりも炭素繊維の含有割合が低ければ、分別部１０Ａは、炭素繊維強化プラスチックを含む廃棄物の処理の円滑化に寄与する。第２廃棄物は、例えば加熱処理を施して炭素繊維を脆化した後に粉砕してもよいし、炭素繊維のリサイクル等の他の用途に用いてもよい。
【００６０】
検知部１２０による、第１廃棄物１５１及び第２廃棄物１５２の検知は、炭素繊維に由来する情報のうち、模様、形状及び色彩のいずれか一つの情報に基づいて行ってもよいし、これらうちの２つの情報の組み合わせに基づいて行ってもよいし、これらの３つの情報の組み合わせに基づいて行ってもよい。
【００６１】
変形例では、炭素繊維に由来する模様、形状又は色彩の大きさ、或いはこれらの割合に応じて、廃棄物を２種類又は３種類以上に分別してもよい。例えば、大小２つの閾値を設定し、炭素繊維に由来する模様、形状又は色彩の割合が最も小さい第１廃棄物１５１と、炭素繊維に由来する模様、形状又は色彩の割合が最も大きい第２廃棄物１５２と、炭素繊維に由来する模様、形状又は色彩の割合が第１廃棄物１５１と第２廃棄物１５２の間である第３廃棄物とに分別してもよい。この場合、第１廃棄物１５１のみを冷却部（処理部）に供給してもよいし、第１廃棄物１５１と第２廃棄物１５２のみを冷却部（処理部）に供給してもよい。このとき、炭素繊維の含有割合が最も高い第３廃棄物は、例えば加熱処理を施して炭素繊維を脆化した後に粉砕してもよいし、炭素繊維をリサイクルするためのリサイクル設備に供給されてもよい。
【００６２】
さらに別の変形例では、コンベア１３６に配置された廃棄物１５０の中から、第２廃棄物１５２をロボットアーム１３４で把持して取り出してもよい。この場合、ロボットアーム１３４によって取り出されない、炭素繊維を全く又は殆ど含有しない第１廃棄物１５１は、コンベア１３６の下流側に設置された収容部に落下して収容されることとなる。このように、ロボットアーム１３４は、第２廃棄物１５２を廃棄物１５０から取り出すことによって、廃棄物１５０を第１廃棄物１５１と第２廃棄物１５２に分別してもよい。
【００６３】
さらに別の変形例では、廃棄物の大きさを指標として、廃棄物を第１廃棄物と第２廃棄物に分別してもよい。この場合、検知部１２０は、例えば三次元の画像情報に基づいて、廃棄物の大きさを検知する。そして、所定のサイズよりも大きい第１廃棄物をロボットアームで把持して取り出し、第１廃棄物とこれよりも小さいサイズの第２廃棄物とに分別することができる。第１廃棄物と第２廃棄物の分別は画像情報に基づいて行ってもよいし、質量に基づいて行ってもよい。
【００６４】
さらに別の変形例では、廃棄物に含まれる炭素繊維の大きさを指標として、廃棄物を第１廃棄物と第２廃棄物に分別してもよい。この場合、検知部１２０は、例えば三次元の画像情報に基づいて、廃棄物に含まれる炭素繊維の大きさを検知する。そして、所定のサイズ以上の炭素繊維を含有する第１廃棄物をロボートアームで把持して取り出し、第１廃棄物と、所定のサイズ以上の炭素繊維を含有しない第２廃棄物とに分別することができる。炭素繊維の大きさの検知は、例えば、炭素繊維に由来する模様、形状又は色彩に基づいて行ってよい。
【００６５】
図４は、分別工程に用いられる分別部の別の例を示す図である。図４の分別部１０Ｂは、炭素繊維強化プラスチックを含有する廃棄物１５０をその帯電性による静電気力の違いに応じて分別する。分別部１０Ｂは、炭素繊維強化プラスチックを含有する廃棄物１５０を帯電させる帯電部１１１と、静電気力で廃棄物の落下軌道を変えることによって廃棄物１５０を第１廃棄物１５１と第２廃棄物１５２に分別する。
【００６６】
炭素繊維強化プラスチックを含有する廃棄物１５０は、帯電部１１１において帯電する。帯電の極性は特に限定されない。帯電部１１１としては、電界発生装置を備えるものが挙げられる。電界発生装置による電界内を、廃棄物１５０が通過することによって、廃棄物１５０が帯電する。廃棄物１５０に含まれる炭素繊維強化プラスチックの電気抵抗率は、例えば、１×１０−１［Ω・ｍ］以下である。これに対し、炭素繊維を含まないプラスチック等の絶縁体で構成される廃棄物の電気抵抗率は１×１０６［Ω・ｍ］以上である。このように、廃棄物は、含有成分によって電気抵抗率が大きく異なることから、廃棄物１５０が電界内を通過すると含有成分によって帯電性が異なることとなる。
【００６７】
帯電部１１１に備えられる電界発生装置は公知のものを用いることが可能であり、例えば、高電圧が印可される針状電極と導電体とを備え、両者間でコロナ放電界を形成するものが挙げられる。帯電部１１１は電界発生装置を備えるものに限定されず、例えば回転ドラム又は振動器等の摩擦発生装置を備えるものであってもよい。この場合、廃棄物を回転ドラム又は振動器中で動かして生じる摩擦によって静電気を発生させ、帯電させることができる。このような方式によっても、廃棄物はその含有成分によって帯電性が異なることとなる。廃棄物を十分に帯電させる観点から、摩擦発生装置の内壁は絶縁体で構成されることが好ましい。
【００６８】
帯電された廃棄物１５０は、コンベア１３６上（図４の左側）に供給される。コンベア１３６上に供給された廃棄物１５０は、コンベア１３６によって、図４中、分別部１０Ｂの帯電ドラム１３２に向かって搬送される。コンベア１３６は帯電ドラム１３２の下方に配置される。これによって、帯電ドラム１３２の回転面の下側に廃棄物１５０が供給される。このように回転面の下側に廃棄物１５０を供給することによって、回転面と廃棄物１５０とが直接接触しなくても廃棄物１５０を分別することができる。
【００６９】
帯電ドラム１３２の回転面は、廃棄物とは反対極に帯電している。コンベア１３６によって廃棄物１５０が帯電ドラム１３２の下方に到達すると、帯電ドラム１３２の回転面とは反対極に帯電し、当該回転面との電位差が大きい第１廃棄物１５１は、静電気的な引力によって回転面に付着する。その後、帯電ドラム１３２の回転面とともに回転し、回転面に沿って設けられたスクレーパ１３３によって回転面から剥がされて落下し、第１収容部１６１に収容される。スクレーパ１３３は例えば掻き落としブラシ等であってもよい。
【００７０】
一方、帯電していない第２廃棄物１５２、又は帯電ドラム１３２の回転面とは反対極に帯電しているが第１廃棄物１５１よりも回転面との電位差が小さい第２廃棄物１５２は、帯電ドラム１３２の回転面と第２廃棄物１５２間の静電引力よりも重力の方が大きいため、帯電ドラム１３２の回転面に付着することなく落下し、第２収容部１６２に収容される。このように、廃棄物１５０に含まれる第１廃棄物１５１及び第２廃棄物１５２は、それぞれの帯電性（帯電ドラム１３２の回転面との電位差）に応じて、第１廃棄物１５１と第２廃棄物１５２とが分別され別々の収容部に収容される。このようにして、廃棄物１５０は、第１廃棄物１５１と第２廃棄物１５２とに分別される。第１収容部１６１と第２収容部１６２には、それぞれに収容された第１廃棄物１５１と第２廃棄物１５２とが電気的に中性になるようにアースが接続されていてもよい。
【００７１】
炭素繊維強化プラスチックは、紙屑及び樹脂等の絶縁体からなる廃棄物に比べて帯電し難いため、第２廃棄物１５２として回収される傾向にある。一方、プラスチック等の絶縁体からなる廃棄物は、炭素繊維強化プラスチックを含む廃棄物よりも帯電し易いため、第１廃棄物１５１として回収される傾向にある。すなわち、炭素繊維強化プラスチックを含む第２廃棄物１５２は、プラスチック、ゴム、紙屑等を含む第１廃棄物１５１よりも高い導電性を有することから、このような廃棄物成分を含む廃棄物１５０を分別すると、第１廃棄物１５１よりも第２廃棄物１５２の方が炭素繊維の含有割合が高くなる。
【００７２】
ただし、第１廃棄物１５１は炭素繊維を含んでいてもよい。第１収容部１６１に収容された第１廃棄物１５１全体と、第２収容部１６２に収容された第２廃棄物１５２全体とを対比して、第２廃棄物１５２全体の方が第１廃棄物１５１全体よりも炭素繊維の含有割合が高ければ、分別部１０Ｂは、炭素繊維を含む廃棄物の処理の円滑化に寄与する。
【００７３】
分別部１０Ａ及び１０Ｂは、廃棄物１５０を分別することによって、冷却する廃棄物の量を低減することができる。すなわち、廃棄物のサイズ、炭素繊維強化プラスチックの含有割合又は炭素繊維のサイズに応じて適切な処理を施すことが可能になる。冷却部２０に導入されない廃棄物は、例えば、加熱処理を施して炭素繊維を脆化した後に粉砕してもよいし、廃棄物に含まれる樹脂成分を酸によって溶解する酸処理部で処理して炭素繊維をリサイクルしてもよい。
【００７４】
上記製造方法又は上記製造装置で得られた固体燃料は、セメント原燃料として使用してもよいし、セメント製造設備のキルン又は仮焼炉の燃料として使用してもよい。これによって、セメント製造設備の燃料コストを低減することができる。
【００７５】
以上、幾つかの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば製造装置１００の要素を製造装置１０１に加えてもよいし、製造装置１０１の要素を製造装置１００に加えてもよい。
【００７６】
図３の分別部１０Ａは、例えば、ロボットアーム１３４及びその制御部１３１に代えて廃棄物の落下軌道を変更可能に構成されるガス吐出器、又はガス吸引器を備えてもよい。ガス吐出器、又はガス吸引器を備える分別部を有することによって、廃棄物のサイズに応じて、廃棄物を分別することができる。
【００７７】
また、例えば、製造装置１００の冷却部２０と粉砕部３０との間に、分別部１０を設けて、第１廃棄物と第２廃棄物に分別してもよい。そして、第１廃棄部のみを粉砕部３０に導入し、第２廃棄物は他の用途に用いてもよい。また、分別部１０は上述の例に限定されず、例えば、比重差によって廃棄物を分別するものであってよい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本開示によれば、プラスチックを含む廃棄物から、燃焼性に優れる固体燃料を簡便に製造することが可能な固体燃料の製造方法、及び、固体燃料の製造装置を提供する。また、プラスチックを含む廃棄物から簡便に製造され、燃焼性に優れる固体燃料を使用する固体燃料の使用方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１０，１０Ａ，１０Ｂ…分別部、２０…冷却部、２５…流路、３０…粉砕部、３２…流路、４０…回収部、４２…分級部、４４…搬送部、６０，６２…処理部、７０…配合部、１００，１０１…製造装置、１１０…画像取得部、１１１…帯電部、１２０…検知部、１３１…制御部、１３２…帯電ドラム、１３３…スクレーパ、１３４…ロボットアーム、１３６…コンベア、１５０…廃棄物、１５１…第１廃棄物、１５２…第２廃棄物、１６１…第１収容部、１６２…第２収容部。
【図１】
2020152828.tif 000003
【図２】
2020152828.tif 000004
【図３】
2020152828.tif 000005
【図４】
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