(57)【要約】【課題】  シュレッダーダストなどの混合破砕物から、高精度かつ効率的にプラスチック類を選別回収可能な比重選別プロセスを提供することを目的とする。【解決手段】  この発明に係る混合破砕物の比重選別方法は、被選別物を液体サイクロン選別装置により比重選別を行い、液媒体より比重の小さい上側回収物と、液媒体より比重の大きい下側回収物に選別する工程と、上側回収物を浮沈選別装置により選別し、浮上物を回収する工程とを備えたことを特徴とする。【選択図】        図１
2006159047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被選別物を液体サイクロン選別装置により比重選別を行い、液媒体より比重の小さい上側回収物と、液媒体より比重の大きい下側回収物に選別する工程と、
前記上側回収物を浮沈選別装置により選別し、浮上物を回収する工程とを備えたことを特徴とする混合破砕物の比重選別方法。
【請求項２】
前記浮沈選別装置で使用した液媒体を前記液体サイクロン選別装置で使用し、前記液体サイクロン選別装置で使用した液媒体を浄化処理して前記浮沈選別装置に利用することを特徴とする請求項１記載の混合破砕物の比重選別方法。
【請求項３】
貯留水槽に投入された被選別物を貯留水槽攪拌装置で液媒体と混合し、スラリーポンプを通って液体サイクロンに供給し、液体サイクロン内で回転運動により液媒体よりも比重の大きな粒子は下側回収口から流出し、液媒体よりも比重の小さな粒子は上側回収口から流出して比重選別される液体サイクロン選別装置と、
前記液体サイクロン選別装置の上側回収口から流出する上側回収物が供給される被選別物供給口に供給口攪拌装置を有するとともに、浮遊物を攪拌、液媒体上で搬送するためのパドルを有し、浮遊物を回収する篩を通して浮上選別物が回収される浮沈選別装置とを備えたことを特徴とする混合破砕物の比重選別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般廃棄物及び産業廃棄物、家電リサイクル処理などに使用される比重選別方法に係り、特にシュレッダーダストなどの多種混在物を分別回収して再利用を図る廃プラスチックなどの混合破砕物の比重選別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多量に排出される廃棄物の中でもプラスチック系の廃棄物は増加の一途をたどっており、その処理対策に苦慮する現状にある。特に廃棄されるＯＡ機器や家庭電化製品には、廃棄製品の一体破砕前の解体処理では十分に分離できない様々な種類のプラスチックが使用されており、これらのプラスチックは一体破砕後に金属類を回収した残り、所謂シュレッダーダストとなり、再利用する手立てが少ないために、焼却あるいは埋立られるなど、循環型社会形成のための大きな障害となっている。
【０００３】
ＯＡ機器や家庭電化製品で使用されるプラスチックは、３大汎用プラスチックであるポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）が中心であり、電線被覆材などの塩化ビニル（ＰＶＣ）や絶縁機能材料であるフェノール（ＰＦ）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、難燃機能を付与した難燃ＰＳや難燃ＡＢＳなどを含むため、上記シュレッダーダストはこれらプラスチックの混合品であるとともに微少な金属片など前工程で十分に回収されなかった異物類を含む。
【０００４】
上記シュレッダーダストから量的な確保が可能で、再使用が容易なＰＰ及びＰＳ、ＡＢＳを選別するためには、夫々の比重がＰＰ（約０．９）、ＰＳ（約１．０５）、ＡＢＳ（約１．０５）であり、これ以外の樹脂や金属の比重が１．１を上回ることが多く、比重による選別が好適に使用できる。
【０００５】
しかし選別されたプラスチック類が、夫々ＰＰ、ＡＢＳ、ＰＳに分けられた後に、再成形しリサイクルされる場合には、いずれのプラスチックも他のプラスチックが混入すると著しい物性（強度や伸びなど）の低下が生じる場合が多く、これら廃プラスチックの選別は非常に高精度な品位が求められる。
【０００６】
そこで、このような廃プラスチックを選別する方法として、浮沈選別方法や液体サイクロンによる方法などが提案され、一部で実用化されている。
【０００７】
浮沈選別法は、水などの液体媒体中に破砕されたプラスチックを分散させ、媒体よりも比重の小さなプラスチックと、それよりも比重の大きなプラスチックを簡易に分離できる方法である。液体媒体を水、塩水、塩素化有機溶剤など比重の異なる、所謂重液を使用し、或いは微小なフェロシリコンなどの固形物を分散させた、所謂擬重液を使用することによって、様々な比重を持つ破砕プラスチックを簡易に選別することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
液体サイクロンによる方法は、円筒状容器内で液体媒体とともに破砕プラスチックを円周流動させ、遠心力により液体媒体よりも比重の大きな粒子とそれより比重の小さい粒子を、上記浮沈選別よりも効率的に選別することができる。上記と同様に液体媒体の比重を適正に選定することにより、様々な比重での選別が可能である（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開昭５６−５６２４６号公報
【特許文献２】国際公開第ＷＯ９８／４１３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、浮沈選別では水などの液体媒体とともに空気が選別精度に影響するため、シュレッダーダストなどの投入物が、埃などの汚染物で汚れていることも相まって、たとえ脱泡装置や攪拌装置を備えたとしても、その選別精度を高めることが難しい。
【００１０】
従って例えば、混合破砕物からＰＰを回収するだけでも、水による浮沈選別では、予め洗浄を施すなどした上に、数段に渡る浮沈選別処理を行わなければ、純度の高いＰＰは得られない。
【００１１】
数段に渡る浮沈選別を実施することは実業上現実的では無く、現在実用化されている浮沈選別装置で回収されたプラスチックは新品と同様に使用することは難しく、所謂カスケード利用されるにとどまっている。
【００１２】
一方、液体サイクロンによる方法では空気に触れさせずに液媒体中でのみ比重選別が進行するため空気による選別精度の劣化は生じにくい。また遠心力により選別するため、省スペースで設置可能であり、使用する液媒体も浮沈選別よりは少量ですみ、非常に効率的な選別作業が実現できる。
【００１３】
しかし、水流中で遠心力を作用させて選別するため、ちょっとした水流の乱れなどの影響を受け易く、高い選別精度の実現は難しく、プラスチック類を再生するために必要な品位確保は困難である。さらに再生しようとするプラスチック類は元々モールド加工により成形されたものであるから、破砕後でも片状形態を示すことが多く、上記水流の乱れを受けやすい。
【００１４】
この選別精度の悪化を回避するためには、破砕物が片状形態を示さなくなるまで微小に再粉砕するとともに、篩などを用いて粒子の大きさをそろえる必要があるが、粉砕する前のプラスチック類の成形品は、１〜４ｍｍ程度の厚さであるため、片状形態を示さなくなるにはこれ以下まで粉砕する必要があり、多大な粉砕費用の発生や、歩留の低下が避けられない。
【００１５】
従って、液体サイクロンによるプラスチックなどの比重選別手段でも、純度の高いプラスチック回収用途には適用できず、実用化されているものは、上記浮沈選別と同様、カスケード利用されるプラスチックに対してのみである。
【００１６】
カスケード利用されるプラスチック類は、純度が低くても使用できる擬木や、耐久性の求められないハンガーなどの日用品の材料として利用されるが、用途が限られているため、循環型社会を構築していくためには、よりレベルの高い用途に使用可能な、混合破砕物から高純度にプラスチック類を回収する技術が求められている。
【００１７】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、シュレッダーダストなどの混合破砕物から、高精度かつ効率的にプラスチック類を選別回収可能な比重選別方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この発明に係る混合破砕物の比重選別方法は、被選別物を液体サイクロン選別装置により比重選別を行い、液媒体より比重の小さい上側回収物と、液媒体より比重の大きい下側回収物に選別する工程と、上側回収物を浮沈選別装置により選別し、浮上物を回収する工程とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
この発明に係る比重選別方法は、上記構成により、広い粒度範囲の混合破砕物を、高精度で高効率に比重選別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
実施の形態１．
図１〜６は実施の形態１を示す図で、図１は選別工程を示す図、図２は比較例の選別工程を示す図、図３は液体サイクロン選別装置を示す図、図４は浮沈選別装置を示す図、図５は選別装置配置図、図６は選別結果を示す図である。
家電リサイクルやＯＡ機器のリサイクルで生じるシュレッダーダストを被選別材料として用意した。このシュレッダーダストは家電製品やＯＡ機器などの様々な製品をハンマータイプの破砕機で破砕した後、磁力選別装置や渦電流選別装置などを多段に活用し、金属類を回収した残りを、φ５０ｍｍのスクリーンを使用した一軸せん断型の破砕機でさらに粉砕したものである。実施の形態１ではこのシュレッダーダストからＰＰを回収するが、予めシュレッダーダスト中のＰＰ成分を分析すると３０％含まれていた。
【００２１】
シュレッダーダストからＰＰを回収するために、液媒体として水を使用した液体サイクロン選別装置と浮沈選別装置を用意し、選別プロセスを図１に示す様に組み合わせた。即ち第１の工程で液体サイクロン選別装置によりこのシュレッダーダストを選別し、ＰＰが濃縮される上側回収物を第２の工程で浮沈選別装置により選別し、ＰＰ濃縮物を浮上物として回収する。
【００２２】
一方、比較例として、図２の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のプロセスでも選別し、ＰＰの回収を行った。
（ａ）第１の工程で液体サイクロン選別装置によりこのシュレッダーダストを選別し、ＰＰが濃縮される上側回収物を第２の工程でも液体サイクロン選別装置により選別し、ＰＰ濃縮物を上側回収物として回収する。
（ｂ）第１の工程で浮沈選別装置によりこのシュレッダーダストを選別し、ＰＰが濃縮される浮上物を第２の工程でも浮沈選別装置により選別し、ＰＰ濃縮物を浮上物として回収する。
（Ｃ）第１の工程で浮沈選別装置によりこのシュレッダーダストを選別し、ＰＰが濃縮される浮上物を第２の工程で液体サイクロン選別装置により選別し、ＰＰ濃縮物を上側回収物として回収する。
【００２３】
ここで、使用した液体サイクロン選別装置を図３に示す。液体サイクロン１は胴体部９インチ、長さ２７インチのものを使用した。選別装置では下部には貯留水槽攪拌装置４を備える約７００Ｌの貯留水槽２を用意し、水に対して約１重量％のシュレッダーダストを投入した。この混合水を１５ｋｗのスラリーポンプ３で液体サイクロン１に供給し、選別されたのちの水は貯留水槽２に戻る循環回路とした。
【００２４】
即ち、貯留水槽２に投入された被選別物は貯留水槽攪拌装置４で液媒体の水と均一に混合され、スラリーポンプ３を通って液体サイクロン１に供給される。液体サイクロン１内で、回転運動により、液媒体水よりも比重の大きな粒子は下側回収口６から流出し、液媒体水よりも比重の小さな粒子は上側回収口５から流出し、比重選別される。本実施の形態１では回収するＰＰは水よりも比重が小さいので、上側回収口５から濃縮されて排出される。
【００２５】
同様に使用した浮沈選別装置を図４に示す。浮沈選別装置の本体は３０００Ｌの液媒体を貯留できる浮沈水槽１０であり、被選別物供給口に供給口攪拌装置１１を備えるとともに、浮遊物を攪拌、液媒体上で搬送するためのパドル１２を備え、浮遊物を回収する篩１３を通して浮上選別物が回収される。篩１３を通過した液媒体は２ｋｗのポンプ１４で浮沈水槽１０に戻される。一方沈降物は、スクリューコンベア１５で搬送、回収され選別が完了する。
【００２６】
尚、本実施の形態１のより具体的な設備配置は図５に示す様に、被選別物の流れと液媒体である水の流れを逆になるようにした。即ち、浮沈選別で使用した水の一部を液体サイクロン選別装置２２に流し、液体サイクロン選別装置２２で使用した水の一部を水処理装置２１に流し、浄化後の水を浮沈選別装置２３に使用した。このように液媒体をカスケード利用することで、水処理装置２１を過大に設置する必要が無くなり、設備費用を低く抑えることができる。
【００２７】
比較例及び実施の形態１での工程での選別結果を夫々図６に示す。
実施の形態１でのプロセスでは、第１の工程である液体サイクロン選別装置２２により、元々シュレッダーダストに含まれていた３０％のＰＰが７０％まで濃縮されて、上側回収口５から回収された。さらにこの上側回収物を第２の工程である浮沈選別装置２３で選別すると、９９％以上にまで濃縮された浮上物が回収される。この時、第１の工程である液体サイクロン選別装置２２の下側回収物中のＰＰ量は１％以下であり、第２の工程である浮沈選別装置２３でも沈降物からＰＰは検出されなかった。即ち、ＰＰの歩留９９％以上で、濃度９９％以上の高純度なＰＰを高効率に回収できたことになる。
【００２８】
一方比較例（ａ）では、第１の工程は実施の形態１と同様の液体サイクロン選別装置２２であるから、同様の歩留で同様のＰＰ濃度の上側回収物が得られたが、この上側回収物をさらに第２の工程で液体サイクロン選別装置２２にかけても、上側回収物の濃度は８０％までしか濃縮しなかった。この時、不純物となったものを分析すると、その多くは比重１．０５程度のＰＳやＡＢＳであり、φ３０ｍｍ〜φ５０ｍｍ程度の比較的大きな片状の粒子であった。即ち、液体サイクロン選別装置２２による選別では、水流の乱れによる不純物の混入が避けられないが、特に片状の大きな粒子が、この影響を受けるため、繰り返し液体サイクロン選別装置２２による選別を実施しても、ＰＰを濃縮させることができないものと判断される。
【００２９】
さらに比較例（ｂ）では第１の工程で浮沈選別を行い、液体サイクロンよりも高い７５％濃度の回収物を得たが、さらに第２の工程で浮沈選別を実施しても回収物のＰＰ濃度は８５％までしか上げることができなかった。この時比較例（ａ）と同様に不純物成分の特性を分析したが、φ３０ｍｍ以下の比較的小さな粒子が多く、また、各粒子の表面は埃などで汚染されたままであり、気泡などが付着しやすい状態だった。即ち、水中での沈降速度の遅い小さな粒子が浮沈選別では十分に選別できず、繰り返し浮沈選別を行っても、除去しきれないものが残ると判断され、また水中で攪拌されるとはいえ液体サイクロンの様に激しい水流にさらされることのない浮沈選別では、洗浄効果は乏しく、気泡の除去が十分ではないことも純度を上げられない原因と考えられる。
【００３０】
さらに比較例（ｃ）では第１の工程で浮沈選別を行い、浮上した回収物を第２の工程で液体サイクロンにより選別したが、回収物のＰＰ純度は８５％にしかならなかった。これまでの知見から純度が上がらない原因を考えると、第１の工程である浮沈選別の不純物は、粒子の小さなものと、埃等の汚染物により気泡が付着するなどして見掛け比重の変化したものが中心であったと考えられるが、その後の第２の工程である液体サイクロンによる選別で、前者の粒子サイズによる不純物成分は排除されるものの、後者の汚染による見掛け比重の変化したものは液体サイクロン中で洗浄されるものの、当然この中には大きな片状の粒子も含まれているから、これらが不純物となり、回収物の純度を上げられなかったものと考えられる。
【００３１】
以上の様に、本実施の形態の比重選別プロセスによれば第１の工程で液体サイクロンにより、粗選別を行い、第２の工程の浮沈選別で仕上げ選別を行うので、液体サイクロンの洗浄効果と比較的小さな粒子の高純度選別の効果と、浮沈選別の比較的大きな粒子の高純度選別を効果的に活用することができるため、埃などの汚れが付着した比較的広い粒度範囲を持ったシュレッダーダストを高純度に効率良く比重選別することが可能である。
【００３２】
尚、実施の形態１ではφ５０ｍｍで粉砕したシュレッダーダストを用いたが、φ５０ｍｍ以上でも同様に高純度、高効率な選別が実施できるもものの、プラスチック類の元々の形状が殻状の成形品であり、リブ等の異形部分をもつことから、空気溜りや洗浄しにくい部位が存在することになり、本実施の形態１で示したような９９％以上の高純度回収は不可能となるので、５０ｍｍ以下に粉砕することが望ましい。
【００３３】
実施の形態２．
実施の形態２では実施の形態１と同様の図１で示される工程で、実施の形態１で排出されたＰＰを回収した残渣物から、比重１．１に調整した塩水を使用して、汎用ＰＳと汎用ＡＢＳ混合物を回収した。加えて比較例として、図２（ｃ）の工程でも選別を行った。
【００３４】
一般に家電やＯＡ機器ではＰＰ以外にＰＳやＡＢＳが主要なプラスチックとして使用されているが、比重１．１を超えるものの多くは、現在では家電製品で使用されなくなった難燃剤（ＰＢＤＥなど）を含んでおり、回収してもその使用用途は限られる。難燃プラスチック以外でもＰＶＣやＰＦなどの熱硬化プラスチックやＰＶＣ、ＰＢＴなど微量で選別しきれない多種多様なプラスチックを含んでいる。
【００３５】
一方汎用のＰＳ、ＡＢＳは主要な成分として多量の回収が期待できる半面、両者の比重がほぼ同等であり、比重選別では分離できない。しかし比重選別によりＰＳ、ＡＢＳだけに選別してしまえれば、後工程で静電選別を行うなどして用途展開することが可能となる。
【００３６】
実施の形態２での選別結果を図７に示す。尚、予め被選別物中の汎用ＰＳ、汎用ＡＢＳの重量比を測定すると約４０％であった。
実施の形態２の被選別物は実施の形態１の工程で既に水による洗浄が施されており、第１の工程で液体サイクロンを使用しても、浮沈選別を使用しても、比較的高い濃縮が認められた。しかし、実施の形態２の結果が示す９９％以上の純度は比較例（ｃ）では実現することができなかった。
【００３７】
尚、本発明は、以上述べた実施の形態において説明し、かつ図面に示した比重選別プロセスに限定されるものでは無く、例えば液媒体としてアルコールなどの軽比重物を使用したり、フェロシリコンなどの擬重液を使用するなど、その要旨を脱し得ない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施の形態１を示す図で、選別工程を示す図である。
【図２】実施の形態１を示す図で、比較例の選別工程を示す図である。
【図３】実施の形態１を示す図で、液体サイクロン選別装置を示す図である。
【図４】実施の形態１を示す図で、浮沈選別装置を示す図である。
【図５】実施の形態１を示す図で、選別装置配置図である。
【図６】実施の形態１を示す図で、選別結果を示す図である。
【図７】実施の形態２を示す図で、選別結果を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  液体サイクロン、２  貯留水槽、３  スラリーポンプ、４  貯留水槽攪拌装置、５  上側回収口、６  下側回収口、１０  浮沈水槽、１１  供給口攪拌装置、１２  パドル、１３  篩、１４  ポンプ、１５  スクリューコンベア、２１  水処理装置、２２  液体サイクロン選別装置、２３  浮沈選別装置、２４  液媒体の流れ、２５  被選別物の流れ。
【図１】
2006159047.tif 000003
【図２】
2006159047.tif 000004
【図３】
2006159047.tif 000005
【図４】
2006159047.tif 000006
【図５】
2006159047.tif 000007
【図６】
2006159047.tif 000008
【図７】
2006159047.tif 000009