(57)【要約】      （修正有）【課題】ＡＳＲなど塩化ビニル樹脂を含有する廃プラスチックを分別や乾留・脱塩素プロセスなしで熱源及び塩素源とし、亜鉛含有廃棄物に含まれる鉛を塩化揮発させて亜鉛・鉛製錬原料として資源化する。【解決手段】粉砕したＡＳＲ等塩ビを含む廃プラスチックを、Ｚｎ含有廃棄物の塩化反応炉内の高温部に直接吹き込むことで、これを熱源及び塩化揮発反応の塩素源として有効利用し、Ｚｎ含有廃棄物及びＡＳＲ等廃プラスチック中の重金属をＺｎ製錬原料とＰｂ製錬原料とに分離する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜鉛含有廃棄物中の鉛をＡＳＲ中の塩素を利用し塩化揮発させ、亜鉛製錬原料と鉛製錬原料に分離させる亜鉛含有廃棄物の資源化方法。
【請求項２】
ＡＳＲ等塩ビを含む廃プラスチックを熱源利用する、請求項１記載の亜鉛含有廃棄物の資源化方法。
【請求項３】
ＡＳＲ等粉砕された塩ビを含む廃プラスチックをロータリーキルンのバーナー側から吹き込むことを特徴とする、請求項１または２記載の亜鉛含有廃棄物の資源化方法。
【請求項４】
ＡＳＲ等粉砕された塩ビを含む廃プラスチックが５ｍｍ以下である、請求項１、２、３いずれか記載の亜鉛含有廃棄物の資源化方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する分野】
【０００１】  ＡＳＲ等塩化ビニル樹脂を含有する廃プラスチックを熱源・塩素源とし亜鉛含有廃棄物（電炉製鋼ダスト、水酸化亜鉛、熔融飛灰）に含まれる鉛を塩化揮発させて亜鉛・鉛製錬原料として資源化する方法。
【背景技術】
【０００２】  使用済み自動車は、現在日本で約５００万台／年発生し、解体業者でタイヤ、エンジンなどの各種部品を取り外された後に、破砕業者の手により破砕されている。  この破砕された使用済み自動車を、以下ＡＳＲと呼ぶ。（Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ  Ｓｈｒｅｄｄｅｒ  Ｒｅｓｉｄｕｅ）
図１に使用済み自動車の資源化フローを示す。【０００３】  このＡＳＲは、年間に約８０万発生している。さらに比重が約０．２と小さく、その容量は膨大となる。この多くが最終処分場に埋め立てられていたが、最終処分場の新設も困難となり最終処分場の容量が少なくなり、埋立て可能年数が残り少なくなってきた。
また不法投棄の産業廃棄物の中でもＡＳＲは多くの割合を占めており、特に香川県豊島におけるＡＳＲ不法投棄量は５０万ｍ３に達している。【０００４】  さらにＥＵ（欧州連合）は２０１５年までに自動車リサイクル率を９５％にする目標を立て、２００５年以降この目標達成を保証できない自動車は、ＥＵ域内で販売が出来ないこととした。【０００５】  以上のことなどから最終処分場の寿命の延長、ＡＳＲの再資源化などを目的に平成１４年７月に「使用済自動車の再資源化等の関する法律」（自動車リサイクル法）が成立して、平成１７年１月１日から本格施行される。【０００６】  その中で東邦亜鉛を含む非鉄製錬４社（東邦亜鉛、日鉱金属、三菱マテリアル、小坂製錬）は共同で、ＡＳＲ中の有価金属およびエネルギーを回収、有効利用するプロセスの開発を目的としたＮＥＤＯ（新エネルギー・産業技術総合開発機構）の助成プロジェクト「非鉄金属の同時分離・マテリアルリサイクル技術開発」に取り組んだ。【０００７】  発明者らは「未利用資源の有効利用技術開発」というテーマで、ＡＳＲ自体を熱源兼塩素（Ｃｌ）源として利用しつつ、ＡＳＲ焼却飛灰から回収された亜鉛成分（亜鉛滓）中の鉛を塩化揮発し除去して亜鉛原料化するプロセスに取り組んだ。【０００８】  ＡＳＲは使用済自動車のダッシュボード、バンパーなどの塩化ビニル樹脂（以下塩ビと呼ぶ）などを含んだ廃プラスチック類、ゴムを主成分としており、他に銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）等の重金属を含んでいる。ＡＳＲの形態別の分別結果を表１に示す。また表２にＡＳＲの重金属の分析値を示す。
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ＡＳＲには、可燃物すなわち高い熱量を発熱する成分が多く含まれている。【０００９】
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ＡＳＲは非鉄金属製錬の原料とするには、Ｚｎなどの重金属の品位が低い。またＡＳＲ中には、Ｃｌが３％と多く含まれている。【００１０】  Ｃｌを含有している飛灰を処理するに当たり、飛灰に含まれているＣｌをＺｎ、Ｐｂの塩化揮発に利用し、ＣａＣｌ２として固定する特許が出願されている。
また製鋼ダスト（鉛含有亜鉛原料）にＣａＣｌ２を添加して、Ｃｌを利用しＺｎ、Ｐｂを塩化揮発させ、製錬原料とする特許が出願されている。
【特許文献１】特開平８−３５０１８号公報（請求項１）
【特許文献２】特開昭５１−４１６１４号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】  ＡＳＲには塩ビ類などＣｌが含まれており、直接製錬設備で処理しようとすれば設備の腐食等を起こしやすく、また排ガス中に人体に極めて有害なダイオキシン類（以下ＤＸＮｓとする）が発生するので、乾留・脱塩素プロセス、塩素固定プロセス等の前処理が必要であった。【００１２】  例えばセメントキルンにおける廃プラスチック熱源利用では、Ｃｌを含有している塩ビの直接利用は出来ない。鉄鋼の高炉における廃プラスチック熱源利用においても、同様に塩ビの直接利用は出来ない。廃プラスチック中の脱塩素のための前処理が必要とされている。【００１３】  またＡＳＲ中にはウレタン、プラスチックなど可燃成分が多く含まれており、熱量の回収が望まれていた。
さらにＡＳＲは処理をして、非鉄金属製錬の原料とする場合には、Ｐｂ、Ｚｎの分離が不可欠であった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】  ＡＳＲ等廃プラスチック中の可燃成分を熱源として有効利用するため、粉砕したＡＳＲ廃プラスチックを炉内の高温部に直接吹き込む。
ＡＳＲ等廃プラスチック中に含まれているＣｌは亜鉛含有廃棄物および廃プラスチック自体に含まれるＰｂの塩化揮発に有効利用し、Ｚｎ製錬原料とＰｂ製錬原料とに分離する。
亜鉛含有廃棄物中Ｐｂの塩化揮発プロセスにはＣｌ腐食性及びＤＸＮｓへの対策が施されているためそれらの問題も回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】  図２に本発明のＡＳＲ処理プロセスの設備フローを、図３に処理フローの模式図を示す。
またその設備仕様を表３に示す。
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【００１６】  ＡＳＲは表１に示すように、銅屑などの重金属類、廃プラスチック等の可燃物その大きさもかなり差が見られる。代表的な例をとれば、重量比で８０％以上が大きさ５ｍｍ以上である。【００１７】  このＡＳＲを吸引ファン付１軸式プラスチック粉砕機にて５ｍｍ以下に粉砕する。以下この５ｍｍ以下に粉砕されたＡＳＲを粉砕ＡＳＲと呼ぶ。
ＡＳＲは粒径が小さいほど炉内での燃焼性が向上する。しかしあまりに粒径が小さいと、貯留時の安全性に問題を残す。逆にＡＳＲの粒径が大きいと、貯留時の安全性は向上するが、炉内での燃焼性は悪化する。
すなわちＡＳＲの粒径が５ｍｍ以下であると炉内での燃焼性が良好でかつ、ＡＳＲの貯留時の安全性が高い。【００１８】  キルン炉内の模式図を図４に示す。
５ｍｍ以下に粉砕された粉砕ＡＳＲは、ロータリーキルン炉内にバーナー側（焼成物排出口側）からエア吹き込みされる。吹き込みＡＳＲ量は１０〜５０ｋｇ／ｈ、吹き込み速度は１０ｍ／ｓ、吹き込みエア量は８０Ｎｍ３／ｈであり、ロータリーキルン炉内での到達距離は吹き込みノズル先端から１〜３ｍの距離になる。【００１９】  Ｐｂを揮発させる塩化揮発炉は、向流式のロータリーキルンであり、直径０．６５ｍ、長さ６ｍである。以下キルンと呼ぶ。【００２０】  キルンは、灯油を燃料にしたバーナーで加熱される。バーナー側から１ｍ、３ｍ、５ｍの位置に温度計を入れ炉内の温度を制御している。キルン炉内の温度は、通常バーナー側から１ｍの位置で最高１，３００℃、常用１，１００℃で制御される。【００２１】  キルンからの排ガスは、２次燃焼炉にて３秒以上９５０℃に加熱され、冷却塔、洗浄塔、湿式電気集塵機（ミストＥＰ）、活性炭吸着塔をへて大気放出される。
またキルンで揮発した成分は、冷却塔、洗浄塔、湿式電気集塵機において循環槽の液中に捕集される。この循環槽の液を固液分離する事で、揮発分を回収できる。揮発分はＰｂ製錬原料となる。【００２２】  キルン炉内へのエア吹き込み条件を、表４に示す。
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【００２３】  図５にＡＳＲ等金属成分の多い廃プラスチックの吹き込み装置の模式図を示す。
コンプレッサーから発生した圧力０．５〜０．５５ＭＰａのエアを流量、圧力で制御し流量８０Ｎｍ３／ｈにする。ダクト、ノズルを経て粉砕ＡＳＲは、キルン炉内に吹き込まれる。【００２４】  図６にＡＳＲ等金属成分の多い廃プラスチック用吹き込みノズルの試料供給部の模式図を示す。ノズル内部は一部が２重管になっており、内管を吹き込みエアが流れる。粉砕ＡＳＲは２重管が解消された直後の箇所に供給され、ノズル配管内部を吹き込みエアが流れることにより発生するノズル内の負圧が発生し、粉砕ＡＳＲの比重が０．２と低いので吹き込みエアと共にキルン炉内に吹き込まれる。
粉砕ＡＳＲをキルン炉内に吹き込むノズルは、ノズル径が５０ｍｍ、長さ６５０ｍｍ、材質はＳＵＳ３０４である。【００２５】  キルン炉内に吹き込まれたＡＳＲ中の可燃分（主としてプラスチック）は、最も温度の高い反応帯（１，１００〜１，０００℃）に吹き込まれ、着火して瞬時に燃焼し、熱量を発生する。ＡＳＲ中の未燃分中の金属成分において、ＰｂはそのほとんどがＡＳＲ中のＣｌと反応しＰｂＣｌ２として揮発し、揮発物として回収される。
ＡＳＲ中のＺｎ、Ｃｕは一部がＣｌと反応し、Ｐｂと同様に揮発して多くはキルン炉内で焼成され焼成物として回収される。なお焼成物のキルン内滞留時間は、６時間である。【００２６】  表５に処理原料の組成と処理量の一例を示す。
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原料は製鋼ダストと水酸化亜鉛の混合物であり、この水酸化亜鉛は本発明と同じ「非鉄金属の同時分離・マテリアルリサイクル技術開発」にて研究されたＡＳＲ等廃棄物の焼却灰、飛灰からＺｎ、Ｐｂを濃縮したものを使用した。【００２７】  原料の大きさは５０ｍｍ以上であり、ケーキ塊砕機で２０ｍｍ以下に塊砕し、スクリューフィーダーで切り出し、パイプコンベアで輸送し、バーナーの反対側（焼成物排出口の反対側）に設置したシュートよりキルン内に供給する。【００２８】
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表６に示すように原料から、Ｚｎと分離しにくいＰｂが分離可能となった。
焼成物はＺｎ原料として、通常の亜鉛製錬工程にて処理可能となる。揮発物はＰｂ原料として、主成分がＰｂＣｌ２であり水洗されＣｌを除去し固液分離され、Ｐｂ・Ｚｎ製錬原料として資源化される。【００２９】  図８にＡＳＲを処理した場合における燃料である灯油の使用量削減量、代替比率を示す。炉内温度を各測定箇所（バーナー側から１ｍ、３ｍ、５ｍ）でほぼ一定に炉内温度調整すると粉砕ＡＳＲを２０ｋｇ／ｈ処理した場合、灯油使用量が１０．４ｋｇ／ｈ減少した。その燃料代替率は３８％に相当し、粉砕ＡＳＲ中の熱量有効利用が確認された。
【発明の効果】
【００３０】  ＡＳＲなど塩ビ含有廃プラを分別や乾留・脱塩素プロセスなしで熱源に利用可能となった。炉内で発生した塩化水素ガスは、Ｐｂの塩化反応に利用した。
ＡＳＲを熱源、塩素源とし、Ｚｎ原料およびＡＳＲ中のＺｎ、ＰｂそれぞれをＺｎ製錬原料、Ｐｂ製錬原料に分離することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】使用済み自動車の資源化フローを示す図である。
【図２】本発明のＡＳＲ処理フローを示す図である。
【図３】本発明のＡＳＲ処理設備を示す図である。
【図４】ロータリーキルンへの吹き込みを示す模式図である。
【図５】ＡＳＲ等金属成分の多い廃プラスチック用の吹き込み装置を示す図である。
【図６】ＡＳＲ等金属成分の多い廃プラスチック用の吹き込みノズルの試料供給部を示す図である。
【図７】金属成分を含まない廃プラスチック用の吹き込みノズルの模式図である。
【図８】ＡＳＲ使用による燃料使用量削減を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】１    原料
２    ＡＳＲ
３    製鋼ダスト
４    燃料（灯油）
５    ケーキ塊砕機
６    混合機
７    原料供給装置
８    プラスチック粉砕機
９    プラスチック供給装置
１０  ロータリーキルン
１１  焼成物（Ｚｎ原料）
１２  ２次燃焼炉
１３  冷却塔
１４  洗浄塔
１５  沈殿槽
１６  排水（含Ｐｂ原料）
１７  湿式電気集塵機（ミストＥＰ）
１８  活性炭吸着塔
１９  排気塔
２０  排ガス
２１  熱電対
２２  炉尻室
２３  コンプレッサーエア
２４  流量計
２５  圧力計
２６  試料供給部
２７  粉砕ＡＳＲ（粉砕廃プラスチック）
２８  ダクト
２９  ノズル
３０  エア
３１  粉砕物
３２  プレートファン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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