(57)【要約】【課題】金属片を含有する可燃性廃棄物の乾留残渣を、安価で高効率に再資源化する方法および装置を提供する。【解決手段】金属片を含有する可燃性廃棄物を熱分解炉で乾留ガスと乾留残渣とに分別し、乾留残渣からワイヤーハーネスや金属塊等の金属を事前除去した後に粉砕処理し、金属成分主体の重量物とチャー成分主体の軽量物に選別し、該軽量物を水洗した後製鉄プロセスに利用することを特徴とする可燃性廃棄物の乾留残渣処理方法。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属片含有可燃性廃棄物を乾留処理して得られる乾留残渣から金属を事前除去した後に粉砕処理し、風力分級により金属成分主体の重量物とチャー成分主体の軽量物に選別し、該軽量物を水洗した後に製鉄プロセスに利用することを特徴とする可燃性廃棄物の乾留残渣処理方法。
【請求項２】
金属片含有可燃性廃棄物を乾留処理して得られる乾留残渣から金属を事前除去した後に湿式粉砕処理し、金属成分主体の重量物とチャー成分主体の軽量物に選別し、該軽量物を製鉄プロセスに利用することを特徴とする可燃性廃棄物の乾留残渣処理方法。
【請求項３】
前記粉砕処理がボールミルによる粉砕処理であることを特徴とする請求項１または２記載の可燃性廃棄物の乾留残渣処理方法。
【請求項４】
金属片含有可燃性廃棄物を乾留処理して得られる乾留残渣中の金属を事前除去する粗選別装置、金属を事前除去した後の前記残渣の粉砕装置、粉砕した残渣を金属片とチャーに選別する風力分級装置、および、風力分級により得られたチャー成分主体の軽量物を水洗する水洗装置を備えたことを特徴とする可燃性廃棄物の乾留残渣処理装置。
【請求項５】
金属片含有可燃性廃棄物を乾留処理して得られる乾留残渣中の金属を事前除去する粗選別装置、金属を事前除去した後の前記残渣の湿式粉砕装置、および、粉砕した残渣を金属片とチャーに選別する選別装置を備えたことを特徴とする可燃性廃棄物の乾留残渣処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属片を含有する可燃性廃棄物の乾留残渣を製鐵プロセスに利用する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃電線やシュレッダーダスト等の金属片を含んだ可燃性廃棄物の処理方法については、ダイオキシン等の有毒ガス発生や炉体損傷が懸念されるために焼却炉による焼却処理が難しく、例えば、非特許技術文献１に記載されているように大半が埋立て処分されておりエネルギー資源として利用できていないのが現状である。
【０００３】
これらの問題の解決を目的とした新たな廃棄物処理方法として、例えば、非特許文献２〜４、および、特許文献１〜７において、廃棄物を熱分解処理（乾留処理）して乾留ガスと乾留残渣に分離した後、乾留ガスや乾留残渣を利用するかまたは溶融処理する方法が記載されている。
【０００４】
これら可燃性廃棄物を乾留処理する方法においては、乾留処理した後の乾留残渣の収率が５０％近くもあるため、金属片、土砂類、可燃成分の混合物である乾留残渣の中から有価成分を選別すること、および、残りの成分を効率的に処理することが廃棄物の再資源化の観点からも重要な課題である。
【０００５】
先に示した特許文献１〜３には、金属類を分離除去した乾留残渣を、乾留ガスおよび残渣中の炭素を燃料に用いて溶融スラグ処理する方法が記載されている。
【０００６】
特許文献４および５には、シュレッダーダストの乾留残渣を破砕機で破砕した後、風力分級機付き遠心ローラミル式粉砕機の如く粉砕機と風力分級機を兼ねた選別機によりチャーと金属類に選別し、更に、金属類を磁力により鉄、アルミニウム、銅に分別回収する方法が記載されている。
【０００７】
特許文献６には、廃棄物の乾留残渣を不燃性固形物と可燃性固形物に分別し、不燃性固形物から有価物を選別する有価物分別機とその下流に有価物水洗浄装置を配置する方法が記載されている。
【０００８】
更に、特許文献７には、乾留残渣を粉砕処理し銅を除去した後、金属精錬プロセスへ供給して処理する方法が記載されている。
【０００９】
乾留残渣を製鉄プロセスに利用する方法は、既存の設備を有効に活用して安価に再資源化できることから極めて有望な方法であるが、鉄製品品質への影響や設備への影響を回避することが求められる。
【００１０】
具体的には、品質確保のために残渣中の銅濃度を望ましくは０．５％以下にする必要があり、また、設備保護のために塩素濃度１％以下のできるだけ低い値に低減することが望まれる。
【００１１】
乾留残渣を製鉄プロセスに利用することを前提にすれば、前述の非特許文献２〜４、および、特許文献１〜３とは処理プロセスが異なる。また、特許文献４〜６の方法では、チャーまたは可燃性固形物中に微粒化された銅粉の混入や塩素分の残存のために、そのまま製鉄プロセスに適用することは困難である。
【００１２】
更に、特許文献７の方法は、粉砕前処理方法や塩素除去方法等に言及されていないために、製鉄プロセスに適用するには必ずしも十分ではない。
【００１３】
【特許文献１】
特開平５−１４９５２１号公報
【特許文献２】
特開平１０−４７６２８号公報
【特許文献３】
特開平１０−１９２８２０号公報
【特許文献４】
特開平１１−０５７６５１号公報
【特許文献５】
特開２００１−２３２３４０号公報
【特許文献６】
特開２００１−２１１２５号公報
【特許文献７】
特開２００３−３９０５６公報
【非特許文献１】
「クリーンジャパン」ｖｏｌ．１３５，Ｐ２２−２５，２０００、２２頁１１行目
【非特許文献２】
「自動車研究」Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．１２，Ｐ６６８−６７３、６７０頁図１
【非特許文献３】
「自動車研究」Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．１２，Ｐ６７４−Ｐ６８０、６７５頁図１
【非特許文献４】
「第９回廃棄物学会研究発表会講演論文集」，Ｐ５９７−６００，１９９８、５９８
頁図１
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、金属片を含有する可燃性廃棄物の乾留残渣を、安価で高効率に再資源化する方法および装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
係る課題を解決するため、本発明の要旨とするところは以下（１）〜（５）に示す通りである。
【００１６】
（１）金属片含有可燃性廃棄物を乾留処理して得られる乾留残渣から金属を事前除去した後に粉砕処理し、風力分級により金属成分主体の重量物とチャー成分主体の軽量物に選別し、該軽量物を水洗した後に製鉄プロセスに利用することを特徴とする可燃性廃棄物の乾留残渣処理方法。
【００１７】
（２）金属片含有可燃性廃棄物を乾留処理して得られる乾留残渣から金属を事前除去した後に湿式粉砕処理し、金属成分主体の重量物とチャー成分主体の軽量物に選別し、該軽量物を製鉄プロセスに利用することを特徴とする可燃性廃棄物の乾留残渣処理方法。
【００１８】
（３）前記粉砕処理がボールミルによる粉砕処理であることを特徴とする前記（１）または（２）記載の可燃性廃棄物の乾留残渣処理方法。
【００１９】
（４）金属片含有可燃性廃棄物を乾留処理して得られる乾留残渣中の金属を事前除去する選別装置、金属を事前除去した残渣の粉砕装置、粉砕した残渣を金属片とチャーに選別する風力分級装置、および、風力分級により得られたチャー成分主体の軽量物を水洗する水洗装置を備えたことを特徴とする可燃性廃棄物の乾留残渣処理装置。
【００２０】
（５）金属片含有可燃性廃棄物を乾留処理して得られる乾留残渣中の金属を事前除去する選別装置、金属を事前除去した残渣の湿式粉砕装置、および、粉砕した残渣を金属片とチャーに選別する選別装置を備えたことを特徴とする可燃性廃棄物の乾留残渣処理装置。
【００２１】
【発明の実施の形態】
金属片含有可燃性廃棄物の乾留残渣を製鉄プロセスに利用する方法は、既存の設備を有効に活用して安価に再資源化できることから極めて有望な方法であるが、鉄製品の品質確保の観点から残渣中の銅濃度を好ましくは０．５％以下にする必要があり、また、設備保護の観点から塩素濃度１％以下のできるだけ低い値に低減することが求められる。
【００２２】
以下に本発明の詳細を説明する。
【００２３】
図１は、本発明の金属片含有可燃性廃棄物の再資源化方法を実施するための設備例を示すブロック図である。廃棄物は廃棄物装入装置１を用いて熱分解炉２内に装入される。熱分解炉２内で、廃棄物は熱分解温度以上に加熱され、乾留ガス３と乾留残渣４が生成される。
【００２４】
熱分解温度は廃棄物の種類により異なるが、例えば、プラスチック系廃棄物では４００〜７００℃程度である。熱分解炉２の方式は、特に限定するところはなく、キルン等の外熱式熱分解炉や流動層、移動層等による部分燃焼式熱分解炉など一般的な熱分解方法が適用できる。
【００２５】
熱分解炉２で生成された乾留残渣４は、主として揮発分が除かれたチャー、金属類、土砂類の混合物であるが、大きな金属塊が混入することがあるし、熱分解炉内で金属ワイヤが鳥の巣状に絡まってワイヤハーネスが形成されることもある。
【００２６】
これらの大塊の金属６は、下流のハンドリング性を著しく阻害するので、熱分解炉２と粉砕装置７の間に、数十ミリメーターの篩目を有する振動篩等の粗選別装置５を設け、ワイヤハーネスや金属塊等の大塊の金属６を事前除去する。
【００２７】
次に、大塊の金属６が取り除かれた乾留残渣は粉砕装置７に導かれる。なお、熱分解炉２から排出される乾留残渣４は約４００℃の温度を有するため、粗選別装置５の前後または粉砕装置７内で、非酸化性ガスあるいは水冷伝熱管を用いて冷却される。
【００２８】
乾留後のチャーは一部金属ワイヤを内蔵した脆性の物質であるために粉砕機により容易に粉砕可能であるが、金属ワイヤを同時に粉砕すると、金属ワイヤと微粒炭化物との分別性能が悪化するので、チャーを選択的に粉砕できる粉砕方法を選定することが望ましい。
【００２９】
本発明者らは各種粉砕機を調査した結果、ボールミル方式が最適であるという結論に至った。図３は、ボールミル、衝撃式ミル、カッターミルの主要な３種類の粉砕機を用いて自動車シュレッダーダスト（Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ  Ｓｈｒｅｄｄｅｒ  Ｒｅｓｉｄｕｅ：以下ＡＳＲ）を粉砕し、篩で１ｍｍ以上の残渣を除去した後の炭素と銅の平均粒径を示したものである。炭素または銅の粒径ができるだけ同じになるように粉砕条件は選択してある。
【００３０】
この図において、衝撃式ミルは炭素の微粉砕が不十分であり、カッターミルは炭素とともに銅も粉砕されており、チャーを選択的に粉砕する目的には、いずれも合致しない。一方、ボールミルはチャーを選択的に粉砕できていることが、この図からわかる。
【００３１】
粉砕された残渣は、風力選別機８に投入され、風の流れに同伴される軽量物１０と重力に支配されて落下する重量物９とに選別される。
【００３２】
一般的な選別装置で多用される篩は、粒子のサイズの違いを利用して分別する方法であるが、残渣中には金属ワイヤが存在しワイヤ類の向きよっては篩目を容易にすりぬけること、篩目に絡まりやすいこと、そして微粉砕された粒子の選別に適用するには生産性があがらないこと等の理由から、本目的には適さない。
【００３３】
風力選別は流体中に投入された粒子のサイズと密度に基づく終末速度を目安に選別される方法であるために、ワイヤ類が絡まることや生産性が低いこと等の前述の問題点を回避できる。ただし、方向性が顕著なワイヤ状の物質は流体中での状態によって大きな風力を受けて軽量物側に同伴されるケースがある。
【００３４】
これに対しては、ワイヤ粒子の向き変える工夫を装置内に設けることにより流出を回避できる。図４は、一例として衝突板１８を設けた風力選別機８の詳細を示す。
【００３５】
乾留残渣４は、ホッパー１６からロータリーバルブのような切り出し装置１７により風力選別機８に定量的に投入される。吸引ブロワー２０により、装置内は一定の風速が与えられ、その気流に同伴される軽量物１０はバグフィルター等の固気分離装置１９に捕捉され回収される。一方、重量物９は装置の下部から回収される。
【００３６】
この装置内に衝突板１８を設置する。この衝突板１８により装置内の気体の流れを強制的に変えることによりワイヤの向きを変えることができ、気流に一時的に同伴された金属ワイヤの流出を防止することができる。
【００３７】
図４では、衝突板を提示したが、気体の流れを変える手段として、装置自体をジグザグ状にすることも同様な効果が得られる。
【００３８】
風力選別機の分別性能は、前述の衝突板以外に装置内風速や残渣の粒径にも影響を受ける。表１にそれらの風力選別性能への影響を調べた試験結果を示す。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
試料はＡＳＲの乾留残渣をボールミルで粉砕したものを使用した。風力選別機の性能は、軽量物中の炭素と銅の収率で評価した。
【００４１】
即ち、理想的な選別性能とは、軽量物として炭素が１００％回収され、銅は全く回収されない状況である。軽量物として炭素が１００％回収されても銅が高濃度で含まれれば利用不能であるし、また、銅が軽量物中に含まれてなくても、炭素が重量物中に多く含まれることになれば高い資源化率は達成できない。
【００４２】
表１は、衝突板設置、微粉化粉砕、残渣の粒度に対応した風速の選定が風力選別機の性能向上に寄与することを示している。粉砕においては、微粉砕にするほど選別性能は向上する。
【００４３】
風力選別機で分別された重量物には金属類を多く含んでおり、磁力選鉱にて鉄を除去した後、非鉄精錬メーカー等にて原料として利用される。
【００４４】
軽量物には、炭素等の可燃物の他に、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３等の土砂類、微粒金属、ＳやＣｌ等の有害物質を含んでいる。
【００４５】
製鉄プロセスにこの軽量物を利用する場合、特に、Ｃｌが既存設備の腐食を加速するために除去する必要である。
【００４６】
本発明者らは、軽量物を詳細に分析した結果、軽量物中の塩素は主としてＣａＣｌ２の状態で存在しており、水洗により容易に除去できることを確認した。
【００４７】
そこで、風力選別機８の下流に、水洗装置１１を設ける。水洗方法は、水のタンクに浸漬させてもよいし水スプレーでもよい。水洗後の残渣は、乾燥装置１２にて乾燥されるが、同時にハンドリングが容易なブリケット化される場合もある。
【００４８】
最終的に、残渣は製鉄プロセスの精錬炉１３に投入され、可燃成分は熱源に、また土砂類は溶融され製鉄スラグに混入されて再資源化される。
【００４９】
前述のように乾留残渣を製鉄プロセスに利用するためには塩素を低減する必要があり、その低減方法として水洗が安価で有効な方法であることから、図２のブロック図で示す如く、乾留残渣４中の大塊の金属６を除去後、湿式で粉砕処理し、湿式選別し、その軽量物を乾燥後製鉄プロセスへ利用する方法でもよい。
【００５０】
この方法においては、図１で示された水洗装置１１を設けずとも湿式処理することにより塩素を低減できる。その上、４００℃以上の残渣を常温まで冷却できることや発塵対策にもなることから、湿式処理に伴い増大する水処理の負荷を許容できる製鉄所等では有用な方法となりうる。
【００５１】
図２で示される湿式粉砕装置１４は、乾留残渣中のチャーを選択的に粉砕できる粉砕方法を選定することが望ましい。
【００５２】
本プロセスに適用可能な湿式の粉砕方法には、ロールで押しつぶすフレットミル、ロッドで押しつぶすロッドミル、ボールで押しつぶすボールミルが考えられるが、本発明者らは、これらの粉砕機にてＡＳＲの粉砕試験を実施した結果、フレットミル、ロッドミルともに金属片に付着したチャーが押しつぶされた金属片に取り込まれる現象が生じるために、チャーを選択的に粉砕して分離するための粉砕機としては相応しくないことが判明した。一方、ボールミルは湿式、乾式にかかわらずチャーの選択的粉砕は可能であった。
【００５３】
次に、湿式の選別装置１５には、水との比重差を利用して浮くものと沈むものとを選別する方法、水の流れの中で残渣各成分の比重差を利用して重量物と軽量物に選別する方法がある。
【００５４】
本発明が対象とする乾留残渣は、大部分が水に沈むために前者の方法では選別不能であるが、後者の方法では金属を主成分とする重量物とチャーを主成分とする軽量物に選別できる。
【００５５】
湿式処理により得られた軽量物中の銅は０．５％以下であり、塩素も湿式粉砕や湿式選別の過程で除去されているために、乾燥装置１２で乾燥後、図１の方法と同様に製鉄プロセスの精錬炉１３に投入され、可燃成分は熱源に、また土砂類は溶融され製鉄スラグに混入されて再資源化される。
【００５６】
乾留残渣は湿式で処理されるために発塵、発火の問題もなく、作業環境は良好で安全に操業できる。
【００５７】
【実施例】
図１に示した本発明を用いて廃棄物処理量８０Ｔ／ＤでＡＳＲを処理した例を示す。熱分解炉は外熱式キルンを用いた。ＡＳＲを熱分解炉に装入して５００〜６００℃に加熱し、熱分解炉から発生した乾留ガスと乾留残渣に分別した。乾留残渣の収率は５１％であった。
【００５８】
乾留残渣を熱分解炉から排出し、５０ｍｍ篩目の粗選別機にて主にワイヤハーネス状の大塊の金属を１％事前除去した。次いで、水冷したスクリューコンベアーで１００℃以下まで冷却しながらボールミルまで搬送した。
【００５９】
ボールミルにおいて平均粒径が３００μｍになるまで粉砕した後、風力選別機の投入ホッパーからロータリーバルブを用いて定量的に切り出した。
【００６０】
風力選別機内は衝突板を備えており、風速３ｍ／ｓの条件で分級処理した。その結果、軽量物と重量物は７：３の割合で分別された。
【００６１】
表２に分級後の重量物と軽量物の成分を示す。重量物中には鉄、銅等の有価金属が含まれており、磁力選別機で鉄を除いた後、非鉄精錬原料として利用された。軽量物中の銅は０．２％含まれており、製鉄プロセスに十分に供するレベルであるが、塩素が４．４％と高いため水洗により塩素を０．４％まで低減した後、造粒乾燥して、精錬炉に投入して利用することができた。
【００６２】
【表２】
2004305960.tif 000004
【００６３】
また、粗選別機で選別された残渣は、スクリューコンベアーから一部切り出して、バッチ式の湿式ボールミルに投入された。残渣は２００℃から６０℃まで水冷されると同時に平均粒径が３００μｍになるまで粉砕された。粉砕後の残渣は、湿式比重差選別機に投入され、軽量物と重量物が６：４の割合で分別された。
【００６４】
表３に選別された重量物と軽量物の成分を示すが、表２とほぼ同じ組成のものが得られた。重量物、軽量物ともに前述の方法で得られた重量物、軽量物に混合して利用することができた。
【００６５】
【表３】
2004305960.tif 000005
【００６６】
【発明の効果】
本発明により、金属片含有の廃棄物を乾留処理して生成する残渣を、安価で高効率に再資源化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る装置例を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る装置例を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る粉砕ミル性能の比較を示す図である。
【図４】本発明に係る風力選別機の概要を示す図である。
【符号の説明】
１…廃棄物装入装置
２…熱分解炉
３…乾留ガス
４…乾留残渣
５…粗選別装置
６…金属
７…粉砕装置（ボールミル）
８…風力選別機
９…選別された重量物
１０…選別された軽量物
１１…水洗装置
１２…乾燥装置
１３…製鉄プロセス（精錬炉）
１４…粉砕装置（湿式ボールミル）
１５…湿式選別機
１６…乾留残渣投入ホッパー
１７…乾留残渣切り出し装置
１８…衝突板
１９…固気分離装置
２０…吸引ブロワー
【図１】
2004305960.tif 000006
【図２】
2004305960.tif 000007
【図３】
2004305960.tif 000008
【図４】
2004305960.tif 000009