(57)【要約】【課題】プラスチックを多量に高炉内に吹込む場合にもプラスチックが充分な燃焼性を有し、低コストで高炉に吹き込むことが可能であり、かつ高炉の通気性を悪化させることがなく、しかもコークス炉においても使用済みプラスチックを多量に好適に利用できるプラスチックの利用方法を提供すること。【解決手段】プラスチックを灰分の含有率の低いものと高いものとに分別し、灰分の含有率の低いプラスチックの全部または一部を高炉の吹きこみ原料として利用し、灰分の含有率の高いプラスチックの全部または一部をコークス炉で利用することを特徴とするプラスチックの利用方法を用いる。灰分の含有率の低いプラスチックを加熱した後に冷却して粉砕し高炉の吹きこみ原料として利用し、灰分の含有率の高いプラスチックを加熱した後に冷却して粉砕しコークス炉で利用することが望ましい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックを灰分の含有率の低いものと高いものとに分別し、灰分の含有率の低いプラスチックの全部または一部を高炉の吹きこみ原料として利用し、灰分の含有率の高いプラスチックの全部または一部をコークス炉で利用することを特徴とするプラスチックの利用方法。
【請求項２】
プラスチックを灰分の含有率の低いプラスチックと灰分の含有率の高いプラスチックとに分別し、前記灰分の含有率の低いプラスチックを加熱した後に冷却して粉砕し、得られた粉砕物の全部または一部を高炉の吹きこみ原料として利用し、前記灰分の含有率の高いプラスチックを加熱した後に冷却して粉砕し、得られた粉砕物の全部または一部をコークス炉で利用することを特徴とするプラスチックの利用方法。
【請求項３】
プラスチックを加熱した後に冷却して粉砕し、得られた粉砕物を灰分の含有率の低いプラスチックと灰分の含有率の高いプラスチックとに分別し、前記灰分の含有率の低いプラスチックの粉砕物の全部または一部を高炉の吹きこみ原料として利用し、前記灰分の含有率の高いプラスチックの粉砕物の全部または一部をコークス炉で利用することを特徴とするプラスチックの利用方法。
【請求項４】
プラスチックを加熱した後に冷却して粉砕する際に、プラスチックと有機溶媒とを混合して、有機溶媒の顕熱および／または外部の熱源により加熱した後に冷却して固化体とし、該固化体を粉砕して粉砕物を得ることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のプラスチックの利用方法。
【請求項５】
プラスチックを加熱した後に冷却して粉砕する際に、プラスチックと有機溶媒とを混合して、有機溶媒の顕熱および／または外部の熱源により加熱した後に前記有機溶媒を除去し、冷却して固化体とし、該固化体を粉砕して粉砕物を得ることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のプラスチックの利用方法。
【請求項６】
高炉の吹きこみ原料として用いる粉砕物が粒径５００μｍ以下が８０ｍａｓｓ％以上の粒度分布を有することを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれかに記載のプラスチックの利用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般廃棄物や産業廃棄物としてのプラスチック系廃棄物である使用済みプラスチック等のプラスチックを高炉の吹き込み原料として利用する際のプラスチックの利用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物としての使用済みプラスチックは、従来埋め立ておよび焼却による処理が行われていた。しかしながら、使用済みプラスチックの嵩高さのために埋め立て処分場が不足し、また、焼却した際に有害成分が発生するので環境汚染が問題であった。そこで、使用済みプラスチックを大量にリサイクル処理するために、コークスや微粉炭の代替原料として高炉等の竪型炉に羽口から吹き込む技術およびコークス炉に配合炭とともに装入し、原料化する技術が知られている。
【０００３】
プラスチックを固体燃料として高効率に利用するために、プラスチックを直接、破砕機で破砕する技術が知られている（例えば、非特許文献１参照。）。しかし、直接破砕機で破砕する場合、プラスチックは１〜２ｍｍの粒度にまでしか破砕できず、しかも、破砕工程に時間がかかり費用も高くコスト高であり、さらに、繊維状やフィルム状のプラスチックは破砕が困難なため、別途溶融固化処理を行った後に破砕しなければならず、工程が複雑になる。また、プラスチックは破砕時の摩擦熱により溶融するため、０．１ｍｍ以下の粒子径に粉砕するためには液体窒素等の高価な冷却剤を必要とするので、処理コストが増大するなどの問題があった。
【０００４】
一方で、使用済みプラスチックを高炉でリサイクル利用するための方法として、破砕後、微粉砕せずに塊状のまま羽口から吹き込む方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１によれば、羽口先に形成される燃焼帯内から排出されるガスの流速よりも大きな終末速度を与える粒子径（限界粒子径）のプラスチックを吹き込むことで、すなわち粒径数ｍｍ程度以上の粒子を吹き込むことで、プラスチックの燃焼率を高めることができるとされている。
【０００５】
また、使用済みプラスチックをコークス炉でリサイクル処理する技術としては、石炭と配合してコークス炉に装入し、使用済みプラスチックを熱分解させコークス炉ガス、タールおよびコークスとして回収するリサイクル方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平９−１２５１１３号公報
【特許文献２】特開２００１−４９２６３号公報
【非特許文献１】「プラスチックス」  Ｖｏｌ.４７、Ｎｏ.７、ｐ６０、１９９６年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１に、高炉の羽口先で形成される燃焼帯の概略図を示す。高炉下部羽口１に秒速２００ｍ程度の熱風空気５を吹込んだ場合は、その衝風エネルギーにより生成される空間である燃焼帯（レースウェイ）３ならびにその周辺に存在するコークスの篩い効果（滞留効果）により、高炉に吹込まれた使用済みプラスチック２が粒径数ｍｍ程度の塊状物である場合は、燃焼ガス化率は高いものの、粒子自体の燃焼性を考えた場合、例えば１ｍｍ以下の微粒のプラスチックに比較すれば極めて燃焼速度は劣る。また、使用済みプラスチック２が粒径数ｍｍ程度の使用済みプラスチック塊状物である場合は、粒径７５μｍ以下に微粉砕した石炭に比較しても燃焼性が劣る。そのため、使用済みプラスチックの吹込み量が増加した場合には、吹き込まれた全てのプラスチック塊状物を完全に燃焼させることは困難となり、逆に燃焼ガス化率が低下し、未燃のプラスチック由来のチャーが生成し、高炉内の通気性を阻害し、高炉操業上支障をきたすことが懸念される。したがって、使用済みプラスチックを多量に炉に吹きこむ場合に高効率なガス化を確実にするためには、レースウェイ内に吹き込まれたガスがレースウェイ内を通過する程度の時間（０．０１秒程度）のうちに吹きこまれた粒子を完全に燃焼させることが重要である。
【０００７】
また、使用済みプラスチックをより多量に高炉等でリサイクル利用するためには、使用済みプラスチックの燃焼性を確保するだけでなく、炉の安定操業を維持した上で、使用済みプラスチックのコークスに対する置換率を高めることが重要である。しかし、本発明者らは、使用済みプラスチックの高炉への吹き込み量を増やすと、燃焼性の問題の他に炉の通気性が悪化するという問題点を見出した。すなわち、炉の通気性が悪化して送風圧が上昇するので、通気性確保のためにコークス比を増加させる操業を行う必要が生じ、結局はコークスに対する使用済みプラスチックの置換率が低下する。コークス比を増加させる操業を行うと、燃料原単位が増加して、生産性も低下する。したがって、このような条件下で使用済みプラスチックの高炉への吹き込み量を増加させることは、高炉の操業上は好ましくない。
【０００８】
また、数ｍｍ程度の粒子を高炉に吹込む場合は、微粉炭吹き込み用とは異なる、専用の配管が必要となる。さらに、その粒子を高炉に気流輸送するためのガスも多量に必要となり、高炉のコークス比を増加させる要因となる。
【０００９】
一方、使用済みプラスチックをコークス炉で利用する場合には、以下の（ａ）〜（ｄ）の課題がある。
【００１０】
（ａ）使用済みプラスチックは嵩密度が低く、減容化処理した場合でも低嵩密度であるため、使用済みプラスチックを配合した原料をコークス炉に装入すると生産性が低下する。
【００１１】
（ｂ）使用済みプラスチックを多量に石炭に添加した場合には石炭の粘結性が低下する。
【００１２】
（ｃ）製造されたコークス塊内に廃プラスチック由来の空隙が形成され、コークス強度が低下する。
【００１３】
（ｄ）使用済みプラスチック中の塩化ビニルから発生する塩化水素はコークス炉ガス中のアンモニアと反応し、塩化アンモニウムとなるが、塩化水素の発生量が多くなるとガス温度の低い部位で析出するため、配管閉塞等の要因となる。
【００１４】
このためコークス炉においても多量の使用済みプラスチックをリサイクル使用することは困難である。
【００１５】
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、プラスチックを多量に高炉内に吹込む場合にもプラスチックが充分な燃焼性を有し、低コストで高炉に吹き込むことが可能であり、かつ高炉の通気性を悪化させることがなく、しかもコークス炉においても使用済みプラスチックを多量に好適に利用できるプラスチックの利用方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）  プラスチックを灰分の含有率の低いものと高いものとに分別し、灰分の含有率の低いプラスチックの全部または一部を高炉の吹きこみ原料として利用し、灰分の含有率の高いプラスチックの全部または一部をコークス炉で利用することを特徴とするプラスチックの利用方法。
（２）プラスチックを灰分の含有率の低いプラスチックと灰分の含有率の高いプラスチックとに分別し、前記灰分の含有率の低いプラスチックを加熱した後に冷却して粉砕し、得られた粉砕物の全部または一部を高炉の吹きこみ原料として利用し、前記灰分の含有率の高いプラスチックを加熱した後に冷却して粉砕し、得られた粉砕物の全部または一部をコークス炉で利用することを特徴とするプラスチックの利用方法。
（３）プラスチックを加熱した後に冷却して粉砕し、得られた粉砕物を灰分の含有率の低いプラスチックと灰分の含有率の高いプラスチックとに分別し、前記灰分の含有率の低いプラスチックの粉砕物の全部または一部を高炉の吹きこみ原料として利用し、前記灰分の含有率の高いプラスチックの粉砕物の全部または一部をコークス炉で利用することを特徴とするプラスチックの利用方法。
（４）プラスチックを加熱した後に冷却して粉砕する際に、プラスチックと有機溶媒とを混合して、有機溶媒の顕熱および／または外部の熱源により加熱した後に冷却して固化体とし、該固化体を粉砕して粉砕物を得ることを特徴とする（２）または（３）に記載のプラスチックの利用方法。
（５）プラスチックを加熱した後に冷却して粉砕する際に、プラスチックと有機溶媒とを混合して、有機溶媒の顕熱および／または外部の熱源により加熱した後に前記有機溶媒を除去し、冷却して固化体とし、該固化体を粉砕して粉砕物を得ることを特徴とする（２）または（３）に記載のプラスチックの利用方法。
（６）高炉の吹きこみ原料として用いる粉砕物が粒径５００μｍ以下が８０ｍａｓｓ％以上の粒度分布を有することを特徴とする（２）ないし（５）のいずれかに記載のプラスチックの利用方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、プラスチックを微粉化することができ、燃焼性を向上させることができ、高炉の通気性を悪化させることなくコークス代替としてプラスチックを多量に炉内に吹込むことが可能となり、製鉄コストを削減できる。また、プラスチックの破砕には製鉄所等で通常使用されている粉砕設備が使用可能であり、プラスチックを数ｍｍ程度に造粒するための事前処理設備が不要となる。
【００１８】
さらに、従来から高炉に吹込んでいる微粉炭吹込み配管がプラスチックの吹き込みに利用可能となり、気流輸送に必要なガス量も軽減できる。
【００１９】
また、コークス炉においてもコークスの生産性を低下させることなく使用済みプラスチックを利用することが可能であり、配管の閉塞を招くことなく多量の使用済みプラスチックを利用できる。製造されるコークスの品質も向上する。
【００２０】
結果として、使用済みプラスチックのリサイクル量を増加させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明者らは前記課題を解決するために鋭意検討を重ね、プラスチックを高炉の吹き込み原料として用いる炉の操業において、プラスチックが燃焼してガス化する際のガス化効率を向上させるために、プラスチックの粉砕性を向上させる方法について検討し、プラスチックを加熱した後に冷却することで、プラスチックの粉砕性が向上し、結果としてプラスチックの燃焼性が向上可能であることを見出した。また、特にプラスチックと有機溶媒とを混合して、加熱した後に冷却して固化体とし、固化体を粉砕することで、プラスチックを微粉に粉砕可能であり、結果としてプラスチックの燃焼性が非常に向上することを見出した。このようにして製造した粉砕物は、微粉化が容易であり、コークス原料と配合する際に嵩密度が低くなることがない。また、特にプラスチックを有機溶媒中で加熱することで、プラスチックが有機溶媒中で加熱されることによりプラスチックが改質されて粘結性が向上し、コークス製造の際にバインダーとして利用でき、製造されるコークスの強度も増加する。さらに、加熱過程での脱塩素効果により、コークス炉での塩化水素発生の問題も生じない。
【００２２】
また、プラスチックの多量吹きこみによる高炉の通気性の悪化について検討し、この通気性阻害の原因は使用済みプラスチックに含まれる、有機物以外の無機物であり、例えば、食品袋の内面にラミネートされているアルミ箔や、プラスチック中の充填材（ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＣａＯ等）などであることを見出した。このような無機物（灰分）を含有する使用済みプラスチックを高炉に吹き込んだ場合、これらの無機物は高炉内でスラグ化する際に、高融点であるため高粘性のスラグとなる。この高粘性スラグによりレースウェイの端部に難流動性の層が形成されて炉の通気性が悪化している。炉の通気性が悪化する機構を図１を用いて説明する。図１は高炉下部の羽口付近の断面の概略図であり、図１に示すように、羽口１から使用済みプラスチック２が多量に吹き込まれた場合に、羽口１前方に形成されるレースウェイ３の端部（奥の部分）に、レースウェイ３内で高速に燃焼して生成した、使用済みプラスチック２中に含まれるＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3を主体とするスラグが増加して、レースウェイ３の端部に生成されるスラグの融点や粘性が増加して、シェル４と呼ばれる難流動性層を形成する。このシェル４の存在により炉心部への送風が遮られ、ガスが流れ難くなり、送風圧が上昇して生産性が低下する。また、炉心部への送風が遮られるので、炉壁部分を通って上部へ通過するガス流れが増加してヒートロスが増え、これにより燃料比が上昇する。通常、高炉には石炭を粉砕した微粉炭を補助還元剤として吹込んでいるが、この微粉炭にも無機物が数ｍａｓｓ％含まれている。しかしながら、微粉炭中に含まれている無機物は使用済みプラスチックに含まれている無機物とは本質的に異なり、微細な粒子として石炭中に存在していることから、滓化性は使用済みプラスチックに含まれている無機物に比較して良好である。
【００２３】
したがって、プラスチックを灰分の含有率の低いものと高いものとに分別し、灰分の含有率の低いプラスチックを優先して高炉の吹きこみ原料として利用し、灰分の含有率の高いプラスチックをコークス炉で優先して利用することで、高炉の通気性悪化を抑制しながら、多量のプラスチックを高炉とコークス炉とで利用することが可能となる。
【００２４】
灰分の含有率の低いプラスチックについて必ずしもその全量を高炉で使用する必要はなく、その一部については高炉の吹きこみ原料以外の用途に利用してもよい。また、灰分の含有率の高いプラスチックの一部についても、その一部をコークス炉以外で利用してもよいが高炉で使用するのは好ましくない。
【００２５】
プラスチックを灰分の含有率の低いプラスチックと灰分の含有率の高いプラスチックとに分別し、それぞれについて加熱した後に冷却して粉砕し、得られた粉砕物を高炉とコークス炉で利用することができる。加熱によりプラスチックが塩素を含有する場合は塩素が除去され、加熱冷却したプラスチックは粉砕性が向上する。得られた粉砕物の一部については高炉やコークス炉以外の設備でも利用可能である。
【００２６】
または、プラスチックを加熱した後に冷却して粉砕し、得られた粉砕物を灰分の含有率の低いプラスチックと灰分の含有率の高いプラスチックとに分別し、灰分の含有率の低いプラスチックの粉砕物を高炉の吹きこみ原料として利用し、灰分の含有率の高いプラスチックの粉砕物をコークス炉で利用することもできる。粉砕物の一部については高炉やコークス炉以外の設備でも利用可能である。
【００２７】
さらに、プラスチックを灰分の含有率の低いプラスチックと灰分の含有率の高いプラスチックとに分別し、灰分の含有率の低いプラスチックと有機溶媒とを混合して、有機溶媒の顕熱および／または外部の熱源により加熱した後に冷却して固化体とし、該固化体を粉砕して得られた粉砕物を高炉の吹きこみ原料として利用し、灰分の含有率の高いプラスチックと有機溶媒とを混合して、有機溶媒の顕熱および／または外部の熱源により加熱した後に冷却して固化体とし、該固化体を粉砕して得られた粉砕物をコークス炉で利用することが好ましい。有機溶媒と混合することで、プラスチックの粉砕性がいっそう向上する。
【００２８】
また、プラスチックと有機溶媒とを混合して、有機溶媒の顕熱および／または外部の熱源により加熱した後に冷却して固化体とし、該固化体を粉砕して得られた粉砕物を灰分の含有率の高いものと低いものとに分別し、灰分の含有率の低い粉砕物を高炉の吹きこみ原料として利用し、灰分の含有率の高い粉砕物をコークス炉で利用することが好ましい。固化体を形成した段階で固化体の灰分を分析して、灰分の含有率の高いものと低いものとに分別した後に粉砕することも好ましい。
【００２９】
プラスチックと有機溶媒とを混合した際には、プラスチックを有機溶媒の顕熱および／または外部の熱源により加熱し、有機溶媒を除去した後に冷却して粉砕し、粉砕物を得ることもできる。有機溶媒を除去することで、有機溶媒を再利用可能であり、粉砕コストを低減可能である。
【００３０】
図２は本発明のプラスチックの利用方法の一実施形態を示す説明図である。図２によれば、収集された使用済みプラスチックは簡易前処理工程１１において金属等の異物が除去され、図示しない破砕機により、改質・脱塩素工程１３に供給可能な形状に破砕される。この際に破砕された使用済みプラスチックの灰分濃度を工業分析により分析する灰分測定工程１２により、灰分濃度の高い使用済みプラスチックはＡの処理ルートに、灰分濃度の低い使用済みプラスチックはＢの処理ルートに分別して供給される。Ａの処理ルートに供給されたプラスチックはさらに、改質・脱塩素工程１３Ａでコークス炉より発生したタール重質油（有機溶媒）と混合・加熱され、改質・脱塩素される。改質後プラは冷却工程１４Ａにより冷却され固化体として、コークス炉配合原料に適した粒度に粉砕工程１５Ａにより粗粉砕され、コークス炉１８に供給される。一方、Ｂの処理ルートに供給されたプラスチックも、改質・脱塩素工程１３Ｂでコークス炉より発生したタール重質油と混合・加熱され、改質・脱塩素される。改質後プラは冷却工程１４Ｂにより冷却され固化体として、粉砕工程１５Ｂにより粗破砕された後、さらに微粉砕１６されて、吹き込み手段１７を用いて高炉１９の吹き込み原料として利用する。
【００３１】
簡易前処理１１後の使用済みプラスチックからさらに異物を除去するための比重分離等の設備を設け、比重等で分離したプラスチックの灰分を測定し、図２に示す方法により処理しても良い。
【００３２】
図３は、本発明のプラスチックの利用方法の他の一実施形態を示す説明図である。図３によれば、収集された使用済みプラスチックは簡易前処理工程１１において金属等の異物が除去され、図示しない破砕機により、改質・脱塩素工程１３に供給可能な形状に破砕される。破砕されたプラスチックは改質・脱塩素工程１３で処理された後、冷却工程１４により冷却固化される。この際に灰分測定工程１２によりプラスチック中の灰分濃度を工業分析により分析し、プラスチックは灰分濃度の高いものと低いものとに分別され、高いものはＡの処理ルートによりコークス炉原料に、低いものはＢの処理ルートにより高炉原料用とされ、それぞれに応じた粒度に粉砕工程１５により粉砕処理が行われる。
【００３３】
前述したように、高炉へ供給される使用済みプラスチックの灰分濃度が高いと、高炉にプラスチックを吹込んだ時の高炉下部の通気性が悪化する。高炉へ供給される使用済みプラスチックの灰分濃度は通常の高炉に吹き込んでいる石炭を粉砕した微粉炭の灰分と同程度であることが望ましく、微粉炭の灰分濃度以下であることが特に望ましい。産炭地により石炭中灰分濃度は異なるが、例えば、オーストラリア産の微粉炭用の石炭では７．５ｍａｓｓ％〜１０．５ｍａｓｓ％程度である。プラスチックの灰分が微粉炭の灰分より高い場合には、通気性を悪化させるだけでなく、還元剤としての効果も微粉炭ほど期待できない。
【００３４】
改質・脱塩素工程において有機溶媒を用いて加熱する方法としては、有機溶媒を予め加熱した後プラスチックと混合して有機溶媒の顕熱によってプラスチックを加熱しても良いし、プラスチックと有機溶媒を混合した後外部から加熱しても良い。また、両者を併用することも可能であるし、プラスチックを予熱しておくことも有効である。加熱する際のプラスチックの温度としては、粉砕性を充分に向上させるために工業的には１５０℃以上とすることが望ましい。プラスチックが塩素を含有する場合は、塩素の除去ができる温度で加熱することが望ましく、この場合にも１５０℃以上で加熱することが望ましい。また、温度を高くし過ぎるとプラスチックの歩留が低下するので、通常は３５０℃程度が上限である。従って、プラスチックの加熱温度としては１５０〜３５０℃とするのが望ましく、２５０〜３５０℃とするのが更に望ましい。
【００３５】
改質脱塩素に用いる溶媒は、本実施の形態においてはコークス炉より発生する石炭系タール重質油であり、処理温度におけるプラスチックの粘性を下げ、脱塩素を促進するあるいはプラスチックの粉砕性を向上させる。さらに、粉砕性を向上させるために、プラスチックと有機溶媒に固体炭素質物質や鉄、鉄を含む化合物等を混合することも可能である。固体炭素質物質等の混合は、次工程の冷却過程でプラスチックと固体炭素質等の熱的性質（熱伝導率など）が異なることから、残留応力が発生し粉砕を容易とするためである。
【００３６】
プラスチックと混合する固体炭素質物質としては石炭、コークス等プラスチック溶融時（改質・脱塩素工程での処理温度）に固体を保持する物質であればよく、プラスチックと熱的性質が異なるものが好ましい。また、プラスチックとの混合を考えた場合、比重等が同程度であるものが好ましい。固化体は粉砕後、高炉の還元材として吹込むことから、高炉操業に影響を及ぼさず、還元材として機能するものが良い。具体的には、石炭あるいはコークス等の固体炭素質物質であればよい。
【００３７】
プラスチックと混合する有機溶媒はプラスチックを膨潤させ、その結合を弱め、熱処理することで低重合化させる作用がある。本発明に用いる有機溶媒としては、沸点２５０℃以上であるものが好ましく、特に好ましくは３００℃以上である。また、芳香族指数が０．２以上、０．９５以下のものが好ましい。有機溶媒の沸点の上限はその熱安定性から定められ、５００℃以下、特に４５０℃以下であることが好ましい。また、有機溶媒は本発明の処理温度（改質・脱塩素工程でのプラスチックと混合した際の加熱温度）で液体であること、あるいは有機溶媒中に液体となる成分を含有していることが必要であり、具体的には１５０℃以上で液体となる成分を含んでいればよい。さらに、プラスチックと有機溶媒とを混合して、加熱した後に冷却して固化体とし、固化体を粉砕処理することから、有機溶媒の軟化点は１００℃以上であることが好ましい。さらに好ましくは、有機溶媒の軟化点を１５０℃以上とする。軟化点とは材料に一定の荷重をかけ、一定の昇温速度で昇温したときに材料が軟化する温度であり、例えば、試料０．５ｇを充填容器（円柱状のセル）に充填し、スリットを有する管の上部にセットして、スリット部を介して管内の光の通過をモニターしながら試料を加熱し、試料が溶融および／または自然落下して管内の光の通過を遮断した時の温度を軟化点として測定することができる。試料は２℃／ｍｉｎの速度で昇温することが望ましく、スリットは例えば円周方向に４ヶ所設けて、複数方向での光の通過を測定することが望ましい。また、プラスチックと有機溶媒を混合し、加熱するが、有機溶媒として化合物の混合物を用いる場合、処理過程で有機溶媒が蒸発しないことが好ましく、１０質量％の留出温度（１５℃／分の一定速度で昇温した際に蒸発量が１０質量％に達する温度）が３００℃以上であることが好ましい。一方、芳香族指数は全炭素数に対する芳香族炭素数の比率であり、Brown Ladner法（J.K.Brown，W.R.Ladner and N.Sheppard，Fuel，39，79(1960)）で測定することができる。プラスチックと有機溶媒とを混合する際には、有機溶媒中にプラスチックを投入する、またはプラスチックに有機溶媒を加える等、任意の方法を用いることができる。
【００３８】
本発明に用いる有機溶媒としては、プラスチックを膨潤および／または溶解させる機能を有する必要がある。有機溶媒としては、芳香環に側鎖を有する成分を含有していることが好ましい。具体的にはメチル基、エチル基、それ以上の炭素数のアルキル基を含む多環芳香族炭化水素、例えば、アルキルフェナンスレン、アルキルアンスラセンなど（アルキル：Ｃ１以上の炭化水素で、複数のアルキル基があってもよい）。また、芳香環内に酸素、窒素等の成分を含有する有機溶媒でもよく、具体的にはアルキルキノリン、アルキルカルバゾールなど（アルキル：Ｃ１以上の炭化水素で、複数のアルキル基があってもよい）。
【００３９】
本発明に用いる有機溶媒として、石炭系タール、石油系タールを用いることが望ましい。
【００４０】
石炭系タールは、石炭系タール常圧蒸留塔底からの重質油（ボトム油）である。具体的には軟ピッチ、軟ピッチを減圧蒸留した塔底から抜き出した減圧ピッチ（軟化点１１０℃）、軟ピッチを減圧蒸留塔中段より抜き出した留分（減圧蒸留塔での蒸留温度１５４℃）、軟ピッチを減圧蒸留塔塔頂より抜き出した留分（ＨＯＢ：減圧蒸留塔での蒸留温度２５５℃）、石炭液化油成分から得られる重質油成分ならびにそれらのブレンド油などがある。
【００４１】
石油系タールは、石油系減圧残油、エチレンボトム油、改質油、ＦＣＣオイル等である。
【００４２】
したがって、本発明に用いる有機溶媒の具体例としては、コールタール系の重質油、ピッチ、石炭液化油、石油系減圧残油、エチレンボトム油、改質油等であり、これらのうち沸点２５０℃以上を満足するものを単独あるいは２種以上混合して使用することができる。また、プラスチックの膨潤等に使用されない成分を含有する溶媒も粉砕機により粉砕されるために、その軟化点は１００℃以上が好ましい。
【００４３】
一方、本発明で用いるプラスチックは、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル、ポリビニルアルコール、セルロイド等のＣ、Ｈ、Ｏを主体としたプラスチックであり、廃棄物のリサイクル利用を推進する観点からは、使用済みプラスチックを用いることが特に好ましい。
【００４４】
使用済みプラスチックとは、一般家庭からゴミとして排出されるプラスチック製品や、工場等でのプラスチックの製造・加工時に生じる屑や不良品（産業廃棄物）等であり、プラスチック以外の異物（金属、紙、その他の無機物および有機物）が付着もしくは混入しているプラスチック類を含むものである。このような使用済みプラスチック（廃プラスチック）の具体例としては、プラスチックボトル、プラスチック袋、プラスチック包み、プラスチックフィルム、プラスチックトレイ、プラスチックカップ、磁気カード、磁気テープ、ＩＣカード、フレキシブルコンテナ、プリント基板、プリントシート、電線被覆材、事務機器または家電製品用ボディーおよびフレーム、化粧合板、パイプ、ホース、合成繊維および衣料、プラスチック成型ペレット、ウレタン材、梱包用シート、梱包用バンド、梱包用クッション材、電気用部品、玩具、文房具、トナー、自動車用部品（例えば、内装品、バンパー）、自動車または家電製品等のシュレッダーダスト、イオン交換樹脂、合成紙、合成樹脂接着樹剤、合成樹脂塗料、固形化燃料（廃棄プラスチック減容物）等が例示され、これらを廃棄物としての状態のまま、あるいは必要に応じて所定の処理を施したものを利用することができる。また、これら使用済みプラスチックと製品プラスチックとの混合物を利用してもよい。
【００４５】
プラスチックを炉内への吹き込み原料として用いる場合、塩素の含有が問題になる場合がある。例えば、多種類のプラスチックの混合状態である使用済みプラスチックはほとんどの場合塩素含有プラスチックを含んでいるが、これを高炉の吹きこみ原料として用いると、スラグの塩素含有量が増加して、スラグの用途が制限される。したがって、使用済みプラスチックは脱塩素処理を施した後に炉内への吹き込み原料とすることが望ましい。一方、プラスチックと有機溶媒とを混合して、有機溶媒の顕熱および／または外部の熱源により加熱した後に冷却して固化体とし、該固化体を粉砕して得られた本発明の粉体は、プラスチックが有機溶媒中で加熱される過程において脱塩素処理が施されるため、別途脱塩素工程を設けることなく、また原料プラスチックの塩素含有量にかかわらず、炉内への吹き込み原料に好適に用いることができる。使用済みプラスチック中に含まれる塩素含有プラスチックの脱塩素反応は加熱に伴い、１５０℃程度から始まり、３５０℃程度で終了する。塩素含有プラスチック以外のポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性の使用済みプラスチックは脱塩素過程において、溶融し、高粘度の液体となる。したがって有機溶媒を用いない場合は、脱塩素により発生した塩化水素は高粘性液体から脱離しにくく、結果として処理プラスチック中の残存塩素濃度の低減には限界がある。プラスチックと有機溶媒とを混合して、加熱することで、脱塩素過程でのプラスチックの粘性が低下し、塩化水素の脱離が容易になり、処理プラスチック中の塩素濃度をさらに低減することができる。
【００４６】
コークス炉に供給される粗破砕プラスチックの粒度は通常の配合炭の粒度でよく、粒径５ｍｍ以下程度でよく、好ましくは粒径３ｍｍ以下が、７５ｍａｓｓ％の粒度分布を有するものである。
【００４７】
高炉に供給される粉砕された粉体は、粒径５００μｍ以下が８０ｍａｓｓ％以上である粒度分布を有することが望ましい。このような粒度範囲とすることによって、粉体が炉内で充分に短時間で完全燃焼する効果がある。また、従来の微粉炭の吹きこみ設備を利用可能である。望ましくは、粉砕された粉体を、粒径３００μｍ以下が８０ｍａｓｓ％以上である粒度分布を有するものとする。また以下に述べるように、微粉炭と混合して炉に吹き込む際などには、粉砕された粉体が粒径７５μｍ以下が８０ｍａｓｓ％以上である粒度分布を有することが望ましい。粉砕された粉体が、微粉炭と同程度である、粒径７５μｍ以下が８０ｍａｓｓ％以上である粒度分布を有すると、微粉炭と混合しない場合にも、従来の微粉炭の吹きこみ設備を微粉炭とほぼ同じ条件で利用可能であるので好ましい。
【００４８】
本発明の方法で製造したプラスチックの粉体と微粉炭とは、高炉の同一羽口から炉内に吹き込むことが望ましい。同一羽口から高炉内に吹き込む方法としては、同一羽口内にプラスチックの粉体の専用ランスと微粉炭の専用ランスとを装入してダブルフローランス方式としても良いし、粉体供給配管の途中でプラスチックの粉体と微粉炭とを混合しても良い。また、予めプラスチックの粉体と微粉炭とを混合した上で、ホッパーなどの粉体供給装置に供給したものを吹き込むことも可能である。いずれの方法を用いるにしろ、プラスチックの粉体と微粉炭とが混合された状態で加熱されることが重要であり、粉体と微粉炭とを混合して炉内に吹き込むことが望ましい。
【００４９】
本発明方法を用いれば使用済みプラスチックを微粉砕することができるので、微粉炭と使用済みプラスチックとをあらかじめ混合して、あるいは単独で、通常の微粉炭吹き込み用の配管を用いて炉に吹き込むことが可能である。したがって、微粉炭吹き込み操業を行っている高炉であれば、特別に設備を更新することなく、使用済みプラスチックの高炉吹き込み操業を実施することができる。また、すべての羽口からの吹き込みを容易に行うことができるので、使用済みプラスチックの高炉における処理量が増加し、使用済みプラスチックのリサイクル率も向上する。
【００５０】
本発明の方法で製造したプラスチックの粉体と微粉炭とを混合して炉内に吹き込む際には、プラスチックの燃焼速度が速いために、プラスチック燃焼熱により、微粉炭が加熱され、微粉炭の燃焼性を向上させることができる。
【実施例１】
【００５１】
（本発明例１）収集、分別された廃棄物である使用済みプラスチック９５．９トン（可燃物：７７．１ｍａｓｓ％、磁性金属：４．６ｍａｓｓ％、アルミ：２.６ｍａｓｓ％、ガラス等無機物：５．６ｍａｓｓ％、水分：１０．２ｍａｓｓ％）の一部を採取・冷凍粉砕・微粉とし、灰分濃度を工業分析した。灰分濃度は１５．９ｍａｓｓ％（乾燥基準）であった。金属等の異物除去の前処理を行い、破砕機により破砕した後の回収量は８３．６トンであり、上記と同様に灰分濃度を工業分析したところ、１４．２ｍａｓｓ％であった。灰分濃度が１０ｍａｓｓ％以上であり、高めであるので本使用済みプラスチックをコークス炉原料として処理を行った。表１の改質・脱塩素処理に示すように、３．４８ｔ／ｈの条件において処理を行った。改質・脱塩素に用いる有機溶媒としてＨＯＢ（減圧蒸留塔での蒸留温度：２５５℃）と中ピッチの混合物を使用し、使用済みプラスチックとともに加熱して、得られた処理物を冷却固化した。冷却後回収されたプラスチックは９７．２トン／日（前処理、溶媒処理後灰分濃度：１１.３５ｍａｓｓ％（乾燥基準））であり、これを粗粉砕（３ｍｍ以下）し、コークス炉原料として配合炭に３ｍａｓｓ％配合して利用した。
【００５２】
【表１】
2005314748.tif 000003
【００５３】
一方、異なる地域で収集、分別された使用済みプラスチック９５.９トン（可燃物：８２．０ｍａｓｓ％、磁性金属：２．６ｍａｓｓ％、アルミ：１．９ｍａｓｓ％、ガラス等無機物：３．４ｍａｓｓ％、水分：１０．１ｍａｓｓ％）の一部を採取・冷凍粉砕・微粉とし、灰分濃度を工業分析した。灰分濃度は９．７ｍａｓｓ％（乾燥基準）であった。金属等の異物除去の前処理を行い、破砕機により破砕した後の回収量は８２．３トンであり、上記と同様に灰分濃度を工業分析したところ、３．３ｍａｓｓ％であった。灰分濃度が低めであるので、本使用済みプラスチックを高炉原料として処理を行った。表２の改質・脱塩素処理に示すように、３.４３ｔ／ｈの条件において処理を行った。改質・脱塩素に用いる有機溶媒としてＨＯＢ（減圧蒸留塔での蒸留温度：２５５℃）と中ピッチの混合物を使用し、使用済みプラスチックとともに加熱して、得られた処理物を冷却固化した。冷却後回収されたプラスチックは９５.６トン／日（前処理、溶媒処理後灰分濃度：２.７ｍａｓｓ％（乾燥基準））であり、これを粗粉砕、微粉砕（粒径５００μｍ以下が８０ｍａｓｓ％以上）し、高炉吹き込み原料とした。この処理プラスチックを高炉（内容積：３３００ｍ3、羽口本数：３６本）の羽口の内８本に３.９９ｔ／ｈの速度で吹込み、還元材として利用した。処理プラスチックの原単位は１４.１ｋｇ／ｔであった。
【００５４】
【表２】
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【００５５】
灰分濃度の低い処理プラスチックを高炉に吹込むことで約９６トン／日の高炉リサイクルが可能となった。また同時にコークス炉において約９６トン／日の使用済みプラスチックが利用でき、合計１９２トン／日もの使用済みプラスチックを利用することができた。
【００５６】
（比較例１）表１に示す使用済みプラスチックに実施例１と同様の処理を行い、９７.２トン（前処理、溶媒処理後灰分濃度：１１.３５ｍａｓｓ％（乾燥基準））の処理プラスチックを得た。これを粗粉砕、微粉砕し、高炉吹き込み用プラスチックとして、高炉に４.０５ｔ／ｈの速度で吹込んだが、除々に通気性が悪化し、７時間後に吹込みを停止した。このときの、高炉での吹込み量は２８トン／日となった。コークス炉での処理量を合計すると、高炉とコークス炉とでの使用済みプラスチックの利用量は１２４トン／日であった。
【００５７】
（比較例２）表１に示す使用済みプラスチック９５.９トンを、前処理後、加熱処理や溶媒処理を行うことなく粗粉砕（３ｍｍ以下）し、コークス炉用の処理プラを８３.６トン（灰分：１４.２ｍａｓｓ％（乾燥基準））を得た。さらに、表１の使用済みプラスチック９５.９トンを、前処理後、加熱処理や溶媒処理を行うことなく粗粉砕し、さらに冷凍粉砕（粒径５００μｍ以下が８０ｍａｓｓ％以上）し、高炉用の処理プラを８１.１トン（灰分：１４.２ｍａｓｓ％（乾燥基準））を得た。これを高炉に用いたところ、除々に通気性が悪化し、約２０トン吹込んだ際に吹込みを停止した。一方、コークス炉においては、コークス品質を維持するための配合炭へのプラスチックの配合率は２．０ｍａｓｓ％となり、その処理量は６４トン／日であった。コークス炉と高炉での利用量を合計すると、８４トン／日であった。
【００５８】
以上のように、本発明方法を用いて、灰分濃度により分別処理することで、使用済みプラスチックの処理量を大幅に増加させることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】高炉の羽口先で形成される燃焼帯の概略図。
【図２】本発明のプラスチックの利用方法の一実施形態を示す説明図。
【図３】本発明のプラスチックの利用方法の他の実施形態を示す説明図。
【符号の説明】
【００６０】
１    羽口
２    使用済みプラスチック
３    燃焼帯（レースウェイ）
４    シェル
５    熱風
１１    簡易前処理工程
１２    灰分測定工程
１３（１３Ａ、１３Ｂ）    改質・脱塩素工程
１４（１４Ａ、１４Ｂ）    冷却工程
１５（１５Ａ、１５Ｂ）    粉砕工程
１６    微粉砕
１７    吹き込み手段
１８    コークス炉
１９    高炉
Ａ    灰分濃度の高い使用済みプラスチックの処理ルート
Ｂ    灰分濃度の低い使用済みプラスチックの処理ルート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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