(57)【要約】【課題】再利用可能なプラスチックを効率的に精度良く大量に分離、抽出し、リサイクルする技術を提供する。【解決手段】廃プラスチック中の混入異物除去において、系外に排出された再利用可能なプラスチックとリサイクル不適異物との混合物を、搬送コンベア８上のレベラー１０にて層厚みを均一に積み付ける操作をした後、磁力選別機１１にて磁性金属を除去し、更に風力選別機１２にて再利用可能なプラスチックを分離、抽出し、プラスチックを再利用する設備へ投入することを特徴とする再利用可能なプラスチックとリサイクル不適異物の振り分け処理方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃プラスチック中の混入異物除去において、系外に排出された再利用可能なプラスチックとリサイクル不適異物との混合物を、搬送コンベア上のレベラーにて層厚みを均一に積み付ける操作をした後、磁力選別機にて磁性金属を除去し、更に風力選別機にて再利用可能なプラスチックを分離、抽出し、プラスチックを再利用する設備へ投入することを特徴とする再利用可能なプラスチックとリサイクル不適異物の振り分け処理方法。
【請求項２】
搬送コンベアの速度が１０〜２０ｍ／min.であり、レベラーで均一に積み付けられた搬送物の層厚が１００〜２００ｍｍであり、ベルト巾が６００〜９００ｍｍの磁選機において搬送物上端と磁選機との距離と磁力の関係が、０．３〜２．０ガウス／ｍｍの範囲で磁力選別することを特徴とする請求項１に記載された再利用可能なプラスチックとリサイクル不適異物の振り分け処理方法。
【請求項３】
前記風力選別において、風の噴出しを水平方向に対し２０〜３０度の角度で斜め上向きに、風速１０〜２０ｍ／ｓで風量を再利用可能なプラスチックとリサイクル不適異物との混合物１トン当り２５００〜４５００Nm3／ｔとすることを特徴とする請求項１に記載の再利用可能なプラスチックとリサイクル不適異物の振り分け処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃プラスチック中に含まれる混入異物の除去において、系外に排出された再利用可能なプラスチックとリサイクル不適異物との混合物から再利用可能なプラスチックを振り分ける方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、廃プラスチックは、焼却されるか、埋め立て処分されるかであった。その結果、
埋め立て処分場の逼迫や焼却排ガスの問題が深刻な社会問題となっていた。
【０００３】
廃棄物問題の解決と二酸化炭素低減による地球温暖化防止という大きな二つの社会要請に応えるため、種々の廃プラスチックのリサイクル処理が実施されている。例えば、その方法として、油化、高炉還元、ガス化、コークス炉化学原料化がある。油化とは、廃プラスチックを無酸素状態で高温に加熱することで分子を切断し、低分子の有機物である油を得る方法である。高炉還元は、廃プラスチックをコークスや粉炭の代わりに高炉へ吹き込み、鉄鉱石の還元剤として使う方法である。ガス化は、プラスチックの主成分のポリマー分子が炭素原子と水素原子から構成されていることを利用したもので、廃プラスチックを破砕、簡易成形後、専用のガス化炉で少量の酸素と蒸気を添加することで、二酸化炭素と水素主体の合成ガスにするものである。例えば、そのうち廃プラスチックをコークス炉で乾留するコークス炉化学原料法は、大量のリサイクルが可能な経済的な方法であり、燃料ガス、油化物とともに、コークスも回収できることから、利用用途の多面化からも優れた方法である。
【０００４】
その乾留方法は、廃プラスチックを石炭と混合してコークス炉中に入れ、約１２００℃で乾留する方法であり、使用する廃プラスチックの種類によって異なるものの、使用した廃プラスチックの約１５〜２０％はコークスに、約２５〜４０％は油化物に、約４０％はコークス炉ガス（水素とメタンを主成分とするガス）になる。廃プラスチック起因のコークスは、石炭起因のコークスと混合した状態で、コークス炉から排出され、高炉や合金製造工程等での還元剤や燃料として利用される。
【０００５】
コークス炉で廃プラスチックを乾留する方法は、経済的に有効な手段であるが、石炭と同様に例えばコークス炉への輸送、装入等のハンドリング性をもたせるために、造粒物に減容成形している。ここで造粒物を成形する際に異物が混入していると、破砕機の刃物を欠損させたり、減容成形設備のノズル詰まりや混練スクリューの摩耗を促進する問題がある。また場合によっては造粒物にせず、破砕物のままでも乾留する場合もある。
【０００６】
この造粒物を製造処理するまでの事前処理工程においては、まず自治体より収集運搬した廃プラスチックベールを破袋、開梱し、プラスチック以外の異物を選別除去する。住民が分別し、市町村で粗選別を実施しても不定期に混入する金属類、無機系物質、食物残渣等は避けられない。識別可能な異物は、人手による手選別にて、また磁力選別機、アルミ選別機、振動篩、風力選別機といった機械選別によって異物を取り除く。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来より廃プラスチック中に混入している異物を除去する方法として、磁力選別や風力選別が実施されていた。しかしこの際、異物に引っ掛かった一部の再利用可能なプラスチックまでが、リサイクル不適異物に絡まったり、引っ掛かったりして系外へ排出されてしまうため、歩留りの低下を招く問題があった。ここでリサイクル不適異物とは、鉄系の磁性金属やアルミ片、ステンレス片といった非磁性金属、それに瓶や陶器のかけらなど非金属性のリサイクルできないものをいう。
【０００８】
この系外へ排出される再利用可能なプラスチックとリサイクル不適異物の混合物については、その内訳は、例えば重量比でリサイクル不適異物が約４０％に再利用可能プラスチック約６０％もの割合での混合となっており、非常に無駄が大きかった。このような再利用可能なプラスチックとリサイクル不適異物との混合物を再分離するためには、例えば、特許文献１に記載されているような金属選別や風力選別を施して、金属異物と廃プラスチックの混合物を選別する方法がある。
【０００９】
しかし、従来の方法では単に磁力選別などをするだけで、混合物の層厚みコントロールやコンベア速度と磁力の関係、また風力選別についても風速、風量や噴出し角度の適切な条件についての十分な知見がないために、同じ処理を繰り返しても分離効率が低かった。このためリサイクル不適異物と混合した再利用可能なプラスチックまでがリサイクルされずに処分され、再資源化歩留まりの低下を招いていた。そこで、異物に引っ掛かって系外に送られた再利用可能なプラスチックを効率的に精度良く大量に分離、抽出し、リサイクルするための従来技術に無い新しい分離技術が求められていた。
【特許文献１】特開２０００−２０２８２９号公報
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その内容は（１）から（３）に記載される通りである。
（１）  廃プラスチック中の混入異物除去において、系外に排出された再利用可能なプラスチックとリサイクル不適異物との混合物を、搬送コンベア上のレベラーにて層厚みを均一に積み付ける操作をした後、磁力選別機にて磁性金属を除去し、更に風力選別機にて再利用可能なプラスチックを分離、抽出し、プラスチックを再利用する設備へ投入することを特徴とする再利用可能なプラスチックとリサイクル不適異物の振り分け処理方法。
（２）  搬送コンベアの速度が１０〜２０ｍ／min.であり、レベラーで均一に積み付けられた搬送物の層厚が１００〜２００ｍｍであり、ベルト巾が６００〜９００ｍｍの磁選機において搬送物上端と磁選機との距離と磁力の関係が、０．３〜２．０ガウス／ｍｍの範囲で磁力選別することを特徴とする（１）項に記載された再利用可能なプラスチックとリサイクル不適異物の振り分け処理方法。
（３）  前記風力選別において、風の噴出しを水平方向に対し２０〜３０度の角度で斜め上向きに、風速１０〜２０ｍ／ｓで風量を再利用可能なプラスチックとリサイクル不適異物との混合物１トン当り２５００〜４５００Nm3／ｔとすることを特徴とする（１）項に記載の再利用可能なプラスチックとリサイクル不適異物の振り分け処理方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、系外に排出された再利用可能なプラスチックとリサイクル不適異物との混合物から効率よく鉄系磁性金属異物を取り除き、再利用可能なプラスチックとリサイクル不適異物との混合物の発生率を低減させることがでる。
【００１２】
また、本発明により、最終的なリサイクル不適異物の発生率を低減することでできる。
【００１３】
さらに、本発明により、これまで処分に廻されていたリサイクル可能なプラスチックが有効利用されるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明が適用できる廃棄物は、廃プラスチック、廃繊維、紙くず等の比重が１前後であって、面積の広いものを対象とする。更に本発明では、これらを原料に廃プラスチックもしくは廃繊維、紙くずの破砕物または造粒物を製造する。また、これらの混合物を同時に処理することもある。まず従来法による廃プラスチックの処理フローの代表的な例として、図１に従い説明する。尚、本発明については、廃プラスチックについて説明するが、廃繊維や紙くずについても同様の方法で実施が可能である。
【００１５】
最初に原料の本プラスチックを破砕機１により適切なサイズに破砕する。破砕の目的は、異物を取り除き易くするために適切なサイズにすることである。破砕するサイズによって異物の除去し易さが決まるため、一般的には最大長さ５００ｍｍ以下にすることが望ましい。その後、風力選別機２にて比重差を利用してリサイクル不適異物と再利用可能なプラスチックの混合した重質物と再利用可能なプラスチックの比率の高い軽質物に粗く振り分けられる。軽質物は二次破砕機６へ直接搬送される。重質物は磁力選別３にて鉄系の磁性金属を除去し、アルミ選別機４でアルミ片を、そして振動篩５にて砂や瓶のかけらなどの異物除去が行われる。次に、二次破砕機６にて１０〜５０ｍｍ以下のサイズに切断される。この切断されたプラスチック片を成形装置７に供給して成形する。なお、ここで除去されたリサイクル不適異物は、搬送コンベア８によってフレコン等の容器９に詰められ、処分される。
【００１６】
次に本発明による廃プラスチックの処理フローを図２に示す。機械選別には、風力選別機２、磁力選別機３、アルミ選別機４、振動篩５があるが、このうち最低１つ以上の装置があればよい。機械選別により除去されたリサイクル不適異物の中には、異物に絡まったり、引っ掛かったりした再利用可能なプラスチックも含まれる。このため、コンベア８上でレベラー１０を用いて、この再利用可能プラスチックとリサイクル不適異物との混合物の層厚みを均一にする。
【００１７】
そして、磁性金属を取り除いた後に、風力選別機１２に投入し、比重差を利用して重質物であるリサイクル不適異物と軽質物である再利用可能なプラスチックに分離し、再利用可能なプラスチックのみを回収する。そして再利用可能なプラスチックは、再投入搬送パイプコンベア１３で搬送され、二次破砕機６もしくは造粒機７へ投入され、再利用される。尚、重質物であるリサイクル不適異物は、フレコン等の容器９に詰められ処分される。
【００１８】
図３に本発明による搬送コンベアとレベラーと磁力選別機の関係を示す。コンベアのゴムベルト１７に載って搬送される再利用可能プラスチックとリサイクル不適異物との混合物１８は、架台フレーム２２に設置されたレベラー１０によって混合物の層厚み１９が１００〜２００ｍｍとなるように均一に積み付けする。このレベラーとは、ベルトコンベアのフレームの両サイドに架台を取付け、搬送物の層厚みを均等に積み付けるための鋼板を架台にボルトで固定するタイプのものである。このとき、混合物の層厚みを可変できるように架台のボルト取付用孔は、長孔加工としておくとよい。次に磁力選別機のマグネット２１にて磁着物２４を吸着し、取り除く。ここでは、磁力選別機と混合物上端との距離２０を調整できるように磁力選別機は吊り下げ式とし、磁力選別機の高さ調整装置２３のボルトネジを締め込んだり弛めたりすることによって高さ調整が可能な方式とする。
【００１９】
このとき重要な点は、再利用可能なプラスチックとリサイクル不適異物との混合物１８の層厚み１９を１００〜２００ｍｍに均一化することにより、磁着物２４の除去効率を高めることにある。この層厚みが１００ｍｍ未満であると、コンベア搬送の効率が低下するため、処理量を確保するためにはコンベア速度を上げなければならない。すると磁着物２４を十分に取り除くことができず、磁性金属異物の除去効率の低下につながる。また、層厚みが２００ｍｍを超えると、混合物の下層に埋もれた磁着物２４がマグネット２１に吸着される際に磁着物２４の上を覆っている再利用可能なプラスチックの多くが一緒に持ち出されるため、歩留まりの向上が期待できない。このため、処理量を確保しながら効率的に磁着物２４を取り除くためには、再利用可能なプラスチックとリサイクル不適異物との混合物１８の層厚み１９は、１００〜２００ｍｍであることが好ましい。
【００２０】
例えば最も操業し易いのは、この磁力選別機と混合物上端との距離２０が２５０〜４５０ｍｍで磁力の強さが１５０〜５００ガウスのものであり、０．３〜２．０ガウス／ｍｍの範囲で使用する。このとき０．３ガウス／ｍｍ未満であると磁性金属異物を十分に磁着できずに取り逃しが出る。また、２．０ガウス／ｍｍを超えると、磁力選別機の設備仕様が過大でオーバースペックにより設備費が高価になるばかりでなく、ランニングコストの悪化を招くことになる。
【００２１】
図４に本発明による磁力選別機の構造を示す。磁着物２４を吸着するマグネット２１と磁着物２４を運搬し、取り出す磁選機ゴムベルト２５、この磁選機ゴムベルト２５を駆動するための駆動モーター１４、駆動ローラー１５、従動ローラー１６から成り、マグネットの周りを磁選機ゴムベルト２５が回転して、吸着された磁着物２４をその都度コンベアの外側に取り出す。
【００２２】
図５に本発明による風力選別機の構造を示す。前述の磁力選別機１１にてマグネット２１に吸着される鉄系の磁着物２４を取り除かれた後、投入口２６から投入され、押込み風量供給口２７から噴出される風にて吹き飛ばされる。土砂等の重質物は、手前側に落下し重質物貯留ホッパー３０に溜められ、重質物排出用フィーダー３２にて切り出され、フレコン等の容器９に回収しリサイクル不適異物として処分される。一方、軽質の再利用可能なプラスチックは、風の力で奥側に飛ばされて軽質物貯留ホッパー２９に溜められ、軽質物排出用フィーダー３１にて切り出される。そして再投入搬送パイプコンベア１３にて二次破砕機６や造粒機７に再投入される。
【００２３】
ここでのポイントは、押込み風量供給口の噴出し角度θを水平に対して２０〜３０度の
範囲で斜め上向きとし、風速１０〜２０ｍ／ｓで再利用可能なプラスチックとリサイクル不適異物との混合物１ｔｏｎ当りの噴出し風量を２５００〜４５００Nm3／ｔとすることである。この噴出し角度が２０度未満、もしくは再利用可能なプラスチックとリサイクル不適異物との混合物１ｔｏｎ当りの風量が２５００Nm3／ｔ未満以下であると、軽質であることを特徴とする再利用可能なプラスチックの多くが、重質物貯留ホッパー３０側へ流れてしまい、歩留まりの向上を図ることができない。また、噴出し角度が３０度超、もしくは風量が４５００Nm3／ｔ超であると、取り除くべきリサイクル不適異物までもが、軽質物貯留ホッパー２９側へ飛ばされてしまい、再利用可能なプラスチックの十分な分離回収ができない。
【００２４】
本発明による効果を図６及び図７に示す。図６は、再利用可能なプラスチックとリサイクル不適異物との混合物の層厚みと磁力選別後の混合物発生率の関係を示す。レベラーにて混合物の層厚みを１００〜２００ｍｍに制御することで、効率よく鉄系磁性金属異物を取り除き、再利用可能なプラスチックとリサイクル不適異物との混合物の発生率を低減させることができた。
【００２５】
また図７は、風力選別機の噴出し風量と最終的なリサイクル不適異物の発生率の関係を
示す。風の噴出し角度θ＝２５°とした場合、再利用可能なプラスチックとリサイクル不適異物との混合物１ｔｏｎ当りの噴出し風量を２５００〜４５００Nm3／ｔｏｎの範囲に制御することで、最終的なリサイクル不適異物の発生率を低減することでできた。
【００２６】
このように磁力選別機と風力選別機の最適な運転条件を組み合わせることにより、系外に排出された再利用可能なプラスチックとリサイクル不適異物との混合物中に含まれる再利用可能なプラスチックのみを分離回収し、二次破砕機もしくは造粒機に搬送、再投入することで最終的なリサイクル不適異物の発生率を低減させることができた。その結果、歩留まりが向上し、これまで処分に廻されていたリサイクル可能なプラスチックが有効利用されるようになった。
【実施例１】
【００２７】
自治体より収集運搬した元々の原料となる廃プラスチックベール中における再利用可能なプラスチックとリサイクル不適異物の内訳およびその組成割合の一例を表１に記載する。
【００２８】
これは、元々の原料となる廃プラスチックベールを土間に拡げたブルーシートの上に置き、エアーピックを使って人力で開梱、人手によって再利用可能なプラスチックとリサイクル不適異物に選別した時のそれぞれの重量を実測し、組成割合を示したものである。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
表２は、従来法および本発明による分離技術を適用した場合のリサイクル比率とリサイクル不適異物の内訳についてフロー図で示したものである。元々の原料となる廃プラスチックベール中の再利用可能なプラスチックの割合は９８．９％あるにもかかわらず、従来技術による分離方法による実際のリサイクル比率は、８８．２％であった。ここに機械選別にて系外へ排出されたリサイクル不適異物の内訳は、鉄系異物が０．４％、アルミ片やステンレス片などの非磁性異物が０．１％、瓶や陶器のかけらなどの非金属性異物が０．１％そしてリサイクル不適異物と再利用可能なプラスチックとの混合物が６．２％であった。ちなみに残りの５％は、元々の原料プラスチックベール中に含有される水分であり、これが蒸発したと推定される。
【００３１】
このため、リサイクル不適異物と再利用可能なプラスチックとの混合物６．２％中に混入する再利用可能なプラスチックのみを分離抽出することで歩留まり改善を図ろうとした。
【００３２】
【表２】
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【００３３】
表３は、本発明による分離技術における磁力選別機と風力選別機の最適運転条件を探索するために、それぞれの運転条件におけるリサイクルされる比率を表したものである。最もリサイクル比率を向上させることができた運転条件の実施例を挙げる。まずコンベア搬送速度１０ｍ／ｍｉｎ．で運転中のコンベア上に設置され、架台フレームに固定されたレベラーにて混合物の層厚みをほぼ均一に１５０ｍｍとなるように積み付けした。このときの混合物上端と磁選機マグネットとの距離は、２００ｍｍとなった。そして、磁選機巾８００ｍｍで混合物上端と磁選機マグネット間距離が２００ｍｍのエリアで磁力３００ガウスとする磁力選別機を通すことで、この再利用可能なプラスチックとリサイクル不適異物の混合物から鉄系磁性異物の除去を図った。
【００３４】
【表３】
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【００３５】
次に風力選別機に投入し、風速１５ｍ／ｓで風量３５００Nm3／ｔにて噴出し角度を
２５°とした条件にてアルミ片やその他重量異物の除去を図った。本発明による分離技術によって振り分けられた最終的なリサイクル不適異物の組成割合は、鉄系異物が０．２％、非磁性異物が０．１％、非金属性異物が０．１％、その他混合異物が０．９％となり、従来に対してリサイクルされる比率を４．９％改善することができた。
【００３６】
これによって、自治体より収集運搬した元々の原料となる廃プラスチックベール中の再利用可能なプラスチックの割合９８．９％に対して、従来法ではリサイクル率８８．２％であったが、本発明による分離技術の適用によって９３．１％までリサイクル比率を高めることができた。この結果、歩留まりが向上し、従来は処分されていた再利用可能なプラスチックが有効利用されるようになった。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明により、廃プラスチック中に含まれる混入異物の除去において、系外に排出された再利用可能なプラスチックとリサイクル不適異物との混合物から再利用可能なプラスチックを振り分けることができるので、プラスチックのリサイクルに極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来法による廃プラスチックの処理フローを示す図
【図２】本発明による廃プラスチックの処理フローを示す図
【図３】本発明による搬送コンベア、レベラー、磁力選別機の関係を示す図
【図４】本発明による磁力選別機の構造を示す断面図
【図５】本発明による風力選別機の構造を示す断面図
【図６】本発明による再利用可能プラスチックとリサイクル不適物との混合異物の層厚みと最終的なリサイクル不適異物発生率の関係を示す図
【図７】本発明による風力選別機の廃プラスチック１ｔ当り噴出し風量と最終的なリサイクル不適異物発生率の関係を示す図
【符号の説明】
【００３９】
１：破砕機
２：風力選別機
３：磁力選別機
４：アルミ選別機
５：振動篩
６：二次破砕機
７：造粒機
８：搬送コンベア
９：リサイクル不適異物処分
１０：レベラー
１１：磁力選別機
１２：風力選別機
１３：再投入搬送パイプコンベア
１４：駆動モーター
１５：駆動ローラー
１６：従動ローラー
１７：ゴムベルト
１８：再利用可能プラスチックとリサイクル不適異物との混合物
１９：混合物の層厚み
２０：混合物の層上端とマグネットまでの距離
２１：マグネット
２２：架台フレーム
２３：磁力選別機上下位置調整装置
２４：磁着物（磁性金属異物）
２５：磁選機ベルト
２６：風力選別機投入口
２７：押込み風量供給口
２８：排風ダクト
２９：軽質物貯留ホッパー
３０：重質物貯留ホッパー
３１：軽質物排出用フィーダー
３２：重質物排出用フィーダー
３３：仕切り板
【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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