(57)【要約】【課題】            炭素繊維を含む廃プラスチックを、集塵器の捕集効率の低下を引き起こすとこなく、また炭素繊維の分別という特別な前処理を施すことなく、セメント製造装置において大量に安定的に処理する。【解決手段】        炭素繊維を含む廃プラスチックをセメントキルンに供給し燃焼処理を行うことにより生じる排気ガスを集塵装置に供給して、前記排気ガス中の煤塵を捕集するようにした炭素繊維を含む廃プラスチックの処理方法において、炭素繊維を含む廃プラスチックを平均粒径が３ｍｍ以下になるように粉砕し、セメントキルンの内部温度が１２００℃以上である位置に供給する。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素繊維を含む廃プラスチックをセメントキルンに供給し燃焼処理を行うことにより生じる排気ガスを集塵装置に供給して、前記排気ガス中の煤塵を捕集するようにした炭素繊維を含む廃プラスチックの処理方法において、炭素繊維を含む廃プラスチックを平均粒径が３ｍｍ以下になるように粉砕し、セメントキルンの内部温度が１２００℃以上である位置に供給することを特徴とする炭素繊維を含む廃プラスチックの処理方法。
【請求項２】
前記炭素繊維を含む廃プラスチックと、石炭および／またはオイルコークスを混合したものを粉砕して前記セメントキルンに供給する請求項１記載の炭素繊維を含む廃プラスチックの処理方法。
【請求項３】
前記炭素繊維を含む廃プラスチック中の炭素繊維の含有率は１０〜５０質量％である請求項１または２記載の炭素繊維を含む廃プラスチックの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集塵器によりセメントキルン排気ガス中の煤塵を補足するように構成したセメント製造プロセスにおいて、集塵器の荷電異常による発塵を発生させることなく炭素繊維を含む廃プラスチックを処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、セメント工場はプラスチックや汚泥等の廃棄物をセメント製造の燃料や原料として有効活用するための重要なプロセスとして位置付けられている。例えば、特許文献１には、廃ＦＲＰをセメント製造工程のプレヒーターに投入し、補助燃料として使用する方法が記載されている。
【０００３】
しかし、炭素繊維を含む廃プラスチックをセメントキルンのキルンバーナに投入して処理しようとした場合、セメントキルン排気ガス中の煤塵を捕集するための集塵器において、煤塵の捕集効率の低下を引き起こして発塵に至るという問題が生じる。このため、炭素繊維を含む廃プラスチックをセメント製造装置において処理する場合に、廃プラスチックから予め炭素繊維を除去する必要があった。
【特許文献１】特開平０６−００８２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、捕集効率の低下を引き起こすとこなく、炭素繊維を含む廃プラスチックを炭素繊維の分別という特別な前処理を施すことなく、セメント製造装置において大量に安定的に処理することができる炭素繊維を含む廃プラスチックの処理方法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】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解決するために炭素繊維を含む廃プラスチックの粒径や燃焼温度等の処理条件について鋭意検討を重ねた結果、炭素繊維を完全燃焼せしめて、電気集塵器の荷電異常による捕集効率の低下を防止できる知見を見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は炭素繊維を含む廃プラスチックをセメントキルンに供給し燃焼処理を行うことにより生じる排気ガスを集塵器に供給して、前記排気ガス中の煤塵を捕集するようにした炭素繊維を含む廃プラスチックの処理方法において、炭素繊維を含む廃プラスチックを平均粒径が３ｍｍ以下になるように粉砕し、セメントキルンの内部温度が１２００℃以上である位置に供給することを特徴とする炭素繊維を含む廃プラスチックの処理方法である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、集塵器の捕集効率の低下を引き起こすとこなく安定化させ、炭素繊維の分別を施すことなく、炭素繊維を含む廃プラスチックをセメント製造装置において大量に安定的に処理することができる。また、炭素繊維を含む廃プラスチックを燃料の一部に使用して得られたセメントの品質は、炭素繊維を含む廃プラスチックを使用しない場合に比べて遜色のないものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１を用いて本発明を詳細に説明する。図１は本発明を実施するセメント製造装置の概略図である。まず、本発明において用いられる炭素繊維を含む廃プラスチックについて説明する。本発明において用いられる炭素繊維とは、グラファイト状の炭素からできた高強度、高剛性等の特性に優れた繊維をいう。炭素繊維の一例としては、ポリアクリルニトル（ＰＡＮ）やピッチ系繊維等を酸化性雰囲気中で１５０〜４００℃に加熱することにより耐炎化処理を行なった後、不活性雰囲気中で８００℃〜１４００℃に加熱し炭化処理することにより得られた全体の９０質量％以上が炭素で構成されたものをいう。
【０００８】
ポリエチレン、ポリプロピレン・ポリスチレンなどの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、ＡＢＳやナイロン等を少なくとも一種類以上含む廃プラスチックに対して、上記の炭素繊維が単に混合されたものや、表面にコーティングされたもの、混練、溶融、溶着されたものなどを本発明で用いられる炭素繊維を含む廃プラスチックという。本発明において用いられる炭素繊維を含むプラスチックの具体例としては、炭素繊維を含むプラスチックコンパウンドを使用しているノートパソコンや液晶プロジェクターの廃棄物等が挙げられる。
炭素繊維を含む廃プラスチック中の炭素繊維の含有率は、特に限定されるものではないが、例えば１０〜５０質量％が好ましく使用される。
【０００９】
炭素繊維を含む廃プラスチック用タンク２に貯蔵された炭素繊維を含む廃プラスチックは、ベルトコンベア３によって粉砕装置１に供給される。粉砕装置としては、竪型ローラミルやボールミルなどが挙げられるが、竪型ローラミルが好ましく使用される。炭素繊維を含む廃プラスチックは、粉砕装置１において、平均粒径が３ｍｍ以下に破砕される。ここで、平均粒径とは、粉砕品を篩にかけて篩上の質量％を測定し、篩上質量５０％に相当する径を算出した平均粒子径をいう。
平均粒径が３ｍｍ以下となるように破砕された炭素繊維を含む廃プラスチックは、粉砕装置内を通過する空気によって集塵器４に供給される。集塵器４において捕集された炭素繊維を含む廃プラスチックは、圧縮空気によってキルンバーナ２１および／または廃プラバーナ２２に供給される。
【００１０】
石炭用タンク１８に貯蔵された石炭は、ベルトコンベア２５によって粉砕装置１４に供給される。粉砕装置としては、竪型ローラミルやボールミルなどが挙げられる。破砕された石炭である微粉炭は、粉砕装置内を通過する空気によって集塵器１６に供給される。集塵器１６において捕集された微粉炭は、圧縮空気によってキルンバーナ２１に供給される。
【００１１】
上記においては、炭素繊維を含む廃プラスチックと石炭を個別に粉砕してロータリーキルン６に供給する態様について説明したが、図２に示すように炭素繊維を含む廃プラスチック用タンク１９に貯蔵された炭素繊維を含む廃プラスチックと、石炭用タンク１８に貯蔵された石炭および／またはオイルコークスを混合して粉砕装置１４において粉砕することも可能である。また、炭素繊維を含む廃プラスチックと石炭および／またはオイルコークスとを独立して粉砕装置１４に供給して混合粉砕することも可能である。これにより、炭素繊維を含む廃プラスチックを単独で粉砕する場合と比べて粉砕装置の構成部品の摩耗を少なくすることができる。また、新たな粉砕装置を設置することなく、既存の石炭の粉砕装置を有効利用することができるので経済的に優れている。
【００１２】
本発明において用いられる石炭の種類は、特に制限されず、いかなる種類の石炭を用いても良い。例えば、瀝青炭、無縁炭、泥炭、褐炭及び亜炭から選ばれる１種または２種以上を用いることができる。また、本発明において用いられるオイルコークスとは、石油精製後、アスファルト、ピッチを更に分留した後の残渣をいう。
【００１３】
図１および図２の態様におけるキルンバーナ２１に供給される微粉炭と炭素繊維を含む廃プラスチックの供給割合は、微粉炭と炭素繊維を含む廃プラスチックの総質量を１００とすると、炭素繊維を含む廃プラスチックは、０を超え１０以下、好ましくは０．５以上５以下である。
【００１４】
廃プラバーナ２２に供給された平均粒径が３ｍｍ以下に粉砕された炭素繊維を含む廃プラスチックは、ロータリーキルン６において焼成される。ロータリーキルン６の種類は特に制限されず、例えば、サスペンションプレヒーター（ＳＰ）や、ニューサスペンションプレヒーター（ＮＳＰ）キルンを適用することができる。ロータリーキルン６の温度は、９５０℃から１５００℃である。本発明においては、炭素繊維を含む廃プラスチックをセメントキルン内において温度が１２００℃以上で、滞留時間が３秒以上滞留させることが必要である。
【００１５】
ロータリーキルン６、窯尻８、仮焼炉９、サイクロン２３からの排気ガスは、調湿塔２４に供給される。調湿塔２４で調湿された排気ガスは、原料粉砕装置１０に供給され、セメント原料と熱交換される。熱交換された排気ガスは、電気集塵器１１においてダストが除去された後、煙突１２から排出される。
【００１６】
ここで、電気集塵器１１について図３を用いて説明する。
電気集塵機１１は、約８０ｋＶの直流高電圧を印加した放電極３０と集塵極２９の間に含塵ガス２７を通過させることにより、コロナ放電によってガス中の粒子に電荷をあたえ、帯電粒子を集塵極２９に付着せしめ、ガス中の粒子を除去し、浄化ガス２８を排出している。電気集塵器による集塵は、コロナ放電を利用している。含塵ガス２７中の粒子は負の帯電体となってクーロン力により集塵極に移行する。このようにして無数の粒子が次々に集塵極２９に達する。これらが集塵極２９で大きな集合体となってガス中から落下してガス中から分離して落下する。電気集塵器は集塵効率を一定に保つ為に、電圧計３２で常時電圧を監視し、整流器電圧を一定に保つように努めている。含塵ガス２６中に導電性の高いカーボン繊維が混入すると、集塵極に集められた粒子群が局部的に導電性が高くなり、電気集塵器１１内の電解強度が著しく不均一になり、電圧計３２指示値が低下し、集塵効率低下を招く。特に、電圧計３２指示値が５ｋＶ以上低下すると、煤塵濃度計３３指示値が上昇し、発塵に至る。煤塵濃度計としては、光透過式が挙げられる。
【実施例】
【００１７】
［実施例１］
ポリエチレンの表面に炭素繊維が１０質量％コーティングされた廃プラスチックを、回転型カッター式剪断粗砕機によって、あらかじめ３０ｍｍ以下に予備破砕した後、セパレータ付きの竪型ローラミルの粉砕テーブル中央に供給管を通して供給し、上記廃プラスチックを粉砕テーブルに従動する複数のローラで粉砕して粉砕テーブルの外周より排出し、粉砕物を粉砕テーブル外周下方より噴出するガスによりセパレータに導入し、セパレータで微粉と粗粉とに分級し、微粉成分を製品として回収するとともに、粗粉成分を粉砕テーブル中央に戻し粉砕する。
平均粒径が２ｍｍ，３ｍｍ，３.５ｍｍ，４ｍｍの粉砕品は、セパレータに設置された回転羽の回転数と粉砕テーブル外周下方より噴出するガス量を変えることにより得た。具体的には、２ｍｍを得るためには、回転羽の回転数を上げて、噴出するガス量を低下させた。一方、４ｍｍの粉砕品を得るためには、回転羽の回転数を下げて、噴出するガス量を上昇させた。平均粒径は、以下の方法に従い求めた。篩は、ＪＩＳ  Ｚ  ８８０１  に規定された篩網である公称目開き９．５ｍｍ、４．７５ｍｍ、１．１８ｍｍ、６００μｍ、３００μｍ、１５０μｍのものを使用し、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１の７.２.２項の網篩試験操作に従い篩試験を実施した。この篩分け後、篩上の質量％を測定し、篩上質量５０％に相当する径を算出した平均粒子径とした。
【００１８】
この粉砕品を図１に示すＮＳＰキルンの廃プラバーナ２２に粉砕品を１時間あたり１００ｋｇ投入した。セメント原料、仮焼炉用の微粉炭およびキルンバーナ用微粉炭の１時間あたりの供給量は、それぞれ４００ｔ、１３ｔ、１３ｔであった。プレヒーターから排出される排気ガスは、４００ｋＮｍ３／時間であった。電気集塵器１１において排気ガスに含まれる煤塵を捕集した。煤塵の捕集量は１時間あたり４００ｔであった。操業中における電気集塵器の荷電異常の有無（一時間あたりの変動幅の平均値は、設定電圧±１ｋＶ以下であるか否か）を確認した。結果は表１に示す。その結果、平均粒径が３ｍｍ以下の場合に、電気集塵器の荷電異常は認められず煤塵の捕集効率が安定化した。また、電気集塵器の排気ガスの出口に設置した光透過式の煤塵濃度計の煤塵濃度指示値も、変化は見られなかった。さらに、セメントクリンカの品質は、廃プラスチックを使用しない場合と比べて同等であった。
【００１９】
［比較例１］
実施例１における廃プラバーナ２２に変えて、窯尻８に炭素繊維を含む廃プラスチックを１時間あたり１００ｋｇ投入した以外は、実施例１と同じ条件で炭素繊維を含む廃プラスチックを燃焼処理した。その結果を表１に示す。その結果、いずれの粉砕品も５ｋＶ以上の電圧低下を伴った。
【００２０】
［比較例２］
実施例１における廃プラバーナ２２に変えて、仮焼炉９に炭素繊維を含む廃プラスチックを１時間あたり１００ｋｇ投入した以外は、実施例１と同じ条件で炭素繊維を含む廃プラスチックを燃焼処理した。その結果を表１に示す。その結果、いずれの粉砕品も１０ｋＶ以上の電圧低下を伴った。
【００２１】
【表１】
2007131463.tif 000002
【００２２】
［実施例２］
図２に示す装置において、石炭を１時間あたり１４ｔと、回転型カッター式剪断粗砕機によってあらかじめ７０ｍｍ以下に予備破砕したポリエチレンに５０質量％の炭素繊維が混練された廃プラスチックを１時間あたり０．７ｔとを、粉砕装置１４において混合粉砕した。混合粉砕した粉砕物中の炭素繊維を含む廃プラスチックの平均粒径は、以下に示す方法に従って求めた。粉砕品を１ｋｇ採取し、水を２０Ｌ供給した。水面に浮上した炭素繊維を含む廃プラスチックを掻き取り、４０℃の恒温器で１週間乾燥した。その後、ＪＩＳ  Ｚ  ８８０１  に規定された篩網である公称目開き９．５ｍｍ、４．７５ｍｍ、１．１８ｍｍ、６００μｍ、３００μｍ、１５０μｍの篩を使用し、乾燥物をＪＩＳ  Ｒ  ５２０１の７.２.２項の網篩試験操作に従い篩試験を実施した。この篩分け後、篩上の質量％を測定し、篩上質量５０％に相当する径を算出した平均粒子径とした。その結果、平均粒子径は３ｍｍであった。粉砕品をキルンバーナ２１に供給して燃焼処理を行なった。上記以外は、実施例１と同じ条件において行なった。電気集塵器１１の荷電異常の有無を確認した結果、荷電異常は認められず煤塵の捕集効率が安定化した。また、電気集塵器の排気ガスの出口に設置した光透過式の煤塵濃度計の煤塵濃度指示値も、変化は見られなかった。さらに、セメントクリンカの品質は、廃プラスチックを使用しない場合と比べて同等であった。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、炭素繊維を含む廃プラスチックをセメント製造の原料や燃料として使用する際に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明を実施するセメント製造装置の概略図である。
【図２】本発明を実施する別のセメント製造装置の概略図である。
【図３】電気集塵器の荷電状態を表した概略図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    粉砕装置
２    炭素繊維を含んだプラスチック用タンク
３    ベルトコンベア
４    集塵器
５    ファン
６    ロータリーキルン
７    窯前
８    窯尻
９    仮焼炉
１０  原料粉砕装置
１１  電気集塵器
１２  煙突
１３  サイクロンに供給する原料ライン
１４  粉砕装置
１５  粉砕装置
１６  集塵器
１７  集塵器
１８  石炭用タンク
１９  炭素繊維を含む廃プラスチック用タンク
２０  石炭用タンク
２１  キルンバーナ
２２  廃プラバーナ
２３  サイクロン
２４  調湿塔
２５  ベルトコンベア
２６  ベルトコンベア
２７  含塵ガス
２８  浄化ガス
２９  集塵極
３０  放電極
３１  整流器
３２  電圧計
３３  煤塵濃度計
【図１】
2007131463.tif 000003
【図２】
2007131463.tif 000004
【図３】
2007131463.tif 000005