(57)【要約】【課題】産業廃棄物を燃料や還元剤として有効利用し、ハンドリング性や安全性に優れ、乾燥や熱処理を伴うことなく所望の強度を維持することができる燃焼灰成型品を提供する。【解決手段】有機溶剤又は／及び界面活性剤を含み、含水率６０％以上の高含水廃液Ｌに、熱可塑性廃粉体Ｐを添加してスラリーＳとし、該スラリーに重質油Ｏ及び燃焼灰Ａを加えて混練し、成型する燃焼灰成型品の製造方法等。押出し式の成型機を用い、５０℃以上１５０℃以下の温度で加熱成型することができる。成型品原料の全量に対する高含水廃液及び熱可塑性廃粉体の混合割合を、各々５質量％以上３０質量％以下とし、重質油の混合割合を、１５質量％以上５０質量％以下とすることができる。上記いずれかに記載の方法により、平均粒径２ｍｍ以上１０ｍｍ未満の粒状に成型された燃料や、平均粒径５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の粒状に成型された還元剤を製造することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機溶剤又は／及び界面活性剤を含み、含水率６０％以上の高含水廃液に、熱可塑性廃粉体を添加してスラリーとし、
該スラリーに重質油及び燃焼灰を加えて混練し、成型すること特徴とする燃焼灰成型品の製造方法。
【請求項２】
前記成型とは、押出し式の成型機を用い、５０℃以上１５０℃以下の温度で行う加熱成型であることを特徴とする請求項１に記載の燃焼灰成型品の製造方法。
【請求項３】
前記成型品原料の全量に対する前記高含水廃液の混合割合を、５質量％以上３０質量％以下とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼灰成型品の製造方法。
【請求項４】
前記成型品原料の全量に対する前記熱可塑性廃粉体の混合割合を、５質量％以上３０質量％以下とすることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の燃焼灰成型品の製造方法。
【請求項５】
前記成型品原料の全量に対する前記重質油の混合割合を、１５質量％以上５０質量％以下とすることを特徴とする請求項１乃至４に記載の燃焼灰成型品の製造方法。
【請求項６】
前記請求項１乃至５のいずれかに記載の燃焼灰成型品の製造方法により、平均粒径２ｍｍ以上１０ｍｍ未満の粒状に成型されたことを特徴とする燃料。
【請求項７】
前記請求項１乃至５のいずれかに記載の燃焼灰成型品の製造方法により、平均粒径５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の粒状に成型されたことを特徴とする還元剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼灰成型品の製造方法並びに燃料及び還元剤に関し、特に、安全性やハンドリング性に優れ、成型後の熱処理が不要な燃焼灰成型品の製造方法並びに該方法により製造した燃料及び還元剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
微粉炭、重油、コークス等の燃料を燃焼させた際に生ずる燃焼灰は、固定炭素を多く含有することから、この固定炭素を燃料や還元剤として再資源化しようとする試みが注目を集めている。しかし、燃焼灰は、そのほとんどが１００μｍ以下の粉体であるため、発塵性が高い。そのため、受入、保管、搬送等の差異に発塵及び粉塵爆発に注意が必要である。また、燃焼灰は粉体であるため、そのままでは還元剤として機能しない。
【０００３】
一方、燃焼灰と同様に粉体である微粉炭を還元剤として利用するためには、水、廃有機樹脂粉体や重質油等の結合材を用いて、塊状に成型する等の加工を施す方法が知られている。そこで、この技術を燃焼灰の成形に応用することが可能と考えられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、結合材として水を用いると、炉内での熱損失が大きいことから、燃料としての利用には不適である。また、強度が小さく、炉内へ投下すると崩壊する虞があることから、還元剤としても有効な利用が図れず、成型後の乾燥や熱処理が必須となる。
【０００５】
また、結合材として廃有機樹脂粉体を用いて還元剤を製造する技術は、既に多く開示されているものの、この場合についても同様に、高温の炉内へ投入した際に、強度が保てず、崩壊や飛散することから、還元剤として利用できない。さらに、廃有機樹脂粉体は、発塵性が極めて高いため、そのまま燃焼灰と混合及び成形する場合には、発塵及び粉塵爆発に注意が必要である。
【０００６】
加えて、重質油を結合材として使用すると、炉内の熱により強度が発現し、崩壊や飛散は防げるものの、加熱処理を施さない限り強度の発現は期待できないため、成型後の保管時及び搬送時の取り扱いが煩雑となる。
【０００７】
また、結合材として重質油と廃有機樹脂粉体を用いて製造した例もあるが、廃有機樹脂粉体の添加量を増やすと、それに伴い重質油の粘度が急激に増加し、ハンドリング性が悪くなることから、廃有機樹脂粉体の添加量を制限せざるをえず、処理量に限界があることが知られている。
【０００８】
そこで、本発明は、上記解決課題に鑑みてなされたものであって、燃焼灰、廃有機樹脂粉体や高含水廃液等の産業廃棄物を燃料や還元剤として有効利用できると共に、安全性やハンドリング性に優れ、熱損失の低減や強度発現のため従来必須であった成型後の熱処理等を伴うことなく所望の強度を維持することができる燃焼灰成型品の製造方法等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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、燃焼灰成型品の製造方法であって、有機溶剤又は／及び界面活性剤を含み、含水率６０％以上の高含水廃液に、熱可塑性廃粉体を添加してスラリーとし、該スラリーを重質油及び燃焼灰に加えて混練し、成型すること特徴とする。
【００１０】
そして、本発明によれば、燃焼灰を主原料として、高含水廃液、熱可塑性廃粉体、及び重質油を混練し、成型して燃料や還元剤として利用できるため、産業廃棄物の再資源化を図ることができる。また、炉内へ投入する際に熱損失が生じることから、燃焼灰成型品の原料として一般には用いられることのない高含水廃液を利用できると共に、この高含水廃液の水分を利用して、燃焼灰や熱可塑性廃粉体の発塵を抑え、安全性が高くハンドリング性が良好な燃料や還元剤等へ加工することができる。
【００１１】
前記成型は、押出し式の成型機を用い、５０℃以上１５０℃以下の温度で行う加熱成型であることが好ましい。上記温度で成型するにあたって摩擦熱を最大限利用することが好ましく、摩擦熱のみで上記温度に達しない場合にのみ、内蔵ヒーター等で別途加熱を行う。これにより、成型機の加熱成型のみにより成型品の強度が発現するため、従来技術において成型後に必須であった乾燥や加熱処理が不要となり、その結果として、設備コストや製造コストを低減することができる。
【００１２】
また、前記成型品原料の全量に対する前記高含水廃液の混合割合を、５質量％以上３０質量％以下、より好ましくは、１０質量％以上２０質量％以下とすることができる。これにより、結合材として使用する熱可塑性廃粉体を高含水廃液に混合して分散させることができるため、その発塵に伴う粉塵爆発等を有効に抑えることができ、安全性及びハンドリング性の更なる向上が期待できる。また、成型時には摩擦熱が発生するため、成型品の水分を低減させる効果が期待できる。
【００１３】
前記成型品原料の全量に対する前記熱可塑性廃粉体の混合割合を、５質量％以上３０質量％以下、より好ましくは、５質量％以上１５質量％以下とすることもできる。これにより、成型熱により熱可塑性廃粉体が軟化・流動化し、結合材として機能すると共に、成型後に冷却されることにより、高い冷間強度を発現させることができる。
【００１４】
また、前記成型品原料の全量に対する前記重質油の混合割合を、１５質量％以上５０質量％以下、より好ましくは、２０質量％以上４０質量％以下とすることができる。熱可塑性廃粉体のみを結合材として製造した還元剤は、熱間強度が小さく炉内で崩壊して分散する虞があった。そこで、重質油を成型品原料の一部として適量添加することにより、炉内で加熱され、重質油の熱間強度が発現するため、成型品が崩壊や分散することなく、還元剤として有効に利用することができる。
【００１５】
さらに、本発明は、燃料であって、上記いずれかの製造方法により、平均粒径２ｍｍ以上１０ｍｍ未満の粒状に成型することを特徴とする。また、本発明は、還元剤であって、上記するいずれか製造方法により、平均粒径５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の粒状に成型することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、燃焼灰、廃トナーや高含水廃液等の産業廃棄物を燃料や還元剤として有効利用することができ、ハンドリング性や安全性に優れ、熱損失の低減や強度発現のための熱処理等を伴うことなく所望の強度を維持することができる燃焼灰成型品の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る燃焼灰成型品の製造方法を実施するためのシステムの全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る燃焼灰成型品の製造方法を実施するためのシステムの全体構成図を示す。この燃焼灰成型品製造システム１（以下、「製造システム」と略称する）は、熱可塑性廃粉体Ｐと高含水廃液Ｌを混合撹拌する混合撹拌槽２と、混合撹拌槽２で均質化されたスラリーＳを貯留する貯留槽３と、上記スラリーＳと燃焼灰Ａと重質油Ｏとを混練する混練機４と、上記混練された混合物Ｍを押出し成型する押出し成型機５と、燃焼灰Ａ等の各原料を貯蓄するタンク７、８、９等を備える。
【００２０】
熱可塑性廃粉体Ｐとは、熱を加えることにより軟化する粉状の廃棄物であって、廃トナーや、廃塗料等が含まれる。
【００２１】
高含水廃液Ｌとは、廃有機溶剤又はその水分離工程で発生した含有機溶剤廃液、及び界面活性剤、又は界面活性剤を含む製品の製造工程で発生した含界面活性剤廃液をいう。有機溶剤及び界面活性剤の含有率は特に限定されないが、０．５質量％以上５質量％以下のものが好ましく、本発明では、含水率６０％以上の廃有機溶剤等を取り扱うことができる。
【００２２】
燃焼灰Ａとは、微粉炭、重油、コークスなどの燃料を燃焼した際に発生した未燃カーボンを含む灰をいう。重質油Ｏとは、石炭系又は石油系のものを指し、コールタール、タール、アスファルト、重油等をいう。
【００２３】
混合撹拌槽２は、熱可塑性廃粉体Ｐと高含水廃液Ｌとを旋回羽根等によって槽内で撹拌して混合するために備えられる。
【００２４】
貯留槽３は、混合撹拌槽２で混合された熱可塑性廃粉体Ｐと高含水廃液ＬとのスラリーＳを一時的に貯留するために備えられる。混合物を貯留せずに直接混練機４に供給する場合には、貯留槽３を省略することができる。
【００２５】
混練機４は、熱可塑性廃粉体Ｐと高含水廃液ＬとのスラリーＳに燃焼灰Ａと重質油Ｏとを添加して混錬するために備えられ、回転羽根、パドル、リボン式等一般的なものを使用することができる。
【００２６】
押出し成型機５とは、混練機４で混練されたＭを押出しながら成型するために備えられ、スクリュー式やロール式の押出し成型機等が含まれる。尚、構成を説明するにあたり、本実施例では、押出し成型機を採用し説明したが、これに限定する必要はなく、成型時に熱の発生が期待し得るものや、加熱機構を付与できるものであれば、他の方式によるものでもよい。
【００２７】
貯蔵タンク７、８、９は、本発明に係る燃焼灰成型品の原料である高含水廃液Ｌ、燃焼灰Ａ、重質油Ｏを貯留するためのタンクである。尚、熱可塑性廃粉体Ｐは、袋６に詰めた状態で受け入れられる。
【００２８】
次に、上記構成を有する製造システム１を用いた、本発明に係る燃焼灰成型品の製造方法について、図１を参照しながら説明する。
【００２９】
熱可塑性廃粉体Ｐ及び高含水廃液Ｌが、袋６及びタンク７から各々混合撹拌機２へ供給されると、混合撹拌機２において、高含水廃液Ｌに熱可塑性廃粉体Ｐが均質に分散するように撹拌されてスラリーＳとなる。ここで、高含水廃液Ｌは、成型品原料の全質量に対し、５質量％〜３０質量％、より好ましくは１０質量％〜２０質量％とする。また、熱可塑性廃粉体Ｐは、成型品原料の全質量に対し、５質量％〜３０質量％、より好ましくは５質量％〜１５質量％とする。
【００３０】
熱可塑性廃粉体Ｐ及び高含水廃液ＬのスラリーＳは、貯留槽３で一時的に貯留された後、混練機４へと運ばれ、貯留タンク８及び９から燃焼灰Ａ及び重質油Ｏが各々添加され、混練される。この際、重質油Ｏは、成型品原料の原質量に対して１５質量％以上５０質量％以下、より好ましくは２０質量％以上４０質量以下％とする。
【００３１】
混練機４で混練した後、混合物Ｍは押出し成型機５へ供給され、５０℃〜１５０℃の温度で、円柱状のペレットとして押出し成型される。
【００３２】
次に、上記製造システム１で還元剤として製造した成型品の強度を測定した結果を、表１に示す。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
各試験サンプルは、燃焼灰Ａとして石油コークス灰、高含水廃液Ｌとして含溶剤廃液、熱可塑性廃粉体Ｐとして廃トナー、重質油Ｏとしてコールタールを表１に記載の分量で、８０℃で加熱成型したものである。また、その形状は、直径１５ｍｍ、高さ１５〜２０ｍｍの円柱状のものを使用した。
【００３５】
成型品の強度試験は、造粒物の強度試験方法「ＪＩＳ  Ｚ  ８８４１」のうち、落下強度試験に準拠して行った。具体的には、試験サンプルを１．６ｍの高さから落下させた後、その落下後の試験サンプルを３ｍｍ篩で篩う。これを３回繰り返し、３ｍｍ以上の粒子が落下試験前の総質量に対して８０％以上存在する場合には強度良好（○）とし、その他の場合には強度不十分（×）として判定した。
【００３６】
成型後、成型品が室温付近まで十分に冷めた後に、上記強度試験を実施して得られた強度を冷間強度とした。また、室温付近まで十分に冷めた成型品を、１０００℃に保持された電気炉内に静置し、１０分間加熱した後、上記強度試験を実施して得られた強度を熱間強度とした。
【００３７】
表１を見ると、結合材を殆ど使用しない場合、即ち、廃トナーやコールタールを使用しない場合（比較例１）や、その量が成型品の全質量に対して微量である場合（比較例４）には、冷間強度も熱間強度も不十分（×）であることが分かった。また、廃トナーのみを使用する場合（比較例２）は、冷間強度は良好（○）、熱間強度は不十分（×）となり、コールタールのみ使用した場合（比較例３）は、冷間強度が不十分（×）、熱間強度は良好（○）という結果となった。
【００３８】
これに対し、本発明の製造方法により、廃トナーとコールタールの双方を、成型品の全質量に対して所定量以上添加し、成型品を製造した場合(実施例１〜３）には、冷間強度も熱間強度も共に良好（○）となった。特に、比較例４と実施例１とを対比すると、石油コークス灰３質量％を廃トナー３質量％に置き換えるだけで、成型品の強度が大幅に改善されていることが判る。
【００３９】
以上より、本実施形態によれば、産業廃棄物を燃料や還元剤として有効利用することができると共に、ハンドリング性や安全性が高く、熱損失の低減や強度発現のための熱処理等を伴うことなく所望の強度を維持することができる燃焼灰成型品の製造方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１  燃焼灰成型品製造システム
２  混合撹拌槽
３  貯留槽
４  混練機
５  押出し成型機
６  袋
７〜９  タンク
Ａ  燃焼灰
Ｌ  高含水廃液
Ｏ  重質油
Ｐ  熱可塑性廃粉体
Ｓ  スラリー
【図１】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年6月14日(2012.6.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機溶剤又は／及び界面活性剤を含み、含水率６０％以上の高含水廃液に、熱可塑性廃粉体を添加してスラリーとし、
該スラリーに重質油及び燃焼灰を加えて混練し、成型する燃焼灰成型品の製造方法であって、
前記成型品原料の全量に対する前記高含水廃液の混合割合を、５質量％以上３０質量％以下とし、
前記成型品原料の全量に対する前記熱可塑性廃粉体の混合割合を、５質量％以上３０質量％以下とし、
前記成型品原料の全量に対する前記重質油の混合割合を、１５質量％以上５０質量％以下とし、
押出し式の成型機を用い、５０℃以上１５０℃以下の温度で成型することを特徴とする燃焼灰成型品の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の燃焼灰成型品の製造方法により、平均粒径２ｍｍ以上１０ｍｍ未満の粒状に成型されたことを特徴とする燃料。
【請求項３】
請求項１に記載の燃焼灰成型品の製造方法により、平均粒径５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の粒状に成型されたことを特徴とする還元剤。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、有機溶剤又は／及び界面活性剤を含み、含水率６０％以上の高含水廃液に、熱可塑性廃粉体を添加してスラリーとし、該スラリーに重質油及び燃焼灰を加えて混練し、成型する燃焼灰成型品の製造方法であって、前記成型品原料の全量に対する前記高含水廃液の混合割合を、５質量％以上３０質量％以下とし、前記成型品原料の全量に対する前記熱可塑性廃粉体の混合割合を、５質量％以上３０質量％以下とし、前記成型品原料の全量に対する前記重質油の混合割合を、１５質量％以上５０質量％以下とし、押出し式の成型機を用い、５０℃以上１５０℃以下の温度で成型することを特徴とする。