(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃プラスチックに含まれる多種多様なプラスチックの比重差を利用して廃プラスチックを連続的に供給して比重分離するための比重分離装置において、該比重分離装置の上流側に、廃プラスチックを破砕した、軽重フラフ群を含む廃プラスチックフラフと水とを供給して混合攪拌するための混合攪拌槽と、該混合攪拌槽から送出された混合スラリを減圧脱気するための真空脱気塔と、廃プラスチックの軽質フラフ群を水に浮かし、重質フラフ群を水に沈めるための比重分離槽とを有し、前記真空脱気塔と前記比重分離槽とを接続するラインの一端が、前記比重分離槽の水中に臨むことを特徴とする比重分離装置。
【請求項２】
前記真空脱気塔は、混合スラリを投入するための上部投入口と、互いに協働して横断面積を略覆う形状をそれぞれ有し、前記真空脱気塔の長手方向に所定の間隔を隔てて配置された一対の棚を上部から下部に向けて複数段有する請求項１に記載の比重分離装置。
【請求項３】
前記一対の棚の一方は、前記真空脱気塔の横断面内略中央部に配置された上部が尖った傘形状を有し、前記一対の棚の他方は、前記真空脱出塔の内周面全体に亘って配置され、且つ下方に向けて縮径の環状形状を有する請求項２に記載の比重分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃プラスチックの比重分離装置に関し、さらに詳細には装置全体の小型化を図りつつ、ポリエチレンと塩化ビニルを含む廃プラスチックの形態によらずに比重分離可能な比重分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般廃棄物系プラスチック（以下、廃プラスチックという）に含まれた多種多様なプラスチックの比重差を利用して、かかるプラスチック同士を分離する比重分離法として、例えば浮力差を利用した比重分離法、遠心力差を利用した所謂ハイドロサイクロンによる比重分離法が知られている。
前者の比重分離法は、ポリエチレンと塩化ビニルとを含む電線被覆材プラスチックの分離法として、主に研究開発されている。この方法は、水を入れた槽に粉砕した電線被覆材プラスチックを投入して、比重約1.35乃至1.45の塩化ビニルが水に沈み、比重約0.92乃至0.96のポリエチレンが水に浮くことを利用してポリエチレンと塩化ビニルとを分離させる方法である。
【０００３】
しかし、この方法にあっては、電線からむしりとられた廃プラスチックを粉砕したプラスチック粒子の表面は、凹凸を含む複雑な形状をなすため、表面に空気が付着又は吸着し、その結果、プラスチック粒子、特に塩化ビニルの表面が十分に水に濡れず、見かけの比重が軽くなり、本来水に沈むべきはずの塩化ビニルが沈降せず、水に浮くポリエチレンと混合し、ポリエチレンと塩化ビニルとの分離を困難にしていた。
かかる問題を解決すべく、本発明者は特願平4-264652号公報にて、比重分離の前に廃プラスチックを真空脱気して、プラスチック粒子の表面に付着した空気を取り除いて、プラスチック粒子、特に塩化ビニル粒子の表面を水に濡れやすくするための真空脱気装置を備えた比重分離装置を提案している。
【０００４】
図２を参照しながら、かかる比重分離装置100 を概略説明すれば、廃プラスチックフラフを充填した供給ホッパー90と仕切り弁130 を介して接続され、さらに内部を真空引きするための真空ポンプ110 を備えた減圧容器120 と、この減圧容器120 の直ぐ下方に仕切り弁130 を介して接続され、同様に内部を真空引きするための真空ポンプ140 と、攪拌機150 とを備えた混合攪拌槽160 と、混合攪拌槽160 から送出された混合スラリから塩化ビニルを分離させる比重分離槽170 と、比重分離槽170 によって選別された軽質フラフ群、重質フラフ群をそれぞれ脱水乾燥し、脱水した余剰水を系内に戻すための脱水乾燥装置180 とから概略構成されている。かかる比重分離装置100 によれば、減圧容器120 及び混合攪拌槽160 による減圧脱気作用によって親水性を獲得した塩化ビニルを比重分離槽内170 で確実に水に沈ませることによって、廃プラスチックを比重分離することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる比重分離装置にあっては、真空脱気時と比重分離時にそれぞれ問題を引き起こす。
先ず、真空脱気時にあっては、混合フラフが混合攪拌槽に送出される前に真空引きする方式を採用するため、第１に、混合フラフの供給をバッチ処理にせざるを得ず、それに起因して処理効率の低下を招く。第２に、かかるバッチ処理のために、仕切弁等の設置或いは真空ポンプの大容量化が要求される。本発明者は実験によりプラスチック粒子の表面が十分に水に濡れる（親水性）のに必要な真空度は約100Torr であり、高い真空度が要求されないことを確認している。従って、この意味において従来の比重分離装置は、プラスチック粒子、特に塩化ビニルの親水性確保にとって過剰設備といえる。
【０００６】
又、ポンプのNPSH確保の観点から混合攪拌槽の据え付け位置は、必然的に高くならざるを得えず、さらに比重分離に先立つ、廃プラスチックの真空脱気化と、塩化ビニルとポリエチレンの分離防止のための廃プラスチックと水との懸濁化とを、それぞれ所望の機能を達成しつつ同一の容器内で並行して行うのは困難であるため、比重分離装置全体としては設備が大型化し実用化を困難にする。
第３に、供給サイロからのプラスチックフラフを自由落下によって混合攪拌槽に送出する方式を採用するため、適用可能な廃プラスチックは、比較的重い、例えば電線被覆材プラスチック等に限定される結果を招く。
次に、比重分離時にあっては、比重分離効率を低減させる技術上の問題を生じる。即ち、比重分離槽内で親水性を備えた塩化ビニルは、水面下に沈もうとするが、プラスチックフラフは重軽フラフ群が混合した形態で槽に搬入されるため、水面に浮く軽質フラフ群が重質フラフ群を捕捉して、特に塩化ビニルを沈めなくすることがある。その結果、軽質フラフ群に重質フラフ群が混入したままとなり、分離効率が低減する。かかる事態を防止すべく、フラフ搬入量に対して十分に大きな開口面積を備えた比重分離槽を設置するのでは、上記同様に設備の大型を引き起こす。
【０００７】
又、後者の比重分離方法、即ちハイドロサイクロンを用いた比重分離法は、廃プラスチックフラフと水との混合物からなる混合スラリを円筒容器内に接線方向から導入し、容器内で渦運動させることにより、遠心力の違いに起因して、容器外側に寄る重質フラフ群と内側に寄る軽フラフ群とに分離する方法である。
しかしながら、かかる方法にあっても、特に電線被覆材プラスチックの場合のように、本来比重の重い重質フラフ群の表面に上述のように空気が付着した状態で容器内に導入されると、見かけの比重が小さくなり、それによって軽フラフ群に混入し、分離効率を低減することがある。
そこで、本発明の目的は、かかる課題に鑑みて、設備の小型化を達成しつつ、廃プラスチックの形態に左右されることなく、比重分離効率の向上を実現した廃プラスチックの比重分離装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を達成すべく、本発明の廃プラスチックの比重分離装置にあっては、廃プラスチックに含まれる多種多様なプラスチックの比重差を利用して廃プラスチックを比重分離するための比重分離装置において、該比重分離装置の上流側に、廃プラスチックを破砕した、軽重フラフ群からなる廃プラスチックフラフと水とを供給して混合攪拌するための混合攪拌槽と、該混合攪拌槽から送出された混合スラリを減圧脱気するための真空脱気塔とを有する構成としてある。
又、前記比重分離装置は、廃プラスチックの軽質フラフ群を水に浮かし、重質フラフ群を水に沈めるための比重分離槽を有し、該比重分離槽の上流側に、廃プラスチックを破砕した、軽重フラフ群からなる廃プラスチックフラフと水とを供給して混合攪拌するための混合攪拌槽と、該混合攪拌槽から送出された混合スラリを減圧脱気するための真空脱気塔とを有するのでもよい。
【０００９】
さらに、前記真空脱気塔は、混合スラリを投入するための上部投入口と、互いに協働して横断面積を略覆う形状をそれぞれ有し、前記真空脱気塔の長手方向に所定の間隔を隔てて配置された一対の棚を上部から下部に向けて複数段有するのが好ましい。
さらに又、前記一対の棚の一方は、前記真空脱気塔の横断面内略中央部に配置された上部が尖った傘形状を有し、前記一対の棚の他方は、前記真空脱出塔の内周面全体に亘って配置され、且つ下方に向けて縮径の環状形状を有するのがよい。
【００１０】
【作用】
本発明の廃プラスチックの比重分離装置によれば、真空脱気塔を混合攪拌槽の下流側に設置することにより、真空脱気塔内の密閉空間内で、真空脱気塔へ向けて強制的に送出された、水と水と混合したプラスチックフラフからなる混合スラリから脱気することが可能となり、フラフ表面に付着して空気を除去することにより、小さくなったフラフの見かけの比重を本体の本来の比重にして、比重差の利用を有効ならしめることにより、分離効率を確保することが可能となる。
又、真空脱気塔を混合攪拌槽の下流側に設置することにより、真空脱気塔内の密閉空間内で、真空脱気塔へ向けて強制的に送出された、水と水と混合したプラスチックフラフからなる混合スラリから脱気することが可能となり、混合フラフの連続的な供給が可能になるとともに、仕切弁の削除、真空ポンプの大容量化防止の達成によって装置全体の小型を実現し、さらにはフィルム類、シート類、容器類など雑多のプラスチックからなる廃プラスチックフラフに対しても比重分離適用可能となる。
【００１１】
さらに、真空脱気塔等内に棚段を設けることによって、塔内を自由落下する混合スラリの小滴化及び脱気時間の確保を図り、それによって混合スラリからの脱気効率を高めることが可能になる。。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１で、比重分離装置10は、混合攪拌槽14と、真空脱気塔15と、比重分離槽16と、軽質フラフ群脱水機18と、重質フラフ群脱水機20とから概略構成されている。なお、本実施例に係わる分離システムの比重分離槽16以降のシステムは、特願平4-264652号にて開示した真空脱気による廃プラスチックの比重分離システムのそれと略同様である。
混合攪拌槽14は、後に説明する攪拌機22を備えており、供給サイロ1 から搬送ベルト2 を介して供給されたプラスチックフラフとともに、所定割合、例えばフラフが2 乃至10％となるように水を連続的に槽内に供給するようにしている。混合攪拌槽14の内容積は、所定の攪拌能力を有する攪拌機22によって混合攪拌槽14内でプラスチックフラフと水とを十分に混合攪拌なように選択され、特に、後に説明する比重分離槽16のそれより小さいのが好ましい。
【００１３】
攪拌機22は、従来周知のタイプの例えばプロペラ型攪拌機であり、モータ22a に連結した回転シャフト22b の先端に所定枚数、所定段数の羽根22c が連結され、この羽根22c が混合攪拌槽14の水中内で回転することにより混合攪拌機能を果たすように構成されている。なお羽根22c の枚数及び段数は、混合攪拌槽14内への廃プラスチックフラフの投入量、混合攪拌槽14の内容積等を鑑みて適宜選択される。
真空脱気塔15は、縦長の密閉容器からなり、第１送出ポンプ21を介してライン23によって混合攪拌槽14と接続する。脱気塔15の頂部には、容器内を真空ポンプ17によって真空引きするためのライン25が接続され、上部には、混合攪拌槽14からのライン23が連結し、中間部には、後に詳しく説明する2 段の一対の棚40が真空脱気塔15の長手方向に所定の間隔を隔てて配置され、容器下部には、一定量の水が張られて、混合攪拌槽と同様な攪拌機42が設けられている。棚段は、互いに協働して横断面積を略覆う形状をそれぞれ有し１、2 段目の上側は、横断面内略中央に配置された、上向きに尖った傘型の棚40a 、下側は、容器の内周縁に亘って配置された下方に向けて縮径の環状形状を有する傾斜付の環状棚40b から構成されている。棚段は、上部から自由落下する混合スラリが棚段にぶつかってそのときの衝撃で、小滴化し、表面積を増大しつつ、塔内の滞留時間、即ち脱気時間を確保することによって、脱気効率を向上させることができるようになっている。この目的を達成できる範囲内で、例えば、１、2 段目の上側は単なる円板、下側は、環状板から構成してもよい。このように、棚段の形状、配置及び段数は、混合スラリが塔内で詰まらず、棚に堆積しない範囲で、混合スラリの供給量、容器の横断面積等に応じて適宜選択すればよい。
【００１４】
比重分離槽16は、第２送出ポンプ27を介してライン29によって真空脱気塔15の下部に接続し、ライン29の一端は槽16内で水中に臨み、分散器49に接続される。分散器49は、複数のスラリ吐出口( 図示せず) を備え、後に説明するオーバーフロー堰52に向かって比重分離槽16の幅方向にスラリを分散させるように構成されている。比重分離槽16は、以下の理由から比重分離槽16に投入された重質フラフ群と軽質フラフ群とを確実に分離すべく一定の開口面積を必要とする。即ち、重質フラフ群と軽質フラフ群の投入量に対し開口面積が十分でないと、比重分離槽16に投入された重質フラフ群と軽質フラフ群とが槽の水面から下方に向かって水面全体に亘って層を形成してしまい、その結果、水面に浮くべき層内の軽質フラフ群が重質フラフ群によって水面への浮上を妨害され、逆に水中に沈むべき層内の重質フラフ群が軽質フラフ群によって水中への沈降を妨害されるからである。
【００１５】
一方、混合攪拌槽14は、上述のように混合攪拌効果を確保するためにその容積は小さい程好ましい。従って、かかる理由から廃プラスチックを脱気するための混合攪拌槽14と廃プラスチックを分離するための比重分離槽16とを１つの槽に併合するのは実質上不可能である。
比重分離槽16の上方域には、槽の幅方向に延びる散水用樋44が槽の長手方向に３列整列し、各樋には、後に説明する回収水がライン50を介して供給されて、樋の下部に設けられた孔46から水分が槽の水面に向かって下方に落下するように構成されている。なお、水を槽の上から落下させることができる限り、多孔の細長管の構成でもよい。比重分離槽16の流れ方向進み側先端の液面レベルには、オーバーフロー堰52が付設され、水面に浮いた軽質フラフ群が、オーバフロー水とともに堰52に送出されるように構成されている。オーバーフロー堰52は、後に説明する軽質フラフ群脱水機20に接続されている。
【００１６】
又、比重分離槽16の下方域には、流れ方向に向かって下方に傾斜した底面54に沿って延びる重質フラフ群案内機構48が設置されている。重質フラフ群案内機構48は、底面54と略並行に略槽の長手方向全体に亘って延びる回転シャフト48a と、この回転シャフト48a に固定された略槽の長手方向全体に亘って延びる螺旋羽根48b と、この回転シャフト48a の一端に連結された回転駆動モータ48c とから構成されている。この案内機構48によって、底面に沈んできた重質フラフ群が槽の長手方向進み側に案内され、先端に設けられた溜まり56に送られるように構成されている。溜まり56には水中ポンプ58が設置され、溜まった重質フラフ群をライン60を介して槽外に送出し、後に説明する重質フラフ群脱水機18に送るように構成されている。なお、螺旋羽根の巻き数、ピッチ角度等は、重質フラフ群の沈下量、底面の傾斜角度等の関係で適宜選択すればよい。
【００１７】
因みに、比重分離槽16の形状は所定の開口面積を確保できるなら、その全体形状は、適宜選択することができ、例えば、沈降した重質フラフ群をスクリューで掻き上げたり、或いは槽の底部又は側部に、沈降した重質フラフ群を排出するための排出口を設けたりするために所望の形状とすることができる。
重質フラフ群脱水機18及び軽質フラフ群脱水機20は、従来周知のタイプで、次の乾燥工程での熱エネルギーの節減に役立つ限り、圧搾式タイプ或いは遠心分離式タイプ等を適宜選択すればよい。軽質フラフ群脱水機20の下方には、循環槽62が設けられ、脱水された水を回収し、さらにそれぞれ循環水ポンプ64、散水ポンプ66を介してライン50、68を経て混合攪拌槽14、散水用樋44に供給されるようになっている。
【００１８】
以上の構成を有する廃プラスチックの比重分離装置10について、その作用を以下に説明する。
先ず、混合攪拌槽14に、供給サイロ1 から適当な大きさ及び形状に破砕した廃プラスチックフラフを供給するとともに( 矢印A)、所定濃度のスラリが形成されるように、水を供給し( 矢印B)、攪拌機22によって混合攪拌槽14内で攪拌する。攪拌機22による攪拌動作によって、フラフは脱気されるとともに、水と混合されて懸濁状態となり、混合スラリが形成される。このとき、混合攪拌槽14内では、塩化ビニルを含む重質フラフ群とポリエチレンを含む軽質フラフ群との間の分離が防止される。即ち、プラスチックフラフは、水に浮く軽質フラフ群も水に沈む重質フラフ群も混合攪拌によって強制的に混合攪拌槽14の下部から排出され、第１ポンプ21を経て真空脱気塔15に送出される。
【００１９】
次いで、真空脱気塔15の上部から投入された混合スラリは、塔内を自由落下しながら、中間部に設けられた棚段40に衝突して、その衝撃で混合スラリが小滴化すると同時に、真空ポンプ17によって10乃至100torr 程度まで減圧脱気される。その結果、重質フラフ群の表面に付着した空気が除去され、親水性を獲得する。減圧脱気された混合フラフは、下部に満たされた水中内で、攪拌機42によって強制的に真空塔下部から送出される。次いで、親水性を獲得した混合スラリは、第２ポンプ27によって引かれて比重分離槽16に搬入される。分散器49を出た混合スラリは、槽16内の幅方向に拡がりつつ、浮上する軽質フラフ群と沈降する重質フラフ群に分かれ、軽質フラフ群は水面を他端のオーバーフロー堰52に向かって流れ、途中散水トイ44からの落下水により上下をかき乱されて同伴している重質フラフ群を分離する。重質フラフ群を分離した軽質フラフ群は水と共に堰52を越えて軽質フラフ群脱水機20で脱水されて軽質フラフ群として回収される( 矢印C)。分離された水は、循環槽62に入り、散水ポンプ66及び循環水ポンプ64によりそれぞれ系内に再循環される。
【００２０】
一方、比重分離槽16に沈降した重質フラフ群は、重質フラフ群案内機構48によって溜まり56に回収され、水中ポンプ58によって吸い上げられ、重質フラフ群脱水機18にて脱水され重質フラフ群として回収される( 矢印D)。分離された水は、ライン68を経て比重分離槽16の底部に戻される。以上で比重分離工程が終了する。
なお、処理物としての廃プラスチックフラフの大きさや粒子の粒度は、特に限定されない。フラフは通常約10mm、粒子は５メッシュ以下の大きさであれば十分であり、これより多少大きくても小さくてもよい。
以上、本発明の実施の形態を詳細に説明したが、請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更、修正が可能である。例えば、比重分離槽の上方に設置する散水用樋は、比重分離槽の長手方向長さ、槽内の水の流速、槽内のフラフの量等に応じて適宜その設置数を選択すればよい。又、真空塔内に設置する棚段は、真空塔内を通過するフラフが閉塞せず、且つフラフが堆積しない範囲で、その形状、配置を適宜選択して、混合フラフの小滴化を促進しつつ脱気時間を確保し、以て脱気効率を向上させればよい。
【００２１】
又、比重分離工程の前処理装置としての真空脱気塔、即ち減圧脱気装置は、見かけの比重を本来の比重に戻す点で、液体中の固体粒子を遠心力によって分離するハイドロサイクロンにも有効である。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の廃プラスチックの比重分離装置によれば、装置全体の大型化を押さえつつ、廃プラスチックの形態によらずに効率良く比重分離可能である。
又、真空脱気塔内に棚段を設けることによって、塔内を自由落下する混合スラリを小滴化しつつ、脱気時間を確保することを通じて、脱気効率を向上させることが可能になった。
さらに、比重分離槽の上方域に、構造が単純で安価な散水用樋を単に設けることによって、本来水に沈むべき重質フラフ群を沈ませ、本来水に浮くべき軽質フラフ群を着実に浮かせることによって、比重分離方法による比重分離効率をさらに向上させることが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の廃プラスチックの比重分離装置の概略を示す図である。
【図２】先行技術の廃プラスチックの比重分離装置の概略を示す図である。
【符号の説明】
10  比重分離装置
14  混合攪拌槽
15  真空脱気塔
16  比重分離槽
17  真空ポンプ
18  重質フラフ群脱水機
20  軽質フラフ群脱水機
22  攪拌機
40  棚段
44  散水用樋
62  循環水槽
【図１】
0004371439.tif 000002
【図２】
0004371439.tif 000003