(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化プラスチック破砕物、保水材及び水よりなることを特徴とする燃料組成物。
【請求項２】
保水材及び水との組成における含水率が３０〜９０重量％で、且つ、全組成における含水率が２０〜８０重量％である請求項１記載の燃料組成物。
【請求項３】
汚泥を保水材及び少なくとも一部の水として使用する請求項１記載の燃料組成物。
【請求項４】
汚泥が、乾燥状態で有機質を４０重量％以上含有する汚泥である請求項２記載の燃料組成物。
【請求項５】
予熱装置及び焼成用キルンよりなるセメント製造設備を用いたセメントの製造方法において、請求項１記載の燃料組成物を該予熱装置に供給して該セメント製造設備内で燃焼させることを特徴とするセメントの製造方法。
【請求項６】
保水材として、乾燥状態で有機質を４０重量％以上含有する汚泥を使用した燃料組成物であり、該燃料組成物を予熱装置の原料シュートに供給する請求項５記載のセメントの製造方法。
【請求項７】
保水材として、乾燥状態で有機質が６０重量％以下の汚泥を使用した燃料組成物であり、該燃料組成物を予熱装置の上部に供給する請求項５記載のセメントの製造方法。
【請求項８】
繊維強化プラスチック破砕物の平均長径が１０ｍｍ以下である請求項７記載のセメントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰともいう。）の破砕物を燃料として用いるための新規な燃料組成物に関する。詳しくは、ＦＲＰ破砕物をセメント製造設備や高炉等の燃焼設備に供給する際、取り扱い時の粉塵の発生が抑えられ、良好なハンドリングで供給可能な燃料組成物である。
【０００２】
【従来の技術】
廃ＦＲＰは、樹脂成形品の原料として再利用したとき、多量に含有される繊維が成形品の外観を悪化させて商品価値を低下させること、また、ＦＲＰに使用されている樹脂が熱硬化性樹脂である場合には熱成形ができず、他の製品に成形加工して再利用することが極めて困難であること、などの理由から、主として、埋立により最終処分されている。
【０００３】
しかし、埋立処分場の埋立可能量は年々減少し、また、新たな埋立処分場の確保は今後更に困難になっていくため、ＦＲＰの埋立処理を半永久的に継続することはできない。
【０００４】
その一方では、各種耐久性用品はその高強度化、高耐久性、軽量化を追求し、ＦＲＰの使用量が増加することが予想され、その結果、廃ＦＲＰの処理量も今後増加すると予想される。
【０００５】
そこで、ＦＲＰを燃料として使用して処理する方法が、今後期待される再利用方法として検討され始めている。
【０００６】
しかし、ＦＲＰを燃料として使用可能な大きさに破砕した場合、取り扱い時の粉塵の発生が問題となる。即ち、ＦＲＰの破砕物の移送時、燃料としての供給時に破砕によって分離した微細な繊維が飛散し、作業環境、周辺の環境を悪化させるという問題が生じる。
【０００７】
上記問題は、燃料として使用できる程度まで破砕処理されたＦＲＰ破砕物においては避けられない問題であり、早急な解決が望まれるところである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、ＦＲＰの破砕物を燃料として使用する際、取扱い時の粉塵の発生が抑えられ、しかも、良好なハンドリングで燃焼設備に供給可能な燃料組成物を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた。その結果、ＦＲＰを保水材と共に水と混合することにより、長期に渡って安定した粉塵防止効果を有し、しかも、ハンドリングが良好であり、燃焼設備に作業性良く供給することができることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
即ち、本発明は、ＦＲＰ破砕物、保水材及び水よりなることを特徴とする燃料組成物である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明において、ＦＲＰは、公知のものが特に制限なく使用される。一般に、ＦＲＰはガラス繊維、炭素繊維等の繊維系充填材と熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂の樹脂とより基本的に構成される複合体であり、本発明においては、これらのＦＲＰが好適に使用される。
【００１２】
上記熱硬化性樹脂としては不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が例示される。また、熱可塑性樹脂としてはポリプロピレン、飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等が代表的である。
【００１３】
また、上記組成には、必要に応じて、炭酸カルシウム、タルク、水酸化アルミニウム等の無機充填材やその他、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の安定剤、チタン系、鉄系等の無機顔料や溶性宇アゾ系、不溶性アゾ系、フタロシアン系等の有機顔料の着色剤などの添加剤が含有される場合もある。
【００１４】
上記含有される繊維系充填材の含有量は特に制限ないが、樹脂１００重量部に対して繊維は１０〜１００重量部が一般的であり、また、無機充填材は樹脂１００重量部に対して２００重量部以下のものが一般に使用されている。
【００１５】
これらＦＲＰの製品は、一般に、家庭用品、浴槽、自動車部品、船舶用部品等の用途に使用される場合が多い。
【００１６】
本発明において、ＦＲＰ破砕物は、上記用途に代表される製品の廃棄物より、必要に応じて、ＦＲＰを分別し、これを破砕したものが特に制限なく使用される。
【００１７】
本発明において、ＦＲＰ破砕物は、燃料としての燃焼性、供給の容易性などを考慮すれば、平均長径２００ｍｍ以下が適当であり、後記保水材及び水との混合、輸送時の作業性を考慮すれば、１００ｍｍ以下、特に、３〜５０ｍｍの大きさがより好ましい。
【００１８】
ＦＲＰの破砕方法は特に制限されない。一軸方式の破砕機、二軸方式の破砕機、ハンマークラッシャーなどの破砕機、破砕機を使用することができる。
【００１９】
上記破砕に際して、加湿或いは散水しながら湿式で破砕し、破砕時の繊維の飛散を防止する方法を採用することが好ましい。また、その際、後で詳細に説明する保水材の使用量の少なくとも一部を水と共に供給しながら破砕を行うことも可能であり、破砕の終了と同時に、本発明の燃料組成物を得ることも可能であり、より好ましい。
【００２０】
本発明の燃料組成物において、最大の特徴は、上記ＦＲＰ破砕物と保水材及び水とより成ることにある。
【００２１】
通常、粉塵が起こりやすい物質を破砕、貯蔵する場合に散水することは行われているが、これをＦＲＰ破砕物よりなる燃料に適用した場合、繊維、樹脂の吸水性の低さにより長期間の効果は殆どない。また、取扱中における水の乾燥も早く、燃料として燃焼設備に供給する際には多量の粉塵が発生するようになる。
【００２２】
これに対して、本発明は、水と共に保水材を配合することにより、ＦＲＰ破砕物中に水分を保持することができ、長期間安定した粉塵防止効果を発揮し、貯蔵時、取り扱い時、更には、燃料として燃焼域に供給する際にも、粉塵の発生は殆ど無く、良好なハンドリング性をも有する。
【００２３】
本発明に用いられる保水材は自らが水分を遊離水として保持する性質を持つものであれば公知のものが特に制限無く使用される。しかし、ＦＲＰ破砕物は廃棄物であり、その処理における経済性を考慮した場合、かかる保水材も廃棄物を利用することが好ましい。
【００２４】
例えば、本発明に好適に用いられる保水材としては、既に水を含有した状態で水処理場や各種工場等より廃棄される汚泥が好適に使用される。より具体的には、食品製造工場、製紙工場、染料工場、その他の化学工場等から発生する廃水処理汚泥や原料残渣汚泥等が例示される。
【００２５】
上記汚泥は、有機質を多く含む有機質汚泥と有機質が少ない無機質汚泥とに分類できるが、本発明においてはＦＲＰが燃料として使用できれば良く、何れの汚泥も使用することができる。そのうち、本発明の燃料組成物を、特に、熱量を必要とする燃焼設備に供給する場合は、乾燥状態で有機質を４０重量％以上、好ましくは６０重量％以上含有する汚泥であることが好ましい。
【００２６】
本発明の燃料組成物において、保水材と水との配合割合は水単独で使用する場合に対して、保水効果が発揮される範囲が適宜選択される。例えば、保水材として前記汚泥を使用する場合、保水材及び水との組成における含水率を示す汚泥の含水率は、３０〜９０重量％、好ましくは、４０〜８０重量％となるように水分量を調整することが好ましい。即ち、燃料組成物中における上記保水材及び水との組成における含水率が３０重量％より低い場合は、保水材の割合を増やしてもＦＲＰ破砕物に含まれる微細な繊維等の微細成分を十分に湿潤せしめ、取扱い時における粉塵の発生を十分防止することが困難となり、また、９０重量％より高い場合は、汚泥の取扱い時において混合機、配管、貯蔵容器等の壁面付着するなどハンドリング性が低下する場合がある。
【００２７】
尚、上記含水率に調整された適切な汚泥が入手できない場合には、加水或いは乾燥するなどの手段により、燃料組成物中の保水材と水との割合を前記含水率となるように調整すればよい。
【００２８】
また、本発明の燃料組成物において、全組成における含水率は、２０〜８０重量％、好ましくは、３０〜７０重量％である。即ち、上記全組成における含水率が２０％未満の場合、保管時に表面の乾燥を防止する効果が少なく、ＦＲＰ破砕時に発生した微細な繊維の再飛散が生じる。一方、かかる含水率が８０％を超える場合、燃料組成物の輸送配管を閉塞させたり、輸送機、貯蔵容器等の壁面に付着するなど、ハンドリング性が低下するという問題を生じる。また、上記のように含水率が大きい場合、燃料組成物の水分を蒸発させるために多量の熱量を必要とするため、省エネルギーの面からも好ましくない。また、蒸発した水分により排出ガス量が増加し、例えば、セメント製造設備等に供給した場合には、運転状態を変化させるため好ましくない。
【００２９】
本発明において、ＦＲＰ破砕物と保水材、水との混合方法は特に制限されないが、ＦＲＰの破砕物が保水材、水と十分に混合される態様が好ましい。例えば、前記汚泥のように保水材と水とが予め混合されている態様においては、該保水材と水との混合物をスクリュー式の混合機、攪拌式の混合機を使用して、ＦＲＰ破砕物と混合しても良いし、前記したようにＦＲＰを破砕する際に同時に混合しても良い。また、ＦＲＰ破砕物が大量に存在する場合は、露天でショベルカー等を使用して該ＦＲＰ破砕物、保水材及び水を混合することもできる。
【００３０】
本発明の燃料組成物は、種々の燃焼設備、例えば、前記したセメントの製造設備、高炉等の燃焼設備に対して、燃料として特に制限なく使用されるが、ＦＲＰに含まれる繊維や無機充填材のため、燃焼後に発生する残渣を有効に処理するためには、セメント製造設備に使用する燃料としての用途が最も適している。
【００３１】
即ち、セメント製造設備においては、燃料組成物を燃焼することによって生成する残渣は、製造されるセメントの成分として有効に活用することができ、廃棄すべき固形分を殆ど無くすることが可能である。
【００３２】
上記セメント製造設備は、図１に示すように、セメント原料を予熱、更には仮焼するための予熱装置２と、焼成を行うための焼成用キルン３とよりなる。上記予熱装置は、複数のサイクロン４をダクト５により連接し、その上部より供給されたセメント原料１が、順次予熱されながら、下方に移動し、最下段サイクロンの原料シュート９より焼成用キルン３に供給されるように構成される。また、予熱装置の下部には仮焼室６が設けられ、キルン排ガスの熱と共に、予熱或いは仮焼に必要な熱をバーナーによって補充して該予熱装置に供給するよう構成される。
【００３３】
一方、焼成用キルン３には主バーナー７が取り付けられており、その発生熱によりセメント原料は焼成されてクリンカーとしてグレートクーラー８に取り出され、冷却された後、石膏等の添加成分の配合、破砕処理等を経てセメントが得られる。
【００３４】
本発明の燃料組成物を上記セメントの製造設備に投入する場所は特に制限ないが、保水材に含有される有機質の割合が４０重量％以上、好ましくは６０％以上の場合、燃焼熱を有効に利用するため、図中Ａで示すように、予熱装置の最下段サイクロンから焼成用キルンの窯尻に原料を投入する原料シュート９における位置が最適である。
【００３５】
また、有機質の含有量が６０重量％未満、特に４０％未満の保水材を使用した燃料組成物の場合、その発熱量が少ないため、燃料としての用途と共にセメント原料としての機能をも有するため、予熱装置の上部、好ましくは、図中Ｂで示すように、原料１と混合して予熱装置に供給することが好ましい。上記燃料組成物を原料と共に予熱装置に供給する場合、ＦＲＰの平均長径は１０ｍｍ以下であることが好ましい。即ち、平均長径が１０ｍｍを超えるＦＲＰ破砕物を使用した場合、予熱装置でのセメント原料の流れを阻害するおそれがあり、好ましくない。
【００３６】
セメントの製造において、燃料組成物の供給量は、予熱装置、焼成用キルンの運転状況に影響を及ぼさない範囲で供給することが好ましい。例えば、セメントの中間製品であるクリンカー１ｔの製造に対して、燃料組成物が４０ｋｇ以下の割合となるように供給することが好ましい。
【００３７】
尚、予熱装置のまで燃料組成物を運搬する方法は特に制限されないが、ベルトコンベアー、スクリューコンベアー、空気輸送が好ましく用いられる。
【００３８】
【発明の効果】
以上の説明より理解されるように、本発明の燃料組成物はＦＲＰ破砕物を粉塵の発生が無く、良好なハンドリング性で取扱いのできるため、各種燃焼設備の燃料として、工業的に極めて有効に使用することができる。
【００３９】
特にセメントの製造設備に燃料として使用し、セメントを製造する場合には、埋立場の問題、焼却に伴う排ガスの問題など環境への負荷を少なくし、焼却時の熱をセメント製造用のエネルギーとして有効に利用し、焼却残渣をセメントの原料として使用することで資源の有効利用を図ることができる。
【００４０】
また、既存の設備を利用するため、新たな設備投資額が少なく、ＦＲＰの処理コストを低くすることができる。
【００４１】
【実施例】
以下実施例を挙げて本発明を詳細に説明する。
【００４２】
尚、実施例において、汚泥の含水率、汚泥の乾燥状態における有機質の割合、及び燃料組成物の含水率は下記の方法によって測定した。
【００４３】
（１）燃料組成物中の保水材と水との組成における含水率
汚泥をそのまま使用する場合は、汚泥の含水率が燃料組成物中の保水材と水との組成における含水率に相当する。その測定は、汚泥を１０５℃で２４時間乾燥させ、その重量変化より下記式で求めた。
【００４４】
(乾燥前の重量−乾燥後の重量)／乾燥前の重量ｘ100 （％）
尚、燃料組成物中に混合されて存在する保水材と水との組成における含水率の測定は、既知の量の水で燃料組成物を洗浄してＦＲＰ破砕物と分離した後、既知の水の量を蒸発せしめ、次いで上記と同様な方法により乾燥させてその重量変化により上記式を用いて求めることができる。
【００４５】
（２）汚泥の乾燥状態における有機質の割合
乾燥した汚泥を９００℃で２時間燃焼し、その重量変化により、下記式で求めた。
【００４６】
（燃焼前の重量−燃焼後の重量）／燃焼前の重量ｘ100（％）
尚、燃料組成物中に混合されて存在する汚泥について、上記有機質の割合は、水で燃料組成物を洗浄してＦＲＰ破砕物と分離した後、乾燥せしめ、次いで上記方法により燃焼させてその重量変化により上記式を用いて求めることができる。
【００４７】
（３）燃料組成物の全組成における含水率
燃料組成物をを１０５℃で２４時間乾燥させ、その重量減少の割合で示す。
【００４８】
(乾燥前の重量−乾燥後の重量)／乾燥前の重量ｘ100 （％）
実施例１
表１に示すＦＲＰ破砕物と表２に示す含水率と有機質の割合を有する汚泥（保水材＋水）とを、表３に示す組合せで、且つ、得られる組成物の全組成における含水率が表３に示された値となるように、露天でショベルカーにより混合し、それぞれ燃料組成物を得た。
【００４９】
次いで、これらの燃料組成物を、予熱装置に供給してセメントの製造を行う一連の取扱いの中で、該燃料組成物の評価を行った。
【００５０】
予熱装置への供給は、有機質の少ない汚泥を使用した燃料組成物は、セメント原料と共に（Ｂ）、有機質の多い汚泥を使用した燃料組成物は原料シュートに（Ａ）供給した。
【００５１】
尚、上記実施例において、燃料組成物の供給量は、何れもクリンカー１ｔの製造量に対し３０ｋｇの割合となるように調整した。
【００５２】
上記供給時における燃料組成物の輸送機、供給設備での運搬時のハンドリング性（運搬性）、セメントの製造運転時の安定性（運転性）、受入ホッパー投入作業時における微破砕された繊維の再飛散の程度（飛散性）について下記の基準に基づいて評価した。
【００５３】
１．運搬性
○ ：ハンドリング性が良く、且つ装置壁面への付着も無く、何ら問題なく運搬できた。
△ ：ハンドリング性が若干悪いか、壁面への付着で運搬、供給に多少の支障が生じた。
× ：ハンドリング性が著しく悪いか、壁面に著しく付着し、運搬、供給が不可能となった。
【００５４】
２．飛散性
○ ：繊維の再飛散は全く発生しなかった。
△ ：繊維の再飛散が若干発生した。
× ：多量の繊維が再飛散して作業環境が著しく悪化し、実施が困難であった。
【００５５】
３．運転性
○ ：極めて安定してセメントを製造することができた。
△ ：キルンの入り口温度に僅かな変動があった。
× ：キルンの入り口温度に大きな変動が生じた。
【００５６】
【表１】
0003805158.tif 000002
【００５７】
【表２】
0003805158.tif 000003
【００５８】
【表３】
0003805158.tif 000004
上記実施例の燃料組成物を使用して得られたセメントの品質には特に問題なく、通常のセメントと同様の特性を有するものが得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】  セメント製造設備の代表的な態様を示す概略図
【符号の説明】
１  セメント原料
２  予熱装置
３  焼成用キルン
４  サイクロン
５  ダクト
６  仮焼室
７  主バーナー
８  グレートクーラー
９  原料シュート
【図１】
0003805158.tif 000005