(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚みが０．１５ｍｍ以下のフィルム状プラスチックを１５質量％以上含む廃棄プラスチックを破砕することにより、厚みが０．１５ｍｍ以下のフィルム状プラスチックの７０質量％以上を破砕片の最大長を穴型直径の０．５倍以上として、かつ、厚みが０．１５ｍｍ以上のプラスチックの７０質量％以上を破砕片の最大長を穴型直径の１倍以下として、当該破砕済み廃棄プラスチックを５〜８０ｍｍの直径の貫通穴型に押し込んで粒状化物を製造することを特徴とする廃棄プラスチック粒状化物の製造方法。
【請求項２】
厚みが０．１５ｍｍ以下のフィルム状のポリエチレンを７質量％以上含む廃棄プラスチックを、１００〜１４０℃の温度範囲で、貫通穴型を有する押し込み型の成形装置で、粒状化物を製造することを特徴とする請求項１記載の廃棄プラスチック粒状化物の製造方法。
【請求項３】
一部もしくは全部が家庭から回収された使用済みの廃棄プラスチックを使用することを特徴とする請求項２記載の廃棄プラスチック粒状化物の製造方法。
【請求項４】
エンドプレートに複数の貫通穴型を有する樽型のプラスチック保持容器とその内部のスクリュー式押し込み装置から構成される圧縮成形機を用い、廃棄プラスチックを圧縮成形することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の廃棄プラスチック粒状化物の製造方法。
【請求項５】
複数の貫通穴型を有する金属板とローラー式の押し込み装置から構成される圧縮成形機を用いて、廃棄プラスチックを圧縮成形することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の廃棄プラスチック粒状化物の製造方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法で製造された廃棄プラスチック粒状化物を混合比率１０容積％以下の条件で、平均粒径が５ｍｍ以下の粘結性を有する石炭と混合して、最高到達温度１０００℃以上で乾留することを特徴とする廃棄プラスチック粒状化物の熱分解方法。
【請求項７】
乾留装置として、コークス炉を用いることを特徴とする請求項６記載の廃棄プラスチック粒状化物の熱分解方法。
【請求項８】
混在する灰分が８質量％以下の廃棄プラスチック粒状化物を用いることを特徴とする請求項６記載の廃棄プラスチック粒状化物の熱分解方法。
【請求項９】
平均径が５〜８ｍｍである請求項１の方法で製造された廃棄プラスチック粒状化物を製鉄用高炉に空気とともに吹き込むことを特徴とする廃棄プラスチック粒状化物の熱分解方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リサイクルするための事前処理としての廃棄プラスチックを圧縮成形することにより粒状化物を製造する方法に関する技術に関する。また、製造された廃棄プラスチック粒状化物を熱分解により、廃棄プラスチックをガスや油を主体とする物質へ転換する方法にも関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエチレン、ポリスチレン、塩化ビニル、その他のプラスチックは、成形性と耐久性に優れていることから、容器、包装、家電品の外枠、おもちゃ等の多岐にわたるの用途に用いられている。しかし、その結果、廃棄物としても大量に廃棄されている。大量のプラスチック廃棄物が発生することは、社会問題となっており、特に、環境や資源上の問題が大きい。つまり、これらの廃棄プラスチックを焼却する場合は、燃焼温度が上がりすぎて、焼却炉を損傷することや、燃焼の際に有害ガスやダイオキシンを発生する問題がある。また、使用済みプラスチックを埋立処置する場合には、処分場の寿命問題以外に、プラスチックは腐敗しないため、土壌が固化しない問題があった。
【０００３】
したがって、これらの廃棄プラスチックをリサイクルすることは、前述の廃棄物問題点を解決するとともに、省エネルギーと省資源の観点からも有効な手段であることから、種々の方法が実施されている。例えば、材料リサイクルの方法では、ポリエチレンテレフタレートのビンを繊維原料にする方法がある。また、化学リサイクルとしては、水素、一酸化炭素、その他のガスへ転換するガス化法、炭化水素油へ転換する油化法、コークス炉内で、ガス、油化物および炭素を得る熱分解法、高炉に吹き込んでガス化して還元剤として使用する高炉還元法などがある。化学リサイクルは、劣質な廃棄プラスチックでもリサイクルできるとともに、利用用途が広く、天然原料を置換する省資源の観点からも、リサイクル手法としては優れたものである。
【０００４】
廃棄プラスチックを化学原料として、リサイクルするためには、異物を分離した後に粒状化する必要がある。これらの事前処理の方法としては、例えば、特開平８−９９３１８号公報に記載されるように、廃棄プラスチックを再利用に適正なサイズに破砕して、これを圧縮成形して、粒状のプラスチック（以下、プラスチック粒状化物と称す）を製造することが一般に行われている。プラスチックを溶融して、粒状化する技術では、溶融のために特殊な装置が必要であり、また、溶融にともない発生するガスなどを処理しなければならない問題があり、圧縮成形法に比べて、処理が高価である。一方、この圧縮成形法では、廃棄プラスチックを比較的低温で圧縮成形するため、処理費用が安価である利点がある。
【０００５】
特に、大量に発生している、家庭から回収された使用済みプラスチック（以下、一般廃棄物プラスチックと称す）の化学原料へのリサイクルには、圧縮成形法が優れている。一般廃棄物プラスチックのリサイクルでは、廃棄プラスチック中の異物を除去した後に、当該廃棄プラスチックを破砕して、穴型から押し出す型式の圧縮成形して、プラスチック粒状化物とする方法は生産性が高く、経済的な方法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、廃棄プラスチックのリサイクルは、環境と資源の問題に対応する重要な方法である。しかし、廃棄プラスチックを熱分解方法の化学原料としてリサイクルするには、異物を除去した後に、適正なサイズのプラスチック粒状化物を製造する。この際に、適正な事前処理と圧縮成形処理を行って、形状品質が高く、かつ、見掛け密度の高いプラスチック粒状化物を製造する必要がある。粒状物の形状品質が悪い場合は、プラスチック粒状化物のハンドリング性が悪化することや、形状の不良が原因で、ハンドリングで発生する粉が輸送経路と貯蔵装置に居着くなどの問題が存在していた。また、つまり、化学原料や燃料用には、形状と密度に関して高品質のプラスチック粒状物が求められている。また、見掛け密度が低いプラスチック粒状化物を使用する場合は、重量当りの容積が大きく、搬送装置や備蓄槽が大きくなる問題があるとともに、プラスチック粒状化物内部のプラスチックの結合が悪いために、搬送中にバラケてしまったりする問題があった。
【０００７】
従来の技術では、形状と見掛け密度が良好なプラスチック粒状物を製造する方法として、貫通穴型から押し出す型式の圧縮成形機での処理をする際の工夫がなされていた。例えば、廃棄プラスチックの圧縮成形方法としては、廃棄プラスチックの付着水分と成形温度などを管理することにより、プラスチック粒状化物の形状品質を向上させる方法が示されている。しかしながら、廃棄プラスチックの破砕条件が不良で、成形のための操業条件が悪い場合があった。
【０００８】
つまり、廃棄プラスチックの破砕サイズが大き過ぎる場合は、圧縮成形機内部で、廃棄プラスチックが貫通穴型を通過する際の通過抵抗が大きく、かつ、貫通穴型でプラスチックが偏在する問題が生じて、プラスチック粒状化物が正常に形成されない問題が発生していた。その結果、プラスチック粒状化物に空洞ができたり、圧密が不充分であったりして、形状品質が悪いことに起因する問題が発生していた。特に、厚手のプラスチックが貫通穴型の直径よりも大きい場合は、この問題が顕著であった。
【０００９】
一方、廃棄プラスチックの破砕が細かすぎる場合も、圧縮成形時に問題が生じていた。つまり、破砕の度合いが進みすぎて、廃棄プラスチック破砕片が、貫通穴型よりも小さくなりすぎると、プラスチック粒状化物内部の廃棄プラスチックの絡みつきが不十分になる問題を抱えていた。また、この場合には、貫通穴型を通過する際の抵抗が弱すぎて、十分な圧密が行えない場合もあった。このように、廃棄プラスチック破砕片が、貫通穴型よりも小さくなりすぎると、プラスチック粒状化物の形状が悪くなったり、見掛け密度が不足する問題が生じていた。
【００１０】
また、粒状化物を適切に製造するには、フィルム状プラスチックを適正比率混在していることが有効である。つまり、フィルム状プラスチック、特にポリエチレンは圧縮成形時に摩擦熱で軟化してプラスチック粒状化物のバインダーとして機能する。しかしながら、従来技術では、この事実に十分な注意を払っておらず、この効果も十分に発揮できていなかった。
【００１１】
このように、従来技術においては、プラスチック粒状化物を適正に製造するための十分な知識がなく、形状品質と見掛け密度のバラツキの大きいものしか製造できない問題を抱えていた。したがって、この問題を解決する新しい技術が求められていた。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記問題点に鑑みなされたものであり、その要旨とするところは、（１）厚みが０．１５ｍｍ以下のフィルム状プラスチックを１５質量％以上含む廃棄プラスチックを破砕することにより、厚みが０．１５ｍｍ以下のフィルム状プラスチックの７０質量％以上を破砕片の最大長を穴型直径の０．５倍以上として、かつ、厚みが０．１５ｍｍ以上のプラスチックの７０質量％以上を破砕片の最大長を穴型直径の１倍以下として、当該破砕済み廃棄プラスチックを５〜８０ｍｍの直径の貫通穴型に押し込んで粒状化物を製造することを特徴とする廃棄プラスチック粒状化物の製造方法、
（２）厚みが０．１５ｍｍ以下のフィルム状のポリエチレンを７質量％以上含む廃棄プラスチックを、１００〜１４０℃の温度範囲で、貫通穴型を有する押し込み型の成形装置で、粒状化物を製造する前記（１）記載の廃棄プラスチック粒状化物の製造方法、
（３）一部もしくは全部が家庭から回収された使用済みの廃棄プラスチックを使用する前記（２）記載の廃棄プラスチック粒状化物の製造方法、
（４）エンドプレートに複数の貫通穴型を有する樽型のプラスチック保持容器とその内部のスクリュー式押し込み装置から構成される圧縮成形機を用い、廃棄プラスチックを圧縮成形する前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の廃棄プラスチック粒状化物の製造方法、
（５）複数の貫通穴型を有する金属板とローラー式の押し込み装置から構成される圧縮成形機を用いて、廃棄プラスチックを圧縮成形する前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の廃棄プラスチック粒状化物の製造方法、
（６）前記（１）記載の方法で製造された廃棄プラスチック粒状化物を混合比率１０容積％以下の条件で、平均粒径が５ｍｍ以下の粘結性を有する石炭と混合して、最高到達温度１０００℃以上で乾留することを特徴とする廃棄プラスチック粒状化物の熱分解方法、
（７）乾留装置として、コークス炉を用いる前記（６）記載の廃棄プラスチック粒状化物の熱分解方法、
（８）混在する灰分が８質量％以下の廃棄プラスチック粒状化物を用いる前記（６）記載の廃棄プラスチック粒状化物の熱分解方法、
（９）平均径が５〜８ｍｍである前記（１）の方法で製造された廃棄プラスチック粒状化物を製鉄用高炉に空気とともに吹き込むことを特徴とする廃棄プラスチック粒状化物の熱分解方法、である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、廃棄プラスチックを圧縮成形することによる化学原料用のプラスチック粒状物を製造する技術を種々検討して、プラスチック粒状物の形状品位が良く、また、見掛け密度の高いものを得る技術を発明した。
【００１４】
本発明に用いた装置の一例である図１に記載される装置を用いて、本発明での廃棄プラスチックの圧縮成形法について説明する。図１の装置は、破砕機１、破砕物コンベア２、破砕物貯留槽３、圧縮式成形機４、および冷却コンベア５から構成されるものである。なお、異物混入の多い廃棄プラスチックを原料として用いる場合は、この装置の前段に、異物選別工程を設置することが望ましい。
【００１５】
最初の段階で、廃棄プラスチックを破砕機１にて、破砕する。破砕機1は、どの型式のものでも良いが、破砕刃を有する回転軸と固定刃から構成される、１軸式の破砕機で破砕することが効果的である。廃棄プラスチックを破砕した後に、貫通穴型9に破砕されたプラスチック片を押し込んで成形する。図１に示す設備の例では、エンドプレートに複数の貫通穴型を有するプラスチック保持容器とその内部のスクリュー式押し込み装置から構成される圧縮成形機を用いた。この圧縮成形機の詳細を図２に示す。しかし、圧縮式成形機４は、プラスチックの押し込み機構と穴型を有するものであれば、いずれのものでも良い。押し込みローラーで複数の穴型のある円筒側面に廃棄プラスチック片を押し込む型式、これとぼほ同型式で装置の内部で廃棄プラスチックを切断する機構を持ちこの摩擦熱を利用する型式などがある。ただし、家庭などから回収される使用済みの廃棄プラスチックを用いる場合は、金属異物等が多く混在しており、これが起因での穴型詰まりが発生しづらいスクリュー押し込み式のものが望ましい。しかし、異物の混入が少ない場合は、金属板に多数の貫通穴型を開いており、これの表面をローラーが回転移動していき、このローラーで貫通穴型から廃棄プラスチックを押し出す型式の圧縮成形機は、粒状化物の密度を高くすることができるため、有効な装置である。通常は、スクリュー式圧縮成形機は、直径１０〜８０ｍｍの粒状化物の製造に、また、ローラー式圧縮成形機は、５〜３０ｍｍの粒状化物の製造に用いられる。
【００１６】
図１の例での圧縮式成形機４では、廃棄プラスチックを１００〜１４０℃にして、貫通穴型9に通すことにより、廃棄プラスチックを円柱状のプラスチック粒状化物を製造する。この粒状化物は温度が高いため、冷却コンベア５で冷却する。圧縮式成形機４の内部では、押し込み時の機械的な仕事による摩擦熱を生じさせて、廃棄プラスチックの温度を上げる。破砕された廃棄プラスチックは、胴部６の内部でスクリュー７にてエンドプレート８方向に押し込まれる。これがエンドプレート８に設置してある複数の貫通穴型９から押し出され、切断されて、粒状物となる。
【００１７】
以下に、見掛け密度が高く、かつ、バラケの少ない品質形状の良いプラスチック粒状化物の製造方法を説明する。基本的には、圧縮時にフィルム状プラスチックをバインダーとして機能させるとともに、廃棄プラスチック切断片の大きさを適正にコントロールして、高い見掛け密度で、形状品質の良いプラスチック粒状化物を製造する。
【００１８】
原料の廃棄プラスチックにフィルム状のものが混在していることが成形に望ましい。フィルム状プラスチックはプラスチック粒状化物内のバインダーとしての機能が大きいことが理由である。圧縮式成形機４の内部では、圧縮される際にプラスチック集合体に流れが生じて、混合が起きる。この時にフィルム状のプラスチックは、よく伸びるとともに変形して、厚手プラスチックの間に入り込み、空隙を埋めることから、比較的厚手のプラスチックを接着する効果がある。
本発明者らは、フィルム状プラスチックの適正な混合比率を調査した。圧縮成形条件としては、成形温度１１０℃で、その他の条件を適正に守って処置した。この結果を図３に示す。フィルム状プラスチックの混合比率が１０質量％程度から、プラスチック粒状化物の見掛け密度が上がりだし、混合比率が１５質量％を超えた場合は見掛け比重が０．５５kg／リットル以上と良好な密度となっていた。また、このプラスチック粒状化物を１ｍ落下させた時の粉化率を調査したところ、やはり、フィルム状プラスチックの混合比率が１５質量％以上では、粉化率が５％以下と良好な結果であった。つまり、本発明者らは、フィルム状プラスチックの混合比率が１５質量％以上であることが、見掛け密度が高く、粉化の少ない形状品質の良いプラスチック粒状化物を製造するための重要な条件であることを解明した。ここで、フィルム状プラスチックとは、厚みが０．１５ｍｍ以下のシート状のプラスチックを示す。また、見掛け密度とは、プラスチック粒状化物の質量を内部空隙も含んだ容積で割った数値である。
【００１９】
また、特に、ポリエチレンは１００℃前後で軟化して、密着性も良いことから、プラスチック粒状化物の見掛け密度を高め、かつ、形状品質を向上させるために重要なプラスチックである。密度やバラケの点で良好な成績を得るには、ある比率でフィルム状ポリエチレンが廃棄プラスチック中に混在していることが望ましい。本発明者らが行った実験の結果では、０．１５ｍｍ以下の厚みのフィルム状ポリエチレンが７質量％以上存在していると、バラケが少なく、かつ、見掛け密度の高いプラスチック粒状化物を容易に製造できた。このフィルム状ポリエチレンの混合比率では成形温度が１００〜１４０℃の範囲であることが望ましい。また、適正温度の詳細な値は、フィルム状ポリエチレンの混合比率や厚手プラスチック比率で異なるが、通常の組成の廃棄プラスチックを成形する場合は、上記の温度範囲の中である。たとえば、フィルム状ポリエチレンの混合比率が高い場合は、１００℃前後の比較的低温で、また、厚手プラスチックの比率が高い場合は、１２０〜１４０℃の比較的高温で圧縮成形することが望ましい。
【００２０】
操業のための廃棄プラスチックに関わる、もう一つの重要な条件は、破砕後のプラスチックのサイズである。圧縮式成形機４での破砕済みプラスチックのサイズが、破砕片の最大長が穴型直径の０．５倍以上である、フィルム状プラスチックが、７０質量％以上、かつ、破砕片の最大長が穴型直径の１倍以下である、厚みが０．１５ｍｍ以上のプラスチック（以降、厚手プラスチックと称す）が７０質量％以上であることが必要である。
【００２１】
厚手プラスチックは、圧縮式成形機４の貫通穴型９の手前および内部での変形が小さいため、厚手プラスチックのうちで貫通穴型９の直径よりも大きいものが多いと、押し込み抵抗が大きくなり、生産性が低下する。また、この場合は、プラスチックの押し込み不良による貫通穴型９の閉塞が生ずることがある。厚手プラスチックの最大長が貫通穴型９よりも大きいものの比率が３０％を越えると、貫通穴型９の閉塞の比率が大幅に増加した。これは、大きな厚手プラスチックが直径方向にわたって縦断するように存在してしまい、フィルム状プラスチックのバインダー機能を阻害することが原因であった。
【００２２】
圧縮成形時に、フィルム状プラスチックのサイズが小さすぎる場合には、厚手プラスチックを接着するために必要な長さに満たないため、バインダー効果が減少する。したがって、ある程度以上の大きさのフィルム状プラスチックが混在していることが必要である。本発明者等は、種々の実験を繰り返して、貫通穴型９の直径の１／２よりも大きいフィルム状プラスチックの比率が７０％を越えるとプラスチック粒状化物の密着性が向上することを解明した。
【００２３】
本発明者らは、以上に説明した効果を十分に発揮するためには、貫通穴型９の直径に適正な範囲があることを解明した。つまり、貫通穴型９の直径が大き過ぎると、穴内面の摩擦熱が粒状化物内部まで十分に伝達されないことが判明した。この実験結果を示す、図４に認められる様に、穴型直径が８０ｍｍを超えると、プラスチック粒状化物の密着状態が悪化して、見掛け密度が低下して、また、１ｍ落下時の粉化率が上昇する。したがって、貫通穴型の９直径は８０ｍｍ以下であることが有効である。
【００２４】
一方、貫通穴型９の直径が小さ過ぎると、廃棄プラスチックに混在する小さい異物が原因の穴型閉塞が起きやすくなる。元々が廃棄物である廃棄プラスチックには、異物が混在することが一般的である。このうち、小さい異物は磁力選別機などの選別装置では除去しづらく、事前の異物除去を徹底しても、破砕後の廃棄プラスチックに、５〜１０ｍｍ程度の長さの金属線やガラス片などの異物が少量ながら混在する。この問題は、一般家庭から排出される廃棄プラスチックの処理を行なう場合には顕著になる。
【００２５】
この小さい異物が圧縮成形機４の貫通穴型９に詰まり、操業を阻害する要因となる。貫通穴型９の直径が小さくなるにつれて、異物詰まり起因の貫通穴型９の閉塞の頻度が増加する。穴型直径が１０ｍｍ以下となると閉塞頻度が増加し始め、直径が５ｍｍ以下となると稼動時間１０時間で３５％の貫通穴型９が閉塞して、操業が継続できない問題が発生する。したがって、貫通穴型９の直径は、５〜８０ｍｍの範囲が重要な条件である。
【００２６】
以上の方法で製造したプラスチック粒状化物を化学原料として利用する。利用工程では、見掛け密度が高く、バラケの少ない粒状化物は、ハンドリング特性が良く、かつ、粉が搬送装置や備蓄槽に付着する問題がなく、また、反応槽の充填率が高くなることから、生産性が向上するなどの利点がある。
【００２７】
化学原料として使用する方法としては、無酸素状態で加熱し、熱分解して、水素、メタン、高級炭化水素、ベンゼン、その他の物質を得る方法と、酸素が存在する状態で熱分解することにより、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、その他のガスを得る方法があり、良質の原料油や原料ガスが採取できることから、有効な手段である。
【００２８】
更に、熱分解の方法の内、無酸素状態での熱分解の方法としては、石炭と共に乾留する方法と金属製の反応容器内で加熱して熱分解する方法がある。また、酸素が存在する状態で熱分解する方法の内、工業的に有効な方法としては、金属製や耐火物製の反応容器の内部で、酸素と反応させる方法、および、空気と共に高炉に吹込んで、水素と一酸化炭素として、鉱石の還元に用いる方法がある。
【００２９】
石炭と混合して乾留する方法は、廃棄プラスチックの熱分解方法として特に優れた方法である。無酸素でプラスチックを熱分解すると、水素や炭化水素分子が生成するが、乾留の残分として、炭素を中心とする残さが残る。しかし、粘結性のある石炭と混合して乾留すると、４００℃前後で軟化した乾留中の石炭に、この残さが吸着されて、コークスの一部となる。
【００３０】
また、最終的には、乾留温度を１０００℃以上とすること必要である。この理由としては、４００℃前後で石炭に吸着された残さが石炭と強固な結合を作るためには、１０００℃以上の高温で、乾留を完了することが重要である。したがって、１０００℃以上の温度で、２時間以上乾留することにより、廃棄プラスチックの残さを含んでいても強度の高いコークスを製造できる。
【００３１】
このコークスは燃料や還元剤として有効利用できることから、利用できない部分の少ない、歩留の高いリサイクルが可能となる。この方法は、既存のコークス炉を用いて行なうことにより、設備費や操業費を低減することができることから、有効な方法である。
【００３２】
この石炭と混合して乾留する熱分解方法では、本発明の方法で製造したプラスチック粒状化物を用いると、効率的な処理ができる。つまり、本発明の方法で製造した粒状化物の見掛け密度は０．５〜０．８kg／リットルと高いことから、乾留装置の反応容積を有効に使える効果がある。この効果以外にも、乾留後の炭素を含む残さの密度が比較的高いため、この残さが軟化した石炭に有効に吸着される効果がある。この効果は、見掛け密度が高いプラスチック粒状化物ほど大きくなる。したがって、本発明で製造されたプラスチック粒状化物を用いた場合は、残さとして歩留落ちするものの比率が少ない効果がある。
【００３３】
本発明者らは、更に、種々の実験を重ねて、軟化した石炭に効率的に吸着させるためには、石炭の平均粒径が５ｍｍ以下であることと、プラスチック粒状化物が石炭にくるまれるように混合されることが重要であることを解明した。また、本発明者らは、図５に示すとおり、プラスチック粒状化物が石炭にくるまれるように混合されるためには、プラスチック粒状化物の容積を石炭の容積の１０％以下の比率で混合することが有効な手段であることを解明した。
【００３４】
一方、従来法で製造したプラスチック粒状化物では、粉が混在していることと、見掛け密度が０．３〜０．５kg／リットルと低いことから、残さが石炭の軟化部分に吸着される量が減少する。このように、本発明を適用して製造したプラスチック粒状化物を石炭と混合して乾留する方法は、従来法で製造したものを用いる方法に対して、リサイクルされない残さが少なく、歩留が高い効果がある。
【００３５】
本発明者らは、廃棄プラスチック粒状化物に混在する無機物も熱分解時に悪影響を与えることを解明した。無機物（いわゆる灰分）は、軟化した石炭と接合性が悪いため、灰分の多い粒状化物では、コークスに吸着されない残さ分が多くなる。本発明者らの実験では、灰分が８質量％以上では、急激に残さの吸着が悪化することを見いだしたため、本発明の一部として、粒状化物の灰分が８質量％以下であることを加えた。
【００３６】
また、反応容器内部で、酸素と反応させる方法や空気と共に高炉に吹込んで水素と一酸化炭素を得て鉱石還元に用いる方法においては、ガスや空気とともに反応容器や高炉に供給することから、気流搬送時に、プラスチック粒状化物はバラバラになることがある。この場合は、粉化したプラスチックは配管内部や吹き込み装置内部に付着して、種々の設備トラブルを誘発する。本発明者らは、本発明を用いて製造したプラスチック粒状化物を用いると、上記の問題が起きにくくなる効果を見いだした。
【００３７】
高炉に吹き込んで還元に用いる方法では、炉内への吹き込み羽口での閉塞を防止することから、プラスチック粒状化物の直径は５〜８ｍｍの範囲であることが重要である。つまり、８ｍｍ以上のプラスチック粒状化物では、大き過ぎて、羽口の周辺で閉塞を起こすことが原因で、最大径を規制する必要がある。
【００３８】
【実施例】
本発明に基づいて、廃棄プラスチックを圧縮成形した結果を以下に示す。従来法と比較して、良好な形状品質を有する化学原料用のプラスチック粒状物を製造することができた。図１に示される廃棄プラスチックの圧縮成形設備において、図２に示されるスクリュー押し込み式の圧縮成形機を用いて、２０ｍｍの粒状物を製造する際に、本発明の条件を守った操業結果用いて、本発明の効果を説明する。また、比較例として、本発明の条件を逸脱した操業で製造したプラスチック粒状物の成績も記載する。
【００３９】
実施例は、厚みが０．１５ｍｍ以下のフィルム状プラスチックの比率が２２質量％、フィルム状ポリエチレンが１０質量％の比率で混在している廃棄プラスチックを処理した。破砕機１の出口のスクリーンは２５ｍｍの網目であった。この結果、圧縮式成形機４に供給された廃棄プラスチックのサイズは以下のものであった。フィルム状プラスチックの７７％が穴方直径の０．５倍（１０ｍｍ）以上、かつ、厚みが０．１５ｍｍ以上の厚手のプラスチックの８１％が穴型直径の１．０倍（２０ｍｍ）以下であった。
【００４０】
この破砕済みプラスチックを１１５℃で圧縮成形した。その結果、見掛け密度が０．７２kg／リットルで、かつ、１ｍ落下時の粉化率が２．５％の良質のプラスチック粒状化物が得られた。このように、本発明を用いた操業においては、粉化の少ない、また、密度も高いプラスチック粒状化物を製造できた。
【００４１】
比較例１として、実施例と同様に、フィルム状プラスチックが２２質量％の比率で混在している廃棄プラスチックを処理した。なお、破砕機１の出側スクリーンの網目は１２ｍｍであった。この結果、２０ｍｍの貫通穴型直径の圧縮式成形機４に供給された廃棄プラスチックのサイズは以下のものであった。フィルム状プラスチックの２６％が穴型直径の０．５倍以上、かつ、厚手プラスチックの９９％が穴型直径の１．０倍以下であった。
【００４２】
この破砕済みの廃棄プラスチックを１１０℃で圧縮成形したプラスチック粒状化物の見掛け密度は０．４２kg／リットルで、かつ、１ｍ落下時の粉化率が１１．７％であった。このように、本発明の範囲を逸脱した操業条件では、見掛け密度が低く、また、粉化しやすいものであった。
【００４３】
比較例２として、フィルム状プラスチックが１２質量％の比率でしか混在していない廃棄プラスチックを処理した。なお、破砕機１の出側スクリーンの網目は２５ｍｍであった。この結果、圧縮式成形機４に供給された廃棄プラスチックのサイズは以下のものであった。フィルム状プラスチックの７３％が穴型直径の０．５倍以上、かつ、厚手プラスチックの７８％が穴型直径の１．０倍以下であった。
【００４４】
この破砕済みの廃棄プラスチックを１１０℃で圧縮成形したプラスチック粒状化物の見掛け密度は０．４０kg／リットルで、かつ、１ｍ落下時の粉化率が１２．１％であった。この例でも、本発明の範囲を逸脱した操業条件では、見掛け密度が低く、また、粉化しやすいものであった。
【００４５】
実施例、および、比較例１の操業を行って製造したプラスチック粒状化物を、粘結性のある３．３ｍｍ平均粒径の石炭と混合して、高温で熱分解（乾留）した。熱分解装置としては、コークス炉を用いた。石炭への混合比率は、４．２質量％で、プラスチック粒状化物容積は石炭の嵩容積に対して８．８％であった。この状態で、参考温度１１２０℃で、１７時間かけて、乾留を行なった。
【００４６】
実施例の操業で得られたプラスチック粒状化物を乾留した結果、水素、メタン、高級炭化水素、ベンゼン、その他を回収でき、かつ、残さのほとんど全部がコークスに吸収されていた。この結果、プラスチック粒状化物の歩留は、９９．２％であった。
【００４７】
一方、比較例１で製造した、上記のプラスチック粒状化物を同様の条件で乾留した。この結果、原料であるプラスチック粒状化物の約６質量％の残さがコークスに吸収されずに残っていることが認められた。この残さは不純物等が多く含まれるため、有効利用できなかった。つまり、この条件では、プラスチック粒状化物の歩留は、９４％であった。ちなみに、石炭と混合しない、油化法などの熱分解方法では、プラスチック粒状化物の歩留は、約８０％である。
【００４８】
実施例で用いた廃棄プラスチックを原料として、直径が６ｍｍの粒状化物を製造した。破砕機１の出口のスクリーンは５ｍｍの網目であった。この結果、圧縮式成形機４に供給された廃棄プラスチックのサイズは以下のものであった。フィルム状プラスチックの８８％が穴方直径の０．５倍（３ｍｍ）以上、かつ、厚手プラスチックの９２％が穴型直径の１．０倍（６ｍｍ）以下であった。
【００４９】
この破砕された廃棄プラスチックを１２０℃で成形したところ、粒状化物の見掛け密度は、０．６５kg／リットルで、かつ、１ｍｍ以下の粉率も３％と良好な形状のものであった。この粒状化物を空気とともに高炉羽口から吹き込んだところ、吹き込み配管の詰まりもなく、順調に吹き込みができた。この結果、この廃棄プラスチックの粒状化物を２０００℃程度の高温で熱分解して、一酸化炭素と水素を作り、高炉炉内で鉄鉱石の還元に有効利用できた。
【００５０】
このように、本発明を用いた操業では、見掛け比重が大きく、かる、バラケの少ないプラスチック粒状化物を製造することができた。また、このプラスチック粒状化物を高効率で熱分解することができた。
【００５１】
【発明の効果】
本発明は、見掛け密度が高く、バラケの少ない形状品質の良い廃棄プラスチックの粒状物を製造する方法を提供するものである。本発明を用いることにより、熱分解原料用に適したプラスチック粒状化物を可能とする。その結果、廃棄プラスチックをガス化装置、油化装置、コークス炉、高炉、その他の反応装置の原料として使用できる。また、コークス炉や高炉などで、経済的に熱分解して、リサイクルすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の廃棄プラスチックの圧縮成形設備の例であり、その全体フロー図である。
【図２】本発明を実施する廃棄プラスチックの圧縮成形機の１例であり、廃棄プラスチックをスクリューで押し込んで、エンドプレートの貫通穴型から押し出す型式の装置である。
【図３】フィルム状プラスチックの混合比率がプラスチック粒状化物の見掛け密度に与える影響を示す図である。
【図４】貫通穴型の径がプラスチック粒状化物の見掛け密度に与える影響を示す図である。
【図５】プラスチック粒状化物の容積比率（対石炭嵩容積）のプラスチック粒状化物歩留（水素・炭化水素・コークス等に回収される比率）に与える影響を示す図である。
【符号の説明】
１  破砕機
２  破砕物コンベア
３  破砕物貯留槽
４  圧縮式成形機
５  冷却コンベア
６  胴部
７  押し込みスクリュー
８  エンドプレート
９  貫通穴型
【図１】
0003733045.tif 000002
【図２】
0003733045.tif 000003
【図３】
0003733045.tif 000004
【図４】
0003733045.tif 000005
【図５】
0003733045.tif 000006