循環型社会を築くリサイクル技術
Recycling Technologies for Promoting a Circulatory Society
堀田裕久

総合リサイクル事業センター

事業推進部

Hirohisa Hotta部長

当社では循環型社会に対応するため，廃棄物を循環資源として捉え，製鉄所の製鉄原料として再利用するための技術開発を行ってきた。2000 年 4 月のリサイクル法の完全施行にも対応し，容器包装プラスチック，使用済みペットボトル，使用済み家電製品などの再資源化工場を建設し，リサイクル事業を展開している。
さらに，今後施行される建設廃棄物や使用済み自動車のリサイクルに対応する研究開発も進めている。本稿では，これらの循環社会を築くリサイクル技術について概説する。

NKK has developed a number of recycling technologies to recycle wastes as raw materials in iron and steel
making processes. In response to the enactment of a series of recycling laws since 2000, NKK started new
businesses of recycling waste plastics, used home electrical appliances, and waste PET bottles. Further, R&D
on recycling construction and demolition debris and used motor vehicles is ongoing. This paper outlines thenew businesses and technologies NKK has developed for recycling resources.

年 4 月に完全施行された。

はじめに

1.

国内で発生する使用済みプラスチックは，図 1 に示すよ

現在，地球温暖化防止（CO2 削減）とともに廃棄物処理

うに，産業廃棄物系および一般廃棄物系を合わせて約 980が今後の循環型社会形成のための重要な社会的課題として万トン（1999 年）で，その 33%の約 320 万トンが埋め立広く認識されるに至っている。て処分されている｡有効利用されているものは全体の 46%の約 450 万トンに留まっている｡

当社では，長年培った鉄鋼技術とエンジニアリング技術のシナジー効果を生かして，省資源・省エネルギー・環境保護に全社を挙げて取り込んできた。その中で，首都圏に位置する京浜製鉄所は，都市共生・環境調和型製鉄所を目指し，都市廃棄物の循環利用の可能性を追求してきた。以下に製鉄所の製鉄プロセスを最大限に利用したリサイクル事業およびその技術を紹介する。

一般廃棄物系
産業廃棄物系

当社のリサイクル事業展開

2.
2.1

有効利用

452 万トン

未利用524 万トン

使用済みプラスチック廃棄量

490 万トン
486 万トン

単純焼却
埋め立て

206 万トン
318 万トンリサイクル法1991 年に制定された「資源有効利用の促進に関する法

リサイクル可能量律」では，廃棄物を有用な資源としてリサイクルする考え方が示され，製造者が使用済み廃棄物のリサイクルに責任図1を持つという「拡大生産者責任」の考えが導入された。さ使用済みプラスチックの廃棄量と処理状況（1999 年

全国使用済みプラ廃棄量：976 万トン／年）

らに，2000 年 6 月には「循環型社会形成推進基本法」が成立し，不法処理・投棄などの問題解決のために，廃棄物図 2 に家庭ごみ中に占める容器包装ごみの割合を示す。

を｢循環資源｣としてリサイクル促進するとともに，廃棄物容器包装ごみは重量基準では約 20%であるが，容積基準での発生を抑制（Reduce），再使用（Reuse）を優先し，そは約 60%を占め，中でもプラスチックは約 40%を占めていれでだめなら再生（Recycle），熱回収，適正処理を行うとる。したがって容器包装ごみの再資源化を行うことは，自いう考えが示された。

治体のごみ処理負荷を軽減するだけでなく，使用済みプラスチックの有効利用率を高めることにつながる。

また，当社のリサイクル事業の契機となった「容器包装に係わる分別収集及び再商品化の促進等に関する法律（容器包装リサイクル法）」は 1995 年 6 月に公布され，2000

NKK 技報 No.179 (2002.11)–126–循環型社会を築くリサイクル技術

重量基準

ガラス
3.6%

でいる。産業廃棄物系プラスチックは，入荷時に PVC の金属
2.3%

紙 6.1%

容積基準

混入を避けることができるため PVC 分離は必要ない。
当社京浜製鉄所第 1 高炉では，1996 年 10 月より，PVC

その他 0.1%
プラス
チック
10.2%

以外の産業廃棄物系プラスチックの高炉原料化を実施し，
紙
16.0%

22.3%

年間約 5 万トンのプラスチックを高炉還元剤として再利用

容器包装以外38.8%

している。
現在，電気・通信，自動車・機械，化学，印刷，プラス

61.2%
容器包装以外 77.7%
その他
0.0%

域も首都圏を中心に北海道から九州まで，全国的な広がりを見せている。

金属 2.7%

図2

チック加工，スーパーなど数百社の企業と契約し，対象地

プラスチック41.9%(2) 福山，水江地区における一般廃棄物系プラスチックのガラス 0.7%

処理2000 年 4 月に容器包装リサイクル法が全面施行され，家庭ごみ中の容器包装ごみの割合一般廃棄物系プラスチックの内，プラスチック製容器包装
2.2
2.2.1の再商品化が開始された。

使用済みプラスチックリサイクル

自治体は住民が分別排出したプラスチック製容器包装を高炉原料化（ケミカルリサイクル）(1) 扇島地区における産業廃棄物系プラスチックの処理分別回収し，分別基準適合物として前処理・保管するとと製鉄用高炉ではコークスを CO にガス化し，その還元作もに，日本容器包装リサイクル協会と分別基準適合物の引用で鉄鉱石（酸化鉄）を鉄に還元している。使用済みプラき取り契約を締結する。そしてその再商品化費用は，特定

スチックはこのコークスの代替として高炉用還元剤として事業者（商品に容器包装を用いる事業者もしくはその容器利用することができる。プラスチックを破砕・造粒した後，を製造する事業者）が大半を負担する。

高炉下部の羽口部分より高炉内に吹き込む。吹き込まれた再商品化手法としては，ケミカルリサイクル手法として，プラスチックは CO と H2 に分解され還元ガスとして鉄鉱高炉還元剤のほかに，油化，ガス化とコークス原料化が指石を鉄に還元する。H2 による還元反応があるため，コーク定されている。高炉原料化処理フローを図 3 に示す。

スだけで操業する場合と比べ，CO2 の発生量が約 30%少な

高炉原料化設備では，圧縮固縛された分別基準適合物をくなる。吹き込まれたプラスチックは約 60%が鉄鉱石の還解砕した後，揺動式プラ種類選別機に掛け，残存する異物元に使われ，残り 40%は所内の発電所や熱風炉の燃料としの除去を行う。固形・ボトル類は手選別ラインを通し，再て利用される。しかし，塩化ビニル（PVC）などの塩素含商品化不適物の除去を行った後，破砕機で所定の粒径に破有プラスチックは，発生する塩化水素によって高炉設備を砕し，高炉用還元剤とする。

腐食する危険があり，利用できていない。

一方，フィルム類は破砕機によって所定粒径に破砕後，ボトルなどの固形プラスチックは，破砕機によって所定プラスチックの比重差を利用した遠心式比重分離装置によ

粒径に破砕し，直接吹き込むが，フィルム状プラスチックって PVC を取り除く。PVC が分離されたフィルム類は造は，粉砕した後，造粒機で所定の粒径に造粒して吹き込ん

粒機によって所定の粒径に造粒し高炉用還元剤とする。
高炉ガス
塩ビ選別機

解砕・選別設備

フィルム系処理設備破砕機（塩ビ以外）（塩ビ） 造粒機

解砕機

減容機

プラスチック種類選別機
破砕機
手選別脱塩素装置（開発中）

固形・ボトル系処理設備
分級・検査設備図3

高炉設備

高炉原料化設備フロー–127–

NKK 技報 No.179 (2002.11)

循環型社会を築くリサイクル技術

2000 年 4 月から完全施行されたプラスチック製容器包に利用することによって，廃棄物をほとんど発生させるこ装の再商品化に対応するため，京浜（川崎市）および福山となく，使用済みペットボトルの再資源化を達成すること（広島県）の両製鉄所に，年間約 12 万トンの処理能力をができるという大きな特長を持っている。

持つ，高炉原料化設備を稼働させている。
2.2.2

なお，再生ペットフレークは従来，綿やシート用に使わ使用済みペットボトルの再資源化（マテリアルリサれることが多かったが，この設備ではアルカリ洗浄を採用イクル）し，高級繊維用の再生ペットフレークを主に製造する。

容器包装リサイクル法に基づく使用済みペットボトル

2.2.3

前処理 PFI (Private Finance Initiative)（清涼飲料，醤油，酒類用）の再資源化事業は，1997 年度

容器包装リサイクル法においては使用済みプラスチックより既に幾つかの会社により実施されている。ペットボト

製容器包装やペットボトルは各自治体が家庭から収集し，ルの国内使用量は年々増加しており，2001 年度には 40 万選別・圧縮・固縛し保管することが義務付けられている。

トンに迫る勢いである。一方，市町村における収集計画量

このため，自治体によってはこれらの業務を民間企業の経は 2001 年度で 17 万トンであり，収集率は 44%と 97 年度

営資源とノウハウを公共事業に活用する PFI 事業として実の 10%に比較して飛躍的な伸びを示し，今後も増加するも施し始めている。
当社グループではこれらの PFI 事業に積極的に参加し，のと期待される。
当社グループでは京浜製鉄所水江地区内に年間処理能力

仙台市や名古屋市から委託を受け，容器包装プラスチック1 万トン規模の再資源化工場を建設し，2002 年 4 月より再の選別・圧縮・固縛選別施設を建設し，2000 年より操業し商品化事業を開始した。ている。

図 4 に使用済みペットボトルの再資源化設備の処理フロ2.3

使用済み家電リサイクルーを示す。この設備は使用済みペットボトルの内，透明ボ

2001 年 4 月に「特定家庭用機器再商品化法」（家電リトルを対象に再生ペット樹脂フレークに加工するものであサイクル法）が施行された。本事業を行うために当社は，る。市町村によって収集された使用済みペットボトルには三井物産㈱，三洋電機㈱などと共同出資して施行に先立っ色付きボトルやキャップ，ラベルなどの異物が混入していて新会社を設立した（2000 年 8 月）。

る。これらの異物をいかに効率良く，高精度で分離するか

家電リサイクル法では，家電４品目（テレビ，洗濯機，がこの設備の重要なポイントとなる。このため，機械選別，エアコン，冷蔵庫）について，家電製品製造者にそのリサ手選別，自動他材質ボトル選別装置やラベル，キャップ分イクル義務が課せられ，自らリサイクル事業を行うか，他離装置を組み合わせている。なお，これらの異物は隣接すの会社に委託することになっている。
新会社は，家電製品製造者の委託を受けて，当社京浜製る使用済みプラスチック高炉原料化設備に送り，高炉用還鉄所構内に家電 4 品目合計で年間 80 万台の処理ができる元剤として，製鉄所で再利用する。

再資源化工場を建設し，2001 年度より事業を行っている。

このように，本施設は製鉄所内に位置することを最大限

ペットボトル
1 万トン受け入れ

分別適合ベール

受け
入れヤ
│
ド

解
俵機

ペットフレーク
7〜8 千トン生産

排水処理装置
透明ボトル

色付
き・他材
質
ボ
トル
分
離粗粉
砕機

ラ
ベル
分
級機

細粉
砕機

ラベル

洗浄機

脱水機

キ
ャ
ッ
プ
分
離機

キャップ

すすぎ
洗浄機

脱水・
乾燥
機

成品
ペッ
トフレ
│ク

再生製品

色付き・他材質ボトル
高炉用還元剤10〜30％

図4

NKK 技報 No.179 (2002.11)

使用済みペットボトルの再資源化設備の処理フロー–128–(1) 繊維製品(2) シート製品

循環型社会を築くリサイクル技術

図 5 に 4 品目の素材構成を示す。テレビのガラス比率ががある破砕機，風力選別機，磁力選別機，非鉄選別機，ウ他に比べ高いが，鉄，プラスチック，非鉄 80%以上を占めレタン減容機，断熱フロン回収装置などで構成されている。ている。法律で定められた再資源化率はテレビ 55%以上，テレビ処理棟ではテレビの基板，ケーブルなどを回収し冷蔵庫 50%以上，洗濯機 50%以上，エアコン 60%以上でブラウン管を筐体と分離する。プラスチックの筐体は高炉あり，これを達成させるためには，鉄，プラスチック，非原料として利用している。ブラウン管は専門のカレット会鉄を効率良く回収することが重要となる。

社にて処理され，ブラウン管原料として再利用されている。

設備導入に際しては当社で培われた破砕技術とリサイク

前処理・破砕棟では，テレビ以外の 3 品目の手解体を行ル技術をベースにして，使用済み家電のリサイクル率を高っている。冷蔵庫およびエアコンの手解体では，テレビとめるよう装置設計を行った。図 6 に使用済み家電再資源化

同様にプラスチックなどの回収を行うほか，冷媒フロンを処理フローおよび回収物の再利用先を示す。設備構成は前回収している。洗濯機についても同様の回収のほか，洗濯分別工程である手選別設備と破砕・選別設備からなってい槽の上部にバランサー用として取り付けられている塩水リる。

ングから塩水を取り除き別途委託処理をしている。

手解体設備は使用済み家電製品が入った専用のコンテナ

手解体された後残ったものが破砕機に投入され機械選別から手解体場に取り出すハンドリング装置，秤量器，作業される。風力選別機では冷蔵庫断熱ウレタンが分離された台，冷蔵庫／エアコン用の冷媒フロン回収装置などで構成

後圧縮減容され高炉原料として利用される。断熱ウレタンされている。破砕・選別設備は粗大ごみ処理で長年の実績には発泡剤としてフロンなどが使われているが，当プラン
トでは破砕，圧縮減容の工程で脱気した後，活性炭を使っ素材構成
鉄平均

非鉄ガラス▼他

テレビ

▼

96％

選別機で非鉄を回収し製鉄原料として利用される。
本施設の再商品化処理から回収する資源の大部分を当社

56％▼

家電素材の約 3 割を占めるプラスチックについては使用済

21％

みプラスチック高炉原料化事業に直結できる優位性を持っ

60％
80％
100％
（▼→法律上定められた再資源化率）ている。この結果当社家電製品再資源化工場でのリサイク

冷蔵庫

リサイクル率

地球温暖化防止に貢献している。磁力選別機で鉄を，非鉄の製鉄プロセスで活用できる点に事業の特徴がある。特に

▼
エアコン

20％

48％

42％

洗濯機

0％

た発泡剤回収装置にて吸着，回収しており，オゾン層保護，手解体割合

プラスチック

40％

開発中

再資源化

ル率は 80%を超えているが，90%以上のリサイクル率を目処分指し研究開発を行っている。

10%

図520%

40 %

60%

8 0%

100%

使用済み家電の素材構成と再資源化率
断熱フロン回収
使用済み家電（テレビ，冷蔵庫，洗濯機，エアコン）
分解
プラスチック
破砕機・選別システム鉄
製鉄・非鉄原料

ウレタン

前分別システム（手選別など）銅・アルミ破砕

風力選別

コンプレッサー，モーターダスト

開発中

鉄・銅

熱交換器

銅・アルミ

多メーカー・多サイズ・年代物の効率的リサイクル

プリント基板分別

プリント基板＝手選別重視＝

冷媒フロン回収

フロン

分解

ブラウン管処理カレット

ブラウン管原料へ

図6

使用済み家電再資源化処理フロー–129–

NKK 技報 No.179 (2002.11)

循環型社会を築くリサイクル技術

1999 年から，プラスチック処理促進協会と塩ビ工業・環3.

循環型社会を築く今後のリサイクル技術

境協会と共同で，塩酸回収を含めた高濃度 PVC 脱塩素の3.1

高炉原料化技術の更なる拡大・発展実証プラント（5000 トン／年規模）を建設し，実証試験を3.1.1

PVC の脱塩素による高炉原料化通して，本プロセスのほぼ技術的見通しを得た。その処理使用済みプラスチックの高炉原料化設備では，不適物でフローを図 7 に示す。

ある PVC は分離除去している。この PVC を高炉原料とし3.1.2て利用できれば，ほとんどすべてのプラスチックを高炉原

木屑の高炉原料化

建設資材リサイクル法において，建設廃木材の再資源化が規定されており，現状 40%の再資源化率を 2010 年には料化することが可能となる。
酸素を遮断した雰囲気の中で，PVC 類を 300℃〜400℃95%に高めることが求められている。廃木材の主成分は石に加熱処理することによって，PVC 類は熱分解し塩化水素炭と同様に炭素であるため，高炉に還元剤として吹き込むを発生させる。この現象を利用して，PVC 類を熱分解し，ことができれば，再資源化が達成できると考えられる。

熱分解残渣を高炉還元剤にするとともに，発生した塩化水

写真 1 に木屑の高炉原料化試験設備を示す。受け入れた素を回収することができれば，完全リサイクルを達成する

廃木材は粗破砕した後，磁選機で釘・金具を取り除きさらことができる。に，粉砕機で所定のサイズにチップ化する。チップ化され熱分解脱塩素技術は，混合プラスチックの中に，PVC 類た廃木材はプラスチック同様，吹き込み装置によって高炉が 2%〜30%程度含まれている場合と PVC 類単独あるいは内に吹き込み鉄鉱石の還元剤として再資源化する。現在開50%以上を含有する場合とで異なっている。

発・実証試験中である。

PVC 類の含有量が低い場合には，熱分解物に流動性があるため，反応容器内でスクリューやパドルによって撹拌･搬送しながら，熱分解を行う。熱分解物は冷却後造粒し，高炉還元剤として利用する。なお，発生する塩化水素は比較的濃度が低いため中和処理する。
PVC 類単独あるいは 50%以上の場合には，熱分解残渣の流動性がない。このため，外熱式のロータリーキルン内で媒体とともに撹拌し，熱分解を行った後熱分解物を冷却後破砕し，高炉用還元剤として利用する。媒体としては製鉄所内の原料である粉コークスを用いており，熱分解物の塊状化防止およびキルン内壁への付着防止の役割を果たしている。また，熱分解によって発生する塩化水素は吸収塔
写真 1で水に吸収させた後，再度蒸留することによって精製し，木屑の高炉原料化設備

塩酸として回収する。

使用済み塩ビ吸収塔
破砕機

熱風入口

熱風出口

減容機
ロータリキルン

貯留槽

粉コークス
蒸留塔

高炉

図7
NKK 技報 No.179 (2002.11)

塩化ビニル高炉原料化プロセス–130–35%塩酸製品タンク

循環型社会を築くリサイクル技術

3.2

熱媒浴によるシュレッダーダスト処理

3.3

建設廃材，使用済み自動車リサイクル対応

今後法律が施行されるものとして，2004 年施行予定の自使用済み自動車や家電の処理におけるシュレッダーダス
トの処理が大きな社会問題となっている。このダストの中

動車リサイクル法がある。には，PVC 被覆導線やハロゲン系難燃プラスチックが含ま

建設廃材の再資源化には，高炉原料化だけでなく，廃棄れており，現状では大半が埋め立て処分されている。

物中の不燃物を溶融スラグ・メタル化すると同時に可燃物

この問題の解決方法として，図 8 に示すように，約 300℃をガス燃料化するガス化溶融炉が，今後大きな役割を果たに加熱したコールタール系熱媒中にダストを浸漬処理する

すと予想される。また，自動車リサイクル法では 2015 年

ことによって，プラスチック，金属類そして無機類に高速以降にリサイクル率 95%，シュレッダーダストの埋め立て分離する熱媒浴法を開発した。

量を 1996 年の 1/5 以下にすることが定められている。ここの方法によれば，ポリエチレンやポリプロピレンなどの目標を達成するためには，ガス化溶融炉や熱媒浴法を抜

プラスチックは浮上物として回収され，所定粒径に造粒すきにしては実現できないものと考えられ，ガス化溶融炉にることによって，高炉還元剤として利用できる。一方，PVC対する期待が大きく膨らんでいる。

やハロゲン含有プラスチックは熱分解して脱ハロゲン化され，分解物は浮上物として回収され，高炉還元剤として利4.

おわりにリサイクルに関して当社が現在取り組んでいる事業と開用できる。さらに，ウレタンは熱分解によって脱ガスされ発技術について述べてきた。都市型製鉄所は廃棄物の大量て減容化され，同様に還元剤として利用できる。
一方，鉄や銅はガラス，砂などと一緒に沈降物として回発生地を背後に有するという最大の特徴を生かすことので収されるが，さらに鉄，銅を分離し，これらを循環資源ときるリサイクル事業を取り込むことによって，新たな存在して製鉄原料などに再利用できる。

価値を創生することに成功した。特に，製鉄所の既存設備をうまく利用することによって廃棄物を循環資源として生将来，熱媒浴法を適用すれば，使用済み自動車のリサイクル率を 95%以上にすることが期待される。

まれ変わらせることができ，これらの循環資源は製鉄原料として有効利用される。今後も，建設廃棄物，自動車廃棄物，更には食品廃棄物などの法制化とともに，タイムリーな技術開発と事業化を循環型社会の形成に向けて積極的に推進して行きたいと考えている。

図8

熱媒浴によるシュレッダーダスト処理–131–

NKK 技報 No.179 (2002.11)