■2006.9

財団法人 金属系材料研究開発センター

No.239TODAY

持続可能な社会の創成に向けてに推進すべきではあるものの、各々のプロセスのライフサイクルにも配慮する必要がある。例えば、発電プロセスのライフサイクルを評価する一つの指標として電力産出比がある。電力産出比とは、発電プロセスの建設、運用から最終的な廃棄まで

豊橋技術科学大学
工学教育国際協力研究センター

教授に必要となるエネルギーをどれくらいの期間で発成 瀬 一 郎

電できるかを指す。すなわち、エネルギー変換効率が如何に高い発電プロセスであっても、運用期資源の有限性を理解しつつも、その一方で付加価値の高いもの間における発電総量がライフサイクル全体で消費をつくり続けなければならなされるエネルギー量未満であったら、その発電プ

いわが国を含む経済先進国は、地球の持続性を担ロセスのために使用された資源を浪費したことに保するために、これから何をすべきか。原因はさなる。ておき、原油がバーレル70ドルを超えている現在、希少金属等の物質資源に関しても、その有限性再び、エネルギー危機の到来が囁かれている。同から、リサイクルが推進されている。しかし、本時に、食糧問題や水問題も、特に途上国において来のリサイクルという用語の意味は、使用済みのは深刻である。表面上、エネルギー問題と食糧・物質をより上流側のプロセスの原料として利用

水問題は関係が希薄なように考えられがちであるし、天然資源の消費を削減することを指す。すなが、例えば大規模食糧生産に欠かせない肥料や農

わち、リサイクルとは、質が劣化した物質を精製薬の多くは化石資源由来であり、また、上下水道等を施して、質を向上させることを意味する。よの普及に伴い必要となる水処理には多かれ少なかって、物質をリサイクルするためには、熱力学上、れエネルギー消費が伴う。このような観点から鑑質を向上させるためのそれ相応のエネルギーあるみれば、さらなる省資源・省エネルギーとともに、いは物質の消費が伴う。従って、すべての製品が有限な資源を地球環境に調和させながら高効率にリサイクル可能であると考えることは危険であ

有効利用することが必要不可欠であることは論をり、このような観点から、近年、環境適合設計法待たない。

が提案され、易分解な構造や材料の統一等が図ら

化石資源によるエネルギー変換技術、例えば火れつつある。

力発電を考えた場合、これまでに培われたさまざわれわれの惑星である地球を守りながらも、人まな技術開発により、その発電効率は熱力学上の類の理論効率にほぼ接近するまでに至っている。昨今せねばならないこととは何か。物質資源の有限性

では、理論的なエネルギー変換効率が高い燃料電という境界条件のなかで、タブー視されている地池による発電や、バイオマス等の新エネルギー源

球規模の人口問題も含めて熟考し、将来のロードの利用が試みられている。このような新たな原理マップを常に描き、見直ししながら、持続可能なに基づく発電や燃料多様化への弛まぬ努力はさら社会の創成を地球規模で具現化する必要がある。

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豊かさを満足させるため、本質的に遂行

JRCM REPORT「電炉技術を用いた鉄及びプラスチックの複合リサイクル技術開発」成果報告
成果報告「電炉技術を用いた鉄及びプラスチックの複合リサイクル技術開発」
環境・プロセス研究部

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はじめに桜木晶夫（現：大同特殊鋼（株））

産業廃棄物系廃プラスチック類を電炉処理の主流であるウェルツキルン法ににリサイクルし、鉄スクラップの還元よって処理され、亜鉛・鉛等を回収す

本技術開発は、平成14年度に経済産剤及び熱源として利用するとともに、るとともにクリンカーが副生される。

業省産業技術環境局研究開発課及び製金属を回収する技術を開発し、加えてこのクリンカーは約14万t／年発生し、造産業局鉄鋼課において基本計画が策その処理に伴って発生する電炉ダスト

一部は電炉へリサイクルされるが、電定、事業が実施され、平成15年度以降の量及び性状に適した効率的な対策技

炉操業上及び品質上の問題が多く、大は独立行政法人新エネルギー・産業技術の開発を実施するものである。そこ

半はリサイクルされずに埋立処分され術総合開発機構助成事業として実施さで、本技術開発の構成メンバーには、ている。しかしこのクリンカーは鉄分れた。本事業は3Rプログラム基本計

廃プラスチック類をリサイクルする電が主体であるため、鉄分の分離回収技画に基づき実施されるものであり、廃炉製鋼事業者と、電炉で生成されるダ術開発及び品質改善を図ることによ

棄物の最終処分場の窮迫や鉱物エネルストを処理するダスト処理（亜鉛回収）事り、電炉原料としてのリサイクルを可ギー資源の将来的な枯渇の可能性等持業者が参加し、一貫した廃プラスチック能にし、電炉を核とした循環型リサイ続的発展の課題に対応する3R技術の類のリサイクル技術開発に取り組んだ。

クルシステムが構築できる。本研究開確立・実用化を図るものである。

現在、国内では電炉製鋼プロセスに発の全体概念を図ー1に示す。

製鋼用電炉及び電炉ダスト処理設備より粗鋼の約30％が生産されており、（ウェルツキルン）を核とした循環型電炉で廃プラスチック類を再生利用でリサイクルシステムを構築することにきれば、環境問題、資源リサイクルの（1）シュレッダーダスト等の減容固化より、現在埋立処分されているシュレ有力な選択肢の一つになり得ると考え技術とその電炉利用技術開発

ッダーダスト、廃プラスチック及びウられる。さらに電炉は高炉とは対照的（大同特殊鋼（株））

ェルツキルンクリンカーがリサイクルに全国各地に分散していることから、この一連の技術開発について、概念可能となり、最終処分場の余命延長等

地域密着型リサイクルネット構築にもを図ー2に示す。に貢献することを目指したものであ貢献できる。この再生利用の目的はエア．シュレッダーダスト等の減容固化技術る。その内容と成果について、概要をネルギー代替とコークス等化石燃料の廃プラスチック等の有機系廃棄物と以下に述べる。

代替であり、多大な製鋼コストの削減廃棄鉄粉をロータリーキルンにて同時が期待できる。

加熱し、有機物と鉄粉が混合した溶融2

事業の背景・目的

本事業は、シュレッダーダスト及び研究開発成果の概要

また、電炉では約60万t／年のダス物を製造し、固形化プレスにて固形化トが発生し、その約50％は電炉ダスト物（200mm立方体）を製造する技術を

図−1 研究開発内容の全体概念

JRCM NEWS No.239

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図ー2 減容固化技術開発の概念図2開発した。また、シュレッダーダスト

媒付きバグフィルタ法、の各技術を試を混装する技術開発については、験・評価した。

イ．クリンカー中の鉄分分離回収（曹鉄メタル（株））

RDF処理を行い嵩比重を高めること

この排ガス適正処理試験において、クリンカー中微粒鉄等の性状調査により、目標値である「固形化物中のシダイオキシン類濃度を現状レベル以上と、クリンカーの粉砕・選別（比重及ュレッダーダスト混装率：20％以上」に悪化させないという目標は、二次燃び磁力選別）による微粒鉄濃縮技術のを達成した。

焼・急冷の単独システムで達成するこ開発を行った。粉砕条件と粗粉中金属イ．減容固化物の電炉へのハンドリング・とができた。この際の二次燃焼温度は、鉄濃度との関係調査、及び磁力選別装経済的な700℃での運用で達成可能で置の選別条件の最適化を図ることによあることが確認できた。

り、
本プロジェクトの目標値である「濃装入技術製造した固形化物は、鉄スクラップを電炉に装入する際に用いるリフティまた、二次燃焼・急冷及び触媒シス

縮クリンカーの金属鉄含有率：70％以ングマグネットで搬送する。そのためテムを組み合わせた複合システムで上」を確保できることが実証された。

3の最適な配合・混装方法、固形化物サは、0.1ng-TEQ/m N以下が達成可能でまた、比重及び磁力選別金属鉄含有イズ等の固形化条件の検討を行った結あることも実証された。この成果によ率の高いものについては磁性材料、化果、電炉に常設されているリフティン

り、将来の法規制強化やスクラップ事学反応用鉄粉等の用途に応じた成分調

グマグネットでハンドリングが可能で情が悪化した場合においても、シュレ整を行い、高付加価値鉄源とする方法あることが実証された。

ッダーダスト、廃プラスチックの利用を開発した。さらに、微粉砕したクリウ．炉内燃焼制御技術に十分対応可能である。

ンカーに粉コークス等の還元剤の添加（2）電炉ダストの適正処理と副生物等を行い、改質クリンカーとして電炉率の向上等、固形化物の炉内燃焼制御のリサイクル技術開発

副原料とする方法も併せて検討し、実技術の開発を実操業の電炉において実ア．クリンカーの品質改善用化のめどを得た。

電炉内における燃焼の安定・着熱効証した。また着熱効率を向上するため（住友金属鉱山（株））に、固形化物を電炉内で緩慢燃焼（低電炉でシュレッダーダスト等を利用負荷燃焼）させる基礎条件調査も併せすると、電炉ダストの性状が変化し、活性炭吹込み等により排ガス中ダイオて実施した。

電炉ダストを原料としたウェルツキル

キシン類低減技術を研究開発し、その（3）電炉ダスト処理工程における排ガス中ダイオキシン類の抑制

電炉に装入する固形化物、コークスン炉で回収する粗酸化亜鉛及び副生ク（株）では乾効果を確認した。曹鉄メタル粉の量をさまざまに変化させ、入出熱リンカーの品位も変化する可能性があ式−湿式方式、住友金属鉱山（株）では等に関する調査を行った結果、廃プラる。また、クリンカーを電炉でリサイ

乾式−乾式方式にて試験・評価した。

スチック及びその他カーボン酸化熱のクル利用するためには、クリンカー中

この2方式いずれにおいても、最適

着熱効率は、カーボン原単位の増加とのCl、Zn等不純物の低減及び金属鉄な活性炭吹込み条件の実証が得られ、ともに低下するが、固形化物約45kg/tの再酸化防止が課題であった。

本プロジェクトの目標値である「排ガ（廃プラスチック22.5kg/t）でも着熱

そこで、シミュレーション技法を活用し、ス中ダイオキシン類濃度：1ng-TEQ/効率30％以上が得られ、本プロジェク

ウェルツキルン炉内のFeの還元挙動やまたこの方m3 N以下」が達成された。

トの目標値である「固形化物装入量：Cl、Zn等の揮発挙動を推定した。
また、式で対応可能な範囲を想定するための4 0 k g / t（ 廃 プ ラ ス チ ッ ク と し て は試験炉及び実炉で操業条件変更テストシミュレートや、長期安定稼働のため20kg/t）以上」かつ「固形化物燃焼熱を実施し、分析・解析を行った。の設備諸改善も実施された。の鉄スクラップへの着熱効率：30％以一方、現行のクリンカーには鉄分が上」を達成することができた。

40〜60%含まれ、キルン排出後の金属

4エ．電炉排ガス適正処理技術化率は70〜80%であるが、キルン排出本事業で取り組んだクリンカーの再これまでの電炉の排ガス処理方法後貯蔵中に再酸化が進行するため金属生利用については、すでに販売実績もは、排ガス中のダイオキシン類がダス化率は低下する。そこで、キルン排出伸長してきており、循環型社会形成にトへ移行するという欠点があった。そ後の冷却条件や貯蔵方法等の最適条件貢献しつつある。今後は、さらに研究

こで、排ガス中に含まれるダイオキシを調査し、本プロジェクトの目標値で開発成果全体を事業化に結びつけるべン類の絶対量を低減するため①二次燃ある「クリンカー中の鉄分再酸化率：く、設備投資額やランニングコストの焼・急冷法、②Ca剤吹込み法、③触10％以下」を達成する方案を確立した。

削減等に取り組んでいく所存である。

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おわりにJRCM NEWS No.239

ANNOUNCEMENT

専務理事が交代しました
専務理事の小島彰さんが7月18日をもって退任しました。
小島さんは、平成12年7月より6年の長きにわたり、JRCMの発展に大きく貢献されました。
後任として、独立行政法人中小企業基盤整備機構理事を退任された
こむらさきま さ き
小紫正樹さんが、7月18日に専務理事に就任しました。
引き続き、新専務理事をよろしくご鞭撻くださいますようお願い申し上げます。

日本金属学会分科会シンポジウム「シリコンデバイスの最先端技術・材料開発の展望」
主 催：（社）日本金属学会
日 時：9月28日（木）
場 所：科学技術館 6階 第一会議室
千代田区北の丸公園2−1（社）日本金属学会
問い合わせ先：シンポジウム参加係

The Japan Research and Development Center for Metals

JRCM NEWS／第239号

T EL：022−223−3685
FAX：022−223−6312
E-mail：apply@jim.or.jp
http://www.sendai.kopas.co.jp/METAL/EVENTS/subcom/index.html
参加事前予約：9月11日（月）必着発 行 2006年 9 月 1 日
発行人 小紫正樹
発行所 財団法人 金属系材料研究開発センター〒105-0003 東京都港区西新橋一丁目5番11号 第11東洋海事ビル6階

内容に関するご意見、ご質問は JRCM 総務企画部までお寄せください。
本誌は地球環境保全を考慮し再生紙を使用しています。
本書の内容を無断で複写・複製・転載することを禁じます。

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T E L （03）3592-1282（代）／F A X（03）3592-1285
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