JPH08290148A

JPH08290148A - シュレッダーダストの処理方法

Info

Publication number: JPH08290148A
Application number: JP35226495A
Authority: JP
Inventors: Tomoki Katagiri; 知己片桐; Yasunari Ikeda; 泰成池田; Akihiko Sakonooka; 晃彦迫ノ岡; Susumu Okabe; 進岡部; Hitoshi Takeuchi; 均竹内
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1995-02-22
Filing date: 1995-12-28
Publication date: 1996-11-05
Anticipated expiration: 2015-12-28
Also published as: JP3304734B2

Abstract

(57)【要約】【解決課題】シュレッダーダストの処理において、樹
脂の熱分解に起因する塩素障害や焼却灰の後処理などの
問題を解決した処理方法を提供する。【手段】シュレッダーダストを非酸化性雰囲気下で、
３００〜６００℃の温度で乾留し、該ダストに含まれる
塩素をダスト中の金属屑と反応させて該乾留温度では揮
発しない金属塩化物を生成させることにより含有塩素を
残渣中に固定して乾留ガスから分離し、乾留ガスを回収
する一方、乾留残渣を洗浄し水溶性金属塩化物を溶解除
去して脱塩素化し、その後、該洗浄残渣を製錬炉に導入
し、該製錬工程において残渣中の金属成分を溶融回収す
る一方、上記乾留ガスないしその凝縮により得た乾留油
を燃料として再利用することを特徴とするシュレッダー
ダストの処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄された自動車
や家電製品などの破砕処理によって生じるシュレッダー
ダストを無害化し、減容化および再資源化する処理方法
に関する。より詳しくは、シュレッダーダストを燃料化
する際に脱塩素化処理し、既存の製錬炉を利用してその
金属分を回収できるようにし、かつ燃料化により回収し
た炭化物、油分およびガス分を製錬炉などのエネルギー
源に再利用してその全面的な活用を図る再資源化方法に
関する。

【０００２】

【従来技術とその課題】現在、シュレッダーダストの大
部分は埋立処分されているが、ダストの発生量が急増
し、年間１００万ｔ以上のダストが発生しており、処分
場が逼迫していることから埋立に頼らない有効な処理方
法が求められている。また従来の埋立処理では重金属類
および油類の溶出による環境汚染が深刻な社会問題を引
き起こしている。この対策として、シュレッダーダスト
を焼却して減容化し、同時に熱回収を図る方法が有望視
されている。

【０００３】ところが、シュレッダーダストは、主に配
線の被覆材であるポリ塩化ビニルなどの塩素含有プラス
チックをはじめとするプラスチック廃棄物と金属屑が混
在したものであり、従って、これを直接に燃焼炉に投入
して燃焼させると、多量の焼却灰が残り、しかも重金属
類が焼却灰中に残存するためそのまま埋立処分すること
ができず、溶融固化するなどの後処理が必要になる。し
かも、塩素を含むため通常の加熱処理ではダイオキシン
発生の虞があり、また塩化水素による装置類の腐食が問
題になる。このようにシュレッダーダストの単純な焼却
処理ではこれらの問題を解決できない。

【０００４】

【発明の解決課題】本発明は、シュレッダーダストの廃
棄処理における従来の上記課題を解決した無害化・再資
源化方法を提供するものであり、シュレッダーダストを
熱分解する際に脱塩素化処理して既存の製錬炉を利用で
きるようにしたものであり、さらに熱分解処理において
回収した炭化物、油分およびガス分を製錬炉などのエネ
ルギー源として再利用すると共にダスト中の金属分を製
錬炉を用いて回収することにより無害化して再資源化を
図る処理方法を提供するものである。

【０００５】

【課題解決の手段】本発明によれば以下の構成からなる
シュレッダーダストの処理方法が提供される。（１）シュレッダーダストを非酸化性雰囲気下で、３０
０〜６００℃の温度で乾留し、該ダストに含まれる塩素
をダスト中の金属屑と反応させて該乾留温度では揮発し
ない金属塩化物を生成させることにより含有塩素を残渣
中に固定して乾留ガスから分離し、乾留ガスを回収する
一方、乾留残渣を洗浄し水溶性金属塩化物を溶解除去し
て脱塩素化し、その後、この洗浄残渣を製錬炉に導入
し、該製錬工程において残渣中の金属成分を溶融回収す
る一方、上記乾留ガスないしその凝縮により得た乾留油
を燃料として再利用することを特徴とするシュレッダー
ダストの処理方法。

【０００６】さらに本発明によれば、上記シュレッダー
ダストの処理方法について、より具体的な以下の方法が
提供される。（２）上記洗浄残渣を非鉄製錬炉に導入する上記(1)
に記載の処理方法。（３）非鉄製錬炉として、銅製錬または鉛製錬の製錬
炉を用いる上記(2) に記載の処理方法。（４）乾留後、その洗浄残渣および乾留ガスから炭化
物を回収して燃料に利用すると共に乾留ガスを凝縮して
得た乾留液を油水分離して乾留油を回収し、該乾留油お
よび未凝縮の乾留ガスを燃料として再利用する上記(1)
〜(3) のいずれかに記載の処理方法。（５）上記洗浄残渣を非鉄製錬炉において製錬原料と
共に溶融し、残渣中の金属分を製錬マット中に回収する
と共に製錬スラグをセメント資源として再利用する上記
(1) 〜(4) のいずれかに記載の処理方法。（６）シュレッダーダストにカルシウム含有塩基性無
機化合物を添加して乾留する上記(1) 〜(5) のいずれか
に記載の処理方法。（７）カルシウム含有塩基性無機化合物として消石
灰、生石灰および炭酸カルシウムを用いる上記(6) に記
載の処理方法。（８）乾留残渣をアルカリ液で洗浄し、残渣から溶脱
した金属分を水酸化物として回収する上記(1) 〜(7) の
いずれかに記載の処理方法。（９）アルカリ洗浄後、洗浄排水のｐＨを排水規制値の
範囲に調整する上記(8)に記載の処理方法。

【０００７】

【発明の実施形態】本発明の処理方法は、シュレッダー
ダストを乾留して脱塩素化と燃料化を行う脱塩素化乾留
工程と、乾留残渣を製錬炉に投入して金属分を回収する
製錬工程とからなる。本発明に係る処理工程の一例を図
１に示す。

【０００８】（Ｉ）脱塩素化乾留工程シュレッダーダストに含まれる塩化ビニルは電線の被覆
材などとして多量に用いられている。塩化ビニルそのも
のは理論的には５６重量％（以下％と略記）程度の塩素
を含有し、他のポリオレフィン系樹脂およびポリスチレ
ン樹脂等とは、その燃焼、熱分解の挙動が大きく異な
り、比較的低温（約200 ℃以上）で、塩化水素を発生し
つつ熱分解する。

【０００９】本発明の処理方法は、この塩化水素の発生
を避けるために、シュレッダーダストを非酸化性雰囲気
下において、３００〜６００℃の比較的低温で乾留し、
被覆材などに含有されている塩素とダストに混在する金
属屑とを反応させて非昇華性の金属塩化物を形成させる
ことにより塩素分を残渣中に固定し、乾留ガスから分離
する。

【００１０】金属屑を混在せずに電線被覆材用塩化ビニ
ルを３００℃前後で乾留すると、含有塩素の８０％強は
塩化水素として気化する。一方、シュレッダーダストに
は概ね１０〜３０％の金属屑が混在しており、金属屑が
混在する状態でシュレッダーダストを乾留すると、塩化
ビニルの分解によって生じる塩素ないし塩化水素はダス
ト中に含まれる鉄、銅、アルミニウム、亜鉛、マグネシ
ウム、カルシウム、ナトリウムあるいは鉛などの金属と
反応し、該乾留温度では気化しない金属塩化物が形成さ
れ、これが乾留残渣中に固形分として残るために塩素ガ
スや塩化水素ガス等が殆ど発生しない。

【００１１】なお、金属屑に代え、または金属屑と共に
カルシウム含有塩基性無機化合物を加えても良い。カル
シウム含有塩基性無機化合物としては消石灰、生石灰ま
たは炭酸カルシウムなどが用いられる。この場合も同様
にプラスチックの分解によって生じた塩素はこれらカル
シウム化合物と反応して塩化カルシウムとなり、残渣に
固定される。従って、廃材中の金属量が少ない場合には
これらのカルシウム化合物を加えることにより、容易に
しかも安価に塩素を残渣中に固定することができる。

【００１２】乾留温度の範囲は、樹脂中の塩素が分解す
る３００℃以上から廃材中の樹脂成分の大部分が分解す
る６００℃以下が適当である。３００℃より低いと脱塩
化水素が進まず、また、６００℃を越えると金属塩化物
の一部が揮発してガス中に移行するので好ましくない。

【００１３】乾留時間は樹脂が熱分解して反応が十分に
進行し、金属塩化物の生成が終了するために十分な時間
行う。廃材の処理量や温度等にもよるが、約２００ｇの
プラスチック廃材を分解するのに必要な時間は概ね３０
〜６０分程度である。

【００１４】さらに乾留は窒素などの不活性ガスを導入
して空気を排出した非酸化性雰囲気下で行う。この場
合、非酸化性雰囲気とは酸素濃度１６ vol％以下である
ことを云う。好ましくは酸素濃度４ vol％以下の不活性
ガス雰囲気が適当である。空気中（酸化性雰囲気）で乾
留すると混在する鉄などが乾留時に酸化し、酸化数の高
い揮発性の塩化物を形成するので好ましくない。例え
ば、鉄は空気中で乾留すると有機物廃材中の含有塩素と
反応して塩化鉄(III)FeCl ₃を生じる。この塩化鉄(II
I) は沸点が約３１７℃であり、塩化鉄(II)FeCl₂の沸
点（約1023℃）よりも格段に低い温度で揮発するので、
乾留時に気化し、塩素を残渣中に固定する作用を果さな
い。

【００１５】乾留は多段に分けて行っても良い。例え
ば、含有塩素の大部分が離脱する３００〜４５０℃程
度、好ましくは３００〜３５０℃の温度で１次乾留を行
い、引き続き、その残渣を被覆材を含む樹脂類の大半が
分解する４５０〜６００℃の温度で２次乾留を行う。

【００１６】乾留処理により、樹脂に含まれる塩素分は
その殆ど全量が分解して金属屑と反応し、金属塩化物と
して乾留残渣に残るので乾留ガス中に揮発する塩素ガス
あるいは塩化水素ガスの量はごく僅かである。樹脂の大
部分は含有塩素の離脱と共に熱分解し、乾留ガスとして
揮発する。

【００１７】乾留ガスはコンデンサーに導き、冷却凝縮
して乾留液を回収し、さらに未凝縮のガス分をアルカリ
液に導き、アルカリ洗浄によってガス中にごく僅か残留
する塩素分を捕集分離した後に回収する。この乾留ガス
は主に炭化水素ガスであり燃料ガスとして再利用するこ
とができる。さらに、乾留液は遠心分離などにより水分
と油分に分離し、油分を燃料として回収する。これらの
乾留油および乾留ガスは製錬工程等の燃料の一部として
利用することができる。

【００１８】一方、乾留ガスをコンデンサーに導入する
前にダストトラップに導いてガス中に混在する炭化物を
捕集回収し、また乾留残渣に含まれる炭化物を回収して
燃料として再利用することができる。乾留残渣に含まれ
る炭化物は、洗浄後、残渣を粉砕し、その比重差を利用
して分離回収することができる。なお、形状や粒度の差
を利用して分離回収してもよい。

【００１９】乾留残渣中の金属塩化物は大部分が水溶性
であり、この残渣を洗浄して金属塩化物を溶解する。洗
浄は水洗でもよく、また苛性ソーダや石灰等を加えたア
ルカリ洗浄でもよい。苛性ソーダや石灰等を加えて洗浄
することにより、洗浄液が中和され、残渣から溶脱した
金属イオンは水酸化物として沈殿するので、これを分離
回収することができる。この場合、洗浄液のアルカリ量
は、溶脱した金属分が水酸化物沈殿を生じるｐＨ域にな
る量を用いる。最適ｐＨ域は金属の種類等によって異な
り、各々の金属種等に応じてアルカリ量を定めれば良
い。

【００２０】なお、洗浄排液のｐＨ値が排水の規制値を
外れる場合には上記金属水酸化物を回収した後に排水の
ｐＨを再度調整して排水規制値の範囲内におさめる。具
体的には、現在の排出基準では排水のｐＨが５．８〜
８．６の範囲に規制されているので、この規制値を外れ
るときには金属水酸化物を回収した後に再度ｐＨを調整
して上記範囲内に整える。

【００２１】この他に、水洗により溶脱された金属塩化
物は、例えば、電気透析やイオン交換樹脂による方法、
洗浄液を煮沸して結晶化させる方法など常用の方法によ
り分離回収しても良い。

【００２２】（II）製錬工程乾留残渣を洗浄後、洗浄残渣を銅製錬あるいは鉛製錬な
どの非鉄金属製錬の製錬炉に投入し、製錬原料と共に溶
融して残渣中の金属成分を製錬マット中に回収すると共
に鉄およびカルシウム等を製錬スラグとして回収する。
シュレッダーダストを上記乾留工程を経ずに直接、製錬
炉に投入すると、既に述べたようにプラスチックの分解
によって生じる塩素ガスや塩化水素ガスのために製錬炉
や煙道などの設備が腐食され、また作業環境を損なう問
題がある。本処理方法は予め前述の乾留工程を経た乾留
残渣を製錬工程に導入するのでこのような問題を生じな
い。

【００２３】乾留残渣を投入する製錬炉の種類は制限さ
れず、粗鉱ないし精鉱などを溶解する溶錬工程あるいは
精製工程などにおいて使用される各種の製錬炉、例え
ば、溶鉱炉、自溶炉、還元炉、反射炉、転炉、精製炉あ
るいは連続銅製錬における溶解炉、分離炉、製銅炉など
を利用することができ、これらは乾留残渣の性状などに
応じて選択される。

【００２４】製錬工程の一例として、銅製錬工程を利用
した処理方法を図２に示した。図示する製銅工程におい
て、銅精鉱は反射炉２１で溶融され、 FeO-CaO-SiO₂系
のスラグと硫化鉄を含む硫化銅のマットに分離され、マ
ットは転炉２２に導かれ、ここで溶融マットに空気を吹
込み、鉄分を酸化してスラグに追い出し、硫化銅を粗銅
に変える。スラグは反射炉２１に戻され、再度、銅分が
回収され、また転炉２２で得た粗銅は精製炉２３に送ら
れ、粗銅中の不純物を酸化揮発させるかスラグとして除
去した後に還元して精製銅を得る。この精製銅は電解製
錬のアノードとなる。反射炉２１および転炉２２で生じ
る亜硫酸ガスなどの排ガスはボイラー２４およびコット
レル２５に導き煙灰を除去する。

【００２５】シュレッダーダストの乾留残渣は、その性
状に応じて主に反射炉２１ないし転炉２２に投入され、
銅精鉱ないしマットと共に溶融され、その際、残渣中に
含まれる鉄およびカルシウムは酸化されてスラグ化し、
マットから分離される。貴金属は銅と共にマット中に溶
融し、粗銅に含有されて精製炉に送られ、最終的には電
解工程を経て回収される。また、反射炉２１および転炉
２２で煙灰として発生する酸化鉛および酸化亜鉛はボイ
ラー２４およびコットレル２５で排ガスから回収され、
さらに乾留洗浄残渣および排ガスから回収された炭化物
は、乾留ガスおよび乾留油と共に製錬炉の燃料として利
用される。また転炉で生じるスラグは反射炉２１に戻し
て再利用するほかにセメント原料および骨材として利用
される。

【００２６】

【実施例】本発明を実施例によって以下に具体的に説明
する。なお本実施例は例示であり本発明の範囲を限定す
るものではない。

【００２７】実施例１ (1) 乾留工程内熱式連続乾留炉を用い、表１に示す組成のシュレッダ
ーダストを毎時２tonの処理量で温度５５０℃に加熱し
て連続的に乾留を行い、生じた乾留残渣を毎時５ｍ³の
水で洗浄した後に脱水し天日にて乾燥した。また乾留ガ
スをコンデンサーに導き、冷却凝縮して乾留液を回収し
た。さらに未凝縮のガス分をアルカリ液に導き、アルカ
リ洗浄によりガス中にごく僅か残留する塩素分を捕集分
離した後に回収した。一方、乾留液は遠心分離により油
水分離し、乾留油を回収した。洗浄残渣、アルカリ洗浄
後の乾留ガス、乾留油の回収量、含有塩素量およびこれ
らの発熱量を表２に示した。なお、乾留残渣を水洗する
際、部分的に石灰を加えて中和し、溶解した金属イオン
を再度沈殿させた。

【００２８】シュレッダーダストの乾留生成物の合計熱
量を石炭に換算すると約１０６０kg/hであり、残渣に含
まれる金属等の不燃物（490 kg/h）の溶解に要する熱量
（石炭換算量140 kg/h）を差し引き、石炭換算量で約９
００kg/hの熱量を回収することができた。また、乾留分
および洗浄残渣の塩素含有量は次表のとおりであり、洗
浄残渣を製錬炉に投入しても塩素障害を生じる虞のない
ことが確認された。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】(2) 製錬工程上記乾留工程で得た表３に示す組成の乾留洗浄残渣０．
５kgを銅製錬工程に送り、フラックス（0.04kg）と共
に、表３の組成の銅マット（2.0 kg）およびスラグ（1.
7 kg）に加えて溶解炉に入れ、１３５０℃で１時間加熱
し、生じた銅マットとスラグの成分を分析し、これを表
４に示した。また炉から発生した煙灰の成分を表４に併
せて示した。

【００３２】この結果に示されるように、銅マットに対
して１／４の量の乾留洗浄残渣を加えると，銅マットお
よびスラグの量は残渣の添加量に対応して増加し、従っ
て残渣中の金属成分および非金属成分は各々銅マットお
よびスラグに吸収されて回収されるが、銅マットおよび
スラグの成分比は該残渣を加える前と大差なく、従って
乾留残渣の添加によって影響されず、引き続き通常の工
程に従って銅製錬を続行できることが確認された。

【００３３】

【表３】

【００３４】

【表４】

【００３５】実施例２毎時７０ton の銅精鉱を処理する連続製銅工程に、フラ
ックス(14ton/h) と共に実施例１の乾留処理によって生
じた洗浄残渣を毎時０．８６ton の割合で投入し、その
産出マットと産出スラグの成分を、洗浄残渣を投入しな
いものと比較した。この結果を表５に示した。洗浄残渣
を投入したものの成分はこれを加えないものと変わら
ず、連続した製銅工程を安定に実施できた。

【００３６】

【表５】

【００３７】実施例３および比較例実施例１の乾留工程で得たシュレッダーダストの乾留洗
浄残渣（試料Ａ）０．５ｋｇと、乾留を行わない未処理
のシュレッダーダスト（試料Ｂ）０．５ｋｇを用い、こ
れらに実施例１と同様にフラックス（0.04kg）、銅マッ
ト（2.0 kg）およびスラグ（1.7 kg）を加えて１３５０
℃で１時間加熱した。その際、発生したガスをスクラバ
ーに導き、洗浄水を噴射して冷却した。これを試料Ａ，
Ｂについて各々１５回繰返し配管部分（SUS316製）およ
び洗浄水噴射ノズル部分（SUS316製）の腐食を調べた。

【００３８】この結果、乾留処理した試料Ａの場合、配
管およびノズル部分の目視で判別できる腐食は認められ
ず、ノズル部分について未使用の新品と試験後のものの
重量減少量も零であった。一方、比較試料Ｂの場合に
は、配管およびノズル部分が若干変色しているのが観察
された。またノズル部分は未使用の新品に比べて０．０
７％の重量減少が認められた。

【００３９】

【発明の効果】本発明の処理方法は以上のように乾留工
程と製錬工程からなるものであり、塩化ビニル樹脂など
の塩素含有プラスチックを多量に含むシュレッダーダス
トを処理する場合に、乾留処理を行うことにより該プラ
スチックの熱分解に起因する塩素障害の問題を解消で
き、また製錬工程において低コストで金属を回収するこ
とができる。さらにプラスチックの熱分解によって生じ
る炭化物や乾留ガスおよび乾留油を燃料として利用する
ことにより熱回収を図ることができる。また製錬工程で
生じるスラグもセメント原料等として用いることができ
るので、従来のような埋め立て処理しなければならない
最終廃棄物が発生せず、シュレッダーダストの処分問題
を完全に解決することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の処理方法の一例を示す工程図

【図２】製錬工程の一例を示す工程図

【符号の説明】

２１−反射炉、２２−転炉、２３−精製炉

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡部進埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地三菱マテリアル株式会社総合研究所内 (72)発明者竹内均東京都文京区小石川１丁目３番25地三菱マテリアル株式会社地球事業センター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シュレッダーダストを非酸化性雰囲気下
で、３００〜６００℃の温度で乾留し、該ダストに含ま
れる塩素をダスト中の金属屑と反応させて該乾留温度で
は揮発しない金属塩化物を生成させることにより含有塩
素を残渣中に固定して乾留ガスから分離し、乾留ガスを
回収する一方、乾留残渣を洗浄し水溶性金属塩化物を溶
解除去して脱塩素化し、その後、この洗浄残渣を製錬炉
に導入し、該製錬工程において残渣中の金属成分を溶融
回収する一方、上記乾留ガスないしその凝縮により得た
乾留油を燃料として再利用することを特徴とするシュレ
ッダーダストの処理方法。
【請求項２】上記洗浄残渣を非鉄製錬炉に導入する請
求項１に記載の処理方法。
【請求項３】非鉄製錬炉として、銅製錬または鉛製錬
の製錬炉を用いる請求項２に記載の処理方法。
【請求項４】乾留後、その洗浄残渣および乾留ガスか
ら炭化物を回収して燃料に利用すると共に乾留ガスを凝
縮して得た乾留液を油水分離して乾留油を回収し、該乾
留油および未凝縮の乾留ガスを燃料として再利用する請
求項１〜３のいずれかに記載の処理方法。
【請求項５】上記洗浄残渣を非鉄製錬炉において製錬
原料と共に溶融し、残渣中の金属分を製錬マット中に回
収すると共に製錬スラグをセメント資源として再利用す
る請求項１〜４のいずれかに記載の処理方法。
【請求項６】シュレッダーダストにカルシウム含有塩
基性無機化合物を添加して乾留する請求項１〜５のいず
れかに記載の処理方法。
【請求項７】カルシウム含有塩基性無機化合物として
消石灰、生石灰および炭酸カルシウムを用いる請求項６
に記載の処理方法。
【請求項８】乾留残渣をアルカリ液で洗浄し、残渣か
ら溶脱した金属分を水酸化物として回収する請求項１〜
７のいずれかに記載の処理方法。
【請求項９】アルカリ洗浄後、洗浄排水のｐＨを排水
規制値の範囲に調整する請求項８に記載の処理方法。