JPH09272877A

JPH09272877A - シュレッダーダストの処理方法

Info

Publication number: JPH09272877A
Application number: JP8083773A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Tsuchida; 勉土田; Takeshi Okuma; 健大隈
Original assignee: NIPPON JIDOSHA KOGYOKAI; TOKAI YOURO SERVICE KK; Toyota Chemical Engineering Co Ltd
Current assignee: NIPPON JIDOSHA KOGYOKAI; TOKAI YOURO SERVICE KK; Toyota Chemical Engineering Co Ltd
Priority date: 1996-04-05
Filing date: 1996-04-05
Publication date: 1997-10-21

Abstract

(57)【要約】【課題】安定して自己燃焼可能な熱分解ガスを得るシ
ュレッダーダストの処理方法を確立することを目的とす
る。【解決手段】燃料を燃やして高温の燃焼ガスを生成す
る工程と、得られた高温の燃焼ガスを塩素含有有機物と
ガラス（塩基成分）とを含むシュレッダーダストに接触
させて該シュレッダーダストを熱分解し、熱分解ガス成
分を該燃焼ガスとともに分離し、該塩素含有有機物中の
塩素成分を固形残渣成分中に固定する分解工程とよりな
ることを特徴とするシュレッダーダストの処理方法。シ
ュレッダーダストはスクリュウーにて混練されノズルか
ら押し出された塊状としたものを乾留するのが好まし
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃車のシュレッダ
ーダストなどの合成樹脂成分を含むシュレッダーダスト
の処理方法に関する。詳しくはシュレッダーダストを加
熱し熱分解ガス成分と炭化物を含む固形残渣成分とに熱
分解し、該熱分解ガス成分を燃料として分離活用する処
理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、合成樹脂成分を含む廃棄物、たと
えば、廃タイヤを乾留により処理する方法とその装置
は、特開平４−１８０９９７号公報に開示されている。
これを図４を参照して説明すると、炉２０内に廃タイヤ
２７が適当な空隙をもって積み上げ、炉２０の下部にあ
るガスバーナ２１にて廃タイヤ２７に着火させ、空気供
給口２２から適当な量（完全燃焼させないように理論量
より少ない量）の空気を送ると、生成した乾留ガスが燃
焼帯２３、吸熱乾留帯２４、予備帯２５を通り配管２６
から出ていき廃タイヤの乾留が進行するというものであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の処理方法には以
下の問題がある。すなわち、上記の処理方法は乾留しよ
うとする材料に着火し、部分的に燃焼させながら自己を
乾留する方法である。このため乾留状態は供給空気量に
よって変化すると同時に、炉内の燃焼状態によって大き
く変化する。具体的には乾留操作時に炉内の燃焼状態が
不連続に変化し、炉内圧力が断続的に変動する。このた
め乾留ガスが安定して得られないという問題がある。

【０００４】また、炉内での材料の充填状態によって乾
留条件が異なるため、乾留圧力条件、乾留残渣性状等の
乾留操作毎のばらつきが大きく再現性が悪いため安定し
た操業が困難である。さらに、シュレッダーダスト固化
物の部分燃焼によって得られた乾留ガスは、たとえば、
廃車シュレッダーダストのように塩化ビニルの被覆材を
もつワイヤハーネスを含み加熱分解により発生する塩化
水素を含有する。このためこの生成ガス分を燃料ガスと
して利用するためには、生成ガスの水分をコンデンサー
で除去すると共にアルカリ洗浄にて塩化水素の除去を行
うことが必要となる。このような精製処理を経た後の乾
留ガス成分は発熱量が低く自己燃焼できず、事実上燃料
ガスとして利用できない。

【０００５】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、安定して自己燃焼可能な熱分解ガスを得るシュレッ
ダーダストの処理方法を確立することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のシュレッダーダ
ストの処理方法は、燃料を燃やして高温の燃焼ガスを生
成する工程と、得られた高温の燃焼ガスを塩素含有有機
物とガラス（塩基成分）とを含むシュレッダーダストに
接触させて該シュレッダーダストを熱分解し、熱分解ガ
ス成分を該燃焼ガスとともに分離し、該塩素含有有機物
中の塩素成分を固形残渣成分中に固定する分解工程とよ
りなることを特徴とする。

【０００７】シュレッダーダストはスクリュウーにて混
練されノズルから押し出された塊状となっていることが
好ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明のシュレッダーダストの処
理方法は、高温の燃焼ガスを生成する工程と、生成した
高温の燃焼ガスをシュレッダーダストに接触させシュレ
ッダーダストを高温の熱で熱分解し、発生する熱分解ガ
スを固形残渣成分から分離する分解工程とからなる。

【０００９】高温の燃焼ガスを生成する工程では、可燃
ガスあるいは可燃性油などの燃料を別途設けた高温ガス
発生装置で燃焼して高温の燃焼ガスを形成する。この燃
焼ガスは、燃料の燃焼により空気中の酸素が消費された
低酸素濃度の主として窒素と炭酸ガスからなる高温のガ
スで、不活性ないしは還元性を示す。したがって、この
燃焼ガスは、シュレッダーダストと接触してもシュレッ
ダーダスト中の有機物を着火燃焼しない。このため、シ
ュレッダーダストは、燃焼ガスの高温の熱により専ら有
機物が熱分解されることになる。

【００１０】分解工程では、シュレッダーダストが上記
の高温の燃焼ガスに曝され、シュレッダーダスト中の有
機物は熱分解して可燃性の熱分解ガスと炭化物とを生成
し、シュレッダーダストおよび固形残渣成分の間隙を通
って導入された燃焼ガスと共に系外に移送分離される。
この燃焼ガスの導入量と排出量を制御することにより処
理炉内の温度を調整して熱分解の進行を調整することが
できる。

【００１１】分解工程では、シュレッダーダスト中の有
機成分は酸化が抑制された状態で熱分解が進行する。こ
のため、低炭素数の炭化水素であるメタン、エチレン、
プロピレン、ブテンなどを生成し、その他水素、一酸化
炭素が生成する。この生成ガスと燃焼ガスとが混合した
混合ガスが得られる。この混合ガスは燃料ガスとして使
用できる。

【００１２】シュレッダーダストは、通常０．３〜０．
４の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）を示しガラスないしは
塩基性成分が含まれている。このため熱分解で発生した
酸性ガス例えば、塩素は活性な酸素が存在しないので上
記のガラスないしは塩基性成分と容易に反応して捕集さ
れ、ＮａＣｌ等の塩化物となって固形残渣成分中に保持
される。

【００１３】本発明の方法と従来方式のシュレッダーダ
ストを燃焼させながら熱分解して得た固形残渣成分の塩
素成分を比較すると、本発明の方法は従来方式に比べて
６〜７倍量の塩化物成分が検出され、総塩素量の約９５
％が固形残渣成分中に存在していた。この理由は明確で
はないが、従来方式ではシュレッダーダストを一部燃焼
する際に生じた活性な酸素が、生成した塩素と無機の塩
基性成分と反応して塩化物となる反応が抑制されている
のでないかと推測される。

【００１４】また、塩化ビニル樹脂などの熱分解におい
ては熱分解温度と塩化水素発生量が比例関係にあるた
め、従来の部分酸化型乾留が自己燃焼によるものは、被
処理物が燃焼により局部的に高温になり塩化水素発生量
が多くなる。これに対して、本発明の処理方法では高温
ガスによる熱分解では、ダスト自体は燃焼せず新たな発
熱が無い。逆にダストは熱分解を受け、吸熱反応とな
る。このためダスト自体は自己冷却され、主として４５
０℃あるいはそれ以下で熱分解され、塩化水素の発生が
抑制されると考えられる。

【００１５】また、ダストがスクリュウーにて混練され
ノズルから押し出された塊状となっている場合、塩素を
含む有機物はガラス等の塩基性成分と均一に混合されて
いる。このため塩素を含む有機物が高温の燃焼ガスに曝
されて加熱されるとまず溶融して塩基性成分と一層一体
化し、熱分解により生ずる塩素は塩基性成分と反応しＮ
ａＣｌ等の塩化物となり、塩化水素ガスの発生が少なく
なると推測される。

【００１６】またこの熱分解方法では熱分解時のシュレ
ッダーダストの温度を計測することより熱分解の進行度
合いを推定することが可能であり操業条件を決定する判
断の目安として利用することができる。即ち、操業の初
期はダストの熱分解により吸熱反応により得られる混合
ガスが冷却され、温度が低い。乾留が進み、熱分解量が
少なくなると、吸熱反応も少なくなり、温度が上昇す
る。この温度の上昇により乾留の程度を知ることが出来
る。

【００１７】本発明の方法で、分離された熱分解ガス中
には、塩素系のガスを殆ど含まない。このため生成した
熱分解ガス成分は導入された燃焼ガスと共に炉外に捕集
分離し、そのまま燃料ガスとして使用できる。なお、使
用目的等の必要に応じてコンデンサで凝集水を除去した
り、ガス洗浄をして不要な成分を除去して使用してもよ
い。得られる混合ガスは３７００ＫＣａｌ／ｍ³Ｎ程度
の自燃可能な発熱量を保持している。

【００１８】また、本発明の処理方法では処理炉内での
可燃物の燃焼を抑制しているので、有機物の燃焼による
局部異常加熱がなく安定的に熱分解処理することが可能
となる。また熱分解操作も部分燃焼タイヤの乾留に比べ
容易で再現性も改善できる。さらに、本発明の処理方法
によれば、熱分解ガス中の塩化水素濃度が、従来方式の
部分酸化（燃焼）型の乾留に比べて低く、燃料ガスとし
て使用する際のガス洗浄の負荷を低減することができ
る。

【００１９】ここでシュレッダーダストは自動車の廃車
などから生成されたもので、塩化ビニルなどの塩素を含
む合成樹脂や塗膜、ガラスなどの塩基性の無機物を含
む。このシュレッダーダストの成分は有機物が５０〜７
０重量％、無機成分が残りの３０〜５０重量％を占め
る。有機物としてはポリエチレン、ポリプロピレン、塩
化ビニル樹脂等の合成樹脂、塗膜等であり、無機成分と
しては、硝子、埃等に含まれる土砂、有機物等に混入さ
れている充填剤等である。

【００２０】なお、本発明の処理方法で得られる固形残
渣中にはＮａＣｌが比較的多く生成している。このＮａ
Ｃｌを構成するＣｌ、すなわち塩素は塩化ビニル樹脂等
の有機物からでるものと思われる。しかしＮａ、すなわ
ちソーダ成分の出所については明確ではない。硝子のソ
ーダ成分、有機物中に混入された炭酸ソーダ等の充填剤
とも考えられる。なお、本発明の処理方法で得られる混
合ガス中の塩化水素ガス濃度が高い場合には、シュレッ
ダーダスト中に含まれるソーダ成分が不足していること
も考えられる。かかる場合に、シュレッダーダスト中に
炭酸ソーダ等の塩基性成分を添加することにより、得ら
れる混合ガス中の塩化水素ガス濃度を低下させることが
できる。

【００２１】また、シュレッダーダストは押出機などの
スクリュウーにより混練されてノズルから押し出されて
塊状として使用することが好ましい。この混練中にシュ
レッダーダストの有機成分と硝子等の塩基性成分とが粉
砕混合され均一化し、分解により発生する塩化水素等が
塩基性成分に補足されやすくなると考えられる。また、
シュレッダーダストがノズルから押し出されて塊状とな
るため、容積が減少し、かつ積み上げた時に適当な間隙
が形成され、高温燃焼ガスの通過が容易となり乾留が容
易に進行するものと考えられる。

【００２２】

【実施例】以下、実施例により本発明の処理方法を説明
する。本実施例に使用したシュレッダーダストの平均組
成は、有機物からなる可燃分が６０．５１％、無機物か
らなる不燃分が３８．８２％、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ
₂）０．３１２である。

【００２３】このシュレッダーダストは、合成樹脂成分
を含むシュレッダーダストからなり、たとえば廃車のシ
ュレッダーダストのように塩化ビニールの被覆材をもつ
ワイヤハーネスを含むシュレッダーダストからなる。こ
のシュレッダーダストは押出機のスクリューにより加熱
・混練されてノズルから押し出され塊状（ペレット）な
いしは、細巾の板状に切断されて形成される。

【００２４】本発明の処理方法の実施例を図１に示す処
理装置を用いて説明する。この処理装置は、断熱材で被
覆された円筒型状の乾留炉１と、乾留炉１に移送管６に
より連通された高温ガス発生装置２とからなる。乾留炉
１内にはシュレッダーダスト４を充填した籠３を支持固
定する固定部を設け、下部には混合ガスの排出口と落下
してくる一部の固形残渣の排出口９が設けてある。乾留
炉１の上部は開閉可能で乾留時に内部圧で開かないよう
に加圧可能な蓋８が設けられ、この蓋８を開いてシュレ
ッダーダスト４を高温の燃焼ガスが通過可能な空隙をも
って充填された籠３を挿入する。

【００２５】高温ガス発生装置２ではバ−ナ−５で可燃
性ガスを燃焼可能な程度に酸素供給量を調節して燃焼し
て高温燃焼ガスを作る。この高温燃焼ガスは低酸素濃度
で移送管６を介して乾留炉１へ送られる。なお、移送管
６には、燃焼ガスの量および圧力を調製する弁６１が設
けられている。乾留炉１に移送された高温ガスは、充填
されているシュレッダーダスト４に接触して高温の熱を
シュレッダーダスト４に与え、排出口９から発生ガスと
共に排出管７より排出されてガスの貯蔵部に保持され
る。この排出管７にも乾留炉１の圧力、温度を調節する
ためにガスの排出量を調製する弁７１が設けてある。

【００２６】乾留炉１の下方には熱分解時に落下物を捕
集する受部１０が設けられ水が満たされ固形物を排出可
能なスクレーパが設けられている。高温ガス発生装置２
で形成された高温の燃焼ガス５が、乾留炉１内に充填さ
れたシュレッダーダスト４中を通り下部の排気口９に移
行する。その間に塊状のシュレッダーダスト４に接触し
高温の熱をシュレッダーダスト４に付与する。この熱に
よりシュレッダーダスト４中の有機分は乾留・熱分解さ
れ熱分解ガスを発生すると共に炭化する。発生した熱分
解ガスは、導入される燃焼ガスと共に乾留炉１から排出
管７を介して所定の箇所に貯蔵される。

【００２７】シュレッダーダストの熱分解は、貧酸素状
態で高温の燃焼ガスに曝されるので有機物は酸化分解を
起こすことなく熱分解して自燃性の高い熱分解ガスと炭
化物とに変化する。そして炭化物は固体残渣中に残存す
る。また共存する無機物は、分解するほどの高温でない
ので周囲の一酸化炭素や炭酸ガスや塩素と反応して炭酸
塩や塩化物を形成し熱分解ガスの有害分の除去作用の働
きをする。特に塩素はアルカリ成分に補集され、熱分解
ガス中に含まれる量を著しく低減できる。

【００２８】表１に本実施例で得た熱分解ガスの組成、
表２に本実施例で得た熱分解ガス中の可燃ガス主なガス
成分並びに発熱量を示す。なお、参考までに図４に示す
従来の乾留装置を使用し、空気でシュレッダーダストの
一部を燃やしその熱で残りのシュレッダーダストを乾留
したときに得られるすなわち自燃方式で得られる熱分解
ガス中の可燃ガスの主なガス成分および発熱量を比較例
として表１および表２に合わせて示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】表１から明らかなように実施例のガスは水素と一酸化炭
素成分が多い、これに対して比較例のガスは二酸化炭素
と酸素が多い。また、表２から明らかなように実施例の
炭化水素ガスの組成はメタン、エチレン等の炭素数の少
ない炭化水素ガスが多い。是に対して比較例の炭化水素
ガスの組成はその他の炭化水素類、すなわち、イソブテ
ン以上の炭素数の多い炭化水素ガスが多い。

【００３１】可燃ガスの見地から表１に示すように本発
明の実施例で得られるガスの発生量は比較例でえられる
ガスの発生量の約２倍であるととも、単位ガス量当たり
の発熱量も本発明の実施例で得られるガスは比較例でえ
られるガスの１．２倍程高い。このため本発明の実施例
で得られるガスの総発熱量は、比較例でえられるガスの
総発熱量の２．４倍程度高くなる。

【００３２】このように実施例で得られる乾留ガスは低
炭素数炭化水素ガス成分が多いこと、可燃成分の水素、
一酸化炭素濃度が高いこと、また可燃成分のガス濃度が
高いことなど顕著な結果を得た。この原因は、本発明の
実施例では高温の燃焼ガスを使用しているのに対して、
比較例では空気を使用し、一部のダストを燃焼しそのガ
スを使用していることによると考えられる。

【００３３】次に、ダストおよび乾留処理された塩素に
ついて調べた。使用したダスト中には、ダスト１００ｋ
ｇ当たり２．４８ｋｇの塩素が含まれていた。そして実
施例で得られた固形残渣中には２．３８ｋｇ（塩素全体
の９５．９重量％）、凝縮液中に０．０９６ｋｇ（塩素
全体の３．８重量％）、混合ガス中に０．００８ｋｇ
（塩素全体の０．３重量％）が含まれていた。また、比
較例で得られた固形残渣には０．３９ｋｇ（塩素全体の
１５．８重量％）、混合ガス中に２．０９８ｋｇ（塩素
全体の８４．２重量％）が含まれていた。

【００３４】これらの結果、本発明の実施例から明らか
なように、本発明の方法では、塩素はその９５．９重量
％が固形残渣中に移行し、僅かに塩素全体の０．３重量
％が混合ガス中に移行する。是に対して、比較例の自燃
方式では混合ガス中に塩素全体の８４．２重量％が移行
する。本実施例の処理方法によれば、シュレッダーダス
トの４５〜５５重量％が熱分解ガスとなり、４５〜５５
重量％が固形残渣となる。固形残渣のうち１０〜２０重
量％がカーボンなどの炭化物であり、焼却灰が３５重量
％を占める。また熱分解ガス中には冷却により凝縮水と
なる成分が約１０重量％程度含まれ、熱分解ガスは３３
〜４３重量％得られる。

【００３５】また、固形残渣のＸ線回折によると、主成
分はＣａＣＯ₃（ｃａｌｃｉｔｅ）でその他ＮａＣｌ、
Ｐｂ₂ＳｉＯ₄、ＳｉＯ₂（ｑｕａｒｔｚ）などであ
る。比較例の場合にはＮａＣｌは含まれない。したがっ
て、本実施例の方式によれば塩素が固形残渣に固定され
ていることを示唆している。さらに、本実施例の固形残
渣には、埋め立て処分に関する判定基準を超えるような
有害物質は含まれていないので容易に廃棄処理すること
ができる。

【００３６】本実施例は、図１に示すようには熱分解
後、高温で活性状態の固形残渣に上部に冷水散布口１５
を設け、水を散布して急速に冷却することで固形残渣を
空気中の酸素と接触しても発火などせずに安全に取り出
すことも可能である。同時に固形残渣あるいは炉内への
出し入れ時等に容器３からこぼれおちた固形残渣などを
水槽１０中に落下させ、乾留炉１内を常にクリーンな状
態に保ち、同時に落下物は水槽１０中に沈降するが水槽
１０底部にスクレーパーを設けることにより自動的に排
出することができる。また乾留炉下部を水封により外気
と乾留炉内を遮断することにより炉内への酸素の進入を
防ぎ爆発事故などの発生を防止できる。

【００３７】また、図２に示すようにリフトを用いてシ
ュレッダーダスト４を充填した籠３を運搬し乾留炉１へ
の投入、乾留後の固形残渣の取り出しを同一容器単位で
実施することができる。また乾留炉１上部に設けた炉蓋
８は、乾留炉本体とのシール部分を水封構造とすること
で外気との遮断を確実におこなうことが可能となり炉内
への酸素の進入を防ぎ爆発事故等の発生を防止できる。

【００３８】さらに、排出管の先にガス洗浄塔１１を設
けて洗浄、乾燥して燃料として直接ボイラー２０に供給
することができる。実施例では１個の乾留炉を使用する
装置について説明したが図３に示すように多数の乾留炉
１を組み合わせて使用することが出来る。図４では１個
の高温ガス発生装置２に対して２個の乾留炉１を１組と
し、４組並列に組み合わせて使用している。そして得ら
れる混合ガスを直列に設けた２個のガス洗浄塔１１で洗
浄するようにしている。このように複数の乾留炉１を組
み合わせることにより、連続して乾留された乾留ガス
（混合ガス）を得ることが可能となり、混合ガスの使用
に便利となる。

【００３９】

【発明の効果】本発明の処理方法によれば、シュレッダ
ーダストを熱分解処理により、燃料と使用可能な自燃性
の熱分解ガスが得られる。また固形残渣に含まれる炭化
物も酸化分解されていないので、他の無機物〜分離すれ
ば炭化物として利用可能となる。さらに、得られる熱分
解ガスには、塩素系ガスが殆ど含まれないので精製も容
易である。固形残渣も有害成分を含まないので廃棄処分
が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例で使用した乾留装置の断面模式図であ
る。

【図２】本実施例で使用した乾留装置の配置を示す模式
図である。

【図３】本発明の他の乾留装置の配置を示す模式図であ
る。

【図４】従来例の乾留装置の断面模式図である。

【符号の説明】

１：乾留炉２：高温ガス発生装置３：
籠４：シュレッダーダスト

フロントページの続き (72)発明者土田勉愛知県名古屋市中村区名駅四丁目７番23号豊田ケミカルエンジニアリング株式会社内 (72)発明者大隈健愛知県春日井市高蔵寺町４丁目６番地の12 東海窯炉サービス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料を燃やして高温の燃焼ガスを生成する
工程と、得られた高温の燃焼ガスを塩素含有有機物とガ
ラス（塩基成分）とを含むシュレッダーダストに接触さ
せて該シュレッダーダストを熱分解し、熱分解ガス成分
を該燃焼ガスとともに分離し、該塩素含有有機物中の塩
素成分を固形残渣成分中に固定する分解工程とよりなる
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】該シュレッダーダストはスクリュウーにて
混練されノズルから押し出された塊状となっていること
を特徴とする請求項１に記載のシュレッダーダストの処
理方法。