JP2007061737A - 廃プラスチックの選別装置および選別方法 - Google Patents

Abstract

【課題】固形プラスチックとフィルム状プラスチックと異物との混合状態である廃プラスチックを、精度良く固形プラスチックとフィルム状プラスチックと異物とに分離可能な、廃プラスチックの選別装置および選別方法を提供すること。
【解決手段】縦方向の導管を有し、該導管の下端が重量物を自由落下により排出する第一の排出部を構成し、前記導管の上端が軽量物を空気流に随伴させて排出する第二の排出部を構成し、前記第一の排出部と前記第二の排出部との間の導管部分に、下から順に空気導入部、中量物を空気流に随伴させて排出する第三の排出部、廃プラスチック供給部を設けたことを特徴とする廃プラスチックの選別装置を用い、廃プラスチックを、第二の排出部よりフィルム状プラスチックとして、第三の排出部より固形プラスチックとして、第一の排出部より異物として、固形プラスチックとフィルム状プラスチックと異物とに分離して回収する。
【選択図】図１

Description

本発明は、廃プラスチックをリサイクルして再利用するための前処理技術に関し、特に容器包装リサイクル法の対象となる一般廃棄物プラスチック類をリサイクルする際に、固形プラスチックとフィルム状のプラスチックと異物とに分離するために好適に利用できる廃プラスチックの選別装置および選別方法に関する。

資源の有効利用のための廃プラスチック（使用済プラスチック）のリサイクルとして、熱回収、電気回収のための燃料としてプラスチックを用いるサーマルリサイクル、高炉用還元剤に用いるなどプラスチックの化学的性質を利用するケミカルリサイクル、プラスチック素材に用いてプラスチック製品として再生する素材リサイクル（マテリアルリサイクル）等が行われている。

一般家庭から排出される一般廃棄物プラスチックは、プラスチック以外に食品等に由来する有機物である厨芥類、金属、粉塵、紙等の異物が混入しているため、リサイクルに用いる場合にはこれらを除去する必要がある。また、廃プラスチックスの形態に応じた処理をすることが望ましく、例えば、コークスや微粉炭の代替原料として利用するために、廃プラスチックを高炉等の竪型炉に羽口から吹き込む際には、薄いフィルム状のプラスチックと、固形のプラスチックとに分離して、別々に処理して粒状化して吹込む技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

従ってリサイクルに際しては一般廃棄物プラスチックから、プラスチック以外の異物を除去し、形状に応じて分離するための選別工程を有する処理を行うことが好ましい。例えば、特許文献１には、揺動反発式選別機を用いて廃プラスチックを固形プラスチックとフィルム状プラスチック（軽量プラスチック）と異物とに選別後に破砕処理する技術が記載されている。揺動反発式選別機では、薄いフィルム状のプラスチック、固形のプラスチック、プラスチック以外の異物の分離を完全に行なうことは困難であるため、例えば固形プラスチックに分離されたプラスチックはある程度のフィルム状プラスチックや異物を含んだ状態である。したがって分離精度を高めるためには、揺動反発式選別機で廃プラスチックを選別した後に、再度選別工程を有する処理を行うことが好ましい。通常は揺動反発式選別機で固形プラスチックに分類された廃プラスチックは破砕後に、風力を利用して材料を選別する技術を用いて異物除去が行なわれている。この際に用いる風力選別機のうちで、選別精度の高い装置の一例を、図２に示す。図２において、導管内には軽量物排出部１１からの吸引空気と空気導入部３からの押込み空気により下から上へ向かう空気流が発生しており、ロータリーバルブ８を設置した廃プラスチック供給部５から導管内に投入された廃プラスチックは空気流によって軽量物排出部１１に吹き飛ばされて回収され、重量物である異物は下部の重量物排出部１２に落下して分離される。空気導入部３を設置しないタイプの風力選別機であっても同様である。このように、通常の風力選別機は、プラスチックから金属やガラス等の異物を除去することができる。
特開２００１−２１９４２７号公報

しかし、例えば揺動反発式選別機を用いて固形プラスチックとして分離されたプラスチックを、図２に示す従来の風力選別機を用いて処理する場合、金属片等の異物の除去は十分効果的に行なうことができるが、固形プラスチックとして回収したプラスチックの中に含まれている、薄いフィルム状のプラスチックが分離除去できないという問題がある。固形プラスチックとして分離されたプラスチック中にフィルム状のプラスチックが混入していると、かさ比重が低下して、処理効率も低下し、また炉の吹込み原料等として使用する際にも破砕したままでは不適であるため、フィルム状のプラスチックを除去することが好ましい。揺動反発式選別機の段階で、固形プラスチックへのフィルム状プラスチックの混入量を減らそうとすると、異物のフィルム状プラスチックへの混入量が増えるという別の問題が発生する。これは揺動反発式選別機を用いる場合に特有の問題であるが、いずれにしても、このような問題を解決する望ましい実施形態として、多少のフィルム状プラスチックの固形プラスチックへの混入を許容して、異物は確実に固形プラスチック側に混入するように選別し、改めて固形プラスチックに混入したフィルム状プラスチックを除去することが考えられる。しかし、従来の風力選別機を用いた場合、固形プラスチックから異物除去と、フィルム状プラスチックの回収とを同時に行なうことは困難であり、異物除去後に、固形プラスチックとフィルム状プラスチックとの分離を行なうため効率が悪い点が問題である。

したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、固形プラスチックとフィルム状プラスチックと異物との混合状態である廃プラスチックを、精度良く固形プラスチックとフィルム状プラスチックと異物とに分離可能な、廃プラスチックの選別装置および選別方法を提供することにある。

このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）、縦方向の導管を有し、該導管の下端が重量物を自由落下により排出する第一の排出部を構成し、前記導管の上端が軽量物を空気流に随伴させて排出する第二の排出部を構成し、前記第一の排出部と前記第二の排出部との間の導管部分に、下から順に空気導入部、中量物を空気流に随伴させて排出する第三の排出部、廃プラスチック供給部を設けたことを特徴とする廃プラスチックの選別装置。
（２）、廃プラスチック供給部位置の導管部分における風速Ｖ₁と、第三の排出部位置の導管部分における風速Ｖ₂とがＶ₂＞Ｖ₁の関係を満足する導管内空気流速が得られるようにしたことを特徴とする（１）に記載の廃プラスチックの選別装置。
（３）、廃プラスチック供給部位置の導管部分における風速Ｖ₁と、第三の排出部位置の導管部分における風速Ｖ₂とがＶ₂＞Ｖ₁の関係を満足する導管内空気流速に制御可能な導管の断面積調整機構を有することを特徴とする（１）または（２）に記載の廃プラスチックの選別装置。
（４）、第二の排出部位置の風速を制御するために、該第二の排出部位置付近の導管部分に第二の空気導入部を設けたことを特徴とする（１）ないし（３）のいずれかに記載の廃プラスチックの選別装置。
（５）、（１）ないし（４）のいずれかに記載の装置を用いて廃プラスチックを、第二の排出部よりフィルム状プラスチックとして、第三の排出部より固形プラスチックとして、第一の排出部より異物として、固形プラスチックとフィルム状プラスチックと異物とに分離して回収することを特徴とする廃プラスチックの選別方法。

本発明によれば、廃プラスチックを固形プラスチックとフィルム状プラスチックと異物との３種類に精度良く選別することが可能となる。このため廃プラスチックの処理効率が向上し、廃プラスチックのリサイクル利用も促進される。

本発明で選別する廃プラスチックとは、異物や複数種類のプラスチックの混合状態である、リサイクルに用いる際に前処理が必要な一般廃棄物プラスチックや産業廃棄物プラスチックである。産業廃棄物プラスチックは一般には異物の混入が少なく、多種類のプラスチックの混合状態ではないものが多いが、必要に応じて本発明を用いることができる。

図１を用いて、本発明の廃プラスチックの選別装置の一実施形態を説明する。廃プラスチックの選別装置１は、縦方向の導管２を有し、導管の下端が重量物を自由落下により排出する第一の排出部７を構成し、導管の上端が軽量物を空気流に随伴させて排出する第二の排出部４を構成し、第一の排出部７と第二の排出部４との間の導管２部分に、下から順に空気導入部３、中量物を空気流に随伴させて排出する第三の排出部６、廃プラスチック供給部５とを有する。廃プラスチック供給部５にはロータリーバルブ８が設置されている。空気導入部３から吹込まれた空気流を白矢印で示す。廃プラスチック供給部５から投入される廃プラスチックの流れは、実線の矢印で示している。廃プラスチック供給部５位置の導管部分（選別位置ａ）における風速Ｖ₁と、第三の排出部６位置の導管部分（選別位置ｂ）における風速Ｖ₂とがＶ₂＞Ｖ₁の関係を満足する導管内空気流速が得られるように、選別位置ｂでの風速が選別位置ａよりも速くなるように制御することで、廃プラスチックを重量物、中量物、軽量物として分離することが可能となり、これにより廃プラスチックを、異物と固形プラスチックとフィルム状プラスチックとに分離して回収できる。選別位置ａにおける風速は、フィルム状のプラスチックのみが軽量物として第二の排出部４に吸い上げられる速度に、選別位置ｂにおける風速は、落下してきた廃プラスチックの内、固形プラスチックが中量物として第三の排出部６に飛ばされて、ガラス、金属等の異物は重量物として第一の排出部７に落下する速度に制御する。

上記のようにプラスチックの選別位置ａ、ｂにおける風速を調節するためには、第二の排出部４からの吸引空気量と第三の排出部６からの吸引空気量で制御可能である。しかし、選別位置ａの風速を制御すると選別位置ｂの風速も変動するため、導管２の一部に断面積の調整機構を設置して、導管２内の断面積を調整することで選別位置ｂの風速を制御することができる。断面積の調整機構としては、導管２の一部にバタフライ弁やダンパーを設置することができる。これらの弁やダンパーの開度を調整することにより、選別位置ａおよび選別位置ｂにおける風量バランスを変更でき、これによりそれぞれの部分での風速を制御できる。

また、選別位置ａの風速を低く調整するために第二の排出部４からの吸引空気量を減らした場合、第二の排出部４における風速が遅くなりすぎてプラスチックを気送できなくなる恐れがあるため、第二の排出部４付近に第二の空気導入部９を設置して、第二の空気導入部９からの押込み空気量を調整することで選別位置ａの風速を制御し、第二の排出部４部分は選別位置ａよりも早い風速を保つことができる。

以上のような廃プラスチックの選別装置を用いて廃プラスチックを、第一の排出部より異物として、第二の排出部よりフィルム状プラスチックとして、第三の排出部より固形プラスチックとして、固形プラスチックとフィルム状プラスチックと異物とに分離して回収することができる。

次に、図１に示す装置を用いて、一般家庭からの廃棄物であり、複数種類のプラスチックと異物とが混合された状態の廃プラスチックを分離処理する方法を説明する。廃プラスチックはシャンプー容器等に代表される固形プラスチックと、菓子袋等に代表されるフィルム状のプラスチックの混合状態であり、プラスチック以外の異物を含むものである。この廃プラスチックを、例えば、揺動式選別機を用いて、中量物（主に固形プラスチック）と小径の重量物（金属片、木屑等の異物）と軽量物（フィルム状プラスチック）に分離する。完全な分離は困難であるため、固形プラスチックに分離されたプラスチックは、フィルム状プラスチックと異物とをある程度の割合で含む状態であり、適宜破砕後、廃プラスチックの選別装置を用いて固形プラスチックとフィルム状プラスチックと異物とに分別することで分離精度を向上させる。なお、揺動式選別機等を用いずに、最初から本発明の廃プラスチックの選別装置を用いることも考えられるが、その場合は処理する廃プラスチックの全てを本発明の廃プラスチックの選別装置で処理することになり、しかも第二の排出部４より回収される軽量物であるフィルム状プラスチックの比率が非常に高くなるため、非常に大規模な設備が必要となり、現実的ではない。

図１において、第二の排出部４からの吸引空気と第三の排出部６からの吸引空気および空気導入部３からの押込み空気と第二の空気導入部９からの押込み空気によって白矢印で示す空気流を発生させる。黒矢印は選別装置に投入される廃プラスチックの流れを示す。まずプラスチック破砕物を廃プラスチック供給部５からロータリーバルブ８を介して廃プラスチックの選別装置１に投入する。選別位置ａにおいて、軽量であるフィルム状プラスチックをフィルム状プラスチック回収側気送管に吹上げ、第二の排出部４より回収する。選別位置ａでは、風速５ｍ／ｓｅｃ前後（たとえば風速４．５ｍ／ｓｅｃ）の微風が装置内を下から上に流れるように設定することで、微風で飛ぶ軽量物であるフィルム状プラスチックを分離する。選別位置ａにおいて上部に吹上げられなかった物は落下し、選別位置ｂにおいて一部は吹上げられて固形プラスチック回収側気送管に送られ、第三の排出部６より固形プラスチックとして回収する。選別位置ｂでは、風速１５ｍ／ｓｅｃ前後（例えば風速１５．５ｍ／ｓｅｃ）で空気が装置内を下から上に流れるように設定することで、固形プラスチックを分離して、金属、ガラス等の重量物を落下させ、不適物として第一の排出部７より回収することができる。風速の調整は、第二の排出部４からの吸引空気量、第三の排出部６からの吸引空気量、空気導入部３からの押込み空気量、第二の空気導入部９からの押込み空気量、導管の断面積の調整等により行なうことができる。

以上の操作により、本発明の廃プラスチックの選別装置を用いて、廃プラスチックを固形プラスチックとフィルム状プラスチックと異物との３種類に精度良く選別することができる。第三の排出部６より回収された固形プラスチックは、フィルム状のプラスチックや、異物を含まない、かさ比重の高いものであり、例えば、そのまま粉砕機で粉砕する場合も効率的に粉砕することができる。また、第二の排出部４より回収するフィルム状プラスチックは、風速５ｍ／ｓｅｃ前後ではそのまま気送するのが困難であるため、第二の空気導入部９から空気を吹込み、風速を例えば２５ｍ／ｓｅｃ程度に高めて気送することで導管の詰まりを発生させることなく、フィルム状プラスチックを粉砕処理する粉砕機等に気送することができる。

多種類のプラスチックの混合状態であり異物も混合された一般家庭からの容器包装リサイクル対象のごみを上記と同様に揺動式選別機を用いて分離した後、固形プラスチックに分離されたプラスチックについて図１に示す本発明の廃プラスチックの選別装置を使用して処理した（本発明例）。また、図１の装置を、従来の選別装置である図２に示す装置と同様の選別装置として使用するために第二の排出部４を使用しない場合についても処理を行ない、比較例とした。本発明例においては、図１の選別位置ａにおける風速を６ｍ／ｓｅｃ、選別位置ｂにおける風速を１４．５ｍ／ｓｅｃとした。比較例においても、選別位置ｂにおける風速を１４．５ｍ／ｓｅｃとした。

それぞれの場合について、固形プラスチック（中量物として第三の排出部６から回収されたもの）として分離されたプラスチックをサンプリングし、その中に混入しているフィルム状プラスチックを分別し、その質量比率を測定した。本発明例では、フィルム状プラスチックの混入率が５％であったのに対し、比較例では３５％であった。

また、固形プラスチックとして分離されたプラスチックを同一条件で粉砕して、かさ比重を測定した。かさ比重は、１０００ｃｍ³のメスシリンダーにサンプルを７５０ｃｍ³の位置まで投入し、１ｃｍの高さから５０回落下させ、その時の容積と質量を測定することにより行なった。本発明例では、かさ比重０．２７であったのに対し、比較例では０．１７であった。

以上のように本発明の廃プラスチックの選別装置を用いることで、固形プラスチックに混入しているフィルム状プラスチックを十分に回収することができた。これにより、廃プラスチックのかさ比重が大幅に増加し、廃プラスチックの処理効率が向上した。また、炉の吹込み原料として使用する場合も気送配管で詰まりが発生することなく炉に吹込むことが可能となり、安定して使用することが可能となった。

本発明の廃プラスチックの選別装置の一実施形態の概略図。 従来の廃プラスチックの選別装置の概略図。

符号の説明

１ 廃プラスチックの選別装置
２ 導管
３ 空気導入部
４ 第二の排出部
５ 廃プラスチック供給部
６ 第三の排出部
７ 第一の排出部
８ ロータリーバルブ
９ 第二の空気導入部
１１ 軽量物回収部
１２ 重量物回収部
ａ 選別位置
ｂ 選別位置

Claims (5)

1. 縦方向の導管を有し、該導管の下端が重量物を自由落下により排出する第一の排出部を構成し、前記導管の上端が軽量物を空気流に随伴させて排出する第二の排出部を構成し、前記第一の排出部と前記第二の排出部との間の導管部分に、下から順に空気導入部、中量物を空気流に随伴させて排出する第三の排出部、廃プラスチック供給部を設けたことを特徴とする廃プラスチックの選別装置。
2. 廃プラスチック供給部位置の導管部分における風速Ｖ₁と、第三の排出部位置の導管部分における風速Ｖ₂とがＶ₂＞Ｖ₁の関係を満足する導管内空気流速が得られるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の廃プラスチックの選別装置。
3. 廃プラスチック供給部位置の導管部分における風速Ｖ₁と、第三の排出部位置の導管部分における風速Ｖ₂とがＶ₂＞Ｖ₁の関係を満足する導管内空気流速に制御可能な導管の断面積調整機構を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の廃プラスチックの選別装置。
4. 第二の排出部位置の風速を制御するために、該第二の排出部位置付近の導管部分に第二の空気導入部を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の廃プラスチックの選別装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の装置を用いて廃プラスチックを、第二の排出部よりフィルム状プラスチックとして、第三の排出部より固形プラスチックとして、第一の排出部より異物として、固形プラスチックとフィルム状プラスチックと異物とに分離して回収することを特徴とする廃プラスチックの選別方法。

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