JPH10501569A - 廃棄物から固体燃料を製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ごみをまずシュレッダー（１）の中に供給し、次いで装置（２）において処理して、ごみから事実上すべての電池を除去し、電池の原料を回収できるようにする。次いで、磁気分類装置（３）を使用して鉄金属がいったん除去されると、ごみをミル（４）に供給し、その後それを粒度（５）および密度（６）により分類し、プラスチックを除去し（７）、生石灰をミキサー（１０）に添加し、そしてごみを圧力造粒し（１１）、熱処理する（１２）。生ずる燃料は生物学的に安定であり、そして廃棄物のフィードストックの組成が変化するときでさえ、一定に保持することができる調節可能なカロリー値を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 廃棄物から固体燃料を製造する方法 本発明は、廃棄物、例えば家庭ごみ、から固体の防腐燃料を製造する方法に関 するものであり、その方法によれば、そのごみの少なくとも１つの部分を分割し 、物質の均質な塊の形態にし、この塊を生石灰および遊離状態または化学的結合 の形態の酸化カルシウムを含有する物質の中から選択される少なくとも１種の鉱 物物質と混合し、そのようして得られた混合物を圧力下に高密化し、そして前記 鉱物物質を前記廃棄物と反応させかつ前記混合物の湿度を前もって決定した値に 減少させるために十分な温度および時間の間、この最後の操作から生ずる高密化 物質を加熱する。 予め微粉砕されかつ非燃焼性および／またはなんとか再使用可能な物質、例え ば金属、が少なくとも部分的に除去された廃棄物を、生石灰あるいは遊離状態ま たは化学的結合の形態の酸化カルシウムを含有する物質と反応させることを含ん でなる方法により（ここでこの反応は生石灰または酸化カルシウムを含有する物 質と直ちに混合される粉砕された廃棄物の塊の高密化の前後に実施される）、廃 棄物から固体の安定な、特に防腐燃料を製造することは既に示唆されている。こ の種の方法は、特にドイツ国特許出願（ＤＥ−Ａ）第３，２２６，７９８号なら びに国際特許出願（ＷＯ−Ａ）第８４／００９７６号に記載されている。 他方において、スイス国特許第６６５，７８５号には、強磁性金属物品の磁気 的除去の前後に実施される第１の粗い粉砕に廃棄物の塊を付し、次いで乾燥し、 引き続いてそれを粉末にするために第２の粉砕に付し、これに生石灰を添加し、 小さい円筒形ペレットを得るために、生ずる混合物を圧力下に造粒し、次いでペ レットを２５０〜３００℃の温度に加熱することを含んでなる熱処理に付す、廃 棄物を水不混和性の固体の不活性物質に変換する方法を開示している。 米国特許第４，８９８，６１５号には、セメントの製造法が開示されており、 この方法において、クリンカー炉の追加の固体燃料として、金属化合物を除去し た微粉砕した廃棄物と、酸化カルシウムまたは酸化カルシウムを含有する物質と の混合物の１３０〜２３０℃の温度における熱処理から生ずる生成物が使用され る（ここで混合物はさらに種々の添加剤、特に粘土およびバインダーならびにレ オロジー特性の変性剤を含有することができ、そして熱処理前にペレットに成形 される）。 これらの方法は、古典的方法、例えば、投棄場所における廃棄物の堆積または 燃焼炉において廃棄物の焼却すること、の欠点を回避することによって、異質固 体の部分的に腐敗しやすい廃棄物、例えば家庭ごみ、を排除するという問題の解 決を目的とする。 なお、既知の方法は、経済的に有益な条件下にかつ得られた生成物の十分に一 定の品質をもって、工業的大規模な応用を可能としない。 本発明の特定の目的は、所与のプラントについて工業的規模で大きい処理容量 を得ることを可能とし、使用される機械の寿命が改良され、かつ維持費とエネル ギー消費を低減された方法により、特に廃棄物の由来ならびに季節に依存して、 特質が不均質でありかつ変動する組成を有する廃棄物である廃棄物、特に家庭ご み、または物理的および化学的に同様な組成を有する他の廃棄物の塊に基づいて 、狭くかつ前もって決定した限界内の加熱値を有する事実上一定した組成の固体 の、均質な、生物学的に安定な、貯蔵および輸送が容易である燃料を得ることで ある。 この目的のために、本発明による方法は、廃棄物を分離された状態にする操作 を少なくとも２つの引き続く工程において実施し、第１工程は細断からなり、そ してこの細断に引き続く工程の少なくとも１つの工程は粉砕にあること、および 前記粉砕の前に電池を除去する少なくとも１つの工程および鉄金属を除去する少 なくとも１つの工程を実施することを特徴とする。 本発明の有利な態様によれば、粉砕から生ずる生成物を少なくとも１つの操作 の工程にかけて、生成物の中に含まれることがあるガラスおよびセラミックの粒 子ならびに非鉄金属の粒子を除去する操作段階に付される。 好ましくは、前記操作工程が密度による分類からなる。 本発明の特に有利な態様によれば、ガラスおよびセラミックの粒子ならびに非 鉄金属の粒子を除去する前記操作工程の前にまたはそれに引き続いて、プラスチ ック物質の少なくとも一部分を除去する工程に粉砕から生ずる生成物を付す。 有利には、プラスチック物質を除去する操作に引き続いて、廃棄物の塊中のプ ラスチック物質の含量を調節するために、プラスチック物質の少なくとも一部分 を部分的にかつコントロールして再混入する。 本発明の方法は廃棄物を安定化しかつその構成成分を有効とする。特に、前述 の構成成分の抽出は、９８〜９９％に到達することができる、非常に高い再利用 率を可能とする高い分離水準において実施することができる。不活性生成物を再 利用させるブランチプラントの機能が止まった場合、獲得された分離品質は抽出 された物質および／または明らかに別個の、均質でありかつ引き続く再利用およ び／または安定化にかんがみて同定される物質の貯蔵を可能とする。また、抽出 は完全に機械的かつ自動化された方法において実現することができ、手動的介在 を必要としないので、本発明の方法は経済的観点および実施スタッフの健康調査 の観点から特に好適な面を表すことに注意すべきである。 さらに、本発明の方法は、現在、特に電池が汚染物質の百分率および合計の質 量に関して家庭ごみの主要な汚染成分を表していることにおいて、重要な生態学 的面を含む。 抽出およびプラスチック物質の再混入をコントロールすることは、得られる燃 料生成物の対応する化学的組成および加熱値の調節を可能とする。プラスチック 物質は高いエネルギーを含み、燃焼プロセスの間のある瞬間においてプラスチッ ク物質が濃縮される場合、問題を生ずる化学的組成を有するので、上記事実は特 に重要である。 本発明は、添付図面を参照する以後の詳細な説明に関してよりよく理解される であろう。詳細な説明により、本発明は限定されない。 第１図は、本発明による方法の１態様の特定の段階を図解するブロック線図で ある。 第１図の例によれば、家庭ごみ、例えばごみ収集車により集められたもの、は 、そのまま再使用可能および／または再利用可能である物体、例えば、かなりな 大きさの物体およびそれらの部分を除去するために通常の分類操作に付すことが でき、１個または数個の装入漏斗（図示せず）に排出し、シュレッダー１に送る 。このシュレッダーは任意の適当な型、特に既知の型、であることができ、特に プラスチックバッグを開いてごみを充填し、ごみ中の大きい部分を小さくし、特 に織物物質ならびにプラスチック物質のシートを細断することができる。所定の 物質片のためのこのようなシュレッダーの機能化に要求される機械的エネルギー は、先行技術において使用されているような主要なクラッシャーまたはグライン ダーのためのエネルギーよりも小さいことに注意すべきである。 細断後、ごみの塊を抽出装置２において電池を除去する操作の工程に付し、こ こで抽出装置２は、また、任意の適当なタイプ、例えば、残留電流を検出する手 段を含んでなる装置、であることができる。 したがって、事実上すべての電池をごみの塊から取り出し、再利用プラントに 送ると同時に、残りのごみの塊は鉄金属を除去する装置３、例えば、磁気分類装 置、の中に進行する。 次いで、ごみの塊をグラインダー４において破砕および粉砕する。有利には、 長さ２５〜３５ｍｍより小さいごみ粒子にする回転ハンマーミルをグラインダー として使用する。 主要な粉砕または破砕の代わりに細断を最初に実施するという事実は、いくつ かの非常に重要な利点に導くことに注意すべきである。特に、所与の機械的力に ついてプラントの能力はかなり増加すると同時に、シュレッダーおよびその下流 に位置するグラインダーによる全エネルギー消費は所与の総出力について大きく 減少する。 そのうえ、グラインダーから出る物質粒子の大きさ等級の規則性はかなり改良 されると同時に、グラインダーの寿命および必要なメンテナンス作業の間隔は増 加する。 他方において、シュレッダーによるグラインダーの置換は直接再利用可能な形 態で、引き続く金属の回収を可能とする。 また、粉砕前の鉄金属の細断および抽出は、先行技術の主要な粉砕に関係する 時々の危険、例えば、比較的大きい大きさの硬質物質ブロックの突出およびグラ インダー要素の機械的破壊を回避し、ならびに分類しない家庭ごみを粉砕すると き、発生しうる爆発および発火の危険を顕著に減少することに注意すべきである 。 一般に、消耗してもよい部品のメンテナンスおよび交換の操作の間の処理の流 れにおける停止を回避するために、少なくとも２つの粉砕機が使用されるのが有 利である。 粉砕装置４を通過した後、廃棄物の塊を分類装置５において大きさに従い分類 する。分類装置５は任意のタイプであることができる。この装置は粒子を２つの 画分に分離し、２つの部分は前もって決定した値、例えば２５ｍｍ、より大きい 粒度を有しかつシュレッダー１の前のラインまで（または可能ならばグラインダ ー４または抽出装置２および３のいずれかの前のラインまで）再利用される画分 、および前記値より小さい粒度を有しかつ分類装置６に送られる画分である。こ の分類装置はガラスおよびセラミックの粒子ならびに他の特質の不活性不均質物 質 の片を分離する密度測定装置であることができ、そして、また、粉砕したごみの 塊の残部から金属および非金属の物質を分離する渦電流装置を含んでなることが できる。この方法において分離されたガラスおよびセラミックならびに不活性物 質を別々に回収し、再利用させることができる。 次いで、プラスチック物質を装置７においてごみの塊から分類して取り出し、 サージビン８へ送る。分類装置７は任意の適当なタイプであることができ、そし て、例えば、プラスチック物質の静電性質を使用することによって、ごみの塊の 中に含有されるプラスチック物質の合計量の少なくとも８０重量％を抽出できる ように選択することが有利である。 サージビン８の中に集められたプラスチック物質の塊のすべてまたは一部分を 、決められた流れまたは定められた量で分類装置7の下流のラインにごみの塊を 再導入すると同時に、これらのプラスチック物質の残部を再利用のためにプラン トから離れる方向に導くことができる。 こうして、ごみの塊の中に含有されたほとんどすべての金属ならびにガラスお よびセラミックおよび他の不活性物質を除去されたごみの塊が最初に得られる。 ごみの塊の中のプラスチック物質の含量を一定の値に調節すると、この塊の特 性の重要な改良が可能となり、このような特性は最終燃料生成物を得るために要 求される特性である。特に、この調節により、この生成物の化学的組成および加 熱値を最適化しかつ調節することができる。 次いで、生石灰または遊離状態でまたは化合物として酸化カルシウムを含有す る物質またはいくつかの前記物質の混合物の形態で、ある量の酸化カルシウムを ごみの塊に添加する。 この目的のために、本発明において、例えば、ごみの塊と添加した物質または 供給ビン９から生ずる物質との均質混合物を混合装置１０において調製する。 ごみの塊に添加される生石灰／ごみの重量の比は有利には３〜１０重量％、好 ましくは４〜５重量％、の範囲である。 ＣａＯおよびごみの塊の燃焼部分の全体とのＣａＯとの均質混合は、ごみの塊 を生物学的に安定にし（これは得られる生成物の貯蔵安定性に必須である）、易 燃性を改良し、燃焼の間の生成物の反応を最適化して、こうして生成するヒュー ムを精製する。 生石灰または酸化カルシウムを含有する物質に加えて、他の物質、特に１種ま たは数種の鉱物またはごみと酸化カルシウムとの混合物の引き続く造粒において バインダーとして働く有機物質をごみに添加することができる。追加の鉱物物質 として、例えば、カルシウムまたはナトリウムを含んだベントナイトのような粘 土質物質を使用することができる。有機バインダーとして、例えば、メチルセル ロースおよびカルボキシメチルセルロースのようなセルロース物質、またはさら になおタピオカスターチまたはタピオカ澱粉のようなスターチまたは澱粉、を使 用することができる。同様に、任意の他の適当なバインダー、特に合成樹脂、例 えば、尿素ホルムアルデヒド樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂またはフェノ ール樹脂、ポリビニルアルコールまたはなおさらにケイ酸カリウムまたはケイ酸 ナトリウム、を使用することができる。 次いで、ごみ、酸化カルシウム（または酸化カルシウムを含有する鉱物物質） および可能ならば前述の少なくとも１種のバインダーおよび／または少なくとも １種の追加の物質の均質混合物を、例えば造粒装置１１において、圧縮して、長 さ５〜２０ｍｍ、直径３〜１５ｍｍの円筒形であることができるペレットをこの 混合物から形成させる。有利には、工業用グラニュレーターを造粒装置として使 用して、１５０〜９００バールの範囲の圧力において造粒を実施する。他のタイ プのプレスを使用して、生成物を適当な大きさのブリケットの形態にすることが できる。他の例によれば、生成物は毛羽の形態であることができる。 そのうえ、混合および造粒の前述の工程を組み合わせて単一の工程にし、装置 １０および１１の機能を単位化する適当な装置において実施することができる。 造粒後、物質を加熱装置１２において熱処理する。有利には、この装置は水平 線に対してわずかに傾斜した軸を有する回転焼結炉を含んでなり、そして炉の軸 において熱処理される物質の流れ方向またはその反対方向に向けられた火炎を有 するバーナーを装備する。 この処理は、好ましくは約１５〜４５分以内に、かつ炉から出る生成物の温度 が１００〜１５０℃の範囲であるような方法において実施される。処理温度は家 庭ごみの成分の発火を回避するように、非常に低くなくてはならない。 この処理の生成物は生物学的に安定でありかつ、特に、それは風密で貯蔵する とき、防腐性である、燃料である。したがって、いずれの劣化なしに、特に気体 状物質を放出しないで、実際に芳香なしに、保存および輸送することができる。 このような方法において得られる生成物の加熱（またはカロリー）値は実質的 に一定であり、そして、廃棄物の所定の平均初期組成についての操作条件下に３ ０００〜４０００ｋｃａｌ／ｋｇの範囲内に調節可能である。 熱処理装置から出ると、この生成物はちょうど固体燃料であるように使用する ことができるか、または貯蔵し、燃料製造プラントから距離を置いて位置する使 用場所、例えばセメントプラントの炉または火力発電所、に輸送することができ る。 この燃料生成物の燃焼から生ずる灰は、最終的に得られるクリンカーを顕著に 変更しないで、セメントクリンカーの製造のための物質（石灰および粘土）の初 期のブレンドと完全に混合することに注意すべきである。結局、セメントプラン トの炉のための燃料として生成物を使用することは、この生成物の非常に重要な 潜在的販路を構成する。他方において、生成物を他のタイプのプラント、例えば 火力発電所、において燃料として使用する場合において、灰をセメントクリンカ ー製造の初期物質の混合物の中に混入するか、または製品、例えばレンガ、にお けるセメント部分の一部分の置換におけるバインダーとして、汚染の危険なしに 、完全に排除することができる。 前述の方法は、本発明の範囲および精神から逸脱しないで、細部において変更 することができる。 特に、このような変更はある操作の工程を実施する順序の逆転ならびにこれら の工程のあるものの反復を包含する。 例えば、電池を抽出する工程２および鉄金属を抽出する工程３を実施する順序 は逆転することができ、そしてこれらの２つの工程、またはそれらのちょうど１ つを細断１の前に実施することができる。 粉砕工程４はいくつかの段階において実施することができ、各段階は粉砕の前 の段階に比較して物質片または粒子の大きさの減少を可能とする。 密度測定による分類の操作は、プラスチック物質の分類７の前ではなく、それ に引き続いて実施することができる。 ビン８の中に集められたプラスチック物質の一部分をごみの塊の中に再挿入す ることは任意の操作であり、そしてごみの塊の中のプラスチック物質の含量は、 また、単にプラスチック物質の分類７の操作条件を調節することによって、混合 装置１０の中への挿入の前に調節することができる。 処理する廃棄物の特質に関すると、家庭ごみばかりでなく、かつまた匹敵する 特質の他の固体の廃棄物、例えば、農学上の廃棄物、森林または庭園の廃棄物、 ある工業用または手工芸的生産から生ずる廃棄物、例えば、厚紙または製紙工場 からのスクラップ、皮革工業からの廃棄物などを使用することができる。 これらの応用のすべてにおいて、本発明の方法は、経済的に有益な条件におい て、不活性部分および燃焼部分の最も好適な再利用および安定化を可能とする。 本発明の方法により得られた燃料に対して、工業化された国々において都市の 非分類廃棄物を焼却するために使用される燃料よりも、複雑でなくかつ面倒でな い、エネルギーの安定化設備が要求される。この固体燃料の燃焼から残留物が生 じ、これらの残留物は安定化を可能とする組成を有しかつその量が少なく、これ により起こりうる最終の貯蔵コストが低くなり、また対応する技術が簡素化され る。こうして、本発明の方法は、また、都市の非分類廃棄物の焼却から生ずる灰 および他の残留物の問題のある、費用のかかる排除法の代替法を提供するもので ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ， ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 廃棄物の少なくとも１つの部分を分割し、物質の均質な塊の形態にし、 この塊を生石灰および遊離状態または化学的結合の形態の酸化カルシウムを含有 する物質の中から選択される少なくとも１種の鉱物物質と混合し、そのようして 得られた混合物を圧力下に高密化し、そして前記鉱物物質を前記廃棄物と反応さ せかつ前記混合物の湿度を前もって決定した値に減少するために十分な温度およ び時間の間、この最後の操作から生ずる高密化物質を加熱する、廃棄物、例えば 家庭ごみ、から固体の防腐燃料を製造する方法であって、前記廃棄物を分離され た状態にする操作を少なくとも２つの引き続く工程において実施し、第１工程は 細断にあり、そしてこの細断に引き続く工程の少なくとも１つは粉砕にあること 、および前記粉砕の前に電池を除去する少なくとも１つの工程および鉄金属を除 去する少なくとも１つの工程を実施することを特徴とする前記固体の防腐燃料を 製造する方法。 ２． 前記粉砕から生ずる生成物の中に含まれることがあるガラスおよびセラ ミックの粒子ならびに非鉄金属の粒子を除去するための少なくとも１つの操作工 程に、前記生成物を付すことを特徴とする、請求項１に記載の方法。 ３． 前記操作工程が密度測定による分類からなることを特徴とする、請求項 ２に記載の方法。 ４． ガラスおよびセラミックの粒子ならびに非鉄金属の粒子を除去する前記 操作工程の前にまたはそれに引き続いて、プラスチック物質の少なくとも一部分 を除去する工程に前記粉砕から生ずる生成物を付すことを特徴とする、特許請求 の範囲第項１〜３のいずれか一項に記載の方法。 ５． プラスチック物質を除去する前記操作に引き続いて、前記廃棄物の塊中 のプラスチック物質の含量を調節するために、前記プラスチック物質の少なくと も一部分を部分的にかつコントロールして再混入することを特徴とする、請求項 ４に記載の方法。