固体原燃料の製造方法
【課題】熱量が均質な固体原燃料を効率的に製造すること。
【解決手段】加熱炉２０の炉内には、廃プラスチック１０とともに、加熱炉２０において部分燃焼炉で生成された部分燃焼スラグ、石油コークスの未燃物やフライアッシュや重油灰を、加熱炉２０の炉壁への廃プラスチック１０の融着や廃プラスチック１０同士の融着を防止するための融着防止材として、廃プラスチック１００重量部に対して部分燃焼スラグ、石油コークスの未燃物、フライアッシュもしくは重油灰５重量部〜２００重量部を混入して投入する。
【解決手段】加熱炉２０の炉内には、廃プラスチック１０とともに、加熱炉２０において部分燃焼炉で生成された部分燃焼スラグ、石油コークスの未燃物やフライアッシュや重油灰を、加熱炉２０の炉壁への廃プラスチック１０の融着や廃プラスチック１０同士の融着を防止するための融着防止材として、廃プラスチック１００重量部に対して部分燃焼スラグ、石油コークスの未燃物、フライアッシュもしくは重油灰５重量部〜２００重量部を混入して投入する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、都市ゴミや産業廃棄物などの廃棄物に含まれる廃プラスチックから燃焼に用いられる固体原燃料を製造する固体原燃料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃プラスチックなどの廃棄物は、熱分解炉を用いて加熱により脱塩素分解する際に、単に熱を加えただけでは熱分解炉の炉壁に融着したり互いに塊状化したりして適切に処理できないという不具合が発生するため、この不具合を防止する種々の施策が行われている。
【０００３】
このような施策のうち、例えば塩化ビニル等の塩素化合物を含む廃棄物を加熱して脱塩素分解することにより廃棄物を処理する方法として、例えば特許文献１に開示されているものが知られている。この処理方法では、まず、廃棄物は脱塩素分解炉で脱塩素反応を受け塩素分が除去される。脱塩素後の廃棄物は主燃焼（完全燃焼）・溶融炉に導かれ、酸素供給設備からの酸素富化空気によって完全燃焼されるとともに不燃物が溶融され溶融スラグとして溶融スラグ回収装置へ排出される。
【０００４】
そして、主燃焼・溶融炉からの燃焼排ガスは再燃焼室で完全燃焼される。一方、脱塩素分解炉から出る排ガスは熱分解排ガス洗浄装置に送られる。また、溶融スラグは、溶融スラグ分級装置で一定粒度の砂状スラグとされ脱塩素分解炉へ供給される廃棄物に添加されて分解炉内壁や樹脂同士の融着を防止する。これにより、ダイオキシン等の有害物質の発生を抑制し、廃棄物に含まれる樹脂が燃焼炉内壁に融着するのを軽減することができるとされている。
【特許文献１】特開平８−２７８０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、性状や形状が複雑化した廃棄物を使用した場合においてもこの廃棄物を大量かつ安定的に処理して固体原燃料を製造することができる方法の開発が待望されていた。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、簡便な方法により固体原燃料を効率的に製造することができる固体原燃料の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る固体原燃料の製造方法は、廃プラスチックから燃焼に用いられる固体原燃料を加熱炉を用いて製造する固体原燃料の製造方法において、前記加熱炉の炉壁への廃プラスチックの融着および廃プラスチックの塊状化を防止する融着防止材を当該加熱炉内に廃プラスチックとともに混合して投入し、当該廃プラスチックの加熱・熱分解を行い、該廃プラスチックから固体原燃料を生成する固体原燃料生成工程を備え、前記固体原燃料生成工程にて用いられる前記融着防止材は、有機物を燃焼した後の燃焼ガスに同伴するダストであることを特徴とする。
【０００８】
ダストは、部分燃焼スラグ、石油コークスの未燃物、フライアッシュおよび重油灰のうち少なくともいずれか一つであるとよい。
【０００９】
また、固体原燃料生成工程では、廃プラスチック１００重量部に対して融着防止材５重量部〜２００重量部を混合して加熱・熱分解する構成とされていてもよい。また、加熱温度は、１５０℃〜５００℃、好ましくは１５０℃〜４５０℃、さらに好ましくは２８０℃〜４５０℃、特に好ましくは３００℃〜３５０℃であるとよい。
【００１０】
さらに、加熱炉は、廃プラスチックおよび融着防止材を撹拌する撹拌板を炉内に備える構成とされていてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、加熱炉の炉壁への廃プラスチックの融着や廃プラスチック同士の塊状化を防止して、効率よく固体原燃料を製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態に係る固体原燃料の製造方法を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る固体原燃料の製造方法を含む廃棄物処理の主要工程を説明するためのブロック図である。また、図２は、同固体原燃料の製造方法を含む廃棄物処理を実施する設備の一例を示すブロック図である。なお、ここでは、固体原燃料を塩素化合物を含有する廃プラスチックから製造することについて説明するが、これに限られるものではない。
【００１３】
図１に示すように、廃プラスチック処理は、例えば前処理工程１００と、熱分解工程２００と、後処理工程３００とから構成されている。前処理工程１００では、廃プラスチックをストックヤードから回収・搬送して処理しやすいサイズに破砕し、さらに熱分解処理を行う設備へ搬送する工程を含む。
【００１４】
熱分解工程２００では、搬送された廃プラスチックを加熱して熱分解反応を行うとともに、廃プラスチックの減容・造粒化を行い、製造物を冷却後、固体原燃料を分別して回収する工程を含む。後処理工程３００では、熱分解により発生したガスを処理する工程を含む。
【００１５】
次に、上記各工程１００〜３００による廃プラスチック処理を実際の流れにしたがって説明する。なお、以降の廃プラスチック処理においては、酸素や窒素などの吸気や排気等については省略して説明する。
【００１６】
図２に示すように、廃プラスチック１０は、図示しない搬送クレーンなどの搬送機１１によってストックヤードから破砕機１２に搬送され所定のサイズに破砕される。破砕された破砕物は、移送装置１３により加熱炉２０に移送される。加熱炉２０の炉内には、移送された破砕物と供給装置２２から供給された融着防止材とが、例えば破砕物１００重量部に対して融着防止材５重量部〜２００重量部で混合されて投入される。この融着防止材は、加熱炉２０の炉内での廃プラスチック同士の塊状化や廃プラスチックの炉壁への融着の発生を防止するために投入されるもので、部分燃焼スラグやフライアッシュからなる。
【００１７】
ここで、本発明において用いられる廃プラスチック１０は、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアミド（ＰＡ）等のプラスチックを一種類以上含むものをいい、プラスチック以外の廃棄物を含有していてもよい。
【００１８】
また、本発明において用いられる有機物とは、石炭、重油、原油や石油コークス等の化石燃料や、上述した廃プラスチック１０などの可燃性廃棄物などのことをいう。また、燃焼とは、部分燃焼と完全燃焼を含む。さらに、ダストは、有機物を部分燃焼または完全燃焼することにより発生した燃焼ガスに同伴する固体をいう。
【００１９】
また、本発明において用いられる部分燃焼スラグとは、例えば石炭や廃プラスチックや石油コークスを酸素比０．８未満、温度１，２００℃から１，６００℃において部分燃焼を行い、水素や一酸化炭素を含む部分燃焼ガスを得た（生成した）後、ダストを含む生成した部分燃焼ガスを水洗した後に固液分離した後の固形分のことをいう。
【００２０】
この部分燃焼スラグの平均粒径は、５μｍから１００μｍであり、化学組成は、炭素が４０〜８０重量％、水素が０〜５重量％、酸素が０〜５重量％、窒素が０〜５重量％、灰分が２０〜６０重量％である。また、灰分中の成分は、例えば二酸化珪素が２０〜４０重量％、酸化アルミニウムが５〜３０重量％、酸化カルシウムが１０〜３０重量％、酸化鉄（II）が０〜１０重量％、酸化マグネシウムが０〜１０重量％、酸化チタンが０〜１０重量％、およびその他の成分である。
【００２１】
また、本発明において用いられる石油コークスの未燃物とは、石油コークスを燃焼した後に発生した燃焼排ガスを、集塵装置によって集塵した後の未燃物を含む灰のことをいう。燃焼装置としては、例えばボイラが挙げられる。この石油コークスの未燃物の平均粒径は、３０〜１００μｍであり、化学組成は、例えば炭素が８５〜１００重量％、水素が０〜５重量％、酸素が０〜５重量％、窒素が０〜５重量％、硫黄が０〜５重量％、灰分が０〜５重量％である。
【００２２】
さらに、本発明において用いられるフライアッシュとは、微粉炭を燃焼した後に発生した燃焼排ガスを集塵装置によって集塵した後の灰のことをいう。燃焼装置としては、例えば微粉炭焚きボイラが挙げられる。このフライアッシュの平均粒径は、５μｍから２０μｍであり、化学組成は、例えば炭素が０〜１０重量％、灰分９０〜１００重量％である。また、灰分中の成分は、二酸化珪素が５０〜７０重量％、酸化アルミニウムが２０〜３０重量％、酸化鉄（II）が０〜１０重量％、酸化マグネシウムが０〜５重量％、酸化チタンが０〜５重量％、およびその他の成分である。
【００２３】
また、本発明における重油灰とは、重油もしくは原油を燃焼した後に発生した燃焼排ガスを集塵装置によって集塵した後の未燃物を含む灰のことをいう。燃焼装置としては、例えば重油もしくは原油焚きボイラが挙げられる。この重油灰の平均粒径は、１０μｍから１００μｍであり、化学組成は、例えば炭素が４０〜８０重量％、水素が０〜５重量％、酸素が０〜３０重量％、窒素が０〜１０重量％、硫黄が０〜１０重量％、灰分が０〜１０重量％であり、下記表１のとおりである。
【００２４】
加熱炉２０は、例えば間接加熱ロータリキルン型の加熱炉によって構成され、破砕物と融着防止材とが混合された処理物を加熱することにより熱分解を行う。加熱炉２０における加熱温度は、１５０℃から５００℃、好ましくは１５０℃から４５０℃、さらに好ましくは２８０℃から４５０℃、特に好ましくは３００℃から３５０℃である。また、加熱炉２０における加熱時間は、３０分から１２０分、好ましくは４５分から９０分である。
【００２５】
また、このロータリキルン型の加熱炉２０の内部には、図３（ａ）から（ｄ）に示すように、炉の軸方向に沿って延びる撹拌板３０が備えられているとよい。撹拌板３０が備えられることにより、加熱炉２０内に投入された破砕物と融着防止材とを混合した処理物の撹拌・混合をスムーズに行うことが可能となる。この撹拌板３０の設置枚数は、装置の規模等によって適宜設定される。例えば、加熱炉２０の内径が５０ｍｍから３００ｍｍ程度であれば、図３（ａ）から（ｃ）に示すような２枚から４枚が好ましく、加熱炉２０の内径が６００ｍｍ程度であれば、図３（ｄ）に示すような８枚が好ましい。また、撹拌板３０の高さ（ｈ）は、加熱炉２０の内径の１０％から３０％程度であることが好ましい。
【００２６】
なお、廃プラスチックが塩化ビニルのような塩素を含有する廃プラスチックの場合、加熱により塩素分がガス状となり固体原燃料から除去（脱塩）される。これにより、塩素含有量が少ない固体原燃料を得ることが可能となる。造粒された固形原燃料は余った融着防止材や異物とともに加熱炉２０より排出され、図示しない冷却装置によって冷却され、後段の回収・分離装置に移送される。
【００２７】
加熱炉２０から冷却装置を介して排出された生成物には、廃プラスチックから生成された粒状の固体原燃料が含まれており、この固体原燃料は、固体原燃料分別装置２４によって融着防止材と分離される。粒状物として分別・回収された固体原燃料は、原料や燃料として使用される。例えば、セメント製造装置の仮焼炉やロータリキルンの窯前あるいは窯尻などにおける燃料として使用することができる。一方、粒状物として分別・回収された融着防止材は、上流設備にリサイクルし再利用する。このようにして得られた固体原燃料の平均粒径は例えば５から１５ｍｍである。また、組成は、無水ベースで炭素含有率が７０〜８５重量％、水素含有率が４〜９重量％、灰分が１０〜２０重量％、硫黄が１〜２重量％程度である。また、固体原燃料の発熱量は、気乾ベースで２００００から５００００ＫＪ／ＫＧ程度である。
【００２８】
粒状物として回収された固体原燃料は、図示しない分別装置にてさらに分別し、平均粒径が２０ｍｍ以下の比較的粒度の小さなものは、例えばセメント製造装置のロータリキルンの窯前などにおける燃料として使用する。一方、平均粒径が２０ｍｍを超える比較的粒度の大きなものは、原燃料としてセメント製造装置の仮焼炉などにおける燃料として使用する。その際、分離が難しい金属等の異物も、加熱炉２０で加熱処理することにより図示しない分別装置により容易に分離することもできる。
【００２９】
一方、加熱炉２０における処理物の熱分解によって発生したタールを含む熱分解ガスは図示しない燃焼室にて燃焼され、完全に分解される。塩化ビニルのような塩素を含有する廃プラスチックを使用した場合、燃焼排ガスに含まれる塩化水素（Ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｃ ａｃｉｄ：ＨＣＬ）は、排ガス洗浄装置２３によって回収される。
【００３０】
このように、廃プラスチックと融着防止材を混合し、ロータリキルン型の加熱炉２０によって、廃プラスチックから固体原燃料を製造することができる。つまり、融着防止材を用いることにより加熱炉２０の炉壁への廃プラスチックの融着や廃プラスチック同士の塊状化を効果的に防止することができ、効率よく固体原燃料を製造することができる。尚、本発明でいう塊状化とは、溶融した廃プラスチックが一体化し塊になることをいい、例えば加熱炉から排出される固体原燃料の出口部を閉塞させたり、後工程の固体原燃料の粉砕工程において粉砕効率が低下するなど、装置の運転に支障を及ぼすものをいう。塊状化の許容される範囲は、装置の規模、例えばロータリキルン型の加熱炉で言えば、内径とキルンの長さによって異なる。
【実施例】
【００３１】
次に、実施例を示すことにより、本発明に係る固体原燃料の製造方法を更に詳細に説明する。ただし、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。
【００３２】
上述した固体原燃料の製造方法を得るために、本発明の発明者等は、種々の試験を第１段階〜第３段階に分けて繰り返し実施したうえで、以下に示す試験結果を得た。まず、本発明者等は、第１段階の試験として、複数の廃プラスチックの樹脂と、所定の融着防止材とを混合して、脱塩素分解時におけるロータリキルン型加熱炉の炉壁への樹脂類の融着や樹脂同士の塊状化を防止するのに好ましい融着防止材の選定を行った。
【００３３】
この試験において、廃プラスチックの樹脂としては、（１）塩化ビニル（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ：ＰＶＣ、塩素濃度４６．４％）ペレット（以下、「ＰＶＣペレット」と呼ぶ。）と、（２）塩化ビニルフィルム（以下、「ＰＶＣフィルム」と呼ぶ。）と、（３）ポリエチレン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ：ＰＥ）ペレット（以下、「ＰＥペレット」と呼ぶ。）と、（４）ポリエチレンフィルム（以下、「ＰＥフィルム」と呼ぶ。）とを用いた。
【００３４】
また、融着防止材としては、（１）フライアッシュと、（２）砂と、（３）部分燃焼スラグ１とを用いた。部分燃焼スラグ１は、廃プラスチックを酸素比０．８未満で、１，５００℃にて部分燃焼を行い、生成した部分燃焼ガスを水洗した後に固液分離した後の固形分であり、この固形分を１０５℃の恒温槽で重量が一定になるまで乾燥することにより得たものである。ここで、（１）フライアッシュと、（２）砂と、（３）部分燃焼スラグ１と、後述する部分燃焼スラグ２と、後述する石油コークスの未燃物と、後述する重油灰と、後述するゴミ固形化燃料（廃プラフラフ）の化学組成を次の表１に示す。
【００３５】
【表１】
この表１によると、部分燃焼スラグ１の化学組成は、炭素が６０重量％、水素が１重量％、酸素が２重量％、窒素が１重量％、灰分が３５重量％、その他塩素や硫黄である。また、灰分中の成分は、二酸化珪素が３５重量％、酸化アルミニウムが３０重量％、酸化カルシウムが１５重量％、酸化鉄（II）が６重量％、酸化マグネシウムが５重量％、酸化チタンが７重量％、その他成分である。
【００３６】
ロータリキルン型加熱炉は、内径φ５０ｍｍ×１，０００ｍｍのガラス管製容器を、回転速度５ｒｐｍ（周速０．８６ｍ／秒）となるように回転させながら外部加熱により加熱する電気炉を用いた。加熱温度は、炉内試料温度が２８０℃〜４５０℃となるように、昇温速度約３０℃／分（一部試験のみ昇温速度約１０℃／分）で炉内試料温度が８０℃以上となったときに加熱炉の運転を開始するよう精密に制御した。
【００３７】
φ５×厚さ１〜２ｍｍの大きさのＰＶＣペレットおよびＰＥペレットは、１ｇ〜４ｇの範囲で用い、厚さ０．０３ｍｍのＰＶＣフィルムおよびＰＥフィルムは、０．６ｇ〜２ｇの範囲で用いて試験に使用した。また、フライアッシュは、平均粒子径１２μｍ〜１３μｍのものを１ｇ〜４ｇの範囲で用い、砂は、平均粒子径１．５ｍｍ〜２．３６ｍｍのものを２ｇ用いて試験に使用した。さらに、部分燃焼スラグ１は、平均粒子径１０μｍのものを、乾燥時重量１ｇ〜３ｇの範囲で用いて試験に使用した。
【００３８】
以上のような条件下で、上述した廃プラスチックの樹脂（１）〜（４）のいずれか一つまたは二つ、および融着防止材（１）〜（３）のいずれか一つまたは二つをそれぞれ混合して試料を生成した後、各試料をそれぞれロータリキルン型加熱炉の炉内へ投入し、窒素を流しながら１０分間静置して、その後所定の加熱温度まで昇温させて各試験を行った。なお、各試験において、加熱温度での保持時間（１時間（一部試験のみ３０分））が経過した後は、炉内試料温度が１２０℃以下となるまで自然冷却した。このような試験によって、図４に示すように、次のような試験結果を得ることができた。
【００３９】
図４は、本発明の実施例における第１段階の試験についての試験結果を示す図である。なお、図４の最右欄の評価について、「◎」は樹脂が加熱炉の炉壁に融着せず、かつ樹脂同士が融着して塊状化しなかったことを示す。また、「○」は樹脂が加熱炉の炉壁に融着しなかったものの、加熱・熱分解には支障が認められなかったが樹脂同士が小規模で融着して塊状化したことを示す。さらに、「×」は樹脂が加熱炉の炉壁に融着したことを示す。ここで、塊状化の程度は、後述する第１および第２段階の試験においては、得られた固体原燃料の直径が２５ｍｍ以上、非球状の場合、長辺が２５ｍｍ以上のものを、また第３の試験においては直径が８０ｍｍ以上、非球状の場合、長辺が８０ｍｍ以上のものをそれぞれ塊状化固体とした。
【００４０】
以下、図４に示されている各試験の試験結果について簡単に説明する。すなわち、試験（１）では、樹脂単独で加熱炉の炉壁への融着や樹脂同士の塊状化を調べる試験（樹脂単独試験）として、投入樹脂であるＰＥペレットを２ｇおよびＰＶＣフィルムを２ｇのみ投入し、上記試験条件（加熱温度３００℃）下で加熱した。その結果、ＰＥペレットが炉壁に激しく融着し、ＰＶＣフィルムが炭化して炉壁へ融着した。試験（２）では、投入樹脂としてＰＥペレットを４ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを４ｇ混入して、上記試験条件（加熱温度３００℃）下で加熱した。その結果、フライアッシュの効果によりＰＥペレットの炉壁への融着は認められなかったが、ＰＥペレット同士が融着して塊状化した。
【００４１】
試験（３）では、投入樹脂としてＰＥフィルムを２ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを２ｇ混入して、上記試験条件（加熱温度３００℃）下で加熱した。その結果、ＰＥフィルムの炉壁への融着は認められなかったが、ＰＥフィルム同士が融着して塊状化した。試験（４）では、投入樹脂としてＰＶＣペレットを４ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを４ｇ混入して、上記試験条件（加熱温度３００℃）下で加熱した。その結果、一部のＰＶＣペレット同士が融着して塊状化したが、ＰＶＣペレット自体は易破砕性の炭化物となり、炉壁への融着も認められなかった。
【００４２】
試験（５）では、投入樹脂としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを３ｇ混入して、上記試験条件（加熱温度３００℃）下で加熱した。その結果、ＰＥペレットの炉壁への融着は認められなかったが、ＰＥペレット同士が融着して塊状化した。なお、この試験（５）においては、上記試験（４）におけるＰＶＣペレット同士の塊状化よりもその傾向が大きいものとなった。試験（６）では、投入樹脂としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを３ｇ混入して、上記試験条件（加熱温度４５０℃）下で加熱した。その結果、ＰＥペレットの炉壁への融着は認められなかったが、ほとんどがガス化した。
【００４３】
試験（７）では、投入樹脂としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを３ｇ混入して、上記試験条件（加熱温度４００℃）下で加熱した。その結果、溶融したＰＥペレットがフライアッシュと一体化して炉壁へ融着した。試験（８）では、投入樹脂としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを３ｇ混入して、上記試験条件（加熱温度２８０℃）で加熱した。その結果、ＰＥペレットの炉壁への融着は認められなかったが、ＰＥペレット同士が融着して塊状化した。なお、この試験（８）においては、上記試験（５）における加熱温度３００℃の場合と同様の結果となった。
【００４４】
試験（９）では、投入樹脂としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを３ｇ混入して、上記試験条件（加熱温度２８０℃、昇温速度約１０℃／分、保持時間３０分）下で加熱した。その結果、ＰＥペレットの炉壁への融着は認められなかったが、ＰＥペレット同士が融着して塊状化した。なお、この試験（９）においては、上記試験（５）における加熱温度３００℃の場合と同様の結果となった。試験（１０）では、投入樹脂としてＰＥフィルムを２ｇ投入し、投入融着防止材として砂を２ｇ混入して、上記試験条件（加熱温度３００℃）下で加熱した。その結果、ＰＥフィルムが炉壁へ激しく融着した。
【００４５】
試験（１１）では、投入樹脂としてＰＥペレットを１ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを３ｇ混入して、上記試験条件（加熱温度３００℃）下で加熱した。その結果、上記試験（５）の結果と同様に、ＰＥペレットの炉壁への融着は認められなかったが、ＰＥペレット同士が融着して塊状化した。試験（１２）では、投入樹脂としてＰＥフィルムを０．６ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを３ｇ混入して、上記試験条件（加熱温度３００℃）下で加熱した。その結果、ＰＥフィルムの炉壁への融着は認められなかったが、ＰＥフィルム同士が融着して塊状化した。
【００４６】
試験（１３）では、投入樹脂としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを３ｇ混入して、上記試験条件（加熱温度３５０℃）下で加熱した。その結果、溶融したＰＥペレットがフライアッシュと一体化して、炉壁へ僅かに融着した。試験（１４）では、投入樹脂としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを３ｇ混入して、上記試験条件（加熱温度３２５℃）下で加熱した。その結果、溶融したＰＥペレットがフライアッシュと一体化して、炉壁へ僅かに融着した。
【００４７】
試験（１７）では、投入樹脂としてＰＥペレットを１ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュおよび乾燥した部分燃焼スラグ１をそれぞれ１ｇずつ混入して、上記試験条件（加熱温度３５０℃）で加熱した。その結果、部分燃焼スラグ１と溶融したＰＥペレットとが一体化し、破砕性が良好な方向に改善されて炉壁への融着は僅かだった。試験（１８）では、投入樹脂としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材として乾燥した部分燃焼スラグ１を３ｇ混入して、上記試験条件（加熱温度３５０℃）下で加熱した。その結果、溶融したＰＥペレットが部分燃焼スラグ１と一体化し、試験（１３）の場合と同様に、炉壁へ僅かに融着した。
【００４８】
これらの試験結果から、次のような考察を得ることができた。まず、廃プラスチックの樹脂の融着性については、炉内試料温度３００℃での廃プラスチックの樹脂（１）〜（４）のいずれか一つまたは二つを用いる樹脂単独試験において、ＰＥでは、ロータリキルン型加熱炉の炉壁への融着とＰＥ同士の塊状化が発生した。一方、ＰＶＣでは、炉壁への融着が僅かに発生したが、その程度は軽度であり、ＰＶＣ自体は炭化して易破砕性の炭化物となった。このため、ＰＶＣの熱分解（脱塩素分解）においては温度２８０℃以上の雰囲気とすることが必要であり、この温度域でのＰＥなどの低融点樹脂の融着対策が必要であることが判明した。
【００４９】
これらＰＶＣとＰＥとの熱分解時における特性（熱分解挙動特性）の相違については、ＰＥは、炭化物となることはなく、炉内雰囲気温度上昇とともに液状化し、やがてガス化していくものと推察された。一方、ＰＶＣは、液状化することなく、上述したように炭化物となった。このため、ＰＶＣの炭化物は易破砕性を備え、取扱性は良好であると推察された。
【００５０】
したがって、上述した点を考慮した熱分解時の最適な処理温度である加熱温度については、ＰＶＣの脱塩素分解には少なくとも２８０℃以上の温度が必要であり、ＰＥが４５０℃でほぼガス化し、固体として残存しなかったことから、熱分解においては４００℃〜４５０℃が加熱温度の上限であると推察された。ＰＥは、加熱温度２８０℃〜３００℃では表面が溶融し、この表面が溶融したもの同士で塊状化したが、３２５℃〜４００℃ではＰＥペレットの原形を止めない程度に全体が溶融（液状化）することが判明した。なお、融着防止材としてフライアッシュを砂および部分燃焼スラグ１にそれぞれ混合して用いた場合は、加熱温度３２５℃および３５０℃では試料が炉壁へ僅かに融着する程度であったが、４００℃では炉壁へ激しく融着した。
【００５１】
昇温速度については、試験（９）において約１０℃／分で加熱を実施したが、約３０℃／分で加熱した場合と大差はなかった。融着防止材としては、フライアッシュは、ＰＥについての炉壁への融着防止には有効であったが、ＰＥ同士の塊状化を十分に防止することは困難であった。
【００５２】
また、砂は、ＰＥフィルムと混合した場合においては、ＰＥフィルムが炉壁へ激しく融着する結果となった。これについては、単位重量当たりの表面積が小さな砂とＰＥフィルムとを等重量としたために起こる砂の添加不足が原因と思われた。この原因を解消するためには、ＰＥフィルムの数倍量（重量）の砂が必要となることから、融着防止材としての砂の使用はロータリキルン型加熱炉においては現実的ではないと推察された。
【００５３】
さらに、部分燃焼スラグ１については、フライアッシュを用いた場合とほぼ同様の結果となった。ただし、部分燃焼スラグ１は、フライアッシュとは異なり、試料と融着防止材とを混合した処理物の発熱量の低下を引き起こしたり、塩化ビニル由来の塩化水素（ＨＣＬ）を固定してしまったりすることはないと推察された。
【００５４】
以上のことから、第１段階の試験においては、本発明者等は、加熱温度としては３００℃あるいは３５０℃が好ましく、融着防止材としてはフライアッシュおよび部分燃焼スラグ１が好ましいとの結論を得た。また、融点が低いポリエチレンにおいても融着防止材を使用することにより、炉壁への融着を防止しながら効率的に固体原燃料を得ることができることが明らかとなった。
【００５５】
次に、本発明者等は、第２段階の試験として、所定の融着防止材を混合して、脱塩素分解時におけるロータリキルン型加熱炉の炉壁への樹脂類の融着や樹脂同士の塊状化を防止するのに好ましい融着防止材の選定を行った。なお、第１段階の試験では、融着防止材としてフライアッシュを中心に選定を行ったが、第２段階の試験においては、部分燃焼スラグ１、部分燃焼スラグ２、石油コークスの未燃物および炭酸カルシウムに着目して試験を行った。
【００５６】
この試験において、廃棄物としては、（１）ＰＶＣペレットと、（２）ＰＶＣフィルムと、（３）ＰＥペレットと、（４）ＰＥフィルムと、（５）ゴミ固形化燃料（Ｒｅｆｕｓｅ Ｄｅｒｉｖｅｄ Ｆｕｅｌ：ＲＤＦ）とを用いた。ゴミ固形化燃料は、フラフ状のものであり、化学組成は上記表１に示すようなものである。なお、廃プラスチックの樹脂の（１）から（４）は第１段階の試験と同じものを使用した。
【００５７】
また、融着防止材としては、（１）部分燃焼スラグ１と、（２）部分燃焼スラグ２と、（３）第１炭酸カルシウムと、（４）第２炭酸カルシウムと、（５）フライアッシュと、（６）石油コークスの未燃物とを用いた。融着防止材の（１）と（５）は、第１段階の試験と同じものを使用した。融着防止材の（３）と（４）は、平均粒径がそれぞれ１０μｍ、８５μｍの炭酸カルシウムを示している。また、部分燃焼スラグ２は、石油コークスを酸素比０．８未満で、１，４００℃にて部分燃焼を行い、生成した部分燃焼ガスを水洗した後に固液分離した後の固形分であり、この固形分を１０５℃の恒温槽で重量が一定になるまで乾燥することにより得たものである。
【００５８】
この部分燃焼スラグ２の化学組成は、上記表１に示すように、炭素が７０重量％、水素が１重量％、酸素が１重量％、窒素が１重量％、灰分が３０重量％、その他塩素や硫黄である。また、灰分中の成分は、二酸化珪素が３０重量％、酸化アルミニウムが１０重量％、酸化カルシウムが２５重量％、酸化鉄（II）が７重量％、酸化マグネシウムが３重量％、酸化チタンが１重量％、その他成分である。
【００５９】
石油コークスの未燃物の化学組成は、上記表１に示すように、炭素が９０重量％、水素が１重量％、窒素が１重量％、硫黄が３重量％、灰分が３重量％である。
【００６０】
また、ゴミ固形化燃料（廃プラフラフ）の化学組成は、上記表１に示すように、炭素が７６重量％、水素が１０重量％、酸素が９重量％、窒素が１重量％、灰分が４重量％、その他塩素や硫黄である。
【００６１】
ロータリキルン型加熱炉は、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、内径φ６１ｍｍ×１，０００ｍｍのガラス管製容器３１を、回転速度５ｒｐｍ（周速０．８６ｍ／秒）で外部加熱により加熱する電気炉を用いた。なお、この第２段階の試験における試験（４５）から（４８）は、例えば図５（ｂ）に示すように、撹拌板（リフタ）３０の高さが１５ｍｍのものを２枚取り付けて、リフタ間インタバル時間が０．１分となるように回転させながら外部加熱させた。加熱温度は、炉内試料温度が３００℃〜３５０℃となるように、昇温速度約３０℃／分で炉内試料温度が８０℃以上となったときに加熱炉の運転を開始するよう精密に制御した。
【００６２】
なお、第２段階の試験においては、例えば図５（ａ）に示すように、上記ガラス製管容器３１に、内径φ５０Ａ×１００ｍｍのステンレス製治具３２を挿入し、このステンレス製治具３２内に試料を入れて試験をしたが、炉外温度（制御温度）を炉内試料温度から４０℃高めの３４０℃および３９０℃にそれぞれ設定して炉内試料温度を所定の加熱温度３００℃および３５０℃となるように制御した。そして、最終的な加熱温度は３００℃とした。
【００６３】
第１段階の試験と同様に、ＰＶＣペレットおよびＰＥペレットは、φ５×厚さ１〜２ｍｍの大きさのものとし、それぞれ１．５ｇ〜３ｇの範囲で用い、ＰＶＣフィルムおよびＰＥフィルムは、厚さ０．０３ｍｍのものを、それぞれ１．５ｇ〜２．１ｇの範囲で用いて試験に使用した。また、フラフ状のＲＤＦは、廃プラスチック類の部分燃焼炉に供給する平均塩素濃度２重量％（ｗｔ％）程度（塩化ビニル６重量％程度）のものを、２．１ｇ〜１６ｇの範囲で用いて試験に使用した。
【００６４】
部分燃焼スラグ１は、廃プラスチック類の部分燃焼炉によって生成された平均粒子径１０μｍのものを０．３ｇ〜３ｇの範囲で使用し、部分燃焼スラグ２は、石油コークスの部分燃焼炉によって生成された平均粒子径６０μｍのものを０．７ｇ〜３ｇの範囲で使用し、第１炭酸カルシウムは、平均粒子径１０μｍのものを３ｇ〜６ｇの範囲で使用した。また、第２炭酸カルシウムは、平均粒子径８５μｍのものを６ｇ使用し、フライアッシュは、平均粒子径１２μｍ〜１３μｍのものを２．１ｇ〜６ｇの範囲で使用した。
【００６５】
以上のような条件下で、上述した廃棄物（１）〜（５）のいずれか一つまたは二つ、および融着防止材（１）〜（６）のいずれか一つをそれぞれ混合して試料を生成した後、各試料をそれぞれロータリキルン型加熱炉の炉内へ投入し、窒素を流しながら１０分間静置して、その後所定の加熱温度（３００℃）まで昇温させて各試験を行った。なお、各試験において、加熱温度での保持時間（１時間）が経過した後は、炉内試料温度が１２０℃以下となるまで自然冷却した。各試験の試験結果の一部は、図６および図７に示すようなものとなった。
【００６６】
図６は、本発明の実施例における第２段階の試験についての試験結果を示す図である。なお、図６および図７の最右欄の評価は、図４を用いて説明した評価と同様のものである。以下、図６に示されている各試験の試験結果について簡単に説明する。すなわち、試験（１９）では、投入廃棄物としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材として部分燃焼スラグを３ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、ＰＥペレット同士の塊状化がなく、炉壁への融着も認められなかった。試験（２０）では、投入廃棄物としてＲＤＦを塊のまま１６ｇ投入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、ＲＤＦが炉壁に融着した。
【００６７】
試験（２１）では、投入廃棄物としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを３ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、炉壁へのＰＥペレットの融着は認められなかったが、ＰＥペレット同士が融着して塊状化した。試験（２２）では、投入廃棄物としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材として第１炭酸カルシウムを３ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、第１炭酸カルシウムが量的に少ないと思われ、ＰＥペレット同士が塊状化するとともに炉壁へ激しく融着した。
【００６８】
試験（２３）では、投入廃棄物としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材として第１炭酸カルシウムを６ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、第１炭酸カルシウムの重量をＰＥペレットの重量の２倍としたにもかかわらず、ＰＥペレット同士が塊状化した。試験（２４）では、投入廃棄物としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材として第２炭酸カルシウムを６ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、ＰＥペレット同士が塊状化するとともに炉壁へ激しく融着した。
【００６９】
試験（２５）では、投入廃棄物としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを６ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、試験（２１）の結果と同様に、炉壁へのＰＥペレットの融着は認められなかったが、ＰＥペレット同士が融着して塊状化した。試験（２６）では、投入廃棄物としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材として部分燃焼スラグを３ｇ混入して、３５０℃下で加熱した。その結果、ＰＥペレット同士の塊状化が僅かに認められたが、炉壁への融着はなかった。
【００７０】
試験（２７）では、投入廃棄物として大きさ７ｃｍ×１１ｃｍ角のＰＥフィルムを１．５ｇ投入し、融着防止材として部分燃焼スラグ１を１．５ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、ＰＥフィルム同士が融着して長さ７ｃｍ程度の塊となった。試験（２８）では、投入廃棄物として大きさ１ｃｍ×１ｃｍ角のＰＥフィルムを１．５ｇ投入し、投入融着防止材として部分燃焼スラグ１を１．５ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、ＰＥフィルム同士の塊状化はほとんど認められず、炉壁への融着もなかった。
【００７１】
試験（２９）では、投入廃棄物としてＰＥペレットを１．５ｇおよび大きさ１ｃｍ×１ｃｍ角のＰＥフィルムを１．５ｇ投入し、投入融着防止材として部分燃焼スラグ１を３ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、ＰＥフィルムがＰＥペレットを内包して繭状に塊状化したが、その大きさは大きくなく、炉壁への融着もなかった。試験（３０）では、投入廃棄物としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材として部分燃焼スラグ１を１．５ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、ＰＥペレット同士の塊状化はほとんどなく、炉壁への融着もなかった。
【００７２】
試験（３１）では、投入廃棄物としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材として部分燃焼スラグ１を１ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、試験（３０）の結果と同様に、ＰＥペレット同士の塊状化はほとんどなく、炉壁への融着もなかった。試験（３２）では、投入廃棄物としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材として部分燃焼スラグ１を０．３ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、部分燃焼スラグ１の炉壁への融着は認められなかったが、ＰＥペレット同士が融着して塊状化し、炉壁へも激しく融着した。
【００７３】
試験（３３）では、投入廃棄物としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材として部分燃焼スラグ１を０．６ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、大部分のＰＥペレットは塊状化しなかったが、一部のＰＥペレットが塊状化した。試験（３４）では、投入廃棄物としてＰＶＣペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材として部分燃焼スラグ１を１ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、ＰＶＣペレット同士の塊状化はほとんどなく、炉壁への融着も認められなかった。
【００７４】
試験（３５）では、投入廃棄物として大きさ７ｃｍ×１２ｃｍ角のＰＶＣフィルムを２．１ｇ投入し、投入融着防止材として部分燃焼スラグ１を０．７ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、ＰＶＣフィルム同士の塊状化はほとんどなく、炉壁への融着も認められなかった。試験（３６）では、投入廃棄物としてＲＤＦを２．１ｇ投入し、投入融着防止材として部分燃焼スラグ１を０．７ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、ＲＤＦのフラフの一部が繭状に塊状化した。
【００７５】
試験（３７）では、投入廃棄物としてＲＤＦを２．１ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを２．１ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、ＲＤＦのフラフ同士が塊状化した。試験（３８）では、投入廃棄物としてＲＤＦを２．１ｇ投入し、投入融着防止材として部分燃焼スラグを１ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、ＲＤＦのフラフの一部が繭状に塊状化し、部分燃焼スラグ１が過剰気味となった。
【００７６】
試験（３９）では、投入廃棄物としてＲＤＦを２．１ｇ投入し、投入融着防止材として部分燃焼スラグ１を２．１ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、試験（２０）の結果と同様に、ＲＤＦの一部のフラフが繭状に塊状化し、部分燃焼スラグ１が過剰気味となった。
【００７７】
また、図７に示されている試験結果のうち、試験（４０）は、ＰＥペレット３ｇに対し部分燃焼スラグ２を３ｇ混入してリフタがない状態で加熱したものであり、塊状化が認められた。また、試験（４５）は、ＰＥペレット３ｇに対し部分燃焼スラグ２を３ｇ混入してリフタが２枚の状態のときに加熱したものであり、塊状化も融着も認められなかった。
【００７８】
また、試験（４７）は、ＰＥペレット３ｇに対し部分燃焼スラグ２を１ｇ混入してリフタが２枚の状態のときに加熱したものであり、塊状化も融着も認められなかった。また、試験（４８）は、ＲＤＦ２．１ｇに対し部分燃焼スラグ２を０．７ｇ混入してリフタが２枚の状態のときに加熱したものであり、塊状化が認められた。
【００７９】
また、試験（２１）は、ＰＥペレット３ｇに対しフライアッシュ３ｇを混入してリフタがない状態で加熱したものであり、塊状化が認められた。さらに、試験（４６）は、ＰＥペレット３ｇに対しフライアッシュ３ｇを混入してリフタが２枚の状態のときに加熱したものであり、塊状化も融着も認められなかった。
【００８０】
また、試験（５４）は、ＰＶＣペレット３ｇに対し部分燃焼スラグ２を１ｇ混入してリフタが２枚の状態のときに加熱温度での保持時間が９５分間となるように加熱したものであり、塊状化も融着も認められなかった。
【００８１】
また、試験（５５）は、ＰＶＣペレット３ｇに対し部分燃焼スラグ２を１ｇ混入してリフタが２枚の状態のときに加熱温度での保持時間が６５分間となるように加熱したものであり、塊状化も融着も認められなかった。さらに、試験（５６）は、ＰＶＣペレット３ｇに対し部分燃焼スラグ２を１ｇ混入してリフタが２枚の状態のときに加熱温度での保持時間が８０分間となるように加熱したものであり、塊状化も融着も認められなかった。
【００８２】
また、試験（５８）は、ＰＥペレット３ｇに対し石油コークスの未燃物を３ｇ混入してリフタが２枚の状態のときに加熱温度での保持時間が９５分間となるように加熱したものであり、塊状化も融着も認められなかった。
【００８３】
なお、試験（５４）において得られた固体原燃料の塩素濃度は４．３重量％であり、脱塩率は９５．６％であった。また、試験（５５）において得られた固体原燃料の塩素濃度は１５．７重量％であり、脱塩率は８１．０％であった。さらに、試験（５６）において得られた固体原燃料の塩素濃度は７．０重量％であり、脱塩率は９２．５％であった。
【００８４】
これらの試験（５４）から試験（５６）において加熱して得られた固体原燃料中の塩素濃度の定量方式は、例えば塩素・硫黄分析装置（ＴＯＸ−１００型（登録商標）：株式会社ダイアインスツルメント社製）を用い、固体原燃料を加熱温度１，１００℃で酸化燃焼させ、発生した塩化水素を銀イオンで電量滴定する方式を採用した。また、得られた固体原燃料の脱塩率は、次のように求めた。すなわち、脱塩率（％）＝１００−（固体原燃料の塩素濃度）×固体原燃料重量／（（処理前の固体原燃料の塩素濃度）×処理前固体重量）×１００という式を用いて脱塩率を求めた。
【００８５】
したがって、融着防止材としては、部分燃焼スラグが最も融着防止効果があり、次いでフライアッシュが融着防止効果があるという結論を得ることができた。すなわち、例えば上記試験（３０）や試験（４５）においては塊状化や融着はまったく認められず、個々のＰＥペレットが独立して溶融する結果となり、試験（２６）においても多少の塊状化が認められただけでほぼ同様の結果を得ることができた。このような結果は、炭酸カルシウム（例えば試験（２２））やフライアッシュ（例えば試験（２１））からは得ることができなかったため、融着防止材としては部分燃焼スラグが最も好適であるといえる結果となった。
【００８６】
なお、試験（３０）から試験（３３）にかけて、ＰＥペレットに対する部分燃焼スラグ１の重量比率を減じて試験を行ったが、１：１／３の重量比率までは減じることができたが、１：１／５や１：１／１０の重量比率となった場合はＰＥペレット同士の塊状化や炉壁への融着が認められた。このため、ペレット状の廃プラスチックなどを処理する場合は、廃棄物に対する部分燃焼スラグ１の混合比率は１：１／３かそれ以上の比率にしておく必要があることが判明した。
【００８７】
また、ＰＥフィルムに対して部分燃焼スラグ１を用いた場合は、ＰＥペレットに部分燃焼スラグ１を用いた場合と同様に、融着防止効果があることが判明した。ただし、ＰＥフィルム全体に部分燃焼スラグ１を付着させる必要があった。また、ＲＤＦに対して部分燃焼スラグ１を用いた場合は、ＰＥフィルムの場合と同様にＲＤＦ全体に部分燃焼スラグ１を付着させる必要があった。ＲＤＦに対する部分燃焼スラグ１の重量比率が１：１〜１：１／３までの範囲すべてにおいて、ＲＤＦのフラフ同士が融着して塊状化した。ただし、重量比率が１：１／２のときに、部分燃焼スラグ１がそのまま残存していたため、これ以上の部分燃焼スラグ１の混入は過剰であると推察される。
【００８８】
また、ＰＶＣペレットおよびＰＶＣフィルムに対して部分燃焼スラグ１を用いた場合は、いずれの場合でもＰＶＣが炭化して、易破砕性のものとなるとともに、部分燃焼スラグ１によって炉壁への融着は皆無となった。なお、融着防止材としての炭酸カルシウムは、混合割合や粒径などを変化させても塊状化や融着を引き起こしてしまったため、好ましいものではないと推察される。
【００８９】
以上のことから、第２段階の試験においては、本発明者等は、加熱温度としては３００℃が好ましく、融着防止材としては部分燃焼スラグまたはフライアッシュが好ましいとの結論を得た。
【００９０】
そして、本発明者等は、第３段階の試験として、上記第１および第２段階の試験よりも大規模な設備を使用して、複数の廃プラスチックと、融着防止材として好ましいと思われる部分燃焼スラグ２または石油コークスの未燃物とを混合して、脱塩素分解時におけるロータリキルン型加熱炉の炉壁への樹脂の融着や樹脂同士の塊状化を、スケールアップした場合においても確実に防止することが可能であるかを確認するための試験を行った。この第３段階の試験は、第１および第２段階の試験と比べて、例えば規模が約１００倍程度の試験となった。
【００９１】
この第３段階の試験においては、以下に示す試験結果を得た。すなわち、本発明者等は、廃プラスチックの樹脂として、（１）ＰＥフィルムと、（２）廃プラスチック破砕物とを用い、融着防止材として、（３）部分燃焼スラグ２と、（４）石油コークスの未燃物と、（５）重油灰とを用いて、ロータリキルン型加熱炉にて廃プラスチックの樹脂の炉壁への融着試験を行った。
【００９２】
ロータリキルン型加熱炉は、内径φ２５０ｍｍ×５００ｍｍ（内容積２４．５リットル（Ｌ））の耐熱鋼ＳＵＳ３１０Ｓ製容器（掻き上げ羽根（リフタ）４枚（羽根高さ５０ｍｍ×２枚、２５ｍｍ×２枚）付き）を、回転速度２．５ｒｐｍ（周速１．９６ｍ／秒）でリフタ間インタバル時間が０．１分となるように回転させながら外部加熱により加熱する電気炉を用いた。加熱温度は、常時測定における炉内試料温度が３００℃となるように、炉外温度を３０５℃〜３４０℃の範囲で精密に制御した。なお、リフタ間インタバル時間を第２段階の試験と同様に０．１分とするために、今回の試験では回転速度を２．５ｒｐｍ（周速１．９６ｍ／秒）に設定した。
【００９３】
ＰＥフィルムは、厚さ０．０３ｍｍのものを大きさ５０ｍｍ角に切断し、ロータリキルン型加熱炉の内容積（２４．５Ｌ）に対して固体充填率が約２０％となるように３５０ｇを使用し、廃プラスチック破砕物は、大きさ２０ｍｍ以下のものが全体の８０％となるように破砕し、かさ密度が０．１３ｇ／ｃｍ３で、ＰＥフィルムと同じく３５０ｇを使用した。なお、このときの廃プラスチック破砕物の固体充填率は、ロータリキルン型加熱炉の内容積（２４．５Ｌ）に対して約１１％となった。
【００９４】
以上のような条件下で、上述した廃プラスチックの樹脂（１）または（２）および融着防止材（３）または（４）または（５）をそれぞれ適宜混合して試料を生成した後、各試料をそれぞれロータリキルン型加熱炉の炉内へ投入し、回転速度２．５ｒｐｍ（周速１．９６ｍ／秒）で回転させつつ窒素を導入して炉内酸素濃度を０％に設定し、窒素の導入を継続したまま炉外温度制御によって所定の加熱温度まで昇温させて各試験を行った。なお、各試験において、初期の炉外温度は３４０℃に設定し、当該炉外温度までの昇温時間を２０分とした。また、炉内試料温度３００℃の温度保持時間を１時間（６０分）とし、１８０℃以下の温度となるまで自然冷却した後に回転を停止して、試料を取り出した。各試験の試験結果は図８に示すものとなった。
【００９５】
図８は、本発明の実施例における第３段階の試験についての試験結果を示す図である。試験（１００）では、投入樹脂としてＰＥフィルムを３５０ｇ投入し、混入融着防止材として部分燃焼スラグ２を１７５ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、加熱後の試料重量が５０４ｇとなり、固形物収率が９６．０％となった。また、試験（１０１）では、投入樹脂として廃プラスチック破砕物を３５０ｇ投入し、混入融着防止材として同様に部分燃焼スラグ２を１７５ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、加熱後の試料重量が４６２ｇとなり、固形物収率が８８．０％となった。また、試験（１０２）では、投入樹脂として廃プラスチック破砕物を３５０ｇ投入し、混入融着防止材として同様に石油コークスの未燃物を３５０ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、加熱後の試料重量が６１８ｇとなり、固形物収率が８８．３％となった。また、試験（１０３）では、投入樹脂として廃プラスチック破砕物を３５０ｇ投入し、混入融着防止材として重油灰を３５０ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、加熱後の試料重量が５５３ｇとなり、固形物収率が７９．０％となった。
【００９６】
試験（１００）においては、試料は直径約５ｍｍ程度の複数の黒色球状の固体原燃料に変化し、リフタと炉壁との付け根付近への若干の融着が認められたが、ほぼ融着が生じない結果となった。また、試験（１０１）においては、試料は直径約５ｍｍ〜１５ｍｍ程度の黒色球状の固体原燃料に変化し、炉壁への融着がまったく認められない結果となった。また、試験（１０２）においては、試料は直径約５ｍｍ〜１５ｍｍ程度の黒色球状の固体原燃料に変化し、炉壁への融着がまったく認められない結果となった。また、試験（１０３）においては、試料は直径約５ｍｍ程度の黒色球状の固体原燃料に変化し、炉壁への融着がまったく認められない結果となった。したがって、本試験によれば、部分燃焼スラグ２または石油コークスの未燃物または重油灰を融着防止材として使用することで、燃焼に用いられる固体原燃料を加熱炉を傷めることなく容易に得られることがわかる。
【００９７】
ここで、上記試験（１００）および（１０１）において得られた固体原燃料の化学組成を次の表２および表３に示す。なお、表２および表３中の工業分析値における単位ａｂｄ（ａｉｒ ｄｒｙ ｂａｓｅ，％）は、気乾ベースを示し、空気中でＪＩＳ Ｍ−８８１２で規定された時間、保管しておいた重量基準のことを表す。また、同表中の元素分析値における単位ｄｂ（ｄｒｙ ｂａｓｅ，％）は、無水ベースを示し、ＪＩＳ Ｍ−８８１９で規定された基準に基づいて（１０５℃で乾燥して）測定した重量基準のことを表す。さらに、同表中の発熱量値における単位ｄａｆ（ｄｒｙ ａｓｈ ｆｒｅｅ，％）は、無水無灰基準を示し、ＪＩＳ Ｍ−８８１４で規定された基準に基づいて測定した重量基準のことを表す。
【００９８】
【表２】
【００９９】
【表３】
得られた固体原燃料について粒子径ごとの熱量を測定した結果、粒子径に関係なく無水無灰ベースの単位重量当たりの発熱量は約３９ＭＪ／ｋｇとなった。熱量が不均質で熱利用する際に燃焼状態が不安定となってしまう廃プラスチック類を上述した固体原燃料の製造方法を用いて処理することにより、燃焼特性が均質な固体原燃料を得ることができる。
【０１００】
以上述べたように、本発明によれば、固体原燃料生成工程を経て得られた部分燃焼スラグ、石油コークスの未燃物、フライアッシュおよび重油灰の少なくともいずれかからなる融着防止材を、加熱炉内に廃プラスチックとともに混合して投入し、３００℃の雰囲気で加熱して固体原燃料を得ることができる。これにより、小規模の設備においても熱量が均質な固体原燃料を効率的に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の一実施形態に係る固体原燃料の製造方法を含む廃棄物処理の主要工程を説明するためのブロック図である。
【図２】同固体原燃料の製造方法を含む廃棄物処理を実施する設備の一例を示すブロック図である。
【図３】ロータリキルン型加熱炉の内部の撹拌板の例を示す図である。
【図４】本発明の実施例における第１段階の試験についての試験結果を示す図である。
【図５】ロータリキルン型加熱炉の構成の例を示す図である。
【図６】本発明の実施例における第２段階の試験についての試験結果を示す図である。
【図７】同第２段階の試験についての試験結果の抜粋を示す図である。
【図８】本発明の実施例における第３段階の試験についての試験結果を示す図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１０…廃プラスチック、１１…搬送機、１２…破砕機、１３…移送装置、２０…加熱炉、２３…排ガス洗浄装置、２４…固体原燃料分別装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、都市ゴミや産業廃棄物などの廃棄物に含まれる廃プラスチックから燃焼に用いられる固体原燃料を製造する固体原燃料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃プラスチックなどの廃棄物は、熱分解炉を用いて加熱により脱塩素分解する際に、単に熱を加えただけでは熱分解炉の炉壁に融着したり互いに塊状化したりして適切に処理できないという不具合が発生するため、この不具合を防止する種々の施策が行われている。
【０００３】
このような施策のうち、例えば塩化ビニル等の塩素化合物を含む廃棄物を加熱して脱塩素分解することにより廃棄物を処理する方法として、例えば特許文献１に開示されているものが知られている。この処理方法では、まず、廃棄物は脱塩素分解炉で脱塩素反応を受け塩素分が除去される。脱塩素後の廃棄物は主燃焼（完全燃焼）・溶融炉に導かれ、酸素供給設備からの酸素富化空気によって完全燃焼されるとともに不燃物が溶融され溶融スラグとして溶融スラグ回収装置へ排出される。
【０００４】
そして、主燃焼・溶融炉からの燃焼排ガスは再燃焼室で完全燃焼される。一方、脱塩素分解炉から出る排ガスは熱分解排ガス洗浄装置に送られる。また、溶融スラグは、溶融スラグ分級装置で一定粒度の砂状スラグとされ脱塩素分解炉へ供給される廃棄物に添加されて分解炉内壁や樹脂同士の融着を防止する。これにより、ダイオキシン等の有害物質の発生を抑制し、廃棄物に含まれる樹脂が燃焼炉内壁に融着するのを軽減することができるとされている。
【特許文献１】特開平８−２７８０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、性状や形状が複雑化した廃棄物を使用した場合においてもこの廃棄物を大量かつ安定的に処理して固体原燃料を製造することができる方法の開発が待望されていた。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、簡便な方法により固体原燃料を効率的に製造することができる固体原燃料の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る固体原燃料の製造方法は、廃プラスチックから燃焼に用いられる固体原燃料を加熱炉を用いて製造する固体原燃料の製造方法において、前記加熱炉の炉壁への廃プラスチックの融着および廃プラスチックの塊状化を防止する融着防止材を当該加熱炉内に廃プラスチックとともに混合して投入し、当該廃プラスチックの加熱・熱分解を行い、該廃プラスチックから固体原燃料を生成する固体原燃料生成工程を備え、前記固体原燃料生成工程にて用いられる前記融着防止材は、有機物を燃焼した後の燃焼ガスに同伴するダストであることを特徴とする。
【０００８】
ダストは、部分燃焼スラグ、石油コークスの未燃物、フライアッシュおよび重油灰のうち少なくともいずれか一つであるとよい。
【０００９】
また、固体原燃料生成工程では、廃プラスチック１００重量部に対して融着防止材５重量部〜２００重量部を混合して加熱・熱分解する構成とされていてもよい。また、加熱温度は、１５０℃〜５００℃、好ましくは１５０℃〜４５０℃、さらに好ましくは２８０℃〜４５０℃、特に好ましくは３００℃〜３５０℃であるとよい。
【００１０】
さらに、加熱炉は、廃プラスチックおよび融着防止材を撹拌する撹拌板を炉内に備える構成とされていてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、加熱炉の炉壁への廃プラスチックの融着や廃プラスチック同士の塊状化を防止して、効率よく固体原燃料を製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態に係る固体原燃料の製造方法を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る固体原燃料の製造方法を含む廃棄物処理の主要工程を説明するためのブロック図である。また、図２は、同固体原燃料の製造方法を含む廃棄物処理を実施する設備の一例を示すブロック図である。なお、ここでは、固体原燃料を塩素化合物を含有する廃プラスチックから製造することについて説明するが、これに限られるものではない。
【００１３】
図１に示すように、廃プラスチック処理は、例えば前処理工程１００と、熱分解工程２００と、後処理工程３００とから構成されている。前処理工程１００では、廃プラスチックをストックヤードから回収・搬送して処理しやすいサイズに破砕し、さらに熱分解処理を行う設備へ搬送する工程を含む。
【００１４】
熱分解工程２００では、搬送された廃プラスチックを加熱して熱分解反応を行うとともに、廃プラスチックの減容・造粒化を行い、製造物を冷却後、固体原燃料を分別して回収する工程を含む。後処理工程３００では、熱分解により発生したガスを処理する工程を含む。
【００１５】
次に、上記各工程１００〜３００による廃プラスチック処理を実際の流れにしたがって説明する。なお、以降の廃プラスチック処理においては、酸素や窒素などの吸気や排気等については省略して説明する。
【００１６】
図２に示すように、廃プラスチック１０は、図示しない搬送クレーンなどの搬送機１１によってストックヤードから破砕機１２に搬送され所定のサイズに破砕される。破砕された破砕物は、移送装置１３により加熱炉２０に移送される。加熱炉２０の炉内には、移送された破砕物と供給装置２２から供給された融着防止材とが、例えば破砕物１００重量部に対して融着防止材５重量部〜２００重量部で混合されて投入される。この融着防止材は、加熱炉２０の炉内での廃プラスチック同士の塊状化や廃プラスチックの炉壁への融着の発生を防止するために投入されるもので、部分燃焼スラグやフライアッシュからなる。
【００１７】
ここで、本発明において用いられる廃プラスチック１０は、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアミド（ＰＡ）等のプラスチックを一種類以上含むものをいい、プラスチック以外の廃棄物を含有していてもよい。
【００１８】
また、本発明において用いられる有機物とは、石炭、重油、原油や石油コークス等の化石燃料や、上述した廃プラスチック１０などの可燃性廃棄物などのことをいう。また、燃焼とは、部分燃焼と完全燃焼を含む。さらに、ダストは、有機物を部分燃焼または完全燃焼することにより発生した燃焼ガスに同伴する固体をいう。
【００１９】
また、本発明において用いられる部分燃焼スラグとは、例えば石炭や廃プラスチックや石油コークスを酸素比０．８未満、温度１，２００℃から１，６００℃において部分燃焼を行い、水素や一酸化炭素を含む部分燃焼ガスを得た（生成した）後、ダストを含む生成した部分燃焼ガスを水洗した後に固液分離した後の固形分のことをいう。
【００２０】
この部分燃焼スラグの平均粒径は、５μｍから１００μｍであり、化学組成は、炭素が４０〜８０重量％、水素が０〜５重量％、酸素が０〜５重量％、窒素が０〜５重量％、灰分が２０〜６０重量％である。また、灰分中の成分は、例えば二酸化珪素が２０〜４０重量％、酸化アルミニウムが５〜３０重量％、酸化カルシウムが１０〜３０重量％、酸化鉄（II）が０〜１０重量％、酸化マグネシウムが０〜１０重量％、酸化チタンが０〜１０重量％、およびその他の成分である。
【００２１】
また、本発明において用いられる石油コークスの未燃物とは、石油コークスを燃焼した後に発生した燃焼排ガスを、集塵装置によって集塵した後の未燃物を含む灰のことをいう。燃焼装置としては、例えばボイラが挙げられる。この石油コークスの未燃物の平均粒径は、３０〜１００μｍであり、化学組成は、例えば炭素が８５〜１００重量％、水素が０〜５重量％、酸素が０〜５重量％、窒素が０〜５重量％、硫黄が０〜５重量％、灰分が０〜５重量％である。
【００２２】
さらに、本発明において用いられるフライアッシュとは、微粉炭を燃焼した後に発生した燃焼排ガスを集塵装置によって集塵した後の灰のことをいう。燃焼装置としては、例えば微粉炭焚きボイラが挙げられる。このフライアッシュの平均粒径は、５μｍから２０μｍであり、化学組成は、例えば炭素が０〜１０重量％、灰分９０〜１００重量％である。また、灰分中の成分は、二酸化珪素が５０〜７０重量％、酸化アルミニウムが２０〜３０重量％、酸化鉄（II）が０〜１０重量％、酸化マグネシウムが０〜５重量％、酸化チタンが０〜５重量％、およびその他の成分である。
【００２３】
また、本発明における重油灰とは、重油もしくは原油を燃焼した後に発生した燃焼排ガスを集塵装置によって集塵した後の未燃物を含む灰のことをいう。燃焼装置としては、例えば重油もしくは原油焚きボイラが挙げられる。この重油灰の平均粒径は、１０μｍから１００μｍであり、化学組成は、例えば炭素が４０〜８０重量％、水素が０〜５重量％、酸素が０〜３０重量％、窒素が０〜１０重量％、硫黄が０〜１０重量％、灰分が０〜１０重量％であり、下記表１のとおりである。
【００２４】
加熱炉２０は、例えば間接加熱ロータリキルン型の加熱炉によって構成され、破砕物と融着防止材とが混合された処理物を加熱することにより熱分解を行う。加熱炉２０における加熱温度は、１５０℃から５００℃、好ましくは１５０℃から４５０℃、さらに好ましくは２８０℃から４５０℃、特に好ましくは３００℃から３５０℃である。また、加熱炉２０における加熱時間は、３０分から１２０分、好ましくは４５分から９０分である。
【００２５】
また、このロータリキルン型の加熱炉２０の内部には、図３（ａ）から（ｄ）に示すように、炉の軸方向に沿って延びる撹拌板３０が備えられているとよい。撹拌板３０が備えられることにより、加熱炉２０内に投入された破砕物と融着防止材とを混合した処理物の撹拌・混合をスムーズに行うことが可能となる。この撹拌板３０の設置枚数は、装置の規模等によって適宜設定される。例えば、加熱炉２０の内径が５０ｍｍから３００ｍｍ程度であれば、図３（ａ）から（ｃ）に示すような２枚から４枚が好ましく、加熱炉２０の内径が６００ｍｍ程度であれば、図３（ｄ）に示すような８枚が好ましい。また、撹拌板３０の高さ（ｈ）は、加熱炉２０の内径の１０％から３０％程度であることが好ましい。
【００２６】
なお、廃プラスチックが塩化ビニルのような塩素を含有する廃プラスチックの場合、加熱により塩素分がガス状となり固体原燃料から除去（脱塩）される。これにより、塩素含有量が少ない固体原燃料を得ることが可能となる。造粒された固形原燃料は余った融着防止材や異物とともに加熱炉２０より排出され、図示しない冷却装置によって冷却され、後段の回収・分離装置に移送される。
【００２７】
加熱炉２０から冷却装置を介して排出された生成物には、廃プラスチックから生成された粒状の固体原燃料が含まれており、この固体原燃料は、固体原燃料分別装置２４によって融着防止材と分離される。粒状物として分別・回収された固体原燃料は、原料や燃料として使用される。例えば、セメント製造装置の仮焼炉やロータリキルンの窯前あるいは窯尻などにおける燃料として使用することができる。一方、粒状物として分別・回収された融着防止材は、上流設備にリサイクルし再利用する。このようにして得られた固体原燃料の平均粒径は例えば５から１５ｍｍである。また、組成は、無水ベースで炭素含有率が７０〜８５重量％、水素含有率が４〜９重量％、灰分が１０〜２０重量％、硫黄が１〜２重量％程度である。また、固体原燃料の発熱量は、気乾ベースで２００００から５００００ＫＪ／ＫＧ程度である。
【００２８】
粒状物として回収された固体原燃料は、図示しない分別装置にてさらに分別し、平均粒径が２０ｍｍ以下の比較的粒度の小さなものは、例えばセメント製造装置のロータリキルンの窯前などにおける燃料として使用する。一方、平均粒径が２０ｍｍを超える比較的粒度の大きなものは、原燃料としてセメント製造装置の仮焼炉などにおける燃料として使用する。その際、分離が難しい金属等の異物も、加熱炉２０で加熱処理することにより図示しない分別装置により容易に分離することもできる。
【００２９】
一方、加熱炉２０における処理物の熱分解によって発生したタールを含む熱分解ガスは図示しない燃焼室にて燃焼され、完全に分解される。塩化ビニルのような塩素を含有する廃プラスチックを使用した場合、燃焼排ガスに含まれる塩化水素（Ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｃ ａｃｉｄ：ＨＣＬ）は、排ガス洗浄装置２３によって回収される。
【００３０】
このように、廃プラスチックと融着防止材を混合し、ロータリキルン型の加熱炉２０によって、廃プラスチックから固体原燃料を製造することができる。つまり、融着防止材を用いることにより加熱炉２０の炉壁への廃プラスチックの融着や廃プラスチック同士の塊状化を効果的に防止することができ、効率よく固体原燃料を製造することができる。尚、本発明でいう塊状化とは、溶融した廃プラスチックが一体化し塊になることをいい、例えば加熱炉から排出される固体原燃料の出口部を閉塞させたり、後工程の固体原燃料の粉砕工程において粉砕効率が低下するなど、装置の運転に支障を及ぼすものをいう。塊状化の許容される範囲は、装置の規模、例えばロータリキルン型の加熱炉で言えば、内径とキルンの長さによって異なる。
【実施例】
【００３１】
次に、実施例を示すことにより、本発明に係る固体原燃料の製造方法を更に詳細に説明する。ただし、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。
【００３２】
上述した固体原燃料の製造方法を得るために、本発明の発明者等は、種々の試験を第１段階〜第３段階に分けて繰り返し実施したうえで、以下に示す試験結果を得た。まず、本発明者等は、第１段階の試験として、複数の廃プラスチックの樹脂と、所定の融着防止材とを混合して、脱塩素分解時におけるロータリキルン型加熱炉の炉壁への樹脂類の融着や樹脂同士の塊状化を防止するのに好ましい融着防止材の選定を行った。
【００３３】
この試験において、廃プラスチックの樹脂としては、（１）塩化ビニル（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ：ＰＶＣ、塩素濃度４６．４％）ペレット（以下、「ＰＶＣペレット」と呼ぶ。）と、（２）塩化ビニルフィルム（以下、「ＰＶＣフィルム」と呼ぶ。）と、（３）ポリエチレン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ：ＰＥ）ペレット（以下、「ＰＥペレット」と呼ぶ。）と、（４）ポリエチレンフィルム（以下、「ＰＥフィルム」と呼ぶ。）とを用いた。
【００３４】
また、融着防止材としては、（１）フライアッシュと、（２）砂と、（３）部分燃焼スラグ１とを用いた。部分燃焼スラグ１は、廃プラスチックを酸素比０．８未満で、１，５００℃にて部分燃焼を行い、生成した部分燃焼ガスを水洗した後に固液分離した後の固形分であり、この固形分を１０５℃の恒温槽で重量が一定になるまで乾燥することにより得たものである。ここで、（１）フライアッシュと、（２）砂と、（３）部分燃焼スラグ１と、後述する部分燃焼スラグ２と、後述する石油コークスの未燃物と、後述する重油灰と、後述するゴミ固形化燃料（廃プラフラフ）の化学組成を次の表１に示す。
【００３５】
【表１】
この表１によると、部分燃焼スラグ１の化学組成は、炭素が６０重量％、水素が１重量％、酸素が２重量％、窒素が１重量％、灰分が３５重量％、その他塩素や硫黄である。また、灰分中の成分は、二酸化珪素が３５重量％、酸化アルミニウムが３０重量％、酸化カルシウムが１５重量％、酸化鉄（II）が６重量％、酸化マグネシウムが５重量％、酸化チタンが７重量％、その他成分である。
【００３６】
ロータリキルン型加熱炉は、内径φ５０ｍｍ×１，０００ｍｍのガラス管製容器を、回転速度５ｒｐｍ（周速０．８６ｍ／秒）となるように回転させながら外部加熱により加熱する電気炉を用いた。加熱温度は、炉内試料温度が２８０℃〜４５０℃となるように、昇温速度約３０℃／分（一部試験のみ昇温速度約１０℃／分）で炉内試料温度が８０℃以上となったときに加熱炉の運転を開始するよう精密に制御した。
【００３７】
φ５×厚さ１〜２ｍｍの大きさのＰＶＣペレットおよびＰＥペレットは、１ｇ〜４ｇの範囲で用い、厚さ０．０３ｍｍのＰＶＣフィルムおよびＰＥフィルムは、０．６ｇ〜２ｇの範囲で用いて試験に使用した。また、フライアッシュは、平均粒子径１２μｍ〜１３μｍのものを１ｇ〜４ｇの範囲で用い、砂は、平均粒子径１．５ｍｍ〜２．３６ｍｍのものを２ｇ用いて試験に使用した。さらに、部分燃焼スラグ１は、平均粒子径１０μｍのものを、乾燥時重量１ｇ〜３ｇの範囲で用いて試験に使用した。
【００３８】
以上のような条件下で、上述した廃プラスチックの樹脂（１）〜（４）のいずれか一つまたは二つ、および融着防止材（１）〜（３）のいずれか一つまたは二つをそれぞれ混合して試料を生成した後、各試料をそれぞれロータリキルン型加熱炉の炉内へ投入し、窒素を流しながら１０分間静置して、その後所定の加熱温度まで昇温させて各試験を行った。なお、各試験において、加熱温度での保持時間（１時間（一部試験のみ３０分））が経過した後は、炉内試料温度が１２０℃以下となるまで自然冷却した。このような試験によって、図４に示すように、次のような試験結果を得ることができた。
【００３９】
図４は、本発明の実施例における第１段階の試験についての試験結果を示す図である。なお、図４の最右欄の評価について、「◎」は樹脂が加熱炉の炉壁に融着せず、かつ樹脂同士が融着して塊状化しなかったことを示す。また、「○」は樹脂が加熱炉の炉壁に融着しなかったものの、加熱・熱分解には支障が認められなかったが樹脂同士が小規模で融着して塊状化したことを示す。さらに、「×」は樹脂が加熱炉の炉壁に融着したことを示す。ここで、塊状化の程度は、後述する第１および第２段階の試験においては、得られた固体原燃料の直径が２５ｍｍ以上、非球状の場合、長辺が２５ｍｍ以上のものを、また第３の試験においては直径が８０ｍｍ以上、非球状の場合、長辺が８０ｍｍ以上のものをそれぞれ塊状化固体とした。
【００４０】
以下、図４に示されている各試験の試験結果について簡単に説明する。すなわち、試験（１）では、樹脂単独で加熱炉の炉壁への融着や樹脂同士の塊状化を調べる試験（樹脂単独試験）として、投入樹脂であるＰＥペレットを２ｇおよびＰＶＣフィルムを２ｇのみ投入し、上記試験条件（加熱温度３００℃）下で加熱した。その結果、ＰＥペレットが炉壁に激しく融着し、ＰＶＣフィルムが炭化して炉壁へ融着した。試験（２）では、投入樹脂としてＰＥペレットを４ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを４ｇ混入して、上記試験条件（加熱温度３００℃）下で加熱した。その結果、フライアッシュの効果によりＰＥペレットの炉壁への融着は認められなかったが、ＰＥペレット同士が融着して塊状化した。
【００４１】
試験（３）では、投入樹脂としてＰＥフィルムを２ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを２ｇ混入して、上記試験条件（加熱温度３００℃）下で加熱した。その結果、ＰＥフィルムの炉壁への融着は認められなかったが、ＰＥフィルム同士が融着して塊状化した。試験（４）では、投入樹脂としてＰＶＣペレットを４ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを４ｇ混入して、上記試験条件（加熱温度３００℃）下で加熱した。その結果、一部のＰＶＣペレット同士が融着して塊状化したが、ＰＶＣペレット自体は易破砕性の炭化物となり、炉壁への融着も認められなかった。
【００４２】
試験（５）では、投入樹脂としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを３ｇ混入して、上記試験条件（加熱温度３００℃）下で加熱した。その結果、ＰＥペレットの炉壁への融着は認められなかったが、ＰＥペレット同士が融着して塊状化した。なお、この試験（５）においては、上記試験（４）におけるＰＶＣペレット同士の塊状化よりもその傾向が大きいものとなった。試験（６）では、投入樹脂としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを３ｇ混入して、上記試験条件（加熱温度４５０℃）下で加熱した。その結果、ＰＥペレットの炉壁への融着は認められなかったが、ほとんどがガス化した。
【００４３】
試験（７）では、投入樹脂としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを３ｇ混入して、上記試験条件（加熱温度４００℃）下で加熱した。その結果、溶融したＰＥペレットがフライアッシュと一体化して炉壁へ融着した。試験（８）では、投入樹脂としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを３ｇ混入して、上記試験条件（加熱温度２８０℃）で加熱した。その結果、ＰＥペレットの炉壁への融着は認められなかったが、ＰＥペレット同士が融着して塊状化した。なお、この試験（８）においては、上記試験（５）における加熱温度３００℃の場合と同様の結果となった。
【００４４】
試験（９）では、投入樹脂としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを３ｇ混入して、上記試験条件（加熱温度２８０℃、昇温速度約１０℃／分、保持時間３０分）下で加熱した。その結果、ＰＥペレットの炉壁への融着は認められなかったが、ＰＥペレット同士が融着して塊状化した。なお、この試験（９）においては、上記試験（５）における加熱温度３００℃の場合と同様の結果となった。試験（１０）では、投入樹脂としてＰＥフィルムを２ｇ投入し、投入融着防止材として砂を２ｇ混入して、上記試験条件（加熱温度３００℃）下で加熱した。その結果、ＰＥフィルムが炉壁へ激しく融着した。
【００４５】
試験（１１）では、投入樹脂としてＰＥペレットを１ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを３ｇ混入して、上記試験条件（加熱温度３００℃）下で加熱した。その結果、上記試験（５）の結果と同様に、ＰＥペレットの炉壁への融着は認められなかったが、ＰＥペレット同士が融着して塊状化した。試験（１２）では、投入樹脂としてＰＥフィルムを０．６ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを３ｇ混入して、上記試験条件（加熱温度３００℃）下で加熱した。その結果、ＰＥフィルムの炉壁への融着は認められなかったが、ＰＥフィルム同士が融着して塊状化した。
【００４６】
試験（１３）では、投入樹脂としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを３ｇ混入して、上記試験条件（加熱温度３５０℃）下で加熱した。その結果、溶融したＰＥペレットがフライアッシュと一体化して、炉壁へ僅かに融着した。試験（１４）では、投入樹脂としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを３ｇ混入して、上記試験条件（加熱温度３２５℃）下で加熱した。その結果、溶融したＰＥペレットがフライアッシュと一体化して、炉壁へ僅かに融着した。
【００４７】
試験（１７）では、投入樹脂としてＰＥペレットを１ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュおよび乾燥した部分燃焼スラグ１をそれぞれ１ｇずつ混入して、上記試験条件（加熱温度３５０℃）で加熱した。その結果、部分燃焼スラグ１と溶融したＰＥペレットとが一体化し、破砕性が良好な方向に改善されて炉壁への融着は僅かだった。試験（１８）では、投入樹脂としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材として乾燥した部分燃焼スラグ１を３ｇ混入して、上記試験条件（加熱温度３５０℃）下で加熱した。その結果、溶融したＰＥペレットが部分燃焼スラグ１と一体化し、試験（１３）の場合と同様に、炉壁へ僅かに融着した。
【００４８】
これらの試験結果から、次のような考察を得ることができた。まず、廃プラスチックの樹脂の融着性については、炉内試料温度３００℃での廃プラスチックの樹脂（１）〜（４）のいずれか一つまたは二つを用いる樹脂単独試験において、ＰＥでは、ロータリキルン型加熱炉の炉壁への融着とＰＥ同士の塊状化が発生した。一方、ＰＶＣでは、炉壁への融着が僅かに発生したが、その程度は軽度であり、ＰＶＣ自体は炭化して易破砕性の炭化物となった。このため、ＰＶＣの熱分解（脱塩素分解）においては温度２８０℃以上の雰囲気とすることが必要であり、この温度域でのＰＥなどの低融点樹脂の融着対策が必要であることが判明した。
【００４９】
これらＰＶＣとＰＥとの熱分解時における特性（熱分解挙動特性）の相違については、ＰＥは、炭化物となることはなく、炉内雰囲気温度上昇とともに液状化し、やがてガス化していくものと推察された。一方、ＰＶＣは、液状化することなく、上述したように炭化物となった。このため、ＰＶＣの炭化物は易破砕性を備え、取扱性は良好であると推察された。
【００５０】
したがって、上述した点を考慮した熱分解時の最適な処理温度である加熱温度については、ＰＶＣの脱塩素分解には少なくとも２８０℃以上の温度が必要であり、ＰＥが４５０℃でほぼガス化し、固体として残存しなかったことから、熱分解においては４００℃〜４５０℃が加熱温度の上限であると推察された。ＰＥは、加熱温度２８０℃〜３００℃では表面が溶融し、この表面が溶融したもの同士で塊状化したが、３２５℃〜４００℃ではＰＥペレットの原形を止めない程度に全体が溶融（液状化）することが判明した。なお、融着防止材としてフライアッシュを砂および部分燃焼スラグ１にそれぞれ混合して用いた場合は、加熱温度３２５℃および３５０℃では試料が炉壁へ僅かに融着する程度であったが、４００℃では炉壁へ激しく融着した。
【００５１】
昇温速度については、試験（９）において約１０℃／分で加熱を実施したが、約３０℃／分で加熱した場合と大差はなかった。融着防止材としては、フライアッシュは、ＰＥについての炉壁への融着防止には有効であったが、ＰＥ同士の塊状化を十分に防止することは困難であった。
【００５２】
また、砂は、ＰＥフィルムと混合した場合においては、ＰＥフィルムが炉壁へ激しく融着する結果となった。これについては、単位重量当たりの表面積が小さな砂とＰＥフィルムとを等重量としたために起こる砂の添加不足が原因と思われた。この原因を解消するためには、ＰＥフィルムの数倍量（重量）の砂が必要となることから、融着防止材としての砂の使用はロータリキルン型加熱炉においては現実的ではないと推察された。
【００５３】
さらに、部分燃焼スラグ１については、フライアッシュを用いた場合とほぼ同様の結果となった。ただし、部分燃焼スラグ１は、フライアッシュとは異なり、試料と融着防止材とを混合した処理物の発熱量の低下を引き起こしたり、塩化ビニル由来の塩化水素（ＨＣＬ）を固定してしまったりすることはないと推察された。
【００５４】
以上のことから、第１段階の試験においては、本発明者等は、加熱温度としては３００℃あるいは３５０℃が好ましく、融着防止材としてはフライアッシュおよび部分燃焼スラグ１が好ましいとの結論を得た。また、融点が低いポリエチレンにおいても融着防止材を使用することにより、炉壁への融着を防止しながら効率的に固体原燃料を得ることができることが明らかとなった。
【００５５】
次に、本発明者等は、第２段階の試験として、所定の融着防止材を混合して、脱塩素分解時におけるロータリキルン型加熱炉の炉壁への樹脂類の融着や樹脂同士の塊状化を防止するのに好ましい融着防止材の選定を行った。なお、第１段階の試験では、融着防止材としてフライアッシュを中心に選定を行ったが、第２段階の試験においては、部分燃焼スラグ１、部分燃焼スラグ２、石油コークスの未燃物および炭酸カルシウムに着目して試験を行った。
【００５６】
この試験において、廃棄物としては、（１）ＰＶＣペレットと、（２）ＰＶＣフィルムと、（３）ＰＥペレットと、（４）ＰＥフィルムと、（５）ゴミ固形化燃料（Ｒｅｆｕｓｅ Ｄｅｒｉｖｅｄ Ｆｕｅｌ：ＲＤＦ）とを用いた。ゴミ固形化燃料は、フラフ状のものであり、化学組成は上記表１に示すようなものである。なお、廃プラスチックの樹脂の（１）から（４）は第１段階の試験と同じものを使用した。
【００５７】
また、融着防止材としては、（１）部分燃焼スラグ１と、（２）部分燃焼スラグ２と、（３）第１炭酸カルシウムと、（４）第２炭酸カルシウムと、（５）フライアッシュと、（６）石油コークスの未燃物とを用いた。融着防止材の（１）と（５）は、第１段階の試験と同じものを使用した。融着防止材の（３）と（４）は、平均粒径がそれぞれ１０μｍ、８５μｍの炭酸カルシウムを示している。また、部分燃焼スラグ２は、石油コークスを酸素比０．８未満で、１，４００℃にて部分燃焼を行い、生成した部分燃焼ガスを水洗した後に固液分離した後の固形分であり、この固形分を１０５℃の恒温槽で重量が一定になるまで乾燥することにより得たものである。
【００５８】
この部分燃焼スラグ２の化学組成は、上記表１に示すように、炭素が７０重量％、水素が１重量％、酸素が１重量％、窒素が１重量％、灰分が３０重量％、その他塩素や硫黄である。また、灰分中の成分は、二酸化珪素が３０重量％、酸化アルミニウムが１０重量％、酸化カルシウムが２５重量％、酸化鉄（II）が７重量％、酸化マグネシウムが３重量％、酸化チタンが１重量％、その他成分である。
【００５９】
石油コークスの未燃物の化学組成は、上記表１に示すように、炭素が９０重量％、水素が１重量％、窒素が１重量％、硫黄が３重量％、灰分が３重量％である。
【００６０】
また、ゴミ固形化燃料（廃プラフラフ）の化学組成は、上記表１に示すように、炭素が７６重量％、水素が１０重量％、酸素が９重量％、窒素が１重量％、灰分が４重量％、その他塩素や硫黄である。
【００６１】
ロータリキルン型加熱炉は、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、内径φ６１ｍｍ×１，０００ｍｍのガラス管製容器３１を、回転速度５ｒｐｍ（周速０．８６ｍ／秒）で外部加熱により加熱する電気炉を用いた。なお、この第２段階の試験における試験（４５）から（４８）は、例えば図５（ｂ）に示すように、撹拌板（リフタ）３０の高さが１５ｍｍのものを２枚取り付けて、リフタ間インタバル時間が０．１分となるように回転させながら外部加熱させた。加熱温度は、炉内試料温度が３００℃〜３５０℃となるように、昇温速度約３０℃／分で炉内試料温度が８０℃以上となったときに加熱炉の運転を開始するよう精密に制御した。
【００６２】
なお、第２段階の試験においては、例えば図５（ａ）に示すように、上記ガラス製管容器３１に、内径φ５０Ａ×１００ｍｍのステンレス製治具３２を挿入し、このステンレス製治具３２内に試料を入れて試験をしたが、炉外温度（制御温度）を炉内試料温度から４０℃高めの３４０℃および３９０℃にそれぞれ設定して炉内試料温度を所定の加熱温度３００℃および３５０℃となるように制御した。そして、最終的な加熱温度は３００℃とした。
【００６３】
第１段階の試験と同様に、ＰＶＣペレットおよびＰＥペレットは、φ５×厚さ１〜２ｍｍの大きさのものとし、それぞれ１．５ｇ〜３ｇの範囲で用い、ＰＶＣフィルムおよびＰＥフィルムは、厚さ０．０３ｍｍのものを、それぞれ１．５ｇ〜２．１ｇの範囲で用いて試験に使用した。また、フラフ状のＲＤＦは、廃プラスチック類の部分燃焼炉に供給する平均塩素濃度２重量％（ｗｔ％）程度（塩化ビニル６重量％程度）のものを、２．１ｇ〜１６ｇの範囲で用いて試験に使用した。
【００６４】
部分燃焼スラグ１は、廃プラスチック類の部分燃焼炉によって生成された平均粒子径１０μｍのものを０．３ｇ〜３ｇの範囲で使用し、部分燃焼スラグ２は、石油コークスの部分燃焼炉によって生成された平均粒子径６０μｍのものを０．７ｇ〜３ｇの範囲で使用し、第１炭酸カルシウムは、平均粒子径１０μｍのものを３ｇ〜６ｇの範囲で使用した。また、第２炭酸カルシウムは、平均粒子径８５μｍのものを６ｇ使用し、フライアッシュは、平均粒子径１２μｍ〜１３μｍのものを２．１ｇ〜６ｇの範囲で使用した。
【００６５】
以上のような条件下で、上述した廃棄物（１）〜（５）のいずれか一つまたは二つ、および融着防止材（１）〜（６）のいずれか一つをそれぞれ混合して試料を生成した後、各試料をそれぞれロータリキルン型加熱炉の炉内へ投入し、窒素を流しながら１０分間静置して、その後所定の加熱温度（３００℃）まで昇温させて各試験を行った。なお、各試験において、加熱温度での保持時間（１時間）が経過した後は、炉内試料温度が１２０℃以下となるまで自然冷却した。各試験の試験結果の一部は、図６および図７に示すようなものとなった。
【００６６】
図６は、本発明の実施例における第２段階の試験についての試験結果を示す図である。なお、図６および図７の最右欄の評価は、図４を用いて説明した評価と同様のものである。以下、図６に示されている各試験の試験結果について簡単に説明する。すなわち、試験（１９）では、投入廃棄物としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材として部分燃焼スラグを３ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、ＰＥペレット同士の塊状化がなく、炉壁への融着も認められなかった。試験（２０）では、投入廃棄物としてＲＤＦを塊のまま１６ｇ投入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、ＲＤＦが炉壁に融着した。
【００６７】
試験（２１）では、投入廃棄物としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを３ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、炉壁へのＰＥペレットの融着は認められなかったが、ＰＥペレット同士が融着して塊状化した。試験（２２）では、投入廃棄物としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材として第１炭酸カルシウムを３ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、第１炭酸カルシウムが量的に少ないと思われ、ＰＥペレット同士が塊状化するとともに炉壁へ激しく融着した。
【００６８】
試験（２３）では、投入廃棄物としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材として第１炭酸カルシウムを６ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、第１炭酸カルシウムの重量をＰＥペレットの重量の２倍としたにもかかわらず、ＰＥペレット同士が塊状化した。試験（２４）では、投入廃棄物としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材として第２炭酸カルシウムを６ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、ＰＥペレット同士が塊状化するとともに炉壁へ激しく融着した。
【００６９】
試験（２５）では、投入廃棄物としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを６ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、試験（２１）の結果と同様に、炉壁へのＰＥペレットの融着は認められなかったが、ＰＥペレット同士が融着して塊状化した。試験（２６）では、投入廃棄物としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材として部分燃焼スラグを３ｇ混入して、３５０℃下で加熱した。その結果、ＰＥペレット同士の塊状化が僅かに認められたが、炉壁への融着はなかった。
【００７０】
試験（２７）では、投入廃棄物として大きさ７ｃｍ×１１ｃｍ角のＰＥフィルムを１．５ｇ投入し、融着防止材として部分燃焼スラグ１を１．５ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、ＰＥフィルム同士が融着して長さ７ｃｍ程度の塊となった。試験（２８）では、投入廃棄物として大きさ１ｃｍ×１ｃｍ角のＰＥフィルムを１．５ｇ投入し、投入融着防止材として部分燃焼スラグ１を１．５ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、ＰＥフィルム同士の塊状化はほとんど認められず、炉壁への融着もなかった。
【００７１】
試験（２９）では、投入廃棄物としてＰＥペレットを１．５ｇおよび大きさ１ｃｍ×１ｃｍ角のＰＥフィルムを１．５ｇ投入し、投入融着防止材として部分燃焼スラグ１を３ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、ＰＥフィルムがＰＥペレットを内包して繭状に塊状化したが、その大きさは大きくなく、炉壁への融着もなかった。試験（３０）では、投入廃棄物としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材として部分燃焼スラグ１を１．５ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、ＰＥペレット同士の塊状化はほとんどなく、炉壁への融着もなかった。
【００７２】
試験（３１）では、投入廃棄物としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材として部分燃焼スラグ１を１ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、試験（３０）の結果と同様に、ＰＥペレット同士の塊状化はほとんどなく、炉壁への融着もなかった。試験（３２）では、投入廃棄物としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材として部分燃焼スラグ１を０．３ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、部分燃焼スラグ１の炉壁への融着は認められなかったが、ＰＥペレット同士が融着して塊状化し、炉壁へも激しく融着した。
【００７３】
試験（３３）では、投入廃棄物としてＰＥペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材として部分燃焼スラグ１を０．６ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、大部分のＰＥペレットは塊状化しなかったが、一部のＰＥペレットが塊状化した。試験（３４）では、投入廃棄物としてＰＶＣペレットを３ｇ投入し、投入融着防止材として部分燃焼スラグ１を１ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、ＰＶＣペレット同士の塊状化はほとんどなく、炉壁への融着も認められなかった。
【００７４】
試験（３５）では、投入廃棄物として大きさ７ｃｍ×１２ｃｍ角のＰＶＣフィルムを２．１ｇ投入し、投入融着防止材として部分燃焼スラグ１を０．７ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、ＰＶＣフィルム同士の塊状化はほとんどなく、炉壁への融着も認められなかった。試験（３６）では、投入廃棄物としてＲＤＦを２．１ｇ投入し、投入融着防止材として部分燃焼スラグ１を０．７ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、ＲＤＦのフラフの一部が繭状に塊状化した。
【００７５】
試験（３７）では、投入廃棄物としてＲＤＦを２．１ｇ投入し、投入融着防止材としてフライアッシュを２．１ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、ＲＤＦのフラフ同士が塊状化した。試験（３８）では、投入廃棄物としてＲＤＦを２．１ｇ投入し、投入融着防止材として部分燃焼スラグを１ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、ＲＤＦのフラフの一部が繭状に塊状化し、部分燃焼スラグ１が過剰気味となった。
【００７６】
試験（３９）では、投入廃棄物としてＲＤＦを２．１ｇ投入し、投入融着防止材として部分燃焼スラグ１を２．１ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、試験（２０）の結果と同様に、ＲＤＦの一部のフラフが繭状に塊状化し、部分燃焼スラグ１が過剰気味となった。
【００７７】
また、図７に示されている試験結果のうち、試験（４０）は、ＰＥペレット３ｇに対し部分燃焼スラグ２を３ｇ混入してリフタがない状態で加熱したものであり、塊状化が認められた。また、試験（４５）は、ＰＥペレット３ｇに対し部分燃焼スラグ２を３ｇ混入してリフタが２枚の状態のときに加熱したものであり、塊状化も融着も認められなかった。
【００７８】
また、試験（４７）は、ＰＥペレット３ｇに対し部分燃焼スラグ２を１ｇ混入してリフタが２枚の状態のときに加熱したものであり、塊状化も融着も認められなかった。また、試験（４８）は、ＲＤＦ２．１ｇに対し部分燃焼スラグ２を０．７ｇ混入してリフタが２枚の状態のときに加熱したものであり、塊状化が認められた。
【００７９】
また、試験（２１）は、ＰＥペレット３ｇに対しフライアッシュ３ｇを混入してリフタがない状態で加熱したものであり、塊状化が認められた。さらに、試験（４６）は、ＰＥペレット３ｇに対しフライアッシュ３ｇを混入してリフタが２枚の状態のときに加熱したものであり、塊状化も融着も認められなかった。
【００８０】
また、試験（５４）は、ＰＶＣペレット３ｇに対し部分燃焼スラグ２を１ｇ混入してリフタが２枚の状態のときに加熱温度での保持時間が９５分間となるように加熱したものであり、塊状化も融着も認められなかった。
【００８１】
また、試験（５５）は、ＰＶＣペレット３ｇに対し部分燃焼スラグ２を１ｇ混入してリフタが２枚の状態のときに加熱温度での保持時間が６５分間となるように加熱したものであり、塊状化も融着も認められなかった。さらに、試験（５６）は、ＰＶＣペレット３ｇに対し部分燃焼スラグ２を１ｇ混入してリフタが２枚の状態のときに加熱温度での保持時間が８０分間となるように加熱したものであり、塊状化も融着も認められなかった。
【００８２】
また、試験（５８）は、ＰＥペレット３ｇに対し石油コークスの未燃物を３ｇ混入してリフタが２枚の状態のときに加熱温度での保持時間が９５分間となるように加熱したものであり、塊状化も融着も認められなかった。
【００８３】
なお、試験（５４）において得られた固体原燃料の塩素濃度は４．３重量％であり、脱塩率は９５．６％であった。また、試験（５５）において得られた固体原燃料の塩素濃度は１５．７重量％であり、脱塩率は８１．０％であった。さらに、試験（５６）において得られた固体原燃料の塩素濃度は７．０重量％であり、脱塩率は９２．５％であった。
【００８４】
これらの試験（５４）から試験（５６）において加熱して得られた固体原燃料中の塩素濃度の定量方式は、例えば塩素・硫黄分析装置（ＴＯＸ−１００型（登録商標）：株式会社ダイアインスツルメント社製）を用い、固体原燃料を加熱温度１，１００℃で酸化燃焼させ、発生した塩化水素を銀イオンで電量滴定する方式を採用した。また、得られた固体原燃料の脱塩率は、次のように求めた。すなわち、脱塩率（％）＝１００−（固体原燃料の塩素濃度）×固体原燃料重量／（（処理前の固体原燃料の塩素濃度）×処理前固体重量）×１００という式を用いて脱塩率を求めた。
【００８５】
したがって、融着防止材としては、部分燃焼スラグが最も融着防止効果があり、次いでフライアッシュが融着防止効果があるという結論を得ることができた。すなわち、例えば上記試験（３０）や試験（４５）においては塊状化や融着はまったく認められず、個々のＰＥペレットが独立して溶融する結果となり、試験（２６）においても多少の塊状化が認められただけでほぼ同様の結果を得ることができた。このような結果は、炭酸カルシウム（例えば試験（２２））やフライアッシュ（例えば試験（２１））からは得ることができなかったため、融着防止材としては部分燃焼スラグが最も好適であるといえる結果となった。
【００８６】
なお、試験（３０）から試験（３３）にかけて、ＰＥペレットに対する部分燃焼スラグ１の重量比率を減じて試験を行ったが、１：１／３の重量比率までは減じることができたが、１：１／５や１：１／１０の重量比率となった場合はＰＥペレット同士の塊状化や炉壁への融着が認められた。このため、ペレット状の廃プラスチックなどを処理する場合は、廃棄物に対する部分燃焼スラグ１の混合比率は１：１／３かそれ以上の比率にしておく必要があることが判明した。
【００８７】
また、ＰＥフィルムに対して部分燃焼スラグ１を用いた場合は、ＰＥペレットに部分燃焼スラグ１を用いた場合と同様に、融着防止効果があることが判明した。ただし、ＰＥフィルム全体に部分燃焼スラグ１を付着させる必要があった。また、ＲＤＦに対して部分燃焼スラグ１を用いた場合は、ＰＥフィルムの場合と同様にＲＤＦ全体に部分燃焼スラグ１を付着させる必要があった。ＲＤＦに対する部分燃焼スラグ１の重量比率が１：１〜１：１／３までの範囲すべてにおいて、ＲＤＦのフラフ同士が融着して塊状化した。ただし、重量比率が１：１／２のときに、部分燃焼スラグ１がそのまま残存していたため、これ以上の部分燃焼スラグ１の混入は過剰であると推察される。
【００８８】
また、ＰＶＣペレットおよびＰＶＣフィルムに対して部分燃焼スラグ１を用いた場合は、いずれの場合でもＰＶＣが炭化して、易破砕性のものとなるとともに、部分燃焼スラグ１によって炉壁への融着は皆無となった。なお、融着防止材としての炭酸カルシウムは、混合割合や粒径などを変化させても塊状化や融着を引き起こしてしまったため、好ましいものではないと推察される。
【００８９】
以上のことから、第２段階の試験においては、本発明者等は、加熱温度としては３００℃が好ましく、融着防止材としては部分燃焼スラグまたはフライアッシュが好ましいとの結論を得た。
【００９０】
そして、本発明者等は、第３段階の試験として、上記第１および第２段階の試験よりも大規模な設備を使用して、複数の廃プラスチックと、融着防止材として好ましいと思われる部分燃焼スラグ２または石油コークスの未燃物とを混合して、脱塩素分解時におけるロータリキルン型加熱炉の炉壁への樹脂の融着や樹脂同士の塊状化を、スケールアップした場合においても確実に防止することが可能であるかを確認するための試験を行った。この第３段階の試験は、第１および第２段階の試験と比べて、例えば規模が約１００倍程度の試験となった。
【００９１】
この第３段階の試験においては、以下に示す試験結果を得た。すなわち、本発明者等は、廃プラスチックの樹脂として、（１）ＰＥフィルムと、（２）廃プラスチック破砕物とを用い、融着防止材として、（３）部分燃焼スラグ２と、（４）石油コークスの未燃物と、（５）重油灰とを用いて、ロータリキルン型加熱炉にて廃プラスチックの樹脂の炉壁への融着試験を行った。
【００９２】
ロータリキルン型加熱炉は、内径φ２５０ｍｍ×５００ｍｍ（内容積２４．５リットル（Ｌ））の耐熱鋼ＳＵＳ３１０Ｓ製容器（掻き上げ羽根（リフタ）４枚（羽根高さ５０ｍｍ×２枚、２５ｍｍ×２枚）付き）を、回転速度２．５ｒｐｍ（周速１．９６ｍ／秒）でリフタ間インタバル時間が０．１分となるように回転させながら外部加熱により加熱する電気炉を用いた。加熱温度は、常時測定における炉内試料温度が３００℃となるように、炉外温度を３０５℃〜３４０℃の範囲で精密に制御した。なお、リフタ間インタバル時間を第２段階の試験と同様に０．１分とするために、今回の試験では回転速度を２．５ｒｐｍ（周速１．９６ｍ／秒）に設定した。
【００９３】
ＰＥフィルムは、厚さ０．０３ｍｍのものを大きさ５０ｍｍ角に切断し、ロータリキルン型加熱炉の内容積（２４．５Ｌ）に対して固体充填率が約２０％となるように３５０ｇを使用し、廃プラスチック破砕物は、大きさ２０ｍｍ以下のものが全体の８０％となるように破砕し、かさ密度が０．１３ｇ／ｃｍ３で、ＰＥフィルムと同じく３５０ｇを使用した。なお、このときの廃プラスチック破砕物の固体充填率は、ロータリキルン型加熱炉の内容積（２４．５Ｌ）に対して約１１％となった。
【００９４】
以上のような条件下で、上述した廃プラスチックの樹脂（１）または（２）および融着防止材（３）または（４）または（５）をそれぞれ適宜混合して試料を生成した後、各試料をそれぞれロータリキルン型加熱炉の炉内へ投入し、回転速度２．５ｒｐｍ（周速１．９６ｍ／秒）で回転させつつ窒素を導入して炉内酸素濃度を０％に設定し、窒素の導入を継続したまま炉外温度制御によって所定の加熱温度まで昇温させて各試験を行った。なお、各試験において、初期の炉外温度は３４０℃に設定し、当該炉外温度までの昇温時間を２０分とした。また、炉内試料温度３００℃の温度保持時間を１時間（６０分）とし、１８０℃以下の温度となるまで自然冷却した後に回転を停止して、試料を取り出した。各試験の試験結果は図８に示すものとなった。
【００９５】
図８は、本発明の実施例における第３段階の試験についての試験結果を示す図である。試験（１００）では、投入樹脂としてＰＥフィルムを３５０ｇ投入し、混入融着防止材として部分燃焼スラグ２を１７５ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、加熱後の試料重量が５０４ｇとなり、固形物収率が９６．０％となった。また、試験（１０１）では、投入樹脂として廃プラスチック破砕物を３５０ｇ投入し、混入融着防止材として同様に部分燃焼スラグ２を１７５ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、加熱後の試料重量が４６２ｇとなり、固形物収率が８８．０％となった。また、試験（１０２）では、投入樹脂として廃プラスチック破砕物を３５０ｇ投入し、混入融着防止材として同様に石油コークスの未燃物を３５０ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、加熱後の試料重量が６１８ｇとなり、固形物収率が８８．３％となった。また、試験（１０３）では、投入樹脂として廃プラスチック破砕物を３５０ｇ投入し、混入融着防止材として重油灰を３５０ｇ混入して、上記試験条件下で加熱した。その結果、加熱後の試料重量が５５３ｇとなり、固形物収率が７９．０％となった。
【００９６】
試験（１００）においては、試料は直径約５ｍｍ程度の複数の黒色球状の固体原燃料に変化し、リフタと炉壁との付け根付近への若干の融着が認められたが、ほぼ融着が生じない結果となった。また、試験（１０１）においては、試料は直径約５ｍｍ〜１５ｍｍ程度の黒色球状の固体原燃料に変化し、炉壁への融着がまったく認められない結果となった。また、試験（１０２）においては、試料は直径約５ｍｍ〜１５ｍｍ程度の黒色球状の固体原燃料に変化し、炉壁への融着がまったく認められない結果となった。また、試験（１０３）においては、試料は直径約５ｍｍ程度の黒色球状の固体原燃料に変化し、炉壁への融着がまったく認められない結果となった。したがって、本試験によれば、部分燃焼スラグ２または石油コークスの未燃物または重油灰を融着防止材として使用することで、燃焼に用いられる固体原燃料を加熱炉を傷めることなく容易に得られることがわかる。
【００９７】
ここで、上記試験（１００）および（１０１）において得られた固体原燃料の化学組成を次の表２および表３に示す。なお、表２および表３中の工業分析値における単位ａｂｄ（ａｉｒ ｄｒｙ ｂａｓｅ，％）は、気乾ベースを示し、空気中でＪＩＳ Ｍ−８８１２で規定された時間、保管しておいた重量基準のことを表す。また、同表中の元素分析値における単位ｄｂ（ｄｒｙ ｂａｓｅ，％）は、無水ベースを示し、ＪＩＳ Ｍ−８８１９で規定された基準に基づいて（１０５℃で乾燥して）測定した重量基準のことを表す。さらに、同表中の発熱量値における単位ｄａｆ（ｄｒｙ ａｓｈ ｆｒｅｅ，％）は、無水無灰基準を示し、ＪＩＳ Ｍ−８８１４で規定された基準に基づいて測定した重量基準のことを表す。
【００９８】
【表２】
【００９９】
【表３】
得られた固体原燃料について粒子径ごとの熱量を測定した結果、粒子径に関係なく無水無灰ベースの単位重量当たりの発熱量は約３９ＭＪ／ｋｇとなった。熱量が不均質で熱利用する際に燃焼状態が不安定となってしまう廃プラスチック類を上述した固体原燃料の製造方法を用いて処理することにより、燃焼特性が均質な固体原燃料を得ることができる。
【０１００】
以上述べたように、本発明によれば、固体原燃料生成工程を経て得られた部分燃焼スラグ、石油コークスの未燃物、フライアッシュおよび重油灰の少なくともいずれかからなる融着防止材を、加熱炉内に廃プラスチックとともに混合して投入し、３００℃の雰囲気で加熱して固体原燃料を得ることができる。これにより、小規模の設備においても熱量が均質な固体原燃料を効率的に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の一実施形態に係る固体原燃料の製造方法を含む廃棄物処理の主要工程を説明するためのブロック図である。
【図２】同固体原燃料の製造方法を含む廃棄物処理を実施する設備の一例を示すブロック図である。
【図３】ロータリキルン型加熱炉の内部の撹拌板の例を示す図である。
【図４】本発明の実施例における第１段階の試験についての試験結果を示す図である。
【図５】ロータリキルン型加熱炉の構成の例を示す図である。
【図６】本発明の実施例における第２段階の試験についての試験結果を示す図である。
【図７】同第２段階の試験についての試験結果の抜粋を示す図である。
【図８】本発明の実施例における第３段階の試験についての試験結果を示す図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１０…廃プラスチック、１１…搬送機、１２…破砕機、１３…移送装置、２０…加熱炉、２３…排ガス洗浄装置、２４…固体原燃料分別装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃プラスチックから燃焼に用いられる固体原燃料を加熱炉を用いて製造する固体原燃料の製造方法において、
前記加熱炉の炉壁への廃プラスチックの融着および廃プラスチックの塊状化を防止する融着防止材を当該加熱炉内に廃プラスチックとともに混合して投入し、当該廃プラスチックの加熱・熱分解を行い、該廃プラスチックから固体原燃料を生成する固体原燃料生成工程を備え、
前記固体原燃料生成工程にて用いられる前記融着防止材は、有機物を燃焼した後の燃焼ガスに同伴するダストであることを特徴とする固体原燃料の製造方法。
【請求項２】
前記ダストは、部分燃焼スラグ、石油コークスの未燃物、フライアッシュおよび重油灰のうち少なくともいずれか一つである
ことを特徴とする請求項１記載の固体原燃料の製造方法。
【請求項３】
前記固体原燃料生成工程では、前記廃プラスチック１００重量部に対して前記融着防止材５重量部〜２００重量部を混合して加熱・熱分解することを特徴とする請求項１または２記載の固体原燃料の製造方法。
【請求項４】
前記加熱温度は、１５０℃〜４５０℃であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の固体原燃料の製造方法。
【請求項５】
前記加熱炉は、前記廃プラスチックおよび前記融着防止材を撹拌する撹拌板を炉内に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の固体原燃料の製造方法。
【請求項１】
廃プラスチックから燃焼に用いられる固体原燃料を加熱炉を用いて製造する固体原燃料の製造方法において、
前記加熱炉の炉壁への廃プラスチックの融着および廃プラスチックの塊状化を防止する融着防止材を当該加熱炉内に廃プラスチックとともに混合して投入し、当該廃プラスチックの加熱・熱分解を行い、該廃プラスチックから固体原燃料を生成する固体原燃料生成工程を備え、
前記固体原燃料生成工程にて用いられる前記融着防止材は、有機物を燃焼した後の燃焼ガスに同伴するダストであることを特徴とする固体原燃料の製造方法。
【請求項２】
前記ダストは、部分燃焼スラグ、石油コークスの未燃物、フライアッシュおよび重油灰のうち少なくともいずれか一つである
ことを特徴とする請求項１記載の固体原燃料の製造方法。
【請求項３】
前記固体原燃料生成工程では、前記廃プラスチック１００重量部に対して前記融着防止材５重量部〜２００重量部を混合して加熱・熱分解することを特徴とする請求項１または２記載の固体原燃料の製造方法。
【請求項４】
前記加熱温度は、１５０℃〜４５０℃であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の固体原燃料の製造方法。
【請求項５】
前記加熱炉は、前記廃プラスチックおよび前記融着防止材を撹拌する撹拌板を炉内に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の固体原燃料の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−１０６２７０（Ｐ２００８−１０６２７０Ａ）
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５５５９６（Ｐ２００７−２５５５９６）
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【Ｆターム（参考）】
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