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第2章 日本の廃棄物の再資源化技術

2.4 分別・分離・選別 (カテゴリー S)

"分別・分離・選別"の一連の処理工程は、再資源化物の価値に大きく影響する。例えば、"磁力選別"は、混合廃棄物から有価物として鉄やアルミを選別収集すると同時に、金属を除去した廃棄物(プラスチック、ゴム等)の付加価値化にも有効である。また、"色選別"は各種のガラス瓶から透明の瓶や茶色の瓶を選別し、瓶原料としての再利用(有価物化)に有効である。

(1)振動篩

"振動篩"の処理は、"分別・分離・選別"の工程で最も多用される技術で、前述の"破砕・粉砕"技術と密接な関係がある。破砕により、硬くて脆いものは粒度が小さくなり、比較的柔らかいものは砕けにくい等の物性の違いを活かし、篩で分別可能になる。すなわち、篩の目のサイズによって、廃棄物の粒度選別ができる。

"振動篩"の処理技術は、建設物解体廃棄物や都市ゴミのような混合廃棄物での"破砕・粉砕"処理後の可燃性物と異物(石・砂、金属類)との分離に、あるいは液体(例えば、廃油)又は粉体(例えば、木くず)中の固形物(例えば、金属くず)の分離などに用いられる。

(2)磁力選別

"磁力選別"の処理は、磁気的性質の差を利用して、物質を"選別・分離"する技術である。混合廃棄物中の金属と非金属の分離はもとより、磁力によって金属の仕分けができるものもある。

  1. @ 強磁性体: 磁石に強く引きつけられる。電磁石をOFFにしたあと、自分自身も磁石になっている。
    例:鉄
  2. A 常磁性体: 弱い力で磁石に引き寄せられる。自分自身は磁石にならない。
    例:アルミニウム
  3. B 反磁性体: 非常に弱い力で磁石から遠ざかろうとする。自分自身は磁石にならない。
    例:銅・金・銀・亜鉛・鉛

次に示す<電磁選別機>は、電磁石をベルトコンベヤ上に吊下げ、または据付けた状態で廃棄物中の鉄片を吸引し、自動的に排出する装置である。この種の機械は空缶選別、ゴミ処理、鉱石、鋳物砂、パルプチップ、肥料等の除鉄に使用される。

<非鉄金属分別機>は、連続供給される選別対象物をコンベアーベルトでマグネットローター部まで搬送し、マグネットローターの発する強力な磁力により、アルミと非金属に分別する。

<電磁選別機(除鉄用)>

電磁選別機(除鉄用)

<非鉄金属分別機(アルミ用)>

非鉄金属分別機(アルミ用)

(3)風力選別

"風力選別"の処理は、選別対象物それぞれの固有の「終末速度」の違いを効果的に利用する技術である。「終末速度」とは、物体が空気中を自由落下中に空気抵抗とのバランスにより、一定以上速くならない落下速度のことである。終末速度と同じ風速で下方から吹き上げれば、その物体は空気中に浮遊する。

同じ形状・容積でも、比重が違えば浮遊速度は違う。逆に、同じ比重のものでも、その形状が違えば浮遊速度は違う。この違いを利用して、分離選別するのが、"風力選別"である。都市ゴミ処理のプラントでは、"破砕・粉砕"処理の後に、"風力選別"処理を粗選別として設置することが多く、金属くずと紙くず、金属とプラスチック、銅とアルミ、ガラスと紙くず等の選別に使用される。

<風力選別機外観と原理図>

風力選別機外観と原理図

(4)色選別

"色選別"の処理は、カラーセンサーとエアガンの組み合わせで、色の違いを認識して対象物をエアガン等で分離する技術である。ミックスメタル(破砕後のアルミ、銅、真鍮等の非鉄金属くずの混合物)の選別、ガラス瓶の選別等に利用される。

次に示す<瓶の色選別機>は、コンベヤを流れる瓶をカメラで撮影し、画像処理することで色を識別し、透明・茶色・その他の色に選別する。

<瓶の色選別機の原理図>

瓶の色選別機の原理図

(5)比重選別

"比重選別"の処理は、固体の比重差を利用した選別法で、"湿式法"と"乾式法"があり、金属くずと廃プラスチック類、金属くず同士、廃プラスチック類同士、がれき類と木くず等の選別に用いられる。

A)湿式法 

湿式法は、比重差が少ない等の理由により、分離しにくい混合物を分離する時に採用されることが多く、ガラス・金属・プラスチックの混合廃棄物や、混合プラスチックの分離などに用いられている。湿式法には、薄流選別、ジグ選別、重液選別の3種がある。

  1. @ 薄流選別: 水平あるいは傾斜した板上を流れる流体の薄流中に供給された固体粒子の移動速度が、密度により異なることを利用した分離方法である。
  2. A ジグ選別: 固定網上の固体粒子層に、上下に脈動する水を通過させることにより、比重の大小に従って成層させて、分離する方法である。
  3. B 重液選別: 適当な密度を持つ液体(重液)の中で、それより密度が小さい粒子と大きい粒子を浮沈分離する方法である。

B)乾式法

乾式法は、粒子サイズが数mm程度に破砕されたものを取り扱う場合が多く、廃プラスチックの混合物(PP、PE、PET、PS、PVC等)からのPVCの分離、金属と廃プラスチックの分離、銅とアルミの分離等に用いられている。

乾式法では、"エアテーブル"と呼ばれる方法が一般的で、傾斜した盤面(デッキ)を左右に振動させると同時に、デッキ底面から上昇気流を発生させることにより、比重選別を行う方法である。

デッキ上の粒子は振動と盤面との摩擦によって、斜面を上方に向かって移動しようとするが、デッキ底面からの上昇気流のため摩擦係数が減少し、低比重粒子は下側に、高比重粒子は上側に移動し、選別される。

次に示す<乾式比重選別機>は、湿式の比重液に相当する空気流を利用して選別するため、比重差が小さくても選別が可能である。廃プラスチックは重比物、中間比物、軽比物の3種に選別され、中間比物を投入部に戻して、再選別することも可能である。廃プラスチックの不純物の除去、 廃車シュレッダーの非鉄金属の選別、その他固形産業廃棄物からの有価物回収等に使用される。

<乾式比重選別機>

乾式比重選別機

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