CN1176013C - 用有机物制造碳的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种结构简单、容易控制的制造装置，它能够用有机物制造出不残留氧化物的碳。将有机物置于专用容器中盖好盖子，使此容器通过碳制造装置中的预备室后，再通过碳化促进室在大约350℃温度下热处理，经预备室移出后，在外部大气中自然冷却至100℃左右，从专用容器中取出碳，将其送入破碎磁选机中分离成碳化物和金属等的混合物，将得到不残留氧化物的碳。

Description

用有机物制造碳的方法和装置

技术领域

本发明涉及用有机物制造碳的方法和装置。

背景技术

为了对废轮胎再利用，过去已知的用废轮胎制造活性炭的方法实例有，例如直接使废轮胎在燃烧炉中燃烧一定时间，与水或水蒸汽接触，冷却和洗涤后得到活性炭的方法，以及将能产生特定反应的其他物质混入废轮胎被破碎、粉碎至一定大小的块状物质中，在此状态下使之过热预定时间后，经水或水蒸汽冷却和洗涤，得到活性炭的方法等，如日本特开平4-292409号公报。但是这并不限于废轮胎，如果是有机物也能用同样方法制造碳。

然而在已有技术所介绍的方法均存在一些问题，前者的问题是轮胎中的钢丝在燃烧中氧化，虽经磁选分离，但是难除去微粉状铁粉却仍然会残留在制成的活性炭中；后者的问题是，加热前虽经磁选机磁选，但是不能清除橡胶中夹杂的钢丝，因而使铁粉混入活性炭中；因此无论那种方法都存在铁粉混入的问题，而混有铁粉的活性炭的使用范围将受到限制是其中的又一问题。况且氧化后的金属还不能得到利用。

发明内容

鉴于已有技术中存在的这些问题，本发明目的的在于提供一种用结构简单、容易控制的制造装置，制造工序中热效率和成碳率高、制成的活性炭中不残留铁粉等氧化物，能用有机物制造活性炭的方法和装置。

为达到此目的，本方法发明的特征在于由以下工序所构成：

使装入有机物并用盖子密闭的专用容器经过碳制造装置中的预备室后，一边在碳化促进室内通过，一边将其中有机物间接加热至预定温度下的过热工序；

使之在上述碳化促进室内放热，使被加热至过热的上述专用容器内温度降低到低于所制造碳的燃烧温度，并经上述预备室移出的自然冷却工序；以及

从上述专用容器内取出制成的碳后破碎，并将其分离成碳化物和混合物的工序。

本装置发明的结构特征在于具有：

一种碳制造装置，其中具有一对预备室，即装入有机物并用盖子密闭的专用容器的移入预备室和移出预备室，依次设置在此一对预备室间的碳化促进室；所说的一对预备室具有上述专用容器的输送机构和内外压力调节用预加热手段；在所说的碳化促进室和所说的一对预备室之间用可开闭的隔门隔开，同时内部还设有所说专用容器的输送机构；将专用容器内有机物间接加热至预定温度下的加热手段；以及

一种破碎磁选机，破碎从上述专用容器中取出的碳，并磁选分离被破碎分离的金属等的混合物。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明：

图1是本发明的一个制造装置实例的说明图。

图2是一个碳制造装置实例的部分省略平面视图。

图3是图2装置的正面视图。

图4是预备室部分结构的侧视图。

图5是表示碳化促进室内部结构的部分断面视图。

图6是表示预备室和碳化促进室内部结构的部分平面示意图。

图7是隔离门的部分放大断面视图。

图8是沿着图7中a-a线的断面视图。

图9是破碎磁选机的示意说明图。

图中

1、专用容器                        22·23、专用过热加热器

10、碳制造装置                     26、入口门

11·13、预备室                     27、出口门

12、碳化促进室

20·21、氮气储藏室

28、带输送辊的专用台(进货用)       50、过热用管

29、带输送辊的专用台(出货用)       51、排气管

30、承载导轨                       62、赤热筒

32、移动容器用导轨                 63、加热燃烧器

33、带爪移动链                     67、移动容器用导轨

34、移动链驱动轴                68、带爪移动链

35、齿轮                        69、移动链驱动轴

36、链条                        70、驱动齿轮

37、隔离门                      71·72、链条

38·39、门体                    73、驱动马达

42·43、门框                    100、破碎磁选机

44·45、门体容纳槽              103、一对破碎轧辊

47、排气导管                    104、皮带运输机

48、燃气配管                    108、磁铁皮带运输机

49、燃气配管

具体实施例

以下参照附图同时说明其作用。图1是本发明制造装置一个实例的说明图，图2是表示碳制造装置的部分平面视图，图3是图2装置的正面视图。原料有机物直接放入容器中用盖密闭后，沿着图1所示实线箭头方向A移入碳制造装置内，进而沿着实线箭头B方向输送，经实线箭头C方向移出。具体讲，原料有机物可以处于原有形状下，即使有无机物和金属等也无妨。对有机物专用容器1没有专门表示其结构，但是优选采用3m3体积大小的导热性良好的金属制成，其外侧底部有两条沟槽，这些沟槽内装有能自由旋转的金属车轮(优选6个)，而且安装有与后述的容器驱动链专用爪配合的钩子。然后可以向专用容器1中装入例如30～35个普通汽车轮胎(使用后重量为5～7千克)，或者7～10个大型货车轮胎。

对专用容器1内装入有机物进行处理制造碳的装置10，备有专用容器1移入预备室11、复数个碳化促进室12和专用容器1移出预备室13。

预备室1 1和13用于防止专用容器1移入或移出碳化促进室12之际，空气进入碳化促进室内引起爆炸，两个预备室11和13结构相同。具体讲，侧壁外侧是耐热金属板，内侧由耐热砖制成，以保护金属板并提高保温效果。在炉顶部分14和15，设有排气管16和17，侧下部设有气体(N₂)注入管18和19，这些排气管16、17和气体注入管18、19与设在预备室11、13外部的的压差计(未示出)相连，用于调整出入的排气量。氮气由氮气储藏室20和21引出，经专用加热器22和23加热至大约200℃后，由气体注入管18和19通入预备室11和13中，而且在排气管16和17上安装有挡板，调整或切断排气量，在排气处理部分24和25进行处理。预备室11和13正面，仅有一个方向有一入口门和一出口门，同时在入口处设有带导辊的容器专用台28(进货用)，出口处设有带导辊的容器专用台29(出货用)，容器1在链条驱动下进入预备室11，并从预备室13中导出。容器1被导入、导出之际，如图6所示，由于在预备室11的底面上设有两根平行的收货导轨30，(在预备室13内也同样设有出货导轨，但是图6并未示出)可以防止位置的左右移动。在预备室11底部，于平行设置的两根导轨保持用枕木31上，与进货导轨30正交地敷设两根容器移动用导轨32，同时在导轨32外侧，与其平行地悬挂在前后一对移动链条驱动轴34上的两条带爪移动链条33，在轴34的端部装有驱动齿轮35，通过链条36承受驱动马达(未示出)的旋转力后旋转，在移动链条33的旋转下，该爪与容器1底部的钩子结合，使容器1沿着图6所示的实线箭头方向移动。其中在预备室13中也能完全摇摆，而且在图6中略去预备室13的内部结构。

从预备室11移送专用容器1的的复数碳化促进室12，其各室和预备室11、13之间具有被各隔离门隔开的独立结构，互不连接，其室数可以根据有机物的处理量增减。隔离门37有左右门体38、39，门体38的结合面纵向方向上形成有突起部分40，另一门体39结合面纵向上形成有凹陷部分41，利用门体38、39的左右自动开闭手段(未示出)使门体以滑动方式开闭，其中央部位因突起部分40和凹陷部分41互相嵌合成一体，开门时各门体38、39各自容纳在左右门框42、43的容纳部分44和45之中，而所说的门框42、43分别并排设置在预备室11、13和碳化促进室12和各碳化物促进室12、12的适当部位。各碳化促进室12外侧用金属，内壁用耐热砖形成，炉顶呈四角锥状，炉顶部分46铺设耐热混凝土，在炉顶部分46的外侧中央部位设有排出分离气体用排气导管47，这些排气导管47与相邻碳化室12的排气导管互相连接成一组。各碳化促进室12的正面侧下方装有三根加热用燃烧气配管48，这些配管48垂直设置得通过炉顶向外延伸成一根燃烧配管49，而且在配管48对面的碳化促进室12的背面下部装有三根加热管50，这些加热管50垂直设置得通过炉顶向外延伸成一根排气管。排气管47通过挡板52与排气处理部分的反应室53相连，经过排气导管47的气体与鼓风机鼓入的空气混合后被导入反应室53之中，反应室53自外部辅助燃烧器55获得高温，反应室53内设有折流板(未示出)，使与空气的混合气体能够在反应室内停留一定时间。反应室53外侧表面是耐热性金属，内部是耐热砖，室内温度设置在400～900℃，自动控制得使之不会降低到该温度以下。反应室53内的混合气体被完全燃烧成无色、无嗅的气体，通过挡板56进入过热管50之中，可以在提高碳化促进室12内的温度上加以再利用。在燃烧气体配管49、排气管51的最终出口前分别设置有挡板57和58，用于调整排气和防止空气逆流。在各碳化促进室12内，如图5所示，在其稍下部位两侧面上形成的凹槽59、60内水平嵌入设置优选大约20毫米厚的石英销板61，在该石英销板61下方优选水平设置两根直径200毫米、长1500毫米的筛状赤热筒62，在这两根赤热筒62的正面侧向(轴向)相对设置两根加热用燃烧器63的各喷射口64，再于赤热筒62的下方设置支撑在促进室底部的耐热混凝土上的不锈钢反射镜板65。此外，再于石英销板61的稍上方平行设置两根固定导轨的两根枕木66，同时在该导轨保持枕木66上敷设与之正交的两根平行的容器移动用导轨67，在该导轨67外侧平行悬挂在前后一对移动链条驱动轴上的两条带爪移动链条68，并通过轴端部的驱动齿轮70、链条71、72与外部驱动马达73相连，在该马达73旋转力的驱动下使移动链条68旋转，该链条68的瓜与容器1底部的钩子结合后，容器1在安装在内侧壁左右的一对容器导轨74的导引下，沿着图6所示的实线箭头方向依次被移送。

对于穿过碳化促进室12后从预备室13移出的容器中取出制造的碳进行破碎，并磁选成混合物的破碎磁选机100是公知的设备，其示意结构如图1所示，对自料斗102进入物料进行破碎的一对破碎辊103支撑在旋转轴上，在破碎辊103下方设有皮带运输机104，输送破碎辊103破碎和分离的金属等混合物201和碳202，皮带运输机104由驱动源(未示出)旋转力驱动旋转的驱动橡胶滚轮105、中间橡胶滚轮106和从动橡胶轮107带动下能沿着图1所示实线箭头方向旋转；在该皮带运输机的稍上方，大约从中间靠近从动橡胶轮107一侧，还设有带磁铁的皮带运输机108，皮带运输机108由驱动源(未示出)旋转力驱动下旋转的驱动橡胶滚轮109、中间橡胶滚轮110和从动橡胶轮111带动下能沿着实线箭头方向旋转；由料斗102进入的碳200经旋转的破碎辊103破碎后，被皮带运输机输送，金属等混合物201被带磁铁的皮带运输机108上的磁铁所吸引分离后，被输送掉入容纳部分112内。另一方面，碳化物202被皮带运输机104所输送，经排料口113以最终产品排出。

以下说明制造方法。接通电源使各加热用燃烧器点火，开始各碳化促进室12内的加热操作，同时作为碳制造装置10之外的操作，将原料有机物加入专用容器1中盖好盖子，利用拨叉和链滑车等将其移动到带辊容器专用台(进货用)28处。当各碳化促进室温度超过300℃时，开始向预备室11和13中注入氮气，直到与外部的气压相等时打开入口门26，将装入有机物的专用容器1移入预备室11内，当到达室内预定位置时关闭入口门26。直到此时为止，将各碳化促进室12内的温度自动调整到350～450℃，优选350℃左右。350～450℃温度是，原料有机物碳分子间的结合因加热而暂时分离，其后再结合时缓缓形成碳—碳结合的适当温度，温度低于350℃时碳化不进行，不适于排出碳之外的气体。可以向容器容纳后的预备室11内注入恒温氮气，使空气强制向外排出，当氮气注入量达到一定量时停止排气，打开碳化促进室12的隔离门37(左右门体38和39在外部驱动力下向左右滑开，容纳在各容纳部分44和45内，处于全开状态下。)然后，专用容器1在两条容器移动用导轨32上移动，同时驱动旋转的带爪链33上的爪与容器底部的钩子结合，进入第一碳化促进室12内，一旦达到室12那一定位置就关闭隔离门37(门体38和39各自的凸起部分40和凹陷部分41互相嵌合，处于中央部位闭合的关闭状态下)，碳化促进室12处于密闭状态下开始加热。由于碳化促进室12内变成被隔离门37密闭的加热室，所以原料与空气(氧)不接触，因而原料及所含的金属不氧化。同时因无氧，所以CO₂、NOx、SOx等物质也不会合成。当专用容器1移入第一碳化促进室12内时，预备室11腾空，为了移入下一个专用容器1而再次向其中注入氮气，调整预备室11内的气压使之与外部压力相等，在等压点打开入口门26，将下一个专用容器1移入预备室11内，关闭入口门26。预备室11内的专用容器1，在预备室11内处于待机状态下，直到处于第一碳化促进室12内的前面移入的专用容器1被移送到第二碳化促进室12内，第二碳化促进室12的隔离门关闭后为止。碳化促进室12内的专用容器1，依次从第一碳化促进室12移入第二碳化促进室12，从第二碳化促进室12移入第三碳化促进室12等复数个碳化促进室，在预定的温度和时间下，优选在350℃和10～15分钟条件下，顺序进行热处理。这种热处理工序经30～60分钟终止，在最后的碳化促进室12内防止专用容器1使之放热(自然冷却)，直到其温度降低到制造碳的燃烧温度(200℃)以下为止。热处理时产生的气体经各排气管向外部排出，待其完全燃烧成无色、无嗅的气体后，作为热源再利用，然后向外界排出。所发生的气体在各碳化促进室12内由于没有氧化性气体，所以不会产生煤烟子等物质。在碳化促进室12内放热至低于200℃左右的专用容器1，经过在预备室13内进行压力调整以防爆炸之后，经过带辊的容器专用台29(出货用)被移送至外部，在外部大气中自然冷却到100℃左右。自专用容器1中取出温度降低到100℃以下的碳后，该吨数的物料200被破碎磁选机100中的破碎轧辊103压溃，分离成碳以及由金属、无机物组成的混合物，经皮带运输机104输送，再被带磁铁的皮带运输机108上的磁铁吸附分离，分成碳化物202和金属及铁等的混合物201，得到的最终产品碳虽然可以作为活性炭使用，但是还要根据利用和使用条件进行各种精制等处理。

本实施例虽然采用设置数个碳化促进室12的连续处理法进行的，但是也能用间歇方式进行处理。

综上所述，按照本发明将有机物置于专用容器中，使此专用容器在碳制造装置内通过，用磁选破碎机分离成碳化物和混合物，以此方法制造碳，所以制造工序中热效率好、成碳率高、能够制造不残留铁等氧化物的活性炭，因而能有效再利用有机物。此外若以废轮胎为原料，则还能再利用其中的钢丝，因而是经济的。

此外，按照本发明无需改变处理工序，就能用全部有机物(木材、轮胎、粪便、塑料、生垃圾等)来同样制造碳。

不仅如此，若设置复数个碳化促进室，则能够大量而且连续地制造碳。由于各碳化促进室无需连接，各室之间具有独立结构，所以出现故障时能够通过交换碳化促进室而得到迅速处理。

Claims (4)

1、一种用有机物制造碳的方法，其特征在于由以下工序构成：

使装入有机物并用盖子密闭的专用容器经过碳制造装置中的预备室后，一边在碳化促进室内通过，一边在将其中的有机物间接加热至预定温度下的过热工序；

在上述碳化促进室内放热，使被加热至过热的上述专用容器内的温度降低到低于所制造碳的燃烧温度，再经上述预备室移出的自然冷却工序；以及

从上述专用容器内取出制成的碳后破碎，分离成碳化物和混合物的工序。

2、按照权利要求1所述的用有机物制造碳的方法，其特征在于在所说的过热工序中，使专用容器在复数个碳化物促进室内通过，而且在整个工序内与空气不接触，也不合成CO₂、NOx、SOx等物质。

3、一种用有机物制造碳的装置，其特征在于具有：

一种碳制造装置，其中具有一对预备室，即装入有机物并用盖子密闭的专用容器移入预备室和移出预备室，依次设置在此一对预备室间的碳化促进室；所说的一对预备室具有上述专用容器的输送机构和调节内外压力用的预加热手段；在所说的碳化促进室和所说的一对预备室之间由可开闭的隔门隔开，同时其内部还设有所说专用容器的输送机构；和将专用容器内有机物间接加热至预定温度下的加热手段；以及

一种破碎磁选机，用于破碎自所说的专用容器中取出的碳，并磁选分离出破碎后分离的金属等混合物。

4、按照权利要求3所述的用有机物制造碳的装置，其特征在于所说的碳化促进室有多个，所说的一对预备室串联排列，各碳化促进室互相独立，而且各碳化促进室间和上述预备室间用可开闭的隔门隔开。

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