JP2003261878A

JP2003261878A - 炭化物の製造方法

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Publication number: JP2003261878A
Application number: JP2002065699A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Ryo; 祥之凌; Masaru Yamaoka; 賢山岡; Takanori Saito; 孝則齋藤
Original assignee: National Institute for Rural Engineering
Current assignee: National Institute for Rural Engineering
Priority date: 2002-03-11
Filing date: 2002-03-11
Publication date: 2003-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】活性炭の用途の拡大とコストダウンを図る。【解決手段】炭化物の原料となる被炭化材として、農林
業廃棄物などの有機性廃棄物を用いる。乾燥処理工程Ｓ
１でこれら有機性廃棄物を乾燥処理し、乾燥された有機
性廃棄物を、粉末化工程Ｓ２で粉砕し粉末化する。次
に、粉末化された有機性廃棄物を、混合工程Ｓ３で排水
処理汚泥からなる結合剤と混合する。排水処理汚泥と混
合された有機性廃棄物を、造粒工程Ｓ４で造粒装置２に
より造粒し、造粒された混合物を、炭化工程Ｓ５で炭化
し炭化物を製造する。【効果】結合剤に排水処理汚泥を用いているので、炭化
物の製造コストが低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炭化物の製造方法
に関し、特に、農業および林業より発生するモミガラ、
稲わら、バガス、家畜ふん、間伐材などの農林業廃棄
物、あるいは産業活動より発生する廃棄物などの有機性
廃棄物を炭化して、土壌改良材、水質浄化材、脱臭材と
して有効利用する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、家庭から排出されるごみや産業廃
棄物等のごみを用いて活性炭を製造する技術について
は、例えば、特開昭49-106988号公報に開示されてい
る。この公報には、ごみを蒸し焼きにした炭を粉末に
し、タールで固めて作る活性炭が示されている。この技
術では、製造された活性炭は形状が不揃いで、脱臭剤、
水処理剤として利用するには、その目的に合った形状に
する必要がある。これは家庭および産業廃棄物に限らず
農業廃棄物も同様である。

【０００３】また、粉末状の炭の結合剤として上記従来
の技術では、タールを用いているが、その他、合成燃料
を製造する際に木炭の粉末に塩化カルシウムまたは塩化
マグネシウムを添加する方法が知られている（特公昭51
-21801号公報参照）。木炭粉末に添加する結合剤にこの
種のものを用いて土壌改良材や水処理材を製造すると、
炭化物中の添加物（塩化カルシウムまたは塩化マグネシ
ウム）が溶出してしまうという問題が生じる。このた
め、木炭の粉末に添加する結合剤として、従来から、糖
蜜、澱粉、有機高分子等の有機質成分からなる有機質結
合剤または水ガラス、消石灰等の無機質成分からなる無
機質結合剤のいずれか一方を用いるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成にかかる活性炭の製造方法では、所望の大きさ
以上の粒径を有する造粒物の割合を増大させることがで
きず、しかも、強度の高い活性炭を得ることもできず、
脱臭剤や水処理剤として利用することが困難であるとい
う問題があった。また、結合剤として有機質結合剤また
は無機質結合剤のいずれか用いた場合でも、最終製品に
要求される強度が得にくいだけでなく、有機無機の別を
問わず結合剤自体のコストがかかり、最終製品としての
炭化物の製造コストが増大するという問題があった。

【０００５】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、簡素な構成で、最終製品の目的に合致した強
度と造粒サイズとを確保することができ、しかも、最終
製品の低コスト化を図ることができる炭化物の製造方法
を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る炭化物の製
造方法は、被炭化材を粉末化する粉末化工程と、粉末化
された被炭化材に結合剤を混合する混合工程と、結合剤
と混合された混合物を造粒する造粒工程と、造粒された
造粒物を炭化させる炭化工程とを備えるようにしたもの
である。

【０００７】本発明に係る炭化物の製造方法では、被炭
化材を粉末化し、粉末化された被炭化材に結合剤を混合
した後、結合剤と混合された混合物を造粒し、造粒され
た造粒物を炭化させるようにしているので、炭化時、被
炭化材は結合剤と混合された状態で炭化され、炭化物の
強度が増大する。また、粉末化された被炭化材と結合剤
とが混合された混合物を、炭化前に造粒するようにして
いるので、造粒される被造粒物を所望のサイズや所望の
形状に均一に成形することができ、その結果、炭化後、
炭化物がほぼ決まったサイズで均一に製造される。

【０００８】また、請求項２に係る炭化物の製造方法
は、被炭化材は農林業廃棄物、産業廃棄物および家庭廃
棄物のうち少なくともいずれか１以上の廃棄物からなる
とともに、これら廃棄物は乾燥処理工程により水分がほ
ぼ５％ないしほぼ６０％となる乾燥処理を行った後、粉
末化工程により０．１mmないし２mmのサイズに粉砕され
るようにしたものである。

【０００９】請求項２に係る炭化物の製造方法では、被
炭化材は農林業廃棄物、産業廃棄物および家庭廃棄物の
うち少なくともいずれか１以上の廃棄物からなるととも
に、これら廃棄物は乾燥処理工程により含有される水分
がほぼ５％ないしほぼ６０％となる乾燥処理を行った
後、粉末化工程により０．１mmないし２mmのサイズに粉
砕されるようにしているので、混合物の造粒がしやすく
なり、被造粒物のサイズや形状を自由に設定することが
でき、最終製品の設計の自由度が増大する。さらに、混
合物の造粒が容易となるので、造粒装置を小型化、コン
パクト化することができる。

【００１０】さらに、本発明に係る炭化物の製造方法
は、混合時に用いられる結合剤を、排水処理汚泥により
構成したものである。

【００１１】本発明に係る炭化物の製造方法では、混合
時に用いられる結合剤を、排水処理汚泥により構成した
ことにより、排水処理汚泥は有機成分と無機成分とを含
有するので、有機質成分のみからなる有機質結合剤また
は無機質成分のみからなる無機質結合剤のいずれか一方
を結合剤として使用した場合に比較し、製造された炭化
物は、所定のサイズ以上の造粒物の重量割合が増加さ
れ、かつ、強度も増大される。また、結合剤として排水
処理汚泥を用いることにより低コストで結合剤を確保す
ることができる。

【００１２】請求項４に係る炭化物の製造方法は、排水
処理汚泥は、被炭化材の質に応じて、含有される有機質
成分と無機質成分との比率が異なる多種の排水処理汚泥
のうち、結合性能に適した比率の排水処理汚泥を選択し
て用いるようにしたものである。

【００１３】請求項４に係る炭化物の製造方法では、被
炭化材の質に応じて、有機質成分と無機質成分との成分
比率の異なる多種の排水処理汚泥のうち、所望の排水処
理汚泥を選択することにより、結合性能を向上させ、最
終製品に適した造粒物の重量割合や強度を決定すること
ができる。

【００１４】請求項５に係る炭化物の製造方法は、排水
処理汚泥は、含水率が７０％ないし８０％の濃縮汚泥お
よび含水率が４０％ないし６０％の乾燥汚泥のうち少な
くともいずれか一方を用いるようにしたものである。

【００１５】請求項５に係る炭化物の製造方法では、被
炭化材の質に応じて結合剤として用いる排水処理汚泥
を、含水率が７０％ないし８０％の濃縮汚泥または含水
率が４０％ないし６０％の乾燥汚泥のうちいずれか一方
を選択して用いたり、これら含水率の異なる汚泥を混ぜ
合わせて用いることができるので、粉末化された被炭化
材と排水処理汚泥とを混合した後、造粒がしやすくな
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態について説明する。図１は本発明の一実施の形
態に係る炭化物の製造方法に用いられる造粒装置を示す
説明図、図２は図１の装置を用いて炭化物を製造する工
程を示すフローチャートである。以下、本発明の一実施
の形態に係る炭化物の製造方法について説明する。な
お、本発明では、使用される「造粒」という用語は、被
炭化材である材料を粉砕し、結合剤で固めて団塊状原料
(ペレット)を作ることをいい、「炭化物」という用語
は、造粒された造粒物を炉や加熱装置などで焼いて焼結
させた粒塊をいう。

【００１７】まず、最終製品の原料となる被炭化材とし
て、モミガラ、稲わら、バガス（bagasse、サトウキビ
の絞りかす）、家畜ふん、間伐材などの農林業廃棄物、
あるいは産業活動より発生する有機性の産業廃棄物、一
般の家庭から出される生ごみなどの有機性廃棄物を用い
る。これら有機性廃棄物は、図２に示すように、乾燥処
理工程（図２のＳ１参照）により乾燥させて水分の含有
率が低いものが用いられる。これら乾燥処理された有機
性廃棄物は、後述する造粒工程で造粒成形しやすいよう
に、図示しない粉砕装置により、ある範囲の大きさに粉
砕される（図２の粉末化工程Ｓ２参照）。より具体的に
は、廃棄物は乾燥処理工程Ｓ１で水分の含有率がほぼ５
％ないしほぼ６０％の範囲となることが好ましい。廃棄
物の水分含有率は、乾燥処理工程Ｓ１における乾燥処理
のコストや後述する炭化工程（図２のＳ５参照）での炭
化コストにも左右されるものの、当然のことながら、こ
の範囲以下の水分含有率としてもよいことはいうまでも
ない。水分の含有率は、後工程の粉砕処理時、粉末化に
支障のない範囲でよいことはいうまでもない。

【００１８】乾燥処理工程Ｓ１で乾燥された有機性廃棄
物は、粉末化工程Ｓ２により粉砕されて粉末化される。
粉末時、後述する造粒装置２（図１参照）を利用して粉
末化してもよい。粉末化される有機性廃棄物は０．１mm
ないし２mmの範囲のサイズに粉砕されることが好まし
い。この範囲のサイズは、後述する造粒装置２で最も造
粒に適した大きさであり、造粒装置のタイプや異なる造
粒方法に応じて粉砕されて粉末化された有機性廃棄物の
サイズが異なってもよいことはいうまでもない。

【００１９】粉末化工程Ｓ２で粉末化された有機性廃棄
物は、結合剤と混合される（図３の混合工程Ｓ３参
照）。この結合剤には、有機質成分が約７０wt％、無機
質成分が約３０wt％の排水処理汚泥を用いるようにして
いる。この排水処理汚泥は、粉末化された有機性廃棄物
の質（例えば水分含有率、繊維質の占める割合、造粒に
求められる粘性等）に応じて、含水率が７０％ないし８
０％の濃縮汚泥または含水率が４０％ないし６０％の乾
燥汚泥のうちいずれか一方を選択して用いるか、これら
濃縮汚泥と乾燥汚泥とを適切な割合で混ぜ合わせて用い
るようにしている。結合剤は含水率を低くして粉末状と
してもよい。

【００２０】ここでいう排水処理汚泥は、農業集落排水
処理汚泥、都市下水道排水処理汚泥、食品等の工業排水
処理汚泥等の排水を処理した汚泥であって、一般に発生
後利用の価値がなく廃棄処分されるような汚泥である。
これら排水処理汚泥は、排水源の別により有機質成分と
無機質成分の比率が多少異なることもあるが、本実施の
形態では、有機質成分と無機質成分と比が略７：３の排
水処理汚泥を結合剤として用いている。なお、この比率
に限られるものではなく、上述のように粉末化された有
機性廃棄物の質に応じて、これら排水処理汚泥に有機質
成分や無機質成分を添加し、有機質成分と無機質成分と
の比を調整するようにしてもよいことはいうまでもな
い。例えば、有機質成分としては、コールタールピッ
チ、アスファルト、パラフィン、澱粉、糖蜜、プラスチ
ックレジン（有機高分子）等が、無機質成分としては、
粘土、消石灰、ベントナイト等がある。

【００２１】混合工程Ｓ３で結合剤（排水処理汚泥）と
混合された有機性廃棄物は、図１に示す造粒装置２によ
り、所定のサイズに造粒されて成形される（図２の造粒
工程Ｓ４参照）。造粒装置２は、図１に示すように、中
空円筒状の本体３にスクリュー４が回転可能に支持され
て構成される。スクリュー４の一端は減速機５を介して
駆動モータ６に連結される。本体３の後方側（図１の左
側）には、投入口（ホッパ）７が設けられる。スクリュ
ー４は、羽根外周４Ａが本体３の内壁３Ｂに沿って回る
ようになっており、投入口７から投入された材料（混合
物）を本体３の前方側（図１の右側）に混合させつつ送
り出すようになっている。本体３の前方側開口端３Ａに
は、造粒用のダイ８が取り付けられる。このダイ８に
は、造粒のための円孔９が横方向に貫通して穿設され
る。このダイ８は、材料（混合物）がスクリュー４の回
転駆動により本体３の後方側から送り込まれダイ内面８
Ａに押し付けられると、この材料を円孔９を通じて外部
に排出し、この円孔９を通過させることにより材料（混
合物）の造粒を行うようになっている。

【００２２】造粒工程Ｓ４では、乾燥処理工程Ｓ１で乾
燥され、粉末化工程Ｓ２で０．１mmないし２mmの範囲の
サイズに粉砕された有機性廃棄物を、混合工程Ｓ３で結
合剤（排水処理汚泥）と混合し、この混合物を造粒装置
２に投入し、混合物の造粒を行うようになっている。造
粒工程Ｓ４で造粒された造粒物は、炭化工程Ｓ５（図２
参照）で、図示しない炭化装置により加熱されて炭化さ
れ、炭化物が製造される。炭化装置は、例えば間接加熱
方式のロータリキルン炭化装置が用いられる。炭化装置
は直接加熱方式の炭化装置であってもよい。

【００２３】また、上記造粒装置２として、図１に示す
ような、構造が簡単で処理量が大きい前押し出し１軸ス
クリュー型押し出し造粒機を用いているがこれに限られ
るものではない。造粒法は、例えば、本実施の形態に係
る押し出し造粒法以外にも、（ａ）転動造粒法、（ｂ）
圧縮型造粒法、（ｃ）撹拌型造粒法、（ｄ）破砕型造粒
法、（ｅ）流動層造粒法、（ｆ）溶融造粒法、（ｇ）噴
霧造粒法、（ｈ）液相造粒法、（ｉ）真空凍結造粒法、
（ｊ）液中造粒法等がある。（ａ）転動造粒法は、回転
ドラムなどの回転容器において原料粉体を転がしながら
結合剤液を散布し、界面エネルギーを原動力に雪だるま
式に凝集を進め造粒させる。大量かつ安価に造粒でき
る。（ｂ）圧縮型造粒法は、回転する二つのロール間
で、原料粉体を圧縮し成形する。ロール表面にブリケッ
トのポケットが刻まれて成形造粒を行う。圧縮成形に４
〜５g/cm^２の高い圧力をかける。（ｃ）攪拌型造粒法
は、容器内に設けられた攪拌翼などにより、強制的に原
料粉体に流動運動を与え、液を噴霧して凝集造粒を行
う。（ｄ）破砕型造粒法は、圧縮型造粒法ｂで得られた
造粒物をハンマー等で破壊して、顆粒をつくる。（ｅ）
流動層造粒法は、下から吹き上げる流体中に粉体を浮遊
させ懸濁させながら結合材を噴霧して造粒する。（ｆ）
溶融造粒法は、溶融状態にある物質を噴射または板上滴
下などにより、フレーク状にして冷却凝固する方法であ
る。（ｇ）噴霧造粒法は、乾燥塔内の熱風気流中におい
て、ペースト、懸濁液などを噴霧微粒子化して水分を蒸
発させて、乾燥粒子とする方法である。

【００２４】上述のように多種の造粒法が知られている
なかで、本実施の形態で用いた押し出し造粒法は、原料
をダイまたはスクリーンより押し出し造粒するものであ
る。同形寸法のダイまたはスクリーンにより押し出し成
形されるので形状が均一で収率よく造粒物が得られる。
押し出し造粒法は、さらに押し出し機構により、スクリ
ュー型、ロール型、ブレード型、自己成形型、ラム型な
どがある。スクリュー型では、水産練製品や精肉のミン
チ用に広く使用されている前押し出し１軸スクリュー型
押し出し造粒機は構造が簡単で処理量が大きいので本発
明の造粒機として選定した。

【００２５】このように本実施の形態に係る炭化物の製
造方法では、炭化物の原料となる被炭化材として、農林
業廃棄物、産業廃棄物、一般の家庭から出される生ごみ
などの有機性廃棄物を用いるようにしている。これら有
機性廃棄物は、乾燥処理工程Ｓ１で乾燥処理し、乾燥さ
れた有機性廃棄物は、粉末化工程Ｓ２で所定の大きさに
粉砕され粉末化される。粉末化された有機性廃棄物は、
混合工程Ｓ３で排水処理汚泥からなる結合剤と混合さ
れ、結合剤と混合された有機性廃棄物は、造粒工程Ｓ４
で造粒装置２により、所定のサイズに造粒される。造粒
された混合物は、炭化工程Ｓ５で、図示しない炭化装置
により炭化され炭化物が製造される。製造された炭化物
は、炭化時、結合剤と混合された状態で炭化されるの
で、炭化物の強度が増大する。また、粉末化された被炭
化材と結合剤とが混合された混合物を、炭化前に造粒す
るようにしているので、造粒される被造粒物を所望のサ
イズや所望の形状に均一に成形することができ、その結
果、炭化後、炭化物がほぼ決まったサイズで均一に製造
される。さらに、結合剤には、有機質成分と無機質成分
とを含みこれら各成分の比率が異なる各種の排水処理汚
泥のうち、これら成分の比率が適した排水処理汚泥を選
択して利用することができるだけでなく、所望の比率と
異なる排水処理汚泥を用いる場合でも、市販の有機質成
分または無機質成分を添加し、所望の比率となるよう調
整することができる。この場合でも、排水処理汚泥が結
合剤に占める割合のうちほとんどあるいは大きな割合を
占めることになるので、一般に廃棄処分されるしかなか
った排水処理汚泥の利用により、製造コストのうち結合
剤の占めるコストを低減化することができる。なお、こ
こでいう排水処理汚泥は、農業集落排水処理汚泥、都市
下水道排水処理汚泥、食品等の工業排水処理汚泥等の排
水を処理した汚泥であって、一般に発生後利用の価値が
なく廃棄処分されるような汚泥について述べているがこ
れに限られるものではなく、有機質成分と無機質成分と
が適当な比率で含まれるのであれば、淡水貯留池や水路
等の水域に堆積された沈殿汚泥を用いてもよいことはい
うまでもない。このように、廃棄物である排水処理汚泥
を使用するために、排水処理汚泥の処理、処分に費用が
かからず、有機性農林業廃棄物（有機性産業廃棄物、有
機性家庭ごみ）と排水処理汚泥の双方を有効な資源とし
て変換することができた。

【００２６】

【実施例】次に、被炭化材の種類と結合剤の種類を異な
らせ、造粒装置２を用いて造粒を行った後、間接加熱の
ロータリキルン方式の炭化装置により炭化させて、炭化
物を製造した実験を行った結果と、製造された炭化物の
物性評価試験を行った試験結果とを示す。

【００２７】実施例１この実施例１では、（I）被炭化材の有機性廃棄物として農業廃棄物の乾燥
バガスを使用し、（II）結合剤として市販の糖蜜のみを用いた。（III）工程は、次のようにして行われた。（粉砕処理）予め乾燥処理工程Ｓ１により乾燥処理され
た乾燥バガスを、粉末化工程Ｓ２で、粉体化した。この
粉末化工程Ｓ２は、造粒装置２の投入口７に長さ10〜30
mm、幅１〜3mmの乾燥バガスを充填した後、駆動モータ６
を駆動し、減速機５によりスクリュー４を減速した。乾
燥バガスは造粒装置２の投入口７より、スクリュー４に
よって本体３内をダイ８側に移動しつつ切断粉砕され本
体３内で粉体化した。（バガスと結合剤との混合）次に、混合工程Ｓ３では、
粉末化工程２により粉末化された乾燥バガスに、20％糖
蜜溶液を加え、20％糖蜜溶液とバガスとの比を１対２の
割合で混合を行った。（バガスの造粒）混合工程３で混合されたバガスと糖蜜
の混合物（試料）を、造粒工程Ｓ４で、造粒装置２の投
入口７に充填し、駆動モータ６を駆動し減速機５により
スクリュー４を減速した。糖蜜を添加されたバガスは、
投入口７側からスクリュー４によって本体３内を移動し
て、本体３の前方側（図１の右側）で圧縮されてダイ８
の内面８Ａに圧着され、ダイ８の円孔９より造粒されて
排出される。（炭化工程）次に、造粒工程Ｓ４で造粒された造粒バガ
スを、炭化工程Ｓ５で、間接加熱のロータリキルン方式
の炭化装置（図示せず）に充填し、炭化温度600℃で、
２時間炭化処理を行った。（IV）（１）炭化物の物性評価試験造粒炭化物篩分級による粒径の測定炭化処理をしたバガスを目開き2mmの篩により分級し
た。2mm以上の形状のものは全体の75％で2mm以下のもの
は25%であった。（２）造粒炭化物の強度試験造粒炭化物（直径4mm、長さ8mm）に一定速度で荷重を加
えて、造粒炭化物を破損させて、一軸圧縮強度の測定を
行った。造粒炭化物の破壊荷重は200gであり、これより
一軸圧縮強度は16(g/mm^２)であることが分かった。

【００２８】実施例２この実施例２では、（I）被炭化材の有機性廃棄物として農業廃棄物の乾燥
バカスを使用し、（II）結合剤として市販の澱粉のみを用いた。（III）工程は、次のようにして行われた。（粉砕処理）予め乾燥処理工程Ｓ１により乾燥処理され
た乾燥バガスを、粉末化工程Ｓ２で、粉体化した。この
粉末化工程Ｓ２は、造粒装置２の投入口７に長さ10〜30
mm、幅１〜3mmの乾燥バガスを充填した後、駆動モータ６
を駆動し、減速機５によりスクリュー４を減速した。乾
燥バガスは、造粒装置２の投入口７よりスクリュー４に
よって本体３内をダイ８側に移動しつつ切断粉砕され本
体３内で粉体化した。（バガスと結合剤との混合）次に、混合工程Ｓ３では、
粉末化工程２により粉末化された乾燥バガスに、30％澱
粉溶液を加え、30％澱粉溶液とバガスとの比を１対２の
割合で混合を行った。（バガスの造粒）混合工程３で混合されたバガスと澱粉
の混合物（試料）を、造粒工程Ｓ４で、造粒装置２の投
入口７に充填し、駆動モータ６を駆動し減速機５により
スクリュー４を減速した。澱粉を添加されたバガスは、
投入口７側からスクリュー４によって本体３内を移動し
て、本体３の前方側（図１の右側）で圧縮されてダイ８
の内面８Ａに圧着され、ダイ８の円孔９より造粒されて
排出される。（炭化工程）次に、造粒工程Ｓ４で造粒された造粒バガ
スを、炭化工程Ｓ５で、間接加熱のロータリキルン方式
の炭化装置（図示せず）に充填し、炭化温度600℃で、
２時間炭化処理を行った。（IV）（１）炭化物の物性評価試験造粒炭化物篩分級による粒径の測定炭化処理をしたバガスを目開き2mmの篩により分級し
た。2mm以上の形状のものは全体の80％で2mm以下のもの
は20%であった。（２）造粒炭化物の強度試験造粒炭化物（直径4mm、長さ8mm）に一定速度で荷重を加
えて、造粒炭化物を破損させて、一軸圧縮強度の測定を
行った。造粒炭化物の破壊荷重は240gであり、これより
一軸圧縮強度は19(g/mm^２)であることが分かった。

【００２９】実施例３この実施例３では、（I）被炭化材の有機性廃棄物として農業廃棄物の乾燥
バカスを使用し、（II）結合剤として市販の消石灰のみを用いた。（III）工程は、次のようにして行われた。（粉砕処理）予め乾燥処理工程Ｓ１により乾燥処理され
た乾燥バガスを、粉末化工程Ｓ２で、粉体化した。この
粉末化工程Ｓ２は、造粒装置２の投入口７に長さ10〜30
mm、幅１〜3mmの乾燥バガスを充填した後、駆動モータ６
を駆動し、減速機５によりスクリュー４を減速した。乾
燥バガスは造粒装置２の投入口７より、スクリュー４に
よって本体３内をダイ８側に移動しつつ切断粉砕され本
体３内で粉体化した。（バガスと結合剤との混合）次に、混合工程Ｓ３では、
粉末化工程２により粉末化された乾燥バガスに、10％消
石灰溶液を加え、10％消石灰溶液とバガスとの比を１対
２の割合で混合を行った。（バガスの造粒）混合工程３で混合されたバガスと消石
灰溶液との混合物（試料）を、造粒工程Ｓ４で、造粒装
置２の投入口７に充填し、駆動モータ６を駆動し減速機
５によりスクリュー４を減速した。消石灰を添加された
バガスは、投入口７側からスクリュー４によって本体３
内を移動して、本体３の前方側（図１の右側）で圧縮さ
れてダイ８の内面８Ａに圧着され、ダイ８の円孔９より
造粒されて排出される。（炭化工程）次に、造粒工程Ｓ４で造粒された造粒バガ
スを、炭化工程Ｓ５で、間接加熱のロータリキルン方式
の炭化装置（図示せず）に充填し、炭化温度600℃で、
２時間炭化処理を行った。（IV）（１）炭化物の物性評価試験造粒炭化物篩分級による粒径の測定炭化処理をしたバガスを目開き2mmの篩により分級し
た。2mm以上の形状のものは全体の84％で2mm以下のもの
は16%であった。（２）造粒炭化物の強度試験造粒炭化物（直径4mm、長さ8mm）に一定速度で荷重を加
えて、造粒炭化物を破損させて、一軸圧縮強度の測定を
行った。造粒炭化物の破壊荷重は300gであり、これより
一軸圧縮強度は26(g/mm^２)であることが分かった。

【００３０】実施例４この実施例４では、（I）被炭化材の有機性廃棄物として農業廃棄物の乾燥
バカスを使用し、（II）結合剤として市販の糖蜜と消石灰とを混合したも
のを用いた。（III）工程は、次のようにして行われた。（粉砕処理）予め乾燥処理工程Ｓ１により乾燥処理され
た乾燥バガスを、粉末化工程Ｓ２で、粉体化した。この
粉末化工程Ｓ２は、造粒装置２の投入口７に長さ10〜30
mm、幅１〜3mmの乾燥バガスを充填した後、駆動モータ６
を駆動し、減速機５によりスクリュー４を減速した。乾
燥バガスは造粒装置２の投入口７より、スクリュー４に
よって本体３内をダイ８側に移動しつつ切断粉砕され本
体３内で粉体化した。（バガスと結合剤との混合）次に、混合工程Ｓ３では、
粉末化工程２により粉末化された乾燥バガスに、10％消
石灰溶液と10％糖蜜溶液との混合液を加え、この混合液
とバガスとの比を１対２の割合で混合を行った。（バガスの造粒）混合工程３で混合されたバガスと消石
灰溶液と糖蜜との混合物（試料）を、造粒工程Ｓ４で、
造粒装置２の投入口７に充填し、駆動モータ６を駆動し
減速機５によりスクリュー４を減速した。消石灰と糖蜜
とを添加されたバガスは、投入口７側からスクリュー４
によって本体３内を移動して、本体３の前方側（図１の
右側）で圧縮されてダイ８の内面８Ａに圧着され、ダイ
８の円孔９より造粒されて排出される。（炭化工程）次に、造粒工程Ｓ４で造粒された造粒バガ
スを、炭化工程Ｓ５で、間接加熱のロータリキルン方式
の炭化装置（図示せず）に充填し、炭化温度600℃で、
２時間炭化処理を行った。（IV）（１）炭化物の物性評価試験造粒炭化物篩分級による粒径の測定炭化処理をしたバガスを目開き2mmの篩により分級し
た。2mm以上の形状のものは全体の86％で2mm以下のもの
は14%であった。（２）造粒炭化物の強度試験造粒炭化物（直径4mm、長さ8mm）に一定速度で荷重を加
えて、造粒炭化物を破損させて、一軸圧縮強度の測定を
行った。造粒炭化物の破壊荷重は400gであり、これより
一軸圧縮強度は32(g/mm^２)であることが分かった。

【００３１】実施例５この実施例５では、（I）被炭化材の有機性廃棄物として農業廃棄物の乾燥
バカスを使用し、（II）結合剤として農業集落排水処理汚泥を用いた。（III）工程は、次のようにして行われた。（粉砕処理）予め乾燥処理工程Ｓ１により乾燥処理され
た乾燥バガスを、粉末化工程Ｓ２で、粉体化した。この
粉末化工程Ｓ２は、造粒装置２の投入口７に長さ10〜30
mm、幅１〜3mmの乾燥バガスを充填した後、駆動モータ６
を駆動し、減速機５によりスクリュー４を減速した。乾
燥バガスは造粒装置２の投入口７より、スクリュー４に
よって本体３内をダイ８側に移動しつつ切断粉砕され本
体３内で粉体化した。（バガスと結合剤との混合）次に、混合工程Ｓ３では、
粉末化工程２により粉末化された乾燥バガスに、農業集
落排水汚泥を乾燥処理した水分50〜60％の乾燥汚泥を加
え、乾燥排水処理汚泥とバガスとの比を１対２の割合で
混合を行った。（バガスの造粒）混合工程３で混合されたバガスと乾燥
排水処理汚泥との混合物（試料）を、造粒工程Ｓ４で、
造粒装置２の投入口７に充填し、駆動モータ６を駆動し
減速機５によりスクリュー４を減速した。排水処理汚泥
を添加されたバガスは、投入口７側からスクリュー４に
よって本体３内を移動して、本体３の前方側（図１の右
側）で圧縮されてダイ８の内面８Ａに圧着され、ダイ８
の円孔９より造粒されて排出される。（炭化工程）次に、造粒工程Ｓ４で造粒された造粒バガ
スを、炭化工程Ｓ５で、間接加熱のロータリキルン方式
の炭化装置（図示せず）に充填し、炭化温度600℃で、
２時間炭化処理を行った。（IV）（１）炭化物の物性評価試験造粒炭化物篩分級による粒径の測定炭化処理をしたバガスを目開き2mmの篩により分級し
た。2mm以上の形状のものは全体の90％で2mm以下のもの
は10%であった。（２）造粒炭化物の強度試験造粒炭化物（直径4mm、長さ8mm）に一定速度で荷重を加
えて、造粒炭化物を破損させて、一軸圧縮強度の測定を
行った。造粒炭化物の破壊荷重は1,260gであり、これよ
り一軸圧縮強度は100(g/mm^２)であることが分かった。

【００３２】以上、５つのケースの実施例の篩分級によ
る粒径の測定（造粒物の硬度が硬い程、炭化処理時に壊
れにくく、目開き2mmの篩に多く残留する）と、破壊荷
重による強度測定を比較した結果を図３に示す。図３の
結果より排水処理汚泥を結合剤（バインダー）に使用し
たケースが最も強度が大きいことが明らかになった。

【００３３】このように、本願発明では、上記構成とし
たことにより、所望の大きさ以上の粒径を有する造粒物
の割合を増大させかつ強度の高い活性炭を得ることがで
きるので、廃棄物を利用して脱臭剤、水処理剤として利
用可能な炭化物を得ることができ、資源の有効利用を図
るとともに安価な活性炭を得ることができる。また、上
記構成としたことにより、結合剤に廃棄物の一種である
排水処理汚泥を用いることにより結合剤を安価に入手す
ることができ、活性炭の製造コストの低減化を図ること
ができるとともに、資源の一層の有効利用を図ることが
できる。

【００３４】なお、上記実施例５では、結合剤として使
用する排水処理汚泥を乾燥処理させて、水分５０〜６０
％の乾燥汚泥を用いたが、含水率が４０％程度から６０
％程度であればよい。排水処理汚泥の含水率は、上述の
ように、粉末化された有機性廃棄物の質（例えば水分含
有率、繊維質の占める割合、造粒に求められる粘性等）
に応じて、変化してもよいことはいうまでもなく、粉末
化された有機性廃棄物の水分含有率が低く、造粒時の粘
性に影響を与える場合、水分含水率が７０％ないし８０
％の濃縮排水処理汚泥を用い、造粒に適切な水分を与え
るようにしてもよい。従って、結合剤として使用する排
水処理汚泥は、有機性廃棄物（被炭化材）の質に応じて
含水率が７０％ないし８０％の濃縮汚泥または含水率が
４０％ないし６０％の乾燥汚泥のうちいずれか一方を選
択して用いるようにしてもよいし、これら濃縮汚泥と乾
燥汚泥とを適切な割合で混ぜ合わせて用いるようにして
もよい。また、上記実施例１ないし５では、被炭化材
（有機性廃棄物）としてバガスを用いているがこれに限
られるものではなく、他の有機性廃棄物、例えば、モミ
ガラ、稲わら、家畜ふん、間伐材等を利用してもよいこ
とはいうまでもない。さらに、炭化方法や炭化条件は、
上記実施例１ないし５に限られるものではなく、どのよ
うな炭化方法であってもよいし、炭化に適切な条件が満
たされればよいことはいうまでもない。また、上記実施
の形態および各実施例では、乾燥処理した被炭化材を図
示しない粉砕装置で粉末化した後、造粒装置２で造粒す
るようにしているがこれに限られるものではなく、造粒
装置で粉砕も行うようにしてもよいことはいうまでもな
い。さらに、上記実施の形態および各実施例では、炭化
物の原料となる被炭化材を粉末化し、その粉末化された
被炭化材に結合剤を混合した後、造粒工程を経て炭化さ
せるようにしているが、これに限られるものではなく、
粉末化された被炭化材に結合剤を混合した後、造粒しな
いで、粉末状のまま炭化させ、粉末状の炭化物を製造す
るようにしてもよいし、粉末化された被炭化材に結合剤
を混合した後、成型工程により目的に応じて造粒サイズ
より大きい所定の形状に成型し、成型された混合物を炭
化させるようにしてもよい。

【００３５】

【発明の効果】本発明に係る炭化物の製造方法は、被炭
化材を粉末化する粉末化工程と、粉末化された被炭化材
に結合剤を混合する混合工程と、結合剤と混合された混
合物を造粒する造粒工程と、造粒された造粒物を炭化さ
せる炭化工程とを備えたことにより、製造された炭化物
は一定以上のサイズの割合を増大させ、かつ強度を向上
させることができるので、多種の製品に利用可能とする
ことができ、製造された炭化物の商品価値を高める効果
がある。

【００３６】また、請求項３に係る炭化物の製造方法
は、混合時に用いられる結合剤を、排水処理汚泥により
構成したことにより、結合剤のコストを下げることがで
きるので、製造された炭化物のコストダウンを図ること
ができる。また、排水処理汚泥は、排出源に応じて有機
質成分と無機質成分とが異なる比率で含まれるので、適
宜選択したり、組み合わせて用いることにより、結合剤
としての性能を向上させることができ、製造された炭化
物は一定以上のサイズの割合を増大させ、かつ強度を向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る炭化物の製造方法
に用いられる造粒装置の一例を示す概念図である。

【図２】上記実施の形態に係る炭化物の製造方法を工程
順に説明したフローチャートである。

【図３】各実施例１ないし５の結合剤の種類と、製造さ
れた炭化物の所定サイズ以上の造粒物の重量割合および
強度との分析結果を比較して示す表である。

【図４】本発明の炭化物の製造時の造粒と炭化の概念を
示す説明図である。

【符号の説明】

Ｓ２粉末化工程Ｓ３混合工程Ｓ４造粒工程Ｓ５炭化工程

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０１Ｂ 31/14 Ｃ０１Ｂ 31/14 Ｃ１０Ｂ 53/00 Ｃ１０Ｂ 53/00 Ａ 53/02 53/02 (72)発明者齋藤孝則茨城県つくば市観音台二丁目１番地６独立行政法人農業工学研究所内Ｆターム(参考） 4D004 AA02 AA03 AA12 AA46 AA50 BA04 BA06 CA04 CA14 CA15 CA26 CA42 CB09 CB16 CB31 CC13 CC15 DA03 DA09 DA20 4G004 LA01 NA01 NA03 4G046 HA09 HB02 HC14 HC23 4H012 HA03 JA03 JA11 KA03 KA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被炭化材を粉末化する粉末化工程と、粉
末化された被炭化材に結合剤を混合する混合工程と、結
合剤と混合された混合物を造粒する造粒工程と、造粒さ
れた造粒物を炭化させる炭化工程とを備えたことを特徴
とする炭化物の製造方法。
【請求項２】被炭化材は農林業廃棄物、産業廃棄物お
よび家庭廃棄物のうち少なくともいずれか１以上の廃棄
物からなるとともに、これら廃棄物は乾燥処理工程によ
り水分がほぼ５％ないしほぼ６０％となる乾燥処理を行
った後、粉末化工程により０．１mmないし２mmのサイズ
に粉砕されることを特徴とする請求項１に記載の炭化物
の製造方法。
【請求項３】混合時に用いられる結合剤を、排水処理
汚泥により構成したことを特徴とする請求項１または２
に記載の炭化物の製造方法。
【請求項４】排水処理汚泥は、被炭化材の質に応じ
て、含有される有機質成分と無機質成分との比率が異な
る多種の排水処理汚泥のうち、結合性能に適した比率の
排水処理汚泥を選択して用いることを特徴とする請求項
３に記載の炭化物の製造方法。
【請求項５】排水処理汚泥は、含水率が７０％ないし
８０％の濃縮汚泥および含水率が４０％ないし６０％の
乾燥汚泥のうち少なくともいずれか一方を用いることを
特徴とする請求項４に記載の炭化物の製造方法。