JP2008214158A - 籾殻から非晶質シリカの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】籾殻を熱分解して得られる熱分解ガスから籾酢液を利用して籾殻のアルカリ成分の溶解分離し、アルカリ成分を溶解分離した籾殻を燃焼排ガスの廃熱により乾燥し、乾燥された籾殻を熱分解し、得られた籾殻炭を焼成して、高純度の非晶質シリカを製造する。
【解決手段】籾殻を酢酸含有溶液に浸漬して、籾殻に含まれるアルカリ成分を浸出し、アルカリ成分が浸出された籾殻を、燃焼排ガスにより加熱された温水で洗浄後、脱水し乾燥して、乾燥籾殻を形成し、この形成された乾燥籾殻を熱分解して炭化させて籾殻炭を形成すると共に熱分解ガスを形成し、前記熱分解ガスについては冷却して籾酢液を分離し、前記籾殻炭については焼成して高純度シリカを含有する籾殻灰を製造すること特徴とする籾殻から高純度シリカの製造方法にある。
【選択図】図１

Description

本発明は、産業廃棄物の籾殻や藁等から非晶質ケイ酸、即ち非晶質シリカを製造する方法に関し、特に、米や麦を脱穀や籾摺りする過程で生じ、産業廃棄物として扱われている籾殻や藁等から高純度の非晶質シリカを製造する方法に関する。

例えば、収穫された籾を籾摺りして玄米を得る一方で籾殻が発生する。籾摺りの段階で発生する籾殻の量は、処理される籾の量の凡そ２０％に達する。しかし、籾殻の見かけ密度は、１００〜１４０ｋｇ／ｍ^３と小さいために、籾摺りや乾燥施設で発生する籾殻の量は、容積で処理された籾の量に略匹敵しており、その籾殻の量は膨大な量に上っている。籾は乾燥状態で保存されるために、脱穀された籾殻は燃え易く、しかも、籾殻は一旦燃焼させると、燃焼速度が早く、急激に燃焼する。しかし、籾殻を、低温、例えば６００乃至９００℃の温度で、短時間に焼成して得られる籾殻灰は、籾殻の１８乃至２０重量％程度になるが、非晶質のケイ酸を多く含んでいるので、前記籾殻灰から非晶質のケイ酸を回収して、シリカゲル、ヒュームドシリカ、モルタルやコンクリートの混和剤として使用され（特許文献１参照）、また、プラスチックのアンチブロッキング剤や食品添加物として使用することが提案されている。
特開平７−１９６３１２号公報 特開平８−４８５１５号公報 特開平５−１９４００７号公報

しかし、籾殻には、カリウムが比較的多く含まれており、籾殻を急激に燃焼させるときは、籾殻中のカリウムはケイ酸、即ちシリカと反応して溶融状態となり、未燃焼の炭素は、前記ケイ酸とカリウムの溶融物中に取り込まれて、酸素との接触が妨げられて、未燃焼炭素のまま残留して、不純物となり、問題とされている。そこで、水に浸漬した籾殻を焼成して未燃焼炭素が少ない非晶質シリカの製造方法が提案されている（特許文献２参照）。しかし、このように、水を含有させた籾殻を燃焼させるためには、籾殻を燃焼させるのに、水を蒸発させるための熱量を要して問題である。また、籾殻灰のシリカ含有量を高めるために、塩酸溶液に浸漬せしめて籾殻中のアルカリ有機成分を溶融せしめて、シリカ含有率を高めて焼成する方法が提案されている（特許文献３参照）。しかし、このように、塩酸溶液を含浸させた籾殻を焼成するには、塩酸蒸気の発生は避けられず、また、籾殻を燃焼させるときの塩酸溶液の水分を蒸発させるための熱量を要することとなって問題である。本発明は、高純度の非晶質シリカの製造方法における籾殻中のアルカリ有機成分に係る問題点を解決することを目的としている。

本発明は、籾殻を熱分解して熱分解ガス及び籾殻炭を製造し、熱分解ガスは冷却して籾酢液を分離して、籾殻のアルカリ成分の溶解分離に利用し、籾殻炭は焼成して非晶質シリカを製造し、籾酢液を分離した熱分解ガスによる燃焼排ガス及び籾殻炭の焼成による燃焼排ガスの廃熱を利用して、籾酢液の水溶液による籾殻のアルカリ成分の溶解工程を４０℃以上の温度に加熱すると共に、アルカリ成分を溶解分離し、洗浄し脱水された籾殻の乾燥を行い、また、各工程から排出される成分の有効利用を図る高純度の非晶質シリカの製造方法を提供することを目的としている。

即ち、本発明は、籾殻を酢酸含有溶液で処理して、籾殻に含まれるアルカリ成分を酢酸含有溶液に溶解して、籾殻と分離し、アルカリ成分が分離された籾殻を洗浄乾燥後、乾燥籾殻を熱分解して炭化させて籾殻炭を形成し、前記籾殻炭を焼成して高純度シリカを製造すること特徴とする籾殻から非晶質シリカの製造方法にあり、また、本発明は、乾燥籾殻を熱分解して炭化させると共に熱分解ガスを発生させ、発生した熱分解ガスを冷却して、前記熱分解ガスから籾酢液を分離し、前記熱分解ガスから分離された籾酢液を水で希釈して製造された籾酢溶液で籾殻を処理して、籾殻に含まれるアルカリ成分を籾酢溶液に溶解させて籾殻と分離し、アルカリ成分が分離された籾殻を、水で洗浄し、この洗浄された籾殻を脱水し、前記脱水された籾殻を、前記熱分解ガスの燃焼ガスにより加熱して乾燥し、この形成された乾燥籾殻を熱分解して炭化することにより籾殻炭を形成し、この形成された籾殻炭を焼成して高純度シリカを製造することを特徴とする籾殻から非晶質シリカの製造方法にあり、さらに、本発明は、籾殻を籾酢溶液で処理して、籾殻中のアルカリ成分を籾酢溶液に溶解させて籾殻と分離するアルカリ成分浸出工程と、前記浸出工程でアルカリ成分が浸出された籾殻を脱水する籾殻の脱水工程と、前記脱水工程で脱水された籾殻を乾燥する乾燥工程と、前記乾燥工程で乾燥された籾殻を熱分解して炭化させると共に熱分解ガスを発生させる熱分解工程と、前記熱分解工程で発生した熱分解ガスを冷却して籾酢液を分離する熱分解ガス冷却工程と、前記熱分解ガス冷却工程で分離された籾酢液を水で希釈する籾酢溶液調製工程と、籾酢溶液調製工程で調製された籾酢溶液を前記アルカリ成分浸出工程に送る籾酢溶液の送液工程と、熱分解ガス冷却工程で籾酢液が分離された熱分解ガスを燃焼する熱分解ガス燃焼工程と、熱分解ガス燃焼工程の燃焼ガスを冷却して廃熱を回収する燃焼ガス廃熱回収工程と、前記燃焼ガス廃熱回収工程からの燃焼ガスを前記乾燥工程に送る燃焼ガスの移送工程と、前記熱分解工程で炭化された籾殻炭を焼成して焼成灰を製造する籾殻炭焼成工程を備えることを特徴とする籾殻から非晶質シリカの製造方法にあり、さらにまた、本発明は、乾燥籾殻の熱分解ガスを冷却して籾酢液を回収する熱分解ガス冷却工程と、熱分解ガス冷却工程で籾酢液が分離された熱分解ガスを燃焼する熱分解ガス燃焼工程と、熱分解ガス冷却工程で回収された籾酢液を精製する籾酢液精製工程と、籾酢液精製工程で精製された籾酢液を希釈して籾酢溶液を調製する籾酢溶液調製工程と、籾酢溶液調製工程で調製された籾酢溶液で籾殻を処理して籾殻中のアルカリ成分を籾酢溶液に溶解させて籾殻と分離するアルカリ成分浸出工程と、前記アルカリ成分浸出工程でアルカリ成分が分離された籾殻を脱水する籾殻の脱水工程と、前記脱水工程で脱水された籾殻を、前記熱分解ガス燃焼工程の燃焼ガスの廃熱により乾燥する乾燥工程と、前記乾燥工程で乾燥された籾殻を熱分解して炭化させると共に熱分解ガスを発生させる熱分解工程と、前記熱分解工程で発生した熱分解ガスを前記熱分解ガス冷却工程に送る熱分解ガス移送工程と、前記熱分解工程で発生した炭化された籾殻炭を焼成して焼成灰を製造する籾殻炭焼成工程とを備えることを特徴とする籾殻から非晶質シリカの製造方法にある。

本発明の非晶質シリカの製造方法において、酢酸含有溶液は、籾殻の熱分解ガスを冷却して凝縮分離された籾酢液を蒸留して精製し、精製された籾酢液を水で希釈することにより調製することができる。また、本発明の非晶質シリカの製造方法は、前記熱分解ガスの燃焼工程からの燃焼排ガスの廃熱を回収する廃熱回収工程を備えており、前記廃熱回収工程で回収された熱は、例えば、温水又は熱水の形で、籾殻のアルカリ成分浸出工程の加熱に使用することができ、熱の有効利用を図ることができる。さらに、本発明の非晶質シリカの製造方法においては、前記燃焼工程からの燃焼排ガスの廃熱で水を加熱し温水又は熱水を形成する廃熱回収工程を備え、前記廃熱回収工程で回収された熱により、アルカリ成分浸出工程の加熱を行うことができる。さらにまた、本発明の非晶質シリカの製造方法においては、籾酢溶液は、籾酢液を、廃熱回収工程で廃熱により加熱された水で希釈することができる。そしてまた、本発明の非晶質シリカの製造方法において、洗浄工程は、前記廃熱回収工程で形成された温水を洗浄水として供給することができる。そしてさらに、本発明の非晶質シリカの製造方法において、乾燥工程は、廃熱回収工程で廃熱回収された燃焼排ガスが乾燥用の加熱ガスとして供給することができる。

本発明は、籾殻を酢酸含有溶液又は籾酢溶液で処理して、籾殻に含まれるアルカリ成分、例えば、カリウム成分を、酢酸含有溶液又は籾酢溶液に溶解させて籾殻と分離し、アルカリ成分が溶解分離された籾殻を乾燥して、乾燥籾殻を形成し、この形成された乾燥籾殻を熱分解して炭化させて籾殻炭を形成し、前記籾殻炭については焼成して高純度の非晶質シリカとするので、高純度の非晶質シリカの未燃焼炭素の含有量を少なくすることができる。また、本発明においては、前記乾燥籾殻の熱分解の際に発生する熱分解ガスについては冷却して籾酢液を回収してアルカリ成分の浸出に使用すると共に、籾酢液を回収して得られた熱分解ガスを燃焼して、その燃焼排ガスの廃熱を利用し、また、前記籾殻炭については焼成して高純度の非晶質シリカを製造すると共にその焼成排ガスの廃熱を利用して、アルカリ成分の溶解分離及びアルカリ成分の溶解分離後の籾殻の乾燥を行うので、未燃焼炭素の含有量の少ない高純度の非晶質シリカを、分解ガスの有効成分を活用しながら、さらに燃焼排ガス又は焼成排ガスの廃熱を利用しながら製造することができる。このように、本発明においては、籾殻を熱分解して籾殻炭とし、この籾殻炭を燃焼して燃焼灰とするので、籾殻を直接燃焼するときの燃焼排ガス中のタールや煤塵の発生を回避すると共に、さらに、籾殻を直接燃焼するときには得ることができない籾酢液を特に得て、アルカリ成分、特にカリウム成分の溶解分離に活用することができる。したがって、本発明は、籾殻の非晶質ケイ酸分、即ち、非晶質シリカ分を、籾殻のカリウム成分との融解物を形成させることなく、また、副成する生成物及び燃焼排ガスを無駄なく活用して、籾殻から高純度の非晶質シリカを製造することができる。

本発明において、籾殻を酢酸含有溶液又は籾酢溶液（以下、酢酸含有溶液という）と接触させて、又は籾殻を酢酸含有溶液内に浸漬するなど、籾殻を酢酸含有溶液で処理して、籾殻に含有されるアルカリ成分、例えばカリウム成分を、酢酸含有溶液により溶解して籾殻と分離する。この酢酸含有溶液による籾殻中のアルカリ成分の浸出は、加熱された酢酸含有溶液と籾殻を接触させ、又は酢酸含有溶液に籾殻を浸漬して行うことができる。この場合、抽出槽又は浸出槽内に、加熱された酢酸含有溶液を供給しながら、籾殻を加熱された酢酸含有溶液に接触又は浸漬して行っても良く、また、加熱用ジャケット又は加熱媒体用管路を備える抽出槽又は浸出槽内で、加熱下に、籾殻と酢酸含有溶液を接触させて、又は籾殻を籾酢溶液内に浸漬して行うことができる。本発明において、「浸出」は「抽出」を包含する。本発明において、酢酸含有溶液に溶解したカリウム成分は、濾過等の固液分離手段により、籾殻と分離される。このようにカリウム成分が分離された籾殻は、カリウム成分の含有量が少なくなっているので、熱分解時及び燃焼時に、籾殻中に比較的多量に含まれるシリカ成分と結合して融解物を形成することがなくなり、また、融解物を形成しても僅かであり、炭素の燃焼を妨げるに至らない。

本発明において、酢酸含有溶液又は籾酢溶液によりアルカリ成分を溶解分離された籾殻は洗浄され、乾燥されて熱分解され、ここで発生した熱分解ガスは、例えば、水により冷却されて、凝縮した籾酢液が回収され、冷却水は加熱されて、例えば、４０℃以上の温度に加熱された水となり、籾酢液の希釈を行う籾酢溶液調製工程に希釈液として利用でき、また、アルカリ成分浸出工程の加熱に利用することができる。本発明において、籾殻の熱分解ガスから回収された籾酢液は、例えば、酢酸分を５重量％程度含有しており、水又は加熱された水により、２乃至６倍に希釈して、例えば、籾酢液２０％濃度の籾酢溶液として、又は、籾酢液２０％濃度で４０℃以上の温度の籾酢溶液として、籾殻のアルカリ浸出工程に送られる。籾殻の籾酢溶液による浸出は、４０℃以上の温度、例えば、４０乃至６０℃の温度で、１乃至２４時間の浸出時間で行われる。この浸出温度は高い程浸出時間を短縮することができるので好ましく、もとより、６０℃以上の温度で浸出を行うことも可能である。本発明において、籾殻は、４０℃以上の温度の籾酢溶液中に浸漬されて、籾殻中のアルカリ成分が浸出される。浸出されたアルカリ成分、例えばカリウム成分は、籾酢溶液に溶解して、濾過等の固液分離手段により、籾殻と分離されて、回収することができる。

本発明において、籾殻を籾酢溶液と接触させて、又は籾殻を籾酢溶液内に浸漬するなど、籾殻を籾酢溶液で処理して、籾殻に含有されるアルカリ成分、例えばカリウム成分を、籾酢溶液により溶解して籾殻と分離する、籾殻のアルカリ浸出工程は、４０℃以上の温度に加熱して行われるのが好ましい。この籾殻のアルカリ浸出工程の加熱には、籾殻の熱分解ガスの燃焼ガスの廃熱及び／又は籾殻炭の焼成ガスの廃熱を利用することができる。本発明においては、これら燃焼ガス及び／又は焼成ガスの廃熱を利用するにあたり、特に廃熱回収工程を設けて、排出される燃焼ガス及び／又は焼成ガス等の排出ガスの温度を低下させるので、排出ガスを籾殻の乾燥等に使用することを可能にしている。本発明において、浸出された籾殻中のアルカリ成分、例えば、カリウム成分は、続く濾過工程で籾殻と分離され、洗浄工程において水又は温水等の加熱された洗浄水により洗浄され、続いて脱水されて、濾過液及び洗浄廃液中に蓄積される。このように、本発明において、濾過液及び洗浄廃液には、カリウム分が多く含まれており、カリウム肥料に活用することができる。洗浄工程で、水により洗浄された籾殻は、脱水され、例えば、５０乃至２００℃の乾燥温度で乾燥される。乾燥された籾殻は、籾殻炭を生成させるために、熱分解工程に送られて、３５０乃至６５０℃の温度で熱分解される。

本発明においては、籾殻の熱分解は、３５０乃至６５０℃の温度下で行われ、籾殻は、熱分解して、籾殻炭及び熱分解ガスを生成する。ここで発生する熱分解ガスは、籾殻の乾留ガスであり、多管式熱交換器、プレート式熱交換器又は噴霧式冷却器等の冷却器を使用する冷却工程に送られ、この冷却工程において、水により間接又は直接的に冷却される。この冷却により、籾酢液及びタール分は凝縮し分離される。凝縮により分離された籾酢液及びタール分は、さらに、蒸留装置又は精留装置等の精製手段を備える籾酢液精製工程において、籾酢液はタールと分離される。精製された籾酢液は、酢酸が５％以上の濃度で含有されており、本発明においては、水又は加熱された水で希釈して籾酢溶液とし、籾殻のアルカリ成分の浸出に使用することができる。本発明において、籾酢液及びタールが凝縮分離された熱分解ガスは、燃焼炉に送られて熱分解ガス中に含まれる可燃性のガス成分を燃焼させる。

燃焼炉で熱分解ガスを燃焼させた熱分解ガスの燃焼ガスは、廃熱回収用の熱交換器に送られて、冷却水により冷却され、前記燃焼ガスの廃熱が回収される。廃熱回収用の熱交換器から排出される燃焼排ガスの冷却に使用された冷却水は、４０℃以上の温度に加熱されており、籾酢液に加えて、４０℃以上の温度の籾酢溶液を調製するのに使用でき、又は、籾殻のアルカリ成分浸出工程の加熱に使用できる。廃熱回収用の熱交換器から排出される燃焼排ガスは、脱水された籾殻の乾燥に使用することができる。炭化炉で形成された籾殻炭は、籾殻灰を製造するために、焼成炉に送られて、６００乃至７００℃の温度で焼成される。焼成炉での籾殻炭の焼成による燃焼ガスは、廃熱回収用の熱交換器に送られて、冷却水により冷却され、前記焼成ガスの廃熱が回収される。廃熱回収用の熱交換器から排出される焼成排ガスは、脱水された籾殻の乾燥等に使用することができる。

本発明においては、乾燥した籾殻を一旦炭化させて、籾殻炭とし、この籾殻炭を焼成させるので、乾燥した籾殻を直接燃焼させる場合と比較して、籾酢液及びタールを副成させることができ、また、煤煙の発生を少なくすることができる。

以下に、本発明の一実施例に基づいて、本発明を説明するが、本発明は、以下の例示及び説明に限定されるものではない。
図１は、本発明の籾殻から、高純度の非晶質シリカを製造する工程の概略を示す工程図である。

例１
図１に示す実施例において、籾殻１は、籾殻供給工程２に導入され、籾殻供給工程２からアルカリ成分浸出工程３に送られる。アルカリ成分浸出工程３においては、籾殻１を、籾酢溶液調製工程４で調製された籾酢溶液５に浸漬して、籾酢溶液５と共に撹拌混合して、籾殻中のアルカリ成分を浸出する。本例において、アルカリ成分浸出工程３における籾殻の浸出温度は、４０乃至６０℃であり、浸出温度は、高い程、籾殻からアルカリ成分の浸出処理時間を短くすることができるので好ましい。また、アルカリ成分浸出工程３における滞留時間は１乃至２４時間であり、滞留時間が長い程、籾殻からアルカリ成分が多く分離できるので好ましい。

本例において、籾酢液は、熱分解ガス冷却工程６で、籾殻の熱分解ガスを冷却して凝縮分離した凝縮液体生成物７として液体タールと共に得られる。籾酢液を液体タールと分離するために、凝縮液体生成物７は、籾酢液精製工程８で蒸留される。籾酢液精製工程８で蒸留されてタール成分と分離された籾酢液９は、籾酢溶液調製工程４に送られて、温水１０及び／又は温水１１で希釈されて籾酢溶液５が調製される。本例において、籾酢精製工程８で得られる籾酢液９は、一例を上げれば、酢酸濃度で５％であり、使用される籾酢溶液の水溶液は、籾酢精製工程８で得られた籾酢液９の２０重量部を、例えば、４０℃以上の温度の温水で１００重量部に希釈して調製される。本例において、籾殻１に供給される籾酢溶液５は、籾酢液２０％濃度の籾酢溶液であり、籾殻１ｋｇに対する籾酢溶液の使用量は２０ｋｇである。

アルカリ成分浸出工程３で籾酢溶液５によりアルカリ成分が浸出された籾殻１２は、スクリュウコンベヤ等の籾殻搬送装置により濾過工程１３に送られて濾過される。濾過は、例えば、真空濾過器、連続式真空濾過器、ディスク濾過器、又は加圧濾過器等の濾過器により行うことができる。本例において、濾液１４はアルカリ成分、殊にカリウム成分を含有しており、肥料等に使用される。濾過された籾殻１５は次いで洗浄工程１６において洗浄水１７で洗浄される。洗浄水１７により洗浄された籾殻１８はスクリュウコンベヤ等の搬送装置により脱水工程１９に送られ、本例においては、水分が４０重量％にまで脱水される。洗浄排水２０及び脱水された排水２１は、集められて排水処理される。脱水工程１９で脱水された籾殻２２は、次いで、乾燥工程２３に送られ、乾燥工程２３において水分２０重量％にまで乾燥される。乾燥は、回転乾燥装置、通気乾燥装置又は気流乾燥装置等の乾燥装置により、５０乃至２００℃の温度で行うことができる。乾燥工程２３で乾燥された乾燥籾殻２４は、籾殻熱分解工程２５に送られる。籾殻熱分解工程２５において、乾燥籾殻２４は、３５０乃至６５０℃の温度、例えば４００℃の温度で部分燃焼され、この乾燥籾殻２４の部分燃焼熱により乾燥籾殻２４を熱分解させる。乾燥籾殻２４の熱分解により発生した熱分解ガス２６は熱分解ガス冷却工程６に送られ、乾燥籾殻２４の熱分解による炭化により生成した籾殻炭３５は、籾殻炭焼成工程３６に送られる。

熱分解工程２５で炭化された籾殻炭３５は、籾殻炭焼成工程３６に送られて、空気の存在下に６００乃至７００℃の温度で焼成されて、純度が９９重量％以上で、非晶質シリカを含有する籾殻灰３７を生成する。高純度シリカである籾殻灰３７は、シリカ回収工程３８に集められる。本例において、籾殻の焼成において得られた籾殻灰は、非晶質シリカの純度が９９重量％以上であった。

籾殻炭焼成工程３６において、籾殻炭３５の焼成ガス３９は、焼成ガス廃熱回収工程４０に送られて、廃熱回収用の熱交換器により冷却水４１で冷却され、廃熱が回収され、４０℃以上の温水乃至熱水１１が形成される。本例において、焼成ガス廃熱回収工程４０の冷却水４１は、焼成ガス廃熱回収工程４０で、焼成ガス３９により加熱されて、４０℃以上の加熱された水１１となり、籾酢溶液調製工程４に送られて、籾酢液９と混合して、籾殻のアルカリ成分の浸出用の籾酢溶液５を調製するのに使用される。本例において、焼成ガス廃熱回収工程４０で廃熱回収された焼成ガス４２は、脱水された籾殻２２を加熱乾燥するために、乾燥工程２３に送られる。本例において、焼成ガス廃熱回収工程４０からの廃熱が回収された籾殻炭の焼成ガス４２は、例えば、比較的高温度であるから、脱水された籾殻２２の乾燥温度は、１００乃至２００℃となる。

熱分解ガス冷却工程６において、熱分解ガス２６中の籾酢液及びタール成分は、冷却水２７により冷却されて凝縮して、籾酢液及びタールを含む凝縮液体生成物７を形成する。凝縮させて分離された凝縮液体生成物７は、籾酢液精製工程８に送られ、籾酢液精製工程８で蒸留されて籾酢液９をタール（図示されていない）と分離する。籾酢液精製工程８で蒸留により分離された籾酢液９は、籾酢溶液調製工程４に送られて、温水１０で希釈して籾酢溶液５が調製することができる。本例において、籾酢液調製工程４で調製された籾酢溶液５は、アルカリ成分を浸出するために、アルカリ成分浸出工程３に供給される。熱分解ガス冷却工程６において冷却された熱分解ガス２８は、熱分解ガス燃焼工程２９に送られて可燃成分が燃焼される。熱分解ガス燃焼工程２９における熱分解ガス２６の燃焼ガス３０は、燃焼ガス廃熱回収工程３１に送られて、廃熱回収用の冷却水３２により、廃熱が回収され、廃熱回収用の冷却水３２は、燃焼ガス３０により加熱されて温水１０が形成される。本例においては、熱分解ガス冷却工程６に使用された冷却水２７の使用済み冷却水３３は、燃焼ガス廃熱回収工程３１の冷却水３２に代えて、燃焼ガス廃熱回収工程３１の冷却媒体として使用することができる。燃焼ガス廃熱回収工程３１の冷却水３２及び３３は、燃焼ガス廃熱回収工程３１で、熱分解ガス２６の燃焼ガス３０の廃熱により加熱されて、４０℃以上の温水１０となり、籾酢溶液調製工程４に送られて、籾酢液９と混合して、籾殻のアルカリ成分の浸出用の籾酢溶液５の調製に使用される。本例において、燃焼ガス廃熱回収工程３０で廃熱回収された燃焼ガス３４は、脱水された籾殻２２を加熱乾燥するために、乾燥工程２３に送られる。本例において、脱水された籾殻２２の乾燥温度は、５０乃至２００℃である。

本例において、熱分解ガス冷却工程６には、熱分解ガス冷却工程６で加熱された冷却水３３の流路４３が設けられており、この冷却水３３の流路４３には開閉弁４４が設けられている。この流路４３は、開閉弁４４を介して燃焼ガス廃熱回収工程３１に接続する廃熱回収用の冷却水の流路４５に接続している。この流路４５は、また、開閉弁４６を介して廃熱回収用の冷却水３２の流路４７にも接続している。これは、燃焼ガス廃熱回収工程３１に、開閉弁４４を閉じ、開閉弁４６を開いて流路４７から流路４５を経て冷却水３２を供給したり、又は開閉弁４６を閉じ、開閉弁４４を開いて、冷却水３３を流路４３から流路４５を経て、燃焼ガス廃熱回収工程３１に供給したりできるようにするためである。廃熱回収用の冷却水３２の流路４３には開閉弁４８を備える分岐路４９が設けられており、この分岐路４９により、開閉弁４４を閉じたときに、開閉弁４８を開いて分岐路４９から、加熱された冷却水３３を、本例以外の廃熱利用の用途への供給を行うことができる。本例においては、燃焼ガス廃熱回収工程３１で加熱された冷却水１０は、温水であり、開閉弁５０を備える流路５１の一方の分岐路５２から籾酢溶液調製工程８に流入して、籾酢液精製工程８からの籾酢液９を希釈して籾酢溶液５を調製することができる。流路５１を流れる温水１０は、開閉弁５３を備えるもう一方の分岐路５４から加熱用温水供給流路５５を経て、アルカリ成分浸出工程３の加熱回路７３に流すことができる。アルカリ成分浸出工程加熱用の温水供給流路５５には、焼成ガス廃熱回収工程４０で焼成ガス３９の廃熱を回収して加熱された温水１１も使用できるように、開閉弁５８を備えるもう一方の分岐路５９が接続している。廃熱が回収されて一部冷却された燃焼ガス３４は、開閉弁６０を備える流路６１から、熱風導入流路６２を経て乾燥工程２３に導入されて、脱水された籾殻２２の乾燥に使用される。本例において、熱風導入流路６２には、籾殻炭焼成ガス廃熱回収工程４０で廃熱が回収されて一部冷却された燃焼ガス４２も、乾燥工程２３の加熱に使用できるように、開閉弁６３を備える流路６４が、熱風導入流路６２に接続している。

本例においては、流路５１の温水１０を本例以外の用途において加熱に使用するために、流路５１に開閉弁６５を備える分岐路６６が設けられており、また、流路５７の温水１１を本例以外の用途において加熱に使用するために、流路５７に開閉弁６７を備える分岐路６８が設けられており、さらに、流路６１の廃熱が一部回収された燃焼ガス３４を、本例以外の用途において加熱に使用するために、流路６１に開閉弁６９を備える分岐路７０が設けられている。さらにまた、流路６４の廃熱が一部回収された燃焼ガス４２を、本例以外の用途において加熱に使用するために、流路６４に開閉弁７１を備える分岐路７２が設けられている。本例は、このように発生する熱量を有効に使用すると共に、また、発生する籾酢液等の副生物を有効に活用することができる。

本発明は、本発明の製造方法において製造される酢酸含有溶液又は籾酢溶液で、籾殻を浸出処理することにより、籾殻中のアルカリ成分、特にカリウム成分を酢酸含有溶液又は籾酢溶液に溶解させて籾殻と分離して、籾殻から高純度の非晶質シリカを製造するものであり、また、本発明は、籾殻の熱分解により、籾酢液を副生させて、籾殻炭を経由して、籾殻から高純度の非晶質シリカを製造するので、籾酢液を副生物とすることができ、また、籾殻炭の製造時に発生する熱分解ガスを燃焼して、生成する熱量を、籾殻からのアルカリ成分の浸出処理に使用して、アルカリ成分の浸出を促進させ、また、浸出後の籾殻の乾燥に役立てることができるものである。本発明の製造方法は、副生物を有効に活用して、かつ、籾殻から高純度の非晶質シリカを、材料費及び燃料費を節約して、経済的に、製造することを可能にするものであり、したがって、本発明は、籾殻の非晶質シリカを、カリウム成分と融解物を形成することなく、生成する副産物を無駄なく活用して製造するものであり、産業上有用であり、産業上果たす役割は大きい。

本発明の籾殻から籾殻灰を製造する工程の概略を示す工程図である。

符号の説明

１ 籾殻
２ 籾殻供給工程
３ アルカリ成分浸出工程
４ 籾酢液調製工程
５ 籾酢液
６ 熱分解ガス冷却工程
７ 凝縮液体生成物
８ 籾酢精製工程
９ 籾酢
１０及び１１ 温水
１２ アルカリ成分が浸出された籾殻
１３ 濾過工程
１４ 濾液
１５ 濾過された籾殻
１６ 洗浄工程
１７ 洗浄水
１８ 洗浄された籾殻
１９ 脱水工程
２０ 洗浄排水
２１ 脱水された排水
２２ 脱水された籾殻
２３ 乾燥工程
２４ 乾燥籾殻
２５ 炭化工程
２６ 熱分解ガス
２７ 冷却水
２８ 冷却された熱分解ガス
２９ 分解ガス燃焼工程
３０ 分解ガス２６の燃焼ガス
３１ 燃焼ガス廃熱回収工程
３２ 廃熱回収用の冷却水
３３ 熱分解ガス冷却工程６に使用されて使用済み冷却水
３４ 廃熱回収された燃焼ガス
３５ 炭化工程２２で炭化されて生成した籾殻炭
３６ 籾殻炭焼成工程
３７ 籾殻灰
３８ シリカ回収工程
３９ 籾殻炭の焼成ガス
４０ 焼成ガス廃熱回収工程
４１ 廃熱回収用の冷却水
４２ 廃熱が回収された籾殻炭の焼成ガス
４３ 熱分解ガス冷却工程６で使用済みの冷却水
４４、４６、４８、５０、５３、５６，５８，６０、６３，６５，６９，７１ 開閉弁
４５ 燃焼ガス廃熱回収工程３１に接続する流路
４７ 廃熱回収用の冷却水３２の流路
４９ 開閉弁４８を備える分岐路
５１ 開閉弁５０を備える流路
５２ 開閉弁５０を備える流路５１の一方の分岐路
５４ 開閉弁５３を備えるもう一方の分岐路
５５ 加熱用温水供給流路
５７、６１、６４ 流路
５９、６６、６８，７２ 分岐路
６２ 熱風導入流路
７３ アルカリ成分浸出工程３の加熱回路

Claims (7)

1. 籾殻を酢酸含有溶液で処理して、籾殻に含まれるアルカリ成分を酢酸含有溶液に溶解して、籾殻と分離し、アルカリ成分が分離された籾殻を洗浄乾燥後、乾燥籾殻を熱分解して炭化させて籾殻炭を形成し、前記籾殻炭を焼成して高純度シリカを製造すること特徴とする籾殻から非晶質シリカの製造方法。
2. 乾燥籾殻を熱分解して炭化させると共に熱分解ガスを発生させ、発生した熱分解ガスを冷却して、前記熱分解ガスから籾酢液を分離し、前記熱分解ガスから分離された籾酢液を水で希釈して製造された籾酢溶液で籾殻を処理して、籾殻に含まれるアルカリ成分を籾酢溶液に溶解させて籾殻と分離し、アルカリ成分が分離された籾殻を、水で洗浄し、この洗浄された籾殻を脱水し、前記脱水された籾殻を、前記熱分解ガスの燃焼ガスにより加熱して乾燥し、この形成された乾燥籾殻を熱分解して炭化することにより籾殻炭を形成し、この形成された籾殻炭を焼成して高純度シリカを製造することを特徴とする籾殻から非晶質シリカの製造方法。
3. 酢酸含有溶液は、籾殻の熱分解ガスを冷却して、熱分解ガス中の籾酢液成分を凝縮分離し、凝縮分離された籾酢液を蒸留して精製し、精製された籾酢液を水で希釈することにより調製されたものであることを特徴とする請求項１に記載の籾殻から非晶質シリカの製造方法。
4. 籾殻を籾酢溶液で処理して、籾殻中のアルカリ成分を籾酢溶液に溶解させて籾殻と分離するアルカリ成分浸出工程と、前記浸出工程でアルカリ成分が浸出された籾殻を脱水する籾殻の脱水工程と、前記脱水工程で脱水された籾殻を乾燥する乾燥工程と、前記乾燥工程で乾燥された籾殻を熱分解して炭化させると共に熱分解ガスを発生させる熱分解工程と、前記熱分解工程で発生した熱分解ガスを冷却して籾酢液を分離する熱分解ガス冷却工程と、前記熱分解ガス冷却工程で分離された籾酢液を水で希釈する籾酢溶液調製工程と、籾酢溶液調製工程で調製された籾酢溶液を前記アルカリ成分浸出工程に送る籾酢溶液の送液工程と、熱分解ガス冷却工程で籾酢液が分離された熱分解ガスを燃焼する熱分解ガス燃焼工程と、熱分解ガス燃焼工程の燃焼ガスを冷却して廃熱を回収する燃焼ガス廃熱回収工程と、前記燃焼ガス廃熱回収工程からの燃焼ガスを前記乾燥工程に送る燃焼ガスの移送工程と、前記熱分解工程で炭化された籾殻炭を焼成して焼成灰を製造する籾殻炭焼成工程を備えることを特徴とする籾殻から非晶質シリカの製造方法。
5. 乾燥籾殻の熱分解ガスを冷却して籾酢液を回収する熱分解ガス冷却工程と、熱分解ガス冷却工程で籾酢液が分離された熱分解ガスを燃焼する熱分解ガス燃焼工程と、熱分解ガス冷却工程で回収された籾酢液を精製する籾酢液精製工程と、籾酢液精製工程で精製された籾酢液を希釈して籾酢溶液を調製する籾酢溶液調製工程と、籾酢溶液調製工程で調製された籾酢溶液で籾殻を処理して籾殻中のアルカリ成分を籾酢溶液に溶解させて籾殻と分離するアルカリ成分浸出工程と、前記アルカリ成分浸出工程でアルカリ成分が分離された籾殻を脱水する籾殻の脱水工程と、前記脱水工程で脱水された籾殻を、前記熱分解ガス燃焼工程の燃焼ガスの廃熱により乾燥する乾燥工程と、前記乾燥工程で乾燥された籾殻を熱分解して炭化させると共に熱分解ガスを発生させる熱分解工程と、前記熱分解工程で発生した熱分解ガスを前記熱分解ガス冷却工程に送る熱分解ガス移送工程と、前記熱分解工程で発生した炭化された籾殻炭を焼成して焼成灰を製造する籾殻炭焼成工程とを備えることを特徴とする籾殻から非晶質シリカの製造方法。
6. さらに、前記熱分解ガス燃焼工程からの燃焼排ガスの廃熱で水を加熱し温水を形成する廃熱回収工程を備え、前記廃熱回収工程で回収された熱により、アルカリ成分溶出工程の加熱を行うことを特徴とする請求項４又は５に記載の籾殻から非晶質シリカの製造方法。
7. さらに、籾酢溶液は、籾酢液を、廃熱回収工程で廃熱により加熱された水で希釈することを特徴とする請求項４又は５に記載の籾殻から非晶質シリカの製造方法。
   

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