JP2013525536A - バインダー物質と炭素源とが混合された固体燃料を製造する方法及びその方法によって製造された固体燃料 - Google Patents
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Abstract
【課題】バインダー成分が炭素源の気孔内に浸透せずに、気孔の入口または粒子の表面に分布し、バインダー成分としては高分子物質または安価な中質の炭化水素を利用することによって経済性を画期的に向上させるところにその目的がある。
【課題を解決するための手段】本発明は、バインダー物質と炭素源とが混合された固体燃料を製造する方法及びその方法によって製造された固体燃料に係り、高含水低級石炭または下水スラッジ及び多様な種類の炭素源を燃料として効果的に利用するために、バインダーと炭素源とを均一に混合した後、必要な乾燥工程を行い、成形工程を経て固形燃料成形体を製造することによって、輸送及び保存工程で水分の再吸収を防止する、固体燃料を製造する方法及びその方法によって製造された固体燃料を提供する。本発明は、バインダー物質を含む物質と、溶媒である燈油、軽油またはこれらの混合物とを混合し、１５０℃以下の温度に加熱して、バインダー物質を溶媒に均一に分散させた後、固形の異物を濾過してバインダー物質と溶媒との混合溶液を得る工程と、前記混合溶液に１０ないし８０重量％の水分を含む炭素源を添加して混合する工程と、前記混合溶液と炭素源とが混合された混合物を固液分離器で固液分離する工程と、前記固液分離器で分離された固体を伝導熱伝逹方式により加熱及び乾燥して、前記混合溶液と炭素源との混合物から水分及び溶媒成分を蒸発させて除去する工程と、を含むことを特徴とする。
【選択図】 図１
【課題を解決するための手段】本発明は、バインダー物質と炭素源とが混合された固体燃料を製造する方法及びその方法によって製造された固体燃料に係り、高含水低級石炭または下水スラッジ及び多様な種類の炭素源を燃料として効果的に利用するために、バインダーと炭素源とを均一に混合した後、必要な乾燥工程を行い、成形工程を経て固形燃料成形体を製造することによって、輸送及び保存工程で水分の再吸収を防止する、固体燃料を製造する方法及びその方法によって製造された固体燃料を提供する。本発明は、バインダー物質を含む物質と、溶媒である燈油、軽油またはこれらの混合物とを混合し、１５０℃以下の温度に加熱して、バインダー物質を溶媒に均一に分散させた後、固形の異物を濾過してバインダー物質と溶媒との混合溶液を得る工程と、前記混合溶液に１０ないし８０重量％の水分を含む炭素源を添加して混合する工程と、前記混合溶液と炭素源とが混合された混合物を固液分離器で固液分離する工程と、前記固液分離器で分離された固体を伝導熱伝逹方式により加熱及び乾燥して、前記混合溶液と炭素源との混合物から水分及び溶媒成分を蒸発させて除去する工程と、を含むことを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
本発明は、バインダー物質と炭素源とが混合された固体燃料を製造する方法及びその方法によって製造された固体燃料に係り、さらに詳細には、高含水低級石炭または下水スラッジ及び多様な種類の炭素源を燃料として効果的に利用するために、バインダーと炭素源とを均一に混合した後、必要な乾燥工程を行い、成形工程を経て固形燃料成形体を製造することによって、輸送及び保存工程で水分の再吸収を防止する方法に関する。
ここで、バインダー物質としては、アスファルト、パーム油、コールタールだけでなく、企業、家庭、農業などから排出されるポリエチレン（ＰＥ：Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリプロピレン（ＰＰ：Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ポリスチレン（ＰＳ：Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ：Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ-ｂｕｔａｄｉｅｎｅ-ｓｔｙｒｅｎｅ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）のような高分子廃プラスチックをリサイクルすることによって、炭素源燃料の発熱量を調節し、成形性を向上させることができる。
インドネシア、オーストラリア、アメリカなどに大規模に存在する高水分の石炭は、安価であるにもかかわらず、低い発熱量、高い輸送コスト、乾燥後に水分が再浸透するなどの問題があり、円滑に活用されていない。
成形炭の製造に関連する従来の韓国の技術としては、プラスチックと低級炭素源とを混合して溶融させた後、ノズルを介して成形燃料を製造する“低公害・高発熱量の成形炭の製造方法（韓国特許登録第１０−０４２４８４９号明細書）”が挙げられる。しかし、この技術は、炭素源から水分の乾燥を全く考慮しておらず、溶媒を使用せずに、単にプラスチックと炭素源とを混合する。特に、生産された製品は、プラスチックと石炭とが類似した割合で混合され、流動層の燃焼に適している。
石炭から水分を除去する技術としては、ＵＢＣ（Ｕｐｇｒａｄｅｄ Ｂｒｏｗｎ Ｃｏａｌ）、ＢＣＢ（Ｂｉｎｄｌｅｓｓ Ｃｏａｌ Ｂｒｉｑｕｅｔｔｅ）、ＭＴＥ（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ）、Ｋ−Ｆｕｅｌ、ＳｙｎＣｏａｌなどの多数のものがある。そのうち、本発明の技術と最も類似している技術はＵＢＣである。ＵＢＣは、中質油と軽質油とを混合した溶液に高水分の石炭を混合して、１５０℃以上、３．５気圧の運転条件で水分を除去した後、中質油のみを石炭に残し、軽質油は回収して再使用する技術である（日本特許第３９２０３０４号公報）。このような日本特許では高価な中質油を使用しており、高圧及び高温の条件が要求される。
したがって、水分を含む炭素源を低コストで乾燥させつつ、水分の炭素源への再浸透を防止するだけでなく、炭素源の成形性を向上させることが要求されている。
したがって、本出願人は、韓国特許出願第２００９−００１８０５７号にて、“水分を含む炭素源の乾燥及び高分子物質によるコーティング方法、及び高分子物質でコーティングされた炭素源を含む固体燃料”の内容を出願した。
前記先行技術によれば、高分子物質を含む廃棄物と溶媒である燈油及び軽油とを混合し、それを１５０℃以下の温度に加熱して、高分子物質を溶媒に均一に分散させた後、濾過して高分子物質と溶媒との混合溶液を得る。また、前記混合溶液に水分を含む炭素源を添加した後、加熱して水分を除去し、常圧または減圧下で加熱して、前記混合溶液と炭素源との混合物から溶媒成分を蒸溜し除去する工程からなる。
前述のような先行技術では、高分子物質を含む廃棄物と溶媒（燈油及び軽油）とが混合された混合溶液に水分を含む炭素源を添加した後、加熱して水分を除去する工程が行われる。すなわち、炭素源を溶媒で揚げて、炭素源から水分の除去された部分である気孔に燈油及び軽油のような溶媒成分を代替させる。しかし、このような技術は、溶媒成分を除去させる後工程で多量のエネルギーが消耗され、また、高分子が成形のバインダーの役割をするためには、高分子は炭素源での水分気孔を満たさなければならないため、成形によって多量の高分子が必要となってしまう。
本発明は、前述のような問題点を解決するためになされたものであって、バインダー成分が炭素源の気孔内に浸透せずに、気孔の入口または粒子の表面に分布し、バインダー成分としては高分子物質または安価な中質の炭化水素を利用することによって経済性を画期的に向上させるところにその目的がある。
また、本発明は、従来の技術（韓国特許出願第２００９−００１８０５７号明細書）を応用するに当たって、炭素源内の水分を除去する際に、溶媒（燈油及び軽油）とともに炭素源を加熱することによって水分を揚げることなく、熱伝導方式を利用して炭素源を乾燥させることによって製造工程を単純化し、また、工程全体でエネルギーを大幅に低減するところに他の目的がある。
前述のような目的を達成するための技術的手段として、本発明では、バインダー、例えば、廃プラスチック内の高分子物質を溶媒により溶解させ、それにより溶解した高分子物質を含む溶液に、水分を含む炭素源を添加し、フィルターを経由しつつ溶媒を回収した後に残った成分のみを乾燥させて水分を除去する工程である、炭素源を油で揚げる工程を省略することで工程を単純化したことを特徴とする。
また、分離された炭素源を熱伝導型の乾燥装置で乾燥させつつ、水分の乾燥と溶媒の回収とを同時に行う。この工程で残留する高分子物質で炭素源の外部をコーティングすることで、本発明で目的とする高分子物質でコーティングされた炭素源を含む固体燃料を得ることを特徴とする。
その後、成形工程で炭素源の外部をコーティングした高分子物質はバインダーとしての役割をするため、成形性が向上し、成形された炭素源は輸送及び保存工程で行われる水分の再吸収を防止することができる。
本発明によるバインダー物質と炭素源とが混合された固体燃料を製造する方法、及びその方法によって製造された固体燃料によれば、多量の水分を含む低品位炭素源を乾燥させ、表面を高分子物質でコーティングすることにより、炭素源の固体燃料への成形性を向上させ、水分の再吸収を防止し、生成された固体燃料の発熱量を増加させることができる。
また、従来の技術における高分子物質を含む廃棄物を溶媒（燈油及び軽油）を利用して揚げる工程を省略する代りに、伝導熱伝逹を利用して水分を除去する方法を適用することによって、溶媒（燈油及び軽油）の回収エネルギーが小さく、高分子の使用量が少なく、工程全体におけるエネルギーが大幅に低減し、工程が単純化され、成形性が向上し、さらに自然発火が防止されることができる。
本発明は、バインダー物質と炭素源とが混合された固体燃料を製造する方法及びその方法によって製造された固体燃料に関する。まず、高分子物質（バインダー物質）を含む廃棄物を、溶媒である燈油、軽油またはこれらの混合物に入れ、１５０℃以下の温度に加熱しつつこれらを混合する。また、溶媒に高分子物質を均一に分散させた後、固形の異物を濾過する高分子物質と溶媒との混合溶液を得る工程と、前記混合溶液に、１０ないし８０％の水分を含む炭素源を添加し、所定の時間の間撹拌した後、それを固液分離（濾過）して混合溶液で処理された炭素源を分離し、このように分離された炭素源を伝導熱伝逹によって加熱して、水分及び溶媒成分を分離除去する工程と、を含む、表面に高分子物質がコーティングされた炭素源を含む固体燃料を製造する方法を提供する。
本発明の方法において、高分子物質は、好ましくはポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはこれらの混合物を使用することができる。このような高分子物質の供給源である廃棄物としては、廃プラスチック、例えば、廃ビニールが好ましい。
本発明の方法において、高分子物質と溶媒との混合溶液中の高分子物質の含量は４０重量％以下である。このような高分子物質は、炭素源をコーティングするのに適切な量で使用される。高分子物質が溶媒に比べてあまりにも多ければ良好に溶解し難いため、４０重量％以下の量で使用することが好ましい。
本発明の方法において、炭素源は１０ないし８０重量％の水分を含む下水スラッジまたは石炭である。
また、本発明は、前記本発明の方法によって製造されて、表面に高分子物質がコーティングされた炭素源を含む固体燃料を提供する。
また、本発明は、本発明の固体燃料で製造された成形炭を提供する。
本発明は、廃棄物から高分子樹脂を回収するときに、ペレット製造（ＲＰＦを含む）、熱分解、油化、ガス化、焼却のような従来の複雑な工程を経たり、２次汚染を発生させることとは異なり、溶媒を利用して高分子樹脂を溶液として回収して液体または固体燃料として保管し、燃料として使用し、含水率の高い低級の炭素源から水分を除去させると同時に、発熱量の高い高分子樹脂をコーティングする方法を提供する。炭素源に高分子樹脂をコーティングすることにより生成される製品炭素源の発熱量が増加し、保存及び輸送中に外部の水分が製品炭素源に再吸収されることを防止する技術である。本発明は、従来の技術における中質油の代わりに高分子樹脂（特に、廃プラスチック）を使用することにより経済性を画期的に向上させ、廃棄物を処理する付随的な効果も得ることができる。また、常圧で運転されるため、初期の投資費用及び運転維持費用が安く、安全性が向上する。また、廃プラスチックのような高分子樹脂は、溶媒と混合された状態で炭素源の表面にコーティングされるため、炭素源の気孔内に浸透する中質油を使用する場合より使用量が低減するという利点がある。
そして、廃棄物の水分を除去する際に、溶媒（燈油及び軽油）を利用して高温で揚げることなく、伝導熱伝逹を利用して水分を除去するため、溶媒（燈油及び軽油）の回収エネルギーが小さく、高分子の使用量が少なく、工程全体のエネルギーが大幅に低減し、工程が単純化され、成形性が向上し、さらに、自然発火が防止されるという利点がある。
このとき、伝導熱伝逹方法に使用される熱伝導型乾燥装置は、乾燥室の下部に金属素材の円板型ディスクが設けられ、円板型ディスクの下部にはヒーティングプレートまたはバーナーのような加熱手段が備えられて、円板型ディスクを加熱することによって伝導熱を発生させる。円板型ディスクの上部には撹拌ブレードが回転自在に設けられ、伝導熱を発生させる円板型ディスクの上部に固体対象物が収容され、それを撹拌ブレードの回転によって混合させることによって迅速に乾燥させることができる。
また、前記円板型ディスクは６０℃〜１４０℃に加熱され、撹拌ブレードは０．１ｒｐｍ〜１０ｒｐｍの速度で回転して、固体対象物を均一に乾燥させることが可能であり、乾燥は５〜３０分間行うことが好ましい。
以下、添付図面を参照して本発明の技術的な特徴をさらに詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態によるバインダー物質と炭素源とが混合された固体燃料を製造する方法を概路的に示すフローチャートである。
本発明は、まず、廃ビニール及び溶媒（燈油及び軽油）を第１混合槽１０）に入れて十分に撹拌させた後、常温から１５０℃に加熱して、廃ビニールと溶媒とが十分に混合された混合溶液を製造する。
その後、フィルター２０を使用して混合溶液から異物を分離及び除去した後、第２混合槽３０に移す。このとき、高水分の原料炭素源も第２混合槽３０に共に投入し、それを撹拌することによって混合溶液と原料炭素源とを十分に混合する。
次いで、固液分離器（濾過器）４０に原料炭素源の混合された混合溶液を移し、固体と液体成分を分離することにより、分離された固体成分は熱伝導型乾燥装置５０に移動し、液体成分は冷却槽６０に移動する。
前記固液分離工程により分離された固体は、熱伝導型乾燥装置５０に収容されて乾燥工程を経る。熱伝導型乾燥装置５０は、加熱された円板型ディスクの上部で熱伝導方式により固体に熱を伝達して乾燥させるものである。円板型ディスクの上部では撹拌ブレードが回転して乾燥を均一に行うことができる。このとき、乾燥工程で液体状態の水分及び燈油が同時に気化し、気体は冷却槽６０に伝達される。
その後、熱伝導型乾燥工程を経た残留物である固体成分の炭素源を固体燃料として回収し、前記工程を経て得られた固体燃料は、所定の圧力で加圧されて成形フレームを通過することによって成形される。それにより、表面に高分子物質のコーティングされた炭素源を含む固体燃料の製造が完成する。
また、本発明では、固液分離工程により分離された液体成分と、熱伝導型乾燥工程により気化した気体成分とが冷却槽６０に移動して、液体成分の冷却及び気体成分の凝縮が行われる。このように凝縮した気体成分及び冷却された液体成分は、油水分離器７０を経て、油成分は溶媒として回収されて第１混合槽に再投入され、分離された水は下水処理装置に移動して排出される。
過量の水分が含まれている低級石炭及び下水スラッジのような廃棄炭素源は、活用度が低いだけでなく、処理費用も高い。それにより、資源及び費用の浪費が大きいため、廃棄炭素源を成形炭の原料として活用することにより、国家的な資源活用度の増大やエネルギー資源の確保に寄与しようとする。さらに、現在まで埋め立て及び焼却処理されることにより環境汚染の原因となった廃プラスチックを活用することで、水分の乾燥によるコストの上昇を抑制しようとする。前記目的を達成するために、高分子樹脂と溶媒との最適の組合わせ及び最適の運転条件を導き出さなければならない。運転条件としては、温度、圧力、及び高分子樹脂の形状が挙げられる。溶媒としては、価格、安全性、需給性などを総合的に考慮すると、燈油または軽油が最も一般的に使用される。また、高分子樹脂をどのような形で、何度で、どのくらい混合するかが最も重要である。廃ビニールの場合には、燈油と所定の割合で混合して１５０℃未満に加熱すると、すべてのビニール成分が溶解して、均一な溶液に変わる。同様に、他の高分子樹脂の場合も均一な溶液を製造することができるが、溶解速度を上昇させるために、ビニールのように薄い膜（または薄いスライス）として投入することが有利である。均一化した溶液の粘度は、温度や混合比によって変わるため、その用途によって異にすることができる。
本発明は、国内外で生産される低品位炭素源と、国内の産業、家庭、農業などから排出されるＰＥ、ＰＰ、ＰＳ、ＡＢＳ、ＰＥＴなどの高分子樹脂と、溶媒とを所定の割合で混合した溶液を製造する工程と、その混合溶液を利用して低品位炭素源から水分を除去する乾燥工程と、高分子物質を炭素源と共に残留させることによって高発熱量の成形炭を製造する工程とからなる。
高分子物質で低品位炭素源の表面をコーティングすることで、保存及び輸送の際に水分の再浸透を防止するとともに、燃焼の際に高分子物質が先に気化し燃焼することによって、着火を助ける効果も得ることができる。また、溶媒と高分子とを混合する割合を調整することで、最終的に成形される固体燃料の発熱量を調節することも可能である。
本発明によれば、多量の水分を含む低品位炭素源を乾燥させ、表面を高分子物質でコーティングすることにより、固体燃料への成形性を向上させ、水分の再吸収を防止し、生成された燃料の発熱量を増加させることができる。開発された成形炭は、水分の含有量が高いため、燃料としての価値が低い、インドネシア、オーストラリアなどの低品位石炭を活用することで、重要なエネルギーの開発に寄与するだけでなく、海洋投棄が禁止された下水スラッジを燃料化し、農村の廃棄物である廃ビニールなどを処理する環境汚染を防止する効果も得ることができる。
従来の技術では、中質油を石炭の気孔内に残留させることによって製造コストが上昇し、中質油が揮発したり発火するという問題がある。それに対し、本発明では、廃プラスチックまたは廃ビニールのような高分子物質を固体炭素源の表面にコーティングすることによって、使用量及び製造コストを低減させ、コーティングされた高分子の揮発及び自然発火の可能性は著しく低減した。また、廃棄物である廃プラスチックを原料とするため、環境汚染問題が改善することによる経済的な利得をさらに得ることができる。乾燥された固体の炭素源を粒状に成形する場合には、表面にコーティングされた高分子物質がバインダーの役割をするが、常温では中質油より高分子物質の結合力が優れているため、成形性をさらに向上させることができる。
以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明がこれに限定されるものではない。
（実施例１）
◎５ｇの廃ビニールと軽油である溶媒１リットルとを第１混合槽に投入して混合した後、１０℃／分の速度で１５０℃に加熱しつつビニール成分を溶解させた。
◎５ｇの廃ビニールと軽油である溶媒１リットルとを第１混合槽に投入して混合した後、１０℃／分の速度で１５０℃に加熱しつつビニール成分を溶解させた。
◎前記工程により生成された混合溶液が均一化すれば、フィルターを使用して異物を分離及び除去した。
◎濾過された混合溶液は第２混合槽に移動し、このとき、高水分の原料炭素源１０００ｇを第２混合槽に投入して混合した。
◎撹拌装置を利用して１５分間混合工程を行った後、混合溶液と原料炭素源との混合物を固液分離器に移す。
◎固液分離器で分離された固体成分を熱伝導型乾燥装置に移して乾燥させ、液体成分を冷却槽に移す。
◎熱伝導型乾燥装置は、８０℃に加熱された円板型ディスクの上部に前記固体が収容され、円板型ディスクの上部には撹拌ブレードが０．５ｒｐｍの速度で回転することによって均一に乾燥させ、乾燥時間は１０分間行った。
◎前記固体の乾燥工程とともに気化した気体成分を冷却槽に移して液化させ、乾燥した残留物である固体成分を固体燃料として回収した。
◎前記工程により得られた固体燃料を加圧して成形フレームを通過させることによって成形して、所定の形状を有する最終の固体燃料成形物を形成した。
◎また、固液分離により移動した液体及び熱伝導型乾燥工程で移動した気体は冷却槽で液化し、液体成分は油水分離器７０を経つつ、油成分は溶媒として回収されて第１混合槽に再投入され、分離された水は下水処理装置に移動することによって溶媒が再使用されるようになった。
前記熱伝導型乾燥装置は、熱伝導方式によって固体の水分を蒸発させるものであって、その構成は図２及び図３に示す通りである。
前記のように、熱伝導型乾燥装置５０は、乾燥室５１の下部に金属素材の円板型ディスク５２が設けられ、円板型ディスク５２の下部にはヒーティングプレートまたはバーナーのような加熱手段５３が備えられて、円板型ディスク５２を加熱して伝導熱を発生させる。円板型ディスク５２の上部には回転する撹拌ブレード５４が設けられる。すなわち、伝導熱を発生させる円板型ディスク５２の上部に固体対象物が収容され、その固体対象物を撹拌ブレード５４の回転によって混合することにより迅速に乾燥させる。
また、乾燥された固体燃料を所定の圧力で加圧して成形フレームを通過させる工程において、高分子樹脂成分は固体燃料粒子と粒子との間でバインダーの役割をし、成形された燃料の外部表面を被覆して、水分がさらに吸収されることを防止する役割をする。そして、表面に被覆された高分子樹脂成分は、固体燃料が燃焼される際に気化して先に燃焼されるため、固体燃料の温度を上昇させる役割をする。それにより、固体燃料の燃焼効率を向上させることができる。
（実験例）
本実験は、水分を含む炭素源に対して、揚げて乾燥する工程を経た対象と、熱伝導方式を利用して乾燥する工程を経た対象とを比較して水分含有量を測定した。
本実験は、水分を含む炭素源に対して、揚げて乾燥する工程を経た対象と、熱伝導方式を利用して乾燥する工程を経た対象とを比較して水分含有量を測定した。
（比較例）
３０．９１％の水分を含む石炭７００ｇと燈油０．７リットルとを混合して、３０分間１３０℃に加熱しつつ揚げて乾燥する工程を行う、その後、フィルターから固体石炭を分離し、０．４５ｒｐｍで回転するディスク乾燥器で１３０℃に乾燥して得られた石炭を比較対象として使用した。
３０．９１％の水分を含む石炭７００ｇと燈油０．７リットルとを混合して、３０分間１３０℃に加熱しつつ揚げて乾燥する工程を行う、その後、フィルターから固体石炭を分離し、０．４５ｒｐｍで回転するディスク乾燥器で１３０℃に乾燥して得られた石炭を比較対象として使用した。
（実施例２）
３０．９１％の水分を含む石炭７００ｇと燈油０．７リットルとを常温で１０分間混合した後、フィルターから固体石炭を分離する。その後、０．４５ｒｐｍで回転するディスク乾燥器で１３０℃に乾燥して得られた石炭を測定対象として使用した。
３０．９１％の水分を含む石炭７００ｇと燈油０．７リットルとを常温で１０分間混合した後、フィルターから固体石炭を分離する。その後、０．４５ｒｐｍで回転するディスク乾燥器で１３０℃に乾燥して得られた石炭を測定対象として使用した。
前記実験により石炭の最終的な水分含量を比較した結果、揚げて乾燥する工程を行っていない石炭の水分含量がかえって少なかった。また、揚げて乾燥する工程を行う場合には、全工程の時間が３５分以上かかったが、揚げて乾燥する工程を行っていない場合には１５分で済むことが分かった。
前述のように、本発明の技術的思想を好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野の熟練した当業者なら、下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更することができる。
Claims (13)
- バインダー物質を含む物質と、溶媒である燈油、軽油またはこれらの混合物とを混合し、１５０℃以下の温度に加熱して、バインダー物質を溶媒に均一に分散させた後、固形の異物を濾過してバインダー物質と溶媒との混合溶液を得る工程と、
前記混合溶液に１０ないし８０重量％の水分を含む炭素源を添加して混合する工程と、
前記混合溶液と炭素源とが混合された混合物を固液分離器で固液分離する工程と、
前記固液分離器で分離された固体を伝導熱伝逹方式により加熱及び乾燥して、前記混合溶液と炭素源との混合物から水分及び溶媒成分を蒸発させて除去する工程と、を含むことを特徴とするバインダー物質と炭素源とが混合された固体燃料を製造する方法。 - 前記固液分離工程を経て分離された液体と、伝導熱伝逹方式の乾燥工程で気化した水分及び溶媒成分の気体成分とは冷却槽に移動して、気体成分の液化及び液体成分の冷却が行われ、その後、油水分離工程を経て油成分のみを溶媒として回収して再使用することを特徴とする請求項１に記載のバインダー物質と炭素源とが混合された固体燃料を製造する方法。
- 前記伝導熱伝逹方式の乾燥工程に熱伝導型乾燥装置が適用され、乾燥室の下部に金属素材の円板型ディスクが設けられ、円板型ディスクの下部には加熱手段が備えられて、円板型ディスクを加熱することによる伝導熱を発生させ、円板型ディスクの上部で回転する撹拌ブレードが形成され、伝導熱を発生させる円板型ディスクの上部に固体対象物が収容され、その固体対象物を撹拌ブレードの回転により混合して迅速に乾燥させることを特徴とする請求項１に記載のバインダー物質と炭素源とが混合された固体燃料を製造する方法。
- 前記伝導熱伝逹方式の乾燥工程は、６０〜１４０℃に加熱された円板型ディスクの上部に前記固体が収容され、円板型ディスクの上部には撹拌ブレードが０．１〜１０ｒｐｍの速度で回転することによって固体を混合して均一に乾燥させ、乾燥時間は５〜３０分間行われることを特徴とする請求項３に記載のバインダー物質と炭素源とが混合された固体燃料を製造する方法。
- 前記バインダー物質としては、ポリエチレン（ＰＥ：Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリプロピレン（ＰＰ：Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ポリスチレン（ＰＳ：Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ：Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ-ｂｕｔａｄｉｅｎｅ-ｓｔｙｒｅｎｅ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）のような高分子物質、パーム油、アスファルト、及びコールタールのうち何れか一つを使用するか、または少なくとも二つ以上の混合物を使用することを特徴とする請求項１に記載のバインダー物質と炭素源とが混合された固体燃料を製造する方法。
- バインダー物質と溶媒との混合溶液中のバインダー物質の含量は４０重量％以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のうち何れか一項に記載のバインダー物質と炭素源とが混合された固体燃料を製造する方法。
- 炭素源は、１０ないし８０重量％の水分を含む下水スラッジまたは石炭であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のうち何れか一項に記載のバインダー物質と炭素源とが混合された固体燃料を製造する方法。
- 請求項１ないし請求項４のうち何れか一項に記載の方法によって製造されたバインダー物質と炭素源とが混合された固体燃料。
- バインダー物質としては、ポリエチレン（ＰＥ：Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリプロピレン（ＰＰ：Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ポリスチレン（ＰＳ：Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ：Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ-ｂｕｔａｄｉｅｎｅ-ｓｔｙｒｅｎｅ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）のような高分子物質、パーム油、アスファルト、及びコールタールのうち何れか一つを使用するか、または少なくとも二つ以上の混合物を使用することを特徴とする請求項８に記載のバインダー物質と炭素源とが混合された固体燃料。
- 炭素源は、１０ないし８０重量％の水分を含む下水スラッジまたは石炭であることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の表面にバインダー物質がコーティングされた炭素源を含む固体燃料。
- 請求項８または請求項９に記載の固体燃料からなる成形炭。
- 前記伝導熱伝逹方式によって加熱及び乾燥された固体燃料が所定の圧力で加圧され、成形フレームを通過することによって、最終的な固体燃料成形物が形成されることを特徴とする請求項１に記載のバインダー物質と炭素源とが混合された固体燃料を製造する方法。
- 請求項１２に記載の方法によって製造されたバインダー物質と炭素源とが混合された固体燃料。
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