JP3130909U - 未燃炭素を吸着材料に作製するための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】未燃炭素を吸着材料に作製するための装置の提供。
【解決手段】石炭灰やオイルパテを貯蓄する貯蔵槽と、該貯蔵槽に連接される選別機と、該選別機に連接される浮選機３０と、該浮選機に連接され、ネックダウン５１や可変速度モータ５２、オリフィスリング５３及び炉内に設けられた複数の傾斜板５４を有する粉末輸送機構を備えた活性化反応炉５０と、活性化反応炉５０にポンプ４１と制御弁４２及び流量計４３を介して連接され、前記制御弁と流量計により、活性化反応炉に水蒸気を生成し高温活性化反応になるように水量の微調整と可能とすると共に、活性化反応炉のオリフィスリングに連接される循環水槽４０と、前記活性化反応炉に連接され、活性化反応炉に対する反応パラメータの設定並びに表示を行なうモニタ及び記録用自動モニタレコーダ６０と、前記活性化反応炉のオリフィスリングに連接される活性化生成物貯蔵槽とを備える。
【選択図】図２

Description

本考案は、未燃炭素を吸着材料に作製するための装置に関し、特に、粉末状石炭灰やオイルパテ中の未燃炭素を、本装置により選別と浮選及び高温活性化処理を行うことにより、吸着材料として、商用活性炭規格に満足できる高品位の未燃炭素を得る様にすると共に、石炭灰やオイルパテを処理選別した後、大量の炭素副生成物が生成する問題を解消することでき、廃水処理等に適用できるより安い且つ高吸着効率を有する吸着材料が得られ、資源の節約や環境保護等の多重の経済利益が得られるようにしたものに関する。

台湾においては、煤炭の消費量が、１９８５年では、ほぼ１０００万トンだったのが、２００５年には約６０００万トンにまで増加し、燃焼発電用燃料石炭の割合も４７％から７７％（表１を参照）まで上昇した。燃料石炭の灰分の生成源は、セメント業や鉄鋼業の他に、火力発電所やコジェネレーションボイラーなどが主で、年に約２１０万トン程度が生成される。その中でも約６０％はセメント添加料として再利用されるが、残りは廃棄物として処理されることとなり、廃棄量が百万トン以上になるため、廃棄処理がなかなか困難で、厳しい環境保護問題になっている。

また、石炭灰やオイルパテには、少量の未燃炭素が含有されるため、微少のヴァンダー・ウォール力（Ｖａｎｄｅｒ Ｗａｌｌ ｆｏｒｃｅ）により、表面に有機物質が吸着され、相関研究の書類によれば、石炭灰やオイルパテが、重金属廃水や有機染料廃水を処理することに適用できることが分っている。しかし、全体として、石炭灰やオイルパテの吸着量が市販の廃水処理吸着材料よりも遥かに低いため、大量に添加しないと放流水基準を満たさないため、廃水の汚泥量が大量に増加されることなり、その後の処理に大きな負担が掛かる。

本考案の主な目的は、未燃炭素に対して、選別と浮選及び高温活性化処理を施すことにより、大幅に、未燃炭素の品位（品質）や比表面積が向上されるため、吸着材料として利用でき、未燃炭素が高経済価値の資源化製品となり、また、大量の炭素副生成物の廃棄問題を解消できるようにした未燃炭素を吸着材料に作製するための装置を提供する。

本考案は、貯蔵槽と、選別機、浮選機、循環水槽、活性化反応炉、及び自動（コンピュータ）モニタレコーダから構成され、該貯蔵槽は、石炭灰やオイルパテを貯蓄するためのものであり、選別機は、複数回の選別により（表２の実験結果を参照）、炭素の分布では、粗粒部分が多いため約５０〜７０％程度である、より良い炭素品位を選別により粗粒部分を濃縮し、浮選機は、石炭灰やオイルパテの顆粒表面にある異なる特性（未燃炭素粒表面の疎水性と酸化物顆粒表面の親水性）により、浮選技術で、浮鉱中の炭素品位を７０〜９０％以上に向上するように濃縮し、循環水槽は、循環水を提供して活性化反応炉体のオリフィスリング温度を冷却し、また、制御弁と微調整可能な流量計により水量を、活性化反応炉に水蒸気の物理活性化反応が発生するように調整し、活性化反応炉は、浮選された後の未燃炭素を、炉体の回転や傾斜角度が調整可能の傾斜板による粉末輸送機構により、炉内の未燃炭素の堆積傾斜角が安息角（Ａｎｇｌｅ ｏｆ ｒｅｐｏｓｅ）より大きくなるように、自身の重力で、攪拌と均一化を繰り返し、また、水蒸気高温活性化処理の最適操作条件により、未燃炭素の比表面積や吸着空間が大幅に向上され、これにより、吸着材料として利用できるようにする。

自動モニタレコーダは、活性化反応炉に対して、反応パラメーターについて、例えば、加熱速率や反応温度、反応時間、モータ回転数及び気体量の各設定や表示、モニタ及び記録を行い、活性化生成物貯蔵槽は、高温活性化後の高品位未燃炭素生成物を貯蓄することができる。

本考案に係る未燃炭素を吸着材料に作製するための装置によれば、以下のような効果が得られる。
１．粉末状石炭灰やオイルパテの未燃炭素を吸着材料に作製でき、廃棄物を再利用できるたけでなく、廃棄される石炭灰を清除や処理するための膨大な費用を低減できる。
２．吸着材料の作製コストを有効に低減でき、また、製品の品質が商品化品質を満たし、経済価値がある。
３．処理設備は、異なる石炭灰やオイルパテの資源化工場の処理規模に応じて調整できることにより、実際の処理上の需要に合わせて利用でき、また、産業に普及できる。
４．傾斜板を回転する粉末輸送機構により、炉内の粉末状未燃炭素が自身の重力により自然的に落下して繰り返して攪拌されて均一化され、また、炉内の水蒸気による高温活性化処理により、大幅に、未燃炭素の比表面積や吸着空間が増加され、設備や処理のコストが低いだけでなく、エネルギーの節約や高経済性の回収利益が得られ、真に新鋭且つ実用的な装置である。

以下、本考案の未燃炭素を吸着材料に作製するための装置を実施するための実施例について図面と共に説明する。

本考案に係る未燃炭素を吸着材料に作製するための装置は、図１および図２に示すように、主として、貯蔵槽１０、選別機２０、浮選機３０、循環水槽４０、活性化反応炉５０、自動（コンピュータ）モニタレコーダ６０、及び活性化生成物貯蔵槽７０からなる。

前記貯蔵槽１０は、石炭灰やオイルパテを貯蓄するためのものであり、前記選別機２０は、前記貯蔵槽１０に連接され、約５０〜７０％程度の粗粒部分を濃縮することにより良い炭素品位を選別する。

前記浮選機３０は、前記選別機２０に連接され、浮鉱中の炭素品位を７０〜９０％以上に向上させるように濃縮する。

前記活性化反応炉５０は、浮選機３０に連接されていて、ネックダウン５１や可変速度モータ５２、オリフィスリング５３、及び炉内５０に設けられた複数の傾斜板５４を有してなる炉体の回転や傾斜角度が調整可能な傾斜板５４からなる粉末輸送機構を備え、浮選された後の石炭灰やオイルパテに対して活性化処理を行う。活性化反応炉内に配設される傾斜板の設置される数は、活性化反応炉５０の規模サイズや活性化時間及び粉末状未燃炭素と傾斜板５４角度とからなる堆積傾斜角が安息角より大きいことにより決定される。

更に、前記傾斜板５４は、前記未燃炭素が粉体や顆粒属性に応じて崩れない傾斜角度に堆積されるように、未燃炭素が有する異なる粒径に応じて角度を調整し、また、その傾斜板５４の角度を決定する。例えば、処理される未燃炭素の粒径が比較的に大きい時、その傾斜板５４の挟み角が比較的に小さくして、未燃炭素の落下速度を減速し、逆に、未燃炭素が粉体状である時、傾斜板５４を比較的に大きい傾斜度に調整する。これにより、自身の重力により落下して、攪拌や均一化を繰り返す。

また、活性化反応炉５０内には、一端が水蒸気凝結槽５６に連結された水蒸気出口管５５の他端が連結され、さらに、上方領域の温度を検知する上方領域温度センサ棒５７、中位領域の温度を検知する中領域温度センサ棒５８及び下方領域の温度を検知する下方領域温度センサ棒５９が設けられている。

前記循環水槽４０は、ポンプ４１と制御弁４２及び流量計４３を介して活性化反応炉５０に連接されており、前記制御弁４２と微調整可能な流量計４３により、活性化反応炉５０において水蒸気の物理活性化反応が発生するように水量を微調整するようになっている。
前記自動モニタレコーダ６０は、活性化反応炉５０に連接され、活性化反応炉における反応パラメータの設定や表示のモニタ及び記録を行う。

前記活性化生成物貯蔵槽７０は、活性化反応炉５０のオリフィスリング５３に連接され、高温活性化された後の高品位未燃炭素生成物を貯蓄する。
また、前記石炭灰貯蔵槽１０と前記循環水槽４０とは、耐衝撃性を有する槽体であり、また、活性化生成物貯蔵槽７０は、耐衝撃性且つ耐高温性の槽体である。

本装置により未燃炭素を吸着材料に作製する時（図２及び図３を参照）、前記循環水槽４０は、冷却循環系統の実行方式によりポンプ４１で循環水槽４０にある水を送出し、また、制御弁４２と流量計４３により、送出水量を活性化反応炉５０内で水蒸気の物理活性化反応が発生するように微調整して制御し、水蒸気の気体の流れ方向（下から上へ）と未燃炭素の流れ方向（上から下へ）とが逆方向になるように制御して十分な活性化効果が得られるようにする。

また、前記制御弁４２は、開閉を制御して、水を活性化反応炉５０のオリフィスリング５３へ循環して冷却循環を行い、これにより、活性化生成物の温度が低減される。
また、前記活性化反応炉５０は、高温活性化系統により行う活性化処理の実行方式が、該反応炉を加熱して回転して、水蒸気で気体が連動されるように行われる。例えば、活性化温度が８００℃以上、活性化時間が０.５時間以上、水蒸気流速が８ｃｍ／ｍｉｎ以上であることが最適な操作条件である。

前記浮選機３０によって浮選された後の粉末状未燃炭素を、バッチや連続搬送方式によりネックダウン５１へ導入し、可変速度モータ５２のシャフト５２０により、傾斜板５４の回転が連動されて傾斜板５４の斜面作用により送られた粉末状未燃炭素がフィードされてから傾斜板５４に沿って落下する。

更に、次の傾斜板５４の先端に堆積され、未燃炭素素材の堆積傾斜角が安息角より大きい時、自身の重力により攪拌されて次の傾斜板５４の先端に入り、それを数回に繰り返して、落下、堆積、そして、落下、堆積を繰り返すことにより、未燃炭素素材が連続的に攪拌されると同時に、該炉体内の水蒸気（炉体の底部の水蒸気の気体流れ方向が下から上へ）と、混合均一化されて十分に、活性化効果が得られる。

高温活性化反応された後、活性化生成物はオリフィスリング５３を介して収集され、また、水蒸気は前記炉体内の上部に位置する水蒸気出口管５５の開口吸引されてより水蒸気凝結槽５６に収集されて凝結される。これにより、反応後の高温気体が紛失されることが無くなるため、影響操作環境全体に影響することが無い。、
また、上方領域温度センサ棒５７と中領域温度センサ棒５８及び下方領域温度センサ棒５９により、それぞれ、活性化反応炉５０の各領域の活性化温度を検知して、信号を自動（コンピュータ）モニタレコーダ６０に送信することにより、常に炉内温度を制御できる。

そして、自動（コンピュータ）モニタレコーダ６０により、活性化反応炉５０の加熱速率や各領域活性化温度、活性化時間、モータ回転数の表示や設定等をモニタ及び記録して、活性化が終了してから、生成物が活性化生成物貯蔵槽７０へ導入され貯蔵されるようになっている。

以上の説明から、本考案の実施例によれば、次の利点が得られる。
１．本装置によれば、特に、粉末状石炭灰やオイルパテの未燃炭素を吸着材料に作製でき、廃棄物を再利用できるたけでなく、廃棄される石炭灰を清除や処理するための膨大な費用を低減できる。
２．本装置によれば、吸着材料の作製コストを有効に低減でき、また、製品の品質が商品化品質を満たし、経済価値がある。
３．本装置によれば、その処理設備は、異なる石炭灰やオイルパテの資源化工場の処理規模に応じて調整できることにより、実際の処理上の需要に合わせて利用でき、また、産業に普及できる。
４．本装置によれば、傾斜板を回転する粉末輸送機構により、炉内の粉末状未燃炭素が自身の重力により自然的に落下して繰り返して攪拌されて均一化され、また、炉内の水蒸気による高温活性化処理により、大幅に、未燃炭素の比表面積や吸着空間が増加され、設備や処理のコストが低いだけでなく、エネルギーの節約や高経済性の回収利益が得られ、真に、新鋭且つ実用的な装置である。

本考案の未燃炭素を吸着材料に作製するための装置の実施例を示す概念図。 本考案の未燃炭素を吸着材料に作製するための装置の実施例を示す装置の概略図。 本考案の未燃炭素を吸着材料に作製するための装置の実施例に使用される傾斜板構造の斜視図。

符号の説明

１０ 貯蔵槽
２０ 選別機
３０ 浮選機
４０ 循環水槽
４１ ポンプ
４２ 制御弁
４３ 流量計
５０ 活性化反応炉
５１ ネックダウン
５２ 可変速度モータ
５２０ シャフト
５３ オリフィスリング
５４ 傾斜板
５５ 水蒸気出口管
５６ 水蒸気凝結槽
５７ 上方領域温度センサ棒
５８ 中領域温度センサ棒
５９ 下方領域温度センサ棒
６０ 自動（コンピュータ）モニタレコーダ
７０ 活性化生成物貯蔵槽
Ｗ 反応槽信号線

Claims (3)

1. 石炭灰やオイルパテを貯蓄する貯蔵槽と、該貯蔵槽に連接される選別機と、該選別機に連接される浮選機と、該浮選機に連接され、ネックダウンや可変速度モータ、オリフィスリング、及び炉内に設けられた複数の傾斜板を有する粉末輸送機構を備えた活性化反応炉と、
   前記活性化反応炉にポンプと制御弁及び流量計を介して連接され、前記制御弁と前記流量計により、前記活性化反応炉に水蒸気を生成する高温活性化反応になるように水量の微調整と可能とすると共に、活性化反応炉のオリフィスリングに連接される循環水槽と、
   前記活性化反応炉に連接され、活性化反応炉に対する反応パラメータの設定並びに表示を行なうモニタ及び記録用自動モニタレコーダと、
   前記活性化反応炉のオリフィスリングに連接される活性化生成物貯蔵槽とを備えたことを特徴とする未燃炭素を吸着材料に作製するための装置。
2. 前記活性化反応炉内に配設される傾斜板は設置される数が、活性化反応炉の規模・サイズ・活性化時間及び未燃炭素と傾斜板角度とからなる堆積傾斜角が安息角より大きいことにより決められることを特徴とする請求項１に記載の未燃炭素を吸着材料に作製するための装置。
3. 前記活性化反応炉の上方に水蒸気出口管の一端が接続され、前記水蒸気出口管の他端には水蒸気凝結槽が連接されると共に、前記活性化反応炉の上方領域の温度を検知する上方温度センサ棒と中領域の温度を検知する中領域温度センサ棒及び下方領域を温度を検知する下方領域温度センサ棒が設けられることを特徴とする請求項１に記載の未燃炭素を吸着材料に作製するための装置。