JP3272182B2

JP3272182B2 - 炭化物の製造方法

Info

Publication number: JP3272182B2
Application number: JP05168395A
Authority: JP
Inventors: 邦位中田
Original assignee: 株式会社ナカタ技研
Priority date: 1995-02-02
Filing date: 1995-02-02
Publication date: 2002-04-08
Anticipated expiration: 2017-04-08
Also published as: JPH08208209A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は炭化物の製造方法に係わ
り、さらに詳しくは、コーヒー粕、籾殻等の可燃性廃棄
物を炭化して炭化物を製造する方法に係わるものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】産業廃棄物をいかに処理するか、今や社
会問題である。食品工場から多量に排出される汚泥、残
査、粕あるいは生ごみ等の有機質廃棄物は一部堆肥に利
用されているが大部分は燃焼処理されている。有機質廃
棄物には不可避的に水が含まれており、これら水分の乾
燥も必要であり、二重のコストが掛かる。また、ダンボ
ール、新聞紙、シュレッダーによる廃紙、あるいはパル
プ工場の廃パルプ、きのこ栽培の廃オガコ、廃プラスチ
ック、廃油、廃石炭等の燃料として利用できる物でも有
効に利用されているのはほんの僅かで、ほとんどは無目
的に燃やされている。つまり燃やせる物はすべて何の目
的もなく焼却されており、燃焼コストと大気汚染は深刻
である。産業廃棄物の処理の問題は、コストを掛けず有
用な物に転化できれば、これがベストである。経済的に
有用な物に生まれ変わることができれば、これが最善の
解決策である。本発明者はこれに関して先に次のような
発明を行った。この発明の要旨は、可燃質廃棄物とベ
ントナイトを湿式混合、成形して焼成する方法、および
ベントナイトと共に水溶性糖類も混合して成形して焼
成する方法である。この方法によると、大気中で酸化焼
成しても酸化消耗はほとんど無く炭化できる特徴を有
し、ヘドロから生ごみ、廃油、廃プラスチックに至るま
で炭化できる。また、得られた炭化物は吸水性が極めて
優れており、吸水材料として多くの用途が期待できる。
しかしながらこの発明では成形工程が必須であった。目
的は可燃性廃棄物の炭化であるので、工程はできるだけ
少ないことが望ましく、成形が本来不必要なものもあ
る。

【０００３】

【発明が解決する課題】本発明は、かかる状況に鑑みて
なされたもので、成形工程を省略して廃棄物として出て
きたそのままの状態で炭化できる新しい炭化物の製造方
法を提供せんとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記した製造方法は次の
構成からなる。すなわち、粉末状もしくは粒状をなす、
可燃物あるいは可燃物を含む物を出発原料とし、該出発
原料に水分を添加し、もしくは添加しないで出発原料の
水分量を所要量に調整し、該出発原料とベントナイトを
含む無機質粘結材とを混練して原料の表面を該無機質粘
結材で被覆して、該原料を成形することなく、ロータリ
ーキルン中にて酸化雰囲気中で炭化物に焼成することを
特徴とする。また、粉末状もしくは粒状をなす、可燃物
あるいは可燃物を含む物を出発原料とし、該出発原料に
水分を添加し、もしくは添加しないで出発原料の水分量
を所要量に調整し、該出発原料とベントナイトを含む無
機質粘結材および水溶性糖類とを混練して原料の表面を
該無機質粘結材と水溶性糖類の被膜で被覆して、該原料
を成形することなく、ロータリーキルン中にて酸化雰囲
気中で炭化物に焼成することを特徴とする。また、粉末
状もしくは粒状をなす、可燃物あるいは可燃物を含む物
と無機質骨材とを出発原料とし、該出発原料に水分を添
加し、もしくは添加しないで出発原料の水分量を所要量
に調整し、該出発原料とベントナイトを含む無機質粘結
材とを混練して原料の表面を該無機質粘結材で被覆し
て、該原料を成形することなく、ロータリーキルン中に
て酸化雰囲気中で炭化物に焼成することを特徴とする。
また、粉末状もしくは粒状をなす、可燃物あるいは可燃
物を含む物と無機質骨材とを出発原料とし、該出発原料
に水分を添加し、もしくは添加しないで出発原料の水分
量を所要量に調整し、該出発原料とベントナイトを含む
無機質粘結材および水溶性糖類とを混練して原料の表面
を該無機質粘結材と水溶性糖類の被膜で被覆して、該原
料を成形することなく、ロータリーキルン中にて酸化雰
囲気中で炭化物に焼成することを特徴とする。また、前
記可燃物にモミガラを用いることを特徴とする。あるい
は、前記可燃物にキノコの廃オガ粉を用いることを特徴
とする。前記焼成を７００℃前後の温度で行うと好適で
ある。

【０００５】

【作用】〔原理〕通常可燃物を炭化するためには還元雰囲気で焼成する必
要がある。可燃物を酸化雰囲気で焼成すると燃焼して灰
になるが、本発明では原料を酸化雰囲気で焼成しても燃
焼せず炭化する。出発原料が水分調整され、ベントナイ
トを含む無機質粘結材と混練されることにより、可燃物
の表面に無機質粘結材の微粒子が被覆され、酸化が抑制
されるものと推察される。この酸化抑制効果は、ベント
ナイトを含む無機質粘結材を被覆するときに発現され
る。この効果は、ベントナイトを含む無機質粘結材と水
溶性糖類を同時に被覆するときに、さらに向上する。

【０００６】［粘結材の被覆］粘結材は１％程度の少量
添加でも抑制効果が現れる。したがって被膜は薄くても
十分な酸化抑制効果がある。コーヒー粕の様に被炭化材
に水分が含まれている場合、新たに水分を添加すること
なく、被炭化材と粘結材を単に混練して粘結材を被覆し
た程度の被膜でも十分な酸化抑制効果がある。もちろん
新たに水分を追加して厚く被覆しても何等支障はない。
モミガラの様に水分を含んでない場合は水分の添加が必
要となる。、被覆操作は単に混練すればよい。水溶性糖
類の被覆は、少なくとも水に溶けた糖類が被炭化物の表
面に被覆されておればよい。水に溶けた糖類が粘結材と
一緒に被覆される場合もあるし、また、別々に被覆され
る場合もある。つまりまず、水に溶けた糖類の被覆が形
成され、この上に粘結材が被覆される場合と、この逆の
場合、また、水に溶けた糖類と粘結材の混合されたもの
が同時に被覆される場合がある。糖類はあらかじめ水に
溶かして使用する場合もあるし、被炭化材に水分が含ま
れている場合、糖類の粉末を混練するだけで水に溶けた
糖類の被膜が形成される場合もある。

【０００７】［可燃物］本明細書の可燃物とは、石炭、
木材、竹、プラスチック、穀物の殻（蕎麦殻、もみ殻
等）、穀物、食品、およびこれらの加工残査、およびこ
れらを原料にする廃棄物等、要するに固体で燃える物全
般を意味するが、特にコーヒー粕、もみ殻、オガコ、穀
物等の粉末、粒状の固体で排出される廃棄物に極めて有
効である。可燃物を含むものとは、要は燃える物と燃え
ない物が混ざった物で、燃えない物はガラス、耐火物等
のセラミック、水、等である。廃棄物は純粋な可燃物の
みの状態で排出されることは珍しく、むしろ可燃物と非
可燃物が混ざった状態で排出されることが多い。本発明
では、可燃物の廃棄物および可燃物を含む物の廃棄物
は、可燃性廃棄物という言葉で表現した。本発明でいう
可燃性廃棄物には主に次のようなものがある。一般の野
菜、果物、肉、魚、大豆食品、魚の加工残査（臓物
等）、廃紙、廃パルプ、殻類の殻（モミガラ、ソバガラ
等）、食品工場の残査、粕、脱水した汚泥、アルコール
工場残査、木材、廃木材、竹、動物の毛、化学繊維、食
物繊維、綿、糞、等のいわゆる炭素成分を含む固体の廃
棄物全般を意味する。これらの廃棄物は完全燃焼すると
消失してしまうが、焼成すると炭化物に変化する。つま
り廃棄物が機能を持った炭化物として生まれ変わること
になる。上記した可燃性廃棄物は本来水分を保有する場
合が多いので、粘結材の被覆は、上記コーヒー粕の場合
の様に、この水分だけで十分な場合もある。保有水分が
足りない場合（モミガラ等の場合）、新たに水分を補給
すればよい。多すぎる場合、吸水性のある材料、例えば
廃紙、廃木材の粉（オガコ）等を混ぜて水分を吸収させ
てもよい。あるいは水分が足りない材料の水分供給源と
してこれらを使用してもよい。

【０００８】［水溶性糖類］水溶性糖類が粘結材と共存
すると可燃物の酸化を抑制する効果がさらに向上する。
短時間ならば６００〜７００℃に加熱しても酸化されな
い。また、焼成した物の黒化度を高める。糖類には、多
糖類、小糖類、単糖類と、その分子量によっていろいろ
な物があるが、本発明では上記した糖類の中で水に溶け
る糖類が好ましい。とりわけ、しょ糖、麦芽糖、ブドウ
糖等の小糖類、単糖類が好ましい。糖類の添加は、糖そ
のものを添加するほかに、廃菓子の屑や砂糖精製の過程
で発生する残査等、糖が含れた物を添加しても良い。

【０００９】〔無機質粘結材〕無機質粘結材としてはベントナイトを含むものを用い
る。すなわち、ベントナイト単独か、あるいは耐火粘
土、特殊粘土等の粘土質粘結材とベントナイトを混合し
て用いる。粘結材の添加量は、上記したように、被炭化
材の１％程度の少量添加で酸化抑制効果が現れる。添加
量を多くすると酸化消耗も少なくなるが、コストアップ
になるので、実用性を考慮すると、最高１０〜１５％程
度で十分である。因みに粘結材を添加せずに大気中で酸
化焼成すると、コーヒー粕でほぼ８０％が酸化消耗す
る。モミガラで５５％が酸化してなくなる。１５％の添
加でコーヒー粕、モミガラ共、酸化消耗は１０パーセン
ト以下になる。

【００１０】［無機質骨材の混合］被炭化材を大気中で
酸化焼成すると大半が酸化消耗し、残された炭化生成物
も風で舞い散るほどに微粉で極めて軽い。このために焼
成炉の中で舞い散り、排煙と共に外に出てしまう損失が
大きい。また、炉外に出たものを土質改良等の目的で畑
に散布したとき、風で舞い散って飛散してしまう。粘結
材の添加は上記したような酸化消耗の抑制と共に、炭化
した粉末、粒子の重さを重くする効果もあり、この結
果、炭化した粉末、粒子の飛散を防ぐ効果もある。無機
質骨材の混合は同じ様に炭化した粉末、粒子の重さを重
くし、飛散を防ぐ効果は顕著である。骨材としては、無
機質廃棄物の粉粒体が良い。鋳物砂、汚泥砂、レンガ、
瓦、コンクリートの粒、粉、製鉄高炉スラグ、鋳物のノ
ロ、パーライト、ガラス繊維、ロックウール、廃粘土、
焼却炉の灰、スラグ金属の錆、等々である。これらの骨
材の中でも高炉スラグ、パーライト等の吸水性材料は有
利である。骨材の粒度は概ね６５メッシュ以下が好まし
く、さらに好ましくは１５０メッシュ以下の微粒子がよ
い。

【００１１】［乾燥］乾燥は、無乾燥〜完全乾燥まで適
宜選択できる。

【００１２】［焼成条件］焼成温度は７００前後の温度
で十分である。焼成雰囲気は酸化〜還元雰囲気いずれで
もよい。本発明は酸化焼成できるところに最大の特徴が
ある。焼成はロータリーキルンを使って１〜１０分程度
の短時間で所定温度に加熱して急速焼成して大気中に取
り出して放冷するのが最も経済的である。本発明では上
記したような可燃物の炭化水素成分によって自己燃焼も
多少おこるために、燃料の補給は少なくて済む。

【００１３】［性質］本発明方法による焼成体は吸水性
がよい。焼成体の持つ機能は、吸水性、保水性のほか、
炭化した部分は表面積の大きな多孔体であり、活性炭機
能、微生物の担体、濾過材料、空気、水、肥料等の貯蔵
性を利用して土壌改良材、あるいは人口土壌としても利
用できる。また、建築関係の断熱材、吸湿材、防音材と
しても利用できる。また、骨材成分に銅、銀粉末を混合
すると銅イオン、銀イオンが溶出して抗菌作用が発現す
る。また、これは骨材ではなく、銅、銀等の粉末を表面
にまぶして炭化焼成した場合でも同じような効果があ
る。

【００１４】［形状］得られた炭化物は団粒になること
もなく、パサパサした状態のもので、一個の粒の形状
は、焼成前の形状がほぼ保たれる。被炭化材の種類によ
って種々変化するが、コーヒー粕、モミガラでは、粒状
になる。

【００１５】

【実施例】本発明を実施例で説明する。なお、ここで実
施例の配合割合はすべて容積比で表示した。また、焼成
雰囲気はすべて酸化焼成である。［実施例１］被炭化材：コーヒー粕粘結材の種類：ベントナイト粘土Ａ粘土Ｂ粘結材の量（％）：２，４，６，８，１０，１２コーヒー粕と粘結材を混練機で約１分間混練し、コーヒ
ー粕の表面に粘結材を均一に被覆した。また、比較のた
めに粘結材を被覆しないものも用意した。乾燥、焼成混練したものを乾燥機で１５０℃で乾燥後、ロータリー
キルンで７００℃に約２分加熱、焼成して直ちに取出し
て大気中で放冷した。また、粘結材を混練しないものも
同じ条件で乾燥、焼成した。焼成されたものは、粒子が
くっつきあって団子状になることもなくバラバラで、ほ
ぼコーヒー粕の原形をとどめ、黒く炭化されていた。水
槽に入れたところ瞬く間に吸水した。吸水性は極めて優
れていた。歩留り得られた炭化物の歩留りを図１に示す。結果図１から判るように、粘結材を被覆しない場合は、炭化
物の歩留りは２２％，つまり７８％は酸化してなくなっ
てしまうが、被覆すると、１２％の添加でほぼ９０％回
収できる。つまり酸化消耗は１０％程度である。粘結材
は、ベントナイトと粘土Ａ，Ｂの間には有意な差があ
り、ベントナイトが最も優れている。次に得られた炭化
物を畑に散布した。粘結材がいずれの量のものも風に舞
い散ることなく散布でき畑の表面に馴染んでいた。一方
粘結材を被覆してないものは微粉になっており、風で飛
散してしまった。因みに粘結材を被覆してないものはカ
サ比重が０．０７、一方１２％ベントナイトを被覆した
ものは０．１５であった。焼成時の煙と灰の状況は、粘
結材を被覆してないものは多量の煙と灰が出るために公
害防止設備が必須であることが判明した。一方本発明の
ものは煙も、灰も発生せず、公害設備は不必要であるこ
とが判った。経済性を考えると極めて有益な方法である
ことが判明した。

【００１６】［実施例２］ベントナイトに砂糖を１０％
混合したものをコーヒー粕に７％混ぜて３０秒混練し、
乾燥せずにそのまま７００℃焼成した。得られた炭化生
成物の歩留りは８５％で、同じベントナイト量のものと
比較すると、歩留りはやや向上した。糖類の被覆による
酸化抑制効果が確認できた。また、炭化生成物は真っ黒
で、砂糖無添加のものに比べて黒化度は高かった。

【００１７】［実施例３］被炭化材：モミガラ粘結材の種類：ベントナイト粘土Ａ粘結材の量（％）：２，４，６，８，１０，１２モミガラと粘結材を混練機で約１分間混練し、表面に粘
結材を均一に被覆した。また、比較のために粘結材を被
覆しないものも用意した。焼成混練したものを乾燥せず、直接、ロータリーキルンで７
００℃に約２分加熱、焼成して直ちに取出して大気中で
放冷した。また、粘結材を混練しないものも同じ条件で
焼成した。焼成されたものは、粒子がくっつきあって団
子状になることもなく、ほぼ原形をとどめ、黒く炭化さ
れていた。水槽に入れたところ瞬く間に吸水した。吸水
性は極めて優れていた。歩留り得られた炭化物の歩留りを図２に示す。結果図２から判るように、粘結材を被覆しない場合は、炭化
物の歩留りは４５％，つまり５５％は酸化してなくなっ
てしまうが、被覆すると、１２％の添加でほぼ９０％回
収できる。つまり酸化消耗は１０％程度である。粘結材
は、ベントナイトと粘土Ａの間には有意な差があり、ベ
ントナイトが優れている。

【００１８】［実施例４］被炭化材：松オガ粉粘結材の種類：ベントナイト粘結材の量（％）：２，４，６，８，１０，１２松オガ粉とベントナイトを混練機で約１分間混練し、表
面にベントナイトを均一に被覆した。焼成混練したものを乾燥せず、そのままロータリーキルンで
７００℃に約３分加熱、焼成して直ちに取出して大気中
で放冷した。焼成されたものは、粒子がくっつきあって
団子状になることもなく、ほぼ原形をとどめ、黒く炭化
されていた。水槽に入れたところ瞬く間に吸水した。吸
水性は極めて優れていた。歩留り得られた炭化物の歩留りを図３に示す。結果図３から判るように、１２％の添加でほぼ８５％回収で
きる。つまり酸化消耗は１５％程度である。ベントナイ
トを被覆してないものでは１５％の歩留りで、つまり８
５％が燃焼して消滅した。次に得られた炭化物を畑に散
布した。風に舞い散ることなく散布でき畑の表面に馴染
んでいた。粘結材を被覆してないものは微粉になってお
り、風で飛散してしまった。

【００１９】［実施例５］キノコ廃オガ粉１０部（水分６５％）砕石ダスト１部ベントナイト０．７部デキストリン０．１部上記配合材を混練機で３０秒混練した。ベントナイトは
オガ粉表面に均一に被覆されていたが、団塊になること
はなく、バラバラの状態であった。これを乾燥せず、特
殊ロータリーキルンで３分間（７００℃）加熱したとこ
ろオガ粉の形状が崩壊せず、比重の重たい粉炭ができ
た。

【００２０】［実施例６］モミガラ１０部生おから８部ベントナイト１部砂糖０．２部砕石ダスト２部上記配合材を混練機で３０秒混練した。これを乾燥せ
ず、特殊ロータリーキルンで３分間（７００℃）加熱し
たところ比重の重たい粉炭ができた。

【００２１】［実施例７］モミガラ１０部食品汚泥８部ベントナイト１部デキストリン０．２部８号硅砂３部これを乾燥せず、特殊ロータリーキルンで３分間（７０
０℃）加熱したところ比重の重たい粉炭ができた。

【００２２】

【発明の効果】以上詳記したように本発明は可燃性廃棄
物を酸化焼成しても歩留りよく炭化でき、コーヒー粕、
モミガラ、オガ粉、おから等の現在処置に困っている有
機質廃棄物を機能的な炭化物に経済的に変換でき、廃棄
物のリサイクルに多大な貢献をなすものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、実施例１の歩留りを示す図である。

【図２】図２は、実施例３の歩留りを示す図である。

【図３】図３は、実施例４の歩留りを示す図である。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C01B 31/02 101 B09B 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】粉末状もしくは粒状をなす、可燃物ある
いは可燃物を含む物を出発原料とし、該出発原料に水分
を添加し、もしくは添加しないで出発原料の水分量を所
要量に調整し、該出発原料とベントナイトを含む無機質
粘結材とを混練して原料の表面を該無機質粘結材で被覆
して、該原料を成形することなく、ロータリーキルン中
にて酸化雰囲気中で炭化物に焼成することを特徴とする
炭化物の製造方法。
【請求項２】粉末状もしくは粒状をなす、可燃物ある
いは可燃物を含む物を出発原料とし、該出発原料に水分
を添加し、もしくは添加しないで出発原料の水分量を所
要量に調整し、該出発原料とベントナイトを含む無機質
粘結材および水溶性糖類とを混練して原料の表面を該無
機質粘結材と水溶性糖類の被膜で被覆して、該原料を成
形することなく、ロータリーキルン中にて酸化雰囲気中
で炭化物に焼成することを特徴とする炭化物の製造方
法。
【請求項３】粉末状もしくは粒状をなす、可燃物ある
いは可燃物を含む物と無機質骨材とを出発原料とし、該
出発原料に水分を添加し、もしくは添加しないで出発原
料の水分量を所要量に調整し、該出発原料とベントナイ
トを含む無機質粘結材とを混練して原料の表面を該無機
質粘結材で被覆して、該原料を成形することなく、ロー
タリーキルン中にて酸化雰囲気中で炭化物に焼成するこ
とを特徴とする炭化物の製造方法。
【請求項４】粉末状もしくは粒状をなす、可燃物ある
いは可燃物を含む物と無機質骨材とを出発原料とし、該
出発原料に水分を添加し、もしくは添加しないで出発原
料の水分量を所要量に調整し、該出発原料とベントナイ
トを含む無機質粘結材および水溶性糖類とを混練して原
料の表面を該無機質粘結材と水溶性糖類の被膜で被覆し
て、該原料を成形することなく、ロータリーキルン中に
て酸化雰囲気中で炭化物に焼成することを特徴とする炭
化物の製造方法。
【請求項５】前記可燃物にモミガラを用いることを特
徴とする請求項１、２、３、または４記載の炭化物の製
造方法。
【請求項６】前記可燃物にキノコの廃オガ粉を用いる
ことを特徴とする請求項１、２、３、または４記載の炭
化物の製造方法。
【請求項７】前記焼成を７００℃の温度で行うことを
特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載の炭化物の製
造方法。