JP5762653B1 - 成型炭及びその製造方法、並びに成型炭の使用方法 - Google Patents
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Abstract
Description
VM<5 (1)
Ash≧0.8×VM−4 (但し、5≦VM≦14である。) (2)
上式(1)及び(2)中、VMは揮発分(質量%)を示し、Ashは灰分(質量%)を示す。
VM<5 (1)
Ash≧0.8×VM−4 (但し、5≦VM≦14である。) (2)
上式(1)及び(2)中、VMは揮発分(質量%)を示し、Ashは灰分(質量%)を示す。
VM<5 (1)
Ash≧0.8×VM−4 (但し、5≦VM≦14である。) (2)
ただし、上式(1)及び(2)中、VMは揮発分(質量%)を示し、Ashは灰分(質量%)を示す。
VM<1 (1)’
Ash≧1.1×VM−1.1 (但し、1≦VM≦10である。) (2)’
上式(1)’及び(2)’中、VMは揮発分(質量%)を示し、Ashは灰分(質量%)を示す。
真密度D0は、理論上、式(ii)で算出できる。
D0=M/V2 (ii)
一方、炭材10のみかけ体積V1[ml]は、理論上、式(iii)で算出できる。
V1=V2+(Vp×M) (iii)
式(ii)より、式(iv)が導出できる。
V2=M/D0 (iv)
ここで、式(iv)を式(iii)に代入すると、式(v)が導出される。
V1=M/D0+(Vp×M) (v)
式(v)を式(i)に代入すると、以下のとおり式(vi)が導出される。
D1=M/(M/D0+(Vp×M))
=D0/(1+Vp×D0) (vi)
A1=2×((V3×3/4/π)1/3)×10 (4)
V4=V3−V2 (5)
V3は、成型炭20の寸法を測定して算出される。例えば、円柱型の成型炭20では、半径×半径×π×高さの計算式で算出することができる。V2[ml]は、成型炭20に含まれる炭材の重量MC[g]と炭材10の真密度D0[g/ml]から、式(6)で算出することができる。
V2=MC/D0 (6)
MC=Mt−Mb−Mw (7)
Mw=0.1×Mt (8)
炭材に対して、バインダ12を10重量%の割合で添加していた場合、以下の式(9)が成立する。
Mb=MC×0.1 (9)
ここで式(7)を式(9)に代入すると、下記式(10)の関係式が成り立つ。
Mb=(Mt−Mb−Mw)×0.1
Mb=(Mt―Mw)×0.1/1.1 (10)
<原材料の準備>
表1に示すとおり、15種類の炭材を準備した。表1に示す炭材のうち、石炭粉コークス及び石油コークスは、それぞれ、石炭コークス炉及び石油コークス炉から得られたものである。チャーは、石炭を600〜900℃の温度(表1の乾留温度)に加熱して乾留して得られた乾留炭である。coke A〜Pの各炭材の粒径は3mm以下とした。それぞれの炭材の揮発分(VM)、灰分(Ash)、及び固定炭素(FC)の含有量(乾燥基準)を、JIS M 8812:2006に準拠して求めた。結果は表1に示すとおりであった。
表3に示すとおり、表1に示す炭材と、表2に示すバインダと水とを含むバインダ水溶液を配合して混練機で混合し、炭材とバインダと水とを含む混合物を得た。炭材及びバインダの種類、親水性ポリマーに対する水の重量比、並びに混合物における炭材に対する親水性ポリマーの重量比は、表3のとおりである。得られた混合物を、ダブルロール成型機を用いて線圧2ton/cmで成型してマセック形状の成型炭(ブリケット)を作製した。この成型炭の体積は、約125mm3であった。
表4に示すとおり、表1のcoke E(石油コークスとベントナイトとの混合物)と、表2のバインダ又はバインダと水とを含むバインダ水溶液とを配合して混練機で混合し、炭材とバインダと場合によって水を含む混合物を得た。バインダの種類、及び、親水性ポリマーに対する水の重量比は、表4のとおりである。
表5に示すとおり、表1のcoke H(チャー)と、表2のバインダ又はバインダと水とを含むバインダ水溶液とを配合して混練機で混合し、炭材とバインダと場合によって水を含む混合物を得た。バインダの種類、及び、親水性ポリマーに対する水の重量比は、表5のとおりである。
表6に示すとおり、表1のcoke K(石油コークス)と、表2のバインダ又はバインダと水とを含むバインダ水溶液とを配合して混練機で混合し、炭材とバインダと場合によって水を含む混合物を得た。バインダの種類、及び、親水性ポリマーに対する水の重量比は、表6のとおりである。
表2の番号10のバインダ(親水性ポリマー)と水とを配合してバインダ水溶液を調製した。このとき、親水性ポリマーと水との配合割合を変えて、親水性ポリマーと水との重量比の異なる複数種類のバインダ水溶液を調製した。表1のcoke Aと調製したバインダ水溶液とを混練機で混合して、水の含有率が異なる複数の混合物を得た。各混合物を調製するにあたり、炭材に対する親水性ポリマーの重量比は一定とした。すなわち、炭材100重量部に対して、番号10のバインダ(親水性ポリマー)を10重量部配合した。
表1のCoke Aと表2のバインダ(番号10)とを用いたこと、及び、成型圧を変えたこと以外は、実施例1−1と同様にして成型炭を作製した。すなわち、ダブルロール成型機の線圧を図8に示すように変更した場合の成型炭の圧壊強度(加熱後)の変化を調べた。
表1のcoke Aと、これとはみかけ密度が異なる複数種類の炭材を準備した。準備した炭材は、いずれも石炭粉コークスであり、灰分:13.3重量%、揮発分:0.8重量%、固定炭素:85.9重量%であった。表2のバインダ(番号10)と水とを含むバインダ水溶液[水/親水性ポリマー=1.0(重量基準)]を準備した。炭材と、上述のとおり調製したバインダ水溶液を配合して混練機で混合し、炭材と親水性ポリマーと水とを含む混合物を得た。このとき、炭材のみかけ密度に応じて、炭材に対する親水性ポリマーの混合比を変えて、成型炭におけるバインダ水溶液の飽和度が90%となるように混合した。混合物において、炭材に対する親水性ポリマーの重量比は、0.1〜0.15であった。
成型炭におけるバインダ水溶液の飽和度が70%となるように炭材に対する親水性ポリマーの混合比を変えたこと以外は、実施例7と同様にして成型炭を作製して、加熱後の圧壊強度を測定した。混合物において、炭材に対する親水性ポリマーの重量比は、0.08〜0.12であった。
成型炭におけるバインダ水溶液の飽和度が40%となるように炭材に対する親水性ポリマーの混合比を変えたこと以外は、実施例7と同様にして成型炭を作製して、加熱後の圧壊強度を測定した。混合物において、炭材に対する親水性ポリマーの重量比は、0.06〜0.10であった。
表1のcoke A、又はcoke Gと、表2のバインダ又はバインダと水とを含むバインダ水溶液とを配合して混練機で混合し、炭材とバインダと場合によって水を含む混合物を得た。炭材及びバインダの種類、及び親水性ポリマーに対する水の重量比は、表7のとおりである。
Claims (12)
- 炭材とバインダとを含む混合物を成型して成型炭を得る成型工程を有し、
前記炭材は、下記式(1)又は(2)を満たし、
前記バインダは、数平均分子量が1100以上の親水性ポリマーを含んでおり、
前記親水性ポリマーはリグニンスルホン酸塩を含む、廃棄物溶融炉用の成型炭の製造方法。
VM<5 (1)
Ash≧0.8×VM−4 (但し、5≦VM≦14である。) (2)
[式(1)及び(2)中、VMは揮発分(質量%)を示し、Ashは灰分(質量%)を示す。] - 前記成型工程の前に石炭を乾留してチャーを調製する調製工程を有し、
前記炭材は前記チャーを含有する、請求項1に記載の成型炭の製造方法。 - 前記炭材は、石炭、石炭粉コークス、チャー、石油コークス及び飛灰から選ばれる少なくとも一種を含む、請求項1又は2に記載の成型炭の製造方法。
- 前記混合物における前記炭材に対する前記親水性ポリマーの重量比が0.06〜0.2である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の成型炭の製造方法。
- 前記バインダ及び水を含むバインダ水溶液と前記炭材とを混合する混合工程をさらに有し、
前記バインダ水溶液における前記親水性ポリマーに対する前記水の重量比が0.5〜1.6である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の成型炭の製造方法。 - 前記混合物を1〜8ton/cmの線圧、又は0.4〜3.2ton/cm2の面圧で成型する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の成型炭の製造方法。
- 前記炭材のみかけ密度が1g/ml以上である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の成型炭の製造方法。
- 前記成型炭を、空気中、1000℃で30分間加熱した後の圧壊強度が1500N以上である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の成型炭の製造方法。
- 炭材とバインダとを含む、廃棄物溶融炉用の成型炭であって、
前記炭材は、下記式(1)又は式(2)を満たし、
前記バインダは、数平均分子量が1100以上の親水性ポリマーを含んでおり、
前記親水性ポリマーはリグニンスルホン酸塩を含む、成型炭。
VM<5 (1)
Ash≧0.8×VM−4 (但し、5≦VM≦14である。) (2)
[式(1)及び(2)中、VMは揮発分(質量%)を示し、Ashは灰分(質量%)を示す。] - 圧壊強度が1500N以上である、請求項9に記載の成型炭。
- 前記炭材に対する前記親水性ポリマーの重量比が0.06〜0.2である、請求項9又は10に記載の成型炭。
- 請求項9〜11のいずれか一項に記載の成型炭を廃棄物溶融炉に装入し、前記成型炭を前記廃棄物溶融炉の熱源として使用する工程を有する、成型炭の使用方法。
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