JP6258647B2 - 加炭材の製造方法並びに使用済み活性炭の利用方法 - Google Patents

Description

本発明は、浄水処理施設等から回収された使用済み活性炭を有効利用する技術に関する。

従来、気体や水に含まれる不純物を吸着浄化するために活性炭が用いられている。例えば、国内の上水道は河川や湖沼等を水源とするため、通常の処理では飲用に適さない藻臭や汚染物質を含むことがあり、これを吸着するため粉末又は粒状活性炭が用いられている。

上記吸着浄化に用いられた使用済み活性炭を含む汚泥等は、産業廃棄物として処理される他、経済性や環境保護の観点から再生される。しかし、再生処理にあたっては、活性炭に吸着された有機化合物等を分解するために８００〜１０００℃に加熱する必要があり処理コストが増大する。

そこで、使用済み活性炭を石炭又はコークス原料と共にコークス炉に投入して処理したり（特許文献１及び２参照）、鉄鋼を製造する際のコークスの代替として利用したり（特許文献３参照）、亜鉛と鉛を揮発分離する際の還元剤として利用することが提案されている（特許文献４参照）。また、使用済み活性炭をセメント製造用の燃料代替として有効利用することも行われている。

特開２００２−３８１６１号公報 特開２００３−４１２６４号公報 特開２００２−８８４１６号公報 特開２０１２−７２１１号公報

上述のように、使用済み活性炭は種々の方法で有効利用されているが、産業廃棄物としての排出量の低減、再生処理に要するコストに鑑み、さらなる用途の拡大が望まれていた。

本発明は、上記背景の下でなされたものであって、使用済み活性炭の用途拡大を図り、使用済み活性炭の有効利用を促進することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、使用済み活性炭を乾燥させ、製鉄や製鋼の副原料の一つとして用いられる加炭材として有効利用し得ることを見出し、本発明をなすに至った。すなわち、本発明に係る加炭材の製造方法は、使用済み活性炭を乾燥させた後、還元雰囲気で熱処理することを特徴とし、本発明によれば、使用済み活性炭を有効利用しながら安価な加炭材を提供することができる。

上記使用済み活性炭として浄水処理施設から回収されたものを用いることができ、浄水処理施設から回収された使用済み活性炭を有効利用することができる。

また、浄水処理施設から回収された使用済み活性炭を乾燥させ、さらに乾燥後の使用済み活性炭を還元雰囲気で熱処理し、吸着した不純物等の揮発分の少ない加炭材を製造することもできる。
さらに、上記乾燥後の使用済み活性炭を加炭材として製鉄又は製鋼プロセスに投入することができる。

以上のように、本発明によれば、使用済み活性炭の用途拡大を図ることで使用済み活性炭の有効利用を促進すると共に、安価な加炭材を提供することができる。

本発明に係る使用済み活性炭の利用方法を説明するためのフローチャートである。

上述のように、本発明に係る加炭材の製造方法は、使用済み活性炭を乾燥させるものである。ここで、加炭材とは、製鉄や製鋼の副原料の一つとして銑鉄や鋼の炭素含有量を調整するために用いられるものであって、従来、コークス、黒鉛、豆炭、木炭、炭化チップなどの炭素材や、高炉銑、電炉銑、古銑等の銑鉄等が一般的に用いられる。近年では、廃タイヤなどのゴム廃棄物を乾留炭化したり、ヤシガラを乾留して得られる安価な炭化物も利用されている。

本発明によって有効利用する使用済み活性炭は、気体用よりも液体用の活性炭を使用した後回収したものであることが好ましい。気体用の活性炭は粒度が大きいために再生利用に適するが、液体用の活性炭、特に上水用の活性炭は粒度が細かく再生利用が困難であるため、本発明を適用して有効利用することが好ましい。

一般的に用いられている加炭材の主要スペックは、水分０質量％（絶乾）、揮発分４質量％以下、固定炭素７０質量％以上（好ましくは８５質量％以上）であるが、液体用の活性炭であって使用済みのものは含水率が高く、そのまま加炭材として用いると水蒸気爆発のおそれがある。そのため水分を２質量％程度に乾燥させる必要がある。また、乾燥のみでは固定炭素含有率が上記要求スペックに達しないことが多いため、さらに還元雰囲気で熱処理して揮発分を低下させることが好ましい。但し、乾燥のみを行って固定炭素含有率が上記要求スペックに達しない場合でも、他の固定炭素含有率の高い物質と共に加炭材として用いることは可能であり、熱処理を行うか否かは、対象となる使用済み活性炭の物理的性状及び化学分析値、加炭材の要求スペック、共用する他の物質の化学分析値、使用済み活性炭を熱処理するためのコスト等を勘案して総合的に判断することが好ましい。

次に、本発明の実施例として、浄水処理施設から回収された使用済み活性炭を製鋼プロセスに投入する場合について図１を参照しながら説明する。

浄水処理施設１は、河川や湖沼等の水源からの原水に含まれる臭気成分、農薬、化学物質等を活性炭処理した後、砂や土等の濁質を薬品を用いて凝集させて沈でん処理し、さらに、塩素で消毒して上水を得るための設備であって、この浄水処理施設１では、上記臭気成分等を吸着するために活性炭を使用し、年間使用量の半分程度が毎年使用済み活性炭Ｕとなる。そこで、この使用済み活性炭Ｕを回収する。

乾燥機２は、浄水処理施設１からの使用済み活性炭Ｕを熱風Ｈにより乾燥させるために設けられる。この乾燥機２としては、熱風Ｈを導入して撹拌しながら乾燥させるバッチ式の乾燥機や、連続式のロータリドライヤ等を用いることができ、熱風Ｈには、種々の焼成炉からの排ガス等を用いることができる。浄水処理施設１から回収直後の使用済み活性炭Ｕの水分は５０質量％程度と高いが、乾燥させることで２質量％程度まで低減することができる。

また、使用済み活性炭Ｕを乾燥させ、さらに使用済み活性炭Ｕに含まれる、吸着した不純物等の揮発性成分を揮発させるため、乾燥機２に代えて、又は乾燥機２と共に加熱炉等を用いて還元雰囲気で熱処理してもよい。浄水処理施設１から回収直後の使用済み活性炭Ｕの揮発分及び固定炭素は、乾燥ベースで各々２５質量％、６０質量％程度であるが、熱処理により揮発分を４質量％程度以下、固定炭素を７０質量％程度以上とすることができる。

乾燥後又は熱処理後の使用済み活性炭Ｕを加炭材Ｒとして製鋼所３の製鋼プロセスに投入し、最終的に鋼材Ｓ等を製造する。

尚、上記実施の形態においては、浄水処理施設から回収された使用済み活性炭を加炭材として利用する場合について説明したが、浄水処理施設以外から回収された使用済み活性炭を利用することもできる。

１ 浄水処理施設
２ 乾燥機
３ 製鋼所
Ｈ 熱風
Ｒ 加炭材
Ｓ 鋼材
Ｕ 使用済み活性炭

Claims (3)

1. 使用済み活性炭を乾燥させた後、還元雰囲気で熱処理することを特徴とする加炭材の製造方法。
2. 前記使用済み活性炭は、浄水処理施設から回収されたものであることを特徴とする請求項１に記載の加炭材の製造方法。
3. 使用済み活性炭を回収し、
   該使用済み活性炭を乾燥させ、
   該乾燥後の使用済み活性炭を還元雰囲気で熱処理し、
   該熱処理後の使用済み活性炭を加炭材として製鉄又は製鋼プロセスに投入することを特徴とする使用済み活性炭の利用方法。

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