JPH0283209A

JPH0283209A - 活性炭の製造方法

Info

Publication number: JPH0283209A
Application number: JP63233756A
Authority: JP
Inventors: Tokuji Yamaguchi; 山口　徳二
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-09-20
Filing date: 1988-09-20
Publication date: 1990-03-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は活性炭の製造方法に関する。この方法によって
製造された活性炭は上水および排水中の有害物質を除去
するため、あるいは臭気を除去するために使用すること
ができる。

従来の技術石炭を原料とした活性炭は、炭化物を製造し。

この炭化物を種々の方法で賦活し製造されている。

この場合、良質活性炭を製造するには原料石炭の選択お
よび炭化物を製造する過程において１石炭が軟化溶融し
、気孔壁が厚く、比表面積の小さい炭化物を形成しない
ように処理することが重要である。

このため、従来から種々の方法が提案されている。すな
わち、特開昭５０−５１９９８号公報では、粘結性が弱
いか全く無い石炭、例えば加熱しても軟化溶融しない？
！炭のような低石炭化度炭を選定し、活性炭を製造して
いる。しかし、これら褐炭を原料とする場合は粘結剤が
必要となる。

また、特開昭５０−１２５９８９号公報には、米国アラ
バマ州産のブラック・クリーク炭を使用した例が示され
ているが、この場合は水の存在下にナフタリンスルホン
酸ホルマリン縮合物又はその塩を粘結剤として使用して
いる。

この様に、これらの活性炭の製造法においては何等かの
結合剤が使用されている。これら結合剤の使用は活性炭
の製造工程を複雑にし、またコストを高くしている。

他方、特開昭５０−１５２９９３号公報には粘結剤を使
用しない方法が提案されている。炭化前に塊成炭を酸素
含有ガスで酸化処理する方法が提案されている。

このように現在知られている活性炭の製造方法は炭化過
程で溶融しない石炭を用いる方法、あるいは粘結炭を用
いた場合は酸素含有ガスにより不溶融化した後、炭化賦
活し活性炭を製造する方法である。

さらには、米国特許３４８３１３４号公報には、穀物を
微粉炭に１〜１０％添加する方法も開示されている。

発明が解決しようとする課題しかしながら、これら公知の活性炭製造方法では、活性
炭用原料として石炭の選択範囲が狭められる。また、粘
結炭を使用した場合は酸素含有ガスによって不溶融化す
るため、魂成炭の表面と内部で酸化の進行状態が異なり
、均質な不溶融塊成炭の製造が困難であり、もし均質な
不溶融塊成炭を製造しようとすれば、酸化処理時間を長
くする必要があり経済的でない０以上の点から、粘結炭
から良質活性炭を簡素に、しかも安価に製造する方法の
確立は、重要であり切望されている。

課題を解決するための手段本発明はその目的を達成するために、微粉砕した石炭に
、平均粒径１１００μｍ以下に粉砕した木材を０．２重
量％以上、３０重量％未満添加後、炭化炉で炭化し、破
砕整粒した後に賦活することを特徴とする。

また、微粉砕した石炭に、平均粒径１１００ｐ以下に粉
砕した木材を０．２重量％以上、３０重量％未満添加後
、造粒炭としてから炭化炉で炭化し、その後賦活するこ
とを特徴とする。

また、Ｗ＆粉砕した石炭に、平均粒径ＩＱＯμｍｍ以Ｆ
に粉砕した木材を０．２重量％以上、３０重量％未満添
加後、造粒炭としてから、該造粒炭を酸素偏度ｌ容積％
以り、ｌＯ容容積量以下混合ガスを用いて、１００℃以
七、３１０℃未満で酸化処理した後、炭化炉で炭化し、
その後賦活することを特徴とする。

以下本発明の詳細な説明する。

石炭系活性炭の原料は、褐炭から無煙炭までの広い範囲
の石炭が使用されている。しかし、高品位の活性炭の製
造は粘結炭を微粉砕し、造粒した造粒炭が使用されてい
る。

このため炭化過程での造粒炭の軟化溶融現象を防止する
ため、造粒炭の不溶融化処理が酸素含有ガスによって行
われ、その不溶融化処理装置が複雑である。また回転炉
などを使用すると酸素濃度を低くする必要があるため処
理時間が長くなり。

しかも均質な不溶融化処理が困難になる欠点がある。

そこで１本発明は粘結炭の不溶融化処理を造粒炭の内部
から、あるいは内部と外部から同時に行う事により造粒
炭の不溶融化処理を均質に、しかも短時間で、あるいは
酸素による不溶融化処理を実施することなく、安全に行
う研究を種々重ねた結果見出したのである。

本発明における微粉炭は微粘結炭、粘結炭を単独あるい
は非粘結炭と粘結炭を配合した石炭等が使用され、粉砕
した石炭であるが、好ましくは７４＃Ｌｍより小さく粉
砕された石炭が良い。

微粉砕された木材を添加するのは、木材の加熱過程にお
ける酸性ガスの発生と、軟化溶融しないため石炭粒子の
相互の強固な融着を防止するためである。

石炭への添加量を０．２重量％以上、３０重量％未満と
規定したのは０．２重量％未満では１石炭の粘結性が高
い場合石炭の不溶融化を促進させる事が出来ない、また
上限を３０重量％未満としたのは３０重埴％以上添加す
ると造粒炭の機械的強度が低下し、活性炭製造工程で粉
化が起こり、活性炭歩留が著しく低下し経済的でないた
めである。

なお木材の粉砕粒度が平均粒度で１００μｍ超では１石
炭との接触面積が小さすぎると共に木材の偏析が起こる
ため好ましくなく、　１００１Ｌｍ以下が良い、好まし
くは平均粒径５０ＪＬｍ以下が、偏析防止および石炭と
の反応面積が大きくなり、粘結炭の不溶融化には好まし
い。

さらに木材の代用としてパルプ、故紙、砂糖製造時の砂
糖きび残渣、あるいは焼酎製造時の甘藷等の繊維質残渣
等も使用できる。

石炭と微粉砕した木材の混合炭は、そのままあるいは圧
縮して炭化炉に装入し約８００℃にまで昇温し炭化する
か、粘結性が低い場合あるいは緻密な炭化物を必要とす
る場合は、加圧成形し造粒炭としてから炭化炉で炭化す
る。

生成した炭化物は目的とする活性炭の粒度に応じて粒度
調整する必要がある。その粒度は５．０層１〜０．３腸
層が好ましい。

また、造粒炭を酸化処理して炭化する場合には、　１０
０℃以上、３１０℃未満に保持した反応処理装置に装入
し、酸素濃度！容積％以上、１０容積％未満の混合ガス
で、造粒炭を酸化する。造粒炭を酸素濃度１容積％以上
ｌＯ容積％以下の混合ガスを用いて酸化処理するのは、
造粒炭の外面を素早く不溶融化し造粒炭相互の融結を防
止するためと石炭の不溶融化を速めるためである。

この場合、反応処理装置の温度を１００℃以上。

３１０℃未満と規定したのは、　１００℃未満では造粒
炭の酸化が進み難く、３１０℃以上では鹸化反応が急激
に進み発熱が激しくなり温度制御が困難になるので好ま
しくない。

ま°た、混合ガスの酸素濃度を１容積％以上、！０容積
％未満と規定したのは、酸素濃度１％未満では、酸化反
応が緩慢で造粒炭の酸化処理に長時間を要し、経済的で
なく、１０容積％超では酸化反応が急速に進み、高温と
なり温度制御が困難になるので好ましくない。

このように造粒炭を酸化処理する場合は、反応容器中の
造粒炭温度は３１０℃未満に保持されるよう、混合ガス
の酸素濃度、温度、および反応容器の加熱条件を調整す
る必要があるが、本発明は造粒炭内部からも石炭の不溶
融化が進むため均質な不溶融造粒炭が生成する。また木
材の残留炭素が石炭粒子相互の融着を防止すると共に、
吸着に適した細孔を形成する。なお反応容器はバッチ式
あるいは回転炉の様な連続式のどちらでもよい。

不溶融化された造粒炭は通常の方法で６００℃程度まで
炭化し、その後通常の手段でもって賦活し活性炭を製造
する。

本発明は以上のように、石炭に平均粒径１００終ｍ以下
に微粉砕した木材を添加することによって１石炭の不溶
融化を簡素にし、炭化物を製造するものである０本発明
の方法によって製造した炭化物を、水蒸気あるいは００
２等の公知の方法で賦活し活性炭とする。

実施例次に本発明を実施例に基いて説明する。使用した粘結炭
および木材の性状を表１に示す。

表１実施例１ −７４　＃Ｌｍ以下に粉砕した石炭Ａ　　５０重量％１
石炭８　３０重量％に平均粒径４８７ｔｍに粉砕した木
材を２０重量％添加し、内容積２００シの炭化炉に１０
０８装入し、２℃ｌ■ｉｎの加熱速度で８００℃まで昇
温し、３０分保定後取り出し炭化物とした。

このようにして生成した炭化物を３．０〜０．５＋ｓ■
に整粒し、５０ｇを内容ｌ　２０００ａｌｌの反応管に
装入し、　９００℃でもって水蒸気量４ｇ／ｓｉｎで３
時間賦活し活性炭とした。生成した活性炭の比表面積を
測定した結果、９８０ｒｎ”／ｇであった。

実施例２ −７４　ｇ　ｍ以下に粉砕した石炭Ａ　　９０重量％に
平均粒径４８μｍｍに粉砕した木材を１０重量％添加し
。

加圧成型し、塊成化した後、５．０〜０．５ｍｍに整粒
し、造粒炭とした。この造粒炭を電気炉に層厚５層諺程
度になるようにして装入し、Ｎ２ガス１０１／ｓｉｎ通
しながら１．５℃／ｓｉｎの加熱速度で６００℃までＨ
温し、炭化物とした。

この炭化物を実施例１と同じ方法で賦活し、活性炭とし
た。生成した活性炭の比表面積を測定した結果１１００
ｒｎ”／　ｇ−ｃあツタ。

実施例３ −７４　ｇ　ｍ以下に粉砕した石炭Ｂ　　９５重量％に
。

平均粒径８５Ｂｍに粉砕した木材を５重量％添加して加
圧成形し、塊成化した後、５．０〜０．５層層に整粒し
、造粒炭とした。この造粒炭を電気炉に層厚５ＩＩ履程
度になるようにして装入し、Ｎガス１（ＨＬ　／層ｉｎ
通しながら３℃７層１ｎの加熱速度で６００℃まで昇温
し、炭化物とした。

この炭化物を実施例１と同じ方法で賦活し、活性炭とし
た。生成した活性炭の比表面積を測定した結果、１０５
０層膳２／ｇであった。

実施例４ −７４　ｇ　ｍ以下に粉砕した石炭Ａ　　８０重量％１
石ｉ８　１０重量％に、平均粒径９０ｐｍに粉砕した木
材を１０重量％添加して加圧成形し、塊成化した後、　
５．０〜０．５ｍｍに整粒し、造粒炭とした。この造粒
炭を電気炉に層厚５■程度になるようにして装入し１ｍ
ｍ湿温２８０℃および酸素漬度６容積％でもって２時間
酸化処理した後、為ガスｌ０ＪＬ　／ｗｉｎ通しながら
３℃／ｗｉｎの加熱速度で６００℃まで昇温し、炭化物
とした。

この炭化物を実施例１と同じ方法で賦活し、活性炭とし
た。生成した活性炭の比表面積を測定した結果、１０８
０層膳２／ｇであった。

実施例５ −７４．μｍ以下に粉砕した石炭Ａ　　２０ｉｉ％、石
炭Ｂ　　７９重量％に、平均粒径１１００ｐに粉砕した
木材を１重量％添加して加圧成形し、塊成化した後、５
．０〜０．５１に整粒し、造粒炭とした。この造粒炭を
電気炉に層厚５鳳騰程度になるようにして装入し、酸化
温度３００℃および酸素濃度１．５容積％でもって２時
間酸化処理した後、為ガス１０Ｊ１／＋＊ｉｎ通しなが
ら３℃／ｗｉｎの加熱速度で６００℃まで昇温し、炭化
物とした。

この炭化物を実施例１と同じ方法で賦活し、活性炭とし
た。生成した活性炭の比表面積を測定した結果、　９８
０■鳳２／ｇであった。

実施例６一７４ｐｎｘ以下に粉砕した石１ｉＡ　　４８．４重量
％、石炭Ｂ　　４９．４重量％に、平均粒径４Ｑ＃Ｌｍ
に粉砕した木材を０．２　ｉ量％添加して加圧成形し、
塊成化した後、　５．０〜０．５鳳烏に整粒し、造粒炭
とした。

この造粒炭を電気炉に層厚５層１程度になるようにして
装入し、酸化温度１１０℃および酸素濃度ｌＯ容植％で
もって２時間酸化処理した後、烏ガス１１／ｗｉｎ通し
ながら３℃／ｗｉｎの加熱速度で６００℃まで昇温し、
炭化物とした。

この炭化物を実施例１と同じ方法で賦活し、活性炭とし
た。生成した活性炭の比表面積を測定した結果、　　９
００ｍ層２／ｇであった。

比較例１ −７４１ｔ　ｍ以下に粉砕した石炭Ａ　　４０４１（ｉ
％、石炭Ｂ　　２５重量％に平均粒径４８ｐｍに粉砕し
た木材を３５重量％添加し内容積２００−の炭化炉に１
００ｇ装入し２℃／ｗｉｎの加熱速度で８００℃まで昇
温し３０分保定後取り出し炭化物とした。このようにし
て生成した炭化物を３．０〜０．５＋ｕ＋に整粒し、５
０ｇを内容１１２０００ａｌｌの反応管に装入し、９０
０℃でもって水蒸気φ４ｇ／膳ｉｎで３時間賦活し活性
炭とした。生成した活性炭の比表面積を測定した結果１
１５０ゴ／ｇであったが、はとんどの活性炭が微粉化し
１粒状活性炭となりえなかった。

比較例２一７４μｍ以下に粉砕した石炭Ａ　　８０Ｔｆｌ瞼％１
石炭Ｂ　　１９．９重量％に平均粒径４８ｐｍに粉砕し
た木材を０．１重量％添加し、内容ａ２００−の炭化炉
に１００ｇ装入し２℃／ｗｉｎの加熱速度で６００℃ま
で昇温し、３０分保定抜取り出し炭化物とした。このよ
うにして生成した炭化物を５．０〜０．５層層に整粒し
、５０ｇを内容ｆｉ２０００ａｌｌｃｙ）反応管に装入
し、９ＱＱ”Ｏテもって水蒸気量４ｇ／ｓｉｎで３時間
賦活し活性炭とした。生成した活性炭の比表面積を測定
した結果１０ｍ’／ｇであり、活性炭となりえなかった
。

比較例３実施例２と同じ条件で製造した造粒炭を、酸化温度２９
０℃および酸素濃度１５容積％でもって２時間酸化処理
したところ造粒炭が発熱し、活性炭の製造が出来なかっ
た。

比較例４本発明と比較するため、従来技術の方法により活性炭製
造を試みた。すなわち、−７４＃Ｌｍ以下に粉砕した粘
結炭Ａを加圧成型後破砕して、　２．０〜０．５腸層に
整粒し造粒炭とした。この造粒炭を酸化温度２８０℃お
よび酸素濃度５容積％でもって５時間醸化処理した後、
電気炉に層厚５膳■程度になるようにして装入し為ガス
１０又／■ｉｎ通しながら１℃／ｗｉｎの加熱速度で８
００℃まで昇温し炭化物とした。この炭化物を実施例１
と同じ方法で賦活し活性炭とした。生成した活性炭の比
表面積を測定した結果８０３腸腸２／ｇであった。

以上実施例および比較例に示したように、本発明の方法
すなわち１石炭に微粉砕した木材を添加することによっ
て、活性炭用炭化物を従来方法より短時間でかつ簡素に
製造することが出来る。

発明の詳細な説明したように１本発明の方法すなわち、微粉炭に微
粉した木材を添加することによって、活性炭炭化物を簡
素に製造することが明らかであり、この炭化物から製造
した活性炭は水処理用活性炭あるいは脱臭剤として使用
できる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）微粉砕した石炭に、平均粒径１００μｍ以下に粉
砕した木材を０．２重量％以上、３０重量％未満添加後
、炭化炉で炭化し、破砕整粒した後、賦活することを特
徴とする活性炭の製造方法。
（２）微粉砕した石炭に、平均粒径１００μｍ以下に粉
砕した木材を０．２重量％以上、３０重量％未満添加後
、造粒炭としてから炭化炉で炭化し、その後賦活するこ
とを特徴とする活性炭の製造方法。
（３）微粉砕した石炭に、平均粒径１００μｍ以下に粉
砕した木材を０．２重量％以上、３０重量％未満添加後
、造粒炭としてから、該造粒炭を酸素濃度１容積％以上
、１０容積％以下の混合ガスを用いて、１００℃以上、
３１０℃未満で酸化処理した後、炭化炉で炭化し、その
後賦活することを特徴とする活性炭の製造方法。