JPH03153516A - 活性炭の製造方法 - Google Patents

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の除去
、ガソリン等の揮発性有機物、排ガス中の有毒ガスある
いは臭気を吸収するため等に使用する。

〔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、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５Ｇ−５１９９６号公報は粘結性が弱いか
全く無い石炭、例えば加熱しても軟化溶融しない褐炭の
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号公報には粘結炭を微
粉砕し、粘結剤を使用せず、塊成化した造粒炭を酸素含
有ガスで処理し、酸化度８５以上（ＡＳＴＭ　Ｄ−７２
０−４６によるＦｒｅｅ−５ｗｅ」Ｉｉｎｇ　Ｉｎｄｅ
ｘまたはＪＩＳ　Ｍ８８０１−１９７９のボタン指数で
Ｏに等しい）まで不溶融化した後、炭化賦活する方法が
提案されている。この場合は造粒炭を酸素含有ガスで処
理する必要があるため、大掛かりな装置、酸素濃度調整
機構および正確な温度コントロールか必要になる。

以上のように、現在知られている石炭を原料とした活性
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。

〔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、非粘
結炭を使用した場合は粘結剤を使用しなければ成らない
欠点がある。

他方、粘結炭を使用した場合には、炭化過程での造粒炭
の軟化溶融現象を防止するため、粘結炭を酸素含有ガス
によって不溶融化する必要がある。このため、酸素ガス
による不溶融化のための大掛かりな装置が必要であるば
かりでなく、品質面からは、造粒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造粒炭の製造が困難で
、もし均質な不溶融造粒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。

以上の点から、石炭を原料として、機械的強度が高く、
比表面積の高い良質活性炭を簡素に、しかも安価な製造
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、粘結炭と非粘結
炭を配合した配合炭のロガ指数（ＪＩＳ　Ｍ８８０１−
１９７９での測定値）を２０以上、７５未満に調整し、
微粉砕した後、粘結剤を使用することなく、加圧成形し
造粒炭とし、この造粒炭を外熱あるいは内熱方式さらに
は外熱と内熱の併用方式で炭化した後、この炭化物を賦
活し活性炭を製造すること、および微粉砕した粘結炭と
微粉砕した非粘結炭を混合した配合炭のロガ指数を２０
以上、７５未満に調整し、微粉粉砕した後、粘結剤を使
用することなく、加圧成形し造粒炭とし、炭化した後、
賦活することを特徴とする。

以下１本発明の詳細な説明する。

本発明は粘結炭を微粉化し粘結炭の比表面積を大きくす
ると共に粘結炭の不溶融化を酸素含有量の多い非粘結炭
を使用し、非粘結炭が発生する酸素含有物質で粘結炭の
熱軟化性を減少させると共に非粘結炭の不溶融物質によ
って粘結炭の融着挙動を低下させる事によって、実質的
に造粒炭の不溶融化処理を行わさせる事を多くの研究を
重ねた結果見出だしたのである。

本発明による粘結炭は、微粉砕された石炭で、平均粒径
５０μｍより小さく粉砕された石炭が良いが、好ましく
は１０μｍ以下が良い。粘結炭に配合する非粘結炭は、
単独では塊コークスを形成し得ない石炭であるが、好ま
しくは、ロガ指数１５未満で、酸素含有量１０重量％（
ｄ、ａ、ｆ、）以上の石炭が適し、その粒度は、粘結炭
の粉砕粒度と同等で良いが、粘結炭よりも小さいほうが
好ましい。なお、非粘結炭の配合量が粘結炭より多い場
合は、粘結炭の粒度より大きくする事が好ましい。

この理由は粘結炭粒子と非粘結炭粒子の接触面を多くす
るためである。更に作業性を容易にするためには、粘結
炭と非粘結炭を配合した後に微粉砕すると良い。

本発明は、粘結炭を微粉化し粘結炭の比表面積を大きく
すると共に粘結炭の不溶融化を酸素含有量の多い非粘結
炭を使用し、非粘結炭が発生する酸素含有物質で粘結炭
の熱軟化性を減少させると共に非粘結炭の不溶融物質に
よって粘結炭の融着挙動を低下させる。この粘結炭の融
着挙動の低下は、実質的に造粒炭の不溶融化処理である
。

この様な炭化物を形成させかつ機械的強度を十分確保す
るためには、配合炭のロガ指数は２０以上、７５未満の
範囲ある事が必要である。

粘結炭と非粘結炭を配合した配合炭のロガ指数を２０以
上、７５未満と規定したのは、２０未満では造粒炭の粘
結性不足で石炭粒子相互の結合力が弱まり炭化物の機械
的強度が低下する。他方、上限を７５未満と規定したの
は７５以上では造粒炭の粘結性が高すぎ炭化過程で軟化
溶融現象を起こし造粒炭相互が融着し、活性炭用炭化物
となり得ないためである。

なお、配合炭のロガ指数は、各構成石炭のロガ指数と配
合割合に基いて加重計算を行うことによって予測できる
場合もあるが、石炭の特性によっては加重計算で予測し
たロガ指数と実際の配合炭を用いて測定したロガ指数が
異なる場合もある。したがって、本発明の方法における
配合炭のロガ指数の調整方法は、あらかじめ各構成石炭
のロガ指数と配合割合に基いて加重計算を行うことによ
ってロガ指数概算値を求めておき、次いで実際に配合炭
のロガ指数を測定することによって、このロガ指数が２
０以上、７５未満となるように正確に調整することがで
きる。

微粉砕された粘結炭と非粘結炭の配合炭は、粘結剤を使
用すること無く加圧成形し５成形物を希望の大ぎさに整
粒し造粒炭としてから、回転炉あるいは流動床で外熱あ
るいは燃焼排ガスを用いた内熱さらには外熱と内熱を併
用した方法で７００℃程度まで１℃／ｍｉｎ〜２０℃／
ＩＱｉｎの加熱速度で昇温し炭化する。７００℃程度ま
で炭化した炭化物は、その後通常の手段でもって賦活し
、活性炭を製造する。

以上説明したように、本発明は粘結炭に非粘結炭を配合
しロガ指数を２０以上、７５未満に調整することによっ
て、造粒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ＧＯ２等の公知の方法で賦活し活性炭とする。

なお、賦活速度をより速めるためには公知のカリウム、
ナトリュウム等触媒を添加すれば良い。

（実　施　例） 次に本発明を実施例に基いて説明する０本発明の方法に
使用した粘結炭および非粘結炭の性状を表１に示す。

なお、表１の揮発分％（ｄ、ａ、ｆ、）はＪＩＳ　Ｍ８
８１２−１９７２に従って測定した揮発分を純炭ベース
に換算した値で、酸素含有量％（ｄ、ａ、ｆ、）はＪＩ
ＳＭａ８１３−１９７３に従って算出した酸素量を純炭
ベースに換算した値で、ロガ指数はＪＩＳ　Ｍ２ＳＯ４
−１９７９に従って測定した値である。

表　　１ 表１の粘結炭および非粘結炭を用いて表２に示す配合割
合でもって配合し配合炭とした。

各配合炭の粉砕粒度は、試料Ｎ０１３および４では、粘
結炭と非粘結炭を混合した後、平均粒度２０μ重に粉砕
し、試料Ｎ０１１、および２では粘結炭を平均粒度２０
μｍに粉砕した微粉炭に、平均粒径９μｍに微粉砕した
非粘結炭を混合し、試料ＮＯ，５，６，および７では粘
結炭を平均粒度３１ｕｍに粉砕した微粉炭に平均粒径８
μｍに微粉砕した非粘結炭を配合し配合炭とした。これ
らの配合炭を加圧成型し塊成炭とした後、１〜４■に粒
度調整し、造粒炭とした。

表　　２ 試料Ｎ０１１から７の造粒炭をそれぞれ内容積２２０（
ｌｎＲの炭化炉に３００ｇ装入し、Ｎ２ガスを吹込みな
がら室温から３℃／ｍｉｎの加熱速度で６５０℃まで昇
温し３０分保定後取り出し炭化物とした。但し試料ＮＯ
３６および７は炭化過程で融着現象を起こして活性炭用
炭化量とはなり得なかった。

試料Ｎ０８１から５の生成した炭化物１５０　ｇを、内
容積２２００１の反応管に挿入し、９００　ｔ：でもっ
て水蒸気量７ｇ／ａ＋ｉｎで４時間賦活し活性炭とした
。生成した活性炭の性状を表３に示した。

なお、比表面積はＢＥＴ法で測定した値であり、マイク
ロ強度は、内径２５ｍｍ、長さ３０５　ｍｍのステンレ
ス管に、直径８ｍｍのステンレス鋼球１０個と０．６　
ｍｆｆ１以上の活性炭１０ｇを入れ、回転数２５　ｒ、
ｐ、ｍ、で４０分間回転させた後の活性炭０．３５ｍｍ
以上の歩留であり、活性炭の機械的強度をあられす指数
である。

表３の結果から比表面積はロガ指数が低下するに従い大
きくなり活性炭としては好ましい。

しかし、マイクロ強度はロガ指数が低下するに従い低下
する。これらの結果を市販活性炭と比較すると比表面積
からは配合炭のロガ指数は７５未満であり、マイクロ強
度の面からは配合炭のロガ指数は２０以上である。

表　　３ （本発明の効果） 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、配合炭のロガ指数を２０以上７５未満に調整
することによって、活性炭用炭化物を簡素に製造するこ
とが出来る。

本発明の方法の炭化物から製造した活性炭は特に水処理
用活性炭、溶剤吸着、ガソリン、あるいは脱臭剤として
有効に使用できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　粘結炭と非粘結炭を混合した配合炭のロガ指数を２
   ０以上、７５未満に調整し、微粉砕した後、粘結剤を使
   用することなく、加圧成形し造粒炭とし、炭化した後、
   賦活することを特徴とする活性炭の製造方法。 ２　微粉砕した粘結炭と微粉砕した非粘結炭を混合した
   配合炭のロガ指数を２０以上、７５未満に調整し、微粉
   粉砕した後、粘結剤を使用することなく、加圧成形し造
   粒炭とし、 炭化した後、賦活することを特徴とする活性炭の製造方
   法。