JPH0516371B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は水処理、ガス処理等に用いられる活性
炭の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明
は、強度が高く吸着活性の大きい球状活性炭を生
産性よく製造することができる活性炭の製造方法
に関する。 〔従来の技術〕 石炭類を原料として活性炭を製造する方法は、
原料石炭を微粉砕する工程、微粉砕物を造粒する
工程、造粒物を炭化する工程および炭化物を賦活
する工程からなつている。 従来、粒状活性炭を製造する方法においては、
例えば特公昭46−41210号公報等に示されている
ように、活性炭として要求される強度を出すため
に、原料石炭として粘結炭を原料としているが、
造粒工程を経た後に、粘結性による造粒粒子同士
の固着を防ぐため、粒子表面を酸化処理をして表
面の粘着性をなくす不融化処理を必要としたり、
炭化工程で造粒粒子を発泡させないため昇温速度
を遅くしなければならなかつたり、賦活剤との反
応が遅いので活性炭として必要な表面積を得るの
に賦活時間を長くしなければならないという問題
点があつた。 また原料石炭の粉砕粒径が100メツシユ（0.149
mm）と大きいので、造粒粒子および炭化物の構成
粒子同士の接触点数が少なく、造粒するためバイ
ンダーとしてピツチ等の瀝青物を必要とし、造粒
物を炭化すると、残留炭素分の多い瀝青質によつ
て原料石炭が本来からもつている表面細孔が閉塞
されるので賦活反応にとつて不利であり、また造
粒粒子の構成粒子の粒径が大きいので造粒粒子の
粒径が１mm以下のものを作るのは難しいといつた
問題点があつた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、賦活が容易であるとともに工程が簡
単で生産性が高い球状活性炭の製造方法を提供す
ることを目的とするものである。また、本発明は
強度が高い粒状の活性炭を製造することを目的と
するものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明者らは、前記問題点を解決するために鋭
意研究を行つた結果、原料石炭として特定の大き
さに微粉砕された非粘結性の石炭を主体とするも
のを用いることにより前記問題点を解決できるこ
とを見出し本発明を完成するに至つた。 すなわち、本発明の第１の発明は非粘結性石炭
からなる原料石炭を平均粒径10μｍ以下に微粉砕
する工程、得られた微粉砕物を、バインダーとし
て水または加熱した時の残留炭素分が少なく低粘
度の炭化水素油を用いて、撹拌造粒法により粒径
0.1〜10mmの球形粒子に造粒する工程、得られた
造粒物を炭化する工程及び得られた炭化物を賦活
する工程からなることを特徴とする球状活性炭の
製造方法を提供するものである。 本発明の第１の発明によれば、非粘結性の原料
石炭を平均粒径10μｍ以下にまで、微粉砕するこ
とにより、活性に優れた強度が高い、球状活性炭
を生産性よく製造することができる。 また、本発明の第２の発明によれば、本発明の
第１の発明において、非粘結性の石炭に粘結性の
石炭を40重量％以下混合した原料石炭を用いるこ
とによつて炭化、賦活の工程を煩雑にすることな
くより強度の高い球状活性炭球状活性炭を生産性
よく製造することができる。 本発明の第１の発明において原料石炭としては
褐炭、亜炭、亜瀝青炭等の非粘結性の石炭類が用
いられ、これらの石炭類は、単独または混合して
用いられる。 これらの非粘結性の石炭類は、水蒸気や炭酸ガ
ス等の賦活剤との反応活性が高いので、吸着活性
の高い活性炭が得やすく、また、粘結炭のように
軟化溶融や発泡膨張しないので、造粒粒子を不融
化工程なしに直線炭化でき、また発泡膨張がない
ので、炭化工程での昇温速度に制限を受けず、活
性炭の製造工程が簡単で、生産性も高くなる。 原料石炭は必要に応じ乾燥した後、平均粒径
10μｍ以下、好ましくは6μｍ以下、さらに好まし
くは2μｍ以下にまで微粉砕する。原料に複数の
石炭類を用いる場合には、あらかじめ混合したも
のを微粉砕するか、あるいは、それぞれを微粉砕
した後に十分に均一になるように混合する。 微粉砕は、ボールミルや媒体撹拌型の粉砕機等
において容易に行うことができる。微粉砕の際
に、粉砕助剤としてエタノールやメタノールを添
加して粉砕を行なうこともできる。 原料石炭に含まれる水分量は、微粉砕工程で微
粉砕粒子同士が水分によつて凝集する等のトラブ
ルが起こらない範囲であれば乾燥しないでそのま
ま用いることができる。原料石炭中に含まれてい
る水分量が多いために、微粉砕の障害となる場合
には、微粉砕前に、あらかじめ原料石炭の乾燥を
行う。 原料石炭を10μｍ以下にまで微粉砕することに
よつて、単位重量当たりの粒子の接点が多くなる
ので粒子同士の凝集力等が強くなり、造粒した際
に強度の強い球形の活性炭を得ることができる。
また、不均一である石炭類を微粉砕することによ
つて、活性炭としての性状をより均一にすること
ができる。 微粉砕した原料石炭は撹拌造粒法によつて低コ
ストで効率よく球形に造粒することができる。 造粒に際しては、バインダーとして水または加
熱した時の残留炭素分が少なく低粘度の炭化水素
油を用いる。 水をバインダーとする場合には、造粒した粒子
の炭化するまでの取り扱いにおける物理的強度を
向上させるために、CMC（カルボン酸メチルセル
ロース）、PVA、糖蜜、澱粉、亜硫酸パルプ廃液
等を添加してもよいし、また、水と石炭類とのな
じみをよくするために、界面活性剤を少量添加し
てもよい。 炭化水素油をバインダーとすると石炭類とのな
じみがよいので、粒径0.1mm程度の小さな球形粒
子まで球形に造粒できる。炭化水素油としては加
熱した時の残留炭素分が少なく、造粒する温度で
の粘度が2000cSt以下のものが好適に用いられる。
これらのバインダーは加熱すると分解あるいは蒸
発して、粒子表面に炭化物として殆ど残らない。 これに対して、アスフアルト、タール、ピツチ
といつた瀝青質の炭化水素油は、加熱すると分解
して炭素質となるので、炭化した粒子の強度を高
くする効果はあるが、石炭が本来から持つている
細孔を塞いでしまうので賦活しやすい石炭化度の
低い非粘結性の石炭を原料とした利点が活かされ
なくなることがある。 造粒粒子は通常、粒径が0.1mm以上の球形粒子、
好ましくは0.5mm以上の真球度の高い球形粒子と
する。粒径が大きくなると造粒装置の大型化や生
産性の低下を生じ、また均一な賦活が困難となる
ので、最大造粒粒径は10mm程度とするのが好適で
ある。造粒した粒子は乾燥した後、不活性ガス雰
囲気の条件下で温度500〜1000℃に加熱して炭化
を行う。 炭化装置としては、ロータリーキルン炉、ヘレ
シヨフ多段床炉等が好適に用いられる。 炭化した粒子は、水蒸気や炭酸ガス等の賦活剤
と反応させて賦活する。 賦活装置としては、ロータリーキルン炉、ヘレ
シヨフ多段床炉、流動層型賦活炉等が好適に用い
られる。賦活条件は、通常、温度800〜1000℃、
賦活剤量１〜10Kg・水蒸気／Kg・炭化物、賦活時
間１〜10時間である。 次に、本発明の第２の発明は、本発明の第１の
発明で得られた活性炭の強度をさらに高くするた
めになされたもので、第１の発明において、原料
石炭として、非粘結性の石炭に粘結性の石炭を40
重量％以下混合したものを用いたことを特徴とす
るものである。 粘結性の石炭としては微粘結炭、弱粘結炭等が
用いられる。粘結性の石炭の混合割合は40重量％
以下、好ましくは30重量％以下で、さらに好まし
くは25重量％以下である。 粘結性の石炭を混合することにより、第１の発
明と同様な効果を有しつつ、強度を向上させるこ
とができるが、粘結性の石炭を40重量％を超えて
混合すると活性炭の吸着性能が低下する。 原料石炭は非粘結性石炭と粘結炭の石炭を混合
してこれを、平均粒径10μｍ以下にまで微粉砕す
るか、または、それぞれを平均粒径10μｍ以下に
まで微粉砕した後で混合して、次の造粒工程に送
られる。造粒工程、炭化工程、賦活工程は第１の
発明と同様に行われる。 〔実施例〕 以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。 実施例 １ (1) 原料に、灰分1.6％、水分12％、ボタン指数
０（JIS M8801）の非粘結炭であるヤルーン炭
を用い、これを媒体撹拌型の微粉砕機で平均粒
径1.9μｍに粉砕した。微粉砕した石炭の平均粒
子径は、CILAS社（製）のGronulometre715
を用いて測定した。 (2) 微粉砕した石炭100ｇに対して、水41ｇを加
えて、撹拌型造粒機を用いて球形に造粒した。 造球した粒子は、篩分けをして10メツシユ
（1.68mm）から16メツシユ（1.00mm）のものを
得、これを水分の含有量１〜２％になるまで乾
燥した。 (3) 乾燥した、状球粒子は温度800℃の電気炉で
窒素ガスを流しながら炭化焼結した。 (4) 炭化焼結した粒子は、ロータリーキルンを用
いて温度980℃、賦活剤の水蒸気流量1.5Kg−水
蒸気１Kg−炭化物、賦活時間２時間で賦活して
製品とした。 この製品の性状を表１に示す。 実施例 ２ 原料のヤルーン炭を媒体撹拌型の微粉砕機で平
均粒形6.2μｍに粉砕した以外は実施例１と同じ処
理を行つた。 製品の性状を表１に示す。 実施例 ３ 原料のヤルーン炭を媒体撹拌型の微粉砕機で平
均粒形8.1μｍに粉砕した以外は実施例１と同じ処
理を行つた。 製品の性状を表１に示す。 比較例 １ 原料のヤルーン炭を、ボールミルを用いて平均
粒径16μｍに粉砕した以外は実施例１と同じ処理
を行つた。 製品の性状を表１に示す。 比較例 ２ 原料のヤルーン炭を、ボールミルを用いて平均
粒径24μｍに粉砕した以外は、実施例１同じ処理
を行つた。 製品に性状を表１に示す。 実施例 ４ 原料のヤルーン炭を媒体撹拌型の微粉砕機で平
均粒径6.5μｍに粉砕し、粉砕した石炭100ｇに対
して、CMC（カルボン酸メチルセルロース）を５
％含む水溶液43ｇを加えて造球した以外は実施例
１と同じ処理を行つた。 製品の性状を表１に示す。 実施例 ５ 原料のヤルーン炭を、媒体撹拌型の微粉砕機で
平均粒径2.8μｍに粉砕し、粉砕した石炭100ｇに
対して、ダイアナオイルＥ−100（出光興産(株)製、
アロマ系オイル、100CSt／40℃、残留炭素分
（JIS K2270）0.19％）を40ｇ加えて造粒し、篩
分けをして32メツシユ（0.50mm）から60メツシユ
（0.25mm）のものを得た以外は、実施例１と同じ
処理を行つた。 製品の性状を表１に示す。 比較例 ３ 原料として、灰分1.0％、水分5.5％、ボタン指
数１ 1/2の比重選別で脱灰処理した微粘結性のセ
レホン炭を用い、媒体撹拌型の微粉砕機で平均粒
径7.8μｍにまで粉砕した以外は実施例１と同じ処
理を行つた。 製品の性状を表１に示す。 実施例 ６ 原料として、灰分1.0％、水分5.5％、ボタン指
数１ 1/2の比重選別で脱灰処理を施した微粘結性
のセレホン炭を、ヤルーン炭に対して乾燥炭重量
比率で１％加え、これを平均粒径7.8μｍにまで粉
砕した以外は実施例１と同じ処理を行つた。 製品の性状を表２に示す。 実施例 ７ 原料として、セレホン炭を、ヤルーン炭に対し
て乾燥炭重量比率で25％加え、これを平均粒径
8.3μｍにまで粉砕した以外は実施例１と同じ処理
を行つた。 製品の性状を表２に示す。 比較例 ４ 原料として、セレホン炭を、ヤルーン炭に対し
て乾燥炭重量比率で50％加え、これを平均粒径
7.7μｍにまで粉砕した以外は実施例１と同じ処理
を行つた。 製品の性状を表２に示す。 比較例 ５ 原料として、セレホン炭を、ヤルーン炭に対し
て乾燥炭重量比率で75％加え、これを平均粒径
8.0μｍにまで粉砕した以外は実施例１と同じ処理
を行つた。 製品の性状を表２に示す。

【表】

【表】

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来、粒状活性炭として必要
な強度を出すのが困難とされていた石炭化度の低
い比粘結性の石炭を用いて、強度が高く、吸着活
性に優れた球状活性炭を生産性よく製造すること
ができる。 また、本発明方法により製造される球状活性炭
は、真球度が高く、また粒径の小さいものが得ら
れ、破砕活性炭と比べて付加価値が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は原料石炭の微粉砕物の平均粒径と得ら
れた活性炭の硬さの関係を示すグラフであり、第
２図はヤルーン炭とセレホン炭の混合比率と得ら
れた活性炭の硬さおよび沃素吸着量の関係を示す
グラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 非粘結性石炭からなる原料石炭を平均粒径
   10μｍ以下に微粉砕する工程、得られた微粉砕物
   を、バインダーとして水または加熱した時の残留
   炭素分が少なく低粘度の炭化水素油を用いて、撹
   拌造粒法により粒径0.1〜10mmの球形粒子に造粒
   する工程、得られた造粒物を炭化する工程及び得
   られた炭化物を賦活する工程からなることを特徴
   とする球状活性炭の製造方法。 ２ バインダーとして、CMC（カルボン酸メチル
   スルロース）、PVA、糖蜜、澱粉及び亜硫酸パル
   プ廃液からなる群から選ばれる少なくとも１種を
   添加した水を用いる特許請求の範囲第１項記載の
   球状活性炭の製造方法。 ３ 非粘結性石炭と粘結性石炭からなり、粘結性
   石炭が40重量％以下混合されている原料石炭を平
   均粒径10μｍ以下に微粉砕する工程、得られた微
   粉砕物を、バインダーとして水または加熱した時
   の残留炭素分が少なく低粘度の炭化水素油を用い
   て、撹拌造粒法により粒径0.1〜10mmの球形粒子
   に造粒する工程、得られた造粒物を炭化する工程
   及び得られた炭化物を賦活する工程からなること
   を特徴とする球状活性炭の製造方法。 ４ バインダーとして、CMC（カルボン酸メチル
   セルロース）、PVA、糖蜜、澱粉及び亜硫酸パル
   プ廃液からなる群から選ばれる少なくとも１種を
   添加した水を用いる特許請求の範囲第３項記載の
   球状活性炭の製造方法。