JPS6324637B2

JPS6324637B2 -

Info

Publication number: JPS6324637B2
Application number: JP56175479A
Authority: JP
Inventors: Yukyoshi Iketani; Atsushi Nishino; Kazunori Sonedaka; Yasuhiro Takeuchi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1981-10-30
Filing date: 1981-10-30
Publication date: 1988-05-21
Also published as: JPS5876496A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、固形燃料の主成分である炭素物質の
着火性を向上させることにより、固形燃料の着火
性を含めた燃焼性能を向上させることを目的とす
る。従来用いられている着火性の優れた固形燃料
は、その着火性向上のため、主として過塩素酸、
塩素酸塩、アルカリ金属硝酸塩、過酸化物などの
酸化剤を含んでいる。これらの酸化剤は、その燃
焼時に分解し、強い刺激臭を放つ。酸化剤の熱分
解生成物としては、NO_x、塩素系ガス、例えば、
HCl、Cl₂などがあり、人体に有害であり問題で
ある。また、アルカリ金属硝酸塩、塩素酸塩、過酸化
物は、爆発の危険性があり、取り扱いには非常な
注意が必要である。特に、前記金属塩のうち、過
塩素酸塩は、アルカリ金属硝酸塩、塩素酸塩と比
較し、いくらか安全であるが、燃焼時に激しく火
の粉を発生させ、他の周辺物への火災の危険もあ
り問題である。従来の固形燃料において、その中に用いられて
いる酸化剤は、その熱焼時に分解し、酸素を放出
する。これが、前記固形燃料中に含まれる炭素物
質の酸化を促進し、固形燃料の熱焼を助けてい
る。そのため、固形燃料において、酸化剤は最も
重要な成分の１つとなつている。しかし、前記固
形燃料に用いられる炭素物質自身を、何らかの触
媒物質の助けを借りて、燃焼しやすくすることが
できれば、上述の種々の欠点を有する酸化剤を使
用しないで、あるいはわずかの使用量で着火性の
優れた固形燃料を製造することができる。本発明は、従来の問題点を解消して、燃焼時に
有害ガスの発生が非常に少なく、爆発の危険がな
く、かつ、着火温度の低い固形燃料を提供するも
のである。本発明の固形燃料は、炭素物質を主成分とした
固形燃料に、特定の鉄（）塩鉄塩を添加したこ
とを特徴とするものである。ここで、炭素物質とは、石炭、木炭、コーク
ス、素灰、黒鉛などの炭素を主成分とする固体物
質を総称したものであり、鉄塩とは鉄の塩化物、
硝酸塩及び硫酸塩の群から選ばれる。鉄塩の添加
量は、金属鉄に換算して0.2〜5.0重量％が適当で
あり、0.2重量％未満では、着火温度を下げる効
果が十分ではなく、また5.0重量％を超えると、
固形燃料の立ち消えが生じる。本発明に用いる鉄塩は、従来の固形燃料に用い
られている前述の酸化剤に比べ、化学的に安定で
あり、易着火固形燃料の燃焼時に、有害ガスの発
生が少なく、また爆発を起こす危険性がない。な
お、硝酸第二鉄は分解によつて有害ガスを発生す
るが、添加量は5.0重量％以下と従来の酸化剤の
添加量に比べて非常に少ないので、ガス発生量も
著しく少ない。本発明の固形燃料を製造するには、種々の方法
をとることができ、特に限定されるものではな
い。例えば、炭素物質の粉末を、所定の濃度に調
整した鉄塩の溶液に分散混合し、その後乾燥す
る。このようにして得た粉末は、必要に応じ、燃
焼促進剤、脱硫剤、成形助剤、粘結剤を用いる
か、あるいは用いないで、任意の形状に成形加工
して用いることができる。燃焼促進剤としては、アルカリ金属硝酸塩、塩
素酸塩、過塩素酸塩、過マンガン酸塩など、脱硫
剤としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属の
炭酸塩、水酸化物、酸化物など、成形助剤として
は、ベントナイト、粘土、タルク、カオリンな
ど、粘結剤としては、ピツチ、タール、フノリ、
糖密、パルプ排液、カルボキシメチルセルロース
などがある。炭素物質は、粉末以外に、塊状、繊維状、その
他用いる形状に依存しない。また鉄族金属塩につ
いても、溶液以外に粉末状、その他の形態のもの
を用いてもよい。さらに付け加えるならば、上記の炭素物質と鉄
塩を混合したものに、熱処理を行うことにより、
単に常温で乾燥して製造したものに比べ、より着
火性の優れた固形燃料を製造することができる。本発明では、炭素物質に鉄塩を添加することを
特徴とし、これによつて炭素物質の着火温度を著
しく低下させるものであるが、これらの鉄塩の作
用効果について現在のところ理論的解明は充分に
できていない。しかし、以下に述べる原理に基く
ものであろうと推察される。まず、第１に考えられることは、添加したイオ
ン性の鉄塩中の鉄イオンが、炭素物質中に含まれ
るフミン酸塩と反応し、塩基交換を行うことによ
つて鉄族金属のフミン酸塩が生成し、これが、炭
素物質の表面に一様に生成することによつて、固
形燃料の着火性を向上させると考察される。ちな
みに、石炭、木炭、コークスの着火温度は、それ
ぞれ400〜600℃、320〜400℃、および500〜600℃
であるのに比べ、フミン酸鉄単体の着火温度は、
278℃であり、非常に低い。このフミン酸塩が、
表面積の広い炭素物質の表面に広く存在するとす
るならば、固形燃料の着火温度が低下すること
は、当然の帰結であると考えられる。また、もう１つの考え方は、添加した鉄塩が固
形燃料の燃焼時に、その一部分が分解し、酸化鉄
とガス状分解物とを生成させるとするならば、生
成する鉄族金属酸化物が良好な酸化触媒作用を持
つことは周知のところであり、また同時に生成す
るガス状分解生成物により、炭素物質中に含まれ
る脂肪族炭化水素の炭素−炭素結合の分裂が促さ
れることは容易に推測される。酸化鉄の触媒作用
により、酸化反応の活性化エネルギーが低下した
炭化水素は、低い温度で燃焼可能となり、結果と
して、固形燃料の着火温度を低下させることがで
きると考えられる。なお固形燃料の製造に際して、鉄塩の他各種金
属塩、たとえば、マンガン、クロム等の重金属
塩、さらに、カリウム、ナトリウム、リチウム等
のアルカリ金属、アルカリ土類金属塩を添加する
ことも可能である。以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明
する。実施例１炭素物質として石炭（無煙炭）、鉄塩として硝
酸第二鉄（Fe（NO₃）₃）、塩化第二鉄（FeCl₃）を
用いた場合、鉄塩添加量（鉄量に換算）と着火温
度との関係は、第１図のようになつた。なお、こ
こでは第２図に示すように、示差熱重量分析を行
つて得られるTG曲線の重量開始前のTG曲線の
延長線と、重量減少開始後の定常状態となつた
TG曲線の延長線との交点Ａに対応する温度A′を
着火温度とした。この固形燃料の着火温度測定に
使用した示差熱重量分析計は、真空理工(株)製TA
−1500である。鉄塩は、適当量のエタノールに溶解した後、石
炭粉末とよく混合し、100℃の温度に保つた乾燥
機中で１時間乾燥した。これを固形燃料として、
その着火温度を測定したものである。第１図よ
り、この固形燃料は、鉄塩を鉄量に換算してわず
か１重量％加えただけで、無添加の場合に比較し
て、その着火温度が120〜170℃も低下し、260〜
280℃で着火した。ちなみに、過マンガン酸カリ
ウム、硝酸カリウムといつた酸化剤を用いた従来
の固形燃料は、着火温度が250〜290℃であるの
で、本発明の固形燃料は、これとほぼ匹敵する着
火性能を有している。ここにおいて、鉄塩の添加
量の有用な範囲は、第１図より明らかなように、
換算鉄量として0.2重量％以上であり、0.2重量％
未満では、鉄塩を添加した場合の効果が余り得ら
れない。実施例２石炭（無煙炭）粉末に、硝酸鉄Fe（NO₃）₃を金
属鉄として換算して4.9〜5.2重量％を実施例１と
同様の方法により添加し、直径５mmのペレツト状
に成形加工した固形燃料について、その着火性能
を検討した。なお、固形燃料への着火には、マツ
チを用いた。結果を第１表に示す。

【表】第１表より、鉄塩の添加量が金属鉄に換算して
５重量％を超えると固形燃料は立消えするように
なる。これは使用する鉄塩の吸湿性ならびに鉄塩の分
解反応が吸熱反応であることによると考えられ
る。したがつて有用な鉄塩の添加量は金属鉄に換
算して５重量％以下であることが必要である。実施例３炭素質物質としての石炭、木炭、コークス、素
灰の各々に、それぞれ硝酸鉄を１重量％添加し、
実施例１と同様の方法により固形燃料を調製し、
前述の測定方法により着火温度を測定した。結果
を第２表に示す。

【表】前述したように、過マンガン酸カリウム、硝酸
カリウムといつた酸化剤を用いて調製した固形燃
料の着火温度が250〜290℃であることを考える
と、この第２表の硝酸鉄を固形燃料に添加した時
の効果は非常に良好なものであることがわかる。
ここにおいて、硝酸鉄を添加した場合、その添加
する炭素物質を問わず、すべてに効果があつた。実施例４ここに用いた組成は次のとおりである。石炭（無煙炭） 92wt％硝酸鉄 5wt％粘結剤 3wt％硝酸鉄を適量の水に溶解後、石炭および粘結剤
と混合した後成形した。これを、常温乾燥または
150℃で熱処理して固形燃料を製造した。この２
方法で製造した固形燃料の着火温度を示差熱重量
分析により測定したところ、常温乾燥のものは
276℃、150℃で熱処理したものは251℃であつた。
このように熱処理により、鉄塩の添加効果は、よ
り向上した。実施例５炭素物質として石炭（無煙炭）、鉄塩として硫
酸鉄を用い、実施例１と同様の方法により固形燃
料を製造した。また、比較例として硫酸鉄の代わりに硫酸ニツ
ケル、硫酸コバルトを用いた固形燃料も製造し
た。これらの固形燃料の着火温度を測定した結果
を第３図に示す。鉄族金属塩の添加により着火温
度が低下するが、ニツケル塩、コバルト塩の場合
の約100℃に対し、鉄塩の場合は約150℃も低下し
ている。このように鉄塩の添加は、着火温度の低
下に著しい効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は固形燃料への鉄塩の添加量に対するそ
の着火温度変化を示す図、第２図は示差熱重量分
析より着火温度を求める手法を説明する図、第３
図は固形燃料への鉄族金属塩の添加量に対するそ
の着火温度変化を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

１塩化第二鉄、硝酸第二鉄及び硝酸第二鉄より
なる群から選ばれる鉄塩を、金属鉄に換算して、
炭素物質に対し0.2〜5.0重量％添加したことを特
徴とする固形燃料。