JPH08504743A - 有機プラント物質からの生合成シリカの製造法の改良 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 有機プラント物質から生合成シリカを製造する方法においてはプラント物質が、温度がホツパー（12）から約450℃に維持され、約１rpmの速度での回転される傾斜管（11）の形態の炉へスクリユーフイーダ（13）により連続的に供給される。材料は傾斜管に沿い移動し約30分以下の時間炉内に保持される。生合成シリカは管（11）の下端部から回収カン（18）内に回収され、自然冷却される。傾斜管（11）はホイール付きのプラットホーム（19）上に装着して炉を移動可能に設けられ得る。

Description

【発明の詳細な説明】 有機プラント物質からの生合成シリカの 製造法の改良 （技術分野） 本発明は有機プラント物質からの生合成シリカの製造法の改良、特に米のモミ ガラ、米の茎、スギナ（通常トクサ属として知られる）、シユロの葉、特にパル ミラパルム、ひまわりおよび竹から効果的な灰を製造する方法に関する。 （背景技術） 従来米のモミガラの処理に当たつては埋めたり焼いたりすることによつてのみ モミガラが肥料として使用され得、米生産者にとつてその処理が重大な問題にな つている。人口の多い地域ではこのような埋込空間を確保することができない場 合が多く、一方焼却処理は大気汚染を招来して好ましくない。一方米のモミガラ には大量の生合成シリカが含まれ、モミガラの灰からポゾラン物質を製造でき、 容易に入手でき実質的に低いコストで大量のモミガラの発生する田園地域の開発 に大きな経済的利点があることが知られている。 また米のモミガラとポートランドセメントとを混合してブロツクを製造する試 みがこれまでなされている。概してこのブロツクは強度条件を満足することがで きるが、モミガラがカツプ形状であるため大量のセメントと混合する要があり、 ブロツクは経済的ではなかつた。これに対し米のモミガラを灰にしてポゾラン材 料の製造に使用する方法が提案されている。 米のモミガラを灰に変換する際、燃焼工程を経ることにより有機物質が除去さ れシリカに富んだ残留物が残る。即ち米のモミガラを先ず100℃まで加熱したと き、吸収された水分の蒸発により重量減少が生じる。更に加熱温度が約350℃に なると、蒸発により更に重量減少し、米のモミガラが燃焼し始める。加熱温度が 400℃〜500℃では、炭素酸化物が残留すると共に大幅な重量減少が生じる。灰内 のシリカは依然非晶質であるが、加熱温度が600℃以上になると、石英に変換す る。 米のモミガラの灰に対し遂行する上述の作業は、実際上は炉内に大量の米のモ ミガラを積んで長時間燃焼することにより灰を製造できる。このような条件下で は最適の条件は、温度450℃で３時間燃焼することであることが判明している。 このような条件下でのエネルギ条件は全部とは言えないが大半の産業用用途で不 経済なものとなつている。同様の問題が上述した種類以外の有機プラント物質の 燃焼時にも生じる。 （発明の開示） しかし本発明の目的は米のモミガラの灰を産業ペースで経済的に製造する方法 を改良することにあり、本発明の主目的は有機プラント物質から生合成シリカを 製造する改良法を提供することにある。 本発明によれば、有機プラント物質が400℃と500℃の温度に維持される傾斜ロ ータリ炉へ連続的に送られ、材料が約30分以下の時間炉内に保持され、生合成シ リカを炉から連続的に回収して自然冷却した有機プラント物質から生合成シリ カを製造する方法が提供される。 好ましくはロータリ炉が約450℃の温度に維持され、材料が15〜30分の間炉内 に保持されることが望ましい。有機プラント物質は望ましくはホツパを介し傾斜 ロータリ炉の上端部内へ給送される。通常灰の形態をとる生合成シリカがシユー トを介し炉の下端部から回収され得る。且つ有機プラント物質は粉末になるよう 粉砕され、その後炉へ送られる。 本発明の好適な実施例によれば、有機プラント物質が米のモミガラの形態から 生合成シリカの形態の灰となる。 本発明を図面に沿つて以下に詳述する。 （図面の簡単な説明） 図１は米のモミガラの灰の製造テストを行う炉の略図、図２は粉砕した米のモ ミガラの等級曲線を示すグラフ、図３〜図７は夫々図１に示す炉を用いて米のモ ミガラの製造テストにおける温度一時間の関係を示すグラフ、図８は本発明によ る方法によつて米のモミガラの灰を連続製造するに好適な炉の簡略図である。 （発明を実施するための最良の形態） 本発明を実施するに当たり、米のモミガラに対するテストは加熱長が700mmで 内径が75mmの管を有した図１に示す管炉１を用いた。次に内径が60mmのセラミツ クライニング管２を炉内に設置し、回転可能に摩擦駆動構成装置（図示せず）を 介して支承した。燃焼中管の中央領域（約300mm）に材料を保持するため、緩く 取り付けられた２個のデイスク３、５を各々管４、６の端部に挿入した。矢印に よつて示されるよう に空気を一方の管４を通過させ、熱電対７を他方の管６に挿入した。 米のモミガラはタラゴナから得、粉砕された米のモミガラおよび粉砕されてい ない米のモミガラを用いて実験した。粉砕された米のモミガラの等級は図２に示 される。粉砕あるいは非粉砕の米のモミガラの嵩密度は夫々513Ｋｇ／ｍ³および 107ｋｇ／ｍ³であつた。２通りの温度と異なる２通りの燃焼時間を選択し、全５ 回の試験を以下の条件で行つた。 目標温度 時 間 試験１ 粉砕した米のモミガラ 450℃ 30分 試験２ 粉砕した米のモミガラ 750℃ 60分 試験３ 粉砕した米のモミガラ 450℃ 60分 試験４ 粉砕した米のモミガラ 750℃ 30分 試験５ 粉砕してない米のモミガラ 450℃ 60分 許容制限値を確実に越えないようにするため、高目標温度を750℃に制限した 。 管には先ず米のモミガラを詰め、材料を均等に分配するために管を短時間回転 した。回転速度は１rpmにした。次に炉の目標温度を設定した。炉湾曲部内の温 度および内側管の温度をモニターし、試験中必要に応じ微調整した。 自在に且つ確実に回転効果を得るため、管をその直径の約１／３以内の深さま でモミガラで充填した。約90ｇの粉砕した米のモミガラを導入した。粉砕されて いない米のモミガラの場合、確実に好適な結果を得るため理想嵩より大にする必 要があり、この場合42ｇを導入した。 炉を設定温度に所定期間維持した後、自然冷却した。450℃で行つた試験の場 合、内側管を直ちに引くことが可能で、絶縁ブランケツトまたはフオイルシール ドにより管が損傷する程度の過度の冷却速度に対応させて自然冷却した。相対的 に上記の高い温度では、内側管を除去することが不可能であり、一晩で冷却する 必要があつた。 次に灰を管から掻き出し、燃焼を通し中央部に保持した材料を管に沿つて更に 移動させた材料から分離した。 炉の温度上昇は相当に迅速であつたが、灰を付加期間の間高温に保持すること を可能にする要があり、適宜に自然冷却した。この点は相対的に低温燃焼では大 きな問題ではないが、相対的に高温では試験により自然冷却する必要があること が判明している。 図３〜図７には試験における温度と時間との関係を示してあるが、試験中生じ た主な現象が３０分あるいは６０分の保持期間でグラフに示される。炉温度およ びライニング管の温度が示されている。 炉温度は炉湾曲部の熱電対により制御し、燃焼自体のため温度を一時的に上昇 する点以外、平衡状態に達するまで内側管内の温度を炉温度より低くした。炉は 当初の目標値より50℃程度越え設定し必要に応じて後の段階で微調整した。 ライニング管内の熱電対により記録される温度は管の空気通過により約70℃だ け低下し、これは結果を判断するとき参酌する必要があることが判明した。 処理のため米のモミガラを冷却した炉内に導入し、次に炉 温度を上昇させる要がある。この条件は相当に迅速に実現することになるが、15 分内に500℃に達しさせることがグラフから理解されよう。加熱前に水分を追い 出し、ライニング管内の温度を180℃に達しさせると煙発生を始めた。この段階 で空気の供給を行つた。燃焼状態中ライニング管内の温度を迅速に上昇させ、試 験３、４、５では短時間で炉温度に達した。10〜20分内で燃焼を完了させ、所望 時には目標温度に達する前に完了した。 粉砕した米のモミガラの場合、細かな部分燃焼された粒子が空気流で移動され たが、粉砕されていない米のモミガラは管内に保持された。 所定の時間燃焼した後、灰を管から除去し、燃焼中中央部から移動した材料を 分離し、中央部に保持した材料のみを次の分析のために使用した。 灰サンプルの分析は次の３部分でなる。 ａ）炭素、水素および窒素成分の決定。 ｂ）存在するシリコンおよび金属元素の量決定するEDAX分析。 ｃ）存在するシリカの形態を確立するＸ線回析分析。 これらの分析結果は以下の通りであり、下記した成分を重量％で示した。 ２酸化ケイ素の結晶度に関するＸ番目のレポートは以下の通りであつた。 サンプル１Ｃ： ほゞ完全な非晶質で、少量の（数分の１ パーセント）識別されない材料、多分長石。 サンプル２Ｃ： 約１％のクリスタボライトで、微量の識 別されない材料（サンプル１Ｃの如く）、 多分石英。 サンプル３Ｃ： サンプル１Ｃと同じ。 サンプル４Ｃ： サンプル２Ｃと同じ。 サンプル５Ｃ： 完全に非晶質。 微量の識別されない材料は前段での粉砕機の使用時に汚染を生じることが考え られる。これは多分長石と識別されたことと緊密な関連があろう。同様のことが 高カリウムにも、更に粉砕されたモミガラ灰のサンプルの銅成分にも僅かに当て はまろう。粉砕機はクレーおよび土サンプルに対し従前に使用され、汚染が来し た可能性がある。 製造した灰のすべてのサンプルは高非晶質シリカ成分の条件を満足していた。 ここで適正に使用し得る灰を低温且つ短時間で生産可能に得るときは生産者が小 規模な場合である。 燃焼後炉内における保持が長時間になるときは最終製品に好適な効果を与えない から、保持時間を減少する要がある。 重要な点は、燃焼中に出来る限り米のモミガラないしはモミガラ粒子が確実に 互いに分離されるように構成されることにあり、本実施例では回転する管炉に少 量の材料を充填することによつて達成される。この場合材料が過剰に導入される と燃焼中に生じる発熱のため温度が過度に上昇する危惧がある。これは大量の材 料を使用し、燃焼中に温度が極めて急上昇した試験５に表されている。上昇する 温度が極めて高くなると、灰中に結晶成分が増加する。 燃焼前に米のモミガラを予め粉砕することは短時間燃焼を実現する観点のみか らは利点になるものと考え難い。最終灰化合物において、粉砕されていない米の モミガラが最良の結果を与え得る。このとき予め粉砕しておくと嵩密度が増大し 運搬コストが低減され、炉のスループツトが高くなる利点がある。上記の実験で 使用される粉砕された粒子のサイズは、空気流を最低レベルに維持しても粒子が 空気流によつて炉内を移動可能になる程度の小さい最適値の寸法より小さくされ る。 実験によれば米のモミガラの灰は炉が正しい条件下で450℃に維持されたとき 比較的短時間で生産可能であり、従つて灰生産が産業ペース且つ経済的に可能で あることが判明した。米のモミガラが連続的に炉から除去され、撹拌され且つ加 熱されたとき、加熱時間が15〜20分まで減少できた。 しかして図８に簡単に示す炉も採用され得る。同図に示さ れるように、炉には傾斜管11が包有され、傾斜管11は好適な駆動装置（図示せず ）によりその長手軸を中心に回転可能に支承スタンド（図示せず）に装着される 。炉には実質的に長手全体に亘つて加熱素子（図示せず）が設けられる。且つ炉 にはその上端部あるいは上端部に隣接してホツパー12が配設され、このホツパー 12を介し粉砕された米のモミガラがスクリユーフイーダ13により炉へ供給される 。煙出口部14が管炉11からフイルタ15へ向かつて延設され、フイルタ15は回転ホ ルダ16内に装着され、濾過された空気がフイルタ15からパイプ17を介し空気抽出 システム（図示せず）へ案内される。フイーダホツパー12から遠い側の炉管11の 端部に灰を回収する灰回収カン18が配設されている。ホツパー12、炉管11及び灰 回収カン18は調整ジヤツク20により傾斜可能なプラツトホーム19上に装着され、 ホツパー12は確実にカン18のレベルより高い位置に配置され、炉管11へ供給され た材料が管に沿つてホツパー12からカン18へ通過される。プラツトホーム19には 更にホイール21が設けられ、この構成により本装置が容易に移送可能になる。上 記の調整ジヤツク20にも同様の小さなホイール22が具備されることが望ましい。 炉は望ましくは約１rpmの速度で回転され、450℃の加熱温度に設定される。炉 内の米のモミガラの保持時間は管11の回転速度及び管の傾斜角に応じて決定され 得る。一方理想的な条件下では、米のモミガラのホツパー12から炉への導入後約 15分でカン18から灰を回収することが可能である。従つて経済的に商業ペースで の米のモミガラ灰の連続生産が保証さ れることになる。 灰は高い非晶質シリカ成分を有し、密度が高くエアクリートなコンクリートブ ロツクの製造に使用可能である。良好な燃焼条件により、灰も低い炭素成分（約 ２重量％）を有し、これは高いレベルの炭素成分によつて灰の活性度が減少され るため極めて望ましい特徴となる。 本発明は米のモミガラから灰を製造する実施態様に沿つて上述したが、本発明 は米のモミガラの灰製造に制限されることなく、一般的な有機プラント物質から 生合成シリカを製造するにも適用可能になることは理解されよう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ)，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 スペアー，フイリツプ，レギナルド，ステ ユアート イギリス国 ロンドン エスダブリユ20 ０ピーエツクス，ケンブリツジ ロード 55 (72)発明者 テビツト，ジヨン，ブレスフオード イギリス国 ケント エムイー14 ９アー ルエル，ヘツドコーン，メイドストーン ロード，ウエスト ビユー １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．有機プラント物質を400℃と500℃の間の温度に維持する傾斜ロータリ炉へ連 続的に給送し、材料を約30分以内の時間炉内に保持し、生合成シリカが炉から連 続的に回収し、自然冷却してなる有機プラント物質から生合成シリカを製造する 方法。 ２．ロータリ炉を約450℃の温度に維持してなる請求項１の方法。 ３．材料を15〜30分の時間炉内に保持してなる請求項１あるいは２の方法。 ４．有機プラント物質をホツパを介し傾斜ロータリ炉の上端部内へ供給してなる 請求項１〜３のいずれか一の方法。 ５．生合成シリカをシユートを介し傾斜ロータリ炉の下端部から回収してなる請 求項１〜４のいずれか一の方法。 ６．有機プラント物質を粉末に粉砕し、その後炉へ給送されてなる請求項１〜５ のいずれか一の方法。 ７．有機プラント物質は米のモミガラの形態を持ち、生合成シリカは灰の形態を 持つてなる請求項１〜６のいずれか一の方法。 ８．炉が長手軸を中心に回転可能に支承スタンド上に装着される傾斜管（11）と 、管の実質的に長手全体に亘り炉内に配置される複数の加熱素子を有し長手軸を 中心に傾斜管を回転する装置と、有機プラント物質を需要するホツパー（12）と 、有機プラント物質をホツパから管の一端部において炉へ供給する装置と、燃焼 された材料を管の他端部から回収する装置と を備えてなる請求項１〜７のいずれか１記載の方法を実施する炉を有した炉装置 。 ９．有機プラント物質をホツパー（12）から管（11）へ供給する装置はスクリユ ーフイーダ（13）である請求項８の炉装置。 10．燃焼された材料を回収する装置は回収カン（18）である請求項８あるいは９ のいずれか一の炉装置。 11．炉には煙出口部（14）が具備され、煙出口部（14）が回転ホルダ（16）内に 装着されるフイルタ（15）と連通され、空気抽出システムへ通じされてなる請求 項８〜10ののいずれか一の炉装置。 12．炉が管のプラツトホーム（19）の傾斜角度を調整する装置を有するプラツト ホーム（19）上に装着されてなる請求項８〜11のいずれか一の炉装置。 13．調整装置が調整ジヤツク（20）である請求項12の炉装置。 14．プラツトホームには炉装置を移動可能にするホイール（21）が具備されてな る請求項12あるいは13の炉装置。 15．管を回転する装置は約１rpmの速度で管を回転可能に設けられてなる請求項 ８〜14のいずれか一の炉装置。