JPS63193987A

JPS63193987A - 粒状炭素材の製造方法

Info

Publication number: JPS63193987A
Application number: JP62027564A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yoshida; 剛吉田; Masayuki Nakai; 中井　正之; Masaaki Tomomori; 友森　公明
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1987-02-09
Filing date: 1987-02-09
Publication date: 1988-08-11

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］この発明は粒状炭素材の製造方法に関し、さらに詳しく
言うと、たとえば活性炭、吸着材、電極用炭素材、触媒
、鋳物用コークスおよび練炭用コークスなどの製造原料
として好適に用いることができる高強度の粒状炭素材の
製造方法に関する。

［従来の技術およびその問題点］活性炭、吸着材、電極用炭素材、触媒、鋳物用コークス
および練炭用コークスなどの原料に用いられる石炭系粒
状炭素材は容易に入手できる非粘結性の褐炭から製造さ
れている。

従来、褐炭から活性炭、吸着材、電極用炭素材、触媒、
鋳物用コークスおよび練炭用コークスなどの原料に用い
られる石炭系粒状炭素材を製造する場合、この褐炭が非
粘結性であることから。

タール、ピッチ、リグニン、糖ミツ、パルプ廃液、合成
樹脂等のバインダーを必要としていた（特開昭４９−３
０２８８号公報、特開昭５０−５１９９６号公報参照）
。

しかしながら、バインダーを使用した場合には、３００
〜４００℃の温度下の炭化工程において、バインダーが
軟化溶融して炭化炉に粘着したり、粒子同志の粘着が起
こったりして、適正な炭化ができないことがあるという
欠点があった。

また、得られる炭素材の強度が充分とは言い難く、しか
も価格的に高価になるという問題もあった。

［発明の目的］この発明の目的は、たとえば活性炭、吸若材、電極用炭
素材、触媒、鋳物用コークスおよび練炭用コークスなど
の製造原料として用いられる粒状炭素材を製造する場合
に、バインダーを用いることによって生じる前記問題を
解消し、バインダーを用いることなく褐炭のみを用いて
高強度の粒状炭素材を製造する方法を提供することであ
る。

［前記目的を達成するための手段］前記目的を達成するために、この発明者が鋭意、検討を
重ねた結果、特定のプロセスを採用した場合には、バイ
ンダーを用いなくても、非粘結性の褐炭から高強度の粒
状炭素材が製造できることを見出してこの発明に到達し
た。

すなわち、この発明の概要は、粒状褐炭を乾燥後に急速加熱し、高圧で圧縮してから炭
化乾留することを特徴とする高強度粒状炭素材の製造方
法である。

前記褐炭としては、無水無灰ベースでの炭素含有量が８
５〜７５％である非粘結性のもので充分であり、具体例
としては１．オーストラリア産の非粘結性の褐炭が挙げ
られる。

また、用いる褐炭の粒径は３ｍｍ以下とするのが好まし
く、後述の圧縮による嵩比重の増大を容易なものとする
ことができる。

この発明においては、前記粒状褐炭を原料として用い、
この原料に対し、乾燥、急速加熱、高圧圧縮、炭化乾留
の操作をこの順に行うことによって高強度の粒状炭素材
を製造する。

前記乾燥は、通常、８５〜１５０℃の温度下に、前記褐
炭の含水率が５％以下、好ましくは０％になるまで行な
う、乾燥後の褐炭の含水率が５％を超える場合には、圧
縮成形時に成形物が割れることがある。

前記乾燥は、たとえば回転乾燥機を用いて窒素ガス雰囲
気中で行なうことができる。

前記急速加熱は、加熱により褐炭内部からバインダーの
役割を果たすタール分を副生させることを目的として行
なうものであり、通常の場合、１０分以内に、好ましく
は５〜７分以内に、乾燥処理温度から２５０〜４００℃
、好ましくは２５０〜３５０℃にまで昇温処理する。昇
温処理の時間が１０分を超える場合には成形物がもろく
、成形不良となることがある。処理湿度が２５０℃未満
の場合にもバインダー分が充分に複製されないために成
形物がもろくなることがある。一方、処理温度が４００
℃を超える場合にはバインダー分が揮発し成形物がもろ
くなることがある。

前記急速加熱は、たとえば前記乾燥処理を施した褐炭を
成形用金型内に充填した状態で行なうことができる。

前記圧縮は前記急速加熱処理を施した褐炭を前記急速加
熱処理の温度（２５０−４００℃）下に、通常、１〜５
トン／ｃｍ２．好ましくは２〜３トン／Ｃｍ２の圧力で
瞬時に行なう、この圧力が１トン／ｃｍ２未満の場合に
は前記褐炭の成形が行なえないことがある。一方、圧力
が５トン／Ｃｍ２　を超える場合には得られる成形炭の
強度が逆に低下したり、割れを生じたりすることがある
。

この発明の方法においては、炭素材の用途に応じて、前
記圧縮を行なった成形炭を適度に粉砕してもよい。

前記炭化乾留は前記圧縮後の成形炭を、通常、酸素濃度
５％以下の不活性ガス中に所定の炭化乾留温度で加熱す
ることにより行なう、この炭化乾留に用いる不活性ガス
としては、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴンおよび燃
焼排ガスなどが挙げられる。炭化乾留温度は得られる炭
素材の所望の用途により異なるが、たとえば活性炭、触
媒。

吸着材等を目的の用途とする場合には、６００〜７５０
℃で炭化乾留を行なうと比表面積が大きい炭素材を得る
ことができる。また、電極用炭素材を目的の用途とする
場合には、８５０℃以上の温度で炭化乾留を行なえば電
気抵抗の小さい炭素材を得ることができる。室温から炭
化乾留温度に達するまでの昇温速度は１通常、毎時５０
〜４００℃、好ましくは毎時５０〜１５０℃である。昇
温速度が毎時５０℃未満の場合には、得られる炭素材の
強度が十分でないことがある。一方、４００℃を超える
場合には、炭素材の収率が低下することがある。

前記炭化乾留は従来から公知の方法で行なうことができ
、外部から加熱する外熱式および成形炭層中に加熱ガス
を通過させる内熱式のいずれによっても行なうことがで
きる。

前記炭化乾留においては、炭化乾留温度に達した後、た
だちに冷却してもよいし、所望の保持時間を設けてもよ
い。

この発明の方法により製造された粒状炭素材を粒状活性
炭や吸着材として用いる場合には、炭素材の比表面積を
大きくするために賦活を行なうことが好ましい、賦活法
としては、たとえば水蒸気、二酸化炭素、酸素もしくは
これらの混合ガスをガス賦活剤として用いるガス賦活法
および塩化亜鉛、炭酸カルシウム、水酸化カリウム、硫
化カリウム、チオシアン酸カリウム、塩化マグネシウム
、塩化カルシウム、リン酸、硫酸などの賦活薬品を用い
る薬品賦活法のいずれを採用してもよい、ガス賦活法に
よる場合には、この発明の方法において前記炭化乾留の
後に賦活を行なえばよい、薬品賦活法による場合には、
前記圧縮成形を行なう前に賦活薬品を添加して前記炭化
乾留と同時に賦活を行なうこともできる。

この発明の製造方法においては、乾燥、急速加熱、圧ｍ
成形、炭化乾留の各操作をこの順に行なうことで、バイ
ンダーを用いることなく褐炭を原料とする高強度の粒状
炭素材を製造することができるＪ［発明の効果］この発明によると、（１）　　高強度の粒状炭素材を製造するにあたってバ
インダーが不要となり、（２）シたがって、従来の高強度粒状炭素材の製造方法
のように炭化工程においてバインダーが軟化溶融したり
、炭化炉に粘着したり１粒子同志の粘着が生じたりする
ことがなく適正な炭化を行なうことができ、（３）シかも、昇温速度および乾留温度を制御すること
により、さまざまな強度、比表面積、電気抵抗を有する
炭素材が簡単な操作で得られる、等の種々の効果を有す
る高強度粒状炭素材の製造方法を提供することができる
。゛［実施例］次に、この発明の実施例を示し、この発明の高強度粒状
炭素材の製造方法についてさらに具体的に説明する。

（実施例１）オーストラリア産ヤルーン炭を粒径３ｍｍ以下に粉砕し
た後、窒素ガス中に１２０℃の温度下に含水率が５％以
下になるまで充分に乾燥を行なった。

その後、得られた乾燥ｔＫ８ｇを内径２５ｍｍの金型に
入れ、昇温時間７分で急速加熱温度２５０℃まで急速加
熱を行ない、次いで、３トン／ｃｍ２の圧縮圧で瞬時に
成形を行なった。

得られた成形炭を昇温速度毎時５０℃で乾留温度４５０
℃まで昇温して炭化乾留を行ない、高強度粒状炭素材を
得た。

得られた高強度粒状炭素材について、圧潰強度、炭素材
収率１発熱量、イオウ分および灰分の測定を行なった。

結果を第１表に示す。

（実施例２．３）前記実施例１において、乾留温度を４５０℃から第１表
に示した温度に代えたほかは前記実施例１と同様にして
実施した。

結果を第１表に示す。

（実施例４）前記実施例２において、急速加熱温度を２５０℃から３
００℃に代えたほかは前記実施例１と同様にして実施し
た。

結果を第１表に示す。

（実施例５．６）前記実施例４において、昇温速度を毎時５０”Ｃから第
１表に示した乾留速度に代えたほかは前記実施例４と同
様にして実施した。

結果を第１表に示す。

第１表から明らかなように、実施例１〜６のいずれの場
合においても、炭化乾留により得られた炭素材の圧潰強
度は乾留前の成形炭の圧潰強度よりもはるかに向上し、
充分な強度を有する粒状炭素材が得られた。

（実施例７）オーストラリア産ヤルーン炭を粒径３　ｍ　ｍ以下に粉
砕した後、窒素ガス中に１２０　’Ｃ！の温度下に含水
率が５％以下になるまで充分に乾燥を行なった。

その後、得られた乾燥炭８ｇを内径２５ｍｍの金型に入
れ、昇温時間７分で急速加熱温度３００　”Ｏまで急速
加熱し、次いで、３トン／ｃｍ２の圧縮圧で瞬時に成形
を行なった。

得られた成形炭を昇温速度毎時１００　”Ｃで［１５０
”０まで昇温して炭化乾留を行ない、高強度粒状炭素材
を得た。

この高強度粒状炭素材を、賦活温度９００　”Ｃ１賦活
時間３時間、炭素材１ｋｇ当りの注水量０．３ｋｇの条
件下にロータリーキルンを用いて水蒸気賦活し、活性炭
を製造した。

得られた活性炭について、収率、ヨウ素吸着量、メチレ
ンブルー吸着量および比表面積を測定するとともに硬さ
試験を行なった。

結果を第２表に示す。

（実施例８〜１５）前記実施例７において、賦活温度、賦活時間および炭素
材１ｋｇ当りの注水量を第２表に示した条件に代えたほ
かは前記実施例７と同様にして実施した。

結果を第２表に示す。

第２表から明らかなように、実施例７〜１５のいずれの
場合においても、充分な比表面積、強度および吸着能を
有する活性炭が得られた。

（実施例１８）オーストラリア産ヤルーン炭を粒径３ｍｍ以下に粉砕し
た後、窒素ガス中に１２０　”０の温度下に含水率が５
％以下になるまで充分に乾燥を行なった。

その後、得られた乾燥炭８ｇを内径２５ｍｍの金型に入
れ、昇温時間７分で第３表に示した急速加熱温度まで急
速加熱し、次いで、３トン／ｃｍ２の圧縮圧で瞬時に成
形を行なった。

得られた成形炭を第３表に示した昇温速度で表示の乾留
温度まで昇温して炭化乾留を行ない、高強度粒状炭素材
を得た。

この高強度粒状炭素材について、圧潰強度、比表面桔お
よび電気抵抗を測定した。

結果を第３表に示す。

第３表から明らかなように、昇温速度および乾留温度を
制御することにより、さまざまな強度、比表面積および
電気抵抗を有する炭素材が得られた。

なお、この発明の実施例において、発熱量、灰分、イオ
ウ分、メチレンブルー吸着量、ヨウ素吸２７量および硬
さ試験の各項目についてはそれぞれ以下の方法により測
定を行なった。

・発熱量：　ＪＩＳ　Ｋ８８１２に準拠。

・灰　分：　ＪＩＳ　Ｋ８８１３に準拠。

参イオウ分：　ＪＩＳ　Ｋ８８１４に準拠。

・メチレンブルー吸着量：　ＪＩＳ　Ｋ１４７０に準拠
。

・ヨウ素吸着量および硬さ試験：　ＪＩＳ　Ｋ１４７４
に準拠。

また、圧潰強度１粒状炭素材収率、注水量および活性炭
収率はそれぞれ以下のようにして測定した。

・圧潰強度（ｋｇｒ７ｃ■）二ＩＪｉ：、形炭及び粒状
炭素材の圧潰強度の測定を行なうに際し、規準化する為に、厚さ１０〜１５ｍｍ、直径２５鳳層に成形
したタブレットを用いて、直径方向から毎分ｌＯ腸層の速度で圧潰し、その圧潰強度を
厚みで除して単位長さ当たりの圧潰強度を求めた。

ψ粒状炭素材収率（２）＝・注水量（に、／Ｋｇ・粒状炭素材）＝・活性炭収率（
２）＝（以下、余白）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）褐炭を乾燥後に急速加熱し、高圧で圧縮してから
炭化乾留することを特徴とする粒状炭素材の製造方法。
（２）乾燥した褐炭の含水率が５％以下である前記特許
請求の範囲第１項に記載の粒状炭素材の製造方法。
（３）急速加熱が、８５〜１５０℃から２５０〜４００
℃にまで１０分以内に昇温することである前記特許請求
の範囲第１項〜第２項のいずれかに記載の粒状炭素材の
製造方法。
（４）圧縮時の圧力が１〜５トン／ｃｍ＾２の範囲内に
ある前記特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記
載の粒状炭素材の製造方法。
（５）炭化乾留を、酸素濃度５％以下の不活性ガス中で
、乾留温度までの乾留速度が毎時５０〜２５０℃の条件
下に行なう前記特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれ
かに記載の粒状炭素材の製造方法。