(57)【要約】【課題】本発明は、樫や楢などの自然木を原料とする木炭、とりわけ高級木炭と言われ調理用に重宝される備長炭や中国産備長炭の発熱量と火持ちで同等、もしくは、それ以上の性能を有する性能を備えた燃料用成形木炭を提供しようとするものあり、尚且つ調理用にコントロールした発熱量、火持ち、着火性能さらには輻射熱量を持った燃料用成形木炭を提供しようとするところにある。【解決手段】炭素質が８０％以上の炭化物からなる原料となる炭の粉末に、人造黒鉛粉末５％〜２５％を混合し、これに木酢タール、動植物性油脂、植物由来の糖質、もしくは廃食用オイルの一種又は複数種をバインダーとして添加し圧縮成形後、約６００〜１０００℃の還元雰囲気で再焼成処理をしてなる燃料用成形木炭の製造方法と、燃料用成形木炭の表面に、木炭の灰成分であるカリウム(Ｋ2Ｏ)とカルシウム(ＣａＯ)を燃焼触媒として付着させる目的で、再焼成処理をしたあと消火の前に表面燃焼させ灰分を表面に付着させることを特長とする燃料用成形木炭の製造方法。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素質が８０％以上の炭化物からなる原料となる炭の粉末に、人造黒鉛粉末５％〜２５％を混合し、これに木酢タール、動植物性油脂、植物由来の糖質、もしくは廃食用オイル、ポリビニルアルコールの一種又は複数種をバインダーとして添加し圧縮成形後、約６００〜１０００℃の還元雰囲気で再焼成処理をしてなる燃料用成形木炭の製造方法。
【請求項２】
原料となる炭が針葉樹やオガ屑、樹皮、稲藁、籾殻、農産廃棄物、果樹剪定枝、古紙、食品残査物、汚泥、畜産糞、廃プラスチックなど有機物を約４００〜７００℃前後で乾留炭化してなる炭素質が８０％以上の炭化物からなり、人造黒鉛粉が炭素質９８％以上であることを特長とする請求項１に係る燃料用成形木炭の製造方法。
【請求項３】
請求項１及び請求項２記載の燃料用成形木炭の表面に、木炭の灰成分であるカリウム(Ｋ2Ｏ)とカルシウム(ＣａＯ)を燃焼触媒として付着させる目的で、再焼成処理をしたあと消火の前に表面燃焼させ灰分を表面に付着させることを特長とする燃料用成形木炭の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本来燃料用木炭として利用されていない針葉樹等からなる建築系廃木材や間伐材を原料に高品質な燃料用木炭を作ることで産業廃棄物となっている未利用の廃木材等木質バイオマスのリサイクルを達成し、同時に安価で安心な木炭を提供することに役立てようとするものである。
【０００２】
廃木材として回収される木材は、建築解体廃木材や製材残材など一般に針葉樹由来のものが多い。針葉樹の断面を拡大観察すると、蜂の巣状の隙間の大きい構造が確認できる。このような木材から製造した木炭は、比表面積が大きいため吸着剤などの用途には都合が良い。しかし燃料用として用いる場合、これらの木炭は密度が低く大きな表面積のため、燃焼速度が速く瞬間的に強い火力が得られる反面、火力の調節が困難で調理などの木炭用途には不向きである。
本発明は、燃料用に利用する成形木炭の製造方法に関するものであり、廃木材を原料に炭化して得られる木炭を微粉化し圧縮成型処理を行い高密度の成形木炭を成形、再燃焼工程として精錬処理を施すことで、燃料用成形木炭としての品質向上を目指したものである。
【背景技術】
【０００３】
１９９６年の廃棄物統計によると、わが国の廃木材の発生は年間約４７００万ｍ３であり、９０％以上が再利用されずに、焼却ないしは埋め立てにより処分されている。発生原因の多くは、家屋の解体や建設時に発生する廃棄木材で、廃棄物全体の約７４％を占めている。この中で家屋の解体に伴う廃木材は、有用な木質バイオマス資源でありながらリサイクル率が３８％と低くリサイクル利用がなされていない。その理由は、発生量に見合った適切な需要先がないため大半が産業廃棄物として焼却減量化されているのが現状である。しかも、その処理費が高いため廃木材の取扱いがスムーズに行われない状況となっている。
【０００４】
国内の燃料用木炭の消費総量は１６万トンで、中国産木炭は総量で５万７０００トン国内需要の約３分の１を占めている。中国からの木炭輸入量は、 国内消費量の約３分の１にあたる６万トン弱であり、そのうち焼鳥、焼肉、ウナギの蒲焼等に使用される中国備長炭(白炭)は国内消費量の実に９割を占める約４万トンである。シェア９割を占める中国備長炭、さらには中国オガライト炭(オガ炭)の輸入が中国政府の木炭禁輸により完全ストップすることとなる。中国産木炭の代替措置として、国内の木炭販売業界は、国産オガ炭やマレーシア、インドネシア産のオガ炭の代用炭で不足分をまかなおうとしている。しかし、これらオガ炭では中国備長炭の代用は性能的に難しい。つまり、オガ炭はオガクズを固める技術で差が出るため備長炭に匹敵する火力域に達しているものは、国内の１、２社の製品のみで生産量が極めて少ない。したがって、業務用木炭の主要な部分を担っていた中国備長炭の代用品は今後補填されないことになる。
【０００５】
木炭は、煙、炎、臭いなどの発生がなく火持ちの良い固形燃料として古くから利用されており、温度や熱量などの燃焼性能において、魚などを直火で調理する場合、炭火で焼くとおいしくなると言われる。燃焼時に発する輻射熱、赤外線の効果が求められ赤外線（近赤外線と遠赤外線）は、熱として食品に吸収されやすく、近赤外線は食品表面に焦げ目をつくって旨味成分を密閉するとともに、遠赤外線の高い加熱効果により内部から食品を暖め、タンパク質を分解して旨味成分のグルタミン酸などを生成する効果がある。焼き物調理では、ガスの炎が水分を含むのに対し、木炭は水分を含まないため、カラッとしたパリパリ感のある焼き上がりとなるなどの優れた特長を持っている。
【０００６】
本発明は、国内の燃料用木炭の生産が人件費や従来の炭焼き作業の困難性から一部の趣味的炭焼きに限定され国内調達が不可能になっていること、さらに、中国からの木炭禁輸と東南アジアにおける木炭原料への様々な重金属系防腐剤等の有害物混入による材料不安に鑑みてなされたものである。
廃木材等の代表樹種である杉や桧・松などの針葉樹を原料に炭化プロセスにより粗木炭と木酢タールを作り、それら原料を混合圧縮成形した後、再焼成処理してなる熱処理工程を導入した工業的手法による燃料用成形木炭の生産する方法は、木質廃棄物利用燃料の一方法として行き場のない廃木材リサイクルの有力な方法でもある。
【０００７】
廃木材は、現在、大半が焼却減量化されておりその処理費が高く不法投棄の原因となっている。廃木材がリサイクル原料として木炭原料への利用が可能となれば、原料源も豊富で原料費が安価に、場合によっては逆有償で調達できる利点がある。
【０００８】
しかし、原料となる解体廃木材には、有害なＣＣＡ木材(クロム、ヒ素、銅を配合した防腐木材)等が含まれる木材が混入するため、有害物を分離・分別し安全な再生原料として利用する必要がある。最近、ＣＣＡ木材等の分離・分別技術を前処理技術とした原料適正技術開発され、このことで安価で安全なリサイクル原料の調達が可能となった。
【０００９】
以上によって、木炭原料に解体廃木材を応用ができ高品質な木炭が作れれば、安全で安価な木炭の生産が可能となり海外に依存する燃料木炭市場に新たなインパクト与え、尚且つ国内生産によるリスクヘッジを図ることが可能となる。
【００１０】
現在の成形木炭には、製材工場や木材加工場の廃木材から出るオガ屑を利用して木質成形燃料(オガライト)をつくりその後炭化してつくるオガライト炭(オガ炭)、さらには廃木材等を炭化炉で焼成して得られた粗木炭を澱粉糊等で固形化してつくられたタドン状の成形木炭(タドン炭)などがある。
【００１１】
しかし、これらオガ炭やタドン炭は、火力が弱く、しかも火持ちが悪く安定した燃焼を維持できないなどの欠点がある。また、これらオガ炭やタドン炭に石炭粉やコークス粉、タールピッチ、さらにはカーボンブラック、アルミナやジルコニアなどの鉱物粉を配合して火力や遠赤外線の輻射効果を意図した木炭が試みられたりしている。石油や石炭に由来するタール分が残留して有害成分や臭気が強く、アルミナやジルコニアなどの鉱物類は灰分が増えるのでいずれも調理用木炭としては適さない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで本発明の目的は、樫や楢などの自然木を原料とする木炭、とりわけ高級木炭と言われ調理用に重宝される備長炭や中国産備長炭の発熱量と火持ちで同等、もしくは、それ以上の性能を有する性能を備えた燃料用成形木炭を提供しようとするものあり、尚且つ調理用にコントロールした発熱量、火持ち、着火性能さらには輻射熱量を持った燃料用成形木炭を提供しようとするところにある。燃料用成形木炭をつくるにあたっては、安全で安心な調理用木炭とするために石油や石炭に由来するタールピッチやクレオソートなど有害物を含んだ原料を使わないように配慮したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、炭素質が８０％以上の炭化物からなる原料となる炭の粉末に、人造黒鉛粉末５％〜２５％重量を混合し、これに木酢タール、動植物性油脂、植物由来の糖質、もしくは廃食用オイルの一種又は複数種をバインダーとして添加し圧縮成形後、約６００〜１０００℃の還元雰囲気で再焼成処理をしてなる燃料用成形木炭の製造方法と、上記製造方法において原料となる炭が針葉樹やオガ屑、樹皮、稲藁、籾殻、農産廃棄物、果樹剪定枝、古紙、食品残査物、汚泥、畜産糞、廃プラスチックなど有機物を約４００〜７００℃前後で乾留炭化してなる炭素質が８０％以上の炭化物からなり、人造黒鉛粉が炭素質９８％以上である添加物を配合した燃料用成形木炭の製造方法であり、更に上記燃料用成形木炭の表面に、木炭の灰成分であるカリウム(Ｋ2Ｏ)とカルシウム(ＣａＯ)を燃焼触媒として付着させる目的で、再焼成処理をしたあと消火の前に表面燃焼させ灰分を表面に付着させることを特長とする燃料用成形木炭の製造方法である。
【００１４】
本発明の燃料用成形木炭の原料となる炭は、廃木材等の針葉樹を乾留炭化炉で焼成して得られた粗木炭で炭素質が８０％以上の炭化物からなる炭に、黒鉛を約３０００℃で熱処理して炭素純度９８％以上に精製した人造黒鉛粉を５％〜２５％重量の範囲で混合したことを特長とし、成形用バインダーとして乾留炭化炉で精製した木酢タールを添加し、プレス型もしくは押出し等によって圧縮成形後、約６００℃〜１０００℃還元雰囲気下で再焼成処理したことを特長とするものである。
【００１５】
本発明を構成する原料となる炭は、針葉樹廃木材の他に、オガ屑、樹皮、稲藁、籾殻、農産廃棄物、果樹剪定枝、古紙、食品残査物、汚泥、畜産糞、廃プラスチック、など有機廃棄物を４００〜７００℃前後で炭化してなる炭素質が８０％以上の炭化物である。また、成形に使用するバインダーは、木酢タールの他に、動植物性油脂、植物由来の糖質、廃食用オイルの一種又は複数種を用いる。また、火力調整用には人造黒鉛粉を適量配合して用い、さらに着火性能を向上させるために、木炭の灰成分であるカリウム及びカルシウムを表面に付着させて用いる。
【００１６】
発明者らは、目的とする燃料用成形炭の原料となる炭化物と、添加材の特性、圧縮成形、さらに各種木炭との発熱量と燃焼特性を把握するために、人造黒鉛粉末を入れない試作成形炭を試作して比較テストを行った。
試作成形炭（焼成条件：室温→950℃、昇温速度5℃／min）は、500℃焼成した針葉樹木炭を原料として使用して粉砕し、得られた木炭粉に木酢タールを加えて混練を行い、粘土状となった木炭粉と木酢タールの混合物を作成し、筒状の成形用金型に充填し圧縮成形を行った。得られた成形物を電気炉にて無酸素状態で焼成した。
この試作成形炭と市販されている各種燃料用木炭の燃焼特性をTGーDTA熱天秤（Rigaku TGー8120）を用いて評価した。試作成形炭、その原料となる針葉樹廃木材木炭、また比較サンプルとして市販備長炭、市販バーベキュー用黒炭、ならびにオガライト炭を用いて発熱量と燃焼特性を比較した。
【００１７】
発熱量の比較結果を表１に示す。各種炭、木炭の発熱量は、低い温度で炭化した針葉樹木炭、市販黒炭などの黒炭が、高温で炭化する備長炭、試作成形炭に比べ発熱量が高い結果となった。これは備長炭と試作成形炭は高い温度で再燃焼処理することにより、炭素の精練度が高くなるためと思われる。また、試作成型炭の発熱量は備長炭と同程度の値であることを知見した。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
グラフ１に「試作成形炭と各種木炭のTG線図」を示す。縦軸は試料重量の減少量、横軸は温度を示す。各試料の燃焼に伴う重量の変化を確認することで、木炭の発火温度を確認した。その結果、発火温度は市販黒炭の値が最も低く、備長炭が最も高い値を示した。試作成形炭の発火温度は、オガライト炭と備長炭のほぼ中間に位置することを知見した。
【グラフ１】
【００２０】
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【００２１】
グラフ２に「試作成形炭と各種木炭のDTA線図」を示す。このDTA曲線からは木炭の燃焼特性を確認することができる。左縦軸は試料の吸発熱の度合を示している。原料とした針葉樹廃木材木炭は密度が低いために発火温度が低く、さらに燃焼が速やかに進行する。そのため急激に温度が上昇するが、燃焼の持続時間は短いことが知見した。備長炭は発火温度が高く、また燃焼の進行も緩やかである。このため時間あたりの放出熱量は小さいが、燃焼が長時間継続する。このような燃焼特性のため、黒炭と比べて火力の調節が行いやすいことが知見された。試作成形炭の燃焼特性はオガ炭とほぼ同程度で、備長炭には及ばないものの熱の放出が穏やかで火力の調節も容易であることを知見した。
【グラフ２】
【００２２】
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【００２３】
００１６から００２２項に示した結果をもとに、本発明実施品の燃料用成形炭を作り、その燃焼特性の検討を行った。この燃料用成形炭の諸元を表２に示す。
【００２４】
【表２】
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【００２５】
上記燃料用成形炭の形状は直径５０φ、長さ５０mmの円柱形とした。原料木炭の炭化温度は約500℃とし、バインダーには木酢タールの他にポリビニルアルコール(PVA＊)を補助バインダーに用い、焼成には電気炉を用いた。
また、燃料用成形炭のサンプル２には3000℃で精製した人造黒鉛粉末を木炭に対して10wt％添加した。この人造黒鉛粉末はカーボン製品製造の際、切削屑として排出されるものでも炭素質純度９８％以上のものを使用した。
人造黒鉛は木炭と比較して、発火点が高く燃焼速度が遅い。そのため木炭粉と人造黒鉛粉の混合により発火点が低く燃えつき温度が高い、お互いの燃焼特性のよい部分を合わせ持った成形炭が得られるかを確かめた。
【００２６】
燃料用成形炭のサンプル１，２の燃焼特性の「燃料用成形炭DTA線図」をグラフ３に示す。その結果サンプル１，２は発火温度、燃えつき温度のいずれにおいても低い温度を示した。これは表２に示したような540℃〜600℃未満の再焼成温度では燃料用成形炭の径によってバインダー成分である木酢タールが充分に除去されず残留し、そのために低い温度で発火してしまうことが原因と考えられた。
また人造黒鉛粉を混合したサンプル２では、木炭の燃焼と人造黒鉛の燃焼帯域がはっきりと分離する結果が得られた。
【グラフ３】
【００２７】
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【００２８】
そこでサンプル２の焼成処理温度を600℃と850℃に上げ、成形炭中のバインダー成分を完全に除去する操作を行い燃焼特性の変化を確認した。
試料としてサンプル２を用い、窒素雰囲気にて再焼成処理を行った。焼成条件は室温から昇温し600℃で２時間保持後に急冷、ならびに850℃まで昇温し急冷の２つのサンプルを試作した。再焼成処理温度が燃焼特性に与える影響を「サンプル２のDTA線図  再焼成処理の影響」としてグラフ４に示す。
再焼成処理により発火点、燃えつき点ともに温度の上昇がみられた。木炭と人造黒鉛の燃焼ピークは、高い温度で再焼成処理を行うことにより、その間隔が狭まることが確認できた。以上の結果から適切な再焼成処理を行うことにより、木炭と人造黒鉛の燃焼特性を合わせ持つ成形炭の製造ができることが知見された。
【グラフ４】
【００２９】
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【作用、効果】
【００３０】
本発明による燃料用成形木炭は、再焼成処理温度により発火点、燃えつき点が任意にコントロール可能であること。また人造黒鉛粉を混合した成形木炭では、木炭と人造黒鉛の発火温度の違いによる２つのピークを作ることができ、焼成条件を検討することで燃焼ピークの間隔が狭まる事を発明者等は知見した。さらに、人造黒鉛粉の添加は、成形木炭のかさ密度の向上にも効果が期待できるために、成形炭の密度を自在にコントロールすることで備長炭に近い燃焼特性を持つ燃料用成形木炭、また着火の容易な成形木炭など様々な特性を持った成形木炭の製造が可能になることを知見した。
【００３１】
また、発明者等は燃料用成形木炭において、再焼成処理温度とは別に木炭の着火性能を得るために、燃焼触媒作用がある木材などを焼却した際に残る灰成分であるカリウム(Ｋ2Ｏ)とカルシウム(ＣａＯ)を実施品の木炭の表面に表出させる目的で、約６００〜１０００℃の還元雰囲気で再焼成処理をしたあと消火の前に表面を燃焼させ燃焼触媒である灰を表面に表出させることで実施品の木炭の着火性を向上させ、３００℃〜４００℃で容易に着火する性能を発揮することを確かめた。線香や練炭などでは、燃焼触媒として炭酸カリウム(Ｋ2ＣＯ3)を使用して製造しているが、灰分が多く出るため本発明の燃料用成形木炭の製造には適さない。
【００３２】
さらに、発明者等は実施品の燃料用成形木炭において、自在とした燃焼コントロールを具現化するために、燃料用木炭の燃焼は供給される空気中の酸素と木炭の炭素の拡散律速反応による燃焼構造であることを考慮した。拡散律速反応による燃焼は木炭の粒子径が小さく密度が高いほど燃焼速度が遅くなり、自然木木炭では、樹種や樹形、木炭に生じるひび割れ、オガ炭の中空孔が燃焼速度に影響を及ぼす。つまり、木炭の燃焼は、空気との接触する拡散律速反応による燃焼であり木炭の粒子径と密度、及び形状によって燃焼時間や火力に変化が生じることに着目した。
実施品の燃料用成形木炭においては、木炭粒径と密度の調整の他に外周部の突起や溝などの形状、さらに、中空孔の数や形状を計画的に付与することによって、火持ちと火力コントロールを制御できることを確認した。図１は本発明に係る燃料用成形木炭の断面形状例を示す。外形、及び中空孔の形状によって酸素との接触条件が変化し燃焼特性が変化する。
【実施例】
【００３３】
以下に、本発明の実施例を説明する。
本発明は、まずその原料となる炭化物を採る炭化プロセスに代表される。炭化プロセスは、木材等の木質バイオマスを空気の供給を謝絶した乾留炭化炉を使い４００〜７００℃前後で炭化して熱分解して得られる炭素質が８０％以上の粗木炭を使用。その際、粗木炭、及び木酢タール、木ガスは、ほぼ1/3の割合いで採取する。
【００３４】
木酢タールは、発生した木ガスを８０℃〜１５０℃の間で冷却する事で木ガスと木酢タール液に分離、貯留タンクで水と木酢タールに沈降分離することで得られる。木酢タールを分離した残留ガスは揮発性ガスとして、木材の乾燥や乾留炭化を行う際の熱源、及び再焼成処理の際の熱源に利用する。この炭化プロセスは、古くから炭焼き窯として利用され、副産物として煙から木タール・木酢液を採取する方法であり、穴窯、レトルト窯、ロータリー窯など様々な方法がある。本発明では、ロータリー窯を使用し空気を制御した乾留炭化炉で効率良く粗木炭、発生ガスを生産、発生ガスから冷却装置を用いて木酢タール液と木ガスを分離採取する。図２は本発明に係る炭化プロセスのシステムフロー図である。
【００３５】
図２に示すように廃木材は、前処理としてＣＣＡ木材検査装置で有害物の付着や含浸がないか分別したものを原材料に、粗粉砕機を通して５ｍｍ程度の木チップにして利用する。その際、乾燥機に入れ含水率を２０％以下にして、乾留型炭化炉内に送り約４００〜５００℃前後で炭化する。図では乾留型炭化炉内をスクリュー状の外熱式シリンダーを通る過程で炭化されるように図示されているが、この際の炭化は直接燃焼を極力さけ、無酸素状態もしくは酸素欠乏状態で炭化すれば良く、図のような複雑な乾留型炭化炉としないで単筒状のロータリーキルン、縦型キルンでも収量は異なってくるが粗木炭、及び木酢タール液、木ガスの分解は可能である。その後、粗木炭は排出口より取出し、発生した乾留ガスを冷却機に送り８０℃〜１５０℃の間で冷却することで熱分解した木ガス成分を木酢タール液と木ガスに分離、木酢タール液は、液タンクに貯留する。木ガスにはまだ分離されない木酢タール分が含まれているおり冷却装置や配管にスタックして配管等を詰まらせるため、さらに木ガスを常温(４０℃)以下に冷却してタール分を極力液化分離することが重要である。液化できない揮発性燃焼ガスは専用タンクに貯蔵して原料乾燥や乾留型炭化炉の熱源に利用する。
【００３６】
木酢タール液は、冷却後液タンクに貯留し水と分離、さらに静置法やろ過法、蒸気分留法もしくは図３の減圧分留法を用いて木タール分と木酢液に分けて採取する。木タール分は、成分分留を数段階に分けて行い製薬原料や化学原料に利用することができる。本発明では、成形木炭の成形用バインダーとして木酢タールを使用するが、この木酢タールは、分留を行わないで液タンクに沈降分離した木酢タールを使用する。また、分留した木タール分、木酢液分、最終的な残さ物となる木タールピッチいずれもバインダーとして用いて成形する方法を確かめており良好なバインダーとなる。
分留した木酢液は、様々な木材成分が含まれており、除草剤や消臭材、自然農薬としての利用や各種原料などへ用途があるが、本発明の燃料用成形木炭のバインダーとしての使用も確かめられ良好な結果が得られた。図３は木酢タールの分留工程を表した図である。
【００３７】
次に、粗木炭と木酢タールを原料に混合配合して、プレス型もしくは押出し型によって圧力・圧縮成形して燃料用成形木炭を形作る。その際の粗木炭の粒度は、成形炭の密度を制御する目的に沿って粒度調整されることが必要であり、粉砕機により１００ミクロンから数ｍｍまで調製、分球して使用するのが良い。木炭の燃焼に及ぼす粒度と成形密度の関係は木炭粒径が小さく密度が高いほど燃焼速度が遅くなることが知見されている。
また、添加材として混合する人造黒鉛粉の配合比率は製品の燃焼特性に影響を及ぼし、多すぎると着火性能や燃焼の疎外要因となるので５〜２５％程度にすることが望ましい。
【００３８】
以上から本発明の成形木炭を成す木炭粉、木酢タール、人造黒鉛粉を適量配合して成形する成形方法は、プレス型もしくは押出し型を使った圧力・圧縮成形が適している押出し型を使った成形に必要な圧力は約５〜５０kgcm2程度が適している。プレス成形の場合は約５０〜１０００kg／cm2程度が適している。発明者等は木酢タールを貧配合にしてプレス型を使った成形方法、並びに木酢タールを富配合して押出し型を使った成形方法、いずれも成形性において問題ないことを確かめている。特に練炭状の中空構造の断面形状の製品をつくる場合は押出し型が適しており、豆炭状の製品をつくる場合はプレス型を使ったプレス型成形が適している。図４は成形木炭の成形工程フローを表した図である。
【００３９】
本発明の製造方法において、原料となる炭化物の粒径や木酢タールの配合、プレス型もしくは押出し型を使った圧力・圧縮成形密度の他に白炭状の高品質な成形木炭をつくる製造の特長となるのは、成形後に無酸素条件下で約６００℃〜１０００℃の還元雰囲気下で再焼成処理して、木タール分や未燃焼成分を完全に炭化する精錬工程操作をするところにある。
発明者らは、この精錬工程に着目しており、試作実験で焼成処理温度によって目的とする成形木炭の着火温度や燃焼コントロールが自在になることを確かめている。また、再焼成処理のあと窒素ガスによる消火の前に表面を燃焼させ燃焼触媒である灰を表面に表出させることで木炭の着火性を向上させることも確かめている。つまり、従来の白炭と言われる木炭は、木材を穴窯で５００℃前後の温度で所定時間炭化した後、木炭を窯から出し１０００℃前後にて燃やす「精錬」操作が白炭製炭法の特長となっている。この「精錬」に匹敵する熱処理工程を工業的システムとしたことが本発明の再燃焼処理である。
図５に本発明の白炭精錬工程を示す。炭化システムで採取した燃焼ガスを使い再燃焼処理として還元雰囲気下で約６００℃〜１０００℃前後で熱処理した後、窒素ガスによる消火と消し砂等による急冷方法を行う。再燃焼処理の方法として電気炉による熱処理方法も適しているがいずれも酸素の供給を制御した還元雰囲気で処理しないと木炭は燃焼して減量する。炭化した木炭を消火するとき水を掛たり、穴窯に入れたまま消火する黒炭の製法と根本的に違う工程であり、本発明の燃料用成形木炭製造の特長である。尚、図４は参考図例であり消火冷却を消し砂による他に密封缶や函体に入れる方法など、本発明による再燃焼操作に係るものである。
【００４０】
以上、本発明によってこれまで不可能とされていた杉や桧等の針葉樹を原料として高級炭とされる備長炭と匹敵する成形炭がえられ、又再燃焼処理や原料配合方法、密度、形状を自在にコントロールする製造方法によって、自然木から炭化してなる備長炭や木炭を超えた燃焼特性を持つ燃料用成形木炭、また着火の容易な燃料用成形木炭など様々な用途特性を持った燃料用成形木炭の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る燃料用成形木炭の断面形状説明図。
【図２】廃木材等の炭化システムフロー図
【図３】木酢タールの分留工程説明図
【図４】本発明の成形木炭の工程フロー図
【図５】白炭精錬工程説明図
【符号の説明】
【００４２】
なし。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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