(57)【要約】  ゴム廃棄物のサーマルリサイクルプロセスから生じる炭化物の精製方法は、炭化物が重炭酸ナトリウムと混合され、次いで上昇した温度を有する脱イオン水ならびに強鉱酸および／または鉱酸混合物が得られた混合物に導入され、次に全体が上昇した温度で撹拌され、上昇した温度を有する脱イオン水で洗浄しながら減圧濾過され、濾液が捨てられ、強塩基溶液が固体残渣に導入され、全体が上昇した温度で撹拌され、次いで得られた懸濁液が減圧濾過され、上昇した温度を有する脱イオン水で洗浄され、次に濾液が捨てられ、固体残渣が乾燥されることから構成される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム廃棄物のサーマルリサイクルプロセスから生じる炭化物の精製方法であって、前記炭化物が重炭酸ナトリウムと混合され、次いで上昇した温度を有する脱イオン水ならびに強鉱酸および／または鉱酸混合物が得られた混合物に導入され、かつ次に全体が上昇した温度で撹拌され、かつ上昇した温度を有する脱イオン水で洗浄しながら減圧濾過され、濾液が捨てられ、強塩基溶液が固体残渣に導入され、かつ全体が上昇した温度で撹拌され、次いで得られた懸濁液が減圧濾過され、かつ上昇した温度を有する脱イオン水で洗浄され、かつ次に濾液が捨てられ、かつ固体残渣が乾燥されることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記炭化物と重炭酸ナトリウムの混合が湿式または乾式で行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記炭化物と重炭酸ナトリウムの混合が１０〜１００分行われることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
塩酸または硫酸（ＩＶ）および／またはフッ化水素酸および／またはそれらの混合物が使用されることを特徴とする、請求項１、または請求項２、または請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記炭化物の粒状化が０．０２〜０．３ｍｍであることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
炭化物に対する重炭酸ナトリウムの質量比が０．３〜１．５であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
未精製炭化物に対する塩酸の質量比が０．５〜２．０であることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
反応混合物中の塩酸の濃度が２〜１０％であることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
炭化物に対する硫酸（ＩＶ）の質量比が２〜１０であることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
反応混合物中の硫酸（ＩＶ）の濃度が１３〜４０％であることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
炭化物に対するフッ化水素酸の質量比が１〜５であることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
反応混合物中のフッ化水素酸の濃度が７〜２０％であることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
使用される前記強塩基が水酸化ナトリウム、アンモニア水および／またはそれらの混合物であることを特徴とする、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
炭化物に対する水酸化ナトリウムの質量比が５〜１５であることを特徴とする、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
エッチング液中の水酸化ナトリウムの濃度が３０〜５０％であることを特徴とする、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
未精製炭化物に対するアンモニアの質量比が０．５〜２であることを特徴とする、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
エッチング液中のアンモニアの濃度が１〜２５％であることを特徴とする、請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記炭化物を酸溶液および／または酸混合物溶液と混合する温度が７０〜９５℃であることを特徴とする、請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記炭化物と重炭酸ナトリウムの混合物を前記酸および／または鉱酸混合物の溶液とならびに前記塩基および／または塩基混合物の溶液と撹拌する時間が１５〜９０分であることを特徴とする、請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記固体残渣が９０〜１２０℃の温度で乾燥されることを特徴とする、請求項１乃至１９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の目的は、ゴム廃棄物のサーマルリサイクルプロセスから生じる炭化物の精製方法である。
【背景技術】
【０００２】
炭化物は、ゴム廃棄物のサーマルリサイクルプロセス、特に熱分解プロセスから生じる残渣である。それらの結果として、３種類の生成物が得られる。これらは、芳香族化合物に富む油、高発熱量のガス、および固体残渣（炭化物）である。ガスは、従来のガスバーナーで燃焼されてよい。油は分画されてよく、結果として、灯油留分ならびに軽質および重質油が得られる。固体残渣は、主に炭素、フィラー、およびゴム製品の特性を改善する有機添加剤、および水分を含む。結果として、未精製炭化物中の灰分量は変動し、特定の成分の量は変動し得る。したがって、未精製炭化物中の灰分量は、工業用煤中より高く、約１８％である。灰分の組成は変動し、特定の成分の量は変動し得る。
【０００３】
灰分は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）および酸化カルシウム（ＣａＯ）で構成される。以下の成分：酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）、酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）等も見られる。これらの材料は、それらの物理化学的特性、およびそれらの製品の他の成分とのそれらの有益な相互作用のためにゴム製品に加えられる。さらに、硬化剤（加硫プロセスの促進剤）、解膠剤、結合剤、保存剤（抗酸化剤、ワックス）等が、それらの製品に加えられる。これは、例えばタイヤといった最終ゴム製品の広範な機械的特性を確保することを目的としている。
【０００４】
灰分量の増加は結果として、未精製炭化物の、そのリサイクルプロセスまたは他の用途（吸着、触媒作用）での使用の可能性を限定するという事実のため、鉱質部分を最大限に除去することは特に重要である。炭素の表面上の金属酸化物の存在は、その機能性を著しく低下させるであろう。したがって、灰分の低減は、炭化物の市場価値を著しく高めるであろう。
【０００５】
溶液が５〜３０重量％のアルカリ含有量を有する、石炭のアルカリ溶液を形成するステップを含む石炭を脱灰するためのプロセスが、特許明細書ＥＰ０３０２８６４Ｂ１から知られている。混合物は、１５０〜３００℃の温度にて水熱条件で２〜２０分間維持され、次いで＜１００℃に急冷される。次いで、混合物は濾過され、分離された浸出液は再利用されてよい。固体残渣は蒸留水で徹底的に洗浄され、濃度０．１Ｍの硫酸水溶液と混合されｐＨ０．５〜１．５の懸濁液を得る。全体は４５分間撹拌される。次いで、溶液は濾過により分離され、次に、生成物は蒸留水で徹底的に洗浄されてよい。乾燥生成物中の灰分量は、０．５％である。
【０００６】
特許明細書ＵＳ３９９８６０４Ａは、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４、およびＨ２ＣＯ３などの強酸の水溶液での石炭スラリーの処理による、ならびに以下のガス：Ｃｌ２、ＳＯ２、およびＣＯ２から選択されるガスの存在下で泡沫浮選を行うことによる、石炭スラリーの脱灰方法を開示する。
【０００７】
特許明細書ＵＳ４６１８３４６Ａは、第１のステップが、石炭をアルコール溶液、例えばメタノールで湿らせることである、石炭の脱灰プロセスを開示する。次いで、上昇した温度で、湿らせた石炭は、鉱酸溶液、例えばＨＣｌまたはＨＦで処理される。次のステップで、脱灰された石炭は、アンモニア水および／またはホウ酸で中和される。脱灰された石炭は、中和、洗浄、および乾燥される。生成物は、１％未満の灰分を含有する。
【０００８】
特許明細書ＵＳ４６１３４２９Ａは、液体二酸化炭素の採用により供給石炭を脱灰するプロセスを開示する。まず、石炭の水溶液が調製され、次いで、液体二酸化炭素と混合される。著者は、ゼオライト石炭が液体二酸化炭素中に蓄積し、鉱物質が水相に移ると主張している。両相の分離後、灰分量が減少した生成物が得られる。
【０００９】
特許明細書ＣＮ１０２０４１１２８Ａは、塩酸と少なくとも１つの無機酸の混合物での石炭の処理から構成される、石炭中の鉱質部分の低減方法を開示し、ここでＨＣｌ酸の質量百分率含有量は５〜３０％であり、他の無機酸の質量百分率含有量は１０〜４０％である。プロセスは、１０〜８０℃の温度範囲で４〜２４時間行われる。固体残渣の濾過および洗浄後、灰分量約１％の生成物が得られる。著者は、方法が、より大きい５ｍｍの石炭粒子でも脱灰するために使用されてよいと主張している。
【００１０】
特許明細書ＷＯ２００５０３３２１３は、炭化物を塩酸で洗浄し、次いで塩基性溶液で洗浄することから構成される、ゴムタイヤの熱分解に由来する炭化物を精製する方法を開示する。
【発明の概要】
【００１１】
本発明によるゴム廃棄物のサーマルリサイクルプロセスから生じる炭化物の精製方法は、炭化物が重炭酸ナトリウムと混合され、次いで、上昇した温度を有する脱イオン水ならびに強鉱酸および／または鉱酸混合物が、得られた混合物に導入され、次に、全体が上昇した温度で撹拌され、上昇した温度を有する脱イオン水で洗浄しながら減圧濾過され、濾液が捨てられ、強塩基溶液が固体残渣に導入され、全体が上昇した温度で撹拌され、次いで、得られた懸濁液が減圧濾過され、上昇した温度を有する脱イオン水で洗浄され、次いで、濾液が捨てられ、固体残渣が乾燥されることを特徴とする。
【００１２】
炭化物と重炭酸ナトリウムの混合は、湿式または乾式で行われる。優先的には、混合は、ボールミル中で行われる。
【００１３】
炭化物と重炭酸ナトリウムの混合は、１０〜１００分行われる。
【００１４】
塩酸、および／または硫酸（ＩＶ）、および／またはフッ化水素酸、またはそれらの混合物が、強鉱酸として使用される。
【００１５】
炭化物の粒状化は、０．０２〜０．３ｍｍである。
【００１６】
炭化物に対する重炭酸ナトリウムの質量比は、０．３〜１．５である。
【００１７】
未精製炭化物に対する塩酸の質量比は、０．５〜２．０である。
【００１８】
反応混合物中の塩酸の濃度は、２〜１０％である。
【００１９】
炭化物に対する硫酸（ＩＶ）の質量比は、２〜１０である。
【００２０】
反応混合物中の硫酸（ＩＶ）の濃度は、１３〜４０％である。
【００２１】
炭化物に対するフッ化水素酸の質量比は、１〜５である。反応混合物中のフッ化水素酸の濃度は、７〜２０％である。
【００２２】
使用される強塩基は、水酸化ナトリウム、アンモニア水、および／またはそれらの混合物である。
【００２３】
炭化物に対する水酸化ナトリウムの質量比は、５〜１５である。エッチング液中の水酸化ナトリウムの濃度は、３０〜５０％である。
【００２４】
未精製炭化物に対するアンモニアの質量比は、０．５〜２である。エッチング液中のアンモニアの濃度は、１〜２５％である。
【００２５】
炭化物を酸溶液または酸混合物溶液と混合する温度は、７０〜９５℃である。
【００２６】
炭化物と重炭酸ナトリウムの混合物と、酸および／または鉱酸混合物の溶液、ならびに塩基または塩基混合物の溶液を撹拌する時間は、１５〜９０分である。
【００２７】
固体残渣は、９０〜１２０℃の温度で乾燥される。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
実施例
以下の実施例は、本発明を説明する。
【００２９】
実施例１
灰分量１８％および粒状化＜０．０６３ｍｍの未精製炭化物４ｇを、重炭酸ナトリウム２．６７ｇと、ボールミル中、振動周波数３０ｒｐｍで６０分間乾式混合する。得られた混合物５ｇを反応容器に移し、そこに温度９０℃の脱イオン水５０ｃｍ３および濃度３６．５％の塩酸７．５ｃｍ３を導入する。温度９０℃を維持しながら６０分間、全体を機械的に撹拌する。次いで、懸濁液を減圧濾過する。固体残渣を温度９０℃の脱イオン水１ｄｍ３で洗浄する。濾液を捨て、固体残渣を反応容器に移し、そこに濃度４０％の水酸化ナトリウム水溶液５０ｃｍ３を導入する。温度９０℃を維持しながら６０分間、全体を機械的に撹拌する。次いで、懸濁液を減圧濾過する。濾液を捨て、固体残渣を温度９０℃の脱イオン水１．５ｄｍ３で洗浄し、次いで、それをチャンバ型乾燥機中、温度１０５℃で２４時間乾燥させる。灰分量が１．３％に減少した炭素生成物を得る。
【００３０】
実施例２
灰分量１８％および粒状化＜０．０６３ｍｍの未精製炭化物４ｇを、重炭酸ナトリウム２．６７ｇと、ボールミル中、振動周波数３０ｒｐｍで６０分間乾式混合する。得られた混合物５ｇを反応容器に移し、そこに温度９０℃の脱イオン水５０ｃｍ３および濃度３６．５％の塩酸７．５ｃｍ３を導入する。温度９０℃を維持しながら３０分間、全体を機械的に撹拌する。次いで、懸濁液を減圧濾過する。固体残渣を温度９０℃の脱イオン水０．５ｄｍ３で洗浄する。濾液を捨て、固体残渣を反応容器に移し、そこに温度９０℃の脱イオン水５０ｃｍ３および濃度９５％の硫酸（ＩＶ）５ｃｍ３を導入する。温度９０℃を維持しながら３０分間、全体を機械的に撹拌する。次いで、懸濁液を減圧濾過する。固体残渣を温度９０℃の脱イオン水１ｄｍ３で洗浄する。濾液を捨て、固体残渣を反応容器に移し、そこに濃度４０％の水酸化ナトリウム水溶液５０ｃｍ３および濃度２５％のアンモニア水１０ｃｍ３を導入する。温度９０℃を維持しながら３０分間、全体を機械的に撹拌する。次いで、懸濁液を減圧濾過し、濾液を捨て、固体残渣を温度９０℃の脱イオン水１．５ｄｍ３で洗浄し、次いで、それをチャンバ型乾燥機中、温度１０５℃で２４時間乾燥させる。灰分量が１．６％に減少した炭素生成物を得る。
【００３１】
実施例３
灰分量１８％および粒状化＜０．０６３ｍｍの未精製炭化物４ｇを、重炭酸ナトリウム２．６７ｇと、ボールミル中、振動周波数３０ｒｐｍで６０分間乾式混合する。得られた混合物５ｇを反応容器に移し、そこに温度９０℃の脱イオン水５０ｃｍ３および濃度３６．５％の塩酸７．５ｃｍ３を導入する。温度９０℃を維持しながら３０分間、全体を機械的に撹拌する。次いで、懸濁液を減圧濾過する。固体残渣を温度９０℃の脱イオン水１ｄｍ３で洗浄する。濾液を捨て、固体残渣を反応容器に移し、そこに濃度２５％のアンモニア水の水溶液２０ｃｍ３を導入する。温度９０℃を維持しながら３０分間、全体を機械的に撹拌する。懸濁液を減圧濾過し、濾液を捨て、固体残渣を温度９０℃の脱イオン水１．５ｄｍ３で洗浄し、次いで、それをチャンバ型乾燥機中、温度１０５℃で２４時間乾燥させる。灰分量が１２．９％に減少した炭素生成物を得る。
【００３２】
実施例４
灰分量１８％および粒状化＜０．０６３ｍｍの未精製炭化物４ｇを、重炭酸ナトリウム２．６７ｇと、ボールミル中、振動周波数３０ｒｐｍで６０分間乾式混合する。得られた混合物５ｇを反応容器に移し、そこに温度９０℃の脱イオン水５０ｃｍ３および濃度３６．５％の塩酸７．５ｃｍ３を導入する。１０分後、濃度４０％のフッ化水素酸３ｃｍ３を導入する。温度９０℃を維持しながら２０分間、全体を機械的に撹拌する。その後、濃度３６．５％の塩酸９ｃｍ３を少しずつ導入し、全体をさらに３０分間撹拌する。次いで、懸濁液を減圧濾過する。固体残渣を温度９０℃の脱イオン水１ｄｍ３で洗浄する。濾液を捨て、固体残渣を反応容器に移し、そこに濃度４０％の水酸化ナトリウム水溶液５０ｃｍ３を導入する。温度９０℃を維持しながら３０分間、全体を機械的に撹拌する。懸濁液を減圧濾過し、濾液を捨て、固体残渣を温度９０℃の脱イオン水１．５ｄｍ３で洗浄し、次いで、それをチャンバ型乾燥機中、温度１０５℃で２４時間乾燥させる。灰分量が１．３％に減少した炭素生成物を得る。
【００３３】
実施例５
灰分量１８％および粒状化＜０．０６３ｍｍの未精製炭化物４ｇを、重炭酸ナトリウム２．６７ｇと、ボールミル中、振動周波数３０ｒｐｍで６０分間乾式混合する。得られた混合物５ｇを反応容器に移し、そこに温度９０℃の脱イオン水５０ｃｍ３および濃度３６．５％の塩酸７．５ｃｍ３を導入する。温度９０℃を維持しながら２０分間、全体を機械的に撹拌する。その後、２０分間隔で、濃度３６．５％の塩酸各２ｃｍ３を２回導入する。次いで、懸濁液を減圧濾過する。固体残渣を温度９０℃の脱イオン水１ｄｍ３で洗浄する。濾液を捨て、固体残渣を反応容器に移し、そこに濃度４０％の水酸化ナトリウム水溶液５０ｃｍ３を導入する。温度９０℃を維持しながら６０分間、全体を機械的に撹拌する。懸濁液を減圧濾過し、濾液を捨て、固体残渣を温度９０℃の脱イオン水１．５ｄｍ３で洗浄し、次いで、それをチャンバ型乾燥機中、温度１０５℃で２４時間乾燥させる。灰分量が０．８％に減少した炭素生成物を得る。
【００３４】
実施例６
灰分量１８％および粒状化＜０．０６３ｍｍの未精製炭化物４ｇを、重炭酸ナトリウム２．６７ｇと、ボールミル中、振動周波数３０ｒｐｍで６０分間乾式混合する。得られた混合物５ｇを反応容器に移し、そこに温度９０℃の脱イオン水５０ｃｍ３および濃度３６．５％の塩酸７．５ｃｍ３を導入する。温度９０℃を維持する水浴中で３０分間、全体を撹拌する。次いで、懸濁液を減圧濾過する。固体残渣を温度９０℃の脱イオン水０．５ｄｍ３で洗浄する。濾液を捨て、固体残渣を反応容器に移し、そこに温度９０℃の脱イオン水５０ｃｍ３および濃度９５％の硫化水素酸５ｃｍ３を導入する。温度９０℃を維持しながら１５分間、全体を機械的に撹拌する。次いで、懸濁液を減圧濾過する。固体残渣を温度９０℃の脱イオン水１ｄｍ３で洗浄する。濾液を捨て、固体残渣を反応容器に移し、そこに濃度４０％の水酸化ナトリウム水溶液５０ｃｍ３および濃度２５％のアンモニア水１０ｃｍ３を導入する。温度９０℃を維持しながら１５分間、全体を機械的に撹拌する。懸濁液を減圧濾過し、濾液を捨て、固体残渣を温度９０℃の脱イオン水１．５ｄｍ３で洗浄し、次いで、それをチャンバ型乾燥機中、温度１０５℃で２４時間乾燥させる。灰分量が０．９％に減少した炭素生成物を得る。
【００３５】
実施例７
灰分量１８％および粒状化＜０．０６３ｍｍの未精製炭化物４ｇを、重炭酸ナトリウム２．６７ｇと、ボールミル中、振動周波数３０ｒｐｍで６０分間乾式混合する。得られた混合物５ｇを反応容器に移し、そこに温度９０℃の脱イオン水５０ｃｍ３および濃度３６．５％の塩酸７．５ｃｍ３を導入する。温度９０℃を維持しながら２０分間、全体を機械的に撹拌する。その後、濃度９５％の硫酸（ＩＶ）１０ｃｍ３を混合物に導入し、全体をさらに２０分間撹拌する。その後、濃度７０％のフッ化水素酸１０ｃｍ３を混合物に導入し、全体をさらに２０分間撹拌する。次いで、懸濁液を減圧濾過する。固体残渣を温度９０℃の脱イオン水１ｄｍ３で洗浄する。濾液を捨て、固体残渣を反応容器に移し、そこに濃度４０％の水酸化ナトリウム水溶液５０ｃｍ３を導入する。温度９０℃を維持しながら６０分間、全体を機械的に撹拌する。懸濁液を減圧濾過し、濾液を捨て、固体残渣を温度９０℃の脱イオン水１．５ｄｍ３で洗浄し、次いで、それをチャンバ型乾燥機中、温度１０５℃で２４時間乾燥させる。灰分量が１．６％に減少した炭素生成物を得る。
【国際調査報告】
2021521323.tif 000002
2021521323.tif 000003