(57)【要約】【課題】使用済みのまくら木を無害化して燃料として再利用することができる木炭の製造方法を提供する。【解決手段】木炭の製造方法に関する。まくら木を５００〜８００℃の温度で１〜５時間乾留する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
まくら木を５００〜８００℃の温度で１〜５時間乾留することを特徴とする木炭の製造方法。
【請求項２】
まくら木として、クレオソート油で処理した木材製のものを用いることを特徴とする請求項１に記載の木炭の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用済みのまくら木を資源として再利用することができる木炭の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
まくら木は、軌道の道床の上に配置してレール間隔を一定に保たせ、また、レールの受ける車両荷重を道床の上に分散させるための角柱であり、従来はこのようなまくら木としては木材製のものが使用されていたが、現在は主にコンクリート製のものが使用されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
そして、耐用年数を過ぎた木材製のまくら木は、近年のガーデニングブームの影響を受けて、家庭用園芸材料などとして有価で売却され、資源の有効活用が図られていた。
【特許文献１】特開２００２−２４２１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、平成１６年に「有害物質を含有する家庭用品の規制に関する法律」が改正され、木材製のまくら木を家庭用品として販売等することが禁止されることになった（同法第５条）。すなわち、木材製のまくら木は、耐久性を与えるためにクレオソート油で処理されているが、このクレオソート油に有害物質として発癌性を有するアントラセン類（ジベンゾ［ａ・ｈ］アントラセン、ベンゾ［ａ］アントラセン、ベンゾ［ａ］ピレン）が含有されているのである。
【０００５】
そのため現在は処理費用を支払ってまくら木を廃棄物として処分せざるを得ないが、この処理費用は年間２００００万円と巨額に上り、これが今後数十年間継続するものと考えられている。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、使用済みのまくら木を無害化して燃料として再利用することができる木炭の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る木炭の製造方法は、まくら木を５００〜８００℃の温度で１〜５時間乾留することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１において、まくら木として、クレオソート油で処理した木材製のものを用いることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の請求項１に係る木炭の製造方法によれば、使用済みのまくら木を無害化して燃料として再利用することができるものである。
【００１０】
請求項２に係る発明によれば、有害なクレオソート油を分解して無害化することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
本発明においてまくら木としては、クレオソート油で処理した木材製のものを用いることができる。具体的には、加圧式クレオソート油防腐処理まくら木（規格番号：ＪＩＳＡ９１０４）を用いることができる。このようなまくら木には有害物質としてアントラセン類（ジベンゾ［ａ・ｈ］アントラセン、ベンゾ［ａ］アントラセン、ベンゾ［ａ］ピレン）が含有されている。なお、クレオソート油で処理したまくら木であれば、耐用年数が過ぎていないものを用いてもよい。
【００１３】
そして、本発明においては上記のようなまくら木を炭化して炭化物（木炭）を生成するものである。図１はまくら木１を炭化するのに用いられる炭化装置の一例を示すものであり、この炭化装置は、まくら木１が収容される内釜２を外釜３の内部に設けて二重構造に形成されている。このようにして内釜２と外釜３との間に断熱及び保温のための空間４が形成される。炭化装置には蓋５が設けられており、この蓋５を開けることによってまくら木１を内釜２の内部に収容することができ、また、この蓋５を閉じることによって外部の空気が内釜２の内部に流入するのを阻止することができる。また、炭化装置には内釜２の内部に連通するガス流入管６及びガス流出管７が設けられており、窒素ガス等の不活性ガスをガス流入管６を通じて内釜２の内部に流入させることによって内釜２の内部を不活性ガスでパージすることができると共に、乾留時に内釜２の内部に発生する乾留ガスをガス流出管７を通じて内釜２の外部に流出させることができる。さらに、炭化装置にはバーナー等の加熱装置８が設けられており、この加熱装置８によって内釜２を加熱することができるようになっている。なお、排気は内釜２と外釜３との間の空間４に連通して設けられた排気管９によって行うことができる。
【００１４】
上記のように形成された炭化装置を用いてまくら木１を炭化するにあたっては、まず炭化装置の蓋５を開けて内釜２の内部にまくら木１を収容した後蓋５を閉じる。このとき収容されるまくら木１の量は内釜２の大きさに応じて適宜に調整することができるが、例えば、１８００〜３０００ｋｇ程度である。次にガス流入管６を通じて窒素ガス等の不活性ガスを内釜２の内部に流入させ、内釜２の内部を不活性ガスでパージする。これにより内釜２の内部の空気が除去され、まくら木１が燃焼して灰になるのを防止することができる。その後、加熱装置８によってまくら木１を５００〜８００℃の温度で１〜５時間乾留するものである。このように酸素が存在しない無酸素雰囲気下においてまくら木１を高温に加熱することによって、まくら木１に含有されているアントラセン類（ジベンゾ［ａ・ｈ］アントラセン、ベンゾ［ａ］アントラセン、ベンゾ［ａ］ピレン）等の有害物質が分解され、無害化された炭化物を得ることができるものである。そしてこの炭化物は、ＳＬ（蒸気機関車）の燃料として使用することができるほか、ボイラー、高炉、焼却炉の燃料としても使用することができるものである。さらに、乾留ガスを冷却して、副生成物として得られる油も燃料として使用することができるものである。このように本発明によれば、使用済みのまくら木１を巨額な費用をかけて廃棄物として処分することなく、無害化して燃料として再利用することができるものである。しかし、乾留温度が５００℃より低いと、炭化物を得るのに長時間かかると共に有害物質を十分に分解することができないものであり、逆に、乾留温度が８００℃より高いと、瞬時に発生するガス量が多くなって制御困難になり、最悪の場合には炭化装置が爆発するおそれがある。また、乾留時間が１時間より短いと、炭化が不十分であると共に有害物質を十分に分解することができないものであり、逆に、乾留時間が５時間より長いと、加熱のための燃料代がかかる上に、一定の時間（例えば１ヶ月）に処理できるまくら木の量が減り、プラントの生産性が悪化すると共に、長時間の加熱によりプラントの劣化が進行するものである。
【実施例】
【００１５】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００１６】
１．原材料の性状
１．１  まくら木中のクレオソート油の含浸状態
代表的なまくら木を選定するために、クレオソート油の含浸状態を指標とした。大阪府、兵庫県内の集積地より任意のまくら木を１０本ずつ選定し、各まくら木について中心部と表層部のクレオソート油を分析した。クレオソート油は混合物であり、定量的に分析はできないため、アントラセン類の分析を行い、これを選定の指標とした。なお、いずれのまくら木も加圧式クレオソート油防腐処理まくら木（規格番号：ＪＩＳＡ９１０４）である。
【００１７】
分析方法としては、昭和４９年厚生省令第３４号「有害物質を含有する家庭用品の規制に関する法律施行規則」に定める方法を使用した。分析結果は以下のとおりとなった。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
【表２】
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【００２０】
アントラセン類がほとんど検出されなかった大阪Ｎｏ．５、兵庫Ｎｏ．５及びＮｏ．１０を除いたまくら木のアントラセン類に関するデータは以下のとおりとなった。
【００２１】
【表３】
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【００２２】
そして、統計値の平均に近いもの、最大に近いもの、最小に近いものを分析対象の候補として選定した。具体的には、統計値の平均に近いものとして大阪Ｎｏ．２、最大に近いものとして兵庫Ｎｏ．９、最小に近いものとして兵庫Ｎｏ．３を選定した。
【００２３】
２．炭化試験
２．１  プラント試験基礎データ
プラント設計時の基礎データを得るために、図１に示すような炭化装置を備えたミニプラントにおいて炭化試験を行った。結果は以下のとおりとなった。
【００２４】
【表４】
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【００２５】
５００〜５５０℃で２時間程度乾留することで炭化が完了した。また、生成した炭化物の量はまくら木の量に対して１８〜３２％であった。また、発生したガス量はまくら木１ｋｇに対して８３〜９３リットルであった。
【００２６】
２．２  有害物質の含有試験
炭化試験により得られた炭化物及び油中の有害物質を分析した。特にアントラセン類については排水中に含有される量の分析も行った。分析結果は以下のとおりとなった。なお、排水は、乾留ガス中に含有されている水分がガス流出管７の先で凝縮して生じたものである。
【００２７】
【表５】
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【００２８】
【表６】
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【００２９】
【表７】
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【００３０】
参考例として、兵庫Ｎｏ．９を５００℃の温度で５分間乾留して得られた炭化物の分析結果を以下に示す。
【００３１】
【表８】
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【００３２】
アントラセン類が残留し、判定基準を超えていることが分かる。
【００３３】
３．燃料試験
３．１  炭化物試験
炭化物が燃料として利用できることを確認するための試験を行った。具体的には、規格番号：ＪＩＳＭ８８１３、ＪＩＳＭ８８１２、ＪＩＳＭ８８１４、ＪＩＳＫ２５４１に準拠する各試験を行った。試験結果は以下のとおりとなった。
【００３４】
【表９】
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【００３５】
いずれの炭化物も燃料基準（［表９］の一般的な条件）を満足していることが分かる。なお、蒸気機関車に使用される石炭の分析値として、梅小路使用石炭分析値も上記［表９］に示す。
【００３６】
３．２  油分析
発生油の性状を確認するための試験を行った。具体的には、カールフィッシャー容量法、規格番号：ＪＩＳＭ８８１４、ＪＩＳＫ２５４１に準拠する各試験を行った。試験結果は以下のとおりとなった。
【００３７】
【表１０】
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【００３８】
いずれの油も燃料基準（［表１０］の一般的な条件）を満足していることが分かる。
【００３９】
４．灰の分析
炭化物を燃焼して得られた灰が産業廃棄物の処理基準を満足することを確認するために、炭化物を焼却した後に残留する灰の溶出試験及び含有試験を行った。これらの試験は「産業廃棄物に含まれる金属等の検定方法」に準拠するものである。試験結果は以下のとおりとなった。
【００４０】
【表１１】
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【００４１】
【表１２】
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【００４２】
５．まとめ
まくら木はアントラセン類の濃度（クレオソート油の濃度）にかかわらず、５００〜５５０℃で２時間程度乾留することにより炭化され、炭化物にはアントラセン類がほとんど残留しないことが分かった。
【００４３】
また、クレオソート油に含有されているアントラセン類は炭化の過程で８４〜９０％程度が分解除去され、水素ガス、メタンガス、エタンガス等になるものと推定される。分解されなかったアントラセン類は大部分が油中に留出することが分かった。なお、業務用の油の燃料基準は、発熱量、水分及び塩素量のみによって決まるので、アントラセン類が留出していても差し支えない。
【００４４】
また、得られる炭化物の量はまくら木の量に対して１８〜３２％であった。
【００４５】
また、炭化の際に発生するガス量はまくら木１ｋｇに対して８３〜９３リットルであった。
【００４６】
また、炭化物は燃料として十分な発熱量を持ち、有害物質も含有されていないことが分かった。
【００４７】
また、副生成物として得られる油も一般的な燃料基準を満足していることが分かった。
【００４８】
また、灰は一部に鉛が含有されているが、溶出試験では検出されなかったため、一般の廃棄物として処分可能と考えられる。
【００４９】
なお、本発明は上述した実施例に限定されないのはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】炭化装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  まくら木
【図１】
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