(57)【要約】【課題】  多孔質粒子を効率的に輸送することができる多孔質粒子の減容化方法を提供する。【解決手段】  多孔質粒子を平均粒径０．２〜０．６ｍｍ又は最大粒径０．５〜１．０ｍｍに粉砕する。多孔質粒子を粉砕する工程と、粉砕した粒子を粒径０．５〜１．０ｍｍ以上と粒径０．５〜１．０ｍｍ未満とに分離する工程と、分離された粒径０．５〜１．０ｍｍ以上の粒子を再び粉砕する工程とを含むことが好ましい。多孔質粒子は、汚泥の炭化物を含むものが好ましい。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質粒子を平均粒径０．２〜０．６ｍｍに粉砕する多孔質粒子の減容化方法。
【請求項２】
多孔質粒子を最大粒径０．５〜１．０ｍｍに粉砕する多孔質粒子の減容化方法。
【請求項３】
多孔質粒子を粉砕する工程と、粉砕した粒子を粒径０．５〜１．０ｍｍ以上と粒径０．５〜１．０ｍｍ未満とに分離する工程と、分離された粒径０．５〜１．０ｍｍ以上の粒子を再び粉砕する工程とを含んでなる多孔質粒子の減容化方法。
【請求項４】
前記多孔質粒子が汚泥の炭化物を含むものである請求項１〜３のいずれかに記載の多孔質粒子の減容化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質粒子の減容化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粒子状の物質を輸送する場合、充填嵩密度が低いと、多量の空気を同時に輸送することとなり、効率良く輸送することができない。粒子の充填嵩密度を増加させようとした場合、一般的に、粒径の揃った、すなわち粒径分布のシャープな粒子群であれば、これを粉砕することで粒径分布を広くすることにより、粒子同士の空隙に小粒径の粒子が入り込み、嵩密度は増加する。しかしながら、当初から粒径分布が広い粒子群を減容する際には、粉砕による減容効果は望めない。
【０００３】
また、汚泥などの廃棄物を固体燃料化したものは、重量単価が安価であるため、低コストの減容化手法で嵩密度を増加させて輸送することが望まれている。特開平１１−２２８９７９号公報には、固形燃料の燃焼効率を向上させる観点から、汚泥を固体燃料化したものを粉砕機で粒径１０〜５００μｍの微粉体にする方法が記載されている。しかしながら、このような微粉体にまで粉砕するのはバーナーで浮遊燃焼を行う為には必要であるが、ハンドリングや、粉塵飛散性、粉塵爆発などの危険性を考えると、バーナー投入直前に微粉砕操作することが望ましく、単に減容、輸送の為に、前記粒度まで微粉砕を行うのはコストや前述の取扱いの観点からも問題がある。
【特許文献１】特開平１１−２２８９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、粒子の効率的な輸送を行うことができる多孔質粒子の減容化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明に係る多孔質粒子の減容化方法は、その一態様として、多孔質粒子を平均粒径０．２〜０．６ｍｍに粉砕することを特徴とする。また、本発明に係る多孔質粒子の減容化方法は、別の態様として、多孔質粒子を最大粒径０．５〜１．０ｍｍに粉砕することを特徴とする。
【０００６】
多孔質粒子を粉砕すると、粒子内部に存在する空隙が粒子表面に現れ、そこに粉砕された粒子が入り込み、嵩密度が増加する。一方、粉砕を過度に行っても、多孔質構造が破壊された多孔質体でない粒子の粉砕が増加し、かつ粒径分布が狭くなるため、逆に嵩密度が低下する。よって、多孔質粒子を平均粒径０．２〜０．６ｍｍ又は最大粒径０．５〜１．０ｍｍにすることで、高い嵩密度を得ることができる。本発明における「平均粒径」は、粒子群に対し、篩分法により得た各粒度の篩い下の全粒子重量から得られる積算分布より、積算量５０％となる粒径値をいう。また、本発明における「最大粒径」は、粒子群を所定篩い目以上の粒子を繰り返し粉砕することによって所定粒径以下にした際の粒径をもって最大粒径いう。
【０００７】
本発明に係る多孔質粒子の減容化方法は、また別の態様として、多孔質粒子を粉砕する工程と、粉砕した粒子を粒径０．５〜１．０ｍｍ以上と粒径０．５〜１．０ｍｍ未満とに分離する工程と、分離された粒径０．５〜１．０ｍｍ以上の粒子を再び粉砕する工程とを含んでなることを特徴とする。
【０００８】
このように、粉砕した粒子を粒径０．５〜１．０ｍｍ以上と粒径０．５〜１．０ｍｍ未満とに分離して、粒径０．５〜１．０ｍｍ以上の粒子を再び粉砕することで、効率的に最大粒径が０．５〜１．０ｍｍの多孔質粒子を得ることができる。
【０００９】
前記多孔質粒子としては、多孔質体であれば特に限定されないが、汚泥の炭化物を含むものが好ましい。汚泥炭化物は重量単価が安価で嵩密度が低いので、減容化せずに輸送すると単価に比べて高いコストがかかる。本発明に係る多孔質粒子の減容化方法によれば、汚泥炭化物の嵩密度を当初の約３〜４倍にでき、輸送コストを大幅に減少することができる。
【発明の効果】
【００１０】
このように、本発明によれば、粒子の効率的な輸送を行うことができる多孔質粒子の減容化方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明に係る多孔質粒子の減容化方法を実施するためのシステムの一例を示す模式図である。図１に示すように、本システムは、下水汚泥１を脱水する脱水機１１と、脱水した下水汚泥に熱風を直接接触させて乾燥する乾燥炉１２と、乾燥させた下水汚泥を炭化処理する外熱式ロータリーキルン型の炭化炉１３と、炭化炉１３で生成した熱分解ガス中から炭化物を分離除去するサイクロン１４と、炭化炉１３及びサイクロン１４から得られた炭化物を粉砕する粉砕機１５と、粉砕した炭化物を所定の粒径以下にする篩い機１６とから主に構成されている。
【００１２】
乾燥炉１２は、熱風を直接接触させる方式に限定されず、脱水汚泥を燃焼させずに乾燥できるものであれば特に限定されない。炭化炉１３は、外熱式ロータリーキルン型のものに限定されず、内燃式でも、流動床型又はスクリュー型でも良い。なお、図１では、乾燥炉１２と炭化炉１３は別々の設備として図示してあるが、一体型の乾燥炭化炉としても良い。粉砕機１５は、粒子を所定の粒径に粉砕できるものであれば特に限定されないが、ボールミルや磨り潰し式のミルなどといった、摩砕効果を有するミルが好ましい。これは摩砕式で粉砕された粒子のほうが、衝撃式で粉砕された粒子形状に比べ、粒子の角がとれ、比較的滑らかな表面を持つ、粒子の充填効率の高い粒子形態をとり、なお且つ、粒径分布がより広範囲なものが得られるといった特性をもち、嵩密度が高くなる傾向にあるためである。篩い機１６は、０．５〜１．０ｍｍの網目を有するものであれば特に限定されないが、振動篩い機や回転式篩い機などが好ましい。
【００１３】
本システムには、炭化炉１３内で生成する熱分解ガスを燃焼する燃焼炉２１と、燃焼炉２１で発生する燃焼排ガスを炭化炉１３及び乾燥炉１２へと順に供給するラインとが設けられている。また、炭化炉１３及び乾燥炉１２から排出された排ガスを系外に排気するためのラインが設けられており、このラインには、空気予熱器２２、熱交換器２３、排ガス処理装置２４、煙突２５が設けられている。
【００１４】
以上の構成によれば、先ず、脱水機１１に下水汚泥１を導入し、下水汚泥１の水分が約８０％になるぐらいまで脱水する。なお、本発明で対象となる汚泥は、炭化処理により固体燃料化できる有機性の汚泥であれば下水汚泥に限定されるものではなく、例えば、食品汚泥、製紙汚泥、ビルピット汚泥、消化汚泥、活性汚泥なども適用できる。また、汚泥に加え、木質系バイオマスなどの炭化処理によって炭化物を生成することができる添加物を加えることもできる。脱水した下水汚泥は、乾燥炉１２に供給する。
【００１５】
乾燥炉１２では、汚泥の水分が約３０％ぐらいになるまで汚泥を乾燥する。乾燥させた汚泥は、炭化炉１３に導入する。炭化炉１３では、汚泥を酸素が欠乏した雰囲気下で約３００〜６００℃に加熱して炭化処理を行い、熱分解ガスと固体燃料である炭化物とを生成する。熱分解ガスは、サイクロン３２で炭化物を分離除去した後、燃焼炉２１に導入する。炭化物は、炭化炉１３及びサイクロン１４から回収する。
【００１６】
炭化炉１３で生成した熱分解ガスは、燃焼炉２１において、空気予熱器５４で予熱した燃焼用の空気と、乾燥炉１３から排気され熱交換器２３で加熱した排ガスと、助燃料とともに燃焼する。この燃焼により発生した燃焼排ガスは、炭化炉１３外熱部に導入し、炭化処理の熱源として使用する。炭化炉１３外熱部から排出された燃焼排ガスの一部は乾燥炉２０に導入され、燃焼排ガスの残部は、空気予熱器２２、熱交換器２３、排ガス処理装置２４を経て、煙突５０から系外に排出される。
【００１７】
炭化炉１３及びサイクロン１４から回収した炭化物は粉砕機１５で粉砕する。炭化炉１３で炭化処理された炭化物は約１〜８ｍｍの平均粒径を有しているが、粉砕することにより約０．５〜１．０ｍｍ以下に粉砕する。粉砕された炭化物は、篩い機１６に供給する。篩い機１６では炭化物を粒径０．５〜１．０ｍｍ以上と粒径０．５〜１．０ｍｍ未満とに分離し、粒径０．５〜１．０ｍｍ以上の炭化物は、粉砕機１５に戻して再び粉砕する。篩い機１６で分離された粒径０．５〜１．０ｍｍ未満の炭化物は、トラックなどの輸送機器１７に積載し、石炭代替燃料として使用するために火力発電所などに運搬する。
【００１８】
このように粉砕機１５と篩い機１６で粉砕と選別分離とを繰り返すことで、最大粒径が０．５〜１．０ｍｍ（平均粒径は０．２〜０．６ｍｍ）の炭化物を得ることができる。平均粒径が当初約１〜８ｍｍあった炭化物は、嵩密度が約０．２であるが、最大粒径０．５〜１．０ｍｍ（平均粒径は０．２〜０．６ｍｍ）になるように粉砕することで、嵩密度を約０．７〜０．８にまで向上させることができる。よって、炭化物の体積を当初の約３分の１から４分の１にまで減容することができるので、例えば、トラック等の輸送機器で運搬する場合、輸送コストを約３分の１から４分の１に低減することができる。なお、最大粒径を０．５ｍｍ未満（平均粒径は０．２ｍｍ未満）にしても、多孔質構造が破壊され、粒度分布も狭くなるので、嵩密度の増加は見られず、逆に減少してしまう。
【００１９】
図２は、火力発電所での炭化物の供給方法の一例を示す模式図である。図２に示すように、火力発電所の石炭焚きボイラ３０には、石炭３を微粉砕して浮遊燃焼させるためのミル３１が設けられている。ミル３１は、石炭の粒径を７５μｍ（２００メッシュ）パス８０％に粉砕できるものが好ましい。このミル３１に、石炭３とともに上記で得られた炭化物５を供給することで、最大粒径が０．５〜１．０ｍｍ（平均粒径は０．２〜０．６ｍｍ）の炭化物５は、石炭３とともに７５μｍ以下にまで微粉砕してから、石炭焚きボイラ３０に供給することができる。したがって、炭化物５は最大粒径が０．５〜１．０ｍｍのままで火力発電所に輸送しても、石炭焚きボイラ３０に供給する際に石炭３とともに微粉砕されるので、あらためて炭化物５のみを微粉砕する必要がなく、減容化に必要な操作のみを行えばよい。
【実施例】
【００２０】
下水汚泥を炭化する前に水分３０％に乾燥した下水乾燥汚泥を、連続式の間接加熱式のロータリーキルン炉において酸素が欠乏する雰囲気中において約４００℃で炭化処理し、これにより得られた炭化物の平均粒径を篩分法により、また所定容量の容器に充填した際の重量を計測して嵩密度を測定したところ、平均粒径は３．０ｍｍ、嵩密度は０．１８であった。これを粉砕機（ポットミル）で粉砕し、粉砕した炭化物を１．０ｍｍの網目を有する篩いで選別した。篩いを通過しなかった炭化物については再び粉砕機で粉砕した。全ての炭化物が上記の篩いを通過するまで粉砕を繰り返し、最大粒径１．０ｍｍの炭化物を得た。この炭化物の平均粒径と嵩密度とを測定したところ、平均粒径は０．６ｍｍ、嵩密度は０．８２であった。
【００２１】
１．０ｍｍの網目を有する篩いに代えて、０．１ｍｍ、０．５ｍｍ、１．４ｍｍ、２．３６ｍｍの網目を有する篩いをそれぞれ使用したことを除き、上記と同様の手順にて炭化物の減容化を行った。なお、平均粒径の測定は、０．５ｍｍの網目の場合のみ行った。これらの結果を図３に示す。
【００２２】
また、炭化物を篩いによる分離を行わずに粉砕したことを除き、上記と同様の手順にて炭化物の減容化を行った。その結果、平均粒径が０．４ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、１．４ｍｍの炭化物を得た。これらの炭化物の嵩密度を測定し、その結果を図３に示す。さらに、下水汚泥を水分８５％に脱水した下水脱水汚泥を炭化処理して得られた炭化物の平均粒径と嵩密度とを測定したところ、平均粒径は５．７ｍｍで嵩密度は０．１８であった。
【００２３】
図３に示すように、炭化処理で得られる炭化物は平均粒径が約６ｍｍで嵩密度が約０．２であったが、最大粒径を０．５〜１．０ｍｍ（平均粒径は０．２〜０．６ｍｍ）になるまで粉砕することで、嵩密度を約０．７〜０．８に向上することができた。よって、炭化物の体積を当初の約４分の１に減容化することができた。一方、最大粒径を０．１ｍｍまで粉砕したものは、嵩密度が０．５６であった。当初の嵩密度に比べると減容化されているものの、最大粒径０．５〜１．０ｍｍに比べて嵩密度は大幅に減少した。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る多孔質粒子の減容化方法を実施するための一例を示す模式図である。
【図２】本発明に係る多孔質粒子の減容化方法により得られた粒子の供給方法の一例を示す模式図である。
【図３】炭化物の粒径に対する嵩密度を表すグラフである。
【符号の説明】
【００２５】
１  下水汚泥
３  石炭
５  炭化物
１１  脱水機
１２  乾燥炉
１３  炭化炉
１４  サイクロン
１５  粉砕機
１６  篩い機
１７  輸送機器
２１  燃焼炉
２２  空気予熱器
２３  熱交換器
２４  排ガス処理装置
２５  煙突
３０  石炭焚きボイラ
３１  ミル
【図１】
2005211701.tif 000003
【図２】
2005211701.tif 000004
【図３】
2005211701.tif 000005