专利名称：碳化物制造装置以及碳化物制造方法
技术领域：
本发明涉及一种碳化物制造装置以及碳化物制造方法，更详细地讲，涉及一种可抑制旋转炉体内的碳化物发生架桥(ブリツジ)，同时，可抑制碳化物的附着、可高效地制造品质一定且优质的碳化物的碳化物制造装置以及碳化物制造方法。
本发明可特别有效地利用于以废轮胎作为原料制造品质一定且优质的活性炭的技术。
背景技术：
近年来，随着汽车的普及，废轮胎产生量急剧增加，并且，因处置场所的处理能力等问题，很难将其全部仅靠废弃加以处置，为此，研究了废轮胎的有效再利用的方法。从该观点出发，提出了将废轮胎作原料来制造活性炭的各种技术(例如参照专利文献1～3)。
例如，在专利文献1中，公开了一种旋转炉式的碳化物制造装置，该装置具有在内周面侧设置有螺旋突条而形成的筒状炉本体，通过使该炉本体旋转并向内部吹送热风，将从一端侧投入到该炉本体内的废轮胎粉碎而形成的碎片由螺旋突条进行搅拌，同时，从炉本体的一端向另一端输送并加热，以制造活性炭。
但是，在专利文献1中，尽管是由螺旋突条将碎片拢起并搅拌，但由此并不能充分地搅拌碎片，会发生碎片架桥(结块)，不能获得品质一定的优质(例如，高比表面积等)活性炭。另外，在螺旋突条上易附着碳化物，需要频繁地进行其清洁等工作。此外，因采用所谓的气体激活法(水蒸气激活法)，因此存在适用原料受限、制造工序复杂等的问题，不适于以废轮胎作为原料、制造活性炭的技术。
另外，例如在专利文献2中，公开了一种如下的由本申请人提出的技术，即，具有在加热炉内可自由旋转地支承的六角筒状的碎片保持器(旋转炉体)，和使该碎片保持器旋转的旋转驱动机构，将投入碎片保持器中的规定量的废轮胎碎片在与氢氧化碱金属接触的状态下加热以制造活性炭。由此，可以废轮胎为原料获得较优质的活性炭。
但是，在专利文献2中，虽然通过多角状(6角状)的碎片保持器4的各角部拢起、搅拌碎片，但由此并不能充分地搅拌碎片，同样存在着产生碳化物架桥的情况，此时，不能获得品质一定的优质活性炭。另外，由于在碎片保持器4中形成用于使碎片和氢氧化碱金属接触的多个贯通孔43，因此在这些贯通孔43中会附着碳化物，需要频繁地进行其清扫等工作。另外，从耐热强度性的观点考虑，碎片保持器4需要由高价的材料制成，具有装置整体的成本较高的问题。
此外，在专利文献2中，由于在加热炉2内，设有多角状(6角状)的碎片保持器4、接收氢氧化碱金属的桶3和划分加热室的内框体20，因此为复杂的多重筒的构造，依然具有装置整体的成本较高的问题。另外，与装置整体的大小相比，碎片向碎片保持器的投入量较少，生产效率较低。
另外，在专利文献2中，在从构成加热炉2的炉本体7上拆下盖体8的状态下，需要开启碎片保持器4的板材44a、投入碎片，或使槽桶3与碎片保持器4一同反转以排出碳化物，成为复杂的投入和排出处理。
此外，例如在专利文献3中，公开了一种通过将废轮胎碎片化，将其与氢氧化钾等碱金属盐混合并加热，以制造活性炭的技术。可是，在专利文献3中，使用的药品(氢氧化钾等)的价格较高，要求在进一步降低制造成本的同时提高所获得的活性炭的品质。
专利文献1日本特开平9-227112号公报专利文献2日本特开2003-64372号公报专利文献3日本特开平4-292409号公报发明概述由上，本发明就是鉴于上述实际情况而提出的，其目的在于提供一种可抑制旋转炉体内的碳化物发生架桥，同时，可抑制附着碳化物，可高效地制造品质一定的优质碳化物的碳化物制造装置以及碳化物制造方法。
本发明如下所述。
1.一种碳化物制造装置，其特征在于，具有加热炉，在该加热炉内可自由旋转地支承着的旋转炉体，使该旋转炉体旋转的旋转驱动机构，和向所述旋转炉体施加振动的振动施加机构。
2.一种碳化物制造装置，其特征在于，具有加热炉，在该加热炉内可自由旋转地支承着的旋转炉体，使该旋转炉体旋转的旋转驱动机构，设置于所述旋转炉体的内面侧且通过所述旋转炉体的旋转、将投入该旋转炉体内的规定量的投入物拢起的上拢机构，和向所述旋转炉体施加振动的振动施加机构。
3.如2所述的碳化物制造装置，其特征在于，所述加热炉被可自由倾动地支承，同时，还具有使所述旋转炉体与该加热炉一同倾动的倾动驱动机构。
4.如3所述的碳化物制造装置，其特征在于，所述倾动驱动机构根据所述投入物的投入量、可使所述旋转炉体与所述加热炉一同倾动。
5.如2所述的碳化物制造装置，其特征在于，所述振动施加机构由至少一端部安装在所述旋转炉体的内面侧上的一个或多个链状部件构成。
6.如5所述的碳化物制造装置，其特征在于，多个所述链状部件沿着所述旋转炉体的旋转方向以规定的间隔设置，同时，相邻设置的所述链状部件中的一方为一端支承型，另一方为两端支承型。
7.如2所述的碳化物制造装置，其特征在于，所述上拢机构由一个或多个上拢部件构成，该上拢部件具有沿着所述旋转炉体的轴心(C)延伸的上拢部、与该上拢部相连且与所述旋转炉体的轴心(C)成规定的倾斜角(α)地沿着交差方向延伸的交差部，所述交差部与设置于所述旋转炉体的一端侧上的口部接近地设置。
8.如2所述的碳化物制造装置，其特征在于，所述旋转炉体形成为圆筒状。
9.如2所述的碳化物制造装置，其特征在于，在所述旋转炉体的一端侧上连结有沿着该旋转炉体的轴心(C)延伸且供给惰性气体的气体供给管，同时，在所述旋转炉体的另一端侧上连结有沿着该旋转炉体的轴心(C)延伸且将该旋转炉体内产生的排放气体进行排放的气体排放管的一端侧。
10.如9所述的碳化物制造装置，其特征在于，还具有与所述气体排放管的另一端侧连结并将所述排放气体进行除臭的除臭装置。
11.如10所述的碳化物制造装置，其特征在于，在所述气体排放管的另一端侧，通过冷却所述排放气体的冷却机、连结有上述除臭装置。
12.如10所述的碳化物制造装置，其特征在于，所述除臭装置具有加热机构、将由该加热机构加热的所述排放气体进行水洗的水洗机构、和将该水洗产生的水洗废液加以回收的废液回收机构。
13.如2所述的碳化物制造装置，其特征在于，所述投入物为粉碎废轮胎而形成的废轮胎碎片、和/或将该废轮胎碎片加热而形成的碳化碎片。
14.一种碳化物制造方法，使用1所述的碳化物制造装置，其特征在于，具有在加热炉内使旋转炉体旋转并将投入该旋转炉体内的投入物进行加热的加热工序，在该加热工序中，通过振动施加机构向上述旋转炉体施加振动。
15.一种碳化物制造方法，使用2所述的碳化物制造装置，其特征在于，具有在加热炉内使旋转炉体旋转并将投入该旋转炉体内的投入物进行加热的加热工序，在该加热工序中，通过上拢机构拢起所述投入物，同时，通过振动施加机构向所述旋转炉体施加振动。
16.如15所述的碳化物制造方法，其特征在于，还具有将投入所述旋转炉体前的所述投入物浸渍在碳酸碱金属溶液中的浸渍工序，在所述加热工序中，在所述旋转炉体内，将浸渍在所述碳酸碱金属溶液中的所述投入物与氢氧化碱金属混合并加热，同时，所述碳酸碱金属溶液为对所述加热工序中产生的排放气体进行水洗之际回收的水洗废液。
17.如15所述的碳化物制造方法，其特征在于，在所述加热工序中，在所述旋转炉体内，加热所述投入物、生成碳化物，然后，将该碳化物与氢氧化碱金属混合并加热、制成活性炭。
18.如15所述的碳化物制造方法，其特征在于，所述投入物为粉碎废轮胎而形成的废轮胎碎片，和/或加热该废轮胎碎片而形成的碳化碎片。
根据本发明的碳化物制造装置，若在加热的加热炉内使旋转炉体旋转，则由振动施加机构向旋转炉体施加振动。由此，可抑制旋转炉体内的碳化物发生架桥，同时，可抑制碳化物附着在旋转炉体内。其结果，能够高效地制造品质一定的优质碳化物。此外，作为装置全体可制成简便和低价的结构。
根据本发明的另一种碳化物制造装置，若在加热的加热炉内使旋转炉体旋转，则由上拢机构拢起投入物，同时，由振动施加机构向旋转炉体施加振动。由此，能够将投入物更可靠地拢起和搅拌，防止旋转炉体内的碳化物发生架桥，同时，可抑制碳化物附着在旋转炉体内。其结果，能够制造品种一定的优质碳化物。此外，作为装置全体可制成简便和低价的结构。
另外，在还具有倾动驱动机构的情况下，能够使旋转炉体与加热炉一同倾动至与投入物的投入或碳化物的排出等各种处理相适应的规定的倾斜角。
此外，在所述倾动驱动机构为根据所述投入物的投入量以使所述旋转炉体与所述加热炉一同倾动的结构的情况下，能够使旋转炉体与加热炉一同倾动至与投入物的投入量相适应的规定的倾斜角。
另外，在所述振动施加机构由链状部件构成时，能够通过旋转炉体的旋转，使链状部件与旋转炉体的内周面接触，向旋转炉体施加适当强度的振动。
另外，在多个所述链状部件沿着所述旋转炉体的旋转方向以规定间隔设置，并且该相邻设置的所述链状部件中的一方为一端支承型，另一方为两端支承型时，通过一端支承型的链状部件，可促进上拢机构进行的拢起作用，同时，通过一端支承型和两端支承型的链状部件，能够进一步向旋转炉体施加适当强度的振动。
此外，所述上拢机构由具有上拢部和交差部的上拢部件构成，在所述交差部与设置于所述旋转炉体的一端侧的供给、排出口部接近设置时，通过交差部，在旋转炉体正转之际，可抑制投入物向口部侧移动，同时，在旋转炉体逆转之际，可使碳化物朝口部侧积极移动。
另外，在所述旋转炉体形成为圆筒状的情况下，在一批次投料期间，能够投入更大量的投入物。
此外，在所述旋转炉体的一端侧上连结有气体供给管，同时，在所述旋转炉体的另一端侧上连结有用于排放气体的气体排放管的一端侧的情况下，能够容易地向旋转炉体内供给惰性气体，同时，能够容易地将旋转炉体内产生的排放气体排出。
在具有除臭装置时，能够将旋转炉体内产生的排放气体除臭。
另外，在所述气体排放管的另一端侧通过冷却所述排放气体的冷却机连结有所述除臭装置时，在从排放气体中回收了油成分后，能够进行除臭。
此外，在所述除臭装置具有加热机构、水洗机构和废液回收机构时，能够将旋转炉体内产生的排放气体更可靠的除臭。另外，能够回收水洗废液以再利用。
此外，在所述投入物为废轮胎碎片和/或碳化碎片时，以废轮胎作为原料，能够高效地制造品质一定的优质活性炭。
根据本发明的碳化物制造方法，若在加热的加热炉内使旋转炉体旋转，则由振动施加机构向旋转炉体施加振动。由此，在防止旋转炉体内的碳化物发生架桥的同时，能抑制碳化物附着在旋转炉体内。其结果，能够高效地制造品质一定的优质碳化物。
根据本发明的另一个碳化物制造方法，若在加热的加热炉内使旋转炉体旋转，则可由上拢机构拢起投入物，同时，可由振动施加机构向旋转炉体施加振动。由此，能够将投入物更可靠地拢起和搅拌，防止旋转炉体内的碳化物发生架桥，并抑制碳化物附着在旋转炉体内。其结果，能够高效地制造品质一定的优质的碳化物。
另外，还具有浸渍工序，在所述加热工序中，在所述旋转炉体内，在将浸渍在所述碳酸碱金属溶液中的所述投入物与氢氧化碱金属混合并加热，同时，在所述碳酸碱金属溶液为在水洗于所述加热工序中产生的排放气体之际回收的水洗废液时，能够将水洗废液再利用，降低氢氧化碱金属的使用量，大幅度降低制造成本。
另外，在所述加热工序中，在所述旋转炉体内，在加热所述投入物并生成碳化物，然后将该碳化物与氢氧化碱金属溶液混合并加热成活性炭的情况下，能够极大地提高制造效率。
此外，在所述投入物为废轮胎碎片和/或碳化碎片时，以废轮胎作为原料，能够高效地制造品种一定的优质活性炭。
图1为本实施例的碳化物制造装置的纵剖视图，图2为沿着图1的II-II线的剖视图，图3为图1的要部放大图，图4为说明除臭装置的要部剖视图，图5为说明投入物的拢起作用的作用说明图，图6为说明投入物的拢起作用的作用说明图，图7为说明加热炉的其他倾动形态的流程图。
发明内容
碳化物制造装置本发明的碳化物制造装置由下述的加热炉、旋转炉体、旋转驱动机构和振动施加机构构成。该碳化物制造装置例如可进一步具有后述的上拢机构、倾动驱动机构、除臭机构和冷却机。
上述“加热炉”的构造、形状、大小等没有特别限定。该加热炉例如可具有形成加热室的加热炉本体、安装于该加热炉本体上且可加热该加热室的加热机构(例如燃烧炉等)。另外，该加热炉例如围绕着水平轴可自由倾动地支承着。由此，可使加热炉倾动至适于投入物的投入或碳化物的排出等的所希望的倾斜角度。另外，上述加热炉本体例如可形成为方筒状，但是从容量和加工性的观点考虑，最好是形成为圆筒状。
上述“旋转炉体”只要可在加热炉内自由旋转地被支承，其构造、形状、大小等没有特别地限定。该旋转炉体通常围绕着其轴心可自由旋转地支承着。另外，该旋转炉体例如可具有设置在其周面侧的投入、排出用的开闭门。此外，该旋转炉体例如其一端侧可形成为投入、排出用的口部。并且，该旋转炉体例如正如后述实施例中说明的那样，可具有大径圆筒部、与该大径圆筒部的一端侧相连并缩径的锥部、和与该锥部的一端侧相连的小径的圆筒状口部。该旋转炉体例如可形成为方筒状，但从容量和加工性的观点考虑，最好是形成为圆筒状。另外，上述旋转炉体形成为方筒状时，通过该旋转炉体的旋转，通过旋转炉体的各周面的交差部拢起投入物。
另外，该旋转炉体，例如，在其一端侧连结有沿着该旋转炉体的轴心延伸且供给惰性气体(例如氮、氩、氦等)的气体供给管，同时，在其另一端侧连结有沿着该旋转炉体的轴心延伸且将旋转炉体内产生的排放气体进行排放的排气管的一端侧。
上述“旋转驱动机构”只要可使旋转炉体旋转，其构造、驱动形态等没有特别限定。该旋转驱动机构例如可具有控制机构、由该控制机构驱动控制的驱动机构(例如驱动电机、汽缸等)、以及将该驱动机构的动力传递给旋转炉体的动力传递机构。
上述“振动施加机构”只要可向旋转炉体施加振动，其构造、振动施加形态等没有特别限定。该振动施加机构例如可具有专用的驱动机构(例如驱动电机、汽缸等)、通过该驱动机构而与旋转炉体接触并施加振动的振动施加部件。从可获得更简便和低成本的构造的观点考虑，振动施加机构最好具有通过上述旋转炉体的旋转，而与该旋转炉体接触并向旋转炉体施加振动的振动施加部件。此时，该振动施加部件例如可设置于旋转炉体的外侧，但从可施加更恰当强度的振动的观点考虑，最好设置于旋转炉体的内侧。另外，作为该振动施加部件，例如可采用投入旋转炉体内且可自由移动(滚动)的球状部件、决状部件等。从可施加更恰当强度的振动的观点考虑，振动施加部件最好是至少一端部安装着的链状部件、绳状部件(例如，钢丝绳等)、杆状部件等。特别是，最好是至少一端部安装于旋转炉体的内面侧上的链状部件。该链状部件例如可以是只其一端部安装于旋转炉体内面侧上的一端支承型，也可以是其两端部安装于旋转炉体内面侧上的两端支承型。此外，该链状部件例如可以是多个环状部件顺序连结而成的构件，也可以是将多个连结部件顺序地可自由旋转地支承着的部件。
此外，该链状部件例如可沿着旋转炉体的旋转方向以规定间隔(最好是等间距间隔)设置多个。该多个链状部件的各端部例如可安装于后述的上拢部件上。另外，该多个链状部件例如可以全部为一端支承型，或者全部为两端支承型，或者是一端支承型和两端支承型的组合。从可施加更恰当强度的振动的观点考虑，正如后述的实施例所说明的，最好是多个链状部件中、与旋转炉体的旋转方向邻接设置的一方为一端支承型，而另一方为两端支承型。此时，特别是，最好一端支承型的链状部件沿着旋转炉体的轴心以规定的间隔设置多个，并且，两端支承型的链状部件沿着旋转炉体的轴心以规定的松弛量悬置安装(参照图1)。
上述“上拢机构”只要可设置在旋转炉体的内面侧且可通过旋转炉体的旋转而拢起投入物，其构造、形状、设置形态等没有特别的限定。该上拢机构例如可由沿着旋转炉体的轴心延伸的上拢部件构成。另外，作为该上拢部件的形状，例如可采用直线状、弯折状、弯曲状、螺旋状等。另外，作为该上拢部件的纵剖面形状，例如可为矩形、弯折状、弯曲状、异形状等。此外，作为该上拢部件的材质，例如可采用钢、陶瓷等。此外，该上拢部件例如在其表面可具有耐热涂层(最好为氧化铝涂层)。该上拢部件例如可沿着旋转炉体的旋转方向以规定间隔(最好为等间距间隔)设置多个。
此外，上述上拢部件例如具有沿着旋转炉体的轴心延伸的上拢部，和与该上拢部相连且向与旋转炉体的轴心和旋转炉体的旋转方向成规定的倾斜角地交差的方向延伸的交差部，该交差部可与设置于旋转炉体的一端侧的口部接近地配置。由此，若将交差部的交差角度或旋转炉体的旋转方向等设定为适当的值，则通过该交差部，在旋转炉体朝正方向旋转时，可抑制旋转炉体内的投入物朝口部侧的移动，同时，在旋转炉体朝逆方向旋转时，旋转炉体内的碳化物可朝口部侧积极地移动。
上述“倾动驱动机构”只要能够以形成规定角度的方式使旋转炉体与加热炉一同倾动，其构造、倾动形态等没有特别的限定。该倾动驱动机构例如可以具有控制机构、由该控制机构驱动控制的驱动机构(例如驱动电机、汽缸等)、将该驱动机构的动力向旋转炉体传递的动力传递机构。另外，该倾动驱动机构，例如如后述的实施例所说明的，可使旋转炉体与加热炉一同倾动至形成以下角度中的所希望的角度，即，旋转炉体的口部实质上朝向水平方向的倾斜角(例如0度等)、旋转炉体的口部从水平方向朝向斜上方向的倾斜角(例如45度等)、旋转炉体的口部从水平方向朝向斜下方向的倾斜角(例如-45度等)。另外，上述的“倾斜角”意思为旋转炉体的轴心与水平方向交差的角度。
另外，上述倾动驱动机构，例如可使旋转炉体与加热炉一同倾动至形成与投入物的投入量相对应的规定的倾斜角。由此，例如，在投入物的投入量在预先设定的基准投入量(设定值)以下时，可使加热炉和旋转炉体倾动至旋转炉体的口部实质上成为朝向水平方向的倾斜角(例如0度等)，而在投入物的投入量超过基准投入量时，可使加热炉和旋转炉体倾动至旋转炉体的口部成为从水平方向朝向斜上方的倾斜角(例如3度等)。因此，即使投入大量的投入物时，也能够更可靠地防止投入物从旋转炉体的口部漏出。
上述“除臭装置”只要可自由装卸地与上述气体排放管的另一端侧连结并且可将排放气体除臭，其构造、除臭形态等没有特别的限定。该除臭装置例如可具有加热机构(例如燃烧炉等)、将由该加热机构加热的排放气体进行水洗的水洗机构、和将由该水洗机构产生的水洗废液进行回收的废液回收机构。由此，能够将投入物与氢氧化碱金属(例如氢氧化钾和/或氢氧化钠等)进行混合加热之际产生的排放气体更可靠地除臭，同时，可将除臭过程中的水洗废液(例如碳酸钾和/或碳酸钠溶液等)进行回收，并如后述，作为投入前的投入物浸渍用的溶液进行再利用。该水洗机构例如可具有供给自来水的洒水喷嘴，和将以该洒水喷嘴喷出的自来水加以引导以形成水幕(流水カ-テン)的伞状部件。由此，可使由加热机构加热的排放气体通过水幕而进行水洗，然后将其向大气放出。另外，上述除臭装置可具有设置在排气通路中途的耐热性催化剂。
上述“冷却机”只要可自由装卸地连结到上述气体排放管的另一端侧并且可将排放气体冷却，其构造、冷却形态等没有特别的限定。上述除臭装置可自由装卸地连结在该冷却机上。从能够有效地回收排放气体中的油成分等观点考虑，该冷却机最好是水冷式。
上述“投入物”只要可投入旋转炉体内，其材质、投入量等没有特别的限定。作为该投入物，例如可采用废轮胎、废塑料、木屑、纤维屑、纸屑、污泥等。该投入物可以是例如粉碎废轮胎而形成的废轮胎碎片和/或加热废轮胎碎片而形成的碳化物(不限粉末、碎片)。该废轮胎碎片通常使用公知的粉碎机粉碎成所希望的大小。通常，使用公知的磁选机进行脱钢处理。另外，作为该废轮胎碎片的形状例如可采用方块状、纤维状等。上述粉末和碎片的形状、大小等没有特别的限定，在统称两者的情况下称作“碎片”。
作为由本碳化物制造装置制造的“碳化物”，例如可举出碳黑、活性炭、石墨等。
碳化物制造方法本发明的碳化物制造方法是使用上述的碳化物制造装置的碳化物制造方法，由下述的加热工序构成。该碳化物制造方法，例如可进一步具有后述的浸渍工序和清洗工序。另外，作为该碳化物制造方法中的投入物以及由该碳化物制造方法制造的碳化物，例如可适用在上述的碳化物制造装置中说明的上述投入物以及上述碳化物。
上述“加热工序”为，在上述加热炉内使上述旋转炉体旋转以将投入旋转炉体内的上述投入物加热之际，通过上述振动施加机构向旋转炉体施加振动的工序。该加热工序，例如可以通过上述上拢机构拢起投入物，同时，可由上述振动施加机构向旋转炉体施加振动。另外，该加热工序的加热条件等没有特别的限定，但例如，在要获得碳黑等的情况下，加热温度为400～550℃，最好为480～520℃。另外，在获得活性炭时，加热温度为800～950℃，最好为880～920℃。此时，作为加热环境，最好在惰性气体(氮气、氩气、氦气等)的环境下，特别是，若在氮环境下进行时，则可加大获得的活性炭的比表面积。
上述加热工序例如可以为，(1)在前述旋转炉体内，加热作为投入物的上述废轮胎碎片等的非碳化物原料，以生成碳黑碎片等的碳化物的工序，(2)在前述旋转炉体内，加热作为投入物的碳黑碎片等的碳化物，以生成活性炭或石墨等碳化物的工序，(3)在前述旋转炉体内，加热作为投入物的上述废轮胎碎片等的非碳化物原料，以生成活性炭或石墨等碳化物的工序。特别是，在上述(2)形态中，在使投入物与氢氧化碱金属混合时，可生成活性炭。
上述加热工序可以为，例如，在前述旋转炉体内，加热废轮胎碎片等的投入物以生成碳黑碎片等的碳化物，之后，将该碳化物与氢氧化碱金属混合、加热，以生成活性炭。由此，使用一台碳化物制造装置，就可从非碳化物原料中获得活性炭，与以往通常并用两台碳化装置和激活装置来获得活性炭的技术相比，可大大提高制造效率。特别是，该加热工序最好为，首先，将与旋转炉体相连的气体排放管与上述除臭装置连接，之后，在前述旋转炉体内，加热前述投入物(例如，上述的废轮胎碎片)，生成碳化物(例如，上述的碳化碎片等)，接着，将与旋转炉体相连的气体排放管通过上述冷却机而与上述除臭装置连结，接下来，将该碳化物与氢氧化碱金属混合并加热，制成活性炭。
上述“浸渍工序”为将投入前述旋转炉体前的前述投入物浸渍在碳酸碱金属溶液中(例如，碳酸钾和/或碳酸钠溶液等)的工序。该浸渍条件等没有特别的限定，可通过常温下搅拌而进行，或通过加热而进行。通过具有该浸渍工序，不仅能够除去附着在投入前的投入物上的油成分等的污物，而且在通过在该投入物的表面上附着碳酸碱金属，以此将以后的投入物与氢氧化碱金属(例如氢氧化钾和/或氢氧化钠等)混合并加热之际，也能够抑制氢氧化碱金属的使用量。另外，从在可获得更优质的活性炭的同时，可抑制活性炭附着到旋转炉体上的观点考虑，最好上述碳酸碱金属溶液为碳酸钾溶液，同时，最好上述氢氧化碱金属为氢氧化钾。
作为上述“碳酸碱金属溶液”，虽然可使用使碳酸碱金属在水等水类溶剂中溶解并调整的溶液，但如上所述，也可使用在水洗由加热工序产生的排放气体之际回收的水洗废液、在后述的清洗工序中回收的清洗废液、在两个工序中回收的废液混合物等。由此，能够有效地利用活性炭制造过程中产生的水洗废液或清洗废液。另外，由于在上述加热工序中，在将投入物与氢氧化碱金属混合并加热之际，产生碳酸碱金属，所以，若水洗加热时的排放气体或清洗加热后的碳化物，则将产生含有碳酸碱金属的废液。
上述“清洗工序”为清洗在前述加热工序中获得的碳化物的工序。通过具有该清洗工序，能够将残存在获得的碳化物(粗活性炭等)的表面上的成分除去。该清洗方法、条件没有特别的限定，作为该清洗液，使用水、温水等的水类溶剂。由此，可回收含有碳酸碱金属的清洗废液，能够如上述地进行再利用。另外，若使用酸性溶液作为清洗液、将活性炭浸渍并清洗，则能够将残存在碳化物(粗活性炭)表面的碳酸钾等的碱成分中和除去，同时，能够除去残存在碎片中的锌等的重金属成分，因此很理想。另外，在该清洗工序中，清洗后的活性炭的干燥条件等没有特别的限定，可以自然干燥，或者使用干燥机进行的加热干燥。
实施发明的最佳实施例(1)碳化物制造装置的结构以下，使用附图、通过实施例具体地说明本发明。
本实施例的碳化物制造装置1如图1和图2所示，基本上由可围绕水平轴自由倾动地支承着的加热炉2、使该加热炉2倾动的倾动驱动机构3、在该加热炉2内可围绕着轴心C自由旋转地支承着的旋转炉体4、使该旋转炉体4旋转的旋转驱动机构5、通过该旋转炉体4的旋转将投入旋转炉体4内的投入物拢起的上拢部件6以及向该旋转炉体4施加振动的链状部件7a，7b构成。
上述加热炉2具有在其内部形成加热室8a的圆筒状的加热炉本体8。在该加热炉本体8的周面上安装着上下一对燃烧炉9。并且，通过由控制机构15加热控制这一对燃烧炉9，以此将加热室8a内升温、降温到任意的温度。另外，在加热炉本体8的周面的左右两侧突出设置有左右一对的支承轴10，通过轴承12将这一对支承轴10可自由倾动地支承于设置于地面上的左右一对的支架11上。在一方的支承轴10(图2中右侧)上，通过联轴器13连结有与内置有减速机构和制动机构(未图示)的倾动电机14的驱动轴。因此，通过由控制机构15驱动控制该倾动电机14，可以以形成所希望的倾斜角的方式使旋转炉体8与加热炉2一同倾动。具体地讲，倾动加热炉2和旋转炉体8，以使旋转炉体8的轴心C处于朝向水平的状态(图1中实线所示)、旋转炉体8的轴心C处于朝向与水平相交差的方向的状态(图1中虚线所示)等。另外，上述控制机构15通常内置于控制盘内，对设置于该控制盘中的输入机构(例如开关、键盘等)、显示机构(例如LED显示装置等)等进行输入输出控制。
在此，可以说由上述倾动电机14和控制机构15等，构成本发明的“倾动驱动机构”。
上述旋转炉体4具有大径圆筒部16a、与该大径圆筒部16a相连的锥部16b、以及与该锥部16b相连且一端侧开口的小径圆筒口部16c(作为本发明的“口部”例示。以下，简称为口部16c)。另外，在该大径圆筒部16a的一端侧设有支承轴部16d。并且，该旋转炉体4的支承轴部16d和口部16c插通加热炉本体8的两端侧形成的支承孔8b，同时，向加热炉本体8的两端外侧突出，并由引导滚筒17引导支承。另外，在设置于加热炉本体8的外周端部上的支承部件18上，载置有旋转电机19，和具有经链条机构21与该旋转电机19的驱动轴连接的输入轴的减速机20。在该减速机20的输出轴上通过链条机构22连接有旋转炉体4的支承轴部16d的前端部。因此，通过用控制机构15驱动控制该旋转电机19，旋转炉体4可以以所希望的旋转方向和速度旋转。
在此，可以说通过上述旋转电机19及控制装置15等构成本发明的“旋转驱动机构”。
此外，在旋转炉体4的口部16c上，可自由装卸地安装有封闭其开口的盖部件24。在该盖部件24上装有与旋转炉体4的内部空间相连的气体排放管25。在该气体排放管25的一端侧轴心一致地连接有用于与除臭装置30连结的连接管26。另外，在该气体排放管25的一端侧，可连接有用于与公知的冷却机27(图1中虚线所示)连结的其他的连接管(未图示)。并且，在旋转炉体4的支承轴部16d上，轴心一致地设置有与旋转炉体4的内部空间相连的气体供给管28。可向该气体供给管28供给作为惰性气体的氮气。
上述除臭装置30，如图4所示，具有在其内部形成排气通路31a的沿上下方向延伸的排烟筒体31。在该排烟筒体31以与其排气通路31a面对的方式连结有上述连接管26(或构成冷却机27的冷却管)。并且，在该排烟筒体31上装有用于加热排气通路31a内部的燃烧炉32(作为本发明的“加热机构”例示)。另外，在该排烟筒体31的上端侧设有用于水洗排放气体的水洗机构33。该水洗机构33具有与排气通路31a的上端侧连结且开放上面侧的一部分而形成的回收箱34。在该回收箱34的内部设有供给自来水的洒水喷嘴35、将从该洒水喷嘴35喷出的水加以引导并形成水幕的伞状部件36。另外，在该回收箱34的倾斜状底板上形成的回收孔37上连结有回收软管38的上端部。该回收软管38的下端部面对回收水洗废液的回收容器39。
在此，可以说通过上述回收箱34、回收软管38和回收容器39等构成本发明的“废液回收机构”。
在上述旋转炉体4的内周面上，如图1和图2所示，沿着圆周方向，以规定的节距间隔(45度间隔)焊接有多个(4个)平板状的上拢部件6。各上拢部件6如图3所示，具有焊接在大径圆筒部16a的内周面上的上拢部6a，和与该上拢部件6a相连且焊接在锥部16b的内周面上的交差部6b。各上拢部6a沿着旋转炉体4的轴心C延伸，通过旋转炉体4的旋转，实现拢起旋转炉体4内的投入物的功能。另外，交差部6b与旋转炉体4的轴心C成规定的倾斜角α地沿着交差方向延伸。并且，该交差部6b通过旋转炉体4的朝向正方向的旋转，实现抑制大径圆筒部16a内的投入物朝向口部16c侧移动的效果，同时，通过旋转炉体4的朝向逆方向的旋转，实现将在大径圆筒部16a内获得的活性炭向口部16c侧积极引导的功能。另外，上述上拢部件6由不锈钢制成，在其表面形成有氧化铝涂层。
在此，由上述多个上拢部件6等构成本发明的“上拢机构”。
在上述多个上拢部件6中，沿着旋转炉体4的旋转方向R，在相邻的一方的上拢部件6的上拢部6a上，安装有链状部件7a的两端部。因此，该链状部件7a沿着旋转炉体4的轴心C，以规定的挠曲悬置安装着。另外，在相邻的另一方的上拢部件6的上拢部6a上，沿着旋转炉体4的轴心C，以规定的间隔安装着多个(2个)链状部件7b的一个端部。并且，这些各链状部件7a，7b顺次连结多个环状零件而构成。
在此，可以说由上述多个链状部件7a，7b等构成本发明的“振动施加机构”。
(2)碳化物制造装置的作用下面，对上述结构的碳化物制造装置1的作用进行说明。在本实施例中，作为本发明的“投入物”，例示了将废轮胎碎片(例如3～5mm方形碎片)加热而形成的碳化碎片(例如1～3mm方形碎片)。此外，在本实施例中，利用上述碳化物制造装置1，加热(激活)该碳化碎片以获得活性炭(例如，粒径为未满1mm的粉末)。
首先，作为准备状态，将投入前的碳化碎片浸渍在碳酸钾溶液中。该氢氧化钾溶液如后所述，为由除臭装置30回收的水洗废液。
接着，从旋转炉体4的口部16c拆下盖部件24，开启口部16c。若从该状态，通过由作业者进行的按钮操作等，向控制机构15输入投入信号，则通过由控制机构进行的倾动电机的倾动控制，旋转炉体4与加热炉2一同倾动，该口部16c朝向斜上方(图1中虚线所示)。之后，由作业者，从该口部16c，将规定量(例如13.5kg)的碳化碎片以及规定量(例如21kg)的氢氧化钾薄片从旋转炉体4的口部16c向大径圆筒部16a的底方投入。接着，在以使该口部16c朝向水平的方式，使旋转炉体4与加热炉2一同倾动后，将盖部件24安装到口部16c上。另外，盖部件24的气体排放管25通过连接管26与除臭装置30的排烟筒体31连结，使旋转炉体4的内部空间与排烟筒体31的排气通路31a连通。
接下来，通过除臭装置30的燃烧炉32，将排气通路31a内升温到规定温度(约1200℃)。并且，通过由控制机构15所进行的旋转电机19的旋转控制，使旋转炉体4以规定的旋转方向R和速度旋转。另外，由气体供给管28向旋转炉体4的内部空间供给氮气。此外，通过由控制机构15进行的燃烧炉9的加热控制，将加热炉2的加热室8a升温到规定温度(约900℃)。如此，将投入旋转炉体4中的碳化碎片在氮气环境下，与氢氧化钾混合并加热。
在上述碳化碎片加热时，如图5和图6所示，随着旋转炉体4的旋转，由各上拢部件6拢起碳化碎片，同时，各链状部件7a，7b与旋转炉体4的内周面接触，向旋转炉体4施加振动。如此，通过该振动，由上拢部件6拢起的碳化碎片向底方下落，在旋转炉体4内，碳化碎片被进行充分必要的拢起搅拌。另外，在两种链状部件7a，7b中，通过一端支承型的链状部件7b的波形运动等，辅助由上拢部件6进行的碳化碎片的拢起作用(参照图6)。
另外，在旋转炉体4内产生的排放气体，如图4所示，通过气体排放管25和连接管26，导入排气通路31a中，在该排气通路31a的中途，由燃烧炉32进行加热。并且，该被加热的排放气体通过由水洗机构33形成的水幕向大气中排放。另外，在水洗机构33中所使用的水洗废液，通过回收软管38，回收到回收容器39内，如上所述，作为投入前的碳化碎片浸渍用的碳酸钾溶液进行再利用。
之后，若在旋转炉体4内获得活性炭，则使旋转电机19和燃烧炉9的驱动停止，进行炉冷。接着，解除除臭装置30和气体排气管25的连接，同时，从旋转炉体4的口部16c卸下盖部件24。接下来，通过由控制机构15进行的倾动电机14的倾动控制，使旋转炉体4与加热炉2一同倾动，并使旋转炉体4的口部16c朝向斜下方(图1中虚线所示)。在该状态下，若通过由控制机构15进行的旋转电机19的旋转控制使旋转炉体4逆向旋转，则通过各上拢部件6的交差部6b的引导，从口部16c向外部积极引导旋转炉体4内的活性炭。之后，将该排出的活性炭(粗活性炭)清洗、干燥，结束一连串的处理。
(3)实施例的效果如上述，在本实施例的碳化物制造装置1中，由于在旋转炉体4的内部设有多个上拢部件6，同时，在各上拢部件6上安装有链状部件7a，7b的端部，因此通过链状部件7a，7b与旋转炉体4接触(冲撞)所产生的振动，使得由上拢部件6拢起的碳化碎片下落，可在旋转炉体4内更可靠地拢起搅拌碳化碎片。因而，可加速激活的行进，能够进一步防止架桥的发生，同时，可抑制碳化物的附着，将废轮胎作为原料，能够高效地制造品质一定且优质的活性炭。另外，由于通过旋转炉体4的旋转，链状部件7a，7b与旋转炉体4接触、施加振动，因此作为装置整体，可成为非常廉价且简单的结构。
另外，在本实施例中，由于通过由控制机构15进行的倾动电机14的倾动控制，使旋转炉体4与加热炉2以形成所希望的倾斜角(例如，45度、0度、-45度等)的方式一同倾动，从而能够更简便、迅速地进行碳化碎片等的投入、加热、活性炭的排出等的处理。
此外，在本实施例中，由于在与旋转炉体4的旋转方向R相邻设置的一方的上拢部件6上设有两端支承型的链状部件7a，同时，在另一方的上拢部件6上设置一端支承型的链状部件7b，从而能够通过旋转炉体4更可靠地施加适当强度的振动，同时，能够提高碳化碎片的拢起效率。
另外，在本实施例中，由于在各上拢部件6上在与旋转炉体4的口部16c接近的部位上，设有向与旋转炉体4的轴心C成规定的倾斜角α地交差的方向延伸的交差部6b，因此通过该交差部6b，可抑制加热时的碳化碎片朝口部16c侧的移动，同时，能够引导排出时的活性炭朝口部16c侧的移动。
而且，在本实施例中，由于在除臭装置30上设有回收水洗废液的回收箱34，并通过回收软管38，将回收容器39与该回收箱34连通，因此可将碳化碎片加热时产生的排放气体进行除臭，同时，可回收该除臭之际产生的水洗废液，作为碳化碎片浸渍用的碳酸钾溶液进行再利用。其结果，能够减少碳化碎片加热时的氢氧化钾的使用量，并能够大幅度地降低制造成本。
而且，在本发明中，并不限于前述实施例，可根据目的、用途等，在本发明的范围内进行各种变更。即，在本实施例中，例示了将碳化物制造装置1作为激活装置使用的形态，但并不局限于此，例如，可将碳化物制造装置1作为碳化装置进行使用。由此，例如，可将投入旋转炉体4内的废轮胎碎片加热(碳化)形成碳化碎片。此时，不向气体供给管28供给氮气，而是通过冷却机27(参照图1)，将旋转炉体4与除臭装置30连通。由此，可通过冷却机27回收排放气体中含有的油分，然后将该排放气体除臭。
此外，可将碳化物制造装置1作为碳化、激活装置使用。此时，例如，首先，在旋转炉体4内，加热废轮胎碎片以生成碳化碎片，之后，将该碳化碎片与氢氧化碱金属混合并加热制成活性炭。由此，与以往通常的并用两台碳化装置和激活装置来获得活性炭的技术相比，能够极大地提高制造效率。
另外，在本实施例中，是将两端支承型的链状部件7a与一端支承型的链状部件7b组合而成的结构，但并不局限于此，例如，可以使所有的链状部件均为两端支承型或一端支承型。此外，在本实施例中，是将两端支承型链状部件7a与一端支承型链状部件7b沿着旋转炉体4的旋转方向R顺次交替配置的，但并不限于此，例如，也可以以相同类型的链状部件相邻连续的方式进行设置。
再有，本实施例的链状部件7a的松弛状态或沿着旋转炉体4的轴心C设置的链状部件7b的根数等可适当地变更。
另外，可如图7所示，本实施例的控制机构15的构成为，输入投入物的投入量数据(步骤S1)，将该输入值与预先设定的设定值比较(步骤S2)，在输入值超过设定值的情况下(在步骤S2中为YES判定时)，倾动控制倾动电机，以成倾斜角(约3度)地使旋转炉体的口部朝向斜上方(步骤S3)，之后，控制旋转电机和燃烧炉(步骤S4)。另外，在输入值小于等于设定值时(在步骤S2中为NO判定时)，跳过步骤S3，转入步骤S4。
作为工业上的可利用性，可适用于将例如废轮胎、废塑料、纸屑、纤维屑、木屑、污泥等的废弃物作为原料来制造品种一定的优质活性炭的用途。
权利要求
1.一种碳化物制造装置，其特征在于，具有加热炉，在该加热炉内可自由旋转地支承着的旋转炉体，使该旋转炉体旋转的旋转驱动机构，和向所述旋转炉体施加振动的振动施加机构。
2.一种碳化物制造装置，其特征在于，具有加热炉，在该加热炉内可自由旋转地支承着的旋转炉体，使该旋转炉体旋转的旋转驱动机构，设置于所述旋转炉体的内面侧且通过所述旋转炉体的旋转、将投入该旋转炉体内的规定量的投入物拢起的上拢机构，和向所述旋转炉体施加振动的振动施加机构。
3.如权利要求2所述的碳化物制造装置，其特征在于，所述加热炉被可自由倾动地支承，同时，还具有使所述旋转炉体与该加热炉一同倾动的倾动驱动机构。
4.如权利要求3所述的碳化物制造装置，其特征在于，所述倾动驱动机构根据所述投入物的投入量、可使所述旋转炉体与所述加热炉一同倾动。
5.如权利要求2所述的碳化物制造装置，其特征在于，所述振动施加机构由至少一端部安装在所述旋转炉体的内面侧上的一个或多个链状部件构成。
6.如权利要求5所述的碳化物制造装置，其特征在于，多个所述链状部件沿着所述旋转炉体的旋转方向以规定的间隔设置，同时，相邻设置的所述链状部件中的一方为一端支承型，另一方为两端支承型。
7.如权利要求2所述的碳化物制造装置，其特征在于，所述上拢机构由一个或多个上拢部件构成，该上拢部件具有沿着所述旋转炉体的轴心(C)延伸的上拢部、与该上拢部相连且与所述旋转炉体的轴心(C)成规定的倾斜角(α)地沿着交差方向延伸的交差部，所述交差部与设置于所述旋转炉体的一端侧上的口部接近地设置。
8.如权利要求2所述的碳化物制造装置，其特征在于，所述旋转炉体形成为圆筒状。
9.如权利要求2所述的碳化物制造装置，其特征在于，在所述旋转炉体的一端侧上连结有沿着该旋转炉体的轴心(C)延伸且供给惰性气体的气体供给管，同时，在所述旋转炉体的另一端侧上连结有沿着该旋转炉体的轴心(C)延伸且将该旋转炉体内产生的排放气体进行排放的气体排放管的一端侧。
10.如权利要求9所述的碳化物制造装置，其特征在于，还具有与所述气体排放管的另一端侧连结并将所述排放气体进行除臭的除臭装置。
11.如权利要求10所述的碳化物制造装置，其特征在于，在所述气体排放管的另一端侧，通过冷却所述排放气体的冷却机、连结有上述除臭装置。
12.如权利要求10所述的碳化物制造装置，其特征在于，所述除臭装置具有加热机构、将由该加热机构加热的所述排放气体进行水洗的水洗机构、和将该水洗产生的水洗废液加以回收的废液回收机构。
13.如权利要求2所述的碳化物制造装置，其特征在于，所述投入物为粉碎废轮胎而形成的废轮胎碎片、和/或将该废轮胎碎片加热而形成的碳化碎片。
14.一种碳化物制造方法，使用权利要求1所述的碳化物制造装置，其特征在于，具有在加热炉内使旋转炉体旋转并将投入该旋转炉体内的投入物进行加热的加热工序，在该加热工序中，通过振动施加机构向上述旋转炉体施加振动。
15.一种碳化物制造方法，使用权利要求2所述的碳化物制造装置，其特征在于，具有在加热炉内使旋转炉体旋转并将投入该旋转炉体内的投入物进行加热的加热工序，在该加热工序中，通过上拢机构拢起所述投入物，同时，通过振动施加机构向所述旋转炉体施加振动。
16.如权利要求15所述的碳化物制造方法，其特征在于，还具有将投入所述旋转炉体前的所述投入物浸渍在碳酸碱金属溶液中的浸渍工序，在所述加热工序中，在所述旋转炉体内，将浸渍在所述碳酸碱金属溶液中的所述投入物与氢氧化碱金属混合并加热，同时，所述碳酸碱金属溶液为对所述加热工序中产生的排放气体进行水洗之际回收的水洗废液。
17.如权利要求15所述的碳化物制造方法，其特征在于，在所述加热工序中，在所述旋转炉体内，加热所述投入物、生成碳化物，然后，将该碳化物与氢氧化碱金属混合并加热、制成活性炭。
18.如权利要求15所述的碳化物制造方法，其特征在于，所述投入物为粉碎废轮胎而形成的废轮胎碎片，和/或加热该废轮胎碎片而形成的碳化碎片。
全文摘要
本发明涉及一种碳化物制造装置，该碳化物制造装置可防止旋转炉体内的碳化物(活性炭等)发生架桥，同时，可抑制附着碳化物，可有效地制造品质一定的优质碳化物。本装置例如具有加热炉(2)、在该加热炉内可自由旋转地支承着的旋转炉体(4)、使该旋转炉体旋转的旋转驱动机构(5)、设置在旋转炉体的内面侧且通过旋转炉体的旋转以将投入旋转炉体内的规定量的投入物(废轮胎碎片或其碳化碎片等)拢起的上拢机构(上拢部件(6))以及向旋转炉体施加振动的振动施加机构(链状部件(7a，7b))。
文档编号C10B47/30GK1802314SQ0382677
公开日2006年7月12日 申请日期2003年7月18日 优先权日2003年7月18日
发明者山崎则幸 申请人:山崎则幸