JP6618131B1

JP6618131B1 - 籾殻からのシリカ製造装置、及びその製造方法

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Publication number: JP6618131B1
Application number: JP2019029191A
Authority: JP
Inventors: 清利尾上
Original assignee: 株式会社Ｓｃｍソリューションズ
Priority date: 2019-02-21
Filing date: 2019-02-21
Publication date: 2019-12-11
Anticipated expiration: 2039-02-21
Also published as: JP2020132480A

Abstract

【課題】処理時間が短い籾殻からのシリカ生成装置を提供する。【解決手段】本発明のシリカ生成装置は、籾殻からシリカ生成を生成する装置であって、酸含有溶液での洗浄後の乾燥された籾殻を煙処理室に搬入し、その後、６００℃乃至８００℃の範囲内の一定の温度に制御された燃成室に落下させて燃成させ、前記燃成により生成されたシリカをシリカ集積装置に集積することを特徴とするシリカ生成装置。【選択図】図２

Description

本発明は、籾殻からのシリカ製造装置、及びその製造方法に係り、より詳しくは、短時間で籾殻からシリカを生成できるシリカ製造装置、及びその製造方法に関する。

シリカは、光ファイバー、化粧品、農業肥料、建築用調湿剤、食品添加物等、幅広い分野で使用されており、今後さらに多くの分野で利用されることが予想される。

一方、現在、海外の一部では火力発電の燃料として利用されているものの、国内では産業廃棄物とされる籾殻は、シリカを約２０重量％含むとされている。そこで、籾殻をシリカ生成の原料として使用することが検討、開発されてきたが、処理に時間がかかることから、多くは有効活用されていないのが実情である。

従来の籾殻からのシリカ生成においては、酸含有溶液で籾殻を洗浄後、籾殻を乾燥させ、その後、酸化燃成、還元燃成の２度の燃成工程を必要としていたので、処理時間が長く、生産工程が複雑であった。そこで、短時間で単純な生産工程の籾殻からのシリカ生成法が望まれている。

特願２００８−５４２０３８号明細書特開２００８−２１４１５８号公報特願２０１８−０９６９１３号明細書

本発明は、上記状況に鑑みて導出したもので、一度の籾殻の燃成によるシリカ生成法を提供することを目的とする。

また、一度の籾殻の燃成を行うシリカ生成装置を提供することを目的とする。

本発明のシリカ生成装置は、籾殻からシリカ生成を生成する装置であって、酸含有溶液での洗浄後の乾燥した籾殻を煙処理室に搬入し、その後、６００℃乃至８００℃の範囲内の一定の温度に制御された燃成室に前記乾燥した籾殻を落下させて燃成させ、前記燃成により生成されたシリカをシリカ集積装置に集積することを特徴とする。

前記煙処理室と、前記燃成室を連結させ前記乾燥した籾殻を落下させる供給管が設けられ、前記供給管の断面積は、４ｃｍ^２乃至７０ｃｍ^２であることを特徴とする。

前記煙処理室には、排気設備が配置され、前記排気設備は、前記乾燥した籾殻と共に送り込まれた空気を排出するとともに、前記燃成室において発生したガスを前記供給管の前記前乾燥した籾殻どうしの隙間を通じて、前記煙処理室に吸引し、外部に排出することを特徴とする。

前記燃成室は、前記燃成室の天井部、前記燃成室の内側壁に設置された少なくとも１つのヒータを有し、前記ヒータは電気ヒータであることを特徴とする。

本発明のシリカ生成方法は、燃成室に設置されたヒータを駆動し、前記燃成室を６００℃乃至８００℃の範囲内の一定の温度に制御するステップと、前記燃成室の上に配置された煙処理室に設置された排気設備、前記燃成室に設置された堆積物検知センサーを駆動するステップと、酸含有溶液での洗浄の後の乾燥した籾殻を前記煙処理室に搬入するステップと、前記乾燥した籾殻を前記煙処理室と前記燃成室を連結させる供給管を通じて前記燃成室に落下させるステップと、第１堆積物センサーにより、前記籾殻からなる堆積物が前記第１堆積物センサーの位置より高く堆積されているかを判断するステップと、ここで、前記堆積物が前記第１堆積物センサーの位置より高くない場合、前記搬入するステップからの動作を繰り返し、前記堆積物が前記第１堆積物センサーの位置より高い場合、搬出機を駆動させ生成されたシリカを燃成物集積箱に溜めるステップと、前記第１堆積物センサーより低い位置に設置された第２堆積物センサーにより、前記第２堆積物センサーの位置より前記堆積物が低いか判断するステップと、ここで、前記第２堆積物センサーの位置より前記堆積物が高い場合、前記第１堆積物センサーによる前記堆積物の高さを判断するステップからの作業を繰り返し、前記第２堆積物センサーの位置より前記堆積物が低い場合、前記搬出機の駆動を停止させるステップと、前記燃成物集積箱に前記生成されたシリカが規定量溜まったかを判断するステップと、ここで、前記燃成物集積箱に前記生成されたシリカが規定量溜まっていない場合、前記第１堆積物センサーによる前記堆積物の高さを判断するステップからの作業を繰り返し、前記燃成物集積箱に前記生成されたシリカが規定量溜まった場合、前記燃成物集積箱を搬出するステップと、
を有することを特徴とする。

本発明の実施例によれば、短時間での籾殻からのシリカ生成法、及びそのためのシリカ生成装置を提供できる。

シリカ生成装置の側面断面図である。シリカ製造方法を示したフローチャートである。

シリカ生成装置の側面断面図である図１を参照してシリカ生成装置を説明する。
シリカ生成装置１００は、大きく分けて煙処理室２００と、燃成室３００からなり、煙処理室２００は、燃成室３００の上に重ねられた構成である。

煙処理室２００と、燃成室３００の間には、これらを連絡する供給管４００が設けられる。

酸含有溶液で洗浄後の乾燥した乾燥籾殻５０が、煙処理室２００の供給口１０から供給される。
ここで、籾殻を酸含有溶液で洗浄するのは、籾殻内に含まれているアルカリ金属を前もってキレート作用により取り除き、二酸化ケイ素の共晶溶融による炭化物の混合個体をなくすためである。酸は酢酸、塩酸、クエン酸などから選ばれる。

煙処理室２００に供給された乾燥籾殻５０は、漏斗形状である飛散防止板２０に導かれ、供給管４００を通過して、燃成室３００に連続的に落下する。

燃成室３００は、燃成室３００の天井部、内側壁に設置された少なくとも１つのヒータ３１０により加熱され、６００℃乃至８００℃の範囲内に制御されている。
図示していないが、制御のために温度センサー、制御装置が設置されることはもちろんである。

燃成室３００を６００℃乃至８００℃の範囲内に制御するのは、６００℃以下であるとタールが生成され、８００℃以下にするのは、熱効率のためやシリカが高温のまま排出されるのを防ぐためである。

ヒータ３１０は、生成したシリカを食品添加物、化粧品等にも使用するので、人体に有害なガスを発生させる化石燃料利用のバーナーの使用を避け、衛生管理や還元燃成が容易であり、また、温度制御が容易な電気ヒータであることが望ましい。

燃成室３００に投入された籾殻５５は６００℃乃至８００℃で１時間半程度燃成されるが、この時、煙やガスを発生させる。特にガスは燃成室３００に充満し、供給管４００の中にある乾燥籾殻５０どうしの隙間から煙処理室２００にも充満することになる。さらに充満したガスには爆発の危険性が有る。

そこで、煙処理室２００には排気設備６００が設けられる。
排気設備６００は、煙処理室２００のガスを含んだ空気を排出する。さらに、供給管４００の中にある乾燥籾殻５０どうしの隙間から燃成室３００のガスを含んだ空気を排出する。

煙処理室２００の供給口１０からは乾燥籾殻５０と共に空気も供給されるが、燃成室３００への空気流入を少なくするために供給管４００の断面積は７０ｃｍ^２以下（例えば、半径４．７ｃｍの円形断面）とし、排気設備６００の空気排出にもより、燃成室３００に投入された籾殻５５の燃成は、還元燃成となる。ただし、供給管４００の断面積が小さすぎると供給管４００に乾燥籾殻５０が詰まってしまうので、例えば４ｃｍ^２（例えば、一辺２ｃｍの正方形断面）以上であることが好ましい。

排気設備６００は、高温のガス、空気が通過するので、一般的なファンを用いると破損する。したがって、トルネード排気を起こす構造であることが望ましい。

乾燥籾殻５０は煙処理室２００に落下し、供給管４００に入る時から燃成が始まり、堆積物６０（燻炭）として堆積する。
燃成室３００に投入された籾殻５５は、燃焼室３００の底部から順に重なり、高温に晒された時間が長い（１時間半程）籾殻５５からシリカ５７になるので、生成したシリカ５７は前記底部近辺にたまる。
生成したシリカ５７の上には順次新たな堆積物６０が堆積される。
ここで、新たな堆積物６０の表面は燃焼室３００への投入後１時間程でシリカ５７になるが、前記表面より内側の堆積物６０は燃焼室３００への投入後１時間程ではシリカ５７になっておらず、投入後１時間半でシリカ５７になる。

生成されたシリカ５７は、例えばスクリューコンベアである搬出機５６により搬出され、燃成物集積箱５００に集められ、温度が下がるまで放置され、温度が下がった状態で生成されたシリカ５７は搬出される。ここで、搬出機５６から空気が燃成室３００に流入する恐れがあり、灰はこれを防ぐ働きをする。籾殻５５を燃焼室３００に投入前には、灰を搬出機５６に詰めておくことが望ましい。

前記底部はシリカ５７が搬出機５６に達しやすいように搬出機５６に向かって傾斜するのが好ましい。

図示していないがシリカ生成装置１００は全体が断熱材で覆われ、また、煙処理室２００と燃成室３００の間に設置された壁も断熱材で覆われる。さらに、煙処理室２００、燃焼室３００の内部メンテナンスのための図示していない断熱材付きの扉が設けられても良い。

さらに、シリカ生成装置１００は２つの堆積物検知センサーを有する。前記堆積物検知センサーは燃成室３００内において設置高さが異なるよう設置される。即ち前記堆積物検知センサーの内の第１堆積物検知センサー６１は第２堆積物検知センサー６２より高い位置に設置される。

乾燥籾殻５０は、一定時間に一定量ずつ連続して供給されるので、燃成室３００内で生成され、燃成室３００の底分に溜まったシリカ５７と、完全にシリカ５７になっていない堆積物６０（燻炭）は時間が経過するにつれ高さが増す。そこで、１時間半以上燃成されシリカ５７が生成された時点の堆積物６０の高さを第１堆積物検知センサー６１が検知すると、搬出機５６を自動的に駆動させて、シリカ５７は搬出される。この搬出により堆積物６０の高さは徐々に低くなり、第２堆積物検知センサー６２が堆積物６０を検知できない高さになると、搬出機５６は自動的に停止される。

図２は、シリカ製造方法を示したフローチャートである。

ヒータ３１０を駆動させ、燃成室３００内の温度を６００℃乃至８００℃の範囲に制御する。（ステップ１０）

排気設備６００、第１堆積物検知センサー６１、第２堆積物検知センサー６２を駆動させる。（ステップ２０）

酸含有溶液での洗浄後の乾燥籾殻５０をシリカ生成装置１００の煙処理室２００に搬入する。（ステップ３０）

一定時間に一定量の乾燥籾殻５０を煙処理室２００からシリカ生成装置１００の燃成室３００に、飛散防止板２０、供給管４００を通じて落下させる。（ステップ４０）。

第１堆積物検知センサー６１により第１堆積物検知センサー６１より上の位置に堆積物６０が溜まっているかを判断する。（ステップ５０）
第１堆積物検知センサー６１より上の位置に堆積物６０が溜まっていない場合は、ステップ３０からの動作を繰り返す。

第１堆積物検知センサー６１より上の位置に堆積物６０が溜まっている場合は、搬出機５６を駆動させ、シリカ５７を燃成室３００から搬出し、燃成物集積箱５００に送り出す。（ステップ６０）

第２堆積物検知センサー６２により第２堆積物検知センサー６２位置より堆積物６０の溜まりが低いかを判断する。（ステップ７０）

堆積物６０の溜まりが第２堆積物検知センサー６２位置より高い場合は、ステップ５０からの動作を繰り返す。

堆積物６０の溜まりが第２堆積物検知センサー６２位置より低い場合、搬出機５６を停止させる。（ステップ８０）

シリカ５７が燃成物集積箱５００に規定量溜まったかを判断する。（ステップ９０）

燃成物集積箱５００にシリカ５７が規定量溜まっていない場合、ステップ５０からの動作を繰り返す。

燃成物集積箱５００にはセンサーが設けられ、シリカ５７が規定量溜まった場合、燃成物集積箱５００を搬出する。（ステップ１００）

ここで、乾燥籾殻５０の供給停止、電気系統の異常などを検知するセンサーがさらに備えられてシリカ生成装置１００を停止されてもよく、またメンテナンスのために、作業者によるシリカ生成装置１００を停止させる停止スイッチが設けられてもよい。

以上説明した本発明のシリカ生成方法、シリカ生成装置により、一度の燃焼により、籾殻からのシリカ生成を連続的に短時間で行うことが可能となる。

１０供給口
２０飛散防止板
５０乾燥籾殻
５５籾殻
５６搬出機
５７シリカ
６０堆積物
６１第１堆積物検知センサー
６２第２堆積物検知センサー
１００シリカ生成装置
２００煙処理室
３００燃成室
３１０ヒータ
４００供給管
５００燃成物集積箱
６００排気設備

Claims

籾殻からシリカを生成する装置であって、
酸含有溶液での洗浄後の乾燥した籾殻を煙処理室に搬入し、
その後、６００℃乃至８００℃の範囲内の一定の温度に制御された燃成室に前記乾燥した籾殻を落下させて燃成させ、
前記燃成により生成されたシリカをシリカ集積装置に集積し、
前記煙処理室と、前記燃成室を連結させ前記乾燥した籾殻を落下させる供給管が設けられ、前記供給管の断面積は、４ｃｍ ^２乃至７０ｃｍ ^２であり、
前記煙処理室には、トルネード風を発生させる排気設備が配置され、前記排気設備は、前記乾燥した籾殻と共に送り込まれた空気を排出するとともに、前記燃成室において発生したガスを前記供給管の前記乾燥した籾殻どうしの隙間を通じて、前記煙処理室に吸引し、外部に排出することを特徴とするシリカ生成装置。
前記燃成室は、前記燃成室の天井部、前記燃成室の内側壁に設置された少なくとも１つのヒータを有し、前記ヒータは電気ヒータであることを特徴とする請求項１に記載のシリカ生成装置。
シリカ生成方法であって、
燃成室に設置されたヒータを駆動し、前記燃成室を６００℃乃至８００℃の範囲内の一定の温度に制御するステップと、
前記燃成室の上に配置された煙処理室に設置されトルネード風を発生させる排気設備、前記燃成室に設置された堆積物検知センサーを駆動するステップと、
酸含有溶液での洗浄の後の乾燥した籾殻を前記煙処理室に搬入するステップと、
前記乾燥した籾殻を前記煙処理室と前記燃成室を連結させる供給管を通じて前記燃成室に落下させるステップと、
第１堆積物センサーにより、前記籾殻からなる堆積物が前記第１堆積物センサーの位置より高く堆積されているかを判断するステップと、
ここで、前記堆積物が前記第１堆積物センサーの位置より高くない場合、前記搬入するステップからの動作を繰り返し、
前記堆積物が前記第１堆積物センサーの位置より高い場合、搬出機を駆動させ生成されたシリカを燃成物集積箱に溜めるステップと、
前記第１堆積物センサーより低い位置に設置された第２堆積物センサーにより、前記第２堆積物センサーの位置より前記堆積物が低いか判断するステップと、
ここで、前記第２堆積物センサーの位置より前記堆積物が高い場合、前記第１堆積物センサーによる前記堆積物の高さを判断するステップからの作業を繰り返し、
前記第２堆積物センサーの位置より前記堆積物が低い場合、前記搬出機の駆動を停止させるステップと、
前記燃成物集積箱に前記生成されたシリカが規定量溜まったかを判断するステップと、
ここで、前記燃成物集積箱に前記生成されたシリカが規定量溜まっていない場合、前記第１堆積物センサーによる前記堆積物の高さを判断するステップからの作業を繰り返し、
前記燃成物集積箱に前記生成されたシリカが規定量溜まった場合、前記燃成物集積箱を搬出するステップと、
を有することを特徴とするシリカ生成方法。