專利名稱：用有機物制造碳的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用有機物制造碳的方法和裝置。
為了對廢輪胎再利用，過去已知的用廢輪胎制造活性炭的方法實例有，例如直接使廢輪胎在燃燒爐中燃燒一定時間，與水或水蒸汽接觸，冷卻和洗滌后得到活性炭的方法，以及將能產(chǎn)生特定反應(yīng)的其他物質(zhì)混入廢輪胎被破碎、粉碎至一定大小的塊狀物質(zhì)中，在此狀態(tài)下使之過熱預(yù)定時間后，經(jīng)水或水蒸汽冷卻和洗滌，得到活性炭的方法等，如日本特開平4-292409號公報。但是這并不限于廢輪胎，如果是有機物也能用同樣方法制造碳。
然而在已有技術(shù)所介紹的方法均存在一些問題，前者的問題是輪胎中的鋼絲在燃燒中氧化，雖經(jīng)磁選分離，但是難除去微粉狀鐵粉卻仍然會殘留在制成的活性炭中；后者的問題是，加熱前雖經(jīng)磁選機磁選，但是不能清除橡膠中夾雜的鋼絲，因而使鐵粉混入活性炭中；因此無論那種方法都存在鐵粉混入的問題，而混有鐵粉的活性炭的使用范圍將受到限制是其中的又一問題。況且氧化后的金屬還不能得到利用。
鑒于已有技術(shù)中存在的這些問題，本發(fā)明目的的在于提供一種用結(jié)構(gòu)簡單、容易控制的制造裝置，制造工序中熱效率和成碳率高、制成的活性炭中不殘留鐵粉等氧化物，能用有機物制造活性炭的方法和裝置。
為達到此目的，本方法發(fā)明的特征在于由以下工序所構(gòu)成使裝入有機物并用蓋子密閉的專用容器經(jīng)過碳制造裝置中的預(yù)備室后，一邊在碳化促進室內(nèi)通過，一邊將其中有機物間接加熱至預(yù)定溫度下的過熱工序；使之在上述碳化促進室內(nèi)放熱，使被加熱至過熱的上述專用容器內(nèi)溫度降低到低于所制造碳的燃燒溫度，并經(jīng)上述預(yù)備室移出的自然冷卻工序；以及從上述專用容器內(nèi)取出制成的碳后破碎，并將其分離成碳化物和混合物的工序。
本裝置發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征在于具有一種碳制造裝置，其中具有一對預(yù)備室，即裝入有機物并用蓋子密閉的專用容器的移入預(yù)備室和移出預(yù)備室，依次設(shè)置在此一對預(yù)備室間的碳化促進室；所說的一對預(yù)備室具有上述專用容器的輸送機構(gòu)和內(nèi)外壓力調(diào)節(jié)用預(yù)加熱手段；在所說的碳化促進室和所說的一對預(yù)備室之間用可開閉的隔門隔開，同時內(nèi)部還設(shè)有所說專用容器的輸送機構(gòu)；將專用容器內(nèi)有機物間接加熱至預(yù)定溫度下的加熱手段；以及一種破碎磁選機，破碎從上述專用容器中取出的碳，并磁選分離被破碎分離的金屬等的混合物。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明

圖1是本發(fā)明的一個制造裝置實例的說明圖。
圖2是一個碳制造裝置實例的部分省略平面視圖。圖3是圖2裝置的正面視圖。圖4是預(yù)備室部分結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖5是表示碳化促進室內(nèi)部結(jié)構(gòu)的部分斷面視圖。圖6是表示預(yù)備室和碳化促進室內(nèi)部結(jié)構(gòu)的部分平面示意圖。圖7是隔離門的部分放大斷面視圖。圖8是沿著圖7中a-a線的斷面視圖。圖9是破碎磁選機的示意說明圖。圖中1、專用容 22·23、專用過熱加熱器10、碳制造裝置 26、入口門11·13、預(yù)備室 27、出口門12、碳化促進室20·21、氮氣儲藏室28、帶輸送輥的專用臺(進貨用) 50、過熱用管29、帶輸送輥的專用臺(出貨用) 51、排氣管30、承載導(dǎo)軌 62、赤熱筒32、移動容器用導(dǎo)軌 63、加熱燃燒器33、帶爪移動鏈 67、移動容器用導(dǎo)軌34、移動鏈驅(qū)動軸 68、帶爪移動鏈35、齒輪 69、移動鏈驅(qū)動軸36、鏈條 70、驅(qū)動齒輪37、隔離門 71·72、鏈條
38·39、門體 73、驅(qū)動馬達42·43、門框 100、破碎磁選機44·45、門體容納槽103、一對破碎軋輥47、排氣導(dǎo)管 104、皮帶運輸機48、燃氣配管 108、磁鐵皮帶運輸機49、燃氣配管以下參照附圖同時說明其作用。圖1是本發(fā)明制造裝置一個實例的說明圖，圖2是表示碳制造裝置的部分平面視圖，圖3是圖2裝置的正面視圖。原料有機物直接放入容器中用蓋密閉后，沿著圖1所示實線箭頭方向A移入碳制造裝置內(nèi)，進而沿著實線箭頭B方向輸送，經(jīng)實線箭頭C方向移出。具體講，原料有機物可以處于原有形狀下，即使有無機物和金屬等也無妨。對有機物專用容器1沒有專門表示其結(jié)構(gòu)，但是優(yōu)選采用3m3體積大小的導(dǎo)熱性良好的金屬制成，其外側(cè)底部有兩條溝槽，這些溝槽內(nèi)裝有能自由旋轉(zhuǎn)的金屬車輪(優(yōu)選6個)，而且安裝有與后述的容器驅(qū)動鏈專用爪配合的鉤子。然后可以向?qū)Ｓ萌萜?中裝入例如30～35個普通汽車輪胎(使用后重量為5～7千克)，或者7～10個大型貨車輪胎。
對專用容器1內(nèi)裝入有機物進行處理制造碳的裝置10，備有專用容器1移入預(yù)備室11、復(fù)數(shù)個碳化促進室12和專用容器1移出預(yù)備室13。
預(yù)備室11和13用于防止專用容器1移入或移出碳化促進室12之際，空氣進入碳化促進室內(nèi)引起爆炸，兩個預(yù)備室11和13結(jié)構(gòu)相同。具體講，側(cè)壁外側(cè)是耐熱金屬板，內(nèi)側(cè)由耐熱磚制成，以保護金屬板并提高保溫效果。在爐頂部分14和15，設(shè)有排氣管16和17，側(cè)下部設(shè)有氣體(N2)注入管18和19，這些排氣管16、17和氣體注入管18、19與設(shè)在預(yù)備室11、13外部的的壓差計(未示出)相連，用于調(diào)整出入的排氣量。氮氣由氮氣儲藏室20和21引出，經(jīng)專用加熱器22和23加熱至大約200℃后，由氣體注入管18和19通入預(yù)備室11和13中，而且在排氣管16和17上安裝有擋板，調(diào)整或切斷排氣量，在排氣處理部分24和25進行處理。預(yù)備室11和13正面，僅有一個方向有一入口門和一出口門，同時在入口處設(shè)有帶導(dǎo)輥的容器專用臺28(進貨用)，出口處設(shè)有帶導(dǎo)輥的容器專用臺29(出貨用)，容器1在鏈條驅(qū)動下進入預(yù)備室11，并從預(yù)備室13中導(dǎo)出。容器1被導(dǎo)入、導(dǎo)出之際，如圖6所示，由于在預(yù)備室11的底面上設(shè)有兩根平行的收貨導(dǎo)軌30，(在預(yù)備室13內(nèi)也同樣設(shè)有出貨導(dǎo)軌，但是圖6并未示出)可以防止位置的左右移動。在預(yù)備室11底部，于平行設(shè)置的兩根導(dǎo)軌保持用枕木31上，與進貨導(dǎo)軌30正交地敷設(shè)兩根容器移動用導(dǎo)軌32，同時在導(dǎo)軌32外側(cè)，與其平行地懸掛在前后一對移動鏈條驅(qū)動軸34上的兩條帶爪移動鏈條33，在軸34的端部裝有驅(qū)動齒輪35，通過鏈條36承受驅(qū)動馬達(未示出)的旋轉(zhuǎn)力后旋轉(zhuǎn)，在移動鏈條33的旋轉(zhuǎn)下，該爪與容器1底部的鉤子結(jié)合，使容器1沿著圖6所示的實線箭頭方向移動。其中在預(yù)備室13中也能完全搖擺，而且在圖6中略去預(yù)備室13的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
從預(yù)備室11移送專用容器1的的復(fù)數(shù)碳化促進室12，其各室和預(yù)備室11、13之間具有被各隔離門隔開的獨立結(jié)構(gòu)，互不連接，其室數(shù)可以根據(jù)有機物的處理量增減。隔離門37有左右門體38、39，門體38的結(jié)合面縱向方向上形成有突起部分40，另一門體39結(jié)合面縱向上形成有凹陷部分41，利用門體38、39的左右自動開閉手段(未示出)使門體以滑動方式開閉，其中央部位因突起部分40和凹陷部分41互相嵌合成一體，開門時各門體38、39各自容納在左右門框42、43的容納部分44和45之中，而所說的門框42、43分別并排設(shè)置在預(yù)備室11、13和碳化促進室12和各碳化物促進室12、12的適當部位。各碳化促進室12外側(cè)用金屬，內(nèi)壁用耐熱磚形成，爐頂呈四角錐狀，爐頂部分46鋪設(shè)耐熱混凝土，在爐頂部分46的外側(cè)中央部位設(shè)有排出分離氣體用排氣導(dǎo)管47，這些排氣導(dǎo)管47與相鄰碳化室12的排氣導(dǎo)管互相連接成一組。各碳化促進室12的正面?zhèn)认路窖b有三根加熱用燃燒氣配管48，這些配管48垂直設(shè)置得通過爐頂向外延伸成一根燃燒配管49，而且在配管48對面的碳化促進室12的背面下部裝有三根加熱管50，這些加熱管50垂直設(shè)置得通過爐頂向外延伸成一根排氣管。排氣管47通過擋板52與排氣處理部分的反應(yīng)室53相連，經(jīng)過排氣導(dǎo)管47的氣體與鼓風(fēng)機鼓入的空氣混合后被導(dǎo)入反應(yīng)室53之中，反應(yīng)室53自外部輔助燃燒器55獲得高溫，反應(yīng)室53內(nèi)設(shè)有折流板(未示出)，使與空氣的混合氣體能夠在反應(yīng)室內(nèi)停留一定時間。反應(yīng)室53外側(cè)表面是耐熱性金屬，內(nèi)部是耐熱磚，室內(nèi)溫度設(shè)置在400～900℃，自動控制得使之不會降低到該溫度以下。反應(yīng)室53內(nèi)的混合氣體被完全燃燒成無色、無嗅的氣體，通過擋板56進入過熱管50之中，可以在提高碳化促進室12內(nèi)的溫度上加以再利用。在燃燒氣體配管49、排氣管51的最終出口前分別設(shè)置有擋板57和58，用于調(diào)整排氣和防止空氣逆流。在各碳化促進室12內(nèi)，如圖5所示，在其稍下部位兩側(cè)面上形成的凹槽59、60內(nèi)水平嵌入設(shè)置優(yōu)選大約20毫米厚的石英銷板61，在該石英銷板61下方優(yōu)選水平設(shè)置兩根直徑200毫米、長1500毫米的篩狀赤熱筒62，在這兩根赤熱筒62的正面?zhèn)认?軸向)相對設(shè)置兩根加熱用燃燒器63的各噴射口64，再于赤熱筒62的下方設(shè)置支撐在促進室底部的耐熱混凝土上的不銹鋼反射鏡板65。此外，再于石英銷板61的稍上方平行設(shè)置兩根固定導(dǎo)軌的兩根枕木66，同時在該導(dǎo)軌保持枕木66上敷設(shè)與之正交的兩根平行的容器移動用導(dǎo)軌67，在該導(dǎo)軌67外側(cè)平行懸掛在前后一對移動鏈條驅(qū)動軸上的兩條帶爪移動鏈條68，并通過軸端部的驅(qū)動齒輪70、鏈條71、72與外部驅(qū)動馬達73相連，在該馬達73旋轉(zhuǎn)力的驅(qū)動下使移動鏈條68旋轉(zhuǎn)，該鏈條68的瓜與容器1底部的鉤子結(jié)合后，容器1在安裝在內(nèi)側(cè)壁左右的一對容器導(dǎo)軌74的導(dǎo)引下，沿著圖6所示的實線箭頭方向依次被移送。
對于穿過碳化促進室12后從預(yù)備室13移出的容器中取出制造的碳進行破碎，并磁選成混合物的破碎磁選機100是公知的設(shè)備，其示意結(jié)構(gòu)如圖1所示，對自料斗102進入物料進行破碎的一對破碎輥103支撐在旋轉(zhuǎn)軸上，在破碎輥103下方設(shè)有皮帶運輸機104，輸送破碎輥103破碎和分離的金屬等混合物201和碳202，皮帶運輸機104由驅(qū)動源(未示出)旋轉(zhuǎn)力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動橡膠滾輪105、中間橡膠滾輪106和從動橡膠輪107帶動下能沿著圖1所示實線箭頭方向旋轉(zhuǎn)；在該皮帶運輸機的稍上方，大約從中間靠近從動橡膠輪107一側(cè)，還設(shè)有帶磁鐵的皮帶運輸機108，皮帶運輸機108由驅(qū)動源(未示出)旋轉(zhuǎn)力驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動橡膠滾輪109、中間橡膠滾輪110和從動橡膠輪111帶動下能沿著實線箭頭方向旋轉(zhuǎn)；由料斗102進入的碳200經(jīng)旋轉(zhuǎn)的破碎輥103破碎后，被皮帶運輸機輸送，金屬等混合物201被帶磁鐵的皮帶運輸機108上的磁鐵所吸引分離后，被輸送掉入容納部分112內(nèi)。另一方面，碳化物202被皮帶運輸機104所輸送，經(jīng)排料口113以最終產(chǎn)品排出。
以下說明制造方法。接通電源使各加熱用燃燒器點火，開始各碳化促進室12內(nèi)的加熱操作，同時作為碳制造裝置10之外的操作，將原料有機物加入專用容器1中蓋好蓋子，利用撥叉和鏈滑車等將其移動到帶輥容器專用臺(進貨用)28處。當各碳化促進室溫度超過300℃時，開始向預(yù)備室11和13中注入氮氣，直到與外部的氣壓相等時打開入口門26，將裝入有機物的專用容器1移入預(yù)備室11內(nèi)，當?shù)竭_室內(nèi)預(yù)定位置時關(guān)閉入口門26。直到此時為止，將各碳化促進室12內(nèi)的溫度自動調(diào)整到350～450℃，優(yōu)選350℃左右。350～450℃溫度是，原料有機物碳分子間的結(jié)合因加熱而暫時分離，其后再結(jié)合時緩緩形成碳—碳結(jié)合的適當溫度，溫度低于350℃時碳化不進行，不適于排出碳之外的氣體。可以向容器容納后的預(yù)備室11內(nèi)注入恒溫氮氣，使空氣強制向外排出，當?shù)獨庾⑷肓窟_到一定量時停止排氣，打開碳化促進室12的隔離門37(左右門體38和39在外部驅(qū)動力下向左右滑開，容納在各容納部分44和45內(nèi)，處于全開狀態(tài)下。)然后，專用容器1在兩條容器移動用導(dǎo)軌32上移動，同時驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的帶爪鏈33上的爪與容器底部的鉤子結(jié)合，進入第一碳化促進室12內(nèi)，一旦達到室12那一定位置就關(guān)閉隔離門37(門體38和39各自的凸起部分40和凹陷部分41互相嵌合，處于中央部位閉合的關(guān)閉狀態(tài)下)，碳化促進室12處于密閉狀態(tài)下開始加熱。由于碳化促進室12內(nèi)變成被隔離門37密閉的加熱室，所以原料與空氣(氧)不接觸，因而原料及所含的金屬不氧化。同時因無氧，所以二氧化物也不會合成。當專用容器1移入第一碳化促進室12內(nèi)時，預(yù)備室11騰空，為了移入下一個專用容器1而再次向其中注入氮氣，調(diào)整預(yù)備室11內(nèi)的氣壓使之與外部壓力相等，在等壓點打開入口門26，將下一個專用容器1移入預(yù)備室11內(nèi)，關(guān)閉入口門26。預(yù)備室11內(nèi)的專用容器1，在預(yù)備室11內(nèi)處于待機狀態(tài)下，直到處于第一碳化促進室12內(nèi)的前面移入的專用容器1被移送到第二碳化促進室12內(nèi)，第二碳化促進室12的隔離門關(guān)閉后為止。碳化促進室12內(nèi)的專用容器1，依次從第一碳化促進室12移入第二碳化促進室12，從第二碳化促進室12移入第三碳化促進室12等復(fù)數(shù)個碳化促進室，在預(yù)定的溫度和時間下，優(yōu)選在350℃和10～15分鐘條件下，順序進行熱處理。這種熱處理工序經(jīng)30～60分鐘終止，在最后的碳化促進室12內(nèi)防止專用容器1使之放熱(自然冷卻)，直到其溫度降低到制造碳的燃燒溫度(200℃)以下為止。熱處理時產(chǎn)生的氣體經(jīng)各排氣管向外部排出，待其完全燃燒成無色、無嗅的氣體后，作為熱源再利用，然后向外界排出。所發(fā)生的氣體在各碳化促進室12內(nèi)由于沒有氧化性氣體，所以不會產(chǎn)生煤煙子等物質(zhì)。在碳化促進室12內(nèi)放熱至低于200℃左右的專用容器1，經(jīng)過在預(yù)備室13內(nèi)進行壓力調(diào)整以防爆炸之后，經(jīng)過帶輥的容器專用臺29(出貨用)被移送至外部，在外部大氣中自然冷卻到100℃左右。自專用容器1中取出溫度降低到100℃以下的碳后，該噸數(shù)的物料200被破碎磁選機100中的破碎軋輥103壓潰，分離成碳以及由金屬、無機物組成的混合物，經(jīng)皮帶運輸機104輸送，再被帶磁鐵的皮帶運輸機108上的磁鐵吸附分離，分成碳化物202和金屬及鐵等的混合物201，得到的最終產(chǎn)品碳雖然可以作為活性炭使用，但是還要根據(jù)利用和使用條件進行各種精制等處理。
本實施例雖然采用設(shè)置數(shù)個碳化促進室12的連續(xù)處理法進行的，但是也能用間歇方式進行處理。
綜上所述，按照本發(fā)明將有機物置于專用容器中，使此專用容器在碳制造裝置內(nèi)通過，用磁選破碎機分離成碳化物和混合物，以此方法制造碳，所以制造工序中熱效率好、成碳率高、能夠制造不殘留鐵等氧化物的活性炭，因而能有效再利用有機物。此外若以廢輪胎為原料，則還能再利用其中的鋼絲，因而是經(jīng)濟的。
此外，按照本發(fā)明無需改變處理工序，就能用全部有機物(木材、輪胎、糞便、塑料、生垃圾等)來同樣制造碳。
不僅如此，若設(shè)置復(fù)數(shù)個碳化促進室，則能夠大量而且連續(xù)地制造碳。由于各碳化促進室無需連接，各室之間具有獨立結(jié)構(gòu)，所以出現(xiàn)故障時能夠通過交換碳化促進室而得到迅速處理。
權(quán)利要求
1.一種用有機物制造碳的方法，其特征在于由以下工序構(gòu)成使裝入有機物并用蓋子密閉的專用容器經(jīng)過碳制造裝置中的預(yù)備室后，一邊在碳化促進室內(nèi)通過，一邊在將其中的有機物間接加熱至預(yù)定溫度下的過熱工序；在上述碳化促進室內(nèi)放熱，使被加熱至過熱的上述專用容器內(nèi)的溫度降低到低于所制造碳的燃燒溫度，再經(jīng)上述預(yù)備室移出的自然冷卻工序；以及從上述專用容器內(nèi)取出制成的碳后破碎，分離成碳化物和混合物的工序。
2.按照權(quán)利要求1所述的用有機物制造碳的方法，其特征在于在所說的過熱工序中，使專用容器在復(fù)數(shù)個碳化物促進室內(nèi)通過，而且在整個工序內(nèi)與空氣不接觸，也不合成CO2、NOx、SOx等物質(zhì)。
3.一種用有機物制造碳的裝置，其特征在于具有一種碳制造裝置，其中具有一對預(yù)備室，即裝入有機物并用蓋子密閉的專用容器移入預(yù)備室和移出預(yù)備室，依次設(shè)置在此一對預(yù)備室間的碳化促進室；所說的一對預(yù)備室具有上述專用容器的輸送機構(gòu)和調(diào)節(jié)內(nèi)外壓力用的預(yù)加熱手段；在所說的碳化促進室和所說的一對預(yù)備室之間由可開閉的隔門隔開，同時其內(nèi)部還設(shè)有所說專用容器的輸送機構(gòu)；和將專用容器內(nèi)有機物間接加熱至預(yù)定溫度下的加熱手段；以及一種破碎磁選機，用于破碎自所說的專用容器中取出的碳，并磁選分離出破碎后分離的金屬等混合物。
4.按照權(quán)利要求3所述的用有機物制造碳的裝置，其特征在于所說的碳化促進室有多個，所說的一對預(yù)備室串聯(lián)排列，各碳化促進室互相獨立，而且各碳化促進室間和上述預(yù)備室間用可開閉的隔門隔開。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、容易控制的制造裝置，它能夠用有機物制造出不殘留氧化物的碳。將有機物置于專用容器中蓋好蓋子，使此容器通過碳制造裝置中的預(yù)備室后，再通過碳化促進室在大約350℃溫度下熱處理，經(jīng)預(yù)備室移出后，在外部大氣中自然冷卻至100℃左右，從專用容器中取出碳，將其送入破碎磁選機中分離成碳化物和金屬等的混合物，將得到不殘留氧化物的碳。
文檔編號C10B53/02GK1390780SQ01129349
公開日2003年1月15日 申請日期2001年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月13日
發(fā)明者佐藤邦道 申請人:錢榮偉, 佐藤邦道