非晶质二氧化硅的制造方法及非晶质二氧化硅的制造装置制造方法及图纸

一种以源自硅酸植物的生物质为原料的非晶质二氧化硅的制造方法，包括对所述生物质进行热分解处理并气化的气化步骤和对在所述气化步骤产生的生物质残渣进行烧制处理的烧制步骤，所述气化步骤是在小于非晶质二氧化硅结晶化的相变温度范围的温度范围进行气化的步骤。骤。骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非晶质二氧化硅的制造方法及非晶质二氧化硅的制造装置


[0001]本专利技术涉及一种从源自稻壳等硅酸植物的生物质进行能量回收并以高附加价值的状态分离并回收生物质中包含的二氧化硅的非晶质二氧化硅的制造方法及非晶质二氧化硅的制造装置。

技术介绍

[0002]专利文献1公开了如下的粒状硅酸质制造方法：通过向干馏稻壳得到的熏炭供给1000℃以下的水蒸气，发生水煤气反应而得到白色的粒状硅酸质。
[0003]专利文献2提出了一种稻壳气化残渣的循环利用系统，其目的在于开发一种从含有大量硅酸的稻壳通过热解回收能量后剩余的气化残渣的有效活用方法，并且提供一种在稻田地带完成的稻壳气化残渣的循环利用系统。
[0004]该稻壳气化残渣的循环利用系统是如下这样的系统：具备对稻壳进行热分解处理而得到分解气体和气化残渣的气化炉、将所述分解气体转换为电、热或者液体燃料等能量源的能量转换设备以及调节所述气化残渣的粒径的粒度调节设备，粒度被调节后的所述气化残渣作为水稻用农药的吸附剂向灌水后的稻田喷洒。
[0005]专利文献3提出了一种非晶质二氧化硅的制造方法作为不使用硫酸、盐酸、硝酸等无机酸而从农作物、草食、木材等有机系废弃物中获得高纯度的非晶质二氧化硅的方法，该制造方法具备如下工序：以包含氧化硅的有机系废弃物为原始材料进行准备的工序、将所述有机系废弃物浸渍在具有羟基的羧酸水溶液中的工序、接着对有机系废弃物进行水洗处理的工序、以及进一步在大气环境中对所述有机系废弃物进行加热的工序。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特公昭49
‑
30353号公报
[0009]专利文献2：日本特开2009
‑
23965号公报
[0010]专利文献3：WO2008/053711号公报
[0011]专利技术所要解决的技术问题
[0012]专利文献1公开的粒状硅酸质制造方法是通过对干馏稻壳而得到的熏炭进行水煤气反应以除去碳成分来制造粒状硅酸质的方法，获得熏炭时产生的干馏气体不被回收就被无用地排放，从资源回收的角度来看还有进一步改进的余地。另外，由于得到的粒状硅酸质的纯度为90％，纯度并不高，因此也存在用途受限的问题。
[0013]然而，近年来，对生物质供给水蒸气而发生水煤气反应及水煤气变换反应，将得到的水煤气用作FT合成的原料而生成生物燃料的FT合成技术受到关注。
[0014]采用稻壳等作为生物质，从对稻壳等供给水蒸气而得到的水煤气生成生物燃料，并且从生物质残渣回收二氧化硅并进行再利用，则能够建立非常高效的资源再生化系统。
[0015]但是，在这样的资源再生化系统中，由于为了提高气化效率，将水煤气变换反应时的温度设定为950℃左右的高温，因此由于该温度，有发生生物质残渣中包含的二氧化硅的
一部分结晶化而难以进行再利用的状况的担忧。
[0016]另外，如果碳成分本身结晶化并掺入二氧化硅中，即使随后对生物质残渣进行烧制，碳成分也不会完全去除，二氧化硅的纯度会降低且成为带有灰色的二氧化硅。因此，在任何情况下都存在用途受限的问题。
[0017]专利文献2公开的稻壳气化残渣的循环利用系统是将气化残渣中包含的二氧化硅用于专门的水稻用农药的吸附剂的系统，在将二氧化硅用于其他用途的情况下，需要提高纯度。
[0018]专利文献3公开的非晶质二氧化硅的制造方法中，不仅需要用于对羧酸水溶液等的处理水进行后处理的水处理设备，而且在大气环境中对处理后的有机系废弃物进行加热处理时会导致能量损失，从经济性的观点来看，还有进一步改进的余地。

技术实现思路

[0019]本专利技术的目的是鉴于上述的问题点而提供一种以源自硅酸植物的生物质为原料而能够有效地进行能量回收并获得高纯度高品质的二氧化硅的非晶质二氧化硅的制造方法及非晶质二氧化硅的制造装置。
[0020]用于解决技术问题的技术手段
[0021]为了达成上述的目的，本专利技术的非晶质二氧化硅的制造方法的第一特征结构是以源自硅酸植物的生物质为原料的非晶质二氧化硅的制造方法，包括如下步骤：气化步骤，该气化步骤是对所述生物质进行热分解处理并气化的步骤；以及烧制步骤，该烧制步骤是对在所述气化步骤中产生的生物质残渣进行烧制处理的步骤。
[0022]通过气化步骤，源自硅酸植物的生物质被热分解并作为燃料进行回收，通过对剩余的生物质残渣进行烧制处理，残存于生物质残渣的碳成分等的杂质被去除，从而得到高纯度的二氧化硅。
[0023]第二特征结构是，在上述第一特征结构的基础上，所述气化步骤是在比非晶质二氧化硅结晶化的相变温度范围低的温度范围进行气化的步骤。
[0024]由于在相变温度范围以下的温度范围进行气化，因此非晶质的二氧化硅不会结晶化。另外，碳成分本身不会结晶化，不被二氧化硅吸收，而在随后的烧制步骤中得到高纯度的二氧化硅。
[0025]第三特征结构是，在上述第二特征结构的基础上，在所述气化步骤中，所述生物质残渣的停留时间被调节为规定时间以下。
[0026]通过调节生物质残渣的停留时间，能够降低生物质残渣中包含的二氧化硅的结晶化的概率，并且降低碳成分自身结晶化并被吸收到二氧化硅的概率。其结果是，能够在随后的烧制步骤中得到高纯度的二氧化硅。
[0027]第四特征结构是，在上述第二或者第三特征结构的基础上，具备燃料生成步骤，该燃料生成步骤是从在所述气化步骤得到的气体生成燃料的步骤。
[0028]通过以燃料生成步骤将在气化步骤得到的气体转换为燃料，能够扩展作为燃料的用途。
[0029]第五特征结构是，在上述第一至第四中任一项特征结构的基础上，具备粉碎步骤，该粉碎步骤是在执行所述烧制步骤前，对在所述气化步骤产生的生物质残渣进行粉碎处理
的步骤。
[0030]通过对在气化步骤产生的生物质残渣进行粉碎处理后执行烧制步骤，能够通过烧制有效地进行杂质的分离，并且得到粒径均匀的二氧化硅。
[0031]第六特征结构是，在上述第一至第五中任一项特征结构的基础上，所述烧制步骤包括：第一烧制步骤，该第一烧制步骤是在碳的燃烧温度范围对所述生物质残渣进行规定时间烧制的步骤；以及第二烧制步骤，该第二烧制步骤是在所述第一烧制步骤后在比所述相变温度范围低的温度范围进行规定时间烧制的步骤。
[0032]通过在碳的燃烧温度范围进行规定时间烧制的第一烧制步骤，能够使生物质残渣中包含的碳成分有效地燃烧而去除源自碳的黑色成分，通过在相变温度范围以下的温度范围进行规定时间烧制的第二烧制步骤，能够不引起二氧化硅的结晶化地去除杂质而提高纯度。
[0033]本专利技术的非晶质二氧化硅的制造装置的第一特征结构是，用于权利要求1至6中任一项所述的非晶质二氧化硅的制造方法，具备：气化炉，该气化炉对包含硅酸植物的生物质进行热分解处理；分离机构，该分离机构从由所述气化炉排出的热分解气体与生物质残渣的混合物分离出生物质残渣；以及烧制炉，该烧制炉对在所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种非晶质二氧化硅的制造方法，是以源自硅酸植物的生物质为原料的非晶质二氧化硅的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：气化步骤，该气化步骤是对所述生物质进行热分解处理并气化的步骤；以及烧制步骤，该烧制步骤是对在所述气化步骤中产生的生物质残渣进行烧制处理的步骤。2.根据权利要求1所述的非晶质二氧化硅的制造方法，其特征在于，所述气化步骤是在比非晶质二氧化硅结晶化的相变温度范围低的温度范围进行气化的步骤。3.根据权利要求2所述的非晶质二氧化硅的制造方法，其特征在于，在所述气化步骤中，所述生物质残渣的停留时间被调节为规定时间以下。4.根据权利要求2或3所述的非晶质二氧化硅的制造方法，其特征在于，具备燃料生成步骤，该燃料生成步骤是从在所述气化步骤得到的气体生成燃料的步骤。5.根据权利要求1至4中任一项所述的非晶质二氧化硅的制造方法，其特征在于，具备粉碎步骤，该粉碎步骤是在执行所述烧制步骤前，对在所述气化步骤产生的生物质残渣进行粉碎处理的步骤。6.根据权利要求1至5中任一项所述的非晶质二氧化硅的制造方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：釜田阳介，阿部刚士，仓田雅人，谷直人，森田崇圣，
申请(专利权)人：株式会社久保田，
类型：发明
国别省市：