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最新更新日：2020.07.03 ・木炭＆灰 薪、木炭、灰は購入により入手ももちろん可能です。ざっと調べたところ、2018年では下記の感じです。 薪 ： 20〜
50 円/kg 木炭 ： 100〜
400 円/kg 木質灰 ：400〜800
円/kg こうして値段で書くと買ってくるのが最も容易な入手方法のような感じですが、きっと楽しいからやっているのでしょう。 といいつつも灰は入手しにくいような気がしています。 ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ 元々は薪から灰を作って畑の土壌改良剤として使おうとはじめたのですが、炉内に熾き木炭がたまってくると燃焼管理が難しくなりことが経験的にわかってきました。 理由は熾き木炭は表面燃焼（固体燃焼）で薪から出る木質ガスが気体燃焼と、燃焼形態が違うからかと思ってます。 表面燃焼は「乱流」の燃焼空気があると空気比が高くても燃焼そのものは良好ですが、気体燃焼は空気比が大きくなると燃焼ガス温度が下がってしまう・・・・とかを考えています。 熾き木炭を燃焼させるために空気を強制供給したりしましたが、木炭が使い勝手の良い燃料であることを知りまして、それなら木炭はそのまま取り出そうということで現在の形になりました。 なんとなく流されるままに現在の姿になってきましたが、いろいろと書籍やｗｅｂを読んでいくうちに木炭と木質灰は過去においてとても重要なものであったことを知りました。 極端な言い方かもしれませんが、石炭コークスが発明される前の文明を支えていたとても重要な基本物質であったと思うしだいです。 ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ 木炭は製鉄の燃料、製鋼や鍛冶の燃料、青銅など鋳造＆鋳物鋳造の燃料、ガラスの炉の燃料でした。高温で還元雰囲気を作り出し、COとしてガス化できるので使いやすいのです。排気ガス中にH2Oを含まないのもきっと何かの役に立っているのだと思います。 固体燃料ながら燃焼空気の量により出来上り温度を制御しやすいのも木炭の特徴です。 窯業の炉の燃料は木炭というよりは薪であったと思います。それは必要な温度が少し低いから。木炭はコストが高いのです。 僕が子供のころ（1970年代）、すでに燃料はプロパンガスか都市ガスに変わっていて、木炭や木質灰は縁遠い存在でした。 遅まきながらこれらを使用してみて重要性に気がつく今日このころです。中学校や高校、大学でもこれらについて教育をすると理系教育に良いと思いますが、最もよいのは実際に身近であることのようにも思います。 ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ ・灰について 灰はこんな感じのものです。今のところ、畑の土壌改良剤として利用しています。webで調べると主成分は酸化カルシウムCaO（生石灰）や炭酸カルシウムCaCO3、炭酸カリウムK2CO3のようです。酸化カルシウムは空気中に放置しておくと炭酸カルシウムに変わるそうです。 炭酸カリウムは助燃触媒だそうで、僕の作る木炭は熾き木炭なので、灰が多くついていて、それが助燃触媒として作用して、着火しやすいのかな・・・と考えています。 鉱業や窯業ではケイ酸カルシウムカリウム.
（K4CaSi3O9）という連続固溶体？？の考え方があるようで、前出のものは融点が約 1170℃だそうです。この温度は木炭と七輪で出るので、鋼板細工のスラグはこれらなのかな・・・と思います。 窯業メーカーに長く勤めてましたが、設備部隊だったのでまったく知見は得られず、少しもったいなかったかなと思ってます。仕方ありません。 炭酸カリウムは助燃触媒でもありますが融剤としても使用されるようで、融点が900℃弱を利用して、鉱物から有用金属を取り出す時に使う・・・というようです。 中学校の地学の授業で玄武岩は流動性が高く、安山岩は流動性が低い・・・みたいなことを習いましたが、この方面の知識が増えると、もしかしたら灰やスラグのことのなにかがわかる？？かも知れません。 この量で250gです。
水溶性があり、水溶液はアルカリ性です。この水溶液は洗濯に洗剤として利用できるそうです。アルカリ性なので油の分解もできます。強烈なので薄めても手荒れに注意です。 江戸時代はせっけんが無くて、いったいぜんたいどうやって暮らしていたかイメージがわかなかったのですが、木質灰のことを調べていてだいぶわかってきたように思います。 僕の作業小屋の中にノラネコのオスがマーキングしていったところも、木質灰で簡単に消臭処理ができました。 CaOがH2Oと反応してCa(OH)2（wikipediaのページを読んだほうが良いかもしれません）になると凝集分離もできるのでコンニャク作りで使うそうです。もちろん排水処理にも使えるでしょう。 酸の歴史を調べていくと、酢酸→硫酸→塩酸→硝酸と比較的簡単に調べられましたが、アルカリ側はあまり判然としませんでした。 理由はシンプルで木質灰として古代から身近に利用していたからだったからでしょう。 身近に有り余るものはあまり興味をもたれることは無く、何かをきっかけにすっかり忘れ去られてしまうものであると言えます。 そのひとつが灰だと思っています。1950年代以降に急速に普及したLPガスや都市ガスの普及により、現在は灰と急速に縁遠くなりまして、1969年生まれの僕も灰についての知識はかなり少ないです。 CaOは製鉄のときに不純物を吸着してスラグとして分離させるのにも役立つそうです。 江戸時代に江戸などの大都市では「灰」を回収してくれる業者がいたというのも納得できます。 Ca(OH)2は建築材料の漆喰（しっくい）の原料でもあるようです。 ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ 元々はこんな感じで燃え残りの木炭と灰が混じって出ます。これは約20kgの薪から出た木炭と灰です。2mmくらいのフルイで灰と木炭と分けます。灰が250gで木炭が1800gなので2000g強です。重量換算で10％まで減量できた、というか減量してしまった・・・・ということになります。 最も大きな恩恵は薪に住み着く節足動物類とさよならできることと火災への安全性の向上と思ってます。灰は不燃物ですし、木炭も外部からの着火に対しては風が当たらなければ燃えにくいと考えています。不燃の容器に入れてますし。
これを下述のふるいの方法にて灰と木炭に分けます。取り出した木炭はこんな感じです。みかけのかさ密度は0.15kg/Lくらいととても軽いです。一般的には木炭はかさ密度は0.3〜0.6 kg/Lだそうです。 これだけ軽いとなかなかにかさばります。かめやペール缶、使わなくなったなべなど不燃の容器で保管してます。
ここのところ、木炭の転換率などを帳面につけてます。業界では木炭の収率と呼ぶそうです。僕の設備では７〜10％くらいです。本業の人は30％強を目指すようです。 一般に処理温度が高くなると収率は下がるそうで、僕の設備はまあまあかな、と思っています。 水分率の高い薪は排気温度が低めなので木炭の収率は少し高めなのかと思ってます。本業の方は切りたての水分率の多いものを好まれるようです。
薪は樹木により太陽エネルギーが化学エネルギーの形に変換されたものです。それを木炭にするまでにとても多くのエネルギーがなくなってしまい、さらに何かを加工するとまた多くのエネルギーが使えない状態で出て行ってしまいます。 残念ですが「そういうものであろう」ということが、なんとなくわかってきたかもしれません。やってみるものです。 |
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・燃え殻の熾きから木炭への処理 薪は燃えると姿を３つに変えます。薪→木炭→灰です。薪から木炭は木質ガスの処理がやっかいで「無煙マキカマド」が必要ですが、いったん木炭になってしまえば化学的には安定で、燃焼時に煙の出ない、扱いやすい燃料になります。 木炭は強制通風で簡単に1200℃を得られる高級な燃料であることも知りましたので、なんとなく燃やすにはもったいない感じのものです。 そこで木炭ができたら積極的に外部へ取り出し、燃焼を停止させ、冷却して保存し、使いたいときに使うことにしました。 ホームセンターで塗装用の鋼板製小型バケツとそれに合う鋼板製フタを購入して、底に断熱のための灰を引きます。
こんな感じでスコップに木炭を乗せます。柄まで熱くなるので皮手などの保護具を使ってます。 ちなみにメガネは輻射熱に強いガラスレンズのものを使ってます。プラスティックのレンズは熱膨張で表面コーティングが破壊されて、曇ったようになってしまい、レンズ買い替えになってしまいます。高価なレンズが壊れてしまうとなんとも残念です。メガネの上からかけられる保護メガネも輻射熱には有効と思ってます。
熾き木炭の排出の動画はこんな感じです。カメラを構えながらの作業はなかなかおっかなびっくりになってます。 灰を入れたバケツに入れて、すぐにフタを閉めます。バケツ内の酸素を消費してしまうと木炭の燃焼反応は停止してバケツの表面を通して放熱冷却して常温になります。どちらかというと冷却されるから燃焼が停止するのかもしれません。いずれにせよ、一昼夜越えると安全な状態になっています。
一晩おいたので冷えて安全になってます。
2mmくらいのフルイを使って木炭と灰を分離します。
約15kgの薪から無煙燃焼でとれた木炭は650gでした。燃焼熱量は7000〜8000kcal/kgだそうです。黒鉛の酸化反応時の熱量は349kJ/molだそうで、kg換算すると約7000kcal/kgです。webの値はまあまあ当たっていると思います。
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