JPH11156326A - フライアッシュの固形化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 石炭火力発電所から多量に排出される微細粉
体のフライアッシュを埋立て材、各種の盛り土造成材、
土木工材として有用な水浸漬下に優れた形態保持性及び
強度を有する粒状物とする工業的に簡単な装置で、しか
も処理コストが低廉なフライアッシュの固形化法を提供
する。 【解決手段】 フライアッシュの１００重量部に対し、
賦形剤として消石灰又は仮焼ドロマイト粉体５乃至３０
重量部を配合して成る混合粉体系を撹拌下に水２５乃至
４０重量部を存在させて成る不定形の湿潤混練物を転動
処理して実質的に球状粒子に造粒し、必要に応じて大気
中又は炭酸ガス雰囲気下に放置（曝す）することを特徴
とするフライアッシュの固形化方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石炭火力発電所から多
量に排出するフライアッシュ微細粉体の固形化方法に関
し、より詳細にはフライアッシュ又はフライアッシュと
火力発電所から排出される脱硫石膏との複合粉体に、撹
拌下に特定の無機系の賦形剤と水とを存在させて得られ
る湿潤混練物を、転動下に造粒させて成る水浸漬下に形
態保持性に優れ、且つ処理コストが低廉なフライアッシ
ュの粒状物化に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、石炭火力発電所から多量に発
生する石炭の燃焼灰（フライアッシュ）を、産業廃棄物
として施設外で処分するのに各電力会社は苦慮している
のが実情である。またフライアッシュ（以下、石炭灰と
称す）は、シリカ、アルミナ、石灰、マグネシヤを主成
分とする塩基性のケイ酸塩で、且つガラス質で低吸水性
のほぼ球形の粒子形状を有している。又その粒度分布か
ら土質工学的には、シルト質に区分される程の微細粉末
である。従って、例えば埋立て等の積層系では、極めて
水抜けが悪く、いわいる透水性に欠け、保水した状態で
少量の雨でも容易に泥流化するという問題があることか
ら、石炭灰そのものを埋め立て材、盛り土材等の土木工
材として再利用及び廃棄処分する事はできない。

【０００３】そこで、これまでにも、再利用及び廃棄処
分等が容易に行われるように、石炭灰を固形化する多く
の処理技術が提案されている。その代表例として、例え
ば、特公平４ー２４３０４号公報には、石炭灰にセメン
ト及びＰＶＡ又はメチルセルローズ水溶液を加え、高速
撹拌造粒、養生硬化させて粒径０．１５乃至５ｍｍの石
炭灰砂粒とする処理法が記載されているし、また特開平
５ー３３０８６７号公報には、石炭灰と脱硫石膏と消石
灰と水から成るセメント質スラリーを調製し、一旦セメ
ント固化させたのち機械的に破砕させて、粒径０．０７
５〜４．７６ｍｍの破砕材とする石炭灰の固化法が記載
されている。

【０００４】更にはまた、特公平６ー８１９８号公報に
は、石炭灰に、石灰及び粘土鉱物から成る配合組成物
に、モンモリオナイト系粘土鉱物を硫酸処理した際に副
生するアルミ成分を含む廃酸を添加して、石炭灰を粒状
固化する方法が記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記公報
に提案される石炭灰の固化方法において、発電所から発
生する石炭灰と脱硫石膏の２大廃物を主成分に石灰乳を
混ぜて成るセメント質スラリーを固化させる方法では、
一見合理的な処理法のようであるが、養生固化に時間が
かかり、しかも一旦セメント固化させた固化体を機械的
に破砕、分級させて目的の粒径の破砕物を得るものであ
り、従って、必ずしも経済性に優れている方法ではな
い。ましてやセメントやメチルセルローズ及びポリビニ
ールアルコールを使用する方法では、高速撹拌下に造粒
性を向上させるためにメチルセルローズやポリビニール
アルコール等の増粘性を利用する点、又固化強度を向上
させるためにセメントの固化性を利用する点では差別化
されるものの、何れも高価な添加剤を使用しなければな
らず、経済性の点で未だ十分満足されるものではない。

【０００６】また酸性質の粘土鉱物及び廃酸を賦形剤と
する提案においては、粒状物の塩基度を低下させる利点
を有するものの賦形剤として使用する粘土鉱物や廃酸
は、一般的に広範に入手されるものではなく、且つ使用
するに際して特に廃酸の輸送コストがかさみ、この方法
も必ずしも経済性に優れているものではない。

【０００７】そこで本発明の目的は、上記する課題を鑑
みて、より処理コストが低廉で、しかも簡単な装置で、
微細粉末のフライアッシュを水浸漬下に形態保持性に優
れた粒状物にするフライアッシュの固形化方法を提供す
るものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする手段】本発明によれば、石炭
火力発電所から排出される石炭灰に、賦形剤として消石
灰又は仮焼ドロマイト粉体を配合して成る混合粉体系に
撹拌下に水を添加させ、得られる不定形の湿潤混練物を
転動造粒させることを特徴とする微細粉末のフライアッ
シュ（石炭灰）の固形化方法が提供される。又石炭灰に
更に石炭火力或いは重油火力発電所から排出される脱硫
石膏を混合させて成る混合粉体を上記同様にして、固形
化させる方法が提供される。

【０００９】本発明における固形化方法において、 １．賦形剤の消石灰及び仮焼ドロマイト粉体を石炭灰１
００重量部当たり、５乃至３０重量部を添加すること、 ２．造粒媒体の水の添加量を石炭灰１００重量部当た
り、２５乃至４０重量部とすること、 ３．賦形剤として配合する消石灰又は仮焼ドロマイトの
平均粒子径が３０μｍ以下であること、 ４．賦形剤として配合する消石灰又は仮焼ドロマイトの
吸油量が４０ｍＬ／１００ｇ以上であること、 ５．転動下の造粒が平均粒径５乃至１５ｍｍの実質的に
球状物となるように行うこと、 ６．転動造粒後の粒状物を大気中或いは炭酸ガス雰囲気
中に曝すこと、 ７．上記炭酸ガス雰囲気が各種の燃焼炉から排出される
排ガスであること、が好ましい。

【００１０】

【発明の実施形態】［作用］本発明による石炭灰の固形
化方法とは、従来の石炭灰の固化方法に比べて、処理コ
ストが低廉で、しかも転動下に造粒させるという簡単な
処理方法によって、微細粉体の石炭灰を実質的に球状の
固形物（粒状物）とするフライアッシュの固形化処理法
を提供するものである。また得られた石炭灰の固形物と
は、例えば、埋立て材、路床材、盛り土として積層系を
形成させても、固形化前の微細粉末の石炭灰のように、
水を保水した湿潤系が簡単に泥流化を起こすものではな
く、且つ長期間にわたって水浸漬下においても粒状体と
して形態性を保持する耐水性に優れた固形物であること
を特徴とするものである。

【００１１】石炭火力発電所から排出される石炭灰は、
その大部分がアルミノケイ酸塩（３Ａｌ₂Ｏ₃ ・２Ｓｉ
Ｏ₂）のガラス質の球状微細粒子であり、下記表１に示
す吸油量の値２５ｍＬ／１００ｇから明らかなように、
石炭灰の吸水性（保水性）は極めて低く、又その成分か
ら水に浸漬させると、そのｐＨは１１以上であるアルカ
リ性の強い微細粉体である。そこでその一般的な石炭灰
の組成、及び粉体物性を表１に示すと、

【表１】 ［組成］ 重量％ ［物性］ ＳＩＯ₂ ５１〜６４ 平均粒度（μｍ） ２０〜３０ ＡＬ₂Ｏ₃ ２３〜２６ 比重 １.9〜２ Ｆｅ₂Ｏ₃ ２〜５ 比表面積（ｍ²/ｇ） １.5 ＣａＯ ２〜７ 吸油量 （ｍｌ/100ｇ）２５ ＭｇＯ ０.８〜２ 水分散ｐＨ １１〜１２ ＳＯ₃ ０.３〜０.５ 粒子形状 球形 Ｉｇ．loss ４〜５ であり、上記する組成は、発生する発電所によっても多
少の違いがあり、又通常石炭灰には、極めて微細な未燃
カーボンが含まれ、その粉体色は灰褐色で、しかも大部
分がガラス質の球形粒子であることから、乾燥状態にお
いても極めて流動性の高いサラサラした微細粉体であ
る。

【００１２】従って、このような微細粉体の石炭灰は、
水を保水した湿潤系でも、通常の乾燥系でも極めて積層
系を形成し難い粉体であると言える。

【００１３】そこで本発明による石炭灰の固形化法の特
徴は、この石炭灰の微細粉末を単独に固形化させてもよ
く、又は石炭灰に石炭或いは重油火力発電所から排出さ
れる脱硫石膏を混ぜた複合系を固形化させてもよい。ま
たこれらの発電所から発生する脱硫石膏とは、燃焼ボイ
ラーの排煙中に含まれるＳＯ_X を石灰乳等で吸収除去す
る際に多量に排出され、石炭灰と同様に、電力各社でも
その処分に苦慮しているものである。その代表的な組成
は、ＣａＳＯ ₄・２H₂Ｏと少量のＣａＳＯ₃・１/2Ｈ₂Ｏ、
ＣａＣＯ₃の成分からなる。従って脱硫石膏自体ひは、
自硬性がなく、本発明においては、石炭灰１００重量部
に対して、脱硫石膏を５乃至３０重量部、好ましくは１
０乃至２０重量部を配合させることができる。

【００１４】本発明においては、撹拌下に粉体系に造粒
媒体の水を存在させて得られる湿潤混練物を転動下に造
粒させるに、形態を保持させる賦形剤として消石灰又は
仮焼ドロマイト粉体を配合させることが重要な特徴であ
る。上述したように、特に石炭灰のような吸油量が小さ
く、保水性に乏しいガラス質の微細粒子を固形化（又は
造粒）するためには、形態保持性を賦与させて、固形化
性（又は造粒性）を高めてやることが不可欠である。そ
のために本発明においては、後述するように賦形剤とし
て消石灰粉体又は仮焼ドロマイト粉体を石炭灰１００重
量部当たり、５乃至３０重量部を配合させ、撹拌下に造
粒媒体の水の存在下に得られる不定形の湿潤物を転動さ
せてほぼ球状に造粒させることを見出したものである。

【００１５】そこで本発明で賦形剤として配合させる消
石灰粉体又は仮焼ドロマイト粉体は、処理コストの低廉
化をはかる観点から出来るだけその添加量を少なく且つ
賦形性を向上させるため、賦形剤の粒子は、好ましくは
石炭灰の平均粒子径よりも微細であることがよい。

【００１６】即ち、従来より粉体系の凝集‐分散に関し
て、一般的な経験則から言えることは、粉体系の小粒子
そのものは、個々に分散しているよりは凝集粗大化して
安定になろおとするし、又その粉体系により大粒子があ
れば、小粒子は小粒子同士で凝集するよりも、より大粒
子の周囲に凝集されて安定化する傾向にあるものであ
る。従って本発明においては、賦形剤として作用させる
消石灰粉体又は仮焼ドロマイト粉体が、石炭灰より微細
な粒子であった方が、より大粒子の石炭灰粒子の周辺を
平均して包むように混合されるであろうから、その結
果、賦形剤の添加量をより少なくさせられるものと奏さ
れる（後述の実施例参照）。

【００１７】そこで本発明では、石炭灰とこれらの賦形
剤を混合させるに当たっては、大過剰の前者石炭灰粒子
の周辺に、石炭灰より少量である後者賦形剤粒子が平均
的に分散されるような粒径であることが望まれ、上記す
るように石炭灰の平均粒子径が２０乃至３０μｍの範囲
にあることからすると、消石灰又は仮焼ドロマイト等の
賦形剤の平均粒子径は３０μｍ以下、好ましくは２０μ
ｍ以下、更に好ましくは１０μｍ以下であることが好適
である。

【００１８】更にはまた本発明にとって重要なことは、
転動下において、粒状化媒体である水を介在させるにあ
たっては、賦形剤である消石灰又は仮焼ドロマイトの吸
油量が石炭灰の吸油量２５ｍＬ／１００よりも大きいこ
とが好適である。即ち下記に詳述するように、石炭灰と
消石灰等の賦形剤の粉体混合系において、出来うる限り
少量の媒体水で賦形剤の消石灰等がバインダー作用をす
るためには、消石灰又は仮焼ドロマイトが石炭灰よりも
吸水性で濡れやすいことが重要且つ必要である。

【００１９】そこで上記するように、本発明の固形化処
理によって低吸水性で保水性に欠ける石炭灰単独の粉体
系又は石炭灰と脱硫石膏とからなる混合粉体系を、先ず
転動下に造粒され易い不定形の湿潤混練物とすることが
重要である。そのために造粒媒体である水の果たす役割
が極めて重要となる。しかも当該粉体系の限界吸液量近
傍において、僅かに多目の量の造粒媒体水を添加してや
ることが重要であり、当然のことながら、後述する固形
化処理においては、このような状態で添加水量が上記す
る所定量より多くなれば粉体系は濡れ過ぎて、当該粉体
系は簡単に流動性を帯びて次第に泥状化してしまい、本
発明が目的とする転動下に粒状化される湿潤物を形成さ
せることができない（後述する比較例を参照）。

【００２０】従って、本発明で使用する賦形剤は、添加
した造粒媒体水を石炭灰粒子よりも速く吸水し、当該粉
体系が適度の湿潤混練物となるような保水剤としての役
目を果たすことが重要である。後述する固形化処理にお
いて、微細粉体の石炭灰が粒状の固形物になる際に、賦
形剤粉体は保水した水によつて、撹拌、混練又は転動下
の過程で当該粉体系の粒子を濡らし、その粒子の濡れ面
がバインダー作用を呈して、しかも本発明において特定
する媒体水量の範囲内においては、不定形の混練物が次
第に転動されながら、ほぼ球状粒子の造粒物となるもの
と奏される。

【００２１】以上から、本発明に用いる賦形剤の消石灰
又は仮焼ドロマイトは、少なくとも石炭灰よりは吸水性
であることが重用で且つ必要である。

【００２２】その吸水性の尺度として粉体固有の物性で
ある吸油量で表すと、４０ｍｌ／１００ｇ以上、好まし
くは５０ｍｌ／１００ｇ以上であればよく、また賦形剤
の吸水性が、大き過ぎても本発明の目的を達成させるこ
とはできない。即ち限界吸液量以上の媒体水を添加して
も、その添加水の大部分が賦形剤に吸水され、上記粉体
系を濡らし、全体を不定形の混練物とするに足る以上の
媒体水を単に添加するだけとなり、後の乾燥、造粒固形
化等において不利に成るだけである。従って、本発明の
賦形剤の吸油量としては１５０ｍｌ／１００ｇ以下、好
ましくは１００ｍｌ／１００ｇ以下、更に好ましくは８
０ｍｌ／１００ｇ以下であればよい。

【００２３】そこで本発明において、石炭灰１００重量
部又は石炭灰１００重量部と脱硫石膏５乃至３０重量部
との混合粉体に、賦形剤として消石灰又は仮焼ドロマイ
ト粉体５乃至３０重量部を配合させて十分に撹拌混合さ
せて成る混合粉体系に、水を石炭灰１００重量部に対し
て２５乃至４０重量部をシャワー状に注下させながら３
乃至１０分間撹拌させることにより、粉体系は湿潤した
大小無数の不定形の混練状物を形成し、次いでこの混練
状物を例えば傾胴式の回転ミキサー内で、回転速度が１
０乃至３０ｒｐｍ程度の条件下に、３乃至５分間転動回
転させることにより、次第にこれらの混練状物は転動さ
れながら全体が５乃至２０ｍｍ径の実質的に球状物とし
て造粒される。

【００２４】また本発明では上記転動下に得られる粒状
物は、比較的に粒子径が均斉化されて得られることも大
きな特徴である（後述する図１、２を参照）。その詳細
は不明であるが、転動させる前の不定形の湿潤混練物中
の水の存在量に大きく影響されているものと思われる
が、その他に転動させる装置の形状、転動させる回転装
置の径、回転速度及び転動する転動体粒子の個数密度、
即ち互いに転動体粒子同士の触れあう回数にも影響され
るものと奏される。

【００２５】また造粒媒体の水の添加量は上記するよう
に石炭灰及び混合粉体系の限界吸液量が小さいことか
ら、転動下に顆粒状を保持させるに必要な許容量幅は狭
く、添加水量が下限値以下では粉体系全体がパサパサ状
態であって転動させても造粒物を形成しないが、一方そ
の上限値を少しでも越えると粘つきが生じ、このものを
更に撹拌を継続させるか又は転動させると次第に大きな
固まり又は大きな団子状になってしまい、本発明が目的
とするような造粒物を転動下に調製させることはできな
い。従って本発明においては、特定の賦形剤を選択した
こと、更には石炭灰と賦形剤との混合粉体系に添加させ
る媒体水量を特定させたとが極めて重要であることが良
く理解されるものである。尚、この系に更に媒体水を添
加させるとこの石炭灰系は、容易にペースト状乃至はス
ラリー化してしまう。

【００２６】このような転動下に得られた直後の造粒物
は、未だ硬い固形物なるものではなく練り固めた粘土程
度の硬さで指間で強く挟むと押し潰れるようなものであ
る。また後述する実施例から明らかなように、賦形剤に
消石灰を用いた例からも明らかなように、このものを室
温下の大気中に１日以上、好ましくは３日以上、更に好
ましくは６日以上放置熟成させることにより強度が増
し、しかも水中に浸漬させても崩れることのない粒状物
として形態保持性に極めて優れたものとなる。

【００２７】このような形態保持強度が暫時上昇する要
因については、その詳細は不明であるが、後述する実施
例から明らかなように上記する放置熟成を大気中より炭
酸ガス濃度の高い雰囲気下で行うことにより、より放置
時間を短縮させられことからすると空気中の炭酸ガスが
未だ湿潤状態にある造粒物に関与して、恰も石灰プラス
ター（漆喰）が硬化するような作用が働くのではないか
と奏される。勿論、賦形剤に仮焼ドロマイトを使用した
系においても、ほぼ同様な上記するような漆喰反応が関
与するものと奏される。

【００２８】即ち、本発明による転動粒状物は、大気中
か又はより炭酸ガス濃度の高い雰囲気下に放置熟成させ
ることにより形態保持性、強度を著しく向上させるもの
であるが、これらの賦形剤の消石灰系と仮焼ドロマイト
系とでは、両者の作用効果が多少なりとも相違してい
る。

【００２９】その詳細は不明であるが、先ず前者の消石
灰系には湿潤状態の消石灰に大気中の炭酸ガスが関与す
る変化過程が考えられる。一方、後者の仮焼ドロマイト
系においては、後述するようにその主成分の化学組成が
ＭｇＯ・ＣａＣＯ₃ なる複合体であることから、先ず存
在する媒体水とＭｇＯ成分とが起こす乳化反応が考えら
れ、更には生成したての活性な水酸化マグネシウム（以
下、単に生水マグと称す）に対する大気中の炭酸ガスが
関与する変化過程が考えられ、それぞれこれらの変化過
程が上記する形態保持強度を向上させるのに深く関与し
ているものと奏される。以上から、上記する両者間の差
は、後述する実施例に見られる効果の差とよく一致して
おり、前者より後者の方が熟成時間が少なくてよく、し
かもその耐水性もより優れ又その強度もより高いという
事実にも現れている。

【００３０】またこれらの放置熟成による硬化の変化
は、その雰囲気温度にも影響され転動造粒後、造粒物の
湿潤度を保持させながら熟成させれば、常温よりも４０
℃以上、好ましくは６０℃以上、更に好ましくは７０℃
以上で、且つ１００℃以下の湿潤加温雰囲気下に曝（放
置）されことにより、硬化時間をより短縮させることが
可能であり、且つ硬化強度も向上させられるものである
（実施例６参照）。これらの事実から本発明による固形
化処理を実機に移すにおいて、転動造粒後の放置熟成と
して、各種の燃焼炉から排出される炭酸ガスを多量に含
む排ガスを有効的に利用されるものと思われる。

【００３１】［賦形剤］本発明で使用する賦形剤として
は、一般的に入手される工業用の消石灰又は仮焼ドロマ
イト粉体であればよく、既に上述したようにその平均粒
子径が３０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下で、吸油
量が４０乃至１５０ｍＬ／１００ｇ、より好ましくは６
０乃至１００ｍＬ／１００ｇであれば好適に使用され
る。後述する実施例から明らかなように、消石灰等の賦
形剤の配合量は、造粒性、転動造粒後の形態保持性、水
浸漬下の形態保持性、耐水性及び空気雰囲気下での放置
熟成後の圧縮強度の向上等からすると、本発明における
賦形剤としての消石灰又は仮焼ドロマイトの配合量は、
石炭灰１００重量部に対して、５乃至３０重量部、好ま
しくは１０乃至２０重量部であればよい。この配合量が
上記する下限量以下では目的とする造粒性も、形態保持
性も、耐水性も、高い圧縮強度も得られず、又上記する
上限量以上では、造粒物の塩基度を高くし、また処理コ
ストを上げるだけであり、目的とする諸耐性をより向上
させるものではない。

【００３２】尚、上記する仮焼ドロマイトとは、ＭｇＣ
Ｏ₃・ＣａＣＯ₃を主成分とする苦灰石（ドロマイト）を
７００乃至７５０℃で仮焼させて得られるＭｇＯ・Ｃａ
ＣＯ ₃ を主成分とするもので、従来よりドロマイトプラ
スター、ドロマイトクリンカー、ドロマイト煉瓦、ドロ
マイトセメント、ドロマイト研磨剤等に広く利用されて
いるものである。本邦でのドロマイト産地としては、栃
木県葛西、秋田県阿仁鉱山、太良鉱山、兵庫県明延鉱
山、生野鉱山等が挙げられ、全国需要の９０％以上が葛
西産の苦灰石であり、工業的にも容易に入手されるもの
である。

【００３３】本発明では賦形剤として消石灰粉体を単独
で使用してもよく、又ドロマイト質石灰石を仮焼して得
られる仮焼ドロマイト粉体を単独で使用してもよく、或
いはこの両者を混ぜて使用することもできる。更には必
要に応じて前記賦形剤に助剤として１種以上の他の成分
を組合わせて使用することもできる。

【００３４】その助剤として本発明では、例えばカオリ
ン、ハロイサイト、木節粘土、蛙目粘土等のカオリン族
粘土鉱物が挙げられ、又モンモリロナイト、ベントナイ
ト、バイデライト、酸性白土及び廃白土の熱処理物（以
下、再生白土と記す）等のモンモリロナイト族粘土鉱物
が挙げられ、又サポナイト、合成スチブンサイト、ヘク
トライト等の３−八面体型の層状粘土鉱物を挙げること
ができる特にカオリナイト、木節粘土、ハロイサイト、
ベントナイト、酸性白土等の天然の粘土鉱物は微細粉体
として入手し易く、その中でも比較的に低廉で入手が容
易なものとしてはカオリン、ベントナイト、酸性白土等
であって、且つ石炭灰造粒物の塩基度を低下させる観点
からすれば、その粉体ｐＨが酸性質である酸性白土粉体
を使用するのがよい。

【００３５】更には必要に応じて、特に低塩基性又は酸
性質のアルミナゾル、擬ベイマイトアルミナ粉体、水酸
化アルミナ、微粉珪酸、微粉アルミノ珪酸塩等を組合わ
せて使用することもできる。こうした助剤の配合量は、
石炭灰１００重量部に対し、５乃至２０重量部を配合さ
せることが好ましい。表２にはその酸性白土の組成及び
粉体物性を示す。

【表２】 ［組成］ 重量％ ［物性］ ＳＩＯ₂ ６４.６ 平均粒度（μｍ） １２ ＡＬ₂Ｏ₃ １８.２６ 比表面積（ｍ²/ｇ） ９０ Ｆｅ₂Ｏ₃ ３.８２ 吸油量 （ｍｌ/100ｇ）５８ ＣａＯ １ 水分散ｐＨ ６.5 ＭｇＯ ６.３ Ｉｇ．loss ６.６

【００３６】尚、酸性白土、Ｃａベントナイトは、モン
モリロナイト粘土鉱物を主成分とする天然の層状粘土鉱
物である。本邦のモンモリロナイト鉱床には、Ｃａベン
トナイト及び酸性白土があり、そのうち酸性白土とはＣ
ａベントナイトの陽イオンが自然の風化作用を受けてＨ
イオンで置換された酸性質のものである。またこのよう
なベントナイトは、世界の各地で産出し、中でも米国ワ
イオミングに産するような水膨潤の高いものをいわゆる
ベントナイトと称し、それ以外で比較的に低膨潤度のＣ
ａベントナイトをサブベントナイトと称して区分され、
日本国内で産出される多くのものは、このサブベントナ
イト及び酸性白土である。

【００３７】［石炭灰の固形化］本発明による石炭灰の
固形化について、賦形剤として工業用の消石灰を使用し
た例で具体的に説明する。パン型ミキサに、石炭灰１０
ｋｇに対し（又は更に脱硫石膏を２ｋｇを加える）、賦
形剤として、平均粒径１２μｍの消石灰０．６ｋｇを添
加し撹拌速度１３０ｒｐｍで１分間撹拌させた混合粉体
系に、撹拌下に造粒媒体の水３Ｌを散布し、５分間撹拌
後、得られた不定形の一見表面がパサパサ状である湿潤
混練物を、傾胴式の回転ミキサーに入れ、回転速度２０
ｒｐｍで５分間の転動処理を施し、平均粒径１２ｍｍで
ほぼ球形の粒状物を得た。次いで一部を採取して室温下
の大気中で１昼夜放置熟成したものと、更に室温下に７
日間放置熟成させた。それぞれを水中に浸漬させたが何
ら異常が無く粒状体として形態が保持されていた。

【００３８】また後者を７日間放置から１４日間、更に
２８日間にわたり放置熟成したものについてそれぞれ圧
縮強度を測定したところ、その強度は１７．３ｋｇｆ／
ｃｍ ² から４５．４ｋｇｆ／ｃｍ² 、更に５５．４ｋｇ
ｆ／ｃｍ²に上昇した（後述する実施例参照）。また得
られた残りの転動造粒物を、粒子表面の急激な乾燥を避
けるため蒸気を通しながら約６０乃至８０℃の雰囲気下
に４時間放置し、室温下に１日放冷後水に浸漬させたが
全く異常がなかった。従って本発明では上記するよう
に、この放置熟成を加温下で行こなってもよく、その加
温条件としては転動造粒で得られた粒状物の表面を急激
に乾燥させないような湿潤加温下に熟成させればよい。
例えば温度４０乃至９０℃、関係湿度７５％以上、好ま
しくは８５％以上の雰囲気下に１乃至５時間程の比較的
短時間の放置（曝し）でよい（実施例６参照）。

【００３９】以上から、本発明による石炭灰の固形化処
理とは、石炭灰に特定の賦形剤として消石灰及び／又は
仮焼ドロマイト粉体を混合させ、次いで撹拌下に造粒媒
体の水を添加させ、不定形の湿潤混練物を形成させる。
次いで得られた不定形の混練物を転動させて造粒させ、
更には大気中又は大気よりは炭酸ガス濃度の高い例えば
燃焼炉から排出される排ガス等の炭酸ガス雰囲気中に放
置熟成させて水浸漬下に形態保持性に優れ、且つ粒径が
５乃至２０ｍｍ範囲にある粒子均斉度の高いほぼ球状の
粒状石炭灰が得られる（図１、２参照）。

【００４０】［用途］以上から本発明による石炭灰の粒
状物は、水浸漬下に泥流化を起こさない耐水性、形態保
持性に優れ、しかも安価で供給性にも優れていることか
ら、土木工材として道路敷設の路床材（地盤改良、フィ
ルタ−材、サンドマット材、盛土）、軟弱地盤の基盤
材、各種の埋め立て材、公園、堤防等の盛土及び緑化整
備事業の土壌改良材、クレー系のスポーツグランド（競
技場、野球場、サッカ−場等の床材）、学校校庭、公園
の遊歩道等の改修材、ゴルフ場、道路側面の芝等の草木
の床材、傾斜面の張り土、メロン、野菜等の砂丘地栽培
等の砂地、砂畑の保肥性、保水性及び砂地質土壌の改質
材、稲の稚苗、中苗用床土、覆土及び園芸用顆粒土等と
してそれ自体単独又は山土（荒木田土）、海砂、山砂、
川砂、砕石等と併用させて広く利用される。

【００４１】

【実施例】本発明を以下の実施例で更に説明する。本発
明で使用した諸物性は以下の方法で測定した。 １）吸油量 ＪＩＳＫー５１０１ー１９に準拠して測定した。 ２）平均粒子径 レーザ回折式粒度分析装置の（株）島津製作所製のＳＡ
ＬＤ２０００Ａで測定した。 ３）土木工学的諸試験 骨材の篩い分け試験（JIS A 1102）、ＣＢＲ試験（JIS A
1211)及び土のＰＨ（JSF T 211)等にそれぞれ準拠して
測定した。 ４）圧縮強度 コンクリートの圧縮強度試験方法（JIS A 1108）に準拠
して測定した。 ５）単位容積重量、吸水率 骨材の単位容積重量試験方法（JIS A 1104）、粗骨材の
比重及び吸水率試験方法（JIS A 1110）にそれぞれ準拠
して測定した。

【００４２】（実施例１）パン型ミキサに、石炭灰１０
ｋｇに対し、賦形剤として、平均粒径１８ｍμ、吸油量
５６ｍｌ／１００ｇの消石灰０．６、０．６、１、１．
５、２、３ｋｇをそれぞれ添加し撹拌速度１３０ｒｐｍ
で５分間撹拌させた混合粉体系に、撹拌下に造粒媒体の
水をそれぞれ２．５、３、２．７、３、３、３．５Ｌを
散布し、５分間撹拌後、得られた不定形の一見表面がパ
サパサ状である湿潤混練物を、傾胴式の回転ミキサーに
入れ、回転速度２０ｒｐｍで５分間の転動処理を施し、
平均粒径１０乃至１３ｍｍでほぼ球形の粒状物を得た
（試料Ｎｏ.１〜６）。次いで一部を採取して室温下
（２０℃）の大気中に１昼夜放置熟成したものと、更に
室温下に７日乃至２８日間放置熟成させた。それぞれを
水中に浸漬（１〜５０日間）させたが何ら異常が無く粒
状体として形態が保持されていた。同時にこの浸漬水の
ｐＨ変化を測定し図３に示した。尚、試料Ｎｏ．２につ
いて、大気中７日、１４日、２８日間放置後、圧縮強度
を測定したところ、それぞれ１７．３ｋｇｆ／ｃｍ
² （７日）、４５．４ｋｇｆ／ｃｍ² （１４日）、５
５．４ｋｇｆ／ｃｍ² （２８日）であった。また得られ
た粒状物（試料試料Ｎｏ．１〜６）の２０℃１日大気中
に放置したもののＣＢＲ値＝２．６〜４、単位容積重量
（ｋｇ／Ｌ）＝０．９〜１．１、吸水率（％）＝１８〜
３０であった。

【００４３】（実施例２）実施例１において、石炭灰に
脱硫石膏２．５ｋｇを加え、消石灰１．８ｋｇ、水２．
７Ｌとした以外は実施例１と同様にして混練、転動処理
した（試料Ｎｏ.７）。

【００４４】（実施例３）実施例１において、消石灰
０．６ｋｇ、賦形材の助剤として平均粒径１０μｍ酸性
白土を２ｋｇを加え、水を３．７Ｌとした以外は実施例
１と同様にして混練、転動処理した（試料Ｎｏ．８）。
尚、１４日大気中放置の圧縮強度は、２９．３ｋｇｆ／
ｃｍ² であった。

【００４５】（実施例４）市販の消石灰を分級させて得
られた平均粒径８μｍ、吸油量６２ｍｌ／１００ｇの消
石灰０．５ｋｇを賦形剤として使用した以外は、実施例
１の試料ＮＯ．２と同様にして得られた造粒物（試料Ｎ
ｏ.９）について、２０℃大気中に７日間放置後の圧縮
強度を測定した。

【００４６】（実施例５）パン型ミキサに、石炭灰１０
ｋｇに対し、賦形剤として、平均粒径３６μｍ、吸油量
４７ｍｌ／１００ｇの仮焼ドロマイト１．５ｋｇをそれ
ぞれ添加し撹拌速度１３０ｒｐｍで５分間撹拌させた混
合粉体系に、撹拌下に造粒媒体の水を３．８を散布し、
５分間撹拌後、得られた不定形の一見表面がパサパサ状
である湿潤混練物を、傾胴式の回転ミキサーに入れ、回
転速度２０ｒｐｍで５分間の転動処理を施し、平均粒径
１２ｍｍでほぼ球形の粒状物を得た（試料Ｎｏ.１
０）。次いで一部を採取して室温下に大気中で１昼夜放
置熟成したものと、更に室温下に７日、２８日間放置熟
成させた。それぞれを水中に浸漬（１〜５０日間）させ
たが何ら異常が無く粒状体として形態が保持されてい
た。

【００４７】（実施例６）実施例５で得られた残りの転
動造粒物を、粒子表面の急激な乾燥を避けるため蒸気を
通しながら（関係湿度９０％）、温度６０℃の雰囲気下
に４、８、２４時間放置した（試料Ｎｏ.１１〜１
３）。更にはまた上記の蒸気蒸し熟成下に炭酸ガスを通
風し、同様に温度６０℃で４時間放置させた（試料Ｎ
ｏ.１４）。

【００４８】（実施例７）市販の仮焼ドロマイト顆粒を
ポットミルで乾式粉砕させた後、分級させて、平均粒径
１３（５９）、２２（５６）、４５（４４）μｍの仮焼
ドロマイト粉体をそれぞれ調製し、これらのそれぞれを
賦形剤として１．５ｋｇを使用した以外は実施例５と同
様にして混練、転動造粒させて粒状物を得た（試料Ｎ
ｏ.１５〜１７）。添加水量はそれぞれ４、３．９、
３．８Ｌで行った。尚、上記の括弧内の数値は吸油量を
示す。また得られた試料Ｎｏ．１５の粒状物の２０℃で
７日大気中に放置したもののＣＢＲ値＝３．７、単位容
積重量（ｋｇ／Ｌ）＝０．８〜０．９、吸水率（％）＝
１８〜３０であった。以上実施例１〜７で得られた結果
については、表３にまとめて示した。

【００４９】

【表３】

【００５０】（比較例１）実施例１において、石炭灰１
０ｋｇに対し、賦形剤の消石灰０．４ｋｇ添加させて同
様に撹拌下に水を添加させて石炭灰粉体の全体が湿潤状
態になるまで水を添加したが、全体がべと付き転動下に
造粒されるような良好な湿潤混練物が形成されなかっ
た。尚、この時の水の添加量は２．４Ｌであった。

【００５１】（比較例２）実施例１において、石炭灰１
０ｋｇに対し、賦形剤の消石灰１ｋｇを添加し、同様に
して撹拌下に水３．３Ｌを添加させたが石炭灰の混練物
の表面に水が滲み出てきて、本発明の転動造粒に適する
混練物ではなく、次第にパン型ミキサー内で団子状にな
った。

【００５２】（比較例３）実施例７の賦形剤として平均
粒径１３μｍの仮焼ドロマイトを１．５ｋｇ使用した系
において、水を４．５Ｌを添加した以外は同様にして混
練、転動させたが良好な造粒物が得られなかった。

【００５３】（比較例４）実施例７において、賦形剤と
して平均粒径６０μｍの仮焼ドロマイト粉体を３ｋｇ、
水を４．０１Ｌとした以外は、実施例５と同様にして混
練、転動処理を行ったが良好な造粒物が得られなく、水
浸漬下の形態保持性も良好でなかった。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、微粉状の石炭灰に消石
灰又は仮焼ドロマイト粉体を混合させて成る混合粉体系
は、水を存在させることにより賦形性が付与され、得ら
れた不定形の湿潤混練物を転動下に回転処理させること
により、粒度均斉に優れ、且つ水浸漬下に形態保持性に
優れた粒状物が得られた。このものを空気中に放置熟成
するか又は炭酸ガス雰囲気下に放置熟成することによ
り、耐水性及び圧縮強度を向上したほぼ球状粒子の造粒
物とすることができた。また本発明によって、微細粉体
のフライアッシュを固形化するに従来よりも一層低廉な
コストで且つ簡単な装置でできる処理法を提供すること
ができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１で得られた転動造粒物の粒度
分布を示す。

【図２】本発明の実施例７で得られた転動造粒物の粒度
分布を示す。

【図３】本発明の転動造粒物の大気中７日材令物を水浸
漬させた時のｐＨ変化を示す。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フライアッシュに賦形剤として消石灰又
   は仮焼ドロマイト粉体を配合して成る混合粉体系に撹拌
   下に水を存在させて得られる不定形の湿潤混練物を転動
   造粒することを特徴とするフライアッシュの固形化方
   法。
2. 【請求項２】 フライアッシュの１００重量部に対し、
   賦形剤として消石灰５乃至３０重量部を配合して成る混
   合粉体系に水２５乃至３０重量部を存在させることを特
   徴とする請求項１記載のフライアッシュの固形化方法。
3. 【請求項３】 フライアッシュの１００重量部に対し、
   賦形剤として仮焼ドロマイト５乃至３０重量部を配合し
   て成る混合粉体系に水２５乃至４０重量部を存在させる
   ことを特徴とする請求項１記載のフライアッシュの固形
   化方法。
4. 【請求項４】 上記混合粉体系のフライアッシュ１００
   重量部に対し、更に脱硫石膏５乃至３０重量部を配合す
   ることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載する
   フライアッシュの固形化方法。
5. 【請求項５】 平均粒子径が２０μｍ以下の粘土鉱物粉
   体を賦形剤の助剤として上記混合粉体系のフライアッシ
   ュの１００重量部に対し、５乃至２０重量部を配合する
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載するフ
   ライアッシュの固形化方法。
6. 【請求項６】 上記する賦形剤の平均粒子径が３０μｍ
   以下であることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに
   記載するフライアッシュの固形化方法。
7. 【請求項７】 上記賦形剤の吸油量が４０ｍＬ／１００
   ｇ以上であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか
   に記載するフライアッシュの固形化方法。
8. 【請求項８】 転動造粒を平均粒径５乃至１５ｍｍの実
   質的に球状物となるように行うことを特徴とする請求項
   １乃至７の何れかに記載のフライアッシュの固形化方
   法。
9. 【請求項９】 転動造粒後の粒状物を大気中或いは炭酸
   ガス雰囲気中に放置することを特徴とする請求項１乃至
   ８の何れかに記載のフライアッシュの固形化方法。
10. 【請求項１０】 上記炭酸ガス雰囲気が各種の燃焼炉か
    ら排出される排ガスであることを特徴とする請求項９記
    載のフライアッシュの固形化方法。