CN110475757A - 含未燃烧碳的煤灰的改性方法、含未燃烧碳的煤灰的改性系统及混凝土外加剂用粉煤灰的制造方法 - Google Patents

含未燃烧碳的煤灰的改性方法、含未燃烧碳的煤灰的改性系统及混凝土外加剂用粉煤灰的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明的含未燃烧碳的煤灰的改性方法的特征在于，具有：接收工序，测定含未燃烧碳的煤灰的Lab表色系中的L值和b值，并筛选所述L值为54以上并且所述b值为2以上且10以下的含未燃烧碳的煤灰；及分级工序，对在所述接收工序中筛选出的所述含未燃烧碳的煤灰，以通过分级而改性的改性煤灰的45μm筛余物成为8质量％以下的条件进行分级。

Description

含未燃烧碳的煤灰的改性方法、含未燃烧碳的煤灰的改性系 统及混凝土外加剂用粉煤灰的制造方法
技术领域
本发明涉及一种含未燃烧碳的煤灰的改性方法、含未燃烧碳的煤灰的改性系统及混凝土外加剂用粉煤灰的制造方法。
本申请主张基于2017年3月31日于日本申请的专利申请2017-073123号的优先权，并将其内容援用于此。
背景技术
正在研究将在燃煤火力发电厂、流化床燃烧炉等中产生的煤灰(还称为粉煤灰)用作混凝土的外加剂。混凝土外加剂用粉煤灰在日本工业标准的JIS A 6201(混凝土用粉煤灰)中被规定。然而，煤灰通常包含未燃烧碳，该未燃烧碳有时吸附AE剂(引气剂)、AE减水剂、减水剂等化学外加剂的成分。因此，若添加到混凝土中的煤灰的未燃烧碳量较多，则有时需要增加AE剂、AE减水剂、减水剂等化学外加剂的添加量。并且，若将未燃烧碳量多的煤灰添加到混凝土中，则有时混凝土的空气量、流动性发生变动、或者进而在所固化的混凝土的表面产生由未燃烧碳引起的黑色斑点而使外观变差。
因此，正在研究用于去除含未燃烧碳的煤灰中的未燃烧碳的方法。例如，在专利文献1中记载有一种对含未燃烧碳的煤灰进行粉碎，之后通过分级而细粉碎的去除未燃烧碳的方法。在专利文献2及专利文献3中记载有一种利用静电去除未燃烧碳的方法。在专利文献4中记载有一种通过煅烧去除煤灰中的未燃烧碳的方法。
并且，在专利文献5中记载有如下内容：根据化学成分或粉末度将煤灰分配到多个储存设施，并根据需要实施分级处理等而供给与所需的质量相对应的粉煤灰，从而进行有效利用。
专利文献1：日本特开2010-30885号公报
专利文献2：日本特开2006-150231号公报
专利文献3：日本特开2005-305344号公报
专利文献4：日本特开平8-243526号公报
专利文献5：日本特开2005-313165号公报
然而，仅通过专利文献1中所记载的粉碎和分级，难以完全去除未燃烧碳。并且，在专利文献2及专利文献3中所记载的利用静电的方法中，不仅去除未燃烧碳，还去除带正电的微细的粒子，因此有可能会去除活性高的玻璃质粒子而丧失活性。并且，在专利文献4中所公开的通过煅烧去除未燃烧碳的方法中，燃料成本高，且煤灰的活性因煅烧而下降，有可能难以用作混凝土外加剂用粉煤灰。并且，如专利文献5所记载那样，将煤灰储存于储存设施中的方法中，由于需要多个储存设施，因此需要广大的占地面积，并且所储存的煤灰和需求不平衡时，有可能需要对未有效利用的煤灰进行处理。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种含未燃烧碳的煤灰的改性方法及含未燃烧碳的煤灰的改性系统，其能够使用相对简单的装置、将在燃煤火力发电厂等中产生的含未燃烧碳的煤灰改性为能够有效地用作如JIS A 6201中所规定的混凝土外加剂用粉煤灰的煤灰。并且，本发明的目的还在于提供一种混凝土外加剂用粉煤灰的制造方法，其能够使用相对简单的装置、将在燃煤火力发电厂中产生的含未燃烧碳的煤灰改性为混凝土外加剂用粉煤灰。
为了解决上述问题，作为本发明的一方案的含未燃烧碳的煤灰的改性方法的特征在于，具有：接收工序，测定含未燃烧碳的煤灰的Lab表色系中的L值和b值，并筛选所述L值为54以上并且所述b值为2以上且10以下的含未燃烧碳的煤灰；及分级工序，对在所述接收工序中筛选出的所述含未燃烧碳的煤灰，以通过分级而改性的改性煤灰的45μm筛余物成为8质量％以下的条件进行分级。
根据作为设为这种结构的本发明的一方案的含未燃烧碳的煤灰的改性方法，由于筛选L值为54以上并且b值为2以上且10以下的含未燃烧碳的煤灰来使用，因此改性后的煤灰的亚甲蓝(MB)吸附量变低，且活性度指数提高。并且，作为本发明的一方案的含未燃烧碳的煤灰的改性方法中，对所筛选出的含未燃烧碳的煤灰，以通过分级而改性的改性煤灰的45μm筛余物成为8质量％以下的条件进行分级，因此高效率地去除未燃烧碳的附着量多的粗大的煤灰。因此，由于改性煤灰微细且活性度指数提高，因此能够有效地用作混凝土外加剂用粉煤灰。因此，无需使用静电或加热等方法，便能够通过相对简单的装置，获得能够有效地用作混凝土外加剂用粉煤灰的煤灰。
在此，作为本发明的一方案的含未燃烧碳的煤灰的改性方法中，含未燃烧碳的煤灰可以是在燃煤火力发电厂中产生的含未燃烧碳的煤灰。
在该情况下，能够有效地利用在燃煤火力发电厂中大量产生的含未燃烧碳的煤灰。
并且，作为本发明的一方案的含未燃烧碳的煤灰的改性方法中，优选在所述分级工序中，对所述含未燃烧碳的煤灰，以通过所述分级而改性的改性煤灰的所述45μm筛余物成为5质量％以下的条件进行分级。
在该情况下，改性煤灰的45μm筛余物成为5质量％以下，因此改性煤灰微细且活性度指数可靠地提高。因此，该改性煤灰能够更加有效地用作混凝土外加剂用粉煤灰。
作为本发明的一方案的含未燃烧碳的煤灰的改性系统的特征在于，具备：接收部，测定含未燃烧碳的煤灰的Lab表色系中的L值和b值，并筛选所述L值为54以上并且所述b值为2以上且10以下的含未燃烧碳的煤灰；及分级装置，对在所述接收部中筛选出的所述含未燃烧碳的煤灰，以通过分级而改性的改性煤灰的45μm筛余物成为8质量％以下的条件进行分级。
根据作为设为这种结构的本发明的一方案的含未燃烧碳的煤灰的改性方法，由于具备筛选L值为54以上并且所述b值为2以上且10以下的含未燃烧碳的煤灰的接收部及以通过分级而改性的改性煤灰的45μm筛余物成为8质量％以下的条件进行分级的分级装置，因此无需施加静电力或加热，便能够通过简单的方法，获得能够有效地用作JIS A 6201中所规定的粉煤灰的改性煤灰。
作为本发明的一方案的混凝土外加剂用粉煤灰的制造方法为将在燃煤火力发电厂中产生的含未燃烧碳的煤灰进行改性而制造混凝土外加剂用粉煤灰的方法，该方法的特征在于，将所述含未燃烧碳的煤灰进行改性的方法为作为前述的本发明的一方案的含未燃烧碳的煤灰的改性方法。
根据作为设为这种结构的本发明的一方案的混凝土外加剂用粉煤灰的制造方法，由于利用作为前述的本发明的一方案的含未燃烧碳的煤灰的改性方法作为含未燃烧碳的煤灰的改性方法，因此能够使用相对简单的装置将在燃煤火力发电厂中产生的含未燃烧碳的煤灰制成混凝土外加剂用粉煤灰。
根据本发明，能够提供一种含未燃烧碳的煤灰的改性方法及含未燃烧碳的煤灰的改性系统，其能够使用相对简单的装置、将在燃煤火力发电厂等中产生的含未燃烧碳的煤灰改性为能够有效地用作如JIS A 6201中所规定的混凝土外加剂用粉煤灰的煤灰。并且，根据本发明，能够提供一种混凝土外加剂用粉煤灰的制造方法，其能够使用相对简单的装置、将在燃煤火力发电厂中产生的含未燃烧碳的煤灰改性为混凝土外加剂用粉煤灰。
附图说明
图1是表示作为本发明的一实施方式的含未燃烧碳的煤灰的改性系统的结构的框图。
具体实施方式
以下，参考附图，对本发明的实施方式所涉及的含未燃烧碳的煤灰的改性方法、含未燃烧碳的煤灰的改性系统及混凝土外加剂用粉煤灰的制造方法进行说明。
另外，在本实施方式中，将改性对象的含未燃烧碳的煤灰设为在燃煤火力发电厂中产生的含未燃烧碳的煤灰。
图1是表示作为本发明的一实施方式的含未燃烧碳的煤灰的改性系统的结构的框图。
图1中，含未燃烧碳的煤灰的改性系统10具备含未燃烧碳的煤灰的接收部11、与含未燃烧碳的煤灰的接收部11连接的改性用煤灰储存罐12及水泥原料用煤灰储存罐13、与改性用煤灰储存罐12连接的分级装置14、与分级装置14连接的检查部15以及与检查部15连接的改性煤灰储存罐16。
含未燃烧碳的煤灰的接收部11测定含未燃烧碳的煤灰的Lab表色系中的L值和b值。然后，筛选L值为54以上并且b值为2以上且10以下的含未燃烧碳的煤灰。
Lab表色系中的L值通常表示亮度。认为含未燃烧碳的煤灰的L值与煤灰表面的未燃烧碳的附着量有关。即，若L值低(亮度低＝接近黑色)，则煤灰的未燃烧碳的附着量增加，MB吸附量增加。因此，在本实施方式中，将L值设定为54以上。另外，L值的上限通常为75以下。所述L值优选设定为60以上且70以下，但是并不限定于此。
Lab表色系中的b值通常表示黄色方向上的色度。认为含未燃烧碳的煤灰的b值与煤灰表面的活性及亚甲蓝(MB)吸附量有关。即，若b值高(黄色方向的色度高)，则MB吸附量低，并且煤灰的活性度指数下降。另一方面，若b值变得过低，则MB吸附量变得过高。MB吸附量高是指容易吸附水泥中所利用的化学外加剂(AE剂、AE减水剂、减水剂)的成分。即，若MB吸附量增加，则为了获得所期望的空气量而化学外加剂的添加量增加。进而，在MB吸附量过高的情况下，无法获得所期望的空气量。因此，在本实施方式中，考虑MB吸附量与活性度指数的平衡，将b值设定为2以上且10以下。所述b值优选设定为4以上且8以下，但是并不限定于此。
作为测定含未燃烧碳的煤灰的L值及b值的方法，能够使用批次法(分批式)及连续法。批次法为对含未燃烧碳的煤灰的一部分进行采样，并针对所采样的含未燃烧碳的煤灰测定L值及b值的方法。连续法为一边通过皮带输送机等传送机构连续传送含未燃烧碳的煤灰一边测定其L值及b值的方法。
改性用煤灰储存罐12为用于储存在含未燃烧碳的煤灰的接收部11中筛选出的满足L值为54以上并且b值为2以上且10以下的条件的含未燃烧碳的煤灰的容器。
水泥原料用煤灰储存罐13为用于储存不满足L值为54以上并且b值为2以上且10以下的条件的含未燃烧碳的煤灰的容器。
分级装置14使用干式分级装置。作为干式分级装置，能够使用利用粒子的离心力进行分级的离心方式的分级装置及利用粒子的惯性力进行分级的惯性方式的分级装置。并且，作为离心方式的分级装置，能够使用强制涡旋式、半自由涡旋式及自由涡旋式。强制涡旋式分级装置为在装置内部具备旋转体(还称为分级转子)，且通过使该旋转体高速旋转来强制性地形成涡旋的分级装置。半自由涡旋式分级装置为在装置内部具备生成涡旋的引导板(还称为狭缝)来代替旋转体的分级装置。自由涡旋式的分级装置为如以旋风分离器为代表那样在装置内部的切线方向吹入气体而生成涡旋的分级装置。这些分级装置中，优选强制涡旋式离心方式的分级装置。强制涡旋式离心方式的分级装置中，能够通过调节旋转体的旋转数来高精度地调节分级后的粉末的粒径。
分级装置14中，对含未燃烧碳的煤灰，以通过分级而改性的改性煤灰的45μm筛余物成为8质量％以下的条件进行分级。
若将45μm筛余物设定为超过8质量％的较高的值，则附着有大量未燃烧碳的煤灰的去除效率有可能会下降。因此，本实施方式中，将分级条件设定为分级后的煤灰的45μm筛余物成为8质量％以下的条件。为了提高附着有大量未燃烧碳的煤灰的去除效率，更优选设定为分级后的改性煤灰的45μm筛余物成为5质量％以下的条件。
另一方面，若将45μm筛余物设定为较低的值，则改性煤灰的回收率有可能会过度下降。因此，本实施方式中，优选将分级条件设为通过分级而改性的改性煤灰的45μm筛余物设为0.5质量％以上，尤其优选设为1.0质量％以上。
检查部15回收通过分级装置14进行分级而改性的改性煤灰(细粉)，并对于该所回收的煤灰，测定作为混凝土外加剂用粉煤灰而所需的物理性质。作为所测定的物理性质，例如能够举出粒度、布莱恩比表面积、45μm筛余物、L值、b值、灼烧减量(即减重)、MB吸附量、活性度指数等。
改性煤灰储存罐16为用于储存在检查部15中确认到满足作为混凝土外加剂用粉煤灰而所需的物理性质的改性煤灰的容器。
接着，对使用了上述含未燃烧碳的煤灰的改性系统10的混凝土外加剂用粉煤灰的制造方法进行说明。
首先，将从燃煤火力发电厂输送的含未燃烧碳的煤灰送入含未燃烧碳的煤灰的接收部11。含未燃烧碳的煤灰的接收部11中，测定含未燃烧碳的煤灰的Lab表色系中的L值和b值，并筛选所述L值为54以上并且所述b值为2以上且10以下的含未燃烧碳的煤灰。
将在含未燃烧碳的煤灰的接收部11中筛选出的满足L值为54以上并且b值为2以上且10以下的条件的含未燃烧碳的煤灰送入改性用煤灰储存罐12，并暂时储存。
另一方面，将不满足L值为54以上并且b值为2以上且10以下的条件的含未燃烧碳的煤灰送入水泥原料用煤灰储存罐13，并暂时储存。之后，储存于水泥原料用煤灰储存罐13中的含未燃烧碳的煤灰作为水泥原料与其他水泥原料一起进行煅烧而成为水泥熟料。
将储存于改性用煤灰储存罐12中的含未燃烧碳的煤灰送入分级装置14。分级装置14对含未燃烧碳的煤灰，以通过分级而改性的改性煤灰的45μm筛余物成为8质量％以下的条件进行分级。
将经分级而改性的改性煤灰(细粉)送入检查部15。在检查部15中，对于所送入的煤灰，测定作为混凝土外加剂用粉煤灰而所需的物理性质。另一方面，将在分级装置14中去除的粗粉送入水泥原料用煤灰储存罐13。
将在检查部15中确认到满足作为混凝土外加剂用粉煤灰而所需的物理性质的改性煤灰送入改性煤灰储存罐16中，并暂时储存。然后，从改性煤灰储存罐16中作为混凝土外加剂用粉煤灰而取出并利用。另一方面，将不满足作为粉煤灰而所需的物理性质的煤灰送入水泥原料用煤灰储存罐13。
根据设为如上述的结构的本实施方式的含未燃烧碳的煤灰的改性方法及改性系统，由于筛选L值为54以上并且b值为2以上且10以下的含未燃烧碳的煤灰来使用，因此改性后的煤灰的MB吸附量低，且活性度指数提高。并且，本实施方式中，对该含未燃烧碳的煤灰，由于以通过分级而改性的改性煤灰的45μm筛余物成为8质量％以下的条件进行分级，因此高效率地去除未燃烧碳的附着量多的粗大的煤灰，分级后的改性煤灰微细且活性度指数提高。因此，分级后的改性煤灰能够有效地用作JIS A6201中所记载的粉煤灰。因此，无需通过静电或加热来去除未燃烧碳，便能够通过简单的方法，获得能够有效地用作JIS A 6201中所规定的粉煤灰的煤灰。
并且，在本实施方式中，由于将含未燃烧碳的煤灰设为在燃煤火力发电厂中产生的含未燃烧碳的煤灰，因此能够有效地利用在燃煤火力发电厂中大量产生的含未燃烧碳的煤灰。
进而，在本实施方式的含未燃烧碳的煤灰的改性方法中，优选在分级工序中，对含未燃烧碳的煤灰，以通过分级而改性的改性煤灰的45μm筛余物成为5质量％以下的条件进行分级，因此改性后的煤灰可靠地变微细且活性度指数提高。因此，改性后的煤灰能够更加有效地用作JIS A 6201中所规定的粉煤灰。
并且，根据本实施方式的混凝土外加剂用粉煤灰的制造方法，由于利用前述的本发明的含未燃烧碳的煤灰的改性方法作为含未燃烧碳的煤灰的改性方法，因此能够使用相对简单的装置将在燃煤火力发电厂中产生的含未燃烧碳的煤灰制成混凝土外加剂用粉煤灰。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不限定于此，能够在不脱离本发明的技术思想的范围内适当地进行变更。
例如，在本实施方式中，将储存于水泥原料用煤灰储存罐13中的煤灰用作水泥原料，但是也可以通过静电或加热将储存于水泥原料用煤灰储存罐13中的煤灰进行改性而用作混凝土用粉煤灰。改性煤灰可以作为水泥的少量外加剂而添加，进而也可以用作粉煤灰水泥制造用粉煤灰。
并且，作为分级装置，使用了干式分级装置，但是也可以使用湿式分级装置。
实施例
以下，根据本发明例和比较例对本发明进行说明。
[本发明例1～本发明例6、比较例1～比较例7]
将在多个燃煤火力发电厂中产生的各种煤灰200kg接收到接收部。对于所接收的接收煤灰的L值和b值，使用测色色差计(NIPPON DENSHOKU INDUSTRIES CO.,LTD.制造，型号：ZE2000)进行了测定。将其结果示于表1中。
接着，使用强制涡旋式离心方式的分级装置(涡轮分级机，Nisshin EngineeringInc.制造)，对所接收的煤灰进行分级，并回收了经分级的煤灰(细粉)。
另外，将分级条件设为分级后的煤灰的45μm筛余物成为8质量％以下的条件。
关于分级后的煤灰(细粉或分级后的粉煤灰)，通过下述方法测定了作为JIS A6201(混凝土用粉煤灰)中所规定的质量标准的45μm筛余物及活性度指数、以及亚甲蓝(MB)吸附量。关于JIS A 6201(混凝土用粉煤灰)的II类中所规定的质量标准，可举出SiO2为45.0％以上、灼烧减量(即减重)为5.0％以下、湿度为1.0％以下、密度为1.95g/cm3以上、45μm筛余物为40％以下、布莱恩比表面积为2500cm2/g以上、流值比为95％以上、活性度指数(材龄28天)为80％以上、活性度指数(材龄91天)为90％以上。然后，将45μm筛余物为8％以下，MB吸附量为0.8mg/g以下且活性度指数(材龄28天)为80％以上的改性煤灰设为作为混凝土外加剂而活性高且空气夹带性优异的改性煤灰并判定为“A”，且将除此以外的改性煤灰判定为“B”。将其结果示于表1中。
(45μm筛余物)
JIS A 6201(混凝土用粉煤灰)的附录1：遵照45μm筛余物试验方法(网筛方法)中所规定的方法进行了测定。
(MB吸附量)
遵照水泥协会的“JCAS I-61：2008”(粉煤灰的亚甲蓝吸附量试验方法)进行了测定。
(活性度指数)
遵照JIS A 6201(混凝土用粉煤灰)中所规定的方法进行了测定。另外，表1的值为材龄28天的值。
[表1]
根据表1的结果确认到如下内容：关于以本发明的条件对L值和b值在本发明的范围内的接收煤灰进行分级而获得的煤灰(本发明例1～本发明例6)，MB吸附量与活性度指数的平衡良好，作为JIS A6201中所规定的混凝土用外加剂而有用。
相对于此，关于对L值低于本发明的范围的接收煤灰进行分级而获得的煤灰(比较例1、比较例2)，MB吸附量增加。推测这是因为大量的碳附着在煤灰上。
关于对b值低于本发明的范围的接收煤灰进行分级而获得的煤灰(比较例3、比较例4)，也是活性度指数仍然高，但是MB吸附量增加。推测这是因为煤灰表面的活性过高。
另一方面，关于对b值高于本发明的范围的接收煤灰进行分级而获得的煤灰(比较例5、比较例6、比较例7)，MB吸附量低，但是活性度指数下降。推测这是因为煤灰表面的活性过低。
产业上的可利用性
根据本发明，能够提供一种含未燃烧碳的煤灰的改性方法及含未燃烧碳的煤灰的改性系统，其能够使用相对简单的装置、将在燃煤火力发电厂等中产生的含未燃烧碳的煤灰改性为能够有效地用作如JIS A 6201中所规定的混凝土外加剂用粉煤灰的煤灰。并且，根据本发明，能够提供一种混凝土外加剂用粉煤灰的制造方法，其能够使用相对简单的装置、将在燃煤火力发电厂中产生的含未燃烧碳的煤灰改性为混凝土外加剂用粉煤灰。
符号说明
10-含未燃烧碳的煤灰的改性系统，11-含未燃烧碳的煤灰的接收部，12-改性用煤灰储存罐，13-水泥原料用煤灰储存罐，14-分级装置，15-检查部，16-改性煤灰储存罐。

Claims (5)

1.一种含未燃烧碳的煤灰的改性方法，其特征在于，具有：
接收工序，测定含未燃烧碳的煤灰的Lab表色系中的L值和b值，并筛选所述L值为54以上并且所述b值为2以上且10以下的含未燃烧碳的煤灰；及
分级工序，对在所述接收工序中筛选出的所述含未燃烧碳的煤灰，以通过分级而改性的改性煤灰的45μm筛余物成为8质量％以下的条件进行分级。
2.根据权利要求1所述的含未燃烧碳的煤灰的改性方法，其特征在于，
所述含未燃烧碳的煤灰为在燃煤火力发电厂中产生的含未燃烧碳的煤灰。
3.根据权利要求1或2所述的含未燃烧碳的煤灰的改性方法，其特征在于，
在所述分级工序中，对所述含未燃烧碳的煤灰，以所述通过分级而改性的改性煤灰的所述45μm筛余物成为5质量％以下的条件进行分级。
4.一种含未燃烧碳的煤灰的改性系统，其特征在于，具备：
接收部，测定含未燃烧碳的煤灰的Lab表色系中的L值和b值，并筛选所述L值为54以上并且所述b值为2以上且10以下的含未燃烧碳的煤灰；及
分级装置，对在所述接收部中筛选出的所述含未燃烧碳的煤灰，以通过分级而改性的改性煤灰的45μm筛余物成为8质量％以下的条件进行分级。
5.一种混凝土外加剂用粉煤灰的制造方法，其为将在燃煤火力发电厂中产生的含未燃烧碳的煤灰进行改性而制造混凝土外加剂用粉煤灰的方法，该方法的特征在于，
将所述含未燃烧碳的煤灰进行改性的方法为权利要求1至3中任一项所述的含未燃烧碳的煤灰的改性方法。
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