CN1863604A - 飞灰中的未燃碳的去除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的飞灰中的未燃碳的去除方法，从飞灰中有效地去除未燃碳，将飞灰及除去的未燃碳作有效利用。在飞灰中加水使其形成浆液，在浆液中添加捕捉剂，对浆液及捕捉剂施加剪切力进行表面改质后，在浮选工序中使飞灰的未燃碳附着于气泡并浮起。可通过液中搅拌装置对浆液及捕捉剂施加剪切力，对每单位浆液量施加0.7－10kWh/m3的搅拌力。将浆液的飞灰浓度设为3－50重量％，将捕集剂的添加量设为飞灰的未燃碳量的5－100重量％。可利用已浮选分离的未燃碳作为燃料，另外，可将未燃碳量为小于或等于1重量％的飞灰(制品)作为水泥用混合材料、轻骨料制造用原料使用。

Description

飞灰中的未燃碳的去除方法
技术领域
本发明涉及一种飞灰中的未燃碳的去除方法，特别涉及一种有效地从在燃煤火力发电厂等产生的飞灰中去除未燃碳，并有效地利用飞灰及去除的未燃碳的方法。
背景技术
燃煤火力发电厂等所产生的飞灰可使用于水泥及人造轻骨料的原料、混凝土用混合材料等。然而，当将飞灰作为混凝土的混合材料使用时，飞灰中的未燃碳会吸收AE减水剂等，使混凝土的作业性降低。另外，在浇注混凝土时，存在未燃碳浮起而使混凝土的施工缝合部分产生黑色部等缺点。而且，飞灰中未燃碳较多时，也存在会使人造轻骨料的品质降低的问题。因此，仅有未燃碳少的飞灰可作为水泥的原料等使用，而未燃碳含量多的飞灰无法被有效利用，作为产业废弃物被掩埋处理掉。
为了解决上述那样的问题，专利文献1中记载了这样的技术：在去除煤灰中的未燃碳时，将粉末状的煤灰与水及比重较水轻的非水溶剂一起搅拌后静置，分离成含有煤灰的水层与含有未燃碳的非水溶剂层。
另外，专利文献2公开了这样的方法：煤灰处理工序包含有疏水化工序及浮选工序，上述疏水化工序是在煤灰的水淤泥中添加捕捉剂，使未燃碳疏水化的工序，且上述浮选工序是在该水淤泥中添加起泡剂来产生气泡，使未燃碳附着于该气泡而浮起的工序；在上述煤灰处理工序中，在煤灰的水淤泥中添加氧后，借助添加作为捕捉剂的离子性捕捉剂，有效地分离煤灰中的未燃碳，提高制品回收率。
专利文献1：日本专利第3060665号公报
专利文献2：日本特开平8-252484号公报
然而，在上述专利文献1所记载的方法中存在这样的问题：在将粉末状的煤灰与水及比重较水轻的非水溶剂一起搅拌混合后需要静置，因此煤灰中的未燃碳的去除需要长时间，且之后也需要从含有煤灰的水层与含有未燃碳的非水溶剂层分别回收煤灰与未燃碳，故无法有效地去除煤灰中的未燃碳。
另外，在专利文献2中记载的方法中存在这样的问题：为了利用浮选来有效地除去煤灰中的未燃碳，需要添加在煤灰的水淤泥中的氧或作为捕捉剂的离子性捕捉剂，由此会增加去除未燃碳的成本。
发明内容
本发明是鉴于上述现有技术中所存在的问题而作出的，其目的在于提供一种即使不使用特别的化学药品等，也可有效地从飞灰中去除未燃碳，且将飞灰及去除的未燃碳作有效利用的方法。
为了达成上述目的，本发明的飞灰中的未燃碳的去除方法，在飞灰中加水使其变成浆液，在该浆液中添加捕捉剂，再将上述浆液及捕捉剂供给到液中搅拌装置中并施加剪切力，对己施加了上述剪切力的浆液及捕捉剂添加起泡剂，进行搅拌而产生气泡，使上述飞灰的未燃碳附着于该气泡并浮起；上述液中搅拌装置具备：旋转轴，在轴线方向贯通圆筒状的本体；多个室，在轴线方向分割上述本体内部而形成；及搅拌翼，固定于上述旋转轴，在上述各室的内部旋转。
根据本发明，在浮选工序之前，通过液中搅拌装置对已添加了捕捉剂的含有未燃碳的原飞灰浆施加剪切力，上述液中搅拌装置具备在轴线方向贯通圆筒状的本体的旋转轴、在轴线方向分割上述本体内而形成的多个室、及固定于上述旋转轴并在上述各室的内部旋转的搅拌翼，由此不仅可以提高浆液中的未燃碳、纯飞灰、捕捉剂各自的分散效果，也能够过渡地在各个分散粒子的表面产生活性能量(表面能量)。在使该过渡的表面能量沉静化的过程中，表面较亲油性化的未燃碳粒子的表面与捕捉剂粒子的表面紧密接合而使相互的表面能量下降，较亲水性化的纯飞灰粒子的表面则与水进一步亲和，该粒子分散到水中，其表面能量下降。结果，在表面添加捕捉剂而表面改质了的未燃碳粒子，其亲油性稳定提高，在后阶段的浮悬工序中浮选浮游性提高，分散到水中，可与构成浮选尾渣的纯飞灰有效地分离。总而言的，原飞灰浆可有效地除去未燃碳。在不对飞灰浆及捕捉剂施加剪切力、不进行表面改质时，仅能够使未燃碳量为5.0％的飞灰的未燃碳量降低2％左右，然而通过施加剪切力进行表面改质，可大幅地降低未燃碳量，可得到未燃碳量为0.5％左右的飞灰。另外，此时添加的捕捉剂可使用煤油等一般的捕捉剂，捕捉剂的量只要相对于未燃碳为15％左右的少量即可。由此，可节省捕捉剂的使用量，同时，煤油等残留于作为制品的飞灰中的情况少，浮选工序后的后处理变得简单。
在通过液中搅拌装置对上述浆液及捕捉剂施加剪切力时，最好对浆液的每单位浆液量施加大于或等于0.7kWh/m3小于或等于10kWh/m3的搅拌力。搅拌力未达到0.7kWh/m3时，对浆液及捕捉剂施加的剪切力不足，无法有效地除去未燃碳，而搅拌力超过10kWh/m3时，相对于未燃碳的除去效率而言，消耗的能量过大，不理想。
上述浆液的飞灰浓度最好调整为大于或等于3重量％小于或等于50重量％。飞灰浓度低于3重量％时，对于应该处理的飞灰而言，浆液量过多，不理想。另一方面，飞灰浓度超过50重量％时，可能无法形成浆液，也不理想。
上述捕捉剂的添加量最好为大于或等于上述飞灰的未燃碳量的5重量％小于或等于上述飞灰的未燃碳量的100重量％。捕捉剂的添加量少于飞灰的未燃碳量的5重量％时，吸附未燃碳的效果会降低，无法提高浮选浮游性，而捕捉剂的添加量超过飞灰的未燃碳量的100重量％时，由于捕捉剂的效果接近极限，所以，即使再增加添加量也只是增加捕捉剂的成本，不理想。
上述已浮选分离的飞灰浆的水分可以由固液分离装置进行脱水，并添加至新的飞灰中再使用，或再使用于消除未燃碳附着于气泡时的气泡，或者进行再使用以达到上述两目的。由此，可极力地减少排出至系统外的排水。
可将上述已浮选分离的飞灰中的未燃碳作为燃料使用。当将未燃碳作为燃料使用时，可使作为捕捉剂使用的煤油等同时燃烧，效率高。
可将上述已浮选分离的飞灰中的未燃碳量设定为小于或等于1重量％，作为水泥用混合材料使用。由此，可将未燃碳对AE减水剂等的吸收抑制为最小限度，可防止混凝土的作业性降低，同时，也可防止灌注混凝土时未燃碳浮起，防止混凝土的施工缝部产生黑色部。
可将上述已浮选分离的飞灰中的未燃碳量设定为小于或等于1重量％，作为轻骨料制造用原料使用。由此，可制造致密且高强度的人造轻骨料。
如上述那样，根据本发明可提供一种即使不使用特别的化学药品等，也可有效地从飞灰中去除未燃碳，且将飞灰及去除的未燃碳作有效利用的飞灰中的未燃碳的除去方法。
附图说明
图1为表示实施本发明的飞灰中的未燃碳的除去方法用的系统的一例的流程图。
图2为表示图1的系统的液中搅拌装置的一例的高速剪切混合器的局部剖概略图。
图3为用于说明未燃碳的表面改质的效果的图，(a)为表示表面改质进行前的状态的概略图，(b)为表示进行了表面改质后的状态的概略图，(c)为表示浮选工序中的状态的概略图。
图4为表示本发明的实施例1中的高速剪切混合器的转速与浮选性的关系的曲线图。
图5为表示本发明的实施例2的添油率与浮选性的关系的曲线图。
具体实施方式
图1为表示用于实施本发明的飞灰中的未燃碳的去除方法的系统的构成例，该系统中大致包括：用于对飞灰添加水以生成浆液的飞灰箱2；在添加捕捉剂到浆液后，对浆液及捕集液施加剪切力，而使未燃碳的表面改质的液中搅拌装置4；对浆液添加起泡剂来产生气泡，以使飞灰的未燃碳附着于该气泡并浮起，由此分离未燃碳的浮选机11；使来自浮选机11的尾渣固液分离的固液分离器13；使来自固液分离器13的固结物干燥以得到干燥的飞灰(制品)用的干燥机14；以及使来自浮选机11的泡沫固液分离以得到未燃碳用的压滤机18等。
浆液箱2用于通过飞灰与水形成浆液，在内部具有用于搅拌浆液的搅拌翼。在该浆液箱2的前段设有飞灰箱1与水供给设备，在浆液箱2的后段设有用于将浆液送至液中搅拌装置4的泵3。
液中搅拌装置4用于对浆液及捕捉剂施加剪切力以使未燃碳的表面改质。作为该液中搅拌装置4的一例，有图2所示的高速剪切混合器20。高速剪切混合器20具有圆筒状的本体20a、将本体20a分割成多个室的多个分隔壁20c、以及放射状地固定于旋转轴20d的多个搅拌翼20e，另外，通过马达21及减速机22使旋转轴20d、搅拌翼20e旋转。另外，如图1所示，在液中搅拌装置4的前段设有用于储存作为捕捉剂的煤油的煤油箱6、及用以将煤油供给到液中搅拌装置4的泵5。
调整槽7用于将从起泡剂箱9通过泵8供给来的起泡剂添加到来自液中搅拌装置4的浆液及捕捉剂中并对它们进行混合，另外，在内部具有搅拌翼。在调整槽7的后段配置有用于将浆液送至浮选机11的泵10。
浮选机11用于使飞灰的未燃碳附着于气泡并浮起，以分离成为未燃碳与除去未燃碳的飞灰，另外，在浮选机11的上方设有用于产生气泡的空气供给设备。在浮选机11的后段配置有用于将尾渣送至固液分离器13的泵12。
固液分离器13用于对从浮选机11排出的含有飞灰的尾渣进行固液分离，将尾渣分离成固结物与水。
干燥机14用于利用来自热风炉16的热风使从固液分离器13供给来的固结物干燥，另外，干燥的固结物，即飞灰(制品)可作为水泥混合材料等使用。
袋滤器15用于从干燥机14回收微粉，另外，回收的微粉也可作为水泥混合材料等使用。
压滤机18用于对来自浮选机11的含有未燃碳的泡沬进行固液分离，能够将分离后的固结物中所含的未燃碳作为燃料使用。另外，从压滤机18排出的水可通过泵17在浆液箱2等中再利用。
热风炉16以从压滤机18排出的未燃碳作为燃料以产生热风，供干燥机14使用。
接着，以图1为中心说明使用上述系统的本发明的飞灰中的未燃碳的去除方法。
在浆液箱2由飞灰箱1供给飞灰，并使其与水混合，生成浆液。这里，将浆液中的飞灰浓度调整在3-50重量％的范围。
接着，使浆液箱2内的含有飞灰的浆液通过泵3供给到液中搅拌装置4。另一方面，从煤油箱6通过泵5供给作为捕捉剂的煤油到液中搅拌装置4。除了煤油以外，也可使用轻油、重油等一般的捕捉剂。该捕捉剂的添加量调整在飞灰中的未燃碳量的5-100重量％的范围。
接着，在液中搅拌装置4中对浆液及捕捉剂施加剪切力。该剪切力的施加工序为本发明的特征部分。剪切力的施加，例如，可使用图2所示的高速剪切混合器20来进行。在高速剪切混合器20中，利用在由分隔壁20c分隔的各室中旋转的搅拌翼20e，对从入口20f供给来的浆液及捕捉剂施加剪切力。可由分隔壁20c防止浆液的流出(シヨ一トパス)，以确实地施加剪切力。已施加剪切力的浆液及捕捉剂从出口20b排出并供给至调整槽7。
如上述那样，对飞灰浆及捕捉剂施加剪切力，是为了使未燃碳的表面改质并提高浮选浮游性，以下，针对该点参照图3进行详细说明。
仅将捕捉剂混合到含有飞灰的浆液中时，如图3(a)所示那样，只不过是形成为煤灰、未燃碳、捕捉剂在水中各别地混合的状态。在这样的状态下，即使将浆液供给到浮选机，与捕捉剂一起附着于气泡的未燃碳的量也较少。因此，无法通过浮选有效地除去飞灰中的未燃碳。
另一方面，当对图3(a)的浆液及捕捉剂施加剪切力进行表面改质时，如图3(b)所示那样，未燃碳附着于捕捉剂。并且，在使用浮选机进行浮选时，如图3(c)所示那样，吸附于捕捉剂的未燃碳附着于气泡并浮起。这样，可提高未燃碳的浮选浮游性。此外，在利用高速剪切混合器20对浆液及捕捉剂施加剪切力时，对浆液的每单位浆液量施加0.7-10kWh/m3的搅拌力为佳，更佳是0.9-1.8kWh/m3。
接著，如图1所示那样，通过压滤机18对从浮选机11排出的含有未燃碳的泡沫进行固液分离，回收未燃碳。被压滤机18脱水而得到的水分，可通过泵17供给至浆液箱2，添加至新的飞灰中进行再使用，或再使用于在浮选机11中消除未燃碳附着于气泡时的气泡。
另一方面，利用固液分离器13对来自浮选机11的含有飞灰的尾渣进行固液方离，在固结物的水分多时，可利用从压滤机18排出的未燃碳在热风炉16燃烧所得到的热风，在干燥机14中干燥固结物，将未燃碳量小于或等于1重量％的制品的飞灰作为水泥混合材料等使用。另外，由袋滤机15回收的微粉也可作为水泥混合材料等使用。
实施例1
对水1000ml与飞灰(未燃碳量5.0％)200g一边进行搅拌一边进行混合，形成为浆液。在该浆液中添加0.6-8.0ml的范围中的煤油，由图2所示的高速剪切混合器以0-1164rpm进行搅拌，由此对浆液及煤油施加剪切力，使飞灰中的未燃碳疏水化。
在疏水工序后，将浆液供给至浮选机，并添加0.5mg的MIBC(甲基异丁基甲醇)作为起泡剂，通过浮选操作使未燃碳附着于气泡而浮起。将该浮起的气泡作为溢流量取出。该工序持续进行5分钟。
图4示出了此时的高速剪切混合器的转速、和残留于浮选槽内的飞灰(制品)的未燃碳量及飞灰(制品)的回收量的关系。由该曲线图可看出，在未进行搅拌(高速剪切混合器的转速为0)时，飞灰(制品)的未燃碳量为3％，而随着高速剪切混合器的转速增加，飞灰(制品)的未燃碳量降低，当高速剪切混合器的转速为750rpm左右时，飞灰(制品)的未燃碳量达到0.5％或更低。
实施例2
对水1000ml与飞灰(未燃碳量5.0％)200g一边进行搅拌一边进行混合，形成为浆液。在该浆液中添加0.6-8.0ml的范围中的煤油，并由图2所示的高速剪切混合器以873rpm搅拌，由此对浆液及煤油施加剪切力，使飞灰中的未燃碳疏水化。
在疏水工序后，将浆液供给至浮选机，并添加0.5mg的MIBC作为起泡剂，并通过浮选操作使未燃碳附着于气泡而浮起。将该浮起的气泡作为溢流量取出。该工序持续进行5分钟。
图5示出了此时的煤油的添加量、和残留在浮选槽内的飞灰(制品)的未燃碳量、及飞灰(制品)的回收量的关系。由该曲线图可看出，对未燃碳而言，可按15％左右的添油率使飞灰(制品)的未燃碳量达到0.5％或更低。
符号说明
1...飞灰箱
2...浆液箱
3，5，8，10，12，17...泵
4...液中搅拌装置
6...煤油箱
7...调整槽
9...起泡剂箱
11...浮选机
13...固液分离器
14...干燥机
15...袋滤器
16...热风炉
18...压滤机
20...高速剪切混合器
20a...本体
20b...出口
20c...分隔壁
20d...旋转轴
20e...搅拌翼
20f...入口
21...马达
22...减速机

Claims (8)

1.一种飞灰中的未燃碳的去除方法，其特征在于，
在飞灰中加水使其变成浆液，
在该浆液中添加捕捉剂，
将所述浆液及捕捉剂供给到液中搅拌装置并施加剪切力，
向已施加了所述剪切力的浆液及捕捉剂中添加起泡剂，进行搅拌而产生气泡，使所述飞灰的未燃碳附着于该气泡并浮起；
所述液中搅拌装置具备：旋转轴，在轴线方向贯通圆筒状的本体；多个室，在轴线方向分割所述本体内部而形成；及搅拌翼，固定于所述旋转轴，在所述各室内部旋转。
2.如权利要求1所述的飞灰中的未燃碳的去除方法，其特征在于，通过所述液中搅拌装置对所述浆液及捕捉剂施加剪切力时，对所述浆液的每单位浆液量施加大于或等于0.7kWh/m3小于或等于10kWh/m3的搅拌力。
3.如权利要求1或2所述的飞灰中的未燃碳的去除方法，其特征在于，所述浆液的飞灰浓度为大于或等于3重量％小于或等于50重量％。
4.如权利要求1、2或3所述的飞灰中的未燃碳的去除方法，其特征在于，所述捕捉剂的添加量为大于或等于所述飞灰的未燃碳量的5重量％小于或等于所述飞灰的未燃碳量的100重量％。
5.如权利要求1至4中任一项所述的飞灰中的未燃碳的去除方法，其特征在于，所述已浮选分离的飞灰浆的水分通过固液分离装置进行脱水，添加至新的飞灰中进行再使用，或再使用于消除未燃碳附着于气泡时的气泡，或者再使用于达到上述的两个目的。
6.如权利要求1至5中任一项所述的飞灰中的未燃碳的去除方法，其特征在于，利用所述已浮选分离的飞灰中的未燃碳作为燃料使用。
7.如权利要求1至6中任一项所述的飞灰中的未燃碳的去除方法，其特征在于，将所述已浮选分离的飞灰中的未燃碳量设为小于或等于1重量％，作为水泥用混合材料使用。
8.如权利要求1至6中任一项所述的飞灰中的未燃碳的去除方法，其特征在于，将所述已浮选分离的飞灰中的未燃碳量设为小于或等于1重量％，作为轻骨料制造用原料使用。
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