JP2003524570A - 石炭燃焼副産物から人工骨材を製造する方法 - Google Patents
石炭燃焼副産物から人工骨材を製造する方法Info
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、硫黄を含有する石炭燃焼副産物から人工骨材を生産する方法である。水酸化カルシウムを含む再循環微紛、アルミニウム含有材料および水を混合して供給混合物を形成し、この混合物を凝集生成物に凝集させる。凝集生成物を酸化カルシウム含有硬化微紛と合わせてブレンド混合物を生成する。ブレンド混合物中の湿分を用いてブレンド混合物を硬化させるが、ブレンド混合物中の湿分はブレンド混合物中の酸化カルシウムと発熱水和して水酸化カルシウムを形成し、硬化に必要な熱を自己供給し、ブレンド混合物中の酸化カルシウムを乾燥水酸化カルシウム含有材料に転化させて、骨材製品および乾燥微紛を形成する。骨材製品を乾燥微紛から分離し、乾燥微紛は混合ステップに再循環させ、骨材は、取り出して、他の目的に有用な製品として使用する。
Description
【０００１】
発明の背景
１． 発明の分野
天然および粉砕された石や砂から慣用的に製造されている骨材は、構造材料お
よび道路建設用コンクリートの約８０容量％を占める。米国の天然骨材の消費量
は、年間１０億トンを優に上回っている。本発明は、石炭燃焼副産物から人工骨
材を生産する方法に関する。人工骨材は、道路骨材、軽量骨材およびコンクリー
ト骨材としての標準商業規格を満足しており、建設および農業に用いるのに適し
ている。天然骨材を石炭燃焼副産物から製造された骨材に取り換えることにより
、石炭燃焼副産物の大量使用の機会が与えられ、その市場が実質的に拡大される
。
よび道路建設用コンクリートの約８０容量％を占める。米国の天然骨材の消費量
は、年間１０億トンを優に上回っている。本発明は、石炭燃焼副産物から人工骨
材を生産する方法に関する。人工骨材は、道路骨材、軽量骨材およびコンクリー
ト骨材としての標準商業規格を満足しており、建設および農業に用いるのに適し
ている。天然骨材を石炭燃焼副産物から製造された骨材に取り換えることにより
、石炭燃焼副産物の大量使用の機会が与えられ、その市場が実質的に拡大される
。
【０００２】
石炭燃焼副産物は多くの供給源から得ることができる。環境問題および規制に
応えて、多くの石炭火力発電所は、煙道ガス脱硫（「ＦＧＤ」）処理方式、特に
湿式ＦＧＤシステム、を装備している。１９９５年に米国の石炭火力発電所から
約４千万トンのＦＧＤ石炭燃焼副産物が生成されたが、この量は、２０００年に
、１９９０年のClean Air Act Amendmentの第２段階が履行された後には、さら
に４０〜７千万トンも増大する可能性がある。石炭燃焼副産物は、流動層燃焼（
「ＦＢＣ」）法や、石灰および石灰窯紛塵（「ＬＫＤ」）副産物を生産するため
の石炭火力窯での石灰石の熱処理によっても生成する。ＦＧＤ、ＦＢＣおよびＬ
ＫＤ副産物は通常埋立地に廃棄されるが、これは、コストおよび土地使用の点で
国全体に強い衝撃を与える。これらの副産物を人工骨材の主成分として利用すれ
ば、廃棄物の処理コストが減少し、現在の副産物の処理に関連する長期的な環境
に対する障害が排除されるであろう。
応えて、多くの石炭火力発電所は、煙道ガス脱硫（「ＦＧＤ」）処理方式、特に
湿式ＦＧＤシステム、を装備している。１９９５年に米国の石炭火力発電所から
約４千万トンのＦＧＤ石炭燃焼副産物が生成されたが、この量は、２０００年に
、１９９０年のClean Air Act Amendmentの第２段階が履行された後には、さら
に４０〜７千万トンも増大する可能性がある。石炭燃焼副産物は、流動層燃焼（
「ＦＢＣ」）法や、石灰および石灰窯紛塵（「ＬＫＤ」）副産物を生産するため
の石炭火力窯での石灰石の熱処理によっても生成する。ＦＧＤ、ＦＢＣおよびＬ
ＫＤ副産物は通常埋立地に廃棄されるが、これは、コストおよび土地使用の点で
国全体に強い衝撃を与える。これらの副産物を人工骨材の主成分として利用すれ
ば、廃棄物の処理コストが減少し、現在の副産物の処理に関連する長期的な環境
に対する障害が排除されるであろう。
【０００３】
２． 従来技術の要約
従来技術には、多くの人工骨材製造法または石炭燃焼副産物ペレット化法が存
在する。しかし、従来技術は、本発明が提供する有意な経済的利点および製品品
質利点を提供する方法を教示してはおらず、これらの利点は、一部には、革新的
な硬化ステップの結果として生じ、このステップにおいて、骨材の硬化に必要な
熱を硬化槽内の配合材によって生成し、微紛を水和石灰含有材料に転化させ、次
いで、この材料を骨材供給混合物の１成分として用いて、骨材の強度および耐摩
耗性を改善する。
在する。しかし、従来技術は、本発明が提供する有意な経済的利点および製品品
質利点を提供する方法を教示してはおらず、これらの利点は、一部には、革新的
な硬化ステップの結果として生じ、このステップにおいて、骨材の硬化に必要な
熱を硬化槽内の配合材によって生成し、微紛を水和石灰含有材料に転化させ、次
いで、この材料を骨材供給混合物の１成分として用いて、骨材の強度および耐摩
耗性を改善する。
【０００４】
ウォーカー（Ｗａｌｋｅｒ）に付与された、Process for Manufacturing a Li
ghtweight Aggregateに関する１９８８年９月１３日発行の米国特許第４，７７
０，８３１号明細書には、微紛炭フライアッシュと石灰との混合物をペレット化
または造粒し、ペレットを、外部供給源からの水蒸気の飽和雰囲気下に３５〜１
００℃の範囲の温度で硬化させて、軽量骨材を製造する方法が開示されている。
硬化微紛は用いない。
ghtweight Aggregateに関する１９８８年９月１３日発行の米国特許第４，７７
０，８３１号明細書には、微紛炭フライアッシュと石灰との混合物をペレット化
または造粒し、ペレットを、外部供給源からの水蒸気の飽和雰囲気下に３５〜１
００℃の範囲の温度で硬化させて、軽量骨材を製造する方法が開示されている。
硬化微紛は用いない。
【０００５】
スパニエ（Ｓｐａｎｉｅｒ）らに付与された、Hardening Granulated Materia
l at Elevated Temperaturesに関する１９８９年１１月１４日発行の米国特許第
４，８８０，５８２号明細書に記載の方法は、ｐ．ｃ．フライアッシュ、石灰、
水および他の成分からなる混合物をペレット化し、ペレット化生成物を、湿潤雰
囲気下に、２９．４〜１００℃（８５〜２１２°Ｆ）の温度で、約１６〜１８時
間、硬化槽中で、不活性微粒状材料（例えば、フライアッシュ）に埋込んで細粒
を製造するものである。必要な熱は蒸気の噴射により供給される。
l at Elevated Temperaturesに関する１９８９年１１月１４日発行の米国特許第
４，８８０，５８２号明細書に記載の方法は、ｐ．ｃ．フライアッシュ、石灰、
水および他の成分からなる混合物をペレット化し、ペレット化生成物を、湿潤雰
囲気下に、２９．４〜１００℃（８５〜２１２°Ｆ）の温度で、約１６〜１８時
間、硬化槽中で、不活性微粒状材料（例えば、フライアッシュ）に埋込んで細粒
を製造するものである。必要な熱は蒸気の噴射により供給される。
【０００６】
ホリー（Ｈｏｌｌｅｙ）に付与された、Coal Pond Fines Agglomerationに関
する１９９２年６月２３日発行の米国特許第５，１２４，１０４号、およびホリ
ーに付与された、Process for Agglomerating Stack Gas Desulfurization Resi
dueに関する１９９２年１２月２２日発行の米国特許第５，１７３，２３２号各
明細書にはどちらにも、取扱および輸送を容易にするために、１段階のペレット
形成中にディスクペレット化によりＦＧＤ材料から製造されたペレットをフライ
アッシュでコーティングする方法が開示されている。本発明とは異なり、これら
の特許は、骨材の製造、高温下でのペレットの硬化もしくは化学変性、または硬
化微紛の発熱の使用を含まない。これらの開示では、建設等級の骨材を生産する
ことはできない。
する１９９２年６月２３日発行の米国特許第５，１２４，１０４号、およびホリ
ーに付与された、Process for Agglomerating Stack Gas Desulfurization Resi
dueに関する１９９２年１２月２２日発行の米国特許第５，１７３，２３２号各
明細書にはどちらにも、取扱および輸送を容易にするために、１段階のペレット
形成中にディスクペレット化によりＦＧＤ材料から製造されたペレットをフライ
アッシュでコーティングする方法が開示されている。本発明とは異なり、これら
の特許は、骨材の製造、高温下でのペレットの硬化もしくは化学変性、または硬
化微紛の発熱の使用を含まない。これらの開示では、建設等級の骨材を生産する
ことはできない。
【０００７】
ブランド（Ｂｌａｎｄ）らに付与された、Pelletizing Ashに関する１９９２
年８月１１日発行の米国特許第５，１３７，７５３号明細書は、酸化カルシウム
含有ＦＢＣフライアッシュを水と混合した後でペレット化し、ペレット化生成物
を別個に準備した非反応性水和ＦＢＣ層灰でコーティングして、廃棄し易いよう
に低強度のペレットを作出する方法が開示されている。この開示は、ＦＢＣ材料
のみに限定されている。水和ＦＢＣ層灰は、ＦＢＣ層灰を水と混合し、ＦＢＣ層
灰中の酸化カルシウムの実質的な部分を水和石灰に転化させて生産する。しかし
、ＦＢＣ層灰と水との反応性はその粒度分布に応じて変動する。この特性によっ
て、水和後に過剰な湿分が生じ、硬化時に架橋問題または管理はずれ凝集が誘発
され、それが、この方法を１９９５年にフロリダ州ジャクソンビルのU.S.Genera
ting Cedar Bay FBC Facilityで実演したときの失敗の原因となった。本発明に
おいては、人工骨材は、湿式および乾式ＦＧＤおよびＦＢＣ材料を含めた多様な
硫黄含有材料から生産される。微紛炭フライアッシュと微紛生石灰とからなる乾
燥微紛を硬化剤として用いる。乾燥微紛は湿分５％以下の乾燥状態を保ち、それ
によって、過剰な湿分に関連して起こり得る架橋問題が排除され、材料がさらさ
ら状態に維持される。
年８月１１日発行の米国特許第５，１３７，７５３号明細書は、酸化カルシウム
含有ＦＢＣフライアッシュを水と混合した後でペレット化し、ペレット化生成物
を別個に準備した非反応性水和ＦＢＣ層灰でコーティングして、廃棄し易いよう
に低強度のペレットを作出する方法が開示されている。この開示は、ＦＢＣ材料
のみに限定されている。水和ＦＢＣ層灰は、ＦＢＣ層灰を水と混合し、ＦＢＣ層
灰中の酸化カルシウムの実質的な部分を水和石灰に転化させて生産する。しかし
、ＦＢＣ層灰と水との反応性はその粒度分布に応じて変動する。この特性によっ
て、水和後に過剰な湿分が生じ、硬化時に架橋問題または管理はずれ凝集が誘発
され、それが、この方法を１９９５年にフロリダ州ジャクソンビルのU.S.Genera
ting Cedar Bay FBC Facilityで実演したときの失敗の原因となった。本発明に
おいては、人工骨材は、湿式および乾式ＦＧＤおよびＦＢＣ材料を含めた多様な
硫黄含有材料から生産される。微紛炭フライアッシュと微紛生石灰とからなる乾
燥微紛を硬化剤として用いる。乾燥微紛は湿分５％以下の乾燥状態を保ち、それ
によって、過剰な湿分に関連して起こり得る架橋問題が排除され、材料がさらさ
ら状態に維持される。
【０００８】
ボイル（Ｂｏｙｌｅ）に付与された、Synthetic Aggregate Compositions Der
ived From Spent Bed Materials From Fluidized Bed Combustion and Fly Ash
に関する１９９４年９月２７日発行の米国特許第５，３５０，５４９号明細書に
は、ＦＢＣ層灰と微紛炭（ｐ．ｃ．）フライアッシュとのブレンドから軽量骨材
を製造する方法が開示されている。このブレンドを水と混合し、次いで、ペレッ
トまたはレンガなどの成形品とし、その後で粉砕する。成形品は、水で飽和され
た状態で周囲温度下に数日間硬化させる。
ived From Spent Bed Materials From Fluidized Bed Combustion and Fly Ash
に関する１９９４年９月２７日発行の米国特許第５，３５０，５４９号明細書に
は、ＦＢＣ層灰と微紛炭（ｐ．ｃ．）フライアッシュとのブレンドから軽量骨材
を製造する方法が開示されている。このブレンドを水と混合し、次いで、ペレッ
トまたはレンガなどの成形品とし、その後で粉砕する。成形品は、水で飽和され
た状態で周囲温度下に数日間硬化させる。
【０００９】
ウー（Ｗｕ）らに付与された、Process for Making High-Strength Synthetic
Aggregatesに関する１９９４年１１月１５日発行の米国特許第５，３６４，５
７２号明細書には、酸化カルシウムを含有する石炭燃焼副産物（例えば、ＦＢＣ
副産物）を、酸化カルシウムの少なくとも８０％を水酸化カルシウムに転化させ
るのに十分な時間（５〜２５分）水和させた後でペレット形成し、ペレットを高
温および高湿度下に蒸気を加えて硬化させることを含む建設等級骨材の製造法が
開示されている。ウーは、硬化微紛も使用しないし、自己加熱も用いない。
Aggregatesに関する１９９４年１１月１５日発行の米国特許第５，３６４，５
７２号明細書には、酸化カルシウムを含有する石炭燃焼副産物（例えば、ＦＢＣ
副産物）を、酸化カルシウムの少なくとも８０％を水酸化カルシウムに転化させ
るのに十分な時間（５〜２５分）水和させた後でペレット形成し、ペレットを高
温および高湿度下に蒸気を加えて硬化させることを含む建設等級骨材の製造法が
開示されている。ウーは、硬化微紛も使用しないし、自己加熱も用いない。
【００１０】
ロジャース（Ｌｏｇｇｅｒｓ）らに付与された、Granulated Materialに関す
る１９８４年１２月２５日発行の米国特許第４，４９０，１７８号明細書には、
水、酸化カルシウムおよびフライアッシュを高温下に同時混合して粒質物を形成
する方法が開示されている。本発明は、供給混合物を形成するために、水酸化カ
ルシウムを含む再循環微紛、硫黄含有燃焼副産物、アルミニウム含有材料および
水をブレンドするという点で明らかに異なっている。次いで、人工製品を生産す
るために、供給混合物を凝集、硬化させる。
る１９８４年１２月２５日発行の米国特許第４，４９０，１７８号明細書には、
水、酸化カルシウムおよびフライアッシュを高温下に同時混合して粒質物を形成
する方法が開示されている。本発明は、供給混合物を形成するために、水酸化カ
ルシウムを含む再循環微紛、硫黄含有燃焼副産物、アルミニウム含有材料および
水をブレンドするという点で明らかに異なっている。次いで、人工製品を生産す
るために、供給混合物を凝集、硬化させる。
【００１１】
クリーバーグ（Ｋｌｅｅｂｅｒｇ）らに付与された、Method of Making Pelle
ts Usable as Aggregate or Fillerに関する１９７７年１２月２０日発行の米国
特許第４，０６４，２１２号明細書には、ＦＧＤスラッジ、フライアッシュおよ
びバインダーからなる混合物をペレット化し、ペレット化生成物を骨材生産のた
めに乾燥して骨材を製造する方法が開示されている。湿分を２０〜４０％減少さ
せるためにスラッジから水をデカントし、濃縮スラッジを混合する前に加熱して
、スラッジの湿分を１０〜２０％減少させる。硬化ステップでは、硬化微紛また
は埋込み材料は用いない。骨材を生産するためのペレット化生成物の乾燥には、
回転乾燥機または高温煙道ガスによって供給される外部加熱を用いる。クリーバ
ーグの特許発明と本発明とでは、いくつかの明らかな相違点がある。本発明では
、ＦＧＤスラッジの水分は４０％以下には制限されない。本発明の硬化ステップ
は、硬化ステップの前に硬化微紛の１成分として添加するＣａＯの現場水和によ
り自己的に発生した熱によって誘導される化学反応過程である。硬化微紛による
自己硬化は、硬化槽全体に均一な発熱および温度を供給するという予想外の利点
を有しているために、建設に用いるのに適した優れた物理的特性を有する骨材が
生産される。
ts Usable as Aggregate or Fillerに関する１９７７年１２月２０日発行の米国
特許第４，０６４，２１２号明細書には、ＦＧＤスラッジ、フライアッシュおよ
びバインダーからなる混合物をペレット化し、ペレット化生成物を骨材生産のた
めに乾燥して骨材を製造する方法が開示されている。湿分を２０〜４０％減少さ
せるためにスラッジから水をデカントし、濃縮スラッジを混合する前に加熱して
、スラッジの湿分を１０〜２０％減少させる。硬化ステップでは、硬化微紛また
は埋込み材料は用いない。骨材を生産するためのペレット化生成物の乾燥には、
回転乾燥機または高温煙道ガスによって供給される外部加熱を用いる。クリーバ
ーグの特許発明と本発明とでは、いくつかの明らかな相違点がある。本発明では
、ＦＧＤスラッジの水分は４０％以下には制限されない。本発明の硬化ステップ
は、硬化ステップの前に硬化微紛の１成分として添加するＣａＯの現場水和によ
り自己的に発生した熱によって誘導される化学反応過程である。硬化微紛による
自己硬化は、硬化槽全体に均一な発熱および温度を供給するという予想外の利点
を有しているために、建設に用いるのに適した優れた物理的特性を有する骨材が
生産される。
【００１２】
スミス（Ｓｍｉｔｈ）に付与された、Abrasion-Resistant Synthetic Article
and Method of Makingに関する１９９３年１０月２６日発行の米国特許第５，
２５６，１９７号明細書には、フライアッシュ、石灰、水、およびＦＧＤスラッ
ジを混合し、混合生成物を、１０００ｐｓｉを超える圧力下、好ましくは４００
０〜８０００ｐｓｉの圧力下、に圧縮して、固体製品または骨材を製造する方法
が開示されている。圧縮生成物は、少なくとも２８日間２２．８℃（７３°Ｆ）
で硬化させ、骨材を生産するために粉砕、分粒する。本発明は、周囲圧力下に処
理し、かつ生成物の硬化に自己加熱を用いるという点でスミスの特許発明とは異
なっている。
and Method of Makingに関する１９９３年１０月２６日発行の米国特許第５，
２５６，１９７号明細書には、フライアッシュ、石灰、水、およびＦＧＤスラッ
ジを混合し、混合生成物を、１０００ｐｓｉを超える圧力下、好ましくは４００
０〜８０００ｐｓｉの圧力下、に圧縮して、固体製品または骨材を製造する方法
が開示されている。圧縮生成物は、少なくとも２８日間２２．８℃（７３°Ｆ）
で硬化させ、骨材を生産するために粉砕、分粒する。本発明は、周囲圧力下に処
理し、かつ生成物の硬化に自己加熱を用いるという点でスミスの特許発明とは異
なっている。
【００１３】
クマー（Ｋｕｍａｒ）に付与された、Clay Agglomeration Processに関する１
９８２年８月１０日発行の米国特許第４，３４３，７５１号明細書には、粘土微
紛だけ、または粘土微紛と他の材料（例えば、フライアッシュ）との組み合わせ
を凝集、乾燥し、最終製品を生産するためにふるい分けする方法が開示されてい
る。強力ミキサーアグロメレーターでペレットを形成する。ペレットの湿分およ
びペレットの凝集傾向を減少させるために、ターボスタック乾燥システムにより
供給される外部加熱を用いる。この特許の乾燥ステップでは、硬化微紛または埋
込み材料は用いていない。
９８２年８月１０日発行の米国特許第４，３４３，７５１号明細書には、粘土微
紛だけ、または粘土微紛と他の材料（例えば、フライアッシュ）との組み合わせ
を凝集、乾燥し、最終製品を生産するためにふるい分けする方法が開示されてい
る。強力ミキサーアグロメレーターでペレットを形成する。ペレットの湿分およ
びペレットの凝集傾向を減少させるために、ターボスタック乾燥システムにより
供給される外部加熱を用いる。この特許の乾燥ステップでは、硬化微紛または埋
込み材料は用いていない。
【００１４】
用語の定義
ＡＡＳＨＴＯ − American Association of State Highway and Transportati
on Officials. 凝集生成物 − 供給混合物中の微粒子を、練炭化、ペレット化、押出、または
他のサイズ拡大法により処理して製造した生成物。 凝集させること − 成形塊を形成させるために供給混合物中の微粒子を処理す
ること。 凝集 − 供給混合物中の微粒子から成形塊を製造する、または形成させるため
のサイズ拡大プロセス。 アルミニウム含有材料 − フライアッシュ、石炭灰、ポルトランドセメント、
またはアルミニウムを含有する他の材料。 ＡＳＴＭ − American Society for Testing and Materials（米国試験材料協
会）。 自己的に − 外部の支援または影響には関係なく、自己発生的に。 ブレンド混合物 − 硬化させる前の、凝集生成物と硬化微紛との混合物。 燃焼副産物 − フライアッシュ、ボトムアッシュ、ボイラースラグ、または石
炭の燃焼から残留する他の固体材料。また、湿式ＦＧＤスラッジ、湿式石灰窯粉
塵、乾式石灰窯粉塵、乾式ＦＧＤ廃棄物、ＦＧＤ石膏、またはＦＢＣ廃棄物。 硬化させること − 凝集生成物を化学的に骨材に転化させるプロセスステップ
。 硬化微紛 − 硬化用の自己加熱を生成させるために凝集生成物と混合するＣａ
Ｏ含有材料。 硬化槽 − 凝集生成物を人工骨材に転化させる容器。 乾燥水酸化カルシウム含有材料 − 硬化微紛から生産された材料。 乾式ＦＧＤ材料 − 噴霧乾燥機、ＬＩＭＢ、または他のプロセスから生成した
乾燥材料。その成分として、フライアッシュ、亜硫酸カルシウム（ＣａＳＯ３）
、亜硫酸カルシウム半水和物（ＣａＳＯ３・１／２Ｈ２Ｏ）、無水硫酸カルシウ
ム（ＣａＳＯ４）および炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）を含み得る。 乾式石灰窯紛塵 − 石灰窯の微粒子捕集装置（バグハウスまたはＥＳＰ）で捕
集した材料。成分として、酸化カルシウム（ＣａＯ）、炭酸カルシウム（ＣａＣ
Ｏ３）および石炭灰を含み得る。 ＥＳＰ − 電気集塵器。 発熱的に − ＣａＯ ＋ Ｈ２Ｏ → Ｃａ（ＯＨ）２＋熱などの発熱化学反
応を表す。 外部熱源 − 蒸気、熱風、日光などの外部供給源から供給される熱。 ＦＢＣ − 流動層燃焼。 ＦＢＣ副産物 − 流動層燃焼から捕集した乾燥材料。主成分は、硫酸カルシウ
ム（ＣａＳＯ４）、酸化カルシウム（ＣａＯ）および石炭灰である。微量成分と
しては炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）がある。 ＦＢＣ廃棄物 − 流動層燃焼からの乾燥材料。成分として、無水硫酸カルシウ
ム（ＣａＳＯ４）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、石炭灰、および炭酸カルシウム
（ＣａＣＯ３）を含み得る。 ＦＧＤ − 煙道ガス脱硫。 ＦＧＤ石膏 − 強制酸化湿式石灰石スクラバーから生成した硫酸カルシウム二
水和物（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）。 供給混合物 − 凝集させる前の、再循環乾燥微紛、燃焼副産物、アルミニウム
含有材料および水からなる混合物。 フライアッシュ − 微紛炭（ｐ．ｃ．）燃焼から生成し、サイクロン、バグハ
ウス、ＥＳＰまたは類似の乾式捕集装置で捕集された固体廃棄物。 水和石灰 − 水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）。 ＬＫＤ − 石灰窯紛塵。 ＬＯＩ − 強熱減量。 人工骨材 − 凝集および硬化により生産された、建設骨材としての標準規格（
例えば、ＡＡＳＨＴＯ、ＡＳＴＭ）を満足する特性を有する材料。 混合すること − 凝集させる前の供給混合物を形成させるために、供給原料（
燃焼副産物、再循環乾燥微紛、アルミニウム含有材料、および水）をブレンドす
るプロセスステップ。 Ｐ．Ｃ．フライアッシュ − 石炭の燃焼から生成する、湿分５％以下の微紛炭
フライアッシュ。主要な元素成分はアルミニウムとケイ素である。微量元素成分
として、鉄、カルシウム、ナトリウム、カリウム、炭素および他の微量成分を含
む。 ペレット化生成物（またはペレット） − 凝集により生成した成形材料。 水の供給 − ＦＢＣもしくは噴霧乾燥機廃棄物などの乾式石炭燃焼副産物の混
合中に加える水、または湿式ＦＧＤスラッジにより供給される水。 生石灰 − 酸化カルシウム（ＣａＯ）． 再循環乾燥微紛 − 硬化中に生成するＣａ（ＯＨ）２含有微紛材料。 噴霧乾燥機灰 − 噴霧乾燥機プロセス、乾式ＦＧＤプロセスから生成する乾式
ＦＧＤ材料。 湿式ＦＧＤスラッジ − 湿式石灰または石灰石スクラバーから生成する、湿分
２０〜６０％の副産物。成分としては、亜硫酸カルシウム半水和物（ＣａＳＯ３ ・１／２Ｈ２Ｏ）、硫酸カルシウム二水和物または石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ
）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）およびフライアッシュを含み得る。 湿式石灰窯紛塵 − 石灰窯からの微粒子放出を減少させるために設置された湿
式スクラバーから生成する副産物。成分としては、水酸化カルシウム（Ｃａ（Ｏ
Ｈ）２）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）およびフライアッシュを含み得る。
on Officials. 凝集生成物 − 供給混合物中の微粒子を、練炭化、ペレット化、押出、または
他のサイズ拡大法により処理して製造した生成物。 凝集させること − 成形塊を形成させるために供給混合物中の微粒子を処理す
ること。 凝集 − 供給混合物中の微粒子から成形塊を製造する、または形成させるため
のサイズ拡大プロセス。 アルミニウム含有材料 − フライアッシュ、石炭灰、ポルトランドセメント、
またはアルミニウムを含有する他の材料。 ＡＳＴＭ − American Society for Testing and Materials（米国試験材料協
会）。 自己的に − 外部の支援または影響には関係なく、自己発生的に。 ブレンド混合物 − 硬化させる前の、凝集生成物と硬化微紛との混合物。 燃焼副産物 − フライアッシュ、ボトムアッシュ、ボイラースラグ、または石
炭の燃焼から残留する他の固体材料。また、湿式ＦＧＤスラッジ、湿式石灰窯粉
塵、乾式石灰窯粉塵、乾式ＦＧＤ廃棄物、ＦＧＤ石膏、またはＦＢＣ廃棄物。 硬化させること − 凝集生成物を化学的に骨材に転化させるプロセスステップ
。 硬化微紛 − 硬化用の自己加熱を生成させるために凝集生成物と混合するＣａ
Ｏ含有材料。 硬化槽 − 凝集生成物を人工骨材に転化させる容器。 乾燥水酸化カルシウム含有材料 − 硬化微紛から生産された材料。 乾式ＦＧＤ材料 − 噴霧乾燥機、ＬＩＭＢ、または他のプロセスから生成した
乾燥材料。その成分として、フライアッシュ、亜硫酸カルシウム（ＣａＳＯ３）
、亜硫酸カルシウム半水和物（ＣａＳＯ３・１／２Ｈ２Ｏ）、無水硫酸カルシウ
ム（ＣａＳＯ４）および炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）を含み得る。 乾式石灰窯紛塵 − 石灰窯の微粒子捕集装置（バグハウスまたはＥＳＰ）で捕
集した材料。成分として、酸化カルシウム（ＣａＯ）、炭酸カルシウム（ＣａＣ
Ｏ３）および石炭灰を含み得る。 ＥＳＰ − 電気集塵器。 発熱的に − ＣａＯ ＋ Ｈ２Ｏ → Ｃａ（ＯＨ）２＋熱などの発熱化学反
応を表す。 外部熱源 − 蒸気、熱風、日光などの外部供給源から供給される熱。 ＦＢＣ − 流動層燃焼。 ＦＢＣ副産物 − 流動層燃焼から捕集した乾燥材料。主成分は、硫酸カルシウ
ム（ＣａＳＯ４）、酸化カルシウム（ＣａＯ）および石炭灰である。微量成分と
しては炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）がある。 ＦＢＣ廃棄物 − 流動層燃焼からの乾燥材料。成分として、無水硫酸カルシウ
ム（ＣａＳＯ４）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、石炭灰、および炭酸カルシウム
（ＣａＣＯ３）を含み得る。 ＦＧＤ − 煙道ガス脱硫。 ＦＧＤ石膏 − 強制酸化湿式石灰石スクラバーから生成した硫酸カルシウム二
水和物（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）。 供給混合物 − 凝集させる前の、再循環乾燥微紛、燃焼副産物、アルミニウム
含有材料および水からなる混合物。 フライアッシュ − 微紛炭（ｐ．ｃ．）燃焼から生成し、サイクロン、バグハ
ウス、ＥＳＰまたは類似の乾式捕集装置で捕集された固体廃棄物。 水和石灰 − 水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）。 ＬＫＤ − 石灰窯紛塵。 ＬＯＩ − 強熱減量。 人工骨材 − 凝集および硬化により生産された、建設骨材としての標準規格（
例えば、ＡＡＳＨＴＯ、ＡＳＴＭ）を満足する特性を有する材料。 混合すること − 凝集させる前の供給混合物を形成させるために、供給原料（
燃焼副産物、再循環乾燥微紛、アルミニウム含有材料、および水）をブレンドす
るプロセスステップ。 Ｐ．Ｃ．フライアッシュ − 石炭の燃焼から生成する、湿分５％以下の微紛炭
フライアッシュ。主要な元素成分はアルミニウムとケイ素である。微量元素成分
として、鉄、カルシウム、ナトリウム、カリウム、炭素および他の微量成分を含
む。 ペレット化生成物（またはペレット） − 凝集により生成した成形材料。 水の供給 − ＦＢＣもしくは噴霧乾燥機廃棄物などの乾式石炭燃焼副産物の混
合中に加える水、または湿式ＦＧＤスラッジにより供給される水。 生石灰 − 酸化カルシウム（ＣａＯ）． 再循環乾燥微紛 − 硬化中に生成するＣａ（ＯＨ）２含有微紛材料。 噴霧乾燥機灰 − 噴霧乾燥機プロセス、乾式ＦＧＤプロセスから生成する乾式
ＦＧＤ材料。 湿式ＦＧＤスラッジ − 湿式石灰または石灰石スクラバーから生成する、湿分
２０〜６０％の副産物。成分としては、亜硫酸カルシウム半水和物（ＣａＳＯ３ ・１／２Ｈ２Ｏ）、硫酸カルシウム二水和物または石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ
）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）およびフライアッシュを含み得る。 湿式石灰窯紛塵 − 石灰窯からの微粒子放出を減少させるために設置された湿
式スクラバーから生成する副産物。成分としては、水酸化カルシウム（Ｃａ（Ｏ
Ｈ）２）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）およびフライアッシュを含み得る。
【００１５】
発明の要旨
本出願人は、燃焼副産物から人工骨材を生産する方法を提供する。硫黄を含有
する燃焼副産物を、水酸化カルシウム含有再循環乾燥微紛、アルミニウム含有材
料および水と合わせる。水酸化カルシウムを含有する再循環乾燥微紛、燃焼副産
物、アルミニウム含有材料および水を混合し、供給混合物を生成する。次いで、
この供給混合物を凝集させて凝集生成物とする。次いで、凝集生成物を５〜３０
重量％の酸化カルシウムを含有する硬化微紛と合わせて、ブレンド混合物を生成
させる。次いで、骨材を形成させるために、ブレンド混合物を硬化槽中で硬化さ
せて、再循環用の再循環乾燥微紛を形成させるが、硬化中に、ブレンド混合物中
の湿分はブレンド混合物中の酸化カルシウムと発熱水和して、乾燥水酸化カルシ
ウム含有材料を形成させ、硬化に必要な熱のすべてを自己供給するので、外部熱
源を必要としない。次いで、骨材と再循環乾燥微紛とを分離し、水酸化カルシウ
ムを含有する再循環乾燥微紛を混合ステップに再循環させ、このサイクルを繰り
返す。
する燃焼副産物を、水酸化カルシウム含有再循環乾燥微紛、アルミニウム含有材
料および水と合わせる。水酸化カルシウムを含有する再循環乾燥微紛、燃焼副産
物、アルミニウム含有材料および水を混合し、供給混合物を生成する。次いで、
この供給混合物を凝集させて凝集生成物とする。次いで、凝集生成物を５〜３０
重量％の酸化カルシウムを含有する硬化微紛と合わせて、ブレンド混合物を生成
させる。次いで、骨材を形成させるために、ブレンド混合物を硬化槽中で硬化さ
せて、再循環用の再循環乾燥微紛を形成させるが、硬化中に、ブレンド混合物中
の湿分はブレンド混合物中の酸化カルシウムと発熱水和して、乾燥水酸化カルシ
ウム含有材料を形成させ、硬化に必要な熱のすべてを自己供給するので、外部熱
源を必要としない。次いで、骨材と再循環乾燥微紛とを分離し、水酸化カルシウ
ムを含有する再循環乾燥微紛を混合ステップに再循環させ、このサイクルを繰り
返す。
【００１６】
本出願人は、好ましくは、燃焼副産物が湿式煙道ガス脱硫スラッジを包含し、
アルミニウム含有材料がｐ．ｃ．フライアッシュを包含することを提供する。供
給混合物を形成させるための混合は、周囲温度下に強力ミキサーで実施する。凝
集ステップはペレット化を含む。凝集生成物を硬化微紛と、９：１〜３：２の範
囲の凝集生成物：硬化微紛重量比で合わせ、硬化微紛は、酸化カルシウム材料お
よび乾燥微紛炭フライアッシュを包含する。ブレンド混合物は、９０％以上の湿
度および６０〜１０５℃（１４０〜２２０°Ｆ）の温度下に硬化させる。ふるい
分け法により骨材製品を乾燥微紛から分離する。乾燥微紛を再循環させる前に、
硬化ステップ中に硬化微紛中の酸化カルシウムを水酸化カルシウムに転化させる
。
アルミニウム含有材料がｐ．ｃ．フライアッシュを包含することを提供する。供
給混合物を形成させるための混合は、周囲温度下に強力ミキサーで実施する。凝
集ステップはペレット化を含む。凝集生成物を硬化微紛と、９：１〜３：２の範
囲の凝集生成物：硬化微紛重量比で合わせ、硬化微紛は、酸化カルシウム材料お
よび乾燥微紛炭フライアッシュを包含する。ブレンド混合物は、９０％以上の湿
度および６０〜１０５℃（１４０〜２２０°Ｆ）の温度下に硬化させる。ふるい
分け法により骨材製品を乾燥微紛から分離する。乾燥微紛を再循環させる前に、
硬化ステップ中に硬化微紛中の酸化カルシウムを水酸化カルシウムに転化させる
。
【００１７】
さらに、本出願人は、硫黄およびアルミニウム含有材料が噴霧乾燥機灰などの
乾式煙道ガス脱硫副産物を包含することを提供する。
乾式煙道ガス脱硫副産物を包含することを提供する。
【００１８】
また、本出願人は、燃焼副産物が湿式石灰窯紛塵と乾式石灰窯紛塵との混合物
を包含することを提供し、混合物中、水酸化カルシウムは供給混合物の少なくと
も７０重量％であり、アルミニウム含有材料は供給混合物の１０重量％未満のア
ルミニウムを含有するフライアッシュであり、かつ硬化ステップで形成される骨
材は農業用骨材である。
を包含することを提供し、混合物中、水酸化カルシウムは供給混合物の少なくと
も７０重量％であり、アルミニウム含有材料は供給混合物の１０重量％未満のア
ルミニウムを含有するフライアッシュであり、かつ硬化ステップで形成される骨
材は農業用骨材である。
【００１９】
本出願人は、さらに、燃焼副産物が流動層燃焼副産物を包含し、アルミニウム
含有材料がｐ．ｃ．フライアッシュを包含することを提供し、ここで、供給混合
物を形成させるための混合は、６０〜１０５℃（１２０〜２２０°Ｆ）の温度下
に５〜２５分間行う。
含有材料がｐ．ｃ．フライアッシュを包含することを提供し、ここで、供給混合
物を形成させるための混合は、６０〜１０５℃（１２０〜２２０°Ｆ）の温度下
に５〜２５分間行う。
【００２０】
本出願人は、さらに、燃焼副産物が煙道ガス脱硫スラッジを包含し、アルミニ
ウム含有材料が、１０％を超える強熱減量および２．１０を下回る比重を有する
微紛炭フライアッシュを包含することを提供し、ここで、生産される製品は軽量
骨材である。
ウム含有材料が、１０％を超える強熱減量および２．１０を下回る比重を有する
微紛炭フライアッシュを包含することを提供し、ここで、生産される製品は軽量
骨材である。
【００２１】
好ましい実施態様の説明 湿式ＦＧＤスラッジからの人工骨材の生産
図１は、湿式ＦＧＤスラッジ、ｐ．ｃ．フライアッシュ、再循環微紛（フライ
アッシュおよび水和石灰）および水から人工骨材を製造する方法を示すものであ
る。この方法において、成分は周囲温度下に強力ミキサーで混合する。混合した
材料をロータリーディスクペレタイザーで凝集させる。凝集を容易にするために
少量の水を添加してよい。未硬化ペレットがディスクペレタイザーから転動して
硬化槽に移されるときに、生石灰（ＣａＯ）とｐ．ｃ．フライアッシュとからな
る硬化微紛がペレットと混ぜ合わされる。硬化微紛の総量は、ペレットの重量の
１１〜６７重量％でなければならない。硬化微紛中の生石灰の量は、硬化微紛の
総重量の５〜３０重量％でなければならない。
アッシュおよび水和石灰）および水から人工骨材を製造する方法を示すものであ
る。この方法において、成分は周囲温度下に強力ミキサーで混合する。混合した
材料をロータリーディスクペレタイザーで凝集させる。凝集を容易にするために
少量の水を添加してよい。未硬化ペレットがディスクペレタイザーから転動して
硬化槽に移されるときに、生石灰（ＣａＯ）とｐ．ｃ．フライアッシュとからな
る硬化微紛がペレットと混ぜ合わされる。硬化微紛の総量は、ペレットの重量の
１１〜６７重量％でなければならない。硬化微紛中の生石灰の量は、硬化微紛の
総重量の５〜３０重量％でなければならない。
【００２２】
乾燥微紛は以下の機能を有する。（１）硬化微紛中のＣａＯが硬化槽中でペレ
ット中の湿分と発熱反応してＣａ（ＯＨ）２を形成するので、現場発熱によりペ
レットが自己硬化し、外部熱源が不要となり、（２）硬化微紛が未硬化ペレット
の衝撃を緩和するので、ペレタイザーから硬化槽への転送中のペレットの破壊が
防止され、かつ（３）硬化微紛がペレットを被覆するので、硬化槽中でのペレッ
ト同士の他着が阻止される。硬化槽内の温度は、硬化槽に装入する前にペレット
に添加する生石灰およびフライアッシュの量によって制御することができる。自
己加熱により、硬化槽全体に均一な温度が確保され、その結果、建設に使用する
ために必要な優れた強度および耐久性を有する製品が得られる。硬化微紛中のほ
とんどのＣａＯは硬化槽中で水和されてＣａ（ＯＨ）２となる。硬化槽中のすべ
ての固体の表面は乾燥状態に保たれ、したがって、固体はさらさら状態に維持さ
れる。
ット中の湿分と発熱反応してＣａ（ＯＨ）２を形成するので、現場発熱によりペ
レットが自己硬化し、外部熱源が不要となり、（２）硬化微紛が未硬化ペレット
の衝撃を緩和するので、ペレタイザーから硬化槽への転送中のペレットの破壊が
防止され、かつ（３）硬化微紛がペレットを被覆するので、硬化槽中でのペレッ
ト同士の他着が阻止される。硬化槽内の温度は、硬化槽に装入する前にペレット
に添加する生石灰およびフライアッシュの量によって制御することができる。自
己加熱により、硬化槽全体に均一な温度が確保され、その結果、建設に使用する
ために必要な優れた強度および耐久性を有する製品が得られる。硬化微紛中のほ
とんどのＣａＯは硬化槽中で水和されてＣａ（ＯＨ）２となる。硬化槽中のすべ
ての固体の表面は乾燥状態に保たれ、したがって、固体はさらさら状態に維持さ
れる。
【００２３】
硬化ペレットは、硬化微紛から（例えば、ふるい分けにより）分離した後では
、建設骨材としての使用に適したものとなる。分離後、水和微紛は、ペレットを
生産するための供給混合物中の水和石灰成分としてミキサーに再循環される。硬
化ステップ中に硬化微紛中のＣａＯが水和してＣａ（ＯＨ）２となることは特に
有用である、というのは、水和石灰が、建設に使用するために必要とされる強度
および耐摩耗性を製品に付与するという点でこの方法にとって優れた供給原料で
あるからである。
、建設骨材としての使用に適したものとなる。分離後、水和微紛は、ペレットを
生産するための供給混合物中の水和石灰成分としてミキサーに再循環される。硬
化ステップ中に硬化微紛中のＣａＯが水和してＣａ（ＯＨ）２となることは特に
有用である、というのは、水和石灰が、建設に使用するために必要とされる強度
および耐摩耗性を製品に付与するという点でこの方法にとって優れた供給原料で
あるからである。
【００２４】噴霧乾燥機灰からの人工骨材の生産
図２は、噴霧乾燥機灰、再循環材料（噴霧乾燥機灰および水和石灰）および水
から人工骨材を生産する方法を示すものである。この方法は、噴霧乾燥機灰と酸
化カルシウム含有材料（例えば、石灰、ＦＢＣ副産物）とのブレンドを含むコー
ティング微紛を用いて硬化を行うこと以外は、図１の方法と類似である。
から人工骨材を生産する方法を示すものである。この方法は、噴霧乾燥機灰と酸
化カルシウム含有材料（例えば、石灰、ＦＢＣ副産物）とのブレンドを含むコー
ティング微紛を用いて硬化を行うこと以外は、図１の方法と類似である。
【００２５】湿式石灰窯紛塵からの人工骨材の生産
図３は、湿式石灰窯紛塵、乾式石灰窯紛塵および水から農業用人工骨材を生産
する方法を示すものである。湿式石灰窯紛塵と乾式石灰窯紛塵は、石灰生産工場
の窯からの微粒子の放出を減少させるために、湿式スクラバーおよび乾式捕集装
置（バグハウスまたはＥＳＰ）で捕集した副産物である。本発明において、窯は
石炭焚きであり、したがって、窯紛塵は石炭灰を含んでいる。この方法は、硬化
に必要な熱を供給するために、乾式石灰窯紛塵（ｐ．ｃ．フライアッシュを添加
するオプションもある）を含む硬化微紛を用いて硬化を行うこと以外は、図１の
ものと類似である。
する方法を示すものである。湿式石灰窯紛塵と乾式石灰窯紛塵は、石灰生産工場
の窯からの微粒子の放出を減少させるために、湿式スクラバーおよび乾式捕集装
置（バグハウスまたはＥＳＰ）で捕集した副産物である。本発明において、窯は
石炭焚きであり、したがって、窯紛塵は石炭灰を含んでいる。この方法は、硬化
に必要な熱を供給するために、乾式石灰窯紛塵（ｐ．ｃ．フライアッシュを添加
するオプションもある）を含む硬化微紛を用いて硬化を行うこと以外は、図１の
ものと類似である。
【００２６】ＦＢＣ副産物からの人工骨材の生産
図４は、ＦＢＣ副産物、再循環微紛（水和ＦＢＣ副産物およびｐ．ｃ．フライ
アッシュ）および水からなる混合物から人工骨材を生産する方法を示すものであ
る。ＦＢＣ副産物中に存在する８０重量％を超えるＣａＯを水和するためには、
混合温度を、５〜２５分間、６０〜９３℃（１２０〜２００°Ｆ）の温度に維持
しなければならない。硬化ステップは、硬化微紛がＦＢＣ副産物とｐ．ｃ．フラ
イアッシュとのブレンドを含むこと以外は、図１のものと類似である。
アッシュ）および水からなる混合物から人工骨材を生産する方法を示すものであ
る。ＦＢＣ副産物中に存在する８０重量％を超えるＣａＯを水和するためには、
混合温度を、５〜２５分間、６０〜９３℃（１２０〜２００°Ｆ）の温度に維持
しなければならない。硬化ステップは、硬化微紛がＦＢＣ副産物とｐ．ｃ．フラ
イアッシュとのブレンドを含むこと以外は、図１のものと類似である。
【００２７】湿式ＦＧＤスラッジおよび低比重フライアッシュからの軽量骨材の生産
図５は、湿式ＦＧＤスラッジ、ｐ．ｃ．フライアッシュおよび再循環微紛（ｐ
．ｃ．フライアッシュおよび水和石灰）から軽量骨材を生産する方法を示すもの
である。フライアッシュは、１０％の最低ＬＯＩ含量と、２．１０の最大比重を
有していなければならない。この方法は、軽量骨材を生産するために、高ＬＯＩ
または低比重のフライアッシュを用いること以外は、図１のものと類似である。
．ｃ．フライアッシュおよび水和石灰）から軽量骨材を生産する方法を示すもの
である。フライアッシュは、１０％の最低ＬＯＩ含量と、２．１０の最大比重を
有していなければならない。この方法は、軽量骨材を生産するために、高ＬＯＩ
または低比重のフライアッシュを用いること以外は、図１のものと類似である。
【００２８】
例１
石灰湿式ＦＧＤスラッジ、ｐ．ｃ．フライアッシュ、水和石灰（Ｃａ（ＯＨ） ２
）および水からなる混合物から強化人工骨材を生産した。混合物の配合は、４
９．８／４５．５／４．７のフライアッシュ／湿式ＦＧＤスラッジ／水和石灰重
量比を有するものであった。石灰湿式ＦＧＤスラッジは５４重量％の固体を含ん
でいた。成分を混合し、次いで、ロータリーディスクペレタイザーで凝集させた
。３０重量％の微紛とブレンドした後、ペレット化生成物を、硬化槽中、７１〜
７７℃（１６０〜１７０°Ｆ）および９０％を超える相対湿度下に２４時間、蒸
気を加えずに硬化させた。微紛は、８５重量％のフライアッシュと１５重量％の
生石灰（ＣａＯ）とを含んでいた。硬化プロセス中に、微紛中の９０重量％を超
えるＣａＯが水和してＣａ（ＯＨ）２となった。微紛と生産された人工骨材とは
、２５ｍｍ（１インチ）〜８メッシュの範囲の一連のふるいを用いて容易に分離
された。９０重量％の骨材は、１９ｍｍ（３／４インチ）〜４メッシュのサイズ
を有していた。生産された人工骨材は、６２±２０ｋｇ（１３６±４５ ｌｂ）
の平均圧縮強度と、３１．２％の「ロサンゼルス摩耗指数」〔Los Angeles Abra
sion Index（耐摩耗性）〕（ＡＳＴＭ Ｃ−１３１、グレーディングＣ）を有し
ていた。このＬＡ摩耗指数は、道路建設用のＡＡＳＨＴＯ等級Ａの骨材要件を満
足する。
９．８／４５．５／４．７のフライアッシュ／湿式ＦＧＤスラッジ／水和石灰重
量比を有するものであった。石灰湿式ＦＧＤスラッジは５４重量％の固体を含ん
でいた。成分を混合し、次いで、ロータリーディスクペレタイザーで凝集させた
。３０重量％の微紛とブレンドした後、ペレット化生成物を、硬化槽中、７１〜
７７℃（１６０〜１７０°Ｆ）および９０％を超える相対湿度下に２４時間、蒸
気を加えずに硬化させた。微紛は、８５重量％のフライアッシュと１５重量％の
生石灰（ＣａＯ）とを含んでいた。硬化プロセス中に、微紛中の９０重量％を超
えるＣａＯが水和してＣａ（ＯＨ）２となった。微紛と生産された人工骨材とは
、２５ｍｍ（１インチ）〜８メッシュの範囲の一連のふるいを用いて容易に分離
された。９０重量％の骨材は、１９ｍｍ（３／４インチ）〜４メッシュのサイズ
を有していた。生産された人工骨材は、６２±２０ｋｇ（１３６±４５ ｌｂ）
の平均圧縮強度と、３１．２％の「ロサンゼルス摩耗指数」〔Los Angeles Abra
sion Index（耐摩耗性）〕（ＡＳＴＭ Ｃ−１３１、グレーディングＣ）を有し
ていた。このＬＡ摩耗指数は、道路建設用のＡＡＳＨＴＯ等級Ａの骨材要件を満
足する。
【００２９】
比較のために、混合物中に水和石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）ではなく生石灰（Ｃａ
Ｏ）を用いて、はるかに強度の低い骨材を生産した。混合した成分を、上記テス
トと同じ方法で、凝集、硬化させた。骨材の７０％は１９ｍｍ（３／４インチ）
〜４メッシュのサイズを有していた。生産された人工骨材は、１９±７ｋｇ（４
２±１５ ｌｂ）の平均圧縮強度と、５６．６％のＬＡ摩耗指数（ＡＳＴＭ Ｃ−
１３１、グレーディングＣ）を有していた。このＬＡ摩耗指数は、道路建設用の
ＡＡＳＨＴＯ 等級Ａの骨材要件を満足しない。圧縮強度データとＬＡ摩耗指数
データとは、生産される人工骨材の品質が、アルカリ材料として生石灰ではなく
水和石灰を用いたときに改善されることを示している。
Ｏ）を用いて、はるかに強度の低い骨材を生産した。混合した成分を、上記テス
トと同じ方法で、凝集、硬化させた。骨材の７０％は１９ｍｍ（３／４インチ）
〜４メッシュのサイズを有していた。生産された人工骨材は、１９±７ｋｇ（４
２±１５ ｌｂ）の平均圧縮強度と、５６．６％のＬＡ摩耗指数（ＡＳＴＭ Ｃ−
１３１、グレーディングＣ）を有していた。このＬＡ摩耗指数は、道路建設用の
ＡＡＳＨＴＯ 等級Ａの骨材要件を満足しない。圧縮強度データとＬＡ摩耗指数
データとは、生産される人工骨材の品質が、アルカリ材料として生石灰ではなく
水和石灰を用いたときに改善されることを示している。
【００３０】
例２
石灰湿式ＦＧＤスラッジ、ｐ．ｃ．フライアッシュ、水和石灰（Ｃａ（ＯＨ） ２
）および水からなる混合物から強化人工骨材を生産した。このテストに用いた
混合物の配合は、水和石灰およびフライアッシュの一部を、例１の２回目のテス
トで得た再循環微紛から供給したこと以外は、例１の第１回テストと同じであっ
た。再循環微紛が、硬化ステップ後にふるい分けされた材料のうち８メッシュよ
り細かい部分を構成する方式は、図１に示される通りである。熱重量分析（ＴＧ
Ａ）により、フレッシュ微紛中に含まれている生石灰が硬化中に水和石灰に転化
されることが示された。８９％の骨材は、１９ｍｍ（３／４インチ）〜４メッシ
ュのサイズを有していた。生産された人工骨材は、５９±１５ｋｇ（１２９±３
４ ｌｂ）の平均圧縮強度と、３４．２％のＬＡ摩耗指数（ＡＳＴＭ Ｃ−１３１
、グレーディングＣ）を有していた。再循環微紛を用いて生産した骨材は、供給
混合物に水和石灰を直接添加して生産したもの（例１の第１回テスト）と類似の
平均圧縮強度とＬＡ摩耗指数を有していた。
混合物の配合は、水和石灰およびフライアッシュの一部を、例１の２回目のテス
トで得た再循環微紛から供給したこと以外は、例１の第１回テストと同じであっ
た。再循環微紛が、硬化ステップ後にふるい分けされた材料のうち８メッシュよ
り細かい部分を構成する方式は、図１に示される通りである。熱重量分析（ＴＧ
Ａ）により、フレッシュ微紛中に含まれている生石灰が硬化中に水和石灰に転化
されることが示された。８９％の骨材は、１９ｍｍ（３／４インチ）〜４メッシ
ュのサイズを有していた。生産された人工骨材は、５９±１５ｋｇ（１２９±３
４ ｌｂ）の平均圧縮強度と、３４．２％のＬＡ摩耗指数（ＡＳＴＭ Ｃ−１３１
、グレーディングＣ）を有していた。再循環微紛を用いて生産した骨材は、供給
混合物に水和石灰を直接添加して生産したもの（例１の第１回テスト）と類似の
平均圧縮強度とＬＡ摩耗指数を有していた。
【００３１】
例３
石灰湿式ＦＧＤスラッジ、ｐ．ｃ．フライアッシュ、水和石灰（Ｃａ（ＯＨ） ２
）および水からなる混合物から強化人工骨材を生産した。混合物の配合は、５
４．１／４０．３／５．６のフライアッシュ／湿式ＦＧＤスラッジ／水和石灰重
量比を有するものであった。石灰湿式ＦＧＤスラッジは４２重量％の固体を有し
ていた。人工骨材の生産に用いた手順は、例１の第１回テストのものと類似であ
った。生産された人工骨材は、５５±１６ｋｇ（１２１±３６ ｌｂ）の平均圧
縮強度と、１１７０ｋｇ／ｍ３（７３．０ ｌｂ／ｆｔ３）の単位重量と、４０
％のＬＡ摩耗指数（ＡＳＴＭ Ｃ−１３１、グレーディングＢ）と、１％の硫酸
ナトリウム安定度指数(soundness index)を有していた。骨材の７３％は、１９
ｍｍ（３／４インチ）〜４メッシュのサイズを有していた。生産された骨材は、
単位重量、ＬＡ摩耗指数、安定度指数および粒度に関してＡＡＳＨＴＯ等級Ａの
粗骨材規格を満足する。
４．１／４０．３／５．６のフライアッシュ／湿式ＦＧＤスラッジ／水和石灰重
量比を有するものであった。石灰湿式ＦＧＤスラッジは４２重量％の固体を有し
ていた。人工骨材の生産に用いた手順は、例１の第１回テストのものと類似であ
った。生産された人工骨材は、５５±１６ｋｇ（１２１±３６ ｌｂ）の平均圧
縮強度と、１１７０ｋｇ／ｍ３（７３．０ ｌｂ／ｆｔ３）の単位重量と、４０
％のＬＡ摩耗指数（ＡＳＴＭ Ｃ−１３１、グレーディングＢ）と、１％の硫酸
ナトリウム安定度指数(soundness index)を有していた。骨材の７３％は、１９
ｍｍ（３／４インチ）〜４メッシュのサイズを有していた。生産された骨材は、
単位重量、ＬＡ摩耗指数、安定度指数および粒度に関してＡＡＳＨＴＯ等級Ａの
粗骨材規格を満足する。
【００３２】
例４
石灰湿式ＦＧＤスクラバーからのＦＧＤ石膏、ｐ．ｃ．フライアッシュ、水和
石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）および水からなる混合物から強化人工骨材を生産した。
混合物の配合は、５１．９／３５．３／１２．８のフライアッシュ／湿式ＦＧＤ
石膏／水和石灰重量比を有するものであった。ＦＧＤ石膏は８２重量％の固体を
有していた。人工骨材の生産に用いた手順は、例１の第１回テストのものと類似
であった。生産された人工骨材は、３５±１５ｋｇ（７６±３３ ｌｂ）の平均
圧縮強度と、１１９７ｋｇ／ｍ３（７４．７ ｌｂ／ｆｔ３）の単位重量と、４
５％のＬＡ摩耗指数（ＡＳＴＭ Ｃ−１３１、グレーディングＣ）と、３．１％
の硫酸ナトリウム安定度指数と、０．８５％の粘土塊含量とを有していた。骨材
の７２重量％は、１９ｍｍ（３／４インチ）〜４メッシュのサイズを有していた
。この骨材は、粗コンクリート骨材として使用するためのＡＳＴＭ Ｃ−３３１
規格を満足する。
石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）および水からなる混合物から強化人工骨材を生産した。
混合物の配合は、５１．９／３５．３／１２．８のフライアッシュ／湿式ＦＧＤ
石膏／水和石灰重量比を有するものであった。ＦＧＤ石膏は８２重量％の固体を
有していた。人工骨材の生産に用いた手順は、例１の第１回テストのものと類似
であった。生産された人工骨材は、３５±１５ｋｇ（７６±３３ ｌｂ）の平均
圧縮強度と、１１９７ｋｇ／ｍ３（７４．７ ｌｂ／ｆｔ３）の単位重量と、４
５％のＬＡ摩耗指数（ＡＳＴＭ Ｃ−１３１、グレーディングＣ）と、３．１％
の硫酸ナトリウム安定度指数と、０．８５％の粘土塊含量とを有していた。骨材
の７２重量％は、１９ｍｍ（３／４インチ）〜４メッシュのサイズを有していた
。この骨材は、粗コンクリート骨材として使用するためのＡＳＴＭ Ｃ−３３１
規格を満足する。
【００３３】
例５
石灰湿式ＦＧＤスラッジからの湿式ＦＧＤスラッジ、水和石灰、およびＬＩＯ
含量１２％のフライアッシュから軽量骨材を生産した。混合物の配合は、５０．
４／４３．８／５．８のフライアッシュ／湿式ＦＧＤスラッジ／水和石灰重量比
を有するものであった。生産された人工骨材は、３３±９ｋｇ（７２±２０ ｌ
ｂ）の平均圧縮強度と、８８１ｋｇ／ｍ３（５５．０ ｌｂ／ｆｔ３）の単位重
量（乾量基準）と、１．２％の粘土塊含量とを有していた。ＬＯＩ含量２２％の
フライアッシュを用いたこと以外は同じ混合物から軽量骨材を生産した。生産さ
れた骨材は、３２±９ｋｇ（７１±１９ ｌｂ）の平均圧縮強度と、８３５ｋｇ
／ｍ３（５２．１ ｌｂ／ｆｔ３）の単位重量（乾量基準）と、１．２％の粘土
塊含量とを有していた。どちらの作業から得た骨材も、単位重量（８８１ｋｇ／
ｍ３（５５ ｌｂ／ｆｔ３））および粘土塊（最大２％）に関してＡＳＴＭ Ｃ−
３３１軽量骨材規格を満足する。
含量１２％のフライアッシュから軽量骨材を生産した。混合物の配合は、５０．
４／４３．８／５．８のフライアッシュ／湿式ＦＧＤスラッジ／水和石灰重量比
を有するものであった。生産された人工骨材は、３３±９ｋｇ（７２±２０ ｌ
ｂ）の平均圧縮強度と、８８１ｋｇ／ｍ３（５５．０ ｌｂ／ｆｔ３）の単位重
量（乾量基準）と、１．２％の粘土塊含量とを有していた。ＬＯＩ含量２２％の
フライアッシュを用いたこと以外は同じ混合物から軽量骨材を生産した。生産さ
れた骨材は、３２±９ｋｇ（７１±１９ ｌｂ）の平均圧縮強度と、８３５ｋｇ
／ｍ３（５２．１ ｌｂ／ｆｔ３）の単位重量（乾量基準）と、１．２％の粘土
塊含量とを有していた。どちらの作業から得た骨材も、単位重量（８８１ｋｇ／
ｍ３（５５ ｌｂ／ｆｔ３））および粘土塊（最大２％）に関してＡＳＴＭ Ｃ−
３３１軽量骨材規格を満足する。
【００３４】
例６
石灰石湿式スクラバーからのＦＧＤ石膏、水和石灰、およびＬＯＩ含量２２％
のフライアッシュから軽量骨材を生産した。混合物の配合は、５０．４／４３．
８／５．８のフライアッシュ／ＦＧＤ石膏／水和石灰重量比を有するものであっ
た。生産された人工骨材は、７０±２７ｋｇ（１５４±６０ ｌｂ）の平均圧縮
強度と、７８７ｋｇ／ｍ３（４９．１ ｌｂ／ｆｔ３）の単位重量（乾量基準）
と、１．５％の粘土塊含量とを有していた。生産された骨材は、単位重量および
粘土塊含量に関してＡＳＴＭ Ｃ−３３１軽量骨材規格を満足する。
のフライアッシュから軽量骨材を生産した。混合物の配合は、５０．４／４３．
８／５．８のフライアッシュ／ＦＧＤ石膏／水和石灰重量比を有するものであっ
た。生産された人工骨材は、７０±２７ｋｇ（１５４±６０ ｌｂ）の平均圧縮
強度と、７８７ｋｇ／ｍ３（４９．１ ｌｂ／ｆｔ３）の単位重量（乾量基準）
と、１．５％の粘土塊含量とを有していた。生産された骨材は、単位重量および
粘土塊含量に関してＡＳＴＭ Ｃ−３３１軽量骨材規格を満足する。
【００３５】
本発明は、その主要教示から逸脱しなければ、種々の変更を行い得るものと理
解されるべきである。
解されるべきである。
【図１】
湿式ＦＧＤスラッジから骨材を生産するためのプロセスフローチャートを示す
図。
図。
【図２】
噴霧乾燥機灰から骨材を生産するためのプロセスフローチャートを示す図。
【図３】
石灰窯紛塵から骨材を生産するためのプロセスフローチャートを示す図。
【図４】
ＦＢＣ廃棄物から骨材を生産するためのプロセスフローチャートを示す図。
【図５】
湿式ＦＧＤスラッジおよび高ＬＯＩフライアッシュから骨材を生産するための
プロセスフローチャートを示す図。
プロセスフローチャートを示す図。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，
ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ
Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ
，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，
ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ
Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ
)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，
ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，
ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ
Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ
，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，
ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ
Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ
，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，
ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，Ｓ
Ｌ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ
，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ
Claims (12)
- 【請求項１】 （ａ） 硫黄を含有する燃焼副産物を供給し、 （ｂ） 水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）を含有する再循環乾燥微紛を供給
し、 （ｃ） アルミニウム含有材料を供給し、 （ｄ） 水を供給し、 （ｅ） 水酸化カルシウム含有再循環乾燥微紛、燃焼副産物、アルミニウム含有
材料および水を混合して、供給混合物を生成させ、次いで （ｆ） 供給混合物を凝集させて凝集生成物とし、次いで （ｇ） 凝集生成物と酸化カルシウム含有硬化微紛とを合わせてブレンド混合物
を生成させ、次いで （ｈ） ブレンド混合物を硬化させて、骨材を形成させかつ再循環用の再循環乾
燥微紛を作出し、硬化中に、ブレンド混合物中の湿分がブレンド混合物中の酸化
カルシウムと発熱的に水和して乾燥水酸化カルシウム含有材料を形成し、硬化に
必要な熱のすべてを自己的に供給して、外部熱を必要とせず、次いで （ｉ） 骨材と再循環乾燥微紛とを分離し、次いで （ｊ） 水酸化カルシウムを含有する再循環乾燥微紛を混合ステップに再循環さ
せることを含んでなる、燃焼副産物から人工骨材を生産する方法。 - 【請求項２】 燃焼副産物が湿式煙道ガス脱硫スラッジを包含し、アルミニウム含有材料が微
紛炭（ｐ．ｃ．）フライアッシュを包含する、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 供給混合物を形成させるための混合を周囲温度下に強力ミキサーで行う、請求
項１または２に記載の方法。 - 【請求項４】 供給混合物を凝集させて凝集生成物とすることがペレット化を含む、請求項１
から３のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項５】 凝集生成物と硬化微紛とを、９：１〜３：２の範囲の凝集生成物：硬化微紛重
量比で合わせ、硬化微紛が酸化カルシウム材料および乾燥微紛炭フライアッシュ
を包含する、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項６】 ９０％以上の湿度および６０〜１０５℃（１４０〜２２０°Ｆ）の温度下にブ
レンド混合物を硬化させる、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項７】 再循環乾燥微紛を再循環させる前に、硬化ステップで硬化微紛中の酸化カルシ
ウムを水酸化カルシウムに転化させることを含む、請求項１から６のいずれか１
項に記載の方法。 - 【請求項８】 硫黄およびアルミニウム含有材料が乾式煙道ガス脱硫副産物を包含する、請求
項１から７のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項９】 燃焼副産物が湿式石灰窯紛塵と乾式石灰窯紛塵との混合物を包含し、水酸化カ
ルシウムが供給混合物の少なくとも７０重量％である、請求項１から８のいずれ
か１項に記載の方法。 - 【請求項１０】 燃焼副産物が湿式石灰窯紛塵と乾式石灰窯紛塵との混合物を包含し、水酸化カ
ルシウムが供給混合物の少なくとも７０重量％であり、アルミニウム含有材料が
供給混合物の１０重量％未満のアルミニウムを含むフライアッシュであり、かつ
、硬化ステップで形成された骨材が農業用骨材である、請求項１から９のいずれ
か１項に記載の方法。 - 【請求項１１】 燃焼副産物が流動層燃焼副産物を包含し、アルミニウム含有材料が微紛炭フラ
イアッシュを包含し、かつ供給混合物を形成するための混合を６０℃〜１０５℃
（１２０〜２２０°Ｆ）の温度下に５〜２３分間行う、請求項１から１０のいず
れか１項に記載の方法。 - 【請求項１２】 燃焼副産物が湿式煙道ガス脱硫スラッジを包含し、アルミニウム含有材料が、
１０％を超える強熱減量または２．１０より低い比重を有する微紛炭フライアッ
シュを包含し、かつ製品が軽量骨材である、請求項１から１１のいずれか１項に
記載の方法。
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| US09/395,537 | 1999-09-14 | ||
| US09/395,537 US6054074A (en) | 1998-09-22 | 1999-09-14 | Method for making manufactured aggregates from coal combustion by-products |
| PCT/US1999/022021 WO2000017125A1 (en) | 1998-09-22 | 1999-09-22 | Method for making manufactured aggregates from coal combustion by-products |
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|---|---|---|---|---|
| JP2014518537A (ja) * | 2011-03-25 | 2014-07-31 | キョンウォン パク | 鳥類の卵殻を用いた沈降性炭酸カルシウムの製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| DE102007006916A1 (de) * | 2007-02-13 | 2008-08-14 | GFR Gesellschaft für die Aufbereitung und Verwertung von Reststoffen mbH | Verfahren zur Behandlung oder Stabilisierung von Kesselaschen und silikatischen Filterstäuben und Klärschlammverbrennungsrückständen zur Ablagerung in ober- oder untertägigen Deponien und/oder zur Verwertung |
| CN103964780A (zh) * | 2014-05-04 | 2014-08-06 | 刘琛 | 一种建筑装饰涂料及其制备方法与应用 |
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| US5211750A (en) * | 1991-06-19 | 1993-05-18 | Conversion Systems, Inc. | Synthetic aggregate and landfill method |
| NL9301309A (nl) * | 1993-07-26 | 1995-02-16 | Hoogovens Tech Services | Werkwijze voor het verwerken van zwavelhoudende reststoffen tot geharde granules, het vervaardigen van een cementloze mortel en van een bouwblok samengesteld uit dergelijke granules en mortel. |
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