JP2009240934A - フライアッシュの湿式脱炭における薬剤管理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】フライアッシュ中の未燃カーボンを湿式浮選法を用いて除去する際の起泡剤の使用量を低減し、薬剤費を低減するとともに、フライアッシュの活性度指数の低下を防止する。
【解決手段】フライアッシュに水を加えてスラリーとし、スラリーに疎水剤及び起泡剤を添加し、撹拌して気泡を発生させ、気泡にフライアッシュ中の未燃カーボンを付着させて浮上させ、フライアッシュ中の未燃カーボンを除去するフライアッシュの湿式脱炭において、湿式浮選分離による沈降分を固液分離し、得られた液相を新たなフライアッシュの浮選分離に再使用するにあたり、液相中の起泡剤の濃度が所定の範囲になるようにスラリーに添加する起泡剤の量を調整する。液相中の起泡剤の濃度を所定の範囲に調整するにあたり、液相のＣＯＤ濃度を測定し、ＣＯＤ濃度が所定の範囲になるようにスラリーに添加する起泡剤の量を調整してもよい。
【選択図】図１
【解決手段】フライアッシュに水を加えてスラリーとし、スラリーに疎水剤及び起泡剤を添加し、撹拌して気泡を発生させ、気泡にフライアッシュ中の未燃カーボンを付着させて浮上させ、フライアッシュ中の未燃カーボンを除去するフライアッシュの湿式脱炭において、湿式浮選分離による沈降分を固液分離し、得られた液相を新たなフライアッシュの浮選分離に再使用するにあたり、液相中の起泡剤の濃度が所定の範囲になるようにスラリーに添加する起泡剤の量を調整する。液相中の起泡剤の濃度を所定の範囲に調整するにあたり、液相のＣＯＤ濃度を測定し、ＣＯＤ濃度が所定の範囲になるようにスラリーに添加する起泡剤の量を調整してもよい。
【選択図】図１
Description
本発明は、フライアッシュ中の未燃カーボンを湿式浮選法を用いて除去する際に使用する薬剤を管理する方法に関する。
従来、石炭焚き火力発電所等で発生したフライアッシュは、セメント用混合材、コンクリート用混和材、人工軽量骨材の原料等に用いられているが、フライアッシュ中に未燃カーボンが多いと種々の問題が発生するため、未燃カーボンを除去する必要がある。そのため、多くの技術が提案されている。特に、フライアッシュをセメント用混合材として利用する際には、湿式浮選法によって脱炭処理をした後、湿灰をセメントミルに添加することが、設備コストや運転コストを最も低く抑えることができる方法と考えられている。
ここで、フライアッシュをセメント用混合材として利用する際に用いられるフライアッシュ中の未燃カーボンの除去方法の一例として、特許文献１に記載の方法を図３を参照しながら簡単に説明する。
石炭焚き火力発電所等から廃棄物として運び込まれたフライアッシュをフライアッシュタンク１に貯蔵した後、スラリータンク２に供給して水と混合し、スラリーＳ１を生成する。次に、スラリータンク２内のフライアッシュスラリーＳ１を、ポンプ３を介して表面改質機４に供給する。また、表面改質機４には、疎水剤タンク５からポンプ６を介して疎水剤としての軽油を供給する。
次に、表面改質機４において、疎水剤が添加されたスラリーＳ１に剪断力を付与したり、スラリーＳ１に含まれる粒子を超微細に砕く。剪断力の付与等が行われたスラリーＳ１を、表面改質機４から調整槽７へ供給する。また、調整槽７には、起泡剤タンク８からポンプ９を介して起泡剤を供給し、調整槽７においてスラリーＳ１と起泡剤とを混合してスラリーＳ２を生成する。
次に、スラリーＳ２をポンプ１０を介して浮選機１１に供給するとともに、空気を浮選機１１に供給し、浮選機１１において気泡を発生させ、その気泡に疎水剤に吸着された未燃カーボンを付着させ、未燃カーボンが付着して浮上した気泡を除去する。これにより、フライアッシュに含まれていた未燃カーボンを除去することができる。
次に、浮選機１１から排出された未燃カーボンを含むフロスＦをフィルタープレス１３によって固液分離し、未燃カーボンを回収する。回収した未燃カーボンは、セメントキルン等で補助燃料として利用することができる。一方、フィルタープレス１３で発生したろ液Ｌ１は、ポンプ１４を介して調整槽７に添加したり、浮選機１１において、気泡に未燃カーボンを付着させる際の消泡に再使用する。
一方、浮選機１１からのフライアッシュを含むテールＴを、フィルタープレス１２で固液分離し、未燃カーボンの含有量を０．５質量％以下にしたフライアッシュをセメント混合材として使用する。一方、フィルタープレス１２で固液分離されたろ液Ｌ２（以下「循環水Ｃ」という）をポンプ１５を介してスラリータンク２に循環し、循環水Ｃに残留する起泡剤を再利用することで薬剤コストの低減を図る。
しかし、上記従来のフライアッシュ中の未燃カーボン除去方法においては、浮選機１１の安定した運転を継続するため、浮選機１１内の浮選剤の泡立ちの程度を目視により観察し、起泡剤タンク８から調整槽７への起泡剤の添加量を決定しているため、起泡剤の添加量の管理が十分とは言えず、薬剤費の低減効果が期待した程度に至らなかった。
また、起泡剤の添加量の管理が十分ではないため、調整槽７へ供給する起泡剤の量が過剰となる場合があり、そのような場合には、フライアッシュの活性度指数が低下し、活性度指数の低いフライアッシュをセメント用混合材として利用すると、セメントの早期強度の低下に繋がる虞があるという問題があった。
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、フライアッシュ中の未燃カーボンを湿式浮選法を用いて除去する際の起泡剤の使用量を低減し、薬剤費を低減するとともに、フライアッシュの活性度指数の低下を防止することも可能なフライアッシュの湿式脱炭における薬剤管理方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するため、鋭意研究を重ねた結果、フライアッシュ中の未燃カーボンを湿式浮選法を用いて除去した際の沈降分を固液分離し、得られた液相（上記「循環水Ｃ」に相当）を新たなフライアッシュの浮選分離に再使用するにあたり、該液相中の起泡剤の濃度を管理することにより、起泡剤の使用量を低減できることを見出した。
本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、フライアッシュの湿式脱炭における薬剤管理方法であって、フライアッシュに水を加えてスラリーとし、該スラリーに疎水剤及び起泡剤を添加し、撹拌して気泡を発生させ、該気泡に前記フライアッシュ中の未燃カーボンを付着させて浮上させ、フライアッシュ中の未燃カーボンを除去するフライアッシュの湿式脱炭において、前記湿式浮選分離による沈降分を固液分離し、得られた液相を新たなフライアッシュの浮選分離に再使用するにあたり、該液相中の起泡剤の濃度が所定の範囲になるように前記スラリーに添加する起泡剤の量を調整することを特徴とする。
そして、本発明によれば、従来のように浮選機内の浮選剤の泡立ちの程度を目視により観察するのではなく、浮選分離による沈降分を固液分離して得られた液相中の起泡剤の濃度を所定の範囲になるように管理することで、浮選分離の際の起泡剤の濃度を安定させることができるため、必要最小限の起泡剤の使用量でフライアッシュ中の未燃カーボンを除去することができる。また、起泡剤の濃度が安定するため、起泡剤が過剰に供給されることもなく、フライアッシュの活性度指数の低下を防止することができる。
前記液相中の起泡剤の濃度を所定の範囲に調整するにあたり、該液相のＣＯＤ（Chemical Oxigen Demand：化学的酸素要求量)濃度を測定し、該ＣＯＤ濃度が所定の範囲になるように前記スラリーに添加する起泡剤の量を調整することができる。液相中の起泡剤の濃度は、該液相のＣＯＤ濃度と強い相関関係があるとともに、ＣＯＤ濃度の測定は、パックテストやＣＯＤ測定器等の簡易法により容易かつ迅速に測定することができるため、低コストで効率よく起泡剤の使用量を管理することができる。
上記フライアッシュの湿式脱炭における薬剤管理方法において、前記液相中の起泡剤の濃度を、湿式浮選分離されるフライアッシュ１ｋｇ当たり２００ｍｇ以上４０００ｍｇ以下とすることができる。
以上のように、本発明によれば、フライアッシュ中の未燃カーボンを湿式浮選法を用いて除去する際の起泡剤等の使用量を低減し、薬剤費を低減するとともに、フライアッシュの活性度指数の低下を防止することもできる。
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明にかかる薬剤管理方法を適用したフライアッシュの湿式脱炭システムを示すものであって、このシステム２０の基本構成は、図３に示した従来のシステムと同様であり、同一の構成要素については、同一の参照番号を付して説明を省略する。
このシステム２０は、図３に示すシステム構成に加え、フィルタープレス１２のろ液Ｌ２（以下「循環水Ｃ」という）をスラリータンク２に戻す循環ルート１７にＣＯＤ測定器１６を備え、このＣＯＤ測定器１６によって測定された循環水ＣのＣＯＤ濃度に応じて、起泡剤タンク８からポンプ９によって調整槽７に供給する起泡剤の量を制御することを特徴とする。
図２に示すように、循環水ＣのＣＯＤ濃度と循環水Ｃの起泡剤濃度とは強い相関関係にあり、ＣＯＤ濃度は、ＣＯＤ測定器１６等によって容易かつ迅速に測定することができるため、循環水Ｃの起泡剤濃度を直接測定するのではなく、ＣＯＤ測定器１６によって循環水ＣのＣＯＤ濃度を測定し、この測定値より循環水Ｃの起泡剤濃度を換算して求める方が効率的である。例えば、循環水Ｃの起泡剤濃度の目標値を１５００ｍｇ／ｋｇ−フライアッシュとした場合には、循環水ＣのＣＯＤ濃度は、８０ｍｇ／Ｌ程度となる。
浮選機１１においてフライアッシュ中の未燃カーボンを除去するにあたり、循環水Ｃの起泡剤濃度を、浮選機１１に供給するフライアッシュ１ｋｇ当たり２００ｍｇ以上４０００ｍｇ以下（２００ｍｇ／ｋｇ−ＦＡ以上４０００ｍｇ／ｋｇ−ＦＡ以下）に制御することが好ましい。従って、図２の関係により、ＣＯＤ測定器１６によって測定される循環水ＣのＣＯＤ濃度が１１ｍｇ／Ｌ以上２２０ｍｇ／Ｌ以下になるように、起泡剤タンク８から調整槽７に供給する起泡剤の量を制御する。循環水Ｃの起泡剤濃度が、１１ｍｇ／ｋｇ−ＦＡより小さい場合には、浮選機１１内の起泡剤の量が十分ではないため、浮選効率が低下する。一方、循環水Ｃの起泡剤濃度が、２２０ｍｇ／ｋｇ−ＦＡを超えると、起泡剤の増量に見合う浮選効率の向上が見込めなくなるとともに、フライアッシュの活性度指数が低下する虞があるため好ましくない。
上記ＣＯＤ測定器１６によるＣＯＤ濃度の測定値に基づく調整槽７への起泡剤の添加量の制御は、一般的な自動制御装置を用いて自動化してもよく、作業員が現場で、又はサンプルを採取して異なる場所でＣＯＤ測定器１６を用いて行い、その測定値に応じて現場又は遠隔操作にて起泡剤タンク８から調整槽７への起泡剤の添加量を調整してもよい。
上記薬剤管理方法を用いて湿式脱炭を行った改質フライアッシュ（改質品）と、湿式脱炭を行わないフライアッシュ（原粉）について、循環水Ｃ中の起泡剤濃度を３水準にわたって変化させて活性度指数を測定した。測定結果を表１に示す。尚、活性度指数とは、セメント単味モルタルに対するフライアッシュ混合モルタルの圧縮強度比であって、ＪＩＳ Ａ ６２０１に準拠し、フライアッシュ混合比率を２５％とした。ＪＩＳ Ａ ６２０１（コンクリート用フライアッシュ）の規定値は、材齢２８日で８０％以上、材齢９１日で９０％以上である。
同表より、水準Ｉの循環水Ｃ中の起泡剤濃度が５０００ｍｇ／ｋｇ−ＦＡの場合には、原粉と改質品で活性度指数に大きな差があるが、２０００ｍｇ／ｋｇ−ＦＡの場合に略々同等となり、さらに起泡剤の濃度を下げることで両者の活性度指数が同一又は微差となっている。
以上のように、本発明においては、循環水Ｃの起泡剤濃度を所定の範囲に維持することにより、必要最小限の起泡剤の使用量でフライアッシュ中の未燃カーボンを除去することが可能となり、浮選機１１の起泡剤の濃度が安定し、起泡剤の使用量の低減、すなわち薬剤費の低減に繋がるとともに、起泡剤の過剰供給も回避することができ、改質フライアッシュの活性度指数の低下、ひいては、改質フライアッシュをセメント用混合材として利用したセメントの早期強度の低下を回避することができる。
尚、上記実施の形態においては、循環水ＣのＣＯＤ濃度を測定する方が簡単かつ迅速に行うことができ、循環水ＣのＣＯＤ濃度と循環水Ｃの起泡剤濃度とが強い相関関係にあるため、循環水Ｃの起泡剤濃度を直接測定せずに、循環水ＣのＣＯＤ濃度を測定し、該ＣＯＤ濃度が所定の範囲になるように制御することで、循環水Ｃの起泡剤濃度を直接制御する場合と同様の効果を得たが、循環水Ｃの起泡剤濃度を直接測定してもよいことは勿論である。また、循環水ＣのＣＯＤ濃度以外の測定値から間接的に循環水Ｃの起泡剤濃度を求めてもよい。
１ フライアッシュタンク
２ スラリータンク
３ ポンプ
４ 表面改質機
５ 疎水剤タンク
６ ポンプ
７ 調整槽
８ 起泡剤タンク
９ ポンプ
１０ ポンプ
１１ 浮選機
１２ フィルタープレス
１３ フィルタープレス
１４ ポンプ
１５ ポンプ
１６ ＣＯＤ測定器
１７ 循環ルート
２０ フライアッシュの湿式脱炭システム
２ スラリータンク
３ ポンプ
４ 表面改質機
５ 疎水剤タンク
６ ポンプ
７ 調整槽
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１１ 浮選機
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１３ フィルタープレス
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２０ フライアッシュの湿式脱炭システム
Claims (3)
- フライアッシュに水を加えてスラリーとし、
該スラリーに疎水剤及び起泡剤を添加し、撹拌して気泡を発生させ、該気泡に前記フライアッシュ中の未燃カーボンを付着させて浮上させ、フライアッシュ中の未燃カーボンを除去するフライアッシュの湿式脱炭において、
前記湿式浮選分離による沈降分を固液分離し、得られた液相を新たなフライアッシュの浮選分離に再使用するにあたり、該液相中の起泡剤の濃度が所定の範囲になるように前記スラリーに添加する起泡剤の量を調整することを特徴とするフライアッシュの湿式脱炭における薬剤管理方法。 - 前記液相中の起泡剤の濃度を所定の範囲に調整するにあたり、該液相のＣＯＤ濃度を測定し、該ＣＯＤ濃度が所定の範囲になるように前記スラリーに添加する起泡剤の量を調整することを特徴とする請求項１に記載のフライアッシュの湿式脱炭における薬剤管理方法。
- 前記液相中の起泡剤の濃度を、湿式浮選分離されるフライアッシュ１ｋｇ当たり２００ｍｇ以上４０００ｍｇ以下とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のフライアッシュの湿式脱炭における薬剤管理方法。
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