JP2012210561A

JP2012210561A - 石炭灰の圧密造粒装置

Info

Publication number: JP2012210561A
Application number: JP2011076698A
Authority: JP
Inventors: Yoshiko Hiei; 佳子日恵井; Shigeo Ito; 茂男伊藤; Makoto Nunokawa; 信布川
Original assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Current assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2012-11-01
Anticipated expiration: 2031-03-30
Also published as: JP5888765B2

Abstract

【課題】石炭灰、貝殻を有効に利用した粒体で、形状及び表面性状を制御して人工砂として適用できる緻密な粒体を作製する。
【解決手段】混練物１をペレット圧密手段３で圧密して固化物とし、固化物をクラッシャー９で壊砕して粒体８とし、角取機１３で角部を取り除き、表面の角が除去されて丸みを帯びて径の分布が制御された粒体１８を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、石炭灰や貝殻の混練物を圧密して固化物とすることで粒体を作製する石炭灰の圧密造粒装置に関する。

石炭灰の発生量は年々増加しており、近年は、年間１０００万トンを超え、今後もこの石炭灰の発生量は漸増していくと考えられる。現在、発生する石炭灰の約７割がセメント原材料として利用されているが、公共事業の減少に伴うセメント生産量の減少や灰引き取り費の高騰、新規埋め立て場の確保が難しいことから、セメント分野以外への利用用途拡大、とりわけ大量に利用可能な新用途の開発が求められている。

一方、年間３０万トンから４０万トン産出されるホタテやカキの貝殻は、埋め立て地不足や埋め立てに伴う悪臭が地方自治体の抱える産業廃棄物処理の問題の一つとして深刻な課題となっている。

このような状況から、本願発明の発明者等は、石炭灰、ホタテやカキの貝殻を用いて、砂礫や路盤材等に利用できる石炭灰固化物を製造することを提案している。石炭灰固化物の付加価値を上げるために人工砂の開発が検討されている。石炭灰を人工砂として用いる場合には、貯蔵性、運搬の容易性、粉塵飛散防止などの観点から、造粒によってハンドリング性の悪い石炭灰を粒体（細かい石炭灰固化物）にすることが好ましい。

造粒装置の技術の一つとして、転動・攪拌操作により粒体を造る攪拌造粒装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。攪拌造粒装置は、ケーシングの内部で攪拌翼を回転させて粉粒体と液状バインダーを攪拌し、造粒品を製造する装置である。石炭灰固化物を転動（攪拌）造粒により粒体にした場合、小粒子同士の衝突によって造粒するその造粒機構のため、多孔質で軽量かつ粒体表面に凹凸度のある造粒品となり、人工砂としての幅広い用途での使用が厳しい現状がある。

特開２００９−２４９３５９号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、石炭灰、貝殻を有効に利用した粒体で、形状及び表面性状を制御して人工砂として適用できる緻密な粒体を作製することができる石炭灰の圧密造粒装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の石炭灰の圧密造粒装置は、石炭灰、貝殻粉末、石灰類を含有する混練物が供給される型手段と、前記型手段に供給された前記混練物を押し付けて所定の大きさに加圧することで前記混練物を圧密して固化物とする加圧手段と、前記加圧手段により圧密された前記混練物の前記固化物を壊砕する壊砕手段を備えたことを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、型手段に混練物が供給され、加圧手段により混練物を押し付けて所定の大きさに加圧することで混練物を圧密して固化物とし、壊砕手段により固化物を壊砕して石炭灰、貝殻粉末、石灰類を含有する緻密な粒体を作製する。この結果、石炭灰、貝殻を有効に利用した粒体で、形状及び表面性状を制御して人工砂として適用できる緻密な粒体を作製することが可能になる。

そして、請求項２に係る本発明の石炭灰の圧密造粒装置は、請求項１に記載の石炭灰の圧密造粒装置において、前記壊砕手段で壊砕された前記固化物の角取りを行う角取り手段を備えたことを特徴とする。

請求項２に係る本発明では、壊砕手段で壊砕された固化物が角取り手段により角が取られ、丸みのある粒体を作製することが可能になる。

また、請求項３に係る本発明の石炭灰の圧密造粒装置は、請求項１もしくは請求項２に記載の石炭灰の圧密造粒装置において、前記型手段は、前記加圧手段により前記混練物が押し付けられることで、板状に固化物を圧密する手段であることを特徴とする。また、請求項４に係る本発明の石炭灰の圧密造粒装置は、請求項１もしくは請求項２に記載の石炭灰の圧密造粒装置において、前記型手段は、前記加圧手段により前記混練物が押し付けられることで、ペレット状に固化物を圧密する手段であることを特徴とする。

請求項３及び請求項４に係る本発明では、板状の固化物またはペレット状の固化物を得ることができ、壊砕手段に応じて最適な固化物を得ることができる。

また、請求項５に係る本発明の石炭灰の圧密造粒装置は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の石炭灰の圧密造粒装置において、前記混練物を所定の形状で前記型手段に供給する材料供給手段を備えたことを特徴とする。

請求項５に係る本発明では、材料供給手段により混練物を所定の形状で供給することができる。

本発明の石炭灰の圧密造粒装置は、石炭灰、貝殻を有効に利用した粒体で、形状及び表面性状を制御して人工砂として適用できる緻密な粒体を作製することが可能になる。

本発明の第１実施例に係る石炭灰の圧密造粒装置の概念図である。図１中の型手段の概略構成図である。図１中の壊砕手段及び角取り手段の概略構成図である。壊砕された粒の外観写真である。本発明の第２実施例に係る石炭灰の圧密造粒装置の概念図である。図５中の型手段の概略構成図である。図５中の壊砕手段の概略構成図である。

本発明の石炭灰の圧密造粒装置は、石炭灰、貝殻粉末、石灰類に所定量の水分を加え混練した石炭灰、貝殻粉末、石膏、石灰を含有する混練物（混合割合は、例えば、石炭灰：貝殻粉末：石膏：石灰＝７０：１７：４：９）を圧密して固化物を作製し、固化物を壊砕して粒体とする装置である。また、必要に応じて固化物を壊砕した後、壊砕物の角を取って丸みを帯びた粒体とする。石炭灰、貝殻粉末、石膏、石灰を含有する混練物を圧密して固化物を作製することで、大きなかさ密度を有する緻密な固化物を得ることができ、壊砕した後に緻密な粒体とすることができる。壊砕後の緻密な粒体を所望の粗さでふるいわけすることで、粒径分布が抑制された粒体を得ることができる。

混練物として用いる石炭灰は、組成が限定されるものではなく、何れの組成の石炭灰でも使用可能である。また、石炭灰は、フライアッシュやクリンカアッシュを利用することができ、また、埋め立て処理されたものを再度利用することも可能である。

貝殻粉は、ホタテ、カキ、ハマグリ、アサリなど各種の貝殻を粉末として用いたものであり、貝の種類は特に限定されない。貝殻は廃棄物となるものをそのまま使用でき、焼成処理などして水和反応活性の高い生石灰（ＣａＯ）や消石灰（Ｃａ（ＯＨ）_２）などにする必要はない。

石灰類は、例えば、生石灰（ＣａＯ）、消石灰（Ｃａ（ＯＨ）_２）等を適用することができる。また、貝殻粉を焼成したものを適用することができる。

また、石膏類としては、石炭灰、貝殻（未焼成）、石灰類との混合物の総カルシウム含有量の不足分を補うために添加するものであり、排脱石膏（脱硫石膏）、化学石膏、廃石膏ボード粉末、天然石膏などを挙げることができる。

本発明において、上述した原料は、廃棄物である石炭灰、貝殻粉をできるだけ多く利用するのが好ましく、総量中のカルシウム含有量（ＣａＯ換算）が２０質量％〜４０質量％とするのが好ましい。カルシウム含有量を２０質量％〜４０質量％とすることにより、高密度、高強度な石炭灰固化物とすることができる。

これにより、本発明の圧密造粒装置で作製された石炭灰固化物は、セメント材など強度発現に効果を発揮する原料を用いる必要なく、廃棄物となる石炭灰や貝殻粉を原料として用いて、人工砂、路盤材、盛り土やコンクリート砂の代替材等に有効利用することができる。特に、丸みを帯びた粒径分布が制御された粒体により、人工砂として養浜用の砂礫に適用することができる。

石炭灰の圧密造粒装置の第１実施例を説明する。

図１には本発明の第１実施例に係る石炭灰の圧密造粒装置の全体を表す概略構成、図２には図１中の型手段の具体例、図３には図１中の壊砕手段及び角取り手段の具体例を示してある。また、図４には壊砕された粒の外観写真を示してある。

図１に基づいて全体構成を説明する。

図に示すように、石炭灰、貝殻粉末、石灰類を含有する混練物１がホッパー２を介して供給される型手段としてのペレット圧密手段３が備えられている。ペレット圧密手段３は、筒状のダイ４と、ダイ４に嵌合する下型５及び上型６が備えられ、ダイ４の内部に下型５が嵌合した状態で混練物１が供給され、上型６が下型５に押しつけられることで混練物１が所定の大きさに加圧される（加圧手段）。混練物１が加圧されることで混練物１が圧密され、固化物としてのペレット７が製造される。

ペレット圧密手段３で製造されたペレット７を壊砕して粒体８とする壊砕手段としてのクラッシャー９が備えられている。クラッシャー９は、一対の歯付きロール１１を備え、歯付きロール１１の表面に千鳥配列の凸歯１２が多数備えられている。一対の歯付きロール１１の間にペレット７が投入され、歯付きロール１１を回転させることによりペレット７が凸歯１２に噛み込まれ、ペレット７が壊砕されて粒体８とされる。

クラッシャー９で壊砕されて製造された粒体８の角を取る角取り手段としての角取機１３が備えられている。角取機１３は、盤面の一部が粗面部１５とされた回転盤１６が備えられ、回転する回転盤１６の上に粒体８が投入されることで、粗面部１５により粒体８の表面の角部が取り除かれる。角取機１３で表面の角部が取り除かれた粒体８は回収容器１７に回収されて所望の用途に使用され、角取機１３の除去粉はホッパー２に戻される。

図２、図３に基づいて圧密造粒の工程を説明する。

図２（ａ）に示すように、ダイ４の内部に下型５が嵌合した状態でペレット圧密手段３に混練物１がホッパー２から供給される。図２（ｂ）に示すように、混練物１を挟んで上型６が下型５に押し付けられ、混練物１が加圧されて圧密されペレット７とされる。ペレット７が製造された後、下型５がダイ４から外されてペレット圧密手段３からペレット７が排出される。

ペレット圧密手段３から排出されたペレット７は、図３（ａ）に示すように、クラッシャー９に投入される。クラッシャー９では、一対の歯付きロール１１を回転させることで、ペレット７が凸歯１２に噛み込まれて壊砕され、所定の大きさの粒体８とされて排出ホッパー１４から排出される。

図４に示すように、ペレット７が壊砕されることで、所定の大きさの粒体８が得られていることが確認されている。

所定の大きさにされた粒体８は、図３（ｂ）に示すように、角取機１３に投入される。角取機１３では、回転盤１６が回転することにより粗面部１５で粒体８の表面の角部が取り除かれる。角取機１３で表面の角部が取り除かれた粒体１８は排出口２１から排出されて回収容器１７に回収される。角部を取り除いた除去粉は、角取機１３の下部に落下し、回転盤１６の裏側に取り付けられた羽根２２で掻き集められてホッパー２に戻される。

回収容器１７に回収された粒体１８は、ペレット圧密手段３で圧密されてクラッシャー９で壊砕されたものであり、高いかさ密度を有する緻密な固化物から製造された粒体１８となる。また、角取機１３で角部が取り除かれているので、表面の角が除去されて丸みを帯びて径の分布が抑制された粒体１８となる。

表１に示すように、粒体１８は、空隙率が攪拌造粒に比べて空隙率が小さく、かさ密度が高くなっていることが確認されている。また、実密度に対しても攪拌造粒と同等以上の密度となっていることが確認されている。

［表１］

この結果、石炭灰、貝殻を有効に利用した粒体で、形状及び表面性状を制御して人工砂として適用できる緻密な粒体１８を作製することが可能になる。

石炭灰の圧密造粒装置の第２実施例を説明する。

図５には本発明の第２実施例に係る石炭灰の圧密造粒装置の全体を表す概略構成、図６には図５中の型手段の具体例、図７には図５中の壊砕手段及び角取り手段の具体例を示してある。

図５に基づいて全体構成を説明する。

図に示すように、石炭灰、貝殻粉末、石灰類を含有する混練物２５がホッパー２６を介して供給される型手段としての板片圧密手段２７が備えられている。板片圧密手段２７は、板状（四角形・小判形等）の凹型部を備えた雌型２８及び雌型２８に嵌合する凸型部を備えた雄型２９が備えられている。雌型２８の凹型部と雄型２９の凸型部の間に混練物２５が供給され、雄型２９が雌型２８に押しつけられることで混練物２５が所定の板形状に加圧される（加圧手段）。混練物２５が加圧されることで混練物２５が圧密され、固化物としての板片３１が製造される。

板片圧密手段２７で製造された板片３１を壊砕して粒体３２とする壊砕手段としてのロールクラッシャー３３が備えられている。ロールクラッシャー３３は、反対方向に回転する一対の回転ロール３４の筒面に多数の突起３５が形成され、一対の回転ロール３４の間に板片３１が投入される。一対の回転ロール３４を回転させることで突起３５により板片３１が噛み込まれ、板片３１が壊砕されて粒体３２とされる。

ロールクラッシャー３３で壊砕された粒体３２をふるい分けするふるい器３６が備えられている。ロールクラッシャー３３で壊砕された粒体３２はふるい器３６のメッシュ面に落下し、ふるい器３６に振動が与えられることにより、所定の大きさよりも小さい粒体３２がメッシュ面を通過して回収容器３７に回収される。

図６、図７に基づいて圧密造粒の工程を説明する。

図６（ａ）に示すように、板片圧密手段２７の雌型２８の凹型部に混練物２５がホッパー２６から供給される。図６（ｂ）に示すように、雄型２９が型締めされることで混練物２５を挟んで雄型２９の凸型部が雌型２８の凹型部に押し付けられ、混練物２５が加圧されて圧密され板片３１とされる。板片３１が製造された後、雄型２９が離型されると共に、図６（ｃ）に示すように、雌型２８が回転（もしくは傾動）して板片３１が板片圧密手段２７から排出される。

板片圧密手段２７から排出された板片３１は、図７に示すように、ロールクラッシャー３３に投入される。ロールクラッシャー３３では、一対の回転ロール３４を反対方向に回転させることで突起３５により板片３１が噛み込まれて壊砕され、所定の大きさの粒体３２とされてふるい器３６に排出される。ふるい器３６では、所定の大きさよりも小さい粒体３２がメッシュ面を通過してふるい分けされ、所定の径以下の粒体３２が回収容器３７に回収される。ふるい器３６に残された径の大きな粒体３２は、混練物２５として再利用される。

回収容器３７に回収された粒体３２は、板片圧密手段２７で圧密されてロールクラッシャー３３で壊砕されたものであり、高いかさ密度を有する緻密な固化物から製造された粒体３２となる。また、ふるい器３６で所定の大きさよりも小さい粒体３２がふるい分けされているので、径の分布がほとんどない粒体３２となる。

この結果、石炭灰、貝殻を有効に利用した粒体で、形状及び表面性状を制御して人工砂として適用できる緻密な粒体３２を作製することが可能になる。

上述した実施例の型手段及び壊砕手段は一例であり、混練物を圧密して固化物を製造し、固化物を壊砕できるものであれば、他の手段を適用することが可能である。また、第１実施例の圧密造粒装置にふるい器３６を追加したり、第２実施例の圧密造粒装置に角取り機１３を追加することも可能である。また、第２実施例の圧密造粒装置ふるい器３６に代えて角取り機１３を設けることも可能である。

上述した石炭灰の圧密造粒装置は、混練物を圧密して固化物を製造し、圧密された固化物を壊砕して高いかさ密度を有する緻密な固化物から製造された粒体を製造することができる。このため、石炭灰、貝殻を有効に利用した粒体で、形状及び表面性状を制御して人工砂として適用できる緻密な粒体を作製することが可能になる。

本発明は、貝殻や石炭灰の混練物を圧密して造粒する石炭灰の圧密造粒装置の産業分野で利用することができる。

１、２５混練物
２、２６ホッパー
３ペレット圧密手段
４ダイ
５下型
６上型
７ペレット
８、１８、３２粒体
９クラッシャー
１１歯付きロール
１２凸歯
１３角取り機
１４排出ホッパー
１５粗面部
１６回転盤
１７、３７回収容器
２１排出口
２２羽根
２７板片圧密手段
２８雌型
２９雄型
３１板片
３３ロールクラッシャー
３４回転ロール
３５突起
３６ふるい器

Claims

石炭灰、貝殻粉末、石灰類を含有する混練物が供給される型手段と、
前記型手段に供給された前記混練物を押し付けて所定の大きさに加圧することで前記混練物を圧密して固化物とする加圧手段と、
前記加圧手段により圧密された前記混練物の前記固化物を壊砕する壊砕手段を備えた
ことを特徴とする石炭灰の圧密造粒装置。
請求項１に記載の石炭灰の圧密造粒装置において、
前記壊砕手段で壊砕された前記固化物の角取りを行う角取り手段を備えた
ことを特徴とする石炭灰の圧密造粒装置。
請求項１もしくは請求項２に記載の石炭灰の圧密造粒装置において、
前記型手段は、前記加圧手段により前記混練物が押し付けられることで、板状に固化物を圧密する手段である
ことを特徴とする石炭灰の圧密造粒装置。
請求項１もしくは請求項２に記載の石炭灰の圧密造粒装置において、
前記型手段は、前記加圧手段により前記混練物が押し付けられることで、ペレット状に固化物を圧密する手段である
ことを特徴とする石炭灰の圧密造粒装置。
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の石炭灰の圧密造粒装置において、
前記混練物を所定の形状で前記型手段に供給する材料供給手段を備えた
ことを特徴とする石炭灰の圧密造粒装置。