JP2015199005A - 濃縮フライアッシュスラリー製造方法およびその製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】浮遊分離後のフライアッシュスラリーをコンクリート材料に適用可能な濃度に効率的に濃縮することが可能な濃縮フライアッシュスラリーの製造。
【解決手段】フライアッシュスラリー化装置２で未燃カーボンを含むフライアッシュを水および捕集剤を加えて撹拌してフライアッシュスラリーとし、フライアッシュスラリー化装置２から供給された前記フライアッシュスラリーから未燃カーボンを浮遊分離装置１で浮遊分離し、浮遊分離装置１において未燃カーボンを浮遊分離したフライアッシュスラリー中の粒子を濃縮貯留槽３により重力沈降させて５５質量％以上に濃縮して濃縮フライアッシュスラリーを製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、未燃カーボンを除去したフライアッシュスラリーを濃縮する濃縮フライアッシュスラリー製造方法およびその製造装置に関する。

石炭を燃焼させる石炭炊き火力発電所などでは、未燃カーボンを含んだ大量のフライアッシュが発生する。このフライアッシュに関して、ＪＩＳ Ａ ６２０１（コンクリート用フライアッシュ）には、強熱減量に関して、フライアッシュ１種：３％以下、２種：５％以下と規定され、未燃カーボンの含有量が低いフライアッシュはコンクリート材料などに利用されている。

未燃カーボンはコンクリートへの空気連行性を阻害してコンクリートの品質を低下させるので、フライアッシュから未燃カーボンを除去するために浮遊分離方式など各種の方式が提案されている。

本発明者らは、フライアッシュから未燃カーボンを分離してコンクリート用フライアッシュとして利用可能ために浮遊分離方式を提案した（特許文献１，２参照）。

前記特許文献１に記載された浮遊分離方式を図２に示す。図２において、浮遊分離装置１は浮遊槽１０を有し、この浮遊槽１０にフロス溢流口１１、循環液出口１２、循環液入口１３、水・気泡剤入口１４、テール回収口１５、フロス回収トレイ１６、フロス回収口１７が設けられている。テール回収口１５は仕切弁１８を備え、循環液出口１２と循環液入口１３とが循環用配管１９で接続され、循環用配管１９の途中に循環ポンプ２０を有し、循環ポンプ２０の吐出側の循環用配管１９にマイクロバブルを発生させるバブル発生装置２１が設けられている。バブル発生装置２１は、例えば、浮遊分離装置に使用されているエジェクター式の気泡発生装置を使用する。

浮遊槽１０には、未燃カーボンを含むフライアッシュを水に分散させ且つ未燃カーボンの表面に付着させる捕集剤を含むフライアッシュスラリーが供給される。

浮遊槽１０では予め水・気泡剤入口１４から給水されたパイン油などの気泡剤が添加された水にフライアッシュスラリーが、例えば、フロス溢流口１１を通して供給され、循環配管１９を通してフライアッシュスラリーを循環させる。その際にバブル発生装置２１によりバブルＢがフライアッシュスラリーに注入される。

浮遊槽１０に貯留したフライアッシュスラリーは、親油性の未燃カーボンと親水性の灰分との表面濡れ性の差を利用して浮選する。フライアッシュスラリーを循環ポンプ２０により循環させ、親油性の未燃カーボンはバブルに接触して付着し、バブルに付着した未燃カーボンは浮上してバブル状に堆積してフロスＦとなり、親水性の灰分はバブルと接触しても付着しない循環する。

浮上堆積したフロスＦはフロス溢流口１１より溢流し、フロス回収口１７からフロス回収管２２を経て容器Ｙ２に回収される。浮遊槽１０に最後に残るフロスについては加水し、液面レベルを上げて溢流させる。ただし、多くなければ残っていてもかまわない。未燃カーボンが浮遊分離により除かれたテールＴは、バルブ１８を開いてテール回収口１５より流下させて容器Ｙ１に回収する。

こうして回収したテールＴを濃縮装置へ搬送し、濃縮してフライアッシュ濃度５５質量％以上の濃縮フライアッシュスラリーとする。この濃縮フライアッシュスラリー、セメント、砂、砂利および水を混練し、フライアッシュコンクリートを製造する。

また、前記引用文献２に記載された浮遊分離方式では、未燃カーボンを含有するフライアッシュと水を撹拌してスラリー化したフライアッシュスラリーから未燃カーボンを分離し、ｐＨを測定して酸性のｐＨ値を示すフライアッシュスラリーは選別する前処理を行い、前処理をしたフライアッシュスラリーに未燃カーボン捕集剤、気泡剤を加え、空気を吹き込んでバブルを発生させて浮遊分離により未燃カーボン含有量が高いフロス灰を取り出し、フライアッシュスラリーから鉄分を磁石により酸化鉄として分離し、浮遊分離して未燃カーボンを除去する。テール灰として得られた、未燃カーボンを除去したフライアッシュスラリーに空気を吹き込んで中和して安定化処理した後、濃度フライアッシュスラリーにし、この濃度フライアッシュスラリーと、セメント、砂、砂利および水を混練し、フライアッシュコンクリートを製造する。

特許第４８０２３０５号公報 特許第５３２６１６８号公報

前記特許文献1、２に記載された浮遊分離方式では、浮遊槽内に残った未燃カーボンを低減したフライアッシュスラリーを一旦容器に取り出して回収し、多量の水分を含んだ重量のあるスラリー状態で濃縮装置へ搬送した後、濃縮してフライアッシュ濃度を高めてからコンクリート材料にしなくてはならない。そのため、浮遊槽からの未燃カーボンを低減したフライアッシュスラリーの容器への取り出し、濃縮装置への搬送、濃縮装置による濃縮などの処理工程が多いだけでなく処理に手間もかかることから、浮遊分離後のフライアッシュスラリーをコンクリート材料にするための処理が効率的でなかった。

そこで、本発明は、浮遊分離後のフライアッシュスラリーをコンクリート材料に適用可能な濃度に効率よく濃縮することが可能な濃縮フライアッシュスラリー製造方法およびその製造装置を提供するものである。

本願請求項１の発明は、未燃カーボンを含むフライアッシュに水および捕集剤を加えて撹拌してフライアッシュスラリーとするフライアッシュスラリー化工程と、前記スラリー化工程で得られたフライアッシュスラリーから前記未燃カーボンを浮遊分離する未燃カーボン浮遊分離工程と、前記未燃カーボン浮遊分離工程で得られた前記未燃カーボンを浮遊分離したフライアッシュスラリー中の粒子を重力沈降させて５５質量％以上に濃縮する濃縮工程を行うことを特徴とする濃縮フライアッシュスラリー製造方法である。

本願請求項２の発明は、未燃カーボンを含むフライアッシュに水および捕集剤を加えて撹拌してフライアッシュスラリーとするフライアッシュスラリー化装置と、前記フライアッシュスラリー化装置から供給されたフライアッシュスラリーへ気泡剤を加えるとともに気泡を発生させて循環させて前記未燃カーボンを浮遊分離する浮遊槽を備えた未燃カーボン浮遊分離装置と、前記浮遊分離装置において前記未燃カーボンを浮遊分離したフライアッシュスラリー中の粒子を重力沈降させて５５質量％以上に濃縮する濃縮貯留槽が順次配列されていることを特徴とする濃縮フライアッシュスラリー製造装置である。

本発明の濃縮フライアッシュスラリー製造方法により、未燃カーボンを浮遊分離したフライアッシュスラリーを容器へ取り出し、濃縮装置への搬送することなく重力沈降によりコンクリート材料に適用可能なスラリー濃度に効率的に濃縮することが可能となる。

また、本発明の濃縮フライアッシュスラリー製造装置により、未燃カーボンを浮遊分離したフライアッシュスラリーを容器へ取り出し、濃縮装置へ搬送して濃縮する手間が省ける。

本発明の濃縮フライアッシュスラリー製造装置を示す全体図である。 従来の浮遊分離装置を示す全体図である。

本発明について図1を参照しながら説明する。

本実施例の濃縮フライアッシュスラリー製造装置は、フライアッシュをスラリー化するフライアッシュスラリー化装置２と、フライアッシュスラリー化装置２から供給されたスラリーから未燃カーボンを浮遊分離する浮遊分離装置１と、浮遊分離装置１で未燃カーボンを浮遊分離したテールを重力沈殿濃縮する濃縮貯留槽３で構成されている。

フライアッシュスラリー化装置２は、未燃カーボンを含有するフライアッシュ原灰、工業用水、ケロシンなどの捕集剤を混合してスラリー化するとともに、フライアッシュスラリーを、未燃カーボンを分離する効率を高めるために事前撹拌する。スラリー濃度は、５０〜８０質量％に調整して撹拌することで生じるせん断力を効率よくフライアッシュ粒子に伝えることができる。

フライアッシュスラリー化装置２で事前撹拌したフライアッシュスラリーは、浮遊分離装置１に供給される。本実施例では、フロスが溢流するフロス溢流口１１がフライアッシュスラリーの供給口を兼ねており、フライアッシュスラリー化装置２の下部に連設された筒状のスラリー排出口４から浮遊分離装置１のフロス溢流口１１を通して浮遊分離装置１へ供給される。なお、浮遊槽１０への供給は、フロス溢流口１１以外の他の箇所から供給してもよい。

浮遊分離装置１は浮遊槽１０を有し、浮遊槽１０はフロス溢流口１１、循環液出口１２、循環液入口１３、水・気泡剤入り口１４、フロス回収トレイ１６およびフロス回収口１７を有し、浮遊槽１０の下部のテール回収口１５に仕切弁１８を備えている。

フライアッシュスラリーの浮遊槽１０への供給は、浮遊槽１０に予め水・気泡剤入口１４からパイン油などの気泡剤と水が供給されて貯留され、それにフライアッシュスラリーが供給される。フライアッシュ濃度は、循環させて効率よく浮遊分離させるために５質量％〜３０質量％濃度となるように調整される。

浮遊槽１０の循環液出口１２と循環液入口１３とが循環用配管１９で接続され、循環用配管１９の途中に循環ポンプ２０を有し、循環ポンプ２０の吐出側の循環用配管１９の途中にはマイクロバブルを発生させるバブル発生装置２１を備えている。バブル発生装置２１に、例えば、浮遊分離装置に使用されているエジェクター式の気泡発生装置を使用することができる。

浮遊槽１０のスラリーは、フライアッシュを５質量％〜３０質量％濃度となるように水に分散させかつ未燃カーボンの表面にケロシンなどの捕集剤を付着させるとともに、パイン油などの気泡剤を分散させたスラリーである。

浮遊槽１０に貯留したスラリーを循環ポンプ２０で循環させることで浮遊槽１０内のスラリーに渦流を生じさせるとともに、バブル発生装置２１でバブルを注入することによりスラリーに含まれる未燃カーボンと灰分との表面濡れ性の差を利用してバブルに未燃カーボンを付着させて浮上させ、バブル状に浮選堆積するフロスＦをフロス溢流口１１より溢流させてフロス回収トレイ１６を経てフロス回収口１７から回収する。

浮遊槽１０に貯留したフライアッシュスラリーは、循環ポンプ２０による循環によりバブルＢとの接触を何度も繰り返す。このため、未燃カーボンは、表面が親油性なので渦流に沿って流れて浮上していく過程でバブルＢと接触すると付着し、バブルＢに同伴されて浮上し、渦流の中心に集まる。バブルＢと接触しなかった未燃カーボンは、循環ポンプ２０による循環で渦流の下部に送られてバブルＢと接触する機会が繰り返し与えられるため、未燃カーボンがバブルと接触して浮選することができる。一方、灰分は親水性のためバブルと接触しても付着しないので、バブルと離れ渦流に沿って流れる。例えば、３０分間という短い時間経過で未燃カーボンのバブルとの接触が十分に行われ、バブル付着カーボンの集合であるフロスが浮上堆積し溢流していく。

浮遊槽１０のテール回収口１５の下部に未燃カーボンを浮遊分離したテールを重力沈殿により濃縮する濃縮貯留槽３が接続されている。濃縮貯留槽３の容量は、原灰と設定濃度で変化するが、濃縮貯留槽３は単純立方格子状に濃縮させるものであり、その容量は概略原灰容量の嵩容積である。例えば、濃度２０質量％の時には浮遊槽１０の容量の約１／５に０．８ないし０．９を掛けたものにする。濃縮貯留槽３の下部には、濃縮された濃縮フライアッシュスラリーを排出するため、開閉弁６を備えた濃縮スラリー排出口５が設けられている。濃縮フライアッシュスラリーは、スラリー濃度が５５質量％以上となるように濃縮される。スラリー濃度を５５質量％以上とすることにより単位水量の制限内で、コンクリート用フライアッシュ混和材としてコンクリート調合設計が可能となり、コンクリート材料に利用できる。５５質量％未満では、単位水量の制限を超えるので、通常の調合設計が成立しにくくなって、コンクリート材料に利用できなくなる。

次に、本発明の濃縮スラリー製造装置による濃縮フライアッシュスラリーの製造方法について説明する。

フライアッシュをスラリー化するフライアッシュスラリー化工程では、フライアッシュスラリー化装置２において、未燃カーボンを含むフライアッシュを６５質量％濃度となるように水に加えて分散させ、捕集剤のケロシンを加えて撹拌してスラリー化する。

フライアッシュスラリー化装置２で得られた６５質量％濃度のフライアッシュスラリーをフライアッシュスラリー化装置２のスラリー排出口４から浮遊分離装置１の浮遊槽１０のフロス溢流口１１を通して浮遊槽１０内へ供給して貯留する。浮遊槽１０には、予め気泡剤としてパイン油を添加した水が貯留されており、これにフライアッシュスラリーをスラリー濃度が２０質量％となるように加えられる。

未燃カーボンを浮遊分離する未燃カーボン浮遊分離工程では、浮遊槽１０に貯留したフライアッシュスラリーを循環ポンプ２０で循環させることにより浮遊槽１０内のスラリーに渦流を生じさせるとともに、バブル発生装置２１によりバブルを注入して、バブルＢにフライアッシュスラリーに含まれる未燃カーボンを付着させて浮上させ、バブル状に浮選堆積するフロスＦをフロス溢流口１１より溢流させ、フロス回収トレイ１６を経てフロス回収口１７から排出して回収する。

重力沈降により濃縮する濃縮工程では、浮遊槽１０においてフロスＦの浮遊堆積の進行が止まり、フロス溢流口１１より溢流が止まった時点で、浮遊槽１０内の循環液出口１２よりも下側へ加水して液面レベルを上昇させ、浮遊堆積するフロスＦを溢流除去する。なお、フロスがわずかであれば、残しておいてもよい。次いで、仕切弁１８を開いてテール回収口１５よりテールＴを濃縮貯留槽３へ流下させて貯留する。貯留後、仕切弁１８を閉めて浮遊槽１０では次の浮遊分離作業を再開する。

濃縮貯留槽３内においては、貯留されたフライアッシュスラリーが重力沈降により濃縮される。重力沈降の時間は、コンクリート用としての濃度６０質量％以上に濃縮する時間に設定する。例えば、１０質量％濃度のフライアッシュスラリーの場合、３０分程度で重力沈降により濃度５５％程度に濃縮される。

濃縮貯留槽３において重力沈降による濃縮が終了すると、濃縮貯留槽３の下部の開閉弁６を開いて濃縮スラリー排出口５から濃縮フライアッシュスラリーを排出し、コンクリート製造工程へ搬送する。

１：浮遊分離装置
２：フライアッシュスラリー化装置
３：濃縮貯留槽
４：スラリー排出口
５：濃縮スラリー排出口
６：開閉弁
１０：浮遊槽
１１：フロス溢流口
１２：循環液出口
１３： 循環液入口
１４： 水・気泡剤入口
１５： テール回収口
１６：フロス回収トレイ
１７：フロス回収口
１８： 仕切弁
１９： 循環用配管
２０： 循環ポンプ
２１： バブル発生装置
２２：フロス回収管

Claims (2)

1. 未燃カーボンを含むフライアッシュに水および捕集剤を加えて撹拌してフライアッシュスラリーとするフライアッシュスラリー化工程と、
   前記スラリー化工程で得られたフライアッシュスラリーから前記未燃カーボンを浮遊分離する未燃カーボン浮遊分離工程と、
   前記未燃カーボン浮遊分離工程で得られた前記未燃カーボンを浮遊分離したフライアッシュスラリー中の粒子を重力沈降させて５５質量％以上に濃縮する濃縮工程を行うことを特徴とする濃縮フライアッシュスラリー製造方法。
2. 未燃カーボンを含むフライアッシュに水および捕集剤を加えて撹拌してフライアッシュスラリーとするフライアッシュスラリー化装置と、
   前記フライアッシュスラリー化装置から供給されたフライアッシュスラリーへ気泡剤を加えるとともに気泡を発生させて循環させて前記未燃カーボンを浮遊分離する浮遊槽を備えた未燃カーボン浮遊分離装置と、
   前記浮遊分離装置において前記未燃カーボンを浮遊分離したフライアッシュスラリー中の粒子を重力沈降させて５５質量％以上に濃縮する濃縮貯留槽が順次配列されていることを特徴とする濃縮フライアッシュスラリー製造装置。