JP2015199006A - フライアッシュ粉体の製造方法および製造設備 - Google Patents

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Abstract

【課題】浮遊分離後のフライアッシュスラリーから、含水率を低下させて重量を低減させることにより搬送し易く且つ取り扱い易いフライアッシュ粉体の製造を提供する。【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へ気泡剤を加えて気泡を発生させるとともに循環させて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の含水率を低下させて粉体化する粉体化工程からなるフライアッシュ粉体の製造。【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からフライアッシュ粉体を製造するフライアッシュ粉体の製造に関する。
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とする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３に示す。図３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（循環液入口１３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が使用される。
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、例えば、フロス溢流口１１を通して供給される。
浮遊槽１０には予め水・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おり、そこにフライアッシュスラリーが供給された後、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Ｂ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でそのまま循環する。
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から、含水率を低下させて重量を低減させることにより搬送し易く且つ取り扱い易いフライアッシュ粉体の製造方法および製造設備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前記フライアッシュスラリーへ気泡剤を加えて気泡を発生させるとともに循環させて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の含水率を低下させて粉体化する粉体化工程を行うことを特徴とするフライアッシュ粉体製造方法である。
本願請求項２の発明は、前記粉体化工程が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を脱水する脱水工程であることを特徴とする請求項１に記載のフライアッシュ粉体製造方法である。
本願請求項３の発明は、前記粉体化工程が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を乾燥する乾燥工程であることを特徴とする請求項１に記載のフライアッシュ粉体製造方法である。
本願請求項４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前記フライアッシュスラリーへ気泡剤を加えて気泡を発生させるとともに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の含水率を低下させて粉体化する粉体化装置を備えていること特徴とするフライアッシュ粉体製造設備である。
本願請求項５の発明は、前記粉体化装置が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を脱水する脱水装置であることを特徴とする請求項４に記載のフライアッシュ粉体製造設備である。
本願請求項６の発明は、前記粉体化装置が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を乾燥する乾燥装置であることを特徴とする請求項４に記載のフライアッシュ粉体製造設備である。
本発明は、浮遊分離後のフライアッシュスラリーから、脱水あるいは乾燥により含水率を低下させて粉体化して重量を低減させることにより、搬送し易く且つ取り扱い易いフライアッシュ粉体を製造することが可能となる。さらに、本発明により得られるフライアッシュ粉体は、水に分散し易い粉体であることからスラリー化が容易であり、また、スラリーにすることなくそのままでも使用可能である。
本発明のフライアッシュ粉体末製造設備の実施例を示す全体図である。 本発明のフライアッシュ粉体末製造設備の実施例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、図２を参照しながら説明する。
本実施例のフライアッシュ粉体の製造設備は、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脱水して粉体にする粉体化装置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を通して浮遊槽１０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ており、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Ｂ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フロス溢流口１１より溢流していく。
浮遊槽１０の下部のテール回収口１５は、未燃カーボンを浮遊分離したスラリー状のテールＴを回収するテール回収配管２３が接続され、テール回収配管２３は切替弁２４を介して循環用配管１９に接続されている。
浮遊槽１０の後段に浮遊槽１０から回収したテールＴを粉体化する粉体化装置３が配置されている。図1に示す粉体化装置３は、遠心分離機などの脱水装置２５を備えている。脱水装置２５は、テールを供給するテール供給配管２６が接続され、テール供給配管２６は循環配管１９と切替弁２７を介して接続されており、切替弁２４および開閉弁２７を切り替えて浮遊槽１０から回収したテールＴがポンプ２０で脱水装置２５へ供給される。
また、脱水装置２５から脱水により分離した水は排水配管２８を通して水槽２９に送られ、水槽２９の水はポンプ３０により給水配管３１、３２を介してスラリー化槽４あるいは浮遊槽１０へ戻されて給水される。
脱水装置２５で脱水して得られたフライアッシュ粉体は、セメント材料にする際には水を加えて濃縮フライアッシュスラリーにして利用する。なお、水を加えないでそのまま混練して使用することも可能である。
次に、本発明のフライアッシュ粉体製造設備によるフライアッシュ粉体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６０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６０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希薄濃度の分散状態（好適には１０質量％程度）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。
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、切替弁２４，２７を脱水装置２５側へ切り替えた後、バルブ１８を開いてテール灰として回収した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テール回収口１５、テール回収配管２３、循環用配管１９、テール供給配管２６を経てポンプ３０で遠心分離装置などの脱水装置２５へスラリー輸送して供給し、脱水してフライアッシュ粉体を製造する。
本実施例は図1に示す実施例１と同様に、図２に示すように、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、フライアッシュスラリー化装置２から供給されたフライアッシュ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、浮遊分離装置１でテール灰として回収した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粉体化する粉体化装置３で構成されており、実施例1とは粉体化装置３に乾燥装置３３を配置している点が異なるだけなので、フライアッシュスラリー化装置２、浮遊分離装置１については同一の符号を付してその説明は省略する。
図２において、浮遊槽１０の後段に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粉体化する粉体化装置３が配置されている。図２に示す粉体化装置３では、乾燥装置３３として、例えば媒体撹拌型気流乾燥機（ゼルビス：登録商標）を使用する。
乾燥装置３３には熱風発生装置３４から熱風が供給される。乾燥装置３３はテールを供給するテール供給配管２６が接続され、テール供給配管２６は循環配管１９と切替弁２７を介して接続されており、切替弁２４および開閉弁２７を乾燥装置３３側へ切り替えて浮遊槽１０から回収したテールＴがポンプ２０で乾燥装置３３にスラリー輸送されて供給される。
乾燥装置３３で乾燥されたフライアッシュ粉体は捕集機３５で捕集され、容器３６へ排出される。
次に、本実施例のフライアッシュ粉体製造設備によるフライアッシュ粉体末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、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は実施例1と同じなので説明は省略する。
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を溢流除去した後、切替弁２４，２７を乾燥装置３３側へ切り替えてバルブ１８を開き、テールＴをテール回収口１５、テール回収配管２３、切替弁２４、循環用配管１９、切替弁２７、テール供給配管２６を経てポンプ２０によりスラリー輸送して乾燥装置３３へ供給し、乾燥装置３３で乾燥させてフライアッシュ粉体を捕集機３５で捕集し、容器３６へ排出する。
１：浮遊分離装置
２：フライアッシュスラリー化装置
３：粉体化装置
４：スラリー化槽
５：スラリー排出口
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
２３：テール回収配管
２４：切替弁
２５：脱水装置
２６：テール供給配管
２７：切替弁
２８：排水配管
２９：水槽
３１：給水配管
３２：給水配管
３３：乾燥装置
３４：熱風発生装置
３５：捕集機
３６：容器

Claims (6)

  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前記フライアッシュスラリーへ気泡剤を加えて気泡を発生させるとともに循環させて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の含水率を低下させて粉体化する粉体化工程を行うこと特徴とするフライアッシュ粉体製造方法。
  2. 前記粉体化工程が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を脱水する脱水工程であることを特徴とする請求項１に記載のフライアッシュ粉体製造方法。
  3. 前記粉体化工程が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を乾燥する乾燥工程であることを特徴とする請求項１に記載のフライアッシュ粉体製造方法。
  4. 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前記フライアッシュスラリーへ気泡剤を加えて気泡を発生させるとともに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の含水率を低下させて粉体化する粉体化装置を備えていること特徴とするフライアッシュ粉体製造設備。
  5. 前記粉体化装置が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を脱水する脱水装置であることを特徴とする請求項４に記載のフライアッシュ粉体製造設備。
  6. 前記粉体化装置が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を乾燥する乾燥装置であることを特徴とする請求項４に記載のフライアッシュ粉体製造設備。
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