JP2017065971A - 軽量骨材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一次造粒物をバッチ処理式の混練機内で造粒し、この一次造粒物を転動造粒機で造粒した場合であっても、塊状の二次造粒物（生ペレット）の生成を防ぐことができる軽量骨材の製造方法を提供すること。【解決手段】バッチ処理式の混練機３を用いて粉末状の骨材原料ＦＡ１と水とを混練して一次造粒物５を得る一次造粒工程と、前記一次造粒物を転動造粒機８に供給する工程と、転動造粒機８において一次造粒物５を転動造粒して二次造粒物としての生ペレット９を得る二次造粒工程と、前記生ペレット９を焼結して軽量骨材を得る工程とを含み、前記混練機３から一次造粒物５を排出する直前に前記混練機３に粉末状の骨材原料ＦＡ２を供給して一次造粒物５の表面に粉末状の骨材原料を付着させることを特徴とする軽量骨材の製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、フライアッシュなどを原料としてこれを造粒、焼結して軽量骨材を製造する方法に関する。

従来、石炭焚ボイラから排出、発生するフライアッシュ及び焼却設備から発生する焼却灰などは多量に発生するため、これらを発生させる設備を稼働させるに際してはこれらを回収し、資源として再利用を図る必要がある。
そこで、フライアッシュ及び焼却灰を資源として有効利用するために、これらを主原料として軽量骨材を人工的に製造することが行なわれている。

図３に特許文献１に記載されているフライアッシュから軽量骨材を製造する方法を示す。
ホッパー１からフライアッシュを、また、必要に応じて、ホッパー２から低比重剤を、ホッパー３から発泡化剤を、ホッパー４から微粉炭をそれぞれ原料として混練機５に供給する。混練機５で水５’を注水して原料を混合して混練物を得る。この混練物を解砕機６にて解砕して一次造粒物を得た後、ベルトフィーダー７で一定量を供給しながら、パン型造粒機８で造粒して二次造粒物である生ペレット９を得る。

次いで、自燃焼成式の直線型移動焼成機１２において、火格子２１の上に生ペレット９を定量供給し、この生ペレットが火格子２１に伴って移動する。各炉２２，２３，２４には熱風管２８から高熱空気が供給されている。乾燥・予熱炉２２により生ペレットの乾燥が行われ、次いで、着火炉２３で乾燥ペレット中の未燃炭が着火する。更に、焼結・保熱炉２４により乾燥ペレット中の未燃炭の燃焼が下方へ移行し、全体の焼結が完了する。
焼結ペレットは冷却ゾーン２９で、ブロアー２７の吸い込み空気の一部を焼結ペレットの層中を下方（図中矢印Ｃ）に向かって通過させることによって冷却される。冷却されたペレット塊は、シュート３０を経てクラッシャ３１に送り込まれて分離され、分離されたペレットは篩機３２で所定形状の製品ペレットにふるい分けられ、軽量骨材になる。

特許第３８９２５４５号

特許文献１記載のものは混練機５で混練物を得て、得られた混練物を解砕機６で解砕するという二段階の工程で一次造粒物を得ている。
本発明者はこの一次造粒物を得る工程を一段階で行うために、バッチ式の混練機内で原料と水とを混練して一次造粒物を得て、これをホッパーに排出してホッパー内に堆積させ、堆積された一次造粒物を転動造粒機に移送して転動造粒機で二次造粒物（生ペレット）を得るという方法を試みた。
しかしながら、この方法によると転動造粒機で歪で粗大な形状を有する塊状の造粒物が形成されることが分かった。

発明者が検討したところ、上記の方法で得た一次造粒物は見た目には濡れていないように見えるが、ホッパー内で自重により押し固められたとき、一次造粒物の水分によって一次造粒物同士が凝集して歪な形状の粗大粒が形成され、転動造粒機で二次造粒物を形成する工程においてこの粗大粒同士が更に凝集して塊状の二次造粒物が形成されるとの知見を得た。

本発明は、一次造粒物をバッチ処理式の混練機内で造粒し、この一次造粒物を転動造粒機で造粒した場合であっても、塊状の生ペレットが生成するのを防ぐことができる軽量骨材の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題は以下に記載する本発明の軽量骨材の製造方法によって解決することができる。
（１）バッチ処理式の混練機を用いて粉末状の骨材原料と水とを混練して一次造粒物を得る一次造粒工程と、
前記一次造粒物を転動造粒機に供給する工程と、
転動造粒機において前記一次造粒物を転動造粒して二次造粒物としての生ペレットを得る二次造粒工程と、
前記生ペレットを焼結して軽量骨材を得る工程と
を含み、
前記混練機から前記一次造粒物を排出する直前に前記混練機に粉末状の骨材原料を供給して一次造粒物の表面に粉末状の骨材原料を付着させることを特徴とする軽量骨材の製造方法。
（２）前記一次造粒物を転動造粒機に供給する工程が、
前記混練機内の一次造粒物をホッパーに排出して堆積させる工程と、
前記ホッパー内に堆積された一次造粒物を転動造粒機に供給する工程と
を含むことを特徴とする上記（１）に記載の軽量骨材の製造方法。
（３）前記ホッパー内に堆積された一次造粒物の転動造粒機への供給をホッパーの下方に 配置されたベルトフィーダーによって行うことを特徴とする上記（２）に記載の軽量骨材の製造方法。
（４）前記粉末状の骨材原料がフライアッシュであることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の軽量骨材の製造方法。

本発明の軽量骨材の製造方法によると、均一な形状の軽量骨材を得ることができる。

本発明の軽量骨材の製造方法の例を説明する図である。 本発明の軽量骨材の製造方法の他の例を説明する図である。 従来の軽量骨材の製造方法を説明する図である。

以下に本発明の実施形態に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は以下の実施形態に何ら限定されるものではない。

本発明の軽量骨材の製造方法を原料としてフライアッシュを用いた場合について図１及び図２に基づいて説明する。

まず、図１に基づいて本発明の軽量骨材の製造方法の実施形態１を工程順に説明する。
（計量工程）
サイロ１内のフライアッシュを計量装置２に供給して計量する。
具体的には、サイロ１内のフライアッシュ（ＦＡ）を大容量の計量槽２１及び小容量の計量槽２２に供給して計量する。以下では、計量槽２１で計量したフライアッシュをフライアッシュ１（ＦＡ１）といい、計量槽２２で計量したフライアッシュをフライアッシュ２（ＦＡ２）という。

（一次造粒工程）
次いで、計量槽２１内のフライアッシュ１をバッチ処理式の混練機３に供給し、混練機内に収容されたフライアッシュ１に水を添加して混練する。
所定時間混練すると所定粒径の一次造粒物が得られる。そして、この一次造粒物をホッパー４に排出する直前に計量槽２２からフライアッシュ２を混練機３に供給して一次造粒物にフライアッシュ２を混合する。
なお、フライアッシュ２は一度に添加しても、分割して添加しても、連続的に添加しても良い。
このフライアッシュ２は乾燥した状態であるため、水分を含んだ一次造粒物の表面に付着して一次造粒物の表面がフライアッシュ２に覆われた状態となる。そしてフライアッシュ２は一次造粒物の水分を吸収し、一次造粒物の表面を乾燥した状態とする。

混練機３に添加するフライアッシュ２の添加量は目的とする一次造粒物の粒径により適宜設定することができる。
また、混練機３にフライアッシュ２を添加するタイミングとしては、混練機３の処理容量及び混合性能に応じて適宜設定できるが、フライアッシュ２を添加してから一次造粒物が排出されるまでに一次造粒物の表面にフライアッシュ２を満遍なく付着させることができる時間が確保できればよい。
例えば混練機としてＤＭＫ−５０（タイガーマシン社製：容量５０Ｌ）を使用した試験では、１００質量部のフライアッシュ１に対して、１５質量部のフライアッシュ２を、排出の１５秒前に添加することにより良好な結果が得られた。

（二次造粒工程）
次いで、混練機３内の一次造粒物をホッパー４に排出する。ホッパー４内に堆積した一次造粒物５はその表面が乾燥した状態であるため粒子同士が付着しにくくなる。
ホッパー４内の一次造粒物５を、ベルトフィーダー６によって転動造粒機８に供給する。ホッパー内の一次造粒物はスクレーパ７で層厚を規制されてベルト端から転動造粒機８内に落下する。
図１では転動造粒機８としてはパン型造粒機を示したがドラム型造粒機でもよい。
転動造粒機８において一次造粒物５に水を添加しながら転動させることによって一次造粒物５が凝集して所定の粒径の二次造粒物（生ペレット）９が得られる。

（焼結工程）
転動造粒機８から排出された生ペレット９は焼結工程において焼結され軽量骨材となる。
焼結工程においては従来公知の焼結装置を用いることができるので、焼結装置についての説明は省略する。

次に、図２に基づいて本発明の軽量骨材の製造方法の実施形態２を説明する。
本実施形態２は、フライアッシュ（ＦＡ）の他に、軽量骨材の製造設備で発生した回収ダスト（Ｒ）及び添加剤（Ａ）を軽量骨材の原料として使用するものである。
回収ダスト（Ｒ）は系内で発生したダストを有効利用するために添加するものである。
添加剤（Ａ）としては、軽量骨材の比重を低下させることができる石炭粒、コークス粒などや、軽量骨材の粒形を整えやすくするためのベントナイトなどを使用することができる。

実施形態２は実施形態１と比べると計量工程及び一次造粒工程のみが異なるので、以下では実施形態２の計量工程及び一次造粒工程についてのみ説明する。
（計量工程）
サイロ１１内のフライアッシュ（ＦＡ）を大容量の計量槽２１及び小容量の計量槽２２に供給して計量する。
また、サイロ１２内の回収ダスト（Ｒ）を計量槽２３で計量し、サイロ１３内の添加剤（Ａ）を計量槽２４で計量する。

（一次造粒工程）
次いで、計量槽２１内のフライアッシュ１（ＦＡ１）、計量槽２３内の回収ダスト（Ｒ）及び計量槽２４内の添加材（Ａ）の全量を混練機３に供給し、混練機３内に収容された原料混合物に水を添加して混練する。
所定時間混練すると所定粒径の一次造粒物が得られる。そして、この一次造粒物をホッパー４に排出する直前（例えば排出１５秒前）に計量槽２２からフライアッシュ２（ＦＡ２）を混練機３に供給して一次造粒物にフライアッシュ２（ＦＡ２）を混合する。

混練機としてＤＭＫ−５０（タイガーマシン社製）を用い、転動造粒機として直径１ｍのパン型造粒機を用いた。
また、フライアッシュとしてＪＩＳ灰（II種）嵩比重０．８６を用いた。
（実施例１）
１０ｋｇのフライアッシュ１と３．０ｋｇの水を混練機に投入した。
次いで、１０００ｒｐｍで２分間混練したのち、更に２００ｒｐｍで１分間混練した。
次いで、３ｋｇのフライアッシュ２を混練機に投入して２００ｒｐｍで３０秒間混練して一次造粒物を排出した。
次いで、一次造粒物の全量をパン型造粒機に入れ、断続的に水を噴霧して２５ｒｐｍで６分間造粒した。
得られた二次造粒物は表面硬度が向上し、塊状物は生成されなかった。

（実施例２）
１０ｋｇのフライアッシュ１と２．９ｋｇの水を混練機に投入した。
次いで、１０００ｒｐｍで２分間混練したのち、更に２００ｒｐｍで２分間混練した。
次いで、１．５ｋｇのフライアッシュ２を混練機に投入して２００ｒｐｍで１５秒間混練して一次造粒物を排出した。
次いで、一次造粒物の全量をパン型造粒機に入れ、断続的に水を噴霧して２５ｒｐｍで６分間造粒した。
得られた二次造粒物中には塊状物が生成されていなかった。

（実施例３）
１０ｋｇのフライアッシュ１と２．９ｋｇの水を混練機に投入した。
次いで、１０００ｒｐｍで２分間混練したのち、更に２００ｒｐｍで２分間混練した。
次いで、１．５ｋｇのフライアッシュ２を混練機に投入して２００ｒｐｍで１５秒間混練して一次造粒物を排出した。
次いで、混練機で作製した一次造粒物の３バッチ分を連続的にパン型造粒機に投入して断続的に水を噴霧しながら２５ｒｐｍで２０分間造粒した。
得られた二次造粒物中には塊状物が生成されていなかった。また、所望の造粒物のサイズまで成長させることができた。

（比較例１）
１０ｋｇのフライアッシュ１と０．３ｋｇのカーボンとを混練機に投入し、空練りを３０秒行ってから、３．０ｋｇの水を混練機に一気に投入して１０００ｒｐｍで２分間混練した。
次いで、２００ｒｐｍで２分３０秒間混練して一次造粒物を排出した。
次いで、一次造粒物の全量をパン型造粒機に入れて２５ｒｐｍで造粒したところ、水の噴霧なしでも表面がべとついてきたため転動時間３分３０秒で転動操作を終了した。
得られた二次造粒物は大粒で歪な塊状物を含んでいた。

（比較例２）
１０ｋｇのフライアッシュ１と２．５ｋｇの水を混練機に投入した。
次いで、１０００ｒｐｍで２分間混練し、更に２００ｒｐｍで２分３０秒間混練して一次造粒物を排出した。
次いで、一次造粒物の全量をパン型造粒機に入れ、断続的に水を噴霧しながら２５ｒｐｍで４分５０秒間造粒した。
比較例１に比べて混練機に投入する水の量を減らしたためか一次造粒物の粒径は小さくなっていたが、得られた二次造粒物は表面がべとついており、大粒で歪な塊状物を含んでいた。

本発明の軽量骨材の製造方法は、バッチ処理式の混練機から排出される一次造粒物をホッパー内に堆積させるという工程を採用する場合に特に有効であるが、これに限らず、混練機から排出した一次造粒物を一旦貯蔵槽に貯蔵した後に、二次造粒工程の製造ラインに載せるという工程を採用しても良い。

（図１、２について）
１、１１、１２、１３ サイロ
２ 計量装置
２１、２２、２３、２４ 計量槽
３ 混練機
４ ホッパー
５ 一次造粒物
６ ベルトフィーダー
７ スクレーパ
８ 転動造粒機
９ 二次造粒物（生ペレット）
ＦＡ フライアッシュ
ＦＡ１ フライアッシュ１
ＦＡ２ フライアッシュ２
Ｃ 未燃炭材

（図３について）
１、２、３、４ ホッパー
５ 混練機
５’水
６ 解砕機
７ ベルトフィーダー
８ パン型造粒機
９ 生ペレット
１２ 自燃焼成式の直線型移動焼成機
２１ 火格子
２２ 乾燥・予熱炉
２３ 着火炉
２４ 焼結・保熱炉
２７ ブロアー
２８ 熱風管
２９ 冷却ゾーン
３０ シュート
３１ クラッシャ
３２ 篩機

Claims (4)

1. バッチ処理式の混練機を用いて粉末状の骨材原料と水とを混練して一次造粒物を得る一次造粒工程と、
   前記一次造粒物を転動造粒機に供給する工程と、
   転動造粒機において前記一次造粒物を転動造粒して二次造粒物としての生ペレットを得る二次造粒工程と、
   前記生ペレットを焼結して軽量骨材を得る工程と
   を含み、
   前記混練機から前記一次造粒物を排出する直前に前記混練機に粉末状の骨材原料を供給して一次造粒物の表面に粉末状の骨材原料を付着させることを特徴とする軽量骨材の製造方法。
2. 前記一次造粒物を転動造粒機に供給する工程が、
   前記混練機内の一次造粒物をホッパーに排出して堆積させる工程と、
   前記ホッパー内に堆積された一次造粒物を転動造粒機に供給する工程と
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の軽量骨材の製造方法。
3. 前記ホッパー内に堆積された一次造粒物の転動造粒機への供給をホッパーの下方に配置されたベルトフィーダーによって行うことを特徴とする請求項２に記載の軽量骨材の製造方法。
4. 前記粉末状の骨材原料がフライアッシュであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の軽量骨材の製造方法。

Images