JP3200811B2 - 石炭灰を主原料とする土木資材の製造方法及び装置 - Google Patents
石炭灰を主原料とする土木資材の製造方法及び装置Info
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
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- C04B2111/00198—Characterisation or quantities of the compositions or their ingredients expressed as mathematical formulae or equations
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、微粉炭焚ボイラ等
から排出される石炭灰に石灰（消石灰又は／及び生石
灰）及び石膏を適正量加え、水で混練した後、成形、養
生して固化・安定化させることにより、路盤材、埋立資
材等の土木資材を製造する方法及び装置に関するもので
ある。
から排出される石炭灰に石灰（消石灰又は／及び生石
灰）及び石膏を適正量加え、水で混練した後、成形、養
生して固化・安定化させることにより、路盤材、埋立資
材等の土木資材を製造する方法及び装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】微粉炭焚ボイラ等から排出される石炭灰
（フライアッシュ）は、セメント原料等として約５０％
が再利用され、残りは廃棄物として埋立処分されてい
る。一方、石炭は燃料としての需要が高まっており、石
炭火力発電所等の新設・増設により灰量が増大してい
る。国土の高度利用が進んでいる我国では、今後、灰捨
て場の確保がますます困難になり、また、灰処理費用が
高騰してくると考えられ、大量発生が予想される石炭灰
の再資源化・有効利用技術の開発が要望されている。
（フライアッシュ）は、セメント原料等として約５０％
が再利用され、残りは廃棄物として埋立処分されてい
る。一方、石炭は燃料としての需要が高まっており、石
炭火力発電所等の新設・増設により灰量が増大してい
る。国土の高度利用が進んでいる我国では、今後、灰捨
て場の確保がますます困難になり、また、灰処理費用が
高騰してくると考えられ、大量発生が予想される石炭灰
の再資源化・有効利用技術の開発が要望されている。
【０００３】従来、石炭灰を主原料として固化体（硬化
体）を製造する方法として、例えば、特公昭６４−１４
１７号公報に記載されているように、石炭灰６０〜８５
重量％、消石灰１０〜２５重量％、２水石膏８〜２５重
量％からなる混合粉体に、水を添加して混練した後、こ
の混練物を型枠又は成形容器を用いて成形し、ついで、
この成形体を８０〜１００℃の常圧水蒸気で養生処理方
法が知られている。
体）を製造する方法として、例えば、特公昭６４−１４
１７号公報に記載されているように、石炭灰６０〜８５
重量％、消石灰１０〜２５重量％、２水石膏８〜２５重
量％からなる混合粉体に、水を添加して混練した後、こ
の混練物を型枠又は成形容器を用いて成形し、ついで、
この成形体を８０〜１００℃の常圧水蒸気で養生処理方
法が知られている。
【０００４】また、特開平８−５９３１１号公報には、
石炭焚流動層ボイラへ供給する脱硫剤としての石灰石量
を、燃焼灰中の生石灰量が１０〜３０wt％となるよう
に、石炭中の灰分量及び／又は石炭中の硫黄分量に応じ
て調整し、成分調整された燃焼灰を水と混練し、混練物
を成形した後、養生する流動層燃焼灰を原料とする固化
体の製造方法が記載されている。
石炭焚流動層ボイラへ供給する脱硫剤としての石灰石量
を、燃焼灰中の生石灰量が１０〜３０wt％となるよう
に、石炭中の灰分量及び／又は石炭中の硫黄分量に応じ
て調整し、成分調整された燃焼灰を水と混練し、混練物
を成形した後、養生する流動層燃焼灰を原料とする固化
体の製造方法が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記の特公昭６４−１
４１７号公報記載の方法は、微粉炭焚ボイラからの石炭
灰に、その性状によらず一定量の消石灰及び石膏を添加
するものであり、この方法では、灰の組成によって添加
材（消石灰及び石膏）が必要以上に消費されコスト高と
なったり、逆に、添加材が少なく強度不足の固化体とな
ったりする。また、上記の特開平８−５９３１１号公報
記載の方法は、石炭焚流動層ボイラからの石炭灰から粒
状固化体を製造し路盤材とするものであり、この方法で
は、路盤材の材料である灰の組成は成り行き任せで、固
化体の強度をコントロールすることはできず、灰組成に
よっては不良品が大量にできてしまうことになる。
４１７号公報記載の方法は、微粉炭焚ボイラからの石炭
灰に、その性状によらず一定量の消石灰及び石膏を添加
するものであり、この方法では、灰の組成によって添加
材（消石灰及び石膏）が必要以上に消費されコスト高と
なったり、逆に、添加材が少なく強度不足の固化体とな
ったりする。また、上記の特開平８−５９３１１号公報
記載の方法は、石炭焚流動層ボイラからの石炭灰から粒
状固化体を製造し路盤材とするものであり、この方法で
は、路盤材の材料である灰の組成は成り行き任せで、固
化体の強度をコントロールすることはできず、灰組成に
よっては不良品が大量にできてしまうことになる。
【０００６】本発明は上記の諸点に鑑みなされたもの
で、本発明の目的は、石炭灰の組成に応じた適正な量の
添加材（石灰及び石膏）を加えることで、最低限の添加
材量で固化体に必要な強度を発現させるようにすること
により、固化体強度をコントロールすることができ、こ
のため、多種の石炭灰に対応することが可能で、かつ、
固化体製造コストを低減することができ、しかも、有害
重金属が水和物に固定されるので安全性を確保すること
ができ、この結果、微粉炭焚ボイラ等からの石炭灰を大
量有効利用することができる石炭灰を主原料とする土木
資材の製造方法及び装置を提供することにある。
で、本発明の目的は、石炭灰の組成に応じた適正な量の
添加材（石灰及び石膏）を加えることで、最低限の添加
材量で固化体に必要な強度を発現させるようにすること
により、固化体強度をコントロールすることができ、こ
のため、多種の石炭灰に対応することが可能で、かつ、
固化体製造コストを低減することができ、しかも、有害
重金属が水和物に固定されるので安全性を確保すること
ができ、この結果、微粉炭焚ボイラ等からの石炭灰を大
量有効利用することができる石炭灰を主原料とする土木
資材の製造方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の石炭灰を主原料とする土木資材の製造方
法は、石炭灰にＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量
比が水和反応が十分に進行し、かつＳｉＯ 2 及びＡｌ 2
Ｏ 3 不足とならない範囲である０．０６〜０．２となる
ように石灰（消石灰又は／及び生石灰）を加えて調整混
合物とするとともに、この調整混合物に水和反応が十分
に進行し、かつ未反応の石膏が残存しない範囲である生
石灰に換算した石灰の０．２〜１．０倍、望ましくは
０．２５〜０．７５倍の重量の石膏を加えて石膏調整混
合物とし、同時にこの石膏調整混合物に混練水を加えて
混練した後、混練物を成形し、ついで、成形物を常温〜
５５℃で養生した後、水蒸気養生して、最低限の添加材
量で高強度の固化体を得るように構成されている（図１
〜図７参照）。石灰として消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2 ）を
用いる場合は、Ｃａ（ＯＨ）2 を生石灰（ＣａＯ）に換
算して、ＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比が
０．０６〜０．２の範囲になるように消石灰を添加す
る。この値が０．０６未満の場合は、水和反応が十分に
進行せず、固化体の強度が低くなり、良質な土木資材と
はならず、一方、０．２を超える場合は、添加材コスト
が高くなるとともに、ＳｉＯ2 やＡｌ2 Ｏ3 不足とな
り、固化体の強度は低くなり、良質な土木資材とならな
い。なお、石炭灰、石灰、石膏、水の混合順序は問わ
ず、要は、最終的にこれらが混練されれば良い。
めに、本発明の石炭灰を主原料とする土木資材の製造方
法は、石炭灰にＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量
比が水和反応が十分に進行し、かつＳｉＯ 2 及びＡｌ 2
Ｏ 3 不足とならない範囲である０．０６〜０．２となる
ように石灰（消石灰又は／及び生石灰）を加えて調整混
合物とするとともに、この調整混合物に水和反応が十分
に進行し、かつ未反応の石膏が残存しない範囲である生
石灰に換算した石灰の０．２〜１．０倍、望ましくは
０．２５〜０．７５倍の重量の石膏を加えて石膏調整混
合物とし、同時にこの石膏調整混合物に混練水を加えて
混練した後、混練物を成形し、ついで、成形物を常温〜
５５℃で養生した後、水蒸気養生して、最低限の添加材
量で高強度の固化体を得るように構成されている（図１
〜図７参照）。石灰として消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2 ）を
用いる場合は、Ｃａ（ＯＨ）2 を生石灰（ＣａＯ）に換
算して、ＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比が
０．０６〜０．２の範囲になるように消石灰を添加す
る。この値が０．０６未満の場合は、水和反応が十分に
進行せず、固化体の強度が低くなり、良質な土木資材と
はならず、一方、０．２を超える場合は、添加材コスト
が高くなるとともに、ＳｉＯ2 やＡｌ2 Ｏ3 不足とな
り、固化体の強度は低くなり、良質な土木資材とならな
い。なお、石炭灰、石灰、石膏、水の混合順序は問わ
ず、要は、最終的にこれらが混練されれば良い。
【０００８】石膏添加量は、石炭灰に添加される生石灰
の重量比で０．２〜１．０倍、望ましくは０．２５〜
０．７５倍である。なお、消石灰を添加する場合は生石
灰に換算された値を基準とする。石膏添加量が下限未満
の場合は、水和反応が十分に進行せず、固化体の強度が
低くなり、一方、上限を超える場合は、添加材のコスト
が高くなるとともに、未反応の石膏が残存し、固化体の
強度が低くなる。また、混練水としては工業用水又は海
水が用いられ、石膏混合物１００重量部に対して２０〜
５０重量％が加えられる。この場合、３０〜６０℃の温
水を用いることが好ましい。温水を用いる場合は、固化
体の強度、安定性が向上し、また、冬季、寒冷地におい
ても安定した固化体の品質を確保することができるとい
う利点がある。また、海水を用いる場合は、固化体の強
度がさらに大きくなるという利点がある。
の重量比で０．２〜１．０倍、望ましくは０．２５〜
０．７５倍である。なお、消石灰を添加する場合は生石
灰に換算された値を基準とする。石膏添加量が下限未満
の場合は、水和反応が十分に進行せず、固化体の強度が
低くなり、一方、上限を超える場合は、添加材のコスト
が高くなるとともに、未反応の石膏が残存し、固化体の
強度が低くなる。また、混練水としては工業用水又は海
水が用いられ、石膏混合物１００重量部に対して２０〜
５０重量％が加えられる。この場合、３０〜６０℃の温
水を用いることが好ましい。温水を用いる場合は、固化
体の強度、安定性が向上し、また、冬季、寒冷地におい
ても安定した固化体の品質を確保することができるとい
う利点がある。また、海水を用いる場合は、固化体の強
度がさらに大きくなるという利点がある。
【０００９】成形時には、流し込み成形、加圧成形又は
突き固め成形等で所定の形に成形され、その後、常温か
ら５５℃の範囲で５〜２４時間養生し、さらに６０〜９
８℃の飽和水蒸気下で１０〜２４時間養生する。「常温
〜５５℃」における上限の５５℃は、強度の低い混練
物、成形物が急激な水和反応による膨張により、クラッ
クが発生しない場合を考慮した値である。常温〜５５℃
における養生処理では、水和反応物によって有害重金属
が固定され、埋立判定基準を満足させることができる。
さらに、水蒸気養生処理を行うことにより、水和反応が
より進行し、かつ、遊離石灰がなくなり、有害重金属が
より固定されて、土壌環境基準を満足させることができ
る。養生処理した固化体は、破砕されて粒径４０mm以
下、詳しくは、０．０５〜４０mmの粒度分布を有する粒
状固化体とされて、路盤材、埋立資材等の土木資材とし
て有効利用される。
突き固め成形等で所定の形に成形され、その後、常温か
ら５５℃の範囲で５〜２４時間養生し、さらに６０〜９
８℃の飽和水蒸気下で１０〜２４時間養生する。「常温
〜５５℃」における上限の５５℃は、強度の低い混練
物、成形物が急激な水和反応による膨張により、クラッ
クが発生しない場合を考慮した値である。常温〜５５℃
における養生処理では、水和反応物によって有害重金属
が固定され、埋立判定基準を満足させることができる。
さらに、水蒸気養生処理を行うことにより、水和反応が
より進行し、かつ、遊離石灰がなくなり、有害重金属が
より固定されて、土壌環境基準を満足させることができ
る。養生処理した固化体は、破砕されて粒径４０mm以
下、詳しくは、０．０５〜４０mmの粒度分布を有する粒
状固化体とされて、路盤材、埋立資材等の土木資材とし
て有効利用される。
【００１０】石炭灰に添加する石灰及び石膏の量を、ボ
イラで燃焼させる石炭の灰分組成、例えば、灰分のＣａ
Ｏ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比に基づいて制御す
るように構成したり、又は、石炭灰を電気集塵機のホッ
パや中継ホッパ等のホッパ下又は気流搬送過程で採取
し、石炭灰の蛍光Ｘ線によるＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ
2 Ｏ3 ）重量比の測定を行い、該測定値に基づいて石灰
及び石膏の添加量を制御するように構成する。また、石
膏として、排煙脱硫装置から得られた石膏を用い、この
石膏を石炭灰の一部又は石灰の一部とともに粉砕して、
ブレーン比表面積を２５００cm2 ／g以上としたものを
石炭灰に添加することが好ましい（図４〜図７参照）。
なお、系外から石膏を搬入して用いることも、勿論可能
である。また、石灰として、石灰石及び貝殻の少なくと
もいずれかを焼成して生石灰とし、この生石灰を粉砕し
てブレーン比表面積を２５００cm2 ／g 以上としたもの
を用いる場合もある（図６、図７参照）。ここで、ブレ
ーン比表面積とは、ＪＩＳ Ｒ ５２０１（セメントの
物理試験方法）に示されているブレーン空気透過装置を
用いて測定された値で、粒子の細かさを示す指標を言
う。石膏や石灰のブレーン比表面積が２５００cm2 ／g
未満の場合は、水和反応性がよくなく、得られる処理物
（固化体）の圧縮強度が十分でなく、重金属の溶出の可
能性が生じる。ブレーン比表面積が大きくなるに従って
水和反応性がよくなって、固化体の圧縮強度が高まるも
のの、経済的に不利になる。したがって、ブレーン比表
面積の上限は限定されるものではないが、実用上、１
０，０００cm2 ／g を上限とすることが好ましい。
イラで燃焼させる石炭の灰分組成、例えば、灰分のＣａ
Ｏ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比に基づいて制御す
るように構成したり、又は、石炭灰を電気集塵機のホッ
パや中継ホッパ等のホッパ下又は気流搬送過程で採取
し、石炭灰の蛍光Ｘ線によるＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ
2 Ｏ3 ）重量比の測定を行い、該測定値に基づいて石灰
及び石膏の添加量を制御するように構成する。また、石
膏として、排煙脱硫装置から得られた石膏を用い、この
石膏を石炭灰の一部又は石灰の一部とともに粉砕して、
ブレーン比表面積を２５００cm2 ／g以上としたものを
石炭灰に添加することが好ましい（図４〜図７参照）。
なお、系外から石膏を搬入して用いることも、勿論可能
である。また、石灰として、石灰石及び貝殻の少なくと
もいずれかを焼成して生石灰とし、この生石灰を粉砕し
てブレーン比表面積を２５００cm2 ／g 以上としたもの
を用いる場合もある（図６、図７参照）。ここで、ブレ
ーン比表面積とは、ＪＩＳ Ｒ ５２０１（セメントの
物理試験方法）に示されているブレーン空気透過装置を
用いて測定された値で、粒子の細かさを示す指標を言
う。石膏や石灰のブレーン比表面積が２５００cm2 ／g
未満の場合は、水和反応性がよくなく、得られる処理物
（固化体）の圧縮強度が十分でなく、重金属の溶出の可
能性が生じる。ブレーン比表面積が大きくなるに従って
水和反応性がよくなって、固化体の圧縮強度が高まるも
のの、経済的に不利になる。したがって、ブレーン比表
面積の上限は限定されるものではないが、実用上、１
０，０００cm2 ／g を上限とすることが好ましい。
【００１１】本発明の石炭灰を主原料とする土木資材の
製造装置は、石炭焚ボイラからの排ガスを導入して排ガ
ス中に含まれる石炭灰を捕集する集塵機と、捕集された
石炭灰を導入し石灰、石膏及び水とともに混練する混練
機と、混練機からの混練物を成形する成形機と、成形機
からの成形物を養生する養生装置とを備えた石炭灰処理
装置において、ホッパ又は気流搬送過程で採取された石
炭灰のＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比の測定
を行う品質管理装置を設け、この品質管理装置により石
炭灰に添加する石灰及び石膏の量を制御することができ
るように、この品質管理装置と石灰供給機及び石膏供給
機とが連動接続されて、石炭灰−石灰−石膏系混合物か
らなる固化体を得るようにしたことを特徴としている
（図１、図４、図６参照）。
製造装置は、石炭焚ボイラからの排ガスを導入して排ガ
ス中に含まれる石炭灰を捕集する集塵機と、捕集された
石炭灰を導入し石灰、石膏及び水とともに混練する混練
機と、混練機からの混練物を成形する成形機と、成形機
からの成形物を養生する養生装置とを備えた石炭灰処理
装置において、ホッパ又は気流搬送過程で採取された石
炭灰のＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比の測定
を行う品質管理装置を設け、この品質管理装置により石
炭灰に添加する石灰及び石膏の量を制御することができ
るように、この品質管理装置と石灰供給機及び石膏供給
機とが連動接続されて、石炭灰−石灰−石膏系混合物か
らなる固化体を得るようにしたことを特徴としている
（図１、図４、図６参照）。
【００１２】また、本発明の土木資材製造装置は、石炭
焚ボイラからの排ガスを導入して排ガス中に含まれる石
炭灰を捕集する集塵機と、捕集された石炭灰を導入し石
灰、石膏及び水とともに混練する混練機と、混練機から
の混練物を成形する成形機と、成形機からの成形物を養
生する養生装置とを備えた石炭灰処理装置において、前
記石炭焚ボイラで燃焼させる石炭の炭種の灰分組成から
ＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比を計算し石炭
灰に添加する石灰及び石膏の量を決定する品質管理装置
を設け、この品質管理装置により石炭灰に添加する石灰
及び石膏の量を制御することができるように、この品質
管理装置と石灰供給機及び石膏供給機とが連動接続され
て、石炭灰−石灰−石膏系混合物からなる固化体を得る
ようにしたことを特徴としている（図３、図５、図７参
照）。これらの土木資材製造装置において、養生装置の
後流に、養生物を破砕するための破砕機を設けて、石炭
灰−石灰−石膏混合物からなる粒状の固化体を得るよう
に構成することが好ましい。
焚ボイラからの排ガスを導入して排ガス中に含まれる石
炭灰を捕集する集塵機と、捕集された石炭灰を導入し石
灰、石膏及び水とともに混練する混練機と、混練機から
の混練物を成形する成形機と、成形機からの成形物を養
生する養生装置とを備えた石炭灰処理装置において、前
記石炭焚ボイラで燃焼させる石炭の炭種の灰分組成から
ＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比を計算し石炭
灰に添加する石灰及び石膏の量を決定する品質管理装置
を設け、この品質管理装置により石炭灰に添加する石灰
及び石膏の量を制御することができるように、この品質
管理装置と石灰供給機及び石膏供給機とが連動接続され
て、石炭灰−石灰−石膏系混合物からなる固化体を得る
ようにしたことを特徴としている（図３、図５、図７参
照）。これらの土木資材製造装置において、養生装置の
後流に、養生物を破砕するための破砕機を設けて、石炭
灰−石灰−石膏混合物からなる粒状の固化体を得るよう
に構成することが好ましい。
【００１３】微粉炭焚ボイラ灰のみでは、水を加えても
高強度の固化体とならず、大半は廃棄されており、性状
が安定していない等の理由で大量有効利用が殆ど行われ
ていない。しかし、石炭灰には可溶性のＳｉＯ2 、Ａｌ
2 Ｏ3 が多く含まれているために、石灰や石膏を添加す
るとポゾラン反応が促進され、不溶性のＣ−Ｓ−Ｈ（ケ
イ酸カルシウム水和物）ゲルやエトリンガイトを生成し
高強度の固化体となる。また、灰中の重金属は、エトリ
ンガイトやＣ−Ｓ−Ｈ中に取り込まれ、化学的に安定化
される。このように、石炭灰を固化・安定化し路盤材、
埋立資材等の土木資材とすることで大量有効利用を図る
ものである。また、それぞれの灰組成に応じた適正な量
の石灰及び石膏を加えることで、最小限の石灰添加量及
び石膏添加量で必要な強度を発現させる。目標の一軸圧
縮強度を１００kg／cm2 とすると、石灰添加量は消石灰
で２〜９％、石膏添加量は１〜６％である。このよう
に、石灰及び石膏の添加量を制御することにより固化体
強度をコントロールすることができ、多種の石炭灰に容
易に対応することができる。
高強度の固化体とならず、大半は廃棄されており、性状
が安定していない等の理由で大量有効利用が殆ど行われ
ていない。しかし、石炭灰には可溶性のＳｉＯ2 、Ａｌ
2 Ｏ3 が多く含まれているために、石灰や石膏を添加す
るとポゾラン反応が促進され、不溶性のＣ−Ｓ−Ｈ（ケ
イ酸カルシウム水和物）ゲルやエトリンガイトを生成し
高強度の固化体となる。また、灰中の重金属は、エトリ
ンガイトやＣ−Ｓ−Ｈ中に取り込まれ、化学的に安定化
される。このように、石炭灰を固化・安定化し路盤材、
埋立資材等の土木資材とすることで大量有効利用を図る
ものである。また、それぞれの灰組成に応じた適正な量
の石灰及び石膏を加えることで、最小限の石灰添加量及
び石膏添加量で必要な強度を発現させる。目標の一軸圧
縮強度を１００kg／cm2 とすると、石灰添加量は消石灰
で２〜９％、石膏添加量は１〜６％である。このよう
に、石灰及び石膏の添加量を制御することにより固化体
強度をコントロールすることができ、多種の石炭灰に容
易に対応することができる。
【００１４】石灰及び石膏を適正量添加するためには、
燃焼させる石炭の灰分組成に基づき石灰及び石膏の添加
量を決定するか、又は、石炭灰をホッパ下もしくは気流
搬送管より採取し、手分析又はオンラインで蛍光Ｘ線に
よるＣａ、Ａｌ、Ｓｉの分析を行い、分析値に応じて石
灰添加量及び石膏添加量を決定する。石灰系の添加材と
してはセメントも考えられるが、セメント添加では同一
強度を発現させるために添加材量（セメント量）が消石
灰添加の場合の２〜２．５倍になり、セメントは消石灰
の約１／２のコストであるので添加材コストはほぼ等し
いが、灰重量ベースで考えると、消石灰又は生石灰を使
用することで固化体製造コストの低減を図ることができ
る。
燃焼させる石炭の灰分組成に基づき石灰及び石膏の添加
量を決定するか、又は、石炭灰をホッパ下もしくは気流
搬送管より採取し、手分析又はオンラインで蛍光Ｘ線に
よるＣａ、Ａｌ、Ｓｉの分析を行い、分析値に応じて石
灰添加量及び石膏添加量を決定する。石灰系の添加材と
してはセメントも考えられるが、セメント添加では同一
強度を発現させるために添加材量（セメント量）が消石
灰添加の場合の２〜２．５倍になり、セメントは消石灰
の約１／２のコストであるので添加材コストはほぼ等し
いが、灰重量ベースで考えると、消石灰又は生石灰を使
用することで固化体製造コストの低減を図ることができ
る。
【００１５】また、石灰源として、本発明の土木資材製
造装置に石灰石や貝殻を焼成する焼成炉（流動層炉、シ
ャフト炉等）を併設し、石灰石や貝殻を焼成して生石灰
とすることにより、添加材コストをさらに低減させるこ
とができる。このとき、焼成用燃料として、発電所から
排出される廃油、スラッジ等を燃料の一部とすれば、焼
成コストをさらに低減できるだけでなく、発電所のゼロ
エミッションにも貢献することができる。さらに、前述
のように、エトリンガイト（３ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・３
ＣａＳＯ4 ・３２Ｈ2 Ｏ）等の水和生成物が多く生成
し、有害重金属が水和物に固定されるため、環境基準に
より定められた安全基準を確保することができる。
造装置に石灰石や貝殻を焼成する焼成炉（流動層炉、シ
ャフト炉等）を併設し、石灰石や貝殻を焼成して生石灰
とすることにより、添加材コストをさらに低減させるこ
とができる。このとき、焼成用燃料として、発電所から
排出される廃油、スラッジ等を燃料の一部とすれば、焼
成コストをさらに低減できるだけでなく、発電所のゼロ
エミッションにも貢献することができる。さらに、前述
のように、エトリンガイト（３ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・３
ＣａＳＯ4 ・３２Ｈ2 Ｏ）等の水和生成物が多く生成
し、有害重金属が水和物に固定されるため、環境基準に
より定められた安全基準を確保することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定さ
れるものではなく、適宜変更して実施することができる
ものである。図１は本発明の実施の第１形態による石炭
灰を主原料とする土木資材の製造装置を示し、図２は図
１における固化体製造プラント（固化体製造装置）を示
している。図１及び図２において、石炭（例えば、微粉
炭）はボイラ（例えば、微粉炭焚ボイラ）１０等の石炭
燃焼装置に供給されて燃焼し、ボイラからの燃焼排ガス
は集塵機、例えば、電気集塵機（ＥＰ）１２に導入され
て排ガス中に含まれる石炭灰（フライアッシュ）が捕集
される。除塵された排ガスは石灰石スラリー等を吸収液
とする湿式脱硫装置等の脱硫装置１４に導入されて排ガ
ス中の硫黄酸化物等が除去される。除去された硫黄酸化
物等は石膏として回収され、石膏ホッパ１６に一旦貯留
される。石膏ホッパ１６の石膏は、石膏供給機１８によ
り固化体製造プラント２０に供給される。
て説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定さ
れるものではなく、適宜変更して実施することができる
ものである。図１は本発明の実施の第１形態による石炭
灰を主原料とする土木資材の製造装置を示し、図２は図
１における固化体製造プラント（固化体製造装置）を示
している。図１及び図２において、石炭（例えば、微粉
炭）はボイラ（例えば、微粉炭焚ボイラ）１０等の石炭
燃焼装置に供給されて燃焼し、ボイラからの燃焼排ガス
は集塵機、例えば、電気集塵機（ＥＰ）１２に導入され
て排ガス中に含まれる石炭灰（フライアッシュ）が捕集
される。除塵された排ガスは石灰石スラリー等を吸収液
とする湿式脱硫装置等の脱硫装置１４に導入されて排ガ
ス中の硫黄酸化物等が除去される。除去された硫黄酸化
物等は石膏として回収され、石膏ホッパ１６に一旦貯留
される。石膏ホッパ１６の石膏は、石膏供給機１８によ
り固化体製造プラント２０に供給される。
【００１７】一方、捕集された石炭灰は、一部が品質管
理装置２２でサンプリングされて石炭灰ホッパ２４に搬
送（例えば、気流搬送）され、一旦貯留される。石炭灰
ホッパ２４の石炭灰は、石炭灰供給機２６により固化体
製造プラント２０に供給される。２８は消石灰又は生石
灰を一時貯留するための石灰ホッパで、この石灰ホッパ
２８の石灰は、石灰供給機３０により固化体製造プラン
ト２０に供給される。また、同時に、固化体製造プラン
ト２０に混練水が供給される。品質管理装置２２は、石
炭灰ホッパ２４下の石炭灰供給機（切り出し装置）２
６、石灰ホッパ２８下の石灰供給機（切り出し装置）３
０及び石膏ホッパ１６下の石膏供給機（切り出し装置）
１８をコントロールして、所定量の量を固化体製造プラ
ント２０に供給するように構成されている。これらの供
給機１８、２６、３０としては、テーブルフィーダー、
スクリュウフィーダー、ロータリーフィーダー等が用い
られる。
理装置２２でサンプリングされて石炭灰ホッパ２４に搬
送（例えば、気流搬送）され、一旦貯留される。石炭灰
ホッパ２４の石炭灰は、石炭灰供給機２６により固化体
製造プラント２０に供給される。２８は消石灰又は生石
灰を一時貯留するための石灰ホッパで、この石灰ホッパ
２８の石灰は、石灰供給機３０により固化体製造プラン
ト２０に供給される。また、同時に、固化体製造プラン
ト２０に混練水が供給される。品質管理装置２２は、石
炭灰ホッパ２４下の石炭灰供給機（切り出し装置）２
６、石灰ホッパ２８下の石灰供給機（切り出し装置）３
０及び石膏ホッパ１６下の石膏供給機（切り出し装置）
１８をコントロールして、所定量の量を固化体製造プラ
ント２０に供給するように構成されている。これらの供
給機１８、２６、３０としては、テーブルフィーダー、
スクリュウフィーダー、ロータリーフィーダー等が用い
られる。
【００１８】固化体製造プラント２０は、図２に示すよ
うに、混練機３２、成形機３４、養生装置３６及び破砕
機３８からなっている。混練機３２としては、逆流式高
速混練機（アイリッヒミキサ）、ヘンシェルミキサ、水
平軸回転混練機、振動式混練機（バイブロミキサ）等の
撹拌造粒が可能な機種以外に、縦軸高速回転混練機（ピ
ンミキサ等）等が適している。成形機３４としては、ブ
リケットマシンのような高圧タイプ、押出タイプ、ブロ
ックマシン等のような低圧タイプが適している。また、
養生装置３６は、常温又は常温近傍の温度（常温〜５５
℃）で養生処理する常温養生処理部、及び６０〜９８℃
の飽和水蒸気雰囲気で養生処理する水蒸気養生処理部か
らなっている。養生装置３６としては、固化体を載せた
ラックが順次出口へと移動しつつ養生処理を行うタイ
プ、コンベアで搬送しながら順次下方へ移行させつつ養
生処理を行うタイプ、縦軸に接合した撹拌翼で撹拌しな
がら順次下方へ移行させつつ養生を行うタイプ等を適用
することができる。また、破砕機３８としては、ハンマ
ーミル、インペラーブレーカ、インパクトクラッシャ等
の衝撃式のものが適している。
うに、混練機３２、成形機３４、養生装置３６及び破砕
機３８からなっている。混練機３２としては、逆流式高
速混練機（アイリッヒミキサ）、ヘンシェルミキサ、水
平軸回転混練機、振動式混練機（バイブロミキサ）等の
撹拌造粒が可能な機種以外に、縦軸高速回転混練機（ピ
ンミキサ等）等が適している。成形機３４としては、ブ
リケットマシンのような高圧タイプ、押出タイプ、ブロ
ックマシン等のような低圧タイプが適している。また、
養生装置３６は、常温又は常温近傍の温度（常温〜５５
℃）で養生処理する常温養生処理部、及び６０〜９８℃
の飽和水蒸気雰囲気で養生処理する水蒸気養生処理部か
らなっている。養生装置３６としては、固化体を載せた
ラックが順次出口へと移動しつつ養生処理を行うタイ
プ、コンベアで搬送しながら順次下方へ移行させつつ養
生処理を行うタイプ、縦軸に接合した撹拌翼で撹拌しな
がら順次下方へ移行させつつ養生を行うタイプ等を適用
することができる。また、破砕機３８としては、ハンマ
ーミル、インペラーブレーカ、インパクトクラッシャ等
の衝撃式のものが適している。
【００１９】品質管理装置２２は、サンプリングされた
石炭灰のＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比の測
定を行い、ＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比が
０．０６〜０．２となるように石灰添加量を制御し、か
つ、石膏添加量が生石灰に換算した石灰の０．２〜１．
０倍になるように石膏添加量を制御するように構成され
ている。
石炭灰のＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比の測
定を行い、ＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比が
０．０６〜０．２となるように石灰添加量を制御し、か
つ、石膏添加量が生石灰に換算した石灰の０．２〜１．
０倍になるように石膏添加量を制御するように構成され
ている。
【００２０】上記のように構成された土木資材の製造装
置において、石炭灰を電気集塵機のホッパ、中継ホッパ
等のホッパ下又は気流搬送過程で採取し、石炭灰のＣａ
Ｏ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比を測定し、測定値
に基づいて、ＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比
が０．０６〜０．２の範囲の所定値となるように、か
つ、石膏量が生石灰に換算した石灰の０．２〜１．０倍
の範囲の所定値となるように、供給機２６、３０、１８
を制御して、混練機３２へ供給する石炭灰量、石灰量及
び石膏量を調節する。同時に、混練機３２に石炭灰・石
灰・石膏混合物１００重量部に対して２０〜５０重量％
の水を加えて混練する。ついで、混練物を成形機３４で
所定の形状（例えば、アーモンド状、円柱状、ブロック
状等）に成形した後、成形物を養生装置３６で常温〜５
５℃の範囲で５〜２４時間養生し、さらに、６０〜９８
℃の飽和水蒸気下で１０〜２４時間養生する。そして、
養生物を破砕機３８で不定形の４０mm以下（０．０５〜
４０mm）の粒状体とする。破砕処理により、破砕処理物
（粒状体）の修正ＣＢＲが８０％以上となり、路盤材、
埋立資材等の土木資材として有効利用することができ
る。ここで、修正ＣＢＲとは、路盤材などの土木資材と
して用いられる粒状材料の強さを示す指標で、大きい
程、強さがすぐれており、ＪＩＳ Ａ １２１１（路床
土支持力比（ＣＢＲ）試験方法）に示す方法に準じて、
３層に分けて各層９２回突固めたときの最大乾燥密度に
対する所要の締固め度に相当する水浸ＣＢＲを言う。
置において、石炭灰を電気集塵機のホッパ、中継ホッパ
等のホッパ下又は気流搬送過程で採取し、石炭灰のＣａ
Ｏ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比を測定し、測定値
に基づいて、ＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比
が０．０６〜０．２の範囲の所定値となるように、か
つ、石膏量が生石灰に換算した石灰の０．２〜１．０倍
の範囲の所定値となるように、供給機２６、３０、１８
を制御して、混練機３２へ供給する石炭灰量、石灰量及
び石膏量を調節する。同時に、混練機３２に石炭灰・石
灰・石膏混合物１００重量部に対して２０〜５０重量％
の水を加えて混練する。ついで、混練物を成形機３４で
所定の形状（例えば、アーモンド状、円柱状、ブロック
状等）に成形した後、成形物を養生装置３６で常温〜５
５℃の範囲で５〜２４時間養生し、さらに、６０〜９８
℃の飽和水蒸気下で１０〜２４時間養生する。そして、
養生物を破砕機３８で不定形の４０mm以下（０．０５〜
４０mm）の粒状体とする。破砕処理により、破砕処理物
（粒状体）の修正ＣＢＲが８０％以上となり、路盤材、
埋立資材等の土木資材として有効利用することができ
る。ここで、修正ＣＢＲとは、路盤材などの土木資材と
して用いられる粒状材料の強さを示す指標で、大きい
程、強さがすぐれており、ＪＩＳ Ａ １２１１（路床
土支持力比（ＣＢＲ）試験方法）に示す方法に準じて、
３層に分けて各層９２回突固めたときの最大乾燥密度に
対する所要の締固め度に相当する水浸ＣＢＲを言う。
【００２１】図３は本発明の実施の第２形態による土木
資材製造装置を示している。本実施形態は、実施の第１
形態における品質管理装置２２の代りに、ボイラで燃焼
させる石炭の灰分のＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）
重量比から石炭灰に添加する石灰添加量及び石膏添加量
を決定し、添加量を制御する品質管理装置２２ａを設け
たものである。石炭の種類により、燃焼灰の組成はほぼ
一定しているので、この灰組成又はＣａＯ／（ＳｉＯ2
＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比を品質管理装置２２ａに入力し、
石炭灰のＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比が
０．０６〜０．２の範囲の所定値となるように、かつ、
石膏量が生石灰に換算した石灰の０．２〜１．０倍の範
囲の所定値となるように、供給弁２６、３０、１８を制
御して、混練機３２へ供給する石炭灰量、石灰量及び石
膏量を調節する。他の構成及び作用は、実施の第１形態
の場合と同様である。
資材製造装置を示している。本実施形態は、実施の第１
形態における品質管理装置２２の代りに、ボイラで燃焼
させる石炭の灰分のＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）
重量比から石炭灰に添加する石灰添加量及び石膏添加量
を決定し、添加量を制御する品質管理装置２２ａを設け
たものである。石炭の種類により、燃焼灰の組成はほぼ
一定しているので、この灰組成又はＣａＯ／（ＳｉＯ2
＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比を品質管理装置２２ａに入力し、
石炭灰のＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比が
０．０６〜０．２の範囲の所定値となるように、かつ、
石膏量が生石灰に換算した石灰の０．２〜１．０倍の範
囲の所定値となるように、供給弁２６、３０、１８を制
御して、混練機３２へ供給する石炭灰量、石灰量及び石
膏量を調節する。他の構成及び作用は、実施の第１形態
の場合と同様である。
【００２２】図４は本発明の実施の第３形態による土木
資材製造装置を示している。本実施形態は、排煙脱硫石
膏を粉砕するためのミル４０を併設したものである。す
なわち、排煙脱硫石膏は湿潤状態にありハンドリング性
が悪く、かつ、結晶が大きいので、約２倍量の石炭灰を
石炭灰ホッパ２４から石炭灰供給機４２によりミル４０
に供給し、石膏と混合して粉砕する。ミル４０として
は、振動ミル、ボールミル、ローラミル等が用いられ
る。なお、石炭灰をミル４０に供給する代りに、石灰ホ
ッパ２８からの石灰を石灰供給機４４を介してミル４０
に供給しても良い。石膏と石炭灰との混合粉砕物、又は
石膏と石灰との混合粉砕物は、石膏混合物ホッパ４６に
一旦貯留された後、石膏混合物供給機４８により固化体
製造プラント２０に供給される。品質管理装置２２は、
サンプリングされた石炭灰のＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ
2 Ｏ3 ）重量比を測定し、測定値に基づいて、ＣａＯ／
（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3）重量比が０．０６〜０．２の
範囲の所定値となるように、かつ、石膏量が生石灰に換
算した石灰の０．２〜１．０倍の範囲の所定値となるよ
うに、供給機２６、３０、４２、４８、又は供給機２
６、３０、４４、４８を制御して、混練機３２へ供給す
る石炭灰量、石灰量及び石膏量を調節する。他の構成及
び作用は、実施の第１形態の場合と同様である。
資材製造装置を示している。本実施形態は、排煙脱硫石
膏を粉砕するためのミル４０を併設したものである。す
なわち、排煙脱硫石膏は湿潤状態にありハンドリング性
が悪く、かつ、結晶が大きいので、約２倍量の石炭灰を
石炭灰ホッパ２４から石炭灰供給機４２によりミル４０
に供給し、石膏と混合して粉砕する。ミル４０として
は、振動ミル、ボールミル、ローラミル等が用いられ
る。なお、石炭灰をミル４０に供給する代りに、石灰ホ
ッパ２８からの石灰を石灰供給機４４を介してミル４０
に供給しても良い。石膏と石炭灰との混合粉砕物、又は
石膏と石灰との混合粉砕物は、石膏混合物ホッパ４６に
一旦貯留された後、石膏混合物供給機４８により固化体
製造プラント２０に供給される。品質管理装置２２は、
サンプリングされた石炭灰のＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ
2 Ｏ3 ）重量比を測定し、測定値に基づいて、ＣａＯ／
（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3）重量比が０．０６〜０．２の
範囲の所定値となるように、かつ、石膏量が生石灰に換
算した石灰の０．２〜１．０倍の範囲の所定値となるよ
うに、供給機２６、３０、４２、４８、又は供給機２
６、３０、４４、４８を制御して、混練機３２へ供給す
る石炭灰量、石灰量及び石膏量を調節する。他の構成及
び作用は、実施の第１形態の場合と同様である。
【００２３】図５は本発明の実施の第４形態による土木
資材製造装置を示している。本実施形態は、実施の第３
形態における品質管理装置２２の代りに、ボイラで燃焼
させる石炭の灰分のＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）
重量比から石炭灰に添加する石灰添加量及び石膏添加量
を決定し、添加量を制御する品質管理装置２２ａを設け
たものである。他の構成及び作用は、実施の第２、３形
態の場合と同様である。
資材製造装置を示している。本実施形態は、実施の第３
形態における品質管理装置２２の代りに、ボイラで燃焼
させる石炭の灰分のＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）
重量比から石炭灰に添加する石灰添加量及び石膏添加量
を決定し、添加量を制御する品質管理装置２２ａを設け
たものである。他の構成及び作用は、実施の第２、３形
態の場合と同様である。
【００２４】図６は本発明の実施の第５形態による土木
資材製造装置を示している。本実施形態は、石灰石又は
／及び貝殻を焼成して生石灰を製造する焼成炉５０を併
設したものである。一般に、石炭火力発電所は海に隣接
した地域に設けられており、冷却水としての海水の取出
口等から大量の貝殻が得られるので、この貝殻又は石灰
石を焼成炉５０（例えば、流動層炉、シャフト炉等）に
投入し、焼成して生石灰（ＣａＯ）を製造し、生石灰ホ
ッパ５２に一旦貯留する。この生石灰は粒子状であるの
で、粉砕した後に固化体製造プラント２０に供給する必
要がある。このため、生石灰ホッパ５２からの生石灰を
生石灰供給機５４によりミル５６（例えば、振動ミル、
ボールミル、ローラミル等）に供給し、同時に石膏ホッ
パ１６からの石膏を石膏供給機１８によりミル５６に供
給して粉砕し、石膏・生石灰ホッパ５８に一旦貯留した
後、石膏・生石灰供給機６０により固化体製造プラント
２０に供給する。品質管理装置２２は、サンプリングさ
れた石炭灰のＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比
を測定し、測定値に基づいて、ＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａ
ｌ2 Ｏ3）重量比が０．０６〜０．２の範囲の所定値と
なるように、かつ、石膏量が生石灰に換算した石灰の
０．２〜１．０倍の範囲の所定値となるように、供給機
２６、５４、１８、６０を制御して、混練機３２へ供給
する石炭灰量、生石灰量及び石膏量を調節する。本実施
形態では、生石灰の粉砕と石膏の粉砕とをミル５６で同
時に行う場合を示しているが、生石灰の粉砕と石膏の粉
砕とを別のミルで、個別に行うように構成する場合もあ
る。この場合は、実施の第３形態におけるように、石膏
は石炭灰の一部と混合されて粉砕されるように構成する
ことが好ましい。他の構成、作用は、実施の第１、３形
態の場合と同様である。
資材製造装置を示している。本実施形態は、石灰石又は
／及び貝殻を焼成して生石灰を製造する焼成炉５０を併
設したものである。一般に、石炭火力発電所は海に隣接
した地域に設けられており、冷却水としての海水の取出
口等から大量の貝殻が得られるので、この貝殻又は石灰
石を焼成炉５０（例えば、流動層炉、シャフト炉等）に
投入し、焼成して生石灰（ＣａＯ）を製造し、生石灰ホ
ッパ５２に一旦貯留する。この生石灰は粒子状であるの
で、粉砕した後に固化体製造プラント２０に供給する必
要がある。このため、生石灰ホッパ５２からの生石灰を
生石灰供給機５４によりミル５６（例えば、振動ミル、
ボールミル、ローラミル等）に供給し、同時に石膏ホッ
パ１６からの石膏を石膏供給機１８によりミル５６に供
給して粉砕し、石膏・生石灰ホッパ５８に一旦貯留した
後、石膏・生石灰供給機６０により固化体製造プラント
２０に供給する。品質管理装置２２は、サンプリングさ
れた石炭灰のＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比
を測定し、測定値に基づいて、ＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａ
ｌ2 Ｏ3）重量比が０．０６〜０．２の範囲の所定値と
なるように、かつ、石膏量が生石灰に換算した石灰の
０．２〜１．０倍の範囲の所定値となるように、供給機
２６、５４、１８、６０を制御して、混練機３２へ供給
する石炭灰量、生石灰量及び石膏量を調節する。本実施
形態では、生石灰の粉砕と石膏の粉砕とをミル５６で同
時に行う場合を示しているが、生石灰の粉砕と石膏の粉
砕とを別のミルで、個別に行うように構成する場合もあ
る。この場合は、実施の第３形態におけるように、石膏
は石炭灰の一部と混合されて粉砕されるように構成する
ことが好ましい。他の構成、作用は、実施の第１、３形
態の場合と同様である。
【００２５】図７は本発明の実施の第６形態による土木
資材製造装置を示している。本実施形態は、実施の第５
形態における品質管理装置２２の代りに、ボイラで燃焼
させる石炭の灰分のＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）
重量比から石炭に添加する石灰添加量及び石膏添加量を
決定し、添加量を制御する品質管理装置２２ａを設けた
ものである。他の構成及び作用は、実施の第２、５形態
の場合と同様である。
資材製造装置を示している。本実施形態は、実施の第５
形態における品質管理装置２２の代りに、ボイラで燃焼
させる石炭の灰分のＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）
重量比から石炭に添加する石灰添加量及び石膏添加量を
決定し、添加量を制御する品質管理装置２２ａを設けた
ものである。他の構成及び作用は、実施の第２、５形態
の場合と同様である。
【００２６】
【実施例】以下に、実施例及び比較例を示し、本発明の
特徴とするところをより一層明確にする。 実施例１ 表１に示すＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比が
０．０５８の石炭灰Ａ１００重量部に、消石灰４．６重
量部、ブレーン比表面積が３０００cm2 ／g の石膏３．
２重量部を加えて、ＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）
重量比を０．１０とした混合粉体１００重量部に対して
２６重量部の温水（５０℃）を加えて逆流式高速型混練
機で混練し、混練物を突き固め成形し、ついで、５０℃
で１５時間養生した後、９５℃で１５時間養生を行って
固化体を製造した。固化体の圧縮強度は１１５kg／cm2
であり、有害重金属溶出量も土壌環境基準を満足した。
特徴とするところをより一層明確にする。 実施例１ 表１に示すＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比が
０．０５８の石炭灰Ａ１００重量部に、消石灰４．６重
量部、ブレーン比表面積が３０００cm2 ／g の石膏３．
２重量部を加えて、ＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）
重量比を０．１０とした混合粉体１００重量部に対して
２６重量部の温水（５０℃）を加えて逆流式高速型混練
機で混練し、混練物を突き固め成形し、ついで、５０℃
で１５時間養生した後、９５℃で１５時間養生を行って
固化体を製造した。固化体の圧縮強度は１１５kg／cm2
であり、有害重金属溶出量も土壌環境基準を満足した。
【００２７】
【表１】
【００２８】実施例２ 表１に示すＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比が
０．０２５の石炭灰Ｂ１００重量部に、生石灰４．０重
量部、ブレーン比表面積が３０００cm2 ／g の石膏３．
０重量部を加えて、ＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）
重量比を０．０７２とした混合粉体を用いて、実施例１
と同じ条件で固化体を製造した。固化体の圧縮強度は１
００kg／cm2 であり、有害重金属溶出量も土壌環境基準
を満足した。
０．０２５の石炭灰Ｂ１００重量部に、生石灰４．０重
量部、ブレーン比表面積が３０００cm2 ／g の石膏３．
０重量部を加えて、ＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）
重量比を０．０７２とした混合粉体を用いて、実施例１
と同じ条件で固化体を製造した。固化体の圧縮強度は１
００kg／cm2 であり、有害重金属溶出量も土壌環境基準
を満足した。
【００２９】実施例３ 石炭灰の気流搬送過程に設けた品質管理装置を用いて、
採取した石炭灰Ｂの１０％スラリーのpHを自動測定した
ところ、１０．８であった。この値に基づいて、土木資
材製造装置の消石灰供給量及び石膏供給量をコントロー
ルした。詳しくは、石炭灰８５重量部に対し消石灰６重
量部を逆流式高速型混練機に供給し、排煙脱硫石膏３重
量部を石炭灰１５重量部とともに振動ミルで粉砕してブ
レーン比表面積を３０００cm2 ／g とした石膏混合物１
８重量部を上記混練機に供給し、混合粉体のＣａＯ／
（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比を０．０７９とした。
この混合粉体１００重量部に対して２４重量部の温水
（５０℃）を加えて混練し、混練物を低圧振動成形機で
０．５kg／cm2 Ｇの圧力で振動を加えながら、□４００
×１００H 〔mm〕の成形体とし、ついで、約４０℃で８
時間、９８℃で１５時間養生を行い、固化体を製造し
た。固化体の圧縮強度は１０７kg／cm2 であり、有害重
金属溶出量は土壌環境基準を満足した。
採取した石炭灰Ｂの１０％スラリーのpHを自動測定した
ところ、１０．８であった。この値に基づいて、土木資
材製造装置の消石灰供給量及び石膏供給量をコントロー
ルした。詳しくは、石炭灰８５重量部に対し消石灰６重
量部を逆流式高速型混練機に供給し、排煙脱硫石膏３重
量部を石炭灰１５重量部とともに振動ミルで粉砕してブ
レーン比表面積を３０００cm2 ／g とした石膏混合物１
８重量部を上記混練機に供給し、混合粉体のＣａＯ／
（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比を０．０７９とした。
この混合粉体１００重量部に対して２４重量部の温水
（５０℃）を加えて混練し、混練物を低圧振動成形機で
０．５kg／cm2 Ｇの圧力で振動を加えながら、□４００
×１００H 〔mm〕の成形体とし、ついで、約４０℃で８
時間、９８℃で１５時間養生を行い、固化体を製造し
た。固化体の圧縮強度は１０７kg／cm2 であり、有害重
金属溶出量は土壌環境基準を満足した。
【００３０】実施例４ 実施例３における固化体をインパクトクラッシャで破砕
し、クラッシャランＣ−４０相当の粒状固化体を得た。
粒状固化体の修正ＣＢＲは１０５％、すり減り減量は３
５％で、砕石路盤材規格を満足した。なお、クラッシャ
ランＣ−４０とは、クラッシャ（破砕機）で割った（破
砕した）後の粒状体で、最大粒径が４０mmで路盤材等に
用いられる材料のことを言う。
し、クラッシャランＣ−４０相当の粒状固化体を得た。
粒状固化体の修正ＣＢＲは１０５％、すり減り減量は３
５％で、砕石路盤材規格を満足した。なお、クラッシャ
ランＣ−４０とは、クラッシャ（破砕機）で割った（破
砕した）後の粒状体で、最大粒径が４０mmで路盤材等に
用いられる材料のことを言う。
【００３１】比較例１ 本比較例は、石膏添加量が本発明における範囲より少な
い場合の例である。表１に示す石炭灰Ａ１００重量部
に、消石灰４．６重量部、石膏０．５重量部を加えて、
実施例１と同じ方法で固化体を製造した。固化体の圧縮
強度は６０kg／cm2 であり、有害重金属溶出量はＣｒ6+
が０．０６mg／l で、土壌環境基準値の０．０５mg／l
を越えた。
い場合の例である。表１に示す石炭灰Ａ１００重量部
に、消石灰４．６重量部、石膏０．５重量部を加えて、
実施例１と同じ方法で固化体を製造した。固化体の圧縮
強度は６０kg／cm2 であり、有害重金属溶出量はＣｒ6+
が０．０６mg／l で、土壌環境基準値の０．０５mg／l
を越えた。
【００３２】比較例２ 本比較例は、ＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比
が本発明における範囲より少ない場合の例である。表１
に示す石炭灰Ｂ１００重量部に、消石灰３．０重量部、
石膏２．０重量部を加えた混合粉体のＣａＯ／（ＳｉＯ
2 ＋Ａｌ2 Ｏ3）重量比を０．０５２とし、実施例１と
同じ方法で固化体を製造した。固化体の圧縮強度は４３
kg／cm2 であり、有害重金属溶出量は、Ｓｅが０．０１
５mg／lで土壌環境基準値の０．０１mg／l を越えた。
が本発明における範囲より少ない場合の例である。表１
に示す石炭灰Ｂ１００重量部に、消石灰３．０重量部、
石膏２．０重量部を加えた混合粉体のＣａＯ／（ＳｉＯ
2 ＋Ａｌ2 Ｏ3）重量比を０．０５２とし、実施例１と
同じ方法で固化体を製造した。固化体の圧縮強度は４３
kg／cm2 であり、有害重金属溶出量は、Ｓｅが０．０１
５mg／lで土壌環境基準値の０．０１mg／l を越えた。
【００３３】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 石炭灰を主原料とする固化体の製造時の石灰添
加量及び石膏添加量を、石炭灰のＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋
Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比が一定値になるように、かつ、石膏
量が生石灰の一定倍になるように制御して適正量とする
ことにより、効率よく目標強度の固化体を得ることがで
きる。 （２） 固化体製造時の石灰添加量及び石膏添加量を適
正量（最小量）とすることで、固化体製造コストを最小
限に抑えることができる。また、相対的に大量の石炭灰
を処理することができる。 （３） 多炭種灰に対応することができ、石炭灰性状に
よらず所定品質の固化体が安定的に得られ、路盤材、埋
立資材等の土木資材として有効利用することができる。 （４） 固化体製造時に必要な石灰、燃料等を石炭焚火
力発電所からの廃棄物でまかなうように構成する場合
は、発電所のゼロエミッションを図ることができる。
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 石炭灰を主原料とする固化体の製造時の石灰添
加量及び石膏添加量を、石炭灰のＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋
Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比が一定値になるように、かつ、石膏
量が生石灰の一定倍になるように制御して適正量とする
ことにより、効率よく目標強度の固化体を得ることがで
きる。 （２） 固化体製造時の石灰添加量及び石膏添加量を適
正量（最小量）とすることで、固化体製造コストを最小
限に抑えることができる。また、相対的に大量の石炭灰
を処理することができる。 （３） 多炭種灰に対応することができ、石炭灰性状に
よらず所定品質の固化体が安定的に得られ、路盤材、埋
立資材等の土木資材として有効利用することができる。 （４） 固化体製造時に必要な石灰、燃料等を石炭焚火
力発電所からの廃棄物でまかなうように構成する場合
は、発電所のゼロエミッションを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態による石炭灰を主原料
とする土木資材の製造装置を示す概略構成図である。
とする土木資材の製造装置を示す概略構成図である。
【図２】図１における固化体製造プラントの一例を示す
概略構成図である。
概略構成図である。
【図３】本発明の実施の第２形態による石炭灰を主原料
とする土木資材の製造装置を示す概略構成図である。
とする土木資材の製造装置を示す概略構成図である。
【図４】本発明の実施の第３形態による石炭灰を主原料
とする土木資材の製造装置を示す概略構成図である。
とする土木資材の製造装置を示す概略構成図である。
【図５】本発明の実施の第４形態による石炭灰を主原料
とする土木資材の製造装置を示す概略構成図である。
とする土木資材の製造装置を示す概略構成図である。
【図６】本発明の実施の第５形態による石炭灰を主原料
とする土木資材の製造装置を示す概略構成図である。
とする土木資材の製造装置を示す概略構成図である。
【図７】本発明の実施の第６形態による石炭灰を主原料
とする土木資材の製造装置を示す概略構成図である。
とする土木資材の製造装置を示す概略構成図である。
１０ ボイラ １２ 電気集塵機 １４ 脱硫装置 １６ 石膏ホッパ １８ 石膏供給機 ２０ 固化体製造プラント ２２、２２ａ 品質管理装置 ２４ 石炭灰ホッパ ２６、４２ 石炭灰供給機 ２８ 石灰ホッパ ３０、４４ 石灰供給機 ３２ 混練機 ３４ 成形機 ３６ 養生装置 ３８ 破砕機 ４０、５６ ミル ４６ 石膏混合物ホッパ ４８ 石膏混合物供給機 ５０ 焼成炉 ５２ 生石灰ホッパ ５４ 生石灰供給機 ５８ 石膏・生石灰ホッパ ６０ 石膏・生石灰供給機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ０４Ｂ 22:14） (56)参考文献 特開 昭56−155064（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−93620（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−92560（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−156971（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−262276（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 7/00 - 28/36 B09B 3/00
Claims (10)
- 【請求項１】 石炭灰にＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ
3 ）重量比が水和反応が十分に進行し、かつＳｉＯ 2 及
びＡｌ 2 Ｏ 3 不足とならない範囲である０．０６〜０．
２となるように石灰を加えて調整混合物とするととも
に、この調整混合物に水和反応が十分に進行し、かつ未
反応の石膏が残存しない範囲である生石灰に換算した石
灰の０．２〜１．０倍の重量の石膏を加えて石膏調整混
合物とし、同時にこの石膏調整混合物に混練水を加えて
混練した後、混練物を成形し、ついで、成形物を常温〜
５５℃で養生した後、水蒸気養生して、最低限の添加材
量で高強度の固化体を得ることを特徴とする石炭灰を主
原料とする土木資材の製造方法。 - 【請求項２】 固化体を破砕して、粒径４０mm以下の粒
状固化体とする請求項１記載の石炭灰を主原料とする土
木資材の製造方法。 - 【請求項３】 混練水として、３０〜６０℃の温水を用
いる請求項１又は２記載の石炭灰を主原料とする土木資
材の製造方法。 - 【請求項４】 石炭灰に添加する石灰及び石膏の量を、
ボイラで燃焼させる石炭の灰分のＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋
Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比に基づいて制御する請求項１、２又
は３記載の石炭灰を主原料とする土木資材の製造方法。 - 【請求項５】 石炭灰をホッパ下又は気流搬送過程で採
取し、石炭灰のＣａＯ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量
比の測定を行い、該測定値に基づいて石灰及び石膏の添
加量を制御する請求項１〜４のいずれかに記載の石炭灰
を主原料とする土木資材の製造方法。 - 【請求項６】 石膏として、排煙脱硫装置から得られた
石膏を用い、この石膏を石炭灰の一部又は石灰の一部と
ともに粉砕して、ブレーン比表面積を２５００cm2 ／g
以上としたものを石炭灰に添加する請求項１〜５のいず
れかに記載の石炭灰を主原料とする土木資材の製造方
法。 - 【請求項７】 石灰として、石灰石及び貝殻の少なくと
もいずれかを焼成して生石灰とし、この生石灰を粉砕し
てブレーン比表面積を２５００cm2 ／g 以上としたもの
を用いる請求項１〜６のいずれかに記載の石炭灰を主原
料とする土木資材の製造方法。 - 【請求項８】 石炭焚ボイラからの排ガスを導入して排
ガス中に含まれる石炭灰を捕集する集塵機と、捕集され
た石炭灰を導入し石灰、石膏及び水とともに混練する混
練機と、混練機からの混練物を成形する成形機と、成形
機からの成形物を養生する養生装置とを備えた石炭灰処
理装置において、 ホッパ又は気流搬送過程で採取された石炭灰のＣａＯ／
（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比の測定を行う品質管理
装置を設け、この品質管理装置により石炭灰に添加する
石灰及び石膏の量を制御することができるように、この
品質管理装置と石灰供給機及び石膏供給機とが連動接続
されて、石炭灰−石灰−石膏系混合物からなる固化体を
得るようにしたことを特徴とする石炭灰を主原料とする
土木資材の製造装置。 - 【請求項９】 石炭焚ボイラからの排ガスを導入して排
ガス中に含まれる石炭灰を捕集する集塵機と、捕集され
た石炭灰を導入し石灰、石膏及び水とともに混練する混
練機と、混練機からの混練物を成形する成形機と、成形
機からの成形物を養生する養生装置とを備えた石炭灰処
理装置において、 前記石炭焚ボイラで燃焼させる石炭の炭種の灰分組成か
らＣａＯ／（ＳｉＯ2＋Ａｌ2 Ｏ3 ）重量比を計算し石
炭灰に添加する石灰及び石膏の量を決定する品質管理装
置を設け、この品質管理装置により石炭灰に添加する石
灰及び石膏の量を制御することができるように、この品
質管理装置と石灰供給機及び石膏供給機とが連動接続さ
れて、石炭灰−石灰−石膏系混合物からなる固化体を得
るようにしたことを特徴とする石炭灰を主原料とする土
木資材の製造装置。 - 【請求項１０】 養生装置の後流に、養生物を破砕する
ための破砕機を設けて、石炭灰−石灰−石膏混合物から
なる粒状の固化体を得るようにした請求項８又は９記載
の石炭灰を主原料とする土木資材の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30644897A JP3200811B2 (ja) | 1997-10-20 | 1997-10-20 | 石炭灰を主原料とする土木資材の製造方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30644897A JP3200811B2 (ja) | 1997-10-20 | 1997-10-20 | 石炭灰を主原料とする土木資材の製造方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11116292A JPH11116292A (ja) | 1999-04-27 |
| JP3200811B2 true JP3200811B2 (ja) | 2001-08-20 |
Family
ID=17957131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30644897A Expired - Fee Related JP3200811B2 (ja) | 1997-10-20 | 1997-10-20 | 石炭灰を主原料とする土木資材の製造方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3200811B2 (ja) |
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| WO2001032324A1 (fr) * | 1999-11-04 | 2001-05-10 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Procede de traitement des cendres de combustion de charbon et procede de desulfuration |
| JP4524721B2 (ja) * | 2000-04-10 | 2010-08-18 | 株式会社前田先端技術研究所 | 籾殻灰等を含有するセメント組成物 |
| JP3773793B2 (ja) * | 2001-01-09 | 2006-05-10 | 財団法人石炭利用総合センター | 石炭灰を原料とする固化体の品質制御方法及び装置 |
| JP4725302B2 (ja) * | 2005-11-21 | 2011-07-13 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 溶出成分含有物質の処理方法ならびに安定化資材およびその製造方法 |
| JP5081426B2 (ja) * | 2006-10-25 | 2012-11-28 | 川崎重工業株式会社 | 石炭灰を原料とする粒状固化体の製造方法及びその装置 |
| JP5765527B2 (ja) * | 2011-03-24 | 2015-08-19 | 東京電力株式会社 | 保水性路盤材用固化体の製造方法 |
| JP5888765B2 (ja) * | 2011-03-30 | 2016-03-22 | 一般財団法人電力中央研究所 | 石炭灰の圧密造粒装置 |
| CN103419271A (zh) * | 2012-05-23 | 2013-12-04 | 北京航空航天大学 | 一种硅酸钙板的制备方法 |
| JP6230040B2 (ja) * | 2013-03-29 | 2017-11-15 | 一般財団法人電力中央研究所 | 混練物の固化体製造装置 |
| JP2016222494A (ja) * | 2015-05-29 | 2016-12-28 | 一般財団法人電力中央研究所 | 石炭灰固化物の製造方法 |
| CN105459258B (zh) * | 2016-01-11 | 2017-08-25 | 河北榆构建材有限公司 | Pc构件生产线 |
| JP6733345B2 (ja) * | 2016-06-20 | 2020-07-29 | 宇部興産株式会社 | 石炭灰の処理方法 |
| CN106734064B (zh) * | 2016-11-29 | 2023-08-04 | 贵阳开磷化肥有限公司 | 一种湿法磷酸产出的磷石膏无害化处理装置及其方法 |
| CN111605062B (zh) * | 2019-09-10 | 2021-08-13 | 北新集团建材股份有限公司 | 一种石膏基装饰材料成型系统及成型方法 |
| CN110877416A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-03-13 | 江苏一夫科技股份有限公司 | 一种半水石膏和添加剂的混合装置 |
-
1997
- 1997-10-20 JP JP30644897A patent/JP3200811B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH11116292A (ja) | 1999-04-27 |
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