JP3435497B2 - 活性化フライアッシュ及びその製造方法 - Google Patents

活性化フライアッシュ及びその製造方法

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JP3435497B2 JP25702693A JP25702693A JP3435497B2 JP 3435497 B2 JP3435497 B2 JP 3435497B2 JP 25702693 A JP25702693 A JP 25702693A JP 25702693 A JP25702693 A JP 25702693A JP 3435497 B2 JP3435497 B2 JP 3435497B2
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徳明 曽根
肇 永山
輝彦 草野
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    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/36Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/43Heat treatment, e.g. precalcining, burning, melting; Cooling
    • C04B7/44Burning; Melting
    • C04B7/4407Treatment or selection of the fuel therefor, e.g. use of hazardous waste as secondary fuel ; Use of particular energy sources, e.g. waste hot gases from other processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B7/00Hydraulic cements
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、活性化フライアッシ
ュ及びその製造方法に関するもので、更に述べると、資
源有効活用のため発電所で微粉炭を燃焼する際、微粉炭
にカルシウム分を添加することにより活性化フライアッ
シュを得るものである。
【0002】
【従来の技術】フライアッシュ(石炭灰)は、フライア
ッシュセメントの混合材として従来使用されているが、
このセメントは、普通ポルトランドセメントに比べ強度
発現は遅いが水和反応に伴う亀裂の発生が少ないという
特徴がある。そのため、該フライアッシュは、この特徴
を生かしてマスコンクリート用に使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】発電所で発生する石炭
灰は、その約半分が利用されず投棄されているが、投棄
場所の確保が困難になってきており、今後設置される火
力発電設備に対してはその有効活用が義務付けられてい
る。そのため、石炭灰のリサイクル技術開発が重要、か
つ、緊急な課題となっている。
【0004】フライアッシュの有効活用としてフライア
ッシュセメントはその課題解決の1つである。しかし、
前述の通りフライアッシュセメントは優れた特徴を有し
ているが、普通ポルトランドセメントに比べ強度発現が
遅いため、その使用範囲が限定されセメント消費量全体
の1〜2%程度しかなく、資源リサイクルの面からフラ
イアッシュの使用量も僅かな量となっている。
【0005】この発明は上記事情に鑑み、フライアッシ
ュの活性化を図ることを目的とする。
【0006】本発明者は、フライアッシュセメントが、
ポルトランドセメントに比べ、強度発現が遅くなる原因
を知るため、種々の実験、研究を繰り返したところ、次
のことを知得した。
【0007】即ち、海外の亜炭やかっ炭を燃料としてい
る火力発電所の石炭灰のある物は、セメントに混合して
得たコンクリートが通常のフライアッシュセメントのコ
ンクリートより強い初期強度を示していることが分かっ
た。そこで、これらの通常のフライアッシュセメントコ
ンクリートより強い初期強度を示すフライアッシュセメ
ントのフライアッシュの成分を調べたところ、通常のフ
ライアッシュに比較し、カルシウム分が多いことを突き
止めた。
【0008】そこで、国内で使用されている燃料炭に石
灰石を加え混合粉砕し、その微分炭をボイラで燃焼し、
発生したフライアッシュを用いてフライアッシュ混合セ
メントとしモルタル強さ試験を行なった。その結果、あ
る範囲割合のカルシウム分を含有するフライアッシュ混
合セメントは通常のものより高い初期モルタル強さを得
られることがわかった。
【0009】この高強度モルタル強さの得られた要因
は、微粉炭がボイラ火炉内で燃焼する際、その高温下で
微粉炭の灰分と添加カルシウム源が化学反応し、何らか
の活性化成分鉱物を形成していると思われる。
【0010】一方、カルシウム源の割合がある範囲を超
えると、ボイラ火炉で微粉炭の灰分と添加カルシウム源
が反応しきれずに未燃分即ち遊離石灰(F.LIME)
として石炭灰中に残ってしまい、添加カルシウムの効果
が低減してゆくこともわかった。
【0011】以上の研究結果を要約すると、発電所用ボ
イラで発生するフライアッシュを活性化させるには、フ
ライアッシュ中のカルシウムの割合をCaOで10〜3
5%、好ましくは15〜30%に調整することが必要で
ある。
【0012】この発明は、石炭にカルシウム含有の産業
廃棄物を加えて混合粉砕して混合粉砕燃料を形成し、該
燃料を燃焼すること、により前記目的を達成しようとす
るものである。
【0013】
【作用】石炭にカルシウム含有の産業廃棄物を加えて混
合粉砕して混合粉砕燃料を形成し、該燃料を燃焼させる
と、微粉炭の灰分とカルシウム含有の産業廃棄物とが化
学反応し、活性化したフライアッシュが発生する。
【0014】
【実施例】この発明の実施例を添付図面により説明す
る。電力会社で使用している石炭の一般的な輸入炭Pを
第1供給機1からボールミル3に供給するとともに、カ
ルシウム源、例えば、石灰石Kを第2供給機2からボー
ルミル3に供給する。
【0015】この輸入炭Pとして、例えば、カナダ炭
A、中国炭B、豪州炭Cを用いるが、各輸入炭から発生
するフライアッシュFAは表1に示す通りの化学成分
(%)である。
【0016】
【表1】
【0017】カルシウム源Kとして、石灰石の他、ポル
トランドセメントクリンカ、セメントダスト、コンクリ
ートスラッジ、コンクリート廃材、等のカルシウム含有
の産業廃棄物、を使用することもできる。
【0018】ボールミル3で輸入炭Pと石灰石Kとを混
合しながら、88μm残分10%以下に粉砕して混合粉
砕燃料Mにし、該燃料Mをボイラ4のバーナ5に吹き込
み燃焼させる。
【0019】ボイラ4の燃焼により蒸気エネルギが発電
機6に供給され発電を開始する。ボイラ4の節炭器、エ
アヒータ、電気集塵器で捕集されたフライアッシュFA
は、混合機7に送られ、そこでセメントSと混合されフ
ライアッシュセメントとなる。図2において、20は分
級機、21はバッグフイルタ、22はEP、23はフラ
イアッシュセメント、25は煙突、をそれぞれ示す。
【0020】表2は、カルシウム源を調整したフライア
ッシュ15%含むフライアッシュセメントをJIS−5
201によるモルタル強さで測定した結果を示す。
【0021】
【表2】
【0022】図2は、表2のフライアッシュ中のカルシ
ウムCaO(%)とモルタル強さ(kg/cm2)の関
係を示す。この図2では、フライアッシュFA中のカル
シウム分(CaO%)を徐々に増加し10%を越える
と、従来のフライアッシュセメントのモルタル強さに比
し3d、7d、28dともに、モルタル強さが増加して
くる。しかし、カルシウム(%)として30%を超える
と、3d、7d、8dともにモルタル強さが徐々に低下
の傾向を示している。
【0023】この原因はフライアッシュFA中の遊離石
灰(F.lime)の割合が大きくなったためと考えら
れる。即ち、表2に示すようにカルシウム源としてCa
Oで現した成分30%位からフライアッシュ中の遊離石
灰が増加しており、この遊離石灰がモルタルの凝結終了
後にも水和するため、モルタル強さを下げていると考え
られる。
【0024】又、フライアッシュ中の遊離石灰の増加原
因はボイラ火炉における温度と滞留時間から、石炭に添
加されたカルシウム源としての石灰石が石炭燃焼時に石
炭灰と十分反応できずフライアッシュを活性化させる鉱
物に反応できなかったためである。なお、NPCは普通
ポルトランドセメント、A−O、B−O、C−Oはフラ
イアッシュ15%のフライアッシュセメント、をそれぞ
れ示す。
【0025】以上の実験により、フライアッシュFAの
カルシウム源Kは10%〜35%、好ましくは、15%
〜25%に調整すると、活性化したフライアッシュを得
ることができることがわかった。
【0026】
【発明の効果】この発明は、以上の様に構成したので、
活性化したフライアッシュを得ることができる。そのた
め、該フライアッシュをセメントに混合してフライアッ
シュセメントにすると、その初期圧縮強さが従来例に比
べ大幅に強くなり、28dのモルタル強さは、普通のポ
ルトランドセメントと略同じ強さとなる。
【0027】その結果、フライアッシュセメントは、ポ
ルトランドセメントと略同様に使用できるので、フライ
アッシュの有効利用範囲を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す図である。
【図2】フライアッシュ中のカルシウムCaO成分とモ
ルタル強さとの関係を示す図である。
【符号の説明】
1 第1供給機 2 第2供給機 3 粉砕機 4 ボイラ 5 バーナ 6 発電機 7 混合機 FA フライアッシュ P 輸入炭 K カルシウム源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 草野 輝彦 東京都中央区銀座6丁目15番1号 電源 開発株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−190288(JP,A) 特開 平1−163511(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 2/00 - 32/02 C04B 40/00 - 40/06 F23B 7/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】石炭にカルシウム含有の産業廃棄物を加え
    て混合粉砕して混合粉砕燃料を形成した後該燃料を燃焼
    させることを特徴とする活性化フライアッシュの製造方
    法。
  2. 【請求項2】輸入炭とカルシウム含有の産業廃棄物とを
    粉砕機に供給して混合粉砕燃料を形成した後、該燃料を
    ボイラに供給して燃焼させることを特徴とする活性化フ
    ライアッシュの製造方法。
  3. 【請求項3】カルシウム含有の産業廃棄物が、コンクリ
    ート廃棄物であることを特徴とする請求項1、又は、2
    記載の活性化フライアッシュの製造方法。
  4. 【請求項4】石炭にカルシウム源を加えて混合粉砕して
    混合粉砕燃料を形成した後、該燃料を燃焼することによ
    り製造されるフライアッシュであって、 カルシウムが10〜35%含有されてい ることを特徴と
    する活性化フライアッシュ。
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