JP3579747B2 - 人工骨材製造方法及び人工骨材製造用冷却装置 - Google Patents
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Description
この発明は、人工骨材製造方法及び人工骨材製造用冷却装置に関するもの である。
【0002】
【従来の技術】
火力発電所の石炭燃焼により排出される石炭灰(フライアッシュ)から人工骨材を製造する方法は種々ある。その方法の一つとして、骨材の主成分である石炭灰にバインダであるベントナイト、水ガラス等を添加して所望の粒度の造粒物に形成し、該造粒物をロータリキルンによって1100〜1400℃の軟化温度近傍の温度で焼成すると共に、900〜1300℃の高温となった該造粒物を冷却機で冷却して人工骨材を製造する方法がある。
【0003】
この高温造粒物を冷却するための冷却装置として、ロータリクーラが用いられている。このクーラは、高温焼成物の冷却を目的とするため、高温物の放熱を促進させる構造を採用すると共に、冷気通風等により冷却効果を高めている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来例の冷却装置は、前述のように高温焼成物の冷却を目的とするため高温物の放熱を促進させる構造を採用していると共に、冷気通風等により冷却効果を高めている。
【0005】
しかし、従来例の冷却装置では、ロータリキルンより排出された900〜1300℃の高温造粒物に対して高温部で急冷却となり、造粒物の表面と中心部の温度差による熱歪みが生じ、造粒物に熱歪みによる亀裂が生じる。
その結果、骨材の圧潰強度は低下し、脆い骨材となる。
【0006】
この発明は、上記事情に鑑み、熱歪みを生じないように、高温の人工骨材原料からなる造粒物を冷却することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、熱歪みの原因を究明するため、次の実験を行った。
(1)石灰石にバインダとしてベントナイト5重量部を内割で添加し、この合量100重量部に水20重量部を加えて造粒し人工骨材用造粒物を製造した。 (2)電気炉を用いてこの造粒物の冷却条件の検討を行った。
表1は、前記造粒物を1300℃で焼成し、次いで1300℃から取り出す温度までの冷却速度を50℃/分と30℃/分に変えて冷却し、夫々の焼成物の強度を測定した結果である。
【表1】
【0008】
いずれの冷却速度においても電気炉からの取り出し温度を600℃〜700℃以下にすると強度は十分高い値に保たれていることがわかる。
【0009】
表2は、電気炉からの取り出し温度を600℃と一定にし冷却速度を20℃/分、30℃/分、40℃/分、50℃/分、60℃/分、70℃/分、80℃/分に変え、冷却した場合の造粒物の強度を示す。冷却速度が50℃/分〜60℃/分以下にすることにより強度は高い値に保たれる。
【表2】
【0010】
以上により、ロータリキルンにより焼成された1300℃〜900℃の高温造粒物は、少なくとも600℃までの冷却速度を60℃/分以下にすれば、造粒物の表面と中心部の温度差による熱歪の発生が防止でき、従って、熱歪に起因する亀裂は発生しないことがわかった。
【0011】
そこで、本発明者は、本発明を次のように構成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。
高温の人工骨材原料からなる造粒物を冷却する装置であって;該装置が、前記造粒物を急冷許容温度になる迄、冷却速度が60℃/分〜20℃/分となる様に徐冷する予冷却手段と;該予冷却手段から供給される前記造粒物を急冷する本冷却手段と;を備えていることを特徴とする人工骨材製造用冷却装置。
【0012】
【作用】
ロータリキルンから予冷却手段に供給された高温造粒物は、熱歪みが発生しないように徐々に冷却され急冷許容温度になる。急冷許容温度になった該造粒物は更に本冷却機に供給されて急冷され製品となる。
【0013】
この発明の第1実施例を図1、図2により説明する。造粒されたフライアッシュ等の人工骨材原料Wをロータリキルン1により900〜1300℃に燃焼した後、該原料W1を排出口2から冷却装置Sに供給して冷却する。
【0014】
この冷却装置Sは二段式冷却機であり、ロータリキルン1の排出口2に接続する低速回転冷却機3と、該低速回転冷却機3に接続する高速回転冷却機5とから構成されている。
【0015】
低速回転冷却機3は、ロータリキルン1から供給される高温の人工骨材原料W1を急速冷却許容温度まで徐々に冷却する所謂予冷却手段である。ここで急冷却許容温度とは、該原料W1を急激に冷却してもその表面と中心部の温度差による熱歪みが発生しなくなる温度であり、実験によると、この温度は600度以下である。
【0016】
この低速回転冷却機3の内面3aには、該原料W2を保温するために断熱材4が張設されている。ロータリキルン1から供給された高温、例えば、1300〜900℃の該原料W1は該冷却機3が低速回転であるため、高充填となり保温されるとともに、前記断熱材4により保温されるので、徐々に冷却される。
【0017】
この時、該冷却機3の回転速度は冷却速度が、60℃/分以下に維持されるが、例えば、60℃/分〜20℃/分となる様に制御される。
【0018】
低速回転冷却機3で急冷許容温度迄徐冷された該原料W2は、高速回転冷却機5に供給されて急激に冷却され製品W4となる。この高速回転冷却機5は、該原料W3を急冷却する所謂本冷却手段で、例えば、ロータリクーラやグレートクーラ等が用いられる。
【0019】
なお、Bは、ロータリキルン1内の原料W1を加熱するバーナ、Gは徐冷却期間、Hは急冷却期間を、それぞれ示す。
【0020】
この発明の第2実施例を図3により説明する。この実施例と第1実施例との相違点は、冷却装置Cが充填層式冷却機であり、ロータリキルン1の排出口2に接続する充填層10と、該充填層10に接続する高速回転冷却機5と、から構成されていることである。この充填層10には、エア供給器12とプッシャ13とが設けられている。エア供給器12は、充填層10内に冷却温度調節エアを供給する手段であり、この調節エアは堆積により冷却速度が低下する該原料W2の冷却速度を60℃/分を越えない程度に冷却を促進させる。プッシャ13は矢印A13方向に移動させることにより充填層10から本冷却機15内に該原料W2を押し出すもので、例えば、油圧、又は電動式のプッシャが用いられる。
【0021】
ロータリキルン1より排出された該原料W1は、充填層10内に落下し、堆積する。該堆積した該原料W2は充填層10の下部より流入する冷却温度調節エアにより冷却速度を60℃/分〜20℃/分に調節されながら600℃迄徐々に冷却される。
【0022】
このようにして600℃迄冷却された該原料W2は、プッシャ13により充填層10より押し出されて本冷却機15内に排出され、急冷却されて製品W4となる。この本冷却機15として、例えば、ロータリ式又はグレート式クーラが採用される。なお、矢印A15はクーラ15内に流入するエアを示す。
【0023】
この発明の第3実施例を図4、図5により説明する。
この実施例と第1実施例との相違点は、冷却装置Cが滞留遮蔽板式冷却機であり、ロータリクーラ35の入口35a側に、該原料W2の保温を目的とする断熱材34と、該原料W2の流下を妨げる遮蔽板、例えば、ダムリング36と、滞留した該原料W2をかき揚げる羽根37と、を備えていることである。
【0024】
ロータリキルン1より排出された該原料W1は、ロータリクーラ35の入口35a側のダムリング36により流下を阻止されて滞留し、自熱で保温徐冷となる。この時、断熱材34は、ロータリクーラ35の外部への熱の放散を抑えるので、該原料W2は徐々に冷却される。
【0025】
この滞留している該原料W2は羽根37により掻揚られて流下するので、ショートパス、即ち、遮蔽板36近傍に該原料W2が滞留した場合に下層側の該原料W2は、遮蔽板36を越えることができなくなり排出されにくくなるとともに、後から堆積する新たな該原料W2が優先的に遮蔽板36を乗り越えて排出されてしまう現象、を阻止することができる。そのため、該原料W2は徐冷された後、スムーズに流下し、遮蔽板36aより下流側において急激に冷却されて製品W4になる。
【0026】
この発明の第4実施例を図6〜図8により説明する。この実施例と第3実施例との相違点は、冷却装置Cが滞留コーン式冷却機であり、ロータリクーラ45の中央部45c内面に設けられた円環状遮蔽板41と、該円環状遮蔽板41の内側に配設された羽根47と、該ロータリクーラ45の入口45aから円環状遮蔽板41にかけて同心状に配設された滞留コーン40と、該コーン40に対向するロータリクーラ45の内面に張設された断熱材44と、該コーン40の底部40a外周に設けられた1又は複数の開口部48と、を備えていることである。
【0027】
ロータリキルン1より排出された高温原料W1が入口45aに供給されると、該原料W2は円環状遮蔽板41により規制され、滞留コーン40の底部40a外周に滞留し保温冷却される。
【0028】
この時、該原料W2は断熱材44によりロータリクーラ45の外部への熱放散を抑えられるので徐々に冷却されるとともに、羽根47によりかき上げられながら回転し、開口部48より滞留コーン40内に落下した後、該ロータリクーラ45の出口45b側に流下しながら急冷却され製品W4となる。
【0029】
なお、ロータリクーラの出口45bから入口45aに向かって冷却エアA45が流入するが、この冷却エアA45は、滞留コーン40の内側を通るので、該原料W2の急冷却を防止することができる。
【0030】
【発明の効果】
この発明は、以上の様に構成したので、高温人工骨材原料からなる造粒物は、急冷許容温度になるまで徐冷された後、急冷却される。そのため、該造粒物の表面と中心部の温度差による熱歪みが発生しないので、人工骨材に亀裂が生じない。従って、該骨材の圧潰強度は低下しないので、強い人工骨材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施例を示す縦断面図である。
【図2】徐冷期間及び急冷期間と温度との関係を示す図である。
【図3】本発明の第2実施例を示す縦断面図である。
【図4】本発明の第3実施例を示す縦断面図である。
【図5】図4のV−V線断面図である。
【図6】本発明の第4実施例を示す縦断面図である。
【図7】図6のVII−VII線断面拡大図である。
【図8】図7の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
1 ロータリキルン
3 低速回転冷却機
4 断熱材
5 高速回転冷却機
10 充填層
36 遮蔽版
40 滞留コーン
Claims (11)
- 高温の人工骨材原料からなる造粒物を冷却する装置であって;
該装置が、前記造粒物を急冷許容温度になる迄、冷却速度が60℃/分〜20℃/分となる様に徐冷する予冷却手段と;
該予冷却手段から供給される前記造粒物を急冷する本冷却手段と;
からなることを特徴とする人工骨材製造用冷却装置。 - ロータリキルンから供給される高温造粒物を本冷却機により冷却する装置であって;
該ロータリキルンと本冷却機との間に前記造粒物を急冷許容温度になる迄徐冷する予冷却手段を設けたことを特徴とする人工骨材製造用冷却装置。 - 急冷許容温度が、600℃であることを特徴とする請求項1、又は、2記載の人工骨材製造用冷却装置。
- 予冷却手段が、前記造粒物を600℃になる迄60℃/分〜20℃/分の割合で徐冷することを特徴とする請求項1、又は、2記載の人工骨材製造用冷却装置。
- 高温の人工骨材原料からなる造粒物を冷却する装置であって;
該装置が、該造粒物を急冷許容温度になる迄徐冷する低速回転冷却機と、該低速回転冷却機から供給される該造粒物を急冷する高速回転冷却機と、からなる2段式冷却機であることを特徴とする人工骨材製造用冷却装置。 - 高温の人工骨材原料からなる造粒物を冷却する装置であって;
該装置が、堆積せしめた前記造粒物を温度調節エアにより急冷許容温度迄徐冷する充填層と、該充填層から供給される該造粒物を急冷する本冷却機と、からなる充填層式冷却機であることを特徴とする人工骨材製造用冷却装置。 - 本冷却機が、ロータリクーラ又はグレートクーラであることを特徴とする請求項6記載の人工骨材製造用冷却装置。
- 高温の人工骨材原料からなる造粒物を冷却する装置であって;
該装置が、入口側に設けた遮蔽板により該造粒物を滞留させ急冷許容温度になる迄徐冷し、その後急冷却する滞留遮蔽板式ロータリクーラあることを特徴とする人工骨材製造用冷却装置。 - ロータリクーラの内面に、その入口から遮蔽板にかけて該造粒物を保温するための断熱材を張設したことを特徴とする請求項8記載の人工骨材製造用冷却装置。
- 高温の人工骨材原料からなる造粒物を冷却する装置であって;
該装置が、入口側から出口側に広がるように設けた滞留コーンにより該造粒物を滞留させ急冷許容温度になる迄徐冷した後、急冷却する滞留コーン式ロータリクーラであることを特徴とする人工骨材製造用冷却装置。 - 高温の人工骨材原料からなる造粒物を冷却して人工骨材を製造する方法であって;
前記造粒物を急冷許容温度になる迄、冷却速度が60℃/分〜20℃/分となる様に徐冷する予冷却工程と;
該予冷却工程で徐冷された前記造粒物を急冷する本冷却工程と;
からなることを特徴とする人工骨材製造方法。
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