JP3581707B2 - 石炭灰の処理方法 - Google Patents
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- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、セメント、コンクリートや建材の原料等に用いられる石炭灰（フライアッシュ）の処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
石炭灰は微粉炭焚きボイラ等から発生するが、この石炭灰の中には未燃炭分が含まれている。この未燃炭分は、石炭灰を利用する上で次のような問題を引き起こす。例えば、セメント混和材として石炭灰を利用する場合、石炭灰中に未燃炭分が含まれていると、コンクリート混練時に高価な空気連行剤（ＡＥ剤）が未燃炭分に吸収されるため、多量の空気連行剤が必要になる。また人工軽量骨材等の原料として石炭灰を使用する場合、原料中に多くの未燃炭分が含まれていると、骨材等の強熱減量（Ｉｇ−Ｌｏｓｓ）が大きくなる。
【０００３】
そのため、未燃炭分の少ない石炭灰だけをコンクリートの原料等に利用し、未燃炭分の多く含まれている石炭灰は利用されず産業廃棄物として捨てられる。しかし、建材等の原料として有効な石炭灰を廃棄することは不経済であり、またその廃棄処理には多くの費用が必要となる。
【０００４】
そこで従来浮遊選鉱、即ち石炭灰の水スラリに捕集剤を添加して未燃炭分を疎水化させる疎水化工程と、該水スラリに気泡剤を添加して気泡を発生させ、その気泡に前記未燃炭分を付着させ浮上させる浮選工程とを備えた石炭灰の処理工程により石炭灰から未燃炭分を分離している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の石炭灰の処理方法は、捕集剤として重油を用いるものであり、大量処理が可能であると言う長所を有するが、その反面、石炭灰中の未燃炭分を効率よく分離できないという問題がある。この発明は、上記事情に鑑み石炭灰中の未燃炭分を効率よく分離できるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明によれば、石炭灰の水スラリに捕集剤を添加し未燃炭分を疎水化させる疎水化工程と、該水スラリに気泡剤を添加して気泡を発生させ、その気泡に前記未燃炭分を付着させ浮上させる浮選工程とを備えた石炭灰の処理方法において、捕集剤として陰イオン性捕集剤を使用することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を詳しく説明する。陰イオン捕集剤としてはザンゼート、オレイン酸、アルキル硫酸塩、アルキルスルフォン酸塩等が挙げられ、中でもアルキルスルフォン酸塩は陰イオン捕集剤として好適に用いることができる。陰イオン捕集剤はその内部に極性部と非極性部を有しており、この非極性部が石炭灰の未燃炭分表面で、酸化され形成されたＣＯＯＨ，ＯＨ基等の極性基と結び付き、非極性部が表面に出ることにより未燃炭分を疎水化するものと思われる。また、陰イオン捕集剤の添加量としては石炭灰に対して１０−５〜１．０重量％である。これが１０−５重量％より少ないと疎水化効果が十分ではなく、１．０重量％以上添加しても疎水化効果はあまり変わらず、経済的に不利となる。
【０００８】
この発明は、陰イオン捕集剤に加えて無極性試薬を併用することができ、特に陰イオン捕集剤と無極性試薬を混合しエマルジョン化したものを捕集剤として添加することにより、さらに好適に未燃炭分を疎水化させることができる。このエマルジョン化した捕集剤は陰イオン捕集剤および無極性試薬をそのまま添加したものと比較して、捕集剤が溶媒中（水中）に細かく分散され、陰イオン捕集剤と無極性試薬の交互作用がうまく行われることが考えられる。無極性試薬としてはケロシン、キシレン、シクロヘキサン、デカン等が好適に用いられる。また、陰イオン捕集剤と無極性試薬の混合比としては０．１重量％濃度の陰イオン捕集剤を基準としこの陰イオン捕集剤／無極性試薬体積比を１／３以上にすることが好ましい。ここでエマルジョン化としては、陰イオン捕集剤と無極性試薬の混合液に超音波をかけたりする他、攪はん、振とう等、いずれの方法を用いても良い。
【０００９】
この発明は、石炭灰スラリに陰イオン捕集剤を単独で、あるいは無極性試薬と併用して捕集剤として使用することで未燃炭分を疎水化させるとともに、該水スラリに気泡剤を添加し気泡を発生させ、その気泡表面に未燃炭分を付着させて浮上させることができる。
【００１０】
【実施例】
実施例１
浮選槽に水８００ｍｌと微粉炭焚きボイラ等から発生するＩｇ−Ｌｏｓｓ（強熱減量）４．０重量％の石炭灰２０ｇを攪伴しながら混合し、水スラリにする。このときのＰＨはＰＨ調整を行わない自然ＰＨで１０〜１１である。これに陰イオン捕集剤である石油スルフォン剤（日本香料薬品社製）の水溶液（濃度０．１重量％）を１．０，３．０，５．０，１０．０ｍｌ添加し、攪伴しながら３分間放置した（疎水化工程）。これにより石炭灰中の未燃炭分を疎水化させる。
【００１１】
疎水化工程の後、前記水スラリに気泡剤としてパイン油を１６ｍｇ添加し浮選槽の底部から空気を吹き込み気泡を発生させ、該気泡に未燃炭分を付着させ浮上させる。この浮上した気泡をオーバーフロー分として取り出す。この工程を３分間継続して行う（浮選工程）。この時の石油スルフォン剤添加量と浮選槽内に残った石炭灰のＩｇ−Ｌｏｓｓの関係を図１に示した。
【００１２】
この図１から明らかなように石油スルフォン剤を５ｍｌ以上添加することでＩｇ−Ｌｏｓｓは１％以下まで低下しており、石油スルフォン剤を捕集剤として用いることにより石炭灰中の未燃炭分を効果的に除去できることが分かった。
【００１３】
実地例２
浮選槽に水８００ｍｌと微粉炭焚きボイラ等から発生するＩｇ−Ｌｏｓｓ４．０重量％の石炭灰２０ｇを攪伴しながら混合し、水スラリにする。このときのＰＨはＰＨ調整を行わない自然ＰＨで１０〜１１である。これに石油スルフォン剤（日本香料薬品社製）０．１Ｗｔ％溶液と無極性試薬を２：１の体積比で混合し、超音波をかけることによりエマルジョン化したものを捕集剤として１．０，３．０，５．０，１０．０ｍｌ添加し３分間放置した（疎水化工程）。無極性試薬としてはケロシンを使用した。疎水化工程の後、前記水スラリに気泡剤としてパイン油を１６ｍｇ添加し浮選槽の底部から空気を吹き込み気泡を発生させ、該気泡に未燃炭分を付着させ浮上させる。この浮上した気泡をオーバーフロー分として取り出す。この工程を３分間継続して行った（浮選工程）。
【００１４】
この時のエマルジョン添加量と浮選槽内に残った石炭灰のＩｇ−Ｌｏｓｓの関係を図２に示した。 この図２から分かるようにエマルジョンの添加量が増えるにしたがい前記Ｉｇ−Ｌｏｓｓは大幅に低下しており、エマルジョン添加量５．０ｍｌでＩｇ−Ｌｏｓｓは０．３重量％まで低下した。
【００１５】
【発明の効果】
本発明は陰イオン捕集剤を単独、あるいは無極性試薬と併用し捕集剤として使用しているために、従来例と比較して多くの未燃炭分が気泡に付着する。このため、石炭灰中の未燃炭分をきわめて効率よく分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における浮選槽内に残った石炭灰のＩｇ−Ｌｏｓｓと石油スルフォン剤濃度の関係を示すグラフである。
【図２】実施例２における浮選槽内に残った石炭灰のＩｇ−Ｌｏｓｓとエマルジョンの添加量の関係を示すグラフである。
【発明の属する技術分野】
この発明は、セメント、コンクリートや建材の原料等に用いられる石炭灰（フライアッシュ）の処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
石炭灰は微粉炭焚きボイラ等から発生するが、この石炭灰の中には未燃炭分が含まれている。この未燃炭分は、石炭灰を利用する上で次のような問題を引き起こす。例えば、セメント混和材として石炭灰を利用する場合、石炭灰中に未燃炭分が含まれていると、コンクリート混練時に高価な空気連行剤（ＡＥ剤）が未燃炭分に吸収されるため、多量の空気連行剤が必要になる。また人工軽量骨材等の原料として石炭灰を使用する場合、原料中に多くの未燃炭分が含まれていると、骨材等の強熱減量（Ｉｇ−Ｌｏｓｓ）が大きくなる。
【０００３】
そのため、未燃炭分の少ない石炭灰だけをコンクリートの原料等に利用し、未燃炭分の多く含まれている石炭灰は利用されず産業廃棄物として捨てられる。しかし、建材等の原料として有効な石炭灰を廃棄することは不経済であり、またその廃棄処理には多くの費用が必要となる。
【０００４】
そこで従来浮遊選鉱、即ち石炭灰の水スラリに捕集剤を添加して未燃炭分を疎水化させる疎水化工程と、該水スラリに気泡剤を添加して気泡を発生させ、その気泡に前記未燃炭分を付着させ浮上させる浮選工程とを備えた石炭灰の処理工程により石炭灰から未燃炭分を分離している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の石炭灰の処理方法は、捕集剤として重油を用いるものであり、大量処理が可能であると言う長所を有するが、その反面、石炭灰中の未燃炭分を効率よく分離できないという問題がある。この発明は、上記事情に鑑み石炭灰中の未燃炭分を効率よく分離できるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明によれば、石炭灰の水スラリに捕集剤を添加し未燃炭分を疎水化させる疎水化工程と、該水スラリに気泡剤を添加して気泡を発生させ、その気泡に前記未燃炭分を付着させ浮上させる浮選工程とを備えた石炭灰の処理方法において、捕集剤として陰イオン性捕集剤を使用することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を詳しく説明する。陰イオン捕集剤としてはザンゼート、オレイン酸、アルキル硫酸塩、アルキルスルフォン酸塩等が挙げられ、中でもアルキルスルフォン酸塩は陰イオン捕集剤として好適に用いることができる。陰イオン捕集剤はその内部に極性部と非極性部を有しており、この非極性部が石炭灰の未燃炭分表面で、酸化され形成されたＣＯＯＨ，ＯＨ基等の極性基と結び付き、非極性部が表面に出ることにより未燃炭分を疎水化するものと思われる。また、陰イオン捕集剤の添加量としては石炭灰に対して１０−５〜１．０重量％である。これが１０−５重量％より少ないと疎水化効果が十分ではなく、１．０重量％以上添加しても疎水化効果はあまり変わらず、経済的に不利となる。
【０００８】
この発明は、陰イオン捕集剤に加えて無極性試薬を併用することができ、特に陰イオン捕集剤と無極性試薬を混合しエマルジョン化したものを捕集剤として添加することにより、さらに好適に未燃炭分を疎水化させることができる。このエマルジョン化した捕集剤は陰イオン捕集剤および無極性試薬をそのまま添加したものと比較して、捕集剤が溶媒中（水中）に細かく分散され、陰イオン捕集剤と無極性試薬の交互作用がうまく行われることが考えられる。無極性試薬としてはケロシン、キシレン、シクロヘキサン、デカン等が好適に用いられる。また、陰イオン捕集剤と無極性試薬の混合比としては０．１重量％濃度の陰イオン捕集剤を基準としこの陰イオン捕集剤／無極性試薬体積比を１／３以上にすることが好ましい。ここでエマルジョン化としては、陰イオン捕集剤と無極性試薬の混合液に超音波をかけたりする他、攪はん、振とう等、いずれの方法を用いても良い。
【０００９】
この発明は、石炭灰スラリに陰イオン捕集剤を単独で、あるいは無極性試薬と併用して捕集剤として使用することで未燃炭分を疎水化させるとともに、該水スラリに気泡剤を添加し気泡を発生させ、その気泡表面に未燃炭分を付着させて浮上させることができる。
【００１０】
【実施例】
実施例１
浮選槽に水８００ｍｌと微粉炭焚きボイラ等から発生するＩｇ−Ｌｏｓｓ（強熱減量）４．０重量％の石炭灰２０ｇを攪伴しながら混合し、水スラリにする。このときのＰＨはＰＨ調整を行わない自然ＰＨで１０〜１１である。これに陰イオン捕集剤である石油スルフォン剤（日本香料薬品社製）の水溶液（濃度０．１重量％）を１．０，３．０，５．０，１０．０ｍｌ添加し、攪伴しながら３分間放置した（疎水化工程）。これにより石炭灰中の未燃炭分を疎水化させる。
【００１１】
疎水化工程の後、前記水スラリに気泡剤としてパイン油を１６ｍｇ添加し浮選槽の底部から空気を吹き込み気泡を発生させ、該気泡に未燃炭分を付着させ浮上させる。この浮上した気泡をオーバーフロー分として取り出す。この工程を３分間継続して行う（浮選工程）。この時の石油スルフォン剤添加量と浮選槽内に残った石炭灰のＩｇ−Ｌｏｓｓの関係を図１に示した。
【００１２】
この図１から明らかなように石油スルフォン剤を５ｍｌ以上添加することでＩｇ−Ｌｏｓｓは１％以下まで低下しており、石油スルフォン剤を捕集剤として用いることにより石炭灰中の未燃炭分を効果的に除去できることが分かった。
【００１３】
実地例２
浮選槽に水８００ｍｌと微粉炭焚きボイラ等から発生するＩｇ−Ｌｏｓｓ４．０重量％の石炭灰２０ｇを攪伴しながら混合し、水スラリにする。このときのＰＨはＰＨ調整を行わない自然ＰＨで１０〜１１である。これに石油スルフォン剤（日本香料薬品社製）０．１Ｗｔ％溶液と無極性試薬を２：１の体積比で混合し、超音波をかけることによりエマルジョン化したものを捕集剤として１．０，３．０，５．０，１０．０ｍｌ添加し３分間放置した（疎水化工程）。無極性試薬としてはケロシンを使用した。疎水化工程の後、前記水スラリに気泡剤としてパイン油を１６ｍｇ添加し浮選槽の底部から空気を吹き込み気泡を発生させ、該気泡に未燃炭分を付着させ浮上させる。この浮上した気泡をオーバーフロー分として取り出す。この工程を３分間継続して行った（浮選工程）。
【００１４】
この時のエマルジョン添加量と浮選槽内に残った石炭灰のＩｇ−Ｌｏｓｓの関係を図２に示した。 この図２から分かるようにエマルジョンの添加量が増えるにしたがい前記Ｉｇ−Ｌｏｓｓは大幅に低下しており、エマルジョン添加量５．０ｍｌでＩｇ−Ｌｏｓｓは０．３重量％まで低下した。
【００１５】
【発明の効果】
本発明は陰イオン捕集剤を単独、あるいは無極性試薬と併用し捕集剤として使用しているために、従来例と比較して多くの未燃炭分が気泡に付着する。このため、石炭灰中の未燃炭分をきわめて効率よく分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における浮選槽内に残った石炭灰のＩｇ−Ｌｏｓｓと石油スルフォン剤濃度の関係を示すグラフである。
【図２】実施例２における浮選槽内に残った石炭灰のＩｇ−Ｌｏｓｓとエマルジョンの添加量の関係を示すグラフである。
Claims (1)
- 石炭灰の水スラリに捕集剤を添加して未燃炭分を疎水化させる疎水化工程と、該水スラリに起泡剤を添加して気泡を発生させ、その気泡に前記未燃炭分を付着させ浮上させる浮選工程とを備えた石炭灰の処理方法において、捕集剤として陰イオン捕集剤を使用することを特徴とする石炭灰の処理方法。
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|---|---|---|---|
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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- 2003-01-24 JP JP2003016007A patent/JP3581707B2/ja not_active Expired - Fee Related
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