JP4441715B2 - Method for producing coal ash slurry material for ground material - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、利用率の低い廃棄物である石炭灰と電炉還元スラグとを組み合わせ、建設資材として有効活用を図る石炭灰スラリー材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
産業廃棄物の処分が社会問題化している現状から、産業廃棄物の有効利用が求められているが、現状の競合品に比較して高価格のものでは市場性が無く、利用されにくくなっている。
産業廃棄物を大量に使用する用途としては、地盤材料が考慮されるが、地盤材料の従来品は価格の安い砂や砂利になるために、これに価格的に対抗できる新規の製品を造ることは困難であった。
【0003】
産業廃棄物の中でも、石炭灰は比較的安全な廃棄物であり、日本全国では年間1000万トン近くの量を排出しているところから、大量の廃棄物と位置付けられるが、その利用率は50%程度に留まっており、高炉スラグ等に比較して低率である。
そこで、石炭灰に9〜25%程度のセメントを添加してスラリー化し、地盤材料として利用率の増加を図ってきたが、製造されたスラリー材は有用物であるセメントを使用することやセメントのコストが高いために高額になってしまい、砂や砂利と比較して価格的に競合できる状況に至っていなかった。そして、石炭灰の種類によっては、微量のセメント添加で数MPaの圧縮強度が発現するために地盤材料としては活用しずらい場合もあった。
又、鉄鋼スラグの中で電炉還元スラグは、年間60万トン以上発生しており、その量は増加傾向にあるが、セメントのように自硬性がないために膨張破壊が起こり易く、ほとんど利用されていなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の状況に鑑みてその解決を図っているものであり、共に利用率の低い産業廃棄物同士を組み合わせて、地盤材料に適した品質が高く、かつ廉価な石炭灰スラリー材を供給できる石炭灰スラリー材の製造方法を課題にしている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明による石炭灰スラリー材の製造方法は、石炭灰に、石炭灰質量の1〜100%に相当する電炉還元スラグを添加して混合体を調整し、これに水分を加えて混合してスラリー化することを基本にしており、水を2段階に分けて加えたり、電炉還元スラグを石炭灰と同程度の粒径に粉砕してから添加して、強度の発現を図り、混合体に石炭灰の1〜5%に相当するベントナイトやカルボキシメチルセルロースを添加することで、石炭灰スラリー材を製造し易くしている。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明による石炭灰スラリー材の製造方法は、石炭灰に、石炭灰質量の1〜100%に相当する電炉還元スラグを添加して混合体を調整し、これに水分を加えて混合してスラリー化するものであり、以下に、実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0007】
図1は、本発明による石炭灰スラリー材の製造工程を示している。
図において1は、ナウターミキサー等の混合機であり、所定量の石炭灰と後述する方法で石炭灰と同程度の粒径に粉砕した電炉還元スラグを投入して成分調整と混合を行っている。なお、スラリー化用ミキサーの種類によっては、ナウターミキサー等の混合機1を省略することもできる。
電炉還元スラグの添加率は、1%未満では石炭灰スラリー材としての強度が低くなってしまうことと、100%を越えるとスラリー化が困難になってしまうことから、電炉還元スラグの投入量は、石炭灰100質量に対して1〜100質量であり、好ましくは2〜50質量である。
即ち、2%未満にすると、均質スラリーを得るために特殊な混合装置が必要になる。又、50%を越えるとスラリーのポンプ圧送性を保つために多量の分離防止剤が必要になる。
【0008】
成分調整・混合された石炭灰は、コンテナに搭載されて搬送され、原料ホッパー2に移される。
原料ホッパーでは、定量ベルトフィーダを稼働させて所定量の石炭灰混合物を、ベルトコンベアでパグミル等の混合・混合機3に投入しており、混合・混合機3では、混合物に水分を加えてさらに混合し、所定の流動性を持ったスラリー材5を製造している。
混合物に加える水分は、1度に全ての量を加えずに2度に分割して添加するとスラリーの密度を増加させることが可能になり、スラリーの固化強度を増加させることができる。そこで、スラリーを使用する現場の状況に合わせて適宜選択するようにして、より適切なスラリーの供給を図っている。
【0009】
以上の工程で、一般的なスラリー材は完成するが、石炭灰や電炉還元スラグの種類によっては、保水性が低いために、そのままではスラリー化したときに材料分離を起こす支障が生じる場合もある。このような場合には、図示のようにヘンシェルミキサー等の混合機4を用いて、スラリー化を維持する粘結剤として1〜5%のベントナイトやカルボキシメチルセルロースを添加させることで、スラリーの材料分離を回避するようにしている。
【0010】
石炭灰に添加する電炉還元スラグは、電炉操業時に発生する粉体品をそのまま利用できるが、石炭灰と混合した場合の強度発現が低いために多量に混合する必要がある。
これを改善するために、石炭灰と同程度に粒径を調整して、発現強度を高くし、スラリー化し易いように加工している。又、塊状の電炉還元スラグにあっては、そのままでは利用不可能であるから、電炉還元スラグの粉砕を行って、石炭灰と同程度に粒径を調整し、発現強度を高くして、スラリー化し易いようにしている。
【0011】
このために、電炉還元スラグの加工は、図2に示すように行われ、石炭灰とのスラリー化処理がし易いようにしている。
即ち、塊状の電炉還元スラグは、最初にジョークラッシャー等の破砕機6に入れられて、細かく粉砕されてから選別される。粒径の大きいものは、さらにロールクラッシャー7に回されて細分化され、振動篩機8によって所定の大きさに選別されている。選別された電炉還元スラグは、さらに、ボールミル9に移されて石炭灰と同じ程度の粒径に粉砕加工される。
【0012】
次に、製造された石炭灰スラリー材の特性について説明する。
スラリーを地盤材料として利用する場合に要求される強度は、個々のケースで若干の変化があるが、通常は、一軸圧縮強さを0.1〜1MPaにすることが目標値になる。
一軸圧縮強さの値が、1MPaを超過すると再掘削に困難を生じる状況になり、0.1MPa未満では地盤としての安定性に支障が生じるからである。
この他に、スランプ値をどのように選択するかもポンプ圧送の面から問題になるが、15cmスランプコーンを使用した測定において、11cm前後であればスラリーポンプを特別に用意することなく、通常のポンプを用いることでスラリーの圧送が可能であるから、上記の値をスランプの目標値にしている。
本発明による製造方法で製造された石炭灰スラリー材は、後述する実施例が示すように、これらの目標値に該当する強度等を発現しているものであり、地盤材料として有効に活用できる状態にある。
【0013】
図3には、本発明による製造方法で製造した石炭灰スラリー材の配合例と物性を表に纏めて表示している。
実施例(1)群の石炭灰スラリー材は、石炭灰100%に対して、2%の紛状化した電炉還元スラグを添加し、これに30〜40%の水を混合して、スラリー化しており、実施例(2)群の石炭灰スラリー材は、石炭灰100%に対して、2〜6%の紛状化した電炉還元スラグを添加し、これに40%の水を混合して同様に製造している。
なお、これらの実施例と比較するために、石炭灰に高炉スラグセメントB種を異なる数量で混入させた比較例も同時に示している。
【0014】
【実施例1】
石炭灰スラリー材(1)群の物性は、図3の表―1にC−1、C−4、C−7の試験結果として示している。
表―1の試験結果がが示すように、石炭灰に対する電炉還元スラグの添加量を一定にして水の混合量を変えた場合には、水の混合量に対応して材令7日の段階において、0.3〜0.5MPaの一軸圧縮強さを発現しており、材令28日では、0.6〜0.9MPaの一軸圧縮強さを発現している。
又、流動性は、15cmスランプ値で6.5〜13cmの値を示しており、水を30%にした混合の場合には目標値の11cmに到達していないが、その他の場合には目標値を超えており、上記の一軸圧縮強さの数値と合わせて判断しても、地盤材料として充分に使用可能な特性を示している。
【0015】
【実施例2】
石炭灰スラリー材(2)群の物性は、図3の表―1にC−7、C−8、C−9の試験結果として示している。
表―1の試験結果が示すように、石炭灰に対する電炉還元スラグの添加量を変えて水の混合量を一定にした場合には、電炉還元スラグの混合量に対応して材令7日の段階において、0.3〜0.8MPaの一軸圧縮強さを発現しており、材令28日では、0.6〜1.4MPaの一軸圧縮強さを発現している。
そして、流動性は、15cmスランプ値で、いずれも13cm以上の値を示して目標値を超えており、上記の一軸圧縮強さの数値と合わせて判断すると、上記実施例(1)群と同様に、地盤材料として充分に使用可能な特性を示している。
【0016】
これに対して、石炭灰に高炉スラグセメントB種を混合させた場合には、添加量と水の混合量とを電炉還元スラグと同様にしても、表―1のB−1とC−1及びB−9とC−9の物性値に現れているように、スランプ値においては、ほぼ同程度の値を示しているが、一軸圧縮強さはいずれの例においても1MPaを超過した値を発現しており、上述したように再掘削に困難を生じることが明らかであるから、地盤材料としての使用には適さないものである。
【0017】
以上の状況から、石炭灰に対する電炉還元スラグの添加率は、石炭灰スラリー材としての強度発現面からは1〜100%の範囲で採用可能であるが、望ましくは添加率2〜50%の範囲が好ましいものである。そして、50%を超過させる場合にはベントナイトやカルボキシメチルセルロースの添加をして保水性を向上させる方策が必要であり、この場合においても、1〜5%の範囲が望ましいものである。
【0018】
以上のように、本発明は、石炭灰に、石炭灰質量の1〜100%に相当する電炉還元スラグを添加した混合体に水分を加えて混合してスラリー化することを基本にしており、水を2段階に分けて加えたり、電炉還元スラグを石炭灰と同程度の粒径に粉砕してから添加して、強度の発現を図り、混合体に石炭灰の1〜5%に相当するベントナイトやカルボキシメチルセルロースを添加することで、石炭灰スラリー材を製造し易くしているものであるから、石炭灰と電炉還元スラグという共に利用率の低い産業廃棄物同士を組み合わせて地盤材料等の建設資材等に適した品質が高く、かつ廉価な石炭灰スラリー材を供給できるものである。
【0019】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明してきたが、本発明による石炭灰スラリー材の製造方法は、上記実施の形態に何ら限定されるものでなく、本発明の上記の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは当然である。
【0020】
【発明の効果】
本発明による石炭灰スラリー材の製造方法は、石炭灰に、石炭灰質量の1〜100%に相当する電炉還元スラグを添加して混合体を調整し、これに水分を加えて混合してスラリー化することを基本にしており、石炭灰スラリー材を製造し易くしており、石炭灰と電炉還元スラグのように、利用率の低い産業廃棄物同士を効果的に組み合わせることで、地盤材料に要求される一軸圧縮強さと、所望のスランプ値を発現させているものであるから、地盤材料として有効に活用可能な状態に品質を高め、かつ廉価な石炭灰スラリー材を供給できる効果を奏している。
【0021】
又、水を2段階に分けて加えたり、電炉還元スラグを石炭灰と同程度の粒径に粉砕してから添加することで強度の発現を図ったり、必要な場合には混合体に石炭灰の1〜5%に相当するベントナイトやカルボキシメチルセルロースを添加することで、スラリー化し易くかつ材料分離を回避してスラリー状態を維持して、石炭灰スラリー材の製造効率と特性を向上させる効果も奏している。
【図面の簡単な説明】
【 図1】本発明による石炭灰スラリー材の製造工程図
【 図2】電炉還元スラグの粉砕加工の工程図
【 図3】本発明による石炭灰スラリー材の物性図
【符号の説明】
1 混合機、 2 原料ホッパー、 3 混合・混合機、 4 混合機、
5 石炭灰スラリー材、 6 ジョークラッシャー、
7 ロールクラッシャー、 8 振動篩機、 9 ボールミル、[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a coal ash slurry material that is effectively used as a construction material by combining coal ash, which is a waste having a low utilization rate, and electric furnace reducing slag.
[0002]
[Prior art]
Although industrial waste disposal is becoming a social problem, effective use of industrial waste is required, but high-priced products are not marketable and difficult to use compared to current competitive products. Yes.
Although ground materials are considered as an application that uses a large amount of industrial waste, conventional products of ground materials become low-priced sand and gravel, so that new products that can counter this are made. Was difficult.
[0003]
Among industrial wastes, coal ash is a relatively safe waste, and since it emits nearly 10 million tons annually in Japan, it is positioned as a large amount of waste, but its utilization rate is 50 %, Which is low compared to blast furnace slag.
Therefore, about 9 to 25% cement is added to coal ash to make a slurry, and the utilization rate has been increased as a ground material. The cost was high due to high costs, and it was not possible to compete in price compared to sand and gravel. And depending on the kind of coal ash, since a compressive strength of several MPa is expressed by adding a small amount of cement, it may be difficult to utilize as a ground material.
In addition, electric furnace reduced slag is generated in steel slag more than 600,000 tons per year, and its amount tends to increase. However, since it is not self-hardening like cement, it is prone to expansion failure and is almost used. It wasn't.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above situation, the present invention is intended to solve the problem, and by combining industrial wastes with low utilization rates together, a high quality and inexpensive coal ash slurry material suitable for the ground material is obtained. The manufacturing method of the coal ash slurry material which can be supplied is made into the subject.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In the method for producing a coal ash slurry material according to the present invention, an electric furnace reducing slag corresponding to 1 to 100% of the mass of coal ash is added to coal ash to prepare a mixture, and water is added to this to mix and slurry. In order to develop strength, water is added in two stages, or electric furnace reducing slag is crushed to a particle size comparable to that of coal ash to increase strength. By adding bentonite or carboxymethyl cellulose corresponding to 1 to 5% of the ash, the coal ash slurry material is easily manufactured.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the method for producing a coal ash slurry material according to the present invention, an electric furnace reducing slag corresponding to 1 to 100% of the mass of coal ash is added to coal ash to prepare a mixture, and water is added to this to mix and slurry. Embodiments will be described below with reference to the drawings.
[0007]
FIG. 1 shows a process for producing a coal ash slurry material according to the present invention.
In the figure,
When the addition rate of the electric furnace reducing slag is less than 1%, the strength as the coal ash slurry material becomes low, and when it exceeds 100%, it becomes difficult to form a slurry. The mass is from 1 to 100 mass, preferably from 2 to 50 mass, per 100 mass of coal ash.
That is, if it is less than 2%, a special mixing device is required to obtain a homogeneous slurry. On the other hand, if it exceeds 50%, a large amount of separation inhibitor is required to maintain the pumpability of the slurry.
[0008]
The component-adjusted / mixed coal ash is mounted on a container, conveyed, and transferred to the
In the raw material hopper, a fixed amount belt feeder is operated, and a predetermined amount of coal ash mixture is fed into a mixing / mixing machine 3 such as a pug mill by a belt conveyor. The
When the moisture added to the mixture is added in two portions without adding all the amounts at once, the density of the slurry can be increased, and the solidification strength of the slurry can be increased. Therefore, a more appropriate slurry is supplied by appropriately selecting according to the situation of the site where the slurry is used.
[0009]
With the above process, a general slurry material is completed, but depending on the type of coal ash and electric furnace reducing slag, the water retention is low, so there may be a problem of causing material separation when slurryed as it is. . In such a case, by using a
[0010]
The electric furnace reducing slag added to the coal ash can use the powder product generated during the operation of the electric furnace as it is, but it needs to be mixed in a large amount because the strength expression is low when mixed with the coal ash.
In order to improve this, the particle size is adjusted to the same level as that of coal ash to increase the expression strength and to make it easy to slurry. In addition, in the case of the bulk electric furnace reducing slag, it cannot be used as it is, so the electric furnace reducing slag is pulverized, the particle size is adjusted to the same level as coal ash, the expression strength is increased, and the slurry It is made easy to convert.
[0011]
For this reason, the processing of the electric furnace reducing slag is performed as shown in FIG. 2 to facilitate the slurrying treatment with coal ash.
That is, the bulk electric furnace reducing slag is first put into a
[0012]
Next, the characteristics of the manufactured coal ash slurry material will be described.
The strength required when the slurry is used as the ground material varies slightly in each case, but the target value is usually set to a uniaxial compressive strength of 0.1 to 1 MPa.
This is because if the value of the uniaxial compressive strength exceeds 1 MPa, reexcavation becomes difficult, and if it is less than 0.1 MPa, the stability as the ground will be hindered.
In addition to this, how to select the slump value is also a problem in terms of pumping pressure, but in the measurement using a 15 cm slump cone, if it is around 11 cm, a normal pump can be used without preparing a slurry pump. Since the slurry can be pumped by using the above, the above value is set as the target value of the slump.
The coal ash slurry material manufactured by the manufacturing method according to the present invention expresses the strength corresponding to these target values, as shown in the examples described later, and can be effectively used as a ground material. It is in.
[0013]
In FIG. 3, the compounding example and physical property of the coal ash slurry material manufactured with the manufacturing method by this invention are summarized and displayed on the table | surface.
The coal ash slurry material of the example (1) group is made into a slurry by adding 2% powdered electric furnace reducing slag to 100% coal ash and mixing 30-40% water thereto. In the coal ash slurry material of Example (2) group, 2-6% of powdered electric furnace reducing slag is added to 100% of coal ash, and 40% of water is mixed with this. Manufactured similarly.
In addition, in order to compare with these Examples, the comparative example which mixed the blast furnace slag cement B seed | species in coal ash with the different quantity is also shown simultaneously.
[0014]
[Example 1]
The physical properties of the coal ash slurry material (1) group are shown as test results of C-1, C-4, and C-7 in Table-1 of FIG.
As shown in the test results in Table-1, when the amount of water added to the coal ash is changed and the amount of water mixed is changed, the stage of the material age is 7 days corresponding to the amount of water mixed. , The uniaxial compressive strength of 0.3 to 0.5 MPa is expressed, and the uniaxial compressive strength of 0.6 to 0.9 MPa is expressed on the material age 28th.
The fluidity shows a value of 6.5 to 13 cm at a 15 cm slump value. In the case of mixing with 30% water, the target value of 11 cm is not reached. Even when judged in combination with the above-mentioned uniaxial compressive strength values, it shows characteristics that can be sufficiently used as a ground material.
[0015]
[Example 2]
The physical properties of the coal ash slurry material (2) group are shown as test results of C-7, C-8, and C-9 in Table-1 of FIG.
As shown in the test results in Table 1, when the amount of water added to the coal ash was changed to make the amount of water constant, 7 days In the stage, the uniaxial compressive strength of 0.3 to 0.8 MPa is expressed, and the uniaxial compressive strength of 0.6 to 1.4 MPa is expressed on the 28th day of the material age.
The fluidity is a slump value of 15 cm, each of which is a value of 13 cm or more and exceeds the target value. When judged together with the numerical value of the uniaxial compressive strength, the fluidity is the same as in Example (1) group. In addition, it shows the characteristics that can be sufficiently used as a ground material.
[0016]
On the other hand, when blast furnace slag cement B type is mixed with coal ash, B-1 and C-1 in Table-1 are used even if the addition amount and the mixing amount of water are the same as those of the electric furnace reducing slag. As shown in the physical property values of B-9 and C-9, the slump value shows almost the same value, but the uniaxial compressive strength is a value exceeding 1 MPa in any example. Since it is manifested and it is clear that re-excavation is difficult as described above, it is not suitable for use as a ground material.
[0017]
From the above situation, the addition rate of the electric furnace reducing slag to the coal ash can be adopted in the range of 1 to 100% from the viewpoint of the strength expression as the coal ash slurry material, but preferably the addition rate is in the range of 2 to 50%. Is preferred. And when it exceeds 50%, a measure for improving water retention by adding bentonite or carboxymethylcellulose is necessary, and in this case, the range of 1 to 5% is desirable.
[0018]
As described above, the present invention is based on the addition of water to a mixture obtained by adding electric furnace reducing slag corresponding to 1 to 100% of the coal ash mass to the coal ash and mixing it into a slurry. Water is added in two stages, or electric furnace reducing slag is added after being pulverized to a particle size similar to that of coal ash to achieve strength, which corresponds to 1-5% of coal ash in the mixture The addition of bentonite and carboxymethylcellulose facilitates the production of coal ash slurry materials, so the construction of ground materials, etc., by combining coal ash and electric furnace reducing slag together with low-utilization industrial wastes. High quality and inexpensive coal ash slurry material suitable for materials can be supplied.
[0019]
As described above, the present invention has been described in detail based on the embodiment. However, the method for producing the coal ash slurry material according to the present invention is not limited to the above embodiment, and the above-described purpose of the present invention is not limited. Naturally, various changes can be made without departing from the scope.
[0020]
【The invention's effect】
In the method for producing a coal ash slurry material according to the present invention, an electric furnace reducing slag corresponding to 1 to 100% of the mass of coal ash is added to coal ash to prepare a mixture, and water is added to this to mix and slurry. It is easy to manufacture coal ash slurry material, and by combining industrial wastes with low utilization rate, such as coal ash and electric furnace reduction slag, Since the desired uniaxial compressive strength and desired slump value are expressed, it has the effect of improving the quality so that it can be effectively used as a ground material and supplying an inexpensive coal ash slurry material. Yes.
[0021]
In addition, water is added in two stages, or electric furnace reducing slag is crushed to the same particle size as coal ash and added to increase strength. If necessary, coal ash is added to the mixture. By adding bentonite or carboxymethyl cellulose corresponding to 1 to 5% of the above, it is easy to make a slurry and maintains the slurry state by avoiding material separation, and also has the effect of improving the production efficiency and characteristics of the coal ash slurry material ing.
[Brief description of the drawings]
[Fig. 1] Manufacturing process diagram of coal ash slurry material according to the present invention [Fig. 2] Process diagram of electric furnace reducing slag pulverization processing [Fig. 3] Physical property diagram of coal ash slurry material according to the present invention [Explanation of symbols]
1 Mixer, 2 Raw material hopper, 3 Mixer / Mixer, 4 Mixer,
5 Coal ash slurry material, 6 Jaw crusher,
7 Roll crusher, 8 Vibrating sieve, 9 Ball mill,
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