JP6289704B1 - 新生灰混練状物の製造方法、およびそれによる新生灰混練状物を利用する新生灰再生コンクリート製品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
近年の電力需要の増加に伴い、石炭火力発電所が見直されてきており、それに伴って新生灰の発生量が大幅に増加し、昨今の景気低迷および地球温暖化問題で新生灰は、セメント原料、コンクリート用混和材などとして有効利用されており、さらに、有効利用されずに余剰となってしまった分の新生灰は、産業廃棄物として最終処分場に埋立て処分されてきたが、過去からの堆積物と合わせると、その量は増加の一途にあり、こうした産業廃棄物を適正に処分する各自治体では、埋立処分場の枯渇という課題が切実なものとなっていて、石炭火力発電所が新たに発生する新生灰を、より効率的に有効利用可能とする新技術の開発が緊急の課題となっている。
こうした状況を反映し、その打開策となるような提案もこれまでに散見されない訳ではない。
例えば、下記の特許文献1(1)に提案されているものに代表されるように、混合造粒装置への材料供給系統を、湿潤材供給路、乾燥材供給路、水供給路の合計3つの供給路に分離・隔離してなる造粒プラントであって、より具体的には、当該混合造粒装置への材料供給系統を、含水した既成灰供給路、乾燥した乾灰供給路、乾燥したセメント供給路および水供給路の合計4つの供給路に分離・隔離してなる造粒プラントを用い、該湿潤材供給路を通じて既成灰を供給し、乾燥材供給路を通じてセメント、同乾燥材供給路を通じて乾灰、および、水供給路を通じてミキシング水を、夫々当該混合造粒装置に供給して強制的に粉砕・混合・混練し、石炭灰造粒物を製造するようにした「石炭灰造粒物の製造方法、それによる石炭灰造粒物を利用するコンクリート製品の製造方法、それら製造方法によって製造した高密度・高強度コンクリート製品、その高密度・高強度コンクリート製品を利用した再生骨材の製造方法、および、この製造方法にて製造した再生骨材」発明により、埋立処分場に一度埋め立て処分された既成灰を回収、再生利用可能とした技術が既に開発済みとされている。
上述したとおり、従前までに提案のある既成灰を利用した「石炭灰造粒物の製造方法、それによる石炭灰造粒物を利用するコンクリート製品の製造方法、それら製造方法によって製造した高密度・高強度コンクリート製品、その高密度・高強度コンクリート製品を利用した再生骨材の製造方法、およびこの製造方法にて製造した再生骨材」発明は、一旦、最終処分場に埋め立て処分された既成灰を再生利用する技術であって、石炭火力発電所の石炭ボイラーが発生したシンター・フライアッシュ混合物やクリンカーアッシュなどの新生灰を、乾灰受入サイロや、クリンカーヤードに回収、蓄積した上、再利用可能な新生灰として出荷したり、再生利用できずに余剰となった新生灰を加湿灰とするなどして最終処分場へ輸送したりすることが必要なことに変わりはなく、こうした状況を鑑みた本願発明者等は、石炭火力発電所などの石炭ボイラーが発生したシンター・フライアッシュ混合物、クリンカーアッシュなどの新生灰の最終処分量を大幅削減すると共に、新生灰の貯蔵コストや輸送コスト、それらの管理コストを抑制して再生処理コストを大きく削減することができる新技術を一刻も早く、開発・実用化しなければならないという危機感を持つに至った。
そこで、この発明は、石炭ボイラーが発生した新生灰シンター・フライアッシュ混合物やクリンカーアッシュなどの新生灰を、石炭火力発電所などの施設外、または、遠隔地まで輸送したりする手順、および、その為に必要となる設備等を不要とし、新生灰を利用した新生灰再生コンクリート製品類を、石炭火力発電所の施設内か、または、その近隣の何れか一方で、効率的且つ低コストに生産可能とする新生灰の新たなリサイクル技術の開発はできないものかとの判断から、逸速くその開発、研究に着手し、長期に渡る試行錯誤と幾多の試作、実験等を繰り返してきた結果、今回、遂に新規な新生灰混練状物の製造方法、およびそれによる新生灰混練状物を利用する新規な新生灰再生コンクリート製品の製造方法を実現化することに成功したものであり、以下では、図面に示すこの発明を代表する実施例と共に、その構成を詳述することとする。
図面に示すこの発明を代表する実施例からも明確に理解されるように、この発明の新生灰混練状物の製造方法は、基本的に次のような構成から成り立っている。
即ち、石炭火力発電用の石炭ボイラーの燃焼過程に発生するシンター・フライアッシュ混合物およびクリンカーアッシュなどの新生灰を回収し、該回収した新生灰を、該石炭火力発電用の石炭ボイラーの設置敷地内および該設置敷地の近隣の少なくとも何れか一方に設けた石炭灰再生コンクリート(FRC。以下、同様。)製造工場内の混練プラントの蓄積場所まで搬送車両を用いて輸送して一時的に保管し、混練装置への材料供給系統を、シンター・フライアッシュ混合物およびクリンカーアッシュなどの新生灰供給路、固化材供給路および水供給路の合計3つの供給路に分離・隔離してなる当該混練プラントを用い、当該蓄積場所に蓄積した新生灰の所定量を、該新生灰供給路を通じて該混練装置へ供給すると共に、該新生灰供給路の適所にて供給新生灰の含水率を測定し、固化材供給路を通じて、該新生灰量に対して所定割合となるセメント、および、水供給路を通じて、該セメントの水和反応に必要量であって、同該新生灰およびセメントが完全に混合するに必要、最小限量のミキシング水を、夫々当該混練装置に供給するようにし、所定時間に亘って強制的に粉砕・混合・混練し、新生灰粒付着水分とセメント粉状粒子が、その水溶液によってそれら新生灰粒中および新生灰・セメントの粉状粒子中の空気、および、同新生灰粒間および新生灰・セメントの粉状粒子間の空気を夫々取り除くようにし、均一にコーティングしてなる混練状物を製造するようにした構成を要旨とする新生灰混練状物の製造方法である。
上記した新生灰混練状物の製造方法に関連し、この発明には、それによる新生灰混練状物を利用する新生灰再生コンクリート製品の製造方法も包含されている。
即ち、この発明の基本をなす前記新生灰混練状物の製造方法にて製造した新生灰混練状物を、加圧・成型ラインに供給し、加振・加圧の条件下において、該新生灰混練状物が液状化するまで脱気・成型し、高粘性状態の新生灰成型品を得た後、該新生灰成型品を蒸気養生装置内に搬送し、60ないし100℃の条件下で蒸気養生するようにした、この発明の基本をなす前記新生灰混練状物の製造方法にて製造した新生灰混練状物を利用する新生灰再生コンクリート製品の製造方法である。
この発明の、新生灰混練状物の製造方法は、石炭火力発電所などの石炭ボイラーが排出した乾灰であるシンター・フライアッシュ混合物や、破砕し、粒径を調整したクリンカーアッシュなどの新生灰を主原料とし、新生灰人工骨材などとして有効利用可能な新生灰混練状物や新生灰混練状製品などを製造する新技術にあり、コンクリート製造工場内の混練プラントの材料供給系統に投入使用する新生灰は、シンター・フライアッシュ混合物のみを使用する場合には、粒径の選別を必要としないが、粒径の大きなクリンカーアッシュを単独か、または、シンター・フライアッシュ混合物と混合するかの何れか一方で使用する場合には、混練装置への投入前までの適時に所定粒径に選別し、その粒度構成は0ないし40mm、そしてその中の20mmアンダーは80%、最適値は5mmアンダーを90%の割合とするのがよく、選別・排除した40mmオーバーの新生灰は、破砕経路に供給し、粉砕処理してから、再度粒径の選別を行った後に使用するようにすると好都合のものとなる。
また、新生灰であるフライアッシュは、乾灰および加湿灰の何れの状態であっても利用可能であり、加湿灰を使用する場合には、その含水率が5ないし50%に設定されたものとするのが望ましく、表現を変えて示すならば、新生灰は、その一部または全部が、石炭火力発電所の石炭ボイラーなどから回収され、コンクリート製造工場までの輸送中や、保管中などに周囲に飛散してしまうのを防止する目的などのために、加湿された加湿灰とされたものとすることが可能であり、したがって、この発明に利用する乾灰(新生灰)の一部または全部は、加湿灰(新生灰)に置き換えることができる。
以下では、図面に示すこの発明を代表する実施例と共に、その構造について詳述することとする。
以下では、この発明の新生灰混練状物の製造方法、およびそれによる新生灰混練状物を利用する新生灰再生コンクリート製品の製造方法の一例について、石炭火力発電所Pの石炭ボイラーP0、および、該石炭火力発電所Pの敷地内か、または、該石炭火力発電所Pの近隣かの何れか一方に設置したコンクリート製造工場CFの混練プラントCPを概念的に示すフローチャートに基づき、順次説示して行くこととする。
(新生灰混練状物の製造)
以上のとおりの構成からなるこの発明の新生灰混練状物の製造方法は、図1に示すように、当該石炭火力発電所Pの石炭ボイラーP0が発生するシンター・フライアッシュ混合物DCおよびクリンカーアッシュCCを、該石炭ボイラーP0の排気管路P1に沿って設置された新生灰回収装置AC、および、該石炭ボイラーP0の下部に設けられたクリンカーホッパーA4から回収し、ダンプトラックT1やジェットバック車T2などの輸送手段Tによる輸送を経て、該石炭ボイラーP0の設置敷地内か、該石炭ボイラーP0の設置敷地の近隣に設けたコンクリート製造工場CF内の混練プラントCPまで搬送し、シンター・フライアッシュ供給路1およびクリンカーアッシュ供給路2の夫々に供給するようにしたから、当該石炭火力発電所Pが発生する新生灰NC(シンター・フライアッシュ混合物DCおよびクリンカーアッシュCC)を短時間の中に、新生灰混練状物(新生灰混練状製品)Gに再生することができるという秀でた効果を発揮できる。
クリンカーアッシュ供給路2のベルトコンベア21がクリンカー計量ホッパー23に供給するリンカーアッシュCCは、その含水率が0ないし50%の範囲内にあるものとし、望ましくは含水率25%±5のものとすると好都合のものとなる。
混練装置5の粉砕・混合・混練ミキサー50および下部ホッパー52が供給する新生灰混練状物Gは、両方向搬送ベルトコンベア53が、混練状製品置き場9とは逆方向に搬送するよう駆動することにより、各種2次加工系である加圧・成型ライン6の供給調整器60に移送し、該供給調整器60は、即脱型振動式成型機61への新生灰混練状物Gの供給量を制御するものとなり、該即脱型振動式成型機61は、電気振動にて振動周波数・強度を低周波に調整可能とした成型枠付振動部と、油圧式高圧縮機、および、同高圧縮機上部に配した電動振動器を有するプレス機構とからなっているから、その振動・加圧にて新生灰混練状物Gが液状化するまで脱気し、セメントC粒子と新生灰NC粒子とが緻密に結合し、ノンスランプで高粘性状態の新生灰成型品Mを得るものとなる。
3次加工系である破砕ライン8では、振動フィーダ80に搬入した各種新生灰再生コンクリート製品(NOX等大気浄化型ブロック・魚礁・藻礁ブロック)Bを順次、HDブレーカ81に投入して破砕し、これによって得た各種新生灰再生コンクリート製品Bの破砕粒を振動篩機82にて粒径40mmアンダーに選別して新生灰再生骨材G0(製品RC−40)を生産し、粒径40mmオーバーとして選別、排除した新生灰再生コンクリート製品B破砕片は、当該振動フィーダ80に再投入して全てを新生灰再生骨材G0に加工するものとし、製造された新生灰再生骨材G0は、高密度・高強度で品質に秀でたものであり、人工骨材製品置き場91に搬入・保管し、出荷を待つこととなる。
叙述の如く、この発明の新生灰混練状物の製造方法、およびそれによる新生灰混練状物を利用する新生灰再生コンクリート製品の製造方法は、その新規な構成によって所期の目的を遍く達成可能とするものであり、しかも製造も容易であって、従前からの一度サイロやヤードなどに集積、保管し、そのサイロやヤードから出荷計画や、処理計画に従って、各種再生工場や埋め立て処分場などへ搬出されるという従来型の処理技術に比較して遙かに経済的なものとすることができ、さらに、新生灰を主原料とする新生灰再生コンクリート製品の高密度化・高強度化を達成可能とすることから、石炭火力発電などによって日々新たに発生する大量のシンター、フライアッシュ、クリンカーアッシュなどの新生灰を経費の嵩む産業廃棄物ではなく、産業上有益なリサイクル資材として活用したいと考える電力業界、および、埋立処分場の枯渇を危惧する各自治体は固よりのこと、低廉で高強度、高品質の骨材やコンクリート製品などの製造・建設に取り組むコンクリート業界や建築業界においても高く評価され、広範に渡って利用、普及していくものになると予想される。
CP 混練プラント
(材料供給系統)
1 シンター・フライアッシュ供給路(新生灰供給路)
10 同 乾灰受入サイロ
11 同 乾灰サービスサイロ
12 同 乾灰計量ホッパー
2 クリンカーアッシュ供給路(新生灰供給路)
20 同 クリンカーヤード
21 同 ベルトコンベア
22 同 高性能水分計
23 同 クリンカー計量ホッパー
3 固化材供給路
30 同 固化材サイロ
31 同 セメントサービスサイロ
32 同 セメント計量ホッパー
4 水供給路
40 同 貯水槽
41 同 水計量器
5 混練装置
50 同 粉砕・混合・混練ミキサー
51 同 ドラム
52 同 下部ホッパー
53 同 両方向搬送ベルトコンベア
(2次加工系統)
6 加圧・成型ライン
60 同 供給調整器
61 同 即脱型振動式成型機
62 同 補助原料供給器
7 蒸気養生装置
70 同 養生槽
(3次加工系統)
8 破砕ライン
80 同 振動フィーダ
81 同 HDブレーカ
82 同 振動篩機
(製品置き場)
9 混練状製品置き場
90 同 ブロック製品置き場
91 同 人工骨材製品置き場
AE 自動制御装置
(材料類・製品類)
NC 新生灰
DC 同 乾灰(シンター・フライアッシュ混合物)
CC 同 クリンカーアッシュ
WC 加湿灰
C セメント(固化材)
W ミキシング水
G 新生灰混練状製品(新生灰混練状物)
G0 新生灰再生骨材(新生灰人工骨材)
M 新生灰成型品
B 新生灰再生コンクリート製品(NOX吸収型ブロック・魚礁・藻礁ブロック)
(発電所関連施設)
P 石炭火力発電所
P0 同 石炭ボイラー
P1 同 排気管路
P2 同 煙突吐出口
AC 新生灰回収装置
A1 同 節炭器
A2 同 空気予熱器
A3 同 電気集塵器
A4 同 クリンカーホッパー
A5 同 乾灰搬送コンベア
S1 第1サイロ(乾灰受入サイロ)
S2 同 加湿器
S3 同 分級器
S4 同 第2サイロ
S5 同 第3サイロ
S6 同 袋詰機
S7 同 一次クリンカーヤード
S8 同 破砕機
S9 同 脱水槽
S10 同 篩機
T 輸送手段
T1 同 ダンプトラック
T2 同 ジェットバック車
T3 同 船舶
Claims (7)
- 石炭火力発電用の石炭ボイラーの燃焼過程に発生するシンター・フライアッシュ混合物およびクリンカーアッシュなどの新生灰を回収し、該回収した新生灰を、該石炭火力発電用の石炭ボイラーの設置敷地内か、その近隣であって新生灰の輸送時間および輸送コストを削減可能とする場所かの何れか一方に設けたコンクリート製造工場内の混練プラントの蓄積場所まで搬送車両を用いて輸送して一時的に保管し、混練装置への材料供給系統を、シンター・フライアッシュ混合物およびクリンカーアッシュなどの新生灰供給路、固化材供給路および水供給路の合計3つの供給路に分離・隔離してなる当該混練プラントを用い、当該蓄積場所に蓄積した新生灰の所定量を、該新生灰供給路を通じて該混練装置へ供給すると共に、該新生灰供給路の適所にて供給新生灰の含水率を測定し、固化材供給路を通じて、該新生灰量に対して所定割合となるセメント、および、水供給路を通じて、該セメントの水和反応に必要量であって、同該新生灰およびセメントが完全に混合するに必要、最小限量のミキシング水を、夫々当該混練装置に供給するようにし、所定時間に亘って強制的に粉砕・混合・混練し、新生灰粒付着水分とセメント粉状粒子が、その水溶液によってそれら新生灰粒中および新生灰・セメントの粉状粒子中の空気、および、同新生灰粒間および新生灰・セメントの粉状粒子間の空気を夫々取り除くようにし、均一にコーティングしてなる混練状物を製造するようにしたことを特徴とする新生灰混練状物の製造方法。
- 石炭火力発電用の石炭ボイラーの燃焼過程に発生するシンター・フライアッシュ混合物およびクリンカーアッシュなどの新生灰を回収し、該回収した新生灰を、該石炭火力発電用の石炭ボイラーの設置敷地内か、その近隣であって新生灰の輸送時間および輸送コストを削減可能とする場所かの何れか一方に設けたコンクリート製造工場内の混練プラントの蓄積場所まで搬送車両を用いて輸送して一時的に保管し、混練装置への材料供給系統を、シンター・フライアッシュ混合物およびクリンカーアッシュなどの新生灰供給路、固化材供給路および水供給路の合計3つの供給路に分離・隔離してなる当該混練プラントを用い、当該蓄積場所に蓄積した新生灰の所定量を、該新生灰供給路を通じて該混練装置へ供給すると共に、該新生灰供給路の適所にて供給新生灰の含水率を分解能0.01%で測定し、固化材供給路を通じて、該新生灰量に対して所定割合となるセメント、および、水供給路を通じて、該セメントの水和反応に必要量であって、同該新生灰およびセメントが完全に混合するに必要、最小限量のミキシング水を、夫々当該混練装置に供給するようにし、4ないし10分間に亘って強制的に粉砕・混合・混練し、新生灰粒付着水分とセメント粉状粒子が、その水溶液によってそれら新生灰粒中および新生灰・セメントの粉状粒子中の空気、および、同新生灰粒間および新生灰・セメントの粉状粒子間の空気を夫々取り除くようにし、均一にコーティングしてなる混練状物を製造するようにしたことを特徴とする新生灰混練状物の製造方法。
- 混練装置への材料供給系統を、石炭火力発電用の石炭ボイラーの設置敷地内か、その近隣であって新生灰の輸送時間および輸送コストを削減可能とする場所かの何れか一方に設けたコンクリート製造工場内の、シンター・フライアッシュ供給路、クリンカーアッシュ供給路、固化材供給路および水供給路の合計4つの供給路に分離・隔離してなる混練プラントを用い、石炭ボイラーが稼働中に発生するシンター・フライアッシュ混合物を回収し、シンター・フライアッシュ供給路の乾灰受入サイロまで輸送して一時的に蓄積し、石炭ボイラーが発生するクリンカーアッシュを回収し、クリンカーアッシュ供給路のクリンカーヤードまで輸送して一時的に蓄積し、該乾灰受入サイロに蓄積したシンター・フライアッシュ混合物の所定量を、シンター・フライアッシュ供給路を通じて該混練装置へ供給し、該クリンカーヤードに蓄積したクリンカーアッシュの所定量を、クリンカーアッシュ供給路を通じて該混練装置へ供給すると共に、該クリンカーアッシュ供給路の適所にて供給クリンカーアッシュの含水率を測定し、接着材供給路を通じて、該シンター・フライアッシュ混合物およびクリンカーアッシュの新生灰量に対して所定割合となるセメント、および、水供給路を通じて、該セメントの水和反応に必要量であって、同該シンター・フライアッシュ混合物およびクリンカーアッシュの合計新生灰およびセメントが完全に混合するに必要、最小限量のミキシング水を、夫々当該混練装置に供給するようにし、所定時間に亘って強制的に粉砕・混合・混練し、新生灰粒付着水分とセメント粉状粒子が、その水溶液によってそれら新生灰粒中および新生灰・セメントの粉状粒子中の空気、および、同新生灰粒間および新生灰・セメントの粉状粒子間の空気を夫々取り除くようにし、均一にコーティングしてなる混練状物を製造するようにしたことを特徴とする新生灰混練状物の製造方法。
- 混練装置への材料供給系統を、石炭火力発電用の石炭ボイラーの設置敷地内か、その近隣であって新生灰の輸送時間および輸送コストを削減可能とする場所かの何れか一方に設けたFRCコンクリート製造工場内の、シンター・フライアッシュ供給路、クリンカーアッシュ供給路、固着材供給路および水供給路の合計4つの供給路に分離・隔離してなる混練プラントを用い、石炭ボイラーが稼働中に発生するシンター・フライアッシュ混合物を回収し、ジェットパック車を用いてシンター・フライアッシュ供給路の乾灰受入サイロまで輸送して一時的に蓄積し、石炭ボイラーが発生するクリンカーアッシュを回収し、ダンプトラックを用いてクリンカーアッシュ供給路のクリンカーヤードまで輸送して一時的に蓄積し、該乾灰受入サイロに蓄積したシンター・フライアッシュ混合物の所定量を、シンター・フライアッシュ供給路を通じて該混練装置へ供給し、該クリンカーヤードに蓄積したクリンカーアッシュの所定量を、クリンカーアッシュ供給路を通じて該混練装置へ供給すると共に、該クリンカーアッシュ供給路の適所にて供給クリンカーアッシュの含水率を分解能0.01%で測定し、接着材供給路を通じて、該シンター・フライアッシュ混合物およびクリンカーアッシュの新生灰量に対して所定割合となるセメント、および、水供給路を通じて、該セメントの水和反応に必要量であって、同該シンター・フライアッシュ混合物およびクリンカーアッシュの合計新生灰およびセメントが完全に混合するに必要、最小限量のミキシング水を、夫々当該混練装置に供給するようにし、4ないし10分間に亘って強制的に粉砕・混合・混練し、新生灰粒付着水分とセメント粉状粒子が、その水溶液によってそれら新生灰粒中および新生灰・セメントの粉状粒子中の空気、および、同新生灰粒間および新生灰・セメントの粉状粒子間の空気を夫々取り除くようにし、均一にコーティングしてなる含水率10ないし40%とした混練状物を製造するようにしたことを特徴とする新生灰混練状物の製造方法。
- 請求項1ないし4何れか一項記載の新生灰混練状物の製造方法にて製造した新生灰混練状物を、加圧・成型ラインに供給し、加振・加圧の条件下において、該新生灰混練状物が液状化するまで脱気・成型し、高粘性状態の新生灰成型品を得た後、該新生灰成型品を蒸気養生装置内に搬送し、60ないし100℃の条件下で蒸気養生するようにした、請求項1ないし4何れか一記載の新生灰混練状物の製造方法にて製造した新生灰混練状物を利用する新生灰再生コンクリート製品の製造方法。
- 請求項1ないし4何れか一項記載の新生灰混練状物の製造方法にて製造した新生灰混練状物を、所定添加量の光触媒と共に、加圧・成型ラインに供給し、加振・加圧の条件下において、該新生灰混練状物が液状化するまで脱気・成型し、高粘性状態の新生灰成型品を得た後、該新生灰成型品を蒸気養生装置内に搬送し、60ないし100℃の条件下で蒸気養生して、NOX等大気浄化型ブロックとするようにした、請求項1ないし4何れか一記載の新生灰混練状物の製造方法にて製造した新生灰混練状物を利用する新生灰再生コンクリート製品の製造方法。
- 請求項1ないし4何れか一項記載の新生灰混練状物の製造方法にて製造した新生灰混練状物を、所定添加量の鉄原料、栄養素、または植物種と共に、加圧・成型ラインに供給し、加振・加圧の条件下において、該新生灰混練状物が液状化するまで脱気・成型し、高粘性状態の新生灰成型品を得た後、該新生灰成型品を蒸気養生装置内に搬送し、60ないし100℃の条件下で蒸気養生して、魚礁・藻礁ブロックとするようにした、請求項1ないし4何れか一記載の新生灰混練状物の製造方法にて製造された新生灰混練状物を利用する新生灰再生コンクリート製品の製造方法。
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