JP6392491B1 - 改質フライアッシュの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
る。
また、特許文献3、4にはロータリーキルンを用いて石炭灰中の未燃カーボンを燃焼除去する技術が提案されている。
特許文献3や4に記載の技術は未燃カーボンを効果的に除去することが可能だが、600〜1000℃の熱ガスを使用するため、膨大なエネルギーを必要とすることが課題として挙げられる。
本発明の他の目的は、未燃カーボン含量が低減されていると同時に、この未燃カーボン含量がバラツキなく一定の範囲にある定品質の改質フライアッシュを提供することにある。
前記フライアッシュ原粉を粗粉と微粉に分級する分級工程;
前記粗粉を500〜1000℃の温度域で加熱することにより該粗粉に含まれる未燃カーボンを除去する未燃カーボン除去工程;
未燃カーボンが除去された前記粗粉を、前記微粉と混合することにより、改質フライアッシュを得る混合工程;
を含む改質フライアッシュの製造方法が提供される。
(1)前記分級工程に先立って、前記フライアッシュ原粉に含まれる未燃カーボン量を測定する工程を含み、前記フライアッシュ原粉の未燃カーボン含量に応じて、前記分級工程での分級条件を設定すること。
(2)前記(1)の態様において、前記分級工程での分級を篩により行うと共に、測定された未燃カーボン含量に応じて、用いる篩の目開きを以下のように設定して前記分級工程での原粉の分級を行うこと。
(3)前記(2)の態様において、前記分級工程での分級を篩により行うと共に、測定された未燃カーボン含量に応じて、用いる篩の目開きを以下のように設定して前記分級工程での原粉の分級を行うこと。
未燃カーボン含量 篩の目開き
4質量%未満 90〜150μm
4質量%以上〜8質量%未満 45〜90μm
8質量%以上 20〜45μm
(4)最終的に得られる前記改質フライアッシュ中に含まれる未燃カーボンの基準含量閾値を1〜4質量%の範囲内に設定しておくとともに、前記分級工程で得られた微粉に含まれる未燃カーボン量を測定する工程を含み、前記混合工程において、該微粉と未燃カーボンが除去された粗粉との混合により得られる前記改質フライアッシュの未燃カーボン含量が前記基準含量閾値の±0.5質量%の範囲内となるように、該微粉と粗粉との混合割合を調整すること。
(5)前記分級工程に先立って、前記フライアッシュ原粉に含まれる未燃カーボン量を測定する工程を含み、前記原粉の未燃カーボン含量について6質量%以上の閾値を設定しておき、且つ最終的に得られる前記改質フライアッシュ中に含まれる未燃カーボンの基準含量閾値を1〜4質量%の範囲内に設定しておくとともに、
前記閾値未満の未燃カーボン含量を有する原粉については、前記分級工程での分級を行い、該分級工程で得られた前記微粉は、第1のサイロに貯蔵し、該分級工程で得られた粗粉は、前記未燃カーボン除去工程に導入して未燃カーボンを除去した後、第2のサイロに貯蔵し、
前記閾値以上の未燃カーボン含量を有する原粉については、前記分級工程に導入することなく、前記未燃カーボン除去工程に導入して未燃カーボンを除去し、得られた未燃カーボン除去フライアッシュを、前記粗粉と同様、前記第2のサイロに貯蔵し、
前記第1のサイロに貯蔵された微粉と前記第2のサイロに貯蔵された未燃カーボンが除去されたフライアッシュとを、前記混合工程において、前記改質フライアッシュの未燃カーボン含量が前記基準含量閾値の±0.5質量%の範囲内となるように混合を行うこと。
(6)前記(5)の態様において、前記第1のサイロに貯蔵された微粉について未燃カーボン量を測定する工程を含むこと。
また、本発明では、分級により得られたフライアッシュ微粉と、未燃カーボンが除去されたフライアッシュ粗粉との混合割合を調整することにより、改質フライアッシュ中の未燃カーボン含量を調整することができ、未燃カーボン含量のバラツキが少ない定品質の改質フライアッシュを得ることができる。
さらに、本発明では、未燃カーボンの除去のための加熱を、分級により得られた粗粉に限定することにより、熱エネルギーを大幅に低減させることができる。
本発明の製造方法により得られる改質フライアッシュは、未燃カーボン含量が低減された高品質のものであり、セメント混合材又はコンクリート混合材としての適性に優れている。
従って、本発明は、このフライアッシュに含まれる未燃カーボン量を低減させ、未燃カーボン含量が少なく、さらに好ましくは、バラツキなくほぼ一定の未燃カーボン含量を有する改質フライアッシュを製造する。
(a)燃焼させて発生したCO2・COガスを赤外線検出する方法;
(b)強熱減量を測定し、該強熱原料から未燃カーボン量を推定する方法
;
(c)メチレンブルー吸着量に基づいて算出する方法;
(d)密かさ比重試験;
(e)マイクロ波を照射して未燃カーボン量を推定する方法;
分級点の設定は、篩分級では、用いる篩の目開きを変更することにより容易に行われる。風力分級では、風量を変更することで分級点の調整が可能であり、遠心力分級では、回転速度等の調整により行われる。
このように、篩分級を採用すれば、分級点を大きくして粗粉側に未燃カーボンを効率的に濃縮させることができ、この結果、粗粉の量を少なくして、燃焼に要するエネルギーコストが低減できる。
尚、ここで示されている未燃カーボン量は、JIS A 6201記載の強熱減量試験方法により得た数値である。本明細書で示した未燃カーボン量は、全て、この方法で得た値である。
従って、本発明では、原粉の未燃カーボン量を測定しておき、この未燃カーボン量に応じて分級条件(分級点)を調整することが好適である。例えば、原粉の未燃カーボン量が多い場合には目開きの小さい篩を用いて、できるだけ微粉中の未燃カーボン量を少なくし、原粉の未燃カーボン量が少ない場合には、目開きの大きな篩を使用し、未燃カーボン量の多い粗粉の量を少なくして後述する加熱処理(未燃カーボンの除去)に要するエネルギーを低減させることが好ましい。
従って、原粉の未燃カーボン量に応じて分級条件を設定する場合、微粉中の未燃カーボン量を少なくし且つ微粉と粗粉とのマスバランスを適度な範囲に設定するためには、以下のように分級点(篩の目開き)を設定することが好ましい。
未燃カーボン含量 篩の目開き
4質量%未満 90〜150μm
4質量%以上〜8質量%未満 45〜90μm
8質量%以上 20〜45μm
そこで、未燃カーボン量が著しく多い原粉については、分級を行うことなく、直接未燃カーボン除去工程に供給することが好ましい。この態様については、後述する。
そして、未燃カーボン量が異なると、セメントやコンクリートの混合材として使用した際の流動性、色調、必要な添加剤量等が異なる場合がある。
そこで本発明においては、目的とする改質フライアッシュについて、未燃カーボン含量の基準閾値を1〜4質量%の範囲の値に設定しておき、未燃カーボン含量が、この基準閾値±0.5質量%の範囲に収まるように、微粉と燃焼処理により未燃カーボンが除去された粗粉との混合割合を設定することが好適である。これにより、未燃カーボン量が低減されているばかりか、未燃カーボン量がほぼ一定の範囲となっており、定品質のものである。
このような高品質及び定品質の改質フライアッシュは、これをセメントやコンクリートの混合材として使用した際の流動性、色調、添加剤量等を一定にすることができる。勿論、上記の基準閾値の値は、改質フライアッシュの使用目的に応じて適宜設定できる。
このために、粗粉については、燃焼処理された粗粉の未燃カーボン量が0〜0.2質量%となるように燃焼条件を決定しておくことが望ましい。即ち、微粉に混合する粗粉の未燃カーボン量は0質量%として計算しても、上記の基準閾値±0.5質量%とすることは容易であるため、微粉についてのみ、未燃カーボン量のみ測定すれば済む。むろん、焼成した粗粉の未燃カーボン量も測定してもかまわない。
このような問題を解決するために、本発明の実施に当たっては、以下のような手法を採用することが考えられる。
そこで、目開き45μmの篩を用いれば、微粉は未燃カーボン量が2.3質量%となるから、当該微粉の混合割合は86.9質量%まで上がり、かつ微粉の回収率も81.6%まで下がるため、マスバランスは逆転する。
従って、焼成した粗粉が不足しがちなときは分級点を小さく、微粉が不足しがちなときは分級点を大きくすることにより、微粉と焼成した粗粉との極端なバランスの崩れを防止できる。
ところで、既に述べたように、原粉に含まれる未燃カーボン量が極めて多い場合には、分級により得られる微粉中に含まれる未燃カーボン量も多くなり、分級によるメリットが小さく、しかも分級にかける手間は変わらない。
そこで、未燃カーボン量が著しく多い原粉が存在することもがあることを考慮して、図3に示すフローにしたがって、本発明を実施することができる。
即ち、未燃カーボン量が極めて多い原粉については、分級のメリットがほとんどない。従って、未燃カーボン量の閾値を、6質量%以上、好ましくは7質量%以上、好ましくは8質量%以上の範囲に設定しておく。但し、この閾値をあまり高く設定しても意味が無いので、通常は、20質量%以下、特に15質量%以下と設定しておけばよい。20質量%、特に15質量%を超えるフライアッシュ原粉は、殆ど無いといってよいからである。
このようにして未燃カーボンが除去されたフライアッシュは、未燃カーボンが除去された粗粉と同様、第2のサイロに貯蔵する。
即ち、第1のサイロに貯蔵された微粉については、適宜、未燃カーボン量を測定し、未燃カーボン量が一定の基準閾値±0.5質量%の範囲内となるように、第2のサイロに貯蔵されている未燃カーボン除去フライアッシュと混合することにより、高品質且つ定品質のフライアッシュを得ることができる。
このフライアッシュ原粉の未燃カーボン含有量は3.4質量%であった。
尚、未燃カーボン含有量は、JIS A 6201記載の強熱減量試験方法により得た数値である。
この分級により、9.8gの粗粉と、90.2gの微粉を回収した。
回収された粗粉の未燃カーボン含有量は20.6質量%、微粉の未燃カーボン含有量は2.4質量%であった。
改質フライアッシュの未燃カーボン含有量は2.1質量%であった。
この未燃カーボン含有量は、フライアッシュ原粉及び分級により得られた微粉と比較して低減されている。
各フライアッシュについての未燃カーボン量を表3に示した。
一方、本発明に従えば(実施例)、前記粗粉のみを加熱すれば良く、粗粉の割合は前記原料100.0gの内、9.8gであるため、前記フライアッシュ全体を加熱する場合と比較して、約1/4の量を加熱すれば良い。さらに、濃縮された未燃カーボンが燃料の役割をなすため、必要なエネルギーを大幅に低減できることがわかる。
Claims (6)
- 微粉炭焚きボイラから排出されるフライアッシュ原粉を原料として用意する原料工程;
前記フライアッシュ原粉を粗粉と微粉に分級する分級工程;
前記粗粉を500〜1000℃の温度域で加熱することにより該粗粉に含まれる未燃カーボンを除去する未燃カーボン除去工程;
未燃カーボンが除去された前記粗粉を、前記微粉と混合することにより、改質フライアッシュを得る混合工程;
を含む改質フライアッシュの製造方法であり、
前記分級工程に先立って、前記フライアッシュ原粉に含まれる未燃カーボン量を測定する工程を含み、
前記フライアッシュ原粉について測定された未燃カーボン含量に応じて、前記分級工程での分級条件を設定することを特徴とする改質フライアッシュの製造方法。 - 未燃カーボン含量が多いフライアッシュ原粉については、前記分級工程において目開きの小さな篩を用いて分級を行い、未燃カーボン含量が少ないフライアッシュ原粉については、前記分級工程において目開きの大きな篩を使用して分級を行う請求項1に記載の改質フライアッシュの製造方法。
- 前記分級工程での分級を篩により行うと共に、測定された未燃カーボン含量に応じて、用いる篩の目開きを以下のように設定して前記分級工程での原粉の分級を行う請求項2に記載の改質フライアッシュの製造方法;
未燃カーボン含量 篩の目開き
4質量%未満 90〜150μm
4質量%以上〜8質量%未満 45〜90μm
8質量%以上 20〜45μm - 微粉炭焚きボイラから排出されるフライアッシュ原粉を原料として用意する原料工程;
前記フライアッシュ原粉を粗粉と微粉に分級する分級工程;
前記粗粉を500〜1000℃の温度域で加熱することにより該粗粉に含まれる未燃カーボンを除去する未燃カーボン除去工程;
未燃カーボンが除去された前記粗粉を、前記微粉と混合することにより、改質フライアッシュを得る混合工程;
を含む改質フライアッシュの製造方法であり、
最終的に得られる前記改質フライアッシュ中に含まれる未燃カーボンの基準含量閾値を1〜4質量%の範囲内に設定しておくとともに、
前記分級工程で得られた微粉の未燃カーボン含量を測定する工程を含み、
前記混合工程において、該微粉と未燃カーボンが除去された粗粉との混合により得られる前記改質フライアッシュの未燃カーボン含量が前記基準含量閾値の±0.5質量%の範囲内となるように、該微粉と粗粉との混合割合を調整することを特徴とする改質フライアッシュの製造方法。 - 微粉炭焚きボイラから排出されるフライアッシュ原粉を原料として用意する原料工程;
前記フライアッシュ原粉を粗粉と微粉に分級する分級工程;
前記粗粉を500〜1000℃の温度域で加熱することにより該粗粉に含まれる未燃カーボンを除去する未燃カーボン除去工程;
未燃カーボンが除去された前記粗粉を、前記微粉と混合することにより、改質フライアッシュを得る混合工程;
を含む改質フライアッシュの製造方法であり、
前記分級工程に先立って、前記フライアッシュ原粉に含まれる未燃カーボン量を測定する工程を含み、前記原粉の未燃カーボン含量について6質量%以上の閾値を設定しておき、且つ最終的に得られる前記改質フライアッシュ中に含まれる未燃カーボンの基準含量閾値を1〜4質量%の範囲内に設定しておくとともに、
前記閾値未満の未燃カーボン含量を有する原粉については、前記分級工程での分級を行い、該分級工程で得られた前記微粉は、第1のサイロに貯蔵し、該分級工程で得られた粗粉は、前記未燃カーボン除去工程に導入して未燃カーボンを除去した後、第2のサイロに貯蔵し、
前記閾値以上の未燃カーボン含量を有する原粉については、前記分級工程に導入することなく、前記未燃カーボン除去工程に導入して未燃カーボンを除去し、得られた未燃カーボン除去フライアッシュを、前記粗粉と同様、第2のサイロに貯蔵し、
前記第1のサイロに貯蔵された微粉と前記第2のサイロに貯蔵された未燃カーボンが除去されたフライアッシュとを、前記混合工程において、前記改質フライアッシュの未燃カーボン含量が前記基準含量閾値の±0.5質量%の範囲内となるように混合を行うことを特徴とする改質フライアッシュの製造方法。 - 前記第1のサイロに貯蔵された微粉について未燃カーボン量を測定する工程を含む請求項5に記載の製造方法。
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