JP6441086B2 - Effective use of coal ash - Google Patents

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Description

本発明は,石炭火力発電等から発生する石炭灰からの重金属類等の微量成分の溶出を低減した組成物,並びにその組成物を土質固化材として利用する石炭灰の有効利用方法に関する。   The present invention relates to a composition in which elution of trace components such as heavy metals from coal ash generated from coal-fired power generation and the like, and an effective utilization method of coal ash using the composition as a soil solidifying material.

石炭火力発電等から発生する石炭灰は,石炭を燃焼した際に発生する残渣であり,電力事業,一般産業を合わせると,国内で年間1000万トン以上発生している。それと同時に石炭灰の有効利用は進められており,「石炭灰全国実態調査報告書(平成24年度実績)/一般財団法人 石炭エネルギーセンター」によると,平成7年度の石炭灰の有効利用は発生量の67.1%であったが,年々有効利用率は増加し,平成24年度には97.6%に及び,概ね有効利用に対する意識が浸透していることがいえる。   Coal ash generated from coal-fired power generation, etc. is a residue generated when coal is burned, and when combined with the electric power business and general industries, it is generated more than 10 million tons per year in Japan. At the same time, the effective use of coal ash is being promoted. According to the “Coal ash national fact-finding report (2012 results) / Coal Energy Center”, the effective use of coal ash in fiscal 1995 was generated. However, the effective utilization rate has been increasing year by year, reaching 97.6% in 2012, and it can be said that awareness of effective utilization has generally permeated.

石炭灰の有効利用は,セメント分野や土木・建築分野,農林・水産分野等幅広い分野で行われており,このうちセメント分野での有効利用は,前述の文献によると,全有効利用量の67.9%に上る。セメント分野においては,セメント原材料をはじめ,セメント混合材やコンクリート混和材等に用いられている。   Coal ash is effectively used in a wide range of fields such as the cement field, civil engineering / architecture field, agriculture / forestry / fishery field, and the effective use in the cement field is a total of 67 .9%. In the cement field, it is used for cement raw materials, cement admixtures and concrete admixtures.

石炭火力発電における微粉炭焚においては,石炭灰は発生箇所別にフライアッシュとクリンカアッシュに大別されるが,このうちフライアッシュのセメント混合材の例としては,フライアッシュセメントやセメント系固化材への適用が挙げられ,コンクリート混和材の例としては,フライアッシュコンクリート等が挙げられる。   In pulverized coal slags in coal-fired power generation, coal ash is roughly classified into fly ash and clinker ash according to the location of generation. Examples of fly ash cement mixtures include fly ash cement and cement-based solidified material. Examples of concrete admixtures include fly ash concrete.

フライアッシュコンクリートは,ポゾラン反応による長期強度の増進や乾燥収縮の減少,アルカリシリカ反応の抑制,水和熱の減少,化学抵抗性の向上等の特徴を有するが,空気連行性の低下やフライアッシュに含まれる未燃炭素分の影響で,硬化後のコンクリート表面に黒ずみによる色むらが発生することが課題として挙げられる。これら解決方法としては,AE減水剤や特殊混和剤,特殊AE剤を併用することが一般的に知られている。   Fly ash concrete has features such as increased long-term strength and reduced drying shrinkage due to pozzolanic reaction, suppression of alkali-silica reaction, reduced heat of hydration, and improved chemical resistance. The problem is that color unevenness due to darkening occurs on the concrete surface after hardening due to the unburned carbon content in the steel. As these solutions, it is generally known to use an AE water reducing agent, a special admixture, and a special AE agent in combination.

その他,石炭灰からは微量成分の溶出が懸念されている。特にセメント系固化材に適用した場合においては,セメント系固化材を混合して改良土にしたときに,改良土から微量成分が溶出する可能性がある。   In addition, there are concerns about the elution of trace components from coal ash. In particular, when applied to cement-based solidification materials, trace components may elute from the improved soil when cement-based solidification materials are mixed into improved soil.

セメント及びセメント系固化材の地盤改良への使用においては,既に建設省(現・国土交通省)直轄事業を対象に,通達「セメント及びセメント系固化材を地盤改良への使用及び改良土の再利用に関する当面の措置について(平成12年3月24日/建設省技調発第48号)」が出され,改良予定の土壌と使用予定の固化材による六価クロムの溶出試験を実施することが謳われている。また,「土壌の汚染に係る環境基準について(平成3年8月/環境庁告示第46号)」には,六価クロムを含む土壌環境基準が27項目規定されており,記載された砒素,ふっ素,セレン,ほう素等,その他の微量成分等についても石炭灰から溶出する可能性が考えられる。   Regarding the use of cement and cement-based solidification material for ground improvement, the notification “Use of cement and cement-based solidification material for ground improvement and re-use of improved soil is already targeted for projects under the direct control of the Ministry of Construction (currently the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism). About the immediate measures for use (March 24, 2000 / Ministry of Construction, Technical Development No. 48) "was issued, and the elution test of hexavalent chromium using the soil to be improved and the solidified material to be used Has been scolded. In addition, “Environmental Standards Concerning Soil Contamination (August 1991 / Environmental Agency Notification No.46)” specifies 27 soil environmental standards containing hexavalent chromium. Fluorine, selenium, boron, and other trace components may be eluted from coal ash.

そこで,特許文献1では,普通ポルトランドセメントに代えて,高炉系セメント(特に高炉セメントB種)及び/又は高炉スラグを石炭灰に添加,硬化させて溶出を抑制させる方法が開示されている。   Therefore, Patent Document 1 discloses a method for suppressing elution by adding and hardening blast furnace cement (particularly, blast furnace cement B) and / or blast furnace slag to coal ash instead of ordinary Portland cement.

特開2000−301107号公報JP 2000-301107 A

特許文献1の方法については,石炭灰からの微量成分の溶出を抑制するために石炭灰を硬化させてしまうため,該石炭灰をセメント系固化材への添加材として使用することができない。   About the method of patent document 1, since coal ash is hardened in order to suppress the elution of the trace component from coal ash, this coal ash cannot be used as an additive to a cement-type solidification material.

ところで,本発明に係わり,本発明者等は石炭灰からの微量成分について測定を行った。測定結果を表1に示す。No.1〜No.6いずれの石炭灰も,電力会社A社の同じ火力発電所において発生した石炭灰であり,不定期にサンプリングした結果である。   By the way, in connection with this invention, the present inventors measured about the trace component from coal ash. The measurement results are shown in Table 1. No. 1-No. 6 Coal ash is coal ash generated at the same thermal power plant of electric power company A, and is the result of irregular sampling.

Figure 0006441086
Figure 0006441086

表1について,pHの測定は地盤工学会基準「土懸濁液のpH試験方法」を参考にして測定した。また,微量成分溶出量の測定は,「土壌の汚染に係る環境基準について(平成3年8月/環境庁告示第46号)」に定められた方法に基づいて測定した。   With respect to Table 1, the pH was measured with reference to the Geotechnical Society standard “pH test method for soil suspension”. In addition, the amount of trace component elution was measured based on the method defined in “Environmental standards for soil contamination (August 1991 / Environment Agency Notification No.46)”.

上記の表1に示すように,同じ火力発電所から発生した石炭灰であっても,サンプリングした時期が異なれば,pH並びに微量成分溶出量の値も大きく異なることがいえる。これは,火力発電に使用する石炭の炭種の変動による影響であると考えられる。また,砒素,セレン,ふっ素,ほう素については,土壌環境基準を上回る溶出量であることが確認された。さらに,溶出した濃度についても,石炭灰によって大きく異なっている。   As shown in Table 1 above, even when coal ash generated from the same thermal power plant is used, it can be said that the values of pH and trace component elution amount differ greatly if the sampling time is different. This is thought to be due to changes in the coal type of coal used for thermal power generation. In addition, arsenic, selenium, fluorine, and boron were confirmed to be in excess of the soil environmental standards. In addition, the eluted concentration varies greatly depending on the coal ash.

この結果を踏まえると,石炭灰から溶出する微量成分の濃度は,元となる石炭の炭種により大きく変動することから,土壌環境基準以内に抑制するためには,これら変動する要因を勘案する必要がある。   Based on this result, the concentration of trace components eluted from coal ash varies greatly depending on the coal type of the original coal, so these factors must be taken into account in order to keep it within the soil environmental standards. There is.

従って本発明は,石炭灰を土質固化材への添加材等として利用可能な粉末状のまま,微量成分の溶出が抑制された状態とすることを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to keep coal ash in a powdery state that can be used as an additive to a soil solidifying material, and to prevent elution of trace components.

本発明者らは,上記課題を達成するため,鋭意検討を行った。そこで,石炭灰からの微量成分溶出量について,溶媒による洗浄や静電による分級,セメントによる固化を行わず,水酸化カルシウム,高炉スラグ等の添加材を使用することによって,石炭灰からの微量成分溶出量を抑制することを検討し,本発明に至った。更には,得られた改質石炭灰を水から遮蔽した状態で保管し,ユーザーからの必要に応じて土質固化材の添加材として使用することができる,石炭灰を有効利用する方法を見出した。   In order to achieve the above-mentioned problems, the present inventors have intensively studied. Therefore, the amount of trace component elution from coal ash is determined by using additives such as calcium hydroxide and blast furnace slag without using solvent washing, electrostatic classification, and cement solidification. The inventors have studied to suppress the elution amount and have arrived at the present invention. Furthermore, we have found a method for effectively using coal ash that can be stored in a state where the obtained modified coal ash is shielded from water, and can be used as an additive for soil solidifying materials as required by users. .

すなわち本発明は,火力発電所から発生した石炭灰に,水酸化カルシウム及び高炉スラグを、石炭灰100質量部に対して水酸化カルシウム3.4〜16.7質量部、高炉スラグ11.5〜50質量部の範囲で加えて改質石炭灰とし,該改質石炭灰を水から遮蔽した状態で保管しておき,ユーザーからの発注に応じて,改質石炭灰とセメントと石膏を混合して土質固化材として出荷する,石炭灰の有効利用方法である。 That is, the present invention relates to calcium ash and blast furnace slag in coal ash generated from a thermal power plant, 3.4 to 16.7 parts by mass of calcium hydroxide, and 11.5 to Add in the range of 50 parts by mass to make modified coal ash, keep the modified coal ash shielded from water, and mix the modified coal ash with cement and gypsum according to the order from the user. This is an effective utilization method of coal ash that is shipped as soil solidification material.

また,土質固化材として出荷するセメントが高炉スラグを含むセメントである石炭灰の有効利用方法である。
In addition, it is an effective utilization method of coal ash in which the cement shipped as soil solidification material is cement containing blast furnace slag.

本発明によれば,石炭火力発電等から発生する石炭灰からの重金属類等の微量成分の溶出を低減した組成物を得ることができる。また,当該改質石炭灰は粉末状であるため,他の材料,例えば土質固化材等の混合材として使用することが可能となり,石炭灰の有効利用を図ることができる。更には,該改質石炭灰からの微量成分の溶出は,土壌環境基準以内に抑制されているため,保管,運搬等に際して特別の措置を講ずる必要性がなく,極めて扱いやすいものである。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the composition which reduced the elution of trace components, such as heavy metals from the coal ash generated from coal thermal power generation etc., can be obtained. Further, since the modified coal ash is in a powder form, it can be used as a mixed material such as another material, for example, a soil solidifying material, and the coal ash can be effectively used. Furthermore, since the elution of trace components from the modified coal ash is suppressed within the soil environmental standards, there is no need to take special measures for storage, transportation, etc., and it is extremely easy to handle.

以下に,本発明について詳細に説明する。本発明における改質石炭灰は,石炭灰,水酸化カルシウム,高炉スラグを含んでなる。更には土質固化材等の混合材として出荷することが可能である。   The present invention will be described in detail below. The modified coal ash in the present invention comprises coal ash, calcium hydroxide, and blast furnace slag. Furthermore, it can be shipped as a mixed material such as a soil solidifying material.

本発明で使用する石炭灰は,石炭を燃焼した際に発生する残渣として得られるものである。石炭灰を製品別による分類すると,フライアッシュとシンダアッシュの混合物である原粉,原粉を分級選別した細粉で日本工業規格「コンクリート用フライアッシュ」に適合させたJISフライアッシュ,原粉を分級し粒度調整をした粗いものである粗粉,クリンカホッパに落下した灰を収集し,破砕・脱水・粒度調整したクリンカアッシュに分類されるが,本発明においては特に限定されるものではない。また,石炭灰は石炭火力発電等の電気事業及び一般産業において発生するが,発生事業についても特に限定されない。   The coal ash used in the present invention is obtained as a residue generated when coal is burned. By classifying coal ash by product, raw powder that is a mixture of fly ash and cinder ash, fine powder obtained by classifying and selecting raw powder, JIS fly ash and raw powder that conform to the Japanese Industrial Standard “Fly Ash for Concrete” Coarse powder that has been classified and adjusted in particle size, and ash dropped on the clinker hopper are collected and classified into clinker ash that has been crushed, dewatered, and adjusted in particle size, but is not particularly limited in the present invention. Moreover, although coal ash is generated in the electric business such as coal-fired power generation and general industries, the generated business is not particularly limited.

本発明で使用する水酸化カルシウムは,一般に消石灰と呼ばれるものである。石炭灰に水酸化カルシウムを含有させることにより,該石炭灰に含まれる微量成分のうち,砒素,セレン,ふっ素,ほう素の溶出量を抑制することができる。また,消石灰を含む本発明の粉末状組成物は,固化材などとして使用する際に水と混合してスラリーとした場合,該スラリーの粘性が高くなるとともに,未燃炭素分の滲出を抑制することができるという効果も発現する。   The calcium hydroxide used in the present invention is generally called slaked lime. By containing calcium hydroxide in coal ash, the elution amount of arsenic, selenium, fluorine, and boron among trace components contained in the coal ash can be suppressed. In addition, when the powdered composition of the present invention containing slaked lime is mixed with water when used as a solidifying material or the like to form a slurry, the viscosity of the slurry is increased and the exudation of unburned carbon is suppressed. The effect that it can be also expressed.

本発明の改質石炭灰において,水酸化カルシウムは,石炭灰100質量部に対して,3.4〜16.7質量部であることが好ましい。3.4〜14.3質量部であることがより好ましく,3.4〜10.4質量部であることが特に好ましい。水酸化カルシウムの量が多いと,改質石炭灰をスラリーとした場合の粘性が非常に高くなり,該改質石炭灰を土質固化材とした場合のスラリーの粘性への影響が大きくなるとともに,土質固化材としてもコストがかさむ傾向にある。また,石炭灰自体の有効利用量が減少する。   In the modified coal ash of the present invention, the calcium hydroxide is preferably 3.4 to 16.7 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the coal ash. It is more preferably 3.4 to 14.3 parts by mass, and particularly preferably 3.4 to 10.4 parts by mass. When the amount of calcium hydroxide is large, the viscosity when the modified coal ash is used as a slurry becomes very high, and the effect on the viscosity of the slurry when the modified coal ash is used as a soil solidifying material increases. The cost tends to increase as a soil solidifying material. In addition, the effective use of coal ash itself decreases.

水酸化カルシウムは,工業用消石灰,農業用消石灰,水酸化カルシウム試薬等,市販されているものが好適に使用できる。好ましくは,日本工業規格「工業用消石灰」に規定された水酸化カルシウムであり,さらに好ましくは,経済性や市場流通性,含有するカルシウム量が多い点で,特号品であることがより好ましい。   As the calcium hydroxide, commercially available slaked lime, agricultural slaked lime, calcium hydroxide reagent, and the like can be suitably used. Preferably, it is calcium hydroxide specified in Japanese Industrial Standard “Industrial Slaked Lime”, and more preferably, it is more preferably a special product in terms of economy, market distribution, and the amount of calcium contained. .

本発明で使用する高炉スラグは,高炉水砕スラグをいう。高炉スラグは,石炭灰100質量部に対して11.5〜50質量部であることが好ましく,11.5〜46.2質量部がより好ましく,11.5〜26.7質量部が最も好ましい。該高炉スラグは,水酸化カルシウムと併用して使用することにより,石炭灰に含まれる微量成分のうち,特にセレンの溶出量を抑制する効果を発現する。   The blast furnace slag used in the present invention refers to blast furnace granulated slag. The blast furnace slag is preferably 11.5 to 50 parts by mass, more preferably 11.5 to 46.2 parts by mass, and most preferably 11.5 to 26.7 parts by mass with respect to 100 parts by mass of coal ash. . By using this blast furnace slag in combination with calcium hydroxide, the blast furnace slag exhibits an effect of suppressing the amount of selenium in particular, among trace components contained in coal ash.

また,高炉スラグの使用量を増やすことにより,高炉スラグのコストはかさむが,水酸化カルシウムの使用量を少なくすることができ,改質石炭灰にかかるコストとして同等,もしくは低く抑えることができ,経済的であるといえる。   Also, by increasing the amount of blast furnace slag used, the cost of blast furnace slag increases, but the amount of calcium hydroxide used can be reduced, and the cost of the modified coal ash can be kept equal or low. It can be said that it is economical.

本発明における改質石炭灰は,発生した石炭灰に水酸化カルシウム,高炉スラグを添加・混合することにより製造することができ,金属などの溶出がないため,特別な設備を用いることなく,その他の粉末と同様の保管,流通を行うことができる。好ましくは,大量に製造したものを長期的に保管し,ユーザーからの発注に応じて迅速に出荷できるよう,水と遮蔽された容器で保管することが好ましい。   The modified coal ash according to the present invention can be produced by adding and mixing calcium hydroxide and blast furnace slag to the generated coal ash, and since there is no elution of metals, etc. It can be stored and distributed in the same way as the above powder. Preferably, it is preferable to store a large amount of products manufactured in a long term and store them in a container shielded from water so that they can be shipped quickly in response to an order from the user.

本発明における改質石炭灰は,水酸化カルシウムと高炉スラグが含まれていることから,水を加えると硬化する性質を有する。したがって,生コンクリートやモルタル材料の添加材としても使用することができる。更に好適には,土質固化材の添加材として用いることができる。即ち,ポルトランドセメントクリンカ,石膏その他成分を含む土質固化材の増量材,改質材として用いることができる。   The modified coal ash in the present invention contains calcium hydroxide and blast furnace slag, and thus has a property of hardening when water is added. Therefore, it can be used as an additive for ready-mixed concrete and mortar materials. More preferably, it can be used as an additive for a soil solidifying material. That is, it can be used as an extender or modifier for soil solidifying materials containing Portland cement clinker, gypsum and other components.

本発明における改質石炭灰の保管は,水と遮断された容器であれば,材質や容量など,特に限定されない。該改質石炭灰を土質固化材に使用することを考慮すると,セメントサイロなどに保管することが好ましい。   The storage of the modified coal ash in the present invention is not particularly limited as long as it is a container cut off from water. Considering the use of the modified coal ash as a soil solidifying material, it is preferably stored in a cement silo or the like.

土質固化材に使用するセメントクリンカは,公知のセメントクリンカが特に制限なく使用できる。なかでも,普通ポルトランドセメント,早強ポルトランドセメント,超早強ポルトランドセメント,中庸熱ポルトランドセメント及び低熱ポルトランドセメントの製造に使用されるポルトランドセメントクリンカが好適に使用できる。   As the cement clinker used for the soil solidifying material, a known cement clinker can be used without particular limitation. Especially, the Portland cement clinker used for manufacture of a normal Portland cement, an early strong Portland cement, an ultra-early strong Portland cement, a moderately hot Portland cement, and a low heat Portland cement can be used conveniently.

本発明において,改質石炭灰を土質固化材の添加材として用いる場合の使用量は特に限定されるものではないが,一般に,上記セメントクリンカ100質量部に対して,改質石炭灰に由来する石炭灰が1〜55質量部が好ましく,1〜30質量部がより好ましい。   In the present invention, the amount of use when the modified coal ash is used as an additive for the soil solidifying material is not particularly limited, but generally it is derived from the modified coal ash with respect to 100 parts by mass of the cement clinker. The coal ash is preferably 1 to 55 parts by mass, and more preferably 1 to 30 parts by mass.

土質固化材に使用する石膏は,セメントやセメント系固化材に使用される石膏として公知の石膏が特に制限なく使用できる。例えば,2水石膏,半水石膏,I型又はII型無水石膏等が挙げられる。また,天然石膏,化学石膏のいずれでもよく,化学石膏としては排煙脱硫石膏,リン酸石膏,チタン石膏及びフッ酸石膏等が挙げられる。   As the gypsum used for the soil solidifying material, known gypsum can be used without particular limitation as gypsum used for cement or cement-based solidifying material. For example, dihydrate gypsum, hemihydrate gypsum, type I or type II anhydrous gypsum and the like can be mentioned. Natural gypsum and chemical gypsum may be used. Examples of the chemical gypsum include flue gas desulfurization gypsum, phosphate gypsum, titanium gypsum, and hydrofluoric gypsum.

上記石膏は必要に応じて単独或いは複数種を組み合わせて使用できる。好ましくは,無水石膏,2水石膏を単独で或いはこれらを組み合わせて使用する。石膏の量はセメントクリンカ100質量部に対して1〜25質量部であることが好ましく,5〜20質量部であることがより好ましい。また,用いる石膏の粉末度は特に制限されるものではないが,一般的にはブレーン比表面積で2,500〜10,000cm/gであり,多くは2,500〜7,000cm/gである。 The above-mentioned gypsum can be used alone or in combination of two or more as required. Preferably, anhydrous gypsum and dihydrate gypsum are used alone or in combination. The amount of gypsum is preferably 1 to 25 parts by mass and more preferably 5 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cement clinker. Although powders of the gypsum is not particularly limited to be used is generally from 2,500~10,000cm 2 / g in Blaine specific surface area, many 2,500~7,000cm 2 / g It is.

土質固化材には,イオン交換反応による土の塑性指数の低下やポゾラン反応の促進を目的として水酸化カルシウム(消石灰)が配合されることがあり,前記改質石炭灰を添加された土質固化材においても,該改質石炭灰に由来する水酸化カルシウムに加えて,別途,水酸化カルシウムが含まれていてもよい。当該水酸化カルシウムの配合量は,改質石炭灰に由来する水酸化カルシウムと併せた量が,ポルトランドセメントクリンカ100質量部に対して15質量部以下となる量が好ましく,10質量部以下がより好ましい。   The soil solidification material may contain calcium hydroxide (slaked lime) for the purpose of lowering the plasticity index of the soil by ion exchange reaction and promoting the pozzolanic reaction. The soil solidification material to which the modified coal ash is added In addition, in addition to calcium hydroxide derived from the modified coal ash, calcium hydroxide may be included separately. The amount of calcium hydroxide is preferably such that the amount combined with the calcium hydroxide derived from the modified coal ash is 15 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of Portland cement clinker, and 10 parts by mass or less. preferable.

高炉スラグには潜在水硬性があり,固化材成分として使用した場合には,長期的な強度発現性に寄与することができる。また,六価クロムの溶出を低減する作用を有するため,環境負荷の点からも好ましい。従って,本発明における改質石炭灰を添加された土質固化材においても,該改質石炭灰に由来する高炉スラグに加えて,別途,高炉スラグが含まれていてもよい。上記効果を発現するためには,土質固化材中の高炉スラグの含有量は,改質石炭灰に由来する量と併せてポルトランドセメントクリンカ100質量部に対して150質量部以下となる量が好ましく,40質量部以下がより好ましい。   Blast furnace slag has latent hydraulic properties, and when used as a solidifying component, it can contribute to long-term strength development. Moreover, since it has the effect | action which reduces elution of hexavalent chromium, it is preferable also from the point of environmental impact. Therefore, also in the soil solidification material to which the modified coal ash is added in the present invention, a blast furnace slag may be separately included in addition to the blast furnace slag derived from the modified coal ash. In order to express the above effects, the amount of blast furnace slag contained in the soil solidification material is preferably an amount that is 150 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of Portland cement clinker together with the amount derived from the modified coal ash. 40 parts by mass or less is more preferable.

本発明の改質石炭灰を添加する土質固化材には,上記各成分に加えて,土質固化材の配合成分として公知の他の成分,具体的にはナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩系,リグニンスルホン酸塩系,メラミンスルホン酸ホルマリン縮合物塩系,ポリカルボン酸塩系及びポリエーテル系の分散剤等の各種の分散剤・流動化剤,第一鉄塩,3価のチタン酸塩,亜硫酸塩,亜硫酸水素塩,チオ硫酸塩等の還元剤,シリカフューム,石灰石,アルカリ金属りん酸塩等が配合されていてもよい。   The soil solidification material to which the modified coal ash of the present invention is added includes, in addition to the above-mentioned components, other components known as blending components of the soil solidification material, specifically naphthalenesulfonic acid formalin condensate salt system, lignin Various dispersants and fluidizers such as sulfonate, melamine sulfonate formalin condensate, polycarboxylate and polyether dispersants, ferrous salts, trivalent titanates, sulfurous acid A reducing agent such as a salt, bisulfite, and thiosulfate, silica fume, limestone, and alkali metal phosphate may be blended.

以下に実施例により本発明を具体的に説明するが,本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

1.石炭灰及び使用材料
(a)石炭灰
石炭灰は,電力会社A社において発生した石炭灰を用いた。石炭灰は採取時期の違いにより,(1)〜(5)の5種類の石炭灰を使用した。
1. Coal ash and materials used (a) Coal ash Coal ash generated from electric power company A was used as coal ash. As the coal ash, five types of coal ash (1) to (5) were used depending on the timing of collection.

(b)水酸化カルシウム
水酸化カルシウム(以下の記述では,「消石灰」と称す。)は,中山石灰工業株式会社製の工業用特号消石灰を用いた。使用した消石灰の粒度について,レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置(株式会社堀場製作所製)を用いて測定を行ったところ,最小粒子径0.26μm,最大粒子径262.38μmであった。
(B) Calcium hydroxide The calcium hydroxide (referred to as “slaked lime” in the following description) was a special industrial slaked lime manufactured by Nakayama Lime Industry Co., Ltd. The particle size of the slaked lime used was measured using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device (manufactured by Horiba, Ltd.), and the minimum particle size was 0.26 μm and the maximum particle size was 262.38 μm.

(c)高炉スラグ
高炉スラグは,株式会社神戸製鋼所加古川製鉄所において発生する高炉水砕スラグを用いた。蛍光X線分析装置(株式会社リガク製:ZSX)を用いて測定した化学成分は,MgO:7.0%,Al:12.8%,SiO:28.1%,SO:4.55%,CaO:45.6%であった。
(C) Blast Furnace Slag Blast furnace granulated slag generated at the Kakogawa Works, Kobe Steel, Ltd. was used as the blast furnace slag. The chemical components measured using a fluorescent X-ray analyzer (manufactured by Rigaku Corporation: ZSX) are MgO: 7.0%, Al 2 O 3 : 12.8%, SiO 2 : 28.1%, SO 3 : It was 4.55%, CaO: 45.6%.

2.試製石炭灰の作製
石炭灰と上記添加材料を適宜調合し,改質石炭灰を作製した。調合は,各材料を計量の上,ポリ袋に投入し,袋内で混合した。
2. Preparation of trial coal ash Coal ash and the above-mentioned additive materials were appropriately mixed to produce modified coal ash. In blending, each material was weighed, put into a plastic bag, and mixed in the bag.

3.改質石炭灰硬化体及び溶出試験検体の作製
作製した改質石炭灰を,水/改質石炭灰比として0.4の割合で水道水(山口県周南市水道水)と混合してスラリー状とし,直径5cm−高さ10cmの円柱型金属製型枠に流し込み,7日間封かん養生させて改質石炭灰硬化体を作製した。なお,混合方法はスリーワンモーター(アズワン株式会社製「トルネード」)を用いて400rpm/5分間とした。7日間封かん養生させた改質石炭灰硬化体を細かく粉砕し,非金属製ふるい(ふるい目開き2mm)を用いてふるい分けし,通過した試料を溶出試験用検体とした。
3. Preparation of modified coal ash and elution test specimens The prepared modified coal ash is mixed with tap water (Shunan City, Yamaguchi Prefecture) at a water / modified coal ash ratio of 0.4 to form a slurry. Then, it was poured into a cylindrical metal mold having a diameter of 5 cm and a height of 10 cm, and sealed and cured for 7 days to produce a hardened modified coal ash. The mixing method was set to 400 rpm / 5 minutes using a three-one motor (“Tornado” manufactured by ASONE Corporation). The modified coal ash cured body sealed and cured for 7 days was finely pulverized and sieved using a non-metallic sieve (screen opening 2 mm), and the passed sample was used as a specimen for dissolution test.

4.測定成分及び微量成分溶出量の測定
測定する微量成分は,土壌汚染対策法において第二種特定有害物質に分類される六価クロム,砒素,セレン,ふっ素,ほう素の5項目とした。微量成分溶出量の測定方法は,前述と同じように「土壌の汚染に係る環境基準について(平成3年8月/環境庁告示第46号)」に定められた方法に基づいて測定した。
4). Measurement of measurement components and trace component elution amount The trace components to be measured were five items of hexavalent chromium, arsenic, selenium, fluorine, and boron, which are classified as Class 2 specified hazardous substances in the Soil Contamination Countermeasures Law. As described above, the amount of trace component elution was measured based on the method defined in “Regarding Environmental Standards Concerning Soil Contamination (August 1991 / Environment Agency Notification No. 46)”.

4−1.消石灰及び高炉スラグによる微量成分溶出低減効果
石炭灰に消石灰及び高炉スラグを含有することによる微量成分溶出量への効果を検証した。石炭灰並びに試製石炭灰の組成と測定結果を表2に示す。なお,石炭灰のみの場合の溶出試験については,硬化体を試製することができないため,試料は混合後の粉末状のものを用いた。また,組成は質量部で表している。
4-1. Effect of slaked lime and blast furnace slag on elution of trace components The effect of coal ash on leaching lime and blast furnace slag was examined. Table 2 shows the composition and measurement results of coal ash and trial coal ash. In addition, for the dissolution test using only coal ash, the hardened body cannot be prototyped, so the sample used was a powder after mixing. The composition is expressed in parts by mass.

Figure 0006441086
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実施例1〜10は,石炭灰(1)に対して消石灰,高炉スラグを含有させることによる溶出低減効果を確認しているが,全ての項目において土壌環境基準以内の溶出量に抑制することができている。   Although Examples 1-10 have confirmed the elution reduction effect by containing slaked lime and blast furnace slag with respect to coal ash (1), it is suppressing to the elution amount within the soil environment standard in all the items. is made of.

実施例11〜14は,石炭灰のロットが異なるだけであり,同一含有量の消石灰,高炉スラグにおける溶出低減効果を確認しているが,基材となる石炭灰自体の微量成分溶出量(比較例2〜5)の多少が異なるにもかかわらず,いずれの実施例ともに土壌環境基準以内の溶出量に抑制することができる。   Examples 11-14 differ only in the lot of coal ash and have confirmed the elution reduction effect in the same content of slaked lime and blast furnace slag. Despite some differences in Examples 2 to 5), it is possible to suppress the amount of elution within the soil environment standard in any of the Examples.

以上のように,本発明によれば,石炭火力発電等から発生する石炭灰からの重金属類等の微量成分の溶出を低減した組成物を得ることができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a composition in which elution of trace components such as heavy metals from coal ash generated from coal thermal power generation or the like is reduced.

4−2.改質石炭灰を含むセメント系固化材を用いた改良土からの微量成分溶出量
改質石炭灰を含むセメント系固化材を用いた改良土からの微量成分溶出量を検証した。セメント系固化材は,普通ポルトランドセメント,高炉セメントB種(以上,株式会社トクヤマ製)と無水石膏を,改質石炭灰を含むセメント系固化材は,さらに改質石炭灰をポリ袋内で混合して試製した。この時に使用した石炭灰は,表2に示す石炭灰(5)であり,溶出試験結果は,表2に示す比較例5のとおりである。また,改質石炭灰は,実施例14の組成と同じものを用いた。
4-2. Trace component elution from improved soil using cement-based solidification material containing modified coal ash The amount of trace component elution from modified soil using cement-based solidification material containing modified coal ash was verified. The cement-based solidified material is ordinary Portland cement, blast furnace cement type B (from Tokuyama Co., Ltd.) and anhydrous gypsum, and the cement-based solidified material containing modified coal ash is further mixed with modified coal ash in a plastic bag. And made a prototype. The coal ash used at this time is the coal ash (5) shown in Table 2, and the dissolution test results are as shown in Comparative Example 5 shown in Table 2. The modified coal ash having the same composition as in Example 14 was used.

試料土は,大阪府内で採取された砂質土(自然含水比15.29%,湿潤密度2.084g/cm)と細粒土(自然含水比26.82%,湿潤密度1.906g/cm)を用いた。固化材添加量は,対象試料土1m当り砂質土で粉体添加の場合は50kgの1水準,細粒土で粉体の場合は100kg,200kgの2水準とし,スラリー添加の場合は,いずれの試料土も1m当り300kg,水セメント比80%の1水準とした。 The sample soil was sandy soil (natural water content 15.29%, wet density 2.084 g / cm 3 ) and fine-grained soil (natural water content 26.82%, wet density 1.906 g / cm) collected in Osaka Prefecture. cm 3 ) was used. Solidifying material amount is 1 level 50kg in the case of the powder added in a target sample soil 1 m 3 per sandy soil, in the case of in fine grained soil powder was 100 kg, and 2 levels of 200 kg, the case of the slurry addition, All the sample soils were set to one level of 300 kg per 1 m 3 and 80% water cement ratio.

改良土の作製は,対象試料土に試製したセメント系固化材または固化材スラリーを投入し,ソイルミキサー(愛工舎製作所製)を用いて5分間,混合した。作製した改良土は,粉体添加の場合はセメント協会標準試験方法JCAS L−01「セメント系固化材による改良体の強さ試験方法」,スラリー添加の場合は地盤工学会基準JGS0821「安定処理土の締固めをしない供試体作製方法」にそれぞれ準拠して型枠に充填し,供試体を作製した。養生期間は,7日間とした。   The improved soil was prepared by adding the cement-based solidified material or solidified material slurry to the target sample soil and mixing for 5 minutes using a soil mixer (manufactured by Aikosha Seisakusho). The prepared improved soil is Cement Association standard test method JCAS L-01 “Strength test method of improved body with cement-based solidified material” in the case of powder addition, and JGS0821 “Stable treated soil” in the case of slurry addition. The specimens were filled in accordance with the “Method for making specimens without compaction”, respectively, to produce specimens. The curing period was 7 days.

溶出試験は,六価クロム,砒素,セレン,ふっ素,ほう素の5項目とし,7日間養生した供試体を検体として用いた。溶出量試験は,「土壌の汚染に係る環境基準について(平成3年8月/環境庁告示第46号)」に定められた方法に基づいて測定した。   In the dissolution test, five items of hexavalent chromium, arsenic, selenium, fluorine and boron were used, and specimens cured for 7 days were used as specimens. The dissolution test was carried out based on the method defined in “Environmental standards for soil contamination (August 1991 / Environment Agency Notification No.46)”.

改質石炭灰を含むセメント系固化材及び,参考例として実施した改質石炭灰を含まないセメント系固化材の組成及び溶出試験結果を表3に示す。   Table 3 shows the composition of the cement-based solidified material containing the modified coal ash and the results of the cement-based solidified material not containing the modified coal ash carried out as a reference example and the results of the dissolution test.

Figure 0006441086
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実施例15〜19は,改質石炭灰を含むセメント系固化材における改良土からの微量成分の溶出量を示す。改良対象となる土質の種類や添加形態,固化材添加量にかかわらず,改良土からの微量成分の溶出は,土壌環境基準以内に抑制されている。   Examples 15 to 19 show the amount of trace components eluted from the improved soil in the cement-based solidified material containing modified coal ash. Regardless of the type of soil to be improved, the form of addition, and the amount of solidifying material added, the elution of trace components from the improved soil is controlled within the soil environmental standards.

また,参考例1〜5は,改質石炭灰を含まない一般的なセメント系固化材における微量成分溶出量を示すが,これら参考例と比べても,改質石炭灰を含む実施例15〜19の微量成分の溶出量は,殆ど変わらないといえる。したがって,改質石炭灰として微量成分の溶出量を抑制した石炭灰をセメント系固化材に含有しても,石炭灰を由来とする微量成分の溶出は見られないことが明らかであるため,セメント系固化材等の配合成分として有用に使用することができる。   Reference Examples 1 to 5 show the amount of trace component elution in a general cement-based solidified material that does not contain modified coal ash. Compared with these reference examples, Examples 15 to It can be said that the elution amount of 19 trace components is almost the same. Therefore, it is clear that even if coal ash containing a reduced amount of trace components as modified coal ash is contained in the cement-based solidified material, no trace components from coal ash are eluted. It can be usefully used as a compounding component such as a system solidifying material.

Claims (3)

火力発電所から発生した石炭灰に、水酸化カルシウム及び高炉スラグを、石炭灰100質量部に対して水酸化カルシウム3.4〜16.7質量部、高炉スラグ11.5〜50質量部の範囲で加えて改質石炭灰とし、該改質石炭灰を水から遮蔽した状態で保管しておき、ユーザーからの発注に応じて、該改質石炭灰とセメントと石膏を混合して土質固化材として出荷する、石炭灰の有効利用方法。 Calcium hydroxide and blast furnace slag are added to coal ash generated from a thermal power plant, and the range of 3.4 to 16.7 parts by weight of calcium hydroxide and 11.5 to 50 parts by weight of blast furnace slag with respect to 100 parts by weight of coal ash. The modified coal ash is stored in a state shielded from water and mixed with the modified coal ash, cement and gypsum according to the order from the user. As an effective method of using coal ash. セメントが、高炉スラグを含むセメントである請求項1に記載の石炭灰の有効利用方法。   The method for effectively using coal ash according to claim 1, wherein the cement is cement containing blast furnace slag. 改質石炭灰における成分割合が、石炭灰100質量部に対して水酸化カルシウム3.4〜10.4質量部、高炉スラグ11.5〜26.7質量部である請求項1又は請求項2に記載の石炭灰の有効利用方法。 The component ratio in the modified coal ash is 3.4 to 10.4 parts by mass of calcium hydroxide and 11.5 to 26.7 parts by mass of blast furnace slag with respect to 100 parts by mass of coal ash. Effective utilization method of coal ash as described in 1.
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