JP6733254B2

JP6733254B2 - フライアッシュの製造方法

Info

Publication number: JP6733254B2
Application number: JP2016063079A
Authority: JP
Inventors: 牧夫山下; 浩大土肥
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2016-03-28
Filing date: 2016-03-28
Publication date: 2020-07-29
Anticipated expiration: 2036-03-28
Also published as: JP2017176897A

Description

本発明は、石炭焚ボイラー等から発生する石炭灰から未燃分を除去してセメント等の混和材として利用可能なフライアッシュを製造するためのフライアッシュの製造方法に関するものである。

火力発電所の石炭焚ボイラー等から発生する石炭灰は、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３を多く含む球状の微粒子であり、これをセメントやコンクリートに混和させることにより、セメント中のＣａＯとポゾラン反応し、強度の増進や、耐久性、水密性を高める効果がある。また、球状の粒子であるため、コンクリートの流動性、施工性などのワーカビリティを改善する効果がある。

ところが、上記石炭灰には、未燃炭も含まれており、当該未燃炭は、セメントやコンクリートの混和材として使用した場合に必要とされる空気連行剤（ＡＥ剤）の増加等の弊害を生じる。このため、従来から、下記特許文献１〜３に見られるように、静電分離処理や分級処理によって、上記石炭灰からの未燃カーボンを除去し、活性度を向上させるための様々な方法が提案されている。

特開２００６−１５０２３１号公報特開２００６−０１５２９８号公報特開２００６−２５５５３０号公報

しかしながら、上記従来の石炭灰から未燃カーボンを除去する方法にあっては、いずれも静電分離処理において石炭灰の分散性が低いと、凝集等により、特に微粒の未燃カーボンの除去率が低下してフライアッシュの回収率が低下するとともに、所望とする活性度の向上効果を得ることが難しくなるという問題点があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、石炭灰からフライアッシュを高い回収率によって分離回収することができ、かつ得られたフライアッシュのig.lossも低減することができるフライアッシュの製造方法を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するため、本発明に係るフライアッシュの製造方法は、フライアッシュと未燃カーボンとを含む石炭灰に、粒子径が0.3〜20mmの分散媒体を添加した混合粉体を、通気性を有するマイナス電極およびプラス電極の間に形成された流路を通過させつつ上記プラス電極側から上記流路内に流動化エアを供給して上記マイナス電極側から上記エアを吸引することにより、当該吸引エアに同伴する上記未燃カーボンを分離するとともに、上記フライアッシュ粒子と上記分散媒体とを含む回収産物から上記分散媒体を分離して上記フライアッシュ粒子を回収することを特徴とするものである。

また、上記石炭灰の体積１ｍ^３に対して、1万ｃｍ^３〜20万ｃｍ^３の体積の量の上記分散媒体を混合してもよい。

さらに、上記分散媒体は、鉱物、セラミック、ゴムまたは合成樹脂からなる粒子であってもよい。

本発明によれば、ガス分散方式による静電分離装置に石炭灰を供給して導電性を有する未燃カーボンと絶縁性ガラスであるフライアッシュとを分離するに際して、上記静電分離装置に、上記石炭灰に粒子径が0.3〜20mmの分散媒体を添加した混合粉体を供給しているために、上記流動化エア等によって上記分散媒体が混合粉体内において分散し、石炭灰の流動性を高めることができる。

この結果、凝集が生じることを防ぐことができ、微粒のフライアッシュの回収も可能になるためにフライアッシュの回収率も高めることができる。加えて、未燃カーボンとマイナス電極との接触の機会を増加させることができるために、未燃カーボンの帯電効率を高めて効率的に分離・除去することができる。

ここで、添加する分散媒体の粒子径を0.3〜20mmとしたのは、上記粒子径が0.3mmに満たないと、石炭灰の凝集物と分散媒体の径が近似しているために双方の粉体が一体となって挙動し、効率的な分散効果が期待できなくなる結果、十分なig.lossの低減効果および回収率の向上効果が得られなくなるとともに、石炭灰から分散媒体を分離することが難しくなり、回収したフライアッシュに分散媒体が混入する可能性が生じるからである。

また、上記分散媒体の粒子径が20mmを超えると、分散媒体の比表面積（cm²/g）が小さくなり、その結果、石炭灰と分散媒体の接触機会が減少して効率的な分散効果が期待できなくなり、同様に十分なig.lossの低減効果および回収率の向上効果が得られなくなるからである。

さらに、石炭灰に添加する分散媒体の量としては、石炭灰の体積１ｍ^３に対して、1万ｃｍ^３〜20万ｃｍ^３の体積の量にすることが好ましい。

ちなみに、分散媒体の総体積が1万cm³/m³に満たないと、石炭灰に対する分散媒体量が相対的に不足し、分散媒体による石炭灰凝集物の分散効果が不十分になり、他方上記分散媒体の総体積が20万cm³/m³を超えると、静電分離工程において非分離対象物である分散媒体の量が過剰となって静電分離効率が低下し、いずれも十分なig.lossの低減効果および回収率の向上効果が得られなくなる虞があるからである。

なお、上記分散媒体としては、鉱物またはセラミック若しくは合成樹脂からなる粒子を用いることができる。

なお、本明細書において、回収率およびig.lossの低減率は、下式で定義されるものである。
回収率(％)＝（回収フライアッシュの重量／投入石炭灰の重量）×100
ig.loss(投入石炭灰)−ig.loss(回収フライアッシュ)
ig.loss低減率(％)＝ ×100
ig.loss(投入石炭灰)

本発明の一実施形態を説明するための概略図である。本発明の実施例の結果を示すグラフである。本発明の実施例の結果を示すグラフである。

以下、図１に基づいて、本発明に係るフライアッシュの製造方法の一実施形態について説明する。
先ず、本実施形態に用いられる静電分離装置１は、密閉された箱状の本体１ａ内に、プラスに帯電したメッシュ板状のプラス電極２と、このプラス電極２の上方に間隔をおいて平行に配置されてマイナスに帯電した金属網板状のマイナス電極３とがそれぞれ水平に設けられることにより、これらプラス電極２およびマイナス電極３間に石炭灰および分散媒体の混合粉体の流路４が形成されている。

そして、本体１ａの長手方向の一端部には、石炭灰と分散媒体との混合粉体を流路４内に投入するための供給口５が形成されている。また、この本体１ａの底部には、プラス電極２の下方から流路４内へと流動化エアを供給する送風手段（図示を略す。）が設けられている。

他方、本体１ａの上面には、流路４内の流動化エアを、マイナス電極３を介して吸引する吸引手段６が長手方向に沿って直列的に配置された複数基（図では３基）の連続的に配置され、これら吸引手段６からの排出側に上記吸引エアに同伴した未燃分を多く含む石炭灰を捕集するためのバグフィルタ７が設けられている。

また、本体１ａの長手方向の他端部には、流路４内を送られてきた静電分離後の主としてフライアッシュと分散媒体とを取り出す排出口８が設けられ、この排出口８から排出されたフライアッシュおよび分散媒体が分級機９に供給されるようになっている。なお、この分級機２としては、汎用のスクリーン、ふるい、空気式分級機等を用いることができる。

そして、本実施形態のフライアッシュの製造方法によってフライアッシュを回収するには、先ず静電分離装置１のプラス電極２およびマイナス電極３間の電界強度が（０．３ｋＶ／ｍｍ以上）となるように各々をプラスおよびマイナスに帯電させるとともに、送風手段によって下部のプラス電極２から流路４への（流動化エア量が電極面積１ｍ^２あたり０．５〜１．５ｍ^３／ｍｉｎとなるように）流動化エアを供給する。これと併行して、吸引手段６によって、吸引エア量を（電極１ｍ^２当たり２．７〜４．２ｍ^３／ｍｉｎの範囲）に保持する。

そして、以上の運転条件のもとで、未燃カーボンを含む石炭灰に、粒子径が0.3〜20mmの帯電性を有しない分散媒体を添加し、これによって得られた混合粉体を本体１ａの供給口５から流路５内に投入する。この際に、上記石炭灰と分散媒体とを別の供給口から本体１ａ内に供給して、流路４内において混合するようにしてもよい。

すると、流動化エアにより分散する上記分散媒体によって流動性が増した石炭灰は、プラス電極２およびマイナス電極３間に形成された流路４を排出口８側に向けて通過する過程において、導電性粒子である未燃カーボンが選択的にマイナス電極３側に引き寄せられて吸引エアに同伴することにより静電分離され、マイナス電極３を通過して吸引手段６からバグフィルタ７へと送られて行く。そして、このバグフィルタ７において、未燃分が多く含まれる石炭灰として回収される。

他方、絶縁性粒子であるフライアッシュおよび帯電性を有しない分散媒体は、上記静電の影響を受けることなく流動化エアに同伴して流路４を他端部へと送られ、主としてフライアッシュを含む改質灰および上記分散媒体からなる回収産物が排出口８から排出され、後段の分級機９に供給されてゆく。

そして、この分級機９に供給された上記回収産物は、分級されて主としてフライアッシュを含む改質灰と分散媒体とに分級され、上記改質灰がセメントやコンクリートの混和材として使用可能なフライアッシュ製品として回収される。

以上の構成からなるフライアッシュの製造方法によれば、静電分離装置１に石炭灰を供給して導電性を有する未燃カーボンと絶縁性ガラスであるフライアッシュとを分離するに際して、静電分離装置１に、上記石炭灰に粒子径が0.3〜20mmの分散媒体を添加した混合粉体を供給しているために、上記流動化エア等によって上記分散媒体が混合粉体内において分散し、石炭灰の流動性を高めることができる。

この結果、凝集が生じることを防ぐことができ、微粒のフライアッシュの回収も可能になるためにフライアッシュの回収率も高めることができる。加えて、未燃カーボンとマイナス電極との接触の機会を増加させることができるために、未燃カーボンの帯電効率を高めて効率的に分離・除去することができ、ig.lossの低減効果も向上させることができる。

本発明の効果を検証するために、表１に示す静電分離装置１の仕様および運転条件の元に、表２に示す特性を有する２種類の石炭灰Ａ、Ｂを用いて、静電分離試験を実施した。

この際に、表３および表４に示すように、本発明に係る実施例として、密度0.97g/cm³のブタジエンゴム製の球体を用いた場合（実施例Ａ−１〜４）、密度2.7g/cm³の石灰石を用いた場合（実施例Ｂ−１）および密度2.6g/cm³のガラスビーズを用いた場合（実施例Ｃ−１〜３）について行った。

また、比較例として、分散媒体を添加しない場合（比較例Ａ−０、比較例Ｃ−０）、分散媒体として粒径が本発明よりも大きなブタジエンゴム製の球体を用いた場合（比較例Ａ−５）、分散媒体として粒径が本発明よりも小さいガラスビーズを用いた場合（比較例Ｃ−４）および分散媒体として本発明よりも総体積が多い量のガラスビーズを添加した場合（比較例Ｃ−５）についても実施した。

表３、表４および図２、図３に見られるように、同じ石灰石に対する静電分離において、本発明に係るフライアッシュの製造方法によれば、比較例よりもフライアッシュの回収率を高めることができるとともに、回収されたフライアッシュにおけるig.lossの低減率を大きくすることができる。

１静電分離装置
２プラス電極
３マイナス電極
６吸引手段
９分級機

Claims

改質システムを利用して石炭灰からフライアッシュを製造する方法であって、
前記改質システムは、プラス電極、マイナス電極及び分級機を備え、
前記プラス電極と前記マイナス電極との間には流路が形成されており、
当該流路には前記石炭灰及び分散媒体が供給され、
前記プラス電極及び前記マイナス電極は通気性を有しており、
前記流路において、前記プラス電極側から前記流路内に流動化エアが供給され、当該流動化エアにより前記流路内の排出口に向かって前記石炭灰及び前記分散媒体の搬送がなされ、当該搬送中の前記石炭灰に含まれる未燃カーボンが当該石炭灰から静電分離により除去され、前記石炭灰から前記未燃カーボンが除去されて生じた残留分が前記フライアッシュとなり、当該フライアッシュ及び前記分散媒体が前記排出口に搬送され、
前記排出口は、前記フライアッシュ及び前記分散媒体を前記分級機に供給するものであり、
前記流動化エア及び前記未燃カーボンは、前記マイナス電極側から吸引される前記流路内の前記流動化エアである吸引エア、及び、当該吸引エアに同伴する前記未燃カーボンとして、前記流路内から前記マイナス電極を通過して前記流路外へ排出され、
前記分級機は、前記フライアッシュ及び前記分散媒体を分級するものであり、
前記改質システムにおいて、
前記分散媒体の粒径を0.3mm〜20mmとし、
前記分散媒体を、前記流路に供給される1m³の前記石炭灰に対して１万cm³〜２０万cm³の割合で前記流路に供給し、
前記吸引エアを、前記マイナス電極1m²当たり2.7〜4.2m³/minの範囲で前記マイナス電極を通過させ、
前記分級機において、前記フライアッシュ及び前記分散媒体を互いに分離することを特徴とするフライアッシュの製造方法。
前記分散媒体は、鉱物、セラミック、ゴムまたは合成樹脂からなる粒子であることを特徴とする請求項１に記載のフライアッシュの製造方法。