JP6813828B2 - Coal ash manufacturing method and cleaning system with reduced amount of unburned carbon - Google Patents
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Description
本発明は、未燃炭素の付着量を低減させた石炭灰の製造方法および洗浄システムに関する。 The present invention relates to a method for producing coal ash and a cleaning system in which the amount of unburned carbon adhered is reduced.
石炭灰は、火力発電所において毎年１０００万トン近く発生する産業廃棄物であり、このような石炭灰を廃棄することは、多大な国家的損失であることから、その再利用方法が検討されている。 Coal ash is an industrial waste generated in nearly 10 million tons every year at thermal power plants, and it is a great national loss to dispose of such coal ash, so a method of reusing it has been studied. There is.
一方、コンクリートの製造においては、その強度を高めるために、微粒子材料を生コンクリートに混和させるという手法が用いられていた。生コンクリートの混和材として、従来は川砂が用いられていたが、近年、採取可能な川砂の量が減少してきたため、生コンクリートの混和材として海砂が用いられるようになっている。しかし、海砂を大量に採取すると、海岸の景観が損なわれるだけでなく、周辺海域の生態系に深刻な悪影響を及ぼすという問題が生じていた。そのため、近年では、川砂や海砂の代わりに、生コンクリートの混和材に用いることのできる微粒子材料が望まれていた。 On the other hand, in the production of concrete, a method of mixing a fine particle material with ready-mixed concrete has been used in order to increase its strength. Conventionally, river sand has been used as an admixture for ready-mixed concrete, but in recent years, as the amount of river sand that can be collected has decreased, sea sand has come to be used as an admixture for ready-mixed concrete. However, collecting a large amount of sea sand not only damages the coastal landscape, but also has a serious adverse effect on the ecosystem of the surrounding sea area. Therefore, in recent years, a fine particle material that can be used as an admixture for ready-mixed concrete has been desired instead of river sand and sea sand.
上記のような背景から、生コンクリートの混和材に有用な微粒子材料として、石炭灰が考えられるようになっている。毎年大量に発生する石炭灰を生コンクリートの混和材に用いることができれば、川砂や海砂を大量に浪費することなく、コンクリートの強度を高めることができるとともに、火力発電所において発生する大量の石炭灰を有効に再利用することが可能となる。 From the above background, coal ash has come to be considered as a fine particle material useful as an admixture for ready-mixed concrete. If a large amount of coal ash generated every year can be used as an admixture for ready-mixed concrete, the strength of concrete can be increased without wasting a large amount of river sand and sea sand, and a large amount of coal generated at a thermal power plant can be used. The ash can be reused effectively.
しかし、火力発電所で燃料として燃やされた石炭から生じる石炭灰の表面には未燃炭素が付着しており、この未燃炭素が原因となって、石炭灰を生コンクリートの混和材として用いることが困難になっているという問題があった。 However, unburned carbon adheres to the surface of coal ash generated from coal burned as fuel in thermal power plants, and due to this unburned carbon, coal ash is used as an admixture for ready-mixed concrete. There was a problem that it became difficult.
顕微鏡写真等で石炭灰の表面を観察すると、未燃炭素は油状になり、主としてケイ素やアルミニウムから構成される球状のガラス質や結晶質などの表面に強固に結合している。そのため、生コンクリートに石炭灰を混和すると、未燃炭素が混和剤の働きを阻害し、フレッシュコンクリートの流動性や空気量の制御を困難にするという問題があった。また、所定の流動性や空気量を得るためには混和剤の配合量を増加する必要があるため、コンクリートの製造コストが上昇するという問題点があった。 When observing the surface of coal ash with a micrograph or the like, unburned carbon becomes oily and is firmly bonded to the surface of spherical glass or crystalline material mainly composed of silicon or aluminum. Therefore, when coal ash is mixed with ready-mixed concrete, there is a problem that unburned carbon hinders the action of the admixture, making it difficult to control the fluidity and air content of fresh concrete. Further, since it is necessary to increase the blending amount of the admixture in order to obtain a predetermined fluidity and air amount, there is a problem that the manufacturing cost of concrete increases.
したがって、未燃炭素の付着量を低減させた石炭灰を製造するための方法が必要とされている。そのような方法として、浮遊選鉱法によって石炭灰を洗浄して未燃炭素を低減させることが行われている（例えば、特許文献１および２参照）。 Therefore, there is a need for a method for producing coal ash with a reduced amount of unburned carbon attached. As such a method, coal ash is washed to reduce unburned carbon by a flotation method (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
特許文献１では、１つの洗浄槽を用いて未燃炭素を含む石炭灰を洗浄する方法が示されている。しかし、洗浄後の石炭灰に残存する未燃炭素の量は１％強程度であり、未燃炭素の量が１％以下の石炭灰を製造することは困難であった。 Patent Document 1 discloses a method of washing coal ash containing unburned carbon using one washing tank. However, the amount of unburned carbon remaining in the coal ash after washing is about 1% or more, and it is difficult to produce coal ash having an amount of unburned carbon of 1% or less.
また、特許文献２では、洗浄後の未燃炭素の量を更に低減するために、未燃炭素を含む石炭灰と灯油を含む水溶液を練り混ぜる工程を追加し、更に超音波を印加することにより、洗浄後の石炭灰に含まれる未燃炭素の量を１％以下に低減する方法が示されている。 Further, in Patent Document 2, in order to further reduce the amount of unburned carbon after cleaning, a step of kneading coal ash containing unburned carbon and an aqueous solution containing kerosene is added, and ultrasonic waves are further applied. , A method of reducing the amount of unburned carbon contained in the washed coal ash to 1% or less has been shown.
しかし、特許文献２に記載された方法では、２つの工程で石炭灰を洗浄することから、装置の規模が特許文献１に記載された方法の２倍程度増加してしまうという問題があった。また、特許文献２に記載された方法では、更に大型の超音波振動素子を練り混ぜ装置に付属する必要があるため、設備が複雑になってしまうという問題もあった。 However, the method described in Patent Document 2 has a problem that the scale of the apparatus is increased to about twice that of the method described in Patent Document 1 because the coal ash is washed in two steps. Further, the method described in Patent Document 2 has a problem that the equipment becomes complicated because it is necessary to attach a larger ultrasonic vibration element to the kneading device.
加えて、特許文献２に記載された装置では、小さな実験室規模であれば、設置場所や超音波発振器の作動は問題にならないが、工業的な規模までスケールアップすると、設置場所や超音波の利用の可否が問題となってしまう。また、装置の価格およびメンテナンスコストやランニングコストが、特許文献１に記載された装置を用いる場合よりも２倍程度増加してしまうという問題もあった。 In addition, in the device described in Patent Document 2, the installation location and the operation of the ultrasonic oscillator do not matter if it is a small laboratory scale, but if it is scaled up to an industrial scale, the installation location and the ultrasonic waves Whether or not it can be used becomes a problem. Further, there is also a problem that the price of the device, the maintenance cost, and the running cost are about twice as high as those in the case of using the device described in Patent Document 1.
すなわち、複雑な設備を用いたり、高コストとなる洗浄方法を用いたりすれば、石炭灰の未燃炭素を除去することはできたものの、簡易な設備や低い洗浄コストで石炭灰の未燃炭素を低減させることができないという問題があった。 That is, although unburned carbon in coal ash could be removed by using complicated equipment or using a high-cost cleaning method, unburned carbon in coal ash could be removed with simple equipment and low cleaning cost. There was a problem that it could not be reduced.
本発明は上記課題を解決するものであり、従来よりも簡易な設備と低い洗浄コストで石炭灰の未燃炭素を低減させるために、少量の水と少量の油で、石炭灰の未燃炭素を低減させる方法およびシステムを提供することを目的とする。 The present invention solves the above problems, and in order to reduce the unburned carbon of coal ash with simpler equipment and lower cleaning cost than before, the unburned carbon of coal ash is used with a small amount of water and a small amount of oil. It is an object of the present invention to provide a method and a system for reducing.
本発明は、未燃炭素が付着した石炭灰と、水と油０．１５〜１０質量％とを含み、固形分の濃度を６５〜９０質量％とした混合物を撹拌する工程（Ａ）を有する、未燃炭素の付着量を低減させた石炭灰の製造方法に関する。 The present invention has a step (A) of stirring a mixture containing coal ash with unburned carbon attached, water and oil 0.15 to 10% by mass, and having a solid content concentration of 65 to 90% by mass. , The present invention relates to a method for producing coal ash with a reduced amount of unburned carbon attached.
本発明は、さらに、混合物が、水５〜２５質量％を含有する、石炭灰の製造方法であることが好ましい。 The present invention further preferably is a method for producing coal ash, wherein the mixture contains 5 to 25% by mass of water.
本発明は、さらに、混合物が、水５〜３０質量％および油０．５〜１０質量％を含有する、石炭灰の製造方法であることが好ましい。 The present invention further preferably is a method for producing coal ash, wherein the mixture contains 5 to 30% by mass of water and 0.5 to 10% by mass of oil.
本発明は、さらに、アイリッヒ・ミキサー、インラインミキサー、単軸混錬押出機、二軸混錬押出機、櫂型撹拌機、プラネタリーミキサー、ホモミキサー、ホモディスパー、ヘンシェルミキサー、バンバリーミキサー、リボンミキサー、コンクリートミキサー、水平一軸または二軸強制練り機、および自動計量式ミキシングユニットからなる群より選ばれる１以上の石炭灰撹拌装置を用いる、石炭灰の製造方法であることが好ましい。 The present invention further relates to an Erich mixer, an in-line mixer, a single-screw kneading extruder, a twin-screw kneading extruder, a paddle-type agitator, a planetary mixer, a homomixer, a homodisper, a Henschel mixer, a Banbury mixer, and a ribbon mixer. , A method of producing coal ash using one or more coal ash agitators selected from the group consisting of a concrete mixer, a horizontal uniaxial or biaxial forced kneader, and an automatic weighing mixing unit.
本発明は、さらに、工程（Ａ）で得られた混合物に、さらに水を加えて、水と石炭灰とを含む重層と、油と剥離した未燃炭素とを含む軽層とに分離する工程（Ｂ）を有する、石炭灰の製造方法であることが好ましい。 The present invention further adds water to the mixture obtained in step (A) to separate it into a layer containing water and coal ash and a light layer containing oil and exfoliated unburned carbon. A method for producing coal ash having (B) is preferable.
本発明は、さらに、油が、灯油、パーム油、パイン油および食用油からなる群より選ばれる２〜４種類の混合物である、石炭灰の製造方法であることが好ましい。 The present invention further preferably is a method for producing coal ash, wherein the oil is a mixture of 2 to 4 types selected from the group consisting of kerosene, palm oil, pine oil and edible oil.
本発明は、さらに、油が、リサイクル油である、石炭灰の製造方法であることが好ましい。 The present invention further preferably comprises a method for producing coal ash, wherein the oil is recycled oil.
本発明は、さらに、工程（Ａ）で得られた石炭灰に対する未燃炭素の付着量が２質量％以下である、石炭灰の製造方法であることが好ましい。 Further, the present invention is preferably a method for producing coal ash in which the amount of unburned carbon adhered to the coal ash obtained in the step (A) is 2% by mass or less.
本発明は、さらに、工程（Ａ）で得られた混合物に水を加えた、水と石炭灰とを含む重層に直径５〜５００μｍの気泡を吹き込み、油と剥離した未燃炭素とを分離する工程を有する、石炭灰の製造方法であることが好ましい。 In the present invention, water is added to the mixture obtained in the step (A), and bubbles having a diameter of 5 to 500 μm are blown into a layer containing water and coal ash to separate the oil and the exfoliated unburned carbon. It is preferably a method for producing coal ash having a step.
本発明は、未燃炭素を含有する石炭灰と、水と油とを含み、固形分の濃度を６５〜９０質量％とした混合物を撹拌する石炭灰撹拌装置と、撹拌された混合物にさらに水を加えて、水と石炭灰とを含む重層と、油と剥離した未燃炭素とを含む軽層とに分離する石炭灰分離装置とを有する、石炭灰の洗浄システムに関する。 The present invention is a coal ash agitator that agitates a mixture containing unburned carbon-containing coal ash, water and oil, and having a solid content concentration of 65 to 90% by mass, and further water in the agitated mixture. In addition, the present invention relates to a coal ash cleaning system having a coal ash separating device for separating a multi-layer containing water and coal ash and a light layer containing peeled unburned carbon.
本発明によれば、従来よりも小さい規模の装置や価格の安い装置を用いたり、ランニングコストの低い方法を用いたりしても、従来と同等以上に石炭灰に付着した未燃炭素を低減することができる。すなわち、本発明によって、より簡易な設備と低い洗浄コストで、石炭灰に付着した未燃炭素を低減することができる。 According to the present invention, unburned carbon adhering to coal ash can be reduced more than before even if a smaller scale device, a cheaper device, or a method having a lower running cost is used. be able to. That is, according to the present invention, unburned carbon adhering to coal ash can be reduced with simpler equipment and lower cleaning cost.
さらに、本発明の製造方法によって製造された石炭灰は、減水剤やＡＥ剤が吸着されにくく、セメントに配合した場合の空気連行性の著しい低下を抑制できるものである。また、本発明の製造方法によって製造された石炭灰をセメントに配合してフレッシュモルタルやフレッシュコンクリートを作製した場合は、フレッシュモルタルやフレッシュコンクリートのコンシステンシーが低下し、作業性が向上される。さらに、上記のフレッシュモルタルやフレッシュコンクリートを硬化させたモルタルやコンクリートは、圧縮強度の高いものとなる。 Further, the coal ash produced by the production method of the present invention is less likely to adsorb the water reducing agent and the AE agent, and can suppress a significant decrease in air entrainment when blended in cement. Further, when the coal ash produced by the production method of the present invention is blended with cement to produce fresh mortar or fresh concrete, the consistency of the fresh mortar or fresh concrete is lowered and the workability is improved. Further, the mortar or concrete obtained by hardening the above-mentioned fresh mortar or fresh concrete has a high compressive strength.
以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.
［工程（Ａ）］
工程（Ａ）においては、未燃炭素が付着した石炭灰に、水と油とを含ませて、固形分の濃度を好適に調整した上で、得られた混合物を撹拌する。本発明において、固形分の濃度が６５〜９０質量％であり、７０〜９０質量％であることが好ましく、７０〜８５質量％であることがより好ましい。固形分の濃度を上記範囲とすることにより、水と油の使用量を抑えることができるため、洗浄コストを低減することができる。
[Step (A)]
In the step (A), water and oil are impregnated in the coal ash to which the unburned carbon is attached, the concentration of the solid content is appropriately adjusted, and the obtained mixture is stirred. In the present invention, the solid content concentration is 65 to 90% by mass, preferably 70 to 90% by mass, and more preferably 70 to 85% by mass. By setting the concentration of the solid content in the above range, the amount of water and oil used can be suppressed, so that the cleaning cost can be reduced.
固形分の濃度が６５質量％未満であると、水および油の量が相対的に多くなり、撹拌によるシェアがかかりにくくなって、未燃炭素の除去効率が低下する傾向にある。固形分の濃度は９０質量％を超えると、水および油の量が相対的に少なくなり、石炭灰の表面に水および油が行き渡りにくくなって、未燃炭素の除去効率が低下する傾向にある。 When the concentration of the solid content is less than 65% by mass, the amounts of water and oil are relatively large, the share by stirring is difficult to be applied, and the efficiency of removing unburned carbon tends to decrease. When the solid content concentration exceeds 90% by mass, the amount of water and oil becomes relatively small, it becomes difficult for water and oil to spread on the surface of coal ash, and the efficiency of removing unburned carbon tends to decrease. ..
本発明の石炭灰の製造方法においては、石炭灰を構成する主としてＳｉやＡｌからなる酸化物やガラスの表面にこびりついている油状の未燃炭素が、混合物中の油との高い親和力と撹拌装置の強力な撹拌力とによって引き剥がされ、石炭灰の表面から除去される。 In the method for producing coal ash of the present invention, oxides mainly composed of Si and Al constituting coal ash and oily unburned carbon clinging to the surface of glass have high affinity with oil in the mixture and a stirrer. It is peeled off by the strong stirring force of the coal ash and removed from the surface of the coal ash.
工程（Ａ）において、混合物中の油の量は、０．１５質量％以上であることが好ましく、０．３質量％以上であることがより好ましく、０．４質量％以上であることがさらに好ましく、０．５質量％以上であることがとりわけ好ましく、０．８質量％以上であることが特に好ましく、１．３質量％以上であることが最も好ましい。また、工程（Ａ）において、混合物中の油の量は、１０質量％以下であることが好ましく、７．０質量％以下であることがより好ましく、６．０質量％以下であることがさらに好ましく、４．０質量％以下であることがとりわけ好ましく、３．８質量％以下であることが特に好ましく、２．０質量％以下であることが最も好ましい。油の量を上記範囲とすることにより、油の使用量を抑えることができるため、洗浄コストを低減することができる。 In the step (A), the amount of oil in the mixture is preferably 0.15% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, and further preferably 0.4% by mass or more. It is preferably 0.5% by mass or more, particularly preferably 0.8% by mass or more, and most preferably 1.3% by mass or more. Further, in the step (A), the amount of oil in the mixture is preferably 10% by mass or less, more preferably 7.0% by mass or less, and further preferably 6.0% by mass or less. It is preferably 4.0% by mass or less, particularly preferably 3.8% by mass or less, and most preferably 2.0% by mass or less. By setting the amount of oil in the above range, the amount of oil used can be suppressed, so that the cleaning cost can be reduced.
混合物中の油の量が、０．１５質量％未満であると、未燃炭素に付着できる油の量が減少するため、未燃炭素の除去効率が低下する傾向にある。混合物中の油の量が、１０質量％を超えると、未燃炭素の除去に必要な量を越え、経済的にも無駄になる傾向にある。 When the amount of oil in the mixture is less than 0.15% by mass, the amount of oil that can adhere to unburned carbon decreases, so that the efficiency of removing unburned carbon tends to decrease. If the amount of oil in the mixture exceeds 10% by mass, it exceeds the amount required for removing unburned carbon and tends to be economically wasted.
本発明に用いることのできる油の種類は、特に限定されないが、例えば、灯油、ケロシン油、灯油やケロシン油のリサイクル油、パーム油、ヤシ油、パイン油、食用油、または食用油のリサイクル油である廃食油などを用いることができる。また、これらの油は単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。 The type of oil that can be used in the present invention is not particularly limited, but for example, kerosene, kerosin oil, recycled kerosene or kerosin oil, palm oil, palm oil, pine oil, edible oil, or recycled edible oil. Waste cooking oil and the like can be used. In addition, these oils may be used alone or in combination of two or more.
二種以上の油を組み合わせて用いる場合は、灯油やケロシン油などの炭化水素系の油とカルボキシル基を有するパーム油、パイン油、または食用油などの脂肪油との組み合わせが好ましい。そのような油の組み合わせの中でも、灯油、パーム油、パイン油、食用油からなる群より選ばれる２〜４種類の油の組み合わせ、特に、灯油と食用油の組み合わせが好ましい。 When two or more kinds of oils are used in combination, a combination of a hydrocarbon-based oil such as kerosene or kerosene oil and a fatty oil such as palm oil, pine oil or edible oil having a carboxyl group is preferable. Among such oil combinations, a combination of 2 to 4 kinds of oils selected from the group consisting of kerosene, palm oil, pine oil, and edible oil, particularly a combination of kerosene and edible oil is preferable.
また、上記の組み合わせによって得られる混合油と水とをあらかじめミキサー等で撹拌して乳化させる乳化工程を経てから、石炭灰と混和することがより好ましい。混合油と水とを乳化工程を経てから石炭灰と混和することにより、工程（Ａ）において短時間で均一に油を分散することができるようになる。 Further, it is more preferable to mix the mixed oil and water obtained by the above combination with coal ash after undergoing an emulsification step in which the mixed oil and water are previously stirred with a mixer or the like to emulsify. By mixing the mixed oil and water with coal ash after undergoing an emulsification step, the oil can be uniformly dispersed in the step (A) in a short time.
食用油の種類は、特に限定されないが、例えば、サラダ油、菜種油、コーン油、ひまわり油、オリーブ油、ごま油、大豆油、クルミ油、ヘーゼルナッツ油、マカデミアナッツ油、シソ油、ブドウ種油、ボラージ油、カボチャ種子油、椿油、紅花油、綿実油、茶実油、米糠油、亜麻仁油、落花生油、および小麦胚芽油などが挙げられる。 The type of edible oil is not particularly limited, but for example, salad oil, rapeseed oil, corn oil, sunflower oil, olive oil, sesame oil, soybean oil, walnut oil, hazelnut oil, macadamia nut oil, perilla oil, grape seed oil, borage oil, pumpkin. Seed oil, camellia oil, red flower oil, cotton seed oil, tea seed oil, rice bran oil, flaxseed oil, peanut oil, wheat germ oil and the like.
本発明に用いる油は、その疎水性基が、石炭灰表面の未燃炭素と分子間力で相互作用し得る程度の疎水性を有していればよいため、用いる油の酸価や純度などは、未燃炭素の除去効率に大きな影響を与えることはないものと考えられる。そのため、本発明に用いる油には、リサイクル油を用いることもできる。リサイクル油とは、食用または工業用などの用途で少なくとも一度使用された油のことを意味する。リサイクル油を用いることにより、石炭灰の洗浄コストをさらに低減することができる。 The oil used in the present invention only needs to have a hydrophobic group such that its hydrophobic group can interact with unburned carbon on the surface of coal ash by intermolecular force. Therefore, the acid value and purity of the oil used, etc. Is not considered to have a significant effect on the efficiency of removing unburned carbon. Therefore, recycled oil can also be used as the oil used in the present invention. Recycled oil means oil that has been used at least once for edible or industrial purposes. By using recycled oil, the cost of cleaning coal ash can be further reduced.
リサイクル油の種類は、特に限定されないが、例えば、灯油、ケロシン油、パーム油、ヤシ油、パイン油、または食用油などをリサイクルして用いることができる。リサイクル油を使用することで、工程（Ａ）にかかるコストを削減できるとともに、環境への負荷を低減することも可能となる。 The type of recycled oil is not particularly limited, but for example, kerosene, kerosene oil, palm oil, coconut oil, pine oil, edible oil and the like can be recycled and used. By using recycled oil, it is possible to reduce the cost required for the process (A) and also reduce the burden on the environment.
工程（Ａ）において、混合物中の水の量は、５〜３０質量％であることが好ましく、１０〜２７質量％であることがより好ましく、１２〜２５質量％であることがさらに好ましい。混合物中の水の量が、５質量％未満であると、石炭灰の表面に水が行き渡りにくくなり、未燃炭素の除去効率が低下する傾向にある。混合物中の水の量が、３０質量％を超えると、未燃炭素と油が接触する確率が低下したり、撹拌によるシェアがかかりにくくなったりして、未燃炭素の除去効率が低下する傾向にある。 In the step (A), the amount of water in the mixture is preferably 5 to 30% by mass, more preferably 10 to 27% by mass, and even more preferably 12 to 25% by mass. When the amount of water in the mixture is less than 5% by mass, it becomes difficult for water to spread on the surface of coal ash, and the efficiency of removing unburned carbon tends to decrease. When the amount of water in the mixture exceeds 30% by mass, the probability of contact between unburned carbon and oil decreases, and it becomes difficult to take a share by stirring, so that the efficiency of removing unburned carbon tends to decrease. It is in.
工程（Ａ）で用いる石炭灰撹拌装置の機能は、固形分と油分を含む水とが十分に撹拌でき、さらに石炭灰の表面に強力なシェアをかけることができるものであれば、特に限定されない。上記のような機能を有する石炭灰撹拌装置としては、公知の撹拌機を用いることができ、例えば、アイリッヒ・ミキサー、インラインミキサー、単軸混錬押出機、二軸混錬押出機、櫂型撹拌機、プラネタリーミキサー、ホモミキサー、ホモディスパー、ヘンシェルミキサー、バンバリーミキサー、リボンミキサー、コンクリートミキサー、水平一軸もしくは二軸強制練り機、または自動計量式ミキシングユニットなどが挙げられる。 The function of the coal ash agitator used in the step (A) is not particularly limited as long as it can sufficiently agitate the solid content and the water containing oil and can apply a strong share to the surface of the coal ash. .. As a coal ash agitator having the above-mentioned functions, a known agitator can be used. Machines, planetary mixers, homomixers, homodispers, henschel mixers, Banbury mixers, ribbon mixers, concrete mixers, horizontal uniaxial or biaxial forced kneaders, or automatic weighing mixing units.
上記の石炭灰撹拌装置を用いることにより、単位体積あたりの撹拌力を高め、かつ短時間で石炭灰の撹拌洗浄を行うことが可能となる。また、洗浄設備の簡易化と洗浄コストの低価格化も実現しやすくなる。特に、石炭灰撹拌装置の中でも、二軸混錬押出機は、強力なシェアをかけることができるため、未燃炭素をより効果的に除去できる傾向にある。 By using the above-mentioned coal ash stirring device, it is possible to increase the stirring power per unit volume and to perform stirring and washing of coal ash in a short time. In addition, it becomes easier to simplify the cleaning equipment and reduce the cleaning cost. In particular, among the coal ash agitators, the twin-screw kneading extruder can apply a strong share, and therefore tends to be able to remove unburned carbon more effectively.
［工程（Ｂ）］
工程（Ｂ）では、工程（Ａ）で得られた石炭灰に、さらに水を加えて、水と石炭灰とを含む重層と、油と剥離した未燃炭素とを含む軽層とに分離する。工程（Ｂ）においては、シックナーなどの水槽を石炭灰分離装置として用いることができる。石炭灰分離装置に移した混合物に、さらに水を加えることによって、石炭灰が１０〜３０％となるスラリー液が形成されることが好ましい。スラリー液の濃度が、３０％以上であると、軽層と重層とが十分に分離しなくなる傾向にある。スラリー液の濃度が、１０％未満になると、水の量が多くなりすぎて、作業効率や経済効率が低下する傾向にある。したがって、加える水の量は、石炭灰に対して、９０〜７０質量％であることが好ましい。
[Step (B)]
In the step (B), water is further added to the coal ash obtained in the step (A) to separate it into a layer containing water and coal ash and a light layer containing oil and peeled unburned carbon. .. In the step (B), a water tank such as a thickener can be used as a coal ash separation device. It is preferable that water is further added to the mixture transferred to the coal ash separator to form a slurry liquid having a coal ash content of 10 to 30%. When the concentration of the slurry liquid is 30% or more, the light layer and the multi-layer tend not to be sufficiently separated. If the concentration of the slurry liquid is less than 10%, the amount of water becomes too large, and the work efficiency and economic efficiency tend to decrease. Therefore, the amount of water added is preferably 90 to 70% by mass with respect to the coal ash.
石炭灰分離装置に移した混合物に対して、気泡を吹き込む工程を経ることにより、混合物を石炭灰分離装置内に移した後に形成される軽層において、油と剥離した未燃炭素とが分離しやすくなる。吹き込む気泡の気泡径は、直径５〜５００μｍであることが好ましく、直径１０〜１００μｍであることがより好ましい。吹き込む気泡の気泡径が、５μｍ未満であると、ナノバブル領域になり、油や剥離した未燃炭素を浮かす力が低減する傾向にある。吹き込む気泡の気泡径が、５００μｍを超えると、油や剥離した未燃炭素の粒径よりも気泡径が大きくなるため、油や剥離した未燃炭素を浮かす効果が低減する傾向にある。 By passing through a step of blowing air bubbles into the mixture transferred to the coal ash separator, the oil and the exfoliated unburned carbon are separated in the light layer formed after the mixture is transferred into the coal ash separator. It will be easier. The diameter of the blown air bubbles is preferably 5 to 500 μm, and more preferably 10 to 100 μm. When the bubble diameter of the blown bubbles is less than 5 μm, the nanobubble region is formed, and the force of floating oil and peeled unburned carbon tends to decrease. When the bubble diameter of the blown bubbles exceeds 500 μm, the bubble diameter becomes larger than the particle size of the oil or the peeled unburned carbon, so that the effect of floating the oil or the peeled unburned carbon tends to decrease.
石炭灰分離装置に移した混合物に対して気泡を吹き込む方法は、特に限定されないが、例えば、マイクロバブルジェネレーター、バブル発生装置、またはオリフィス型発生装置などを用いることができる。 The method of blowing bubbles into the mixture transferred to the coal ash separator is not particularly limited, and for example, a micro bubble generator, a bubble generator, an orifice type generator, or the like can be used.
石炭灰の洗浄工程を、石炭灰を撹拌する工程（Ａ）と、石炭灰を分離する工程（Ｂ）とに分けることにより、それぞれの工程で撹拌機能と分離機能とが高い効率で発揮されるため、未燃炭素の除去効率が大きく改善され、大量かつ高精度に、より純度の高い石炭灰を製造することが可能となる。 By dividing the coal ash cleaning step into a step of stirring the coal ash (A) and a step of separating the coal ash (B), the stirring function and the separating function are exhibited with high efficiency in each step. Therefore, the efficiency of removing unburned carbon is greatly improved, and it becomes possible to produce coal ash with higher purity in a large amount and with high accuracy.
なお、石炭灰の洗浄工程を２つに分けても、洗浄設備の建設費が嵩むことはなく、むしろ洗浄設備の建設費の低減に貢献することができる。従来のように大型の浮遊選鉱装置などは必要とせず、アイリッヒ・ミキサーやシックナーなどの小型の汎用機の組み合わせで実現できる洗浄工程であるからである。すなわち、工程（Ａ）と工程（Ｂ）を用いる手法により、洗浄設備の簡易化と洗浄コストの低価格化を実現しやすくなる。 Even if the coal ash cleaning process is divided into two, the construction cost of the cleaning equipment does not increase, but rather it can contribute to the reduction of the construction cost of the cleaning equipment. This is because it is a cleaning process that can be realized by combining small general-purpose machines such as an Erich mixer and a thickener without the need for a large flotation device as in the past. That is, the method using the process (A) and the process (B) facilitates simplification of the cleaning equipment and reduction of the cleaning cost.
工程（Ｂ）における混合物の静置時間は、５〜６０分であることが好ましく、２０〜４０分であることがより好ましい。工程（Ｂ）における混合物の静置時間が５分未満であると、軽層と重層とが十分に分離しなくなる傾向にある。工程（Ｂ）における混合物の静置時間が６０分を超えると、軽層と重層との分離が平衡状態となり、作業効率が低下する傾向にある。 The standing time of the mixture in the step (B) is preferably 5 to 60 minutes, more preferably 20 to 40 minutes. If the standing time of the mixture in the step (B) is less than 5 minutes, the light layer and the multi-layer tend not to be sufficiently separated. When the standing time of the mixture in the step (B) exceeds 60 minutes, the separation between the light layer and the multi-layer becomes an equilibrium state, and the working efficiency tends to decrease.
軽層に含まれる油と未燃炭素とをそれぞれ分離して回収する方法は、特に限定されないが、例えば、フィルタープレス機や遠心分離機など公知の装置を用いることができる。回収した油は再び石炭灰の洗浄に用いることができるため、洗浄コストのさらなる低減化を実現できる。また、回収した未燃炭素は含水率が１５％程度であり、重金属類の含有量も少ないことから、産業廃棄物として容易に処分することができる。 The method for separating and recovering the oil and the unburned carbon contained in the light layer is not particularly limited, but for example, a known device such as a filter press or a centrifuge can be used. Since the recovered oil can be used again for cleaning coal ash, the cleaning cost can be further reduced. In addition, the recovered unburned carbon has a water content of about 15% and a low content of heavy metals, so that it can be easily disposed of as industrial waste.
重層に含まれる水と石炭灰とをそれぞれ分離して回収する方法は、特に限定されないが、例えば、水切りコンベア、フィルタープレス機、または遠心分離機など公知の装置を用いることができる。回収された水は、再び石炭灰の洗浄に用いることができるため、洗浄コストのさらなる低減化を実現できる。また、回収した石炭灰は、振動コンベアに移して温風で乾燥させるなど、公知の方法で乾燥させた後、生コンクリートの混和材などに用いることができる。 The method for separating and recovering the water and coal ash contained in the layers is not particularly limited, but for example, a known device such as a drainer conveyor, a filter press, or a centrifuge can be used. Since the recovered water can be used again for cleaning coal ash, the cleaning cost can be further reduced. Further, the recovered coal ash can be used as an admixture for ready-mixed concrete after being dried by a known method such as being transferred to a vibrating conveyor and dried with warm air.
工程（Ａ）と工程（Ｂ）により得られる石炭灰における未燃炭素の付着量は、２．０質量％以下であることが好ましく、１．５質量％以下であることがより好ましく、１．０質量％以下であることがさらに好ましい。石炭灰における未燃炭素の付着量が、２質量％を超えると、フレッシュコンクリートの流動性や空気量を調整するための混和剤の使用量が増加したり、混和剤の添加量に対する流動性や空気量が変動する等の問題が生じ易くなったりして、コンクリートの強度が変動しやすくなる傾向にある。また、コンクリートの強度の変動により、製造したコンクリートにひび割れが生じやすくなったりすることがある。コンクリートのひび割れは、人的作業によって補修する必要があるため、建設業や土木業界においては、ひび割れが生じにくいコンクリートが望まれている。 The amount of unburned carbon adhered to the coal ash obtained in the steps (A) and (B) is preferably 2.0% by mass or less, more preferably 1.5% by mass or less. It is more preferably 0% by mass or less. When the amount of unburned carbon adhered to coal ash exceeds 2% by mass, the amount of admixture used to adjust the fluidity and air content of fresh concrete increases, and the fluidity with respect to the amount of admixture added increases. Problems such as fluctuations in the amount of air are likely to occur, and the strength of concrete tends to fluctuate. In addition, fluctuations in the strength of concrete may cause cracks in the manufactured concrete. Since cracks in concrete need to be repaired by human work, concrete that is less likely to crack is desired in the construction industry and the civil engineering industry.
未燃炭素の付着量の測定方法は、特に限定されないが、例えば、ＪＩＳ Ａ ６２０１：１９９９に規定の方法で、石炭灰の強熱減量を測定することによって算出できる。 The method for measuring the amount of unburned carbon adhered is not particularly limited, but it can be calculated by measuring the ignition loss of coal ash by, for example, the method specified in JIS A 6201: 1999.
［石炭灰洗浄システム］
本発明の石炭灰洗浄システムについて、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る石炭灰の洗浄システムについての概念図である。
[Coal ash cleaning system]
The coal ash cleaning system of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a conceptual diagram of a coal ash cleaning system according to an embodiment of the present invention.
石炭灰に対して所定量の水を、水投入装置１１から乳化撹拌装置１４に投入し、石炭灰に対して所定量の油を、油投入装置１２および１３から乳化撹拌装置１４に投入する。投入された水と油を乳化撹拌装置１４によって撹拌して乳化する。なお、この乳化工程は省略することもできる。
A predetermined amount of water with respect to coal ash is charged into the
なお、図１においては、油投入装置１２から所定量の油を投入し、油投入装置１３から所定量のリサイクル油を投入する態様を図示しているが、油とリサイクル油とを同じ油投入装置から投入する態様としてもよい。また、二種以上の油を用いる場合は、油の種類の数に応じた油投入装置を設けてもよいし、複数の油を一つの油投入装置から投入してもよい。
Note that FIG. 1 illustrates a mode in which a predetermined amount of oil is charged from the
未燃炭素が付着した石炭灰を、石炭灰投入装置１５から石炭灰撹拌装置１６に投入し、乳化撹拌された水と油を乳化撹拌装置１４から石炭灰撹拌装置１６に投入する。
The coal ash to which the unburned carbon is attached is charged from the coal
石炭灰撹拌装置１６に投入された水と油と石炭灰は、石炭灰撹拌装置１６によって強力なシェアをかけられて撹拌される。なお、混合物は、石炭灰撹拌装置１６内において形成される必要はなく、任意の容器内で、石炭灰と水と油とを混合してから、得られた混合物を石炭灰撹拌装置１６で撹拌する態様としても良い。石炭灰撹拌装置１６によって撹拌された混合物は、石炭灰分離装置２１に移される。
The water, oil, and coal ash charged into the
石炭灰分離装置２１に、洗浄水供給装置２２からさらに水を加えて緩やかに撹拌した後に静置し、水と石炭灰とを含む重層と、油と剥離した未燃炭素とを含む軽層とに分離して、軽層を除去する。軽層と重層とを分離して軽層を除去する工程は、複数回繰り返して行ってもよい。なお、洗浄水供給装置２２から石炭灰分離装置２１に水を供給する態様とせずに、水投入装置１１から水を分岐させて石炭灰分離装置２１に水を供給する態様としてもよい。
Water is further added from the washing
また、石炭灰分離装置２１に移した混合物に対して、マイクロバブルジェネレーター１７からの気泡を吹き込むことにより、油と未燃炭素との分離を促進する態様とすることもできる。
In addition, the mixture transferred to the coal
石炭灰分離装置２１から軽層を除去して軽層用フィルタープレス機２４Ｌに移し、重層は重層用フィルタープレス機２４Ｈに移す。重層用フィルタープレス機２４Ｈにおいて、重層の水を除去して石炭灰を単離し、乾燥コンベア２３に移す。乾燥コンベア２３で石炭灰を乾燥させると、未燃炭素の付着量が低減された石炭灰が得られる。
The light layer is removed from the coal
軽層用フィルタープレス機２４Ｌに移された軽層は、油と未燃炭素とに分離する。軽層用フィルタープレス機２４Ｌにおいて分離された油は、さらに水／油分離槽２５に移して、水と油とに分離してもよい。
The light layer transferred to the light layer
軽層用フィルタープレス機２４Ｌまたは水／油分離槽２５から回収した油は、油投入装置１３に投入して、再び石炭灰の洗浄に用いることができる。
The oil recovered from the light layer
重層用フィルタープレス機２４Ｈ、乾燥コンベア２３および水／油分離槽２５からは、石炭灰の洗浄に用いた水を回収することができる。回収した水は、水投入装置１１に投入して、再び石炭灰の洗浄に用いることができる。
The water used for washing the coal ash can be recovered from the multi-layer
以上のような、未燃炭素が付着した石炭灰と、水と油とを含み、固形分の濃度を好適に調整した混合物を撹拌する石炭灰撹拌装置と、撹拌された混合物にさらに水を加えて、水と石炭灰とを含む重層と、油と剥離した未燃炭素とを含む軽層とに分離する石炭灰分離装置とを有する、石炭灰の洗浄システムを用いることにより、未燃炭素を低減させた石炭灰を、大量かつ高精度に、製造することが可能となる。また、本発明における石炭灰の洗浄システムは、工程（Ａ）において少量の水と少量の油しか用いず、非常に安価な洗浄システムとなるため、従来と同程度のコストをかけて石炭灰を洗浄処理しようとする場合は、その分、設備の増設が可能となるため、従来よりも大量の石炭灰を洗浄処理することが可能となる。 A coal ash agitator that stirs a mixture containing unburned carbon-attached coal ash, water and oil, and the solid content concentration is appropriately adjusted, and water is further added to the agitated mixture. By using a coal ash cleaning system that has a coal ash separation device that separates a layer containing water and coal ash and a light layer containing oil and exfoliated unburned carbon, the unburned carbon is removed. It is possible to produce reduced coal ash in large quantities and with high accuracy. Further, since the coal ash cleaning system in the present invention uses only a small amount of water and a small amount of oil in the step (A) and is a very inexpensive cleaning system, the coal ash can be cleaned at the same cost as the conventional one. When the cleaning process is to be performed, it is possible to add equipment accordingly, so that a larger amount of coal ash can be washed than before.
［油の再利用工程］
本発明の石炭灰の製造方法において、未燃炭素の分離に用いた油を回収し、回収された油を、工程（Ａ）に再利用する工程を有することにより、使用する油の量を最小限に抑えることができ、更なるコスト削減をすることができる。
[Oil reuse process]
In the method for producing coal ash of the present invention, the amount of oil used is minimized by having a step of recovering the oil used for separating unburned carbon and reusing the recovered oil in the step (A). It can be limited to the limit, and further cost reduction can be achieved.
油を回収する方法は、特に限定されないが、例えば、油を含む軽層をフィルタープレスにかけて、油を回収する方法などが挙げられる。回収した油は、さらに、油と水を分離する分離槽によって精製して再利用してもよい。 The method for recovering the oil is not particularly limited, and examples thereof include a method for recovering the oil by applying a filter press to a light layer containing the oil. The recovered oil may be further refined and reused in a separation tank that separates the oil and water.
［水の再利用工程］
本発明の石炭灰の製造方法において、未燃炭素の分離に用いた水を回収し、回収された水を、工程（Ａ）に再利用する工程を有することにより、使用する水の量を最小限に抑えることができ、更なるコスト削減をすることができる。
[Water reuse process]
In the method for producing coal ash of the present invention, the amount of water used is minimized by having a step of recovering the water used for separating unburned carbon and reusing the recovered water in the step (A). It can be limited to the limit, and further cost reduction can be achieved.
水を回収する方法は、特に限定されないが、例えば、水を含む重層から、水切りコンベアや振動コンベアによって除去した水を回収する方法などが挙げられる。また、油と水を分離する分離槽によってさらに油を精製した場合は、その工程で分離された水を回収してもよい。 The method for recovering water is not particularly limited, and examples thereof include a method for recovering water removed by a draining conveyor or a vibrating conveyor from a layer containing water. Further, when the oil is further refined by a separation tank that separates the oil and water, the water separated in the step may be recovered.
［石炭灰およびコンクリート］
本発明の製造方法によって得られる石炭灰は、未燃炭素が１質量％以下に低減されているため、この石炭灰を生コンクリートの混和材として用いた場合、フレッシュコンクリートの流動性や空気量を制御するための混和剤の配合量の変動が極めて小さくなる。そのため、品質の変動が少ないフレッシュコンクリートが得られるため、硬化後のコンクリートは強度の変動が少なくなる。また、石炭灰の配合によるポゾラン効果により高い強度を示すようにもなる。さらに、未燃炭素が１％以下の石炭灰の色は、未洗浄の石炭灰よりも白いため、コンクリートに相当量を配合しても黒く変色しないというメリットもある。
[Coal ash and concrete]
Since unburned carbon is reduced to 1% by mass or less in the coal ash obtained by the production method of the present invention, when this coal ash is used as an admixture for ready-mixed concrete, the fluidity and air content of fresh concrete can be adjusted. The variation in the amount of the admixture to be controlled is extremely small. Therefore, since fresh concrete with little fluctuation in quality can be obtained, the fluctuation in strength of the concrete after hardening is small. In addition, it also exhibits high strength due to the pozzolan effect of the blending of coal ash. Further, since the color of coal ash containing 1% or less of unburned carbon is whiter than that of unwashed coal ash, there is an advantage that the color does not turn black even if a considerable amount is added to concrete.
生コンクリートに対する石炭灰の混和量は、内割方式では５〜３０質量％であることが好ましく、１０〜２０質量％であることがより好ましい。生コンクリートに対する石炭灰の混和量が、５質量％未満であると、石炭灰を添加する効果が少なくなり、コンクリートの圧縮強度が低下したり、コンクリートがひび割れたりしやすくなる傾向にある。生コンクリートに対する石炭灰の混和量が、３０質量％を超えると、生コンクリートの流動性は増すものの、コンクリートの中性化の進行が速くなるため、長期的な強度が低下する傾向にある。 The amount of coal ash mixed with the ready-mixed concrete is preferably 5 to 30% by mass, more preferably 10 to 20% by mass in the internal split method. When the amount of coal ash mixed with the ready-mixed concrete is less than 5% by mass, the effect of adding coal ash is reduced, the compressive strength of the concrete tends to decrease, and the concrete tends to crack easily. When the amount of coal ash mixed with the ready-mixed concrete exceeds 30% by mass, the fluidity of the ready-mixed concrete increases, but the progress of neutralization of the concrete becomes fast, so that the long-term strength tends to decrease.
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれに限定されない。 Hereinafter, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.
［未燃炭素の付着量の測定方法］
石炭灰中の未燃炭素の付着量は、石炭灰の強熱減量を測定することによって算出できる。石炭灰の強熱減量は、ＪＩＳ Ａ ６２０１：１９９９に規定の方法により測定することができる。
[Measurement method of the amount of unburned carbon attached]
The amount of unburned carbon adhered to the coal ash can be calculated by measuring the ignition loss of the coal ash. The ignition loss of coal ash can be measured by the method specified in JIS A 6201: 1999.
強熱減量の試験では、試料となる石炭灰約１ｇをＪＩＳ Ｒ １３０１に規定するるつぼ（容量１５ｍｌ）に０．１ｍｇまで正しく量り採り、９５０〜１０００℃に調節した電気炉で１５分強熱し、デシケータ中で放冷した後、質量を量り、さらに１５分ずつ強熱を繰り返す。恒量になったときの減量を試料の質量で除したものの百分率から湿分を差し引いたものが強熱減量となる。
In the ignition loss test, about 1 g of coal ash as a sample was correctly weighed up to 0.1 mg in a crucible (
湿分の試験では、試料となるフィルタープレス後の石炭灰約５０ｇをビーカー（１００ｍｌ）に０．１ｍｇまで正しく量り採り、１１０℃に調整した電気炉で２４時間以上乾燥し、デシケータ中で放冷した後、質量を量り採った。乾燥前後の質量の差分を乾燥前の質量で除したものの百分率が湿分となる。 In the wet content test, about 50 g of coal ash after filter pressing as a sample was correctly weighed to 0.1 mg in a beaker (100 ml), dried in an electric furnace adjusted to 110 ° C for 24 hours or more, and allowed to cool in a desiccator. After that, the mass was weighed. The percentage of the mass obtained by dividing the difference in mass before and after drying by the mass before drying is the moisture content.
（実施例１）
火力発電所から採取された石炭灰（未燃炭素付着量６．０質量％）５ｋｇ（１バッチ）と、予め水７５０ｍｌと灯油（コスモ石油株式会社製、比重０．８ｇ／ｍｌ）２５０ｍｌおよび食用油（菜種油および大豆油）（理研農産化工株式会社製、食用調合油、比重０．８ｇ／ｍｌ）１２ｍｌをミキサー（松下電器産業株式会社製、Ｎａｔｉｏｎａｌ ＭＸ−Ｖ３５０）で乳化撹拌した混合液をアイリッヒミキサー（日本アイリッヒ株式会社製ＲＶ−０２）の容器（パン）に充填し、パン駆動モーターの出力を０．８８ｋｗ、回転数を６６ｒｐｍとし、撹拌駆動モーターの出力を１．８ｋｗ、回転数を３４７０ｒｐｍとして、上記混合物を４分間強力に撹拌した。同様の処理を更に３バッチに対して行い、石炭灰、水、灯油、および食用油を含む混合物を合計で約２０ｋｇ得た。
(Example 1)
5 kg (1 batch) of coal ash (unburned carbon adhering amount 6.0 mass%) collected from a thermal power plant, 750 ml of water, 250 ml of kerosene (manufactured by Cosmo Oil Co., Ltd., specific gravity 0.8 g / ml) and edible A mixture of 12 ml of oil (rapeseed oil and soybean oil) (manufactured by Riken Agricultural Chemicals Co., Ltd., edible compound oil, specific gravity 0.8 g / ml) was emulsified and stirred with a mixer (manufactured by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., National MX-V350). Fill the container (pan) of the Rich mixer (RV-02 manufactured by Nippon Eirich Co., Ltd.), set the output of the pan drive motor to 0.88 kW and the rotation speed to 66 rpm, and set the output of the stirring drive motor to 1.8 kW and the rotation speed. The mixture was vigorously stirred for 4 minutes at 3470 rpm. The same treatment was carried out for 3 more batches to give a total of about 20 kg of a mixture containing coal ash, water, kerosene and cooking oil.
撹拌し終わった混合物をシックナーに移し、さらに水を加えて、石炭灰が２０％となるスラリー液とした。シックナー内に、マイクロバブルジェネレーター（株式会社ニクニ製、ＭＢＧ２０Ｎ０７ＣＥ−１ＢＨ）によって発生させた気泡径約１０〜５０μｍの気泡を、２Ｌ／ｍｉｎの速度で吹き込みながら、上記スラリー液を緩やかに２０分間撹拌した後、撹拌を停止して１０分間静置し、油と剥離した未燃炭素とを含む軽層と、水と石炭灰とを含む重層とに分離させた。 The mixture after stirring was transferred to a thickener, and water was further added to prepare a slurry liquid having a coal ash content of 20%. The slurry liquid was gently stirred for 20 minutes while blowing bubbles having a bubble diameter of about 10 to 50 μm generated by a micro bubble generator (MBG20N07CE-1BH manufactured by Nikuni Co., Ltd.) into the thickener at a rate of 2 L / min. After that, stirring was stopped and the mixture was allowed to stand for 10 minutes to separate a light layer containing oil and peeled unburned carbon and a layer containing water and coal ash.
軽層を回収し、ＰＰ布（旭化成株式会社製、スパンボンド）に挟み、０．５ＭＰａの圧搾圧力を１０分間かけることにより、油と未燃炭素とをそれぞれ分離して回収した。石炭灰の洗浄に用いた油分は、未燃炭素に吸着してほとんど回収できなかった。また、回収した未燃炭素の含水率は１５％であり、産業廃棄物として容易に処分できた。 The light layer was recovered, sandwiched between PP cloths (manufactured by Asahi Kasei Corporation, spunbond), and a pressing pressure of 0.5 MPa was applied for 10 minutes to separate and recover the oil and unburned carbon. The oil used for cleaning coal ash was adsorbed on unburned carbon and could hardly be recovered. The water content of the recovered unburned carbon was 15%, and it could be easily disposed of as industrial waste.
重層から、ろ布を敷いたヌッチェ式フィルター（株式会社マキノ製、Ｍ１４）によって、水と洗浄された石炭灰とをそれぞれ分離して回収した。回収した石炭灰を振動機（フリッチュ・ジャパン株式会社製）に移して、８０℃の温風で２０分間乾燥させた。乾燥した石炭灰における未燃炭素の付着量は、０．６５質量％であった。また、石炭灰の洗浄に用いた水のうち、約８０％の水が回収できた。 Water and washed coal ash were separated and recovered from the layers by a Nutche filter (M14 manufactured by Makino Co., Ltd.) covered with a filter cloth. The recovered coal ash was transferred to a vibrator (manufactured by Fritsch Japan Co., Ltd.) and dried with warm air at 80 ° C. for 20 minutes. The amount of unburned carbon adhered to the dried coal ash was 0.65% by mass. In addition, about 80% of the water used for washing the coal ash could be recovered.
（実施例２）
食用油１２ｍｌの代わりに、リサイクル油として廃食油（学校給食の集積廃油、比重０．８ｇ／ｍｌ）１２ｍｌを用いた以外は、実施例１と同様の方法で石炭灰を処理して、未燃炭素の付着量を測定した。洗浄後の石炭灰における未燃炭素の付着量は０．７６質量％であった。
(Example 2)
Coal ash was treated in the same manner as in Example 1 except that 12 ml of waste cooking oil (accumulated waste oil for school lunch, specific gravity 0.8 g / ml) was used as recycled oil instead of 12 ml of edible oil, and unburned. The amount of carbon adhered was measured. The amount of unburned carbon adhered to the coal ash after washing was 0.76% by mass.
（実施例３）
火力発電所から採取された石炭灰（未燃炭素付着量６．０質量％）２０ｋｇを生コン用ミキサー（株式会社ナカトミ製、ＭＩＸ−３００）に投入し、次に水３，０００ｍｌ、灯油５００ｍｌ、食用油２５ｍｌを加え、３０分間撹拌した混合物として用いた以外は、実施例１と同様の方法で石炭灰を処理して、未燃炭素の付着量を測定した。洗浄後の石炭灰における未燃炭素の付着量は０．４８質量％であった。
(Example 3)
20 kg of coal ash (6.0% by mass of unburned carbon) collected from a thermal power plant was put into a mixer for ready-mixed steel (MIX-300 manufactured by Nakatomi Co., Ltd.), then 3,000 ml of water and 500 ml of kerosene. Coal ash was treated in the same manner as in Example 1 except that 25 ml of edible oil was added and used as a mixture stirred for 30 minutes, and the amount of unburned carbon adhered was measured. The amount of unburned carbon adhered to the coal ash after washing was 0.48% by mass.
（実施例４）
火力発電所から採取された石炭灰（未燃炭素付着量３．０質量％）５ｋｇと、予め水１，１３１ｍｌと灯油１２５ｍｌおよび食用油６．２５ｍｌをミキサーで乳化撹拌した混合物をアイリッヒミキサーの容器（パン）に充填して撹拌した混合物を用いた以外は、実施例１と同様の方法で、石炭灰を処理させて、未燃炭素の付着量を測定した。石炭灰における未燃炭素の付着量は０．３８質量％であった。
(Example 4)
A mixture of 5 kg of coal ash (3.0 mass% of unburned carbon adhering amount) collected from a thermal power plant, 1,131 ml of water, 125 ml of kerosene and 6.25 ml of edible oil was emulsified and stirred with a mixer in advance in an Erich mixer. Coal ash was treated in the same manner as in Example 1 except that the mixture filled in a container (pan) and stirred was used, and the amount of unburned carbon adhered was measured. The amount of unburned carbon adhered to the coal ash was 0.38% by mass.
（比較例１）
シックナーに１００Ｌの水を溜めた後、灯油１０００ｍＬと食用油５０ｍｌの混合物をシックナー上部より供給した後、火力発電所から採取された石炭灰（未燃炭素付着量６．０質量％）２０ｋｇをシックナーに投入した。この後、緩やかに２０分間撹拌した後、撹拌を停止して１０分間静置し、油と剥離した未燃炭素とを含む軽層と、水と石炭灰とを含む重層とに分離させた。その後は、実施例１と同様の方法で、石炭灰を処理して、未燃炭素の付着量を測定した。石炭灰における未燃炭素の付着量は２．０８質量％であった。
(Comparative Example 1)
After storing 100 L of water in the thickener, a mixture of 1000 mL of kerosene and 50 ml of cooking oil is supplied from the upper part of the thickener, and then 20 kg of coal ash (unburned carbon adhesion 6.0% by mass) collected from the thermal power plant is added to the thickener. I put it in. Then, after gently stirring for 20 minutes, stirring was stopped and the mixture was allowed to stand for 10 minutes to separate a light layer containing oil and exfoliated unburned carbon and a layer containing water and coal ash. After that, the coal ash was treated in the same manner as in Example 1 and the amount of unburned carbon adhered was measured. The amount of unburned carbon adhered to the coal ash was 2.08% by mass.
実施例１〜４および比較例１における混合物の組成と実験条件を表１にまとめて示す。 The composition and experimental conditions of the mixtures in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 are summarized in Table 1.
（実施例５）
火力発電所から採取された石炭灰（未燃炭素付着量４．６質量％）５ｋｇ（１バッチ分）と、予め水１，１１９ｍｌと灯油１２５ｍｌおよび食用油６．２５ｍｌをミキサーで乳化撹拌した混合物とを、アイリッヒミキサーの容器（パン）に充填して撹拌した混合物を用い、循環ポンプの作動時間を１０分間とした以外は、実施例４と同様の方法で、石炭灰を処理して、未燃炭素の付着量を測定した。石炭灰における未燃炭素の付着量は０．４４質量％であった。
(Example 5)
A mixture of 5 kg (1 batch) of coal ash (4.6% by mass of unburned carbon) collected from a thermal power plant, and 1,119 ml of water, 125 ml of kerosene and 6.25 ml of edible oil were emulsified and stirred with a mixer in advance. The coal ash was treated in the same manner as in Example 4 except that the mixture was filled in the container (pan) of the Erich mixer and stirred, and the operating time of the circulation pump was set to 10 minutes. The amount of unburned carbon adhered was measured. The amount of unburned carbon adhered to the coal ash was 0.44% by mass.
（実施例６）
灯油の量を５０ｍｌ、撹拌工程に用いる水の量を１，１９４ｍｌとした以外は、実施例５と同様の方法で、石炭灰を処理して、未燃炭素の付着量を測定した。石炭灰における未燃炭素の付着量は０．５２質量％であった。
(Example 6)
Coal ash was treated in the same manner as in Example 5 except that the amount of kerosene was 50 ml and the amount of water used in the stirring step was 1,194 ml, and the amount of unburned carbon adhered was measured. The amount of unburned carbon adhered to the coal ash was 0.52% by mass.
（実施例７）
灯油の量を２５ｍｌ、撹拌工程に用いる水の量を１，２１９ｍｌとした以外は、実施例５と同様の方法で、石炭灰を処理して、未燃炭素の付着量を測定した。石炭灰における未燃炭素の付着量は０．３５質量％であった。
(Example 7)
Coal ash was treated in the same manner as in Example 5 except that the amount of kerosene was 25 ml and the amount of water used in the stirring step was 1,219 ml, and the amount of unburned carbon adhered was measured. The amount of unburned carbon adhered to the coal ash was 0.35% by mass.
（実施例８）
灯油の量を１２．５ｍｌ、撹拌工程に用いる水の量を１，２３１ｍｌとした以外は、実施例５と同様の方法で、石炭灰を処理して、未燃炭素の付着量を測定した。石炭灰における未燃炭素の付着量は０．７１質量％であった。
(Example 8)
Coal ash was treated in the same manner as in Example 5 except that the amount of kerosene was 12.5 ml and the amount of water used in the stirring step was 1,231 ml, and the amount of unburned carbon adhered was measured. The amount of unburned carbon adhered to the coal ash was 0.71% by mass.
（比較例２）
灯油は用いず、撹拌工程に用いる水の量を１，２４４ｍｌとした以外は、実施例５と同様の方法で、石炭灰を処理して、未燃炭素の付着量を測定した。石炭灰における未燃炭素の付着量は３．１９質量％であった。
(Comparative Example 2)
Coal ash was treated in the same manner as in Example 5 except that kerosene was not used and the amount of water used in the stirring step was 1,244 ml, and the amount of unburned carbon adhered was measured. The amount of unburned carbon adhered to the coal ash was 3.19% by mass.
実施例５〜８および比較例２における混合物の組成と実験条件を表２にまとめて示す。 The composition and experimental conditions of the mixtures in Examples 5 to 8 and Comparative Example 2 are summarized in Table 2.
実施例７で用いた処理前の石炭灰と処理後の石炭灰について、セメント協会標準試験方法 ＪＣＡＳ Ｉ−６１に準拠してメチレンブルー吸着量の測定を行った。メチレンブルー吸着量の測定結果を表３に示す。 For the coal ash before treatment and the coal ash after treatment used in Example 7, the amount of methylene blue adsorbed was measured according to the Cement Association standard test method JCAS I-61. Table 3 shows the measurement results of the amount of methylene blue adsorbed.
処理前の石炭灰におけるメチレンブルー吸着量は０．３２ｍｇ／ｇであり、処理後の石炭灰におけるメチレンブルー吸着量は０．０１ｍｇ／ｇ未満であった。すなわち、本発明の方法で石炭灰を洗浄することにより、メチレンブルー吸着量は激減した。この結果から、処理後の石炭灰は、フレッシュコンクリートの練り混ぜ時に使用される減水剤やＡＥ剤の吸着量を低減できるものとなったことが推察された。つまり、処理後の石炭灰は、処理前の石炭灰を混和材として用いる際の問題点、すなわち、減水剤やＡＥ剤を吸着してしまうという問題点が解消されたものとなっていた。 The amount of methylene blue adsorbed on the coal ash before the treatment was 0.32 mg / g, and the amount of methylene blue adsorbed on the coal ash after the treatment was less than 0.01 mg / g. That is, by washing the coal ash by the method of the present invention, the amount of methylene blue adsorbed was drastically reduced. From this result, it was inferred that the treated coal ash could reduce the adsorption amount of the water reducing agent and the AE agent used when kneading the fresh concrete. That is, the treated coal ash solves the problem of using the untreated coal ash as an admixture, that is, the problem of adsorbing a water reducing agent or an AE agent.
実施例７で用いた処理前の石炭灰と処理後の石炭灰とについて、ＪＩＳ Ｒ ５２０１（セメントの物理試験方法）に規定の「６．密度試験」および「７．１比表面積試験」に準拠して、密度および比表面積を測定した。密度および比表面積の測定結果を表３に示す。 The coal ash before treatment and the coal ash after treatment used in Example 7 conform to "6. Density test" and "7.1 Specific surface area test" specified in JIS R 5201 (Physical test method for cement). Then, the density and the specific surface area were measured. The measurement results of density and specific surface area are shown in Table 3.
処理前の石炭灰と処理後の石炭灰の比表面積の測定結果から、処理後の石炭灰では、洗浄処理により比表面積が低下していることが判明した。これは、石炭灰の表面に付着していた微粒分が、洗浄によって未燃焼カーボンと一緒に除去されたためである。 From the measurement results of the specific surface area of the coal ash before the treatment and the coal ash after the treatment, it was found that the specific surface area of the coal ash after the treatment was reduced by the washing treatment. This is because the fine particles adhering to the surface of the coal ash were removed together with the unburned carbon by washing.
実施例７で用いた処理前の石炭灰または処理後の石炭灰を基準セメントに配合したフレッシュモルタルについて、ＪＩＳ Ａ １１２８（モルタル用エアメータ）に準拠して空気量を測定した。基準セメントと石炭灰は、質量比が３：１となるように配合した。さらに比較のために、石炭灰を配合していないフレッシュモルタルの空気量も測定した。空気量の測定結果を表４に示す。なお、基準セメントには、比表面積試験用標準物質（１０２Ｎ）普通ポルトランドセメント（比表面積３３００ｃｍ2／ｇ）を用いた。 The amount of air of the fresh mortar in which the coal ash before treatment or the coal ash after treatment used in Example 7 was mixed with the reference cement was measured in accordance with JIS A 1128 (air meter for mortar). The reference cement and coal ash were mixed so as to have a mass ratio of 3: 1. For comparison, the air content of fresh mortar without coal ash was also measured. The measurement results of the air volume are shown in Table 4. As the reference cement, a standard substance for specific surface area test (102N), ordinary Portland cement (specific surface area 3300 cm 2 / g) was used.
処理前の石炭灰を配合したフレッシュモルタルでは、練り混ぜ時に生じる空気連行が著しく低下しているのに対し、処理後の石炭灰を配合したフレッシュモルタルでは、空気連行の著しい低下は抑制されていることが確認された。 In the fresh mortar containing coal ash before treatment, the air entrainment generated during kneading is significantly reduced, whereas in the fresh mortar containing coal ash after treatment, the significant decrease in air entrainment is suppressed. It was confirmed that.
実施例７で用いた処理前の石炭灰または処理後の石炭灰を基準セメントに配合したフレッシュモルタルについて、ＪＩＳ Ａ ６２０１：２０１５に準拠して、フロー値およびフロー値比を測定した。基準セメントと石炭灰は、質量比が３：１となるように配合した。さらに比較のために、石炭灰を配合していないフレッシュモルタルのフロー値およびフロー値比も測定した。フロー値およびフロー値比の測定結果を表４に示す。 For the fresh mortar in which the coal ash before treatment or the coal ash after treatment used in Example 7 was mixed with the reference cement, the flow value and the flow value ratio were measured in accordance with JIS A 6201: 2015. The reference cement and coal ash were mixed so as to have a mass ratio of 3: 1. For further comparison, the flow value and flow value ratio of fresh mortar containing no coal ash were also measured. Table 4 shows the measurement results of the flow value and the flow value ratio.
石炭灰を配合していないフレッシュモルタルのフロー値比と処理前の石炭灰を配合したフレッシュモルタルのフロー値比の測定結果から、処理前の石炭灰を配合したフレッシュモルタルは、石炭灰を配合していないフレッシュモルタルよりも流動性が低下していることが示された。他方、石炭灰を配合していないフレッシュモルタルのフロー値比と処理後の石炭灰を配合したフレッシュモルタルのフロー値比の測定結果から、処理後の石炭灰を配合したフレッシュモルタルは、石炭灰を配合していないフレッシュモルタルよりも流動性が高まっていることが示された。これら結果から、処理後の石炭灰は、セメントに配合してフレッシュモルタルやフレッシュコンクリートを作製した場合に、それらのコンシステンシーを低下させ、作業性を向上することができるものであることが示された。 From the measurement results of the flow value ratio of fresh mortar without coal ash and the flow value ratio of fresh mortar with coal ash before treatment, the fresh mortar with coal ash before treatment contains coal ash. It was shown to be less fluid than fresh mortar without. On the other hand, from the measurement results of the flow value ratio of the fresh mortar containing no coal ash and the flow value ratio of the fresh mortar containing the treated coal ash, the fresh mortar containing the treated coal ash contains coal ash. It was shown to be more fluid than the unblended fresh mortar. From these results, it is shown that the treated coal ash can reduce the consistency and improve the workability when it is blended with cement to prepare fresh mortar or fresh concrete. It was.
実施例７で用いた処理前の石炭灰または処理後の石炭灰を基準セメントに配合して作製したモルタルについて、ＪＩＳ Ａ ６２０１：２０１５に準拠して、圧縮強度および活性度指数を測定した。基準セメントと石炭灰は、質量比が３：１となるように配合した。さらに比較のために、石炭灰を配合していないモルタルの圧縮強度および活性度指数も測定した。圧縮強度および活性度指数の測定結果を表４に示す。 The compressive strength and activity index of the mortar prepared by blending the untreated coal ash or the treated coal ash used in Example 7 with the reference cement were measured in accordance with JIS A 6201: 2015. The reference cement and coal ash were mixed so as to have a mass ratio of 3: 1. For further comparison, the compressive strength and activity index of mortar without coal ash was also measured. Table 4 shows the measurement results of the compression strength and the activity index.
石炭灰を配合していないモルタルの圧縮強度と処理前または処理後の石炭灰を配合したモルタルの圧縮強度の測定結果から、処理前または処理後の石炭灰を配合したモルタルは、石炭灰を配合していないモルタルよりも圧縮強度が低いことが確認された。さらに、処理前の石炭灰を配合した場合と処理後の石炭灰を配合した場合とを比較すると、処理後の石炭灰を配合したモルタルの方が、処理前の石炭灰を配合したモルタルよりも圧縮強度が高くなることが確認された。これらの事から、処理後の石炭灰の方が、処理前の石炭灰よりも混和材として適していることが判明した。 From the measurement results of the compression strength of the mortar without coal ash and the compression strength of the mortar with coal ash before or after treatment, the mortar containing coal ash before or after treatment contains coal ash. It was confirmed that the compressive strength was lower than that of mortar without mortar. Furthermore, when comparing the case where the coal ash before the treatment is mixed and the case where the coal ash after the treatment is mixed, the mortar containing the coal ash after the treatment is more than the mortar containing the coal ash before the treatment. It was confirmed that the compression strength was high. From these facts, it was found that the treated coal ash is more suitable as an admixture than the untreated coal ash.
以上のように、洗浄処理を施した石炭灰は、減水剤とＡＥ剤が吸着しにくくなる、空気連行性を改善させる、コンシステンシーの低下によって作業性を向上させる、圧縮強度を向上させる、さらに、未燃炭素によるコンクリートの変色を無くせる等の優れた性質を発揮するものであり、洗浄処理を施していない石炭灰よりも優れた混和材となっていることが示された。 As described above, the washed coal ash is less likely to adsorb the water reducing agent and the AE agent, improves the air entrainment, improves the workability by lowering the consistency, improves the compression strength, and further. It was shown that it exhibits excellent properties such as eliminating discoloration of concrete due to unburned carbon, and is a better adsorbent than coal ash that has not been washed.
１１ 水投入装置
１２ 油投入装置
１３ 油投入装置
１４ 乳化撹拌装置
１５ 石炭灰投入装置
１６ 石炭灰撹拌装置
１７ マイクロバブルジェネレーター
２１ 石炭灰分離装置
２２ 洗浄水供給装置
２３ 乾燥コンベア
２４Ｌ 軽層用フィルタープレス機
２４Ｈ 重層用フィルタープレス機
２５ 水／油分離槽
11
Claims (9)
上記乳化工程にて乳化させた水と油と、未燃炭素が付着した石炭灰とを含む第一混合物を撹拌する撹拌工程と、
上記撹拌工程で得られた第二混合物に、さらに水を加えて、直径５〜５００μｍの気泡を吹き込み、水と石炭灰とを含む重層と、油と剥離した未燃炭素とを含む軽層とに分離する層分離工程を有し、
第一混合物が油を０．１５〜１０質量％、固形分を６５〜８５質量％含み、
油が、カルボキシル基を有するパーム油、パイン油、または食用油のいずれかを含有するものである、
未燃炭素の付着量を低減させた石炭灰の製造方法。 An emulsification process that agitates water and oil to emulsify,
A stirring step of stirring the first mixture containing water and oil emulsified in the above emulsification step and coal ash to which unburned carbon is attached.
Water is further added to the second mixture obtained in the above stirring step, and bubbles having a diameter of 5 to 500 μm are blown into the second mixture to form a layer containing water and coal ash and a light layer containing oil and peeled unburned carbon. Has a layer separation step to separate into
First mixture is 0.15 to 10 wt% oil, saw including a solid content 65 to 85 wt%,
The oil contains either palm oil, pine oil, or edible oil having a carboxyl group.
A method for producing coal ash with a reduced amount of unburned carbon attached.
撹拌された混合物にさらに水を加えて、直径５〜５００μｍの気泡を吹き込み、水と石炭灰とを含む重層と、油と剥離した未燃炭素とを含む軽層とに分離する石炭灰分離装置と
を有し、
油が、カルボキシル基を有するパーム油、パイン油、または食用油のいずれかを含有するものである、石炭灰の洗浄システム。 A mixture containing coal ash with unburned carbon attached, pre-emulsified water and oil, having a solid content of 65 to 85 % by mass and an oil content of 0.15 to 10% by mass is stirred. Coal ash agitator and
A coal ash separator that further adds water to the agitated mixture and blows air bubbles having a diameter of 5 to 500 μm to separate a layer containing water and coal ash and a light layer containing oil and exfoliated unburned carbon. It has a door,
Oil, palm oil having a carboxyl group, Ru der those containing either pine oil, or edible oil, the coal ash cleaning system.
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