JP7138405B2 - 石炭灰の処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、石炭灰の処理方法に関する。
火力発電所や石炭焚きボイラーなどから発生する石炭灰の排出量は年々増加し、セメントの原料や混合材としての適用が広く知られている。そして、混合材として使用するとき未燃カーボンの残留や粒度の調整が必要とされる。残留炭素を除き、同時に粒度調製をする方法として特許文献１がある。しかし、ショートキルンや流動床を用いた６００℃～９００℃の高温処理や分級処理前の冷却装置を必要としていた。
本発明は、セメント混和材として石炭灰を使用するにあたり、分級や粉砕をすることにより、フロー値比及び活性度指数を改善できる石炭灰の処理方法を提供することを目的とする。
すなわち、本発明は、下記の構成を有する石炭灰の処理方法である。
石炭灰に露点が－４０℃～－２５℃である空気を供給して、石炭灰に接する空気の相対湿度が５％～３０％の範囲まで、かつ、石炭灰に接する空気の露点（以降、Ｔｄと称す）が－２０℃～０℃の範囲となるまで乾燥する工程、その後、前記石炭灰を分級する工程を含むことを特徴とする石炭灰の処理方法、を提供する。
石炭灰に露点が－４０℃～－２５℃である空気を供給して、石炭灰に接する空気の相対湿度が５％～３０％の範囲まで、かつ、石炭灰に接する空気のＴｄが－２０℃～０℃の範囲となるまで乾燥する工程、その後、前記石炭灰を粉砕する工程を含むことを特徴とする石炭灰の処理方法、を提供する。
本発明の石炭灰の処理方法によると、遠心式分級機等での分級後、処理品のＪＩＳ Ａ ６２０１によるフロー値比及び活性度指数を改善できる。さらに、ボールミル等での粉砕においても処理品のＪＩＳ Ａ ６２０１によるフロー値比及び活性度指数を改善できる。
１０ 吸着方式の乾燥機
２１ タンク
２２ 石炭灰
２３ 湿度・露点計
３０ 分級機や粉砕機
２１ タンク
２２ 石炭灰
２３ 湿度・露点計
３０ 分級機や粉砕機
本発明の石炭灰の処理方法について各工程に分けて、詳細に説明する。
１．空気の乾燥工程
図１に、本工程及び次工程（石炭灰の乾燥工程）の模式的なフローの一例を示す。
本発明においては、まず、石炭灰の乾燥に用いる露点が－４０℃～－２５℃である空気を得るため、空気の乾燥を行う。空気の乾燥方法としては、例えば、吸着方式による乾燥や圧縮方式の乾燥が挙げられる。
吸着方式による乾燥は、水分を吸着しやすい固体（吸湿材）に空気を通過させることにより除湿を行う。吸着能力の低下した物質は温度を上げた空気によって乾燥させることにより再生することができる。吸着方式による乾燥を行う場合は、吸着塔式吸着剤を充填した塔２基を吸着・再生を切り替えながら使用することが好ましい。また、ハニカムローター回転式吸着性のローターを回転させ吸湿・再生を繰り返すものを用いても良い。具体的な装置としては、Munters社製のハニカム除湿システム（MB型）等が挙げられる。
なお圧縮方式の乾燥は、圧縮機で空気を圧縮することにより除湿を行うものである。
本発明において、石炭灰の乾燥に用いる空気の露点が－４０℃～－２５℃以外では、次工程の石炭灰の乾燥工程において、石炭灰に接する空気の相対湿度及びＴｄを所定の範囲に調整することが困難となる。
図１に、本工程及び次工程（石炭灰の乾燥工程）の模式的なフローの一例を示す。
本発明においては、まず、石炭灰の乾燥に用いる露点が－４０℃～－２５℃である空気を得るため、空気の乾燥を行う。空気の乾燥方法としては、例えば、吸着方式による乾燥や圧縮方式の乾燥が挙げられる。
吸着方式による乾燥は、水分を吸着しやすい固体（吸湿材）に空気を通過させることにより除湿を行う。吸着能力の低下した物質は温度を上げた空気によって乾燥させることにより再生することができる。吸着方式による乾燥を行う場合は、吸着塔式吸着剤を充填した塔２基を吸着・再生を切り替えながら使用することが好ましい。また、ハニカムローター回転式吸着性のローターを回転させ吸湿・再生を繰り返すものを用いても良い。具体的な装置としては、Munters社製のハニカム除湿システム（MB型）等が挙げられる。
なお圧縮方式の乾燥は、圧縮機で空気を圧縮することにより除湿を行うものである。
本発明において、石炭灰の乾燥に用いる空気の露点が－４０℃～－２５℃以外では、次工程の石炭灰の乾燥工程において、石炭灰に接する空気の相対湿度及びＴｄを所定の範囲に調整することが困難となる。
２．石炭灰の乾燥工程
図１においては、吸着方式の乾燥機１０で得られた乾燥空気を、石炭灰２２を予め投入したタンク２１に供給する。本発明においては、乾燥空気を３０００ｍｍＡｑ～５０００ｍｍＡｑ（より好ましくは４０００ｍｍＡｑ～５０００ｍｍＡｑ）の圧力、４００Ｎｍ３／ｈ～６００Ｎｍ３／ｈ（より好ましくは５００Ｎｍ３／ｈ～６００Ｎｍ３／ｈ）の流量で供給することが好ましい。
なお、本発明においては、石炭灰の乾燥を早めるために、タンク底部から乾燥空気を送入することが好ましい。
図１においては、吸着方式の乾燥機１０で得られた乾燥空気を、石炭灰２２を予め投入したタンク２１に供給する。本発明においては、乾燥空気を３０００ｍｍＡｑ～５０００ｍｍＡｑ（より好ましくは４０００ｍｍＡｑ～５０００ｍｍＡｑ）の圧力、４００Ｎｍ３／ｈ～６００Ｎｍ３／ｈ（より好ましくは５００Ｎｍ３／ｈ～６００Ｎｍ３／ｈ）の流量で供給することが好ましい。
なお、本発明においては、石炭灰の乾燥を早めるために、タンク底部から乾燥空気を送入することが好ましい。
本発明においては、石炭灰に接する空気の相対湿度が５％～３０％（好ましくは１０％～２５％、より好ましくは１０％～２０％）の範囲まで、かつ、Ｔｄが－２０℃～０℃（好ましくは－１５℃～０℃、より好ましくは－１０℃～－５℃）の範囲となるまで乾燥する。石炭灰に接する空気の相対湿度が５％～３０％の範囲外では、その後の分級や粉砕でフロー値比及び活性度指数を改善できる効果が低下する。また、Ｔｄを－２０℃未満とすることは非効率である。Ｔｄが０℃を越えると、その後の分級や粉砕でフロー値比及び活性度指数を改善できる効果が低下する。
なお、石炭灰に接する空気の相対湿度及びＴｄは、例えば、図１に示すようにタンク底部に設けた湿度・露点計２３で測定できる。
なお、石炭灰に接する空気の相対湿度及びＴｄは、例えば、図１に示すようにタンク底部に設けた湿度・露点計２３で測定できる。
本工程においては、タンク内での混合及び乾燥空気との接触時間の確保のために、図１の実線に示すように、タンク底部から乾燥の進んだ一部の石炭灰を抜きだし、該抜き出した石炭灰をタンク上部から循環させることが好ましい。
３．分級又は粉砕工程
本発明においては、石炭灰に接する空気の相対湿度が５％～３０％の範囲まで、かつ、Ｔｄが－２０℃～０℃の範囲となるまで乾燥した石炭灰を、分級又は粉砕する。前記範囲になるまで石炭灰を乾燥することにより、未乾燥の石炭灰を分級又は粉砕した場合に比べて、ＪＩＳ Ａ ６２０１によるフロー値比及び活性度指数を改善できる。
本発明においては、石炭灰に接する空気の相対湿度が５％～３０％の範囲まで、かつ、Ｔｄが－２０℃～０℃の範囲となるまで乾燥した石炭灰を、分級又は粉砕する。前記範囲になるまで石炭灰を乾燥することにより、未乾燥の石炭灰を分級又は粉砕した場合に比べて、ＪＩＳ Ａ ６２０１によるフロー値比及び活性度指数を改善できる。
分級装置は特に限定するものではなく、例えば、分級ローターを用いた遠心力方式の分級機を用いることができる。
本発明においては、空気を用いた分級でも石炭灰が適度に乾燥しているため、分散性が良好であり分級効率が高い。また、分級に用いる空気が湿っていても分級時の凝集を防ぐことができる。さらに、空気温度が低くても、分級時の凝集を防ぐことが容易である。
本発明においては、空気を用いた分級でも石炭灰が適度に乾燥しているため、分散性が良好であり分級効率が高い。また、分級に用いる空気が湿っていても分級時の凝集を防ぐことができる。さらに、空気温度が低くても、分級時の凝集を防ぐことが容易である。
粉砕装置も特に限定するものではなく、例えば、高速回転粉砕機や、容器駆動型ミルの粉砕機を用いることができる。
高速回転粉砕機は、開放空気型が多く、ハンマーミル（高速回転のハンマーで供給粒子に衝撃を与え粉砕する。粉砕製品の粒度コントロールが可能）、ピンミル（数十本のピンを向かい合った２枚の円板表面につけ、高速回転させることで対象物を粉砕）等がある。
容器駆動型ミルは、密閉空気型と通風型とがある。回転ミル（水平軸を中心に容積の３分の１程度を満たす量の粉砕媒体を回転円筒の中に充填、回転によって対象物を粉砕する）、振動ミル（円筒状またはトラフ状のミル内に粉砕媒体を充填、ミルに振動を与えることで媒体が動き、粉砕する）、遊星ミル（対象物と一緒に粉砕媒体を充填した容器が自転し、公転する機構による衝突力で粉砕する）が代表的である。
高速回転粉砕機は、開放空気型が多く、ハンマーミル（高速回転のハンマーで供給粒子に衝撃を与え粉砕する。粉砕製品の粒度コントロールが可能）、ピンミル（数十本のピンを向かい合った２枚の円板表面につけ、高速回転させることで対象物を粉砕）等がある。
容器駆動型ミルは、密閉空気型と通風型とがある。回転ミル（水平軸を中心に容積の３分の１程度を満たす量の粉砕媒体を回転円筒の中に充填、回転によって対象物を粉砕する）、振動ミル（円筒状またはトラフ状のミル内に粉砕媒体を充填、ミルに振動を与えることで媒体が動き、粉砕する）、遊星ミル（対象物と一緒に粉砕媒体を充填した容器が自転し、公転する機構による衝突力で粉砕する）が代表的である。
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
１．石炭灰
使用した石炭灰の性状を表１（乾燥前石炭灰）に示す。なお、フロー値比及び活性度指数（材齢２８日）は、ＪＩＳ Ａ ６２０１に準じて測定した。
１．石炭灰
使用した石炭灰の性状を表１（乾燥前石炭灰）に示す。なお、フロー値比及び活性度指数（材齢２８日）は、ＪＩＳ Ａ ６２０１に準じて測定した。
（１）空気の乾燥工程
吸湿剤内蔵除湿装置：Munters社製のハニカム除湿システム（MB型）を用いて、相対湿度：０％、露点：－３５℃の空気を調製した。
（２）石炭灰の乾燥工程
前記乾燥空気を、図１に示すように、石炭灰を収納したタンク（内容積：３０ｍ３）へ圧力３０００～５０００ｍｍＡｑ、流量５００Ｎｍ３／ｈで供給し、表１に示す乾燥後石炭灰を調製した。石炭灰に接する空気の相対湿度（表１～３では「湿度（ＲＨ％）」と表記する）及びＴｄ（表１～３では「露点Ｔｇ（℃）」と表記する）は、図１に示すようにタンク底部に設けた湿度・露点計（ＶＡＩＳＡＬＡ社製ＨＭ４６）で測定した。
なお、石炭灰処理量は２０ｔ／バッチである。
また、本工程においては、タンク底部から乾燥の進んだ一部の石炭灰を抜きだし、該抜き出した石炭灰をタンク上部から循環させて石炭灰を乾燥した。石炭灰循環量は、２０ｔ／ｈである。
吸湿剤内蔵除湿装置：Munters社製のハニカム除湿システム（MB型）を用いて、相対湿度：０％、露点：－３５℃の空気を調製した。
（２）石炭灰の乾燥工程
前記乾燥空気を、図１に示すように、石炭灰を収納したタンク（内容積：３０ｍ３）へ圧力３０００～５０００ｍｍＡｑ、流量５００Ｎｍ３／ｈで供給し、表１に示す乾燥後石炭灰を調製した。石炭灰に接する空気の相対湿度（表１～３では「湿度（ＲＨ％）」と表記する）及びＴｄ（表１～３では「露点Ｔｇ（℃）」と表記する）は、図１に示すようにタンク底部に設けた湿度・露点計（ＶＡＩＳＡＬＡ社製ＨＭ４６）で測定した。
なお、石炭灰処理量は２０ｔ／バッチである。
また、本工程においては、タンク底部から乾燥の進んだ一部の石炭灰を抜きだし、該抜き出した石炭灰をタンク上部から循環させて石炭灰を乾燥した。石炭灰循環量は、２０ｔ／ｈである。
（３）分級工程
分級機は、セイシン社製クラッシールＮ－２０を用いた。性能は、分級風量：２０ｍ３／ｍｉｎ、処理量：０．１～３．０ｔ／ｈ、ローター回転数：最大６１００ｒｐｍである。
分級条件は以下の通りである。
Ａ－０、Ａ－１：原料投入量 １５０ｋｇ／ｈ、分級風量１５００ｍ３／ｈ、セパレータ回転数 ８００ｒｐｍ
Ｂ－０、Ｂ－１：原料投入量 １５０ｋｇ／ｈ、分級風量１５００ｍ３／ｈ、セパレータ回転数 １０００ｒｐｍ
分級機は、セイシン社製クラッシールＮ－２０を用いた。性能は、分級風量：２０ｍ３／ｍｉｎ、処理量：０．１～３．０ｔ／ｈ、ローター回転数：最大６１００ｒｐｍである。
分級条件は以下の通りである。
Ａ－０、Ａ－１：原料投入量 １５０ｋｇ／ｈ、分級風量１５００ｍ３／ｈ、セパレータ回転数 ８００ｒｐｍ
Ｂ－０、Ｂ－１：原料投入量 １５０ｋｇ／ｈ、分級風量１５００ｍ３／ｈ、セパレータ回転数 １０００ｒｐｍ
なお、上記Ａ－０及びＢ－０は、表１の乾燥前石炭灰、上記Ａ－１及びＢ－１が乾燥後石炭灰である。表２に各分級条件で処理した石炭灰の性状を示す。
（４）粉砕工程
粉砕機は、ボールミルを用いた。
粉砕条件は以下の通りである。
Ｃ－０，Ｃ－１：粉砕処理量４８ｋｇ／ｈ、ミル回転数７２．４ｒｐｍ、通風量９００ｍ３／ｈ。
表３に上記条件で粉砕処理した石炭灰の性状を示す。
なお、Ｃ－０は乾燥前石炭灰、Ｃ－１は乾燥後石炭灰を粉砕したものである。
粉砕機は、ボールミルを用いた。
粉砕条件は以下の通りである。
Ｃ－０，Ｃ－１：粉砕処理量４８ｋｇ／ｈ、ミル回転数７２．４ｒｐｍ、通風量９００ｍ３／ｈ。
表３に上記条件で粉砕処理した石炭灰の性状を示す。
なお、Ｃ－０は乾燥前石炭灰、Ｃ－１は乾燥後石炭灰を粉砕したものである。
表２～３から、本発明の処理方法によって処理した石炭灰は、本発明の処理方法以外の処理（乾燥していない）をした石炭灰に比べて、ＪＩＳ Ａ ６２０１によるフロー値比及び活性度指数が改善することが分かる。
Claims (2)
- 石炭灰を収納したタンクに露点が－４０℃～－２５℃である空気を供給し、かつ、タンク底部から乾燥の進んだ一部の石炭灰を抜きだし、前記一部抜き出した石炭灰に接する空気の相対湿度が５％～３０％の範囲まで、かつ、露点が－２０℃～０℃の範囲となるまで湿度・露点計で測定して前記石炭灰を乾燥する工程、その後、前記石炭灰を分級する工程を含むことを特徴とする石炭灰の処理方法。
- 石炭灰を収納したタンクに露点が－４０℃～－２５℃である空気を供給し、かつ、タンク底部から乾燥の進んだ一部の石炭灰を抜きだし、前記一部抜き出した石炭灰に接する空気の相対湿度が５％～３０％の範囲まで、かつ、露点が－２０℃～０℃の範囲となるまで湿度・露点計で測定して前記石炭灰を乾燥する工程、その後、前記石炭灰を粉砕する工程を含むことを特徴とする石炭灰の処理方法。
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| JP2018115104A (ja) | 2017-01-17 | 2018-07-26 | 住友大阪セメント株式会社 | フライアッシュ、セメント組成物及びフライアッシュの製造方法 |
| JP2018127390A (ja) | 2017-02-10 | 2018-08-16 | 三菱マテリアル株式会社 | 石炭灰の改質方法およびコンクリート混和材用のフライアッシュの製造方法 |
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