JPH0154111B2

JPH0154111B2 -

Info

Publication number: JPH0154111B2
Application number: JP61198636A
Authority: JP
Inventors: Susumu Mitsuta; Taisuke Shibata; Masao Fujeda; Masaru Yokota
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1986-08-25
Filing date: 1986-08-25
Publication date: 1989-11-16
Also published as: JPS6354987A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は、石炭燃焼時に排出される石炭灰の安
定化方法、詳しくは石炭灰に排煙脱硫石こうとか
らなる混合粉体に、塩化鉄処理または／および硫
酸鉄処理と、常圧水蒸気処理とを組み合わせた処
理を施して混合粉体を強固に固化し、かつ安定性
を向上させ、また石炭灰のアルカリ物質が多い際
には、イオウもしくは硫化物の添加または炭酸ガ
ス処理を付加する石炭灰の安定化方法に関するも
のである。〔従来の技術〕従来、我国においては、フライアツシユの約20
％はセメント混和材、セメント原料などに再利用
されており、残りは埋立地などに処分されてい
る。しかしながら、従来の方式による再利用だけ
では、将来発生するであろう膨大な石炭灰量に対
応し得るだけの需要の増加は期待できない。一
方、現行の石炭灰の埋立地などへの処分について
は、石炭灰溶出水が高アルカリであり、かつ場合
によつては環境基準値を越える重金属の溶出が認
められるゆえ、環境保全に係わる規制の強化に伴
い石炭灰処分用地の確保が難しくなりつつあり、
本格的な石炭火力発電所の稼動の際には、現状の
石炭灰の有効利用方式ならびに処分方法によつて
は、発生する全ての石炭灰を処理することは難し
くなる見通しである。また石炭灰の大量処理方式
の検討に際しては、国家資源に乏しい我国におい
ては、単なる投棄処分ではなく石炭灰を資源とし
て再利用を図ることが重要である。従来、石炭灰の安定化方法として、石炭灰を炭
酸ガス処理、または硫酸処理する方法が知られて
いる。〔発明が解決しようとする問題点〕石炭灰は一部の地域で土木材料として利用され
ている。しかしながら、石炭灰は溶出水が高アル
カリ性であり、また場合によつては重金属、特に
Cr⁺⁶の溶出が環境基準値を越えるため、土木材料
として利用するには地下水状況に留意し、施工方
法を配慮する必要がある。また上記のように、石炭灰を炭酸ガス、硫酸な
どによつて常温下で中和処理を行う提案も見られ
るが、溶出水のPHを初期に低くできても、経時的
にPHが上昇し、いずれ高アルカリ性を呈するとと
もに、重金属の中で特にCr⁺⁶または／およびAs
の溶出が無処理の石炭灰よりも増大するようにな
る。そこで本発明者らは、石炭灰からのアルカリ物
質、重金属の溶出を長期的に抑制する方法、すな
わち長期的な安定化方法について種々の研究を行
い、その結果、石炭灰に塩化鉄粉体もしくは／お
よび硫酸鉄粉体を加え水で混練するか、または塩
化鉄水溶液もしくは／および硫酸鉄水溶液で混練
した後、常圧水蒸気で処理する方法や、石炭灰を
水で混練し、常圧水蒸気で処理した後、塩化鉄粉
体もしくは／および硫酸鉄粉体またはこれらの水
溶液を加えて常温処理することによつて、さらに
石炭灰中にアルカリ物質が多い際には、イオウも
しくは硫化物の添加または炭酸ガス処理を付加す
ることによつて、長期的に石炭灰を安定化するこ
とが可能であることを見出した。さらに本発明者らは、石炭灰に排煙脱硫石こう
を加えることによつて、上記の安定化処理の効果
が増大し、かつ石炭灰の固化反応の進行により、
より強固な固体化となつて、土木材料としての付
加価値を向上させることが可能であることを見出
した。本発明は上記の諸点に鑑み、上記の知見に基づ
いてなされたもので、石炭灰の大量消費を可能な
らしめるとともに、強固で長期的に安定な石炭灰
固化体を得る方法の提供を目的とするものであ
る。〔問題点を解決するための手段〕本願の第１の発明は、石炭燃焼時に排出される
石炭灰と排煙脱硫石こうとからなる混合粉体に塩
化鉄粉体もしくは／および硫酸鉄粉体を加え水で
混練するか、または塩化鉄水溶液もしくは／およ
び硫酸鉄水溶液で混練した後、40〜100℃の常圧
水蒸気で処理することを特徴としている。また本願の第２の発明は、石炭燃焼時に排出さ
れる石炭灰と排煙脱硫石こうとからなる混合粉体
に水を加えて混練し、40〜100℃の常圧水蒸気で
処理した後、塩化鉄粉体もしくは／および硫酸鉄
粉体を加えるか、または塩化鉄水溶液もしくは／
および硫酸鉄水溶液を加えて常温処理することを
特徴としている。また石炭灰中にアルカリ物質が多い際には、石
炭灰にイオウもしくは硫化物を添加したり、また
は常圧水蒸気処理後に濃度１％以上の炭酸ガスを
含有する雰囲気下で処理を行う。濃度１％以上の
炭酸ガスを含有する雰囲気は、石炭などの燃焼後
の廃ガスを用いて調合することが好適である。な
お廃ガス中には、炭酸ガスよりも強酸性の塩素、
亜硫酸ガスが若干含まれているため、炭酸ガスの
みの雰囲気よりも安定化処理効果が増大する。石炭灰中のアルカリ物質、重金属は石炭灰表
面、内部に均一に分布しているため、長期にわた
つてアルカリ物質および重金属の溶出を抑制する
には、特に石炭灰内部のアルカリ物質、重金属を
初期に溶出させる必要があり、それには処理温度
を常温よりも高くし、より高い温度の水蒸気下で
処理し、かつ排煙脱硫石こうを添加することが効
果的である。処理温度を高くし、かつ排煙脱硫石
こうを添加することによつてアルカリ物質、重金
属の一部はエトリンガイド、ケイ酸カルシウム水
和物などの水和反応生成物中に固定されるため、
可溶性のアルカリ物質、重銭属化合物が減少する
ことになる。一方、石炭灰からの重金属の溶出は、一般にPH
を低くすることによつて増大するが、塩化鉄また
は／および硫酸鉄を加えることによつて重金属は
鉄イオン等で固定されるか、または還元（例えば
Cr⁶⁺→Cr³⁺）された後、固定されることによつ
て、無処理の石炭灰よりも重金属の溶出は少な
く、かつ環境基準値以下となる。また塩化鉄、硫
酸鉄水溶液は強酸性であるため、CaOを主とする
フリなアルカリ物質は中和され、溶出水PHは低く
なる。しかしながら、石炭灰によつては多量のア
ルカリ物質を含有しているものがあり、そのよう
な灰に対して、常圧水蒸気処理と塩化鉄または／
および硫酸鉄処理との組合わせのみで安定化を図
るには、多量の塩化鉄または／および硫酸鉄で処
理をしなければ十分な効果がない。したがつて、
そのような灰の安定化に対して、イオウもしくは
硫化物の添加または炭酸ガス処理を付加すること
によつて、塩化鉄または／および硫酸鉄による安
定化効果が向上し、長期にわたつてアルカリ物質
ならびに重金属の溶出抑制ができる。イオウもしくは硫化物の添加は、石炭灰と排煙
脱硫石こうとからなる混合粉体を水と混練する時
に行うか、あるいは予め石炭灰または混合粉体に
イオウもしくは硫化物を加えておいた後、水と混
練する方法が好適である。また炭酸ガス処理は、
常圧水蒸気処理後に実施するのが好適で、常圧水
蒸気処理前では十分な安定化効果が期待できな
い。イオウまたは硫化物の添加量が0.01重量％未満
の場合は、重金属の固定が不充分となるととも
に、アルカリ物質の溶出を経時的に抑制できなく
なり、長期的に安定化を図ることが難しくなる。
添加量が３重量％以上の場合は、石炭灰からの溶
出水のPHが低くなりすぎて、溶出条件によつて環
境基準値を満足しないことがある。したがつてイ
オウまたは硫化物の添加量は、石炭灰からのアル
カリ物質ならびに重金属の経時的な溶出特性によ
つて異なるが、通常は0.05〜２重量％の範囲が適
正である。イオウまたは硫化物の添加は特に混合
粉体を炭酸ガスあるいは酸性水溶液で中和処理し
た際には、より長期的な安定化に対して効果的と
なる。塩化鉄または／および硫酸鉄を石炭灰中もしく
は混合粉体中、または混練水中に添加して混練す
る方法は、安定化プロセスが簡素となる点で好適
である。一方、常圧水蒸気処理後に添加する方法
は、鉄塩添加量を低くできるメリツトがある。な
おこの方法は、鉄塩処理までは強アルカリ性であ
るため、石炭灰を十分に固化できるとともに、ア
ンモニアを含有している場合には脱アンモニアが
可能である。本発明の方法において用いる硫酸鉄または／お
よび塩化鉄はFe²⁺，Fe³⁺のいずれでもよく、ま
た添加量は石炭灰からのアルカリ物質ならびに重
金属の溶出特性によつて異なるが、通常は石炭灰
に対して２〜６％になるように粉体あるいは水溶
液で添加することが適正である。塩化鉄もしく
は／および硫酸鉄の添加方法としては、石炭灰と
排煙脱硫石こうとからなる混合粉体に添加する方
法、石炭灰に添加した後、排煙脱硫石こうを加え
る方法、石炭灰に塩化鉄もしくは／および硫酸鉄
および排煙脱硫石こうを同時に加える方法などの
いずれでもよく、要は石炭灰および排煙脱硫石こ
うと、塩化鉄もしくは／および硫酸鉄とが水で混
練する状態をつくればよく、添加順序は問わな
い。また石炭灰によつては、混練物が常圧水蒸気
処理によつて固化するため、20〜30％の水にて撹
拌造粒などの方法で粒状とすれば、土木材料とし
ての付加価値が向上する。本発明の方法において
は、石炭灰と排煙脱硫石こうとからなる混合粉体
を用いることによつて、石炭灰のみの場合よりも
高強度で、かつ安定性が向上した固化体が得ら
れ、より高強度、あるいは厳しい環境規制の要求
がある際などの使用に好適である。上記のように、本発明によると、石炭火力発電
所などで大量に発生する石炭灰と排煙脱硫石こう
とからなる混合粉体を塩化鉄または／および硫酸
鉄で処理した後、常圧水蒸気で処理を行うことに
よつて、混合粉体を強固に固化し、かつ安定性を
向上させ、また石炭灰中のアルカリ物質が多い際
には、イオウもしくは硫化物の添加、あるいは炭
酸ガス処理を付加することによつて、石炭灰から
のアルカリ物質ならびに重金属の溶出を長期的に
抑制でき、環境保全性が長期的に良好となり、土
木材料としての利用が可能となる。〔実施例〕つぎに実施例および比較例について説明する。
実施例および比較例における石炭灰の性状を第１
表に示す。石炭灰の化学成分としては、Ｘ線回折
によれば大量の石英、中量のムライト、少量のマ
グネタイトが認められた、石炭灰溶出水のPH、重
金属の測定は、処理後の石炭灰を１mm以下に粉砕
した後、環境庁告示13号の陸上埋立処分方法（固
体化／水＝10％、PH＝5.8〜6.3）によつた。ブレーン比表面積測定は、島津製作所製の粉体
比表面積測定器SS−100形を使用し、空気透過法
によつた。圧壊強度測定は、木屋式硬度計を使用し、直径
10mmの粒子が破壊する強度によつた。

【表】比較例１石炭灰100重量部を水10重量部を加えて混練し、
さらに温度20℃、濃度10重量％の炭酸ガスを含有
するガスで10時間処理した後、ポリエチレン製袋
に密閉し１日後、28日後に溶出試験を行つた。試
験結果を第２表に示す。なお１日後の10mm径粒子
での圧壊強度は0.5Kgであつた。比較例２石炭灰100重量部に硫酸2.5重量部、水10重量部
を加えて混練し、98℃の常圧水蒸気下で２時間処
理を行つた後、ポリエチレン製袋に密閉し、１日
後、28日後に溶出試験を行つた。試験結果を第２
表に示す。なお１日後の10mm径粒子での圧壊強度
は0.1Kgであつた。比較例３石炭灰100重量部に、塩化第一鉄４重量部を添
加した混合粉体を、水20重量部で混練し、98℃の
常圧水蒸気下で２時間処理を行つた後、ポリエチ
レン製袋に密閉し、１日後、28日後に溶出試験を
行つた。試験結果を第２表に示す。なお１日後の
10mm径粒子での圧壊強度は0.4Kgであつた。比較例４石炭灰100重量部にイオウ１重量部を添加した
混合粉体を、濃度20％の塩化第一鉄水溶液20重量
部べ混練し、98℃の常圧水蒸気で２時間処理を行
つた後、ポリエチレン袋に密閉し、１日後、28日
後に溶出試験を行つた。試験結果を第２表に示
す。なお１日後の10mm径粒子での圧壊強度は0.2
Kgであつた。比較例５石炭灰100重量部を水で撹拌造粒し、98℃の常
圧水蒸気下で２時間処理を行つた後、塩化第一鉄
３重量部を混合し、ポリエチレン袋に密閉し、１
日後、28日後に溶出試験を行つた。試験結果を第
２表に示す。なお１日後の10mm径粒子での圧壊強
度は0.3Kgであつた。実施例１石炭灰98重量部、排煙脱硫石こう２重量部から
なる混合粉体100重量部に、塩化第一鉄４重量部
を添加した混合粉体を、水20重量部で混練し、98
℃の常圧水蒸気下で２時間処理を行つた後、ポリ
エチレン製袋に密閉し、１日後、28日後に溶出試
験を行つた。試験結果を第２表に示す。なお１日
後の10mm径粒子での圧壊強度は0.7Kgであつた。実施例２石炭灰98重量部、排煙脱硫石こう２重量からな
る混合粉体100重量部に、イオウ１重量部を添加
した混合粉体を、濃度20％の塩化第一鉄水溶液20
重量部で混練し、98℃の常圧水蒸気下で２時間処
理を行つた後、ポリエチレン製袋に密閉し、１日
後、28日後に溶出試験を行つた。試験結果を第２
表に示す。なお１日後の10mm径粒子での圧壊強度
は0.6Kgであつた。実施例３石炭灰98重量部、排煙脱硫石こう２重量部を水
で撹拌造粒し、98℃の常圧水蒸気で２時間処理を
行つた後、硫酸第一鉄を４重量部混合し、ポリエ
チレン袋に密閉し、１日後、28日後に溶出試験を
行つた。試験結果を第２表に示す。なお１日後の
10mm径粒子の圧壊強度は0.9Kgであつた。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、石炭灰
と排煙脱硫石こうとからなる混合粉体に塩化鉄ま
たは／および硫酸鉄処理と水蒸気処理とを組合せ
た処理を行うことによつて、石炭灰からのアルカ
リ物質ならびに重金属の溶出を長期的に抑制で
き、かつ強固な固化体とすることができるため、
本発明は石炭灰を土木分野における材料としての
有効利用に寄与する技術としてきわめて有益であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】１石炭燃焼時に排出される石炭灰と排煙脱硫石
こうとからなる混合粉体に塩化鉄粉体もしくは／
および硫酸鉄粉体を加え水で混練するか、または
塩化鉄水溶液もしくは／および硫酸鉄水溶液で混
練した後、40〜100℃の常圧水蒸気で処理するこ
とを特徴とする石炭灰の安定化方法。２混合粉体にイオウまたは硫化物を加える特許
請求の範囲第１項記載の石炭灰の安定化方法。３常圧水蒸気処理後に濃度１％以上の炭酸ガス
を含有する雰囲気下で処理する特許請求の範囲第
１項記載の石炭灰の安定化方法。４石炭燃焼時に排出される石炭灰と排煙脱硫石
こうとからなる混合粉体に水を加えて混練し、40
〜100℃の常圧水蒸気で処理した後、塩化鉄粉体
もしくは／および硫酸鉄粉体を加えるか、または
塩化鉄水溶液もしくは／および硫酸鉄水溶液を加
えて常温処理することを特徴とする石炭灰の安定
化方法。５混合粉体にイオウまたは硫化物を加える特許
請求の範囲第４項記載の石炭灰の安定化方法。６常圧水蒸気処理後に濃度１％以上の炭酸ガス
を含有する雰囲気下で処理した後、塩化鉄また
は／および硫化鉄を加えて処理する特許請求の範
囲第４項記載の石炭灰の安定化方法。