JPH0337144A

JPH0337144A - 超微粉製造設備

Info

Publication number: JPH0337144A
Application number: JP1167053A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Imamoto; 今本　敏彦; Shozo Kaneko; 祥三金子; Katsuyuki Ueda; 植田　勝征; Masayasu Sakai; 正康坂井
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1989-06-30
Filing date: 1989-06-30
Publication date: 1991-02-18
Anticipated expiration: 2012-03-19
Also published as: JP2592136B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、例えばコンクリート、建設用資材の混和材に
適用されるシリカ８１微粒子を石炭燃焼灰から製造する
設備や、建材用超微粒子珪石、弁柄、チタニア等塗料、
顔料用超微粒、セラミンクス用超微粒子原料を製造する
設備等、超微粉製造設備に関する。

〔従来の技術］第３図は、石炭焚ボイラ設備の一例を示す概略側面図で
ある。

石炭燃焼灰には、石炭の燃焼炉（火炉）の炉底から排出
されるクリンカーアンシュｌと、排ガスと共に火炉後流
に運ばれたのち沈降・堆積したシンダーアンシュ２と、
電気集塵器やバグフィルタで捕集されたフライアッシュ
３がある。一般に石炭灰の発生率（捕集率）は、クリン
カーアンシュｌが約１０％、シンダーアンシュ２が約２
０％、フライアッシュ３が約７０％と言われており、こ
の比率は石炭の性状（灰の組成、灰の融点、石炭の粒子
径等）、燃焼条件、燃焼状態等により増減するが、フラ
イアッシュ３が最も多い、第１表にこれらの石炭灰の性
状（代表的なもの）を示す。

第１表石炭灰の性状タリンカーアッシュｌは融点の高いアルごす（Ａｊ！ｚ
（ｈ）を含有せず、粒度が大きいのが特徴であり、火炉
から排出される時には塊状となっている。

一方、シンダーアシシュ２とフライアッシュ３は、シリ
カ（Ｓｉｎりとアルミナ（＾ｅｔｏｉ＞を主成分とし、
粒度は比較的小さく、燻焼される微粉炭の粒径とほぼ同
じ粒径である。

上記のような石炭燃焼灰は、微粉炭焚火力発電所あるい
は石炭焚燃焼炉から大量に排出される廃棄物であり、そ
の有効利用方法については従来より種々の研究・検討が
行われ、一部は実用化されている。そのような有効利用
方法は、大きく分けて２つに分類される。その第１は石
炭灰をそのままの姿（性状）でセメントの原料の一部と
して混合添加する方法であり、第２は石炭灰を焼威し、
コンクリート用の人口骨材として利用する方法である。

従来は、主として第１の方法によりセメント用原料とし
て使用するのが大半であり、その場合石炭灰の性状（化
学成分、粒度、比表面積、形状等）や灰中未燃分量がセ
メントに不適当なものは利用できず、廃棄物として処理
されていた。そこで、石炭灰の利用拡大を図るため石炭
灰を加工する技術が研究されてきた。そして開発された
のが上記第２の方法であって、石炭灰を焼成して数量程
度の人口骨材を製造し、これをコンクリートの骨材とし
て利用するものである。

一方、大手ゼネコン業界では高層建築のニーズから従来
にない超高強度のコンクリートの開発をコンクリート業
界に求めている。超高強度コンクリートを得るためには
、コンクリート混和材としてシリカ系のＭＡ微粉を混合
すると有効であることが、これまでの基礎研究で判明し
公知の事実となっている。それによれば、超高強度コン
クリート用混和材としこの超微粒子の役割は、主として
次の３つにある。

■　コンクリート強度の著しい向上：従来の強度１５０
〜２５０ｋｇ／ｃｍ”に対し３００−１２００ｋｇ／ｃ
ｍ”が遠戚される。

■　セメントに骨材（砂、しやり等）と水を練り混ぜた
コンクリートは、その取扱い、施工性も重要であるが、
超微粒を入れたコンクリートは流動特性が改善される。

■　コンクリートの劣化の要因としてアルカリ反応があ
るが、超微粒シリカ（ＳｉＯ□）にアルカリ反応を抑制
する効果があるため、コンクリートの耐久性が向上する
。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記のように石炭燃焼灰は、セメントの原料あるいはコ
ンクリート骨材として有効に活用されてはいるものの、
それだけでは、石炭焚火力発電所あるいは石炭焚燃焼炉
を有する工場等において大量に排出される石炭灰を処理
しきれず、その廃棄のための灰捨場の確保と環境汚染対
策が大きな課題である。

一方、前記超高強度コンクリートを得るための超微粉コ
ンクリート混和材は、供給不足であり、かつ性能のより
良い混和材が求められている。

（！［を解決するための手段〕本発明は、前記従来の課題を解決するために、石炭燃焼
灰を超微粉砕処理する設備と、同じく超高温気化処理に
より微粉化する設備と、上記超微＄５）砕処理設備およ
び上記超高温気化処理設備によりそれぞれ製造された粒
度の異なる＠粉を混合する製品調整設備とを備えたこと
を特徴とする超微粉製造設備、ならびにこれに加えて、
上記超高温気化処理設備の排ガスをボイラ火炉または熱
交換器に導く管路を備えたことを特徴とする超微粉製造
設備を提案するものである。

〔作用〕石炭燃焼灰のうち、例えば火炉から生成するタリンカー
アンシュは、超微粉砕処理する。またンンダーアンシュ
とフライアソシュは、超高温気化処理および超微粉砕処
理する。超高温気化処理および超微粉砕処理で得られた
粒度の異なる２Ｍの超微わ）は、それぞれ単独でも利用
可能であるが、コンクリート用混和材として最も適した
粒度分布に調合の上使用される。一方、超高温処理装置
で生成した溶融スラブは、コンクリート骨材として使用
される。

また超高温気化処理設備の排ガスをボイラ火炉または熱
交換器に導くことにより、排熱を回収してエネルギーを
有効に活用する。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す設備系統図である。こ
の実施例は、例えば石炭焚火力発電所のように、石炭燃
焼灰を自ら排出する石炭焚ボイラあるいは石炭焚燃焼炉
を有する工場内に設置される場合の例である。

設備は大きく分けて、超微粉砕処理設備Ａ、超高温気化
処理設備Ｂ、製品調整設備Ｃの３つの設備から構成され
る。

石炭灰のうち、クリンカーアッシュｌは塊状となってい
るため、超微粒化手段としては超微わ）砕処理設置Ａに
適している。一方シンダーアノシュ２およびフライアン
シュ３は超微粉製造設備八と超高温気化処理設備Ｂのど
ちらにも適している。

そこでまず、クリンカーアッシュｌはベルトコンベア４
により第１の灰貯蔵ホンバ５に搬送される。

一方、シンダーアッシュ２およびフライアンシュ３はヘ
ルドコンベア６．７により、第２の灰貯藏ホンパ８に搬
送される。

超微粉砕処理膜（ｌＩＡは、第１の灰受入れホッパ９、
超微粉砕機ＩＯ１乾燥装置１１．塊砕機１２および１塵
装置１３から構成される。第１の灰貯蔵ホッパ５内のク
リンカーアンシュｌおよび第２の灰貯蔵ホノバＢ内のシ
ンダーアッシュ２とフライアッシュ３は、第１の灰受入
れホッパ９に一旦受入れられた後、超微粉砕機１０に送
られ、添加水１４とともに温式粉砕されて、０．１μか
らｌＯμの範囲の粒子が５０％以−ヒを占める超微粒子
に粉砕される。超微粉砕機１０の出口の超微粒子は灰の
濃度が２０％から８０％の範囲（通常は約６０％）のス
ラリーであるので、これを乾燥装置１１により乾粉とす
るが、この際超微粒子は互いに凝集して固まるため、塊
砕機Ｉ２により細かい粒子に再分散させた後、集塵装置
１３により捕集回収し、−旦第１の超微粒ホッパ１５に
貯蔵する。

超高温気化処理設置ｌ１ｌＩＢは、第２の灰受入れホッ
パ１６、超高温炉１７、助燃用の微わ）炭ホノバ１８、
助燃用微粉炭搬送用の一次空気フアン（ＰＫＦ）１９、
酸素富化燃焼用の酸素製造装置（あるいは酸素ボンへ）
２０、シリカヒユーム冷却装置２１．捕集装置２２、熱
回収装置２３から構成される。第２の灰貯藏ホッパ８か
ら送られたシンダーアンシュ２およびフライアッシュ３
は、第２の灰受入れホッパ１６に一旦受入れられた後、
−次空気フアン１９により超高温炉１７に搬送され、助
燃用微粉炭とともに、酸素富化条件（０Ｍ濃度２１％以
上、通常約３０〜４０％）で燃焼する。このとき超高温
炉内の温度は２０００°Ｃないし３０００’Ｃ（通常は
約２．６００°Ｃ）に制御される。

気化温度が比較的高いアルミナＡｆｆｉｚＯｉ（融点２
０１５℃、気化温度３５００’Ｃ）は、溶融スラグ２４
として炉底から排出され、冷却されてコンクリート用骨
材等の資材となる。一方、気化温度が比較的低いシリカ
Ｓｉ０ｇ　（融点１７３０°Ｃ１気化温度２２３０°Ｃ
）はガス状のシリカヒユームとして超高温炉１７から排
出された後、シリカヒユーム冷却装置２１により冷却さ
れ、０．０１μから１μの範囲が５０％以上を占める超
微粒子として、捕集袋Ｗ１２２により捕集回収され、−
旦第２の超微粒ホッパ２５に貯蔵される。

次に製品調整段（ｌｃにおいては、第１および第２の超
微粉ホッパ１５．２５内の超微粒子が、最適調合のため
供給装置２６．２７で供給量を制御されて、混合調整タ
ンク２８に送り込まれる。そして添加水３２および添加
剤３３とともに混合される。第１の超微粉ホッパ１５の
中の超微粉と第２の超微粉ホッパ２５の中の超微粉は、
粒度がほぼ１桁異なるが、超高強度コンクリートのニー
ズに応して、例えば最密充填の見地から、重量比５：９
５ないし９５：５の範囲で、最適な配合が行なわれる。

混合調整タンク２８を出た超微粒スラリー（ｉ１度は２
０％から８０％の範囲、通常は約６０％）は、混練機２
９で分散の仕上げをした後、製品スラリータンク３０に
送られる。

一方超高温炉１７を出た燃焼排ガス（２０００℃〜３０
００°Ｃ１通常２６００℃）は、ヒユーム冷却装置Ｆ２
１でｔｏｏｏ’ｃ以下（通常約８００℃）に冷却された
後、捕集装置！２２を介して熱回収装置２３に送られ、
酸素富化燃焼空気を加熱した後、ボイラ火炉３１に送ら
れて熱エネルギーを回収される。上記のように超高温気
化処理Ｂでは、酸素富化による助燃（助燃用燃料として
石炭あるいは重油等を使用）を必要とするが、この排ガ
スを石炭焚ボイラあるいは石炭焚燃焼炉に導き熱回収を
行うことによって、エネルギーの有効活用を図る。

なお、上記のようにして製造された超微粒子はシリカリ
ッチ（ＳｉＯ□が５０％以上）である、一方熔融スラグ
２４はアルミナリッチ（＾ｌ、０．が５０％以上）であ
る、したがって、この超微粉製造設備は５ｉ０２と＾１
２０．とを分離する機能も兼ね備えているといえる。

次に第２図は本発明の他の実施例を示す設備系統図であ
る。この実施例は、離れた場所にある石炭焚火力発電所
あるいは石炭焚燃焼炉から超微粉製造設備へ、石炭燃焼
灰を運搬して来る場合の例である。

クリンカーアッシュｌを搬送したトラック３４およびシ
ンダーアッシュ２とフライアッシュ３を搬送したトラッ
ク３５から、それぞれの石炭燃焼灰は、ベルトコンベア
３６　、３７により第１の灰貯蔵ホッパ５および第２の
灰貯蔵ホッパ８に貯蔵される。その後は、前記第１の実
施例と同し工程で超微粉が製造され、製品スラリータン
ク３０に貯蔵される。

この実施例の場合超高温炉１７を出た排ガスは、シリカ
ヒユーム冷却装置２１．ｔ＃集装置２２および熱回収装
置２３を経て熱交換器３８に導かれ、熱エネルギーを有
効に活用された後、煙突３９から大気に放出される。

〔発明の効果〕

本発明によれば、石炭焚ボイラや石炭燃焼炉から大量に
排出され、従来産業廃棄物として処理に困っていた石炭
燃焼灰を有効に利用し、コンクリート混和材として有用
な超微粉とコンクリート骨材としての溶融スラグとを効
率よく得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す設備系統図、第２図は
本発明の他の実施例を示す設備系統図である。第３図は
石炭焚ボイラ設備の一例を示す概略側面図である。Ａ・・・超微粉砕処理設備、Ｂ・・・超高温気化処理設備、Ｃ・・・製品調整設備、１・・・タリンカーアッシュ、２・・・シンダーアッシュ、　　３・・・フライアッシ
ュ、４．６．７・・・ベルトコンベア、５・・・第１の灰貯蔵ホンパ、８・・・第２の灰貯蔵ホッパ、９・・・第１の灰受入れホッパ、１０・・・超微粉砕機
、１１・・・乾燥装置、　　　　　　１２・・・塊砕機
、１３・・・集塵装置、　　　　　　１４・・・添加水
、１５・・・第１の超微粒ホッパ、１６・・・第２の灰受入れホッパ、１７・・・超高温炉
、１８・・・微粉炭ホッパ、　１９・・・−次空気フア
ン（ＰＡＦ）、２０・・・酸素製造装置、２１・・・シリカヒユーム冷却装置、２２・・・捕集装
置、２３・・・熱回収装置、　　　　２４・・・溶融ス
ラグ、２５・・・第２の超微粒ホッパ、２６．２７・・
・供給装置、２８・・・混合調整タンク、　　２９・・
・混線機、３０・・・製品スラリータンク、３１・・・
ボイラ火炉、３２・・・添加水、３３・・・添加剤、３４．３５・・・トラック、３６、３７・・・ヘルドコン・＼ア、３日・・・熱交換器、３９・・・煙突。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）石炭燃焼灰を超微粉砕処理する設備と、同じく超
高温気化処理により微粉化する設備と、上記超微粉砕処
理設備および上記超高温気化処理設備によりそれぞれ製
造された粒度の異なる微粉を混合する製品調整設備とを
備えたことを特徴とする超微粉製造設備。
（２）石炭燃焼灰を超微粉砕処理する設備と、同じく超
高温気化処理により微粉化する設備と、上記超微粉砕処
理設備および上記超高温気化処理設備によりそれぞれ製
造された粒度の異なる微粉を混合する製品調整設備と、
上記超高温気化処理設備の排ガスをボイラ火炉または熱
交換器に導く管路とを備えたことを特徴とする超微粉製
造設備。