JPH0338227B2 - - Google Patents
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Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、燃料である石灰および脱硫剤である
石灰石から構成される流動層における流動層燃焼
の際に発生する石炭灰および使用済脱硫剤からな
る混合粉体を原料として、型枠を使用することな
く、短時間で機械的強度が大きい成形硬化体を製
造する方法に関するものである。 また本発明の方法により得た成形硬化体を粉砕
して粒状にすれば、高い地盤支持力を発現する粒
状の硬化体とすることができる。 〔従来の技術〕 近年我国においては、石油危機以来の国際的な
石油供給不安によつて多大なる石油輸入量の確保
が難しくなり、エネルギー需給状態における石油
依存度を小さくするための石油代替エネルギーの
開発が国家的な課題となり、石炭エネルギーが１
つの柱としてクローズアツプされている。 石炭を燃料とする際の燃焼方式は、従来、微粉
炭燃焼方式が中心であつたが、最近、流動層燃焼
方式が注目されている。この流動層燃焼方式は、
通常、炉内脱硫方式が採用され、燃料である石炭
と炉内脱硫のための脱硫剤である石灰石を投入し
ボイラ内にて流動層を構成させる方式である。 流動層燃焼方式は従来の微粉炭燃焼方式に較べ
て、第１に火炉容積が小さくて済みボイラ容積が
小さくなること、第２に燃料石炭の品種に関する
制約が少ないこと、第３に750〜850℃の低温燃焼
が可能であり灰の凝結に関するトラブルがなくサ
ーマルNOxの発生が少ないこと、第４に伝熱水
管表面での総括伝熱係数が大きいことなどの長所
を有している。 一方、流動層燃焼技術の実用化の課題として灰
処理上の問題がある。流動層燃焼の際に発生する
灰は、いわゆる石炭灰と使用済脱硫剤からなり、
使用済脱硫剤は脱硫生成物である型無水石こう
と未反応の生石灰から構成されている。 石炭燃焼ガス中の硫黄酸化物の除去効率、すな
わち脱硫率を大きくするため、通常Ca／Ｓのモ
ル比が３〜６となるように石炭石の投入量が設定
されており、750〜850℃における硫黄酸化物との
反応により石灰石が生石灰および型無水石こう
となり、石炭灰とともに排出される。流動層燃焼
灰の発生量は使用石炭の品種、脱硫率、ボイラの
運転条件などにより相当に異なるが、通常、石炭
灰、型無水石こう、生石灰の発生量はそれぞれ
使用石炭量のほぼ15〜20重量％、１〜10重量％、
１〜10重量％である。 従来、我国における発生石炭灰の大部分は微粉
炭燃焼によるものであり、そのうち約10〜20重量
％はフライアツシユとしてセメント混和材、セメ
ント原料などに再利用され残りは埋立地に廃棄さ
れていた。しかしながら、セメント原料への再利
用および埋立地への廃棄のいずれにおいても、将
来の石炭灰の大量発生に充分対処し得ることは期
待できないのが現状である。 また、特開昭56−164060号公報には、流動層燃
焼の際に発生する石炭灰および使用済脱硫剤に、
石炭灰分50〜85重量％、石灰分10〜40重量％、石
こう分５〜40重量％の配合割合となるように、生
石灰等ならびに型無水石こう等を添加して混合
粉体を調製する方法が記載されている。 特開昭56−155064号公報には、混合粉体に水を
添加した後、成型し、ついで成形体を常温養生し
た後、水蒸気養生する石炭灰を主原料とする硬化
体の製造方法が記載されている。 特開昭58−224714号公報には、モルタル硬度１
〜12のモルタルブロツクを鋼線で切断する軽量気
泡コンクリート大型版の製造方法が記載されてい
る。 特開昭59−131409号公報には、半可塑性の軽量
気泡コンクリートをワイヤ、例えばピアノ線で切
断する方法が記載されている。 特開昭60−58807号公報には、発泡コンクリー
ト半硬化体を、高張力領域において、鋼線等で切
断する方法が記載されている。 〔発明が解決しようとする課題〕 上記のように微粉炭燃焼灰においても、石炭灰
の処理方法が大きな問題になりつつあり、流動層
燃焼灰についても石炭火力発電所などにおける流
動層燃焼による本格的な石炭利用の際にきわめて
多量の流動層燃焼灰が発生することを考慮する
と、流動層燃焼灰として独自の処分方式を確立す
ることが流動層燃焼技術の実用化にとつてきわめ
て重要な課題となつている。 また流動層燃焼灰の大量処分方式の確立には、
資源としての有効再利用が必須である。これはま
ず第１の国産資源の乏しい我国においては、単な
る廃棄ではない再利用が省資源・省エネルギに直
接結びつくこと、第２に環境破壊がきわめて少な
いことに基づくものである。 セメントなどの水和反応にて硬化する物質より
成形硬化体を製造する方法としては、プレス成形
あるいは流し込み成形の２方法が代表的である。
しかしながらこれらの方法は多くの型枠を必要と
し、生産性ならびに経済性に欠ける問題点があ
る。 そこで、本発明者らは、流動層燃焼灰を原料と
して機械的強度の大きい成形硬化体を、型枠を使
用せずに製造する方法について種々の検討を行
い、その結果、石炭灰分60〜85重量％、石灰分10
〜25重量％、石こう分５〜25重量％からなる流動
層燃焼灰は、水との混練後、短時間に硬化するこ
とを見出し、その特性を利用して、混練物のスラ
ンプを0.5〜10cmとし、ベルトコンベアなどの搬
送機に移し、水和反応の進行により、混練物の貫
入抵抗力が５〜20Kgの範囲で、混練物を所定の大
きさに切断し、さらに貫入抵抗力が30Kg以上にな
るまで常温にて養生した後、40〜100℃の常圧水
蒸気下で処理を行うことによつて、高強度の成形
硬化体の製造が可能であることを見出した。 また成形硬化体の粉砕によつて得られた粒状の
硬化体は粒度分布が広く、角ばつており、かつ表
面硬度が比較的小さいため、高い地盤支持力を発
現することを見出した。 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、流動層燃焼灰を土木・建築
分野にて資源として大量に活用すべく、流動層燃
焼灰を原料として機械的強度の大きい成形硬化体
および高い地盤支持力を発現する粒状の硬化体を
製造する方法を提供することを目的とするもので
ある。 なお、特開昭56−164060号公報、特開昭56−
155064号公報記載の発明は、スラリーを型枠また
は成形容器を用い切断することなく成形し、水蒸
気処理にて硬化体を製造するもので、「型枠を用
いずに切断して養生する」ことを特徴とする本発
明とは構成を異にしている。 また、特開昭58−224714号公報記載の発明は、
切断時の混練物の状態（モルタル強度１〜12）、
および切断物を養生して強度を上げた後、水蒸気
処理する点においては、本発明と同一範囲にある
が、つぎに２点で構成を異にしている。 (1) 型枠を用いて成形し、切断は厚さ方向に行
う。 (2) 混練直後の混練物の状態はスランプ値10cm以
上のスラリーである。これは、この公報の第４
頁の実施例１で比表面積3500cm2／ｇの原料粉体
100部に対し、水70部を加えているので、スラ
ンプ値10cm以上のスラリーになつていることが
明らかである。 このように、この公報には、本発明の特徴であ
る「スランプ0.5〜10cmの混練物を型枠を用いず
に硬化体とする」ことは、何も示唆されていな
い。 また、特開昭59−131409号公報、特開昭60−
58807号公報記載の発明は、非可塑性、半硬化体
を用いて、切断精度のよい切断を行つて成形体を
つくるものであつて、これらの公報には、非可塑
性、半硬化体の製造方法、貫入抵抗力の値は何も
記載されていない。また、型枠を用いないで、水
蒸気処理までに養生して強度を上げてから水蒸気
処理することは、何も示唆されていない。 〔課題を解決するための手段および作用〕 上記の目的を達成するために本発明の流動層燃
焼灰を原料とする硬化体の製造方法は、燃料とし
ての石炭および脱硫剤としての石炭石から構成さ
れる流動層における流動層燃焼の際に発生する石
炭灰および使用済脱硫剤に、石炭灰分60〜85重量
％、石灰分10〜25重量％、石こう分５〜25重量％
の配合割合となるように、生石灰または／および
消石灰、ならびに型無水石こう、半水石こうま
たは／および２水石こうを必要に応じて添加して
混合粉体を調整し、この混合粉体に水を加え混練
して硬化体を製造する方法において、 (a) 混練物のスランプを0.5〜10cmとして、スラ
リー状態前のフアニキユラー状態またはキヤピ
ラリー状態に調製する工程、 (b) 混練物を搬送機に移し、型枠を用いることな
く、水和反応を常温で進行せしめ、混練物の貫
入抵抗力が５〜20Kgになつたところで混練物を
所定の大きさに切断する工程、 (c) 切断物の貫入抵抗力が30Kg以上になるまで常
温で養生する工程、 (d) 切断物を40〜100℃の常圧水蒸気で処理して
成形硬化体を得る工程、 とからなることを特徴としている。 また常圧水蒸気処理後の成形硬化体を粉砕処理
すれば、高い地盤支持力を有する粒状の硬化体を
得ることができる。 一般に、混練物状態は固相−液相−気相の状態
にて、ペンデユラー（Pendular）−フアニキユラ
ー（Funicular）−キヤピラリー（Capillary）−ス
ラリー（Slurry）に分類される。 本発明は、スランプを0.5〜10cmに規制するこ
とにより、スラリー状態前のフアニキユラー状態
〜キヤピラリー状態に調製し、これにより、型枠
を用いることなく、混練物の搬送を可能とし、次
工程の切断操作を容易にするものである。 本発明の方法において、スランプとは、混練物
の軟かさを表わす指数で、JIS Ａ 1101（コンク
リートのスランプ試験方法）によつて、スランプ
コーン（10〓×20〓×30H円錐台）に混練物を詰め
た後、直ちにスランプコーンを鉛直に引き上げ、
混練物の中央部においてさがつた値（cm）を言
う。 また貫入抵抗力とは、直径50mmの円形の縁端面
を持つ鋼製円柱を2.5mm貫入するに必要な力を言
う。 一般に流動層燃焼灰の代表的性状である成分組
成は使用する石炭の品種に大きく依存する。まず
第１に石灰の産出地によつて燃焼残渣である
SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3、Na2O、K2Oなどの
成分の配合割合が異なり、第２に石炭中の硫黄含
有量によつて脱硫生成物である型無水石こうお
よび未反応の脱硫剤である生石灰の含有量が異な
る。このため流動層燃焼灰を原料として水蒸気処
理による高強度の成形硬化体の作製の際には、流
動層燃焼灰の成分組成によつて粒状硬化体の適正
製造条件は異なる。主な製造条件は、必要な際に
添加される生石灰などおよび／または型無水石
こうなどの量、水による混練物を適正なスランプ
とするための混練条件、切断条件、水蒸気処理条
件（温度、時間）などである。 原料粉体の配合割合と混練物の硬化特性および
成形硬化体の性状との関係は既略つぎの通りであ
る。水蒸気処理により生成する成形硬化体の主成
分はエトリンガイト（3CaO・Al2O3・3CaSO4・
32H2O）、種々の形態のケイ酸カルシウム水和物
（XCaO・YSiO2・ZH2O）であるが、強度メンバ
ーとして最も寄与するものはエトリンガイドであ
る。 まず原料混合粉体中の型無水石こう含有量お
よび／または生石灰含有量が少ない際には、水和
反応による硬化時間が長くなるとともに、カルシ
ウムモノサルフオアルミネート水和物（3CaO・
Al2O3・CaSO4・12H2O）が主成分となり成形硬
化体の強度は小さいが、型無水石こう含有量お
よび／または生石灰含有量が大きくなるにしたが
つて、水和反応による硬化時間がはやくなるとと
もに、エトリンガイト量が多くなり成形硬化体の
強度も大きくなる。さらに型無水石こうおよ
び／または生石灰含有量が多くなると、水和反応
による硬化時間が著しくはやくなるとともに、水
蒸気処理時に反応にあずからない遊離の石こうお
よび／または消石灰が生じ成形硬化体の強度は低
下する。 混練物が作業性の良好な水和硬化性を有し、か
つ水蒸気処理による成形硬化体の機械的強度が大
きくなる最適成分配合は、生石灰および型無水
石こう以外の石炭灰分60〜85重量％、生石灰分10
〜25重量％、型無水石こう５〜25重量％であ
る。生石灰分および／または型無水石こう分が
最適成分配合より少ない際には、生石灰分およ
び／または型無水石こうの添加が必要である。
添加の際には生石灰の代替として消石灰を用いて
もよく、また型無水石こうの代りに半水石こう
または／および２水石こうを用いてもよい。なお
生石灰の配合割合が30重量％を越えると、混練物
がきわめて短時間に硬化するため作業が困難とな
るとともに、水蒸気処理後に多くの消石灰が残
り、乾燥雰囲気下では消石灰が炭酸カルシウムに
なり、その際の反応膨張によりヘアクラツク（ミ
クロクラツク）が多数発生し、製品性が劣化す
る。 つぎに適正なるスランプを得るための混練条件
は、流動層燃焼灰の主としてプレーン比表面積の
大きさ、イグニシヨンロス（Ig.Loss）ならびに
生石灰の含有量などによつて異なるが、通常は50
〜65重量％の水によつて適正なるスランプを得
る。 スランプが0.5cm未満であると、硬化時間がは
やすぎて作業に支障をきたすとともに、成形硬化
体に大きな巣が多数残存するため強度が低下し、
またスランプが10cmを越えると、硬化時間が長く
なつて作業性が悪くなるとともに、硬化体強度が
低下する。したがつて0.5〜10cmのスランプが適
正である。 また切断条件において、混練物の貫入抵抗力が
５Kg未満であると、切断後、短時間に切断面がく
つつくとともに、端面が丸くなり、作業性ならび
に硬化体の品質の低下の原因となり、20Kgを越え
ると、切断のために大きな力を必要とし、作業の
効率化に支障をきたす。したがつて混練物の切断
は貫入抵抗力が５〜20Kgの範囲で行うのが適正で
ある。 常温養生は、作業性の向上と、40〜100℃の水
蒸気処理下でのクラツクの発生を抑制するために
実施するもので、成形体の貫入抵抗力が30Kg未満
であると、作業性ならびに硬化体の品質に支障を
きたす。 水蒸気処理条件は、処理温度および処理時間が
主な要因である。一般に水蒸気処理時間が短い
か、水蒸気処理温度が低い際には、水和硬化体は
カルシウムモノサルフオアルミネート水和物、２
水石こう、エトリンガイトの混合物からなり強度
は小さく、水蒸気処理時間が長くなるか、水蒸気
処理温度が高くなるにしたがつてエトリンガイト
の生成量が多くなり強度も大きくなる。水蒸気処
理を長時間にわたり実施するか、水蒸気処理温度
を高くしすぎると、エトリンガイトは耐熱性に欠
けるため、生成したエトリンガイトは無水石こう
とカルシウムアルミネート水和物に分解し、硬化
体の強度は低下する。 適正な水蒸気処理条件は、燃焼灰の水和反応性
などにより異なり、流動層燃焼灰においては50〜
80℃の温度で、５〜15時間、常圧水蒸気処理する
ことにより高強度硬化体が得られる。なお水蒸気
処理温度が高くなるに伴い、水蒸気処理時間は短
くて高強度硬化体が得られる。このように流動層
燃焼灰を原料とする成形硬化体の製造の際には、
流動層燃焼灰の性状などに合わせて、添加水量、
切断タイミングならびに養生条件、水蒸気処理条
件を適切に選定することが必要である。 一方、高強度の成形硬化体は、ジヨークラツシ
ヤ、インペラブレーカなどの組砕機で粉砕するこ
とにより、高い地盤支持力を発現する粒状の硬化
体となる。 本発明による成形硬化体は、護岸用のブロツク
などとして、成形硬化体の粉砕による粒状硬化体
は、路盤材、埋め戻し材、地盤改良材などへの利
用が好適である。 本発明による粒状硬化体を路盤材、埋め戻し材
料ならびに地盤改良材などの土木材料とする際の
主たる特徴は次の通りである。まず第１に、単位
体積重量が従来の類似材料である砕石、砂利より
も相当に小さく、なおかつ砕石、砂利とほぼ同等
の地盤支持力を呈することである。すなわち、砕
石、砂利の1/2〜2/3の重量で同等の地盤支持力を
発揮することである。第２に、道路部ならびに埋
め戻し部は通常、湿潤状態かもしくは湿度の高い
状態にあり、このような環境下では本発明による
粒状硬化体は経時的に地盤支持力が増加する特徴
を有することである。 〔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流動層燃焼灰の化学
組成および物性を第１表に、構成化合物割合を第
２表に示す。プ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。
石灰石から構成される流動層における流動層燃焼
の際に発生する石炭灰および使用済脱硫剤からな
る混合粉体を原料として、型枠を使用することな
く、短時間で機械的強度が大きい成形硬化体を製
造する方法に関するものである。 また本発明の方法により得た成形硬化体を粉砕
して粒状にすれば、高い地盤支持力を発現する粒
状の硬化体とすることができる。 〔従来の技術〕 近年我国においては、石油危機以来の国際的な
石油供給不安によつて多大なる石油輸入量の確保
が難しくなり、エネルギー需給状態における石油
依存度を小さくするための石油代替エネルギーの
開発が国家的な課題となり、石炭エネルギーが１
つの柱としてクローズアツプされている。 石炭を燃料とする際の燃焼方式は、従来、微粉
炭燃焼方式が中心であつたが、最近、流動層燃焼
方式が注目されている。この流動層燃焼方式は、
通常、炉内脱硫方式が採用され、燃料である石炭
と炉内脱硫のための脱硫剤である石灰石を投入し
ボイラ内にて流動層を構成させる方式である。 流動層燃焼方式は従来の微粉炭燃焼方式に較べ
て、第１に火炉容積が小さくて済みボイラ容積が
小さくなること、第２に燃料石炭の品種に関する
制約が少ないこと、第３に750〜850℃の低温燃焼
が可能であり灰の凝結に関するトラブルがなくサ
ーマルNOxの発生が少ないこと、第４に伝熱水
管表面での総括伝熱係数が大きいことなどの長所
を有している。 一方、流動層燃焼技術の実用化の課題として灰
処理上の問題がある。流動層燃焼の際に発生する
灰は、いわゆる石炭灰と使用済脱硫剤からなり、
使用済脱硫剤は脱硫生成物である型無水石こう
と未反応の生石灰から構成されている。 石炭燃焼ガス中の硫黄酸化物の除去効率、すな
わち脱硫率を大きくするため、通常Ca／Ｓのモ
ル比が３〜６となるように石炭石の投入量が設定
されており、750〜850℃における硫黄酸化物との
反応により石灰石が生石灰および型無水石こう
となり、石炭灰とともに排出される。流動層燃焼
灰の発生量は使用石炭の品種、脱硫率、ボイラの
運転条件などにより相当に異なるが、通常、石炭
灰、型無水石こう、生石灰の発生量はそれぞれ
使用石炭量のほぼ15〜20重量％、１〜10重量％、
１〜10重量％である。 従来、我国における発生石炭灰の大部分は微粉
炭燃焼によるものであり、そのうち約10〜20重量
％はフライアツシユとしてセメント混和材、セメ
ント原料などに再利用され残りは埋立地に廃棄さ
れていた。しかしながら、セメント原料への再利
用および埋立地への廃棄のいずれにおいても、将
来の石炭灰の大量発生に充分対処し得ることは期
待できないのが現状である。 また、特開昭56−164060号公報には、流動層燃
焼の際に発生する石炭灰および使用済脱硫剤に、
石炭灰分50〜85重量％、石灰分10〜40重量％、石
こう分５〜40重量％の配合割合となるように、生
石灰等ならびに型無水石こう等を添加して混合
粉体を調製する方法が記載されている。 特開昭56−155064号公報には、混合粉体に水を
添加した後、成型し、ついで成形体を常温養生し
た後、水蒸気養生する石炭灰を主原料とする硬化
体の製造方法が記載されている。 特開昭58−224714号公報には、モルタル硬度１
〜12のモルタルブロツクを鋼線で切断する軽量気
泡コンクリート大型版の製造方法が記載されてい
る。 特開昭59−131409号公報には、半可塑性の軽量
気泡コンクリートをワイヤ、例えばピアノ線で切
断する方法が記載されている。 特開昭60−58807号公報には、発泡コンクリー
ト半硬化体を、高張力領域において、鋼線等で切
断する方法が記載されている。 〔発明が解決しようとする課題〕 上記のように微粉炭燃焼灰においても、石炭灰
の処理方法が大きな問題になりつつあり、流動層
燃焼灰についても石炭火力発電所などにおける流
動層燃焼による本格的な石炭利用の際にきわめて
多量の流動層燃焼灰が発生することを考慮する
と、流動層燃焼灰として独自の処分方式を確立す
ることが流動層燃焼技術の実用化にとつてきわめ
て重要な課題となつている。 また流動層燃焼灰の大量処分方式の確立には、
資源としての有効再利用が必須である。これはま
ず第１の国産資源の乏しい我国においては、単な
る廃棄ではない再利用が省資源・省エネルギに直
接結びつくこと、第２に環境破壊がきわめて少な
いことに基づくものである。 セメントなどの水和反応にて硬化する物質より
成形硬化体を製造する方法としては、プレス成形
あるいは流し込み成形の２方法が代表的である。
しかしながらこれらの方法は多くの型枠を必要と
し、生産性ならびに経済性に欠ける問題点があ
る。 そこで、本発明者らは、流動層燃焼灰を原料と
して機械的強度の大きい成形硬化体を、型枠を使
用せずに製造する方法について種々の検討を行
い、その結果、石炭灰分60〜85重量％、石灰分10
〜25重量％、石こう分５〜25重量％からなる流動
層燃焼灰は、水との混練後、短時間に硬化するこ
とを見出し、その特性を利用して、混練物のスラ
ンプを0.5〜10cmとし、ベルトコンベアなどの搬
送機に移し、水和反応の進行により、混練物の貫
入抵抗力が５〜20Kgの範囲で、混練物を所定の大
きさに切断し、さらに貫入抵抗力が30Kg以上にな
るまで常温にて養生した後、40〜100℃の常圧水
蒸気下で処理を行うことによつて、高強度の成形
硬化体の製造が可能であることを見出した。 また成形硬化体の粉砕によつて得られた粒状の
硬化体は粒度分布が広く、角ばつており、かつ表
面硬度が比較的小さいため、高い地盤支持力を発
現することを見出した。 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、流動層燃焼灰を土木・建築
分野にて資源として大量に活用すべく、流動層燃
焼灰を原料として機械的強度の大きい成形硬化体
および高い地盤支持力を発現する粒状の硬化体を
製造する方法を提供することを目的とするもので
ある。 なお、特開昭56−164060号公報、特開昭56−
155064号公報記載の発明は、スラリーを型枠また
は成形容器を用い切断することなく成形し、水蒸
気処理にて硬化体を製造するもので、「型枠を用
いずに切断して養生する」ことを特徴とする本発
明とは構成を異にしている。 また、特開昭58−224714号公報記載の発明は、
切断時の混練物の状態（モルタル強度１〜12）、
および切断物を養生して強度を上げた後、水蒸気
処理する点においては、本発明と同一範囲にある
が、つぎに２点で構成を異にしている。 (1) 型枠を用いて成形し、切断は厚さ方向に行
う。 (2) 混練直後の混練物の状態はスランプ値10cm以
上のスラリーである。これは、この公報の第４
頁の実施例１で比表面積3500cm2／ｇの原料粉体
100部に対し、水70部を加えているので、スラ
ンプ値10cm以上のスラリーになつていることが
明らかである。 このように、この公報には、本発明の特徴であ
る「スランプ0.5〜10cmの混練物を型枠を用いず
に硬化体とする」ことは、何も示唆されていな
い。 また、特開昭59−131409号公報、特開昭60−
58807号公報記載の発明は、非可塑性、半硬化体
を用いて、切断精度のよい切断を行つて成形体を
つくるものであつて、これらの公報には、非可塑
性、半硬化体の製造方法、貫入抵抗力の値は何も
記載されていない。また、型枠を用いないで、水
蒸気処理までに養生して強度を上げてから水蒸気
処理することは、何も示唆されていない。 〔課題を解決するための手段および作用〕 上記の目的を達成するために本発明の流動層燃
焼灰を原料とする硬化体の製造方法は、燃料とし
ての石炭および脱硫剤としての石炭石から構成さ
れる流動層における流動層燃焼の際に発生する石
炭灰および使用済脱硫剤に、石炭灰分60〜85重量
％、石灰分10〜25重量％、石こう分５〜25重量％
の配合割合となるように、生石灰または／および
消石灰、ならびに型無水石こう、半水石こうま
たは／および２水石こうを必要に応じて添加して
混合粉体を調整し、この混合粉体に水を加え混練
して硬化体を製造する方法において、 (a) 混練物のスランプを0.5〜10cmとして、スラ
リー状態前のフアニキユラー状態またはキヤピ
ラリー状態に調製する工程、 (b) 混練物を搬送機に移し、型枠を用いることな
く、水和反応を常温で進行せしめ、混練物の貫
入抵抗力が５〜20Kgになつたところで混練物を
所定の大きさに切断する工程、 (c) 切断物の貫入抵抗力が30Kg以上になるまで常
温で養生する工程、 (d) 切断物を40〜100℃の常圧水蒸気で処理して
成形硬化体を得る工程、 とからなることを特徴としている。 また常圧水蒸気処理後の成形硬化体を粉砕処理
すれば、高い地盤支持力を有する粒状の硬化体を
得ることができる。 一般に、混練物状態は固相−液相−気相の状態
にて、ペンデユラー（Pendular）−フアニキユラ
ー（Funicular）−キヤピラリー（Capillary）−ス
ラリー（Slurry）に分類される。 本発明は、スランプを0.5〜10cmに規制するこ
とにより、スラリー状態前のフアニキユラー状態
〜キヤピラリー状態に調製し、これにより、型枠
を用いることなく、混練物の搬送を可能とし、次
工程の切断操作を容易にするものである。 本発明の方法において、スランプとは、混練物
の軟かさを表わす指数で、JIS Ａ 1101（コンク
リートのスランプ試験方法）によつて、スランプ
コーン（10〓×20〓×30H円錐台）に混練物を詰め
た後、直ちにスランプコーンを鉛直に引き上げ、
混練物の中央部においてさがつた値（cm）を言
う。 また貫入抵抗力とは、直径50mmの円形の縁端面
を持つ鋼製円柱を2.5mm貫入するに必要な力を言
う。 一般に流動層燃焼灰の代表的性状である成分組
成は使用する石炭の品種に大きく依存する。まず
第１に石灰の産出地によつて燃焼残渣である
SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3、Na2O、K2Oなどの
成分の配合割合が異なり、第２に石炭中の硫黄含
有量によつて脱硫生成物である型無水石こうお
よび未反応の脱硫剤である生石灰の含有量が異な
る。このため流動層燃焼灰を原料として水蒸気処
理による高強度の成形硬化体の作製の際には、流
動層燃焼灰の成分組成によつて粒状硬化体の適正
製造条件は異なる。主な製造条件は、必要な際に
添加される生石灰などおよび／または型無水石
こうなどの量、水による混練物を適正なスランプ
とするための混練条件、切断条件、水蒸気処理条
件（温度、時間）などである。 原料粉体の配合割合と混練物の硬化特性および
成形硬化体の性状との関係は既略つぎの通りであ
る。水蒸気処理により生成する成形硬化体の主成
分はエトリンガイト（3CaO・Al2O3・3CaSO4・
32H2O）、種々の形態のケイ酸カルシウム水和物
（XCaO・YSiO2・ZH2O）であるが、強度メンバ
ーとして最も寄与するものはエトリンガイドであ
る。 まず原料混合粉体中の型無水石こう含有量お
よび／または生石灰含有量が少ない際には、水和
反応による硬化時間が長くなるとともに、カルシ
ウムモノサルフオアルミネート水和物（3CaO・
Al2O3・CaSO4・12H2O）が主成分となり成形硬
化体の強度は小さいが、型無水石こう含有量お
よび／または生石灰含有量が大きくなるにしたが
つて、水和反応による硬化時間がはやくなるとと
もに、エトリンガイト量が多くなり成形硬化体の
強度も大きくなる。さらに型無水石こうおよ
び／または生石灰含有量が多くなると、水和反応
による硬化時間が著しくはやくなるとともに、水
蒸気処理時に反応にあずからない遊離の石こうお
よび／または消石灰が生じ成形硬化体の強度は低
下する。 混練物が作業性の良好な水和硬化性を有し、か
つ水蒸気処理による成形硬化体の機械的強度が大
きくなる最適成分配合は、生石灰および型無水
石こう以外の石炭灰分60〜85重量％、生石灰分10
〜25重量％、型無水石こう５〜25重量％であ
る。生石灰分および／または型無水石こう分が
最適成分配合より少ない際には、生石灰分およ
び／または型無水石こうの添加が必要である。
添加の際には生石灰の代替として消石灰を用いて
もよく、また型無水石こうの代りに半水石こう
または／および２水石こうを用いてもよい。なお
生石灰の配合割合が30重量％を越えると、混練物
がきわめて短時間に硬化するため作業が困難とな
るとともに、水蒸気処理後に多くの消石灰が残
り、乾燥雰囲気下では消石灰が炭酸カルシウムに
なり、その際の反応膨張によりヘアクラツク（ミ
クロクラツク）が多数発生し、製品性が劣化す
る。 つぎに適正なるスランプを得るための混練条件
は、流動層燃焼灰の主としてプレーン比表面積の
大きさ、イグニシヨンロス（Ig.Loss）ならびに
生石灰の含有量などによつて異なるが、通常は50
〜65重量％の水によつて適正なるスランプを得
る。 スランプが0.5cm未満であると、硬化時間がは
やすぎて作業に支障をきたすとともに、成形硬化
体に大きな巣が多数残存するため強度が低下し、
またスランプが10cmを越えると、硬化時間が長く
なつて作業性が悪くなるとともに、硬化体強度が
低下する。したがつて0.5〜10cmのスランプが適
正である。 また切断条件において、混練物の貫入抵抗力が
５Kg未満であると、切断後、短時間に切断面がく
つつくとともに、端面が丸くなり、作業性ならび
に硬化体の品質の低下の原因となり、20Kgを越え
ると、切断のために大きな力を必要とし、作業の
効率化に支障をきたす。したがつて混練物の切断
は貫入抵抗力が５〜20Kgの範囲で行うのが適正で
ある。 常温養生は、作業性の向上と、40〜100℃の水
蒸気処理下でのクラツクの発生を抑制するために
実施するもので、成形体の貫入抵抗力が30Kg未満
であると、作業性ならびに硬化体の品質に支障を
きたす。 水蒸気処理条件は、処理温度および処理時間が
主な要因である。一般に水蒸気処理時間が短い
か、水蒸気処理温度が低い際には、水和硬化体は
カルシウムモノサルフオアルミネート水和物、２
水石こう、エトリンガイトの混合物からなり強度
は小さく、水蒸気処理時間が長くなるか、水蒸気
処理温度が高くなるにしたがつてエトリンガイト
の生成量が多くなり強度も大きくなる。水蒸気処
理を長時間にわたり実施するか、水蒸気処理温度
を高くしすぎると、エトリンガイトは耐熱性に欠
けるため、生成したエトリンガイトは無水石こう
とカルシウムアルミネート水和物に分解し、硬化
体の強度は低下する。 適正な水蒸気処理条件は、燃焼灰の水和反応性
などにより異なり、流動層燃焼灰においては50〜
80℃の温度で、５〜15時間、常圧水蒸気処理する
ことにより高強度硬化体が得られる。なお水蒸気
処理温度が高くなるに伴い、水蒸気処理時間は短
くて高強度硬化体が得られる。このように流動層
燃焼灰を原料とする成形硬化体の製造の際には、
流動層燃焼灰の性状などに合わせて、添加水量、
切断タイミングならびに養生条件、水蒸気処理条
件を適切に選定することが必要である。 一方、高強度の成形硬化体は、ジヨークラツシ
ヤ、インペラブレーカなどの組砕機で粉砕するこ
とにより、高い地盤支持力を発現する粒状の硬化
体となる。 本発明による成形硬化体は、護岸用のブロツク
などとして、成形硬化体の粉砕による粒状硬化体
は、路盤材、埋め戻し材、地盤改良材などへの利
用が好適である。 本発明による粒状硬化体を路盤材、埋め戻し材
料ならびに地盤改良材などの土木材料とする際の
主たる特徴は次の通りである。まず第１に、単位
体積重量が従来の類似材料である砕石、砂利より
も相当に小さく、なおかつ砕石、砂利とほぼ同等
の地盤支持力を呈することである。すなわち、砕
石、砂利の1/2〜2/3の重量で同等の地盤支持力を
発揮することである。第２に、道路部ならびに埋
め戻し部は通常、湿潤状態かもしくは湿度の高い
状態にあり、このような環境下では本発明による
粒状硬化体は経時的に地盤支持力が増加する特徴
を有することである。 〔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流動層燃焼灰の化学
組成および物性を第１表に、構成化合物割合を第
２表に示す。プ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。
【表】
【表】
成形硬化体の強度測定は、40×40×160mmの試
験片を用いた。曲げ強度試験は、丸菱科学製作所
のMKS改良型万能強度試験機を使用し、圧縮強
度試験はインストロン社製の万能強度試験機を使
用した。 また修正CBRは、JIS Ａ 1210（突固めによる
土の締固め試験方法）によつて、上下方向に３層
に分けて、各層92回突固めたときの最大乾燥密度
の95％の締固め度に相当する４日水浸後のCBR
をいい、このCBRはJIS Ａ 1211（路床土支持力
比試験方法）により、直径５cmの貫入棒の貫入抵
抗より次式で与えられる。 CBR＝貫入量2.5mmのときの荷重（Kg
）／1370（Kg）×100〔％〕 比較例 １ 第１表に示す流動層燃焼灰85重量部、生石灰15
重量部の混合粉体に水を60重量部加え、混練を行
つたが、混練中に硬化を開始し、以後の作業が困
難であつた。 比較例 ２ 第１表に示す流動層燃焼灰100重量部に水60重量
部を加え、１分間混練した後、貫入抵抗力が５Kg
になつた際、40×40×160mmに切断し、貫入抵抗
力が10Kgで70℃の常圧水蒸気下で10時間処理をし
た。得られた成形硬化体はクラツクが発生し、低
強度であつた。 実施例 １ 第１表に示す流動層燃焼灰100重量部に水60重
量部加え、１分間混練した後、貫入抵抗力が10Kg
になつた際、40×40×160mmに切断し、貫入抵抗
力が30Kgまで常温養生し、70℃の常圧水蒸気で10
時間処理をした。得られた成形硬化体の特性（湿
潤時）は第３表のとおりであつた。
験片を用いた。曲げ強度試験は、丸菱科学製作所
のMKS改良型万能強度試験機を使用し、圧縮強
度試験はインストロン社製の万能強度試験機を使
用した。 また修正CBRは、JIS Ａ 1210（突固めによる
土の締固め試験方法）によつて、上下方向に３層
に分けて、各層92回突固めたときの最大乾燥密度
の95％の締固め度に相当する４日水浸後のCBR
をいい、このCBRはJIS Ａ 1211（路床土支持力
比試験方法）により、直径５cmの貫入棒の貫入抵
抗より次式で与えられる。 CBR＝貫入量2.5mmのときの荷重（Kg
）／1370（Kg）×100〔％〕 比較例 １ 第１表に示す流動層燃焼灰85重量部、生石灰15
重量部の混合粉体に水を60重量部加え、混練を行
つたが、混練中に硬化を開始し、以後の作業が困
難であつた。 比較例 ２ 第１表に示す流動層燃焼灰100重量部に水60重量
部を加え、１分間混練した後、貫入抵抗力が５Kg
になつた際、40×40×160mmに切断し、貫入抵抗
力が10Kgで70℃の常圧水蒸気下で10時間処理をし
た。得られた成形硬化体はクラツクが発生し、低
強度であつた。 実施例 １ 第１表に示す流動層燃焼灰100重量部に水60重
量部加え、１分間混練した後、貫入抵抗力が10Kg
になつた際、40×40×160mmに切断し、貫入抵抗
力が30Kgまで常温養生し、70℃の常圧水蒸気で10
時間処理をした。得られた成形硬化体の特性（湿
潤時）は第３表のとおりであつた。
本発明は上記のように構成されているので、つ
ぎのような効果を奏する。 (1) 高強度の成形硬化体を、搬送しながら、型枠
を用いることなく、短時間に、かつ簡素なプロ
セスにて製造することができる。 (2) 成形硬化体を粉砕する場合は、高い地盤支持
力を発現する粒状硬化体を得ることができる。
ぎのような効果を奏する。 (1) 高強度の成形硬化体を、搬送しながら、型枠
を用いることなく、短時間に、かつ簡素なプロ
セスにて製造することができる。 (2) 成形硬化体を粉砕する場合は、高い地盤支持
力を発現する粒状硬化体を得ることができる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 燃料としての石炭および脱硫剤としての石灰
石から構成される流動層における流動層燃焼の際
に発生する石炭灰および使用済脱硫剤に、石炭灰
分60〜85重量％、石灰分10〜25重量％、石こう分
５〜25重量％の配合割合となるように、生石灰ま
たは／および消石灰、ならびに型無水石こう、
半水石こうまたは／および２水石こうを必要に応
じて添加して混合粉体を調整し、この混合粉体に
水を加え混練して硬化体を製造する方法におい
て、 (a) 混練物のスランプを0.5〜10cmとして、スラ
リー状態前のフアニキユラー状態またはキヤピ
ラリー状態に調製する工程、 (b) 混練物を搬送機に移し、型枠を用いることな
く、水和反応を常温で進行せしめ、混練物の貫
入抵抗力が５〜20Kgになつたところで混練物を
所定の大きさに切断する工程、 (c) 切断物の貫入抵抗力が30Kg以上になるまで常
温で養生する工程、 (d) 切断物を40〜100℃の常圧水蒸気で処理して
成形硬化体を得る工程、 とからなることを特徴とする流動層燃焼灰を原料
とする硬化体の製造方法。 ２ 常圧水蒸気処理後の成形硬化体を粉砕処理す
る特許請求の範囲第１項記載の流動層燃焼灰を原
料とする硬化体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60282440A JPS62143856A (ja) | 1985-12-16 | 1985-12-16 | 流動層燃焼灰を原料とする硬化体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60282440A JPS62143856A (ja) | 1985-12-16 | 1985-12-16 | 流動層燃焼灰を原料とする硬化体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62143856A JPS62143856A (ja) | 1987-06-27 |
| JPH0338227B2 true JPH0338227B2 (ja) | 1991-06-10 |
Family
ID=17652441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60282440A Granted JPS62143856A (ja) | 1985-12-16 | 1985-12-16 | 流動層燃焼灰を原料とする硬化体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62143856A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS643038A (en) * | 1987-06-25 | 1989-01-06 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Production of solidified matter from fluidized bed combustion ash |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56155064A (en) * | 1980-05-02 | 1981-12-01 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Manufacture of hardened body made from coal ash as main raw material |
| JPS56164060A (en) * | 1980-05-16 | 1981-12-16 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Manufacture of hardened body made from major material of fluidized bed combustion ash |
| JPS58224714A (ja) * | 1982-06-23 | 1983-12-27 | 旭化成株式会社 | 軽量気泡コンクリ−ト大型版の製造方法 |
| JPS59131409A (ja) * | 1983-01-18 | 1984-07-28 | 旭化成株式会社 | 半可塑性の軽量気泡コンクリ−トの切断方法 |
| JPS6058807A (ja) * | 1983-09-12 | 1985-04-05 | 旭化成株式会社 | 発泡コンクリ−ト半硬化体の切断方法 |
-
1985
- 1985-12-16 JP JP60282440A patent/JPS62143856A/ja active Granted
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56155064A (en) * | 1980-05-02 | 1981-12-01 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Manufacture of hardened body made from coal ash as main raw material |
| JPS56164060A (en) * | 1980-05-16 | 1981-12-16 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Manufacture of hardened body made from major material of fluidized bed combustion ash |
| JPS58224714A (ja) * | 1982-06-23 | 1983-12-27 | 旭化成株式会社 | 軽量気泡コンクリ−ト大型版の製造方法 |
| JPS59131409A (ja) * | 1983-01-18 | 1984-07-28 | 旭化成株式会社 | 半可塑性の軽量気泡コンクリ−トの切断方法 |
| JPS6058807A (ja) * | 1983-09-12 | 1985-04-05 | 旭化成株式会社 | 発泡コンクリ−ト半硬化体の切断方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62143856A (ja) | 1987-06-27 |
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