JPH0474744A

JPH0474744A - 石炭灰からのコンクリート混和材製造方法

Info

Publication number: JPH0474744A
Application number: JP2184164A
Authority: JP
Inventors: Tomonori Koyama; 智規小山; Toshiyuki Takegawa; 敏之竹川
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1990-07-13
Filing date: 1990-07-13
Publication date: 1992-03-10
Anticipated expiration: 2012-10-22
Also published as: JP2665029B2

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、石炭灰からコンクマＪ−）混和材を製造する
方法に関する。

〔従来の技術〕

石炭焚きボイラから排出される石炭灰は、それが針状の
格子として発達して粒子間の強度を向上させるポゾラン
反応をもつため、その有効利用方法としてコンクリート
混和材及びフライアノンユセメントとして利用されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

石炭焚ボイラ等から排出される石炭灰をコンクリート混
和材及びフライアッシュセメントとして使用する場合、
下記の問題点がある。

（＋）　　石炭焚ボイラ等から排出される石炭灰は、般
に数パーセントの未燃カーボンを含むため、コンクリー
ト混和材として使用する場合、必要量が多くなり、また
コンクリートが着色する等の欠点がある。

（２）石炭焚ボイラ等から排出される石炭灰の組成およ
び粒径は、基本的には使用される石炭の種類、燃焼方法
により決まるが、特に、粒径は通常平均２０〜３０μで
り、また石炭灰自体が水硬性を持たないためにコンクリ
ート混和材として使用する場合、その使用量及び性状が
制限される。

（３）コンクリート混和材として使用する場合、石炭灰
が結晶質のためポゾラン反応性が劣り、コンクリートの
強度発現性より使用量が制限され本発明は、以上の問題
点を解決することができる石炭灰からのコンクリート混
和材の製造方法を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の石炭灰からのコンクリート混和材の製造方法は
、石灰石を加えた石炭灰を超高温場で加熱して、５ｉＯ
ｚ、ＳｉＯの蒸気と塩基度１．４以上の溶融スラグを発
生させ、前記蒸気を冷却凝縮させて非晶質の５ｉＯｚ超
微粒子とした上これを捕集し、前記溶融スラグを冷却し
て非晶質粒子とした上これを微粒化して微粒スラグとし
、前記ＳｉＯ□超微粒子と微粒スラグを混合することを
特徴とする。

〔作用〕

本発明は次の作用をもつ。

（１）超高温炉で石炭灰を例えば２４００°Ｃ以上に加
熱処理することにより、石炭灰中の未燃分は燃焼され除
去される。

（２）超高温炉で石炭灰を石灰石とともに加熱処理する
ことにより、石炭灰中に含まれる低沸点物質Ｓｉｎ、、
Ｓｉ＋）！、を蒸発気化し、残部の５ｊ０２と石炭灰と
石灰石中に含まれる高沸点物質（Ａｆ２（ｈ、ＣａＯ１
Ｍｇ０）は溶融スラグとなる。

（３）前記の超高温炉で発生したＳｉＯ□、ＳｉＯの蒸
気は冷却凝縮されて非晶質の粒径０．１μ以下のＳｉＯ
□超微粒子が得られる。また前記超高温炉で発生した溶
融スラグは、冷却されて非晶質のスラグ粒子となる。

石炭灰中に含まれる未燃カーボンは、前記のように、超
高温炉で燃焼処理されるために、前記のＳｉＯ□超微粒
子及び前記のスラグ粒子中には未燃分は存在しない。

（４）また、石炭灰に調整された量の石灰石（（：ａＣ
Ｏｚ）を加えることによって、水硬性の指標となる前記
溶融スラグの塩基度＜ＣａＯ＋　ＭｇＯ＋　Ａｌ　ｇｏ
ｓ／ＳｉＯ、モル比）は１．４以上、望ましくは１．５
〜２．２となる。

（５）前記非晶質の塩基度１．４以上のスラグ粒子は微
粒化されてコンクリート混和材として好適な粒径、例え
ば粒径ｌ〜５μの微粒スラグとなり、これが前記粒径０
．１μ以下のＳｉＯ□超微粒子と混合されてコンクリー
ト混和材が製造される。

以上のようにして得られたコンクリート混和材は、粒径
が０．１μ以下のＳｉＯ□の超微粒子と、コンクリート
混和材として好適な粒径の微粒スラグから成り、両者を
適当に混合することによってコンクリートの強度発現（
最密充填効果）と良好な流動性を発揮することができる
粒度分布をもつ性能が高いコンクリート混和材が得られ
る。

また、このコンクリート混和材は、前記のように未燃分
を含むことがないために、使用量が少くてすみ、かつ、
コンクリートの着色の問題も発生しない。

また、前記の微粒スラグとＳｉＯ□超微粒子は非晶質で
あってポゾラン活性が高く、コンクリート混和材として
の性能が高められる。

また更に、前記のように微粒スラグの塩基度は１．４以
上であり、本発明によるコンクリート混和材は、高炉ス
ラグ微粉末と同等の水硬性を有している。

〔実施例〕

本発明の第１の実施例を、第１図によって説明する。

１は石炭灰ホッパとフィーダ等よりなる石炭灰供給装置
、２は石灰石ホッパとフィーダ等よりなる石灰石供給装
置で、搬送ガスＣによって、両供給装置から調整された
量の石炭灰と石灰石が超高温炉３へ供給される。超高温
炉３へは、燃料ａと酸素又は酸素富化空気等の一般に８
０％以上の酸素濃度をもつ酸化剤すが供給され、同超高
温炉３内における燃料の燃焼によって、同炉内に２４０
０°Ｃ以上の超高温場が形成される。燃料ａとしては、
石炭等の固体燃料又は液体燃料、ガス燃料が使用される
。

前記超高温炉３の下部には冷却水ｄが循環する水砕ホッ
パ４が連設され、また同超高温炉３の上部の出口側煙道
２０には冷却ガスｅが供給される供給孔が設けられ、同
煙道２０は冷却水ｆが供給される冷却管５ａを内蔵する
ガス冷却器５に接続されている。同ガス冷却器５の出口
側は、趙微粒子捕集装置６に接続され、同超微粒子捕集
装置６のガスの出口側は、排気ファン７をもつ主配管１
７によって煙突８に接続されている。

前記水砕ホッパ４の下部には水砕スラグ排出弁１１が設
けられ、同ホッパ３は同排出弁１１を経て湿式粉砕ミル
１２に接続されている。同湿式粉砕ミル１２の出口側は
乾燥機１３に接続されている。９．１４は、それぞれ超
微粒子捕集装置６からの超微粒子と乾燥機１３からのス
ラグ微粒が供給される超微粒子ホッパと微粒スラグホッ
パであり、これらのホッパ９．１４は、それぞれその下
部に設けられたフィーダ１０．１５を経て混合機１６に
接続されている。

また、前記主配管１７からは乾燥機１３へ至る熱ガス分
岐管２１が分岐しており、乾燥機１３のガス出口側は前
記分岐管２１の下流側の主配管１７に配管２２で接続さ
れている。

本実施例では、超高温炉３内には燃料ａの酸化剤すによ
る燃焼によって２４００’Ｃ以上の超高濡場が形成され
、同超高温炉３へ供給された石炭灰と石灰石が加熱され
、石炭灰中の未燃カーボン等の未燃分は燃焼されて除去
される。同時に石炭灰中の低沸点のＳｉＯ□、ＳｉＯは
蒸発して蒸気となり、この蒸気は超高温炉３上部の出・
口側煙道２０で冷却ガスｅによって急、冷されて凝縮し
、非晶質の粒径０．１μ以下のＳｉＯ□趙微粒子となる
。このＳｉＯ□超微粒子を含む排ガスは、ガス冷却器５
で冷却された上、超微粒子捕集装置６へ供給され、ここ
でＳｉＯ□超微粒子が捕集されて超微粒子ホッパ９へ送
られて貯留され、ＳｉＯ□超微粒子を分離した清浄排熱
ガスは主配管１７を経て煙突８より排出される。

一方、石炭灰中に含まれ残部のＳｉＯ□及びＡＮ２０．
、ＭｇＯ等の高沸点物質及び石灰石は、超高温炉３内で
溶融スラグとなる。本実施例では、超高温炉３へ供給さ
れる石炭灰に対する石灰石の量を調整することによって
、溶融スラグの塩基度（ＣａＯ＋　ＭｇＯ十Ａｌｚｏｉ
／５ｉｏｘモル比）は１．４以上、望ましくは１．５〜
２．２程度とされる。この溶融スラグは、水砕ホッパ４
内に落下して冷却水ｄによって急冷されて非晶質となる
と共に水砕されて数ミリの水砕スラグとなり、更にこの
水砕スラグは湿式粉砕ミル１２で粉砕されて粒径１〜５
μの微粒スラグとなり、これが乾燥機１３に供給されて
、同乾燥機１３に供給される主配管１７からの清浄排熱
ガスによって乾燥された上、微粒スラグホッパ１４へ送
られて貯蔵される。

以上の通り、超微粒子ホッパ９に貯留されたＳｉＯ□超
微粒子と微粒スラグホッパ１４に貯留された細粒スラグ
は、それぞれのホッパのフィーダ１ｏ、１５を調整しな
がら作動させることによって、供給量が調整された上混
合機１６へ送られ、ここで両者が均一に混合され、製品
としてのコンクリート混和材１８が製造される。なお、
微粒スラグとＳｉＯＺｍ微粒子との混合比は、充填効果
とコストを考慮して８：２〜９：１範囲にすることが適
当である。

以上のようにして、本実施例で製造されたコンクリート
混和材中には、超高温炉３における加熱処理によって未
燃分が含まれていないために、施工に当っての混和材の
所要量を減少させることができ、またコンクリートの着
色の問題を発生することもない。

マタ、ＳｉＯ□超微粒子と微粉スラグはいづれも非晶質
であり、ポゾラン活性が高く、コンクリート混和材とし
ての性能が優れている。

また、５ｉ０２超微粒子入粒径は０．１μ以下と小さく
、微粒スラグの粒径はコンクリート混和材として好適な
１〜５μであるために、両者を適当量混合することによ
って、コンクリートの強度発現（最密充填効果）と良好
な流動性を発揮することができる粒度分布をもつコンク
リート混和材を得ることができる。

しかも、石炭灰に石灰石を添加して超高温炉で処理する
ことによって、微粒スラグは１．４以上の塩基度を存し
ており、高炉スラグ微粉末と同等の高い水硬性を得るこ
とができる。

本発明によるコンクリート混和材に係る実験結果を以下
に説明する。

燃焼温度約２５００″ＣのＣ３ＨＩＩ　　Ｏｔ燃焼場を
もっ超高温炉に表１に示す原料（石炭灰１００ｋｇ、石
灰石５０ｋｇ）を投入し、製品として同表に示すスラグ
９８ｋｇと５ｉＯｉ超微粒子３０ｋｇを得た。

ここでスラグを粉砕機により１４５５０ｃｍ２／　ｇ　
（ブレーン）（約２．ＯＩＩ＃）に粉砕し、これをＳｉ
Ｏ□超微粒子と９：１の割合で混合し製品混和材とした
。

表　　　１セメントに１０％添加し、その強度を普通ポルトランド
セメント及び高炉スラグ微粉末を１０％添加したセメン
トペーストにより比較した。水／セメント比は４０％と
した。この結果を表２に示す。

表　　　２前記の本発明による混和材を普通ポルトランド本発明の
混和材を用いることによりフロー値、強度ともに高炉ス
ラグ微粉末添加物と同等の性能を有することが示された
。

〔発明の効果〕

本発明は、次に示す効果を挙げることができる。

（１）　　本発明によるコンクリート混和材中の微粒ス
ラグはコンクリート混和材として好適な粒径を有してお
り、これに粒径０．１μ以下の５ｉＯｚ超微粒子を混合
することによって、コンクリートの強度発現（最密充填
効果）と良好な流動性を発揮する粒度分布をもち性能の
優れたコンクリート混和材を得ることができる。

（２）本発明によるコンクリート混和材中の微粒スラグ
及びＳｉＯ□超微粒子はいづれも非晶質でり、ポゾラン
活性の高く、従ってこれを使用することによって長期強
度の高いコンクリート混和材を得ることができる。

（３）超高温場における加熱処理によって、石炭灰中の
未燃分が燃焼除去され、コンクリートの着色問題が発生
せず、かつ、所要量の少いコンクリート混和材を得るこ
とができる。

（４）シかも、コンクリート混和材の微粉スラグの塩基
度は１．４以上であって、高炉スラグ微粉と同程度の高
い水硬性を有している。これによって、混和材の対コン
クリート混合量を増加させることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の−の実施例の系統図である。１・・・石炭灰供給装置、　２・・・石灰石供給装置、
３・・・超高温炉、　　　　４・・・水砕ホッパ、５・
・・ガス冷却器、　　　６・・・超微粒子捕集装置、８
・・・煙突、　　　　　　　９・・・超微粒子ホッパ、
１２・・・湿式粉砕ミル、　　１３・・・乾燥機、１４
・・・細粒スラグホッパ、１６・・・混合機、１８・・
・コンクリート混和材、ａ・・・燃料、　　　　　　　ｂ・・・酸化剤、Ｃ・・
・搬送ガス、　　　　ｄ・・・冷却水、ｅ・・・冷却ガ
ス、　　　　　ｆ・・・冷却水。代理人　弁理士　坂　間　　　暁外２名

Claims

【特許請求の範囲】

石灰石を加えた石炭灰を超高温場で加熱して、ＳｉＯ＿
２、ＳｉＯの蒸気と塩基度１．４以上の溶融スラグを発
生させ、前記蒸気を冷却凝縮させて非晶質のＳｉＯ＿２
超微粒子とした上これを捕集し、前記溶融スラグを冷却
して非晶質粒子とした上これを微粒化して微粒スラグと
し、前記ＳｉＯ＿２超微粒子と微粒スラグを混合するこ
とを特徴とする石炭灰からのコンクリート混和材の製造
方法。