JPH068198B2 - 石炭灰の粒状化法 - Google Patents

石炭灰の粒状化法

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JPH068198B2
JPH068198B2 JP14024785A JP14024785A JPH068198B2 JP H068198 B2 JPH068198 B2 JP H068198B2 JP 14024785 A JP14024785 A JP 14024785A JP 14024785 A JP14024785 A JP 14024785A JP H068198 B2 JPH068198 B2 JP H068198B2
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潔 高井
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    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、石炭灰の粒状化法に関するもので、より詳細
には、形成される粒状物に対して透水性を付与すること
によって、埋立地の泥状化を防止し得ると共に、石炭灰
の塩基度を低いレベルに抑制された石炭灰の粒状化物を
得る方法に関する。
本発明は更に、石炭灰の粒状化を迅速に且つ低コストで
行うための改良に関する。
従来の技術及び発明の技術的課題 石炭火力発電所からは極めて多量の石炭灰が排出され、
その廃棄処理が重要な問題となつている。石炭灰を埋立
処理する場合には、産業廃棄物として管理型処分場に埋
立するように規定されている。即ち、石炭灰、特にフラ
イアツシユは、大部分の粒子が球状をなし、ガラス質
(3Al2O3・2SiO2)の形態で平均粒径が約20乃至30μ
m程度の微細粉末であるため、その積層系は、極めて水
抜けが悪く、いわいる透水性に欠けており、例えばこれ
を埋立に使用すると、多量の雨水等を包蔵して泥流化す
るという問題があり、またこのものは塩基度が極めて高
く、埋立地からの浸出液などは排水基準を越える高いpH
を有しその浸出液による環境への悪影響もある。
従来、石炭灰を、その廃棄処理が容易なように固形化す
ることについても多くの提案が認められる。その代表的
なものは、石炭灰に、セメント、石灰、石こうの1種又
は2種以上を混合し、これに水を加えて自然硬化させる
ものであるが、得られる硬化生成物はpHが11以上と高
く、高度に塩基性であるという欠点があり、また硬化に
長い日数を必要とし、配合する添加成分の量が多く、処
理コストも高いという問題がある。
発明の目的 従つて、本発明の目的は、最終粒状物に透水性を付与し
得ると共に、その水性分散体pHを比較的低いレベルに抑
制することが可能な石炭灰の粒状化法を提供するにあ
る。
本発明の他の目的は、石炭灰の粒状固化を迅速に且つ比
較的低コストで容易に行い得る方法を提供にするにあ
る。
本発明の更に他の目的は、石炭灰を、土木材料及び土木
改良材、人工培土などの農業資材としての用途に使用可
能な形態とし得る石炭灰の粒状化法を提供するにある。
発明の構成 本発明によれば、石炭灰に、粘土鉱物の硫酸処理により
副生する廃酸、石灰又は消石灰及び粘土類を配合し、こ
の配合組成物を造粒することを特徴とする石炭灰の粒状
化法が提供される。
上述した各成分の配合量は、得られる粒状化物の用途に
よつても相違するが、石炭灰に対し、固形分重量基準
(以下、特記しない限り、%及び部は重量基準とする)
で、廃酸15乃至60%、石灰又は消石灰2乃至8%、
及び粘土類5乃至40%とするのがよい。
本発明を以下に詳細に説明する。
発明の好適実施態様 石炭燃焼時には、石炭使用量の10乃至20%の石炭灰
が発生することが知られており、火力発電所等で使用さ
れる微粉炭燃焼ボイラーでは、石炭灰の大部分は所謂フ
ライアツシユで占められる。
石炭灰は、その化学組成からみて、人工ポゾラン材料に
属するものであり、水の存在下で水酸化カルシウムと化
合して水不溶性のシリカ系化合物(CaO-SiO2-Al2O3-nH2
O)を生成する。更に、石膏或いはセメント等と反応し
て、エトリンジヤイト(3CaO・Al2O3・3CaSO4・32H2O)と
呼ばれる水不溶性の水和生成物を生成する。
従来、石炭灰の硬化に使用する反応は上述したポゾラン
硬化、エトリンジヤイト硬化を利用したものであり、本
発明においても、これらのポゾラン硬化、石膏硬化及び
エトリンジヤイト硬化を利用するものであるが、本発明
は石炭灰との間に上記硬化反応を行わせるための原料と
して、粘土鉱物の硫酸処理により副生する廃酸、石灰又
は消石灰及び粘土類の組合せを用いる点に特徴を有する
ものであるが、勿論必要あれば、上記の廃酸の代りに工
業用硫酸を用いたり、石灰の代りにセメント等のケイ酸
カルシウム組成物を用いてもよい。
本発明に使用する廃酸とは、酸性白土、ベントナイト等
の粘土鉱物を硫酸で処理し、活性白土、ノーカーボン紙
用顕色剤、シリカ等を製造する工程で得られるものであ
り、遊離の硫酸に加えて、可溶性硫酸塩類、例えば硫酸
アルミニウム、硫酸鉄、硫酸マグネシウム等を含有して
いる。下記表はこのような廃酸の代表的組成を示すもの
である。
遊離硫酸 0 乃至 5g/ 硫酸アルミニウム 10 乃至 25g/ 硫酸鉄 1 乃至 10g/ 硫酸マグネシウム 0.1乃至 1g/ 他の硫酸塩 0.1乃至 5g/ 固形分濃度 12 乃至 40 % 本発明に使用する上記廃酸は、このように遊離の硫酸及
び溶液の形の硫酸アルミニウムを含有することが顕著な
特徴であり、組合せで使用される石灰又は生石灰との間
に迅速に反応して、エトリンジヤイト型の硬化を行いし
かも反応後の粒状物のpHを比較的低い範囲に抑制すると
いう特徴を有するものである。
この意味において、石灰或いは消石灰を用いることも重
要となる。只、本発明方法に使用する石灰或いは消石灰
の量は、従来の方法で使用する量に比してかなり少ない
ものであることは注目に値する。
本発明においては、上述した成分に加えて、粘土類を使
用することも迅速な粒状固化性能を付与する点で重要で
ある。即ち、石炭灰は、シリカ成分がAl2O3成分と共に
ガラス化し塩基性成分として、CaO,MgO,Na2O,K2Oを内蔵
したものであり、それ自体迅速反応性に劣ると共に、殆
んど保水性を有していない。かくして、石炭灰に石灰、
セメント等の従来の硬化剤成分と水とを配合した場合に
は、配合組成物は数時間は形態保持性のない状態であ
り、数日の放置により固化した状態となる。これに対し
て、本発明の配合系では、粘土鉱物自体が造粒に際して
賦型剤としてバインダー的作用を行うと共に、前述した
廃酸及び石灰との組合せ使用にも関連して、配合物は直
ちに造粒可能な状態となり、しかもこの造粒物の状態で
固化反応が進行するのである。
粘土類としては、酸性白土、ペントナイト、カオリン、
アタプルガイト、サポナイト、ハロイサイト、パイロフ
イラメト、ゼオライト等のアルミノケイ酸塩粘土が何れ
も使用される。一般に吸油量が40乃至65ml/100
gの範囲内にある粘土類が好適である。
本発明において、石炭灰当り、灰酸は10乃至60%、
特に25乃至55%の量で使用するのがよく、上記範囲
よりも少ない場合には、粒状化及び固化が不満足なもの
となると共に、生成粒状物のpHが高くなり過ぎる欠点を
生じる。一方、上記範囲を越えると、配合系の限界吸液
量よりも液分が多くなる結果として造粒が困難となる傾
向がある。石灰又は消石灰は石炭灰当り2乃至8%、特
に3乃至6%のような比較的少量で十分であり、上記範
囲よりも少ないと、迅速硬化性能が得られなくなり、ま
た上記範囲よりも多いと、本発明の利点、即ち石灰の使
用量を少なくし且つ粒状物のpHを下げるという利点が失
われる傾向がある。粘度類は、石炭灰当り5乃至40重
量%、特に10乃至30重量%の量で用いるのがよく、
上記範囲よりも少ない場合にはやはり迅速粒状固化性能
が失われる傾向があり、上記使用量を越えると、少ない
配合剤の使用量で、石炭灰を粒状化処理するという利点
が損われることになる。
本発明において、これら各成分の配合及び粒状化はそれ
自体公知の種々の手法で行うことができる。配合方法の
適当な例として、石炭灰、石灰及び粘土を乾式混合し、
これに廃酸を噴霧しつつ混合と粒状化とを行う。この
際、造粒媒体としての水分は、廃酸中に含有される水分
として供給することができるが、勿論必要あれば、廃酸
中の水分とは別個に添加してもよい。
混合及び造粒の条件は、全体が比較的一様に混合され、
所望の粒子サイズに造粒されるようなものであればよ
く、格別面倒な条件及び操作は特に必要としない。例え
ば、温度は室温或いは雰囲気温度で十分であり、反応に
より発熱する傾向が認められるが、この発熱により養生
が更に促進されるし、固化処理の前後において、火力発
電所で発生する廃熱を養生に利用してもかまわない。得
られる粒状物は既に十分な形態保持生と強度とを有して
いるが、この粒状物を放置することにより、養生が進行
し、一層強度、例えば圧潰強度の増大がもたらされる。
粒状物の粒子サイズは、用途によつも相違するが、埋立
や地盤改良剤等の用途に使用する場合には、一般に1乃
至15mm、特に3乃至10mmの粒子サイズを有すること
が望ましい。粒子形状も、球状、柱状、不定形等の任意
形状とすることができ、この粒子形状に応じて、例えば
転動造粒法、押出造粒法、混合造法等が採用される。
発明の作用効果 本発明により得られる石炭灰の粒状物は、得られた直後
で5.5乃至6.5のpH、及び長期水浸積後で6.5乃
至7.5のpHを有し、粒状物のpHが低いレベルに抑制さ
れていることが特徴である。そこで添付第1図は、後述
する例に示す実施例及び比較例によつて石炭灰を粒状体
に処理し、この粒状物を水に浸漬させ、その経時におけ
るそれぞれの浸漬水のpHを測定したものである。
この第1図の結果から、石炭灰中の可溶性の塩基性成分
が中性化及び安定に固定されている実施例(A)に比べ
て、比較例(B)は、該成分の浸出による浸漬水のpH上昇
が著しく、しかも長期に亘つて該成分の浸出による高pH
を呈することから、本発明による作用効果としての石炭
灰の粒状処理物のpHが低いレベルに抑制される事実がよ
く理解される。しかも、本発明による粒状物は、水中で
の圧潰強度が大で、しかも水中で粒状物の崩壊等を生じ
ることがなく、また透水性能にも際立つて優れている。
更に、本発明によれば、得られる粒状物は混和像粒直後
から優れた形態保持特性を有し、しかも用いる原料が安
価に得られるもので、その配合量も比較的少量でよいこ
とから、製造操作が容易でコストも安く、多量の石炭灰
処理にも適しているという利点がある。
本発明を次の例で説明する。
実 施 例 1. 石炭灰に賦型剤として酸性白土の微粉末(酸白)と消石
灰の粉末を混合し、次いで廃酸を噴霧させながら撹拌す
ることにより、石炭灰を耐水性及び塩基度の抑制された
粒状物(砂粒)に増粒する方法について説明する。
〔石炭灰〕
本実施例で用いる石炭灰は、東北フライアツシユKKより
入手した原粉(FA)を用いた。
〔賦型剤〕 本実施例で用いる賦型剤として粘土質、石灰質及び廃酸
について説明する。
粘土質 本発明の賦型剤である粘土質は、特に石炭灰のような吸
油量が小さく、保水性に乏しいガラス質を造粒するため
に形体保持性を与え造粒性を高める上で重要な添加剤で
ある。本実施例では低廉で工業的に容易に入手できる酸
白を主に用いた。
石灰質 同じく賦型剤である石灰質は、石炭灰の造粒硬化に係わ
る反応としてのエトリンジヤイト硬化、石膏硬化、及び
ポゾラン硬化の反応媒体として作用し、造粒物の硬化を
促進させるために重要である。
石灰質としては、工業的に低廉で容易に入手できる消石
灰、ポルトランドセメント及び天然のケイ酸カルシウム
であるオーラストナイト等が用いられるが、本実施例で
は吸油量44.5ml/100g、平均粒度15μmの工業用消
石灰を賦型剤(B)として主に用いた。
廃酸 同じく賦型剤である廃酸は、石炭灰、酸白、消石灰の配
合物に噴霧し撹拌することによつて、配合物の粒状化に
おける一次バインダーとして作用すると同時に、エトリ
ンジヤイト反応、石膏反応及びポゾラン反応を石炭灰、
石灰質及び酸白間に起こさせる反応開始剤として作用
し、従つて本発明における賦型剤(C)として酸白と同様
に重要な添加剤である。使用する賦型剤(C)は、酸白を
硫酸で処理し、油脂の精製剤である活性白土及び活性シ
リカなどを製造する際に副生する廃酸を主に用いた。な
おこの廃酸は、含鉄硫酸バンド(商品名MICS)とし
て上下水道の凝集剤として大量に作用されている工業的
に安価なものである。
〔造粒方法〕 本実施例における造粒方法の代表例について説明する。
容量157のモルタルミキサーに、((株)ワキタ製,
型式MM−3T)、石炭灰の原粉(FA)を20Kgの市販の
工業用消石灰を1.1Kgと更らに酸白2.4Kgを投入
し、よく撹拌混合した後、その撹拌系に廃酸7.5
(9.8Kg)を徐々に注加し、次いで3乃至5分間撹拌
することによつて、2乃至10m/m径の石炭灰の砂粒物
33Kgを回収した。
回収した砂状物は反応熱によつて40乃至60℃に昇温
される。
次いで回収した砂粒物の一部を3乃至6時間室温で放置
後及び室温で3日間放置した後、それぞれ水中に浸漬さ
せ目視観察による崩壊、泥流化の有無を評価した。
なお、表4に記載したHシリーズは本実施例の効果を明
確にするための比較例である。
〔物性試験〕 吸油量 試料粉粒体5gをとり、これに煮アマニ油を滴下し、全
体が硬いパテ状を呈し、鋼ベラでの練り混ぜ時にらせん
状に巻き起こされる程度になつた時を終点として、試料
100g当りの煮アマニ油の添加量を算出し、吸油量
(ml/100g)とした。
実 施 例 2. 実施例1で調整した砂粒物について、耐水性及び塩基度
抑制効果について評価した。
耐水性 回収した砂粒物の中で、水浸漬で崩壊を起こさない造粒
物について、長期に亘たつて水に接触された際の耐水性
を評価するために、20φ×1200m/mのガラスカラ
ムに約800m/mの層高で砂粒物を充填し、次いで充填
層の上部に約150mlの水が留るように水を注加し、次
いでそれぞれ1日、3日、7日、30日、180日及び
360日間浸漬経過させた後、それぞれ下部より150
mlの浸漬水を排出させその速度を測定し、これより浸漬
日数による通水速度(ml/min)の経時評価をすること
によつて、長期に亘つて造粒物が水に接触された時に必
要とする耐水性を評価した。
塩基度 石炭灰のアルカリ対策として石炭灰及びその処理物を埋
立地等に再利用するに際し、石炭灰からのアルカリ物質
の溶出が問題にされる。
そこで耐水性の評価試験と併せて、浸漬液のpHを測定
し、本発明による石炭灰の塩基度抑制効果について評価
した。
なお表5に通水速度の結果を表示し、塩基度の抑制効果
についてはその代表例を図−1に表示した。
以上の結果、実施例1及び2から明らかなように、本発
明によつて、微粉末の石炭灰を砂粒状に処理することに
よつて、長期に亘つて水中に浸漬されても、崩壊又は泥
流化を起こさない耐水性に優れた砂流物にすることがで
き、しかも問題とされた塩基度も長期に亘つて抑制され
ることがよく理解される。
【図面の簡単な説明】
第1図は、実施例1の実験番号1−1の条件で得られた
砂粒物と比較例として石炭灰を水に浸漬させた際の塩基
度の経時変化を示す。 図中の記号(A)は実施例を表わし、記号(B)は比較例を
表わす。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 E01C 5/06 7322−2D (C04B 28/22 14:10 Z 2102−4G 18:04) 2102−4G

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】石炭灰に、粘土鉱物の硫酸処理により副生
    する廃酸、石灰又は消石灰及び粘土類を配合し、この配
    合組成物を造粒することを特徴とする石炭灰の粒状化
    法。
  2. 【請求項2】石炭灰に対し、固形分基準で廃酸15乃至
    60重量%、石灰又は消石灰2乃至8重量%及び粘土類
    5乃至40重量%を配合する特許請求の範囲第1項記載
    の粒状化法。
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