JPH0813694B2 - 高温における粒状材料の硬化方法 - Google Patents

高温における粒状材料の硬化方法

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JPH0813694B2
JPH0813694B2 JP18338588A JP18338588A JPH0813694B2 JP H0813694 B2 JPH0813694 B2 JP H0813694B2 JP 18338588 A JP18338588 A JP 18338588A JP 18338588 A JP18338588 A JP 18338588A JP H0813694 B2 JPH0813694 B2 JP H0813694B2
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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、少なくとも水とバインダとフライアッシュ
とを混合し、通常の造粒技術の任意のものを使用して粒
体を形成し、高温で養生して得られる硬化した粒状材料
を生産するための方法の改良に関するものである。
［従来の技術］ 多くの特許と刊行物がフライアッシュとバインダを基
材とする硬化材料の生産を記載している。バインダとし
ては水酸化カルシウムまたは水溶液の系内で水酸化カル
シウムを生成する製品を使用することができる（例え
ば、米国特許第4419312号、第4399176号、第4490178号
およびPCT/英国83/00248号）。
この反応の一実施例がオランダ国の特許出願第820019
3号に開示されており、養生してない粒体と高温のフラ
イアッシュとを、水蒸気も供給されているミクサの中で
混合している。この高温のフライアッシュは直接石炭火
力プラントから送られている。ミクサからのこの混合物
は、丁度100℃以下に達する養生または硬化サイロに供
給される。このサイロを離れるときの部分的に養生され
た粒体とフライアッシュとを相互に分離し、そしてフラ
イアッシュは再循環して新しい粒体を生成するための出
発物質として使用する。
部分的に養生された粒体は中間貯蔵サイロ内に送ら
れ、ここで、部分的に養生された粒体は、水蒸気を使用
してさらに養生されている。
他の実施例が米国特許第4490178号に開示されてい
る。30℃と100℃（華氏85度と212度）の間の温度で粒体
を数次にわたって硬化することによって、圧縮強度を改
善した粒体が得られている。
上記の方法では、その粒体を砂と水と酸化カルシウム
との混合物の中に埋め込むことによって、湿式の条件下
で粒体を硬化させている。この方法の利点は、酸化カル
シウムの消和によって発生する熱が、高温での粒体の養
生または硬化のために粒体と直接接触して使用されてい
る点にある。
［発明が解決しようとする課題］ 埋込材料としての砂と水酸化カルシウムとの混合物
は、非常に高い強度の粒体になるが、必ずしも常に経済
的に実用的であるか、要望されるものではない。例え
ば、ある種のセメント・ブロックの製造要件には、より
低い強度の粒体でも十分である。しかしながら、工程の
経済性を良好にするためには、使用済みの埋込材料を使
用することが必要であるが、低強度の粒体には粒体の混
合物中に砂を使用する必要はなく、それでは、使用済み
の砂の埋込材料は粒体の混合用に再循環できない。故
に、粒体の形成用の混合物中に、再循環することができ
る埋込材料を使用することが経済的に有利になる。
また、粒体の硬化に必要な熱の全部を、埋込材料なし
で、水蒸気だけで供給することはできるが、発明者等の
実験によれば、粒体の養生用の熱源として、埋込材料な
しで水蒸気だけを使用すると、次のような各種の欠点が
あることが分かった。
（１） 未硬化のまたは硬化の不十分な粒体は、取扱い
と貯蔵が困難で、粒体の劣化の原因となる。
（２） 水蒸気が凝縮すると水が形成され、粒体同志の
粘着の原因になり、硬化過程の末尾での硬化した粒体の
分離を妨げる。
（３） 粒体を水蒸気に直接接触させると、粒体に亀裂
を生ずる原因になり、粒体の最終強度をかなり低下させ
る。
従って、埋込材料を使用することは有利になるはずで
ある。ただし、そのような埋込材料は養生のための特定
の規準に合致しなければならない。
［課題を解決するための手段］ 本発明の基本の目的は、造粒した材料を30℃と100℃
との間の温度で硬化させる改良された方法を提供するこ
とである。
この目的は、本発明によって達成される。本発明は、
少なくとも、石炭生産物と褐炭から選ばれる材料の燃焼
で得られるフライアッシュと、バインダと、水とを混合
し、上記混合物の粒体を形成し、上記粒体を埋込材料の
中で加熱によって30℃と100℃との間の温度で硬化さ
せ、硬化した粒体を埋込材料から分離することによって
生産される硬化粒体の製造方法であって、上記埋込材料
が新しい粉体を形成するために使用され、または使用さ
れていない方法において、その方法は少なくとも、硬化
可能の粒体を硬化反応炉内で、少なくとも８％の水分吸
収能力を有するとともに水と接触するときに熱を発生す
る化合物を含まない、微細に粉砕した材料の中に埋め込
む工程を包含し、その際、30℃と100℃との間に含まれ
る値の温度に上昇させるとともにその温度を保持させる
ように、硬化反応炉内にあるときに粒体と埋込材料との
混合物の中に水蒸気を導入することによって、上記硬化
反応炉内の粒体と埋込材料との混合物に熱を供給し、埋
込材料と粒体との間の体積の比率は、0.2と１との間に
含まれていることを特徴としている。
［作用］ 本発明の方法においては、硬化反応炉内にある粒体と
埋込材料との混合物内に水蒸気を導入することによっ
て、熱を供給しなければならない点を強調すべきであ
る。粒体を、30℃と100℃との間に含まれる値の温度に
上昇させるに十分な温度の高温のフライアッシュとを接
触させる工程を含むような他の方法もあるが、それで
は、このような硬化粒体の実際的な使用の条件になる強
度特性に合致しない粒体ができる結果になる。
もし埋込材料と粒体との体積の比率が0.2より小さい
と、まぶし切れないことで十分な埋込ができず、強度の
不十分な粒体ができる。1.0より大きい比率では、この
工程で埋込材料の流動が生じ、全体をそのまま粒体の形
成に使用できなくなる。このことはエネルギーの損失を
意味し、埋込材料は粒体の形成に直接使用されず、貯蔵
の間に大気温に冷却して、本発明の方法におけるような
幾分かでも高温の粒体を形成するのに使用できない。
「少なくとも８％の水分吸収能力を有する埋込材料」
という表現は、その材料を使用する時点においてなおこ
の吸収能力を有していることを意味する。例えば、乾燥
状態で25％の吸収能力を有する埋込材料でも、使用時に
なお少なくとも８％の吸収能力を有していれば、湿った
状態でも使用することができる。
本発明の有利な具体例では、10％以上、好ましくは15
ないし25％の水分吸収能力を有するフライアッシュ材料
を、造粒工場と硬化反応炉との間の運搬設備で分配し、
粒体はこの間にフライアッシュの層の上に落下する。フ
ライアッシュと粒体との混合が完了したのち、粒体とフ
ライアッシュとが硬化反応炉内に入る。フライアッシュ
の存在によって未養生の粒体は破損することなく取扱う
ことができ、従って、変形することなく養生炉内に堆積
する。粒体を硬化させるために必要な温度、とくに30℃
と100℃との間に含まれる値の温度に上昇させるための
水蒸気は、凝縮しても、粒体より比表面積の大きい埋込
材料上に沈積することになる。水蒸気の凝縮によって放
散される熱は、伝熱によって粒体に移動するから、粒体
の表面では水蒸気の凝縮はほとんど起こらない。硬化の
完了後に粒体を埋込のフライアッシュから分離し、この
フライアッシュは混合工場に供給原料として送り返さ
れ、そこでは新しいフライアッシュ、石灰および水が加
えられる。この方法では、バインダとして石灰を使用す
るのが好ましく、この石灰は酸化カルシウムまたは水酸
化カルシウムとして加えられる。なお他のバインダとし
ては、水と混合すると水酸化カルシウムを生成する潜在
的に水硬性の成分も適切である。
本発明の方法では、埋込材料の層の上に粒体を供給し
て堆積させるのが非常に有利である。
埋込材料と粒体との混合物が硬化反応炉に入る前に
は、水蒸気の噴入から隔離されているのが有利である。
埋込材料と粒体との重量比率は、好ましくは、約0.3
から0.45であり、体積比率は約0.3から0.5、より好まし
くは約0.4である。
水蒸気の凝縮によって湿潤になった埋込材料は、湿潤
状態でのpHが好ましくは４以上である。
［具体例］ 図面は本発明の方法を実施するための装置を示す。こ
の装置は、バインダ供給容器２から送られるバインダと
しての石灰と、水供給容器３からの水と、フライアッシ
ュ供給容器１からのフライアッシュおよび供給容器４か
らの任意の他の成分とを混合するミクサ５を包含してい
る。
混合物はミクサ５から造粒機６に運ばれ、造粒機６で
形成された粒体７は無端ベルト８の上に堆積する。ベル
ト８はフライアッシュ９の形の埋込材料の層を支持して
おり、フライアッシュは配管10によって埋込材料の容器
11から供給される。無端ベルト８によって運搬中の混合
物には水蒸気を導入しないのが好ましい。
埋込材料９と粒体７との混合物は、周囲の大気に開放
されている硬化反応炉14内に送られる。水蒸気配管15に
よって、水蒸気供給器16からの水蒸気は反応炉14内の粒
体と埋込材料との混合物中に導入される。
図示されていないが、硬化反応炉14に入る前の混合物
に水蒸気供給器16からの水蒸気を供給してもよい。
硬化の後、スクリーン17によって粒体は埋込材料から
分離され、養生された粒体18はベルトによって貯蔵器に
送られ、フライアッシュである埋込材料はコンベイヤ19
を通ってミクサ５に運ばれる。
本発明のこの具体例は、図面に示すように、何らの無
駄な流失もなく硬化粒体を生成する可能性を提供する。
埋込材料すなわちフライアッシュが硬化ののちに粒体か
ら分離され、本方法の供給原料として直接使用される
と、このフライアッシュ内の熱もまた回収することがで
きる。
この硬化は30℃（華氏85度）以上、より好ましくは70
℃（華氏160度）以上で行われるのが有利である。
粒体の埋込材料に対する比率は、粒体45kg（100 lb）
に対して埋込材料としてのフライアッシュが９ないし45
kg（20〜100 lb）使用されるようにする。45kgの粒体に
はより好ましくは、14〜20kg（30〜45 lb）のフライア
ッシュを使用する。体積の比率は好ましくは0.3ないし
0.5であり、より好ましくは0.4である。
その他の成分としては、燃焼過程の残渣を使用するこ
とができ、それには、沈降した灰、流動床ボイラ（常圧
型、加圧型または循環型）からの灰、公共の廃棄物焼却
炉からの灰、廃物誘導燃料バーナからの灰、低位瀝青石
炭の燃焼からの灰、褐炭の灰、泥炭の灰があり、砂、石
膏、亜硫酸カルシウムまたは産業工程からの各種の無機
廃棄生成物等も使用できる。
埋込材料は、暖かいまたは冷たい乾燥フライアッシュ
からなるのがよいが、仮投棄場からの湿ったフライアッ
シュも使用することができる。凝縮する水蒸気をすべて
吸収する十分な吸収能力を有する物質であれば、または
硬化反応と干渉しないような物質であれば、他の埋込材
料を使用することもできる。
いずれの場合も、埋込材料は微細に粉砕してあって、
軟らかい粒体を覆い、粒体の間の空隙を充填するもので
なければならない。微細な粉砕とは、80％以上が1mmの
篩を通過するか、50％以上、好ましくは80％が250μｍ
の篩を通過する粒度分布を有することを意味している。
実施例Ｉ 石炭火力発電所で得られるフライアッシュ（水分吸収
能力20％）の50kg（110 lb）を、無機バインダとしての
生石灰2.8kg（6.2 lb）と水12.2kg（26.2 lb）と混合し
た。混合と造粒とをしたのちに、粒体を連続して供給さ
れる乾燥したフライアッシュの層の上に堆積させ、硬化
反応炉内で、4.5kg（10 lb）の粒体の試料を、90％が10
0μｍより小さい粒径のフライアッシュの1.8kg（4 lb）
と混合するようにした。自由なフライアッシュ中に埋め
込まれる粒体を130℃（華氏265度）の水蒸気を導入する
ことによって、湿った大気中で90℃（華氏195度）に加
熱した。そのとき水蒸気の凝縮で形成される湿ったフラ
イアッシュのpHは４以上であった。
さらに粒体の試料4.5kg（10 lb）を、埋込材料なしで
同様にして加熱した。16時間後に粒体の圧縮強度を測定
した。4.5kg（10 lb）のバッチごとに、直径８から10mm
（0.31から0.39インチ）の大きさの範囲の粒体20粒を選
んで、平行金属板の間で圧縮した。
フライアッシュ中に埋め込まれた粒体は、25kg（55 l
b）の平均圧縮強度を示し、埋込材料なしの粒体は、1.8
kg（4 lb）の平均圧縮強度を有していた。
実施例II 石炭火力発電所で得られたフライアッシュ50kg（110
lb）を水酸化カルシウム3.4kg（7.5 lb）と水9kg（20 l
b）と混合した。この混合物を造粒した。
粒体の4.5kg（10 lb）の１バッチを、乾燥フライアッ
シュ1.8kg（4 lb）内に埋め込み、 粒体の4.5kgの１バッチを、６％の水分を有する湿っ
たフライアッシュ1.8kg内に埋め込み、 粒体の4.5kgの１バッチは埋め込まれていない。
フライアッシュと粒体との混合物の中に130℃（華氏2
65度）の水蒸気を導入することによって、湿った大気中
で90℃（華氏195度）で16時間養生したのち粒体の圧縮
強度はそれぞれ、 乾燥フライアッシュに埋め込んだ粒体では 28kg（61 lb）、 湿ったフライアッシュに埋め込んだ粒体では 22.5kg（50 lb）、 埋め込まれていない粒体では 9kg（20 lb） であった。
実施例III 80kg（175 lb）のフライアッシュと、1.36kg（3 lb）
の石膏と、3.3kg（7.3 lb）の石灰の無機バインダと、2
0kg（44 lb）の水とのバッチを混合して粒体の6,750kg
（15,000 lb）のバッチを作った。
埋込粒体を硬化反応炉内に導入した。135℃（華氏275
度）の水蒸気を導入して温度を96℃（204度）に上昇さ
せた。その温度で18時間ののち、炉から排出した。篩を
通して埋込材料から粒体を分離した。８ないし10mm径の
粒体の平均圧縮強度は26.3kg（58 lb）であった。分離
したあとの埋込材料は、実施例Ｉのように、粒体を形成
するのに使用した。埋込材料として使用されるようにフ
ライアッシュから得られた粒体の圧縮強度は実施例Ｉの
値と差異が無かった。
実施例IV 実施例IIIを繰り返したが、石膏1.36kg（3 lb）に代
えて、石膏と煙道ガスの脱硫で得られる亜硫酸カルシウ
ムの混合物1.36kg、または、低位瀝青石炭の燃焼から得
られるフライアッシュ1.36kg、または、公共の廃棄焼却
炉からの灰1.36kgを加えた。
実施例IIIと同様の結果が得られた。
この実施例と前例では、フライアッシュと粒体の嵩密
度は約1.0であった。
実施例Ｖ 実施例IIを、嵩密度1.1を有するフライアッシュ50kg
（110 lb）に代えて、嵩密度1.6の沈降灰45kg（100 l
b）を使って繰り返した。粒体と埋込材料との体積の比
率は、前記の全実施例のときと同じく0.4である。
しかし、この実施例での重量の比率は0.6であった。
［発明の効果］ 本発明は、上述のように、少なくとも、石炭生産物と
褐炭から選ばれる材料の燃焼で得られるフライアッシュ
と、バインダと、水とを混合し、上記混合物の粒体を形
成し、上記粒体を埋込材料の中で加熱によって30℃と10
0℃との間の温度で硬化させ、硬化した粒体を埋込材料
から分離することによって生産される硬化粒体の製造方
法であって、上記埋込材料が新しい粒体を形成するため
に使用され、または使用されていない方法において、そ
の方法は少なくとも、硬化可能の粒体を硬化反応炉内
で、少なくとも８％の水分吸収能力を有するとともに水
と接触するときに熱を発生する化合物を含まない、微細
に粉砕した材料の中に埋め込む工程を包含し、その際、
30℃と100℃との間に含まれる値の温度に上昇させると
ともにその温度を保持させるように、硬化反応炉内にあ
るときの粒体と埋込材料との混合物の中に水蒸気を導入
することによって、上記硬化反応炉内の粒体と埋込材料
との混合物に熱を供給し、埋込材料と粒体との間の体積
の比率は、0.2と１との間に含まれているものであるか
ら、高温における粒状材料の硬化方法として、前述のよ
うな従来技術の諸欠点を解決することができるだけでな
く、次のような格別な作用効果を有している。
（１） 造粒した材料を適量の埋込材料中に埋め込むこ
とによって、新しい硬化粒体が形成され、取扱いと貯蔵
に適している。
（２） 分離した埋込材料が原材料側に再循環されて利
用可能であり、保有熱も有効である。
（３） 従って、埋込材料の保有する熱によって、水蒸
気だけから熱を供給することに比べて、硬化反応炉の効
率がよく、良好な粒体が得られ、かつその生産費が低
い。
（４） フライアッシュとバインダと水とを基本の材料
とするものでありながら、とくに圧縮強度に優れた硬化
材料が得られる。
（５） その他の工業技術においても、原料の選択範囲
が広く、乾湿条件に自由度が高い。また、特殊な材料を
使用せず、製造装置も簡単であり、生産費が低廉であ
る。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の具体例を説明するブロックフローダイア
グラムである。 １……フライアッシュ、２……石灰、３……水、４……
その他の成分、５……ミクサ、６……造粒機、７……粒
体、８……ベルト、９……フライアッシュ、10……配
管、11……埋込材料の容器、14……硬化反応炉、15……
配管、16……水蒸気供給器、17……スクリーン、18……
ベルト、19……コンベイヤ。 （参照番号は容器と内容物とを同一に示す。）

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも、石炭生産物と褐炭から選ばれ
    る材料の燃焼で得られるフライアッシュと、バインダ
    と、水とを混合し、上記混合物の粒体を形成し、上記粒
    体を埋込材料の中で加熱によって30℃と100℃との間の
    温度で硬化させ、硬化した粒体を埋込材料から分離する
    ことによって生産される硬化粒体の製造方法であって、
    上記埋込材料が新しい粒体を形成するために使用され、
    または使用されていない方法において、その方法は少な
    くとも、硬化可能の粒体を硬化反応炉内で、少なくとも
    ８％の水分吸収能力を有するとともに水と接触するとき
    に熱を発生する化合物を含まない、微細に粉砕した材料
    の中に埋め込む工程を包含し、その際、30℃と100℃と
    の間に含まれる値の温度に上昇させるとともにその温度
    を保持させるように、硬化反応炉内にあるときの粒体と
    埋込材料との混合物の中に水蒸気を導入することによっ
    て、上記硬化反応炉内の粒体と埋込材料との混合物に熱
    を供給し、埋込材料と粒体との間の体積の比率は、0.2
    と１との間に含まれていることを特徴とする高温におけ
    る粒体の硬化方法。
  2. 【請求項２】硬化方法の過程において、埋込材料の層の
    上に堆積した粒体が供給されることを特徴とする請求項
    １記載の粒体の硬化方法。
  3. 【請求項３】微細に粉砕された埋込材料と硬化可能の粒
    体との混合物が硬化反応炉内に供給され、硬化反応炉に
    入る前には水蒸気が噴入されていないことを特徴とする
    請求項１記載の粒体の硬化方法。
  4. 【請求項４】粒体は、70℃と100℃との間の温度で養生
    することを特徴とする請求項１記載の粒体の硬化方法。
  5. 【請求項５】埋込材料と上記粒体との間の体積の比率
    は、0.3から0.5の間、好ましくは約0.4であることを特
    徴とする請求項１記載の粒体の硬化方法。
  6. 【請求項６】フライアッシュと、硬化反応用の追加の熱
    源として役立つ高温のフライアッシュと、および湿った
    フライアッシュまたはこれらの組合せが埋込材料として
    使用されることを特徴とする請求項１記載の粒体の硬化
    方法。
  7. 【請求項７】埋込材料は少なくとも10％、好ましくは15
    〜25％の水分吸収能力を有することを特徴とする請求項
    １記載の粒体の硬化方法。
  8. 【請求項８】湿った埋込材料のpHは、４以上であること
    を特徴とする請求項１記載の粒体の硬化方法。
  9. 【請求項９】バインダは、水を加えた酸化カルシウム、
    水酸化カルシウム、石灰乳、およびセメントの群から選
    ばれることを特徴とする請求項１記載の粒体の硬化方
    法。
  10. 【請求項１０】粒体は、少なくとも、石灰、フライアッ
    シュ、水および砂の混合物、少なくとも、石灰、フライ
    アッシュ、水および他の燃焼生成物の混合物、石灰、フ
    ライアッシュ、石膏および水の混合物、から選ばれる組
    成物から生成されることを特徴とする請求項１記載の粒
    体の硬化方法。
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