JPH1192191A - 軽量骨材の製造方法 - Google Patents
軽量骨材の製造方法Info
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Abstract
人工軽量骨材よりも軽量な、絶乾比重が1.25以下の
人工軽量骨材を簡単且つ確実に製造する方法を提供す
る。 【解決手段】 石炭灰を分級機1で分級して、粒径10μ
m以下の微粒子の占める重量割合が15%以下である粗
粉とし、この粗粉を造粒物とし、この造粒物を自燃焼成
式の焼成機12により焼成して絶乾比重が1.25以下
の軽量骨材とする。絶乾比重が1.25以下とするため
に、必要に応じて、所定量以下の低比重剤及び/又は発
泡化剤を石炭灰に添加する。
Description
ンクリートの骨材に適用される人工軽量骨材を製造する
製造方法に関し、特には頁岩を原料とする人工軽量骨材
よりも軽量な絶乾比重が1.25以下の軽量骨材の製造
方法に関する。
効利用技術の一つとして軽量コンクリートの骨材に適用
される人工軽量骨材を製造する方法が実用化されてい
る。この石炭灰を利用した人工軽量骨材の製造方法は、
石炭灰に水を混合し、パン型ペレタイザを用いて粒径5
〜15mmの生ペレットを造粒し、これを焼成して絶乾比
重が1.30〜1.38の製品骨材を製造している。
S−A5002に規定されており、軽量化の指標となる
絶乾比重はM種で1.0〜1.5に設定されている。し
かし、現在、市販されている人工軽量骨材の主体は頁岩
を原料とするもので、その絶乾比重は1.27〜1.3
5であるため、石炭灰から製造する人工軽量骨材は頁岩
を原料とするもの以上の品質が要求され、とりわけ、絶
乾比重が重視されている。
加熱することにより頁岩内部の有機物が燃焼して発泡す
る現象を利用して製造される。これに対して、石炭灰を
原料とする場合は、灰中に含有される未燃カーボン分の
消失とブレーン比表面積の規定による空隙により軽量化
を図っている。
によると、ブレーン比表面積が2000〜3800cm
2 /gである粗粉が80%以上である原料を用い、焼成
条件を適切にすると、絶乾比重が1.23〜1.36で
ある人工軽量骨材が得られると報告している。
62−256746号公報のブレーン比表面積の制御で
得られる人工軽量骨材の絶乾比重は1.30前後であっ
て、絶乾比重が全ての製品で1.25以下のものを得る
ことは極めて困難であった。
よると、空洞形成材又は空洞形成材と石炭灰の混合物を
造粒核とし、その表層に好ましくはブレーン比表面積4
000cm2 /g以上の石炭灰を被覆した2層造粒物を
焼結し、ブレーン比表面積が大きな細粒であっても、比
重が低い範囲にシフトした絶乾比重1.10〜1.35
の人工軽量骨材が得られることを報告している。しかし
ながら、2層造粒物とするための工程が複雑になる。ま
た、特開平7−232942号公報によると、ブレーン
比表面積4000cm2 /g以上の石炭灰80重量%を
含有する細粉原料を用い、ロータリーキルンを用いる特
殊焼成によると、比重が低い範囲にシフトした絶乾比重
1.10〜1.35の人工軽量骨材が得られることを報
告している。しかしながら、ロータリーキルンによる焼
成は、水平方向に移動する火格子を用いる通常の自燃焼
成に比較して消費燃料が多くなる。
にするために、何が必要かを実験研究するなかでなされ
たものであり、石炭灰の分級において、ブレーン比表面
積制御ではなく、特定粒径の細粒の占める割合を制御す
る粒径制御が重要であるという知見を得て本発明を完成
したものである。
合に頁岩を原料とする人工軽量骨材よりも軽量な、絶乾
比重が1.25以下の人工軽量骨材を簡単且つ確実に製
造する方法を提供することを目的としている。
項1の発明は、石炭灰を分級して、粒径10μm以下の微
粒子の占める重量割合が15%以下である粗粉とし、こ
の粗粉を造粒物とし、この造粒物を焼成して絶乾比重が
1.25以下の軽量骨材とする人工軽量骨材の製造方法
である。また、石炭灰を分級して、粒径10μm以下の微
粒子の占める重量割合が15%以下である粗粉とし、こ
の粗粉100重量部に対して40重量部以下の低比重剤
を添加して混合し、この混合物を造粒物とし、この造粒
物を焼成して絶乾比重が1.25以下の軽量骨材とする
人工軽量骨材の製造方法である(請求項2)。請求項2
において、前記低比重剤として、流動床ボイラー灰、下
水汚泥焼却灰、建設泥土、重油灰の少なくとも何れか1
つの廃棄物を用いる(請求項3)。また、石炭灰を分級
して、粒径10μm以下の微粒子の占める重量割合が15
%以下である粗粉とし、この粗粉100重量部に対して
20重量部以下の発泡化剤を添加して混合し、この混合
物を造粒物とし、この造粒物を焼成して絶乾比重が1.
25以下の軽量骨材とする人工軽量骨材の製造方法であ
る(請求項4)。請求項4において、前記発泡化剤とし
てパーライト、シラス、ゼオライト等の発泡性を有する
鉱物および石膏の少なくとも何れか1つを用いる(請求
項5)。また、石炭灰を分級して、粒径10μm以下の微
粒子の占める重量割合が15%以下である粗粉とし、こ
の粗粉100重量部に対して40重量部以下の低比重剤
を添加するとともに、前記粗粉に対して20重量部以下
の発泡化剤を添加して混合し、この混合物を造粒物と
し、この造粒物を焼成して絶乾比重が1.25以下の軽
量骨材とすることを特徴とする人工軽量骨材の製造方法
である(請求項6)。請求項6において、前記低比重剤
として、流動床ボイラー灰、下水汚泥焼却灰、建設泥土
の少なくとも何れか1つを用い、前記発泡化剤としてパ
ーライト、シラス、ゼオライト等の発泡性を有する鉱物
および石膏の少なくとも何れか1つを用いる(請求項
7)。なお、請求項1〜7のいずれかにおいて、前記分
級は、風選によるものであり、前記焼成は、自燃焼成に
よるものである(請求項8)。
微粒子に着目したのは、粗粉中の細粉が多いと、細粉が
粗粉の間に入り込んで、空隙を埋めるからである。この
ように空隙を埋める細粉は、粒径10μm以下のものであ
るということを実験で確かめた。粒径10μm以内の細粉
の量が絶乾比重に大きな影響を及ぼし、粒径10μmを越
える細粉の量を規定しても絶乾比重はそれほど変化しな
い。また、石炭灰を分級する際の分級効率は粒径10μm
を越えると粗粉回収効率が低下し、細粉と粗粉と分けら
れなくなるからである。特に石炭灰の場合、細粉はJI
S灰として販売できるので、粗粉と細粉との選別比率
は、5割±2割以内とするためには、粒径10μm以下の
微粒子で分ける必要がある。
たのは、粗粉の間の空間を細粉が埋めるのを阻止して、
絶乾比重の低下に寄与するためには、15%以下にする
必要があることを実験で確かめたからである。15%以
下、好ましくは10%以下に制限すると、絶乾比重の低
下が認められる。
が15%以下である粗粉を得るための分級の仕方として
は、空気分級機による風選を用いることができる。
ラー灰や一般産業微粉炭ボイラー灰の如き微粉炭ボイラ
ー灰である。この微粉炭ボイラー灰も種々の性状を有し
ており、ある微粉炭ボイラー灰は粒径制御だけで絶乾比
重が1.25以下になるが、他の微粉炭ボイラー灰は粒
径制御だけでは絶乾比重が1.25を越える場合があ
る。そのような場合には、焼成後の比重が石炭灰の比重
より軽くなる低比重剤を石炭灰に混ぜて用いる。
原料である石炭灰よりも軽い物質あるいは燃焼して焼失
する成分が含有されている物質であればなんでも用いら
れる。普通の低比重剤には、もみがら、おがくず、シュ
ートくず、バカス、石炭粒、コークス粒、木炭粒、木
屑、破砕紙が知られている。このような低比重剤が入手
の安定性に欠けること、及び入手にコストが掛かること
から、本発明では、廃棄物として埋め立て処分される流
動床ボイラー灰、下水汚泥焼却灰、建設泥土、重油灰の
いずれか一つ以上であって残留炭素を含むものを有効利
用するものが好ましい。下水汚泥焼却灰は、下水処理場
で発生する汚泥物を燃焼した際に発生する残留物であ
り、建設泥土は、建設および土木工事で発生する土砂を
主体とする廃棄物である。流動床ボイラー灰は、流動床
ボイラー灰で燃焼された石炭の残留物であり、重油灰は
重油を燃焼した際に発生する残留物である。特に流動床
ボイラー灰はそれ単独では軽量骨材にならず、石炭灰よ
り残留炭素が多いことから、石炭灰を混ぜて絶乾比重を
下げるのに適している。ただし、石炭灰100重量部に
混ぜる流動床ボイラー灰等の廃棄物系低比重剤は、40
重量部を限度として混合する。40重量部を越えると、
圧潰強度の低下によって焼成時の歩止まり率が悪化する
とともに、絶乾比重の低下が少なくなるからである。
て、発泡化剤を混合して絶乾比重が1.25以下を確保
することもできる。発泡化剤としては、パーライト、シ
ラス、ゼオライト等の発泡性を有する鉱物および石膏の
少なくとも何れか1つ以上である。シラス、パーライ
ト、ゼオライトは天然に産する鉱物であり、石膏は工業
製品または脱硫工程で発生するもの、いずれを用いても
よい。発泡化剤は上記材料に限定されるものではなく、
800℃以上の高温域において発泡性を発現するもので
あればよい。ただし、石炭灰に混ぜる発泡化剤は、石炭
灰又は石炭灰と低比重剤の100重量部に対して20重
量部を限度とする。20重量部を越えても、絶乾比重の
低下が認められなくなるからである。
いる自燃焼成式の炉が使用される。熱効率に優れ、大量
の人工軽量骨材が得られるからである。なお、前述した
石炭灰、低比重剤、発泡化剤に加えて焼成時の自熱を補
助するための燃料として微粉炭を加えることもできる。
テム例を図1に基づいて説明する。11は分級機であ
る。この分級機は回転体を有する構造であり、粉体の各
粒子を回転させて各粒子に回転流による遠心力と空気流
による抗力を与えることができるので、粗粒子は遠心力
によって回転体の外へ飛ばし、微粒子は空気とともに回
転体内部へ送り込み、両者を選別することができるもの
である。このような空気分級機を使用すると、石炭灰を
粒径10μm以下の微粒子の占める重量割合が15%以下
である粗粉と、その他の細粉に分級することができる。
剤、発泡化剤、微粉炭を収容するホッパーで、ホッパー
1から石炭灰、必要に応じて、ホッパー2から低比重剤
を、ホッパー3から発泡化剤を、ホッパー4から微粉炭
を混練機5に供給する。混練機5で水5’を注水して石
炭灰もしくは石炭灰と微粉炭、または、石炭灰と微粉炭
および低比重剤と発泡化剤の少なくとも何れか一方との
混合物を混練する。この混合物を解砕機6にて解砕した
後、ベルトフィーダー7で一定量を供給しながら、パン
型造粒機8で粒径 5〜15mmの生ペレットに造粒する。
−焼成−冷却工程を経て焼結が行われる。実際の運転で
は連続運転が行えるように、図1にあるように火格子を
用いる自燃焼成式の直線型移動焼成機12が用いられ
る。
A)に移動する無端状の火格子21と、この火格子21
の上方に設けられる乾燥・予熱炉22、着火炉23、及
び、焼結・保熱炉24を有している。また、上端が火格
子21に向かって開口するウインドボックス25が設け
られ、このウインドボックス25の下端は排気ダクト2
6を通してブロアー27の吸い込み側に連結されてい
る。上記各炉22,23,24には高熱空気を送り込む
熱風管28が接続されている。
子21の上に生ペレットを定量供給し、この生ペレット
が火格子21に伴って移動し、各炉22,23,24を
通過するときに、熱風管28から高熱空気が供給され、
これがブロアー27により生ペレットの下方に向かって
吸引される(図中矢印B)。なお、生ペレットの床用と
して焼結ペレットが敷かれる。そして、この高熱空気に
より焼成が行われる。詳しくは、乾燥・予熱炉22によ
り生ペレットの乾燥が行われ、次いで、着火炉23で乾
燥ペレット中の未燃炭が着火する。更に、焼結・保熱炉
24により乾燥ペレット中の未燃炭の燃焼が下方へ移行
し、全体の焼結が完了し、焼結ペレットが形成される。
焼結・保熱炉24の下流は冷却ゾーン29となってい
る。この冷却ゾーン29では、ブロアー27の吸い込み
空気の一部を焼結ペレットの層中を下方(図中矢印C)
に向かって通過させ、焼結ペレットを冷却する。冷却さ
れたペレット塊は、シュート30を経てクラッシャ31
に送り込まれて分離され、分離されたペレットは篩機3
2で所定形状の製品ペレットにふるい分けられ、軽量骨
材になる。
た。空気分級機を用いて分級した石炭灰をホッパ1に入
れた。必要に応じて、ホッパ1から石炭灰、ホッパ2か
ら低比重剤、ホッパ3から発泡化剤、ホッパ4から微粉
炭を、混練機5に供給する。混練機5で水を注水して石
炭灰もしくは石炭灰と微粉炭、または、石炭灰と微粉炭
及び低比重剤及び発泡剤のいずれか一方と混合物を混練
する。この混練物を解砕機6で解砕した後、ベルトフィ
ーヒダー7で一定量を供給しながら、パン型造粒機8で
粒径5〜15mmの生ペレットを造粒する。ここで得ら
れた生ペレットを焼成鍋9に充填し、乾燥−着火−焼成
−冷却工程を経て焼結を行う。この焼結に当たっては、
焼成鍋9に前もって焼結ペレットを投入して50mmの
厚みで敷きつめて床敷とし、ついでその上へ前記生ペレ
ットを装填し、150〜300mm厚さに充填する。そ
して、焼成鍋9の下方より吸引ブロワ10から空気を吸
引しつつ300〜500℃の熱風で乾燥後、造粒物表層
を着火(着火温度900〜1200℃)させた後、20
0〜300℃の熱風を供給し焼結させると製品(人工軽
量骨材)が得られる。なお、骨材物性の絶乾比重および
吸水率はJIS-A-1135に、強熱減量はJIS-R-5202に、圧潰
強度はJIS-M-8718に準じて評価した。
1に示す。一般産業微粉炭ボイラー灰であるCl灰原粉
および火力発電所微粉炭ボイラー灰であるSl灰原粉を
分級し、それぞれCl灰粗粉、Cl灰細粉、Sl灰粗
粉、Sl灰細粉を得た。また低比重剤として用いた流動
床灰と下水汚泥焼却灰、又発泡化剤として用いたパーラ
イトの性状も合わせて表1に示す。
粉を使って調べた結果を図2に示す。図によると、10
μm以下の粒子の含有割合を例えば10%と規定した場
合、粗粉回収率は57.5%となって、原粉の半分強が
粗粉となり、原粉の半分弱が細粉となって、粗粉と細粉
の割合が適切である事が判る。其れに対して20μm以
下の粒子の含有割合を例えば10%と規定した場合や3
0μm以下の粒子の含有割合を例えば10%と規定した
場合は、粗粉の回収率が低くなって、細粉の回収率が高
くなり過ぎ、不適切であることが判る。
との関係を同じくC1灰原粉及びS1灰原粉を使って調
べた結果を図3に示す。図によると、C1灰原粉及びS
1灰原粉の両方において、絶乾比重の低下が認められる
のは、10μm以下の粒子の含有割合を15%以下であ
り、特に10%以下に於いて低下の割合が顕著である事
が判る。
は、絶乾比重が1.25以下になっていない。そこで、
低比重剤としての流動床ボイラー灰の添加による性状変
化を調べた結果を図4に示す。100重量部の石炭灰に
対して、5重量部の流動床ボイラー灰を添加した。絶乾
比重が0.01低くなっており、圧潰強度の低下も見ら
れない。絶乾比重1.25以下とするためには、15重
量部程度の流動床ボイラー灰を混ぜると良いことが判
る。
C1灰にどこまで流動床ボイラー灰を混合できるかを調
べた結果を図5〜6に示す。図5によると、流動床ボイ
ラー灰の添加率が約30重量%(40重量部)を越える
と、歩止まり率が低下する事が判る。歩止まり率を低下
させないためには、30重量%を限度とすることが好ま
しい。図6によると、流動床ボイラー灰の添加率が40
重量%(67重量部)を越えると、絶乾比重の低下が認
められなくなる。以上の結果から、石炭灰100重量部
に対する流動床ボイラー灰の添加率は40重量部以内が
限度となる。
合の絶乾比重の変化を調べた結果を図7に示す。発泡化
剤としてパーライトを用いた。100重量部の石炭灰に
対してパーライトの添加量が10重量部までは絶乾比重
が低下している。ただし、パーライトの添加量が20重
量部を越えると、強度が低下する。なお、順調に絶乾比
重が低下するのは8重量部までであり、好ましくは8重
量部まで添加する。
具体例を実施例1を比較例1と対比して以下に説明す
る。
炭ボイラー灰)60重量%+流動床ボイラー灰10重量
%+下水汚泥焼却灰30重量%〕の100重量部に対し
て+パーライト3重量部の添加したものである。圧潰強
度76.3kg/P、絶乾比重1.21、強熱減量0.
25%であった。
ボイラー灰)40重量%+流動床ボイラー灰30重量%
+下水汚泥焼却灰30重量%〕の100重量部に対して
+パーライト20重量部の添加したものである。圧潰強
度10.0kg/Pとペレット強度が弱すぎた。
の製造法によれば、石炭灰から絶乾比重1.25以下の
人工軽量骨材を製造し得るようになり、この製品は頁岩
を原料とする製品(絶乾比重1.25〜1.35)より
も軽量であり品質として優れている。また、石炭灰の分
級条件も適切であり、石炭灰のうち細粉をJIS灰とし
て販売でき、粗粉を人工軽量骨材に利用することの割合
が適切になる。粒度による分級だけでは、絶乾比重1.
25以下にできない石炭灰においては、低比重剤及び/
又は発泡化剤を添加して、比重調整するが、低比重剤に
は廃棄物系を用いて有効利用を図り、発泡化剤の使用比
率はできるだけ抑えることができる。焼成も、火格子を
用いた直線移動焼成炉を用いるので、大量生産に向いて
いる。
ーを示す図である。
係を示す図である。
を示すグラフ図である。
示す図である。
変化を示すグラフ図である。
変化を示すグラフ図である。
を示す図である。
ある。
Claims (8)
- 【請求項1】 石炭灰を分級して、粒径10μm以下の微
粒子の占める重量割合が15%以下である粗粉とし、こ
の粗粉を造粒物とし、この造粒物を焼成して絶乾比重が
1.25以下の軽量骨材とする人工軽量骨材の製造方
法。 - 【請求項2】 石炭灰を分級して、粒径10μm以下の微
粒子の占める重量割合が15%以下である粗粉とし、こ
の粗粉100重量部に対して40重量部以下の低比重剤
を添加して混合し、この混合物を造粒物とし、この造粒
物を焼成して絶乾比重が1.25以下の軽量骨材とする
人工軽量骨材の製造方法。 - 【請求項3】 前記低比重剤として、流動床ボイラー
灰、下水汚泥焼却灰、建設泥土、重油灰の少なくとも何
れか1つの廃棄物を用いる請求項2に記載の人工軽量骨
材の製造方法。 - 【請求項4】 石炭灰を分級して、粒径10μm以下の微
粒子の占める重量割合が15%以下である粗粉とし、こ
の粗粉100重量部に対して20重量部以下の発泡化剤
を添加して混合し、この混合物を造粒物とし、この造粒
物を焼成して絶乾比重が1.25以下の軽量骨材とする
人工軽量骨材の製造方法。 - 【請求項5】 前記発泡化剤としてパーライト、シラ
ス、ゼオライト等の発泡性を有する鉱物および石膏の少
なくとも何れか1つを用いる請求項4に記載の人工軽量
骨材の製造方法。 - 【請求項6】 石炭灰を分級して、粒径10μm以下の微
粒子の占める重量割合が15%以下である粗粉とし、こ
の粗粉100重量部に対して40重量部以下の低比重剤
を添加するとともに、前記粗粉100重量部に対して2
0重量部以下の発泡化剤を添加して混合し、この混合物
を造粒物とし、この造粒物を焼成して絶乾比重が1.2
5以下の軽量骨材とすることを特徴とする人工軽量骨材
の製造方法。 - 【請求項7】 前記低比重剤として、流動床ボイラー
灰、下水汚泥焼却灰、建設泥土の少なくとも何れか1つ
を用い、前記発泡化剤としてパーライト、シラス、ゼオ
ライト等の発泡性を有する鉱物および石膏の少なくとも
何れか1つを用いる請求項6に記載の人工軽量骨材の製
造方法。 - 【請求項8】 前記分級は、風選によるものであり、前
記焼成は、自燃焼成によるものである請求項1〜7のい
ずれかに記載の人工軽量骨材の製造方法。
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JP24667197A JP3892545B2 (ja) | 1997-09-11 | 1997-09-11 | 軽量骨材の製造方法 |
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