JPS5918344B2 - フライアツシユ造粒物の焼結法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はフライアツシュ造粒物の焼結法に関し、特に焼
結条件を確立することによって焼結製品の品質を均一化
し且つ向上させる方法に関するものである。

各種ボイラー、加熱炉、焼却炉等から発生する排ガス中
には微細な粉塵（フライアッシュ）が大量に含まれてい
るが、エネルギー源の転換に伴なって石炭焚きへの切り
替えが進んでいくと、フライアッシュの発生量は飛躍的
に増大するものと予測される。

この様なフライアッシュは電気集塵機等によって回収さ
れているが、有効利用を図る為ｌとこれを造粒・焼結し
て人工軽量骨材とする方法が実用化されている。

即ちフライアッシュには元々若干の未然炭材が含まれて
いるが、必要により可燃性炭素材（石炭やコークスの微
粉）を加え、バインダー（水）と共に混練造粒して生ベ
レットとし、これを移動火格子上に装入して搬送しなが
ら乾燥、予熱着火、焼結、保熱及び冷却して人工軽量骨
材とするものである。

第１図はこの様な焼結の手順を示す説明図で、ホッパー
１３には製品（焼結済み）骨材２を装入し、ホッパー１
６には生ベレット１を装入しておき、矢印方向へ回動す
るパレット状の移動火格子３上へ積層する。

尚製品骨材２は床敷として供給されるものであり、生ペ
レット１はホッパー１６によらず造粒後直ちに装入する
こさもある。

こうして形成された原料層は火格子の移動ζこつれて図
面の左から右へ順次移送さね、乾燥・予熱炉４、点火炉
５及び焼結・保熱炉６を通って焼結を受け、冷却ゾーン
１に至って十分冷却され製品骨材となる。

尚生ペレツト１等を搬送する上側火格子の下部には、ウ
ィンドボックス８が搬送方向ｌこ沿って緻細配置されて
おり、該ウィンドボックス８の下側細径部は、返送側（
下側）火格子を避ける為に紙面貫通方向へ偏向し、排気
ダクト９に開口して接続される。

ダクト９内はブロワ−１０によって排気されており、そ
の吸引気流の為に上記原料層には上から下へ通り抜ける
吸引気流が形成される。

従って各戸４，５，６の上部に高熱空気導入管を接続し
ておくと、夫々の炉内には高熱空気が導入され、原料層
の間をぬって下降しウィンドボックス８中へ排出される
。

即ち生ペレットは５〜２５ｍｍφの球型であるから原料
層内の通気抵抗は比較的少なく上から下へ通り抜ける下
降気流が簡単に形成される。

尚排気ダクト１０内に落下してきた生ペレットの崩壊物
等はシュート１１を通してコンベア１２上に落下して捕
集さね、一般には生ペレツト造粒原料として返送し再利
用される。

尚１４はダンパー、１８は駆動スプロケットを夫夫示す
。

この様な焼結法に対し、粉鉱石を２〜５門φ程度のミニ
ペレットとして焼結することにより高炉装入原料（こす
るという技術が確立されている。

しかし粉鉱石ペレットの焼結法に比べると、フライアッ
シュペレットの焼結を行なうに当っては、次の様な相違
点に考慮を払う必要がある。

（１） フライアッシュの生ペレットではシリカやア
ルミナ等の高融点無機物質が主体であり金属類の焼結に
比し、適正な焼結条件を設定し難い。

（２）人工軽量骨材の製造を目的とするものであるから
反応性物質を添加しておらない。

（３）焼結鉱では炭材としてコークスプリーズを使うが
、フライアッシュでは揮発分の多い微粉炭を使う。

（４）粒径が大きく、着火時に粒子表面でバースティン
グ（ｂｕｒｓｔｉｎｇ：はじけや割れ）を起こし易い。

（５）同上の理由により、粒子内部迄十分に焼結を進行
させることが困難である。

上記の様な相違があるから、粉鉱石焼結法における各種
条件をそのまま踏襲して適用するについては問題があり
、フライアツシュ造粒物の焼結に関する独自の条件を確
立する必要があった。

本発明はこの様な事情に着目してなされたものであって
、移動火格子上への生ペレットの装入から焼結の完了に
至る迄の操業条件の確立を目的とするものである。

そして特に火格子上での層高、予熱（乾燥）条件、着火
条件及び保熱条件に注目して検討を重ねた結果、 ■ 生ペレットの層高を１５０〜４００Ｍとし、■ 予
熱に際しては３０００〜６０００粘／ｒｒ？・分の熱量
を１〜５分与え、 ■ 着火に際しては１００００〜３ｏＯｏｏｕ、／−・
分の熱量を２〜４分与え、 ■ 保熱に際しては１０００〜５０００ＫＣａＩ／Ｒ・
分の熱量を２〜１０分与える。

という各条件を全て守った場合には、焼結むらの無い、
しかも商品質の人工軽量骨材が得られるとの結論に到達
し本発明を完成するに至った。

一般にフライアッシュは２００メツシユ以下の微粉を指
すことが多く、これに石炭の微粉を加えて自然性のある
生ペレットにしている。

そしてこの生ペレットは、第１図において述べた如く床
敷上に積層さへ゛上方部から空気を受は入れつつ着火燃
焼される。

その結果まず最上層部のペレットが燃焼を開始し、燃焼
層は順次下層側へ移行する。

即ち上層部のペレットは着火された後、上方から次々と
送られてくる空気にさらされるが、元々熱の蓄積が悪い
為燃焼の進行が阻害され、多少予熱された空気を送り続
けても燃焼が不十分であり未燃分を内在させたままで焼
結完了点に至ることがある。

これに対し中層部から下層部にかけて存在するペレット
は、上層部で生成された燃焼熱を十分に受け、父上層部
を通過して高熱となった空気に接触するので十分に燃焼
が進行し、未燃分の殆んどない高強度の燃焼体が得られ
易い。

即ち積層物の下方側へ行くほど燃焼体としての強度が向
上するが、その為にはある程度の層高を形成しておくこ
とがぜひ必要である。

本発明者等はこの様な観点から研究を行ない、積層する
生ペレットの層高としては、少なくとも］ ５０ｒａｎ
以上とすることが必要であるとの知見を得た。

即ち１５０ｗｒＬ未満であると強度の低いペレットしか
製造されず、人工軽量骨材として使用するのに難がある
。

他方４００ｒｒｒｍを越える層高にすると、最下層側に
おいて過剰焼結状態を生じ融着団塊物の発生を招くので
、４００ｒｒａｎを上限と定めた。

尚これらの層高を定めるに当っては、床敷の厚さを除い
て決定すべきである。

生ペレットは２０％近い水分を含むものであるから、移
動火格子上においてそのまま着火し、いきなり高温にす
ると、水分の急激な蒸発によってペレット表層部、時に
は内部こと至る崩壊現象が惹起される。

従って着火に先だって予熱し、水分を緩やかに蒸発させ
ておくことが必要である。

水分を十分に蒸発させる為の予熱温度表しては、少なく
とも１５０℃程度に保持する必要があり、その様な条件
を与える為には、３０００〜６０００＆ｔｌ／ｌｒ？・
分の熱量を１〜５分間与えなければならなＧ）。

上記熱量を５分超与えると、予熱部の温度が２５０℃を
越え、もはや予熱とは言えず急激乾燥による表層部や深
層部での割れが多発し所期の目的を達成するこ七はでき
ない。

従ってもつとも好ましいのは、はじめ３０００Ｋｃａｌ
／ｒｒ？・分程度の熱量を与えて予熱を開始し、徐々に
熱量を高めて６０００ Ｋｒ１ｒ／ｍ・分に到達して次
の着火に備えることが好ましいが、その場合においても
全予熱時間が５分を越える様では生産性が低下し、且つ
格別の熱源を別途準備しなければならないという不利益
がある。

こうして乾燥されたペレットは着火部に至るが着火段階
で与えられる熱量が不足すると、焼結が上層から下層へ
移行していく過程で自然消火することがあり、逆に過大
な熱量が与えられるさ、ペレット間の融着や団塊化が頻
発する恐れがある。

この様なところから適正熱量を設定する必要が生じ、種
々検討の結果１．００００〜３００００Ｋｃａｌ／ｍ２
・分の熱量を２〜４分与えるのが至当であるとの結論に
到達した。

この様な熱量を与えると乾燥ペレットの表層温度を９０
０〜１２００℃の範囲で制御することが可能となり、内
装炭材の着火にとって効果的な条件が得られることとな
った。

通常の粉鉱石焼結法では、移動火格子上で着火した場合
、特別の保熱を行なわなくとも焼結が進行するものであ
って、せいぜい表層強度を高める為に短い保熱炉を設け
る程度である。

これは粉鉱石焼結に供される生ペレットが極めて小さく
水分も５〜７係と低いため、中心部迄の燃焼が短時間の
うちに完了するからである。

しかしフライアッシュの生ペレットは前述の如く大径で
水分も多いので、中心部迄焼結を進行させる為にはある
程度の時間が必要であり、且つその間に熱量の補給を行
なってやることも必要である。

その為着火後のペレット表面に対して熱風を送給するが
、適正な保熱条件は１０００〜５０００Ｋｃａｌ／−分
の熱量を少なくとも２分与えることによって確保される
ことが分った。

尚ペレット層全体に亘って十分焼結を完了する為には、
保熱の時間長さを５〜１０分とすることが推奨されるの
で、その間連続して上記熱量を与えておけば更に好適な
結果を得ることができる。

尚上記の様な保熱環循下では、ペレット表層の温度は３
００〜４００℃になっており。

この様な高温を保持することによってはじめて表層部の
焼結を６部にまで至らせることが可能になる。

本発明は上記の如〈実施されるので、ペレットのバース
ティングが防止されると共に、上層から下層に亘って均
一な焼結を行なうことができ、焼結むらの無い高品質の
焼結製品が安定して生産される様になった。

次に種々の観点から行なった実施例を明らかにする。

実施例 １ フライアッシュ（−３２５メツジュニア０％）に同粒度
の微粉炭を５％になる様に加え、更に水をバインダーと
して加えた後、パン型造粒機によって平均粒径１２邑水
分率１７係の生ペレットを製粒した。

これを第１表に示す層高になる様に移動火格子上へ装入
し、５０００Ｋｃａｌ／？７１２・分の熱量を２分間与
えて予熱した後、１６０００Ｋｃａｌ／靜−分の熱量を
２分間与えて着火し、焼結を行なった。

焼結製品の物性を層高の違いによって比較したところ、
第２図ｔこ示す様な結果が得られた。

尚第２図において粉率とは、焼結完了製品中に５闘以下
のもの（人工軽量骨材としてのＪＩＳ規格を外れるもの
）の比率を言う。

又未燃炭素量は上記規格において１チ以下と定められて
いる。

圧潰強度は５調超の製品から融着団塊物を除き、縮分後
のペレットについて測定した結果を示す。

図に示す様に、層高が１５０ｍ以下のものは、焼結不十
分の為に圧潰強度が低く、層高を上げていくにつれて圧
潰強度も向上するが、４００ｍを越えると上層部と下層
部の間における焼結むらが顕著になり、一方において粉
率が向上しながら他方において融着団塊物が激増してい
る。

従って融着団塊物を除いた製品の圧潰強度が急激に低下
傾向を示す様になった。

尚４００１ｒｔ１ｒＬ超において未燃炭素分が多いのは
焼結時間帯の間に全部の焼結が完了せず、下層部のベレ
ットが焼結不十分に終ったからであると思われる。

実施例 ２ 層高を３００閣に固定して実施例１の焼結を行なうに当
り、予熱条件を種々変化させて焼結を行ない、粉率を比
較したところ第１表に示す様な結果が得られた。

即ち予熱条件が本発明の条件を外れたものでは、いずれ
も高い粉率を示し不都合であった。

実施例 ３ 層高（３００叫）、予熱条件（５０００粘／一分、１．
５分）を夫々固定し、着火条件を変動させて焼結を行な
い、焼結完了製品の未燃炭素含有量（強熱減量分）等を
求めたところ、第２表に示す様な結果が得られた。

第２表に見られる如く着火不十分のものでは焼結の進行
が不完全である為に未燃炭素量が多く、又粉率も高いが
、着火条件が過大であると、第３表に見られる如く、多
量の融着団塊物を生じる。

実施例 ４ 層高（３００ｍ）、予熱条件（５０００Ｋｃａｌ／？？
２２一分）及び着火条件（１６０００Ｗ／？？Ｚ″・分
、２分）を夫々固定し、保熱条件を変動させて焼結を行
ない未燃炭素量等を求めたところ第４表に示す様な結果
が得られた。

即ち保熱なしゃ保熱不十分の場合は焼結不完全の為に未
燃炭素量や粉率が増大しており、保熱過多の場合には第
５表に示すように融着団塊物を生じた。

【図面の簡単な説明】

第１図は焼結プロセスの全体図、第２図は層高の影響を
示すグラフである。 ３・・・・・・移動火格子、４・・・・・・乾燥 予熱
炉、５・・・・・・点火炉、６・・・・・・焼結 保熱
炉。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 石炭焚きボイラー等から発生するフライアッシュを
   造粒して得られる生ペレットを移動火格子上に積層し、
   層内を上方から下方へ通過する気流を形成しながら焼結
   する方法であって、該移動火格子上において生ペレット
   の予熱、着火、保熱及び冷却を行なうに当り、生ペレッ
   トの層高を１５０〜４００１ｒｒＩｎとすると共に、予
   熱は３０００〜６０００＆ｄ／−・分の熱量を１〜５分
   与えることによって行ない、着火は１００００〜３００
   ００Ｋｄ／ｌｒ？・分の熱量を２〜４分与えることによ
   って行ない、更に保熱は、１０００〜５０００Ｋｒ；Ａ
   ／ｒｔ？・分の熱量を２〜１０分与えることによって行
   なうことを特徴とするフライアツシュ造粒物の焼結法。 ２、特許請求の範囲第１項において、予熱段階における
   表層の平均温度が１５０〜２５０℃である焼結法。 ３ 特許請求の範囲第１又は２項において、着火段階に
   おける表層の平均温度が９００〜１２００℃である焼結
   法。 ４ 特許請求の範囲第１，２又は３項において、保熱段
   階における表層の平均温度が３００〜４００℃である焼
   結法。