JPS6036360A - もみがらの流動床燃焼方法 - Google Patents

もみがらの流動床燃焼方法

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JPS6036360A
JPS6036360A JP58144098A JP14409883A JPS6036360A JP S6036360 A JPS6036360 A JP S6036360A JP 58144098 A JP58144098 A JP 58144098A JP 14409883 A JP14409883 A JP 14409883A JP S6036360 A JPS6036360 A JP S6036360A
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rice husk
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husk ash
bed combustion
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英夫 山田
井上 憲弘
修二 恒松
本間 専治
河端 淳一
弓山 翠
武田 詔平
田崎 米四郎
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    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

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  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

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】 本発明は非晶質もみがら灰の製造方法並びに同もみがら
灰を主原料とする水硬性セメント及び成形材の製造方法
に関するものである。さらに詳しくいえば、もみがらの
燃焼に流動床燃焼炉を用いることを特徴とする非晶質も
みがら灰の製造方法、並びに同法で得られる非晶質もみ
がら灰の石灰原料との易反応性を活用する水硬性セメン
ト、及び非晶質もみがら灰と石灰原料との反応で生成す
るけい酸カルシウム水和物を主要構成物とする成形材の
製造方法に関するものである。
もみがらは燃焼するとその重量の15〜20%を灰とし
て残す。不燃カーボンが残らないように燃焼させると灰
色から白色の灰が得られ、その5102含有率は90数
%以上に達する。しかもこの5i02はもみがら細胞の
骨格を形態として保持するために、多孔質かつ高比表面
積で微粉砕しやすいことを特徴とする。
本願発明者らはもみがら灰に固有なこれらの性質がけい
酸カルシウム水和物の合成用原料に最適であることを見
出し、「耐火断熱材の製造方法」に関し、昭和56年7
月23日付及び昭和57年10月7日付で特許出願した
(特願昭56−116874及び特願昭57−1773
101゜本発明はこれらの製造方法をさらに発展させた
ものである。
ところで、もみがら灰は上記の特徴に加えて、その含有
する5iOzは焼成ン昂度が低いか又は焼成時間が短い
と非晶質シリカの段階に留まるが、焼成温度が、高くか
つ焼成時間が長くなるとより安定化してクリストバライ
ト、トリジマイトに結晶化するという特徴を有する。い
ずれもシリカ原料として汎用されるけい砂、けい石に比
較すると石灰との水熱反応性は高いが、低温〆昌度域で
の反応性を比較すると、クリストバライト、トリジマイ
トに結晶化したもみがら灰の反応性は非晶質もみがら灰
に明らかに劣る。また高温度域で反応させて得られるけ
い酸カルシウム水和物の結晶形態をみると、結晶質もみ
がら灰を使用しtコ場合よりも非晶質もみがら灰を使用
した場合の方が、針状によく発達した結晶が生成しやす
く、その結晶を含む混合物を成形して得られる硬化体は
高強度を示すという長所を有する。
すなわち、シリカ原料としては非晶質もみがら灰の方が
格段に優れているが、しかし現実に利用できるもみがら
灰をみると均質な非晶質もみがら灰を大短に得ることは
極めて困頻である。tコとえば、野積焼成で得られる白
い灰はSiOユ含有率は90%以上と高いが高lB下に
保持された時間が長いためクリストバライトやトリジマ
イトに結晶化してしまっている。逆にくん脚状に焼かれ
て、黒っぽいもみがら灰は非晶質シリカを主とするが、
未燃物を多く含みSiOx含有率は低く、シかも品質の
ばらつきが大きいため、工業用シリカ原料には適しない
。もみがらを燃料とする「もみがら燃焼炉」も数種実用
化されているが、これらは熱効率に重点をおいた設計に
なっているため燃焼温度が高く、従って排出されるもみ
がら灰はクリストバライトやトリジマイトに結晶化して
いる。
本発明者らはかかる現状に鑑み、かつ、種々もみがらの
燃焼について実験、検討した結果、流動床燃焼法が非晶
質もみがら灰の製造法として最適であることを見出し本
発明を完成するに至った。
本発明の骨子はもみがらの燃焼温度と燃焼雰囲気下にお
ける滞留時間を如何に正確にコントロールするかにある
。均質かつ未燃分の極めて少ない非晶質もみがら灰を得
るには燃焼高度はできるt!け低く滞留時間はできるだ
け短縮しなげねばならない。もみがらの発熱量は330
0kcal/kgに過ぎずしかもタール分、灰分が多い
ので通常の燃焼法でこれらの条件を満足することは不可
能である。
たt!シ熱容量の大きい熱媒体粒子で流動床を形成させ
る流動床燃焼方式を用いると非晶質もみがら灰を得るに
必要な上記の燃焼条件を容易に達成できる。
もみがら用流動床燃焼炉の一例を第1図に示す。
熱媒体粒子1を炉体2の下部より送風機3を通じて送入
される空気Aで流動させながら、もみがらが自燃可能な
温度にまず予熱ヒーター4て予備加熱しておく。ついて
加熱された流動床中に側面からもみがらホンパー5を経
てもみがらフィーダー6でもみがらBを連続供給してや
る。燃焼温度は流動床中に挿入した熱電対7てモニター
しながら、かっ熱電対7の示度にもみがら似絵速度を連
動させることで燃焼温度の制陳を行う。#A電対の示度
により操作盤8を経由してもみがらフィーダーに連結さ
れた変速駆動装置9を制御することでもみがらの供給速
度を制御するのが望ましい。
実験では予備加熱に電熱を利用したが、他の熱源も当然
に使用可能である。なお燃焼が始まると予備加熱は停め
てよい。炉体下部より送入される空気ζ、を流動床用及
び燃焼空気の両方に用いられる。
空気の流景ば流動床中におけるもみがら灰の滞留時間を
決定する主要因であるのみならず燃焼温度にも大きく関
係するので、流量計10でモニターしながらもみがら供
給速度と関連させてil+II#する必要がある。まt
コ熱媒体砂の粒径、密度等はもみがらの滞留時間等を考
處して決定した流速において熱媒体砂が十分良く流動化
し、系外に飛び出さないように選定する必要がある。
もみがら灰Pは排気に随伴し炉内を上昇してサイクロン
11で補集される。装置外に排出される排気Eはほとん
ど無色である。
第1図に示す装置を用いてもみがらの燃焼を行うと、も
みがら供給開始後極めて短時間に燃焼は定常状態に達し
、しかも定常状態時の燃焼温度の変動は設定温度±10
℃という優れた精度で、5i02含有率が90%以上の
非晶質もみがら灰を、長時間運転j)でも均質かつ安定
性よく得ることが可能である。
流動床燃焼で得られる非晶質もみがら灰は優れたポゾラ
ンであるから、石灰原料として生石灰、消石灰又はポル
トランドセメントを混合するだけで水硬性セメントにな
る。もみがら灰は高シリカ質であるから得られるセメン
トは耐酸性に優れたものとなる。しかももみがら灰は多
孔質であるためこの混合セメントを用いて作る成形硬化
体は通常のポルトランドセメントを用いた場合に比較す
ると軽景化されるという長所を有する。クリストバライ
トやトリジマイトに結晶化したもみがら灰は常温ての強
度発現性に劣るが、流動床燃焼て得られるもみがら灰1
よ常温で6十分2ζ硬化し強度を発現する。加温養生で
もその強度発現性は高い。
また、流動床燃焼で得られろlF:品質もみがら灰に生
石灰又は消石灰を配合し、水を加えて懸濁状になし、常
圧下加熱してやると容易に水熱反応してけい酸カルシウ
ム水和物を生成する。この反応生成物を含む混合物を成
形し、成形体をさらにオートクレーブ養生や蒸気養生で
硬化させろことで、けい酸カルシウム系材料の製造が可
能である。
結晶化したもみがら灰は常圧下の加熱では反応性に乏し
く1llli化性また硬化性に劣る。
流動床燃焼で得られるもみがら灰に生石灰又は消石灰を
配合し、水を加えて懸濁状になしオートクレーブ中で水
熱反応させると強度発現性にすぐれた結晶形態を有する
けい酸カルシウム水和物が生成する。このけい峠カルシ
ウム水和物は、又はこのけい6々カルシウム水和物を含
む混合物は、成形し、乾燥するt!けて十分な強度を有
する材料になる。
上記に述べた製造方法において、反応性、硬化性、i!
景化性、強度特性、成形性等を改善するためには、他の
種類のけい酸原料、フルミノけい酸原料、補強tJA維
、II+¥址充てん材及びセメント・コンクリート用混
和剤等を適宜併用すると有効である。
またもみがらの燃焼熱を水熱反応や加温養生用又は成形
体の乾燥用の熱源に使用できることばいうまでもない。
次に実施例によって本発明の詳細な説明する。
実施例 1 第1図に示す流動床燃焼炉でもみがらの燃焼を行った。
熱媒体にはけい砂を用い、熱媒体砂を電熱で500℃に
予熱後、もみがらを供給し始め、船人後はもみがらの燃
焼熱で燃焼温度を定温に保持するべく空気流速ともみが
ら供給速度をコントロールしtこ。
燃焼温度650℃、750℃、850℃、920℃及び
1000℃で各々サンプリングしたもみがら灰のX線回
折 5図を第2図に示す。回折角度16°〜32°の範
囲に認められるブロードな反射は非晶質シリカに帰属す
る。すなわち燃焼温度850℃から920℃という広い
範囲にわたって非晶質シリカが得られることをこれらの
結果は示している。燃焼温度が100(1℃になると非
晶質シリカは一部トリジマイトTやクリストバライトC
に結晶化した。
なお、いずれの温度でも6芙Qの存在が認めらねなが、
これは熱媒体砂が飛散混入したもので、熱媒体砂の種類
をかえる等でこの混入を妨げることは可能である。
実施例 2 実施例】において燃焼1度750℃で得られた非晶質シ
リカより成るもみがら灰を微粉砕し、その4重量部に対
して1重量部の石灰を配合、十分混合し、水/固体比0
6として加圧成形して得られた成形体を20℃で3日〜
28日間湿空養生しなところ、かき比重09.圧縮強さ
は206〜224kg/c+/に達する硬化体となり、
水硬性セメントとして十分に使用し得る特性を示した。
また、養生温度を80℃にあげると、1日間の養生で、
同一かさ比重で圧縮強さ1ま158kg/e+Jに達し
た。
比較のtこめに、野積焼成で得られたクリストバライト
及びトリジマイトに結晶化しtこもみがら灰を同一条件
で成形、養生したところ、かさ比重は12と大きく、シ
かも圧縮強さは32〜+04kg/ajと低く、水硬性
セメントとしては強度不足である。
強さはIIIkg/c+/にとどまつtこ。
実施例 3 流動床燃焼で得られた非晶質シリカより成るもみがら灰
を微粉砕し、Cab/5i02モル比が08になるよう
に石灰原料を配合し、粉体重量の3倍量の水を加えて懸
濁状となし90℃で4時間水熱反応させたところ、かさ
高いけい酸カルシウム水和物が生成しに0このけい酸カ
ルシウム水和物を含む混合物を加圧成形し、成形体をさ
らに180℃、10時間の水熱反応で硬化させたところ
、絶乾かさ比重025の軽量硬化体が得られた。
比較のために、野積焼成で得られたクリストバライト及
びトリジマイトに結晶化したもみがら灰を同一条件で水
熱反応、成形さらに硬化させたが、前者に比へると90
℃における水熱反応性が著しく劣り、したがってかさ高
いけい酸カルシウム水和物の生成社が少なく、軽量化は
不十分となり硬化体の絶乾かさ比重は061にとどまっ
な0実施例 4 流動床燃焼で得られた非晶質シリカより成るもみがら灰
を微粉砕し、CaO/5iOzモル比が11になるよう
に石灰原料を配合し、粉体f[の24倍量の水を加えて
懸濁状となし、かきまぜ式オートクレーブで190℃で
8時間反応させたところ、針状によく発達しt:けい酸
カルシウム水和物が生成した。このけいi袋カルシウム
水和物を含む混合物を成形し乾燥したところ、かさ比重
0172曲げ強さ7、2kg/car 、また曲げ強さ
をかさ比重で割って得られる比曲げ強さが42.2kg
/c+/ の硬化体が得られた。
比較のために、野積焼成で#qられた結晶化もみがら灰
を同一条件で水熱反応させ、成形、乾燥したところ、か
さ比重ば019と高く、曲げ強さは5、4kg/cI!
、比曲げ強さは28.4kg/c−と低いものであった
。これは針状けい酸カルシウム水和物の発達が不十分で
あったためである。
【図面の簡単な説明】
第1図はもみがら用流動床燃焼炉の概略図であり、第2
図は流動床燃焼炉で得られたもみがら灰のX線回折図で
ある。 1 熱媒体粒子、2 ・炉体、3 送風機、4 予熱ヒ
ーター、5 もみがらホッパー、6・ もみがらフィー
ダー、7 熱電対、8・・操作盤、9 変速馴動装置、 10 空気流量 計、11 サイクロン、12・ホッパ
ー加圧空気、 A 空気、B・もみがら、P−もみがら灰、E 排気、 T )・リジマイ)・、Cクリス)・パライト、Q 石
英。 第1頁の続き @発明者 河端 淳− 0発 明 者 弓 山 翠 @発明者武1)詔平 @発明者 田崎 米四部 札幌市豊平区月寒西2条177目2番1号 北海道工業
開発試験所内 札幌市豊平区月寒西2条17T目2番1号 北海道工業
開発試験所内 札幌市豊平区月寒西2条177目2番1号 北海道工業
開発試験所内 札幌市豊平区月寒西2条17T目2番1号 北海道工業
開発試験所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) もみがらの燃焼により得られるもみがら灰が主
    に非晶質シリカより成る乙とを特徴とするもみがらの流
    動床燃焼方法。
  2. (2) 流動床燃焼により得られるもみがら灰と石灰原
    料を混合することを特徴とする水硬性セメントの製造方
    法。
  3. (3) 流動床燃焼により得られるもみがら灰に石灰原
    料を配合し、水を加えて成形し、常温養生又は加温養生
    により硬化させる乙とを特徴とする成形材の製造方法。
  4. (4) 流動床燃焼により得られるもみがら灰に石灰原
    料を配合、水を加えてg濁状となし、水熱反応させて得
    られるけい酸カルシウム水和物を含む混合物を成形し、
    成形体をさらに水熱反応で硬化させることを特徴とする
    成形材の製造方法。
  5. (5) 流動床燃焼により得られるもみがら灰と石灰原
    料を水に懸濁し、水熱反応させ、得られたけい酸カルシ
    ウム水和物又はそれらを含む混合物を成形し、乾燥する
    ことを特徴とする成形材の製造方法。
  6. (6) 流動床燃焼により得られるもみがら灰及び石灰
    原料混合物に、けい酸原料、アルミノけい酸原料、補強
    m維、U景充てん材及びセメント・コンクリート用混和
    剤の中から選ばれた少なくとも1種を混合する特許請求
    の範囲第3項、第4項及び第5項記載の方法。
JP58144098A 1983-08-05 1983-08-05 もみがらの流動床燃焼方法 Granted JPS6036360A (ja)

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JPH0121108B2 JPH0121108B2 (ja) 1989-04-19

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001294471A (ja) * 2000-04-10 2001-10-23 Maeta Techno Research Inc 籾殻灰等を含有するセメント組成物
WO2011064815A1 (ja) * 2009-11-25 2011-06-03 丸仙陶器原料株式会社 セメント混和剤用籾殻灰
JP2012236722A (ja) * 2011-05-10 2012-12-06 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd 籾殻灰を用いたセメントの製造方法

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