JPS62183896A - 石炭灰の安定化方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、石炭燃焼時に排出される石炭灰の安定化方法
、詳しくは石炭灰に、塩化鉄処理または／および硫酸鉄
処理と、常圧水蒸気処理とを組み合わせた処理を施し、
また石炭灰にアルカリ物質が多い際には、イオウもしく
は硫化物の添加または炭酸ガス処理を付加する石炭灰の
安定化方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来我国においては、フライアッシュの約２０％はセメ
ント混和材、セメント原料などに再利用されており、残
りは埋立地などに処分されている。

しかしながら、従来の方式による再利用だけでは、将来
発生するであろう膨大な石炭灰量に対応し得るだけの需
要の増加は期待できない。一方、現行の石炭灰の埋立地
などへの処分については、石炭灰溶出水が高アルカリで
あり、かつ場合によっては環境基準値を越える重金属の
溶出が認められるゆえ、環境保全に係わる規制の強化に
伴い石炭灰処分用地の確保が難しくなりつつあり、本格
的な石炭火力発電所の稼動の際には、現状の石炭灰の有
効利用方式ならびに処分方法によっては、発生する全て
の石炭灰を処理することは難しくなる見通しである。ま
た石炭灰の大量処理方式の検討に際しては、国家資源に
乏しい我国においては、単なる投棄処分ではなく石炭灰
を資源として再利用を図ることが重要である。

従来、石炭灰の安定化方法として、石炭灰を炭酸ガス処
理、または硫酸処理する方法が知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕 石炭灰は一部の地域で土木材料として利用されている。

しかしながら、石炭灰は溶出水が高アルカリ性であり、
また場合によっては重金属、特にＣｒ６＋の溶出が環境
基準値を越えるため、土木材料として利用するには地下
水状況に留意し、施工方法を配慮する必要がある。

また上記のように、石炭灰を炭酸ガス、硫酸などによっ
て常温下で中和処理を行う提案も見られるが、溶出水の
ｐＨを初期に低くできても、経時的にｐＨが上昇し、い
ずれ高アルカリ性を呈するとともに、重金属の中で特に
Ｏｒ’＋または／およびＡｓの溶出が無処理の石炭灰よ
りも増大するようになる。

そこで本発明者らは、石炭灰からのアルカリ物質、重金
属の溶出を長期的に抑制する方法、すなわち長期的な安
定化方法について種々の研究を行い、その結果、石炭灰
に塩化鉄粉体もしくは／および硫酸鉄粉体を加え水で混
練するか、または塩化鉄水溶液もしくは／および硫酸鉄
水溶液で混練した後、常圧水蒸気で処理する方法、石炭
灰を水で混練し、常圧水蒸気で処理した後、塩化鉄粉体
もしくは／および硫酸鉄粉体またはこれらの水溶液を加
えて常温処理することによって、さらに石炭灰中にアル
カリ物質が多い際には、イオウもしくは硫化物の添加ま
たは炭酸ガス処理を付加することによって、長期的に石
炭灰を安定化することが可能であることを見出した。

本発明は上記の諸点に鑑み、上記の知見に基づいてなさ
れたもので、石炭灰の大量消費を可能ならしめるととも
に、長期的に安定な石炭灰を得る方法の提供を目的とす
るものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本願の第１の発明は、石炭燃焼時に排出される石炭灰に
塩化鉄粉体もしくは／および硫酸鉄粉体を加え水で混練
するか、または塩化鉄水溶液もしくは／および硫酸鉄水
溶液で混練した後、４０〜１００℃の常圧水蒸気で処理
することを特徴としている。

また本願の第２の発明は、石炭燃焼時に排出される石炭
灰に水を加えて混練し、４０〜１００℃の常圧水蒸気で
処理した徒、塩化鉄粉体もしくは／および硫酸鉄粉体を
加えるか、または塩化鉄水溶液もしくは／および硫酸鉄
水溶液を加えて常温処理することを特徴としている。

また石炭灰中にアルカリ物質が多い際には、石炭灰にイ
オウもしくは硫化物を添加したり、または常圧水蒸気処
理後に濃度１％以上の炭酸ガスを含有する雰囲気下で処
理を行う。

石炭灰中のアルカリ物質、重金属は石炭灰表面、内部に
均一に分布しているため、長期にわたってアルカリ物質
および重金属の溶出を抑制するには、特に石炭灰内部の
アルカリ物質、重金属を初期に溶出させる必要があり、
それには処理温度を常温よりも高くシ、より高い温度の
水蒸気下で処理することが効果的である。また処理温度
を高くすることによってアルカリ物質、重金属の一部は
エトリンガイト、ケイ酸カルシウム水和物などの水和反
応生成物中に固定されるため、可溶性のアルカリ物質、
重金属化合物が減少することになる。

一方、石炭灰からの重金属の溶出は、一般にｐＨを低く
することによって増大するが、塩化鉄または／および硫
酸鉄を加えることによって重金属は鉄イオン等で固定さ
れるか、または還元（例えば６十 Ｏｒ　　−＋Ｏｒ３＋）された後、固定されることによ
って、無処理の石炭灰よりも重金属の溶出は少なく、か
つ環境基準値以下となる。また塩化鉄、硫酸鉄水溶液は
強酸性であるために、ＣａＯを主とするフリーなアルカ
リ物質は中和され、溶出水ｐＨは低くなる。しかしなが
ら、石炭灰によっては多量のアルカリ物質を含有してい
るものがあり、そのような灰に対して、常圧水蒸気処理
と塩化鉄または／および硫酸鉄処理との組合わせのみで
安定化を図るには、多量の塩化鉄または／および硫酸鉄
で処理をしなければ十分な効果がない。したがって、そ
のような灰の安定化に対して、イオウもしくは硫化物の
添加または炭酸ガス処理を付加することによって、塩化
鉄または／および硫酸鉄による安定化効果が向上し、長
期にわたってアルカリ物質ならびに重金属の溶出抑制が
できる。。

イオウもしくは硫化物の添加は、石炭灰を水と混練する
時に行うか、あるいは予め石炭灰にイオウもしくは硫化
物を加えておいた後、水と混練する方法が好適である。

また炭酸ガス処理は、常圧水蒸気処理後に実施するのが
好適で、常圧水蒸気処理前では十分な安定化効果が期待
できない。

イオウまたは硫化物の添加量が０．０１重量％未満の場
合は、重金属の固定が不充分となるとともに、アルカリ
物質の溶出を経時的に抑制できなくなり、長期的に安定
化を図ることが難しくなる。添加量が３重量％以上の場
合は〜石炭灰からの溶出水のｐＨが低くなりすぎて、溶
出条件によって環境基準値を満足しないことがある。し
たがってイオウまたは硫化物の添加量は、石炭灰からの
アルカリ物質ならびに重金属の経時的な溶出特性によっ
て異なるが、通常は０．０５〜２重量％の範囲が適正で
ある。イオウまたは硫化物の添加は特に石炭灰を炭酸ガ
スあるいは酸性水溶液で中和処理した際には、より長期
的な安定化に対して効果的となる。

塩化鉄または／および硫酸鉄を石炭灰中あるいは混練水
中に添加して混練する方法は、安定化プロセスが簡素と
なる点で好適である。一方、常圧水蒸気処理後に添加す
る方法は、鉄塩添加量を低くできるメリットがある。な
おこの方法は、鉄塩処理までは強アルカリ性であるため
、石炭灰を十分に固化できるとともに、アンモニアを含
有している場合には脱アンモニアが可能である。なお石
炭灰、石灰・セメント・スラグなどの石灰源材料、石こ
うからなる混合粉体を用い、石炭灰を固化し、かつ安定
化させる方法では、塩化鉄または／および硫酸鉄を石炭
灰中に、あるいは混練水中に添加して混練する方法は、
塩化鉄または／および硫酸鉄が石灰源材料および石こう
と反応を起こし、固化反応が大幅に抑制され、かつ安定
化効果が不十分となり、安定化された高強変の固化体と
ならないため、必ず常圧水蒸気処理後に実施する必要が
ある。

本発明の方法において用いる硫酸鉄または／お２＋　　
３＋ よび塩化鉄はＦｅ、Ｆｅ　　のいずれでもよく、また添
加量は石炭灰からのアルカリ物質ならびに重金属の溶出
特性によって異なるが、通常は石炭灰に対して２〜６％
になるように粉体あるいは水溶液で添加することが適正
である。また石炭灰によっては、混練物が常圧水蒸気処
理によって固化するため、２０〜３０％の水にて攪拌造
粒などの方法で粒状とすれば、土木材料としての付加価
値が向上する。

上記のように、本発明によると、石炭火力発電所などで
大量に発生する石炭灰を塩化鉄または／および硫酸鉄で
処理した後、常圧水蒸気で処理を行うことによって、さ
らに石炭灰中のアルカリ物質が多い際には、イオウもし
くは硫化物の添加、あるいは炭酸ガス処理を付加するこ
とによって、石炭灰からのアルカリ物質ならびに重金属
の溶出を長期的に抑制でき、環境保全性が長期的に良好
となり、土木材料としての利用が可能となる。

〔実施例〕

つぎに実施例および比較例について説明する。

実施例および比較例における石炭灰の性状を第１表に示
す。石炭灰の化学成分としては、Ｘ線回折によれば大量
の石英、中量のムライト、少量のマグネタイトが認めら
れた。石炭灰溶出水のｐＨ１重金属の測定は、処理後の
石炭灰を１語以下に粉砕した後、環境庁告示１３号の陸
上埋立処分方法（固化体／水＝１０％、ｐｕ＝５．８〜
６．６）によった。

ブレーン比表面積測定は、高滓製作所製の粉体比表面積
測定器５ｓ−１００形を使用し、空気透過法によった。

（以下余白） 比較例１ 石炭灰１００重量部を水１０重量部を加えて混練し、さ
らに温度２０℃１ａ度１０重量％の炭酸ガスを含有する
ガスで１０時間処理した後、ポリエチレン製袋に密閉し
、１日後、２８日後に溶出試験を行った。試験結果を第
２表に示す。

比較例２ 石炭灰１００重量部に硫酸２．５重量部、水１０重量部
を加えて混練し、９８℃の常圧水蒸気下で２時間処理を
行った後、ポリエチレン製袋に密閉し、１日後、２８日
後に溶出試験を行った。試験結果を第２表に示す。

実施例１ 石炭灰１００重量部に、塩化第一鉄４重量部を添加した
混合粉体を、水２０重量部で混練し、９８℃の常圧水蒸
気下で２時間処理を行った後、ポリエチレン製袋に密閉
し、１日後、２８日後に溶出試験を行った。試験結果を
第２表に示す。

実施例２ 石炭灰１００重量部にイオウ１重量部を添加した混合粉
体を、濃度２０％の塩化第一鉄水溶液２０重量部で混練
し、９８℃の常圧水蒸気で２時間処理を行った後、ポリ
エチレン袋に密閉し、１日後、２８日後に溶出試験を行
った。試験結果を第２表に示す。

実施例６ 石炭灰１００重量部を水で攪拌造粒し、９８℃の常圧水
蒸気下で２時間処理を行った後、塩化第一鉄６重量部を
混合し、ポリエチレン袋に密閉し、１日後、２８日後に
溶出試験を行った。試験結果を第２表に示す。

第　　２　表 なおＣ！ｄ、　Ｐｂ、　ＯＮ、　Ｔ、　Ｈｇ、　ＯｏＰ
、はすべてＮ、Ｕであった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、石炭灰に塩化鉄
または／および硫酸鉄処理と水蒸気処理とを組合せた処
理を行うことによって、石炭灰からのアルカリ物質なら
びに重金属の溶出を長期的に抑制できるため、本発明は
石炭灰を土木分野における材料としての有効利用に寄与
する技術としてきわめて有益である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　石炭燃焼時に排出される石炭灰に塩化鉄粉体もしく
   は／および硫酸鉄粉体を加え水で混練するか、または塩
   化鉄水溶液もしくは／および硫酸鉄水溶液で混練した後
   、４０〜１００℃の常圧水蒸気で処理することを特徴と
   する石炭灰の安定化方法。 ２　石炭灰にイオウまたは硫化物を加える特許請求の範
   囲第１項記載の石炭灰の安定化方法。 ３　常圧水蒸気処理後に濃度１％以上の炭酸ガスを含有
   する雰囲気下で処理する特許請求の範囲第１項記載の石
   炭灰の安定化方法。 ４　石炭燃焼時に排出される石炭灰に水を加えて混練し
   、４０〜１００℃の常圧水蒸気で処理した後、塩化鉄粉
   体もしくは／および硫酸鉄粉体を加えるか、または塩化
   鉄水溶液もしくは／および硫酸鉄水溶液を加えて常温処
   理することを特徴とする石炭灰の安定化方法。 ５　石炭灰にイオウまたは硫化物を加える特許請求の範
   囲第４項記載の石炭灰の安定化方法。 ６　常圧水蒸気処理後に濃度１％以上の炭酸ガスを含有
   する雰囲気下で処理した後、塩化鉄または／および硫化
   鉄を加えて処理する特許請求の範囲第４項記載の石炭灰
   の安定化方法。