WO2019181619A1 - フライアッシュの改質方法 - Google Patents

フライアッシュの改質方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2019181619A1
WO2019181619A1 PCT/JP2019/009767 JP2019009767W WO2019181619A1 WO 2019181619 A1 WO2019181619 A1 WO 2019181619A1 JP 2019009767 W JP2019009767 W JP 2019009767W WO 2019181619 A1 WO2019181619 A1 WO 2019181619A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fly ash
cooling
classification
fine powder
unburned carbon
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/009767
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
兼一 柿囿
昂平 大村
関　卓哉
武史 河野
Original Assignee
株式会社トクヤマ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社トクヤマ filed Critical 株式会社トクヤマ
Priority to JP2020508234A priority Critical patent/JP7183251B2/ja
Priority to KR1020207026694A priority patent/KR20200130313A/ko
Priority to US16/978,623 priority patent/US20210032163A1/en
Priority to EP19771265.6A priority patent/EP3770133A1/en
Priority to CN201980019488.3A priority patent/CN111971259A/zh
Priority to CA3093644A priority patent/CA3093644A1/en
Publication of WO2019181619A1 publication Critical patent/WO2019181619A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B4/00—Separating solids from solids by subjecting their mixture to gas currents
    • B07B4/08—Separating solids from solids by subjecting their mixture to gas currents while the mixtures are supported by sieves, screens, or like mechanical elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
    • B09B3/40—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving thermal treatment, e.g. evaporation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C18/00—Disintegrating by knives or other cutting or tearing members which chop material into fragments
    • B02C18/0084—Disintegrating by knives or other cutting or tearing members which chop material into fragments specially adapted for disintegrating garbage, waste or sewage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B9/00—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets
    • B03B9/04—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets specially adapted for furnace residues, smeltings, or foundry slags
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B11/00—Arrangement of accessories in apparatus for separating solids from solids using gas currents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B11/00—Arrangement of accessories in apparatus for separating solids from solids using gas currents
    • B07B11/02—Arrangement of air or material conditioning accessories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B11/00—Arrangement of accessories in apparatus for separating solids from solids using gas currents
    • B07B11/06—Feeding or discharging arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B4/00—Separating solids from solids by subjecting their mixture to gas currents
    • B07B4/02—Separating solids from solids by subjecting their mixture to gas currents while the mixtures fall
    • B07B4/025—Separating solids from solids by subjecting their mixture to gas currents while the mixtures fall the material being slingered or fled out horizontally before falling, e.g. by dispersing elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B9/00—Combinations of apparatus for screening or sifting or for separating solids from solids using gas currents; General arrangement of plant, e.g. flow sheets
    • B07B9/02—Combinations of similar or different apparatus for separating solids from solids using gas currents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/06—Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
    • C04B18/08—Flue dust, i.e. fly ash
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/24—Cements from oil shales, residues or waste other than slag
    • C04B7/26—Cements from oil shales, residues or waste other than slag from raw materials containing flue dust, i.e. fly ash
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/38—Preparing or treating the raw materials individually or as batches, e.g. mixing with fuel
    • C04B7/40—Dehydrating; Forming, e.g. granulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C2201/00—Codes relating to disintegrating devices adapted for specific materials
    • B02C2201/06—Codes relating to disintegrating devices adapted for specific materials for garbage, waste or sewage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B2230/00—Specific aspects relating to the whole B07B subclass
    • B07B2230/01—Wet separation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B2101/00—Type of solid waste
    • B09B2101/30—Incineration ashes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/10—Compositions or ingredients thereof characterised by the absence or the very low content of a specific material
    • C04B2111/1087—Carbon free or very low carbon content fly ashes; Fly ashes treated to reduce their carbon content or the effect thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/20—Waste processing or separation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/52—Mechanical processing of waste for the recovery of materials, e.g. crushing, shredding, separation or disassembly
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • the present invention relates to a method for modifying fly ash.
  • fly ash When fly ash is used as a cement or concrete mixed material, it is generally preferred that the fly ash contains less unburned carbon.
  • the heating temperature is preferably set to 780 ° C. or lower. Therefore, the heating temperature for removing unburned carbon is optimally in the range of 700 to 780 ° C. It is very difficult to heat to such a limited temperature.
  • JP 2008-126117 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-060299
  • an object of the present invention is to modify fly ash having various unburned carbon amounts by reducing the unburned carbon amount in a short time with certainty, and the total amount of fly ash after reforming is relatively simple.
  • An object of the present invention is to provide a method for modifying fly ash that can be used as a mixed material.
  • the present inventors have intensively studied in view of the above problems. And even if it is a modified fly ash containing a lump, it can be efficiently cooled by performing air classification while also serving as a cooling, and it is possible to obtain a modified fly ash having suitable properties as a mixed material As a result, the present invention has been completed.
  • the cooling classification apparatus used in the cooling classification step has a basic structure for introducing a classification airflow from below and discharging the cooling classification airflow introduced into the apparatus from above, The heat treatment fly ash charged into the cooling classifier is brought into contact with the air flow for cooling classification, the fine powder contained in the heat treatment fly ash is raised and discharged out of the apparatus, and is included in the heat treatment fly ash.
  • the fine powder and coarse particles are separated and cooled,
  • a fly ash reforming method wherein the fine powder discharged from the cooling classifier is collected using a dust collector, and the coarse particles are collected from the cooling classifier.
  • the following embodiments can be suitably employed.
  • Classification in the cooling classifier is performed under watering.
  • the amount of unburned carbon is reduced to less than 3% by mass by the heating step.
  • Heating in the heating step is performed so that the content of massive particles having a maximum diameter of 150 ⁇ m or more contained in the heat-treated fly ash in which the amount of unburned carbon is reduced does not exceed 50 mass%.
  • the classification point is set so that the 45 ⁇ m sieve residue of the fine powder obtained by classification is 34% by mass or less.
  • the coarse particles obtained by classification are pulverized until the 45 ⁇ m sieve residue is 34 mass% or less.
  • the heating temperature is set to a high temperature of 780 to 1000 ° C. and in a wide range. Therefore, fly ash raw powders having different unburned carbon amounts can be continuously used in a relatively short time. And the modified fly ash suitable as a cement and concrete mixed material can be obtained stably.
  • fly ash (heat treated fly ash) heated by a heating device to reduce the amount of unburned carbon is a lump containing lump particles having a large particle size.
  • this heat treated fly ash is kept at a high temperature, it is introduced into a cooling classifier, and air classification is performed at the same time as cooling using an air flow for cooling classification, and coarse particles containing large massive particles And separated into fine powder. That is, this cooling classifier supplies an airflow for cooling classification (for example, air) from below, contacts the heat treatment fly ash with such an airflow, lifts the fine powder that is easily cooled, and discharges it from the apparatus. Coarse particles that are difficult to cool are retained in the apparatus.
  • airflow for cooling classification for example, air
  • the fine powder that is easily cooled is quickly discharged from the apparatus while being in contact with the cooling classification airflow, and the coarse particles that are difficult to be cooled are retained in the apparatus and are always kept in contact with the cooling classification airflow. . For this reason, cooling can be performed efficiently and in a short time. That is, when cooling with a large lump without classifying, the cooling efficiency is poor, and a long time is required for cooling.
  • the heat-treated fly ash with a reduced amount of unburned carbon is collected separately for each fine powder obtained by classification and coarsely pulverized product obtained by classification, but both are mixed.
  • the entire amount of fly ash in which the amount of unburned carbon is reduced by heat treatment can be efficiently used as a mixture of cement and concrete.
  • fly ash raw powder containing unburned carbon is heated by heating device 1 to reduce the amount of unburned carbon (heating process), and the amount of unburned carbon is reduced.
  • the heat-treated fly ash is introduced into the cooling classifier 3 while being maintained at a high temperature, and cooling and classification are performed (cooling classification process).
  • the fine powder obtained by this cooling classification is collected by the dust collector 5 (fine powder collection process), and the coarse particles obtained by the cooling classification are introduced into the grinding apparatus 7 (pulverization process) and pulverized to a predetermined particle size. Then recovered.
  • the fine powder and the pulverized product collected in this way can be used as they are, but usually they are mixed by the mixing device 7 and shipped as a cement or concrete mixed product.
  • fly ash raw powder The fly ash raw powder to be subjected to the above-described reforming treatment is a general fly ash generated in a facility for burning coal such as a coal-fired power plant.
  • Such fly ash raw powder may be fly ash generated by co-firing coal, fuel other than coal, or other combustible waste.
  • the maximum diameter of the particles contained in the fly ash raw powder is usually smaller than 150 ⁇ m and 100 ⁇ m or more.
  • Such fly ash raw powder generally contains unburned carbon in an amount of about 1 to 15% by mass.
  • a problem arises when fly ash is used as a cement or concrete mixed material (hereinafter sometimes simply referred to as a mixed material).
  • unburned carbon may float on the surface of mortar or concrete, and there exists a possibility that a black part may generate
  • chemicals such as chemical admixtures mixed with fly ash may be adsorbed on unburned carbon, and the function of the chemicals may be impaired.
  • the present invention is particularly applicable to the modification of fly ash with an unburned carbon content exceeding 3% by mass, particularly fly ash exceeding 5% by mass.
  • Heating step Said fly ash raw powder is introduce
  • heating is performed so that the amount of unburned carbon after heating is usually less than 3% by mass, preferably 1% by mass or less, and particularly preferably 0.1% by mass or less.
  • the measuring method of the amount of unburned carbon which fly ash contains is well-known, for example, the following method is known.
  • A a method of detecting infrared rays of CO 2 ⁇ CO gas generated by combustion
  • B a method of measuring the loss on ignition and estimating the amount of unburned carbon from the ignition raw material
  • C a method of calculation based on the methylene blue adsorption amount
  • D Method by density specific gravity test
  • E A method of estimating the amount of unburned carbon by irradiating microwaves; Therefore, the amount of unburned carbon in the fly ash raw powder introduced into the heating device 1 and the fly ash (modified fly ash) heated at the outlet portion of the heating device 1 is measured by sampling appropriately as described above. Based on these measured values, the heating temperature and the heating time are set.
  • the heating temperature by the heating device 1 is set in the range of 780 to 1000 ° C., preferably 800 to 950 ° C.
  • the heating temperature is lower than the above range, it takes a long time to reduce the amount of unburned carbon to a predetermined range, and the efficiency is lowered.
  • the fusion of fly ash particles becomes an extremely large lump, resulting in inconvenience such as clogging in piping or the like, and fusion to the wall surface of the heating device 1. End up.
  • chemical modification of fly ash progresses, making it difficult to use as a mixed material.
  • melting of the particles of fly ash arises, and it is inevitably large lump particles simultaneously with fine powder, for example, the largest diameter is 150 micrometers or more Large particles are produced. Since the maximum diameter of the particles contained in the fly ash subjected to heating is smaller than 150 ⁇ m, it can be confirmed that such massive particles are generated by this heating. That is, the higher the heating temperature and the longer the heating time, the more the agglomeration progresses, and more large agglomerated particles are generated. For this reason, in the present invention, cooling classification to be described later is required.
  • the amount of unburned carbon is reduced within the above-mentioned range, the amount of large massive particles having a maximum diameter of 150 ⁇ m or more does not exceed 50% by mass, particularly 30% by mass. It is preferable to set the heating temperature and time so as not to exceed.
  • a general heating furnace can be used as the heating apparatus 1 used for the heating as described above.
  • a swirling airflow type firing furnace or the like is preferably used.
  • an external heating type rotary kiln is most preferable because it can easily control the temperature in the range of 780 ° C. to 1000 ° C. and can be continuously processed in a large amount.
  • a rotary kiln is used, agglomeration is likely to occur compared to other heating methods, but the effectiveness of applying the method of the present invention is high.
  • Cooling classification step the heat treated fly ash in which the amount of unburned carbon is reduced by the heating as described above is introduced into the cooling classifier 3 at a high temperature. That is, the reformed fly ash lump from the heating device 1 is naturally cooled in the pipe or the like while containing fine powder, but is introduced into the cooling and classifying device 3 in a high temperature state. Classified into powder and coarse particles. That is, since the heat-treated fly ash is not heated and held, a temperature drop of about several tens of degrees Celsius to 300 degrees Celsius occurs in the pipe to the cooling classifier 3, but is kept at a high temperature of at least 300 degrees Celsius or higher.
  • the fine powder and coarse particles are separated in the cooling classifier 3 in such a high temperature state. Cooling is performed.
  • the heat-treated fly ash contains coarse particles that are difficult to cool as described later, it takes a very long time to reach a temperature lower than 300 ° C. by natural cooling, and in the present invention, such a low temperature is obtained. Without waiting for this, it cools intensively while separating coarse particles that are difficult to cool. If the transport efficiency from the heating device 1 to the cooling classifying device 3 is increased, the temperature drop is less likely to occur.
  • the heat treatment fly ash at the time when it is introduced into the cooling classifier 3 is transported at such an efficiency that it is preferably 400 ° C. or higher, more preferably 500 ° C. or higher, particularly preferably 550 ° C. or higher.
  • the heat-treated fly ash discharged from the heating device 1 coexists with fine powder having a large specific surface area and massive particles having a small specific surface area. Then, it is necessary to continue to cool the whole until some of the hard-to-cool massive particles are completely cooled, the cooling efficiency is poor, and cooling takes a very long time. That is, in the present invention, by separating coarse particles containing a lot of massive particles having poor cooling efficiency and fine powders having a large specific surface area and good cooling efficiency, the coarse particles are intensively cooled, thereby efficiently. Cooling can be performed.
  • the cooling classification device 3 performs classification by wind classification, but has a structure in which cooling is performed by an airflow used for classification.
  • this apparatus 3 is a hollow cylindrical body, and the bottom wall portion is an inclined wall whose diameter is increased from below to above.
  • the inclined wall is connected to a straight straight body portion, and the straight body portion is connected to an upper top wall.
  • the top wall portion has a shape of an inclined wall whose diameter is reduced upward.
  • an airflow inlet 11 for introducing a cooling airflow is formed in the bottom wall portion, and a raw material inlet 13 is provided in the upper portion of the straight body portion.
  • a fine powder outlet 15 that also functions as an air flow outlet is formed on the top wall.
  • a coarse grain outlet 17 is provided in the straight body portion, and the inner space of the hollow cylindrical body is partitioned by a dispersion plate 19 in the vicinity of the boundary portion between the straight body portion and the bottom wall portion. It has been.
  • a watering nozzle 21 is provided on the upper wall.
  • a gas for cooling classification (usually air) is introduced from the air flow inlet 11, and ascending air flow Z of the cooling gas is formed in the apparatus 3 as shown in FIG.
  • the dispersion plate 19 has a large number of small holes uniformly distributed, and the upward airflow Z is introduced through the dispersion plate 19 without being drifted.
  • the above-described heat-treated fly ash is maintained at a high temperature of, for example, 480 ° C. or higher, and such a high-temperature heat-treated fly ash is introduced from the raw material inlet 13 and the ascending airflow Z passing through the dispersion plate 19. In this way, cooling and classification are performed. That is, of the heat-treated fly ash charged from the raw material charging port 13, the lighter fine powder rides on the ascending current Z and is discharged from the discharge port 15 while being cooled. On the other hand, the heavy coarse particles accumulate on the dispersion plate 19 and stay in the apparatus 3. When the amount exceeds a certain amount, the coarse particles overflow and are discharged from the coarse powder outlet 17.
  • the fine powder that is easy to cool is discharged by the ascending air flow Z while being cooled by the ascending air flow Z, but the coarse particles that are difficult to cool are: It separates from the fine powder, stays in the apparatus 3, and is continuously exposed to the rising airflow Z and cooled. Therefore, cooling can be performed efficiently and in a short time.
  • a machine-conveying cooling device if cooling is performed in a state where fine grains and coarse grains are mixed, conditions suitable for coarse grains that are difficult to be cooled must be used.
  • the fine powder having a small diameter moves to the upper layer portion in the apparatus 3 and is discharged to the outside of the apparatus 3 in a relatively short time.
  • the cooling classification device 3 used in the present invention is direct cooling with high cooling efficiency, and by introducing the air flow Z uniformly into the device and fluidizing the particles, the contact area between the particles and the gas is increased. Therefore, the size of the apparatus can be reduced. Furthermore, in said apparatus 3, a reforming process of fly ash can be simplified by performing classification simultaneously with cooling.
  • fine powder and coarse particles as described above are cooled to 200 ° C. or less, particularly 100 ° C. or less, respectively. This is advantageous.
  • the amount of water spray can be about 1 to 100 L per ton of fly ash.
  • the temperature of the recovered fly ash is set to 200 ° C. or lower, preferably 150 ° C. or lower, particularly preferably 100 ° C. or lower.
  • the classification point depends on the gas flow rate and the flow velocity, and the flow rate increases, and the faster the flow velocity, the larger the classification point. Large particles can be discharged. Therefore, a classification point is set using this.
  • the classification point by the classification device 3 is not particularly limited, but for example, the fly ash JIS standard defines a 45 ⁇ m sieve residue, so it is preferable to set the 45 ⁇ m sieve residue as a target. Specifically, it is preferable to set the classification point so that the 45 ⁇ m sieve residue in the fine particles is 34% by mass or less and 20% by mass or less.
  • the fly ash specified by the JIS standard the most general JIS type II standard has a 45 ⁇ m sieve residue of 40% by mass or less, but in the present invention, 34% by mass or less is not limited to JIS.
  • the purpose is to conform to foreign fly ash standards at the same time. (For example, in the United States, Taiwan, and India, the 45 ⁇ m sieve residue is 34 mass% or less.)
  • the fly ash used in the mixed material has a cumulative volume 50% diameter D 50 (median diameter) of 10 to 40 ⁇ m, and can have a median diameter equivalent to this.
  • the recovery rate of the fine powder and coarse particles varies depending on the degree of sintering of the particles of the heat-treated fly ash to be charged, but generally the coarse particles are 50 mass% or less.
  • the median diameter D 50 of the above example are measured by a laser diffraction particle size distribution meter.
  • the fine fly ash powder separated and cooled by classification in the cooling classifier 3 is a modified fly ash in which the amount of unburned carbon is reduced by heat treatment, and is collected by the dust collector 5.
  • the dust collector 5 used for collecting such fine powder there is no particular problem as long as it is industrially used such as an electric dust collector, a bag filter, a cyclone or the like.
  • the fine powder collected by the dust collector 5 can be used as a mixed material as it is.
  • Coarse grain crushing step The coarse particles taken out from the apparatus 3 due to overflow in the cooling classifier 3 can be used as it is for a cement clinker production raw material or the like, but are used as a cement or concrete mixture. Needs to be crushed. This is because the particle size is remarkably coarse, and there are many cases including huge massive particles exceeding several centimeters to several tens of centimeters. For this reason, it grind
  • the pulverizer is not particularly limited, and industrially used tube mills, vibration mills, roller mills, roll crushers, hammer crushers, and the like can be used.
  • the fine powder recovered from the dust collector 5 and the coarsely pulverized product recovered from the pulverizer can all be used as modified fly ash as a mixed material of cement or concrete, but unburned. From the viewpoint of the uniformity of the quality of the modified fly ash in which the amount of carbon is greatly reduced, it is preferable to introduce both into the mixing device 9 and mix them into a product.
  • Such a mixing device 9 is not particularly limited, and a mixing device used for general powder mixing can be used.
  • a stirring mixer or a jet mixer using compressed air is used. It can also be mixed in blending silos, continuous powder transporters, and pneumatic feeders.
  • the modified fly ash thus obtained has a reduced amount of unburned carbon and is adjusted to an appropriate fineness, and is used as a cement mixed material or a concrete mixed material by a known method.
  • Heating device 3 Cooling and classifying device 5: Dust collector 7: Crushing device 9: Mixing device 11: Gas inlet 13: Raw material inlet 15: Fine powder outlet 17: Coarse grain outlet 19: Dispersion plate 21: Watering nozzle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

本発明のフライアッシュの改質方法は、未燃カーボンを含むフライアッシュ原粉を７８０～１０００℃の温度に加熱して該フライアッシュ原粉に含まれる未燃カーボン量を低減させる加熱工程；前記加熱工程で得られた熱処理フライアッシュを、高温に保持されているままの状態で、冷却分級装置に導入して細粉と粗粉とに分離する冷却分級工程；前記冷却分級工程において使用される冷却分級装置３は、下方から分級用気流を導入し、該装置内に導入された冷却分級用気流Ｚを上方から排出する基本構造を有しており、前記熱処理フライアッシュを、冷却分級用気流Ｚと接触させ、該熱処理フライアッシュに含まれる細粉を上昇させて装置３外に排出させ且つ該熱処理フライアッシュに含まれる粗粒を装置３内に滞留させることにより、細粉と粗粒との分離及び冷却とを行い、装置３から排出された細粉は、集塵装置を用いて回収し、前記粗粒は、装置３から回収することを特徴とする。

Description

フライアッシュの改質方法
　本発明は、フライアッシュの改質方法に関するものである。
　フライアッシュをセメントやコンクリートの混合材として使用する場合、一般にフライアッシュに含まれる未燃カーボンが少ないものが好適とされる。
　しかし、一般に石炭火力発電所から発生したフライアッシュ中の未燃カーボン量は様々であり、多いもので１５質量％存在し、混合材として好適なものは一部に限られるのが現状である。
　未燃カーボン量が低減されたフライアッシュ（改質フライアッシュ）を得るためには、フライアッシュを加熱し未燃カーボンを燃焼除去する方法がある（例えば、特許文献１，２）。
　しかしながら、フライアッシュを加熱して未燃カーボンを燃焼除去することにより、上記のような混合材に適した改質フライアッシュを、工業的に効率よく得ることは非常に難しい。
　即ち、フライアッシュから未燃カーボンを燃焼除去するためには、７００℃以上の温度に加熱する必要がある。７００℃よりも低い温度では、未燃カーボンを除去するのに極めて時間がかかるからである。また、加熱温度を高くするほど、短時間で未燃カーボン量を大きく低減できるのであるが、この温度が高くなると、フライアッシュ粒子同士の融着による塊状化が始まり、温度が高いほど塊状物の割合が増加してしまい、また、その冷却にも長時間要することとなる。このため、塊状物の生成を極力抑えるために、加熱温度は７８０℃以下に設定するのがよく、従って、未燃カーボンを除去するための加熱温度は７００～７８０℃の範囲が最適なのであるが、このような限定された温度に加熱することは非常に困難である。
　何故ならば、未燃カーボンと酸素との反応（燃焼反応）は発熱を伴い、しかも、フライアッシュの加熱と共に、この未燃カーボン量が変動するからである。即ち、未燃カーボン量が変動することによって、加熱炉内に適切な量の酸素が供給されなかったり、加熱炉内の温度が変動したりする。また、加熱に供されるフライアッシュに含まれる未燃カーボン量も一定ではない。例えば、未燃カーボン量が多いフライアッシュが加熱されたときには、必要以上に温度が高温となってしまう。
　このように、未燃カーボン含量が一定でない多様なフライアッシュを加熱するため、その加熱温度を７００～７８０℃のように非常に限定された範囲に設定することは極めて困難である。特に加熱に供するフライアッシュ原粉の切り替わりのタイミングで炉内の熱バランスが崩れやすく、温度が上がり過ぎたり、下がり過ぎたりすることが多い。また、酸素の供給量が不足して未燃カーボンが十分に低減されないといった問題も生じる。原料の切り替わり頻度が高いと、最適条件を模索している間に原料が切り替わってしまい、結果的に混合材として好適な製品がほとんど得られないといった事態が生じる可能性もある。
特開２００８－１２６１１７号公報 特開平１１－０６０２９９号公報
　従って、本発明の目的は、未燃カーボン量の多様なフライアッシュを短時間で確実に未燃カーボン量を低減させて改質し、かつ改質後のフライアッシュの全量を、比較的簡単な方法により混合材として使用できるフライアッシュの改質方法を提供することにある。
　本発明者らは上記課題に鑑み鋭意検討を行った。そして、塊状物を含む改質フライアッシュであっても、冷却を兼ねて風力分級を行うことにより、効率よく冷却できることができ、混合材として好適な性状の改質フライアッシュを得ることが可能なことを見出し、本発明を完成した。
　本発明によれば、
　未燃カーボンを含むフライアッシュ原粉を７８０～１０００℃の温度に加熱して該フライアッシュ原粉に含まれる未燃カーボン量を低減させる加熱工程；
　前記加熱工程で得られた未燃カーボン量が低減された熱処理フライアッシュを冷却分級装置に導入して細粉と粗粉とに分離する冷却分級工程；
を含み、
　前記冷却分級工程において使用される冷却分級装置は、下方から分級用気流を導入し、該装置内に導入された冷却分級用気流を上方から排出する基本構造を有しており、
　前記冷却分級装置内に投入された前記熱処理フライアッシュを、前記冷却分級用気流と接触させ、該熱処理フライアッシュに含まれる細粉を上昇させて装置外に排出させ且つ該熱処理フライアッシュに含まれる粗粒を装置内に滞留させることにより、細粉と粗粒との分離及び冷却とを行い、
　前記冷却分級装置から排出された前記細粉は、集塵装置を用いて回収し、前記粗粒は、該冷却分級装置から回収することを特徴とするフライアッシュの改質方法が提供される。
　本発明の改質方法においては、以下の態様を好適に採用することができる。
（１）前記冷却分級装置内での分級を、散水下で行うこと。
（２）前記加熱工程により、未燃カーボン量を３質量％未満に低減させること。
（３）前記加熱工程での加熱を、未燃カーボン量が低減された熱処理フライアッシュ中に含まれる最大直径が１５０μｍ以上の塊状粒子の含有量が５０質量％を超えないように行うこと。
（４）前記冷却分級工程において、分級により得られる前記細粉の４５μｍふるい残分が３４質量％以下となるように分級点を設定すること。
（５）前記冷却分級工程において、分級により得られる粗粒は、４５μｍふるい残分が３４質量％以下となるまで粉砕すること。
（６）前記集塵装置から回収された細粉と、前記粗粒を粉砕して得られた粉砕粉末とを混合すること。
　本発明の改質方法では、加熱温度が７８０～１０００℃と高温で且つ幅広い範囲に設定されているため、未燃カーボン量が異なるようなフライアッシュ原粉についても、比較的短時間で連続的かつ安定的に、セメントやコンクリートの混合材として好適な改質フライアッシュを得ることができる。
　特に、本発明では高温でフライアッシュを加熱するため、加熱装置で加熱されて未燃カーボン量が低減されたフライアッシュ（熱処理フライアッシュ）は、大きな粒径の塊状粒子を含んでいる塊状物となっているが、この熱処理フライアッシュを高温に保持されたままの状態で、冷却分級装置に導入して、冷却分級用気流を用いて冷却と同時に風力分級を行い、大きな塊状粒子を含む粗粒と、細粉とに分離する。即ち、この冷却分級装置は、冷却分級用気流（例えば空気）を下方から供給し、このような気流に熱処理フライアッシュを接触させ、冷却され易い細粉を持ち上げて該装置から排出する一方で、冷却し難い粗粒は、装置内に滞留される。即ち、冷却され易い細粉は、冷却分級用気流と接触しながら速やかに装置が排出され、冷却され難い粗粒は、装置内に滞留して冷却分級用気流に常に接触した状態に保持される。このため、冷却を効率よく、短時間で行うことができる。即ち、分級せずに、大きな塊状物のままでの冷却では、冷却効率が悪く、冷却に著しく長時間を要してしまう。
　さらに、本発明では、未燃カーボン量が低減された熱処理フライアッシュは、分級により得られた微粉及び分級により得られた粗粒の粉砕品ごとに分けて回収されるが、両者を混合することにより、熱処理により未燃カーボン量が低減されたフライアッシュの全量を、セメントやコンクリートの混合材として効率よく使用することができる。
本発明の改質方法のフロー図。 図１の方法を実施するために使用される冷却分級装置の概略構造を示す図。
　図１を参照して、本発明においては、未燃カーボンを含むフライアッシュ原粉を、加熱装置１で加熱して未燃カーボン量を低減し（加熱工程）、未燃カーボン量が低減された熱処理フライアッシュは、高温に維持された状態で、冷却分級装置３に導入されて冷却及び分級が行われる（冷却分級工程）。この冷却分級により得られた細粉は集塵装置５により回収され（微粉回収工程）、冷却分級により得られた粗粒は、粉砕装置７に導入され（粉砕工程）、所定の粒度に粉砕された後、回収される。このようにして回収された微粉及び粉砕品は、そのまま使用に供することもできるが、通常、混合装置７で両者を混合して、セメント或いはコンクリートの混合材製品として出荷される。
フライアッシュ原粉；
　上述した改質処理に供するフライアッシュ原粉は、石炭火力発電所などの石炭を燃焼する設備において発生する一般的なフライアッシュである。かかるフライアッシュ原粉は、石炭や、石炭以外の燃料、その他可燃系廃棄物が混焼されて発生したフライアッシュであってもよい。
　また、このフライアッシュ原粉に含まれる粒子の最大直径は、通常、１５０μｍよりも小さく、１００μｍ以上である。
　このようなフライアッシュ原粉には、一般に１～１５質量％程度の量で未燃カーボンが含まれている。この未燃カーボンが多いと、フライアッシュをセメントやコンクリートの混合材（以下、単に混合材と呼ぶことがある）として使用した場合に問題を生じる。例えば、未燃カーボン含有量が多いと、モルタルやコンクリートの表面に未燃カーボンが浮き出し、黒色部が発生するおそれがある。また、フライアッシュと共に混合される化学混和剤などの薬剤が未燃カーボンに吸着してしまい、薬剤の機能が損なわれることもある。
　本発明は、特に、未燃カーボン量が３質量％を超えるフライアッシュ、特に５質量％を超えるフライアッシュの改質に適用される。
加熱工程；
　上記のフライアッシュ原粉は、加熱装置１に導入され、加熱によって、未燃カーボンを燃焼させて、その量を低減させる。例えば、加熱後の未燃カーボン量が通常３質量％未満、好ましくは１質量％以下、特に好ましくは０．１質量％以下となるように加熱が行われる。
　尚、フライアッシュが含有する未燃カーボン量の測定方法は公知であり、例えば、以下の方法が知られている。
　（ａ）燃焼させて発生したＣＯ２・ＣＯガスを赤外線検出する方法；
　（ｂ）強熱減量を測定し、該強熱原料から未燃カーボン量を推定する方法；
　（ｃ）メチレンブルー吸着量に基づいて算出する方法；
　（ｄ）密かさ比重試験による方法；
　（ｅ）マイクロ波を照射して未燃カーボン量を推定する方法；
　従って、適宜サンプリングして、上記の方法により、加熱装置１に導入されるフライアッシュ原粉及び加熱装置１の出口部分で加熱されたフライアッシュ（改質フライアッシュ）の未燃カーボン量を測定し、これらの測定値に基づいて、加熱温度や加熱時間が設定される。
　本発明においては、加熱装置１による加熱温度を７８０～１０００℃、好ましくは８００～９５０℃の範囲に設定される。このように高温で且つ幅広い温度領域で加熱を行うため、加熱装置１に導入するフライアッシュの未燃カーボン量が頻繁に変動した場合においても、安定して連続して加熱を行うことができる。
　尚、加熱温度が上記範囲よりも低温である場合には、未燃カーボン量が所定の範囲まで低減するのに長時間要し、効率が低下する。また、上記温度よりも高温に加熱すると、フライアッシュの粒子同士の融着が極端に大きな塊状物となり、配管等での詰まりが生じたり、加熱装置１の壁面に融着するなどの不都合を生じてしまう。また、フライアッシュの化学的変質が進み、混合材として使用しがたくなることもある。
　ところで、本発明では、上記のような高温領域でフライアッシュ原粉が加熱されるため、フライアッシュの粒子同士の融着が生じ、どうしても細粉と同時に大きな塊状粒子、例えば最大径が１５０μｍ以上の大きな粒子が生成する。加熱に供されるフライアッシュに含まれる粒子の最大径は１５０μｍよりも小さいため、この加熱により、このような塊状粒子が生成することが確認できる。即ち、加熱温度が高い程、また加熱時間が長い程、塊状化が進み、より大きな塊状粒子が多く生成する。このため、本発明では、後述する冷却分級が必要となるのであるが、必要以上に塊状化が進行すると、分級や粉砕に手間がかかり、効率が低下する。このため、本発明では、前述した範囲に未燃カーボン量が低減されることを条件として、最大径が１５０μｍ以上の大きな塊状粒子の量が、５０質量％を超えないように、特に３０質量％を超えないように、加熱温度及び時間を設定することが好適である。
　また、本発明において、上記のような加熱に使用する加熱装置１としては、一般的な加熱炉を使用することができるが、工業的観点から、ロータリーキルン、ローラーハースキルン、トンネルキルン、流動層炉、旋回気流式焼成炉などが好適に使用される。また、７８０℃～１０００℃の範囲での温度の制御が容易であり、連続的に多量に処理可能な点で、外熱式のロータリーキルンが最も好ましい。ロータリーキルンを用いた場合、他の加熱方式に比べて塊状化が起きやすいが、本発明の方法を適用する有効性は高い。
冷却分級工程；
　本発明では、上記のような加熱によって未燃カーボン量が低減された熱処理フライアッシュを、高温の状態で冷却分級装置３に導入する。即ち、加熱装置１から出た改質フライアッシュの塊状物は、細粉を含んだまま、配管内等での自然冷却はされるものの、高温状態のまま、冷却分級装置３に導入され、細粉と粗粒とに分級される。即ち、熱処理フライアッシュは加熱保持されているわけではないので、冷却分級装置３までの配管内で数十℃～３００℃程度の温度降下を生じるが、少なくとも３００℃以上の高温に保持されており、このような高温状態のまま、この冷却分級装置３で、塊状物に含まれる細粉と粗粒（粒径の大きき塊状粒子を含む）とに分離し、同時に、細粉及び粗粒の冷却を行うわけである。換言すれば、熱処理フライアッシュは後述するような冷却されにくい粗粒を含むため、自然冷却で３００℃を下回る温度となるには極めて長い時間が必要であり、本発明においては、このような低温になるのを待たずに、冷えにくい粗粒を分離しながら重点的に冷却するものである。加熱装置１から冷却分級装置３への輸送効率を高くすると、上記温度低下は起きにくくなる。その観点から、冷却分級装置３に導入される時点での熱処理フライアッシュの温度が、好ましくは４００℃以上、より好ましくは５００℃以上、特に好ましくは５５０℃以上であるような効率で輸送する。
　分級せずに冷却を先に行うと、加熱装置１から排出された熱処理フライアッシュは、比表面積の大きい細粉と比表面積の小さい塊状粒子が共存しているため、全体を所定温度まで冷却しようとすると、一部の冷えにくい塊状粒子が冷め切るまで全体を冷却しつづける必要があり、冷却効率が悪く、冷却に著しく長時間かかってしまう。即ち、本発明では、冷却効率の悪い塊状粒子を多く含む粗粒と、比表面積が大きくて冷却効率の良好な細粉とを分離しながら、粗粒を重点的に冷却することにより、効率よく、冷却を行うことができる。
　冷却分級装置３は、風力分級により分級を行うものであるが、分級のために使用する気流により冷却を行うという構造を有している。
　このような冷却分級装置３の概略構造を示す図２を参照して、この装置３は、中空の筒状体であり、底壁部は、下方から上方に向かって拡径した傾斜壁となっており、この傾斜壁は、ストレートな直胴部に連なり、この直胴部は、上方の頂部壁に連なっている。この頂壁部は、底壁部の傾斜壁とは異なり、上方に向かって縮径した傾斜壁の形態を有している。
　図２示されているように、底壁部には、冷却用気流を導入するための気流導入口１１が形成されており、ストレートな胴部の上部には、原料投入口１３が設けられており、頂部壁には、気流排出口としても機能する細粉取出口１５が形成されている。また、直胴部には、粗粒取出口１７が設けられており、直胴部と底壁部との境界部分の近傍において、この中空の筒状体の内部空間は、分散板１９によって仕切られている。さらに、上部壁には、散水ノズル２１が設けられている。
　即ち、冷却分級用の気体（通常は空気）が気流導入口１１から導入され、図２に示されているように、冷却用気体の上昇気流Ｚが装置３内に形成される。
　ところで、上記の分散板１９は、多数の小さな孔が多数均一に分布しているものであり、この分散板１９を通って、偏流せずに上昇気流Ｚが導入されることとなる。
　一方、前述した熱処理フライアッシュは、例えば４８０℃以上の高温に維持されており、このような高温の熱処理フライアッシュは、上記の原料投入口１３から投入され、分散板１９を通った上昇気流Ｚと接触し、これにより、冷却と分級とが行われることとなる。即ち、原料投入口１３から投入された熱処理フライアッシュの内、重量の軽い細粉は、この上昇気流Ｚに乗って、冷却されながら排出口１５から排出される。一方、重量の重い粗粒は、分散板１９上に堆積し、装置３内に滞留することとなり、一定量以上となると、オーバーフローして粗粉取出口１７から排出されることとなる。
　上記の説明から理解されるように、冷却し易い細粉は、上記の上昇気流Ｚによって冷却されながら、上昇気流Ｚに随伴して装置３外に排出されるが、冷却し難い粗粒は、細粉と分離して、装置３内に滞留し、絶えず上昇気流Ｚに曝されて冷却されることとなる。従って、冷却を効率よく、短時間で行うことができる。
　例えば、機械搬送式の冷却装置では、細粒と粗粒とが入り混じった状態で冷却しようとすると、冷却されにくい粗粒に合わせた条件を用いなければならない。しかしながら、上記のような冷却分級装置３では、径の小さい細粉は装置３内の上層部に移動して比較的短時間で装置３外に排出され、径が大きい粗粒は、粒子は装置３内の下層部へ移動して比較的長時間装置内に滞在した後に排出されるため、細粉の冷却と粗粒の冷却とに必要なだけの冷却時間を容易に確保することができ、効率よく冷却を行うことができる。
　また、機械搬送式の冷却装置の多くは間接冷却であるため、冷却効率が悪く、伝熱面積を多くするために、装置が大型化してしまう。しかるに、本発明で使用する冷却分級装置３は、冷却効率の高い直接冷却であり、しかも装置内に一様に気流Ｚを導入して粒子を流動化することにより、粒子と気体との接触面積が大きくなるため、装置の小型化を図ることができる。
　さらに、上記の装置３では、冷却と同時に分級を行うことで、フライアッシュの改質工程を簡素化することができる。
　尚、上記のような細粉及び粗粒は、それぞれ、２００℃以下、特に１００℃以下に冷却されることが、その後の工程で使用される装置に耐熱仕様を取り入れる必要がなく、コスト等の点で有利である。
　ところで、冷却分級装置３に投入される熱処理フライアッシュを冷却するための気体としては、特に制限されるものではないが、通常は、空気が使用され、空気を気流導入口１１から吹き込んで上昇気流Ｚを形成するが、このような気体の温度は、常温程度でよく、格別の冷却装置により冷却する必要はなく、そのまま上昇気流Ｚの形成に使用され、上記のような温度に細粉及び粗粒を冷却することができる。ただ、冷却に時間がかかる場合には、装置３の上部に設けられている散水ノズル２１から冷却水を噴霧することにより冷却時間を短縮することができる。例えば、装置３内に投入される熱処理フライアッシュの蓄熱量が大きい場合に、このような冷却水の噴霧が必要となるが、散水量が多いと粒子が保有する水分濃度が上がり、造粒して流動不良を起こすおそれが高い。このため、結露が起きない程度に装置３内の温度制御を行うことが好適である。また、散水量はフライアッシュ１トン当たり１Ｌ～１００Ｌ程度とすることができる。
　上記冷却により、回収されるフライアッシュの温度を２００℃以下、好ましくは１５０℃以下、特に好ましくは１００℃以下にする。
　また、上記の上昇気流Ｚを利用しての分級（即ち、風力分級）では、分級点は、気体の流量及び流速に依存し、流量が多く、また流速が速い程、分級点は大きくなり、大きな粒径の粒子を排出することができる。従って、これを利用して、分級点が設定される。
　また、分級装置３による分級点は特に限定されないが、例えばフライアッシュのＪＩＳ規格では４５μｍふるい残分を規定しているため、この４５μｍふるい残分を目処にして設定することが好ましい。具体的には、微粒分における４５μｍふるい残分が３４質量％以下、２０質量％以下となるように分級点を設定することが好ましい。ＪＩＳ規格で定められたフライアッシュのうち、最も汎用的なＪＩＳ　ＩＩ種規格は４５μｍふるい残分が４０質量％以下であるが、本発明において３４質量％以下としたのは、ＪＩＳだけでなく諸外国のフライアッシュ規格にも同時に適合させることを目的としたものである。（例えば、米国、台湾、インドでは、４５μｍふるい残分が３４質量％以下である。）
　また、混合材として好適な改質フライアッシュを得るという観点から、分級により得られる微粉の体積換算でのメディアン径Ｄ５０が３０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下となるよう設定することも好ましい。一般に混合材に用いられるフライアッシュの累積体積５０％径Ｄ５０（メディアン径）は１０～４０μｍであり、これと同等のメディアン径とすることが可能である。このとき細粉および粗粒の回収率は、投入される熱処理フライアッシュの粒子の焼結度合いにより異なるが、一般的には粗粒が５０質量％以下となる。
　尚、上記のメディアン径Ｄ５０は、例えばレーザー回折式粒度分布計よって測定される。
細粉回収工程；
　冷却分級装置３での分級により分離され且つ冷却されているフライアッシュの細粉は、熱処理によって未燃カーボン量が低減された改質フライアッシュであり、集塵装置５により回収される。
　このような細粉の回収に用いる集塵装置５としては、電気集塵機、バグフィルター、サイクロン等の工業的に使用されるものであれば特に問題ない。集塵装置５で回収された細粉は、そのまま混合材として使用することが可能である。
粗粒粉砕工程；
　上記の冷却分級装置３内でのオーバーフローによって該装置３から取り出された粗粒は、そのままセメントクリンカー製造原料等の用途に使用することも可能であるが、セメントやコンクリートの混合材として使用するためには、粉砕する必要がある。粒径が著しく粗大であり、しかも数ｃｍ～十数ｃｍを超えるような巨大な塊状粒子を含んでいる場合が多いからである。このため、前述した細粉と同様、４５μｍふるい残分が３４質量％以下、特に２０質量％以下となるまで粉砕する。このとき、粉砕後のメディアン径Ｄ５０は３０μｍ以下、特に２０μｍ以下となっていることが好ましい。
　粉砕装置としては、特に制限されず、工業的に使用されているチューブミル、振動ミル、ローラーミル、ロールクラッシャー、ハンマークラッシャーなどを使用することができる。
混合工程；
　集塵装置５から回収された細粉や、粉砕装置から回収された粗粒の粉砕物は、何れも改質フライアッシュとして、そのままセメントやコンクリートの混合材として使用することもできるが、未燃カーボン量が大幅に減じられている改質フライアッシュの品質の均一性という点で、両者を混合装置９に導入して混合して製品とすることが好ましい。
　このような混合装置９は特に制限されず、一般的な粉体の混合に使用されている混合装置を使用することができ、例えば、撹拌式混合機や圧縮エアを用いた噴流混合機を使用することができ、また、ブレンディングサイロ、連続式粉体輸送機、空気圧送設備内での混合も可能である。
　このようにして得られた改質フライアッシュは、未燃カーボン量が低減され、かつ適切な粉末度に調整されており、公知の方法によりセメント混合材又はコンクリート混合材として使用される。
　　１：加熱装置
　　３：冷却分級装置
　　５：集塵装置
　　７：粉砕装置
　　９：混合装置
　１１：気体導入口
　１３：原料投入口
　１５：細粉取出口
　１７：粗粒取出口
　１９：分散板
　２１：散水ノズル

Claims (7)

  1. 　未燃カーボンを含むフライアッシュ原粉を７８０～１０００℃の温度に加熱して該フライアッシュ原粉に含まれる未燃カーボン量を低減させる加熱工程；
    　前記加熱工程で得られた未燃カーボン量が低減された熱処理フライアッシュを冷却分級装置に導入して細粉と粗粉とに分離する冷却分級工程；
    を含み、
    　前記冷却分級工程において使用される冷却分級装置は、下方から分級用気流を導入し、該装置内に導入された冷却分級用気流を上方から排出する基本構造を有しており、
    　前記冷却分級装置内に投入された前記熱処理フライアッシュを、前記冷却分級用気流と接触させ、該熱処理フライアッシュに含まれる細粉を上昇させて装置外に排出させ且つ該熱処理フライアッシュに含まれる粗粒を装置内に滞留させることにより、細粉と粗粒との分離及び冷却とを行い、
    　前記冷却分級装置から排出された前記細粉は、集塵装置を用いて回収し、前記粗粒は、該冷却分級装置から回収することを特徴とするフライアッシュの改質方法。
  2. 　前記冷却分級装置内での分級を、散水下で行う請求項１に記載のフライアッシュの改質方法。
  3. 　前記加熱工程により、未燃カーボン量を３質量％未満に低減させる、請求項１に記載のフライアッシュの改質方法。
  4. 　前記加熱工程での加熱を、未燃カーボン量が低減された熱処理フライアッシュ中に含まれる最大直径が１５０μｍ以上の塊状粒子の含有量が５０質量％を超えないように行う、請求項３に記載のフライアッシュの改質方法。
  5. 　前記冷却分級工程において、分級により得られる前記細粉の４５μｍふるい残分が３４質量％以下となるように分級点を設定する請求項１に記載のフライアッシュの改質方法。
  6. 　前記冷却分級工程において、分級により得られる粗粒は、４５μｍふるい残分が３４質量％以下となるまで粉砕する請求項５に記載のフライアッシュの改質方法。
  7. 　前記集塵装置から回収された細粉と、前記粗粒を粉砕して得られた粉砕粉末とを混合する、請求項６に記載のフライアッシュの改質方法。
PCT/JP2019/009767 2018-03-19 2019-03-11 フライアッシュの改質方法 WO2019181619A1 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020508234A JP7183251B2 (ja) 2018-03-19 2019-03-11 フライアッシュの改質方法
KR1020207026694A KR20200130313A (ko) 2018-03-19 2019-03-11 플라이 애시의 개질 방법
US16/978,623 US20210032163A1 (en) 2018-03-19 2019-03-11 Process for reforming the fly ash
EP19771265.6A EP3770133A1 (en) 2018-03-19 2019-03-11 Fly ash modification method
CN201980019488.3A CN111971259A (zh) 2018-03-19 2019-03-11 飞灰的改性方法
CA3093644A CA3093644A1 (en) 2018-03-19 2019-03-11 Process for reforming the fly ash

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-050837 2018-03-19
JP2018050837 2018-03-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019181619A1 true WO2019181619A1 (ja) 2019-09-26

Family

ID=67987757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/009767 WO2019181619A1 (ja) 2018-03-19 2019-03-11 フライアッシュの改質方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20210032163A1 (ja)
EP (1) EP3770133A1 (ja)
JP (1) JP7183251B2 (ja)
KR (1) KR20200130313A (ja)
CN (1) CN111971259A (ja)
CA (1) CA3093644A1 (ja)
WO (1) WO2019181619A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111836792B (zh) * 2018-03-13 2022-06-24 株式会社德山 飞灰的改性方法及装置
KR20220046964A (ko) 2020-10-08 2022-04-15 삼성전자주식회사 멀티 챗봇을 이용하여 질의에 응답하는 전자 장치 및 그 제어 방법
FR3119335B1 (fr) * 2021-01-29 2023-03-17 Fives Fcb Procédé et installation de traitement de cendres volantes
CN113333436B (zh) * 2021-05-21 2022-04-08 中国矿业大学 一种煤气化细渣的全组分综合利用方法
CN115069550A (zh) * 2022-06-17 2022-09-20 盐津津玺商贸有限责任公司 一种干粉砂粒除尘装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59367A (ja) * 1982-06-24 1984-01-05 川崎重工業株式会社 風力分級装置
JPH1045444A (ja) * 1996-07-30 1998-02-17 Nippon Cement Co Ltd 石炭灰の処理方法
JPH1160299A (ja) 1997-08-08 1999-03-02 Chichibu Onoda Cement Corp フライアッシュの改質方法
JP2002274906A (ja) * 2001-03-13 2002-09-25 Taiheiyo Cement Corp 人工骨材原料の調整方法
JP2007000780A (ja) * 2005-06-23 2007-01-11 Taihei Kogyo Co Ltd 石炭灰処理設備
JP2007160189A (ja) * 2005-12-13 2007-06-28 Ube Machinery Corporation Ltd セメントクリンカの粉砕設備
JP2008126117A (ja) 2006-11-17 2008-06-05 Oita Technology Licensing Organization Ltd 工業用の改質フライアッシュとその製造方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6038987A (en) * 1999-01-11 2000-03-21 Pittsburgh Mineral And Environmental Technology, Inc. Method and apparatus for reducing the carbon content of combustion ash and related products
JP3613347B1 (ja) * 2003-10-09 2005-01-26 太平洋セメント株式会社 フライアッシュ中の未燃カーボンの除去方法
JP2015199006A (ja) * 2014-04-04 2015-11-12 松藤　泰典 フライアッシュ粉体の製造方法および製造設備

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59367A (ja) * 1982-06-24 1984-01-05 川崎重工業株式会社 風力分級装置
JPH1045444A (ja) * 1996-07-30 1998-02-17 Nippon Cement Co Ltd 石炭灰の処理方法
JPH1160299A (ja) 1997-08-08 1999-03-02 Chichibu Onoda Cement Corp フライアッシュの改質方法
JP2002274906A (ja) * 2001-03-13 2002-09-25 Taiheiyo Cement Corp 人工骨材原料の調整方法
JP2007000780A (ja) * 2005-06-23 2007-01-11 Taihei Kogyo Co Ltd 石炭灰処理設備
JP2007160189A (ja) * 2005-12-13 2007-06-28 Ube Machinery Corporation Ltd セメントクリンカの粉砕設備
JP2008126117A (ja) 2006-11-17 2008-06-05 Oita Technology Licensing Organization Ltd 工業用の改質フライアッシュとその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CA3093644A1 (en) 2019-09-26
JPWO2019181619A1 (ja) 2021-04-08
EP3770133A1 (en) 2021-01-27
US20210032163A1 (en) 2021-02-04
CN111971259A (zh) 2020-11-20
JP7183251B2 (ja) 2022-12-05
KR20200130313A (ko) 2020-11-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019181619A1 (ja) フライアッシュの改質方法
US8348184B2 (en) Waterless separation methods and systems for coal and minerals
JP4883623B2 (ja) 改質フライアッシュとその製造方法
KR101622582B1 (ko) 불활성 작동 또는 비불활성 작동으로 석탄을 분쇄하기 위한 방법 및 설비
KR102045781B1 (ko) 분쇄 및 건조 플랜트
JP2019107619A (ja) 改質フライアッシュの製造方法、及び、改質フライアッシュの製造装置
WO2013054471A1 (ja) 焼結原料の造粒方法
JP7295090B2 (ja) フライアッシュの改質方法及び装置
JP7316024B2 (ja) 改質フライアッシュの製造方法、及び、改質フライアッシュの製造装置
JP2003268394A (ja) 木質燃料とその製造方法
JP2019107618A (ja) 改質フライアッシュの製造方法、及び、改質フライアッシュの製造装置
KR102153185B1 (ko) 리튬함유 광석으로부터 황산리튬용액을 제조하는 방법 및 장치
CN113544105A (zh) 飞灰的改性方法
JP2007169534A (ja) バイオマス炭化装置
KR102307918B1 (ko) 리튬함유 광석으로부터 황산리튬용액을 제조하는 방법 및 장치
JP2006273970A (ja) バイオマス含有石炭粉末燃料の製造方法及びその利用方法並びにバイオマス含有石炭粉末燃料の製造装置
JP5320831B2 (ja) 竪型炉の操業方法及び炉内粉化防止設備
KR20170060641A (ko) 저급망간광석의 품위 향상방법
WO2017105084A1 (ko) 용철 제조 방법
TWM621815U (zh) 卜作嵐材料製造系統
CN117704822A (zh) 煤矸石煅烧系统和煅烧工艺
KR20130032044A (ko) 음식물 쓰레기를 이용한 티타늄 정련방법 및 장치
JPH0994475A (ja) 高粉末度粉体製造装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19771265

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020508234

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 3093644

Country of ref document: CA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019771265

Country of ref document: EP

Effective date: 20201019