JPH0419180B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、燃料としての石炭および脱硫剤とし
ての石灰石から構成される流動層における流動層
燃焼の際に発生する石炭灰（石炭の灰分と使用済
脱硫剤とからなる）を原料として、嵩密度が大き
く、粒子同志の付着がない、高強度の粒状体を短
時間に製造する方法に関するものである。 〔従来の技術〕 石炭を燃料とする際の燃焼方式は、従来、微粉
炭燃焼方式が中心であつたが、最近、流動層燃焼
方式が注目されている。この流動層燃焼方式は、
通常、炉内脱硫方式が採用され、燃料である石炭
と炉内脱硫のための脱硫剤である石灰石を投入し
ボイラ内にて流動層を構成させる方式である。流
動層燃焼方式は従来の微粉炭燃焼方式に較べて、
第１に火炉容積が小さくて済みボイラ容積が小さ
くなること、第２に燃料石炭の品種に関する制約
が少ないこと、第３に750〜850℃の低温燃焼が可
能であり灰の凝結に関するトラブルがなくサーマ
ルNOxの発生が少ないこと、第４に伝熱水管表
面での総括伝熱係数が大きいことなどの長所を有
している。一方、流動層燃焼技術の実用化の課題
として灰処理上の問題がある。流動層燃焼の際に
発生する石炭灰は、石炭の灰分と使用済脱硫剤か
らなり、使用済脱硫剤は脱硫生成物である型無
水石こうと未反応の生石灰から構成されている。
石炭燃焼ガス中の硫黄酸化物の除去効率、すなわ
ち脱硫率を大きくするため、通常Ca／Ｓのモル
比が３〜６とからなるように石灰石の投入量が設
定されており、750〜850℃における硫黄酸化物と
の反応により石灰石が生石灰および型無水石こ
うとなり、石炭灰とともに排出される。流動層燃
焼灰の発生量は使用石炭の品種、脱硫率、ボイラ
の運転条件などにより相当に異なるが、通常、石
炭灰、型無水石こう、生石灰の発生量はそれぞ
れ使用石炭量のほぼ15〜20重量％、１〜10重量
％、１〜10重量％である。 このような灰に対する従来の処分・利用技術は
つぎの通りである。 (1) 灰100重量部に対して10〜40重量部の水を１
回で投入し加湿・混練した後、処分する加湿処
分法。 (2) 灰100重量部に対して20〜50重量部の水を１
回で投入して混練し、粒状体とした後、処分す
る加湿造粒処分法。 (3) 灰100重量部に対して20〜50部の水を２回に
分けて混練し、粒状体とした後、60〜100℃の
常圧水蒸気下で処理する加湿造粒水蒸気処理
法。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら上記(1)の加湿処分法は、混練物の
粒径が0.01〜100mmで、かつ十分に締まつていな
いため、嵩密度が小さくなり、運搬用のトラツ
ク、船などへの積載量が少なく、かつ埋立後の密
度、地盤強度が低くなるという不都合点を有して
いる。 また上記(2)の加湿造粒処分法は、粒径が0.5〜
50mmでよく締まつた粒状体であるが、つぎの不都
合点がある。 (a) 粒状体表面水の影響により、粒状体同志が付
着し、ハンドリング性が悪い。 (b) 0.5mm未満の粒状体が殆どないため、加湿処
分法による混練物密度よりも大幅に向上しな
い。 (c) 常温放置となるため、水和反応速度が遅く、
固化体強度が十分に向上せず、固化体地盤によ
る支持力は低い。 (d) 水を１回に入れて混練するため、生石灰含有
量が7.5重量％以上となると、生石灰の消化熱
により粒状体が破壊する。 さらに上記(3)の加湿造粒水蒸気処理法は、つぎ
の不都合点を有している。 (a) 粒状体表面水の影響により、粒状体同志が付
着し、ハンドリング性が悪い。 (b) 0.5mm未満の粒状体が殆どないため、加湿処
分法による混練物密度よりも大幅に向上しな
い。 (c) 60〜100℃の常圧水蒸気を用いて粒状体の強
度を上げるために、製造コストが高くなる。 本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、石
炭灰と水とを混練することによつて粒状体にし、
さらに生石灰を含有する石炭灰をまずすことによ
り、粒度分布を適正化して輸送効率、埋立効率を
向上させるとともに、まぶした石炭灰の反応性を
利用し、粒状体の表面水を反応固定するととも
に、発熱により粒状体の強度を短時間に向上さ
せ、粒状体同志の付着を防止することができる固
化体の製造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および作用〕 本願の第１の発明の流動層燃焼灰を原料とする
固化体の製造方法は、燃料としての石炭および脱
硫剤としての石灰石から構成される流動層燃焼の
際に発生する石炭灰に対して、水を１回または多
回に分けて加え、混練して粒径0.5〜50mmを主体
とする粒状体とした後、生石灰含有量7.5〜40重
量％の石炭灰を、前記粒状体100重量部に対して
５〜20重量部混合することを特徴としている。 また本願の第２の発明の流動層燃焼灰を原料と
する固化対の製造方法は、燃料としての石炭およ
び脱硫剤としての石灰石から構成される流動層燃
焼の際に発生する石炭灰に対して、水を１回また
は多回に分けて加え、混練して粒径0.5〜50mmを
主体とする粒状体とした後、石炭灰に生石灰粉末
を加えて生石灰含有量7.5〜40重量％に調製した
粉体を、前記粒状体100重量部に対して５〜20重
量部混合することを特徴としている。 粒径0.5〜50mmを主体とする粒状体100重量部に
対して、石炭灰または粉体を５〜20重量部混合す
ることにより、粒状体の間に微粉（石炭灰または
粉体）が入り込み、嵩密度が大きくなり、この結
果、輸送効率および埋立密度が向上する。この場
合、石炭灰量が５重量部未満では、微粉が少ない
ため嵩密度が向上せず、一方、20重量部を超える
と、微粉が多いため嵩密度が低下する。また粒状
体の粒径が0.5mm未満では、粒状体のブリジング
割合が大きくなつて嵩密度が大きくならず、一
方、粒径が50mmを超える場合は、粒状体間の隙間
に混合した微粉が十分に入り込まないために、嵩
密度が大きくならない。 また粒径0.5〜50mmを主体とする粒状体100重量
部に対して、生石灰含有量7.5〜40重量％の石炭
灰または粉体を５〜20重量部混合することによ
り、粒状体の表面水を投入混合した石炭灰または
粉体で吸収し、粒状体同志の付着を防止し、ハン
ドリング性の向上を図る。なお混合した石炭灰ま
たは粉体中の生石灰含有量が7.5重量％未満の場
合は、水の吸収が不十分となり粒状体同志が付着
する。一方、生石灰含有量が40重量％を超える場
合は、雰囲気温度が上がり、多くの水が蒸発して
固化反応が阻害されるため、ハンドリング性が悪
くなる。 石炭灰または粉体中の生石灰含有量が7.5重量
％未満であれば、水を１回に投入しても粒状体は
破壊しない。しかしながら、生石灰含有量が7.5
重量％以上の場合は、水を１回に投入すると粒状
体は破壊するため、予め石炭灰100重量部に対し
て、生石灰含有量に応じ５〜30重量部の水を加え
て加湿・混練し、生石灰の大部分を消化させた
後、さらに15〜45部の水を加えて粒状体とする。
このようにして生石灰の消化熱による粒状体の破
壊防止を図る。 石炭灰と水とを混練すると、つぎの発熱反応が
起こる。 (a) 生石灰→消石灰（消化反応） (b) 石炭灰＋生石灰＋無水石こう→固化体の主強
度メンバであるエトリンガイト これらの特徴を利用すべく、粒状体に石炭灰ま
たは粉末を混合すると、粒状体の表面水が石炭灰
または粉体に移行し、石炭灰または粉体は徐々に
発熱する。このため粒状体周囲は高湿度で常温以
上となり、水蒸気処理工程がなくても強度が向上
する。混合する石炭灰または粉体の生石灰含有
量、粒度調整、量調整を行うことにより、発熱速
度、発熱量を制御すれば、より強度を向上させる
ことができる。すなわち、石炭灰または粉体中の
生石灰量が7.5重量％未満の際には、発熱量が不
十分であるため、生石灰粉末を加えて7.5重量％
以上とする必要がある。また生石灰含有量が40重
量％を超える場合には、発熱量が大きくなり、多
くの水が蒸発し、粒状体の水和反応に必要な水が
不足する。したがつて混練機、粒状体貯蔵ホツパ
からの放熱に応じて、生石灰含有量、粒度、混合
量を変えることにより、発熱速度を調整すれば、
より高強度の発現が期待できる。 〔実施例〕 つぎに本発明の実施例および比較例を挙げて説
明する。供試灰の性状を第１表に示す。

【表】 アスフアルト舗装要綱によれば、修正CBRは、
JIS Ａ 1210（突固めによる土の締固め試験方法）
によつて、上下方向に３層に分けて、各層92回突
固めたときの最大乾燥密度の95％の締固め度に相
当する４日水浸後のCBRをいい、このCBRはJIS
Ａ 1211（路床土支持力比試験方法）により、直
径５cmの貫入棒の貫入抵抗より次式で与えられ
る。 CBR＝貫入量2.5mmのときの荷重（Kg）／1370（Kg） ×100（％） 粒状体においては水硬性があるため、４日水浸
は行わず、突固め直後にCBRを測定した。粒状
体の嵩密度は内径250mm、高さ410mmの円筒状容器
に１Kg単位で粒状体を投入し、満杯にした後、次
式で算出した。 粒子状体嵩密度（ｇ／cm³）＝粒状体重量（ｇ）／12.
5²π×41（cm³） ×粒子体100重量部を750℃、還元雰囲気下で
焼成した後の重量（ｇ）／100 圧壊強度は粒径10mmの粒状体を用い、木屋式硬
度計にて測定した。なお実施例、比較例における
「部」はすべて「重量部」である。 実施例 １ 灰A100部に水10部を添加し、10分間混練した
後、さらに水20部を添加し、３分間混練して粒径
0.5〜50mmの粒状体にし、さらにまた15部の灰Ａ
を加え１分間混合して、混練機から払い出した。
払い出した粒状体を内径250mm、高さ410mmの円筒
状容器に投入し、１日後に各種試験を行つた。結
果は第２表のとおりであつた。 実施例 ２ 灰A20部に水２部を添加し、５分間混練した
後、灰A100部を加え、さらに水10部を加えて10
分間混練した。さらにまた水20部を添加し、３分
間混練して粒径0.5〜50mmの粒状体にし、さらに
また15部の灰Ａを加えて、１分間混合して混練機
から払い出した。払い出した粒状体を内径250mm、
高さ410mmの円筒状容器に投入し、１日後に各種
試験を行つた。結果は第２表のとおりであつた。 実施例 ３ 灰A100部に水10部を添加し、10分間混練した
後、さらに水20部を添加し、３分間混練して粒径
0.5〜50mmの粒状体にし、さらにまた10部の灰Ａ
と10部の灰Ｂを加えて、１分間混合して混練機か
ら払い出した。払い出した粒状体を内径250mm、
高さ410mmの円筒状容器に投入し、１日後に各種
試験を行つた。結果は第２表のとおりであつた。 実施例 ４ 灰A80部、灰B20部に水15部を添加し、15分間
混練した後、さらに水20部を添加し、３分間混練
して粒径0.5〜50mmの粒状体にし、さらにまた、
12部の灰Ａ、３部の灰Ｂを加えて１分間混合して
混練機から払い出した。払い出した粒状体を内径
250mm、高さ410mmの円筒状容器に投入し、１日後
に各種試験を行つた。結果は第２表のとおりであ
つた。 実施例 ５ 灰C100部に水30部を添加し、３分間混練して
粒径0.5〜50mmの粒状体にし、さらに12部の灰Ｃ
と３部の生石灰粉末の混合粉体を加えて、１分間
混合して混練機から払い出した。払い出した粒状
体を内径250mm、高さ410mmの円筒状容器に投入
し、１日後に各種試験を行つた。結果は第２表の
とおりであつた。 比較例 １ 灰A100部に水20部を添加し、２分間混練して
混練機から払い出した。払い出した混練物を内径
250mm、高さ410mmの円筒状容器に投入し、１日後
に各種試験を行つた。結果は第２表のとおりであ
つた。 比較例 ２ 灰A100部に水20部を添加し、10分間混練した
後、さらに水20部添加し、３分間混練して粒径
0.5〜50mmの粒状体にし、混練機から払い出した。
払い出した粒状体を内径250mm、高さ410mmの円筒
状容器に投入し、１日後に各種試験を行つた。結
果は第２表のとおりであつた。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の方法において
は、粒径0.5〜50mmの粒状体と石炭灰または粉体
と混合するので、嵩密度が大きくなり、このため
輸送効率が向上し、かつ埋立地寿命の延長を図る
ことができ、また粒状体同志の付着を防止するこ
とができハンドリング性が向上する。 また混合灰として、7.5〜40重量％の生石灰を
含有する石炭灰または粉体を用いるので、水と接
触すると発熱し、水蒸気処理工程なくして粒状体
が高強度となる作用、効果を奏する。 さらに石炭灰に7.5〜40重量％の生石灰を含有
せしめる際、予め少量の水で混練する場合は、生
石灰の消化反応による粒状体の破壊が防止でき、
高強度の粒状体とすることができる。 したがつて、本発明の方法は、高効率輸送、埋
立技術の分野において有益であり、本発明の方法
により製造した固化体は、埋立材、埋戻し材など
の土木材料として有用である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料としての石炭および脱硫剤としての石灰
   石から構成される流動層燃焼の際に発生する石炭
   灰に対して、水を１回または多回に分けて加え、
   混練して粒径0.5〜50mmを主体とする粒状体とし
   た後、生石灰含量7.5〜40重量％の石炭灰を、前
   記粒状体100重量部に対して５〜20重量部混合す
   ることを特徴とする流動層燃焼灰を原料とする固
   化体の製造方法。 ２ 燃料としての石炭および脱硫剤としての石炭
   灰から構成される流動層燃焼の際に発生する石炭
   灰に対して、水を１回または多回に分けて加え、
   混練して粒径0.5〜50mmを主体とする粒状体とし
   た後、石炭灰に生石灰粉末を加えて生石灰含有量
   7.5〜40重量％に調製した粉体を、前記粒状体100
   重量部に対して５〜20重量部混合することを特徴
   とする流動層燃焼灰を原料とする固化体の製造方
   法。