JPH05503496A - 灰に含まれる生石灰を消化する方法 - 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】 灰に含まれる生石灰を消化する方法 発電所からのフライアッシュの主なカテゴリーは二つある。シリコ−アルミナア ンシュはポゾラン様の性質を有し、コンクリートやモルタルで使用される。硫黄 −石灰アッシュはポゾラン様の性質と水硬性の両方を有し、コンクリートやモル タルで水硬性結合剤としてより幅広く用いることができよう、この第二のカテゴ リーは、特に、石炭と亜炭との様々な比率の粉体混合物を燃焼させる発電所から 生じる副生物として見いだされる。このフライアッシュは、一部は燃焼生成物に 初めから存在していたものとして、また一部は煙から硫黄を取除くための処理中 に燃焼副生成物に加えられたものとして、カルシウム化合物を高い割合で含み、 それゆえに「硫黄−石灰」と呼ばれる。

時としてカルシウム化合物中に多量に存在している生石灰は、そのような灰によ り一部分が構成されるモルタル又はコンクリートに膨張する望ましくない性質を 与え、それによりそれらを利用することができる用途を制限する。この生石灰を 、灰中の他の物質の水硬性及びポゾラン様の潜在能力をだめにすることなしに消 化することが望ましいこしが知られている。

生石灰は、生石灰の体積の２倍を上回る見掛は体積を有する消石灰を生じさせる 現象のため水和により膨張する。その上、フライアッシュ中の生石灰は非常にゆ っくりと水和するので、膨張現象は、未処理の生の灰を含有しているコンクリー トを流し込んでから数週間又は数カ月後に現れることがある。

生石灰が凝結現象と一緒に水により消化されるある種の灰（例えば流動床からの もの）について言えば、特に、実施中に消化に対応する熱を放出するのを避ける ため、使用前に生石灰を消化することが有利なこともある。

灰に含まれている生石灰を消化することは困難である。生の灰に加えられた水は 、その灰にポゾラン様の性質を与える石灰アルミン酸塩やケイ酸塩を水和すべき でない、更に、燃料を燃焼させて得られるフライアンシュ中に存在する生石灰は 、第一に消石灰と一緒になることによって生石灰の粒子の６部に至る水和を遅ら せるケイ酸塩及びアルミン酸塩が存在することから明らかに、非常にゆっくりと 水和する。従って、灰の消化は二つの互いに矛盾した条件、すなわち生石灰の全 部を消化するのに十分なだけ長い間混合物を水和させること、その一方で同時に 混合物の水硬性及びポゾラン様の性質を消失させる前にこの水和の効果を中断す ること、を満足しなければならない、ということが理解できる。

この矛盾に対する解決策は、フランス国特許出願公開第２５０１６６９号明細書 に開示される。約１２０℃より高温での水和は、灰中に存在しているケイ酸塩及 びアルミン酸塩の水硬性をだめにしないことが知られている。それゆえに、この 温度で、そして生石灰は灰が熱過ぎて水蒸気に凝縮を起こさせない場合には水蒸 気に対する親和力がないので利用可能な液相の水があるように加圧下で、灰を消 化させるための提案がなされている。とは言うものの、フランス国特許出願公開 第２５０１６６９号明細書で提案された方法は、灰を事前に加熱することを必要 とし、また、灰と反応する以前に蒸発してはならない過熱された水和水を１３０ ″Ｃより高い温度で注入することができる反応容器を必要とし、更にその過熱水 と均質に混合するのを保証するため灰をかき混ぜるための手段を必要とするので 、この方法にはいくつかの欠点がある。

本発明は、この処理方法に代る、より費用のかかう°ない別法、すなわち灰を第 一段階では常温で処理し、次いでもっと高い温度で且つ加圧下に第二段階の処理 を続行して、混合物の水硬性潜在能力の喪失に至りかねないであろう反応を抑制 しながら生石灰の水和を果すことができる別法を提供しようとするものである。

このために、本発明は、生石灰を含有してなるフライアッシュを消化する方法で あって、該アンシュを周囲温度で湿らせる第一工程と、こうして水和された混合 物を１３０〜２５０℃の範囲の温度で飽和した又はわずかに過熱した水蒸気から の圧力下の容器内へ送る第二の処理工程とを含む方法を提供する０両方の工程を 同じ容器で行うこと選択することが可能であり、その場合には、蒸発（第二工程 の結果）を開始する前に水和を完了する（第一工程の目的）のを保証することが 重要である。

このように、現状の技術とは違って、本発明は、消化方法の第二工程を構成する 高温での水和の効率を上昇させることが認められている冷水でアッシュを予備水 和する第一の工程を提案する。とは言いながら、第一工程でアッシュに取入れる ための水の最適な量を決定することは望ましいことである。この量は、アッシュ の生石灰含有量に基づいて、ことによっては酸化マグネシウムのような他の酸化 物の存在を補正しながら計算することができる、存在する生石灰を消化するため に化学量論上必要とされる量よりも多くなければならない。

この下限よりも上で、最終生成物についての試験を、水の初期量の役割とそれが 消化に関して最終生成物に及ぼす影響とを調べるため「ルシャトリエ」タイプの 針の型を使用する標準規格Ｐ　１５−４３２「高温１１張試験（Ｈｏｔ　ｅｘｐ ａｎｓｉｏｎ　ｔｅｓｔｓ）Ｊに定められた試験を利用して行った。こうして、 消化を完了するのに化学量論上必要とされる蓋が８％に等しいと計算されたアッ シュについて言えば、約２０％の量が最適であるということが分った。（水の量 はアンシュの量に対する割合である）。ここで、「最適」とは、ルシャトリエタ イブの針の最小限の離隔を引き起こす量である。

このフライアンシュはまた、試験を受けている低温の水和アッシュ混合物の軟度 の遷移域に相当する。この量未満では、混合物は、一般に膨張を伴う、仮の凝結 を引き起こすことがある砂の軟度を有する。

この値より多くなると、混合物はペースト状になり、膨張しながら凝結が起こっ て、続いて遅かれ早い機械的強度の低下と、ことによっては粉体の軟度への回帰 が起こる。

この量は、混合物が凝結を始めるのに要する時間を決定するので、二つの工程の 間での中間的な貯蔵が可能であるかどうかを決定する。

ポゾラン様の性質が減少する危険を制限するため、そしてまた消化されたアッシ ュの水硬性を減少させる危険を昌す混合物中に存在している遊離石灰の自己消費 を考量に入れるために、貯蔵条件には気をつけなくてはならない。

この「予備水和」の第一工程においては、急結剤を加えることが有利であるかも しれない、塩化カルシウムの好ましい量は、やはり実験的試験片を作りそしてそ れらを先に明記した試験にかけてから観測して、アッシュの約２重量％であり、 このほかのものも同等であって、これは最小限の高温膨張のもとであることが認 められている添加剤の量である。塩化カルシウムを加える場合には、予備水和の ために最適な水の量を再び決めることが必要である。しかしながら、塩素はアッ シュが含まれるべきコンクリートにとって不適当であることがあるので、処理さ れたアッシュの最終目的を記憶に留めておくことも必要である。

予備水和水中の添加剤を用いて、又は用いずに、この方法を実施する場合には、 反応の高い発熱性と、第一工程に続いて起こるかなりの膨張及び水蒸気の発生と を考慮に入れるべきである。

本発明の方法の第二の工程では、１３０〜２５０℃の温度範囲が次の理由から選 ばれた。

・研究から、１２０°Ｃ未満ではアルミン酸塩及びケイ酸塩が過剰の水により攻 撃される危険を昌すこと、また従ってアッシュがそのポゾランの潜在能力を失う 危険を昌すことが示される。

・遊離石灰が分解して生石灰と水になる４００°Ｃという理論的上限がある。

・試験したアッシュにあっては、生石灰は２２０　”Ｃのアッシュ温度で最も速 く消化されることが認められた。

この第二工程は、大気圧又はもっと高い圧力（例えば１〜２５ｂａｒる圧力平衡 点の前又は後に追加の水蒸気を注入して上昇させてもよい。

この第二工程の間に、アッシュは、低温の第一の水和工程の間にそれに加えられ そして消化のために消費されなかった水を失う、第二の工程中に凝縮又は滴下に より灰に加えられることがある水は、湿っぽいままである塊のもとになる限りに おいて最終生成物に有害な影響を及ぼす。従って装置は、凝縮水がアッシュに滴 下するのを防ぐか、さもなければ凝縮が起こるのを防ぐのに適した装置と一緒に 、圧力を調整するのに適当な使用設備に設けられるがべきである。

この点に関しては、加熱二重壁の容器が単なる保温のために好ましいかもしれな い。

運転圧力は、この方法を実施する設備にとって重要なパラメータ−である。選ば れる圧力は、投資費用（加圧反応容器及び水蒸気発生器）と、予め選ばれた消化 の程度についての消化サイクルの第二工程の長さとの経済的な歩み寄りに依存す る。試験を行ったアンシュにあっては、純粋ペーストについてルシャトリエの計 の同じ３ｍｍ未満の高温での離隔が、１３０℃及び大気圧での過熱水蒸気の第一 の条件から５　ｂａｒの圧力での飽和水蒸気の第二の条件への変化により１６時 間から１時間まで第二工程の期間を短縮するにつれて認められた。

本発明の方法では、第二の処理工程はアッシュをかき混ぜることなしに行うこと ができるが、それにもかかわらず、かき混ぜることは均一性の問題と過剰の水を 気化させる問題にとっては賢明なことである。かなりの膨張が起こり、そして処 理容器の容量と機械的強度を決定する際には、これを考慮に入れなくてはならな い。この膨張には、機械的な破砕を必要とせずにアッシュを細かく分割する利点 がある。この第二工程のサイクルの終了時には、アッシュは空気式輸送を行うの に適した状態にあり、そして容器内に確立された過剰の圧力を利用することがで きる。

本発明の方法の主要な利点は、第一に、アンシュの水和のために必要とされる時 間を短縮する可能性にある。この短縮は、製造費に有意の効果を及ぼす。その上 、そのような加速は、消化されたアッシュの水硬性を損なっては得られない。

アッシュの残留湿分は一般に０．５％未満であり、それにより貯蔵中及び使用前 に水和が継続しないことを保証する。この方法により製造されたアッシュは、容 易に取扱われる粉体状態にある。低温の予備水和から始めることと処理のために 必要とされる水の量を正確に決めることとによって、アッシュのポゾラン様の性 質を完全に保存することが可能である。

最後に、第一工程を第二工程の両方において、本発明の方法は生成物の脱灰の危 険を制限する（低温時にはアッシュの反応性が低く、高温時にはアッシュは水蒸 気の保護雰囲気下にある）。

このように消化された後に、試験したアッシュをポルトランドセメントの代用品 として一定のモルタルに取入れ、そしてこのようにて、圧縮強さに有意の向上が 認められた。

要約書 本発明によれば、フライアッシュを低温の水を使って予備水和し、次いでこの混 合物を容器内において１３０〜２５０°Ｃの温度で過熱又は飽和水蒸気からの圧 力下で処理する。この方法は、消化されるべき生石灰を含有しているいずれの物 質にも通用可能である。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．フライアッシュに含まれる生石灰を消化する方法であって、該アッシュを周 囲温度で湿らせる第一の工程と、これに続く、このように水和された混合物を容 器内において、１３０〜２５０℃の範囲の温度でわずかに過熟した又は飽和した 水蒸気からの圧力下で処理する第二の工程とを含むことを特徴とする方法。
2. ２．第一の工程で使用するための水の最適な量を、当該方法で消化されたアッシ ュを使用して、標準化されたルシャトリエの針試験により決めることを特徴とす る、請求の範囲第１項記載の方法。
3. ３．第一の工程で使用する水の量が該アッシュの重量の約２０％に等しいことを 特徴とする、請求の範囲第１項記載の方法。
4. ４．第一の工程で使用する水がそれに加えられた少なくとも１種の急結剤を有す ることを特徴とする、請求の範囲第１項から第３項までのいずれかに記載の方法 。
5. ５．前記急結剤が塩化カルシウムにより構成されることを特徴とする、請求の範 囲第４項記載の方法。
6. ６．前記塩化カルシウムがアッシュの約２重量％に等しい量で存在することを特 徴とする、請求の範囲第５項記載の方法。
7. ７．第二の工程を１〜２５ｂａｒの範囲内の圧力で実施することを特徴とする、 請求の範囲第１項から第６項までのいずれかに記載の方法。