JPH10338519A - 飛灰石膏製造プロセスにおけるフリーカーボンの除去方法 - Google Patents

飛灰石膏製造プロセスにおけるフリーカーボンの除去方法

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JPH10338519A
JPH10338519A JP9147919A JP14791997A JPH10338519A JP H10338519 A JPH10338519 A JP H10338519A JP 9147919 A JP9147919 A JP 9147919A JP 14791997 A JP14791997 A JP 14791997A JP H10338519 A JPH10338519 A JP H10338519A
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JP
Japan
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fly ash
free carbon
gypsum
container
heating
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JP9147919A
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Tomohiro Hirose
友弘 廣瀬
Kazuhiko Yoku
和彦 浴
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Techno Frontier Ltd
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Techno Frontier Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 飛灰を化学処理して石膏に転換する製造プロ
セスにおいて、石膏を黒色化し製品品質を低下させる飛
灰中の未燃物カーボンを効率よく除去する方法を提供す
る。 【解決手段】 飛灰に含まれるカルシウム成分を石膏に
転換し飛灰石膏を製造するプロセスにおける飛灰に含ま
れている黒色のフリーカーボンを分別除去する方法であ
って、密封可能な容器に定圧弁、バイブレーター及び容
器の深さにほぼ等しい長さの複数本の棒状の電熱ヒータ
ーを装着し、且つ電熱ヒーターの20〜30%の本数にはサ
ーモカップルを同一鞘筒に封入し、それらの電熱ヒータ
ーをほぼ10cm平方に1本ずつ容器内へ垂直方向に挿入で
きるように組み込んだフレームに納めた構造とし、該密
封可能な容器に飛灰を充満投入し、密封後電熱により温
度を調整しつつ飛灰を 350〜500 ℃の範囲で30〜90分間
加熱保持することにより、飛灰中に含まれる空気中の酸
素により黒色のフリーカーボンを酸化させ、発生した炭
酸ガスを定圧弁より排出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】一般廃棄物用焼却炉から排出
される飛灰は、現在では全国の市町村で中間処理の上最
終処分場に埋立てられているのであるが、中間処理費用
が嵩む上に最終処分場への負担も大きく、故に飛灰の何
らかの活用が日本全国の市町村において待ち望まれてい
る。本発明は、このような飛灰を化学処理して石膏に転
換する製造プロセスにおいて、石膏を黒色化し製品品質
を低下させる飛灰中の未燃物カーボンを除去する方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】飛灰
は、「特別管理廃棄物」として全てを中間処理後、最終
処分場に廃棄処分されている。その飛灰を有用化する目
標の一つに二水石膏への転換があるが、飛灰を二水石膏
に転換する諸工程の中で、フリーカーボンの除去は従来
極めて困難であった。フリーカーボンの除去が不充分で
あると、黒色のフリーカーボンの存在により、石膏の白
色度合いが悪化し、実用に足りる製品とはならない。
【0003】
【課題を解決するための手段】本発明は、飛灰を二水石
膏に転換する諸工程の中で、難関の一つであったフリー
カーボンの除去を効率良く容易に行うことを目的とする
ものである。本発明者は、上記目的を達成するため鋭意
検討した結果、特定の処理により、飛灰中に含まれるフ
リーカーボンを酸化させ、炭酸ガスとして脱炭させ除去
することが有効であり、最終製品である飛灰石膏の白色
度を顕著に向上させ得ることを見出し、本発明を完成す
るに至った。即ち本発明は、飛灰に含まれるカルシウム
成分を石膏に転換し飛灰石膏を製造するプロセスにおけ
る飛灰に含まれている黒色のフリーカーボンを分別除去
する方法であって、密封可能な容器に定圧弁、バイブレ
ーター及び容器の深さにほぼ等しい長さの複数本の棒状
の電熱ヒーターを装着し、且つ電熱ヒーターの20〜30%
の本数にはサーモカップルを同一鞘筒に封入し、それら
の電熱ヒーターをほぼ10cm平方に1本ずつ容器内へ垂直
方向に挿入できるように組み込んだフレームに納めた構
造とし、該密封可能な容器に飛灰を充満投入し、密封後
電熱により温度を調整しつつ飛灰を 350〜500 ℃の範囲
で30〜90分間加熱保持することにより、飛灰中に含まれ
る空気中の酸素により黒色のフリーカーボンを酸化さ
せ、発生した炭酸ガスを定圧弁より排出することを特徴
とする飛灰中のフリーカーボンの除去方法である。
【0004】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
一般廃棄物を焼却する炉から排出される飛灰中には、数
ミクロンオーダーの微小カーボン粒子から大きいもので
は紙を燃やして出来る5〜10ミリ程度のフレーク状のカ
ーボンまで含まれている。これらフリーカーボンの形状
や粒度は炉の型式や被燃焼物、飛灰の処理方法により差
異がある。当初、本発明者らは、このフリーカーボンを
ふるいで振るい分ける事で除去可能であると考えた。し
かし、他の炉から採取した飛灰は微小フリーカーボン粒
子が極めて多く、飛灰全体が炭の粉末そのもののような
黒色を呈していて、ふるいで分級出来るようなものでは
なかった。つまり、飛灰粒子とフリーカーボン粒子の粒
径が近似であり、物理的な分級は不可能であったのであ
る。次に試みたのが大量の水による飛灰の洗浄である。
飛灰には水溶性物質が含まれていて、この水溶性物質は
目標である石膏には不要のものである。水溶性物質を除
去する為には飛灰の2〜3等量程度の水を加えれば十分
に溶解するのであるが、フリーカーボンは、溶解物質の
溶けている水の中にも、又、沈澱した非溶解物質の中に
も残留していて、フリーカーボンの分離は、水洗浄の方
法でもうまくいかなかった。水に代えて種々の溶剤を試
みたがやはりうまくいかなかった。
【0005】更に試みたのが、飛灰を加熱しフリーカー
ボンを酸化させ、炭酸ガスとして脱炭させる方法であ
る。木炭の発火温度が 250〜300 ℃である事から、飛灰
を 300℃以上に加熱すればフリーカーボンは酸化すると
推測される。飛灰中の残留酸素が少量であっても飛灰に
含まれるフリーカーボンを酸化させる量としては十分だ
と予想した。但し、その分だけ酸化反応時間を長くとる
か、加熱温度を更に高く上昇させる必要があると予想さ
れた。基礎実験・分析で得られた数値は良好であった。
それらのうち、フリーカーボンの多いもの(飛灰A)と
通常のもの(飛灰B)の二通りを表1に示す。
【0006】
【表1】
【0007】注1)加熱時間はそれぞれ30分間 注2)元素分析ではフリーカーボンのみの定量は不可能
である。故に他の炭素は概ね炭酸基(CO3 )中の炭素と
みなし、それを全炭素元素量から差し引いたものをフリ
ーカーボンとみなした。 上記の実験においては、飛灰をある程度充填させた状態
で行われたが、飛灰の成分を消石灰50%、塩(食塩等)
を20%、シリカを30%とみなした場合、飛灰の真比重は
1.6〜1.8 の範囲に入る。一方、飛灰の見掛け比重は、
0.4 〜0.7 の範囲にあり、故に飛灰の体積の50〜75%は
空気である。この5分の1を酸素とすると、飛灰Aの場
合フリーカーボンを完全酸化させるには酸素量が僅かな
がら不足していたと推算出来る。しかしながら、通常の
燃焼が行われている炉の飛灰のBの場合ではほぼ90%の
フリーカーボンが酸化される事が立証出来た。
【0008】本発明において、最終目的の製品である石
膏の白色度合いは、JIS-8123ハンター白色度で測定する
事が出来るが、最良の白色度合いの石膏はハンター白色
度80%である。本発明者らの実験では飛灰を加熱処理
する事により製品石膏のハンター白色度を70%以上に
まで上げる事が出来、製品の白色度合いとしては満足す
べき結果であった。
【0009】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明する。図1に本発明者らが開発した本発明による飛灰
中のフリーカーボンの除去方法に使用される具体的な装
置を示す。はバッチ式に飛灰を加熱する為の加熱容器
である。この容器に飛灰を飛灰投入口から充填する。
飛灰の比重は極めて変化しやすく 0.3〜0.7 であり、
又、熱伝導率が悪い。故に充填率を高める為にバイブ
レーターを作動させながら投入する。は加熱処理した
飛灰の排出口である。加熱は常圧で行う。加熱による膨
張した空気の逃げ口及びフリーカーボンが酸化して発生
する炭酸ガスの逃げ口がガス抜き管(定圧弁)であ
る。また、容器には、容器の深さにほぼ等しい長さの複
数本の棒状の電熱ヒーター(竪型電熱ヒーター)が装
着し、加熱は主にこの竪型電熱ヒーターにより行われ
るが、底部電熱ヒーターを設置し補助的な加熱を行う
ことも好ましい。この竪型電熱ヒーターは加熱容器の
水平断面積に対し、10〜15cm平方当たり1本程度の割
合、好ましくほぼ10cm平方に1本ずつで配置する。又、
底部電熱ヒーターは5〜10cm間隔で配列する。尚、こ
の竪型電熱ヒーターの20〜30%の本数にはサーモカッ
プルを同一鞘筒に封入し、それらの電熱ヒーターをほぼ
10cm平方に1本ずつ容器内へ垂直方向に挿入できるよう
に組み込んだフレームに納めた構造とすることが、作業
性の点から好ましい。この竪型電熱ヒーターの配列及
び密度には相当の試行試練を要した。即ち、単にヒータ
ーを飛灰中に挿入しただけでは、飛灰の熱伝導率が低い
ためにヒーターのみが、600 ℃以上に過熱し断線してし
まうことがある。故にヒーター保護管にサーモカップル
を装着し、ヒーターの過熱を回避した。この場合、竪
型電熱ヒーターの20〜30%の本数にはサーモカップルを
同一鞘筒に封入することで、ほぼヒーターの過熱を回避
することができる。次にヒーターの配列及び密度である
が、粗い配列では飛灰全体の温度が短時間には上昇せ
ず、且つ温度分布が均一にならない。故に上記の如き10
〜15cm平方当たり1本というのは、断面が1平方m以上
の加熱器では相当数のヒーターが必要となるのである
が、これが結論的には重要であった。何故ならば、徐々
に加熱していては、空気が膨張し排出されるため、フリ
ーカーボンの酸化に必要な酸素量が不足してしまうから
である。飛灰投入口の上方には、図示しないがロータ
リーバルブやスクリューコンベアがあり、故に加熱容
器は密閉型と考えてよい。飛灰の投入を完了すると、
、の電熱ヒーターのスイッチを入れ、ヒーター表面
温度を 350〜450 ℃の範囲で30〜60分間加熱する。温
度計はヒーターから飛灰への熱の伝わり具合を判定する
温度計である。上記の如く10〜15cm平方に1本ずつヒー
ターを配置することにより飛灰は全体的には10〜15分で
所定の温度にまで加熱する事が出来た。
【0010】上記の装置を使用し、飛灰を 350℃、 400
℃、 450℃の温度まで加熱し、それぞれの温度を60分間
保った後、フリーカーボンを分析した結果を図2に示
す。400℃以上で加熱保持された飛灰の白色度はハンタ
ー白色度で75%以上であり、実用的な装置として、図1
に示すような加熱器により飛灰中のフリーカーボンを除
去出来る事が実証された。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による飛灰中のフリーカーボンの除去
方法に使用される具体的な装置を示す略示図である。
【図2】 本発明により飛灰中のフリーカーボンを加熱
除去する際の、加熱温度と飛灰中のフリーカーボン量と
の関係を示すグラフである。
【符号の説明】 加熱容器 飛灰投入口 飛灰排出口 ガス抜き管 バイブレーター 竪型電熱ヒーター 底部電熱ヒーター 温度計

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 飛灰に含まれるカルシウム成分を石膏に
    転換し飛灰石膏を製造するプロセスにおける飛灰に含ま
    れている黒色のフリーカーボンを分別除去する方法であ
    って、密封可能な容器に定圧弁、バイブレーター及び容
    器の深さにほぼ等しい長さの複数本の棒状の電熱ヒータ
    ーを装着し、且つ電熱ヒーターの20〜30%の本数にはサ
    ーモカップルを同一鞘筒に封入し、それらの電熱ヒータ
    ーをほぼ10cm平方に1本ずつ容器内へ垂直方向に挿入で
    きるように組み込んだフレームに納めた構造とし、該密
    封可能な容器に飛灰を充満投入し、密封後電熱により温
    度を調整しつつ飛灰を 350〜500 ℃の範囲で30〜90分間
    加熱保持することにより、飛灰中に含まれる空気中の酸
    素により黒色のフリーカーボンを酸化させ、発生した炭
    酸ガスを定圧弁より排出することを特徴とする飛灰中の
    フリーカーボンの除去方法。
JP9147919A 1997-06-05 1997-06-05 飛灰石膏製造プロセスにおけるフリーカーボンの除去方法 Withdrawn JPH10338519A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002136945A (ja) * 2000-11-07 2002-05-14 Miyoshi Oil & Fat Co Ltd アルカリ性焼却灰中の金属固定化方法
CN103951295A (zh) * 2006-12-05 2014-07-30 太平洋水泥株式会社 水泥制造装置及制造方法

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Effective date: 20040907