(57)【要約】【課題】セメント添加材用の未燃カーボンを取り除いた改質灰であって、建設材料として利用した場合にホウ素が溶出することのない改質灰を得る。【解決手段】フライアッシュＦＬをスラリー化するスラリータンク２と、スラリータンク２から排出され、表面改質機４を経たスラリーＳ２を親油性成分と親水性成分とに分離する浮選機１２と、浮選機１２から排出される親水性成分を固液分離する固液分離機１４と、固液分離機１４から排出されるろ液Ｌ１からホウ素を除去するホウ素除去装置１９と、該ホウ素除去装置１９からホウ素を除去した排水Ｌ３をスラリータンク２に戻す循環ルート１８とを備える改質灰の製造装置等。改質灰の製造装置内のホウ素が徐々に増加して固液分離機１４のケークＣ１へホウ素が混入することを防止し、建設材料として利用した場合に、ホウ素が溶出することのない改質灰を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フライアッシュをスラリー化するスラリータンクと、
該スラリータンクから排出されるスラリーを親油性成分と親水性成分とに分離する浮選機と、
該浮選機から排出される親水性成分を固液分離する固液分離機と、
該固液分離機から排出されるろ液からホウ素を除去するホウ素除去装置と、該ホウ素除去装置からホウ素を除去した排水を前記スラリータンクに戻す循環ルートとを備えることを特徴とする改質灰の製造装置。
【請求項２】
前記浮選機の前段において、前記スラリーに疎水剤を添加しながら剪断力を付与する表面改質機を備えることを特徴とする請求項１に記載の改質灰の製造装置。
【請求項３】
フライアッシュに水を加えてスラリーとし、
該スラリーを撹拌しながら該スラリーのｐＨを５以上１０以下に調整し、
該ｐＨ調整後のスラリーに疎水剤及び起泡剤を添加し、撹拌して気泡を発生させ、浮遊選鉱により、該気泡に前記フライアッシュ中の未燃カーボンを付着させて浮上させ、フライアッシュ中の未燃カーボンを除去し、
前記浮遊選鉱により得られたテールを固液分離し、分離したろ液からホウ素を除去し、ホウ素を除去した後のろ液を、前記スラリーの生成に用いるとともに、前記テールを固液分離したケークから改質灰を得ることを特徴とする改質灰の製造方法。
【請求項４】
前記スラリーの固体濃度を１質量％以上５０質量％以下、前記スラリーの温度を１℃以上５０℃以下、前記スラリーの撹拌時間を１分以上１８０分以下、より好ましくは、前記固体濃度を１０質量％以上２０質量％以下、前記温度を２０℃以上４０℃以下、前記撹拌時間を１０分以上６０分以下とすることを特徴とする請求項３に記載の改質灰の製造方法。
【請求項５】
前記ｐＨ調整に、硫酸又は炭酸ガスを用いることを特徴とする請求項３又は４に記載の改質灰の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭焚き火力発電所等で発生したフライアッシュから、セメント添加材等に用いられる改質灰を製造する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、石炭焚き火力発電所等で発生したフライアッシュは、セメント用混合材、コンクリート用混和材、人工軽量骨材の原料等に用いられているが、フライアッシュ中に未燃カーボンが多いと種々の問題が発生するため、未燃カーボンを除去する必要がある。また、低品位のフライアッシュを用いると、環境基準値を超えるホウ素、クロム等の有害物質を周囲の環境中に拡散する虞があるため、セメント用混合材等に用いる前にこれらの有害物質を予め除去する必要がある。
【０００３】
そこで、特許文献１には、未処理のフライアッシュの選別作業及び処理作業を効率化することによって、フライアッシュをセメント含有組成物の原料として使用した場合に、該セメント含有組成物の流動性、空気連行性及び強度発現性が良好になるとともに、有害物質（ホウ素、六価クロム）の溶出量を一定の値以下に抑える改質灰の製造方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２４５００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の改質灰の製造方法は、フライアッシュについてＢＥＴ比表面積、ｐＨ、電気伝導度等の各種物性を測定し、その結果に基づいてホウ素等の溶出を抑制するための処理の要否等を判断するものであり、フライアッシュからホウ素を除去する方法そのものを開示するものではない。また、特許文献１以外にも、フライアッシュからのホウ素除去方法について開示するものは存在しない。
【０００６】
そこで、本発明は、上記従来の技術に鑑みてなされたものであって、セメント添加材用の未燃カーボンを取り除いた改質灰であって、建設材料として利用した場合に、ホウ素が溶出することのない改質灰を製造する装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、湿式浮選法を用いたファライアッシュの未燃カーボン除去工程において、脱水工程で発生するろ液にホウ素が溶出していることを見出し、本発明をなすに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、改質灰の製造装置であって、フライアッシュをスラリー化するスラリータンクと、該スラリータンクから排出されるスラリーを親油性成分と親水性成分とに分離する浮選機と、該浮選機から排出される親水性成分を固液分離する固液分離機と、該固液分離機から排出されるろ液からホウ素を除去するホウ素除去装置と、該ホウ素除去装置からホウ素を除去した排水を前記スラリータンクに戻す循環ルートを備えることを特徴とする。
【０００９】
そして、本発明によれば、浮選機から排出される親水性成分を固液分離した固液分離機から排出されるろ液からホウ素を除去するため、ホウ素を含む循環液がスラリータンクに戻ることがなく、改質灰の製造装置内のホウ素が徐々に増加して固液分離機のケークへホウ素が混入することを防止することができる。これにより、建設材料として利用した場合にホウ素が溶出することのない改質灰を得ることができる。
【００１０】
上記改質灰の製造装置において、前記浮選機の前段において、前記スラリーに疎水剤を添加しながら剪断力を付与する表面改質機を備えることができる。これによれば、スラリー及び疎水剤に剪断力を付与して未燃カーボンの表面を改質したり、スラリーに含まれる未燃カーボン、真フライアッシュ等の粒子を超微細に砕くことで、未燃カーボンの除去効率を高めることができる。
【００１１】
また、本発明は、改質灰の製造方法であって、フライアッシュに水を加えてスラリーとし、該スラリーを撹拌しながら該スラリーのｐＨを５以上１０以下に調整し、該ｐＨ調整後のスラリーに疎水剤及び起泡剤を添加し、撹拌して気泡を発生させ、浮遊選鉱により、該気泡に前記フライアッシュ中の未燃カーボンを付着させて浮上させ、フライアッシュ中の未燃カーボンを除去し、前記浮遊選鉱により得られたテールを固液分離し、分離したろ液からホウ素を除去し、ホウ素を除去した後のろ液を、前記スラリーの生成に用いるとともに、前記テールを固液分離したケークから改質灰を得ることを特徴とする。本発明によれば、上記発明と同様に、循環使用するろ液からホウ素を除去するため、建設材料として利用した場合に、ホウ素が溶出することのない改質灰を得ることができる。
【００１２】
また、上記改質灰の製造方法において、前記スラリーの固体濃度を１質量％以上５０質量％以下、前記スラリーの温度を１℃以上５０℃以下、前記スラリーの撹拌時間を１分以上１８０分以下、より好ましくは、前記固体濃度を１０質量％以上２０質量％以下、前記温度を２０℃以上４０℃以下、前記撹拌時間を１０分以上６０分以下とすることができる。
【００１３】
さらに、上記改質灰の製造方法において、前記ｐＨ調整に、硫酸又は炭酸ガスを用いることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、セメント添加材用の未燃カーボンを取り除いた改質灰であって、建設材料として利用した場合にホウ素が溶出することのない改質灰を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明にかかる改質灰の製造装置の一実施の形態を示すフローチャートである。
【図２】本発明にかかる改質灰の製造方法の効果を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明にかかる改質灰の製造装置の一実施の形態を示し、この処理装置は、大別して、フライアッシュタンク１と、スラリータンク２と、表面改質機４と、貯留槽７と、調整槽８と、浮選機１２と、固液分離機１４と、フィルタープレス１５と、ホウ素吸着塔１９等で構成される。
【００１８】
フライアッシュタンク１は、石炭焚き火力発電所等から廃棄物として運び込まれたフライアッシュＦＬを貯留し、スラリータンク２に供給するために設けられる。
【００１９】
スラリータンク２は、フライアッシュＦＬに水を添加し、スラリーＳ１を生成するために備えられ、スラリーＳ１を撹拌するための撹拌羽根を内部に備える。また、スラリータンクには、図示を省略するが、硫酸又は炭酸ガスをスラリータンク２に供給するためのポンプ等が配置される。スラリータンク２の後段には、スラリータンク２で生成されたスラリーＳ１を表面改質機４に送るためのポンプ３が配置される。
【００２０】
表面改質機４は、スラリータンク２からのスラリーＳ１に疎水剤を添加しながら剪断力を付与することにより、スラリーＳ１中の未燃カーボンの表面を改質したり、スラリーＳ１に含まれる粒子を超微細に砕くために設けられる。この表面改質機４には、疎水剤としての灯油を貯蔵する疎水剤タンク５と、灯油を表面改質機４に供給するポンプ６とが付設されている。尚、疎水剤としては、灯油以外にも、軽油及び重油等の一般的な疎水剤を用いることができる。
【００２１】
貯留槽７は、表面改質機４からのスラリーＳ２を撹拌しながら貯留するために設けられ、貯留したスラリーＳ２は、調整槽８に搬送される。
【００２２】
調整槽８は、貯留槽７からのスラリーＳ２に、起泡剤タンク９からポンプ１０を介して供給された起泡剤を添加し、これらを混合するために備えられる。この調整槽８の内部には、スラリーＳ２と起泡剤とを撹拌混合するための撹拌羽根が設けられ、また、調整槽８の後段には、調整槽８で生成されたスラリーＳ３を浮選機１２に送るためのポンプ１１が配置される。
【００２３】
浮選機１２は、調整槽８から供給されたスラリーＳ３に含まれる未燃カーボンを気泡に付着させて浮上させ、スラリーＳ３から未燃カーボンを分離するために設けられる。浮選機１２の上方には、気泡を発生させるための空気を供給する空気供給装置（不図示）が設けられ、浮選機１２の後段には、テールＴを固液分離機１４に送るためのポンプ１３が配置される。
【００２４】
固液分離機１４は、浮選機１２から排出されたフライアッシュを含むテールＴを固液分離するために備えられ、テールＴをケークＣ１とろ液Ｌ１とに分離する。分離されたケークＣ１が未燃カーボンを除去したフライアッシュ、すなわち改質灰である。分離されたろ液Ｌ１は、ホウ素吸着塔１９に供給される。
【００２５】
フィルタープレス１５は、浮選機１２からの未燃カーボンを含むフロスＦを固液分離するために備えられ、分離されたケークＣ２に含まれる未燃カーボンは、補助燃料等として利用することができる。また、フィルタープレス１５から排出されたろ液Ｌ２は、ポンプ１６を介してスラリータンク２等で再利用する。
【００２６】
ホウ素吸着塔１９は、固液分離機１４のろ液Ｌ１中のホウ素を除去するため、固液分離機１４のろ液Ｌ１をスラリータンク２に戻す循環ルート１８上に配置され、ホウ素吸着性を有する樹脂が用いられる。この樹脂には、スチレン−ジビニルベンゼンからなる架橋型共重合体にＮ−メチル−Ｄ−グルカミノ基を導入したグルカミン型樹脂、グリシジルメタクリレートとジビニルベンゼンからなる架橋型共重合体に２−アミノ−２−ヒドロキシメチル−１、３−プロパンジオールを反応させて得られる樹脂、マトリックスが親水性架橋剤により形成された高分子多孔体等を用いることができる。ホウ素吸着塔１９でホウ素が除去された排水Ｌ３は、スラリータンク２に循環水として戻される。
【００２７】
次に、上記構成を有する改質灰の製造装置の動作について、図１を参照しながら説明する。
【００２８】
石炭焚き火力発電所等から廃棄物として運び込まれたフライアッシュＦＬをフライアッシュタンク１に貯留した後、スラリータンク２に供給して水と混合し、スラリーＳ１を生成する。また、スラリータンク２に、硫酸又は炭酸ガスを添加して、スラリーＳ１を撹拌しながらスラリーＳ１のｐＨを５以上１０以下に調整し、スラリー中のカルシウムを析出させ、スケールの成長を抑制する。
【００２９】
ここで、後段の浮選機１２での未燃カーボンの除去効率の観点から、スラリータンク２におけるスラリーＳ１の固体濃度は、１質量％以上５０質量％以下、より好ましくは１０質量％以上２０質量％以下とする。また、石膏の溶解度の観点から、スラリーＳ１の温度は、１℃以上５０℃以下、より好ましくは２０℃以上４０℃以下とする。さらに、析出した石膏の種結晶への付着、成長の観点からスラリーＳ１の貯留時間は、１分以上１８０分以下、より好ましくは１０分以上６０分以下とする。
【００３０】
次に、スラリータンク２内のスラリーＳ１を、ポンプ３を介して表面改質機４に供給する。また、表面改質機４には、疎水剤タンク５からポンプ６を介して疎水剤としての軽油を供給する。表面改質機４において、疎水剤が添加されたスラリーＳ１に剪断力を付与したり、スラリーＳ１に含まれる粒子を超微細に砕く。剪断力の付与等が行われたスラリーＳ２を、表面改質機４から貯留槽７へ搬送し、貯留槽７で撹拌しながら貯留する。
【００３１】
次いで、貯留槽７から調整槽８へスラリーＳ２を移送するとともに、調整槽８に、起泡剤タンク９からポンプ１０を介して起泡剤を供給し、調整槽８において、スラリーＳ２と起泡剤とを混合してスラリーＳ３を生成する。
【００３２】
次に、スラリーＳ３をポンプ１１を介して浮選機１２に供給するとともに、空気を浮選機１２に供給し、浮選機１２において気泡を発生させ、その気泡に疎水剤に吸着された未燃カーボンを付着させるとともに、未燃カーボンが付着して浮上した気泡を除去する。これにより、フライアッシュＦＬに含まれていた未燃カーボンを除去することができる。
【００３３】
次いで、浮選機１２からのフライアッシュを含むテールＴを、固液分離機１４で固液分離し、ケークＣ１を改質灰として回収する。尚、この改質灰の未燃カーボン含有率は０．５質量％以下である。また、固液分離機１４で固液分離されたろ液Ｌ１をポンプ１７を介してホウ素吸着塔１９に導入し、ホウ素吸着性を有する樹脂を用いてホウ素を除去した後、除去後の排水Ｌ３をスラリータンク２に循環し、ろ液Ｌ２に残留する起泡剤を再利用する。
【００３４】
一方、浮選機１２から排出された未燃カーボンを含むフロスＦをフィルタープレス１５によって固液分離し、未燃カーボンを回収する。回収した未燃カーボンは、セメントキルン等で補助燃料として利用することができる。一方、フィルタープレス１５で発生したろ液Ｌ２は、ポンプ１６を介してスラリータンク２に戻す。ろ液Ｌ２を貯留槽７に添加したり、浮選機１２において、気泡に未燃カーボンを付着させる際の消泡に再使用することもできる。
【００３５】
以上のように、本実施の形態によれば、固液分離機１４のろ液Ｌ１を循環使用する際に、ホウ素吸着塔１９を用いてホウ素を除去するため、改質灰の製造装置内のホウ素が徐々に増加して固液分離機１４のケークＣ１へホウ素が混入するのを防止することができ、建設材料として利用した場合に、ホウ素が溶出することのない改質灰を製造することができる。
【実施例】
【００３６】
次に、本発明の実施例について、図２を参照しながら説明する。図２は、図１においてホウ素吸着塔１９を設置せずに、スラリータンク２内のスラリーＳ１のｐＨを８〜９に維持した状態で改質灰の製造装置を運転し、循環ルート１８で採取した固液分離機１４のろ液Ｌ１のホウ素含有率の推移を示すグラフである。
【００３７】
このグラフより、改質灰の製造装置の運転時間が８０時間を超えると、急激にホウ素含有率が増加し、時間経過とともに漸増することが判る。本発明によれば、循環ルート１８上にホウ素吸着塔１９を設置し、ろ液（循環水）Ｌ１からホウ素を除去しているため、同グラフに示すようなホウ素含有率の増加を招くことがない。そのため、上述のように、固液分離機１４のケークＣ１へのホウ素の混入を防止することができ、建設材料として利用した場合に、ホウ素が溶出することのない改質灰を得ることができる
【符号の説明】
【００３８】
１  フライアッシュタンク
２  スラリータンク
３  ポンプ
４  表面改質機
５  疎水剤タンク
６  ポンプ
７  貯留槽
８  調整槽
９  起泡剤タンク
１０  ポンプ
１１  ポンプ
１２  浮選機
１３  ポンプ
１４  固液分離機
１５  フィルタープレス
１６  ポンプ
１７  ポンプ
１８  循環ルート
１９  ホウ素吸着塔
【図１】
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【図２】
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