(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭灰及びセメントに、ＢＥＴ比表面積が５ｍ2 ／ｇ以上である無機質粉体のスラリーを添加混合した後、高速攪拌造粒することを特徴とする石炭灰砂の製造方法。
【請求項２】
石炭灰６０〜９０重量部、セメント２〜２５重量部及び無機質粉体５〜３５重量部である請求項１記載の石炭灰砂の製造方法。
【請求項３】
無機質粉体が、工場排水処理後の残さ又は天然の粘土である請求項１記載の石炭灰砂の製造方法。
【請求項４】
無機質粉体のスラリーが、０．１〜１ｍｍの範囲の二次粒子を含むことを特徴とする請求項１記載の石炭灰砂の製造方法。
【請求項５】
無機質粉体の０．１〜１ｍｍの範囲の二次粒子の割合が１〜１０重量％である請求項４記載の石炭灰砂の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木材料、建築材料等として利用できる石炭灰砂及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、石炭火力発電所から大量に発生する石炭灰を有効利用するために、建築材料等として使用される砂を石炭灰を原料として人工的に製造する方法が提案されている。
例えば、特開昭６１−１５１０５２号公報には、石炭灰にセメント及び水を加え、高速混合造粒して石炭灰砂を製造する方法が開示されている。
同様に、特開昭６３−２０１０４５号公報には、フライアッシュとスラグ粉末にセメント及び水を加え、高速混合造粒して石炭灰砂を製造する方法が開示されている。
また、特開平３−２７５１３４号公報には、石炭灰にセメントと集塵ダスト及び水を加えて造粒して土木材料等とする方法が開示されている。
しかしながら、上記の方法で用いられる石炭灰、セメント、スラグ、集塵ダストの粉末度はほぼ同等であり、いずれも粒子径は数μｍ〜１０μｍ程度であることから、これらの粒子間を補完する微粒子群が少ないため、付着力が小さく、造粒しにくいという問題があり、しかも得られる砂の造粒強度が小さく、表面もざらざらしているという欠点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、石炭灰及びセメントの粒子間に平均粒子径が０．５μｍ以下である無機質微粒子を充填することにより、造粒粒子の強度が高く、かつ球状で良好な石炭灰砂を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、石炭灰、セメント及び平均粒子径が０．５μｍ以下である無機質微粒子から構成されてなることを特徴とする石炭灰砂に関するものである。
また、本発明は、石炭灰及びセメントに、ＢＥＴ比表面積が５ｍ2 ／ｇ以上である無機質粉体のスラリーを添加混合した後、高速攪拌造粒することを特徴とする石炭灰砂の製造方法に関するものである。
【０００５】
本発明の石炭灰砂は、石炭灰、セメント及び平均粒子径が０．５μｍ以下である無機質微粒子から構成されてなる。
各構成成分の割合は、６０〜９０重量部、好ましくは、６０〜８５重量部、セメント２〜２５重量部、好ましくは、５〜２０重量部、及び無機質微粒子５〜３５重量部、好ましくは、１０〜３０重量部であることが望ましい。
【０００６】
石炭灰が６０重量部よりも少ないと、石炭灰の有効利用量が減少するので好ましくない。また、９０重量部よりも多くなると、得られる石炭灰砂の強度が小さくなるため好ましくない。
セメントが２重量部よりも少ないと、得られる石炭灰砂の強度が小さくなるため好ましくない。また、２５重量部よりも多くなると、石炭灰砂の製造コストが高くなるので好ましくない。
【０００７】
無機質微粒子が５重量部よりも少ないと、石炭灰とセメントの粒子間の間隙を十分充填することができなくなるので好ましくない。また、３５重量部よりも多くなると石炭灰とセメントの粒子間の間隙からはみ出してかえって強度が低下する原因となるので好ましくない。
無機質微粒子の平均粒子径は０．５μｍ以下、好ましくは、０．１μｍ以下である。平均粒子径が０．５μｍよりも大きくなると、石炭灰及びセメントの粒子と同等の大きさとなり、これら粒子間の間隙を充填することができなくなるので好ましくない。
無機質微粒子としては、工場排水処理後の残さ、天然の粘土等が挙げられる。
【０００８】
本発明の石炭灰は、石炭灰及びセメントに、ＢＥＴ比表面積が５ｍ2 ／ｇ以上である無機質粉体のスラリーを添加混合した後、高速攪拌造粒することにより得られる。
各成分の配合割合は、石炭灰６０〜９０重量部、好ましくは、６０〜８５重量部、セメント２〜２５重量部、好ましくは、５〜２０重量部、及び無機質粉体５〜３５重量部、好ましくは、１０〜３０重量部であることが望ましい。
無機質粉体のＢＥＴ比表面積は、５ｍ2 ／ｇ以上、好ましくは、１０ｍ2 ／ｇ以上である。ＢＥＴ比表面積が５ｍ2 ／ｇよりも小さくなると、石炭灰及びセメントの粒子と同等の大きさとなり、これら粒子間の間隙を充填することができなくなるので好ましくない。
【０００９】
また、本発明においては、無機質粉体のスラリーは、０．１〜１ｍｍの範囲の二次粒子を含有することが望ましい。これらの二次粒子は、造粒核となって造粒を促進させることができる。
０．１〜１ｍｍの範囲の二次粒子の割合は、１〜１０重量％であることが好ましい。二次粒子の割合が、１重量％よりも少ないと、造粒を促進する効果がなく、また、１０重量％よりも多くなると、石炭灰とセメントの粒子間の間隙を充填する無機質微粒子群が少なくなるので好ましくない。
【００１０】
高速攪拌造粒するための造粒機としては、アイリッヒ型やヘンシェル型等のバッチ方式のものや、ブレンダー型やピン型等の連続方式のものが用いられる。
造粒に用いる石炭灰、セメント及び無機質粉体に加えられる水分量は、それら粉体の粉末度などにより異なるが、全粉体量１００重量部に対して２５〜４０重量部が好ましい。
【００１１】
【発明の効果】
本発明の石炭灰砂は、粒子径０．５μｍ以下の無機質微粒子が、石炭灰及びセメントの粒子間に充填にされているので、造粒粒子の強度が高く、かつ球状で良好である。
また、本発明によれば、石炭灰砂を製造するに際し、無機質粉体のスラリーに、０．１〜１ｍｍの範囲の二次粒子を含有させることにより、これらの二次粒子が造粒核となって造粒を促進させることができる。
【００１２】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を示す。
実施例１〜５
表１に記載の無機質粉体をステンレスボール（容積５ｌ）に移し、これにスラリー濃度が約５０％になるように水を加えた。
このボールをセメントモルタルミキサー（丸車製，Ｃ１３８Ａ型）にセットして低速（回転運動１４０ｒｐｍ、遊星運動６２ｒｐｍ）で１分間混合した。これに残りの水を加えて、高速（回転運動２８５ｒｐｍ、遊星運動１２５ｒｐｍ）で３分間混合した。この際の無機質粉体の０．１〜１ｍｍの範囲の二次粒子の割合は５重量％であった。
得られた無機質粉体スラリーに表１に記載の石炭灰及びセメントを加え、低速で２分間混練した。なお、石炭灰として微粉炭灰フライアッシュ、セメントとして普通セメントを用いた。
次いで、高速で混練して造粒状態を観察しながら造粒を行った。
得られた造粒物をバットに移し、室内に所定日数放置した後、水中浸漬試験と木屋式硬度計による造粒物の圧潰強さ試験を行った。結果を表１に示す。
【００１３】
実施例６
表１に記載の無機質粉体をステンレスボール（容積５ｌ）に移し、これにスラリー濃度が約５０％になるように水を加えた。
このボールをセメントモルタルミキサー（丸車製，Ｃ１３８Ａ型）にセットして低速（回転運動１４０ｒｐｍ、遊星運動６２ｒｐｍ）で１分間混合した。これに残りの水を加えて、高速（回転運動２８５ｒｐｍ、遊星運動１２５ｒｐｍ）で５分間混合した。この際の無機質粉体の０．１〜１ｍｍの範囲の二次粒子の割合は１重量％未満であった。
次いで、実施例１〜５と同様にして造粒物を製造した。結果を表１に示す。
【００１４】
比較例１〜２
表１に記載の石炭灰及びセメントに水を加え、セメントモルタルミキサー（丸車製，Ｃ１３８Ａ型）にセットして低速で２分間混練した。
次いで、高速で混練して造粒状態を観察しながら造粒を行った。
得られた造粒物をバットに移し、室内に所定日数放置した後、水中浸漬試験と木屋式硬度計による造粒物の圧潰強さ試験を行った。結果を表１に示す。
【００１５】
【表１】
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