(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温の人工骨材原料からなる造粒物を冷却する装置であって；
該装置が、前記造粒物を急冷許容温度になる迄、冷却速度が６０℃／分〜２０℃／分となる様に徐冷する予冷却手段と；
該予冷却手段から供給される前記造粒物を急冷する本冷却手段と；
からなることを特徴とする人工骨材製造用冷却装置。
【請求項２】
ロータリキルンから供給される高温造粒物を本冷却機により冷却する装置であって；
該ロータリキルンと本冷却機との間に前記造粒物を急冷許容温度になる迄徐冷する予冷却手段を設けたことを特徴とする人工骨材製造用冷却装置。
【請求項３】
急冷許容温度が、６００℃であることを特徴とする請求項１、又は、２記載の人工骨材製造用冷却装置。
【請求項４】
予冷却手段が、前記造粒物を６００℃になる迄６０℃／分〜２０℃／分の割合で徐冷することを特徴とする請求項１、又は、２記載の人工骨材製造用冷却装置。
【請求項５】
高温の人工骨材原料からなる造粒物を冷却する装置であって；
該装置が、該造粒物を急冷許容温度になる迄徐冷する低速回転冷却機と、該低速回転冷却機から供給される該造粒物を急冷する高速回転冷却機と、からなる２段式冷却機であることを特徴とする人工骨材製造用冷却装置。
【請求項６】
高温の人工骨材原料からなる造粒物を冷却する装置であって；
該装置が、堆積せしめた前記造粒物を温度調節エアにより急冷許容温度迄徐冷する充填層と、該充填層から供給される該造粒物を急冷する本冷却機と、からなる充填層式冷却機であることを特徴とする人工骨材製造用冷却装置。
【請求項７】
本冷却機が、ロータリクーラ又はグレートクーラであることを特徴とする請求項６記載の人工骨材製造用冷却装置。
【請求項８】
高温の人工骨材原料からなる造粒物を冷却する装置であって；
該装置が、入口側に設けた遮蔽板により該造粒物を滞留させ急冷許容温度になる迄徐冷し、その後急冷却する滞留遮蔽板式ロータリクーラあることを特徴とする人工骨材製造用冷却装置。
【請求項９】
ロータリクーラの内面に、その入口から遮蔽板にかけて該造粒物を保温するための断熱材を張設したことを特徴とする請求項８記載の人工骨材製造用冷却装置。
【請求項１０】
高温の人工骨材原料からなる造粒物を冷却する装置であって；
該装置が、入口側から出口側に広がるように設けた滞留コーンにより該造粒物を滞留させ急冷許容温度になる迄徐冷した後、急冷却する滞留コーン式ロータリクーラであることを特徴とする人工骨材製造用冷却装置。
【請求項１１】
高温の人工骨材原料からなる造粒物を冷却して人工骨材を製造する方法であって；
前記造粒物を急冷許容温度になる迄、冷却速度が６０℃／分〜２０℃／分となる様に徐冷する予冷却工程と；
該予冷却工程で徐冷された前記造粒物を急冷する本冷却工程と；
からなることを特徴とする人工骨材製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
この発明は、人工骨材製造方法及び人工骨材製造用冷却装置に関するもの  である。
【０００２】
【従来の技術】
火力発電所の石炭燃焼により排出される石炭灰（フライアッシュ）から人工骨材を製造する方法は種々ある。その方法の一つとして、骨材の主成分である石炭灰にバインダであるベントナイト、水ガラス等を添加して所望の粒度の造粒物に形成し、該造粒物をロータリキルンによって１１００〜１４００℃の軟化温度近傍の温度で焼成すると共に、９００〜１３００℃の高温となった該造粒物を冷却機で冷却して人工骨材を製造する方法がある。
【０００３】
この高温造粒物を冷却するための冷却装置として、ロータリクーラが用いられている。このクーラは、高温焼成物の冷却を目的とするため、高温物の放熱を促進させる構造を採用すると共に、冷気通風等により冷却効果を高めている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来例の冷却装置は、前述のように高温焼成物の冷却を目的とするため高温物の放熱を促進させる構造を採用していると共に、冷気通風等により冷却効果を高めている。
【０００５】
しかし、従来例の冷却装置では、ロータリキルンより排出された９００〜１３００℃の高温造粒物に対して高温部で急冷却となり、造粒物の表面と中心部の温度差による熱歪みが生じ、造粒物に熱歪みによる亀裂が生じる。
その結果、骨材の圧潰強度は低下し、脆い骨材となる。
【０００６】
この発明は、上記事情に鑑み、熱歪みを生じないように、高温の人工骨材原料からなる造粒物を冷却することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、熱歪みの原因を究明するため、次の実験を行った。
（１）石灰石にバインダとしてベントナイト５重量部を内割で添加し、この合量１００重量部に水２０重量部を加えて造粒し人工骨材用造粒物を製造した。  （２）電気炉を用いてこの造粒物の冷却条件の検討を行った。
表１は、前記造粒物を１３００℃で焼成し、次いで１３００℃から取り出す温度までの冷却速度を５０℃／分と３０℃／分に変えて冷却し、夫々の焼成物の強度を測定した結果である。
【表１】
0003579747.tif 000002
【０００８】
いずれの冷却速度においても電気炉からの取り出し温度を６００℃〜７００℃以下にすると強度は十分高い値に保たれていることがわかる。
【０００９】
表２は、電気炉からの取り出し温度を６００℃と一定にし冷却速度を２０℃／分、３０℃／分、４０℃／分、５０℃／分、６０℃／分、７０℃／分、８０℃／分に変え、冷却した場合の造粒物の強度を示す。冷却速度が５０℃／分〜６０℃／分以下にすることにより強度は高い値に保たれる。
【表２】
0003579747.tif 000003
【００１０】
以上により、ロータリキルンにより焼成された１３００℃〜９００℃の高温造粒物は、少なくとも６００℃までの冷却速度を６０℃／分以下にすれば、造粒物の表面と中心部の温度差による熱歪の発生が防止でき、従って、熱歪に起因する亀裂は発生しないことがわかった。
【００１１】
そこで、本発明者は、本発明を次のように構成することにより前記目的を達成しようとするものである。
高温の人工骨材原料からなる造粒物を冷却する装置であって；該装置が、前記造粒物を急冷許容温度になる迄、冷却速度が６０℃／分〜２０℃／分となる様に徐冷する予冷却手段と；該予冷却手段から供給される前記造粒物を急冷する本冷却手段と；を備えていることを特徴とする人工骨材製造用冷却装置。
【００１２】
【作用】
ロータリキルンから予冷却手段に供給された高温造粒物は、熱歪みが発生しないように徐々に冷却され急冷許容温度になる。急冷許容温度になった該造粒物は更に本冷却機に供給されて急冷され製品となる。
【００１３】
この発明の第１実施例を図１、図２により説明する。造粒されたフライアッシュ等の人工骨材原料Ｗをロータリキルン１により９００〜１３００℃に燃焼した後、該原料Ｗ１を排出口２から冷却装置Ｓに供給して冷却する。
【００１４】
この冷却装置Ｓは二段式冷却機であり、ロータリキルン１の排出口２に接続する低速回転冷却機３と、該低速回転冷却機３に接続する高速回転冷却機５とから構成されている。
【００１５】
低速回転冷却機３は、ロータリキルン１から供給される高温の人工骨材原料Ｗ１を急速冷却許容温度まで徐々に冷却する所謂予冷却手段である。ここで急冷却許容温度とは、該原料Ｗ１を急激に冷却してもその表面と中心部の温度差による熱歪みが発生しなくなる温度であり、実験によると、この温度は６００度以下である。
【００１６】
この低速回転冷却機３の内面３ａには、該原料Ｗ２を保温するために断熱材４が張設されている。ロータリキルン１から供給された高温、例えば、１３００〜９００℃の該原料Ｗ１は該冷却機３が低速回転であるため、高充填となり保温されるとともに、前記断熱材４により保温されるので、徐々に冷却される。
【００１７】
この時、該冷却機３の回転速度は冷却速度が、６０℃／分以下に維持されるが、例えば、６０℃／分〜２０℃／分となる様に制御される。
【００１８】
低速回転冷却機３で急冷許容温度迄徐冷された該原料Ｗ２は、高速回転冷却機５に供給されて急激に冷却され製品Ｗ４となる。この高速回転冷却機５は、該原料Ｗ３を急冷却する所謂本冷却手段で、例えば、ロータリクーラやグレートクーラ等が用いられる。
【００１９】
なお、Ｂは、ロータリキルン１内の原料Ｗ１を加熱するバーナ、Ｇは徐冷却期間、Ｈは急冷却期間を、それぞれ示す。
【００２０】
この発明の第２実施例を図３により説明する。この実施例と第１実施例との相違点は、冷却装置Ｃが充填層式冷却機であり、ロータリキルン１の排出口２に接続する充填層１０と、該充填層１０に接続する高速回転冷却機５と、から構成されていることである。この充填層１０には、エア供給器１２とプッシャ１３とが設けられている。エア供給器１２は、充填層１０内に冷却温度調節エアを供給する手段であり、この調節エアは堆積により冷却速度が低下する該原料Ｗ２の冷却速度を６０℃／分を越えない程度に冷却を促進させる。プッシャ１３は矢印Ａ１３方向に移動させることにより充填層１０から本冷却機１５内に該原料Ｗ２を押し出すもので、例えば、油圧、又は電動式のプッシャが用いられる。
【００２１】
ロータリキルン１より排出された該原料Ｗ１は、充填層１０内に落下し、堆積する。該堆積した該原料Ｗ２は充填層１０の下部より流入する冷却温度調節エアにより冷却速度を６０℃／分〜２０℃／分に調節されながら６００℃迄徐々に冷却される。
【００２２】
このようにして６００℃迄冷却された該原料Ｗ２は、プッシャ１３により充填層１０より押し出されて本冷却機１５内に排出され、急冷却されて製品Ｗ４となる。この本冷却機１５として、例えば、ロータリ式又はグレート式クーラが採用される。なお、矢印Ａ１５はクーラ１５内に流入するエアを示す。
【００２３】
この発明の第３実施例を図４、図５により説明する。
この実施例と第１実施例との相違点は、冷却装置Ｃが滞留遮蔽板式冷却機であり、ロータリクーラ３５の入口３５ａ側に、該原料Ｗ２の保温を目的とする断熱材３４と、該原料Ｗ２の流下を妨げる遮蔽板、例えば、ダムリング３６と、滞留した該原料Ｗ２をかき揚げる羽根３７と、を備えていることである。
【００２４】
ロータリキルン１より排出された該原料Ｗ１は、ロータリクーラ３５の入口３５ａ側のダムリング３６により流下を阻止されて滞留し、自熱で保温徐冷となる。この時、断熱材３４は、ロータリクーラ３５の外部への熱の放散を抑えるので、該原料Ｗ２は徐々に冷却される。
【００２５】
この滞留している該原料Ｗ２は羽根３７により掻揚られて流下するので、ショートパス、即ち、遮蔽板３６近傍に該原料Ｗ２が滞留した場合に下層側の該原料Ｗ２は、遮蔽板３６を越えることができなくなり排出されにくくなるとともに、後から堆積する新たな該原料Ｗ２が優先的に遮蔽板３６を乗り越えて排出されてしまう現象、を阻止することができる。そのため、該原料Ｗ２は徐冷された後、スムーズに流下し、遮蔽板３６ａより下流側において急激に冷却されて製品Ｗ４になる。
【００２６】
この発明の第４実施例を図６〜図８により説明する。この実施例と第３実施例との相違点は、冷却装置Ｃが滞留コーン式冷却機であり、ロータリクーラ４５の中央部４５ｃ内面に設けられた円環状遮蔽板４１と、該円環状遮蔽板４１の内側に配設された羽根４７と、該ロータリクーラ４５の入口４５ａから円環状遮蔽板４１にかけて同心状に配設された滞留コーン４０と、該コーン４０に対向するロータリクーラ４５の内面に張設された断熱材４４と、該コーン４０の底部４０ａ外周に設けられた１又は複数の開口部４８と、を備えていることである。
【００２７】
ロータリキルン１より排出された高温原料Ｗ１が入口４５ａに供給されると、該原料Ｗ２は円環状遮蔽板４１により規制され、滞留コーン４０の底部４０ａ外周に滞留し保温冷却される。
【００２８】
この時、該原料Ｗ２は断熱材４４によりロータリクーラ４５の外部への熱放散を抑えられるので徐々に冷却されるとともに、羽根４７によりかき上げられながら回転し、開口部４８より滞留コーン４０内に落下した後、該ロータリクーラ４５の出口４５ｂ側に流下しながら急冷却され製品Ｗ４となる。
【００２９】
なお、ロータリクーラの出口４５ｂから入口４５ａに向かって冷却エアＡ４５が流入するが、この冷却エアＡ４５は、滞留コーン４０の内側を通るので、該原料Ｗ２の急冷却を防止することができる。
【００３０】
【発明の効果】
この発明は、以上の様に構成したので、高温人工骨材原料からなる造粒物は、急冷許容温度になるまで徐冷された後、急冷却される。そのため、該造粒物の表面と中心部の温度差による熱歪みが発生しないので、人工骨材に亀裂が生じない。従って、該骨材の圧潰強度は低下しないので、強い人工骨材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例を示す縦断面図である。
【図２】徐冷期間及び急冷期間と温度との関係を示す図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す縦断面図である。
【図４】本発明の第３実施例を示す縦断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】本発明の第４実施例を示す縦断面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面拡大図である。
【図８】図７の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１    ロータリキルン
３    低速回転冷却機
４    断熱材
５    高速回転冷却機
10    充填層
36    遮蔽版
40    滞留コーン
【図１】
0003579747.tif 000004
【図２】
0003579747.tif 000005
【図３】
0003579747.tif 000006
【図４】
0003579747.tif 000007
【図５】
0003579747.tif 000008
【図６】
0003579747.tif 000009
【図７】
0003579747.tif 000010
【図８】
0003579747.tif 000011