(57)【要約】【課題】  高所から落下しても型崩れしたり破壊しにくく、相互に接着して塊となることのない固形体を容易に生成でき、この固形体を、海砂代替材や、土木資材等として有効利用することができ、しかも、石炭灰から固形体を成形できる歩留りを極めて高くすることができる、石炭灰の利用方法を提供することを目的とする。【解決手段】  石炭灰に、セメントと、非イオン系高分子から成る固化剤と、ポリアクリルアミドを主成分とする薬剤と、水と、を混ぜ合わせた混練剤６を、真空押出成形機10に供給する。そして、真空押出成形機10により真空引きしながら押し出して、短円柱形状の固形体７を成形する。また、混練剤６内に於て、石炭灰100 に対する水の重量％を、22乃至35に設定する。また、短円柱形状の固形体７は、直径Ｄが５mm乃至20mmに設定され、かつ、長さＬが５mm乃至20mmに設定される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭灰に、セメントと、非イオン系高分子から成る固化剤と、ポリアクリルアミドを主成分とする薬剤と、水と、を混ぜ合わせた混練剤（６）を、真空押出成形機（10）に供給し、該真空押出成形機（10）により真空引きしながら押し出して、短円柱形状の固形体（７）を成形する石炭灰の利用方法であって、
上記混練剤（６）内に於て、上記石炭灰100 に対する上記水の重量％を、22乃至35に設定することを特徴とする石炭灰の利用方法。
【請求項２】
上記短円柱形状の固形体（７）は、直径（Ｄ）が５mm乃至20mmに設定され、かつ、長さ（Ｌ）が５mm乃至20mmに設定された請求項１記載の石炭灰の利用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火力発電所等で、石炭を燃焼させた際に発生する石炭灰の利用方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の石炭灰の利用方法として、 100重量部の石炭灰に対して、カルボキシル基を有する水溶性高分子0.001 〜１重量部と、水硬性セメント等と、水を40〜 100重量部と、を混合して混練剤を生成し、この混練剤を、混合機や攪拌機にて、粒状体に成形するものが知られており（例えば、特許文献１参照）、この粒状体を産業上に利用しようとするものである。
【特許文献１】特開平８−２４３５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この従来の石炭灰の処理（利用）方法により生成される粒状体は、含水率が高く、セメント溶解水分が表面に多く浸出するので、山積みした場合などには、近接する粒状体が相互にくっついて塊となり易く、しかも、表面粒子が雑然として凹凸が多いため、近接する粒状体同士が接着し易い。このように、この方法により生成される粒状体は、例えば、海砂の代替材として護岸工事に利用したり、土木資材として使用するのに適さない。
しかも、この従来の方法では石炭灰から使用できるようになる歩留りが低く、残りは産業廃棄物となってしまい、有効に資源を利用しているとは言えない。
【０００４】
そこで、本発明は、高所から落下しても型崩れしたり破壊しにくく、相互に接着して塊となることのない固形体を容易に生成でき、この固形体を、海砂代替材や、土木資材等として有効利用することができ、しかも、石炭灰から固形体を成形できる歩留りを極めて高くすることができる、石炭灰の利用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】
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明に係る石炭灰の利用方法は、石炭灰に、セメントと、非イオン系高分子から成る固化剤と、ポリアクリルアミドを主成分とする薬剤と、水と、を混ぜ合わせた混練剤を、真空押出成形機に供給し、該真空押出成形機により真空引きしながら押し出して、短円柱形状の固形体を成形する石炭灰の利用方法であって、上記混練剤内に於て、上記石炭灰100 に対する上記水の重量％を、22乃至35に設定する。
即ち、石炭灰 100重量部に対して、水を22乃至35重量部とする。
また、上記短円柱形状の固形体は、直径が５mm乃至20mmに設定され、かつ、長さが５mm乃至20mmに設定される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、次のような著大な効果を奏する。
石炭灰から、強度が大きく近接させても相互に接着しない固形体を、容易に成形でき、この固形体の固化は、効率よく行われるので、強度が大きくなり、壊れにくい。
また、固形体の表面が緻密に成形されるので表面が相互にくっつきにくく、かつ、表面にセメント溶解水分が浸出しにくいので表面の接着力が小さいため、固形体を近接させて積み重ねても、固形体同士が相互にくっついて塊とならない。
このように、石炭灰を、例えば海砂代替材や、土木資材として有効に利用することができる。しかも、従来はせいぜい約40％程度であった石炭灰から（資材として再利用できる）製品を製造する歩留りを、約98％以上に引き上げることができるので、資源の有効利用となる上に、産業廃棄物を大幅に減少できて、環境問題の解決にもなり好都合である。
また、ポリアクリルアミドを主成分とする薬剤により、混練剤の粘性が増加し、真空押出成形機内周面と、混練剤との摩擦抵抗が減少するので、短時間で、大量の固形体の成形が可能となり、至便である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、実施の形態を示す図面に基づき、本発明を詳説する。
図１，図２に於て、（点々で示す）６は、石炭を燃焼させた際に発生する石炭灰に、セメントと、非イオン系高分子から成る固化剤と、ポリアクリルアミドを主成分とする薬剤と、水と、を混ぜ合わせて生成される（後述する真空押出成形機10への供給用の）混練剤であり、図示省略の混合機や攪拌機に於て、生成される。
【０００８】
混練剤６内の固化剤は、具体例として、ポリビニルエーテル，ポリビニルブチラール，ポリメチルアクリレート，ポリビニルホルマール，化学式１で示される構造単位からなる化合物，化学式２で示される構造単位からなる化合物，化学式３で示される構造単位からなる化合物のうちの、１種類の化合物、あるいは複数種類選択された化合物群に、非イオン系高分子から成るけん化度70％乃至 100％のポリビニルアルコールを加えて、製造されるものである（化学式２の式中のｘは１，２又は４である）。
さらに、所望により、ポリ酢酸ビニルを加えてもよい。
【０００９】
【化１】
2006320804.tif 000003
【００１０】
【化２】
2006320804.tif 000004
【００１１】
【化３】
2006320804.tif 000005
【００１２】
また、混練剤６内の薬剤は、一例として、アクリルアミドモノマーを重合により高分子化したポリアクリルアミド（ノニオン系高分子）をアルカリの存在下で部分的に加水分解するか、アクリル酸ナトリウムモノマーを共重合することによって得られる。
この薬剤は、混練剤６の粘性を高めて、（後述する）真空押出成形機のバレル15内周面と、混練剤６との摩擦の抵抗を減少させる効果を示す。
【００１３】
また、混練剤６内に於て、石炭灰 100に対する水の重量％を、22乃至35に設定するのが良い。下限について、より好ましくは、25重量％以上であり、上限について、より好ましくは、30重量％以下である。
上記の割合が、22重量％未満であると、セメントの固化を効率よく行うことができず、（後述するように、）混練剤６から成形される固形体７が十分な強度を得られない。
一方、35％超過であると、（後述するように、）固形体７の含有水分が多く、表面に浸出し易くなり、表面が接着剤としてのセメント溶解水分を多く有することになり、近接する固形体７同士が接着し易くなってしまう。
【００１４】
10は、混練剤６を（後述するように）短円柱形状の固形体７…に成形するための真空押出成形機であり、真空押出成形機10は、混練剤６が投入される（ホッパー状）供給部８を有するバレル部（本体部）15と、図示省略のモータ等の駆動装置と、この駆動装置によりバレル部15内で回転するスクリューシャフト26と、を有する。
図例では、供給部８は、一度に大量の混練剤６を投入可能とするようにホッパー形状に形成されているが、混練剤６を生成する混合機や攪拌機と、供給部８とを、パイプにて搬送可能に連結してもよい。
スクリューシャフト26は、周囲に、供給部８から投入された混練剤６をバレル部15内の前方側（押出側）15ａへ搬送するための螺旋羽根形状のフィードスクリュー14と、外鍔状のパドルスクリュー13と、バレル部15の前方側15ａの前板部18に混練剤６を内部から押圧する螺旋羽根形状の押出スクリュー12と、が形成されている。
【００１５】
そして、バレル部15の前板部18は、混練剤６が外部へ押し出される孔部16…が、複数形成され、混練剤６は、この孔部16…から、円柱形状にされて押し出される。
かつ、図示省略するが、前板部18、あるいは前板部18の前方側に、押し出されてくる混練剤６を切断して短円柱形状の固形体７（図３参照）に加工するカッター機構を、配設する。
そして、この切断は、固形体７の長さＬが５mm乃至20mmとなるように、行われる。
また、上記の孔部16の内径は、５mm乃至20mmに形成されており、押し出される混練剤６も、直径Ｄが５mm乃至20mmとして、加工される。
【００１６】
また、バレル部15の外部には、１箇所乃至複数箇所に、ネジ孔付き継手部17が、形成され、この継手部17は、パイプ22により、図示省略の真空ポンプに接続され、開閉自在とするための切換弁（図示省略）が付設される。
【００１７】
なお、図例では、真空押出成形機10は、スクリューシャフト26を２本備え、また、バレル部15の前板部18に孔部16が10〜20箇所形成された程度の規模であるが、これに限定されず、真空押出成形機10が、スクリューシャフト26をさらに多数の本数を備えると共に、孔部16をさらに多く形成して構成すれば、１台の真空押出成形機10から、短時間で大量の固形体７を成形可能となる。
【００１８】
次に、真空押出成形機10により、石炭灰を処理（利用）する方法について説明する。
まず、図示省略の混合機や攪拌機に於て、石炭灰に、セメントと、上述の固化剤と、上述の薬剤と、水と、を混ぜ合わせて、混練剤６を生成し、真空押出成形機10の供給部８に投入する。
そして、回転駆動しているスクリューシャフト26によって、バレル部15内で（図２に於て点々で示す）混練剤６を前方側15ａへ搬送し、前板部18の後ろ面側に押圧しながら、図示省略のカッター機構で、所定の長さＬになるように切断し、短円柱形状の固形体７を成形する。
【００１９】
上記の工程に於て、パイプ22からの真空引きによって、混練剤６から、脱気を行う。
この真空引きにより、空気と共にわずかながら水分も抜かれ、真空引きされる前よりも水の含有の割合は減少する。
具体的に、この固形体７内に於て、石炭灰100 に対する水の重量％は、20乃至30程度となるのが良い。下限について、より好ましくは、23重量％以上で、上限について、より好ましくは、28重量％以下である。
そして、成形された大量の固形体７…は、土木工事の現場や護岸工事の現場に搬送され、資材として使用される。
【００２０】
ここで、固形体７は、上記の工程に於て、強い押圧力によりダイスの孔部16より押出されるため、図３に示す如く、表面の粒子が緻密に並び、所定の肉厚寸法Ｔの緻密層20が外周面に形成され、この外周面は、凹凸が極めて少なく平滑に加工される。よって、固形体７，７同士が近接しても、表面が相互に噛み合わず、くっつきにくい構造である。
そして、固形体７の表面の粒子が整列した肉厚寸法Ｔの緻密層20の存在により（図３（ａ）参照）、固形体７の内部Ｎに含まれるセメント溶解水分が、表面外部に浸出するのが阻止され、表面には、（接着剤としての）セメント溶解水分が少なく、相互に接着しにくい。
また、上記緻密層20により固形体７の内部Ｎに水分が保持されることで、セメント成分の固化が効率よく行われ、固形体７の強度が大きくなる。
【００２１】
なお、上述した「ポリアクリルアミドを主成分とする薬剤」の代りに、ポリアクリルアミド及び、ノニオン性水溶性ビニル重合体，アニオン性水溶性ビニル重合体，カチオン性水溶性ビニル重合体，両性水溶性ビニル重合体等のポリアクリルアミドの共重合体を主成分とする薬剤（成型助剤や潤滑剤）を、用いるも望ましい。
夫々の重合体を、具体的に記すと、ノニオン性水溶性ビニル重合体は、ポリ（メタ）アクリルアミド等である。
また、アニオン性水溶性ビニル重合体は、（メタ）アクリルアミド−（メタ）アクリル酸ソーダ共重合物，（メタ）アクリルアミド−（メタ）アクリロイルアミノ−２，２−ジメチルエタンスルホン酸ソーダ−（メタ）アクリル酸ソーダ共重合物等である。
また、カチオン性水溶性ビニル重合体は、（メタ）アクリルアミド−（メタ）アクリロイロキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド共重合物，（メタ）アクリルアミド−（メタ）アクリロイロキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド共重合物等である。
さらに、両性水溶性ビニル重合体は、（メタ）アクリルアミド−（メタ）アクリル酸−（メタ）アクリロイロキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド共重合物，（メタ）アクリルアミド−イタコン酸−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート硫酸塩共重合物等である。
【００２２】
また、図示省略するが、真空押出成形機10は上述のものに限定されず、設計変更自在である。
即ち、バレル部15の前板部18を、図１，図２に示すような複数個の小孔部16…を有するものに替え、例えば、数十センチメートル以上の一辺を有する長方形状窓部を有するものとしてもよい。
そして、真空押出成形機10に投入した混練剤６を、上記窓部から押出し、ピアノ線等のカッター機構で切断して、塊体を成形する。そして、この塊体を養生した後、クラッシャ等で、資材として使用される目的に応じた形状・大きさに、解砕する。
【００２３】
以上のように、本発明の石炭灰の利用（処理）方法は、石炭灰に、セメントと、非イオン系高分子から成る固化剤と、ポリアクリルアミドを主成分とする薬剤と、水と、を混ぜ合わせた混練剤６を、真空押出成形機10に供給し、真空押出成形機10により真空引きしながら押し出して、短円柱形状の固形体７を成形する石炭灰の利用方法であって、混練剤６内に於て、石炭灰100 に対する水の重量％を、22乃至35に設定するので、強度が大きく、近接させても相互に接着しない固形体７を、容易に成形できる。
この固形体７は、強度が大きく、高所（例えば６〜10ｍ程度）から落下しても破壊したり型崩れしにくい。また、固形体７の表面が緻密に成形され、表面が相互にくっつきにくく、しかも、表面にセメント溶解水分が浸出しにくく表面の接着力も小さいので、固形体７…を近接させて積み重ねた場合、固形体７同士が相互にくっついて塊とならない。
このように、石炭灰を、例えば海砂代替材や、土木資材として有効に利用することができる。しかも、従来はせいぜい約40％程度であった石炭灰から（資材として再利用できる）製品を製造する歩留りを、約98％以上に引き上げることができるので、資源の有効利用となる上に、産業廃棄物を大幅に減少できて、環境問題の解決にもなり好都合である。
また、ポリアクリルアミドを主成分とする薬剤により、混練剤６の粘性が増加し、真空押出成形機10内周面及び（ダイスの）孔部16と、混練剤６との摩擦抵抗が減少するので、短時間で、大量の固形体７…を成形でき、大量生産が可能となる。
【００２４】
また、短円柱形状の固形体７は、直径Ｄが５mm乃至20mmに設定され、かつ、長さＬが５mm乃至20mmに設定されるので、固形体７は型崩れが起きにくく、上述した海砂代替材や土木資材等、様々な場所で、資材として有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る石炭灰の利用（処理）方法の実施の一形態を示す斜視説明図である。
【図２】一部断面側面図である。
【図３】固形体の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
６  混練剤
７  固形体
10  真空押出成形機
Ｄ  直径
Ｌ  長さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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