(57)【要約】【課題】  本発明は、未燃炭素を微細化せずに、未燃炭素の除去率を高めるとともに、水を供給するポンプの劣化を抑え、短時間で未燃炭素を除去して省エネルギー化を実現できる分離装置を提供することを目的とする。また、本発明は、従来よりも簡易な設備と低い洗浄コストで石炭灰の未燃炭素を低減できる石炭灰の製造方法および洗浄システムを提供することも目的とする。【解決手段】  石炭灰に含まれる未燃炭素を石炭灰と未燃炭素とに分離する分離槽と、分離槽の下部に設けられた水供給口から分離槽内に新たな水を供給する水供給手段と、分離槽の下部から分離槽内に気泡を供給する気泡供給手段とを備え、分離槽が、水供給口の高さより高い位置から石炭灰を供給可能な態様に構成されている、分離装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
未燃炭素を含む石炭灰を未燃炭素と石炭灰とに分離する分離槽と、
分離槽の下部に設けられた水供給口から分離槽内に新たな水を供給する水供給手段と、
分離槽の下部から分離槽内に気泡を供給する気泡供給手段とを備え、
分離槽が、水供給口の高さより高い位置から石炭灰を供給可能な態様に構成されている、分離装置。
【請求項２】
分離槽の下部が、下方に向けて窄んだ側部を構成し、
水供給口が上記側部に設けられ、
水供給手段の水供給口近傍が、上記側部の内壁に沿って水を供給可能な向きに設けられている、請求項１に記載の分離装置。
【請求項３】
気泡供給手段が、水供給口から気泡を供給可能な態様に構成されている、請求項１または２に記載の分離装置。
【請求項４】
水供給口の高さより高い位置から石炭灰を供給可能な石炭灰供給手段を備え、
石炭灰供給手段が、石炭灰と水とを含む石炭灰スラリーとして、石炭灰を供給するものであり、最終的に分離槽に投入される石炭灰スラリーと水の合計の容積Ｘ（Ｌ）に対して、石炭灰供給手段によって供給される石炭灰スラリーの流量を、Ｘ×９／１００〜Ｘ×５５／１００（Ｌ／ｍｉｎ）に調節する手段を備える、請求項１〜３のいずれかに記載の分離装置。
【請求項５】
分離槽の下部に設けられた水供給口から分離槽内に新たな水を供給する水供給工程と、
分離槽の下部から分離槽内に気泡を供給する気泡供給工程と、
分離槽内に所定量の水および気泡が供給されている状態で、水供給口の高さより高い位置から石炭灰を分離槽内に供給する石炭灰供給工程と、
分離槽内において、気泡と未燃炭素との接触により、石炭灰に含まれる未燃炭素を石炭灰と未燃炭素とに分離して、未燃炭素の残留量が低減された石炭灰を製造する、石炭灰の製造方法。
【請求項６】
未燃炭素を含む石炭灰と、水と、油０．１５〜１０質量％とを含み、固形分の濃度を６５〜９０質量％とした混合物を撹拌する工程（Ａ）を有し、
工程（Ａ）で得られた混合物に、さらに水を加えて石炭灰スラリーとする工程（Ｂ１）を有し、
工程（Ｂ１）で得られた石炭灰スラリーを、水および気泡が供給されている分離槽に投入して、水と石炭灰とを含む重層と、油を吸着した未燃炭素を含む軽層とに分離する工程（Ｂ２）を有する、請求項５に記載の石炭灰の製造方法。
【請求項７】
混合物が、水５〜３０質量％を含有する、請求項６に記載の石炭灰の製造方法。
【請求項８】
混合物が、油０．２〜１０質量％を含有する、請求項６または７に記載の石炭灰の製造方法。
【請求項９】
混合物に用いる水と油を、未燃炭素を含む石炭灰と混合する前に、あらかじめ撹拌して乳化させる乳化工程を有する、請求項６〜８のいずれかに記載の石炭灰の製造方法。
【請求項１０】
未燃炭素を含む石炭灰と、水と油とを含み、固形分の濃度を６５〜９０質量％とした混合物を撹拌する石炭灰撹拌装置と、
撹拌された混合物にさらに水を加えて、石炭灰スラリーを形成させるスラリー化容器と、
石炭灰スラリーを、水および気泡が供給されている分離槽に投入して、水と石炭灰とを含む重層と、油を吸着した未燃炭素を含む軽層とに分離する分離装置とを有する、石炭灰の洗浄システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭灰と未燃炭素の分離装置、石炭灰の製造方法、および石炭灰の洗浄システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭灰は、石炭火力発電所において毎年１０００万トン近く発生する産業廃棄物であり、このような石炭灰を廃棄することは、多大な国家的損失であることから、その再利用方法が検討されている。
【０００３】
一方、コンクリートの製造においては、その強度を高めるために、微粒子材料を生コンクリートに混和させるという手法が用いられていた。生コンクリートの細骨材として、従来は川砂が用いられていたが、近年、採取可能な川砂の量が減少してきたため、生コンクリートの細骨材として海砂が用いられている。しかし、海砂を大量に採取すると、海岸の景観が損なわれるだけでなく、周辺海域の生態系に深刻な悪影響を及ぼしてしまう。そのため、近年では、川砂や海砂の代わりに、生コンクリートの細骨材に用いることのできる微粒子材料が望まれていた。
【０００４】
上記のような背景から、生コンクリートの細骨材に有用な微粒子材料として、石炭灰が考えられている。毎年大量に発生する石炭灰を生コンクリートの細骨材に用いることができれば、川砂や海砂を大量に浪費することなく、コンクリートの強度を高められるとともに、石炭火力発電所において発生する大量の石炭灰を有効に再利用することが可能となる。
【０００５】
しかし、石炭火力発電所で燃料として燃やされた石炭から生じる石炭灰には未燃炭素が残留して含まれており、この未燃炭素が原因となって、石炭灰を生コンクリートの細骨材として用いることが困難になっているという問題があった。
【０００６】
顕微鏡写真等で石炭灰の表面を観察すると、ケイ素やアルミニウムから構成される微小な球状のガラス質や結晶質などを包み込んだ固形状の未燃炭素が多数存在し、未燃炭素の表面には微細な凹凸や細孔が形成されていることが分かった。そのため、生コンクリートに石炭灰を混和すると、未燃炭素が混和剤を吸着して混和剤の働きを阻害することから、フレッシュコンクリートの流動性や空気量の制御が困難になるという問題があった。また、所定の流動性や空気量を得るためには混和剤の配合量を増加する必要があるため、コンクリートの製造コストが上昇するという問題点もあった。
【０００７】
したがって、未燃炭素の残留量を低減させた石炭灰を製造するための方法が必要とされている。そのような方法として、浮遊選鉱法によって石炭灰を洗浄して未燃炭素を低減させることが行われている（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００８】
特許文献１には、被処理液を、処理槽本体上部の循環液出口から取り出して、処理槽本体下部の循環液入口より帰還させ、かつ、処理槽本体下部へ気泡を注入し、被処理液を処理槽本体の内周面に沿って流入させることで、処理槽本体内の被処理液に渦流を生じさせ、かつ、気泡を被処理液に分散させて不純物に付着させ、気泡付着不純物を浮遊させる方法が記載されている。
【０００９】
また、特許文献２には、洗浄後の未燃炭素の量をさらに低減するために、未燃炭素を含む石炭灰と灯油を含む水溶液を練り混ぜる工程を追加し、さらに超音波を印加することにより、洗浄後の石炭灰に含まれる未燃炭素の量を１質量％以下に低減する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１１−２００７０号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１に記載された方法では、洗浄後の石炭灰に残存する未燃炭素の量は１質量％強程度であり、未燃炭素の量が１質量％以下の石炭灰を製造することは困難であった。
【００１２】
また、特許文献１に記載された分離装置では、循環液の流量が少ないと旋回流が生じにくくなり、分離槽の底に石炭灰が堆積して、未燃炭素の残留量を低減させにくくなるという問題があった。一方、石炭灰を堆積させないように、循環液出口から供給する循環液の流量を大きくすると、分離されて浮上していた未燃炭素が循環液入口から吸いこまれて撹拌され、未燃炭素が微細化されたり、循環ポンプが劣化したり、大きな粒子の石炭灰も分離槽の上部へ浮上して、未燃炭素と一緒に除去されてしまったりする問題があった。
【００１３】
さらに、特許文献２に記載された方法では、装置の規模が特許文献１に記載された方法の２倍程度増加してしまうという問題があった。また、特許文献２に記載された方法では、大型の超音波振動素子を練り混ぜ装置に付属する必要があるため、設備が複雑になってしまうという問題もあった。
【００１４】
加えて、特許文献２に記載された装置では、小さな実験室規模であれば、設置場所や超音波発振器の作動は問題にならないが、工業的な規模までスケールアップすると、設置場所や超音波の利用の可否が問題となってしまう。また、装置の価格ならびにメンテナンスコストおよびランニングコストが、特許文献１に記載された装置を用いる場合よりも２倍程度増加してしまうという問題もあった。
【００１５】
すなわち、従来技術では、複雑な設備を用いたり、高コストとなる洗浄方法を用いたりすれば、石炭灰の未燃炭素を除去することはできたものの、簡易な設備や低い洗浄コストで石炭灰の未燃炭素を低減できないという問題があった。
【００１６】
本発明は上記課題を解決するものである。すなわち、本発明は、未燃炭素を微細化せずに、未燃炭素の除去率を高めるとともに、水を供給するポンプの劣化を抑え、短時間で未燃炭素を除去して省エネルギー化を実現できる分離装置を提供することを目的とする。また、本発明は、従来よりも簡易な設備と低い洗浄コストで石炭灰の未燃炭素を低減できる石炭灰の製造方法および洗浄システムを提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題は、以下の［１］〜［１０］の手段によって解決できる。
【００１８】
［１］未燃炭素を含む石炭灰を未燃炭素と石炭灰とに分離する分離槽と、
分離槽の下部に設けられた水供給口から分離槽内に新たな水を供給する水供給手段と、
分離槽の下部から分離槽内に気泡を供給する気泡供給手段とを備え、
分離槽が、水供給口の高さより高い位置から石炭灰を供給可能な態様に構成されている、分離装置。
【００１９】
［２］分離槽の下部が、下方に向けて窄んだ側部を構成し、
水供給口が上記側部に設けられ、
水供給手段の水供給口近傍が、上記側部の内壁に沿って水を供給可能な向きに設けられている、［１］に記載の分離装置。
【００２０】
［３］気泡供給手段が、水供給口から気泡を供給可能な態様に構成されている、［１］または［２］に記載の分離装置。
【００２１】
［４］水供給口の高さより高い位置から石炭灰を供給可能な石炭灰供給手段を備え、
石炭灰供給手段が、石炭灰と水とを含む石炭灰スラリーとして、石炭灰を供給するものであり、最終的に分離槽に投入される石炭灰スラリーと水の合計の容積Ｘ（Ｌ）に対して、石炭灰供給手段によって供給される石炭灰スラリーの流量を、Ｘ×９／１００〜Ｘ×５５／１００（Ｌ／ｍｉｎ）に調節する手段を備える、［１］〜［３］のいずれかに記載の分離装置。
【００２２】
［５］分離槽の下部に設けられた水供給口から分離槽内に新たな水を供給する水供給工程と、
分離槽の下部から分離槽内に気泡を供給する気泡供給工程と、
分離槽内に所定量の水および気泡が供給されている状態で、水供給口の高さより高い位置から石炭灰を分離槽内に供給する石炭灰供給工程とを有し、
分離槽内において、気泡と未燃炭素との接触により、石炭灰に含まれる未燃炭素を石炭灰と未燃炭素とに分離して、未燃炭素の残留量が低減された石炭灰を製造する、石炭灰の製造方法。
【００２３】
［６］未燃炭素を含む石炭灰と、水と、油０．１５〜１０質量％とを含み、固形分の濃度を６５〜９０質量％とした混合物を撹拌する工程（Ａ）を有し、
工程（Ａ）で得られた混合物に、さらに水を加えて石炭灰スラリーとする工程（Ｂ１）を有し、
工程（Ｂ１）で得られた石炭灰スラリーを、水および気泡が供給されている分離槽に投入して、水と石炭灰とを含む重層と、油を吸着した未燃炭素を含む軽層とに分離する工程（Ｂ２）を有する、［５］に記載の石炭灰の製造方法。
【００２４】
［７］混合物が、水５〜３０質量％を含有する、［６］に記載の石炭灰の製造方法。
【００２５】
［８］混合物が、油０．２〜１０質量％を含有する、［６］または［７］に記載の石炭灰の製造方法。
【００２６】
［９］混合物に用いる水と油を、未燃炭素を含む石炭灰と混合する前に、あらかじめ撹拌して乳化させる乳化工程を有する、［６］〜［８］のいずれかに記載の石炭灰の製造方法。
【００２７】
［１０］未燃炭素を含む石炭灰と、水と油とを含み、固形分の濃度を６５〜９０質量％とした混合物を撹拌する石炭灰撹拌装置と、
撹拌された混合物にさらに水を加えて、石炭灰スラリーを形成させるスラリー化容器と、
石炭灰スラリーを、水および気泡が供給されている分離槽に投入して、水と石炭灰とを含む重層と、油を吸着した未燃炭素を含む軽層とに分離する分離装置とを有する、石炭灰の洗浄システム。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の分離装置によれば、未燃炭素を微細化せずに、未燃炭素の除去率を高めるとともに、水を供給するポンプの劣化を抑え、短時間で未燃炭素を除去して省エネルギー化を実現できる。また、本発明の石炭灰の製造方法または洗浄システムによれば、従来よりも簡易な設備と低い洗浄コストで石炭灰の未燃炭素を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係る分離装置の概念図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る分離装置を上面から見た図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る石炭灰洗浄システムの概念図である。
【図４】比較対象となる分離装置の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００３１】
本実施の形態に係る未燃炭素の残留量を低減させた石炭灰（フライアッシュを含む）の製造方法の工程は、工程（Ａ）と工程（Ｂ）とに大きく分けることができる。工程（Ａ）は、未燃炭素を含む石炭灰に水と油とを含ませて、固形分の濃度を好適に調整した上で、得られた混合物を撹拌する工程である。工程（Ｂ）は、前記混合物にさらに水を加えた内容物とし、水と石炭灰とを含む重層と、油を吸着した未燃炭素を含む軽層とに分離する工程である。
【００３２】
石炭灰の洗浄工程を、石炭灰と油分（灯油や食用油など）を撹拌する工程（Ａ）と、石炭灰と未燃炭素を分離する工程（Ｂ）とに分けることにより、それぞれの工程で撹拌機能と分離機能とが高い効率で発揮される。そのため、未燃炭素の除去効率が大きく改善され、大量かつ高精度に、より純度の高い石炭灰を製造することが可能となる。
【００３３】
なお、石炭灰の洗浄工程を２つに分けても、洗浄設備の建設費が嵩むことはなく、むしろ洗浄設備の建設費の低減に貢献できる。従来のように大型の浮遊選鉱装置などは必要とせずに実現できる洗浄工程であるからである。すなわち、工程（Ａ）と工程（Ｂ）を用いる手法により、洗浄設備の簡易化と洗浄コストの低価格化を実現しやすくなる。
【００３４】
さらに、工程（Ｂ）は、工程（Ｂ１）と工程（Ｂ２）とに分けることができる。工程（Ｂ１）は、工程（Ａ）で得られた混合物に、さらに水を加えて石炭灰スラリーとする工程である。工程（Ｂ２）は、工程（Ｂ１）で得られた石炭灰スラリーを、水および気泡が供給されている分離槽に投入して、水と石炭灰とを含む重層と、油を吸着した未燃炭素を含む軽層とに分離する工程である。工程（Ｂ２）の前に、工程（Ｂ１）を行うことにより、石炭灰が分離槽内に分散しやすくなる。
【００３５】
本発明の分離装置は、工程（Ｂ２）において用いることができるものである。
【００３６】
（分離装置の構成）
図１に記載の分離装置１は、分離槽２、水供給手段３、マイクロバブルジェネレーター４、および石炭灰供給手段５などを備える。また、図２は、図１の分離装置を上面から見た図である。分離槽２には、水供給手段３が接続されており、水供給手段３の終端が、水供給口７として分離槽２に開口している。水供給手段３には、マイクロバブルジェネレーター４が設けられており、水供給口７から気泡を供給できるように構成されている。また、分離槽２には、石炭灰供給手段５が接続されており、石炭灰供給手段５の終端が、石炭灰供給口８として分離槽２に開口している。
【００３７】
分離槽２は、石炭灰に含まれる未燃炭素を、石炭灰と未燃炭素とに分離するための槽である。分離槽２の上部は円筒形状であることが好ましい。分離槽２の下部は、分離槽２の下部において旋回流を発生させやすくする観点から、円筒形状である円筒部から下方に向けて窄んだ側部６を有する円錐台形となる部分を備えることが好ましい。
【００３８】
後述するように、水供給口７が下方に向けて窄んだ側部６に設けられ、水供給手段３の水供給口７の近傍が、上記側部６の内壁に沿って水を供給可能な向きに設けられていることにより、分離槽２の下部において旋回流が発生しやすくなる。その結果、分離槽２の内容物がより撹拌されやすくなるとともに、未燃炭素が上方に浮きやすくなる傾向にある。
【００３９】
分離槽２の円錐台形となる部分のさらに下方は、円筒形状とすることができる。円錐台形となる部分より下方の円筒部の直径は、円錐台形となる部分より上方の円筒部の直径よりも小さくできる。
【００４０】
水供給口７の中心を含む分離槽２の水平断面から石炭灰供給口８の中心を含む分離槽２の水平断面までの距離と、分離槽２の円錐台形となる部分より上方の円筒部の直径との比率（断面距離／円筒直径）は、１０／４４以上であることが好ましく、２０／４４以上であることがより好ましい。前記比率が、１０／４４未満であると、分離槽２の下部に気泡を供給しにくくなり、未燃炭素の残存量を低減させにくくなる傾向にある。
【００４１】
水供給口７の中心を含む分離槽２の水平断面から石炭灰供給口８の中心を含む分離槽２の水平断面までの距離と、分離槽２の円錐台形となる部分より上方の円筒部の直径との比率（断面距離／円筒直径）は、５６／４４以下であることが好ましく、４４／４４以下であることがより好ましい。前記比率が、５６／４４を超えると、水の必要量が増えて経済性が低下する傾向にある。
【００４２】
分離槽２の寸法は、特に限定されないが、例えば、分離槽２の円錐台形となる部分より上方の円筒部において、前記円筒部の高さと前記円筒部の直径との比率（円筒高さ／円筒直径）を好適化することが好ましい。
【００４３】
分離槽２の円錐台形となる部分より上方の円筒部において、前記円筒部の高さと前記円筒部の直径との比率（円筒高さ／円筒直径）は、３５／６０以上であることが好ましく、５０／５０以上であることがより好ましい。前記比率（円筒高さ／円筒直径）が３５／６０未満であると（例えば、前記円筒部の直径が大きくなると）、旋回流の中心付近の流速が低下して、未燃炭素を浮上させるのが難しくなったり、石炭灰を撹拌することが難しくなったりする傾向にある。
【００４４】
前記円筒部の高さと前記円筒部の直径との比率（円筒高さ／円筒直径）は、８０／２０以下であることが好ましく、７０／３０以下であることがより好ましい。前記比率（円筒高さ／円筒直径）が８０／２０を超えると（例えば、前記円筒部の高さが大きくなると）、旋回流の速度が高くなり、石炭灰の沈降が遅くなる傾向にある。その結果、静置時間を長くせざるを得ず、石炭灰洗浄の経済性が低下する傾向にある。
【００４５】
また、分離槽２の寸法について、例えば、円錐台形の窄まった側を延伸して形成される円錐形状を想定した場合に、該円錐の高さと、該円錐の底面の直径（円筒の直径）との比率を好適化することが望ましい。
【００４６】
前記円錐の高さと、前記円錐の底面の直径との比率（円錐高さ／円筒直径）は、１２／４４以上であることが好ましく、１６／４４以上であることがより好ましい。前記比率（円錐高さ／円筒直径）が１２／４４未満であると（例えば、前記円錐の底面の直径が大きくなると）、旋回流が分離槽２の上部付近まで発生しにくくなるため、未燃炭素を浮上させるのが難しくなったり、石炭灰を撹拌することが難しくなったりする傾向にある。
【００４７】
前記円錐の高さと、前記円錐の底面の直径との比率（円錐高さ／円筒直径）は、３８／４４以下であることが好ましい。前記比率（円錐高さ／円筒直径）が３８／４４を超えると（例えば、前記円錐の高さが高くなると）、旋回流が上向き螺旋状に生じにくくなるため、未燃炭素を浮上させるのが難しくなったり、石炭灰を撹拌することが難しくなったりする傾向にある。
【００４８】
水供給手段３は、分離槽２に新たな水を供給するための手段である。ここで、「新たな水」とは、分離槽２の中に既に供給した水をそのまま循環させて供給される水ではなく、タンクに溜めた水や水道などから分離槽２に新たに供給する水を意味する。
【００４９】
水供給手段３は、あらかじめタンクに溜めておいた水を、水供給ポンプ等を用いて供給する態様とすることができる。これは、分離装置１が、未燃炭素を除去するために、大量の水を必要としないために可能となる構成である。なお、水供給手段３を水道に接続して、水道水を供給する態様としてもよい。
【００５０】
水供給手段３の水供給口７の近傍は、分離槽２の周に対して接線方向となる向きであって、水供給口７から水を分離槽２に供給する力によって旋回流を強めることができる向きに設けられていることが好ましい。
【００５１】
水供給口７は、円錐台形となる部分に設けることが好ましい。また、水供給口７の位置は、石炭灰が堆積する高さよりも高い位置にあることが好ましい。２０ｋｇの石炭灰を洗浄する場合、石炭灰は約１０Ｌ程度の容積となり、大きい粒子径の石炭灰だけが沈降堆積することから、水供給口７の位置よりも下方に３Ｌ程度の容積が確保できる位置に、水供給口７を設けることが好ましい。
【００５２】
また、分離槽２の内部において、分離槽２の上部から下部にかけて、水供給手段として管等を設け、管等の終端を、分離槽２の下方に向けて窄んだ側部６の内壁の周方向に沿って水を供給可能な向きに構成する態様としてもよい。
【００５３】
水供給手段３は複数設けられていてもよい。水供給手段３を複数設ける場合、複数の水供給口７の高さは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。ただし、水供給口７は、旋回流を妨げない態様、すなわち、水供給ポンプが水を分離槽２に供給する力によって旋回流を強めることができる態様で設けられることが望ましい。
【００５４】
マイクロバブルジェネレーター４は、分離槽２に気泡を供給するための気泡供給手段である。気泡を分離槽２の下部から供給することにより、微粒の石炭灰に含まれる未燃炭素に気泡を接触させることができるため、未燃炭素が浮上・分離され易くなって、未燃炭素の残留量をより低減できるようになる。
【００５５】
マイクロバブルジェネレーター４は、水供給口７から気泡を供給可能な態様であることが好ましい。上記構成により、分離槽２の内部で生じた水流によって気泡が拡散されやすくなり、石炭灰に含まれる未燃炭素に気泡が接触しやすくなって、未燃炭素が除去されやすくなる。また、水を供給する経路にマイクロバブルジェネレーター４が組み込まれている場合、マイクロバブルジェネレーター４には水が供給されるため、マイクロバブルジェネレーター４にフライアッシュと未燃炭素を含む水が供給される場合と異なり、マイクロバブルジェネレーター４が本来する性能（発生するマイクロバブルの粒径と総数など）を発揮することができる。マイクロバブルの働きは、未燃炭素に吸着して浮力を与えることであり、多くのマイクロバブルが未燃炭素に付着するほど、フライアッシュと未燃炭素の分離（浮上）速度が高まる傾向にある。水を供給する経路にマイクロバブルジェネレーター４を組み込むことで、液中のマイクロバブルの濃度が高くなり、その結果、分離槽２への水の供給を停止してから短時間で、フライアッシュと未燃炭素の分離が完了し、未燃炭素の大半を軽層（上層）に集めることが可能となる。なお、水供給口７から気泡を供給せずに、分離槽２の底部や下方に向けて窄んだ側部６から気泡を供給する態様としてもよい。
【００５６】
分離槽２に移した混合物に対して気泡を供給する気泡供給手段の種類は、特に限定されないが、例えば、マイクロバブルジェネレーター４の他、バブル発生装置、またはオリフィス型発生装置などを用いることができる。
【００５７】
石炭灰供給手段５は、分離槽２に石炭灰を供給するための手段である。石炭灰供給手段５の石炭灰供給口８の近傍は、分離槽２の周に対して接線方向となる向きで設けられることが好ましい。また、石炭灰供給手段５の石炭灰供給口８の近傍の向きは、分離槽２の内部で生じた旋回流を弱めることなく、分離槽２の内部に石炭灰スラリーを供給できる向きとすることが好ましい。
【００５８】
石炭灰供給口８の位置は、水供給口７よりも高い位置であることが好ましい。また、石炭灰供給口８の位置は、石炭灰供給口８よりも下方の容積が２８Ｌ以上（分離槽２の内容物の容積の１／４程度）となる位置であることが好ましい。上記位置関係を満たすことにより、石炭灰が分散しやすく、気泡と接触しやすくなり、未燃炭素の量を低減させやすくなる傾向にある。
【００５９】
また、石炭灰供給口８の位置は、石炭灰供給口８よりも下方の容積が５５Ｌ以下（分離槽２の内容物の容積の１／２程度）となる位置であることが好ましい。上記位置関係を満たすことにより、石炭灰の撹拌時間と気泡の供給時間が確保され、未燃炭素の量を低減させられる傾向にある。
【００６０】
石炭灰供給口８の設置位置は、水の供給を停止する際の液面よりも低くなるような位置に設置することが好ましい。石炭灰供給口８の設置位置が分離槽２の内容物の液面以上の高さになると、石炭灰スラリーを投入する際に、石炭灰スラリーが撥ねてしまい、分離槽２の上方の内壁に付着して、未燃炭素を充分に除去できなくなる場合がある。
【００６１】
石炭灰供給口８は、水供給口７よりも高い位置に設けられている。水供給口７よりも高い位置であれば、石炭灰供給口８は、分離槽２の上部に構成されている円筒部に設けられていてもよいし、分離槽２の下部に構成されている下方に向けて窄んだ側部６に設けられていてもよい。
【００６２】
また、分離槽２の内部において、分離槽２の上部から下部にかけて、石炭灰供給手段として管等を設け、管等の終端を、分離槽２の下方に向けて窄んだ側部６の内壁の周方向に沿って石炭灰スラリーを供給可能な向きに構成する態様としてもよい。この場合も、石炭灰供給手段としての菅等の終端近傍の向きは、分離槽２の内部で生じた旋回流を弱めることなく、分離槽２の内部に石炭灰スラリーを供給できる向きとすることが好ましい。
【００６３】
その他、石炭灰供給手段５を設けずに、分離槽２の上部の開口部から、石炭灰スラリーを一度に供給する態様としてもよい。
【００６４】
なお、石炭灰スラリーを供給する態様ではなく、石炭灰をそのまま分離槽２に投入する態様とすることも可能ではあるが、石炭灰が、分離槽２に供給された水と混ざりにくくなるため、好ましくない。
【００６５】
石炭灰供給手段５は複数設けられていてもよい。石炭灰供給手段５を複数設ける場合、複数の石炭灰供給口８の高さは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００６６】
水供給口７の高さより高い位置から、石炭灰スラリーを投入することにより、上方から石炭灰が下降してくるとともに、下方から気泡が供給されることになる。すなわち、下降してくる石炭灰に対して、上昇してくる気泡が接触する構成となるため、油を吸着した未燃炭素が気泡によって上昇され易くなる。そのため、より確実に、分離槽２の内容物を、水と石炭灰とを含む重層と、油を吸着した未燃炭素を含む軽層とに分離できるようになり、従来よりも未燃炭素の残留量を低減させやすくなる。また、未燃炭素と石炭灰の分離に要する時間や電力も低減させることが可能になる。
【００６７】
さらに、図１に記載の分離装置１の優れた性能は、例えば、図４に記載のような分離装置３０と比較することにより説明できる。図４に記載の分離装置３０は、石炭灰吸入口４２から堆積した石炭灰を吸入して、石炭灰吐出口４３から石炭灰を吐出することで、分離槽３１内で石炭灰を循環させる石炭灰循環路４１を備える。また、分離装置３０は、水吸入口５２から水を吸入して、水吐出口５３からマイクロバブルを含む水を吐出することで、分離槽３１内で水を循環させる水循環路５１を備える。分離装置３０は、上記構成により、分離槽３１内で、水と油と石炭灰とを撹拌し、石炭灰に含まれる未燃炭素を低減する装置である。
【００６８】
図４に記載の分離装置３０では、水吸入口５２が、分離槽３１の液面へ向かって浮上中の未燃炭素や液面に浮いた未燃炭素を吸ってしまう可能性があり、未燃炭素が微細化され、未燃炭素の除去率を低下させることがあった。また、水循環ポンプ５４が未燃炭素の混入によって劣化しやすくなったり、石炭灰循環ポンプ４４が石炭灰によって劣化しやすくなったりする場合があった。さらに、未燃炭素を低減することに長時間を要してエネルギー消費が大きくなる場合があった。
【００６９】
一方、図１に記載の分離装置１は、分離槽２の中に既に供給した水を循環させるものではなく、タンクに溜めた水や水道から新たに供給される水など、分離槽２の中に供給していない新たな水を供給するものである。そのため、未燃炭素を微細化せずに、未燃炭素の除去率を高めることができる。また、水を供給するポンプに未燃炭素が入り込まなくなったり、水を供給するポンプの稼働時間が少なくて済むようになったりして、水を供給するポンプの劣化を抑えることもできるようになる。以上のような効果の結果として、短時間で未燃炭素を除去して省エネルギー化を実現できるようになる。
【００７０】
さらに、分離装置３０では、石炭灰循環路４１や水循環路５１の内部に石炭灰や未燃炭素が残ってしまい、石炭灰自体の回収効率が低下してしまうという問題もあった。一方、分離装置１では、石炭灰循環路４１や水循環路５１などの循環路を用いていないため、石炭灰の回収効率が低下しにくいという利点がある。
【００７１】
（分離装置の使用方法）
［工程（Ｂ１）］
まず、後述する工程（Ａ）で得られた混合物をスラリー化容器に移して、石炭灰が２５〜６５質量％となる石炭灰スラリーを形成させる。石炭灰スラリーの濃度が、６５質量％を超えると、石炭灰スラリーの粘度が高くなりすぎて、石炭灰供給ポンプで石炭灰スラリーを分離槽２に供給することが困難になる傾向にある。石炭灰スラリーの濃度が、２５質量％未満になると、水の量が多くなりすぎて、分離槽２内の気泡の濃度が低下し、気泡と未燃炭素とが接触しにくくなって、石炭灰の洗浄効率が低下する傾向にある。なお、工程（Ａ）において、工程（Ｂ１）を組み込んで実施することが可能である。例えば、石炭灰撹拌装置で撹拌した後の混合物をスラリー化容器に移すことなく、混合物に水を加え、石炭灰撹拌装置において撹拌して、スラリーを形成させてもよい。
【００７２】
［工程（Ｂ２）］
まず、分離装置１のマイクロバブルジェネレーター４の水供給ポンプを作動させた後、水供給ポンプから排出された水が流れる配管内の圧力を水供給ポンプより下流側にあるバルブの開度を調整し、所定の圧力にする。次にポンプより上流側にあるストップバルブを調整し、水供給ポンプより上流にある空気導入口から配管内に空気を供給し、マイクロバブルを含む水を供給する準備を行う。例えば、分離槽２に投入を予定している石炭灰スラリーと水の合計の容積（以下、「分離槽に投入予定の内容物の容積」という）が１００Ｌである場合、２Ｌ／ｍｉｎの流量で空気を供給し、マイクロバブルを含む水を供給する準備を行うことが好ましい。前記準備の間は、マイクロバブルジェネレーター４と分離槽２の間にある分岐点から水を排出する。
【００７３】
水供給手段３から供給する水の１分間の流量は、分離槽２の大きさに応じて調節することが好ましい。例えば、分離槽に投入予定の内容物の容積が１００Ｌである場合、水供給手段３から供給する水の１分間の流量は、９Ｌ／ｍｉｎ以上であることが好ましく、１３Ｌ／ｍｉｎ以上であることがより好ましい。分離槽に投入予定の内容物の容積１００Ｌに対して、水供給手段３から供給する水の１分間の流量が９Ｌ／ｍｉｎ未満であると、旋回流の勢いが弱くなって、未燃炭素の残留量を低減しにくくなる傾向にある。また、例えば、分離槽に投入予定の内容物の容積がＸ（Ｌ）である場合、水供給手段３から供給する水の１分間の流量は、Ｘ×９／１００（Ｌ／ｍｉｎ）以上であることが好ましく、Ｘ×１３／１００（Ｌ／ｍｉｎ）以上であることがより好ましい。
【００７４】
分離槽に投入予定の内容物の容積１００Ｌに対して、水供給手段３から供給する水の１分間の流量は、２８Ｌ／ｍｉｎ以下であることが好ましく、１９Ｌ／ｍｉｎ以下であることがより好ましい。分離槽に投入予定の内容物の容積１００Ｌに対して、水供給手段３から供給する水の１分間の流量が２８Ｌ／ｍｉｎを超えると、水が供給される勢いが強くなりすぎて、旋回流の速度が上昇する。その結果、未燃炭素の浮上が遅くなり、分離槽２内で撹拌が停止するまでの時間が長くなり、未燃炭素の分離が遅くなる傾向にある。また、例えば、分離槽に投入予定の内容物の容積がＸ（Ｌ）である場合、水供給手段３から供給する水の１分間の流量は、Ｘ×２８／１００（Ｌ／ｍｉｎ）以下であることが好ましく、Ｘ×１９／１００（Ｌ／ｍｉｎ）以下であることがより好ましい。
【００７５】
水供給手段３から供給する水の１分間の流量を調節した後に、マイクロバブルジェネレーター４から供給する気泡の気泡径を調節する。マイクロバブルジェネレーター４から供給する気泡の気泡径は、直径５〜５０μｍであることが好ましく、直径１０〜４０μｍであることがより好ましい。供給する気泡の気泡径が、５μｍ未満であると、気泡径がナノバブル領域になり、油や剥離した未燃炭素を浮かせる力が低減する傾向にある。供給する気泡の気泡径が、５０μｍを超えると、気泡が未燃炭素に吸着しにくくなるために、油や剥離した未燃炭素を浮かせる効果が低減する傾向にある。
【００７６】
分離槽に投入予定の内容物の容積が１００Ｌの場合、マイクロバブルを含む水が分離槽２内に３０Ｌ程度溜まった後に、石炭灰供給手段５の石炭灰供給ポンプを稼働させ、分離槽２へ石炭灰スラリーを供給する。また、分離槽に投入予定の内容物の容積がＸ（Ｌ）の場合、マイクロバブルを含む水が分離槽内にＸ×１０／１００（Ｌ）以上溜まった後に、石炭灰スラリーの供給を開始することが好ましく、Ｘ×２５／１００（Ｌ）以上溜まった後に、石炭灰スラリーの供給を開始することがより好ましい。分離槽内の水が少ない状態で、石炭灰スラリーの供給を開始すると、スラリー供給時にマイクロバブル量が不足する傾向にある。分離槽内のマイクロバブルを含む水の量がＸ×６０／１００（Ｌ）以下で、石炭灰スラリーの供給を開始することが好ましく、マイクロバブルを含む水の量がＸ×３５／１００（Ｌ）以下で、石炭灰スラリーの供給を開始することがより好ましい。分離槽内の水が多い状態で、石炭灰スラリーの供給を開始すると、スラリー供給終了後に水の供給を直ぐに止める必要があり、重層と未燃炭素の分離・浮上の時間が十分にとれなくなる傾向にある。
【００７７】
石炭灰供給手段５から供給する石炭灰スラリーの１分間の流量は、分離槽２の大きさに応じて調節することが好ましい。分離槽に投入予定の内容物の容積１００Ｌに対して、石炭灰供給手段５から供給する石炭灰スラリーの１分間の流量は、９Ｌ／ｍｉｎ以上であることが好ましく、２７Ｌ／ｍｉｎ以上であることがより好ましい。分離槽に投入予定の内容物の容積１００Ｌに対して、石炭灰供給手段５から供給する石炭灰スラリーの１分間の流量が９Ｌ／ｍｉｎ未満であると、石炭灰スラリーの供給が完了する前に水が供給され尽くしてしまったり、処理電力が浪費されたりする傾向にある。また、例えば、分離槽に投入予定の内容物の容積がＸ（Ｌ）である場合、石炭灰供給手段５から供給する石炭灰スラリーの１分間の流量は、Ｘ×９／１００（Ｌ／ｍｉｎ）以上であることが好ましく、Ｘ×２７／１００（Ｌ／ｍｉｎ）以上であることがより好ましい。
【００７８】
分離槽に投入予定の内容物の容積１００Ｌに対して、石炭灰供給手段５から供給する石炭灰スラリーの１分間の流量は、５５Ｌ／ｍｉｎ以下であることが好ましく、３７Ｌ／ｍｉｎ以下であることがより好ましい。分離槽に投入予定の内容物の容積１００Ｌに対して、石炭灰供給手段５から供給する石炭灰スラリーの１分間の流量が５５Ｌ／ｍｉｎを超えると、石炭灰供給口８から分離槽２内に石炭灰スラリーが供給される勢いが強くなりすぎて、未燃炭素と石炭灰の分離に要する時間が長くなる傾向にある。また、例えば、分離槽に投入予定の内容物の容積がＸ（Ｌ）である場合、石炭灰供給手段５から供給する石炭灰スラリーの１分間の流量は、Ｘ×５５／１００（Ｌ／ｍｉｎ）以下であることが好ましく、Ｘ×３７／１００（Ｌ／ｍｉｎ）以下であることがより好ましい。
【００７９】
なお、石炭灰供給手段５を複数設ける場合は、１本当たりの流量を上記の流量よりも少なくすることが好ましい。
【００８０】
なお、石炭灰スラリーを供給するときには、同時にマイクロバブルを含む水が供給されているが、分離槽内の水の液面は時間の経過とともに高くなるため、石炭灰スラリーの供給速度を制御しなければ、単位時間当たりの供給量、すなわち流量は少なくなる。石炭灰スラリーの供給速度を制御することで、石炭灰スラリーの流量を一定にすることも可能であり、流量が一定になるように、石炭灰スラリーの供給速度を制御することが好ましい。石炭灰スラリーの供給量は、分離槽の容積に対して一定の割合以下であることが好ましく、水１００Ｌに対して石炭灰の量は３０ｋｇ以下であることが好ましい。なお、強熱減量が高い石炭灰を洗浄する際は、供給されるマイクロバブルに対する石炭灰スラリーの供給量を減らして、石炭灰スラリーに対するマイクロバブルの供給量を増加させることが好ましい。
【００８１】
石炭灰スラリーを供給し尽くしたら、直ちに石炭灰供給ポンプを停止し、石炭灰供給ポンプと分離槽２の間に組み込まれたバルブを閉じる。水の供給により、分離槽２内の内容物が１００Ｌに達したら、マイクロバブルジェネレーター４を停止させ、マイクロバブルジェネレーター４と分離槽２の間のバルブを閉じる。
【００８２】
分離槽２の内容物中の石炭灰の濃度は５質量％以上とすることが好ましく、１０質量％以上とすることがより好ましい。分離槽２の内容物中の石炭灰の濃度が５質量％未満であると、石炭灰洗浄の経済性が損なわれる傾向にある。
【００８３】
分離槽２の内容物中の石炭灰の濃度は３０質量％以下とすることが好ましく、２５質量％以下とすることがより好ましい。分離槽２の内容物中の石炭灰の濃度が３０質量％を超えると、石炭灰と未燃炭素が十分に分離できなくなる傾向にある。
【００８４】
マイクロバブルジェネレーター４を停止させてから分離槽２の内容物を静置して、油を吸着した未燃炭素を含む軽層と、水と石炭灰とを含む重層とに、分離槽２の内容物を分離させる。なお、後述する工程（Ａ）で使用する油の大半は未燃炭素に吸着されるため、重層には、油はほぼ含まれていない。
【００８５】
分離槽２の内容物の静置時間は、２〜３０分であることが好ましく、４〜２０分であることがより好ましい。分離槽２の内容物の静置時間が２分未満であると、分離槽２の内容物の旋回が終わらないため、軽層と重層とが充分に分離しなくなる傾向にある。分離槽２の内容物の静置時間が３０分を超えると、軽層と重層との分離がほぼ平衡状態となっており、作業効率が低下する傾向にある。
【００８６】
分離槽２の内容物を軽層と重層とに分離させた後、分離槽２の下部に堆積した石炭灰は、分離槽２の下部に設けられている排出口９を開くことで回収できる。さらに、分離槽２の下部から水を除去した後、分離槽２の上部に溜まっている軽層を、分離槽２の下部から別の回収容器に回収することができる。あるいは分離槽２の上部から回収してもよい。
【００８７】
軽層に含まれる油を吸着した未燃炭素を、油と未燃炭素に分離して回収する方法は、特に限定されないが、例えば、フィルタープレス機や遠心分離機など公知の装置を用いることができる。回収した油は再び石炭灰の洗浄に用いることができるため、洗浄コストのさらなる低減化を実現できる。また、回収した未燃炭素は、フィルタープレス機で脱水することにより、含水率が１５％程度に下げられ、重金属類の含有量も少ないことから、産業廃棄物として容易に処分することができる。
【００８８】
重層に含まれる水と石炭灰とをそれぞれ分離して回収する方法は、特に限定されないが、例えば、水切りコンベア、フィルタープレス機、または遠心分離機など公知の装置を用いることができる。回収された水は、再び石炭灰の洗浄に用いることができるため、洗浄コストのさらなる低減化を実現できる。また、回収した石炭灰は、振動コンベアに移して温風で乾燥させるなど、公知の方法で乾燥させた後、生コンクリートの混和材や細骨材などに用いることができる。
【００８９】
低減された未燃炭素の残留量は、２．０質量％以下であることが好ましく、１．５質量％以下であることがより好ましく、１．０質量％以下であることがさらに好ましい。低減された未燃炭素の残留量が、２．０質量％を超えていると、フレッシュコンクリートの流動性や空気量を調整するための混和剤の使用量が増加したり、混和剤の添加量に対する流動性や空気量が変動する等の問題が生じ易くなったりして、コンクリートの強度が変動しやすくなる傾向にある。また、コンクリートの強度の変動により、製造したコンクリートにひび割れが生じやすくなることがある。コンクリートのひび割れは、人的作業によって補修する必要があるため、建設業や土木業界においては、ひび割れが生じにくいコンクリートが望まれている。
【００９０】
未燃炭素の残留量の測定方法は、特に限定されないが、例えば、ＪＩＳ Ａ ６２０１：１９９９に規定の方法で、石炭灰の強熱減量を測定することによって算出できる。
【００９１】
［工程（Ａ）］
上述の通り、工程（Ｂ１）および工程（Ｂ２）の前に、未燃炭素を含む石炭灰に水と油とを含ませて、固形分の濃度を好適に調整した上で、得られた混合物を撹拌する工程（Ａ）を行うことにより、未燃炭素の残留量を大きく低減させることができる。
【００９２】
工程（Ａ）における固形分の濃度は、６５〜９０質量％であることが好ましく、７０〜９０質量％であることがより好ましく、７０〜８５質量％であることがさらに好ましい。固形分の濃度を上記範囲とすることにより、水と油の使用量を抑えることができるため、石炭灰の洗浄コストを低減しやすくなる傾向にある。
【００９３】
固形分の濃度が６５質量％未満であると、水および油の量が相対的に多くなり、撹拌によるシェアがかかりにくくなって、未燃炭素の除去効率が低下する傾向にある。固形分の濃度が９０質量％を超えると、水および油の量が相対的に少なくなり、石炭灰の表面に水および油が行き渡りにくくなって、未燃炭素の除去効率が低下する傾向にある。
【００９４】
工程（Ａ）においては、主としてケイ素やアルミニウムからなる酸化物やガラスの表面にこびりついている油状の未燃炭素が、混合物中の油との高い親和力と撹拌装置の強力な撹拌力とによって引き剥がされ、石炭灰の表面から除去される。あるいは、独立した未燃炭素粒子に油分が付着して疎水性が付与される。
【００９５】
工程（Ａ）において、混合物中の油の量は、０．１５質量％以上であることが好ましく、０．２質量％以上であることがより好ましく、０．３質量％以上であることがさらに好ましく、０．４質量％以上であることがとりわけ好ましい。さらに、０．５質量％以上であることがより好ましく、０．８質量％以上であることがさらに好ましく、１．３質量％以上であることがとりわけ好ましい。また、工程（Ａ）において、混合物中の油の量は、１０質量％以下であることが好ましく、７．０質量％以下であることがより好ましく、６．０質量％以下であることがさらに好ましく、４．０質量％以下であることがとりわけ好ましく、３．８質量％以下であることが特に好ましく、２．０質量％以下であることが最も好ましい。油の量を上記範囲とすることにより、油の使用量を抑えることができるため、石炭灰の洗浄コストを低減しやすくなる傾向にある。
【００９６】
混合物中の油の量が、０．１５質量％未満であると、未燃炭素に付着できる油の量が減少するため、未燃炭素の除去効率が低下する傾向にある。混合物中の油の量が、１０質量％を超えると、油の量が未燃炭素の除去に必要な量を超え、経済的にも無駄が生じる傾向にある。
【００９７】
工程（Ａ）に用いることのできる油の種類は、特に限定されないが、例えば、灯油、ケロシン油、灯油やケロシン油のリサイクル油、パーム油、ヤシ油、パイン油、食用油、または食用油のリサイクル油である廃食油などを用いることができる。また、これらの油は単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００９８】
二種以上の油を組み合わせて用いる場合は、灯油やケロシン油などの炭化水素系の油とカルボキシル基を有するパーム油、パイン油、または食用油などの脂肪油との組み合わせが好ましい。そのような油の組み合わせの中でも、灯油、パーム油、パイン油、食用油からなる群より選ばれる２〜４種類の油の組み合わせ、特に、灯油と食用油の組み合わせが好ましい。
【００９９】
また、上記の組み合わせによって得られる混合油と水とをあらかじめミキサー等で撹拌して乳化させる乳化工程を経てから、石炭灰と混和することがより好ましい。混合油と水とを乳化工程を経てから石炭灰と混和することにより、工程（Ａ）において短時間で均一に油を分散できるようになる。
【０１００】
食用油の種類は、特に限定されないが、例えば、サラダ油、菜種油、コーン油、ひまわり油、オリーブ油、ごま油、大豆油、クルミ油、ヘーゼルナッツ油、マカデミアナッツ油、シソ油、ブドウ種油、ボラージ油、カボチャ種子油、椿油、紅花油、綿実油、茶実油、米糠油、亜麻仁油、落花生油、および小麦胚芽油などが挙げられる。
【０１０１】
工程（Ａ）に用いる油は、その疎水性基が、石炭灰表面の未燃炭素と分子間力で相互作用し得る程度の疎水性を有していればよいため、用いる油の酸価や純度などは、未燃炭素の除去効率に大きな影響を与えることはないものと考えられる。そのため、工程（Ａ）に用いる油には、リサイクル油を用いることもできる。リサイクル油とは、食用または工業用などの用途で少なくとも一度使用された油のことを意味する。リサイクル油を用いることにより、石炭灰の洗浄コストをさらに低減することができる。
【０１０２】
リサイクル油の種類は、特に限定されないが、例えば、灯油、ケロシン油、パーム油、ヤシ油、パイン油、または食用油などをリサイクルして用いることができる。リサイクル油を使用することで、工程（Ａ）にかかるコストを削減できるとともに、環境への負荷を低減することも可能となる。
【０１０３】
工程（Ａ）において、混合物中の水の量は、５〜３０質量％であることが好ましく、１０〜２７質量％であることがより好ましく、１２〜２５質量％であることがさらに好ましい。混合物中の水の量が、５質量％未満であると、石炭灰の表面に水が行き渡りにくくなり、未燃炭素の除去効率が低下する傾向にある。混合物中の水の量が、３０質量％を超えると、未燃炭素と油が接触する頻度が低下したり、撹拌によるシェアがかかりにくくなったりして、未燃炭素の除去効率が低下する傾向にある。
【０１０４】
工程（Ａ）で用いる石炭灰撹拌装置の機能は、固形分と油分を含む水とが十分に撹拌でき、さらに石炭灰の表面に強力なシェアをかけることができるものであれば、特に限定されない。上記のような機能を有する石炭灰撹拌装置としては、公知の撹拌機を用いることができ、例えば、アイリッヒ・ミキサー、インラインミキサー、単軸混錬押出機、二軸混錬押出機、櫂型撹拌機、プラネタリーミキサー、ホモミキサー、ホモディスパー、ヘンシェルミキサー、バンバリーミキサー、リボンミキサー、コンクリートミキサー、水平一軸もしくは二軸強制練り機、または自動計量式ミキシングユニットなどが挙げられる。
【０１０５】
上記の石炭灰撹拌装置を用いることにより、単位体積あたりの撹拌力を高め、かつ短時間で石炭灰の撹拌洗浄を行うことが可能となる。また、洗浄設備の簡易化と洗浄コストの低価格化も実現しやすくなる。特に、石炭灰撹拌装置の中でも、二軸混錬押出機は、強力なシェアをかけることができるため、未燃炭素をより効果的に除去できる傾向にある。
【０１０６】
［石炭灰洗浄システム］
本発明の石炭灰洗浄システムについて、図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態に係る石炭灰の洗浄システムについての概念図である。
【０１０７】
石炭灰に対して所定量の水を、水投入装置１１から乳化撹拌装置１４に投入し、石炭灰に対して所定量の油を、油投入装置１２および１３から乳化撹拌装置１４に投入する。投入された水と油を乳化撹拌装置１４によって撹拌して乳化する。なお、この乳化工程は省略することもできる。
【０１０８】
図３においては、油投入装置１２から所定量の油を投入し、油投入装置１３から所定量のリサイクル油を投入する態様を図示しているが、油とリサイクル油とを同じ油投入装置から投入する態様としてもよい。また、二種以上の油を用いる場合は、油の種類の数に応じた油投入装置を設けてもよいし、複数の油を一つの油投入装置から投入してもよい。
【０１０９】
未燃炭素を含む石炭灰を、石炭灰投入装置１５から石炭灰撹拌装置１６に投入し、乳化撹拌された水と油を乳化撹拌装置１４から石炭灰撹拌装置１６に投入する。
【０１１０】
石炭灰撹拌装置１６に投入された水と油と石炭灰は、石炭灰撹拌装置１６によって強力なシェアをかけられて撹拌される。なお、混合物は、石炭灰撹拌装置１６内において形成される必要はなく、任意の容器内で、石炭灰と水と油とを混合してから、得られた混合物を石炭灰撹拌装置１６で撹拌する態様としても良い。
【０１１１】
石炭灰撹拌装置１６で撹拌された混合物をスラリー化容器１８に投入し、スラリー化水投入装置１７からスラリー化容器１８に水を加え、スラリー化する。あるいは、石炭灰撹拌装置１６で撹拌した後の混合物にスラリー化水投入装置１７から水を加え、石炭灰撹拌装置１６で撹拌して、スラリー化しても良い。また、石炭灰撹拌装置１６で撹拌したのちに、スラリー化容器１８を使用せずに、図示するように、石炭灰撹拌装置１６へ水を加えてスラリー化し、得られた石炭灰スラリーを分離槽２１に供給しても良い。
【０１１２】
スラリー化容器１８から石炭灰スラリーを分離槽２１に供給する前に、分離槽２１には、水および気泡を供給しておく。水は、水供給装置１９から分離槽２１に供給される。気泡は、水とともにマイクロバブルジェネレーター２０から分離槽２１に供給される。
【０１１３】
所定量の水と気泡が分離槽２１に供給されている状態となった後に、スラリー化容器１８から分離槽２１に石炭灰スラリーを分離槽２１に移し、緩やかに撹拌した後に、静置する。撹拌は、分離槽２１内の旋回流によって緩やかに行われる。分離槽２１としては、図１に示す分離装置１などを用いることが好ましい。
【０１１４】
内容物を静置して、水と石炭灰とを含む重層と、油を吸着した未燃炭素を含む軽層とに内容物を分離させた後に、重層と軽層とをそれぞれ除去する。なお、水供給装置１９から分離槽２１に水を供給する態様とせずに、水投入装置１１やスラリー化水投入装置１７から水を分岐させて分離槽２１に水を供給する態様としてもよい。
【０１１５】
分離槽２１の底面に設けられた排出口を開き、水と石炭灰とを含む重層を、排出口から重層用フィルタープレス機２２に移す。重層が除去された後、軽層が排出されないように、分離槽２１の排出口を閉める。重層用フィルタープレス機２２において、重層の水を除去して石炭灰を単離し、乾燥コンベア２３に移す。乾燥コンベア２３で石炭灰を乾燥させると、未燃炭素の残留量が低減された石炭灰が得られる。
【０１１６】
重層を除去した後は、油を吸着した未燃炭素を含む軽層が分離槽２１の中に残る。分離槽２１の底面に設けられた排出口を再び開き、軽層用フィルタープレス機２４に軽層を移す。軽層用フィルタープレス機２４に移された軽層は、油と未燃炭素とに分離する。軽層用フィルタープレス機２４において分離された油は、さらに水／油分離槽２５に移して、水と油とに分離してもよい。
【０１１７】
軽層用フィルタープレス機２４または水／油分離槽２５から回収した油は、油投入装置１３に投入して、再び石炭灰の洗浄に用いることができる。
【０１１８】
重層用フィルタープレス機２２、乾燥コンベア２３および水／油分離槽２５からは、石炭灰の洗浄に用いた水を回収することができる。水投入装置１１、スラリー化水投入装置１７又は水供給装置１９には、通常、水道水などが用いられるが、回収した水を、水投入装置１１、スラリー化水投入装置１７、または水供給装置１９などに投入して、再び石炭灰の洗浄に用いることができる。
【０１１９】
以上のような、未燃炭素を含む石炭灰と、水と油とを含み、固形分の濃度を６５〜９０質量％とした混合物を撹拌する石炭灰撹拌装置と、撹拌された混合物にさらに水を加えて、石炭灰スラリーを形成させるスラリー化容器と、石炭灰スラリーを、水および気泡が供給されている分離槽に投入して、水と石炭灰とを含む重層と、油を吸着した未燃炭素を含む軽層とに分離する分離装置とを有する、石炭灰の洗浄システムとすることができる。上記洗浄システムにより、未燃炭素を微細化せずに、未燃炭素の除去率を高めるとともに、水を供給するポンプの劣化を抑え、短時間で未燃炭素を除去して省エネルギー化を実現しつつ、石炭灰を洗浄することができる。
【０１２０】
また、従来よりも小さい規模の装置や価格の安い装置を用いたり、ランニングコストの低い方法を用いたりしても、従来と同等以上に石炭灰に含まれる未燃炭素を低減できる。すなわち、本発明の石炭灰の洗浄システムによって、より簡易な設備と低い洗浄コストで、石炭灰に含まれる未燃炭素を低減することができる。
【０１２１】
加えて、本発明における石炭灰の洗浄システムは、工程（Ａ）において少量の水と少量の油しか用いず、非常に安価な洗浄システムとなる。そのため、従来と同程度のコストをかけて石炭灰を洗浄処理しようとする場合は、その分、設備の増設が可能となるため、従来よりも大量の石炭灰を洗浄処理することが可能となる。
【０１２２】
［油の再利用工程］
本発明の石炭灰の製造方法において、未燃炭素の分離に用いた油を回収し、回収された油を、工程（Ａ）に再利用する工程を経ることにより、使用する油の量を最小限に抑えることができ、更なるコスト削減をすることができる。
【０１２３】
油を回収する方法は、特に限定されないが、例えば、油を含む軽層をフィルタープレスにかけて、油を回収する方法などが挙げられる。回収した油は、さらに、油と水に分離した後、精製して再利用してもよい。
【０１２４】
［水の再利用工程］
本発明の石炭灰の製造方法において、未燃炭素の分離に用いた水を回収し、回収された水を、工程（Ａ）に再利用する工程を経ることにより、使用する水の量を最小限に抑えることができ、更なるコスト削減をすることができる。
【０１２５】
水を回収する方法は、特に限定されないが、例えば、水を含む重層から、水切りコンベアや振動コンベアによって除去した水を回収する方法などが挙げられる。また、水を含む軽層から油と水を回収した後に、さらに油を精製した場合は、その工程で分離された水を回収してもよい。
【０１２６】
［石炭灰およびコンクリート］
本発明の製造方法によって製造された石炭灰は、減水剤やＡＥ剤が吸着されにくいため、セメントに配合した場合の空気連行性の著しい低下を抑制したり、減水剤やＡＥ剤の吸着に由来する品質の変動を抑制したりすることができる。また、本発明の製造方法によって製造された石炭灰をセメントに配合してフレッシュモルタルやフレッシュコンクリートを作製した場合は、フレッシュモルタルやフレッシュコンクリートのコンシステンシーが低下し、作業性が向上される。さらに、上記のフレッシュモルタルやフレッシュコンクリートを硬化させたモルタルやコンクリートは、石炭灰の配合によるポゾラン効果等により、圧縮強度の高いものとなる。さらに、未燃炭素が低減された石炭灰の色は、未洗浄の石炭灰よりも白いため、セメントに相当量を配合しても黒く変色しないというメリットもある。
【０１２７】
生コンクリートに対する石炭灰の混和量は、内割方式では５〜３０質量％であることが好ましく、１０〜２０質量％であることがより好ましい。生コンクリートに対する石炭灰の混和量が、５質量％未満であると、石炭灰を添加する効果が少なくなり、コンクリートの圧縮強度が低下したり、コンクリートがひび割れたりしやすくなる傾向にある。生コンクリートに対する石炭灰の混和量が、３０質量％を超えると、生コンクリートの流動性は増すものの、コンクリートの中性化の進行が速くなるため、長期的な強度が低下する傾向にある。
【実施例】
【０１２８】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれに限定されない。
【０１２９】
［未燃炭素残留量の測定方法］
石炭灰に残留して含まれる未燃炭素の量は、石炭灰の強熱減量を測定することによって算出できる。石炭灰の強熱減量は、ＪＩＳ Ａ ６２０１：１９９９に規定の方法により測定することができる。
【０１３０】
強熱減量の試験では、試料となる石炭灰約１ｇをＪＩＳ Ｒ １３０１に規定するるつぼ（容量１５ｍｌ）に０．１ｍｇまで正しく量り採り、９５０〜１０００℃に調節した電気炉で１５分強熱し、デシケータ中で放冷した後、質量を量り、さらに１５分ずつ強熱を繰り返す。恒量になったときの減量を試料の質量で除したものの百分率から湿分を差し引いたものが強熱減量となる。
【０１３１】
湿分の試験では、試料となるフィルタープレス後の石炭灰約５０ｇをビーカー（１００ｍｌ）に０．１ｍｇまで正しく量り採り、１１０℃に調整した電気炉で２４時間以上乾燥し、デシケータ中で放冷した後、質量を量り採った。乾燥前後の質量の差分を乾燥前の質量で除したものの百分率が湿分となる。
【０１３２】
［分離装置］
下記の実施例で用いた分離装置は、図１に記載のような分離装置１である。分離装置１は、石炭灰に含まれる未燃炭素を石炭灰と未燃炭素とに分離する分離槽２を備える。分離槽２には、水供給手段３の水供給口７が設けられている。そして、マイクロバブルを供給するためのマイクロバブルジェネレーター４が、水供給手段３の水供給ポンプに組み込まれている。また、分離槽２には、水供給口７よりも高い位置に、石炭灰スラリーを供給するための石炭灰供給手段５の石炭灰供給口８が設けられている。分離槽２の下部は、下方に向けて窄んだ側部６を有する円錐台形となる部分を備え、水供給手段３の水供給口７の近傍は、分離槽２の下部の円錐台形となる側部６の周に対して接線方向となるように設けられている。石炭灰供給手段５の石炭灰供給口８の近傍は、分離槽２の円筒部の周に対して接線方向に設けられており、水平断面に対して５°程度上向きになるように設けられている。また、水供給手段３の水供給口７の近傍と、石炭灰供給手段５の石炭灰供給口８の近傍とは、互いの水流によって同じ向きの旋回流が生じる向きに設けられている。
【０１３３】
また、分離槽２の円錐台形となる部分より上方の円筒部において、前記円筒部の高さと前記円筒部の直径の比率（円筒高さ／円筒直径）は６０／４４である。加えて、円錐台形の窄まった側を延伸して形成される円錐形状を想定した場合に、該円錐の高さと、該円錐の底面の直径との比率（円錐高さ／円筒直径）は３８／４４となっている。また、水供給口７の中心を含む分離槽２の水平断面から石炭灰供給口８の中心を含む分離槽２の水平断面までの距離と、分離槽２の円錐台形となる部分より上方の円筒部の直径との比率（断面距離／円筒直径）は３１／４４である。
【０１３４】
（実施例１）
石炭火力発電所から採取された石炭灰（未燃炭素残留量４．８質量％）５ｋｇ（１バッチ）と、予め水１２２０ｍｌと灯油（コスモ石油株式会社製、比重０．８ｇ／ｍｌ）２０ｍｌおよび食用油（菜種油および大豆油）（理研農産化工株式会社製、食用調合油、比重０．８ｇ／ｍｌ）８．２ｍｌをミキサー（松下電器産業株式会社製、Ｎａｔｉｏｎａｌ  ＭＸ−Ｖ３５０）で乳化撹拌した混合物をアイリッヒミキサー（日本アイリッヒ株式会社製ＲＶ−０２）の容器（パン）に充填した。パン駆動モーターの出力を０．８８ｋｗ、回転数を６６ｒｐｍとし、撹拌駆動モーターの出力を１．８ｋｗ、回転数を３４７０ｒｐｍとして、上記混合物を４分間強力に撹拌した。同様の処理をさらに１バッチに対して行い、石炭灰、水、灯油、および食用油を含む混合物を合計で約１２．５ｋｇ得た。
【０１３５】
約１２．５ｋｇの石炭灰、水、灯油、および食用油を含む混合物をプラスチック製容器に入れ、１２Ｌの水を加えた後にハンドミキサーを用いて約３０秒間撹拌し、石炭灰が４１質量％となる石炭灰スラリーを得た。
【０１３６】
マイクロバブルジェネレーター４（株式会社ニクニ製、ＭＢＧ２０Ｎ０７ＣＥ−１ＢＨ）に２Ｌ／ｍｉｎの速度で空気を供給し、メジアン平均径が約２０μｍのマイクロバブルを発生させた。このマイクロバブルを含む水を約１６Ｌ／ｍｉｎの速度で分離槽２の下部の水供給口７から供給した。分離槽２に約３０Ｌの水が溜まった時に、プラスチック容器の中にある石炭灰スラリー２４．５Ｌを約３２Ｌ／ｍｉｎの流量で石炭灰供給口８から分離槽２内に供給した。石炭灰スラリーの供給終了後に、石炭灰供給手段５の内部に水を約２Ｌ流して残存物を流し出し、石炭灰供給手段５のバルブを閉じた。水供給口７からは連続して約１６Ｌ／ｍｉｎの流量で水の供給を続け、分離槽２の内容物の容積が約１００Ｌになった時点で、水の供給を止めると同時にマイクロバブルジェネレーター４の稼働も停止させた。分離槽２にマイクロバブルを含む水を供給し始めてから水の供給を停止するまでの時間（分離工程の時間）は、７分間であった。分離槽２の内容物中の石炭灰の濃度は９．５質量％となった。なお、約１６Ｌ／ｍｉｎの速度で、石炭灰スラリー２４．５Ｌとあわせて内容物の容積が１００Ｌとなるまで、マイクロバブルを含む水を供給しているため、分離工程の時間は、計算上では約５分弱となる。このように、実際の分離工程の時間と、計算上の分離工程の時間に差異が発生した原因としては、水の分離槽２への供給スピードが水圧によって低下するためと推測される。
【０１３７】
水の供給を停止させてから、分離槽２の内容物を５分間静置した。静置された内容物は、油を吸着した未燃炭素を含む軽層と、水と石炭灰とを含む重層とに分離されていた。分離槽２の下部に堆積した石炭灰は、分離槽２の下部に装着してあるボールバルブを開いて、分離槽２の下部の排出口９から回収した。さらに、分離槽２の下部から水を除去した後、分離槽２の上部に溜まっていた軽層を、分離槽２の下部から別の回収容器に落とし込んで回収した。
【０１３８】
回収した軽層は、フィルタープレス装置（株式会社マキノ製  Ｍ８）を用いて水と未燃炭素とに分離した。回収した未燃炭素の含水率は約１５％であった。回収した未燃炭素を乾燥機に入れ、１１０℃の雰囲気下で２４時間乾燥させた。
【０１３９】
重層は、フィルタープレス装置（株式会社牧野鉄工所製  ＦＬＰ１４）を用いて、水と洗浄された石炭灰とをそれぞれ分離した。分離した石炭灰の含水率は約１６％であった。分離した石炭灰を乾燥機に入れ、１１０℃の雰囲気下で２４時間乾燥させた。乾燥した石炭灰における未燃炭素の残留量は、０．３０質量％であった。また、石炭灰の洗浄に用いた水のうち、約８０％強の水が回収できた。
【０１４０】
（実施例２）
石炭灰供給手段５から石炭灰スラリーを供給する代わりに、分離槽２の上部から石炭灰スラリーを投入して、直ぐにハンドミキサーで約４５秒間撹拌した以外は、実施例１と同様の方法で石炭灰を処理して、未燃炭素の残留量を測定した。石炭灰における未燃炭素の残留量は０．４８質量％であった。
【０１４１】
実施例１〜２における混合物の組成と実験条件を表１にまとめて示す。なお、表中の分離工程の時間とは、分離槽に水を供給し始めてから水の供給を停止した時点までの時間を意味する。また、表中の石炭灰スラリーの供給角度において、「＋」は、石炭灰スラリーの排出方向が、水平断面に対して上方を向く供給角度を表し、「−」は水平断面に対して下方を向く供給角度を表す。
【０１４２】
実施例１と実施例２を比較すると、石炭灰スラリーの供給方法が異なる。石炭灰スラリーを石炭灰供給手段５によって約３２Ｌ／ｍｉｎの速度で供給した実施例１では、処理後の未燃炭素の残留量が０．３０質量％となった。一方で、石炭灰スラリーを分離槽２の上部から一度に供給した実施例２では、処理後の未燃炭素の残留量が０．４８質量％となった。すなわち、実施例１と実施例２の比較から、石炭灰スラリーを石炭灰供給手段５によって約３２Ｌ／ｍｉｎの速度で供給する方が、石炭灰スラリーを分離槽２の上部から一度に投入するよりも、未燃炭素の残留量を効果的に低減できることがわかる。
【０１４３】
【表１】
2018167243.tif 000003
【０１４４】
次に、比較例について説明する。下記の比較例で用いた分離装置は、図４に示すような分離装置である。図４に記載の分離装置３０は、混合液中の石炭灰と未燃炭素とを分離可能である分離槽３１を備える。また、分離装置３０は、堆積した石炭灰を含む混合液を循環可能である石炭灰循環路４１を備える。石炭灰循環路４１は、分離槽３１の下部に設けられた石炭灰吸入口４２と、分離槽３１の上部に設けられた石炭灰吐出口４３とを繋ぐ流路として形成されている。さらに、分離装置３０は、水を含む混合液を循環可能である水循環路５１を備える。水循環路５１は、分離槽３１の上部に設けられた水吸入口５２と、分離槽３１の下部に設けられた水吐出口５３とを繋ぐ流路として形成されている。水循環路５１には、気泡を分離槽３１の下部から供給するマイクロバブルジェネレーター５５が設けられている。分離槽３１の下部は、下方に向けて窄んだ側部を有する円錐台形となる部分を備える。水吐出口５３が、分離槽３１の円錐台形の側部において、水循環路５１の水吐出口５３の近傍が側部の周に対して接線方向に向くように設けられている。加えて、石炭灰吸入口４２の高さは、水吐出口５３の高さ以下である。
【０１４５】
また、分離装置３１では、分離槽３１の円錐台形となる部分より上方の円筒部において、前記円筒部の高さと前記円筒部の直径の比率（円筒高さ／円筒直径）が６０／４４となっている。加えて、円錐台形の窄まった側を延伸して形成される円錐形状を想定した場合に、該円錐の高さと、該円錐の底面の直径との比率（円錐高さ／円筒直径）が３８／４４となっている。また、水吐出口５３の中心を含む分離槽３１の水平断面から石炭灰吸入口４２の中心を含む分離槽３１の水平断面までの距離と、分離槽３１の円錐台形となる部分より上方の円筒部の直径との比率（断面距離／円筒直径）は２７／４４である。加えて、石炭灰吐出口４３の高さが、水吸入口５２の高さよりも高い位置に設けられている。また、石炭灰循環路４１における石炭灰吐出口４３の近傍が、分離槽３１の側面に対して垂直な向きとなるように設けられている。
【０１４６】
（比較例１）
石炭火力発電所から採取された石炭灰（未燃炭素残留量１３．２質量％）５ｋｇ（１バッチ）と、予め水７５０ｍｌと灯油（コスモ石油株式会社製、比重０．８ｇ／ｍｌ）７５ｍｌおよび食用油（菜種油および大豆油）（理研農産化工株式会社製、食用調合油、比重０．８ｇ／ｍｌ）６．５ｍｌをミキサー（松下電器産業株式会社製、Ｎａｔｉｏｎａｌ  ＭＸ−Ｖ３５０）で乳化撹拌した混合物をアイリッヒミキサー（日本アイリッヒ株式会社製ＲＶ−０２）の容器（パン）に充填した。パン駆動モーターの出力を０．８８ｋｗ、回転数を６６ｒｐｍとし、撹拌駆動モーターの出力を１．８ｋｗ、回転数を３４７０ｒｐｍとして、上記混合物を４分間強力に撹拌した。同様の処理をさらに１バッチに対して行い、石炭灰、水、灯油、および食用油を含む混合物を合計で約１１．６ｋｇ得た。
【０１４７】
分離装置の分離槽に約１００Ｌの水を溜め、水循環ポンプ５４を稼働させた。水循環路５１における１分間の流量が１８．３Ｌ／ｍｉｎ（分離槽３１内の混合液の０．１８倍）となるように水循環ポンプ５４の圧力を調節した。さらに、マイクロバブルジェネレーター５５（株式会社ニクニ製、ＭＢＧ２０Ｎ０７ＣＥ−１ＢＨ）によって発生させた気泡径約２０μｍの気泡を、２Ｌ／ｍｉｎの速度で水循環路５１から分離槽３１内に吹き込んだ。
【０１４８】
石炭灰循環ポンプ４４を稼働させ、石炭灰循環路４１に１分間の流量が３０Ｌ／ｍｉｎ（分離槽３１内の混合液の０．３倍）となるように水を循環させた。次いで、分離槽３１の上部からアイリッヒミキサーで撹拌した灯油・水・食用油を含む石炭灰の混合物を投入して、石炭灰が約１０質量％となる石炭灰スラリーとした。石炭灰循環ポンプ４４によって水とともに石炭灰を上記の流量で循環させ、上記石炭灰スラリーを緩やかに７．５分間撹拌した。上記撹拌の後、石炭灰循環ポンプ４４の稼働を停止させ、さらに、その７．５分後に水循環ポンプ５４の稼働も停止させた。分離槽３１に石炭灰を供給してから、水循環ポンプ５４を停止させて水の供給を停止した時点までの時間（分離工程の時間）は、１５分間であった。また、石炭灰循環ポンプ４４の稼働時間は７.５分間であった。
【０１４９】
水循環ポンプ５４の稼働を停止させた後、分離槽３１の内容物を５分間静置した。静置された内容物は、油を吸着した未燃炭素を含む軽層と、水と石炭灰とを含む重層とに分離されていた。分離槽３１の下部に堆積した石炭灰は、分離槽３１の下部に装着してあるボールバルブ３２を開いて、分離槽３１の下部から回収した。さらに、分離槽３１の下部から水を除去した後、分離槽３１の上部に溜まっていた軽層を、分離槽３１の下部から別の回収容器に落とし込んで回収した。
【０１５０】
回収した重層は、フィルタープレス装置（株式会社牧野鉄工所製  ＦＬＰ１４）を用いて、水と洗浄された石炭灰とにそれぞれ分離した。分離時の含水率は約１６％であった。分離した石炭灰を乾燥機に入れ、１１０℃の温風で２４時間乾燥させた。乾燥した石炭灰における未燃炭素の残留量は、０．６９質量％であった。
【０１５１】
回収した軽層は、フィルタープレス装置（株式会社マキノ製  Ｍ８）を用いて水と未燃炭素とに分離した。分離した未燃炭素の含水率は約１５％であった。分離した未燃炭素を乾燥機に入れ、１１０℃の雰囲気下で２４時間乾燥させた。
（比較例２）
石炭火力発電所から採取された石炭灰（未燃炭素残留量１３．２質量％）５ｋｇ（１バッチ）と、予め水１０００ｍｌと灯油７５ｍｌおよび食用油６．５ｍｌをミキサーで乳化撹拌した混合液をアイリッヒミキサーの容器（パン）に充填した以外は、実施例１と同様の方法で混合物を得た。この混合物を、比較例１と同様の方法で、石炭灰を処理して、未燃炭素の残留量を測定した。石炭灰における未燃炭素の残留量は０．５４質量％であった。
【０１５２】
（実施例３）
石炭火力発電所から採取された石炭灰（未燃炭素残留量１３．２質量％）５ｋｇと、予め水１，０００ｍｌと灯油７５ｍｌおよび食用油６．２５ｍｌをミキサーで乳化撹拌した混合物をアイリッヒミキサーの容器（パン）に充填して撹拌した混合物を用いたこと以外は、実施例１と同様の方法で、石炭灰を処理して、未燃炭素の残留量を測定した。石炭灰における未燃炭素の残留量は０．５０質量％であった。
【０１５３】
比較例１〜２および実施例３における混合物の組成と実験条件を表２にまとめて示す。
【０１５４】
実施例３と比較例２を比較すると、分離に用いた分離装置が異なる。図１に記載の分離装置１を用いた実施例３では、処理後の未燃炭素の残留量を０．５０質量％とするために、分離工程に７分間を要したのに対し、図４に記載の分離装置３０を用いた比較例２では、処理後の未燃炭素の残留量が０．５４質量％とするために、分離工程に１５分間を要した。すなわち、実施例３と比較例２の比較から、分離装置１を用いた場合は、分離装置３０を用いた場合と比較して、約半分の時間で未燃炭素の残留量を低減できるようになったことがわかる。これは、分離装置３０では、石炭灰循環ポンプ４４によって、未燃炭素が微細化されたり、拡散されたりする結果、未燃炭素の分離に時間を要してしまうのに対し、分離装置１では、そのようなデメリットが生じないためであると考えられる。
【０１５５】
実施例３と比較例１を比較すると、分離に用いた分離装置と、撹拌工程に用いた水の量が異なる。撹拌工程に用いた水の量は、実施例３では２０００ｍｌであるのに対し、比較例１では１５００ｍｌである。つまり、実施例３よりも比較例１の方が、撹拌の際に石炭灰に対して大きなシェアがかかっている。それにもかかわらず、実施例３では処理後の未燃炭素の残留量が０．５０質量％となり、比較例１では処理後の未燃炭素の残留量が０．６９質量％となっている。さらに、実施例３では、分離工程の時間が７分間で済んでいるのに対し、比較例１では、分離工程に１５分間を要している。すなわち、実施例３と比較例１の比較から、図１に記載の分離装置１を用いた場合は、図４に記載の分離装置３０を用いた場合と比較して、石炭灰に対して大きなシェアをかけなくても、約半分の時間で未燃炭素の残留量をより低減できることがわかる。
【０１５６】
なお、比較例１と比較例２を比較すると、撹拌工程に用いた水の量が異なる。撹拌工程に用いた水の量が少ない比較例１では、分離装置３０の分離槽２１に石炭灰の混合物を投入した際に、石炭灰が沈殿しにくく、石炭灰が液面に浮きやすかった。一方、比較例２は、比較例１よりも工程に用いた水の量が多かったため、石炭灰が沈殿しやすかった。その結果、比較例１より比較例２の方が、未燃炭素の残留量が低減されたと考えられる。
【０１５７】
【表２】
2018167243.tif 000004
【０１５８】
（実施例４）
石炭火力発電所から採取された石炭灰（未燃炭素残留量８．３質量％）５ｋｇと、予め水１，２５０ｍｌと灯油５０ｍｌおよび食用油６．２５ｍｌをミキサーで乳化撹拌した混合物をアイリッヒミキサーの容器（パン）に充填して撹拌した混合物を用いたこと、静置時間を１０分とした以外は、実施例１と同様の方法で、石炭灰を処理して、未燃炭素の残留量を測定した。石炭灰における未燃炭素の残留量は０．２８質量％であった。回収した重層の乾燥重量は７．５ｋｇであった。
【０１５９】
（実施例５）
分離装置１の石炭灰供給手段５を、石炭灰スラリーの排出方向が、水平断面に対して４５°下方に向くような供給角度に接続・固定した以外は、実施例４と同様の方法で、石炭灰を処理して、未燃炭素の残留量を測定した。石炭灰における未燃炭素の残留量は０．２２質量％であった。回収した重層の乾燥重量は７．８ｋｇであった。
【０１６０】
（実施例６）
分離装置１の石炭灰供給手段５を、石炭灰スラリーの排出方向が、水平断面に対して３０°上方に向くような供給角度に接続・固定した以外は、実施例４と同様の方法で、石炭灰を処理して、未燃炭素の残留量を測定した。重層中の石炭灰における未燃炭素の残留量は０．２１質量％で、乾燥重量は７．８ｋｇであった（１次回収物とする）。また、軽層の乾燥重量は２．１ｋｇであった（２次回収物とする）。さらに、石炭灰供給手段５の内部に残存した重層を回収し、乾燥重量を測定すると０．１ｋｇであった（３次回収物とする）。１次回収物、２次回収物、および３次回収物の重量を合計すると１０ｋｇとなり、投入した石炭灰のほぼ全てが回収されていた。
【０１６１】
（比較例３）
石炭火力発電所から採取された石炭灰（未燃炭素残留量８．３質量％）５ｋｇ（１バッチ）と、予め水１２５０ｍｌと灯油５０ｍｌおよび食用油６．５ｍｌをミキサーで乳化撹拌した混合液をアイリッヒミキサーの容器（パン）に充填した以外は、実施例１と同様の方法で混合物を得た。この混合物を、石炭灰循環ポンプ４４の稼働時間を６.５分間、水循環ポンプ５４の稼働時間を１３分間、静置時間を１０分間とした以外は、比較例１と同様の方法で、石炭灰を処理して、未燃炭素の残留量を測定した。石炭灰における未燃炭素の残留量は０．５０質量％で、乾燥重量は６、３ｋｇであった（１次回収物とする）。また、軽層の乾燥重量は１．８ｋｇであった（２次回収物とする）。さらに、石炭灰循環路４１および水循環路５１の内部に残存した重層を回収したところ、強熱減量は、０．９０質量％であり、乾燥重量は１．９ｋｇであった（３次回収物とする）。１次回収物、２次回収物、および３次回収物の重量を合計すると１０ｋｇとなり、投入した石炭灰のほぼ全てが回収されていた。１次回収物と３次回収物を混合すると、重量は８．２ｋｇ、強熱減量は計算上０．５９質量％となり、重層の強熱減量が悪化していた。
【０１６２】
実施例４〜６および比較例３における混合物の組成と実験条件を表３にまとめて示す。なお、表中の比較例３においては、処理後の未燃炭素残留量として、１次回収物の強熱減量を記載している（上記比較例１および比較例２においても同様である）。
【０１６３】
【表３】
2018167243.tif 000005
【符号の説明】
【０１６４】
１    分離装置
２    分離槽
３    水供給手段
４    マイクロバブルジェネレーター
５    石炭灰供給手段
６    側部
７    水供給口
８    石炭灰供給口
９    排出口
１１    水投入装置
１２    油投入装置
１３    油投入装置
１４    乳化撹拌装置
１５    石炭灰投入装置
１６    石炭灰撹拌装置
１７    スラリー化水投入装置
１８    スラリー化容器
１９    水供給装置
２０    マイクロバブルジェネレーター
２１    分離槽
２２    重層用フィルタープレス機
２３    乾燥コンベア
２４    軽層用フィルタープレス機
２５    水／油分離槽
３０    分離装置
３１    分離槽
３２    ボールバルブ
４１    石炭灰循環路
４２    石炭灰吸入口
４３    石炭灰吐出口
４４    石炭灰循環ポンプ
５１    水循環路
５２    水吸入口
５３    水吐出口
５４    水循環ポンプ
５５    マイクロバブルジェネレーター
【図１】
2018167243.tif 000006
【図２】
2018167243.tif 000007
【図３】
2018167243.tif 000008
【図４】
2018167243.tif 000009