(57)【要約】【課題】各所の石炭焚き火力発電所で発生した石炭灰を１箇所で受け入れ、有用な微量成分の回収を行うと共に、当該微量成分回収後の石炭灰を有効利用する。【解決手段】発電所で発生した石炭灰を１箇所で受け入れ、石炭灰の有用微量成分について成分分析を行い、有用微量成分を抽出し、有用微量成分を抽出した石炭灰を性状により分類して複数の貯蔵設備のいずれかに貯蔵し、石炭灰の用途及び各々の貯蔵設備に貯蔵した石炭灰の性状に応じて所定の方法により製品として出荷する石炭灰処理・物流方法。石炭灰からの有用微量成分の抽出は、成分分析の結果に応じた抽出方法により行ってもよく、予め石炭灰の有用微量成分の濃度と、有用微量成分の抽出方法とを関連づけてデータベースに記録し、成分分析の結果に応じてデータベースから有用微量成分の抽出方法を選択してもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各所の石炭焚き火力発電所で発生した石炭灰を１箇所で受け入れ、
該受け入れた石炭灰に含まれる有用微量成分について成分分析を行い、
該成分分析の結果、有用微量成分が所定の濃度以上である場合には、石炭灰から有用微量成分を抽出し、
該有用微量成分を抽出した石炭灰、又は有用微量成分の抽出を行わなかった石炭灰を性状により分類し、
性状により分類した石炭灰を複数の貯蔵設備のいずれに振り分けるかを判断した上で、いずれかの貯蔵設備に貯蔵し、
石炭灰の用途及び前記各々の貯蔵設備に貯蔵した石炭灰の性状に応じて、(ａ)前記複数の貯蔵設備の一の貯蔵設備から石炭灰を抽出してそのまま製品として出荷するか、又は（ｂ）前記複数の貯蔵設備から抽出した石炭灰同士又は石炭灰と他の原料とを混合して得られた物を製品として出荷するか、又は、（ｃ）前記複数の貯蔵設備の一の貯蔵設備から抽出した石炭灰を分級して得られた物を製品として出荷するか、又は、（ｄ）前記複数の貯蔵設備の一の貯蔵設備又は複数の貯蔵設備から抽出した石炭灰を分級し、さらに該分級した石炭灰同士又は該分級した石炭灰と他の原料とを混合して得られた物を製品として出荷するかのいずれかを選択し、該選択した（ａ）乃至（ｄ）のいずれかを行うことを特徴とする石炭灰処理・物流方法。
【請求項２】
前記石炭灰からの有用微量成分の抽出は、前記成分分析の結果に応じた抽出方法により行うことを特徴とする請求項１に記載の石炭灰処理・物流方法。
【請求項３】
予め石炭灰の有用微量成分の濃度と、該有用微量成分の抽出方法とを関連づけてデータベースに記録し、前記成分分析の結果に応じて前記データベースから前記有用微量成分の抽出方法を選択することを特徴とする請求項２に記載の石炭灰処理・物流方法。
【請求項４】
前記石炭灰の成分分析は、石炭灰の表面と、石炭灰を粉砕して露出した石炭灰の内部に実施するレーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の石炭灰処理・物流方法。
【請求項５】
前記石炭灰からの有用微量成分の抽出は、水洗い、リーチング、強酸による全溶解、選択吸着回収及びアルカリ溶融の各処理を単独で又は組み合わせて行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の石炭灰処理・物流方法。
【請求項６】
前記有用微量成分は、レアアース、貴金属、レアメタル、リチウム、鉄、シリカ、アルミニウム及びカーボンから選択された一以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の石炭灰処理・物流方法。
【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で発生する石炭灰を有効に活用するための石炭灰処理・物流方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、石炭炊き火力発電所で生じた石炭灰は、主に最終処分場に埋め立てられて処理されていた。しかし、最終処分場の収容量が限界に近づきつつあり、また、新たな処分場の確保が困難となりつつあるため、最終処分場での埋め立て以外の石炭灰の処理方法が求められていた。
【０００３】
そこで、近年、セメント工場において粘土原料の代替原料として用いる他、路盤材、土木工事、炭坑充填、建材等に用いるなど、石炭灰の有効活用が行われている。
【０００４】
また、こうした各用途に石炭灰を供給すべく、各所の石炭焚き火力発電所で発生した石炭灰を１箇所で受け入れ、貯蔵し、その石炭灰の性状に応じて、必要な場合は適宜分級、混合等の処理を行った上で、各種用途に向けて配送することが行われている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３１３１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、石炭灰には、レアアース、貴金属、レアメタル等が含まれていることが分かっているが、こうした有用な微量成分の回収まで視野に入れた石炭灰の処理は行われていないのが現状である。
【０００７】
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、各所の石炭焚き火力発電所で発生した石炭灰を１箇所で受け入れ、有用な微量成分の回収を行うと共に、当該微量成分回収後の石炭灰を有効利用することのできる石炭灰処理・物流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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、石炭灰処理・物流方法であって、各所の石炭焚き火力発電所で発生した石炭灰を１箇所で受け入れ、該受け入れた石炭灰に含まれる有用微量成分について成分分析を行い、該成分分析の結果、有用微量成分が所定の濃度以上である場合には、石炭灰から有用微量成分を抽出し、該有用微量成分を抽出した石炭灰、又は有用微量成分の抽出を行わなかった石炭灰を性状により分類し、性状により分類した石炭灰を複数の貯蔵設備のいずれに振り分けるかを判断した上で、いずれかの貯蔵設備に貯蔵し、石炭灰の用途及び前記各々の貯蔵設備に貯蔵した石炭灰の性状に応じて、(ａ)前記複数の貯蔵設備の一の貯蔵設備から石炭灰を抽出してそのまま製品として出荷するか、又は（ｂ）前記複数の貯蔵設備から抽出した石炭灰同士又は石炭灰と他の原料とを混合して得られた物を製品として出荷するか、又は、（ｃ）前記複数の貯蔵設備の一の貯蔵設備から抽出した石炭灰を分級して得られた物を製品として出荷するか、又は、（ｄ）前記複数の貯蔵設備の一の貯蔵設備又は複数の貯蔵設備から抽出した石炭灰を分級し、さらに該分級した石炭灰同士又は該分級した石炭灰と他の原料とを混合して得られた物を製品として出荷するかのいずれかを選択し、該選択した（ａ）乃至（ｄ）のいずれかを行うことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、各所の石炭焚き火力発電所で発生した石炭灰を１箇所で受け入れ、有用な微量成分の回収を行うと共に、微量成分回収後の石炭灰を有効利用することができる。また、有用微量成分を抽出した各々の石炭灰を性状に応じて分類して出荷することで、石炭灰処理及び物流の効率化を図ることができる。さらに、石炭灰の性状に応じて、適宜分級、混合等の処理を行った上で、各種用途に向けて配送することができ、より多くの石炭灰を処理することができる。
【００１０】
上記発明において、前記石炭灰からの有用微量成分の抽出は、前記成分分析の結果に応じた抽出方法により行うことができる。これにより、有用微量成分の抽出を効率良く行うことができる。
【００１１】
上記発明において、予め石炭灰の有用微量成分の濃度と、該有用微量成分の抽出方法とを関連づけてデータベースに記録し、前記成分分析の結果に応じて前記データベースから前記有用微量成分の抽出方法を選択することができる。これにより、有効微量成分の抽出をさらに迅速かつ効率的に行うことができる。
【００１２】
上記発明において、石炭灰の成分分析は、石炭灰の表面と、石炭灰を粉砕して露出した石炭灰の内部に実施するレーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析とすることができる。これにより、石炭灰の成分を精度良く連続的に分析することができる。
【００１３】
上記発明において、石炭灰からの有用微量成分の抽出は、水洗い、リーチング、強酸による全溶解、選択吸着回収及びアルカリ溶融の各処理を単独で又は組み合わせて行うことができる。これにより、石炭灰中の有用微量成分の存在量や存在位置に応じて有用微量成分の抽出を行うことができる。
【００１４】
上記発明において、有用微量成分は、レアアース、貴金属、レアメタル、リチウム、鉄、シリカ、アルミニウム及びカーボンから選択された一以上とすることができる。これにより、レアアース等の有用微量成分を事前に回収すると共に、資源回収後の石炭灰も有効利用することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば、各所の石炭焚き火力発電所で発生した石炭灰を１箇所で受け入れ、有用な微量成分の回収を行うと共に、当該微量成分回収後の石炭灰を有効利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る石炭灰処理・物流方法を実施するシステムの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明に係る石炭灰処理・物流方法の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係る石炭灰処理・物流方法を実施するシステムの一例を示し、この石炭灰処理・物流複合システム１は、石炭焚き火力発電所（以下「発電所」と略称する）２（２Ａ〜２Ｄ）で発生した石炭灰の受入設備としての図示しない圧送管を含む空気輸送機等と、受け入れた石炭灰に含まれる有用微量成分について成分分析を行う成分分析装置３と、有用微量成分の成分分析をした後に分析結果に応じて仕分けされた石炭灰を各々貯蔵する複数の貯蔵設備としての原粉サイロ４（４Ａ〜４Ｃ）と、石炭灰から有用微量成分を抽出する抽出装置５（５Ａ〜５Ｃ）と、有用微量成分の抽出後の各々の石炭灰を性状に応じて仕分けして貯蔵する中間品サイロ６（６Ａ〜６Ｃ）と、セメント工場で製造されたセメントを貯蔵するセメントサイロ７と、石炭灰を分級する分級機８と、石炭灰同士又は石炭灰と他の原料とを混合する混合機９と、フライアッシュサイロ１０及び製品サイロ１１（１１Ａ〜１１Ｃ）と、複数の用途別に石炭灰又は石炭灰と他の原料との混合物を出荷するための図示しないバラトラック積込設備等の出荷設備とで構成される。
【００１９】
発電所２から石炭灰処理・物流複合システム１までの石炭灰の輸送には、セメントタンカー又はセメント圧送車等が使用され、これらのいずれかから石炭灰を受け入れるため、圧送管を含む受入設備が設けられる。また、セメントタンカーによって輸送された石炭灰を受け入れるため、石炭灰処理・物流複合システム１を海岸部に設け、専用埠頭を備えることが好適であり、これによって、石炭灰の輸送コストを低減することができる。
【００２０】
成分分析装置３は、発電所２で発生した石炭灰に含まれる、レアアース、貴金属、レアメタル、リチウム、鉄、シリカ、アルミニウム、カーボン等の有用微量成分の含有率を測定する分析装置であり、例えばレーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析装置が用いられる。成分分析装置３による石炭灰の成分分析は、レーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析を、石炭灰の表面と、石炭灰を粉砕して露出した石炭灰の内部とに適用することにより行う。
【００２１】
石炭灰は成分分析装置３による成分分析の結果に応じて仕分けされ、各々原粉サイロ４Ａ〜４Ｃに貯蔵される。また、有用微量成分の含有率が所定の値より低い石炭灰については、原粉サイロ４への貯蔵と後述する抽出装置５による有用微量成分の抽出は行われず、性状に応じて中間品サイロ６Ａ〜６Ｃのいずれかに貯蔵される。
【００２２】
原粉サイロ４は、成分分析後の石炭灰を貯蔵するために備えられる。原粉サイロ４Ａ〜４Ｃから抽出された石炭灰は、図示しない輸送機を介して各々抽出装置５Ａ〜５Ｃに供給される。
【００２３】
抽出装置５（５Ａ〜５Ｃ）は、成分分析装置３による成分分析の結果、すなわち石炭灰中の有用微量成分量や存在位置に応じた抽出方法により、石炭灰から有用微量成分を抽出する。抽出装置５による有用微量成分の抽出は、水洗い、ｐＨの異なる溶液による洗浄により段階的に異なる成分を得るリーチング、強酸による全溶解、溶解液中の成分をポリマーに吸着させる選択吸着回収、及びアルカリ溶融等の各処理を、成分分析の結果に応じて単独で又は組み合わせて実行することにより行う。
【００２４】
尚、予め石炭灰の有用微量成分の濃度と、該有用微量成分の抽出方法とを関連づけてデータベースに記録し、成分分析装置３による成分分析の結果に応じて石炭灰を原粉サイロ４Ａ〜４Ｃに自動的に振り分けた後、抽出装置５Ａ〜５Ｃで有用微量成分を抽出してもよい。これにより、有効微量成分の抽出をさらに迅速かつ効率的に行うことができる。
【００２５】
有用微量成分の抽出後の石炭灰は、その粉末度や、有用微量成分以外の化学成分を測定して性状を分類し、その分類に従って複数の中間品サイロ６のいずれに貯蔵するかを決定し、石炭灰を性状毎に中間品サイロ６（６Ａ〜６Ｃ）に振り分ける。
【００２６】
中間品サイロ６（６Ａ〜６Ｃ）は、有用微量成分の抽出後に性状に応じて分類された石炭灰を各々貯蔵するために備えられる。中間品サイロ６Ａには、図示しない出荷設備が直接設けられ、中間品サイロ６Ｂ、６Ｃから抽出された石炭灰は、図示しない輸送機を介して分級機８又は混合機９に供給されるように構成されている。
【００２７】
セメントサイロ７は、石炭灰処理・物流複合システム１の外部に位置するセメント工場で製造されたセメントを貯蔵するために備えられる。尚、石炭灰処理・物流複合システム１に併設したセメント工場で製造されたセメントを貯蔵するように構成することもできる。
【００２８】
分級機８には、Ｏ−ＳＥＰＡ（登録商標）、ＣＬＡＳＳＩＥＬ（登録商標）、サイクロンセパレータ、その他、セメントやフライアッシュ等の粉体の分級に通常使用されている遠心分級機、重力分級機、慣性分級機、篩い分け機等を用いることができる。この分級機８によって、中間品サイロ６Ｂ又は６Ｃからの石炭灰が所望の粒度に分級される。
【００２９】
混合機９には、Ｐｌｏｕｇｈｓｈａｒｅ（登録商標）ミキサ、ヘンシェルミキサ（登録商標）、その他セメントやフライアッシュ等の粉体の混合に通常使用されている容器回転式混合機、機械撹拌式混合機、気流混合機、振動混合機等を用いることができる。この混合機９に、中間品サイロ６Ｂ、６Ｃから直接石炭灰が供給されるか、又は、分級機８によって粒度調整された石炭灰が供給され、セメントサイロ７からのセメント等の他の原料と混合される。
【００３０】
フライアッシュサイロ１０は、分級機８によって得られたＪＩＳフライアッシュ（ＪＩＳ Ａ ６２０１に規定するフライアッシュ）を貯蔵し、製品サイロ１１は、ＣＡコンクリート用混合材料、ＦＡモルタル用混合材料等を貯蔵するために備えられ、これらのサイロの各々には、図示しない出荷設備が付設される。
【００３１】
次に、上記構成を有する石炭灰処理・物流複合システム１の石炭灰の処理及び物流の拠点としての使用例について説明する。
【００３２】
発電所２で発生した石炭灰は、セメントタンカー又はセメント圧送車等によって輸送され、圧送管等を含む受入設備を介して石炭灰処理・物流複合システム１に送られる。ここで、石炭灰処理・物流複合システム１が海岸部に設けられ、専用埠頭を備える場合には、臨海に位置する発電所２からセメントタンカーを介して直接石炭灰を受け入れることができ、内陸の発電所２からは、セメント圧送車で陸送によって石炭灰を受け入れる。
【００３３】
次に、受け入れた石炭灰について、成分分析装置３を用いて、レアアース、貴金属、レアメタル、リチウム、鉄、シリカ、アルミニウム、カーボン等の有用微量成分の含有率を測定する。有用微量成分の含有率の測定は、石炭灰の表面と、石炭灰を粉砕して露出した石炭灰の内部について行う。
【００３４】
次に、成分分析の結果に応じて石炭灰を仕分けし、原粉サイロ４（４Ａ〜４Ｃ）に振り分ける。尚、石炭灰の有用微量成分の含有率が所定の値より少ない場合には、原粉サイロ４による貯蔵は行わず、性状に応じて中間品サイロ６（６Ａ〜６Ｃ）のいずれかに送る。
【００３５】
次に、原粉サイロ４Ａ〜４Ｃに貯蔵されている石炭灰について、各々成分分析の結果に応じた抽出方法で、抽出装置５Ａ〜５Ｃにより有用微量成分の抽出を行う。成分分析の結果に応じた抽出方法の選択は、予めデータベースに成分分析の結果と関連付けられて保存されている抽出方法を自動的に読み出して実行してもよく、作業者によりその都度適切な抽出方法を選択してもよい。
【００３６】
次に、有用微量成分抽出後の石炭灰や残渣、又は有用微量成分の抽出が行われなかった石炭灰について、粉末度、有用微量成分以外の化学成分を測定して性状を分類し、その分類に従って複数の中間品サイロ６のいずれに貯蔵するかを決定し、石炭灰を性状毎に中間品サイロ６（６Ａ〜６Ｃ）に振り分ける。
【００３７】
中間品サイロ６に貯蔵された石炭灰の中で、中間品サイロ６Ａに貯蔵された石炭灰は、出荷設備及びセメント圧送車を介して直接内陸のセメント工場群に輸送され、セメント製造における粘土原料の代替として使用される。従って、中間品サイロ６Ａには、分級する必要のない石炭灰が貯蔵される。
【００３８】
中間品サイロ６Ｂ又は６Ｃに貯蔵された石炭灰の一部は、分級機８によって分級され、分級して得られた粉末が、ＪＩＳ Ａ ６２０１に規定するフライアッシュの規格に適合するものについては、フライアッシュサイロ１０に貯蔵する。また、分級機８によって粒度調整された石炭灰の一部は、ＣＡコンクリート用混合材料、ＦＡモルタル用混合材料等を製造するため混合機９に供給される。
【００３９】
ＣＡコンクリート混合材料を製造する際には、混合機９において、分級機８から供給された石炭灰とスラグ粉末とが混合され、混合によって得られたＣＡコンクリート混合材料が製品サイロ１１に貯蔵される。
【００４０】
ＦＡモルタル用混合材料を製造する際には、混合機９において、分級機８から供給された石炭灰と石灰石粉末とが混合され、混合によって得られたＦＡモルタル用混合材料が製品サイロ１１に貯蔵される。
【００４１】
フライアッシュサイロ１０に貯蔵されたＪＩＳフライアッシュは、セメント圧送車によってそのままセメント工場２０に出荷され、混合機２１によってセメントと混合され、セメント工場２０内のフライアッシュセメントサイロ２２に貯蔵された後、セメント圧送車によって出荷される。
【００４２】
尚、上記実施例では、セメント工場２０が石炭灰処理・物流複合システム１の外部に配置されていたが、石炭灰処理・物流複合システム１内にセメント製造設備を含むようにして、石炭灰処理・物流複合システム１内の混合機９によってＪＩＳフライアッシュセメントを製造して、石炭灰処理・物流複合システム１内の製品サイロ１１に貯蔵した後、セメント圧送車によって出荷することもできる。
【符号の説明】
【００４３】
１  石炭灰処理・物流複合システム
２  発電所
３  成分分析装置
４  原粉サイロ
５  抽出装置
６  中間品サイロ
７  セメントサイロ
８  分級機
９  混合機
１０  フライアッシュサイロ
１１  製品サイロ
２０  セメント工場
２１  混合機
２２  フライアッシュセメントサイロ
【図１】
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