(57)【要約】【課題】石炭灰から骨材を生成する。【解決手段】練り混ぜ処理筐体２、６４に入れた石炭灰１１及びセメント４０を練り混ぜ手段４Ｂによって練り混ぜながら霧状水４２を入れることにより、粒状化した骨材成分を生成できるようにしたことにより、本来は火力発電所からの燃焼廃棄材である石炭灰１１を設備構築用原材料として有効に活用することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
練り混ぜ処理筐体に凝固素材の一部として石炭灰及びセメントを入れ、上記練り混ぜ処理筐体内に設けた練り混ぜ手段によって練り混ぜながら上記凝固素材の他部として霧状水を入れることにより、上記石炭灰及び上記セメントが粒状化した骨材成分を生成する
ことを特徴とする骨材製造方法。
【請求項２】
上記霧状水と一緒にコンクリート用化学混和剤を入れることにより、上記石炭灰及びセメントの粒状化現象を促進させる
ことを特徴とする請求項１に記載の骨材製造方法。
【請求項３】
上記粒状化した上記骨材成分に対して凝結硬化促進剤を練り混ぜることにより、上記骨材成分を硬化させ、これにより上記骨材成分の強度を強化する
ことを特徴とする請求項１に記載の骨材製造方法。
【請求項４】
上記粒状化した上記骨材成分の生成の過程において、粒状化の進行を確認しながら、当該粒状化が完成するまで、上記霧状水を少量ずつ入れる
ことを特徴とする請求項１に記載の骨材製造方法。
【請求項５】
上記粒状化した上記骨材成分を養生手段によって所定時間放置することにより養生する
ことを特徴とする請求項３に記載の骨材製造方法。
【請求項６】
練り混ぜ処理筐体に凝固素材の一部として石炭灰及びセメントを入れ、上記練り混ぜ処理筐体内に設けた練り混ぜ手段によって練り混ぜながら上記凝固素材の他部として霧状水を入れることにより、上記石炭灰及び上記セメントが粒状化した骨材成分を生成し、当該骨材成分の強度を凝結硬化促進剤によって硬化した
ことを特徴とする骨材。
【請求項７】
上記粒状化した骨材成分を生成する際に、上記練り混ぜ処理筐体に顔料を入れることにより、上記骨材成分に色をつけた
ことを特徴とする請求項５に記載の骨材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は骨材及びその製造方法に関し、特に火力発電所が発生する石炭灰を原料とする骨材を得るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、火力発電所において高圧蒸気を発生する熱源として石炭が用いられており、当該石炭の燃焼の結果発生した石炭灰を土木材料や建築材料などの設備構築用原材料として活用する手法が提案されている（特許文献１及び２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１４８２８８
【特許文献２】特開２００７−１１９３４１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、火力発電所から発生する石炭灰はそれ自体微細な粒子で構成されているので、これを設備構築用原材料としてさらに広く活用するには、粒子の粒状化を活発にさせると共に、骨材１粒ごとの強度及び粒径も用途に応じて適正な強度及び大きさにまで成長させるようにすることが望ましい。
【０００５】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、かかる設備構築用原材料としての条件を十分に充足できるような骨材及びその製造方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決するため本発明においては、練り混ぜ処理筐体４Ａ、６４に凝固素材３の一部として石炭灰１１及びセメント４０を入れ、練り混ぜ処理筐体内４Ａ、６４に設けた練り混ぜ手段４Ｂによって練り混ぜながら凝固素材３の他部として霧状水４２を入れることにより、石炭灰１１及びセメント４０が粒状化した骨材成分を生成するようにする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、練り混ぜ処理筐体に入れた石炭灰及びセメントを練り混ぜ手段によって練り混ぜながら霧状水をいれることにより、粒状化した骨材成分を生成できるようにしたことにより、本来は火力発電所からの燃焼廃棄材である石炭灰を設備構築用原材料として有効に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の骨材製造方法を適用した骨材製造装置を示すブロック図である。
【図２】石炭灰の採集の仕方を示すブロック図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は石炭灰の説明に供する斜視図及び特性曲線図である。
【図４】骨材生成処理手順を示すフローチャートである。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）は練り混ぜ装置部を示す略線的平面図及び略線的断面図である。
【図６】生成骨材を示す略線的側面図である。
【図７】凝固素材成分の配合比率を示す図表である。
【図８】ふるい分け試験（１０〜０．１５［ｍｍ］）を示す特性曲線図である。
【図９】ふるい分け試験（５０〜５［ｍｍ］）を示す特性曲線図である。
【図１０】第２の実施の形態を示す略線的ブロック図である。
【図１１】骨材生成処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】凝固素材成分の配合を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１０】
（１）第１の実施の形態
図１において、１は全体として骨材製造装置を示し、石炭灰から骨材を生成するために必要な主要部材を小規模で実験的な構造物として構築したものである。
【００１１】
骨材製造装置１は、オペレータが粒状化凝固処理部２に投入した凝固素材３を練り混ぜ装置部４の練り混ぜ処理筐体４Ａ内に凝固処理素材５として保持し、当該凝固処理素材５を練り混ぜ機構４Ｂによって練り混ぜることにより、凝固した凝固出力素材７を養生用練り舟８を介して解砕部９に送出し、解砕処理することにより生成骨材１０を得る。
【００１２】
凝固素材３は主要な素材として石炭灰１１（これをフライアッシュとも呼ぶ）を含み、図２に示すように火力発電所１５からの燃焼廃棄材１６として採集する。
【００１３】
火力発電所１５は、高圧蒸気発生装置１６を内部に有する燃焼装置１７に燃焼原料として石炭１８を受け入れてこれを燃焼させることにより高圧蒸気発生装置１６から高圧蒸気出力１９を送出させ、この高圧蒸気出力１９によって蒸気タービン２０の回転駆動装置２１を高速回転させる。
【００１４】
回転駆動装置２１の回転出力２２は発電装置２４の発電機２５に供給され、その発電出力２６を火力発電所１５の出力として得る。
【００１５】
蒸気タービン２０は回転駆動装置２１の回転駆動に使用した後の使用済蒸気３０を復水装置３１に送出することにより復水させると共に、純水でなる蒸気発生用原水３２と混合して蒸気生成原水３３として高圧蒸気発生装置１６に戻す。
【００１６】
かくして火力発電所１５は、燃焼装置１７において燃焼原料としての石炭１８を燃焼させることにより発生した熱エネルギーを用いて発電出力２６を得るが、この石炭１８の燃焼時に発生する燃焼廃棄材１６として石炭灰（すなわちフライアッシュ）を常時排出させることになり、骨材製造装置１は当該燃焼廃棄材１６である石炭灰１１を生成骨材１０を得るための凝固素材３の主要原材として粒状化凝固処理部２に供給される。
【００１７】
ここで火力発電所１５から燃焼廃棄材１６として得られる石炭灰１１（すなわちフライアッシュ）は、図３（Ａ）に示すように微細粉状粒子の集合状態で得られ、その粉状粒子の分布は図３（Ｂ）に示すように、１［ｍｍ］以下の粒子分布を有し、そのうちでも０．０２［ｍｍ］以下の粒子は粘土より微小になるために、実際上、直接に、土木材料や建築材料などの設備構築用原材料としては使い難い材料であるので、粒状化処理をすることが求められる。
【００１８】
この実施の形態の場合、粒状化凝固処理部２は、オペレータによって、図４に示す骨材生成処理手順ＲＴ１を実行することにより、微細粒子でなる石炭灰１１を土木材料や建築材料などの設備構築用原材料として使用できる条件を満足させるように粒状化凝固処理をする。
【００１９】
粒状化凝固処理部２は、骨材生成処理手順ＲＴ１に入ると、まず処理ステップＳＰ１においてオペレータの操作によって、練り混ぜ装置部４の練り混ぜ処理筐体４Ａに凝固素材３として石炭灰１１とセメント４０とを投入されて練り混ぜ機構４Ｂによって、約３分の間空練りをし、これにより水を加える前に粉状態で均一化した凝固処理材５を練り混ぜ処理筐体４Ａに入れた状態にする。
【００２０】
この実施の形態の場合、練り混ぜ装置部４は、図５に示すように、練り混ぜ処理筐体４Ａ内に設けた練り混ぜ機構４Ｂとして、１つ又は２つの駆動モータ３０Ａ及び３０Ｂによって互いに逆方向に回転駆動される２軸の駆動軸３１Ａ及び３１Ｂに外方に突出するように設けられた練り混ぜ羽部材３２Ａ及び３２Ｂによって練り混ぜ処理筐体４Ａ内に入れられた凝固処理素材５を練り混ぜる。
【００２１】
続いて練り混ぜ装置部４は、次の処理ステップＳＰ２において、練り混ぜ処理筐体４Ａ内にコンクリート用化学混和剤４１を入れた霧状水４２を練り混ぜ処理筐体４Ａに入れながら約２７分の間、練り混ぜ機構４Ｂによって練り混ぜ続ける。
【００２２】
ここで、霧状水４２は、練り混ぜ処理筐体４Ａの内部に向けて霧状水４２を噴出するように２台のスプレーからオペレータの操作によって供給される。
【００２３】
また霧状水４２に入れられるコンクリート用化学混和剤４１は、石炭灰１１及びセメント４０の分散を促進させるために用いられる。
【００２４】
かくして練り混ぜ処理筐体４Ａは、石炭灰１１とセメント４０とが凝固処理素材５として入れられた状態で、練り混ぜ機構４Ｂによって練り混ぜながら所定時間約２７分の間に所定量のコンクリート用化学混和剤４１が混入されている霧状水４２を入れていく状態が得られる。
【００２５】
この処理ステップＳＰ２における練り混ぜ工程において、凝固処理素材５は微細な粉状の石炭灰１１及びセメント４０が均一に練り混ぜられた状態を維持しながら、霧状水４２を入れていくことにより、セメント４０が石炭灰１１を取り込みながら硬化して行くことにより、粒状化が進行して行く。
【００２６】
処理ステップＳＰ２における霧状水４２の投入後、次のステップＳＰ３において、オペレータが練り混ぜ処理筐体２内の状態を目視により、石炭灰１１及びセメント４０が粒状化したか否かの確認処理をし、否定結果が得られたとき、次の処理ステップＳＰ４に移って少量の霧状水４２を投入しながら凝固処理素材５の練り混ぜ処理を行い、この処理をステップＳＰ５においてオペレータが粒状化したことを目視確認できるまで続ける。
【００２７】
すなわち、オペレータは、ステップＳＰ４において少量の霧状水４２を練り混ぜ処理筐体４Ａに投入した後、ステップＳＰ５において粒状化したか否かを目視確認し、否定結果が得られたとき上述のステップＳＰ４に戻ってさらに少量の霧状水４２を練り混ぜ処理筐体４Ａに投入する処理を行った後、ステップＳＰ５における粒状化の確認処理を行う。
【００２８】
このステップＳＰ５−ＳＰ４−ＳＰ５の処理は、霧状水４２の水量が、練り混ぜ処理筐体４Ａ内の凝固素材３の配合成分の割合や、練り混ぜ処理筐体４Ａの形状、大きさや、練り混ぜ機構４Ｂの練り混ぜ羽部材３２Ａの構成などの練り混ぜ条件によって適正量が変化するので、これに適合させるために霧状水４２を少量ずつ投入することにより少しずつ石炭灰１１とセメント４０とを凝固させて行くことができるように、設けられている。
【００２９】
処理ステップＳＰ５において肯定結果が得られると、このことは練り混ぜ処理筐体４Ａ内で凝固処理素材５が適正に粒状化していることを確認できたことを意味し、このときオペレータが処理ステップＳＰ６において練り混ぜ処理筐体４Ａに凝結硬化促進剤４３を入れた後、約５分の間練り混ぜる。次の処理ステップＳＰ７において当該粒状化した凝固処理素材５を凝固出力素材７として養生用練り舟８に出した状態において、次の処理ステップＳＰ８において凝固が完了するのを待ち受ける。
【００３０】
この処理ステップＳＰ８において凝固が完了したことを確認できると、このとき養生用練り舟内の凝固出力素材７は、直径が最大３０〜４０［ｍｍ］で、平均的には１５［ｍｍ］程度の粒状体が形成されている。
【００３１】
ここでオペレータはステップＳＰ９において養生用練り舟８内の凝固出力素材７を骨材として解砕部９に移して解砕して各粒子ごとに生成骨材１０として出力して、ステップＳＰ１０において当該骨材生成処理手順ＲＴ１を終了する。
【００３２】
因みに養生用練り舟８において養生している凝固出力素材７は、粒子相互が外気によって連結した状態になるので、これを解砕部９において各粒子ごとに切り離すような処理をする。
【００３３】
以上の構成において、火力発電所１５から燃焼廃棄材１６として得られた石炭灰１１は、図３について上述したように０．１［ｍｍ］以下の微細な粒径であったために、設備構築用原材料としては利用しにくいものであったのに対して、粒状化凝固処理部２において霧状水４２を入れていくことにより、図６に示すように最大３０〜４０［ｍｍ］で平均として１５［ｍｍ］程度の凝固素材５Ｘにまで凝固させた生成骨材を実現できる。
【００３４】
この程度に大きな粒径に生成凝固した生成骨材は設備構築用原材料として十分に使用できるものとなっている。
【００３５】
小規模な骨材製造装置１において、凝固素材３の配合を、図７の小規模プラントの欄に示す値に選定したところ、得られた生成骨材１０の粒度分布は、ふるい目の寸法が０．１５〜１０［ｍｍ］について図８に示す粒度曲線Ｃ１が得られ、又ふるい目の寸法が２．５〜５０［ｍｍ］の範囲で図９に示すような粒度曲線Ｃ２が得られた。
【００３６】
図８の粒度曲線Ｃ１について、ＪＩＳ規格の許容粒度の範囲を許容曲線Ｋ１１及びＫ１２によって示すように、図１の骨材製造装置１によって得られた生成骨材１０の粒度曲線Ｃ１はＪＩＳの許容曲線Ｋ１１及びＫ１２にほぼ沿った分布をしていることが分かり、この結果生成骨材１０は設備構築用原材料として十分に適用できるものであることが分かった。
【００３７】
また図９の大きい粒径の粒度曲線Ｃ２は、ＪＩＳ規格の許容曲線Ｋ２１及びＫ２２との範囲となることにより、図１の骨材製造装置１によって得られた生成骨材１０は設備構築用原材料として適用できることが分かった。
【００３８】
この場合の凝固素材３の構成成分の重量は、図７に示すように、石炭灰１１が１５［ｋｇ］（重量比０．６９４）、セメント４０が３［ｋｇ］（重量比０．１３９）、霧状水４２が３．５０［ｋｇ］（重量比０．１６２）、コンクリート用化学混和剤４１が０．１［ｋｇ］（重量比０．００５）、凝結硬化促進剤４３が０．１［ｋｇ］（重量比０．００５）であった。
【００３９】
（２）第２の実施の形態
図１０において、５１は第２の実施の形態の骨材製造装置を示し、コンピュータ制御を実行する中央制御部５２によって大規模プラント５３を自動制御することにより骨材の製造処理を行う。
【００４０】
大規模プラント５３は地上に配設された石炭灰貯蔵部５４から空気による圧送管５６によって運ばれて来る石炭灰を、ストラクチャ５７の上部に設けられた取り込み室５８に取り込む。
【００４１】
また地上に配設されたセメントサイロ５９からセメント供給路６０を介して取り込み室５８にセメントを取り込む。
【００４２】
かくして取り込み室５８に取り込まれた石炭灰及びセメントはそれぞれ貯蔵瓶６１に落とし込まれて分割貯蔵される。
【００４３】
分割貯蔵された石炭灰及びセメントは中央制御部５２が練り混ぜ動作をするとき、計量瓶６２に移されて計量した後、投入シュート６３を介して、練り混ぜ機６４に投入される。
【００４４】
霧状水生成部６６は、地下水槽６７の原水をポンプ６８によって汲み上げて水貯蔵瓶６９に貯水し、計量瓶７０において計量した後、練り混ぜ機６４の外部に設けられた噴霧器７１によって霧状水として噴霧する。
【００４５】
計量瓶７０には、混和剤容器７２に収納された混和剤が、計量瓶７３において計量されて投入され、これにより噴霧器７１から噴霧される霧状水に混和剤が混入される。
【００４６】
粒状化が確認された後、凝結硬化促進剤容器７５に収納された袋詰めの凝結硬化促進剤が計量フロアに設けられた手動投入口７６から手動で練り混ぜ機６４に投入される。
【００４７】
かくして練り混ぜ機６４において練り混ぜ処理されることにより粒状化した素材は、積み込みホッパ７７からダンプカー７８に積み込まれて養生処理場に移送されて凝結が完了するまで養生をすることになる。
【００４８】
骨材製造装置５１において中央制御部５２は図１１に示す骨材生成処理手順ＲＴ２を実行することにより、骨材を生成する。
【００４９】
骨材製造装置５１のオペレータは、骨材生成処理手順ＲＴ２を実行するに先立って、中央制御部５２を操作することにより、取り込み室５８を介して貯蔵瓶６１に石炭灰及びセメントを貯蔵した状態を得る。
【００５０】
この状態においてオペレータは中央制御部５２を操作することにより骨材生成処理手順ＲＴ２を開始する。
【００５１】
このとき中央制御部５２はまず処理ステップＳＰ１１において貯蔵瓶６１から計量瓶６２によって計量された石炭灰とセメントとを投入シュート６３を介して練り混ぜ機６４に入れて空練りをする。
【００５２】
これにより練り混ぜ機６４内に石炭灰及びセメントを均等に練り混ぜた状態を得る。
【００５３】
続いて中央制御部５２は次のステップＳＰ１２に移って練り混ぜ機６４を練り混ぜ動作させながら、計量瓶７３において計量された混和剤を、水貯蔵瓶６９から供給された水と共に計量瓶７０に落とし込むことにより噴霧器７１によって噴霧状水として練り混ぜ機６４に入れる。
【００５４】
このとき練り混ぜ機６４内において、上述のステップＳＰ１１において空練りされていた石炭灰及びセメントに対して噴霧状水が霧状にかけられることにより、石炭灰がセメントと共に粒状化して行く。
【００５５】
このとき混和剤が混ぜられているので、石炭灰及びセメントの粒状化は少ない水によって効率良く粒状化される。
【００５６】
これと共に、水が霧状に細分化されていることにより、粒状化が活発に行われる。
【００５７】
ここで練り混ぜ機６４内の凝固素材成分を図１２に示すように、石炭灰が６９４［ｋｇ］（重量比が０．６９４）、セメントが１３９［ｋｇ］（重量比が０．１３９）、霧状水が１６２［ｋｇ］（重量比が０．１６２）、混和剤が４．６３［ｋｇ］（重量比が０．００５）、凝結硬化促進剤が４．６３［ｋｇ］（重量比が０．００５）のとき、練り混ぜ機６４において効率良く粒状化が進行した。
【００５８】
やがて処理ステップＳＰ１２においてあらかじめ決められた練り混ぜ時間が経過すると、中央制御部５２は次のステップＳＰ１３に移って粒状化したか否かの確認をし、否定結果が得られたとき、ステップＳＰ１４において練り混ぜ機６４の練り混ぜ処理を続けながら、計量瓶７０から少量の霧状水を練り混ぜ機６４に入れた後ステップＳＰ１５において粒状化が完了したか否かの判断をし、否定結果が得られたとき上述のステップＳＰ１４に戻って再度少量の霧状水を練り混ぜ機６４に入れる処理に戻る。
【００５９】
かくしてステップＳＰ１４−ＳＰ１５−ＳＰ１４のループに従って練り混ぜ機６４に少量ずつ霧状水を入れて行くことにより、練り混ぜ機６４内の凝固素材の粒状化を完了させて行く。
【００６０】
この実施の形態の場合、練り混ぜ機６４内の粒状化の状態は、粒状化確認カメラ７９によって検出され、その状態を中央制御部５２に設置された表示画面を運転員が目視確認するようになされている。
【００６１】
やがて処理ステップＳＰ１５において肯定結果が得られると、中央制御部５２は次のステップＳＰ１６に移って手動投入シュート７６を介して凝結硬化促進剤を投入シュート６３を介して練り混ぜ機６４に入れることにより、練り混ぜ機６４内の粒状化物質の凝結作用を促進し、これにより練り混ぜ機６４内において粒状化した凝固素材の凝固強度を高めて行く。
【００６２】
その後中央制御部５２はステップＳＰ１６に移って、練り混ぜ機６４内の粒状化した凝固素材を積み込みホッパ７７を介してダンプカー７８に積み込んで養生用材料置場に移して養生処理を行い、次のステップＳＰ１７において凝固が確認できるまで養生処理を続ける。
【００６３】
この養生処理時間は５ないし２４時間程度を必要とし、当該凝固の確認は運転員が目視確認により行う。
【００６４】
かくして養生用材料置場において養生が完了した凝固素材は、次のステップＳＰ１９においてダンプカーなどの移送機器を介して解砕部に移して解砕処理をすることにより生成骨材として出力する。骨材として生成された粒状化物質は１週間程度の養生期間を介した後に使用に供する。
【００６５】
かくして大規模プラント５３における骨材生成処理手順ＲＴ２がステップＳＰ２０において終了する。
【００６６】
第２の実施の形態によれば、大規模な凝固素材について、大量の石炭灰を大規模プラント５３において粒状化することができることにより、石炭を熱源として燃焼させた後の廃材である石炭灰を土木及び建築に用いる骨材の原材料として利用することができ、これにより石炭燃焼後の廃材として取り扱われていた石炭灰を産業上有効に活用することができる。
【００６７】
（３）他の実施の形態
（３−１）図７及び図１２の凝固素材成分の配合として、石炭灰、セメント、霧状水、混和剤及び凝結硬化促進剤がそれぞれ重量比０．６９４、０．１３９、０．１６２、０．００４及び０．００４とした場合について上述したが、この重量比の値を±１０［％］変更させたとしても、上述の場合の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は石炭灰を硬材として利用する場合に適用できる。
【符号の説明】
【００６９】
１……骨材製造装置、２……粒状化処理部、３……凝固素材、４……練り混ぜ装置部、４Ａ……練り混ぜ処理筐体、４Ｂ……練り混ぜ機構、５……凝固素材、７……凝固出力材、８……養生用練り舟、９……解砕部、１０……生成骨材、１５……火力発電所、１６……燃焼廃棄材、１７……燃焼装置、１８……石炭、３０Ａ、３０Ｂ……駆動モータ、３１Ａ、３１Ｂ……駆動軸、３２Ａ、３２Ｂ……練り混ぜ部材、５１……骨材製造装置、５２……中央制御部、５３……大規模プラント、５４……石炭灰貯蔵部、５５……石炭灰収納器、５６……圧送管、５７……ストラクチャ、５８……取り込み室、５９……セメントサイロ、６０……セメント供給路、６１……貯蔵瓶、６２……計量瓶、６３……投入シュート、６４……練り混ぜ機、６６……霧状水生成部、６７……地下水槽、６８……ポンプ、６９……水貯蔵瓶、７０……供給瓶、７１……噴霧器、７２……混和剤容器、７３……計量瓶、７５……凝結硬化促進剤容器、７６……手動投入口瓶、７７……積み込みホッパ、７８……ダンプカー、７９……粒状化確認カメラ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015214443.tif 000009
【図８】
2015214443.tif 000010
【図９】
2015214443.tif 000011
【図１０】
2015214443.tif 000012
【図１１】
2015214443.tif 000013
【図１２】
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