(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭火力発電所から排出される石炭灰を供給する石炭灰供給手段と、
前記石炭灰供給手段から供給される前記石炭灰を大気圧よりも高い圧力下で加熱して溶融させると共に溶融スラグを排出する溶融スラグ排出口を有する加圧加熱炉と、
少なくとも前記溶融スラグ排出口を包囲する密封構造の圧力容器と前記圧力容器の底部に設置される冷却水槽とを備えると共に前記溶融スラグを大気圧よりも高い圧力下で前記冷却水槽に供給して急冷することにより水砕及び固化させる加圧冷却手段と、
前記加圧冷却手段で得られる固化スラグを焼成して発泡させる焼成装置と、
を含むことを特徴とする発泡体材料の製造システム。
【請求項２】
前記石炭灰供給手段は、
前記石炭灰を貯蔵する原料石炭灰貯蔵タンクと、
前記石炭灰の組成を測定する測定装置と、
前記石炭灰の組成を調整するための添加剤を貯蔵する添加剤貯蔵タンクと、
組成調整タンクと、
ロックホッパと、
を含むものであり、
前記石炭灰は、前記測定装置により測定される前記石炭灰の組成に応じて前記組成調整タンクで前記添加剤貯蔵タンクから前記添加剤が供給されて組成調整されてから、前記ロックホッパから供給される請求項１に記載の発泡体材料の製造システム。
【請求項３】
前記圧力容器と前記焼成装置との間に熱回収手段を備え、前記溶融スラグが水冷される際に発生する熱、前記加圧加熱炉からの輻射熱及び前記溶融スラグにより持ち込まれる顕熱を含む前記圧力容器内の熱を前記熱回収手段で回収して前記焼成装置の熱源とする請求項１または２に記載の発泡体材料の製造システム。
【請求項４】
石炭火力発電所から排出される石炭灰を準備する準備工程と、
前記石炭灰を大気圧よりも高い圧力下で加熱して溶融させる加圧加熱工程と、
前記加圧加熱工程で得られた溶融スラグを大気圧よりも高い圧力下で水に供給して急冷することにより水砕及び固化させる加圧冷却工程と、
前記加圧冷却工程で得られた固化スラグを焼成して発泡させる焼成工程と、
を含むことを特徴とする発泡体材料の製造方法。
【請求項５】
前記石炭灰の組成に応じて前記石炭灰の組成を調整する組成調整工程をさらに含み、前記組成調整工程は前記準備工程後で前記加圧加熱工程前に実施される請求項４に記載の発泡体材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡体材料の製造システム及び製造方法に関する。さらに詳述すると、本発明は、人工軽量骨材等として用いることのできる発泡体材料を安定して供給するのに好適な発泡体材料の製造システム及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軽量コンクリート用の人工軽量骨材の原料として、真珠岩、黒曜石といった鉱物を粉砕して加熱焼成することにより発泡した発泡体が用いられている。しかしながら、これらの鉱物は天然資源であり、枯渇する可能性がある。そこで、これらの鉱物を加熱焼成して得られる発泡体の代替材料として、石炭ガス化複合発電設備から廃棄物として排出される石炭ガス化スラグを使用する技術が検討されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、石炭ガス化処理後のスラグ中のシリカ（ＳｉＯ２）の含有率が４５質量％以上となるように石炭を選択し、この石炭を石炭ガス発電に供して石炭ガス化処理し、排出された石炭ガス化スラグを焼成して発泡させ、これを人工軽量骨材として使用することが提案されている。
【０００４】
また、特許文献２では、石炭ガス化処理後のスラグ中のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の含有率が３０質量％以下となるように石炭を選択し、この石炭を石炭ガス発電に供して石炭ガス化処理し、排出された石炭ガス化スラグを焼成して発泡させ、これを人工軽量骨材として使用することが提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２６９３０１
【特許文献２】特開２００４−２６９３０２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、石炭ガス化複合発電設備は現在のところほとんど普及していない。また、特許文献１及び２に記載の方法では、人工軽量骨材として使用することができる石炭ガス化スラグの組成を得るために燃料石炭を特定種に限定する必要がある。したがって、特許文献１及び２に記載の方法では、人工軽量骨材の安定供給が難しいという問題がある。そこで、人工軽量骨材を安定供給して、真珠岩、黒曜石といった鉱物の枯渇に対応できる技術の確立が望まれている。
【０００７】
ところで、石炭火力発電所等から排出されるフライアッシュ等の石炭灰の資源化や有効利用技術の確立は、産業上の大きな課題として未だ存在している。
【０００８】
そこで、本発明は、産業廃棄物である石炭灰を利用して、人工軽量骨材として用いることのできる発泡体材料を安定供給することのできる製造システム及び製造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】
【０００９】
かかる課題を解決するための請求項１記載の発泡体材料の製造システムは、石炭火力発電所から排出される石炭灰を供給する石炭灰供給手段と、石炭灰供給手段から供給される石炭灰を大気圧よりも高い圧力下で加熱して溶融させると共に溶融スラグを排出する溶融スラグ排出口を有する加圧加熱炉と、少なくとも溶融スラグ排出口を包囲する密封構造の圧力容器とこの圧力容器の底部に設置される冷却水槽とを備えると共に溶融スラグを大気圧よりも高い圧力下で冷却水槽に供給して急冷することにより水砕及び固化させる加圧冷却手段と、加圧冷却手段で得られる固化スラグを焼成して発泡させる焼成装置とを含むようにしている。
【００１０】
また、かかる課題を解決するための請求項４記載の発泡体材料の製造方法は、石炭火力発電所から排出される石炭灰を準備する準備工程と、石炭灰を大気圧よりも高い圧力下で加熱して溶融させる加圧加熱工程と、加圧加熱工程で得られた溶融スラグを大気圧よりも高い圧力下で水に供給して急冷することにより水砕及び固化させる加圧冷却工程と、加圧冷却工程で得られた固化スラグを焼成して発泡させる焼成工程とを含むようにしている。
【００１１】
したがって、請求項１記載の発泡体材料の製造システム及び請求項４記載の発泡体材料の製造方法によると、大気圧よりも高い圧力下で石炭灰を溶融させて溶融スラグとしているので、溶融スラグ中に炉内に導入される気体成分が溶け込み易い。さらに、大気圧よりも高い圧力下で溶融スラグを水に供給して急冷することにより水砕及び固化させることにより固化スラグを得るようにしているので、水蒸気が固化スラグに取り込まれやすい。したがって、この固化スラグを焼成する際に、固化スラグに取り込まれている気体成分や水蒸気が膨張して、発泡させ易くなる。
【００１２】
ここで、請求項２記載の発泡体材料の製造システムのように、石炭灰供給手段は、石炭灰を貯蔵する原料石炭灰貯蔵タンクと、石炭灰の組成を測定する測定装置と、石炭灰の組成を調整するための添加剤を貯蔵する添加剤貯蔵タンクと、組成調整タンクと、ロックホッパとを含むものとし、石炭灰は、測定装置により測定される石炭灰の組成に応じて組成調整タンクで添加剤貯蔵タンクから添加剤が供給されて組成調整されてから、ロックホッパから供給されるものとすることが好ましい。また、請求項５に記載の発泡体材料の製造方法のように、石炭灰の組成に応じて石炭灰の組成を調整する組成調整工程をさらに含み、組成調整工程は準備工程後で加圧加熱工程前に実施されるようにすることが好ましい。さらに、請求項３記載の発泡体材料の製造システムのように、圧力容器と焼成装置との間に熱回収手段を備え、溶融スラグが水冷される際に発生する熱、加圧加熱炉からの輻射熱及び溶融スラグにより持ち込まれる顕熱を含む圧力容器内の熱を熱回収手段で回収して焼成装置の熱源とすることが好ましい。圧力容器内には、溶融スラグが水冷される際に発生する熱、加圧加熱炉からの輻射熱、溶融スラグにより持ち込まれる顕熱等が存在している。したがって、圧力容器内の熱を熱回収手段で回収して焼成装置の熱源とすることで、加圧容器内の熱を焼成装置の熱源の一部あるいは全部として使用することが可能となり、発泡体材料の製造システム全体での熱損失を抑えて、発泡体材料の製造にかかるコストを低減することができる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１及び２に記載の発明並びに請求項４及び５に記載の発明によれば、人工軽量骨材として使用することのできる発泡体材料の製造が可能となる。
【００１４】
また、産業廃棄物である石炭灰を原料としているので、産業廃棄物を処理しつつ、原料にかかるコストを抑えて低コストに人工軽量骨材として使用可能な発泡体材料を製造することが可能になる。
【００１５】
しかも、石炭灰は、産業廃棄物として大量に残存しており、また石炭火力発電所から継続的に排出されるものであることから、長期に亘って容易に入手することができる。したがって、石炭灰を原料とすることで、人工軽量骨材として使用可能な発泡体材料を長期的に安定して供給することが可能となり、真珠岩、黒曜石といった鉱物の枯渇に対応にも対応することが可能となる。
【００１６】
また、請求項３記載の発明によれば、加圧容器内の熱を焼成装置の熱源の一部あるいは全部として使用することが可能となることから、発泡体材料の製造システム全体における熱損失を抑えて、発泡体材料の製造にかかるコストを低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１に示す本発明の発泡体材料の製造システム１は、石炭灰を大気圧よりも高い圧力下で加熱して溶融させると共に溶融スラグを排出する溶融スラグ排出口３２を有する加圧加熱炉３と、石炭灰を加圧加熱炉３に供給する石炭灰供給手段２と、少なくとも溶融スラグ排出口３２を包囲する密封構造の圧力容器４１とこの圧力容器４１の底部に設置される冷却水槽４０とを備えると共に溶融スラグを大気圧よりも高い圧力下で冷却水槽４０に供給して固化させる加圧冷却手段４と、加圧冷却手段４で得られる固化スラグを焼成して発泡させる焼成装置５とを含むようにしている。
【００１９】
さらに、本実施形態において、圧力容器４１と焼成装置５とは、熱回収手段６により接続されている。これにより、圧力容器４１の熱を熱回収手段６により回収して、焼成装置５の熱源の一部あるいは全部として使用するようにしている。
【００２０】
本発明において、発泡体材料の製造は、図２に示す工程Ｓ１〜Ｓ４により行われる。即ち、石炭灰を準備する工程（Ｓ１）と、石炭灰を大気圧よりも高い圧力下で加熱して溶融させる加圧加熱工程（Ｓ２）と、加圧加熱工程（Ｓ２）で得られた溶融スラグを大気圧よりも高い圧力下で水に供給して固化させる加圧冷却工程（Ｓ３）と、加圧冷却工程（Ｓ３）で得られた固化スラグを焼成して発泡させる焼成工程（Ｓ４）とにより行われる。
【００２１】
石炭灰を準備する工程（Ｓ１）では、加圧加熱工程（Ｓ２）に供される石炭灰を準備する。石炭灰としては、石炭火力発電所から排出されるフライアッシュ、クリンカーアッシュ等の石炭灰を用いることができる。
【００２２】
ここで、石炭灰は、人工軽量骨材に適した発泡体材料が得られる公知のスラグ組成に基づいてその組成を調整するようにしてもよい。
【００２３】
例えば、ＳｉＯ２含有率４５質量％以上の石炭ガス化スラグを、９００℃〜１２００℃で焼成することにより、２４時間吸水率が７％以下で且つ絶乾密度が１．８ｇ／ｃｍ３以下の発泡体材料が得られることが知られている（特許文献１）。したがって、２４時間吸水率が７％以下で且つ絶乾密度が１．８ｇ／ｃｍ３以下の発泡体材料を製造したい場合には、原料として使用する石炭灰のＳｉＯ２含有率を４５質量％以上とすればよい。
【００２４】
また、Ａｌ２Ｏ３含有率３０質量％以下の石炭ガス化スラグを、９００℃〜１２００℃で焼成することにより、絶乾密度が１．７ｇ／ｃｍ３以下の発泡体材料が得られることが知られている（特許文献２）。したがって、絶乾密度が１．７ｇ／ｃｍ３以下の発泡体材料を製造したい場合には、原料として使用する石炭灰のＡｌ２Ｏ３含有率を３０質量％以下とすればよい。
【００２５】
さらに、２４時間吸水率が７％以下で且つ絶乾密度が１．７ｇ／ｃｍ３以下の発泡体材料を製造したい場合には、原料として使用する石炭灰のＳｉＯ２含有率を４５質量％以上とし、且つＡｌ２Ｏ３含有率を３０質量％以下とすればよい。
【００２６】
ここで、ＳｉＯ２含有率５０〜６０質量％で且つＡｌ２Ｏ３含有率１０〜３０質量％の石炭ガス化スラグを１０００℃〜１１００℃で焼成することで、２４時間吸水率が６％以下で且つ絶乾密度が１．６ｇ／ｃｍ３以下の発泡体材料が得られることが知られている（非特許文献１：電力中央研究所報告，Ｗ０３０４０，２００３年）。したがって、２４時間吸水率が６％以下で且つ絶乾密度が１．６ｇ／ｃｍ３以下の発泡体材料を製造したい場合には、原料として使用する石炭灰のＳｉＯ２含有率を５０〜６０質量％とし、且つＡｌ２Ｏ３含有率を１０〜３０質量％とすればよい。
【００２７】
石炭灰の組成を調整する場合には、原料として使用される石炭灰の組成が、人工軽量骨材に適した発泡体材料が得られる上記の石炭灰の組成範囲に収まるように調整すればよい。尚、以降の説明では、人工軽量骨材に適した発泡体材料が得られる上記石炭灰の組成を「発泡組成」と呼ぶこととする。
【００２８】
原料として使用される石炭灰の組成は、石炭灰入手時に初期スペックとして既知の場合が多いが、組成が不明な場合には、例えば、蛍光Ｘ線分析装置によりＪＩＳ−Ｍ８８１５に準じて分析し、決定すればよい。
【００２９】
原料として使用される石炭灰の組成が、発泡組成の条件を満足している場合には、石炭灰の組成の調整を行うことなく使用することができる。一方、原料として使用される石炭灰の組成が、発泡組成の条件を満足していない場合には、この条件を満足するように原料として使用される石炭灰の組成を調整する。
【００３０】
例えば、原料として使用される石炭灰とは組成の異なる石炭灰を添加することにより、発泡組成の条件を満足するようにしてもよい。また、ＳｉＯ２を多く含む添加剤として例えば珪砂を添加することにより石炭灰のＳｉＯ２含有率を高めるようにしてもよいし、Ａｌ２Ｏ３を多く含む添加剤として例えば粘土粉を添加することにより石炭灰のＡｌ２Ｏ３含有率を高めるようにしても良い。あるいは、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３とは別の石炭灰成分を含む添加剤、例えば石灰等を添加剤として添加することにより、石炭灰のＳｉＯ２含有率とＡｌ２Ｏ３含有率とを低下させるようにしてもよい。
【００３１】
ここで、石炭力発電所から排出された石炭灰をそのまま加熱加圧炉３に供給する場合、あるいは、予め組成が調整された石炭灰を加熱加圧炉３に供給する場合には、石炭灰を加圧加熱炉３へ供給するための石炭供給手段２は、ロックホッパ２４と圧力調整手段２５により構成し、石炭灰を加圧しながら加圧加熱炉３に供給するようにすればよい。また、石炭灰の組成を調整する場合、石炭供給手段２は、例えば、以下のように構成すればよい。即ち、石炭供給手段２は、大まかには、原料石炭灰貯蔵タンク２０と、原料石炭灰の組成を測定する装置２１と、複数の添加剤貯蔵タンク２２と、組成調整タンク２３と、ロックホッパ２４とにより構成するようにする。そして、原料石炭灰貯蔵タンク２０は組成調整タンク２３と接続されて、例えば粉体ポンプ（不図示）により必要な量の原料石炭灰を組成調整タンク２３に供給可能とする。また、複数の添加剤貯蔵タンク２２は組成調整タンク２３とそれぞれ接続されて、例えば粉体ポンプ（不図示）により必要な量の添加剤を組成調整タンク２３に供給可能とする。組成調整タンク２３は、例えば撹拌装置であり、供給された原料石炭灰と添加剤とを混合可能としている。組成調整タンク２３で十分に混合された原料石炭灰と添加剤との混合物は、ロックホッパ２４に供給され、圧力調整手段２５により加圧されながら、ロックホッパ２４から加圧加熱炉３に供給される。
【００３２】
ここで、原料石炭灰に対する添加剤の添加量は、コンピュータシステム２６により求められる。コンピュータシステム２６は既存の計算機資源により構成される。即ち、ディスプレイ等の出力装置と、キーボード、マウス等の入力装置と、演算処理を行う中央処理演算装置（ＣＰＵ）と、演算中のデータ、パラメータ等が記憶される主記憶装置（メモリ、ＲＡＭ）と、計算結果等の各種データが記録される補助記憶装置としてのハードディスク、外部とのデータの入出力を行う入出力インターフェース等を備えており、これらは、例えばバスを通じて電気的に接続されている。以下の説明では、主記憶装置と補助記憶装置を総称して記憶装置と呼ぶ。
【００３３】
コンピュータシステム２６には、原料石炭灰の組成を測定する装置２１により測定された結果が、この装置２１に接続された入出力インターフェースにより入力される。原料石炭灰の組成を測定する装置２１は例えば蛍光Ｘ線分析装置である。尚、原料石炭灰の組成が初期スペックとして既知の場合には、これをコンピュータシステム２６の入力装置に直接入力すればよい。入力されたデータは、コンピュータシステム２６の記憶装置に記憶される。
【００３４】
コンピュータシステム２６では、記憶装置に記憶された原料石炭灰の組成データと、添加剤の組成データと、発泡組成の条件とに基づき、原料石炭灰を発泡組成に調整するための原料石炭灰の必要量と添加剤の必要量とが中央処理演算装置により計算される。
【００３５】
そして、上記計算結果に基づき、コンピュータシステム２６から制御信号が発振され、原料石炭灰貯蔵タンク２０から組成調整タンク２３へ原料石炭灰を供給する粉体ポンプと、複数の添加剤貯蔵タンク２２から組成調整タンク２３へ添加剤を供給する粉体ポンプとの作動が制御されて、必要量の原料石炭灰と必要量の添加剤とが組成調整タンク２３に供給される。これにより、原料石炭灰の組成が、発泡組成に調整される。
【００３６】
尚、中央処理演算装置により、記憶装置に記憶された原料石炭灰の組成データが、発泡組成の条件を満たすと判断されたときは、コンピュータシステム２６から制御信号が発振され、原料石炭灰貯蔵タンク２０から組成調整タンク２３へ原料石炭灰を供給する粉体ポンプのみの作動が制御され、原料石炭灰が組成調整タンク２３へ供給され、ロックホッパ２４から加圧加熱炉３に供給される。
【００３７】
上記工程（Ｓ１）により準備された石炭灰または組成調整された石炭灰は、加圧加熱工程（Ｓ２）により、大気圧よりも高い圧力下で加熱して溶融され、溶融スラグとなる。この加圧加熱工程（Ｓ２）は、加圧加熱炉３により行われる。
【００３８】
加圧加熱炉３の熱源は、石炭灰を溶融点以上の温度で加熱することができるものであれば特に限定されない。例えば、電気ヒーター、ＬＰＧ等の燃料、アークプラズマ、赤外線が挙げられるがこれらに限定されるものではない。尚、加熱温度は、上記の通り、組成調整石炭灰を溶融点以上の温度であれば特に限定されるものではないが、加熱温度を溶融点以上に高めすぎても無駄が多くなる。したがって、例えば、１２００℃〜１６００℃の範囲内とすればよいが、この温度範囲に限定されるものではない。
【００３９】
また、加圧加熱炉３は、炉内を大気圧よりも高い圧力に設定することができる構成とされている。大気圧よりも高い圧力下で石炭灰を加熱して溶融スラグを生成することにより、加圧加熱炉３の内部の圧力を高めるために使用する気体成分（例えば空気等）が溶融スラグ中に溶け込みやすくなる。その結果、スラグ中に溶け込んだ気体成分が後述する焼成工程時に膨張して発泡し易くなる。大気圧よりも高い圧力とすることができる構成の具体例としては、例えば、加圧加熱炉３を密封構造とし、加圧加熱炉３を圧縮空気供給手段３０と配管３１を介して接続し、圧縮空気等の気体成分の供給量を制御することによって、加圧加熱炉３の圧力を大気圧よりも高い圧力に設定することができるが、この構成に限定されるものではない。例えば、圧縮空気ではなく、他の気体を導入するようにしてもよい。例えば、水蒸気を導入する場合には、スラグ中に溶け込んだ水蒸気が後述する焼成工程時に膨張して発泡し易くなる。尚、加圧加熱炉３の内部の圧力値については、大気圧よりも高い圧力であれば特に限定されるものではないが、１ＭＰａ以上とすることが好適であり、２〜３ＭＰａとすることがさらに好適である。加圧加熱炉３の内部の圧力値を上記範囲に設定することで、溶融スラグに気体成分が溶け込みやすくなる。
【００４０】
尚、加圧加熱炉３の底部には、溶融スラグ排出口３２が開閉可能に設けられており、溶融スラグ排出口３２から溶融スラグが流下することにより、加圧冷却手段４の冷却水槽４０に溶融スラグが供給される。
【００４１】
加圧冷却工程（Ｓ３）では、加圧加熱工程（Ｓ２）で得られた溶融スラグを大気圧よりも高い圧力下で水に供給して固化させ、固化スラグとする。加圧冷却工程（Ｓ３）は加圧冷却手段４により行われる。
【００４２】
本実施形態において、加圧冷却手段４は、加圧加熱炉３の炉底の溶融スラグ排出口３２から流下される溶融スラグを水冷する冷却水槽４０と、加熱加圧炉３と冷却水槽４０を包囲する密封構造の圧力容器４１と、圧力容器４１に圧縮空気を供給して圧力容器４１の内部の圧力を大気圧よりも高い圧力に設定するための圧縮空気供給手段４２が配管４３を介して接続されているが、この構成に限定されるものではない。
【００４３】
例えば、本実施形態において、圧力容器４１は、加圧加熱炉３の全体を包囲する形態としているが、この形態には限定されず、少なくとも加圧加熱炉３の溶融スラグ排出口３２から流下する溶融スラグを、大気圧よりも高い圧力が維持された状態で冷却水槽４０に供給することができればよい。したがって、加圧加熱炉３の少なくとも溶融スラグ排出口３２と冷却水槽４０とを圧力容器４１で包囲する形態とすればよい。あるいは、冷却水槽４０そのものを圧力容器として、少なくとも溶融スラグ排出口３２をこの圧力容器で包囲する形態とすればよい。また、圧力容器４１には、圧縮空気ではなく、他の気体を導入して加圧するようにしてもよい。
【００４４】
また、加圧加熱炉３の内部と圧力容器４１との間での通気を可能とする孔を複数備えるようにして、加圧加熱炉３に供給される圧縮空気により圧力容器４１の内部の圧力を大気圧よりも高められるようにし、圧縮空気供給手段４２と配管４３とを省略するようにしてもよい。逆に、圧力容器４１に供給される圧縮空気により加圧加熱炉３の内部の圧力を大気圧よりも高められるようにし、圧縮空気供給手段３０と配管３１とを省略するようにしてもよい。
【００４５】
冷却水槽４０では、加圧加熱炉３の溶融スラグ排出口３２から流下する溶融スラグが冷却水により急冷され、固化される。尚、急冷されることによって、溶融スラグが水砕される効果も得られる。本実施形態において、冷却水槽４０は、例えば、水槽４０ａ内に冷却水４０ｂを収容し、冷却水４０ｂをポンプ（不図示）で補充可能として、加圧加熱炉３からの輻射熱や溶融スラグにより持ち込まれる顕熱による温度上昇、溶融スラグが冷却水４０ｂと接触することによる温度上昇により減少する冷却水の量を一定量に保つようにしているが、この形態に限定されるものではない。また、冷却水槽の代わりに、溶融スラグを急冷することのできる冷媒を収容した冷却装置を用いるようにしてもよい。
【００４６】
尚、加圧冷却手段４の圧力容器４１の内部の圧力は、加圧加熱炉３で設定される圧力と同程度に設定すればよい。即ち、大気圧よりも高い圧力とすればよいが、１ＭＰａ以上とすることが好適であり、２〜３ＭＰａとすることがさらに好適である。
【００４７】
このように、加圧冷却手段４の圧力容器４１の内部の圧力を上記圧力に設定することで、冷却水槽４０の冷却水が水蒸気としてスラグ内に取り込まれやすくなる。その結果、後述する焼成工程時に溶け込んだ水蒸気が膨張して発泡し易くなる。また、冷媒を利用した冷却装置を用いた場合には、その冷媒成分がスラグ内にとりこまれて、スラグ内に取り込まれやすくなる。
【００４８】
また、溶融スラグが加圧加熱炉３から冷却水槽４０に流下するまでの間も大気圧よりも高い圧力を維持することで、好適には、加圧加熱炉３の内部の圧力を維持することで、溶融スラグに溶け込んだ気体成分が冷却水槽４０に供給されるまでの間に放出するのを防ぐことができる。したがって、固化スラグの発泡性を確実に確保することが可能となる。
【００４９】
冷却水槽４０によって固化された固化スラグは、スラグロックホッパ４４に供給されて貯えられる。ここで、スラグロックホッパ４４を図示しない圧力調整手段により加圧するようにして、圧力容器４１の加圧状態を保持するようにしてもよい。スラグロックホッパ４４に貯えられた固化スラグは、スラグ分離機４５により、固化スラグとスラグ分離水に分離される。スラグ分離機４５により分離された固化スラグは、焼成装置５に供給される。尚、固化スラグを焼成装置５に供給する前に、固化スラグを所望の大きさに粉砕するようにしてもよい。
【００５０】
発泡工程（Ｓ４）により、加圧冷却工程（Ｓ３）で得られた固化スラグを焼成して発泡させる。この工程は、焼成装置５により行われる。
【００５１】
焼成装置５、固化スラグを焼成して発泡させる装置であり、例えば、電気ヒーターを熱源とする加熱装置、ＬＰＧ等の燃料を用いる加熱装置、アークプラズマを熱源とする加熱装置、赤外線を熱源とする加熱装置等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
【００５２】
焼成温度は、例えば、９００℃以上とすればよく、９００℃〜１１００℃とすることが好ましいが、固化スラグを発泡させることができる温度範囲であれば、上記温度範囲に限定されるものではない。また、焼成時間は固化スラグのサイズによって適宜選択されるが、例えば、６分程度とすればよい。
【００５３】
ここで、本実施形態においては、圧力容器４１と焼成装置５とは、熱回収手段６により接続されている。したがって、溶融スラグが水冷される際に発生する熱、加圧加熱炉３からの輻射熱、溶融スラグにより持ち込まれる顕熱等が存在している加圧容器４１内のガスから熱を回収して、焼成装置５の熱源の一部あるいは全部として利用することができる。したがって、発泡体材料の製造システム全体としての熱損失を抑えることができ、製造コストを抑えることが可能となる。
【００５４】
以上、本発明の発泡体材料の製造システムによれば、石炭ガス化発電設備のような大型且つ複雑な設備を使用することなく、発泡体材料を製造することが可能となる。したがって、例えば、石炭火力発電所に本発明の製造システムを併設し、石炭火力発電所から排出するフライアッシュ等の石炭灰を、石炭火力発電所の施設内で処理しつつ、人工軽量骨材等として使用可能な発泡体材料を製造し、安定供給することが可能となる。
【００５５】
上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、本実施形態では、加圧容器４と焼成装置５とは、熱回収手段６により接続されているが、熱回収手段６を用いることなく、焼成装置５の熱源のみで固化スラグを焼成して発泡するようにしても勿論よい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明により得られる発泡体材料は、軽量コンクリート用の人工軽量骨材として使用できるのは勿論のこと、排水性向上のための土壌改良剤や、植物の根への通気を確保するための緑化資材、廃水処理用の微生物培養剤、水に浮き水を吸収しない油吸着剤等といった幅広い用途に利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の発泡体材料の製造システムの構成概略図である。
【図２】本発明の発泡体材料の製造方法の工程概略図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  製造システム
２  石炭供給手段
３  加圧加熱炉
４  加圧冷却手段
５  焼成装置
６  熱回収手段
３２  溶融スラグ排出口
４０  冷却水槽
４１  圧力容器
【図１】
0005367280.tif 000002
【図２】
0005367280.tif 000003