(57)【要約】処理液をフライアッシュの流動流中に均一に散布することによって、フライアッシュを処理液によって処理するための方法およびシステム。フライアッシュが流れているときに処理液をフライアッシュ中に散布することによって、本方法はバルク固体の流動中に発生する自然の混合および粒子運動を利用する。処理液の使用は、フライアッシュの測定流量に従って処理液の流量をコントローラに調整させるインプットおよびアウトプットを有する自動化コントローラによって好都合に制御される。
2006516475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フライアッシュを流すステップと、
上記フライアッシュの流量を決定するステップと、
少なくとも１つの処理液を上記フライアッシュ中に、上記フライアッシュの決定された流量と対応する流量で散布するステップと、
を含む、フライアッシュと処理液の混合方法。
【請求項２】
上記流すステップが、導管を通してフライアッシュを流動化流で運搬することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記処理液をフライアッシュ中に散布するステップが、
上記フライアッシュの測定された流量をコントローラに供給する段階と、
コントローラと動作可能に連通した加圧装置によって上記処理液を加圧する段階と、
加圧した処理液を上記フライアッシュ中に散布する段階と、
を含む請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
上記フライアッシュの流量が、重量計インジケータと動作可能に接続された重量計によって測定される請求項３に記載の方法。
【請求項５】
上記処理液が、測定されたフライアッシュ流量に対応する流体流量で該処理液を供給するために加圧される請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
上記加圧装置が、ポンプである請求項３〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
上記加圧度が、ポンプのポンプ速度によって決定される請求項６に記載の方法。
【請求項８】
上記フライアッシュが、重力自由落下によって流れる請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
上記フライアッシュが、空気圧コンベヤによって流れる請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
上記処理液をフライアッシュ中に散布するステップが、流れているフライアッシュに液体処理液をスプレーすることを含む請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
上記液体が、アトマイズされる請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
上記液体が、空気アトマイズされる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
上記処理液が、犠牲剤、界面活性剤、コーティング組成物、およびその組合せから成る群より選択される薬剤を含む請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
上記処理液が、犠牲剤を含み、該犠牲剤が、スルホナート基、カルボキシラート基またはアミノ基から成る群より選択される少なくとも１つの官能基を有する芳香族有機化合物である請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
上記処理液が、犠牲剤を含み、該犠牲剤が、約２０００Ｄａ以下の分子量を有するグリコールまたはグリコール誘導体である請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
上記フライアッシュの元の炭素活性を測定するステップをさらに含み、
上記散布ステップが、炭素反応性犠牲剤を、上記フライアッシュの炭素活性を該フライアッシュの元の炭素活性より低い値に低下させるのに十分な量でフライアッシュ中に散布することを含む請求項１〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
上記炭素反応性犠牲剤をフライアッシュ中に散布するステップが、炭素反応性犠牲剤を、フライアッシュの炭素活性を所定値まで低下させるのに十分な量でフライアッシュ中に散布することを含む請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
サイロからの放出時にフライアッシュの自動化処理を可能にするために、該サイロが、放出口と放出弁と重量計とを有する、既存のフライアッシュ貯蔵サイロを改良する方法であって、
流体供給ラインの第１端でノズルと流体連通した流体供給ラインと、該流体供給ラインの第２端と流体連通した出口および第１流体リザーバーと流体連通した入口を有する第１流体加圧装置と、流量測定装置と、第１流体加圧装置および流量測定装置と動作可能に連通した自動化制御システムとを含む自動化処理システムを提供するステップと、
上記システムのノズルを上記サイロ放出口の壁の中に配置するステップと、
上記サイロ放出弁を上記コントローラのアウトプットに動作可能に接続するステップと、
上記重量計を上記流量測定装置に動作可能に接続するステップと、
を含む方法。
【請求項１９】
フライアッシュ貯蔵サイロの放出弁を開くことによって、フライアッシュをフライアッシュ放出口を通って流れさせるステップと、
加圧下で処理液を供給するステップと、
加圧した処理液をアトマイズするステップと、
アトマイズされた処理液をフライアッシュ流に散布するステップと、
フライアッシュの流量を監視するステップと、
規定量のフライアッシュが処理されたら、上記放出弁を閉じて、処理液の散布を中止するステップと、
を含む、フライアッシュを処理する方法。
【請求項２０】
散布される処理液の量が、フライアッシュの監視された流量に従って変更される請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
導管を通してフライアッシュを運搬するステップと、
少なくとも１つの処理液を上記フライアッシュ中に散布するステップとを含み、
上記処理液が、犠牲剤、界面活性剤、およびコーティング化合物からなる群より選択される少なくとも１つの成分を含む液体である、
フライアッシュを処理する方法。
【請求項２２】
フライアッシュ運搬導管への取り付けに適した流体供給ラインと、
上記流体供給ラインと流体連通した出口を有する第１流体加圧装置と、
フライアッシュが運搬導管中を運搬されるときに、フライアッシュの流量を測定するための流量測定装置と、
第１液体加圧装置および流量測定装置と動作可能に連通した自動化制御システムと、
を含む、フライアッシュ処理システム。
【請求項２３】
上記第１流体加圧装置が、ポンプである請求項２２に記載のフライアッシュ処理システム。
【請求項２４】
上記流体供給ラインが、上記フライアッシュ導管に接続され、スプレーノズルを通じて上記フライアッシュ導管と連通している請求項２２または２３に記載のフライアッシュ処理システム。
【請求項２５】
第２流体加圧装置をさらに含み、該第２流体加圧装置が、自動化制御システムと動作可能に連通し、該第２流体加圧装置が、流体供給ラインと流体連通した出口を有する請求項２４に記載のフライアッシュ処理システム。
【請求項２６】
上記第１流体加圧装置と上記流体供給ラインとの間に並べられ、上記自動化制御システムに動作可能に接続された第１流量センサをさらに含む請求項２５に記載のフライアッシュ処理システム。
【請求項２７】
上記第２流体加圧装置と上記流体供給ラインとの間に並べられ、上記自動化制御システムに動作可能に接続された第２流量センサをさらに含む請求項２６に記載のフライアッシュ処理システム。
【請求項２８】
上記第２流体加圧装置が、第２ポンプである請求項２５〜２７のいずれかに記載のフライアッシュ処理システム。
【請求項２９】
上記フライアッシュ導管を通るフライアッシュの流れを制御するためのフライアッシュ制御弁をさらに含み、該フライアッシュ制御弁が、上記自動化制御システムに動作可能に接続されている請求項２２〜２８のいずれかに記載のフライアッシュ処理システム。
【請求項３０】
上記流量測定装置が、重量計インジケータと動作可能に接続された重量計である請求項２２〜２９のいずれかに記載のフライアッシュ処理システム。
【請求項３１】
上記フライアッシュ運搬導管が、フライアッシュ貯蔵サイロに装備されている請求項２２〜３０のいずれかに記載のフライアッシュ処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、フライアッシュの微粒子成分を処理液と化合させるための方法および装置に関する。特に本発明は、バルクフライアッシュ物質への流体処理物質の制御添加を提供する。
【背景技術】
【０００２】
フライアッシュは、電気の生産中に燃焼する石炭のガスから回収された細かいガラス状粉末である。ミクロサイズのフライアッシュ粒子は主にシリカ、アルミナ、および鉄より成り、各種の他の酸化物および残留炭素を含有できる。
【０００３】
フライアッシュは、各種物質への添加物として多くの用途を有する。例えば石灰および水と混合したときに、フライアッシュは、ポルトランドセメントと非常に類似した特性を有するセメント質組成物を生成する。この類似性のために、フライアッシュはコンクリート中のセメントの一部を置換するために使用できる。またフライアッシュは非常に小さい微粒子より成るため、アッシュはプラスチックの充填剤として好都合に使用できる。
【０００４】
コンクリートの形成では、空隙を十分な体積で、そして適正な気泡分布および空間配向で安定化させて凍結融解サイクルに対する防護を提供するために、一般に空気連行混和剤と呼ばれる界面活性剤をコンクリートに添加することが好都合なことが多い。空隙が分布される方法は、コンクリートの凍結融解耐性にとっては重要である。界面活性剤は、水の表面張力を低下させて空隙系を安定させ、そうでなければコンクリートの混合および配置中の空気連行の量を調節するために、コンクリート混合物に添加される。
【０００５】
フライアッシュはコンクリートへの添加時に好ましいセメント特性を提供するが、フライアッシュ、またはさらに詳細にはフライアッシュ炭素（強熱減量によって指標付けられることが多い）は、コンクリート中の空気連行に有害な影響を有することがある。主な課題は、フライアッシュ炭素が化学空気連行混和剤などの有機物質を吸着し、それゆえ界面活性剤濃度、したがって連行された空隙体積を効率的に減少させる可能性に関する。炭素含有量が変動するときの規定された空気体積のための化学空気連行混和剤の正確な用量を決定することが困難であるために、フライアッシュ炭素の変動は、特に有害な影響を有する。
【０００６】
プラスチックでの使用では、フライアッシュは、充填剤として使用するためにアッシュの物理特性を改良する、カップリング剤または表面改質物質などのコーティングによってコーティングされる。加えてフライアッシュは、実際に使用するために必要に応じて他の薬剤によって処理できる。
【０００７】
フライアッシュは、コンクリート、プラスチックまたは他の材料と混合する前に、フライアッシュの化学または物理特性を改良する１つ以上の化合物によって処理できる。フライアッシュを液体化合物によって処理する場合、そのような処理の有効性は、バルクアッシュ物質内での処理液体の分散に少なくとも部分的に依存する。フライアッシュのマイクロサイズ粒子は、アッシュを処理液体と混合する特殊な問題を与える。小さい粒径は、粒子間に処理液体を分散させることを困難にする。タンブラーまたは同様の混合器具での処理液体およびアッシュの化合は、フライアッシュ物質のクランピングのためにやや効果がない。さらに複雑な混合器具は、妥当な混合を与えるが、資本支出が追加される。
【０００８】
液体処理剤をバルクフライアッシュと混合する問題を克服する、フライアッシュを処理するための改良された方法およびシステムを提供することが望ましい。方法の実施に関連する資本支出を最小限に抑えるために、フライアッシュの生成および取扱の現在の方法に大きな変更を必要としない、均質なフライアッシュを生成するための方法およびシステムを提供することがさらに望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の方法およびシステムは、液体がフライアッシュ内で十分に散布されて、フライアッシュと反応できる、またはフライアッシュ粒子をコーティングできるように、フライアッシュと液体を化合させる改良方法を提供する。本発明は、フライアッシュの流動流に処理液を均一に散布することによってこの化合を実施する。フライアッシュが流動しているときに処理液をフライアッシュ中に分散させることによって、本方法は、バルク固体の流動中に発生する自然の混合および粒子運動を利用する。さらに重力自由落下または空気圧伝達のどちらかによってフライアッシュが自由に流動するときに、フライアッシュは流体の流動特性を示す。流動化したときのフライアッシュの処理は、処理液とアッシュとの混合および相互作用をさらに改善する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１つの実施形態により、フライアッシュ流は導管によって方向付けられる。処理液は、加圧下でノズルを通じて導管に供給され、ノズルは、処理液を導管内にフライアッシュ流に付随して分散および放出するように作用する。好ましくは、本実施形態に従って、流量測定装置がフライアッシュの流量を測定する。自動化コントローラが流量測定装置および処理液ポンプに接続されている。コントローラは、処理液がフライアッシュとの一定の比で導管に供給されるように、測定されたフライアッシュ流量に従って処理液の加圧を制御するようにプログラムされている。
【００１１】
本発明の別の実施形態に従って、フライアッシュ処理システムは、既存のフライアッシュ貯蔵システムに取り付けできるスタンドアロンシステムである。代表的な既存のフライアッシュ貯蔵システムは、サイロ放出口およびサイロ放出弁を備えたサイロと、サイロ放出口の下に位置するコンテナ装填ステーションと、コンテナを秤量するための重量計とを有する。サイロステーションへの取り付けのためのシステムは、タンクなどの処理液供給部と、処理液供給部から通じる処理液供給ラインと、処理液を加圧するための器具または装置と、流体を収容し、その流体を散布するための流体供給部に対向する処理液供給ライン端にあるノズルとを含む。システムは複数のインプットおよびアウトプットを備えた自動化コントローラも含み、少なくとも１つのアウトプットが処理液流量の制御のために加圧器具に動作可能に接続されている。システムは、サイロ放出口の壁内にシステムのノズルを配置することによって、サイロステーションの上に容易に設置でき、サイロ放出弁をコントローラのアウトプットに動作可能に接続し、おそらく重量計インジケータを通じて、重量計をコントローラのインプットに動作可能に接続する。
【００１２】
インストールされたシステムは、コントローラによって自動化される。いったん放出弁が開いてフライアッシュの流動を開始すると、コントローラは加圧器具を作動させて、フライアッシュがトラックまたは鉄道車両などのコンテナ内にサイロ放出口を通じて移動するときに、処理液にフライアッシュを供給する。重量計を監視することによって、コントローラはフライアッシュの流量を連続的に監視する。コントローラは、処理液の流動をフライアッシュの流量に比例して維持するために、事前にプログラムされたパラメータに従って処理液の加圧を調整する。コンテナがその最大容量に近づくときに、コントローラはサイロ放出弁を閉じて、処理液の流動を停止する。
【００１３】
フライアッシュの移動においてすでに必要なサイロ放出口または他の導管を通じた流動の間に、フライアッシュを処理することによって複数の利点が得られる。サイロを処理ステーションに改造するために、以前に存在するサイロに最小限の改良のみを行う必要がある。サイロ放出口内に流体放出ノズルを配置して、システムのコントローラとサイロの操作制御装置との間に２、３の電気接続を行うことによって、システムが容易に設置される。
【００１４】
システムは、既存の装置への追加の資本設備または高価な改良を必要とせずに、既存のサイロに追加できる経済的なシステムである。
【００１５】
本発明を一般論としてこのように説明して、必ずしも縮尺どおりに描かれていない、添付図面をここで参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明はここで添付図面を参照して以下でより十分に説明するが、添付図面には本発明の実施形態の全てではないが、一部が示されている。実際にこれらの発明は、多くの各種の形式で具現でき、以下で述べる実施形態に制限されると解釈すべきではない。むしろこれらの実施形態は、本開示が適用される法的要件を満足するように提供されている。同じ番号は、全体を通じて同じ要素を指す。
【００１７】
図１を参照すると、本発明のシステムおよび方法は、フライアッシュおよび処理液を密接に混合し、それによって処理液２０にフライアッシュ１０をコーティングさせるか、フライアッシュ１０の成分とより良く反応させるために、処理液２０流を供給して、処理液２０を流動するフライアッシュ１０流の中に散布する。自由流動フライアッシュは流体状態で流動し、流動流に導入される物質と直ちに混合される。フライアッシュの流体状流に処理液２０を導入することによって、処理液２０は、バルク固体を混合する以前の方法と関連する問題を伴わずに、フライアッシュ中に十分に散布される。
【００１８】
フライアッシュ１０は、粉末石炭の燃焼によって生成された細かい灰生成物である。フライアッシュは、アルミナ、シリカ、未燃焼炭素、および鉄、カルシウム、マグネシウム、カリウム、ナトリウム、硫黄、およびチタンの酸化物を含む各種の金属酸化物の混合物である。フライアッシュでもよいが、クラスＣフライアッシュまたはクラスＦフライアッシュに制限されない。フライアッシュは、元の石炭の炭素含有率、石炭が燃焼された方法、およびフライアッシュの燃焼後処理に応じて、０．１重量％〜１０．０重量％、および通例は０．１重量％〜６．０重量％の未燃焼炭素含有率（ＬＯＩ）を含有できる。
【００１９】
処理液２０は、フライアッシュの成分と反応させるか、またはフライアッシュ粒子の表面に被着させる目的で、流動するフライアッシュ流の中に好都合に散布される溶液または溶液の混合物を含む液体または液体の混合物であり得る。本システムおよび方法は、一連の可能な処理液に幅広く利用できる。処理液の例は、本明細書でさらに詳細に述べるように、これに限定されるわけではないが、界面活性剤、犠牲剤、およびコーティング化合物を含む成分を含む流体である。
【００２０】
フライアッシュは好ましくは、フライアッシュが流体流動状態にあるときに処理液と混合される。流体状流は、１つのコンテナから第１のコンテナよりも低い高さを有する第２のコンテナへのフライアッシュの自由落下を可能にすることによって、あるいは当分野で既知の圧縮空気スライド器具の使用によって実現される。空気スライドは通例、フライアッシュを水平または下方傾斜方向に移動させるが、流体状流を維持しながらフライアッシュを任意の方向に運搬するために使用できる。
【００２１】
図２を参照すると、本発明の１つの実施形態は、処理液流をフライアッシュの流動流中に導入するためのシステムを含む。フライアッシュ導管１４を通じた１つの容器１２から第２の容器１６への自由落下の間、フライアッシュは流体流を示す。第２の容器１６は好ましくは、処理済みフライアッシュの輸送に使用される貨物トレーラーまたは鉄道車両などの可動コンテナである。代わりに第２の容器１６は、中間貯蔵容器であり、処理済みフライアッシュは続いて、重力流、空気スライド、スクリューフィーダー、回転翼弁などによって可動容器に移動できる。
【００２２】
処理液は加圧下で供給され、ノズルによってフライアッシュ内に十分に散布される。処理液２２の供給は、処理液に加圧して、加圧下で処理液供給ライン２６を介して処理液をフライアッシュ導管１４に供給する加圧装置２４によって送られる。処理液は好ましくは処理液が導管１４内に十分に散布されるように、ノズルを通じて導管１４に導入される。
【００２３】
本明細書で使用されるように「加圧装置」という表現は一般に、重力、変位、遠心力、電磁気力、運動量移動、または機械的衝撃の手段を通じて、流体を１つの位置から別の位置に移動することができる任意の器具または装置について述べている。好ましい加圧装置は、処理液２２の供給源からの流体を収容して、流体供給ライン２６に送る計量ポンプである。計量ポンプの使用は、処理液の流量がポンプ速度を調整することによって容易に調整できるようにする。便宜上、計量ポンプは以下で述べる実施形態においてポンプの例として使用するが、各実施形態は一般に加圧器具の使用を可能にする。別の好ましいポンプ機構は、容器２２からの流体を加圧下で流体供給ライン２６に押しやる、流体供給容器２２への加圧空気の装備である。
【００２４】
もちろん複数の供給源および加圧装置を使用して、事実上無制限の数の処理液を導管１４に供給できる。示すように、第２の処理液は、加圧装置４４により第２の処理液４２の供給を提供し、それによって加圧された第２の処理液流４６を処理液供給ライン２６に供給することによってシステムに添加できる。
【００２５】
図３を参照すると、本発明の代わりの実施形態は、処理液２６流をフライアッシュの流動流に導入するためのシステムを含み、該システムでフライアッシュの流量が監視されて、それに従って処理液の流量が調整される。一般にフライアッシュは、１つの容器１２からフライアッシュ導管１４を通じて第２の容器１６へ自由落下して、流体流を示す。処理液は加圧下で供給され、ノズルによってフライアッシュに導入される。
【００２６】
処理液２２の供給はポンプ２４に送られ、ポンプは処理液を加圧して、処理液を加圧下で処理液供給ライン２６を介してフライアッシュ導管１４へ供給する。コントローラ１００は、第２の容器１６に添加されるフライアッシュの流量を測定することができる流量測定装置８２に動作可能に接続される。測定されたフライアッシュ流量に基づいて、コントローラ１００は、フライアッシュの流量に対する処理液をフライアッシュ規定比でポンプ２４が供給する速度を自動的に調整する。
【００２７】
図４を参照すると、本発明の実施形態は、鉄道車両または貨物トレーラーなどの可動コンテナ１７への放出のために配置されたフライアッシュ貯蔵サイロ１３について示されている。フライアッシュを運搬するために、貯蔵サイロ１３内のフライアッシュは、サイロ放出口１５を通じて可動コンテナ１７内に放出される。放出口１５は、重力供給式か、または空気圧補助式である。どちらの場合でも、フライアッシュはそれがサイロ放出口１５を通じて移動するときに流体状状態を達成する。
【００２８】
フライアッシュの流動を開始するために、サイロ放出口１５と並んだサイロ放出弁７０が開かれる。処理液２２の供給は処理液供給ポンプ２４に送られて、ポンプは処理液を加圧下で放出ノズル３０に供給する。処理液の流量は主に、ポンプ２４の速度によって決定される。ポンプ２４の速度は、処理液の供給全体がフライアッシュの流量に対応するように校正される。フライアッシュの平均流量は、以前の実験によって決定できるか、または流量計を用いてリアルタイムで計算できる。１つの実施形態により、可動コンテナ１７は重量計８０の上に配置される。サイロ１３から可動コンテナ１７へのフライアッシュの移動中に重量計８０を使用することによって、フライアッシュの流量は、フライアッシュが流動している間に容易に決定できる。
【００２９】
フライアッシュが流動して、処理液がフライアッシュ中に散布されているときに、放出口１５を含むサブシステムは、連続ベースで処理液が導入され、流動するフライアッシュと化合される連続または準連続システムとして見なすことができる。
【００３０】
上述のように、処理液２０は、フライアッシュの成分と反応することによって、またはフライアッシュ粒子の表面に被着することによって、フライアッシュの物理的または化学的性質を変化させる、溶解した固体を含む液体または液体の混合物である。処理液の例は、犠牲剤、界面活性剤、およびコーティング化合物を含む。
【００３１】
犠牲剤は、フライアッシュ物質中の遊離炭素に直ちに結合して、フライアッシュの炭素活性を低下させる化学組成物である。犠牲剤の目的は、フライアッシュ内の未反応炭素と反応して、後のコンクリート作成プロセスで添加される任意の界面活性剤に関して炭素を中和することである。犠牲剤が生じたコンクリート混合物の空気連行特性に対して最小限の影響を有することが望ましい。したがって犠牲剤は好ましくは、強力な界面活性剤ではない。犠牲剤は単独では、コンクリート内の水と固体粒子との間の界面張力を感知できるほどに低下させない。
【００３２】
犠牲剤は、好ましくは、弱い界面活性剤、例えば１つ以上のスルホナート(sulfonate)基、カルボキシラート(carboxylate)基またはアミノ基、およびそのような基の組合せを有する芳香族有機化合物、約２０００Ｄａ以下の分子量を有するグリコールまたはグリコール誘導体付加物、およびその組合せである。犠牲剤はさらに好ましくは、ベンジルアミン、ナトリウム１−ナフトアート、ナトリウム２−ナフタレンスルホナート、ナトリウムジブチルナフタレンスルホナート、エチレングリコールフェニルエーテル、エチレングリコールメチルエーテル、ブトキシエタノール、ジエチレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ポリエチレングリコール、１−フェニル２−プロピレングリコール、またはその組合せである。エチレングリコールフェニルエーテルおよびナトリウムジイソプロピルナフタレンスルホナートの組合せが特に好ましく、エチレングリコールフェニルエーテルおよびナトリウムジイソプロピルナフタレンスルホナートの相対比は、１：５から５０：１、好ましくは約１：１から２０：１の重量比で変化する。
【００３３】
犠牲剤成分の好ましい量、および１つの犠牲剤の、別の犠牲剤に対する好ましい比は、処理されるフライアッシュの炭素含有量（ＬＯＩ）と共に変化するであろう。一般に、高い炭素含有量のフライアッシュは、炭素を効果的に中和するためにより多くの量の犠牲剤の添加を必要とする。通例、添加した犠牲剤の量は、０．００１重量％〜１重量％である。
【００３４】
一例として、０．１重量％〜１０．０重量％の炭素含有率を有するフライアッシュは、エチレングリコールフェニルエーテルによって、０．０５０ポンド／アッシュ１００ポンドから０．５００ポンド／アッシュ１００ポンドの量でそれぞれ処理できる。好ましくは、０．１重量％〜６．０重量％の炭素含有率を有するフライアッシュは、エチレングリコールフェニルエーテルによって０．０５０ポンド／アッシュ１００ポンドから０．３００ポンド／アッシュ１００ポンドの量でそれぞれ処理できる。フライアッシュは、一部の未反応炭素がフライアッシュ中に残存するという理解の下で、犠牲剤の所望の量よりも少ない量によって処理できる。犠牲剤の所望の量よりも多い量の使用は、生じたフライアッシュに有害な影響を与えないが、過剰な犠牲剤物質を浪費する。使用する場合、弱い界面活性剤ナトリウムジイソプロピルナフタレンスルホナートは好ましくは、０．１重量％〜５．０重量％の炭素含有率を有するフライアッシュに、０．００６ポンド／アッシュ１００ポンドから０．０１５ポンド／アッシュ１００ポンドの量でそれぞれ供給される。
【００３５】
強力な界面活性剤はフライアッシュ中に散布できる。界面活性剤は通例、コンクリート生産者によって、コンクリートバッチに添加される。しかしながら本発明の実施形態によって、界面活性剤は処理済みフライアッシュを含むコンクリートの空気連行特性を改良するために、フライアッシュと混合される。本発明は、これに限定されるわけではないが、ステアリン酸、パルミチン酸、ベヘン酸、カプリン酸、カプロン酸、カプリル酸、ヒマシ油、セチルアルコール、セチルステアリルアルコール、ココナツ脂肪酸、エルカ酸、水素添加ヒマシ油、ラウリン酸、ミリスチン酸、オレイン酸（レッドオイル）、パーム核脂肪酸、ステアリルアルコール、トール油脂肪酸、トリプルプレストステアリン酸（５５％パルミチン酸）およびグリセリンを含む、アニオン性、非イオン性、およびカチオン性界面活性剤の利用を具現する。
【００３６】
カップリング剤などのコーティング化合物は、フライアッシュ中に散布できる。コーティング化合物は通例、プラスチックの充填剤として使用するアッシュの準備をするために、フライアッシュと混合される。カップリング剤として使用できる化合物の例は、ステアリン酸、ステアリン酸塩、アミノシラン、クロロシラン、アミドシラン、ビニルシラン、および有機チタン酸塩を含む。これらの成分はそれぞれ、液体溶液として散布できる。
【００３７】
図５を参照すると、本発明の代わりの実施形態は、可動コンテナ１７への放出のために配置されたフライアッシュ貯蔵サイロについて示されている。例は、例示のために処理流体としての、グリコールおよびスルホナート成分を有する犠牲剤の詳細な説明と共に与えられる。
【００３８】
本実施形態により、フライアッシュ処理システムの操作パラメータは、複数のインプットの監視と、同時に複数のアウトプットの制御が可能である、プログラマブルオペレータ制御ステーション（ＯＣＳ）などの自動化コントローラによって制御される。ＯＣＳの例は、バージニア州シャーロッツビルのＧＥ  Ｆａｎｕｃから入手できる、Ｍｉｎｉ  ＯＣＳ（商標）である。
【００３９】
ＯＣＳ１００はサイロ放出弁７０、グリコール供給ポンプ２４およびスルホナート供給ポンプ４４に動作可能に接続される。ＯＣＳ１００は、重量計インジケータ８２を通じて可動コンテナ重量計８０にも動作可能に接続される。フライアッシュ炭素含有率に関する情報をＯＣＳ１００に手動で入力すると、ＯＣＳは、適正な量の、および適正な比の処理液を供給するために、自動的にサイロ放出弁７０を開いて、グリコール供給ポンプ２４およびスルホナート供給ポンプ４４を操作することが可能である。重量計インジケータ８２によって示された重量変化の速度を監視するために、ＯＣＳ１００は、可動コンテナ１７へのフライアッシュの測定流量に応じて、ポンプ速度２４、４４を調整できる。加えて、可動コンテナ１７の重量がその最大容量に近づくときにＯＣＳ１００は自動的にサイロ放出弁７０を閉じるか、またはサイロ放出弁７０を手動で閉じることができる。
【００４０】
グリコールは、グリコール供給部２２からポンプ２４に供給され、スルホナートはスルホナート供給部４２からポンプ４４に供給される。両方のポンプ２４および４４のアウトプットは、処理液供給ライン２６内で結合される。処理液供給ライン２６からの流体は、１つ以上の放出ノズル３０を通じてサイロ放出口１５に導入される。放出ノズル３０は好ましくは、十分に散布されたスプレーまたはミストとして処理液をサイロ放出口１５に分配する。
【００４１】
優れた散布特性を有するスプレーノズルの例は、イリノイ州ホイートンのＳｐｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｃｏ．から入手できる、モデル１／４ＪＡＵなどの自動空気アトマイズスプレーノズルである。自動空気アトマイズスプレーノズルは、ノズル本体に高圧空気の連続流を通過させることによって動作する。供給ライン２６からの処理液は、高圧空気流と混合されたときにアトマイズされ、十分に散布されたミストとしてサイロ放出口１５に流入する。スプレーノズルは、空気流中に処理液供給を迅速に開閉できるピン型トリガー器具を有する。空気流およびピントリガーのどちらも、それぞれフロー制御器具１０４および１０２によって、ＯＣＳ１００によって制御できる。
【００４２】
システムは好ましくは、少なくとも２つの放出ノズル３０を使用するが、ノズルのどの組合せも使用できる。ノズル３０の１つの好ましい機構により、ノズル３０は、ノズル３０がサイロ放出口１５の外周の付近で相互に対向して配置されるように、サイロ放出口１５の壁を通じて配置される。各ノズルは、放出口１５の下流方向に向かってやや傾斜している。２個以上のノズル３０の使用によって、処理液２６およびフライアッシュの混合の増進をもたらす。ノズルは下流に傾斜されているため、流動するフライアッシュは容易にノズルに入らず、ノズルを目詰まりさせず、フライアッシュは１つのノズルの空気流によって、放出口１５を直接渡って、対向するノズル３０の出口中へ投入されない。
【００４３】
処理液供給の制御のためにＯＣＳ１００は、前に計算した流体流量と関連する速度と同様に、ポンプを操作することによってポンプ２４および４４を制御する。代わりにＯＣＳ１００は、流量／比モニタ１１０、およびフローメーター２８および４８の使用によって、グリコール２０およびスルホナート４０の流れをさらに正確に制御できる。表示したように、流量／比モニタ１１０はＯＣＳ１００に動作可能に接続される。ＯＣＳ１００はターゲット流量を流量／比モニタ１１０に供給する。流量／比モニタ１１０は次に、グリコール供給ライン２５と並んだグリコールフローメーター２８を監視し、スルホナート供給ライン４７と並んだスルホナートローメーター４８を監視しながら、ポンプ２４、４４速度を連続的に調整する。ポンプ２４および４４の速度を独立して調整することによって、流量／比モニタ１１０は、処理液適正な全体の供給およびグリコール２２のスルホナート４２に対する適正な比を確保する。
【００４４】
操作の順序は、以下で詳細に述べるようにコントローラ１００によって好都合に操作できる。
【００４５】
処理プロセスを開始するために、オペレータは可動コンテナ１７をトラック重量計８０の上に配置して、オペレータがシステムの操作を所望することを示すオペレータ制御パネル１２０のスイッチを作動させる。オペレータ制御パネル１２０は、ＯＣＳ１００に動作可能に接続されている。ＯＣＳ１００は、サイロ１３に含有されているフライアッシュの炭素含有率情報を用いて事前にプログラムされている。オペレータがオペレータ制御パネル１２０を作動した後、フライアッシュの処理はＯＣＳ１００によって完全に自動化される。
【００４６】
ＯＣＳ１００は、放出ノズル３０を通じて空気を自由に流動させるために、空気流制御装置１０４を開くことによって処理の準備をする。高圧空気の流れは、放出ノズル３０に滞留している残留フライアッシュを全て除去して、処理液体が放出ノズル３０によって供給されると処理液体を散布するための準備流を供給する。
【００４７】
ＯＣＳ１００は次に、グリコールポンプ２４およびスルホナートポンプ４４の操作を直接、あるいは流量／比モニタ１１０を通じて間接的に信号送信する。フライアッシュのプログラムされた炭素含有率に基づいて、ＯＣＳ１００は、処理液の適正な流量および組成を生じるために、グリコールポンプ２４およびスルホナートポンプ４４の最適ポンプ速度を決定するであろう。流量／比モニタ１１０はシステムによって使用され、ＯＣＳ１００は、ポンプ２４、４４の最適ポンプ速度を決定し、ポンプの制御のために所望の速度を流量／比モニタ１１０に供給するであろう。
【００４８】
ＯＣＳ１００は、フライアッシュをサイロからサイロ放出口１５を通じて自由に流出させるサイロ放出弁７０を開く。短い遅延の後、処理液を放出ノズル３０中に注入させて、空気流によってサイロ放出口１５内に運搬させるために、ＯＣＳ１００は処理流体流制御装置１０２を作動させる。処理液の放出は、流動するフライアッシュが放出ノズル３０に達する前に処理流体を浪費しないために、サイロ放出弁７０の開放後に一時的に遅延される。
【００４９】
重量計８０および重量計インジケータ８２を監視することによって、ＯＣＳ１００は、可動コンテナ１７の重量変化の速度、それにより流動するフライアッシュの流量を決定する。流量に基づいて、ＯＣＳ１００は、処理液の適正な比および流量を維持するために、グリコールポンプ２４およびスルホナートポンプ４４の速度を調整する。グリコール２２およびスルホナート４２の真の流量は、グリコールフローメーター２８およびスルホナートフローメーター４８によってそれぞれ連続的に監視できる。実際の流量が所望の値と異なる場合、ポンプ速度はそれに応じて流量／比モニタ１１０によって調整される。
【００５０】
重量計インジケータ８２は、可動コンテナ１７がその最大重量容量に接近しているときに通知する。可動コンテナ１７が最大容量に近いと、サイロ放出弁７０は閉じられ、ＯＣＳ１００は処理液流制御装置１０２を閉じる。装填サイクルの完了時に、ＯＣＳ１００はグリコールポンプ２４およびスルホナートポンプ４４の電源を自動的に遮断し、空気流制御装置１０４および処理流体流制御装置１０２を閉じる。オペレータは代わりに、操作中のどの時点でもサイロ放出弁７０を閉じることができる。ＯＣＳ１００は、放出弁７０の閉鎖を感知すると、ポンプ２４、４４の電源を遮断して、空気流制御装置１０４および処理流体流制御装置１０２を閉じるようにプログラミングできる。
【００５１】
本発明の実施形態による図６を参照すると、フライアッシュ処理システムは、スタンドアロンシステムとして、そして既存のフライアッシュ貯蔵システムに直ちに取り付け可能である携帯型システムとしてさえ供給できる。代表的なフライアッシュ貯蔵システムは、サイロ放出口１５と並んだサイロ放出弁７０を備えたサイロ放出口１５に接続されたフライアッシュサイロ１３を含む。可動コンテナ１７が重量計８０の上に配置されてサイロ放出口１５の出口からフライアッシュを収容するように、サイロ放出口１５は重量計８０の上に張り出している。オペレータ制御パネル１２０はサイロ放出弁７０に動作可能に接続されており、オペレータ制御パネル１２０が、規定の時間にわたって、またはトラック重量計８０が規定重量に達するまでサイロ放出弁７０を開くように重量計８０に動作可能に接続されても、接続されなくてもよい。
【００５２】
図５に示し、上述したような完全なシステムを得るために、フライアッシュ処理システム３００は既存のフライアッシュ貯蔵システム２００に容易に組合せることができる。
処理システム３００をフライアッシュ貯蔵システム２００に組合せるために、オペレータ制御パネル１２０のアウトプットは、サイロ放出弁７０から切り離されて、接続２０２として示される、ＯＣＳ１００へのインプットに接続される。ＯＣＳ１００のアウトプットは、接続点２０４を介してサイロ放出弁７０のインプットに接続される。
【００５３】
可動コンテナ１７の重量を監視するために、システム３００の重量計インジケータ８２は、接続２０８を介してトラック重量計８０に接続される。既存のフライアッシュ貯蔵システム２００がすでに重量計インジケータ８２を含んでいる場合は、重量計インジケータ８２は、ＯＣＳ１００のインプットに動作可能に接続される。
【００５４】
１つ以上の放出ノズル３０は、サイロ放出口１５の壁の中に配置される。放出ノズル３０は、当分野で既知の方法によって、サイロ放出口壁を通じて容易に取り付けることができる。一例として、インストーラーは単に、サイロ放出口壁に穴を開けて、ノズル３０のスプレー端を開けられた穴に固定する。
【００５５】
フライアッシュ処理システム３００が既存のフライアッシュ貯蔵システム２００に設置可能であることは、設置のコストおよび時間を最小限に抑えるのはもちろんのこと、フライアッシュ貯蔵システム２００の改良に関連する全ての資本コストも削減する。
【００５６】
上の説明で与えた教示および関連図面の有用性を有する本明細書で述べた本発明の多くの改良および他の実施形態は、本発明が関係する当業者が思い浮かべるであろう。したがって、本発明は開示された具体的な実施形態に限定されないことと、改良および他の実施形態が添付請求項の範囲内に含まれることが理解されるべきである。特定の用語を本明細書で利用したが、それらは総称的および説明的な意味のみで使用され、制限するためのものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形態による、フライアッシュ流およびフライアッシュ流の中に散布されている処理液を含有する導管の図である。
【図２】本発明の別の実施形態による、フライアッシュ処理システムのプロセス概略図である。
【図３】本発明の別の実施形態による、自動化フライアッシュ処理システムのプロセス概略図である。
【図４】本発明の別の実施形態による、可動コンテナを包含するフライアッシュ処理システムのプロセス概略図である。
【図５】本発明の別の実施形態による、二成分処理液を有する自動化フライアッシュ処理システムのプロセス概略図である。
【図６】既存のサイロ貯蔵システムに直ちに取り付けできる自動化フライアッシュ処理システムのプロセス概略図である。
【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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【国際調査報告】
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