(57)【要約】【課題】より経済的な設備でもって、短時間に粉体と添加剤とを均一に反応させることが可能な粉体混合処理装置及びそれを用いた粉体混合処理方法を提供すること。【解決手段】粉体混合処理装置１は、内壁に囲まれた上部に空中混合領域１０１、下部に反応沈降領域１０２を有する処理槽１０を備える。さらに、処理槽１０には、空中混合領域１０１に粉体、例えば石炭灰２０を供給する粉体供給口１０３を備え、かつ、空中混合領域１０１に空気と共に添加剤３０を噴霧状態にして供給する添加剤供給口１０４ａ，１０４ｂとを備える。そしてさらに、処理槽１０には、空中混合領域１０１から反応沈降領域１０２に降りてきた粉体（石炭灰２０）の粒子２０１と添加剤３０の粒子３０１との反応物４０１の抜き出しを制御する活栓１０８を備える。また、好ましくは、活栓１０８に連結する養生槽８０を設けてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内壁に囲まれた上部に空中混合領域、下部に反応沈降領域を有する処理槽と、
前記処理槽に設けられ、前記空中混合領域に粉体を供給する粉体供給口と、
前記処理槽に設けられ、前記空中混合領域に空気と共に添加剤を噴射状態にして供給する添加剤供給口と、
前記処理槽に設けられ、前記空中混合領域から前記反応沈降領域に降りてきた前記粉体の粒子と前記添加剤の粒子との反応物の抜き出しを制御する活栓機構と、
を備えたことを特徴とする粉体混合処理装置。
【請求項２】
前記活栓機構に連結し、前記反応物が送り込まれる養生槽を備えることを特徴とする請求項１に記載の粉体混合処理装置。
【請求項３】
前記粉体供給口は、前記粉体を噴霧状態にして前記空中混合領域に供給することを特徴とする請求項１または２に記載の粉体混合処理装置。
【請求項４】
前記処理槽において、前記空中混合領域に液体の噴霧供給が可能な噴霧機構を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の粉体混合処理装置。
【請求項５】
前記処理槽に設けられ、前記空中混合領域に散在する前記粉体のうちの一部の粒子及び前記添加剤のうちの一部の粒子が前記処理槽の外部へ導かれる上部導出口と、
前記処理槽において、前記上部導出口と前記添加剤供給口の間に設けられた下部導入口と、
前記上部導出口と前記下部導入口とを繋ぐ下流経路と、
を備え、
前記空中混合領域に散在する前記粉体のうちの一部の粒子及び前記添加剤のうちの一部の粒子を、再び前記下部導入口を介して前記空中混合領域に供給することを特徴とする請求項１から４いずれか一項に記載の粉体混合処理装置。
【請求項６】
前記処理槽に設けられ、前記空中混合領域に存在する前記粉体のうちの一部の粒子及び前記添加剤のうちの一部の粒子が前記処理槽の外部へ導かれる上部導出口と、
前記上部導出口と前記粉体供給口とを繋ぐ上流経路と、
を備え、
前記空中混合領域に散在する前記粉体のうちの一部の粒子及び前記添加剤のうちの一部の粒子を、再び前記粉体供給口を介して前記空中混合領域に供給することを特徴とする請求項１から４いずれか一項に記載の粉体混合処理装置。
【請求項７】
前記添加剤供給口は、前記添加剤と前記空気とを水平より上斜め方向に互いに対向噴射して前記空中混合領域へ到達させ得るように、前記処理槽の内壁に複数設けられていることを特徴とする請求項１から６いずれか一項に記載の粉体混合処理装置。
【請求項８】
処理槽内に粉体と添加剤を供給し、水分のある空中で混合させることによって反応を促進させる工程と、
処理槽内で前記水分のある空中から下方に降りてきた前記粉体の粒子と前記添加剤の粒子との反応物を前記処理槽の外部に抜き出す工程と、
前記反応物を養生させる工程と、
を備えたことを特徴とする粉体混合処理方法。
【請求項９】
前記粉体と前記添加剤とは、少なくとも一方を噴霧状態にすると共に、互いに接触、衝突し合う方向に前記処理槽内への供給方向を定めることを特徴とする請求項８に記載の粉体混合処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、灰やその他の粉体の低害化、無害化処理に用いられる粉体混合処理装置に関し、特に粉体の有害微量元素の溶出を抑制する粉体混合処理装置及び粉体混合処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油代替エネルギー資源として石炭が見直されている。石炭は、石油に比較して全世界に豊富な埋蔵量を有し、安定した供給が見込めるからである。このような理由もあって、各種石炭燃焼設備は増加傾向にある。例えば、石炭火力発電所が増加しており、副産物としての石炭燃焼灰（以下、石炭灰）も急増している。石炭灰は粉体であり、特にフライアッシュと呼ばれる石炭灰は、捕集されたときにすでに１０〜３０μｍ程度の粒径を有する一様な球状になっている。一般に、石炭灰の一部は、コンクリートや土壌改良材等、土木建築材料として有効利用され、その他の余剰した石炭灰は、埋め立てに利用される。
【０００３】
上記のような石炭灰は、微量ではあるが有害な重金属（有害微量元素）を含有している。そこで、石炭灰は、上記用途に用いるにあたり、環境への配慮から、有害微量元素の溶出濃度を規定値以下に低減する対策がとられている。石炭灰の有害微量元素の溶出を抑制する対策として、重金属を不溶化する方法がある。重金属を不溶化する方法は、大量の石炭灰を処理するのに適しており、具体的には、セメント固化法や薬剤処理法などが知られている。セメント固化法は、石炭灰にセメント等を添加して固化し、重金属を不溶化する。薬剤処理法は、石炭灰にキレート化合物等の溶出防止剤を添加し、重金属を不溶化する。
【０００４】
上記のように、石炭灰のような粉体と、セメントや溶出防止剤等の添加剤とを接触、反応させる技術は、一般に、反応タンク内に石炭灰、添加剤及び水分を投入し、これらを混練するために攪拌機を稼働させる。攪拌機は、粉体と添加剤とを均一に接触させ、反応を促進するための十分な攪拌時間が必要であり、大きな動力を要する。また、相応の反応タンク容量が必要であり、バッチ反応処理となる。
【０００５】
一方、別の従来技術として、重金属の固定化材を排ガス中に噴霧し、飛灰と接触させてそれに含まれる重金属を固定化する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−１０８６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、石炭灰のような粉体と、セメントや溶出防止剤等の添加剤とを接触、反応させる技術は、粉体と添加剤との均一な混合が不可欠である。添加剤の量が粉体の量に対して少量になるほど、粉体と添加剤との均一混合は難しくなる。よって、この技術は十分な攪拌の動力及び時間のとれる専用の設備や貯蔵設備が必要となり、経済的負担は大きい。
【０００７】
一方、特許文献１における、重金属の固定化材を排ガス中に噴霧し、飛灰と接触させてそれに含まれる重金属を固定化する方法は、上記のような粉体と添加剤との攪拌の設備等は必要ないと考えられる。しかし、専用の固定化材を生成するための工数、専用設備を要する。すなわち、特許文献１において、固定化材は、各種原料、粉末を、水などを混合し、養生、固化を経て、細かく砕いたものを使用すると記載されている。よって、このような固定化材は、専用の設備を必要とするか、相当のコストをかけて入手することになり、経済的に好ましくない。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、より経済的な設備でもって、短時間に粉体と添加剤とを均一に反応させることが可能な粉体混合処理装置及びそれを用いた粉体混合処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記目的を達成するため、粉体と添加剤とを空中で混合させ、接触、反応したものから下方に沈降し、養生過程へ移行し得る連続処理技術を見出し、以下のような発明を完成するに至った。
【００１０】
（１）  内壁に囲まれた上部に空中混合領域、下部に反応沈降領域を有する処理槽と、前記処理槽に設けられ、前記空中混合領域に粉体を供給する粉体供給口と、前記処理槽に設けられ、前記空中混合領域に空気と共に添加剤を噴射状態にして供給する添加剤供給口と、前記処理槽に設けられ、前記空中混合領域から前記反応沈降領域に降りてきた前記粉体の粒子と前記添加剤の粒子との反応物の抜き出しを制御する活栓機構と、を備えたことを特徴とする粉体混合処理装置。
【００１１】
（１）の発明によれば、処理槽は、その内部において上部に空中混合領域、下部に反応沈降領域を有し、粉体供給口と添加剤供給口とを有する。これにより、粉体と添加剤とは、空中混合領域にて空中で混合され、粉体の粒子と添加剤の粒子とは、接触、反応したものから下方の反応沈降領域に沈降する。粉体と添加剤とは、灰などの粉体粒子と、灰に含まれる有害微量元素を反応させるため、添加剤を噴射させ細かい粒子とした粒子どうしである。なお、例えば、添加剤を加水して噴霧粒子としてもよい。また、処理槽内に水分があれば添加剤に加水しなくてもよい。このような粉体粒子は粉体供給口から、添加剤粒子は添加剤供給口から、それぞれの粒子どうしが空中で衝突、接触し易い方向で処理槽内へ供給し得る。これにより、粉体粒子と添加剤粒子の粒子どうしは、接触し、反応が促進され、反応物が反応沈降領域に自重沈降していく。反応物は、処理槽において、例えば反応沈降領域の底部から活栓機構を介して抜き出される。これにより、処理槽に連続供給される粉体は、添加剤との混合及びそれによる反応が効率的に行われ、処理槽からの反応物の回収は、時間や量を判断するなど、任意のタイミングで実行し得る。処理槽は、例えば、石炭火力発電システムにおける灰サイロの場所に設置することも可能であり、経済的な設備になり得る。
【００１２】
（２）  （１）に記載の粉体混合処理装置において、前記活栓機構に連結し、前記反応物が送り込まれる養生槽を備えることを特徴とする粉体混合処理装置。
【００１３】
（２）の発明によれば、（１）の発明に加えて、養生槽を備える。処理槽は、連続的に反応物を生成可能である。養生槽は、この反応物をさらに時間をかけて反応を進ませる場合に有用である。養生槽は、複数設けられていてもよく、例えば活栓機構の切り替えで複数の養生槽に反応物の送り込みを振り分けてもよい。
【００１４】
（３）  （１）または（２）に記載の粉体混合処理装置において、前記粉体供給口は、前記粉体を噴霧状態にして前記空中混合領域に供給することを特徴とする粉体混合処理装置。
【００１５】
（３）の発明によれば、（１）または（２）の発明に加えて、粉体は、例えば加水されるなどして粉体供給口から処理槽内の空中混合領域に噴霧状態で供給されることになる。これにより、噴射される添加剤が空中混合領域に供給される場合、粉体と添加剤とは、液体を含んだ粒子が衝突することになるので、より高速に衝突、かつ接触し易くなる。よって、粉体の粒子と添加剤の粒子とは、より混合及び反応が促進され易くなり、反応効率が高まる。
【００１６】
（４）  （１）または（２）に記載の粉体混合処理装置において、前記処理槽において、前記空中混合領域に液体の噴霧供給が可能な噴霧機構を備えることを特徴とする粉体混合処理装置。
【００１７】
（４）の発明によれば、（１）または（２）の発明に加えて、噴霧機構を設けることにより、例えば、空中混合領域への噴霧による加水（例えば、蒸気やミストなど）などが可能である。これにより、粉体と添加剤との混合、反応状態に合わせて、空中混合領域への噴霧による加水、その他の調整をすることが可能である。
【００１８】
（５）  （１）から（４）いずれかに記載の粉体混合処理装置において、前記処理槽に設けられ、前記空中混合領域に散在する前記粉体のうちの一部の粒子及び前記添加剤のうちの一部の粒子が前記処理槽の外部へ導かれる上部導出口と、前記処理槽において、前記上部導出口と前記添加剤供給口の間に設けられた下部導入口と、前記上部導出口と前記下部導入口とを繋ぐ下流経路と、を備え、前記空中混合領域に散在する前記粉体のうちの一部の粒子及び前記添加剤のうちの一部の粒子を、再び前記下部導入口を介して前記空中混合領域に供給することを特徴とする粉体混合処理装置。
【００１９】
（５）の発明によれば、（１）から（４）いずれかの発明に加えて、上部導出口、下流経路、下部導入口を備える。これにより、例えば未反応粒子を含む、粉体のうちの一部の粒子及び添加剤のうちの一部の粒子は、上部導出口から下流経路を通り、下部導入口より再度空中混合領域に供給される。これにより、空中混合領域に連続供給される粉体と添加剤との混合、接触、反応の連続処理効率が高められる。
【００２０】
（６）  （１）から（４）いずれかに記載の粉体混合処理装置において、前記処理槽に設けられ、前記空中混合領域に存在する前記粉体のうちの一部の粒子及び前記添加剤のうちの一部の粒子が前記処理槽の外部へ導かれる上部導出口と、前記上部導出口と前記粉体供給口とを繋ぐ上流経路と、を備え、前記空中混合領域に散在する前記粉体のうちの一部の粒子及び前記添加剤のうちの一部の粒子を、再び前記粉体供給口を介して前記空中混合領域に供給することを特徴とする粉体混合処理装置。
【００２１】
（６）の発明によれば、（１）から（４）いずれかの発明に加えて、上部導出口及びこの上部導出口と粉体供給口とを繋ぐ上流経路を備える。これにより、例えば未反応粒子を含む、粉体のうちの一部の粒子及び添加剤のうちの一部の粒子は、上部導出口から上流経路を通り、粉体供給口より再度空中混合領域に供給される。これにより、空中混合領域に連続供給される粉体と添加剤との接触、反応の連続処理効率が高められる。
【００２２】
（７）  （１）から（６）いずれかに記載の粉体混合処理装置において、前記添加剤供給口は、前記添加剤と前記空気とを水平より上斜め方向に互いに対向噴射して前記空中混合領域へ到達させ得るように、前記処理槽の内壁に複数設けられていることを特徴とする粉体混合処理装置。
【００２３】
（７）の発明によれば、（１）から（６）いずれかの発明に加えて、添加剤供給口は、複数設けて、添加剤と空気とを水平より上斜め方向に互いに対向噴射する。添加剤が乾燥して軽く、加水を必要とするなら、加水することにより、噴射スピードが増す。これにより、添加剤が空気と共に噴射状態で空中混合領域へより均一に到達し、かつ、空中混合領域に粉体を滞空させ得る。
【００２４】
（８）  処理槽内に粉体と添加剤を供給し、水分のある空中で混合させることによって反応を促進させる工程と、処理槽内で前記水分のある空中から下方に降りてきた前記粉体の粒子と前記添加剤の粒子との反応物を前記処理槽の外部に抜き出す工程と、前記反応物を養生させる工程と、を備えたことを特徴とする粉体混合処理方法。
【００２５】
（８）の発明によれば、粉体と添加剤とは、水分のある空中で混合されることにより、粉体粒子と添加剤の粒子との衝突、接触がより均一に起こる。これにより、粉体粒子と添加剤の粒子とは、より反応が促進され、反応したものから順次反応沈降領域に自重沈降していく。このような反応物は処理槽の外部に抜き出され、所定時間養生させる。これにより、処理槽に、例えば連続供給される粉体における添加剤の混合及びそれによる反応、反応物の回収を効率的に行うことができる。
【００２６】
（９）  （８）に記載の粉体混合処理方法において、前記粉体と前記添加剤とは、少なくとも一方を噴霧状態にすると共に、互いに接触、衝突し合う方向に前記処理槽内への供給方向を定めることを特徴とする粉体混合処理方法。
【００２７】
（９）の発明によれば、（８）の発明に加えて、粉体と前記添加剤の少なくとも一方は、噴霧状態で処理槽内に供給される。かつ、粉体と添加剤との処理槽内への供給方向は、互いに接触、衝突し合う方向に定められる。これにより、粉体と添加剤とは、少なくともいずれか一方が液体を含んでより高速に衝突、かつ接触もし易い。よって、粉体と添加剤とは、より混合及び反応が促進され易い。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、粉体と添加剤とは、互いに粒子の状態で、処理槽内の空中混合領域に供給される。すなわち、粉体は、粉体粒子であり、添加剤は、噴射状態とした細かい粒子である。これらの粒子は空中混合領域でより均一に混合され、接触、反応が促進される。粉体と添加剤とは、粒子どうし反応したものから下方の反応沈降領域に沈降させる。すなわち、処理槽は、粉体と添加剤とのより均一な混合、より均一な反応から、反応物を一連の過程で得ることができる。従って、処理槽は、より経済的な設備になり得る。反応物は活栓機構を介して抜き出される。これにより、処理槽に連続供給される粉体は、添加剤との混合及びそれによる反応が効率的に行われ、反応物の回収は、任意のタイミングで実行し得る。これにより、より経済的な設備でもって、短時間に粉体と添加剤とを均一に反応させることが可能な粉体混合処理装置及び粉体混合処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。本発明は以下の実施形態により発明が限定されるものではない。また、以下の実施形態においては、本発明を説明するための構成要件上で、当業者が容易に想定できる構成要素も含まれている。
【００３０】
図１は、本発明の第１実施形態に係る粉体混合処理装置の要部を示す構成図である。粉体混合処理装置１は、縦型の処理槽１０を有する。処理槽１０は、直胴部を有する槽内壁１００に囲まれた上部に空中混合領域１０１、下部に反応沈降領域１０２を有する。また、処理槽１０には粉体供給口１０３が設けられている。粉体供給口１０３は、好ましくは、処理槽１０の比較的上方に設けられ、処理を要する粉体、例えば石炭灰２０を空中混合領域１０１に供給する。石炭灰２０は、例えば、石炭火力発電システムの副産物であるフライアッシュであり、図示しない集塵機で捕集され、ロータリーバルブやファン等を介して粉体供給口１０３から空中混合領域１０１に供給される。さらに、処理槽１０の、空中混合領域１０１と反応沈降領域１０２との間の付近の槽内壁１００において、複数の添加剤供給口１０４ａ、１０４ｂが設けられている。添加剤供給口１０４ａ、１０４ｂは、処理を要する粉体、例えば石炭灰２０に対する有用な添加剤３０を空中混合領域１０１へ供給する。添加剤供給口１０４ａ、１０４ｂは、空中混合領域１０１に空気と共に添加剤３０を噴射して供給する。例えば、ここでは、添加剤３０を噴霧状態とした噴射である。破線矢印は添加剤３０を含んだ噴霧状態を示す。この場合の噴霧状態とは、添加剤３０に加水し、霧状にして空気と共に噴出させることをいう。
【００３１】
添加剤供給口１０４ａ、１０４ｂは、例えば、図示しないが、液体を扱えるブロースルーバルブ（ブロースルー型のロータリーバルブ）を介して空気と共に添加剤３０を噴霧状態にして空中混合領域１０１に供給する。添加剤供給口１０４ａ、１０４ｂは、例えば、蒸気を用いて加水した添加剤３０と空気とを水平より上斜め方向に互いに対向噴霧して空中混合領域１０１へ到達させ得る。添加剤供給口１０４ａ、１０４ｂは、図示に限らず、処理槽１０の内周にさらに複数配設されていてよい。これにより、添加剤３０が空気と共に噴霧状態で空中混合領域１０１へより均一に到達し、かつ、空中混合領域１０１に石炭灰２０を滞空させ得る。
【００３２】
ここでの添加剤３０は、石炭灰２０に含まれる有害微量元素の溶出を抑制すべく、水和反応を促進する添加剤を選択する。より好ましくは、添加剤３０は、例えば、石炭灰２０に含まれる有害微量元素（砒素、セレン、ホウ素等）の溶出を低減する作用のある石灰質原料（石灰石、消石灰、生石灰等）とする。すなわち、石灰石は炭酸カルシウム、消石灰は水酸化カルシウム、生石灰は酸化カルシウムであり、有害微量元素は、これらいずれかの石灰質原料と反応し、形成されたカルシウム系水和物により取り込まれ、溶出が抑えられる。これら石灰質原料は安価で入手し易い。
【００３３】
粉体供給口１０３と添加剤供給口１０４ａ、１０４ｂとは、空中混合領域１０１において、石炭灰２０の粒子２０１と添加剤３０の粒子３０１とを衝突、接触、反応させる環境を作る。好ましくは、石炭灰２０の粒子２０１と添加剤３０の粒子３０１どうしが空中で接触し、水和反応が促進される。石炭灰２０の粒子２０１と添加剤３０の粒子３０１の反応物４０１は、反応沈降領域１０２に自重沈降していく。反応物４０１は、処理槽１０の底部に溜まる。処理槽１０の底部には、活栓１０８が設けられている。活栓１０８は、例えば、反応沈降領域１０２の底部から、溜まった反応物４０１を抜き出す。より好ましくは、処理槽１０の近くに養生槽８０が設けられている。養生槽８０は、活栓１０８に連結され、ポンプ等、輸送装置６０を介して反応物４０１が送り込まれる。養生槽８０は、常温、上圧下での養生槽の他、蒸気養生槽、オートクレーブ養生槽などが考えられる。養生槽８０は、図示のように一つとは限らず、複数設けてよい。その際、活栓１０８も複数設け、切り替え制御して反応物４０１がそれぞれの養生槽８０に送り込まれるようにすればよい。
【００３４】
上記実施形態のように、粉体混合処理装置１は、処理槽の一例として、内壁に囲まれた上部に空中混合領域１０１、下部に反応沈降領域１０２を有する処理槽１０を備える。さらに、処理槽１０には、粉体供給口の一例として、空中混合領域１０１に粉体、例えば石炭灰２０を供給する粉体供給口１０３を備え、かつ、添加剤供給口の一例として、空中混合領域１０１に空気と共に添加剤３０を噴霧状態にして供給する添加剤供給口１０４ａ，１０４ｂとを備える。そしてさらに、処理槽１０には、活栓機構の一例として、活栓１０８を備える。活栓１０８は、空中混合領域１０１から反応沈降領域１０２に降りてきた粉体（石炭灰２０）の粒子２０１と添加剤３０の粒子３０１との反応物４０１の抜き出しを制御する。また、好ましくは、活栓１０８に連結する養生槽８０を設けてもよい。養生槽８０は、活栓機構（活栓１０８）に連結し、反応物（水和反応物）４０１が送り込まれる養生槽の一例である。
【００３５】
図２は、上記第１実施形態に準じて本発明の粉体混合処理方法の要部を示す工程図である。図１を参照しながら図２を説明する。処理Ｓ１〜Ｓ４は、処理槽１０で連続的に行われる処理である。すなわち、空中混合処理Ｓ３は、例えば石炭灰２０などの処理を要する粉体と、添加剤（例えば、石灰質原料などの添加剤３０）とを処理槽１０内の空中混合領域１０１に供給し（Ｓ１、Ｓ２）、空中で混合させる。このときの空中混合処理Ｓ３において、石炭灰２０と添加剤３０とは、水分のある空中で混合させることが重要である。第１実施形態では、加水した添加剤３０を空気と共に噴霧状態にして空中混合領域１０１に供給しているので、石炭灰２０と添加剤３０とは水分のある空中で混合される。空中混合領域１０１において、石炭灰２０の粒子２０１と添加剤３０の粒子３０１とは、衝突、接触し、水和反応が促進される（Ｓ４）。すなわち、石炭灰２０に含まれる有害微量元素が、添加剤３０のカルシウムとの化合物を形成し、この化合物がいくつかの水分子と一緒に別種の固体分子（水和反応物）を形成する。これにより、石炭灰２０に含まれる有害微量元素の溶出が抑えられる。
【００３６】
石炭灰２０の粒子２０１と添加剤３０（例えば、石灰質原料）の粒子３０１の反応物４０１は、反応沈降領域１０２に自重沈降していく。すなわち、反応物４０１は、水和反応物として処理槽１０の底部に溜まっていく。ある程度溜まった反応物４０１は、活栓１０８を介して処理槽１０の外部に抜き出す（Ｓ５）。反応物４０１は、養生が必要な場合、養生槽８０に送り込まれる（Ｓ６）。養生槽処理Ｓ６において、養生期間は、反応物４０１の養生の必要性、養生槽の能力に応じて、数時間〜１週間程度の適当な期間が与えられ得る。養生槽処理Ｓ６は、常温、上圧下での養生の他、蒸気養生、オートクレーブ養生などが考えられる。
【００３７】
上記実施形態及び方法によれば、処理槽１０は、その内部において上部に空中混合領域１０１、下部に反応沈降領域１０２を有し、粉体供給口１０３と添加剤供給口１０４ａ、１０４ｂとを有する。粉体（石炭灰２０）と添加剤３０（例えば、石灰質原料）とは、互いに粒子の状態で、処理槽１０内の空中混合領域１０１に供給される。すなわち、石炭灰２０は、粉体の粒子２０１であり、添加剤３０は、噴霧状態とした粒子３０１である。これらの粒子２０１と３０１とは空中混合領域１０１でより均一に混合され、接触、水和反応が促進される。反応物４０１は、順次、反応沈降領域１０２に自重沈降していく。このようにして、処理槽１０の底部に溜まった反応物４０１は、水和反応物として活栓１０８を介して抜き出すことができる。これにより、処理槽１０において連続供給される粉体（石炭灰２０）は、添加剤３０（例えば、石灰質原料）との混合及びそれによる反応を効率的に行い得る。そして、反応物４０１の回収は、時間や量を判断するなど、任意のタイミングで実行可能である。反応物４０１の養生が必要な場合、養生槽８０が設けられる。反応物４０１は、活栓１０８、ポンプ等、輸送装置６０を介して養生槽８０に送り込まれる。これにより、より経済的な設備でもって、短時間に粉体（石炭灰２０）と添加剤３０（例えば、石灰質原料）とを均一に反応させ、粉体（石炭灰２０）に含まれる有害微量元素の溶出が抑えられ得る粉体混合処理装置及び粉体混合処理方法を提供することができる。
【００３８】
なお、上記実施形態及び方法によれば、粉体供給口１０３から空中混合領域１０１に供給する粉体として、石炭灰２０を例に示したが、その他の粉体でもよい。例えば汚泥などは、比較的石炭灰２０と同種の成分を有するものがある。このような汚泥を粉末状にした粉体は、粉体供給口１０３から空中混合領域１０１に供給する粉体として適する場合がある。添加剤３０も、石灰質原料に限らず、他の有用な化合物を用いてもよい。
【００３９】
また、上記実施形態及び方法によれば、添加剤３０を噴霧状態としたが、処理槽内に水分があれば添加剤に加水しなくてもよい。また、添加剤によっては加水する必要がない場合もある。ただし、添加剤を噴射させ細かい粒子とすることは重要である。さらに、反応物４０１を形成するために水和反応を経たが、水和反応に限定することなく、他の反応も考えられる。このようなことは、以下の他の実施形態についても同様である。
【００４０】
図３は、本発明の第２実施形態に係る粉体混合処理装置の要部を示す構成図である。前記第１実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明は省略する。この第２実施形態における粉体混合処理装置２は、前記第１実施形態に比べて、粉体としての石炭灰２０を噴霧状態にして空中混合領域１０１へ供給する構成とした点で異なっている。処理槽１０には、粉体供給口１０３に代わる粉体供給口の一例として、粉体としての石炭灰２０を噴霧状態にして空中混合領域１０１に供給する粉体供給口１０５を備える。粉体供給口１０５は、例えば、図示しないが、液体を扱えるブロースルーバルブ（ブロースルー型のロータリーバルブ）を介して空気と共に、加水した石炭灰２０を噴霧状態（２０ａ）にして空中混合領域１０１に供給する。その他の構成は、前記第１実施形態と同様である。
【００４１】
上記実施形態によれば、粉体（石炭灰２０）は、例えば加水されるなどして粉体供給口１０５から処理槽１０内の空中混合領域１０１に噴霧状態（２０ａ）で供給されることになる。これにより、添加剤３０が噴霧状態で空中混合領域１０１に供給される場合、石炭灰２０と添加剤３０とは、液体（水分）を含んだ粒子どうし、より高速に衝突、接触する。よって、第１実施形態で得られる作用、効果に加えて、粉体（石炭灰２０）の粒子２０２と添加剤３０（例えば、石灰質原料）の粒子３０１とは、より接触及び反応が促進され易く、反応物４０１の生成効率が高められる。なお、この第２実施形態における粉体混合処理方法についても、大略図２の工程図に当てはめることができる。
【００４２】
図４は、本発明の第３実施形態に係る粉体混合処理装置の要部を示す構成図である。前記第１実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明は省略する。この第３実施形態における粉体混合処理装置３は、前記第１実施形態に比べて、処理槽１０の上部に液体の噴霧供給が可能なノズル１０６を付加した点で異なっている。ノズル１０６は、処理槽１０において、空中混合領域１０１に液体の噴霧供給が可能な噴霧機構の一例である。ノズル１０６は、例えば、破線矢印１０６ａに示すように、蒸気を噴霧または蒸気をミスト状にして、空中混合領域１０１に供給し、主に粉体（石炭灰２０）に対して加水する。その他の構成は、前記第１実施形態と同様である。
【００４３】
上記実施形態によれば、粉体（石炭灰２０）は、ノズル１０６を介して加水されることになる。これにより、添加剤３０が噴霧状態で空中混合領域１０１に供給される場合、石炭灰２０と添加剤３０とは、液体（水分）を含んだ粒子どうし、より高速に衝突、接触し易くなる。また、石炭灰２０と添加剤３０（例えば、石灰質原料）との混合、反応状態に合わせて、空中混合領域１０１への噴霧による加水、その他の調整をすることが可能である。よって、第１実施形態で得られる作用、効果に加えて、粉体（石炭灰２０）の粒子２０３と添加剤３０（例えば、石灰質原料）の粒子３０１とは、より接触及び反応が促進され易く、反応物４０１の生成効率が高められる。なお、この第３実施形態における粉体混合処理方法についても、大略図２の工程図に当てはめることができる。
【００４４】
図５は、本発明の第４実施形態に係る粉体混合処理装置の要部を示す構成図である。前記第１実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明は省略する。この第４実施形態における粉体混合処理装置４は、前記第１実施形態に比べて、空中混合領域１０１に散在する粉体（石炭灰２０）及び添加剤３０の一部の粒子を導出して、再び空中混合領域１０１へ供給する構成を設ける点で異なっている。例えば、この第４実施形態は、上部導出口５１、下流経路５２、下部導入口５３を備える。上部導出口５１は、処理槽１０において、空中混合領域１０１に散在する粉体（石炭灰２０）のうちの一部の粒子２０５及び添加剤３０のうちの一部の粒子３０５を処理槽１０の外部に導くために設けられている。また、下部導入口５３は、処理槽１０において、上部導出口５１と添加剤供給口１０４ｂの間に設けられている。さらに、下流経路５２は、上部導出口５１と下部導入口５３とを繋ぐように設けられている。このような上部導出口５１、下流経路５２、下部導入口５３いずれかの構成中に図示しないファンやロータリーバルブ等が設けられ、適度な循環系を構成している。その他の構成は、前記第１実施形態と同様である。
【００４５】
上記実施形態によれば、例えば未反応粒子を含む、粉体（石炭灰２０）のうちの一部の粒子２０５及び添加剤３０のうちの一部の粒子３０５は、上部導出口５１から下流経路５２を通り、下部導入口５３より再度空中混合領域１０１に供給される。これにより、第１実施形態で得られる作用、効果に加えて、空中混合領域１０１に連続供給される粉体（石炭灰２０）と添加剤３０（例えば、石灰質原料）との混合、接触、反応の連続処理効率が高められる。なお、このような第４実施形態は、前記第２実施形態の構成または前記第３実施形態の構成に加えるようにしてもよい。なお、この第４実施形態における粉体混合処理方法についても、大略図２の工程図に当てはめることができる。
【００４６】
図６は、本発明の第５実施形態に係る粉体混合処理装置の要部を示す構成図である。前記第１実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明は省略する。この第５実施形態における粉体混合処理装置５は、前記第１実施形態に比べて、空中混合領域１０１に散在する粉体（石炭灰２０）及び添加剤３０の一部の粒子を導出して、再び空中混合領域１０１へ供給する構成を設ける点で異なっている。例えば、この第５実施形態は、上部導出口６１、上流経路６２を備える。上部導出口６１は、処理槽１０において、空中混合領域１０１に散在する粉体（石炭灰２０）のうちの一部の粒子２０５及び添加剤３０のうちの一部の粒子３０５を処理槽１０の外部に導くために設けられている。また、上流経路６２は、上部導出口６１と粉体供給口１０３とを繋ぐように設けられている。このような上部導出口５１、上流経路６２いずれかの構成中に図示しないファンやロータリーバルブ等が設けられ、適度な循環系を構成している。その他の構成は、前記第１実施形態と同様である。
【００４７】
上記実施形態によれば、例えば未反応粒子を含む、粉体（石炭灰２０）のうちの一部の粒子２０５及び添加剤３０のうちの一部の粒子３０５は、上部導出口６１から上流経路６２を通り、粉体供給口１０５より再度空中混合領域１０１に供給される。これにより、第１実施形態で得られる作用、効果に加えて、空中混合領域１０１に連続供給される粉体（石炭灰２０）と添加剤３０（例えば、石灰質原料）との混合、接触、反応の連続処理効率が高められる。なお、このような第５実施形態は、前記第２実施形態の構成または前記第３実施形態の構成に加えるようにしてもよい。なお、この第５実施形態における粉体混合処理方法についても、大略図２の工程図に当てはめることができる。
【００４８】
図７は、本発明の第６実施形態に係る粉体混合処理装置の要部を示す構成図である。前記第１実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明は省略する。この第６実施形態における粉体混合処理装置６は、前記第１実施形態に比べて、処理槽１０において、反応沈降領域１０２に溜まった反応物４０１を攪拌する攪拌機７０を設ける点で異なっている。例えば、この第６実施形態は、反応沈降領域１０２底部付近、または活栓１０８近傍において、横型の攪拌機７０を設置している。その他の構成は、前記第１実施形態と同様である。
【００４９】
上記実施形態によれば、攪拌機はコストパフォーマンスを考えれば必ずしも必要ではない。しかし、横型の攪拌機７０は、比較的小さな動力で高い攪拌効果が得られるため、経済性にも優れる。これにより、第１実施形態で得られる作用、効果に加えて、反応沈降領域１０２に溜まった反応物４０１のより確実な攪拌と反応が達成し得る。攪拌機７０は、大きなものでなくてよく、経済的な負担は小さく抑えられる。なお、このような第６施形態は、前記第２実施形態の構成〜前記第５実施形態の構成のいずれかに加えるようにしてもよい。なお、この第６実施形態における粉体混合処理方法についても、大略図２の工程図に当てはめることができる。
【００５０】
図８は、上記各実施形態で示した粉体混合処理装置の応用例を示すブロック構成図である。各実施形態で示した粉体混合処理装置１〜６のいずれかは、石炭火力発電システムにおける灰サイロの場所に設置することが可能である。例えば、フライアッシュ８０３は、石炭焚きのボイラ８０１からの排ガスに乗って、集塵機８０２で捕集される。集塵機８０２からのフライアッシュ８０３は、灰サイロに替えて設置された粉体混合処理装置１〜６いずれかの処理槽１０に、石炭灰２０として供給するようにする。これにより、フライアッシュ８０３の有害微量元素の溶出防止処理が効率よく達成できる。
【００５１】
例えば、５００ＭＷ（５０万キロワット）の発電所の場合、１日あたり約３，５００ｔの石炭を消費する。石炭中の灰分は、約１０ｗｔ％であり、日量約３５０ｔの石炭灰が発生するものと想定する。これに対して、添加剤３０として混合される石灰石を考慮に入れると、混合物（石炭灰＋石灰石）の処理量は、一日に最大約４５０ｔと考えられる。４５０ｔの処理量を考慮して、処理槽１０の容積は、だいたい５００ｍ３程度と設定する。これにより、例えば、１日分の貯灰量を有するサイロ並みに考えると、粉体混合処理装置１〜６のいずれかの処理槽１０の大きさは、半径４ｍ，高さ２５ｍ（空中混合領域１０１の高さ５ｍ，反応沈降領域１０２の高さ２０ｍ）程度となる。
【００５２】
以上各実施形態において説明したように、本発明によれば、粉体（石炭灰２０）と添加剤３０（例えば、石灰質原料）とは、互いに粒子の状態で、処理槽１０内の空中混合領域１０１に供給される。すなわち、粉体としての石炭灰２０は、粉体粒子であり、添加剤３０（例えば、石灰質原料）は、噴霧状態とした噴霧粒子である。これらの粒子は空中混合領域１０１でより均一に混合され、接触、反応が促進される。粉体（石炭灰２０）と添加剤３０とは、粒子どうし反応したものから下方の反応沈降領域１０２に沈降させる。すなわち、処理槽１０において、粉体（石炭灰２０）と添加剤３０（例えば、石灰質原料）のより均一な混合、より均一な反応物４０１が一連の過程で得られ、経済的な設備になり得る。反応物４０１は活栓１０８を介して抜き出される。これにより、処理槽１０に連続供給される粉体は、添加剤との混合及びそれによる反応が効率的に行われ、反応物の回収は、比較的リアルタイムに近い処理になり得る。反応物４０１の養生が必要な場合、養生槽８０が設けられる。反応物４０１は、活栓１０８、ポンプ等、輸送装置６０を介して養生槽８０に送り込まれる。これにより、より経済的な設備でもって、短時間に粉体と添加剤とを均一に反応させ、粉体（石炭灰２０）に含まれる有害微量元素の溶出を抑え得る粉体混合処理装置及び粉体混合処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る粉体混合処理装置の要部を示す構成図である。
【図２】本発明の粉体混合処理方法の要部を示す工程図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る粉体混合処理装置の要部を示す構成図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る粉体混合処理装置の要部を示す構成図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る粉体混合処理装置の要部を示す構成図である。
【図６】本発明の第５実施形態に係る粉体混合処理装置の要部を示す構成図である。
【図７】本発明の第６実施形態に係る粉体混合処理装置の要部を示す構成図である。
【図８】本発明の粉体混合処理装置の応用例を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
【００５４】
１〜６  粉体混合処理装置
１０    処理槽
２０    石炭灰（粉体）
３０    添加剤
５１、６１    上部導出口
５２    下流経路
５３    下部導入口
６０    輸送装置
６２    上流経路
７０    攪拌機
８０    養生槽
１００    槽内壁
１０１    空中混合領域
１０２    反応沈降領域
１０３、１０５    粉体供給口
１０４ａ、１０４ｂ    添加剤供給口
１０６  ノズル
１０８    活栓
２０１、２０２、２０３、２０５    石炭灰の粒子
３０１、３０５    添加剤の粒子
４０１    反応物
８０１    ボイラ
８０２    集塵機
８０３    フライアッシュ
【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】
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【図８】
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