(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生コン工場におけるコンクリート用石炭灰の安定化処理方法であって、
石炭火力発電所から生コン工場へ粉体のまま搬送される石炭灰と界面活性剤を含む水とを円筒型スラリーミキサー内に注入して起泡させ、円筒型スラリーミキサー内に空気を圧送しながら磁石を内蔵した攪拌板を、磁石をオンの状態で回転させ、空気中の二酸化炭素でｐＨが１１〜１２の高アルカリ性石炭灰をｐＨ７前後に中和し、未燃カーボンを泡状の排出灰分に連行し、且つ鉄分を酸化鉄として分離し、
中和を確認後、前記泡状灰分を排出し、
次いで、未燃カーボン含有程度の低い安定化処理されたスラリー状の残留灰分をコンクリートミキサーへ排出した後、
攪拌板の磁石をオフにして鉄分を排出することを特徴とするコンクリート用石炭灰の安定化処理方法。
【請求項２】
生コン工場におけるコンクリート用石炭灰の安定化処理装置であって、
石炭火力発電所から生コン工場へ粉体のまま搬送される石炭灰が投入される粉体容器の下に円筒型スラリーミキサーが設置され、
この円筒型スラリーミキサーが
円筒型スラリーミキサー内に粉体容器からの石炭灰を供給する供給管と、
円筒型スラリーミキサー内に界面活性剤を含む水を注水する注水管と、
泡状の排出灰分を排出する泡排出管と、
円筒型スラリーミキサー内に空気を圧送する空気圧送管と、
スラリー状の残留灰分をコンクリートミキサーへ排出する灰分排出管と、
分離された鉄分を排出する移出管とを備え、
さらに、円筒型スラリーミキサー内に電磁石を内蔵した有孔回転板からなる鉄分を分離する攪拌板が配置されていることを特徴とするコンクリート用石炭灰の安定化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電所で発生する石炭灰を大量に使用し、建設分野で利用するコンクリートを製造する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石炭を燃焼する発電所では、大量の石炭灰が発生する。その石炭灰は従来、一部がセメント原料、コンクリート用混和材、路床材などとして利用されてきたが、これらの利用に適さない品質のものも多く、大半は埋め立て処分されてきた。
【０００３】
一方、現在我が国では、コンクリートは生コン工場の出荷製品としてその大部分が供給されている。その理由として、生コン工場においては使用材料から製造、出荷過程に至るまで管理が行き届くという利点が挙げられる。コンクリート製造に使用される材料としては、水及び多種の骨材、セメント、混和剤・材があり、一方では製品に要求される必要性能（強度、軟度）が使用現場毎に異なるため、コンクリートの製造には生コン工場が欠かせない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
石炭灰をコンクリートに使用する際に、次の２点が問題になる。
（１）燃料として海外炭の使用が中心になるに従って、石炭灰中に未燃カーボン量が増大している。未燃カーボンはコンクリートへの空気連行性を阻害する。
（２）石炭灰に含まれる酸化カルシウムに起因する高いｐＨがコンクリートの膨張ひび割れ発生の原因となり、石炭灰を大量使用する場合に障害となる。
一方、環境保護の面から埋め立て処分は年々難しくなっており、灰捨て場を持たない発電所が増えつつある。また石炭灰には有効利用の可能な金属等が含まれているにも拘わらず、これらを利用する試みは行われていない。
本発明が解決しようとする課題は、こうした現在の生コン工場が持つ製造技術と施設を利用し、石炭灰を有効利用する技術を確立することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明のコンクリート用石炭灰の安定化処理方法は、生コン工場におけるコンクリート用石炭灰の安定化処理方法であって、石炭火力発電所から生コン工場へ粉体のまま搬送される石炭灰と界面活性剤を含む水とを円筒型スラリーミキサー内に注入して起泡させ、円筒型スラリーミキサー内に空気を圧送しながら磁石を内蔵した攪拌板を、磁石をオンの状態で回転させ、空気中の二酸化炭素でｐＨが１１〜１２の高アルカリ性石炭灰をｐＨ７前後に中和し、未燃カーボンを泡状の排出灰分に連行し、且つ鉄分を酸化鉄として分離し、中和を確認後、前記泡状灰分を排出し、次いで、未燃カーボン含有程度の低い安定化処理されたスラリー状の残留灰分をコンクリートミキサーへ排出した後、攪拌板の磁石をオフにして鉄分を排出することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明のコンクリート用石炭灰の安定化処理装置は、生コン工場におけるコンクリート用石炭灰の安定化処理装置であって、石炭火力発電所から生コン工場へ粉体のまま搬送される石炭灰が投入される粉体容器の下に円筒型スラリーミキサーが設置され、この円筒型スラリーミキサーが円筒型スラリーミキサー内に粉体容器からの石炭灰を供給する供給管と、円筒型スラリーミキサー内に界面活性剤を含む水を注水する注水管と、泡状の排出灰分を排出する泡排出管と、円筒型スラリーミキサー内に空気を圧送する空気圧送管と、スラリー状の残留灰分をコンクリートミキサーへ排出する灰分排出管と、分離された鉄分を排出する移出管とを備え、さらに、円筒型スラリーミキサー内に電磁石を内蔵した有孔回転板からなる鉄分を分離する攪拌板が配置されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明では、生コン工場で石炭灰をスラリー化し、これに空気を吹き込んで空気中の二酸化炭素により高アルカリ成分を中和する。また磁石により鉄分を回収するとともに、界面活性剤を用いて未燃カーボンを分離する。装置より出てきたスラリーは、そのままコンクリートのミキサーに投入する。こうして安定化処理された石炭灰は、セメントに代替して外割調合により大量に使用できる。
こうして石炭灰の大量有効利用を可能とし、埋め立て処分量を大幅に減少することができる。
装置より回収した鉄分は鉄鋼原料として利用できる。またアルカリ分の中和に二酸化炭素を用いることは、大気中のＣＯ2対策としての利点がある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の石炭灰の安定化処理の流れを示すフローチャートである。
図１において、石炭火力発電所１から生コン工場２へ粉体のまま輸送される石炭灰３は、ステップＳ１に示されるように工場２でスラリー化される。ステップＳ２においては、未燃カーボンの濃縮により窯業原料が生成され、高ｐＨの中和によりＣＯ2対策が図られ、マグネタイトの回収により鉄鋼原料が生成される。
ステップＳ２の処理で生成されたスラリー状の安定化処理石炭灰４は、既存設備５で水６と混和剤７を加えてミキサー８に搬送され、ここでセメント９及び骨材１０と混練されて、石炭灰コンクリート１１として出荷される。
【０００９】
図２は本発明の処理装置の概略図、図３は円筒形スラリーミキサーの概略構成図である。これらの図において、石炭火力発電所より排出された石炭灰は、粉体輸送車１２で運搬され、処理場におけるストックヤード１３に積載される。ストックヤード１３に積載された石炭灰は、ベルトコンベア１４で粉体容器１５に投入される。粉体容器１５内の石炭灰は、その下に設置された円筒型スラリーミキサー８に排出される。
【００１０】
図３に示すように、ミキサー８は、粉体容器１５からの石炭灰をミキサー８内に供給する供給管１６と、ミキサー８内に注水する注水管１７と、泡状の排出灰分を排出する泡排出管１８と、ミキサー８内に空気を圧送する空気圧送管１９と、残留灰分をコンクリートミキサーへ排出する灰分排出管２０と、鉄分を排出する移出管２１と、電磁石を内蔵した有孔回転板からなる攪拌板２３を備えている。各管には、それぞれ制御弁２２Ａ〜２２Ｆが設けられている。
【００１１】
図３における処理の工程を次に説明する。
（１）制御弁２２Ａ、２２Ｃのみを開放し、石炭灰と水（界面活性剤を含む）をミキサー８内に注入する。
（２）制御弁２２Ｄのみを開放し、空気を圧送しながら電磁石オンの状態で、攪拌板２３を回転させる。中和を確認後、制御弁２２Ｂをあけて泡状灰分を排出する。
（３）制御弁２２Ｂ、２２Ｄを閉鎖後、電磁石オンのまま制御弁２２Ｃ，２２Ｅを開け、残留灰分を排出する。
（４）制御弁２２Ｅを閉鎖後、電磁石をオフにして制御弁２２Ｃ，２２Ｆを開け、鉄分を排出する。
【００１２】
【実施例】
以下、実験室内で確認、実証した実施例について説明する。
（１）スラリー化した石炭灰に表面活性剤を添加して、起泡させることにより、未燃カーボンを１０％前後含有する石炭灰から、未燃カーボン５％程度の石炭灰及び３０％程度の石炭灰を分離した。分離前の石炭灰に対する重量比は、前者が６０〜９０％、後者が１０〜４０％程度である（図４）。
【００１３】
（２）ｐＨが１１〜１２の高アルカリ性石炭灰をスラリー化して空気を吹き込み、ｐＨ７前後に中和した。その結果を表１に示す。
【表１】
0004210358.tif 000002
【００１４】
（３）スラリー状石炭灰から、磁石を用いて、鉄分を酸化鉄として重量比にして４〜６％を分離させた。その結果を表２に示す。
【表２】
0004210358.tif 000003
【００１５】
他の実施例
石炭灰の事前処理に関する方法としては、発電所ボイラーに付属した処理施設において、浮遊選鉱により未燃カーボンを除去する方法がある。本発明は生コン工場でスラリー化する点で上記方法と異なる。また界面活性剤の発泡作用を利用して未燃カーボンを分離する点は類似するものの、アルカリ分の処理、並びに鉄分の回収を行う点でも上記方法と異なる。
【００１６】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、石炭灰を安定化処理することにより、コンクリート用混和材料としては従来利用困難であった低品質石炭灰を利用できるようになる。従って、石炭灰の埋め立て処分量を飛躍的に減少させることが可能になる。高アルカリ成分のＣＯ2低減対策に貢献する。鉄分回収により、資源の有効利用と発電コストの低減が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の石炭灰の安定化処理の流れを示すフローチャートである。
【図２】  本発明の処理装置の概略図である。
【図３】  本発明の処理装置の円筒形スラリーミキサーの概略構成図である。
【図４】  本発明の未燃カーボンの安定化処理測定例を示すグラフである。
【符号の説明】
１  石炭火力発電所、２  生コン工場、３  石炭灰、４  安定化処理石炭灰、５既存設備、６  水、７  混和剤、８  ミキサー、９  セメント、１０  骨材、１１  石炭灰コンクリート、１２  粉体輸送車、１３  ストックヤード、１４  ベルトコンベア、１５  粉体容器、１６  供給管、１７  注水管、１８  泡排出管、１９  空気圧送管、２０  灰分排出管、２１  移出管、２２Ａ〜２２Ｆ  制御弁、２３  攪拌板
【図１】
0004210358.tif 000004
【図２】
0004210358.tif 000005
【図３】
0004210358.tif 000006
【図４】
0004210358.tif 000007