(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フライアッシュに水を加えてスラリー化するスラリータンクと、
該スラリータンクから供給されたスラリーを撹拌混合しながら貯留する撹拌混合装置と、
該撹拌混合装置から供給されたスラリー、又は該撹拌混合装置から前記スラリータンクに戻され、前記スラリータンク内のスラリーと混合されたスラリーを、前記フライアッシュ中の未燃カーボンを除去するための浮選装置に供給する供給装置とを備え、
前記撹拌混合装置は、円筒状の本体と、該本体内に設けられ鉛直方向に延設される回転軸と、一端が該回転軸に固定されて水平方向に延設された撹拌羽根とを備え、該回転軸の回転速度が１ｒｐｍ以上１００ｒｐｍ以下の強制撹拌装置であることを特徴とするフライアッシュの湿式脱炭における前処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フライアッシュ中の未燃カーボンを湿式浮選法を用いて除去する際に、浮選
機の後段でのスケールトラブルを回避するための前処理を行う装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、石炭焚き火力発電所等で発生したフライアッシュは、セメント用混合材、コンクリート用混和材、人工軽量骨材の原料等に用いられているが、フライアッシュ中に未燃カーボンが多いと種々の問題が発生するため、未燃カーボンを除去する必要がある。そのため、多くの技術が提案されている。特に、フライアッシュをセメント用混合材として利用する際には、湿式浮選法によって脱炭処理をした後、湿灰をセメントミルに添加することが、設備コストや運転コストを最も低く抑えることができる方法と考えられている。
【０００３】
ここで、フライアッシュをセメント用混合材として利用する際に用いられるフライアッシュ中の未燃カーボン除去方法の一例として、特許文献１に記載の方法を図２を参照しながら簡単に説明する。
【０００４】
石炭焚き火力発電所等から廃棄物として運び込まれたフライアッシュをフライアッシュタンク１に貯留した後、スラリータンク２に供給して水と混合し、スラリーＳ１を生成する。次に、スラリータンク２内のフライアッシュスラリーＳ１を、ポンプ３を介して表面改質機４に供給する。また、表面改質機４には、疎水剤タンク５からポンプ６を介して疎水剤としての軽油を供給する。
【０００５】
次に、表面改質機４において、疎水剤が添加されたスラリーＳ１に剪断力を付与したり、スラリーＳ１に含まれる粒子を超微細に砕く。剪断力の付与等が行われたスラリーＳ１を、表面改質機４から調整槽７へ供給する。また、調整槽７には、起泡剤タンク８からポンプ９を介して起泡剤を供給し、調整槽７において、スラリーＳ１と起泡剤とを混合してスラリーＳ２を生成する。
【０００６】
次に、スラリーＳ２をポンプ１０を介して浮選機１１に供給するとともに、空気を浮選機１１に供給し、浮選機１１において気泡を発生させ、その気泡に疎水剤に吸着された未燃カーボンを付着させるとともに、未燃カーボンが付着して浮上した気泡を除去する。これにより、フライアッシュに含まれていた未燃カーボンを除去することができる。
【０００７】
次に、浮選機１１から排出された未燃カーボンを含むフロスＦをフィルタープレス１３によって固液分離し、未燃カーボンを回収する。回収した未燃カーボンは、セメントキルン等で補助燃料として利用することができる。一方、フィルタープレス１３で発生したろ液Ｌ１は、ポンプ１４を介して調整槽７に添加したり、浮選機１１において、気泡に未燃カーボンを付着させる際の消泡に再使用する。
【０００８】
一方、浮選機１１からのフライアッシュを含むテールＴを、フィルタープレス１２で固液分離し、未燃カーボンの含有率を０．５質量％以下にしたフライアッシュをセメント混合材として使用する。また、フィルタープレス１２で固液分離されたろ液Ｌ２をポンプ１５を介してスラリータンク２に循環し、ろ液Ｌ２に残留する起泡剤を再利用する。
【０００９】
上述のフライアッシュの湿式脱炭技術は、高い性能と未燃カーボンの回収率を有するが、近年の石炭焚き火力発電所等に設置されている電気集塵機を通過する燃焼ガス温度の低下により、フライアッシュへの硫酸分の付着量が増加し、この硫酸分が上記スラリータンク２に溶出するカルシウム分と、浮選機１１の後段のフィルタープレス１２における固液分離工程等において反応し、フィルタープレス１２のろ布にスケールを発生させ、ろ布の目詰まりや洗浄の手間を増加させて問題となっている。
【００１０】
そこで、例えば、特許文献２には、スケールの成長を抑制して焼却飛灰等のカルシウム含有粉体の水洗脱塩を効率よく行うため、カルシウム含有粉体を水に溶解する際に、二水石膏、塩素バイパスダスト及び硫酸、炭酸ガスのうち少なくとも一つを添加してカルシウムを析出させ、その後、固液分離をして水洗する方法が開示されている。
【００１１】
【特許文献１】特許第３６１３３４７号公報
【特許文献２】国際公開第ＷＯ２００４／０３０８３９号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、上記特許文献２に記載のカルシウム含有粉体の処理方法及び装置においては、硫酸や種結晶による石膏の強制析出によってろ布の目詰まり等を防止しているが、装置コストのみならず、薬剤等の添加による運転コストの増加により、処理コストが高騰という問題があった。
【００１３】
そこで、本発明は、上記従来の技術に鑑みてなされたものであって、フライアッシュ中の未燃カーボンを湿式浮選法を用いて除去する際に、浮選機の後段でのスケールトラブルを低コストで回避することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、上記目的を達成するため、鋭意研究を重ねた結果、フライアッシュ中の未燃カーボンを除去するための浮遊選鉱工程における浮選機の後段のろ過装置等に達する前に、前記硫酸分とカルシウム分の反応が終了するように、カルシウム分が溶解した際に十分な時間と温度を確保し、石膏が析出するきっかけとなる刺激を与えることで、浮選機の後段のろ過装置等でのスケールトラブルを回避することができることを見出した。
【００１５】
本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、フライアッシュの湿式脱炭における前処理装置であって、フライアッシュに水を加えてスラリー化するスラリータンクと、該スラリータンクから供給されたスラリーを撹拌混合しながら貯留する撹拌混合装置と、該撹拌混合装置から供給されたスラリー、又は該撹拌混合装置から前記スラリータンクに戻され、前記スラリータンク内のスラリーと混合されたスラリーを、前記フライアッシュ中の未燃カーボンを除去するための浮選装置に供給する供給装置とを備え、前記撹拌混合装置は、円筒状の本体と、該本体内に設けられ鉛直方向に延設される回転軸と、一端が該回転軸に固定されて水平方向に延設された撹拌羽根とを備え、該回転軸の回転速度が１ｒｐｍ以上１００ｒｐｍ以下の強制撹拌装置であることを特徴とする。
【００１６】
そして、本発明によれば、撹拌混合装置によってフライアッシュスラリーを撹拌混合することにより、石膏が析出するきっかけとなる刺激を与え、二水石膏を種結晶として、そのまわりにカルシウム分を付着、成長させ、カルシウム分の付着性を低下させることができるため、後段のろ過装置等でのスケールトラブルを回避することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明によれば、フライアッシュ中の未燃カーボンを湿式浮選法を用いて除去する際に、浮選機の後段でのスケールトラブルを低コストで回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は、本発明にかかる前処理装置を適用したフライアッシュの湿式脱炭システムを示すものであって、この湿式脱炭システム１７の基本構成は、図２に示した従来の湿式脱炭システム１９と同様であり、同一の構成要素については、同一の参照番号を付して説明を省略する。
【００２５】
この湿式脱炭システム１７は、従来の湿式脱炭システム１９に加え、スラリータンク２の後段に撹拌混合装置としての強制撹拌機２２を備え、この強制撹拌機２２を含む循環ルート２４にダンパ２３を備え、これらの装置とスラリータンク２及びポンプ３とで前処理装置２１を構成する。
【００２６】
強制撹拌機２２は、スラリータンク２から供給されたスラリーＳ１を撹拌混合しながら貯留するために備えられる。この強制撹拌機２２には、静止型混合機（スタティックミキサー）や強制撹拌装置等を用いることができる。強制撹拌装置を用いる場合には、円筒状の本体と、本体内に設けられ鉛直方向に延設される回転軸と、回転軸に固定されて水平方向に延設された複数の撹拌羽根とを備えるように構成し、回転軸の回転速度を１ｒｐｍ以上１００ｒｐｍ以下、より好ましくは１０ｒｐｍ以上３０ｒｐｍ以下とする。
【００２７】
ダンパ２３は、ポンプ３からのスラリーＳ１を表面改質機４と循環ルート２４に分配するために備えられ、強制撹拌機２２によって撹拌混合されたスラリーＳ１’は、スラリータンク２に戻される。
【００２８】
次に、上記構成を有する前処理装置２１、及び前処理装置２１の後段の湿式脱炭システム１７の動作について図１を参照しながら説明する。
【００２９】
受け入れたフライアッシュをフライアッシュタンク１に貯留した後、スラリータンク２に供給して水と混合し、スラリーＳ１を生成する。次に、ダンパ２３を調整した後、ポンプ３から排出されたスラリーＳ１を表面改質機４に供給するルートと、循環ルート２４に分配し、循環ルート２４を介して強制撹拌機２２に供給されたスラリーＳ１を撹拌混合する。これにより、フライアッシュスラリーＳ１に石膏が析出するきっかけとなる刺激を与え、二水石膏を種結晶として、そのまわりに析出した石膏を付着、成長させ、スケール成分を改質フライアッシュとともに系外へ排出する。
【００３０】
ここで、浮選機１１での未燃カーボンの除去効率の観点から、強制撹拌機２２におけるスラリーＳ１’の固体濃度は、１質量％以上５０質量％以下、より好ましくは１０質量％以上２０質量％以下とする。また、石膏の溶解度の観点から、強制撹拌機２２におけるスラリーＳ１’の温度は、１℃以上５０℃以下、より好ましくは２０℃以上４０℃以下とする。さらに、析出した石膏の種結晶への付着、成長の観点から、強制撹拌機２２におけるスラリーＳ１’の貯留時間は、１分以上１８０分以下、より好ましくは１０分以上６０分以下とする。
【００３１】
次に、強制撹拌機２２による撹拌混合の完了したスラリーＳ１’をスラリータンク２に戻して新たなスラリーＳ１と混合し、ダンパ２３を介してポンプ３から排出されたスラリーＳ１を表面改質機４に供給するルートと、循環ルート２４に分配し、上記動作を繰り返す。
【００３２】
表面改質機４に供給されたスラリーＳ１には、疎水剤タンク５からポンプ６を介して供給された疎水剤としての軽油とともに、表面改質機４によって剪断力が付与され、スラリーＳ１に含まれる粒子が超微細に砕かれる。以後は、図２に示した湿式脱炭システム１９の場合と同様のフローを辿り、最終的に、浮選機１１においてフライアッシュに含まれていた未燃カーボンが除去される。
【００３３】
本発明では、上述のように、浮選機１１の前段で、フライアッシュスラリーＳ１を強制撹拌機２２に供給して撹拌混合し、フライアッシュスラリーＳ１に石膏が析出するきっかけとなる刺激を与え、二水石膏を種結晶として、そのまわりにカルシウム分を付着、成長させ、カルシウム分の付着性を低下させているため、浮選機１１からのフライアッシュを含むテールＴを、フィルタープレス１２で固液分離する際に、ろ布にスケールが発生せず、ろ布の目詰まりを回避することができ、洗浄の手間も要しない。
【００３４】
尚、上記実施の形態では、スラリータンク２から排出されたスラリーＳ１を強制撹拌機２２で撹拌混合して再びスラリータンク２に戻す循環ルート２４を設けたが、スラリータンク２から排出されたスラリーＳ１を強制撹拌機２２によって撹拌混合し、全量を表面改質機４に供給することも可能であり、強制撹拌機２２においてフライアッシュスラリーＳ１に石膏が析出するきっかけとなる刺激を与えることにより、上記と同様の作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明にかかる前処理装置を適用したフライアッシュの湿式脱炭システムの全体構成を示すフローチャートである。
【図２】従来のフライアッシュの湿式脱炭システムの全体構成の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
１  フライアッシュタンク
２  スラリータンク
３  ポンプ
４  表面改質機
５  疎水剤タンク
６  ポンプ
７  調整槽
８  起泡剤タンク
９  ポンプ
１０  ポンプ
１１  浮選機
１２  フィルタープレス
１３  フィルタープレス
１４  ポンプ
１５  ポンプ
１７  湿式脱炭システム
２１  前処理装置
２２  強制撹拌機
２３  ダンパ
２４  循環ルート
【図１】
0004878605.tif 000002
【図２】
0004878605.tif 000003