(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭灰に石灰、石膏などの添加材を加え、水で混練した後、成形し、ついで養生を行って固化体を製造する方法において、石炭の灰分組成のデータベースより、混炭割合に基づいて灰分の塩基度及びＲ2 Ｏ量を算出し、該値により、混練水量及び／又は添加材量を制御することを特徴とする石炭灰を原料とする固化体の品質制御方法。
【請求項２】
石炭灰に石灰、石膏などの添加材を加え、水で混練した後、成形し、ついで養生を行って固化体を製造する方法において、石炭の灰分組成のデータベースより、混炭割合に基づいてＲ2 Ｏ量を算出するか、又は石炭灰空気輸送配管、石炭灰サイロもしくは石炭灰ホッパより石炭灰を採取してＲ2 Ｏ量を測定し、Ｒ2 Ｏ量の値により、混練水量及び／又は添加材量を制御することを特徴とする石炭灰を原料とする固化体の品質制御方法。
【請求項３】
石炭灰に石灰、石膏などの添加材を加え、水で混練した後、成形し、ついで養生を行って固化体を製造する方法において、石炭の灰分組成のデータベースより、混炭割合に基づいて灰分の塩基度を算出するとともに、石炭の灰分組成のデータベースより、混炭割合に基づいてＲ2 Ｏ量を算出するか、又は石炭灰空気輸送配管、石炭灰サイロもしくは石炭灰ホッパより石炭灰を採取してＲ2 Ｏ量を測定し、塩基度及びＲ2 Ｏ量の値により、混練水量及び／又は添加材量を制御することを特徴とする石炭灰を原料とする固化体の品質制御方法。
【請求項４】
石炭灰のＲ2 Ｏ量で制御する際に、Ｒ2 Ｏ量が２．５％未満の場合は石炭灰を固化体製造用の石炭灰サイロに搬送し、Ｒ2 Ｏ量が２．５％を超える場合は石炭灰を固化体製造用の石炭灰サイロ以外の石炭灰サイロに搬送する請求項１、２又は３記載の石炭灰を原料とする固化体の品質制御方法。
【請求項５】
石炭灰に石灰、石膏などの添加材を加え、水で混練した後、成形し、ついで養生を行って固化体を製造する方法において、混練物又は成形体の表面水分量及び／又は貫入抵抗の大きさにより、混練水量を制御することを特徴とする石炭灰を原料とする固化体の品質制御方法。
【請求項６】
請求項１〜５に記載の方法のうち２以上を組み合わせて混練水量、添加材量を制御する石炭灰を原料とする固化体の品質制御方法。
【請求項７】
石炭灰に石灰、石膏などの添加材を加え、混練機で混練した後、成形機で成形し、成形体を養生装置で養生して固化体とする装置において使用される、石炭灰を採取するための石炭灰採取装置と、石炭の灰分組成のデータベースより混炭割合に基づいて算出された灰分の塩基度及びＲ2 Ｏ量により混練水量及び／又は添加材量を制御するための品質制御装置とを備えたことを特徴とする石炭灰を原料とする固化体の品質制御装置。
【請求項８】
石炭灰に石灰、石膏などの添加材を加え、混練機で混練した後、成形機で成形し、成形体を養生装置で養生して固化体とする装置において使用される、混練機電動機の消費電力を計測するための電力計と、混練物又は成形体の表面水分量を計測するための水分計と、成形体の硬度を測定するための貫入抵抗計と、石炭灰を採取するための石炭灰採取装置と、石炭灰の強熱減量、ブレーン比表面積、粒度、及びかさ比重の少なくともいずれかを計測する石炭灰分析装置と、得られた数値と、石炭の灰分組成のデータベースより混炭割合に基づいて算出された灰分の塩基度及びＲ2 Ｏ量により混練水量及び／又は添加材量を制御する品質管理装置とを備えたことを特徴とする石炭灰を原料とする固化体の品質制御装置。
【請求項９】
石炭灰に石灰、石膏などの添加材を加え、混練機で混練した後、成形機で成形し、成形体を養生装置で養生して固化体とする装置において使用される、混練機電動機の消費電力を計測するための電力計と、混練物又は成形体の表面水分量を計測するための水分計と、成形体の硬度を測定するための貫入抵抗計と、石炭灰を採取するための石炭灰採取装置と、石炭灰の強熱減量、ブレーン比表面積、粒度、かさ比重及びＲ2 Ｏ量の少なくともいずれかを計測する石炭灰分析装置と、得られた数値と、石炭の灰分組成のデータベースより混炭割合に基づいて算出された灰分の塩基度により混練水量及び／又は添加材量を制御する品質管理装置とを備えたことを特徴とする石炭灰を原料とする固化体の品質制御装置。
【請求項１０】
石炭の灰分組成のデータベースが保管されているデータベース保管装置を備えた請求項７、８又は９記載の石炭灰を原料とする固化体の品質制御装置。
【請求項１１】
成形機が低圧振動成形機である請求項７〜１０のいずれかに記載の石炭灰を原料とする固化体の品質制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭灰を原料とする固化体の品質制御方法及び装置、詳しくは、石炭灰に石灰、石膏などの添加材を加え、水で混練した後、成形し、ついで養生を行って固化体を製造する方法及び装置において、混練水量、添加材量の適正な制御を行って、固化体の品質を高品質に制御する方法及び装置、さらに詳しくは、産業用石炭焚ボイラからの石炭灰、事業用石炭焚ボイラからの石炭灰を対象とし、石炭灰の性状変化に対応するために、少量の水との混練時の混練機電動機消費電力、サイロなどより採取した石炭灰特性のオンライン計測などにて、石炭灰特性を把握し、追加する混練水量、添加材量を制御し、高品質で、安全性の高い固化体を製造する方法及び装置に関するものである。
本発明により製造された固化体を破砕して粒状体とすることにより、路盤材、盛土材、埋戻材、裏込材、地盤改良材などの土木資材、温室や床下などの水分調整材などの用途に有効利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
従来の石炭灰の利用方法として、セメントの粘土代替としての利用が大部分であるが、セメント消費量の低下により、石炭灰発生量の増大に対応できなくなっており、新たな大量の利用技術の開発が望まれている。新規の大量の利用技術として、脱硫スラッジ、セメントとの混練物を常温養生して固化した後、路盤材などとして利用する方法が知られている（例えば特開平５−３０１７４９号公報、特開平８−１１３７７７号公報参照）。また、使用後の脱硫材を含んだ石炭灰を水で混練、成形した後、蒸気養生を行って固化し、破砕により得た粒状体を路盤材などとして利用する方法が知られている（例えば特許第２６２７８７０号公報参照）。
この特許第２６２７８７０号公報には、混練機消費電力により混練水量を制御することが記載されているが、同時に添加材を調整するとか、混炭による灰分の塩基度などにて混練水量を制御することについては何も記載されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
常温養生の方法では、石炭灰のポゾラン反応性程度や季節による雰囲気温度変化にて、固化物の強度や有害重金属の固定程度が安定せず、安定的に所定品質で、安全性が確保された固化体とするのが難しく、さらに、貯蔵ができない。また、蒸気養生の方法では、石炭灰のポゾラン反応性が促進され、高品質で、安定な固化体とすることが可能である。ただし、使用済み脱硫材を含まない石炭灰のみでは、十分な強度を有する固化体とならないため、石灰、石膏などの添加材が必要であるとともに、石炭灰特性がかなり変動するので、多種灰対応し、安定品質の固化体とするためには、添加材量などの制御方法の開発が望まれている。
【０００４】
本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、石炭灰特性が変化しても、安定した品質で、安全性の高い固化体を製造するために、石炭灰を少量の水で混練した時の混練機消費電力値、混練物又は／及び成形体の表面水分、貫入抵抗及び固化体製造プラントの上流に位置する混炭割合に基づいた灰分の塩基度、Ｒ2 Ｏ量、サイロなどより採取した石炭灰の強熱減量などの数値に基づいた品質制御装置にて、添加混練水量、添加材量を制御する方法及び装置を提供するとともに、固化体用原料として適用できない石炭灰を別ラインに振り分けることにある。
また、本発明の目的は、石炭灰の塩基度などの違いによるポゾラン反応性、塑性限界などの変化に影響されず、高品質で、安定した固化体を製造する方法及び装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の石炭灰を原料とする固化体の品質制御方法は、石炭灰に石灰、石膏などの添加材を加え、水で混練した後、成形し、ついで養生を行って固化体を製造する方法において、石炭の灰分組成のデータベースより、混炭割合に基づいて灰分の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2 重量比）及びＲ2 Ｏ量（Ｎａ2 Ｏ＋０．６５８Ｋ2 Ｏ）を算出し、該値により、混練水量及び／又は添加材量を制御するように構成されている。
石灰としては生石灰、消石灰などが用いられる。石膏としては排煙脱硫石膏を用いることが好ましい。
【０００６】
また、本発明の方法は、石炭灰に石灰、石膏などの添加材を加え、水で混練した後、成形し、ついで養生を行って固化体を製造する方法において、石炭の灰分組成のデータベースより、混炭割合に基づいてＲ2 Ｏ量を算出するか、又は石炭灰空気輸送配管、石炭灰サイロもしくは石炭灰ホッパより石炭灰を採取してＲ2 Ｏ量を測定し、Ｒ2 Ｏ量の値により、混練水量及び／又は添加材量を制御することを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の方法は、石炭灰に石灰、石膏などの添加材を加え、水で混練した後、成形し、ついで養生を行って固化体を製造する方法において、石炭の灰分組成のデータベースより、混炭割合に基づいて灰分の塩基度を算出するとともに、石炭の灰分組成のデータベースより、混炭割合に基づいてＲ2 Ｏ量を算出するか、又は石炭灰空気輸送配管、石炭灰サイロもしくは石炭灰ホッパより石炭灰を採取してＲ2 Ｏ量を測定し、塩基度及びＲ2 Ｏ量の値により、混練水量及び／又は添加材量を制御することを特徴としている。
【０００８】
これらの方法において、石炭灰のＲ2 Ｏ量で制御する際に、Ｒ2 Ｏ量が２．５％未満の場合は石炭灰を固化体製造用の石炭灰サイロに搬送し、Ｒ2 Ｏ量が２．５％を超える場合は石炭灰を固化体製造用の石炭灰サイロ以外の石炭灰サイロに搬送することが好ましい。Ｒ2 Ｏの好ましい基準値は２．５〜２．０である。
【０００９】
また、他の方法は、石炭灰に石灰、石膏などの添加材を加え、水で混練した後、成形し、ついで養生を行って固化体を製造する方法において、石炭灰空気輸送配管、石炭灰サイロ又は石炭灰ホッパより石炭灰を採取して石炭灰の強熱減量、ブレーン比表面積、粒度、かさ比重、塩基度及びＲ2 Ｏ量の少なくともいずれかを測定し、該測定値により、混練水量及び／又は添加材量を制御することを特徴としている。
【００１０】
また、他の方法は、石炭灰に石灰、石膏などの添加材を加え、水で混練した後、成形し、ついで養生を行って固化体を製造する方法において、混練機に所定量の石炭灰及び添加材を投入し、混合した後、一定量の水を加え、所定時間混練した後の混練機電動機の消費電力値の大きさにより、追加する混練水量及び／又は添加材量を制御することを特徴としている。この方法は、上記のいずれかの方法と組み合わせることが好ましい。
また、他の方法は、石炭灰に石灰、石膏などの添加材を加え、水で混練した後、成形し、ついで養生を行って固化体を製造する方法において、混練機に所定量の石炭灰を投入した後、一定量の水を加え、所定時間混練した後の混練機電動機の消費電力値の大きさにより、追加する混練水量及び／又は添加材量を制御することを特徴としている。この方法は、上記のいずれかの方法と組み合わせることが好ましい。
さらに、本発明の方法は、石炭灰に石灰、石膏などの添加材を加え、水で混練した後、成形し、ついで養生を行って固化体を製造する方法において、混練物又は成形体の表面水分量及び／又は貫入抵抗の大きさにより、混練水量を制御することを特徴としている。この方法は、上記のいずれかの方法と組み合わせることが好ましい。
上記の方法のうち、２以上の方法、望ましくは２〜５、さらに望ましくは２〜７を組み合わせて混練水量、添加材量を制御することが好ましい。
【００１１】
本発明の石炭灰を原料とする固化体の品質制御装置は、石炭灰に石灰、石膏などの添加材を加え、混練機で混練した後、成形機で成形し、成形体を養生装置で養生して固化体とする装置において使用される、石炭灰を採取するための石炭灰採取装置と、石炭の灰分組成のデータベースより混炭割合に基づいて算出された灰分の塩基度及びＲ2 Ｏ量により混練水量及び／又は添加材量を制御するための品質制御装置とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の装置は、石炭灰に石灰、石膏などの添加材を加え、混練機で混練した後、成形機で成形し、成形体を養生装置で養生して固化体とする装置において使用される、混練機電動機の消費電力を計測するための電力計と、混練物又は成形体の表面水分量を計測するための水分計と、成形体の硬度（貫入抵抗）を測定するための貫入抵抗計と、石炭灰を採取するための石炭灰採取装置と、石炭灰の強熱減量、ブレーン比表面積、粒度、及びかさ比重の少なくともいずれかを計測する石炭灰分析装置と、得られた数値と、石炭の灰分組成のデータベースより混炭割合に基づいて算出された灰分の塩基度及びＲ2 Ｏ量により混練水量及び／又は添加材量を制御する品質管理装置とを備えたことを特徴としている。
【００１３】
さらに、本発明の装置は、石炭灰に石灰、石膏などの添加材を加え、混練機で混練した後、成形機で成形し、成形体を養生装置で養生して固化体とする装置において使用される、混練機電動機の消費電力を計測するための電力計と、混練物又は成形体の表面水分量を計測するための水分計と、成形体の硬度（貫入抵抗）を測定するための貫入抵抗計と、石炭灰を採取するための石炭灰採取装置と、石炭灰の強熱減量、ブレーン比表面積、粒度、かさ比重及びＲ2 Ｏ量の少なくともいずれかを計測する石炭灰分析装置と、得られた数値と、石炭の灰分組成のデータベースより混炭割合に基づいて算出された灰分の塩基度により混練水量及び／又は添加材量を制御する品質管理装置とを備えたことを特徴としている。
【００１４】
これらの装置において、石炭の灰分組成のデータベースが保管されているデータベース保管装置を備えた構成とすることが好ましい。また、成形機として低圧振動成形機を用いることが好ましい。
【００１５】
石炭灰のＲ2 Ｏ量が２．５％を超えると、水和固化速度が遅くなるなどにより、固化体原料としては適用できないので、石炭の灰分特性やサイロまでの上流工程でオンラインで採取した石炭灰特性に基づいて、サイロ切替バルブにより、別サイロに搬送する。ただし、Ｒ2 Ｏ量が２．５％以下、望ましくは２％以下でも、安定品質の固化体とするためには、塩基度やＲ2 Ｏ量などに基づいて添加材量や混練水量などを調整する必要がある。
石炭灰特性は炭種、ボイラ運転条件などにより異なる。したがって、多種灰特性に対応し安定な品質で、安全性が確保された固化体を製造するには、石炭灰特性に対応した製造条件の制御が必要となる。石炭灰特性において、特に重要な特性は、塑性限界、ポゾラン反応性及び有害重金属の含有量・溶出量である。これらの特性は、石炭灰の塩基度、Ｒ2 Ｏ量、強熱減量などと強い相関があるので、これらを直接測定するか、これらの特性と関係ある要因を間接的に測定することにより、多種灰特性に対応した固化体製造が可能となる。
【００１６】
なお、塩基度が大きくなれば、混練水量、添加材量を減少し、Ｒ2 Ｏ量が大きくなれば、混練水量を減少させ、添加剤量を増加させ、強熱減量が大きくなれば、混練水量、添加材量を増加させる。
そこで、石炭灰特性を直接測定する計測装置、あるいは関係ある要因を間接的に測定する計測装置と制御装置で構成される品質制御装置が、次のように運用されることにより、多種灰特性に対応し、安定した品質で、安全性が確保された固化体を製造することができる。
混練機電動機消費電力計は、バッチ運転による混練機に投入された所定量の石炭灰あるいは所定量の石炭灰と添加材との混合物に、一定量の混練水を添加し、一定時間混練後の電力値を計測し、品質制御装置にインプットされた電力値と混練水量、添加材量の関係に基づいて定められた追加する混練水量、添加材量を混練機に投入する。これにより、石炭灰特性に基づいた適正な混練物とすることができる。
【００１７】
混練物又は／及び成形体の表面水分計は、混練物又は／及び成形体の上部より、赤外線をあて、反射度合を計測し、品質制御装置にインプットされた反射度合いと混練水量の補正率の関係についてチェックし、±１０％外となれば、混練機電動機消費電力値に基づいて追加する混練水量を一定量増減することにより、石炭灰特性に基づいた追加混練水量の精度を向上させる。
混練物又は／及び成形体の貫入抵抗計は、混練物又は／及び成形体の上部より、円錐状の棒を混練物又は／及び成形体に一定量貫入した際の抵抗を計測し、品質制御装置にインプットされた抵抗度合いと混練水量の補正率の関係についてチェックし、±１０％外となれば、混練機電動機消費電力値に基づいて追加する混練水量を一定量増減することにより、石炭灰特性に基づいた追加混練水量の精度を向上させる。
【００１８】
石炭灰の自動採取装置と自動分析装置（強熱減量、ブレーン比表面積、粒度、かさ比重、塩基度、Ｒ2 Ｏ）は、特開平７−２８０７０９号公報記載の方法と同様な方法などで、石炭灰の採取と分析を行い、品質制御装置にインプットされた石炭灰特性と混練水量、添加材量との関係に基づいて定められた追加する混練水量、添加材量を混練機に投入する。これにより、石炭灰特性に基づいて適正な混練物とすることができる。
石炭の灰分組成のデータベースは、品質制御装置に保存しておき、ボイラ運転時の混炭割合に基づいて石炭灰の塩基度、Ｒ2 Ｏ量を算出し、混練機に投入する混練水量、添加材量の範囲を定めることにより、石炭灰特性に基づいた混練水量、添加材量の精度を向上させる。
【００１９】
以上のことは、単独の工程でも可能であるが、複数の工程を組み合わせることにより、石炭灰特性に応じた混練水量、添加材量の精度向上が期待できる。したがって、本発明の方法により製造された固化体、粒状固化体は、炭種、ボイラ立地条件などの影響を受けず、より安定した品質で、安全性が確保された固化体の製造が可能となる。さらに、本発明の方法により製造された固化体、粒状固化体は、製造直後に所定の品質と安全性が確保されているので、直ちに利用することができるとともに、貯蔵することが可能であるので、工事規模、季節などによる需給状況の変化に対応可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することができるものである。図１は本発明の実施の第１形態による石炭灰を原料とする固化体の品質制御装置を示している。
石炭（混炭）がボイラ１０に供給されて燃焼するとともに蒸気（スチーム）を発生させる。ボイラ１０からの燃焼排ガスはバグフィルタ、電気集塵機などの集塵機１２に導入され、石炭灰が捕捉・分離される。捕捉・分離された石炭灰は石炭灰サイロ１４に空気搬送され、このサイロ１４からの石炭灰が石炭灰ホッパ１６に送られる。
【００２１】
石炭灰、石灰、石膏、水がそれぞれ計量機１８、２０、２２、２４で計量された後、混練機２６に導入される。２８は石灰ホッパ、３０は石膏ホッパ、３２は水タンク、３４、３６、３８、４０、４２、４４は排出機、４６、４８は水ポンプである。
混練機２６からの混練物は低圧振動成形機などの成形機５０に送られ、ここで成形される。ついで成形体は養生装置５２に送られ養生された後、衝撃破砕機などの破砕機５４に送られて破砕された後、粒状体はふるい機（図示略）に送られて粒度調整された粒状固化体が得られる。なお、養生装置５２では前養生工程と本養生工程が行われるのが一般的である。
【００２２】
上記の構成において、さらに、石炭灰空気輸送配管５６にサイロ切替バルブ５８が設けられ、前記の石炭灰サイロ１４以外の別の石炭灰サイロ６０へ切り替えることができるように構成されている。６２は石炭灰自動採取分析装置で、石炭灰を自動的にサンプリングする石炭灰採取装置と、採取した石炭灰を分析する分析装置とからなっている。６４は品質制御装置で、石炭の灰分組成のデータベースより混炭割合に基づいて算出された灰分の塩基度及びＲ2 Ｏ量により混練水量及び／又は添加材量を制御するためのものである。６６は混練機電動機、６８はこの電動機６６の消費電力を計測するための電力計、７０は混練物又は成形体の表面水分量を計測するための水分計、７２は成形体の硬度を測定するための貫入抵抗計である。
【００２３】
石炭灰は石炭灰空気輸送配管５６、石炭灰サイロ１４、石炭灰ホッパ１６などから自動的にサンプリングされる。また、石炭灰分析装置では、石炭灰の強熱減量、ブレーン比表面積、粒度、かさ比重、Ｒ2 Ｏ量、塩基度の少なくともいずれかが分析される。
Ｒ2 Ｏ量が２．５％以下の場合のみ、石炭灰を固化体製造用の石炭灰サイロ１４に搬送できるようにサイロ切替バルブ５８を切り替える。Ｒ2 Ｏ量が２．５％を超える場合は、サイロ切替バルブ５８を切り替えて、石炭灰を別の石炭灰サイロ６０に搬送する。この石炭灰はセメント原料などとして利用される。
【００２４】
【実施例】
以下に、参考例、実施例及び比較例を示し、本発明の特徴とするところをより一層明確にする。
参考例１
石炭の灰分特性に基づいて把握したＲ2 Ｏ量が２．５％以下で、塩基度が０．０５〜０．１１の表１に示す３種類の石炭灰Ａ、Ｂ、Ｃを用い、混練機電動機消費電力計と制御装置（図示略）より構成された品質制御装置が組み込まれた図１に示した装置にて石炭灰Ａ→石炭灰Ｂ→石炭灰Ｃの順番で、連続して固化体を製造した。固化体の製造方法は、いずれの石炭灰においても石炭灰２８２kgに生石灰１０kg、排脱石膏８kgを添加し、３分間混合して混合粉体を製造した。その後、各粉体に対して水を１分間で５５kg添加し、３分間混練後の電力値は各灰において、表２に示した結果となったので、電力値−混練水量の相関線に基づいて、表２に示した混練水量を追加し、３分間混練を行い、混練物を得た。その後、いずれの混練物においても低圧振動成形機で３００mm□×１００mm高さの成形体とし、５０℃で６時間蒸気養生した後、６０℃で３６時間蒸気養生を行って、固化体を製造し、破砕することによりクラッシャランＣ−３０相当の粒状体を得た。  各固化体の一軸圧縮強度は表２に示した通りで、粒状体は上層路盤材の品質を満足し、環境庁告示４６号に基づいた溶出試験による有害物溶出量がいずれの固化体も基準値を満足していた。また、いずれの粒状体製造過程においても、ハンドリング上のトラブルがなく、安定な運転であった。
以上より、Ｒ2 Ｏ量が２．５％以下、望ましくは２％以下で、塩基度が比較的近い石炭灰では、混練水量を制御するのみで、安定した品質で、安全性が確保された固化体、粒状体を製造することができた。
【００２５】
【表１】
0003773793.tif 000002
【００２６】
【表２】
0003773793.tif 000003
【００２７】
参考例２
石炭の灰分特性に基づいて把握したＲ2 Ｏ量が２．５％以下で、塩基度が０．００５〜０．１１の表３に示す３種類の石炭灰Ｄ、Ｅ、Ｆを用い、混練機電動機消費電力計と制御装置より構成された品質制御装置が組み込まれた図１に示した装置にて石炭灰Ｄ→石炭灰Ｅ→石炭灰Ｆの順番で、連続して固化体を製造した。固化体の製造方法は、いずれの石炭灰においても石炭灰２８２kgに生石灰１０kg、排脱石膏８kgを添加し、３分間混合して混合粉体を製造した。その後、各粉体に対して水を１分間で５５kg添加し、３分間混練後の電力値は各灰において、表４に示した結果となったので、電力値−混練水量、添加材量の相関線に基づいて、表４に示した混練水量、添加材量（生石灰＋石膏、石膏／生石灰重量比０．８）を追加し、３分間混練を行い、混練物を得た。その後、いずれの混練物においても低圧振動成形機で３００mm□×１００mm高さの成形体とし、５０℃で６時間蒸気養生した後、６０℃で３６時間蒸気養生を行って、固化体を製造し、破砕することによりクラッシャランＣ−３０相当の粒状体を得た。
各固化体の一軸圧縮強度は表４に示した通りで、粒状体は上層路盤材の品質を満足し、環境庁告示４６号に基づいた溶出試験による有害物溶出量がいずれの固化体も基準値を満足していた。また、いずれの粒状体製造過程においても、ハンドリング上のトラブルがなく、安定な運転であった。
以上より、Ｒ2 Ｏ量が２．５％以下、望ましくは２％以下で、塩基度が大きく異なる石炭灰では、混練水量と添加材量を制御することにより、安定した品質で、安全性が確保された固化体、粒状体を製造することができた。
【００２８】
【表３】
0003773793.tif 000004
【００２９】
【表４】
0003773793.tif 000005
【００３０】
実施例１
石炭灰Ａを用い、混練機電動機消費電力計、成形体表面水分を計測する水分計と制御装置より構成された品質制御装置が組み込まれた図１に示した装置にて、連続して固化体を製造した。固化体の製造方法は、石炭灰２８２kgに生石灰１０kg、排脱石膏８kgを添加し、３分間混合して混合粉体を製造した。その後、混合粉体に対して水を１分間で５５kg添加し、３分間混練後の電力値−混練水量の相関線より得られた追加混練水量を前回成形した成形体表面水分量に基づいて修正した混練水量を追加し、３分間混練を行い、混練物を得た。その後、低圧振動成形機で３００mm□×１００mm高さの成形体とし、５０℃で６時間蒸気養生した後、６０℃で３６時間蒸気養生を行って、固化体を製造し、破砕することによりクラッシャランＣ−３０相当の粒状体を得た。同じ操作を１０回繰り返した。
各固化体の製造時の追加混練水量、一軸圧縮強度は表５に示した通りであった。また、いずれの粒状体も上層路盤材の品質を満足し、環境庁告示４６号に基づいた溶出試験による有害物溶出量の基準値を満足していた。さらに、いずれの粒状体製造過程においても、ハンドリング上のトラブルがなく、安定な運転であった。
以上より、混練機消費電力値と成形体表面水分量との併用による制御では、計量誤差などより生じる成形体などのハンドリング、固化体強度への影響を小さくし、より精度の高い品質制御方法となり、安定した品質で、安全性が確保された固化体、粒状体を製造することができた。
【００３１】
【表５】
0003773793.tif 000006
【００３２】
実施例２
石炭灰空気輸送配管より石炭灰を自動採取して分析する石炭灰自動採取分析装置と制御装置より構成された品質制御装置が組み込まれた図１に示した装置にて、混炭割合が異なった際における３種類Ｇ、Ｈ、Ｉの石炭灰の強熱減量、組成（組成より、塩基度、Ｒ2 Ｏを算出）、粒度を測定し、表６に示す結果を得た。石炭灰ＩはＲ2 Ｏ量が２．５％を超えるため、サイロ切替バルブを切り替え、別サイロに搬送した。石炭灰Ｇ、Ｈは強熱減量、塩基度、Ｒ2 Ｏ量−混練水量、添加材量の相関線より石炭灰特性に応じた表７に示した混練水量、添加材量を算出し、混練機に投入した石炭灰２５０kgに対し、算出した添加材量を加え、３分間混合した。その後、算出した混練水量を加え、３分間混練することにより混練物を得た。その後、低圧振動成形機で３００mm□×１００mm高さの成形体とし、５０℃で６時間蒸気養生した後、６０℃で３６時間蒸気養生を行って、固化体を製造し、表７に示した圧縮強度の固化体を得た。
この固化体を破砕することによりクラッシャランＣ−３０相当の粒状体を得た。混炭割合が変化した際の石炭灰に対しても同様な制御方法で、混練機に投入する混練水量、添加材量を算出し、固化体を製造した。固化体の強度は１０．４〜１１．２N ／mm2 の範囲であり、安定した品質が確保され、各粒状体は上層路盤材規格を満足し、環境庁告示４６号に基づいた溶出試験による有害物溶出量の基準値を満足していた。さらに、いずれの石炭灰においても、粒状体製造過程において、ハンドリング上のトラブルがなく、安定な運転であった。
以上より、固化体製造装置の上流工程で石炭灰を採取し、性状分析を行うことにより、石炭灰特性に応じた混練水量、添加材量を予め定めることができ、高い精度で多種灰対応ができる固化体製造技術として活用できる。
【００３３】
【表６】
0003773793.tif 000007
【００３４】
【表７】
0003773793.tif 000008
【００３５】
比較例１
表８に示す３種類の石炭灰Ｄ、Ｅ、Ｆを用い、品質制御装置が組み込まれていない図１に示した装置にて石炭灰Ｄ→石炭灰Ｅ→石炭灰Ｆの順番で、連続して固化体を製造した。固化体の製造方法は、いずれの石炭灰においても石炭灰２８２kgに生石灰１０kg、排脱石膏８kgを添加し、３分間混合して混合粉体を製造した。その後、各粉体に対して水を１分間で８０kg添加し、３分間混練を行い、混練物を得た。その後、いずれの混練物においても低圧振動成形機で３００mm□×１００mm高さの成形体とした。石炭灰Ｅの成形体は保形するのが困難で、ハンドリングできなかった。石炭灰Ｄ、Ｆの成形体は、５０℃で６時間蒸気養生した後、６０℃で３６時間蒸気養生を行って、固化体とし、破砕することによりクラッシャランＣ−３０相当の粒状体を得た。
圧縮強度は石炭灰Ｄ固化体が１０．５N ／mm2 で、石炭灰Ｆ固化体が６.５N ／mm2 となった。石炭灰Ｄによる粒状体は上層路盤材規格を満足し、環境庁告示４６号に基づいた溶出試験による有害重金属溶出量は基準値を満足した。石炭灰Ｆ固化体は混練水量不足のため、強度が低く、粒状体が上層路盤材規格を満足せず、環境庁告示４６号に基づいた溶出試験による有害重金属の一部が土壌環境基準を満足しなかった。
以上より、品質制御装置を組み込まないで、固化体を製造すると、多種灰に対応し、装置の安定運転ができず、さらに、安定した品質で、安全性が確保された固化体、粒状体を製造することができない。
【００３６】
【表８】
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【００３７】
比較例２
石炭灰Ａを用い、品質制御装置が組み込まれていない図１に示した装置にて、連続して固化体を製造した。固化体の製造方法は、石炭灰２８２kgに生石灰１０kg、排脱石膏８kgを添加し、３分間混合して混合粉体を製造した。その後、混合粉体に対して水を１分間で８０kg添加し、３分間混練を行い、混練物を得た。その後、低圧振動成形機で３００mm□×１００mm高さの成形体とし、５０℃で６時間蒸気養生した後、６０℃で３６時間蒸気養生を行って、固化体を製造し、破砕することによりクラッシャランＣ−３０相当の粒状体を得た。同じ操作を１０回繰り返し、表９に示した結果を得た。
石炭灰特性の変動などにより、装置の安定運転が困難で、製造した固化体の強度の変動幅が大きく、安定した品質で、安全性が確保された固化体の製造が困難であった。
【００３８】
【表９】
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【００３９】
比較例３
塩基度が比較的近いが、Ｒ2 Ｏ量が異なる石炭灰Ａ、Ｃ、Ｉを用い、品質制御装置が組み込まれていない図１に示した装置にて、固化体を製造した。固化体の製造方法は、石炭灰２８２kgに生石灰１０kg、排脱石膏８kgを添加し、３分間混合して混合粉体を製造した。その後、混合粉体に対して水を１分間で８０kg添加し、３分間混練を行い、混練物を得た。その後、低圧振動成形機で３００mm□×１００mm高さの成形体とし、５０℃で６時間蒸気養生した後、６０℃で３６時間蒸気養生を行って、固化体を製造し、破砕することによりクラッシャランＣ−３０相当の粒状体を得た。固化体の圧縮強度を表１０に示す。
短い期間での製造装置の安定運転は可能であったが、Ｒ2 Ｏ量の増大とともに固化体強度が低下しており、石炭灰Ｉ粒状体では、上層路盤材規格を満足せず、環境庁告示４６号による有害重金属の一部の溶出量が土壌環境基準を満足しなかった。
【００４０】
【表１０】
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【００４１】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、つぎのような効果を奏する。
（１）  炭種やボイラ運転条件などによって異なる石炭灰特性（塩基度、Ｒ2 Ｏ量など）によらず、装置の安定運転ができ、安定した品質で、安全性が確保された固化体を製造することができる。また、使用できる石炭灰が拡大される。
（２）  製造直後に所定品質と安全性が確保された固化体が得られるので、この固化体を破砕して直ちに使用することができる。
（３）  得られた固化体又は粒状固化体を貯蔵することができるので、工事規模、季節などによる需給状況の変化に対応できる。
（４）  得られた固化体の粒状体は、上層路盤材規格を満足し、路盤材、埋戻材、裏込材、盛土材などの建設資材、グラベルコンパクション、サンドコンパクションなどの地盤改良材、及び吸湿性を活用し、温室、家屋床下の調湿材などへの利用を図ることができる。
（５）  対象とする路盤材は市場規模が大きく、大量の石炭灰の利用技術とすることができる。また、得られた固化体を破砕した粒状固化体は、上記のように大量利用可能な製品であり、石炭灰の有効利用率拡大に貢献することができる。
（６）  従来の焼成方式の人工軽量骨材などと比較し、処理コストが安価であり、炭酸ガス発生がなく、環境負荷が小さい石炭灰利用技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態による石炭灰を原料とする固化体の品質制御装置の系統的概略構成図である。
【符号の説明】
１０  ボイラ
１２  集塵機
１４、６０  石炭灰サイロ
１６  石炭灰ホッパ
１８、２０、２２、２４  計量機
２６  混練機
２８  石灰ホッパ
３０  石膏ホッパ
３２  水タンク
３４、３６、３８、４０、４２、４４  排出機
４６、４８  水ポンプ
５０  成形機
５２  養生装置
５４  破砕機
５６  石炭灰空気輸送配管
５８  サイロ切替バルブ
６２  石炭灰自動採取分析装置
６４  品質制御装置
６６  混練機電動機
６８  電力計
７０  水分計
７２  貫入抵抗計
【図１】
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