CN103813989B

CN103813989B - 泥浆的脱水方法

Info

Publication number: CN103813989B
Application number: CN201280043423.0A
Authority: CN
Inventors: 西冈朝明; 石塚芳己; 山田昌广; 松尾靖史; 齐藤智己; 大森博昭; 中岛一平; 家崎克人
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2011-10-19
Filing date: 2012-06-13
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2032-06-13
Also published as: CN103813989A; JP5913348B2; JPWO2013057981A1; WO2013057981A1

Abstract

本发明提供一种简便地提高对显示出触变性的泥浆的输送等操作性的方法。本发明的方法是具有触变性区域的泥浆的脱水方法，包括将该泥浆利用加压过滤脱水至含水率小于流值为最低点的含水率的工序。

Description

泥浆的脱水方法

技术领域

本发明涉及一种含有粘土、沙子、湿式集尘工序中捕获的灰尘等微粉的工业废弃物、以及污泥等的泥浆的脱水方法。另外，本发明还涉及以该泥浆为原料制造工业原料的方法。

背景技术

一般来说，从削减废弃物、进而保全地球环境的观点考虑，将含有粘土、沙子、湿式集尘工序中捕获的灰尘等微粉的工业废弃物、以及污泥等泥浆再利用、或者回收而作为工业原料使用是十分重要的。但是，在这些泥浆当中有显示出触变性的泥浆。该情况下，由于泥浆的粘性随时间推移而升高，因此难以进行输送等操作，成为再利用或回收而作为工业原料使用时的障碍。

因此，在日本特开2000－160152号公报（专利文献1）中记载了如下内容：在泥水式盾构施工法、泥水式推进施工法、以及并用了泥水输送方式的土压式盾构施工法等泥水隧道挖掘施工法中，存在如下的问题，即，在将泥水长时间静置的情况下，泥水的粘性明显升高，为了再次恢复到低粘性的泥水，需要有长时间而且强力的搅拌装置，针对于此，通过向挖掘用泥水中单独添加低聚磷酸盐、或以特定的比例并用添加低聚磷酸盐和特定的不饱和羧酸聚合物盐，将泥水中的低聚磷酸盐维持为特定浓度，从而可以经济并且可靠地防止泥水粘度的升高。另外，还记载了由此还可以防止土沙分离装置、特别是离心分离机的分级性能的降低，可以有效地防止泥水比重的升高，并且可以提高挖掘效率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2000－160152号公报

发明内容

发明所要解决的问题

但是，日本特开2000－160152号公报（专利文献1）记载的方法是通过加入添加剂来抑制切削用泥水的触变性的方法，因此控制复杂，并且因加入添加剂而价格高，进而，由于是添加剂效果根据切削用泥水的pH等对象物质的不同而不同的化学处理方法，因此缺乏普遍性。

本发明是鉴于上述情况而创作的，其目的在于，提供一种利用与加入添加剂的方法不同的方法来简便地提高对于显示出触变性的泥浆的输送等操作性的方法。

用于解决问题的方案

本发明人为了解决上述问题反复进行了深入研究，结果发现，即使是显示出触变性的泥浆，也会因含水率而存在显现触变性的区域和不显现触变性的区域。另外，着眼于作为泥浆的流动性的指标的流值与含水率的关系，结果发现，随着泥浆的含水率降低流值逐渐变小，而当含水率降低到某个水平时，这次流值就会急剧升高。根据本发明人的研究结果可知，在含水率小于流值为最低点的含水率的区域中泥浆已经消失触变性而变为滤饼状，可以稳定地进行输送。本发明是以该发现为基础而完成的，通过以下内容来确定。

本发明在一个方面中，是一种方法，其是具有触变性区域的泥浆的脱水方法，包括将该泥浆利用加压过滤脱水至含水率小于流值为最低点的含水率的工序。

本发明的具有触变性区域的泥浆的脱水方法在一个实施方式中，当将流值为最低点的含水率设为a（％）时，脱水后的泥浆的含水率x（％）满足下式：a－5≤x＜a。

本发明的具有触变性区域的泥浆的脱水方法在另一个实施方式中，利用压滤机来进行加压过滤。

本发明的具有触变性区域的泥浆的脱水方法在再另一个实施方式中，在从借助所述加压过滤的脱水工序结束时到下一次的脱水工序开始前期间，实施滤布的清洗工序。

本发明的具有触变性区域的泥浆的脱水方法在再另一个实施方式中，所述泥浆含有消石灰。

本发明的具有触变性区域的泥浆的脱水方法在再另一个实施方式中，所述消石灰是电石炉的湿式集尘工序中捕集的灰尘中的消石灰。

本发明的具有触变性区域的泥浆的脱水方法在再另一个实施方式中，所述泥浆含有水滑石和/或碳成分。

本发明的具有触变性区域的泥浆的脱水方法在再另一个实施方式中，所述泥浆含有1～10质量％的水滑石和/或1～15质量％的碳成分。

本发明在另一个方面中，是通过实施上述记载的脱水方法来得到的滤饼。

本发明在再另一个方面中，是包括实施上述记载的脱水方法的工业原料的制造方法。

本发明的工业原料的制造方法在一个实施方式中，所述泥浆含有消石灰，所述工业原料是熟料的原料。

本发明在再另一个方面中，是一种熟料的制造方法，包括：在经过将利用上述制造方法得到的熟料的原料利用螺旋输送机输送的工序后，实施向烧成炉供给的工序。

本发明的熟料的制造方法在一个实施方式中，熟料是硫铝酸钙CSA（Calciumsulfoaluminate）或水泥的熟料。

发明的效果

根据本发明，即使不向泥浆中加入添加剂，也可以简便地提高对于显示出触变性的泥浆的输送等操作性。由此，可以有效地利用此前难以再利用或回收作为工业原料使用的含有粘土、沙子、湿式集尘工序中捕获的灰尘等微粉的工业废弃物、以及污泥等的泥浆。

附图说明

图1示出利用本发明将含有电石炉的湿式集尘工序中捕集的消石灰的泥浆脱水的方法的流程图的一例。

图2示出将经过本发明的脱水方法得到的消石灰滤饼向熟料烧成炉输送的方法的流程图的一例。

图3是示出电石炉的湿式集尘工序中捕集的消石灰的含水率与流值的关系的图。

图4是示出乙炔发生器中副生成的消石灰的含水率与流值的关系的图。

具体实施方式

本发明以具有触变性区域的泥浆为处理对象。即使在泥浆中含有粘土或从碳化钙制造用电炉中产生的灰尘等参与触变性的显现的成分的情况下，一般来说在含水率高的状态下也不会显现出触变性，随着含水率降低逐渐显现出触变性。由于难以进行某种物质是否具有触变性的严格的判定，因此在本发明中，将流值随着含水率的降低而降低的区域、且流值为150mm以下的区域定义为“触变性区域”。

作为具有触变性区域的泥浆的具体例，没有限定，但可以举出含有粘土、沙子、湿式集尘工序中捕获的灰尘等微粉的工业废弃物、以及污泥等的泥浆。作为典型例可以举出利用湿式集尘工序捕获从碳化钙制造用电炉中产生的灰尘而得到的泥浆（以下称作“电炉发生泥浆”。）。

电炉发生泥浆在一个实施方式中具有水滑石，典型地含有1～10质量％，更典型地含有2～8质量％，它被认为有助于触变性的显现。另外，该泥浆在一个实施方式中以石墨的形态含有碳成分，典型地含有1～15质量％，更典型地含有5～15质量％，它被认为有助于触变性的显现。

从碳化钙制造用电炉中大量地产生作为副产物的含有消石灰的灰尘，然而由于显示出触变性，因此没有利用用途，一般被废弃掉。由此，找出灰尘中所含的消石灰的利用方法是重要的。如果将该消石灰作为水泥原料来使用，则可以作为替代石灰石的石灰原料来使用，可以减少来自水泥窑的CO₂产生量，效用较大，然而由于具有触变性，因此当用水泥原料制造工序中的斗式提升机或螺旋输送机等输送机器输送时，会引起旋转机械的转矩升高、由向输送机上的附着造成的输送停止，从而难以不产生输送机器的故障地稳定输送，其大量使用受到阻碍。根据本发明，可以提供简便地提高对于如上所述的具有触变性区域的泥浆的输送等操作性的方法。

本发明人对于具有触变性区域的泥浆，着眼于流值与含水率的关系后发现，流值随着泥浆的含水率降低而逐渐变小，在流值为150mm以下的区域，泥浆已经是块状而一体性高，对输送机器施加很大的负荷。但是，发现当含水率降低到某个水平时，这次流值就会急剧升高。而且可知，通过使含水率小于流值为最低点的含水率，从而使触变性消失而变为滤饼状，可以稳定地进行输送。另外，从流值的测定原理上考虑，流值的下限为100mm。

因此，本发明的一个实施方式中，实施将具有触变性区域的泥浆利用加压过滤脱水至含水率小于流值为最低点的含水率的工序。流值是塑性流动性的指标，可以利用流动试验（JISR5201水泥的物理试验方法）求出。但是，由于过度地脱水会无谓地消耗能量，不够经济，因此当将流值为最低点的含水率设为a（％）时，优选以使脱水后的泥浆的含水率x（％）满足a－5≤x＜a的方式进行脱水，更优选以满足a－2≤x＜a的方式进行脱水。含水率以将在105℃下对泥浆进行干燥脱水时减量蒸发的水除以未减量的固体成分而得到的质量百分率定义（JISA1125骨材的含水率试验方法及基于含水率的表面水率的试验方法）。

脱水采用加压过滤是因为，利用真空过滤、减压过滤、加热干燥等其他的脱水方法难以使含水率充分地降低。作为加压过滤的方法，优选如下的压滤机：在过滤室内排放滤板，在其间夹持滤布，向其中压入污泥，进行过滤、脱水。另外，由于通过在从借助加压过滤的脱水工序结束时到下一次的脱水工序开始前期间，实施滤布的清洗，可以防止滤布的堵塞，因此可以进行持续的处理。另外，由于附着于滤布上的泥浆的成分析出而成为堵塞的原因，因此优选在滤布的清洗后不将滤布干燥，而是在水中浸渍等而保持湿润状态。作为此种方法，例如可以举出日本特开2001－25612号公报中记载的方法。

本发明的利用脱水方法脱水了的泥浆的触变性已经消失，变为滤饼状，输送也很容易，可以根据含有成分而用作各种工业原料。例如，将电炉发生泥浆脱水而得到的含有消石灰的滤饼可以用作熟料的制造原料。所谓熟料是将含有一种或两种以上的矿物的粉碎物烧成至其成分的一部分熔融（半融状态），将整体烧结为块状而得到的，对于其种类没有特别限制，但示例性地，可以举出硫铝酸钙CSA（Calciumsulfoaluminate）、以及水泥等熟料。硫铝酸钙典型的是作为化学组成具有CaO、CaSO₄、以及Al₂O₃，作为主要矿物含有CaO、CaSO₄、3CaO·3Al₂O₃·CaSO₄（被称作Yeelimite、或者Hauyne，是由CASNo.12005－25－3定义的化学物质）的反应生成物质。

图1中，示意性地示出将从碳化钙制造用电炉中排出的灰尘利用压滤机脱水前的一连串的工序。对于来自碳化钙制造用电炉101的含有灰尘的废气，利用喷雾塔、旋风洗尘器、文丘里洗尘器、以及泰森式洗涤机等湿式集尘装置102从废气中分离出灰尘，作为泥浆回收。该泥浆在沉降槽103中沉降，然后用增稠器104对其进行滞留搅拌后，向压滤机105供给而接受脱水，成为消石灰滤饼。从压滤机105中排出的滤液可以在沉降槽103中反复地再利用。

将利用本发明的脱水方法得到的滤饼通过破碎制成粉体，例如可以利用螺旋输送机或斗式提升机等进行干式输送。图2中，示意性地示出将消石灰滤饼干式输送后投入熟料烧成炉中时的工序例。如果将消石灰滤饼投入消石灰进料料斗201中，则经过螺旋输送机202及斗式提升机203而暂时地贮存在消石灰罐204中。其后，利用螺旋输送机205向原料粉碎干燥机206供给，在这里粉碎成规定的大小，干燥后，投入水泥窑等烧成炉207中。烧成炉的条件只要根据熟料的种类适当地调节即可，然而例如在对CSA进行烧成的情况下，在1100～1300℃左右的温度下进行烧成。

实施例

以下，对本发明的实施例进行说明，然而它们只是例示的目的，而并非意图限定本发明。

以下，示出实施例及比较例中使用的消石灰泥浆的由来。

（1）石灰成分

消石灰1：是电石炉的湿式集尘工序中捕获的灰尘。

消石灰2：是借助电石渣法的乙炔气体的制造工序中产生的副产消石灰。

表1中示出这些消石灰的组成及平均粒径。表中，化学成分利用JISR5202（水泥的化学分析法）测定。但是，固定碳利用JISM8812（煤类及焦炭类－工业分析方法）测定，CO₂利用JISR9011测定。含水率利用红外线水分仪（kett公司制型号FD610）依照JISA1125测定。Igloss为灼烧减量，利用土的灼烧减量试验方法（地盘工学会基准）JGS0221：2009测定。碳形态利用X射线衍射测定。水滑石使用X射线衍射Rietveld法“SIROQUANTVersion2.5”（Sietronics公司制）利用粉末X射线衍射根据衍射强度定量。平均粒径设为利用JISR1629（借助精细陶瓷原料的激光衍射散射法的粒径分布测定方法）测定的体积基准的累计百分率的50％直径。表中，F－C是指固定碳。

[表1-1]

[表1-2]

＜针对消石灰1的试验＞

对消石灰1的泥浆研究了利用压滤机脱水后的含水率与流值的关系，其结果是，得到图3所示的结果。根据图3可知，随着含水率从169％起慢慢地降低，流值降低，然而当低于67％时，流值急剧地升高。评价了各含水率下的消石灰1的泥浆的输送性（螺旋输送机的电流值），其结果是，在流值随着含水率的降低而降低的区域中，在流值从150mm以下到达最低点前显示出超过20A，而在含水率低于作为最低点的含水率的67％时，螺旋输送机的电流值急剧地降低，输送性明显提高。

使用消石灰1的泥浆在表2中记载的各条件下持续实施了压滤1周。

※1：消石灰1＋石灰石表示相对于消石灰1的泥浆100质量份加入网眼为2mm的筛子下的石灰石10质量份、使表观固体成分浓度为约2倍的向压滤机中的投入物。

※2：对于压滤机的形式，A是株式会社石垣制的“ISDNC－R型滤板外尺寸（纵长及横长）×室数：1500×25Lars滤机／全室同时开闭、全室单独滤布行进”，在脱水工序结束后将滤布水洗，具有在下一个脱水工序开始前的期间向滤室内注入水而将滤布浸渍在水中的功能。B是株式会社Makino制的“MAFS滤板外尺寸（纵长及横长）×室数：100×36自动压滤机”，不具有向滤室内注入水而将滤布浸渍在水中的功能。

※4：实验编号6中，在脱水后再利用干燥机“Satake公司制双轴式多目的干燥机SRA”，将脱水后的消石灰滤饼利用双轴螺旋输送机挤出，向螺杆侧板套内供给蒸汽，将表面温度设为200[℃]而进行干燥。

※5：输送工序中，利用自卸卡车将消石灰装入料斗中，利用螺旋加料器输送消石灰。此时，实验编号4～6中，通过混合含水率低的消石灰而使滤饼的含水率降低。

※6：将在输送工序中可以既没有螺杆轴的电机的过载、也没有设备故障地输送的情况设为○，将在输送工序中螺杆轴的电机的电流过载变动大、转矩大、引起电流异常、轴破损等设备故障而不能在1周期间进行输送的情况设为×。

将操作1周后的结果示于表2中。无法输送的实验例中示出此时的结果。

实验编号1中，直到试验结束时持续地脱水至含水率小于流值为最低点的含水率。输送工序中的输送也良好。

实验编号2中，虽然在操作开始时，脱水至含水率小于流值为最低点的含水率，输送也良好，然而由于使用了不具有向滤室内注入水而将滤布浸渍在水中的功能的压滤机，因此压滤机的性能慢慢地恶化，随着含水率升高而进入触变性区域，在试验途中变得无法输送。

实验编号3中，虽然相对于实验编号2升高了脱水前的固体成分浓度，然而与实验编号2同样地，压滤机的性能慢慢地恶化，随着含水率升高而进入触变性区域，在试验途中变得无法输送。

实验编号4中，通过在输送工序中混合低含水率的消石灰而降低滤饼的含水率，在这一点上与实验编号2不同。由于整体的含水率本身低，因此可以期待在输送上没有问题，然而与实验编号2同样地，压滤机的性能慢慢地恶化，含水率变高而进入触变性区域，在试验途中变得无法输送。虽然并非意图根据理论来限定本发明，然而可以认为，随着压滤机的脱水力降低，消石灰1进入触变性区域而变为了一体性高的块，因此即使加入含水率低的其他的消石灰也无法很好地进行混合，无法充分地排除其影响。

实验编号5中，通过升高脱水前的固体成分浓度，再在输送工序中混合低含水率的消石灰来降低滤饼的含水率，在这一点上与实验编号2不同。由于整体的含水率本身低，因此可以期待在输送上没有问题，然而与实验编号2同样地，压滤机的性能慢慢地恶化，含水率变高而进入触变性区域，在试验途中变得无法输送。

实验编号6中，相对于实验编号5，进行了在脱水后干燥的操作，然而由于消石灰1的含水率没有充分地降低，因此仍然伴随着压滤机的性能劣化，进入触变性区域，在试验途中变得无法输送。

[表2]

＜针对消石灰2的试验＞

对消石灰2的泥浆研究了利用压滤机脱水时的含水率与流值的关系，其结果是，得到图4所示的结果。根据图4可知，随着含水率从80％起慢慢地降低，流值降低，在含水率为40％的附近流值达到最低点（约161mm），流值慢慢地升高。各含水率下的消石灰2的泥浆无论是何种含水率下都没有显示出触变性。另外，无论含水率如何，都可以进行借助螺旋加料器的输送。

符号的说明

101碳化钙制造用电炉

102湿式集尘装置

103沉降槽

104增稠器

105压滤机

201消石灰进料料斗

202螺旋输送机

203斗式提升机

204消石灰罐

205螺旋输送机

206原料粉碎干燥机

207烧成炉

Claims

1.一种方法，其是具有作为流值随着含水率的降低而降低的区域且流值为150mm以下的区域的触变性区域的泥浆的脱水方法，包括将该泥浆利用加压过滤而脱水至含水率小于流值为最低点的含水率的工序，

其中，当将流值为最低点的含水率设为a(％)时，脱水后的泥浆的含水率x(％)满足下式：a－5≤x＜a。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

利用压滤机进行加压过滤。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，

在从借助所述加压过滤的脱水工序结束时到下一次脱水工序开始前的期间，实施滤布的清洗工序。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，

所述泥浆含有消石灰。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，

所述消石灰是电石炉的湿式集尘工序中捕集的灰尘中的消石灰。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，

所述泥浆含有水滑石和/或碳成分。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，

所述泥浆含有1～10质量％的水滑石和/或1～15质量％的碳成分。

8.一种滤饼，通过实施权利要求1～7中任一项所述的脱水方法来得到。

9.一种工业原料的制造方法，包括实施权利要求1～7中任一项所述的脱水方法。

10.根据权利要求9所述的制造方法，其中，

所述泥浆含有消石灰，所述工业原料为熟料的原料。

11.一种熟料的制造方法，包括：在经过将利用权利要求10所述的方法得到的熟料的原料利用螺旋输送机输送的工序后，实施向烧成炉供给的工序。

12.根据权利要求11所述的熟料的制造方法，其中，

熟料为硫铝酸钙CSA或水泥的熟料。