JP2625218B2 - 石炭灰造粒物の焼成方法 - Google Patents
石炭灰造粒物の焼成方法Info
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
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- C04B18/027—Lightweight materials
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- Materials Engineering (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は石炭灰造粒物の焼成方法に関し、特に石炭焚
き火力発電設備等から発生する石炭灰を有効に利用する
ための人工軽量骨材の製造方法に有利に適用しうる同方
法に関する。
き火力発電設備等から発生する石炭灰を有効に利用する
ための人工軽量骨材の製造方法に有利に適用しうる同方
法に関する。
石炭灰を原料とする人工軽量骨材は、通常石炭灰に粘
土等のバインダーと水を添加混合して、粒径５〜25mmφ
に造粒後、石炭灰中の未燃カーボンの自燃作用により10
00〜1200℃の焼成温度で焼成して製造される。
土等のバインダーと水を添加混合して、粒径５〜25mmφ
に造粒後、石炭灰中の未燃カーボンの自燃作用により10
00〜1200℃の焼成温度で焼成して製造される。
人工軽量骨材は主として構造用軽量コンクリートの粗
骨材（粒径５〜25mmφ）、細骨材（粒径0.15〜5mmφ）
に利用されるので、現在汎用的に使用されている人工軽
量骨材はJIS＊Ａ＊5002の規格を満たさなければならな
い。使用量が多い粗骨材（種類Ｍ）の品質として、JIS
規格を遵守する上で重要なのは、絶乾比重1.0〜1.5、強
熱減量１％以下であるが、これ以外にもコンクリート施
工時のワーカビリティ向上の観点から高強度、低吸水性
が要求される。従って良質の人工軽量骨材製造に当って
は、上記特性を賦与させる製造技術の確立が必須であ
る。
骨材（粒径５〜25mmφ）、細骨材（粒径0.15〜5mmφ）
に利用されるので、現在汎用的に使用されている人工軽
量骨材はJIS＊Ａ＊5002の規格を満たさなければならな
い。使用量が多い粗骨材（種類Ｍ）の品質として、JIS
規格を遵守する上で重要なのは、絶乾比重1.0〜1.5、強
熱減量１％以下であるが、これ以外にもコンクリート施
工時のワーカビリティ向上の観点から高強度、低吸水性
が要求される。従って良質の人工軽量骨材製造に当って
は、上記特性を賦与させる製造技術の確立が必須であ
る。
石炭灰造粒物は乾燥、予熱、着火、焼成、冷却の工程
を経て人工軽量骨材となるが、製品の良否を決めるのは
焼成工程である。この焼成工程では着火した石炭灰造粒
物に含まれる未燃カーボンと空気中の酸素との燃焼反応
で焼結させるが、酸素濃度を石炭灰中の未燃カーボン量
（炭分量）に対応させて制御しないと、最適な燃焼温度
の維持が困難となり、良質の人工軽量骨材を取得できな
い。
を経て人工軽量骨材となるが、製品の良否を決めるのは
焼成工程である。この焼成工程では着火した石炭灰造粒
物に含まれる未燃カーボンと空気中の酸素との燃焼反応
で焼結させるが、酸素濃度を石炭灰中の未燃カーボン量
（炭分量）に対応させて制御しないと、最適な燃焼温度
の維持が困難となり、良質の人工軽量骨材を取得できな
い。
石炭灰中の炭分量と燃焼用供給ガスのO2濃度との関係
を第３図に示す。石炭灰造粒物の自燃作用による焼結固
化に必要な炭分量は４％以上であるが、炭分量４％以上
で空気（O2＝21％）燃焼すると、急激な燃焼反応の進行
により、造粒物の表面が溶融するので、冷却後に造粒物
同士が融着固化（塊状物の生成）すると共に、造粒物内
部の炭分量がJIS規格の強熱減量１％以下にならない前
に造粒物表面がガラス質化して燃焼反応が停止するの
で、良質の人工軽量材を高収率で得るには、石炭灰の炭
分量に見合う燃焼用供給ガスのO2濃度調整による焼成温
度の適度な調節が重要となる。また燃焼反応に必要なO2
濃度以下で燃焼を継続すると、焼成物は適正温度以下と
なり未焼成品が発生する。従って良質の人工軽量骨材を
高収率で製造するには、石炭灰性状（炭分量、組成）に
応じて燃焼用供給ガスのO2濃度が第３図の適正域に入る
ように調節して、造粒物の充填層温度が適正温度域で安
定するようにしなければならない。従来この温度制御は
石炭灰の炭分含有量を測定して燃焼用供給ガスのO2濃度
を決めていた。
を第３図に示す。石炭灰造粒物の自燃作用による焼結固
化に必要な炭分量は４％以上であるが、炭分量４％以上
で空気（O2＝21％）燃焼すると、急激な燃焼反応の進行
により、造粒物の表面が溶融するので、冷却後に造粒物
同士が融着固化（塊状物の生成）すると共に、造粒物内
部の炭分量がJIS規格の強熱減量１％以下にならない前
に造粒物表面がガラス質化して燃焼反応が停止するの
で、良質の人工軽量材を高収率で得るには、石炭灰の炭
分量に見合う燃焼用供給ガスのO2濃度調整による焼成温
度の適度な調節が重要となる。また燃焼反応に必要なO2
濃度以下で燃焼を継続すると、焼成物は適正温度以下と
なり未焼成品が発生する。従って良質の人工軽量骨材を
高収率で製造するには、石炭灰性状（炭分量、組成）に
応じて燃焼用供給ガスのO2濃度が第３図の適正域に入る
ように調節して、造粒物の充填層温度が適正温度域で安
定するようにしなければならない。従来この温度制御は
石炭灰の炭分含有量を測定して燃焼用供給ガスのO2濃度
を決めていた。
通常の石炭灰の主成分はSiO2:34〜60％、Al2O3:17〜3
1％、Fe2O3:2〜25％、CaO:0.5〜10％、MgO:1〜５％であ
り、少量成分としてP2O5，TiO2,MnO,BaO,K2O，Na2Oなど
がある。これらの化学成分の範囲は石炭灰の種類によっ
て変化するので、燃焼用供給ガスのO2濃度を炭分量だけ
で規定すると、高品質の人工軽量骨材を高収率で製造で
きない場合がある。これは石炭灰性状の変動によるため
と考えられており、特にFe2O3,CaO含有量変動の影響が
大きい。石炭灰造粒物の焼成温度は通常1100〜1200℃で
あるが、C3A（ＣはCaO,AはAl2O3）は1050℃以上で、C4A
F（ＣはCaO,AはAl2O3,FはFe2O3）は1160℃以上で液相と
なり、これら以外にもこの温度領域で種々の結合物を形
成していると考えられる。また灰分の融点はSiO2−Al2O
3系では1250〜1500℃であるが、CaO−SiO2−Al2O3系で
は1100〜1250℃となり、CaO共存は融点を下げる効果が
あるといえる。
1％、Fe2O3:2〜25％、CaO:0.5〜10％、MgO:1〜５％であ
り、少量成分としてP2O5，TiO2,MnO,BaO,K2O，Na2Oなど
がある。これらの化学成分の範囲は石炭灰の種類によっ
て変化するので、燃焼用供給ガスのO2濃度を炭分量だけ
で規定すると、高品質の人工軽量骨材を高収率で製造で
きない場合がある。これは石炭灰性状の変動によるため
と考えられており、特にFe2O3,CaO含有量変動の影響が
大きい。石炭灰造粒物の焼成温度は通常1100〜1200℃で
あるが、C3A（ＣはCaO,AはAl2O3）は1050℃以上で、C4A
F（ＣはCaO,AはAl2O3,FはFe2O3）は1160℃以上で液相と
なり、これら以外にもこの温度領域で種々の結合物を形
成していると考えられる。また灰分の融点はSiO2−Al2O
3系では1250〜1500℃であるが、CaO−SiO2−Al2O3系で
は1100〜1250℃となり、CaO共存は融点を下げる効果が
あるといえる。
本発明は上述した技術的問題に鑑み、高品質の人工軽
量骨材を高収率で製造することのできる石炭灰造粒物の
焼成方法を提供しようとするものである。
量骨材を高収率で製造することのできる石炭灰造粒物の
焼成方法を提供しようとするものである。
本発明は炭分を含む石炭灰造粒物を大気と隔絶した焼
成炉の移動グレード上に積層し、該層内を上方から下方
に通過する酸素含有ガスとの燃焼作用により人工軽量骨
材を製造する石炭灰造粒物の焼成方法において、該造粒
物の焼成品である人工軽量骨材の吸水性能から下限焼成
温度を、該人工軽量骨材の含有未燃カーボン量（強熱減
量）から上限焼成温度を設定して焼成する石炭灰造粒物
の焼成方法である。
成炉の移動グレード上に積層し、該層内を上方から下方
に通過する酸素含有ガスとの燃焼作用により人工軽量骨
材を製造する石炭灰造粒物の焼成方法において、該造粒
物の焼成品である人工軽量骨材の吸水性能から下限焼成
温度を、該人工軽量骨材の含有未燃カーボン量（強熱減
量）から上限焼成温度を設定して焼成する石炭灰造粒物
の焼成方法である。
石炭灰造粒物を該造粒物の溶融温度以下で焼成して得
られる人工軽量骨材の性状のうち、JIS規格で規定され
ている絶乾比重、含有未燃カーボン量（強熱減量）と、
軽量コンクリート施工の観点から重視される吸水率を測
定して、該造粒物固有の最適焼成温度域を的確に把握す
ることにより、焼成温度の管理、即ち燃焼用供給ガスの
O2濃度制御が容易になるので、高品質の人工軽量材をよ
り高収率で製造することができる。
られる人工軽量骨材の性状のうち、JIS規格で規定され
ている絶乾比重、含有未燃カーボン量（強熱減量）と、
軽量コンクリート施工の観点から重視される吸水率を測
定して、該造粒物固有の最適焼成温度域を的確に把握す
ることにより、焼成温度の管理、即ち燃焼用供給ガスの
O2濃度制御が容易になるので、高品質の人工軽量材をよ
り高収率で製造することができる。
本発明に係る人工軽量骨材製造装置の一例を第２図に
示す。第２図において、石炭焚き発電所等から排出され
る石炭灰を貯蔵するホッパ２と該石炭灰に混合させる水
を貯蔵するタンク１及び造粒性、品質改善用のバインダ
（粘土、ベントナイト等）を貯蔵するホッパ３から所定
量を湿式混練機４に供給する。この湿式混練機４で混練
された混練物はパン型造粒機５で粒径５〜25mmに成形造
粒され、焼成炉７のペレット投入用ホッパ６を経由して
焼成炉７の移動グレート（格子状炉床）７′上に投入さ
れる。床敷ペレット投入用ホッパ６′は、移動グレート
７′を保護するために床面と側面に焼成済みのペレット
（粒径５〜25mm）を供給するものである。
示す。第２図において、石炭焚き発電所等から排出され
る石炭灰を貯蔵するホッパ２と該石炭灰に混合させる水
を貯蔵するタンク１及び造粒性、品質改善用のバインダ
（粘土、ベントナイト等）を貯蔵するホッパ３から所定
量を湿式混練機４に供給する。この湿式混練機４で混練
された混練物はパン型造粒機５で粒径５〜25mmに成形造
粒され、焼成炉７のペレット投入用ホッパ６を経由して
焼成炉７の移動グレート（格子状炉床）７′上に投入さ
れる。床敷ペレット投入用ホッパ６′は、移動グレート
７′を保護するために床面と側面に焼成済みのペレット
（粒径５〜25mm）を供給するものである。
この焼成炉７は密閉型で、グレート７′下部の吸引ボ
ックス８からブロワ９で吸引された排ガスが仕切板12か
ら上流側では、上記ペレット層の上方から下方へ吹込ま
れるように供給されて循環され、該仕切板12の下流側で
は、上記ペレット層の下方から上方へ吹込まれるように
供給され、煙突を経て排出される。
ックス８からブロワ９で吸引された排ガスが仕切板12か
ら上流側では、上記ペレット層の上方から下方へ吹込ま
れるように供給されて循環され、該仕切板12の下流側で
は、上記ペレット層の下方から上方へ吹込まれるように
供給され、煙突を経て排出される。
焼成炉７において、グレート７′上のペレットは仕切
板13の上流域で先ず乾燥、予熱され、次いで着火装置10
で着火（生ペレットを900〜1100℃で３〜４分間無酸素
雰囲気で加熱後、直ちに矢印14で示した空気導入手段で
空気を導入して着火）され、空気と石炭灰に含まれる灰
素により自燃し、石炭灰の溶融温度以下（通常1050〜11
50℃）まで昇温し、この温度で所定時間焼成させた後、
仕切板12の下流の冷却ゾーンに移動する。冷却された焼
成済みペレットは系外に排出され、解砕機15で解砕され
た後、篩分されて製品の人工軽量骨材が得られる。
板13の上流域で先ず乾燥、予熱され、次いで着火装置10
で着火（生ペレットを900〜1100℃で３〜４分間無酸素
雰囲気で加熱後、直ちに矢印14で示した空気導入手段で
空気を導入して着火）され、空気と石炭灰に含まれる灰
素により自燃し、石炭灰の溶融温度以下（通常1050〜11
50℃）まで昇温し、この温度で所定時間焼成させた後、
仕切板12の下流の冷却ゾーンに移動する。冷却された焼
成済みペレットは系外に排出され、解砕機15で解砕され
た後、篩分されて製品の人工軽量骨材が得られる。
このようにして製造される人工軽量骨材の品質と収率
を向上させるには、石炭灰性状に見合った焼成条件の最
適化が重要となる。
を向上させるには、石炭灰性状に見合った焼成条件の最
適化が重要となる。
いま性状の異なる石炭灰２種（性状は下表参照）を原
料として製造された人工軽量骨材の絶乾比重、強熱減
量、吸水率、及び圧壊強度を測定した。第１図はこの測
定結果である。
料として製造された人工軽量骨材の絶乾比重、強熱減
量、吸水率、及び圧壊強度を測定した。第１図はこの測
定結果である。
人工軽量骨材はJIS A 5002を満足する必要があり、こ
のうち絶乾比重は粗骨材（種類Ｍ）で1.0以上、1.5未
満、強熱減量１％以下を守る必要がある。第１図で、絶
乾比重はＡ灰、Ｂ灰とも全ての焼成温度域でJIS規格を
満足しており、問題ないが、強熱減量、すなわち未燃カ
ーボン量は焼成温度の上昇と共に増加しており、1205℃
が焼成可能な上限温度となる。高温になる程強熱減量が
増加するのは、石炭灰の溶融温度あるいはそれ以上にな
るとペレットの表層が溶融してガラス質となり、ペレッ
ト内部の残存カーボンの燃焼に必要な酸素ガスが入りに
くくなるためである。
のうち絶乾比重は粗骨材（種類Ｍ）で1.0以上、1.5未
満、強熱減量１％以下を守る必要がある。第１図で、絶
乾比重はＡ灰、Ｂ灰とも全ての焼成温度域でJIS規格を
満足しており、問題ないが、強熱減量、すなわち未燃カ
ーボン量は焼成温度の上昇と共に増加しており、1205℃
が焼成可能な上限温度となる。高温になる程強熱減量が
増加するのは、石炭灰の溶融温度あるいはそれ以上にな
るとペレットの表層が溶融してガラス質となり、ペレッ
ト内部の残存カーボンの燃焼に必要な酸素ガスが入りに
くくなるためである。
一方人工軽量骨材を軽量コンクリート用骨材として使
用する場合、コンクリート調合後施工する迄、コンクリ
ートの流動性は安定している方が好ましく、人工軽量骨
材自体の吸水性能を飽和しておくためのプレウエッチン
グが通常実施されている。この観点からペレットの吸水
率は低い程好ましく、Ａ灰を原料とするペレットでは11
25℃、Ｂ灰を原料とするペレットでは1160℃が焼成可能
な下限温度となる（但し吸水率は最大15％である。） 圧壊強度はペレットの形状、粒子径で誤差を生じやす
く、軽量コンクリートのかたまりとして評価されるべき
であり、焼成温度を決定する時は参考値にとどめるべき
であるが、吸水率と密接な相関性があり、焼成可能な下
限温度は吸水率を指標にする場合と同様であることが判
る。
用する場合、コンクリート調合後施工する迄、コンクリ
ートの流動性は安定している方が好ましく、人工軽量骨
材自体の吸水性能を飽和しておくためのプレウエッチン
グが通常実施されている。この観点からペレットの吸水
率は低い程好ましく、Ａ灰を原料とするペレットでは11
25℃、Ｂ灰を原料とするペレットでは1160℃が焼成可能
な下限温度となる（但し吸水率は最大15％である。） 圧壊強度はペレットの形状、粒子径で誤差を生じやす
く、軽量コンクリートのかたまりとして評価されるべき
であり、焼成温度を決定する時は参考値にとどめるべき
であるが、吸水率と密接な相関性があり、焼成可能な下
限温度は吸水率を指標にする場合と同様であることが判
る。
以上のように焼成済みペレット（人工軽量骨材）の品
質としてJIS A 5002に規定されている絶乾比重、強熱減
量に合せて吸水率、圧壊強度の測定結果を焼成条件、特
に焼成温度域の決定に反映させることで、より良質の人
工軽量骨材を高収率で製造することが可能となる。
質としてJIS A 5002に規定されている絶乾比重、強熱減
量に合せて吸水率、圧壊強度の測定結果を焼成条件、特
に焼成温度域の決定に反映させることで、より良質の人
工軽量骨材を高収率で製造することが可能となる。
以上、説明したように、本発明は良質の人工軽量骨材
を高収率で製造するために、製品の性状（絶乾比重、強
熱減量、吸水率、圧壊強度）を石炭灰造粒物の焼成温度
決定の指針とするものである。
を高収率で製造するために、製品の性状（絶乾比重、強
熱減量、吸水率、圧壊強度）を石炭灰造粒物の焼成温度
決定の指針とするものである。
以上説明した本発明方法によれば、石炭灰を原料とし
て人工軽量骨材を製造するに当り、得られる該人工軽量
骨材の性状を的確に把握し、焼成温度の設定にフィード
バックするので、製品収率向上が可能となり、経済的な
石炭灰を原料とする人工軽量骨材製造方法を達成でき
る。
て人工軽量骨材を製造するに当り、得られる該人工軽量
骨材の性状を的確に把握し、焼成温度の設定にフィード
バックするので、製品収率向上が可能となり、経済的な
石炭灰を原料とする人工軽量骨材製造方法を達成でき
る。
第１図は、本発明の実施例に係る石炭灰造粒物２種の焼
成温度と製品性状の関係を示す図表、第２図は本発明を
実施するための人工軽量骨材製造装置の一実施例の概略
図、第３図は石炭灰中の炭分量と燃焼用供給ガスのO2濃
度との関係を示す図表である。
成温度と製品性状の関係を示す図表、第２図は本発明を
実施するための人工軽量骨材製造装置の一実施例の概略
図、第３図は石炭灰中の炭分量と燃焼用供給ガスのO2濃
度との関係を示す図表である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大竹 武 茨城県筑波郡谷田部町東１丁目１番地 通商産業省工業技術院化学技術研究所内 (72)発明者 藤原 邦久 広島県広島市西区観音新町４丁目６番22 号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 板野 重夫 広島県広島市西区観音新町４丁目６番22 号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 貝 敏夫 広島県広島市西区観音新町４丁目６番22 号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 世良 俊邦 東京都千代田区丸の内２丁目５番１号 三菱重工業株式会社内 審査官 鈴木 紀子
Claims (1)
- 【請求項１】炭分を含む石炭灰造粒物を大気と隔絶した
焼成炉の移動グレード上に積層し、該層内を上方から下
方に通過する酸素含有ガスとの燃焼作用により人工軽量
骨材を製造する石炭灰造粒物の焼成方法において、該造
粒物の焼成品である人工軽量骨材の吸水性能から下限焼
成温度を、該人工軽量骨材の含有未燃カーボン量から上
限焼成温度を設定して焼成することを特徴とする石炭灰
造粒物の焼成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1268207A JP2625218B2 (ja) | 1989-10-17 | 1989-10-17 | 石炭灰造粒物の焼成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1268207A JP2625218B2 (ja) | 1989-10-17 | 1989-10-17 | 石炭灰造粒物の焼成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03131552A JPH03131552A (ja) | 1991-06-05 |
| JP2625218B2 true JP2625218B2 (ja) | 1997-07-02 |
Family
ID=17455410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1268207A Expired - Lifetime JP2625218B2 (ja) | 1989-10-17 | 1989-10-17 | 石炭灰造粒物の焼成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2625218B2 (ja) |
-
1989
- 1989-10-17 JP JP1268207A patent/JP2625218B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03131552A (ja) | 1991-06-05 |
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