JP7183251B2 - フライアッシュの改質方法 - Google Patents
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Description
未燃カーボンを含むフライアッシュ原粉を780~1000℃の温度に加熱して該フライアッシュ原粉に含まれる未燃カーボン量を低減させる加熱工程;
前記加熱工程で得られた未燃カーボン量が低減された熱処理フライアッシュを冷却分級装置に導入して細粉と粗粉とに分離する冷却分級工程;
を含み、
前記冷却分級工程において使用される冷却分級装置は、下方から分級用気流を導入し、該装置内に導入された冷却分級用気流を上方から排出する基本構造を有しており、
前記冷却分級装置内に投入された前記熱処理フライアッシュを、前記冷却分級用気流と接触させ、該熱処理フライアッシュに含まれる細粉を上昇させて装置外に排出させ且つ該熱処理フライアッシュに含まれる粗粒を装置内に滞留させることにより、細粉と粗粒との分離及び冷却とを行い、
前記冷却分級装置から排出された前記細粉は、集塵装置を用いて回収し、前記粗粒は、該冷却分級装置から回収することを特徴とするフライアッシュの改質方法が提供される。
(1)前記冷却分級装置内での分級を、散水下で行うこと。
(2)前記加熱工程により、未燃カーボン量を3質量%未満に低減させること。
(3)前記加熱工程での加熱を、未燃カーボン量が低減された熱処理フライアッシュ中に含まれる最大直径が150μm以上の塊状粒子の含有量が50質量%を超えないように行うこと。
(4)前記冷却分級工程において、分級により得られる前記細粉の45μmふるい残分が34質量%以下となるように分級点を設定すること。
(5)前記冷却分級工程において、分級により得られる粗粒は、45μmふるい残分が34質量%以下となるまで粉砕すること。
(6)前記集塵装置から回収された細粉と、前記粗粒を粉砕して得られた粉砕粉末とを混合すること。
上述した改質処理に供するフライアッシュ原粉は、石炭火力発電所などの石炭を燃焼する設備において発生する一般的なフライアッシュである。かかるフライアッシュ原粉は、石炭や、石炭以外の燃料、その他可燃系廃棄物が混焼されて発生したフライアッシュであってもよい。
また、このフライアッシュ原粉に含まれる粒子の最大直径は、通常、150μmよりも小さく、100μm以上である。
本発明は、特に、未燃カーボン量が3質量%を超えるフライアッシュ、特に5質量%を超えるフライアッシュの改質に適用される。
上記のフライアッシュ原粉は、加熱装置1に導入され、加熱によって、未燃カーボンを燃焼させて、その量を低減させる。例えば、加熱後の未燃カーボン量が通常3質量%未満、好ましくは1質量%以下、特に好ましくは0.1質量%以下となるように加熱が行われる。
(a)燃焼させて発生したCO2・COガスを赤外線検出する方法;
(b)強熱減量を測定し、該強熱原料から未燃カーボン量を推定する方法;
(c)メチレンブルー吸着量に基づいて算出する方法;
(d)密かさ比重試験による方法;
(e)マイクロ波を照射して未燃カーボン量を推定する方法;
従って、適宜サンプリングして、上記の方法により、加熱装置1に導入されるフライアッシュ原粉及び加熱装置1の出口部分で加熱されたフライアッシュ(改質フライアッシュ)の未燃カーボン量を測定し、これらの測定値に基づいて、加熱温度や加熱時間が設定される。
尚、加熱温度が上記範囲よりも低温である場合には、未燃カーボン量が所定の範囲まで低減するのに長時間要し、効率が低下する。また、上記温度よりも高温に加熱すると、フライアッシュの粒子同士の融着が極端に大きな塊状物となり、配管等での詰まりが生じたり、加熱装置1の壁面に融着するなどの不都合を生じてしまう。また、フライアッシュの化学的変質が進み、混合材として使用しがたくなることもある。
本発明では、上記のような加熱によって未燃カーボン量が低減された熱処理フライアッシュを、高温の状態で冷却分級装置3に導入する。即ち、加熱装置1から出た改質フライアッシュの塊状物は、細粉を含んだまま、配管内等での自然冷却はされるものの、高温状態のまま、冷却分級装置3に導入され、細粉と粗粒とに分級される。即ち、熱処理フライアッシュは加熱保持されているわけではないので、冷却分級装置3までの配管内で数十℃~300℃程度の温度降下を生じるが、少なくとも300℃以上の高温に保持されており、このような高温状態のまま、この冷却分級装置3で、塊状物に含まれる細粉と粗粒(粒径の大きき塊状粒子を含む)とに分離し、同時に、細粉及び粗粒の冷却を行うわけである。換言すれば、熱処理フライアッシュは後述するような冷却されにくい粗粒を含むため、自然冷却で300℃を下回る温度となるには極めて長い時間が必要であり、本発明においては、このような低温になるのを待たずに、冷えにくい粗粒を分離しながら重点的に冷却するものである。加熱装置1から冷却分級装置3への輸送効率を高くすると、上記温度低下は起きにくくなる。その観点から、冷却分級装置3に導入される時点での熱処理フライアッシュの温度が、好ましくは400℃以上、より好ましくは500℃以上、特に好ましくは550℃以上であるような効率で輸送する。
分級せずに冷却を先に行うと、加熱装置1から排出された熱処理フライアッシュは、比表面積の大きい細粉と比表面積の小さい塊状粒子が共存しているため、全体を所定温度まで冷却しようとすると、一部の冷えにくい塊状粒子が冷め切るまで全体を冷却しつづける必要があり、冷却効率が悪く、冷却に著しく長時間かかってしまう。即ち、本発明では、冷却効率の悪い塊状粒子を多く含む粗粒と、比表面積が大きくて冷却効率の良好な細粉とを分離しながら、粗粒を重点的に冷却することにより、効率よく、冷却を行うことができる。
ところで、上記の分散板19は、多数の小さな孔が多数均一に分布しているものであり、この分散板19を通って、偏流せずに上昇気流Zが導入されることとなる。
例えば、機械搬送式の冷却装置では、細粒と粗粒とが入り混じった状態で冷却しようとすると、冷却されにくい粗粒に合わせた条件を用いなければならない。しかしながら、上記のような冷却分級装置3では、径の小さい細粉は装置3内の上層部に移動して比較的短時間で装置3外に排出され、径が大きい粗粒は、粒子は装置3内の下層部へ移動して比較的長時間装置内に滞在した後に排出されるため、細粉の冷却と粗粒の冷却とに必要なだけの冷却時間を容易に確保することができ、効率よく冷却を行うことができる。
また、機械搬送式の冷却装置の多くは間接冷却であるため、冷却効率が悪く、伝熱面積を多くするために、装置が大型化してしまう。しかるに、本発明で使用する冷却分級装置3は、冷却効率の高い直接冷却であり、しかも装置内に一様に気流Zを導入して粒子を流動化することにより、粒子と気体との接触面積が大きくなるため、装置の小型化を図ることができる。
さらに、上記の装置3では、冷却と同時に分級を行うことで、フライアッシュの改質工程を簡素化することができる。
上記冷却により、回収されるフライアッシュの温度を200℃以下、好ましくは150℃以下、特に好ましくは100℃以下にする。
尚、上記のメディアン径D50は、例えばレーザー回折式粒度分布計よって測定される。
冷却分級装置3での分級により分離され且つ冷却されているフライアッシュの細粉は、熱処理によって未燃カーボン量が低減された改質フライアッシュであり、集塵装置5により回収される。
このような細粉の回収に用いる集塵装置5としては、電気集塵機、バグフィルター、サイクロン等の工業的に使用されるものであれば特に問題ない。集塵装置5で回収された細粉は、そのまま混合材として使用することが可能である。
上記の冷却分級装置3内でのオーバーフローによって該装置3から取り出された粗粒は、そのままセメントクリンカー製造原料等の用途に使用することも可能であるが、セメントやコンクリートの混合材として使用するためには、粉砕する必要がある。粒径が著しく粗大であり、しかも数cm~十数cmを超えるような巨大な塊状粒子を含んでいる場合が多いからである。このため、前述した細粉と同様、45μmふるい残分が34質量%以下、特に20質量%以下となるまで粉砕する。このとき、粉砕後のメディアン径D50は30μm以下、特に20μm以下となっていることが好ましい。
集塵装置5から回収された細粉や、粉砕装置から回収された粗粒の粉砕物は、何れも改質フライアッシュとして、そのままセメントやコンクリートの混合材として使用することもできるが、未燃カーボン量が大幅に減じられている改質フライアッシュの品質の均一性という点で、両者を混合装置9に導入して混合して製品とすることが好ましい。
3:冷却分級装置
5:集塵装置
7:粉砕装置
9:混合装置
11:気体導入口
13:原料投入口
15:細粉取出口
17:粗粒取出口
19:分散板
21:散水ノズル
Claims (7)
- 未燃カーボンを含むフライアッシュ原粉を780~1000℃の温度に加熱して該フライアッシュ原粉に含まれる未燃カーボン量を低減させる加熱工程;
前記加熱工程で得られた未燃カーボン量が低減された熱処理フライアッシュを冷却分級装置に導入して細粉と粗粉とに分離する冷却分級工程;
を含み、
前記冷却分級工程において使用される冷却分級装置は、下方から分級用気流を導入し、該装置内に導入された冷却分級用気流を上方から排出する基本構造を有しており、
前記冷却分級装置内に投入された前記熱処理フライアッシュを、前記冷却分級用気流と接触させ、該熱処理フライアッシュに含まれる細粉を上昇させて装置外に排出させ且つ該熱処理フライアッシュに含まれる粗粒を装置内に滞留させることにより、細粉と粗粒との分離及び冷却とを行い、
前記冷却分級装置から排出された前記細粉は、集塵装置を用いて回収し、前記粗粒は、該冷却分級装置から回収することを特徴とするフライアッシュの改質方法。 - 前記冷却分級装置内での分級を、散水下で行う請求項1に記載のフライアッシュの改質方法。
- 前記加熱工程により、未燃カーボン量を3質量%未満に低減させる、請求項1に記載のフライアッシュの改質方法。
- 前記加熱工程での加熱を、未燃カーボン量が低減された熱処理フライアッシュ中に含まれる最大直径が150μm以上の塊状粒子の含有量が50質量%を超えないように行う、請求項3に記載のフライアッシュの改質方法。
- 前記冷却分級工程において、分級により得られる前記細粉の45μmふるい残分が34質量%以下となるように分級点を設定する請求項1に記載のフライアッシュの改質方法。
- 前記冷却分級工程において、分級により得られる粗粒は、45μmふるい残分が34質量%以下となるまで粉砕する請求項5に記載のフライアッシュの改質方法。
- 前記集塵装置から回収された細粉と、前記粗粒を粉砕して得られた粉砕粉末とを混合する、請求項6に記載のフライアッシュの改質方法。
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