JPH0217228B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、石炭燃焼時に排出される石炭灰の安
定化方法、詳しくは石炭灰に、塩化鉄処理また
は／および硫酸鉄処理と、常圧水蒸気処理とを組
み合わせた処理を施し、また石炭灰にアルカリ物
質が多い際には、イオウもしくは硫化物の添加ま
たは炭酸ガス処理を付加する石炭灰の安定化方法
に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、我国においては、フライアツシユの約20
％はセメント混和材、セメント原料などに再利用
されており、残りは埋立地などに処分されてい
る。しかしながら、従来の方式による再利用だけ
では、将来発生するであろう膨大な石炭灰量に対
応し得るだけの需要の増加は期待できない。一
方、現行の石炭灰の埋立地などへの処分について
は、石炭灰溶出水が高アルカリであり、かつ場合
によつては、環境基準値を越える重金属の溶出が
認められるゆえ、環境保全に係わる規制の強化に
伴い、石炭灰処分用地の確保が難しくなりつつあ
り、本格的な石炭火力発電所の稼動の際には、現
状の石炭灰の有効利用方式ならびに処分方法によ
つては、発生する全ての石炭灰を処理することは
難しくなる見通しである。また石炭灰の大量処理
方式の検討に際しては、国家資源に乏しい我国に
おいては、単なる投棄処分ではなく、石炭灰を資
源として再利用を図ることが重要である。 従来、石炭灰の安定化方法として、石炭灰を炭
酸ガス処理、または硫酸処理する方法が知られて
いる。 また特開昭51−78078号公報には、塵芥焼却灰
に硫酸第一鉄を添加して、脱臭および重金属イオ
ンの溶出の防止を図る方法が記載されている。 さらに特開昭56−44085号公報には、電気炉製
鋼の際に発生するクロムを含有するダストに、塩
化第１鉄などを添加し、水を加えて混練する方法
が記載されている。 〔発明が解決しようとする課題〕 上記の特開昭51−78078号公報記載の発明は、
塵芥焼却灰を対象とし、処理温度が常温である。
また上記の特開昭56−44085号公報記載の発明は、
電気炉製鋼の際に発生するクロムを含有するダス
トを対象とし、処理温度が常温であるとともに、
溶出液PHが11.9〜13.5と環境基準値を満足せず、
また短期〜長期において、Cr⁶⁺溶出が検出限界値
以下となつていないという問題点がある。 石炭灰は一部の地域で土木材料として利用され
ている。しかしながら、石炭灰は溶出水が高アル
カリ性であり、また場合によつては重金属、特に
Cr⁶⁺の溶出が環境基準値を越えるため、土木材料
として利用するには地下水状況に留意し、施工方
法を配慮する必要がある。 また上記のように、石炭灰を炭酸ガス、硫酸な
どによつて常温下で中和処理を行う提案も見られ
るが、溶出水のPHを初期に低くできても、経時的
にPHが上昇し、いずれ高アルカリ性を呈するとと
もに、重金属の中で特にCr⁶⁺または／およびAs
の溶出が、無処理の石炭灰よりも増大するように
なる。 そこで本発明者らは、石炭灰からのアルカリ物
質、重金属の溶出を長期的に抑制する方法、すな
わち長期的な安定化方法について種々の研究を行
い、その結果、石炭灰に塩化鉄粉体もしくは／お
よび硫酸鉄粉体を加え水で混練するか、または塩
化鉄水溶液もしくは／および硫酸鉄水溶液で混練
した後、常圧水蒸気で処理する方法、石炭灰を水
で混練し、常圧水蒸気で処理した後、塩化鉄粉体
もしくは／および硫酸鉄粉体またはこれらの水溶
液を加えて常温処理することによつて、さらに石
炭灰中にアルカリ物質が多い際には、イオウもし
くは硫化物の添加または炭酸ガス処理を付加する
ことによつて、長期的に石炭灰を安定化すること
が可能であることを見出した。 本発明は上記の諸点に鑑み、上記の知見に基づ
いてなされたもので、石炭灰の大量消費を可能な
らしめるとともに、長期的に安定な石炭灰を得る
方法の提供を目的とするものである。 〔課題を解決するための手段および作用〕 本願の第１の発明は、石炭燃焼時に排出される
石炭灰に塩化鉄粉体もしくは／および硫酸鉄粉体
を加え水で混練するか、または塩化鉄水溶液もし
くは／および硫酸鉄水溶液で混練した後、40〜
100℃の常圧水蒸気で処理することを特徴として
いる。 また本願の第２の発明は、石炭燃焼時に排出さ
れる石炭灰に水を加えて混練し、40〜100℃の常
圧水蒸気で処理した後、塩化鉄粉体もしくは／お
よび硫酸鉄粉体を加えるか、または塩化鉄水溶液
もしくは／および硫酸鉄水溶液を加えて常温処理
することを特徴としている。 また石炭灰中にアルカリ物質が多い際には、石
炭灰にイオウもしくは硫化物を添加したり、また
は常圧水蒸気処理後に濃度１％以上の炭酸ガスを
含有する雰囲気下で処理を行う。 石炭灰中のアルカリ物質、重金属は石炭灰表
面、内部に均一に分布しているため、長期にわた
つてアルカリ物質および重金属の溶出を抑制する
には、特に石炭灰内部のアルカリ物質、重金属を
初期に溶出させる必要があり、それには処理温度
を常温よりも高くし、より高い温度の水蒸気下で
処理することが効果的である。また処理温度を高
くすることによつてアルカリ物質、重金属の一部
はエトリンガイト、ケイ酸カルシウム水和物など
の水和反応生成物中に固定されるため、可溶性の
アルカリ物質、重金属化合物が減少することにな
る。このため、処理水蒸気の温度を40〜100℃と
することが必要なのである。なお水蒸気として加
圧水蒸気を用いると、各設備を耐圧構造としなけ
ればならないのでコスト的に好ましくなく、この
ため常圧水蒸気を用いる。 一方、石炭灰からの重金属の溶出は、一般にPH
を低くすることによつて増大するが、塩化鉄また
は／および硫酸鉄を加えることによつて、重金属
は鉄イオン等で固定されるか、または還元（例え
ばCr⁶⁺→Cr³⁺）された後、固定されることによつ
て、無処理の石炭灰よりも重金属の溶出は少な
く、かつ環境基準値以下となる。また塩化鉄、硫
酸鉄水溶液は強酸性であるために、CaOを主とす
るフリーなアルカリ物質は中和され、溶出水PHは
低くなる。しかしながら、石炭灰によつては多量
のアルカリ物質を含有しているものがあり、その
ような灰に対して、常圧水蒸気処理と塩化鉄また
は／および硫酸鉄処理との組合わせのみで安定化
を図るには、多量の塩化鉄または／および硫酸鉄
で処理をしなければ十分な効果がない。したがつ
て、そのような灰の安定化に対して、イオウもし
くは硫化物の添加または炭酸ガス処理を付加する
ことによつて、塩化鉄または／および硫酸鉄によ
る安定化効果が向上し、長期にわたつてアルカリ
物質ならびに重金属の溶出抑制ができる。 イオウもしくは硫化物の添加は、石炭灰を水と
混練する時に行うか、あるいは予め石炭灰にイオ
ウもしくは硫化物を加えておいた後、水と混練す
る方法が好適である。また炭酸ガス処理は、常圧
水蒸気処理後に実施するのが好適で、常圧水蒸気
処理前では十分な安定化効果が期待できない。 イオウまたは硫化物の添加量が0.01重量％未満
の場合は、重金属の固定が不十分となるととも
に、アルカリ物質の溶出を経時的に抑制できなく
なり、長期的に安定化を図ることが難しくなる。
添加量が３重量％以上の場合は、石炭灰からの溶
出水のPHが低くなりすぎて、溶出条件によつて環
境基準値を満足しないことがある。したがつてイ
オウまたは硫化物の添加量は、石炭灰からのアル
カリ物質ならびに重金属の経時的な溶出特性によ
つて異なるが、通常は0.05〜２重量％の範囲が適
正である。イオウまたは硫化物の添加は特に石炭
灰を炭酸ガスあるいは酸性水溶液で中和処理した
際には、より長期的な安定化に対して効果的とな
る。 塩化鉄または／および硫酸鉄を石炭灰中あるい
は混練水中に添加して混練する方法は、安定化プ
ロセスが簡素となる点で好適である。一方、常圧
水蒸気処理後に添加する方法は、鉄塩添加量を低
くできるメリツトがある。なおこの方法は、鉄塩
処理までは強アルカリ性であるため、石炭灰を十
分に固化できるとともに、アンモニアを含有して
いる場合には、脱アンモニアが可能である。なお
石炭灰、石灰・セメント・スラグなどの石灰源材
料、石こうからなる混合粉体を用い、石炭灰を固
化し、かつ安定化させる方法では、塩化鉄また
は／および硫酸鉄を石炭灰中に、あるいは混練水
中に添加して混練する方法は、塩化鉄または／お
よび硫酸鉄が石灰源材料および石こうと反応を起
こし、固化反応が大幅に抑制され、かつ安定化効
果が不十分となり、安定化された高強度の固化体
とならないため、必ず常圧水蒸気処理後に実施す
る必要がある。 本発明の方法において用いる硫酸鉄または／お
よび塩化鉄はFe²⁺、Fe³⁺のいずれでもよく、ま
た添加量は石炭灰からのアルカリ物質ならびに重
金属の溶出特性によつて異なるが、通常は石炭灰
に対して２〜６％になるように、粉体あるいは水
溶液で添加することが適正である。また石炭灰に
よつては、混練物が常圧水蒸気処理によつて固化
するため、20〜30％の水にて撹拌造粒などの方法
で粒状とすれば、土木材料としての付加価値が向
上する。 上記のように、本発明によると、石炭火力発電
所などで大量に発生する石炭灰を、塩化鉄また
は／および硫酸鉄で処理した後、常圧水蒸気で処
理を行うことによつて、さらに石炭灰中のアルカ
リ物質が多い際には、イオウもしくは硫化物の添
加、あるいは炭酸ガス処理を付加することによつ
て、石炭灰からのアルカリ物質ならびに重金属の
溶出を長期的に抑制でき、環境保全性が長期的に
良好となり、土木材料としての利用が可能とな
る。 〔実施例〕 つぎに実施例および比較例について説明する。 実施例および比較例における石炭灰の性状を第
１表に示す。石炭灰の化学成分としては、Ｘ線回
析によれば大量の石英、中量のムライト、少量の
マグネタイトが認められた。石炭灰溶出水のPH、
重金属の測定は、処理後の石炭灰を１mm以下に粉
砕した後、環境庁告示13号の陸上埋立処分方法
（固化体／水＝10％、PH＝5.8〜6.3）によつた。 ブレーン比表面積測定は、島津製作所製の粉体
比表面積測定器SS−100形を使用し、空気透過法
によつた。

【表】 比較例 １ 石炭灰100重量部を水10重量部を加えて混練し、
さらに温度20℃、濃度10重量％の炭酸ガスを含有
するガスで10時間処理した後、ポリエチレン製袋
に密閉し、１日後、28日後に溶出試験を行つた。
試験結果を第２表に示す。 比較例 ２ 石炭灰100重量部に硫酸2.5重量部、水10重量部
を加えて混練し、98℃の常圧水蒸気下で２時間処
理を行つた後、ポリエチレン製袋に密閉し、１日
後、28日後に溶出試験を行つた。試験結果を第２
表に示す。 実施例 １ 石炭灰100重量部に、塩化第一鉄４重量部を添
加した混合粉体を、水20重量部で混練し、98℃の
常圧水蒸気下で２時間処理を行つた後、ポリエチ
レン製袋に密閉し、１日後、28日後に溶出試験を
行つた。試験結果を第２表に示す。 実施例 ２ 石炭灰100重量部にイオウ１重量部を添加した
混合粉体を、濃度20％の塩化第一鉄水溶液20重量
部で混練し、98℃の常圧水蒸気で２時間処理を行
つた後、ポリエチレン袋に密閉し、１日後、28日
後に溶出試験を行つた。試験結果を第２表に示
す。 実施例 ３ 石炭灰100重量部を水で撹拌造粒し、98℃の常
圧水蒸気下で２時間処理を行つた後、塩化第一鉄
３重量部を混合し、ポリエチレン袋に密閉し、１
日後、28日後に溶出試験を行つた。試験結果を第
２表に示す。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、石炭灰
に塩化鉄または／および硫酸鉄処理と、40〜100
℃の常圧水蒸気処理とを組合せた処理を行うこと
によつて、石炭灰からのアルカリ物質ならびに重
金属の溶出を短期〜長期的に抑制し、水質汚濁に
係る環境基準値を満足させることができるため、
本発明は石炭灰を土木分野における材料としての
有効利用に寄与する技術としてきわめて有益であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 石炭燃焼時に排出される石炭灰に塩化鉄粉体
   もしくは／および硫酸鉄粉体を加え水で混練する
   か、または塩化鉄水溶液もしくは／および硫酸鉄
   水溶液で混練した後、40〜100℃の常圧水蒸気で
   処理することを特徴とする石炭灰の安定化方法。 ２ 石炭灰にイオウまたは硫化物を加える特許請
   求の範囲第１項記載の石炭灰の安定化方法。 ３ 常圧水蒸気処理後に濃度１％以上の炭酸ガス
   を含有する雰囲気下で処理する特許請求の範囲第
   １項記載の石炭灰の安定化方法。 ４ 石炭燃焼時に排出される石炭灰に水を加えて
   混練し、40〜100℃の常圧水蒸気で処理した後、
   塩化鉄粉体もしくは／および硫酸鉄粉体を加える
   か、または塩化鉄水溶液もしくは／および硫酸鉄
   水溶液を加えて常温処理することを特徴とする石
   炭灰の安定化方法。 ５ 石炭灰にイオウまたは硫化物を加える特許請
   求の範囲第４項記載の石炭灰の安定化方法。 ６ 常圧水蒸気処理後に濃度１％以上の炭酸ガス
   を含有する雰囲気下で処理した後、塩化鉄また
   は／および硫化鉄を加えて処理する特許請求の範
   囲第４項記載の石炭灰の安定化方法。