JPH05170567A

JPH05170567A - 発泡焼成品の製造方法

Info

Publication number: JPH05170567A
Application number: JP3354889A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kato; 秀男加藤; Nobuyuki Umeda; 信幸梅田; Ikuo Miyamoto; 生雄宮本
Original assignee: Nippon Steel Corp; Tetsugen Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp; Tetsugen Corp
Priority date: 1991-12-21
Filing date: 1991-12-21
Publication date: 1993-07-09

Abstract

(57)【要約】【構成】石炭灰に粘土を重量比１０〜４０％及び長石
を５〜４０％配合し、混練、造粒、乾燥した後、焼成す
る。必要に応じ、発泡率調整剤を添加することができ
る。【効果】石炭灰の特性に応じて、粘土を添加すること
で可塑性を与え、かつ長石を配合することでその融点の
調整を行い、これら配合物を混練、造粒、乾燥した後、
焼成することで、造粒を比較的容易に行え、また、焼成
炉の焼成温度を石炭灰の本来の溶融温度より低い温度、
すなわち、軟化点に近い温度、或いは石炭灰の種類が変
わっても温度を変えることなくほぼ一定温度で焼成する
ことができ、高い気孔率を有しながら高い強度を有する
発砲焼成品を製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石炭火力発電所等から
排出される石炭灰の有効利用に関し、詳しくは、石炭灰
から低比重・高強度のいわゆる軽くて強い焼成粒を製造
する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】石炭火力発電所等から排出される石炭灰
は、燃焼石炭量の１０〜２０％にもなり、その処分が大
きな問題となっている。また、省資源の観点から有効活
用の方法についても種々の提案がなされている。

【０００３】例えば、石炭灰に廃酸、石灰又は消石灰及
び粘土類を配合した後、造粒することにより、透水性の
ある粒状化物とし、これを埋め立て地の泥状化の防止に
供するもの（特開昭６２−３０５６号）がある。

【０００４】また、石炭灰を骨材として有効活用するこ
とに関しては、石炭灰にパルプ廃液と少量の長石微粉
末、炭酸アンモニウムを加えて混合し、円柱状に加圧成
形した後、１２００℃以上に焼成して焼結させて軽量骨
材とする方法（特公昭３６−１２５８０号公報）、石炭
灰にマグネシヤ含有物と粘結性粘土物質を配合し、加水
造粒した後焼成して、吸水率の低い軽量骨材を製造する
方法（特公昭４０−１６２７０号公報）がある。そのほ
か、石炭灰や頁岩や天然軽量骨材を添加し、同様に成
形、焼成して軽量骨材を製造する方法（特開平３−８８
７４９号公報）、添加物が粘土、頁岩、消石灰、水ガラ
スである方法（特開昭６１−１６３１５２号公報）、脱
ガス性粒状物質を添加する方法（特開昭５６−６９２６
２号公報）等、多孔質の軽量骨材製造を目的とした提案
も数多くなされている。

【０００５】上述のように石炭灰へ各種の添加物を加
え、その成形物を焼成固化する方法の他に、石炭灰に各
種の水硬性物質、例えばセメントや生石灰、石膏を加え
て成形し、常温又は水蒸気養生を行って固化体を製造
し、軽量骨材等の土木材料やボード等の建築材料に供す
る方法（例えば、特開平３−１６９４９号公報、特開昭
５７−９２５６０号公報）なども提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従前は構造物の軽量化
を目的として天然産の軽量骨材が使用されていたが、原
料の枯渇化や採掘場所の遠隔化などの理由により、次第
に人工軽量骨材の開発が指向されるようになってきた。
一方で、石油危機の経験から発電所等では石油から石炭
へと燃料転換が進み、これに伴って大量に発生する石炭
灰の処理が問題化している。

【０００６】こうした背景により、上述の如き石炭灰を
利用した軽量骨材の製造方法が各種提案されるようにな
った。しかし、石炭灰を天然に産する粘土類と同等の扱
いをしようとすると、融点が異なる点や可塑性がないこ
と等、取扱いに問題が生じる。そのため、従来の各種提
案においても添加物の工夫や焼成方法の工夫がなされて
いるが、石炭灰は、例えば流動床方式、ストーカー方
式、微粉炭燃焼方式、ガス混焼方式、といった燃焼方式
の違いによって未燃炭素の含有率や粒子形状に差異が現
れる。また、石炭灰は発生する箇所によりフライアッシ
ュとボトムアッシュに大別されるが、この捕集方法の違
いによっても性状に差が現れる。また、石炭の産地、例
えばカナダ炭、豪州炭といった炭種によってもその性状
が大きく変化する。

【０００７】石炭灰の性状として、流動床方式やガス混
焼方式では未燃炭素分が比較的多く、上述の焼成品に使
用した場合には気孔率が高くなる特性がある。また、炭
種による差異としては鉄分、アルカリ分の含有率及び灰
分中の鉱物組成の差により灰の融点が１１００〜１８０
０℃と幅広い点が挙げられる。

【０００８】このように多種多様の特性をもつ石炭灰を
天然産粘土と同様に扱うことは非常に難しい。石炭灰を
成形し、焼成する方法により軽量骨材を製造する場合
に、気孔率は高くなるが強度が低下したり、強度は充分
にあるが融点を越えて焼成したために気孔率が低くなっ
たりといった問題が発生する。従って、成形焼成品の強
度確保と気孔率（吸水率）を満足するように原料の調整
方法、成形方法、焼成方法をコントロールすることが重
要な課題となる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
るため、本発明は、石炭灰に粘土を重量比１０〜４０％
及び長石を５〜４０％配合し、混練、造粒、乾燥した
後、焼成する。更に、必要に応じ発泡率調整剤を添加す
る。

【００１０】

【作用】本発明は、石炭灰の特性に応じて、粘土を添加
することで可塑性を与え、かつ長石を配合することでそ
の融点の調整を行い、これら配合物を混練、造粒、乾燥
した後、焼成することで、まず、造粒が簡便に行え、ま
た、焼成炉の焼成温度を石炭灰の本来の溶融温度より低
い温度、すなわち、軟化点温度、或いは石炭灰の種類に
よって焼成温度を変えることなくほぼ一定温度で焼成す
ることができる。また、本発明は更に発泡率調整剤を添
加することで、石炭灰の種類によって異なっていた気孔
率を一定化、或いは高めることができる。

【００１１】以下、具体例を挙げて詳述する。石炭灰
は、粘土を添加することにより天然産粘土と同様の可塑
性が与えられるため、混練工程後の造粒工程において、
造粒機の回転速度、滞留時間を調整することにより、陶
器を製造するが如く製品の使用目的に応じて粒径を、小
は数mmから大は数cmまで、自由にコントロールすること
が可能であり、可塑性を発現するための粘土の添加量と
しては１５〜４０％とすることが好ましい。

【００１２】一方、石炭灰は炭種によって１１００〜１
８００℃と融点に幅があるため、長石を配合することに
より造粒物の融点調整を行う。すなわち、製品に所定の
強度をもたせるためには造粒焼成物の表面にガラス質の
殻を形成させることが好ましく、殻の形成にあたって
は、原料の一部が溶融する条件、融点より若干低い温度
（軟化点）で焼結するよう焼成温度をコントロールする
とともに、原料が適切な軟化点を有するように本発明は
石炭灰の種類によって長石を適当量配合する。

【００１３】一般的に石炭灰は融点が高く、通常の焼成
では１３００℃といった高温を必要とするが、本発明の
如く長石の配合量を調整することにより１１００℃前後
の比較的低温での焼成が可能となる。この原料の軟化点
を調整するための長石の添加量は石炭灰の種類によって
変動するものであるが５〜４０％とすることが好まし
い。

【００１４】石炭灰に粘土と長石を配した造粒物を焼成
することにより、石炭灰中の未燃炭素分を燃焼させて気
孔を生じさせる。ところが、石炭灰の種類によって未燃
炭素分含有量に差があるため、石炭灰そのままでは所望
とする気孔率を得ることができない場合がある。そこで
本発明では、石炭灰に長石、粘土の他に発泡率調整剤を
添加し、製品の気孔率をコントロールする。

【００１５】発泡率調整剤としては、焼成工程にて燃焼
してガス化する微粉炭、微粉コークス、木屑、エチルシ
リケート等が挙げられるが、微細かつ安価であることか
らパルプスラッジが好ましい。パルプスラッジはパルプ
繊維そのものであるため、石炭灰中の未燃炭素分と共に
焼成工程で完全燃焼して微細な気孔ができるので、気孔
率、強度共に満足する発泡焼成品を得ることができる。
また、発泡率調整剤としてパルプスラッジを用いると、
繊維状の気孔を生成することから、この気孔が通路とな
って製品内に点在する空孔間が連続するとともに、製品
に所定の強度をもたせるために造粒焼成物の表面に形成
させたガラス質の殻にも気孔が通じ、製品粒内の空孔と
外界とが連絡した気孔となる。

【００１６】従って、本発明によれば、種々の特性をも
つ石炭灰を天然産粘土と同等に扱うことが可能であり、
陶器と同様の強度を有しかつ高い気孔率を具備するとい
う相反する条件を兼備した発泡焼成品を自由に製造する
ことが可能である。

【００１７】

【実施例】次に本発明の実施例を示す。本実施例に用い
た石炭灰は豪州産ベーズウォーター炭及びガネダ炭の燃
焼灰である。表１に石炭灰の化学組成を示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】（実施例１）表１に示すベーズウォーター
炭燃焼灰６０％に水ひ粘土３０％及び長石１０％を配合
した混合物を回転羽根付き高速混練機にて混練を行い、
次いで同高速混練機にて造粒を行った。このときの回転
羽根付き高速混練機における混練工程の操作条件は１５
００rpm で１０分間、造粒工程の操作条件は１０００rp
m で５分間であった。得られた造粒物はバンドドライヤ
ーを用いて乾燥予熱操作を行った。乾燥予熱操作におい
ては、造粒物のジャンピング現象や爆裂を起こさないよ
うに、乾燥（２５０℃で１〜２分）、離水（５００℃で
３〜５分）、予熱（８５０℃で３〜５分）の諸条件を確
保した。次いで、均一焼成のためロータリーキルンを用
いて１０５０℃で１時間焼成を行った。

【００２０】（実施例２）表１に示すベーズウォーター
炭燃焼灰６０％に水ひ粘土３０％及び長石１０％を配合
し、更に発泡率調整剤としてエチルシリケートを２％配
合した混合物を、実施例１と同じ条件で、混練、造粒、
乾燥、焼成を行った。

【００２１】（実施例３）表１に示すガネダ炭燃焼灰４
５％に水ひ粘土２０％及び長石３５％を配合した混合物
を実施例１と同じ条件で、混練、造粒、乾燥、焼成を行
った。

【００２２】実施例１、実施例２及び実施例３で製造し
た発泡焼成品の製品品質を表２に示す。比較例１とし
て、従来の技術、すなわち石炭灰に微粉炭を０〜６％加
えてミキサーで混合し、パン型ペレタイザーで造粒した
後、ドワイトロイド式焼結機にて１０００〜１２００℃
の温度条件で焼成した軽量骨材、並びに比較例２とし
て、石炭灰８０％にポルトランドセメント２０％を配し
てパン型ペレタイザーで造粒した後、湿度８０％、気温
８０℃の条件で養生して得られた骨材の製品品質を示
す。実施例１，３は融点の異なる石炭灰を配合調整にて
同一操作条件で製造を行った例であり、実施例２は発泡
調整剤による効果を示した。

【００２３】

【表２】

【００２４】表２から判るように、本発明による発泡焼
成品と従来技術で製造された軽量骨材とを比較すると、
嵩比重及び吸水率において双方とも同様の値を示すが、
強度面においては本発明の発泡焼成品は従来品に比べ倍
以上の値が得られる。すなわち、軽さにおいて遜色な
く、高強度を有する発泡焼成品の製造が可能である。更
に、実施例１と３の差から分かるように、石炭の種類が
変ることにより灰の性状が変動しても水ひ粘土と長石の
配合比率を調整することにより、焼成製品の品質は安定
化していることが明らかである。

【００２５】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、その処分
や利用の方法に問題のあった石炭灰を用いて、従来品に
ない高い強度と高い気孔率という相反する条件を兼備し
た発泡焼成品を自由に安定した品質で製造することが可
能である。本発明により得られた発泡焼成品は、従来品
の代替として、軽量骨材や土壌改良材、コンクリート二
次製品骨材、吸油材等の土建材料に利用できるが、更に
その発泡焼成品は、その特性を利用して、例えばゴルフ
場の芝植えの下に砂と共に混ぜ合わせて施工し、土壌の
保水力を増す保水材としての利用や、近年注目されてい
る、河川や湖沼の富栄養化現象の原因である高ＣＯＤ
（化学的酸素要求量）排水の生物処理用ろ過材（微生物
担体）としての利用など広範囲の分野において活用する
ことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮本生雄愛知県東海市東海町２−３−14 株式会社鐵原名古屋支店内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】石炭灰に粘土を重量比１０〜４０％及び長
石を５〜４０％配合し、混練、造粒、乾燥した後、焼成
することを特徴とする発泡焼成品の製造方法。
【請求項２】請求項１において、更に発泡率調整剤を添
加することを特徴とする発泡焼成品の製造方法。