JPS623056A

JPS623056A - 石炭灰の粒状化法

Info

Publication number: JPS623056A
Application number: JP14024785A
Authority: JP
Inventors: 薄井　耕一; 潔高井; 本間　利男
Original assignee: Mizusawa Industrial Chemicals Ltd
Current assignee: Mizusawa Industrial Chemicals Ltd
Priority date: 1985-06-28
Filing date: 1985-06-28
Publication date: 1987-01-09
Anticipated expiration: 2009-02-02
Also published as: JPH068198B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、石炭灰の粒状化法に関するもので、より詳細
には、形成される粒状物に対して透水性を付与すること
によって、埋立地の泥状化を防止し得ると共に、石炭灰
の塩基度を低いレベルに抑制された石炭灰の粒状化物を
得る方法に関する。

本発明は更に、石炭灰の粒状化を迅速に且つ低コストで
行うための改良に関する。

従来の技術及び発明の技術的課題石炭火力発電所からは極めて多量の石炭灰が排出され、
その廃棄処理が重要な問題となっている。

石炭灰を埋立処理する場合には、竜業廃棄物として管理
型処分場に埋立するように規定されている。

即ち、石炭灰、特にフライアッシュは、大部分の粒子が
球状をなし、ガラス質（５ＡＬ、Ｏ，−２ＳｉＯ，）の
形態で平均粒径が約２０乃至３０μｍ程度の微細粉末で
あるため、その積層系は、極めて水抜けが悪く、いわい
る透水性に欠けており、例えばこれを埋立に使用すると
、多量の雨水等を包蔵して泥流化するという問題があり
、またこのものは塩基度が極めて高く、埋立地からの浸
出液などは排水基準を超える高いｐＨを有しその浸出液
による環境への悪影響もある。

従来、石炭灰を、その廃棄処理が容易なように固形化す
ることについても多くの提案が認められる。その代表的
なものは、石炭灰に、セメント、石灰、石こうの１種又
は２種以上を混合１−１これに水を加えて自然硬化させ
るものであるが、得られる硬化生成物はｐＨが１１以上
と高く、高度に塩基性であるという欠点があり、また硬
化に長い日数を必要とし、配合する添加成分の量が多く
、処理コストも高いという問題がある。

発明□の目的従って、本発明の目的は、屑終粒状物に透水性を付与し
得ると共に、その水性分散体ｐｇを比較的低いレベルに
抑制することが可能な石炭灰の粒状化法を提供するにあ
る。

本発明の他の目的は、石炭灰の粒状固化を迅速に且つ比
較的低コストで容易に行い得る方法を提供するにある。

本発明の更に他の目的は、石炭灰を、土木材料としての
用途に使用可能な形態とし得る石炭灰の粒状化法を提供
するにある。

発明の構成本発明によれば、石炭灰に、粘土鉱物の硫酸処理により
副生ずる廃酸、石灰又は消石灰及び粘土類を配合し、こ
の配合組成物を造粒することを特徴とする石炭灰の粒状
化法が提供される。

上述した各成分の配合量は、得られる粒状化物の用途に
よっても相違するが、石炭灰に対し、固形分重量基準（
以下、特記しない限り、チ及び部は重量基準とする）で
、廃酸１５乃至６０チ、石灰又は消石灰２乃至８俤、及
び粘土類５乃至４０チとするのがよい。

本発明を以下に詳細に説明する。

石炭燃焼時には、石炭使用量の１０乃至２０％の石炭灰
が発生することが知られており、火力発電所等で使用さ
れる微粉炭燃焼ボイラーでは、石炭灰の大部分は所謂フ
ライアッシュで占められる。

石炭灰は、その化学組成からみて、トエポゾラン材料に
属するものであり、水の存在下で水酸化カルシウムと化
合して水不溶性のシリカ系化合物（ＣａＯ−５ｉＯ，−
Ａｌ２Ｏ，−ｎＨ，０）を生成する。更に、石膏或いは
セメント等と反応して、エトリンジヤイト（３ＣａＯ−
Ａ４０ｓ　・５Ｃａ　Ｓ０４・５２　”ｔ　ｏ　）　と
呼ばれる水不溶性の水和生成物を生成する。

従来、石炭灰の硬化に使用する反応は上述したポゾラン
硬化、エトリンジヤイト硬化を利用した４のであり、本
発明においても、これらのポゾラン硬化、石膏硬化及び
エトリンジヤイト硬化を利用するものであるが、本発明
は石炭灰との間に上記硬化反応を行わせるための原料と
して、粘土鉱物の硫酸処理により副生ずる廃酸、石灰又
は消石灰及び粘土類の組合せを用いる点に特徴を有する
ものであるが、勿論必要あれば、上記の廃酸の代りに工
業用硫酸を用いたり、石灰の代りにセメント等のケイ酸
カルシウム組成物を用いてもよい。

本発明に使用する廃酸とは、酸性白土、ベントナイト等
の粘土鉱物を硫酸で処理し、活性白土、ノーカーボン紙
用顕色剤、シリカ等を製造する工程で得られるものであ
り、遊離の硫酸に加えて、可溶性硫酸塩類、例えば硫酸
アルミニウム、硫酸鉄、硫酸マグネシウム等を含有して
いる。下記表はこのような廃酸の代表的組成を示すもの
である。

遊離硫酸　　　　　　０　乃至　　５７／を硫酸アルミ
ニウム　１０　乃至　２５　？／を硫酸鉄　　　　　　
　１　乃至　１０　？／を硫酸マグネシウム　　０．１
乃至　　１９／を他の硫酸塩　　　　　０．１乃至　　
５７／を固形分濃度　　　　１２　乃至　４０　チ本発
明に使用する上記廃酸は、このように遊離の硫酸及び溶
液の形の硫酸アルミニウムを含有することが顕著な特徴
であり、組合せで使用される石灰又は生石灰との間に迅
速に反応ｊ−で、エトリンジヤイト型の硬化を行いしか
も反応後の粒状物のｐＨを比較的低い範囲に抑制すると
いう特徴を有するものである。

この意味において、石灰或いは消石灰を用いることも重
要となる。只、本発明方法に使用する石灰或いは消石灰
の量は、従来の方法で使用する量に比してかなり少ない
ものであることは注目に値する。

本発明においては、上述した成分に加えて、粘土類を使
用することも迅速な粒状固化性能を付与する点で重要で
ある。即ち、石炭灰は、シリカ成分がＡＩ、０３成分と
共にガラス化し塩基性成分として、ＣａＯ，ＭｆＯ，Ｎ
ａ、０．に、０を包蔵したものであり、それ自体迅速反
応性に劣ると共に、殆んど保水性を有していない。かぐ
して、石炭灰に石灰、セメント等の従来の硬化剤成分と
水とを配合した場合には、配合組成物は数時間は形態保
持性のない状態であり、数日の放置により固化した状態
となる。

これに対して、本発明の配合系では、粘土鉱物自体が造
粒に際して賦型剤としてバインダー的作用を行うと共に
、前述した廃酸及び石灰との組合せ使用にも関連して、
配合物は直ちに造粒可能な状態となり、１〜かもこの造
粒物の状態で固化反応が進行するのである。

粘土類としては、酸性白土、ベントナイト、カオリン、
アタプルガイト、サボナイト、ハロイサイト、パイロフ
イラメト、ゼオライト等のアルミノケイ酸塩粘土が何れ
も使用される。一般に吸油量が４０乃至６５ｒｎｌ／１
００グの範囲内にある粘土類が好適である。

本発明において、石炭灰当り、廃酸は１０乃至６０％、
特に２５乃至５５％の量で使用するのがよく、上記範囲
よりも少ない場合には、粒状化及び固化が不満足なもの
となると共に、生成粒状物のｐＨが高くなり過ぎる欠点
を生じる。一方、上記範囲を越えると、配合系の限界吸
液量よりも液分が多くなる結果として造粒が困難となる
傾向がある。石灰又は消石灰は石炭灰当り２乃至８％、
特に６乃至６チのような比較的少量で十分であゆ、上記
範囲よりも少ないと、迅速硬化性能が得られなくなり、
また上記範囲よりも多いと、本発明の利点、即ち石灰の
使用量を少なくし且つ粒状物のｐＨを下げるという利点
が失われる傾向がある。

粘土類は、石炭灰当り５乃至４０重量％、特に１０乃至
６０重量％の量で用いるのがよく、上記範囲よりも少な
い場合にはやはり迅速粒状固化性能が失われる傾向があ
り、上記使用量を越えると、少ない配合剤の使用量で、
石炭灰を粒状化処理するという利点が損われることにな
る。

本発明において、これら各成分の配合及び粒状化はそれ
自体公知の種々の手法で行うことができる。配合方法の
適尚な例として、石炭灰、石灰及び粘土を乾式混合；−
１これに廃酸を噴霧しつつ混合と粒状化とを行う。この
際、造粒媒体としての水分は、廃酸中に含有される水分
として供給することができるが、勿論必要あれば、廃酸
中の水分とは別個に添加してもよい。

混合及び造粒の条件は、全体が比較的一様に混合され、
所望の粒子サイズに造粒されるようなものであればよく
、格別面倒な条件及び操作は特に必要としない。例えば
、温度は室温或いは雰囲気温度で十分であり、反応によ
り発熱する傾向が認められるが、この発熱により養生が
更に促進されるし、固化処理の前後において、火力発電
所で発生する廃熱を養生に利用してもかまわない。得ら
れる粒状物は既に十分な形態保持性と強度とを有してい
るが、この粒状物を放置することにより、養生が進行し
、一層強度、例えば圧潰強度の増大がもたらされる。

粒状物の粒子サイズは、用途によっても相違するが、埋
立や地盤改良剤等の用途に使用する場合には、一般に１
乃至１５醜、特にろ乃至１０ｍｍの粒子サイズを有する
ことが望ましい。粒子形状も、球状、柱状、不定形等の
任意形状とすることができ、この粒子形状に応じて、例
えば転動造粒法、押出造粒法、混合造粒法等が採用され
る。

発明の作用効果本発明により得られる石炭灰の粒状物は、得られた直後
で５．５乃至６．５のｐＨ２及び長期水浸漬後で６．５
乃至ｚ５のｐＨを有し、粒状物のｐＨが低いレベルに抑
制されていることが特徴である。そこで添付第１図は、
後述する例に示す実施例及び比較例によって石炭灰を粒
状体に処理し、この粒状物を水に浸漬させ、その経時に
おけるそれぞれの浸漬水のｐＨを測定したものである。

この第１図の結果から、石炭灰中の可溶性の塩基性成分
が中性化及び安定に固定されている実施例（，４）に比
らべて、比較例ＣＢ）は、該成分の浸出による浸漬水の
ｐＨ上昇が著しく、しかも長期に亘って該成分の浸出に
よる高ｐＥを呈することがら、本発明による作用効果と
しての石炭灰の粒状処理物のｐＨが低いレベルに抑制さ
れる事実がよ〈理解される。しかも、本発明による粒状
物は、水中での圧潰強度が大で、しかも水中で粒状物の
崩壊等を生じることがなく、また透水性能にも際立って
優れている。

更に、本発明によれば、得られる粒状物は混和造粒直後
から優れた形態保持性を有し、しかも用いる原料が安価
に得られるもので、その配合量も比較的少食でよいこと
から、製造操作が容易でコストも安く、多量の石炭灰処
理にも適しているという利点がある。

本発明を次の例で説明する０実施例１゜石炭灰に賦型剤として酸性白土の微粉末（酸白）と消石
灰の粉末を混合し、次いで廃酸を噴霧させながら攪拌す
ることにより、石炭灰を耐水性及び塩基度の抑制された
粒状物（砂粒）に造粒する方法について説明する。

〔石炭灰〕

本実施例で用いる石炭灰は、東北フライアッシュにによ
り入手した原粉（ＦＡ）を用いた０第　　１　　表〔賦型剤〕本実施例で用いる賦型剤として粘土質、石灰質及び廃酸
について説明する。

粘土質本発明の賦型剤である粘土質は、特に石炭灰のような吸
油量が小さく、保水性に乏しいガラス質を造粒するため
に形体保持性を与え造粒性を高める上で重要な添加剤で
ある。本実施例では低廉で工業的に容易に入手できる酸
白を王に用いた。

第２表石灰質同じく賦型剤である石灰質は、石炭灰の造粒硬化に係わ
る反応としての工）　ＩＪンジャイト硬化、石膏硬化、
及びポゾラン硬化の反応媒体として作用し、造粒物の硬
化を促進させるために重要である。

石灰質としては、工業的に低廉で容易に入手できる消石
灰、ポルトランドセメント及び天然のケイ酸カルシウム
であるオーラストナイト等が用いられるが、本実施例で
は吸油ｔ４４．５　ｍｌ／１００ｒ。

平均粒度１５μｍの工業用消石灰を賦型剤（／？）とし
て主に用いた。

廃酸同じ〈賦型剤である廃酸は、石炭灰、酸白、消石灰の配
合物に噴霧１．攪拌することによって、配合物の粒状化
における一次バインダーとして作用すると同時に、エト
＋Ｊンジャイト反応、石膏反応及びポゾラン反応を石炭
灰、石灰質及び酸白間に起こさせる反応開始剤として作
用し、従って本発明における賦型剤ＣＣ）として酸白と
同様に重要な添加剤である。使用する賦型剤（Ｃ）は、
酸白を硫酸で処理し、油脂の精製剤である活性白土及び
活性シリカなどを製造する際に副生ずる廃酸を主に用い
た。なおこの廃酸は、含鉄硫酸バンド（商品名ＭＩＣ５
）として上下水道の凝集剤として大量に使用されている
工業的に安価なものである。

第６表〔造粒方法〕本実施例における造粒方法の代表例について説ｑ−する
。容１１５７ｔのモルタルミキサーに（−ワキタ製、型
式ＫＭ−３Ｔ）、石炭灰の原初（ＦＡ）を２ＤＫｙの市
販の工業用消石灰を１．１　Ｋｑと更らに酸白２．４に
４を投入し、よく攪拌混合した後、その攪拌系廻廃酸７
．５ｔＣ９ＢＫｏ）を徐々に圧加し、次いで６乃至５分
間攪拌することによって、２乃至１０Ｘ径の石炭灰の砂
粒物６６Ｋｇを回収した。

回収した砂粒物は反応熱によって４０乃至６０Ｃに昇温
される。

次いで回収した砂粒物の一部を６乃至６時間室温で放置
後及び室温で６日間放置した後、それぞれ水中に浸漬さ
せ目視観察による崩壊、泥流化の有無を評価した。

なお、表４に記載したＩシリーズは本実施例の効果を明
確にするための比較例である。

〔物性試験〕

■　吸油量試料粉粒体５１をとり、これに煮アマニ油を滴下し、全
体が硬いパテ状を呈し、釧ベラでの練り混ぜ時にらせん
状に巻き起こされる程度になった時を終点として、試料
１００２当りの煮アマニ油の添加量を算出し、吸油量（
ｙ＋／／１００Ｓ’）とした。

実施例２゜実施例１で調製した砂粒物について、耐水性及び塩基度
抑制効果について評価した。

耐水性回収した砂粒物の中で、水浸漬で崩壊を起こさない造粒
物について、長期に亘たって水に接触された際の耐水性
を評価するために、２０φ×１２００Ｘのガラスカラム
に約８００ｘの層高で砂粒物を充填し、次いで充填層の
上部に約１５０−の水が留るように水を圧加し、次いで
それぞれ１日、６日、７日、６０日、１８０日及び３６
０日間浸漬経過させた後、それぞれ下部より１５０−の
浸漬水を排出させその速度を測定し、これより浸漬日数
による通水速度（ｔｄ　／ｙｐｒｉｉ　）の経時好個を
することによって、長期に亘って造粒物が水に接触され
た時に必要とする耐水性を評価した〇塩基度石炭灰のアルカリ対策として石炭灰及びその処理物を埋
立地等に再利用するに際し、石炭灰からのアルカリ物質
の溶出が問題にされる。

そこで耐水性の評価試験と併せて、浸漬液のｐＨを測定
し、本発明による石炭灰の塩基度抑制効果について評価
した。

なお表５に通水速度の結果を表示し、塩基度の抑制効果
についてはその代表例を図−１に表示した０第５表以上の結果、実施例１及び２から明らかなように、本発
明によって、微粉末の石炭灰を砂粒状に処理することに
よって、長期に亘って水中に浸漬されても、崩壊又は泥
流化を起こさない耐水性に優れた砂粒物にすることがで
き、しかも問題とされた塩基度も長期に亘って抑制され
ることがよく理解される。

【図面の簡単な説明】

９８１図は、実施例１の実験番号１−１の条件で得られ
た砂粒物と比較例として石炭灰を水に浸漬させた際の塩
基度の経時変化を示す。図中の記号（Ａ）は実施例を表わ１２、記号（Ｂ）は比
較例を表わす。特許出願人　　水澤化学工業株式会社 →嘗要（五）手続補正書帽鋤昭和６０年１２月１１日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）石炭灰に、粘土鉱物の硫酸処理により副生する廃
酸、石灰又は消石灰及び粘土類を配合し、この配合組成
物を造粒することを特徴とする石炭灰の粒状化法。
（２）石炭灰に対し、固形分基準で廃酸１５乃至６０重
量％、石灰又は消石灰２乃至８重量％及び粘土類５乃至
４０重量％を配合する特許請求の範囲第１項記載の粒状
化法。