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石炭灰の圧密造粒装置
説明

石炭灰の圧密造粒装置

【課題】石炭灰、貝殻を有効に利用した粒体で、形状及び表面性状を制御して人工砂として適用できる緻密な粒体を作製する。
【解決手段】混練物1をペレット圧密手段3で圧密して固化物とし、固化物をクラッシャー9で壊砕して粒体8とし、角取機13で角部を取り除き、表面の角が除去されて丸みを帯びて径の分布が制御された粒体18を得る。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、石炭灰や貝殻の混練物を圧密して固化物とすることで粒体を作製する石炭灰の圧密造粒装置に関する。
【背景技術】
【0002】
石炭灰の発生量は年々増加しており、近年は、年間1000万トンを超え、今後もこの石炭灰の発生量は漸増していくと考えられる。現在、発生する石炭灰の約7割がセメント原材料として利用されているが、公共事業の減少に伴うセメント生産量の減少や灰引き取り費の高騰、新規埋め立て場の確保が難しいことから、セメント分野以外への利用用途拡大、とりわけ大量に利用可能な新用途の開発が求められている。
【0003】
一方、年間30万トンから40万トン産出されるホタテやカキの貝殻は、埋め立て地不足や埋め立てに伴う悪臭が地方自治体の抱える産業廃棄物処理の問題の一つとして深刻な課題となっている。
【0004】
このような状況から、本願発明の発明者等は、石炭灰、ホタテやカキの貝殻を用いて、砂礫や路盤材等に利用できる石炭灰固化物を製造することを提案している。石炭灰固化物の付加価値を上げるために人工砂の開発が検討されている。石炭灰を人工砂として用いる場合には、貯蔵性、運搬の容易性、粉塵飛散防止などの観点から、造粒によってハンドリング性の悪い石炭灰を粒体(細かい石炭灰固化物)にすることが好ましい。
【0005】
造粒装置の技術の一つとして、転動・攪拌操作により粒体を造る攪拌造粒装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。攪拌造粒装置は、ケーシングの内部で攪拌翼を回転させて粉粒体と液状バインダーを攪拌し、造粒品を製造する装置である。石炭灰固化物を転動(攪拌)造粒により粒体にした場合、小粒子同士の衝突によって造粒するその造粒機構のため、多孔質で軽量かつ粒体表面に凹凸度のある造粒品となり、人工砂としての幅広い用途での使用が厳しい現状がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2009−249359号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、石炭灰、貝殻を有効に利用した粒体で、形状及び表面性状を制御して人工砂として適用できる緻密な粒体を作製することができる石炭灰の圧密造粒装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するための請求項1に係る本発明の石炭灰の圧密造粒装置は、石炭灰、貝殻粉末、石灰類を含有する混練物が供給される型手段と、前記型手段に供給された前記混練物を押し付けて所定の大きさに加圧することで前記混練物を圧密して固化物とする加圧手段と、前記加圧手段により圧密された前記混練物の前記固化物を壊砕する壊砕手段を備えたことを特徴とする。
【0009】
請求項1に係る本発明では、型手段に混練物が供給され、加圧手段により混練物を押し付けて所定の大きさに加圧することで混練物を圧密して固化物とし、壊砕手段により固化物を壊砕して石炭灰、貝殻粉末、石灰類を含有する緻密な粒体を作製する。この結果、石炭灰、貝殻を有効に利用した粒体で、形状及び表面性状を制御して人工砂として適用できる緻密な粒体を作製することが可能になる。
【0010】
そして、請求項2に係る本発明の石炭灰の圧密造粒装置は、請求項1に記載の石炭灰の圧密造粒装置において、前記壊砕手段で壊砕された前記固化物の角取りを行う角取り手段を備えたことを特徴とする。
【0011】
請求項2に係る本発明では、壊砕手段で壊砕された固化物が角取り手段により角が取られ、丸みのある粒体を作製することが可能になる。
【0012】
また、請求項3に係る本発明の石炭灰の圧密造粒装置は、請求項1もしくは請求項2に記載の石炭灰の圧密造粒装置において、前記型手段は、前記加圧手段により前記混練物が押し付けられることで、板状に固化物を圧密する手段であることを特徴とする。また、請求項4に係る本発明の石炭灰の圧密造粒装置は、請求項1もしくは請求項2に記載の石炭灰の圧密造粒装置において、前記型手段は、前記加圧手段により前記混練物が押し付けられることで、ペレット状に固化物を圧密する手段であることを特徴とする。
【0013】
請求項3及び請求項4に係る本発明では、板状の固化物またはペレット状の固化物を得ることができ、壊砕手段に応じて最適な固化物を得ることができる。
【0014】
また、請求項5に係る本発明の石炭灰の圧密造粒装置は、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の石炭灰の圧密造粒装置において、前記混練物を所定の形状で前記型手段に供給する材料供給手段を備えたことを特徴とする。
【0015】
請求項5に係る本発明では、材料供給手段により混練物を所定の形状で供給することができる。
【発明の効果】
【0016】
本発明の石炭灰の圧密造粒装置は、石炭灰、貝殻を有効に利用した粒体で、形状及び表面性状を制御して人工砂として適用できる緻密な粒体を作製することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の第1実施例に係る石炭灰の圧密造粒装置の概念図である。
【図2】図1中の型手段の概略構成図である。
【図3】図1中の壊砕手段及び角取り手段の概略構成図である。
【図4】壊砕された粒の外観写真である。
【図5】本発明の第2実施例に係る石炭灰の圧密造粒装置の概念図である。
【図6】図5中の型手段の概略構成図である。
【図7】図5中の壊砕手段の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
本発明の石炭灰の圧密造粒装置は、石炭灰、貝殻粉末、石灰類に所定量の水分を加え混練した石炭灰、貝殻粉末、石膏、石灰を含有する混練物(混合割合は、例えば、石炭灰:貝殻粉末:石膏:石灰=70:17:4:9)を圧密して固化物を作製し、固化物を壊砕して粒体とする装置である。また、必要に応じて固化物を壊砕した後、壊砕物の角を取って丸みを帯びた粒体とする。石炭灰、貝殻粉末、石膏、石灰を含有する混練物を圧密して固化物を作製することで、大きなかさ密度を有する緻密な固化物を得ることができ、壊砕した後に緻密な粒体とすることができる。壊砕後の緻密な粒体を所望の粗さでふるいわけすることで、粒径分布が抑制された粒体を得ることができる。
【0019】
混練物として用いる石炭灰は、組成が限定されるものではなく、何れの組成の石炭灰でも使用可能である。また、石炭灰は、フライアッシュやクリンカアッシュを利用することができ、また、埋め立て処理されたものを再度利用することも可能である。
【0020】
貝殻粉は、ホタテ、カキ、ハマグリ、アサリなど各種の貝殻を粉末として用いたものであり、貝の種類は特に限定されない。貝殻は廃棄物となるものをそのまま使用でき、焼成処理などして水和反応活性の高い生石灰(CaO)や消石灰(Ca(OH))などにする必要はない。
【0021】
石灰類は、例えば、生石灰(CaO)、消石灰(Ca(OH))等を適用することができる。また、貝殻粉を焼成したものを適用することができる。
【0022】
また、石膏類としては、石炭灰、貝殻(未焼成)、石灰類との混合物の総カルシウム含有量の不足分を補うために添加するものであり、排脱石膏(脱硫石膏)、化学石膏、廃石膏ボード粉末、天然石膏などを挙げることができる。
【0023】
本発明において、上述した原料は、廃棄物である石炭灰、貝殻粉をできるだけ多く利用するのが好ましく、総量中のカルシウム含有量(CaO換算)が20質量%〜40質量%とするのが好ましい。カルシウム含有量を20質量%〜40質量%とすることにより、高密度、高強度な石炭灰固化物とすることができる。
【0024】
これにより、本発明の圧密造粒装置で作製された石炭灰固化物は、セメント材など強度発現に効果を発揮する原料を用いる必要なく、廃棄物となる石炭灰や貝殻粉を原料として用いて、人工砂、路盤材、盛り土やコンクリート砂の代替材等に有効利用することができる。特に、丸みを帯びた粒径分布が制御された粒体により、人工砂として養浜用の砂礫に適用することができる。
【0025】
石炭灰の圧密造粒装置の第1実施例を説明する。
【0026】
図1には本発明の第1実施例に係る石炭灰の圧密造粒装置の全体を表す概略構成、図2には図1中の型手段の具体例、図3には図1中の壊砕手段及び角取り手段の具体例を示してある。また、図4には壊砕された粒の外観写真を示してある。
【0027】
図1に基づいて全体構成を説明する。
【0028】
図に示すように、石炭灰、貝殻粉末、石灰類を含有する混練物1がホッパー2を介して供給される型手段としてのペレット圧密手段3が備えられている。ペレット圧密手段3は、筒状のダイ4と、ダイ4に嵌合する下型5及び上型6が備えられ、ダイ4の内部に下型5が嵌合した状態で混練物1が供給され、上型6が下型5に押しつけられることで混練物1が所定の大きさに加圧される(加圧手段)。混練物1が加圧されることで混練物1が圧密され、固化物としてのペレット7が製造される。
【0029】
ペレット圧密手段3で製造されたペレット7を壊砕して粒体8とする壊砕手段としてのクラッシャー9が備えられている。クラッシャー9は、一対の歯付きロール11を備え、歯付きロール11の表面に千鳥配列の凸歯12が多数備えられている。一対の歯付きロール11の間にペレット7が投入され、歯付きロール11を回転させることによりペレット7が凸歯12に噛み込まれ、ペレット7が壊砕されて粒体8とされる。
【0030】
クラッシャー9で壊砕されて製造された粒体8の角を取る角取り手段としての角取機13が備えられている。角取機13は、盤面の一部が粗面部15とされた回転盤16が備えられ、回転する回転盤16の上に粒体8が投入されることで、粗面部15により粒体8の表面の角部が取り除かれる。角取機13で表面の角部が取り除かれた粒体8は回収容器17に回収されて所望の用途に使用され、角取機13の除去粉はホッパー2に戻される。
【0031】
図2、図3に基づいて圧密造粒の工程を説明する。
【0032】
図2(a)に示すように、ダイ4の内部に下型5が嵌合した状態でペレット圧密手段3に混練物1がホッパー2から供給される。図2(b)に示すように、混練物1を挟んで上型6が下型5に押し付けられ、混練物1が加圧されて圧密されペレット7とされる。ペレット7が製造された後、下型5がダイ4から外されてペレット圧密手段3からペレット7が排出される。
【0033】
ペレット圧密手段3から排出されたペレット7は、図3(a)に示すように、クラッシャー9に投入される。クラッシャー9では、一対の歯付きロール11を回転させることで、ペレット7が凸歯12に噛み込まれて壊砕され、所定の大きさの粒体8とされて排出ホッパー14から排出される。
【0034】
図4に示すように、ペレット7が壊砕されることで、所定の大きさの粒体8が得られていることが確認されている。
【0035】
所定の大きさにされた粒体8は、図3(b)に示すように、角取機13に投入される。角取機13では、回転盤16が回転することにより粗面部15で粒体8の表面の角部が取り除かれる。角取機13で表面の角部が取り除かれた粒体18は排出口21から排出されて回収容器17に回収される。角部を取り除いた除去粉は、角取機13の下部に落下し、回転盤16の裏側に取り付けられた羽根22で掻き集められてホッパー2に戻される。
【0036】
回収容器17に回収された粒体18は、ペレット圧密手段3で圧密されてクラッシャー9で壊砕されたものであり、高いかさ密度を有する緻密な固化物から製造された粒体18となる。また、角取機13で角部が取り除かれているので、表面の角が除去されて丸みを帯びて径の分布が抑制された粒体18となる。
【0037】
表1に示すように、粒体18は、空隙率が攪拌造粒に比べて空隙率が小さく、かさ密度が高くなっていることが確認されている。また、実密度に対しても攪拌造粒と同等以上の密度となっていることが確認されている。
【0038】
[表1]

【0039】
この結果、石炭灰、貝殻を有効に利用した粒体で、形状及び表面性状を制御して人工砂として適用できる緻密な粒体18を作製することが可能になる。
【0040】
石炭灰の圧密造粒装置の第2実施例を説明する。
【0041】
図5には本発明の第2実施例に係る石炭灰の圧密造粒装置の全体を表す概略構成、図6には図5中の型手段の具体例、図7には図5中の壊砕手段及び角取り手段の具体例を示してある。
【0042】
図5に基づいて全体構成を説明する。
【0043】
図に示すように、石炭灰、貝殻粉末、石灰類を含有する混練物25がホッパー26を介して供給される型手段としての板片圧密手段27が備えられている。板片圧密手段27は、板状(四角形・小判形等)の凹型部を備えた雌型28及び雌型28に嵌合する凸型部を備えた雄型29が備えられている。雌型28の凹型部と雄型29の凸型部の間に混練物25が供給され、雄型29が雌型28に押しつけられることで混練物25が所定の板形状に加圧される(加圧手段)。混練物25が加圧されることで混練物25が圧密され、固化物としての板片31が製造される。
【0044】
板片圧密手段27で製造された板片31を壊砕して粒体32とする壊砕手段としてのロールクラッシャー33が備えられている。ロールクラッシャー33は、反対方向に回転する一対の回転ロール34の筒面に多数の突起35が形成され、一対の回転ロール34の間に板片31が投入される。一対の回転ロール34を回転させることで突起35により板片31が噛み込まれ、板片31が壊砕されて粒体32とされる。
【0045】
ロールクラッシャー33で壊砕された粒体32をふるい分けするふるい器36が備えられている。ロールクラッシャー33で壊砕された粒体32はふるい器36のメッシュ面に落下し、ふるい器36に振動が与えられることにより、所定の大きさよりも小さい粒体32がメッシュ面を通過して回収容器37に回収される。
【0046】
図6、図7に基づいて圧密造粒の工程を説明する。
【0047】
図6(a)に示すように、板片圧密手段27の雌型28の凹型部に混練物25がホッパー26から供給される。図6(b)に示すように、雄型29が型締めされることで混練物25を挟んで雄型29の凸型部が雌型28の凹型部に押し付けられ、混練物25が加圧されて圧密され板片31とされる。板片31が製造された後、雄型29が離型されると共に、図6(c)に示すように、雌型28が回転(もしくは傾動)して板片31が板片圧密手段27から排出される。
【0048】
板片圧密手段27から排出された板片31は、図7に示すように、ロールクラッシャー33に投入される。ロールクラッシャー33では、一対の回転ロール34を反対方向に回転させることで突起35により板片31が噛み込まれて壊砕され、所定の大きさの粒体32とされてふるい器36に排出される。ふるい器36では、所定の大きさよりも小さい粒体32がメッシュ面を通過してふるい分けされ、所定の径以下の粒体32が回収容器37に回収される。ふるい器36に残された径の大きな粒体32は、混練物25として再利用される。
【0049】
回収容器37に回収された粒体32は、板片圧密手段27で圧密されてロールクラッシャー33で壊砕されたものであり、高いかさ密度を有する緻密な固化物から製造された粒体32となる。また、ふるい器36で所定の大きさよりも小さい粒体32がふるい分けされているので、径の分布がほとんどない粒体32となる。
【0050】
この結果、石炭灰、貝殻を有効に利用した粒体で、形状及び表面性状を制御して人工砂として適用できる緻密な粒体32を作製することが可能になる。
【0051】
上述した実施例の型手段及び壊砕手段は一例であり、混練物を圧密して固化物を製造し、固化物を壊砕できるものであれば、他の手段を適用することが可能である。また、第1実施例の圧密造粒装置にふるい器36を追加したり、第2実施例の圧密造粒装置に角取り機13を追加することも可能である。また、第2実施例の圧密造粒装置ふるい器36に代えて角取り機13を設けることも可能である。
【0052】
上述した石炭灰の圧密造粒装置は、混練物を圧密して固化物を製造し、圧密された固化物を壊砕して高いかさ密度を有する緻密な固化物から製造された粒体を製造することができる。このため、石炭灰、貝殻を有効に利用した粒体で、形状及び表面性状を制御して人工砂として適用できる緻密な粒体を作製することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【0053】
本発明は、貝殻や石炭灰の混練物を圧密して造粒する石炭灰の圧密造粒装置の産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【0054】
1、25 混練物
2、26 ホッパー
3 ペレット圧密手段
4 ダイ
5 下型
6 上型
7 ペレット
8、18、32 粒体
9 クラッシャー
11 歯付きロール
12 凸歯
13 角取り機
14 排出ホッパー
15 粗面部
16 回転盤
17、37 回収容器
21 排出口
22 羽根
27 板片圧密手段
28 雌型
29 雄型
31 板片
33 ロールクラッシャー
34 回転ロール
35 突起
36 ふるい器

【特許請求の範囲】
【請求項1】
石炭灰、貝殻粉末、石灰類を含有する混練物が供給される型手段と、
前記型手段に供給された前記混練物を押し付けて所定の大きさに加圧することで前記混練物を圧密して固化物とする加圧手段と、
前記加圧手段により圧密された前記混練物の前記固化物を壊砕する壊砕手段を備えた
ことを特徴とする石炭灰の圧密造粒装置。
【請求項2】
請求項1に記載の石炭灰の圧密造粒装置において、
前記壊砕手段で壊砕された前記固化物の角取りを行う角取り手段を備えた
ことを特徴とする石炭灰の圧密造粒装置。
【請求項3】
請求項1もしくは請求項2に記載の石炭灰の圧密造粒装置において、
前記型手段は、前記加圧手段により前記混練物が押し付けられることで、板状に固化物を圧密する手段である
ことを特徴とする石炭灰の圧密造粒装置。
【請求項4】
請求項1もしくは請求項2に記載の石炭灰の圧密造粒装置において、
前記型手段は、前記加圧手段により前記混練物が押し付けられることで、ペレット状に固化物を圧密する手段である
ことを特徴とする石炭灰の圧密造粒装置。
【請求項5】
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の石炭灰の圧密造粒装置において、
前記混練物を所定の形状で前記型手段に供給する材料供給手段を備えた
ことを特徴とする石炭灰の圧密造粒装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図4】
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【公開番号】特開2012−210561(P2012−210561A)
【公開日】平成24年11月1日(2012.11.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−76698(P2011−76698)
【出願日】平成23年3月30日(2011.3.30)
【出願人】(000173809)一般財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Fターム(参考)】