JP7745484B2 - Coal ash treatment system and method for producing fly ash for concrete - Google Patents
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Description
本発明は、石炭灰処理システムおよびコンクリート用フライアッシュの製造方法に関する。 The present invention relates to a coal ash treatment system and a method for producing fly ash for concrete.
石炭灰（フライアッシュ）は、石炭火力発電所の発電ボイラーで微粉炭を燃焼させた際に、高温のガス中で溶融した燃え殻が凝集することによって生成した微粒子である。石炭灰は、ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３を主成分とするポゾラン物質であり、コンクリートに使用することで長期強度の増進、ワーカビリティの向上、アルカリシリカ反応の抑制等の優れた特性を示すことが知られている。しかしながら、石炭灰は、未燃カーボンを含む。未燃カーボン含有量が多い石炭灰をコンクリートに使用すると、黒斑の発生やＡＥ剤の吸着による空気量減少などのコンクリートの品質に悪影響を及ぼすことがある。このため、石炭灰から未燃カーボン含有量を低減させることが行われている。石炭灰の未燃カーボン含有量を低減させる方法としては、ベルト式静電分離法、加熱処理法、浮遊選別法などが検討されている（特許文献１～３）。また、加熱処理によって未燃カーボン含有量を低減させた改質石炭灰に対して、分級や粉砕処理を施すことによって、改質石炭灰の活性度指数を向上させることも検討されている（特許文献２）。 Coal ash (fly ash) is a fine particle produced by the aggregation of molten cinders in high-temperature gases during the combustion of pulverized coal in the power generation boilers of coal-fired power plants. Coal ash is a pozzolanic substance primarily composed of SiO 2 and Al 2 O 3. It is known that its use in concrete enhances long-term strength, improves workability, and inhibits alkali-silica reaction. However, coal ash contains unburned carbon. The use of coal ash with a high unburned carbon content in concrete can adversely affect concrete quality, such as the occurrence of black spots and a reduction in air volume due to adsorption of air-enhancing agents. For this reason, efforts have been made to reduce the unburned carbon content of coal ash. Methods for reducing the unburned carbon content of coal ash, such as belt-type electrostatic separation, heat treatment, and flotation, have been investigated (Patent Documents 1 to 3). Furthermore, an attempt to improve the activity index of modified coal ash by classifying and pulverizing modified coal ash with reduced unburned carbon content through heat treatment has also been investigated (Patent Document 2).
また、石炭灰の活性度指数は、石炭火力発電所で使用する石炭の種類などの要因によって変動することがある。このため、石炭灰の活性度指数を予測して、活性度指数の高い石炭灰を選択して、コンクリートに使用することが検討されている（特許文献４～５）。 In addition, the activity index of coal ash can vary depending on factors such as the type of coal used in coal-fired power plants. For this reason, studies are being conducted to predict the activity index of coal ash, select coal ash with a high activity index, and use it in concrete (Patent Documents 4 and 5).
コンクリートに使用する石炭灰は、未燃カーボン含有量が低く、かつ活性度指数が高いことが望ましい。しかしながら、石炭灰の未燃カーボン含有量を低減させることによっては、石炭灰の活性度指数を格段に向上させることは難しい。また、未燃カーボン含有量を低減させた改質石炭灰に対して、分級や粉砕処理を施すことによって、改質石炭灰の活性度指数を向上させることは作業が煩雑となる。さらに、ブレーン比表面積により石炭灰の活性度指数を予測することは、ブレーン比表面積の測定に時間を要し、工程に直ちに反映することが難しいため、石炭灰の未燃カーボン含有量を定常的に低減させることは難しい。 It is desirable for coal ash used in concrete to have a low unburned carbon content and a high activity index. However, it is difficult to significantly improve the activity index of coal ash simply by reducing its unburned carbon content. Furthermore, improving the activity index of modified coal ash, which has a reduced unburned carbon content, by classifying or pulverizing it is a complicated process. Furthermore, predicting the activity index of coal ash based on its Blaine specific surface area requires time to measure the Blaine specific surface area, making it difficult to immediately reflect the results in the process, making it difficult to consistently reduce the unburned carbon content of coal ash.
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、未燃カーボン含有量が低く、かつ活性度指数が高い石炭灰を効率よく得ることができる石炭灰処理システムおよびコンクリート用フライアッシュの製造方法を提供することにある。 This invention was made in consideration of the above-mentioned circumstances, and aims to provide a coal ash treatment system and a method for producing fly ash for concrete that can efficiently produce coal ash with a low unburned carbon content and a high activity index.
上記の課題を解決するために、本発明の石炭灰処理システムは、未燃カーボンを含有する石炭灰の未燃カーボン含有量を低減させて、改質石炭灰を得る改質装置と、前記改質石炭灰の一部を採取するサンプリング装置と、前記サンプリング装置で採取された前記改質石炭灰の面積平均粒子径および所定の粒径のふるい残分からなる群より選択される少なくとも１つの物性値を測定する物性測定装置と、前記物性値に基づいて前記改質石炭灰を振り分ける振分装置と、を含む。 To solve the above problems, the coal ash treatment system of the present invention includes a modification device that reduces the unburned carbon content of coal ash containing unburned carbon to obtain modified coal ash; a sampling device that collects a portion of the modified coal ash; a physical property measuring device that measures at least one physical property value selected from the group consisting of the area average particle size and sieve residue of a predetermined particle size of the modified coal ash collected by the sampling device; and a sorting device that sorts the modified coal ash based on the physical property value.
以上のような構成とされた本発明の石炭灰処理システムは、未燃カーボンを含有する原料石炭灰の未燃カーボン含有量を低減させて、改質石炭灰を得る石炭灰改質装置を含むので、未燃カーボン含有量が低い石炭灰を得ることができる。また、本発明の石炭灰処理システムは、石炭灰改質装置で得られた改質石炭灰の一部を採取するサンプリング装置と、サンプリング装置で採取された改質石炭灰の面積平均粒子径および所定の粒径のふるい残分からなる群より選択される少なくとも１つの物性値を測定する物性測定装置と、その物性値に基づいて改質石炭灰を振り分ける改質石炭灰振分装置とを含むので、活性度指数が高い石炭灰を得ることができる。よって、本発明の石炭灰処理システムによれば、未燃カーボン含有量が低く、かつ活性度指数が高い石炭灰を効率よく得ることが可能となる。 The coal ash treatment system of the present invention, configured as described above, includes a coal ash reforming device that reduces the unburned carbon content of raw coal ash containing unburned carbon to obtain reformed coal ash, thereby enabling the production of coal ash with a low unburned carbon content. The coal ash treatment system of the present invention also includes a sampling device that collects a portion of the reformed coal ash obtained by the coal ash reforming device, a physical property measuring device that measures at least one physical property value selected from the group consisting of the area average particle diameter of the reformed coal ash collected by the sampling device and a sieve residue of a predetermined particle size, and a reformed coal ash sorting device that sorts the reformed coal ash based on the physical property value, thereby enabling the production of coal ash with a high activity index. Therefore, the coal ash treatment system of the present invention makes it possible to efficiently obtain coal ash with a low unburned carbon content and a high activity index.
ここで、本発明の石炭灰処理システムにおいては、前記ふるい残分の粒径が、３μｍ以上１５μｍ以下の範囲内にある構成とされていてもよい。
この場合は、ふるい残分の粒径が、３μｍ以上１５μｍ以下の範囲内にあるので、活性度指数が高い石炭灰をより精度よく得ることができる。
Here, in the coal ash processing system of the present invention, the particle size of the sieve residue may be in the range of 3 μm or more and 15 μm or less.
In this case, the particle size of the sieve residue is in the range of 3 μm to 15 μm, so coal ash with a high activity index can be obtained with higher accuracy.
また、本発明の石炭灰処理システムにおいては、石炭灰改質装置がベルト式静電分離装置である構成とされていてもよい。
この場合は、石炭灰を加熱することなく室温で、かつ連続的に原料石炭灰を改質できるので、未燃カーボン含有量が低く、エネルギー負荷も小さくかつ活性度指数が高い石炭灰をより効率よく得ることができる。
In the coal ash treatment system of the present invention, the coal ash reforming device may be a belt-type electrostatic separation device.
In this case, raw coal ash can be reformed continuously at room temperature without heating the coal ash, so that coal ash with a low unburned carbon content, a small energy load, and a high activity index can be obtained more efficiently.
また、本発明の石炭灰処理システムにおいては、物性測定装置がレーザー回折式粒度分布測定装置である構成とされていてもよい。
この場合、改質石炭灰の物性値を乾式で連続的に測定することができるので、未燃カーボン含有量が低く、かつ活性度指数が高い石炭灰をさらに効率よく得ることができる。
In the coal ash treatment system of the present invention, the physical property measuring device may be a laser diffraction particle size distribution measuring device.
In this case, the physical properties of the modified coal ash can be measured continuously in a dry manner, so that coal ash with a low unburned carbon content and a high activity index can be obtained more efficiently.
本発明のコンクリート用フライアッシュの製造方法は、未燃カーボンを含有する石炭灰の未燃カーボン含有量を低減させて、改質石炭灰を得る改質工程と、前記改質石炭灰の一部を採取するサンプリング工程と、前記サンプリング工程で採取された前記改質石炭灰の面積平均粒子径および所定の粒径のふるい残分からなる群より選択される少なくとも１つの物性値を測定する物性測定工程と、前記物性値に基づいて前記改質石炭灰の材齢２８日の活性度指数を予測する予測工程と、前記改質石炭灰のうちの前記予測工程で前記活性度指数が８０％以上の任意の値と予測された改質石炭灰を回収する回収工程と、を含む。 The method for producing fly ash for concrete of the present invention includes a modification step of reducing the unburned carbon content of unburned carbon-containing coal ash to obtain modified coal ash; a sampling step of collecting a portion of the modified coal ash; a physical property measurement step of measuring at least one physical property value selected from the group consisting of the area average particle size and a sieve residue of a predetermined particle size of the modified coal ash collected in the sampling step; a prediction step of predicting the activity index of the modified coal ash at a material age of 28 days based on the physical property value; and a recovery step of recovering modified coal ash whose activity index is predicted to be an arbitrary value of 80% or more in the prediction step.
本発明のコンクリート用フライアッシュの製造方法は、未燃カーボンを含有する石炭灰の未燃カーボン含有量を低減させて、改質石炭灰を得る改質工程を含むので、未燃カーボン含有量が低い石炭灰を得ることができる。また、本発明のコンクリート用フライアッシュの製造方法は、改質工程で得られた改質石炭灰の一部を採取するサンプリング工程と、サンプリング工程で採取された改質石炭灰の面積平均粒子径および所定の粒径のふるい残分からなる群より選択される少なくとも１つの物性値を測定する物性測定工程と、前記物性値に基づいて前記改質石炭灰の材齢２８日の活性度指数を予測する予測工程と、前記改質石炭灰のうちの前記予測工程で前記活性度指数が８０％以上と予測された改質石炭灰を回収する回収工程とを含むので、活性度指数が高い石炭灰を得ることができる。よって、本発明のコンクリート用フライアッシュの製造方法によれば、未燃カーボン含有量が低く、かつ活性度指数が高い石炭灰を効率よく得ることが可能となる。 The method for producing fly ash for concrete of the present invention includes a modification step of reducing the unburned carbon content of unburned carbon-containing coal ash to obtain modified coal ash, thereby enabling the production of coal ash with a low unburned carbon content. The method for producing fly ash for concrete of the present invention also includes a sampling step of collecting a portion of the modified coal ash obtained in the modification step, a physical property measurement step of measuring at least one physical property value selected from the group consisting of the area average particle size and a sieve residue of a predetermined particle size of the modified coal ash collected in the sampling step, a prediction step of predicting the activity index of the modified coal ash at a material age of 28 days based on the physical property value, and a recovery step of recovering the modified coal ash predicted to have an activity index of 80% or more in the prediction step. Therefore, coal ash with a high activity index can be obtained. Therefore, the method for producing fly ash for concrete of the present invention enables the efficient production of coal ash with a low unburned carbon content and a high activity index.
ここで、本発明のコンクリート用フライアッシュの製造方法においては、前記サンプリング工程、前記物性測定工程、前記予測工程、前記回収工程の各工程を、前記改質工程で得られた前記改質石炭灰を連続的に搬送しながら行う構成とされていてもよい。
この場合、前記改質工程で得られた改質石炭灰を一時的に貯留するための設備が不要となるので、コンクリート用フライアッシュをより効率よく製造することができる。
Here, in the method for producing fly ash for concrete of the present invention, the sampling step, the physical property measuring step, the prediction step, and the recovery step may be configured to be performed while continuously transporting the modified coal ash obtained in the modification step.
In this case, there is no need for a facility for temporarily storing the modified coal ash obtained in the modification step, so that fly ash for concrete can be produced more efficiently.
本発明によれば、未燃カーボン含有量が低く、かつ活性度指数が高い石炭灰を効率よく得ることができる石炭灰処理システムおよびコンクリート用フライアッシュの製造方法を提供することが可能となる。 The present invention makes it possible to provide a coal ash treatment system and a method for producing fly ash for concrete that can efficiently produce coal ash with a low unburned carbon content and a high activity index.
以下に、本発明の実施形態について添付した図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る石炭灰処理システムを示すブロック図である。
図１に示すように、石炭灰処理システム１０は、原料石炭灰貯蔵設備１１、石炭灰供給装置１２、石炭灰改質装置１３、サンプリング装置１４、物性測定装置１５、計算装置１６、制御装置１７、改質石炭灰振分装置１８、高活性改質石炭灰貯留装置１９を含む。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a coal ash treatment system according to one embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1 , a coal ash treatment system 10 includes a raw coal ash storage facility 11, a coal ash supplying device 12, a coal ash modifying device 13, a sampling device 14, a physical property measuring device 15, a calculating device 16, a control device 17, a modified coal ash sorting device 18, and a highly active modified coal ash storage device 19.
原料石炭灰貯蔵設備１１は、石炭灰を処理する前の原料石炭灰を一時的に貯蔵する設備である。原料石炭灰は、例えば、石炭火力発電所の発電ボイラーなどで生成した石炭灰である。 The raw coal ash storage facility 11 is a facility for temporarily storing raw coal ash before it is processed. Raw coal ash is coal ash generated, for example, in the power generation boilers of a coal-fired power plant.
石炭灰供給装置１２は、原料石炭灰貯蔵設備１１に貯蔵された原料石炭灰を石炭灰改質装置１３に供給する装置である。石炭灰供給装置１２は、例えば、ベルトコンベア、エアスライダー、ロータリーバルブ等を組み合わせたものである。 The coal ash supplying device 12 is a device that supplies raw coal ash stored in the raw coal ash storage facility 11 to the coal ash reforming device 13. The coal ash supplying device 12 is, for example, a combination of a belt conveyor, an air slider, a rotary valve, etc.
石炭灰改質装置１３は、未燃カーボンを多量に含む未燃カーボン多量含有石炭灰を除去することによって、原料石炭灰の未燃カーボン含有量を低減させて、改質石炭灰を得る装置である。石炭灰改質装置１３ としては、例えば、ベルト式静電分離装置、加熱装置を用いることができる。ベルト式静電分離装置は、平行に配置された一対の電極と、その一対の電極（正極、負極）間に配置された網目状ベルトとを有する。ベルト式静電分離装置では、回転している網目状ベルトに原料石炭灰を供給して、原料石炭灰同士を衝突あるいは接触させることによって、未燃カーボンを正に帯電させ、石炭灰（ポゾラン物質）を負に帯電させる。そして、正に帯電した未燃カーボンを負極側に、負に帯電した石炭灰を正極側にそれぞれ移動させることによって、未燃カーボンと石炭灰とを分離する。加熱装置は、原料石炭灰は加熱によって未燃カーボンを揮発除去する装置である。ベルト式静電分離装置は、室温で、熱エネルギーが不要であり、かつ連続的に原料石炭灰を改質できる点で好ましい。 The coal ash reformer 13 reduces the unburned carbon content of raw coal ash by removing coal ash containing a large amount of unburned carbon, thereby obtaining reformed coal ash. Examples of the coal ash reformer 13 include a belt-type electrostatic separator and a heating device. The belt-type electrostatic separator has a pair of parallel electrodes and a mesh belt placed between the pair of electrodes (positive and negative electrodes). In the belt-type electrostatic separator, raw coal ash is fed to a rotating mesh belt, and the raw coal ash is caused to collide or come into contact with each other, thereby positively charging the unburned carbon and negatively charging the coal ash (pozzolanic substance). The unburned carbon and coal ash are then separated by moving the positively charged unburned carbon to the negative electrode and the negatively charged coal ash to the positive electrode, respectively. The heating device heats the raw coal ash to volatilize and remove unburned carbon. Belt-type electrostatic separators are advantageous because they can be used at room temperature, do not require thermal energy, and continuously modify raw coal ash.
サンプリング装置１４は、石炭灰改質装置１３で得られた改質石炭灰の一部を採取する装置である。改質石炭灰の一部とは、物性測定装置１５で改質石炭灰の物性を測定するのに必要な量である。改質石炭灰の残部は、石炭灰改質装置１３から改質石炭灰振分装置１８に送られる。サンプリング装置１４は、改質石炭灰を石炭灰改質装置１３から改質石炭灰振分装置１８に改質石炭灰を搬送するためのラインから一部を測定試料としてサンプリングできる位置に配置されていてもよい。 The sampling device 14 is a device that collects a portion of the modified coal ash obtained in the coal ash reformer 13. This portion of the modified coal ash is the amount necessary to measure the physical properties of the modified coal ash using the physical property measuring device 15. The remainder of the modified coal ash is sent from the coal ash reformer 13 to the modified coal ash sorting device 18. The sampling device 14 may be positioned in a position that allows a portion of the modified coal ash to be sampled as a measurement sample from the line that transports the modified coal ash from the coal ash reformer 13 to the modified coal ash sorting device 18.
物性測定装置１５は、サンプリング装置１４で採取された改質石炭灰の物性を測定する装置である。測定する改質石炭灰の物性は、面積平均粒子径および所定の粒径のふるい残分である。ふるい残分の粒径は、３μｍ以上１５μｍ以下の範囲内にあることが好ましく、５μｍ±２μｍの範囲内あるいは１０μｍ±２μｍの範囲内にあることが好ましい。物性測定装置１５としては、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いることができる。物性の測定は、レーザー回折式粒度分布測定装置を用い、乾式で連続的に測定することが好ましい。乾式で測定することによって、改質石炭灰の物性を連続的に測定することができる。 The physical property measuring device 15 is a device that measures the physical properties of the modified coal ash collected by the sampling device 14. The physical properties of the modified coal ash that are measured are the area average particle size and the sieve residue of a specified particle size. The particle size of the sieve residue is preferably in the range of 3 μm to 15 μm, and preferably in the range of 5 μm ± 2 μm or 10 μm ± 2 μm. A laser diffraction particle size distribution measuring device can be used as the physical property measuring device 15. The physical properties are preferably measured continuously in a dry state using a laser diffraction particle size distribution measuring device. By measuring in a dry state, the physical properties of the modified coal ash can be measured continuously.
計算装置１６は、物性測定装置１５で測定された物性値に基づいて、改質石炭灰の材齢２８日の活性度指数の予測値を算出する装置である。計算装置１６としては、例えば、予め測定された改質石炭灰の物性値と材齢２８日の活性度指数との相関関係式を記憶する記憶部と、記憶部に記憶された相関関係式に物性測定装置１５で測定された物性値を代入することにより、改質石炭灰の材齢２８日の活性度指数の予測値を算出する算出部とを有する装置を用いることができる。計算装置１６の例としては、パーソナルコンピュータ、スマートフォンを挙げることができる。なお、計算装置１６と物性測定装置１５とは、有線で接続されていてもよいし、無線で接続されていてもよい。 Calculation device 16 is a device that calculates a predicted value of the activity index of the modified coal ash at a material age of 28 days based on the physical property values measured by physical property measurement device 15. The calculation device 16 can be, for example, a device that has a memory unit that stores a correlation equation between the previously measured physical property values of the modified coal ash and the activity index at a material age of 28 days, and a calculation unit that calculates a predicted value of the activity index of the modified coal ash at a material age of 28 days by substituting the physical property values measured by physical property measurement device 15 into the correlation equation stored in the memory unit. Examples of calculation device 16 include a personal computer and a smartphone. The calculation device 16 and physical property measurement device 15 may be connected via a wired or wireless connection.
制御装置１７は、計算装置１６で予測された活性度指数の予測値が予め設定された設定値であるか否かを判定する装置である。そして、その判定結果に基づいて、改質石炭灰振分装置１８に対して制御信号を送信する。例えば、制御装置１７は、計算装置１６で予測された改質石炭灰の活性度指数の予測値が８０％以上である場合、その改質石炭灰を高活性改質石炭灰として回収し、改質石炭灰の活性度指数の予測値が８０％未満である場合、その改質石炭灰を低活性改質石炭灰として回収するように制御信号を送信する。なお、制御装置１７と計算装置１６とは、有線で接続されていてもよいし、無線で接続されていてもよい。また、制御装置１７と改質石炭灰振分装置１８とは、有線で接続されていてもよいし、無線で接続されていてもよい。 The control device 17 is a device that determines whether the predicted value of the activity index predicted by the calculation device 16 is a preset value. Based on the result of this determination, the control device 17 transmits a control signal to the modified coal ash sorting device 18. For example, if the predicted value of the activity index of the modified coal ash predicted by the calculation device 16 is 80% or higher, the control device 17 transmits a control signal to recover the modified coal ash as high-activity modified coal ash, and if the predicted value of the activity index of the modified coal ash is less than 80%, the control device 17 transmits a control signal to recover the modified coal ash as low-activity modified coal ash. The control device 17 and the calculation device 16 may be connected by wire or wirelessly. The control device 17 and the modified coal ash sorting device 18 may be connected by wire or wirelessly.
改質石炭灰振分装置１８は、制御装置１７から送信された制御信号に基づいて、石炭灰改質装置１３から搬送された改質石炭灰を高活性改質石炭灰と低活性改質石炭灰とを振り分ける装置である。高活性改質石炭灰は、例えば、コンクリート用フライアッシュとして利用することができる。低活性改質石炭灰は、例えば、セメント原料として利用することができる。 The modified coal ash sorting device 18 is a device that sorts the modified coal ash transported from the coal ash reforming device 13 into high-activity modified coal ash and low-activity modified coal ash based on a control signal transmitted from the control device 17. The high-activity modified coal ash can be used, for example, as fly ash for concrete. The low-activity modified coal ash can be used, for example, as a cement raw material.
高活性改質石炭灰貯留装置１９は、改質石炭灰振分装置１８で振り分けられた高活性改質石炭灰を貯留する装置である。 The highly active modified coal ash storage device 19 is a device that stores the highly active modified coal ash sorted by the modified coal ash sorting device 18.
本実施形態の石炭灰処理システム１０において、サンプリング装置１４で改質石炭灰を採取してから制御装置１７が制御信号を改質石炭灰振分装置１８に送信するまでに要する時間は、石炭灰改質装置１３にて得られた改質石炭灰が改質石炭灰振分装置１８に搬送されるまでの時間内にあることが好ましい。この場合、石炭灰改質装置１３と改質石炭灰が改質石炭灰振分装置１８との間に、改質石炭灰を一時的に貯留するための設備を設ける必要がなく、石炭灰を連続的に処理することができる。 In the coal ash treatment system 10 of this embodiment, the time required from when the modified coal ash is collected by the sampling device 14 until the control device 17 sends a control signal to the modified coal ash sorting device 18 is preferably within the time required for the modified coal ash obtained by the coal ash reformer 13 to be transported to the modified coal ash sorting device 18. In this case, there is no need to install equipment for temporarily storing the modified coal ash between the coal ash reformer 13 and the modified coal ash sorting device 18, and the coal ash can be treated continuously.
次に、本発明の一実施形態に係るコンクリート用フライアッシュの製造方法について説明する。
図２は、本発明の一実施形態に係るコンクリート用フライアッシュの製造方法を示すフロー図である。
図２に示すように、本実施形態のコンクリート用フライアッシュの製造方法は、原料石炭灰からコンクリート用フライアッシュを製造する方法である。コンクリート用フライアッシュの製造方法は、改質工程Ｓ０１、サンプリング工程Ｓ０２、物性測定工程Ｓ０３、予測工程Ｓ０４、判断工程Ｓ０５、回収工程Ｓ０６を含む。
Next, a method for producing fly ash for concrete according to one embodiment of the present invention will be described.
FIG. 2 is a flow diagram showing a method for producing fly ash for concrete according to one embodiment of the present invention.
2, the method for producing fly ash for concrete according to this embodiment is a method for producing fly ash for concrete from raw coal ash, and includes a modifying step S01, a sampling step S02, a physical property measuring step S03, a prediction step S04, a determination step S05, and a recovery step S06.
改質工程Ｓ０１は、原料石炭灰の未燃カーボン含有量を低減させて、改質石炭灰を得る工程である。改質工程Ｓ０１は、上述の石炭灰改質装置１３を用いて実施することができる。 The modification step S01 is a step of reducing the unburned carbon content of raw coal ash to obtain modified coal ash. The modification step S01 can be carried out using the above-mentioned coal ash modification device 13.
サンプリング工程Ｓ０２は、改質工程Ｓ０１で得られた改質石炭灰の一部を採取する工程である。サンプリング工程Ｓ０２は、上述のサンプリング装置１４を用いて実施することができる。改質工程Ｓ０１で得られた改質石炭灰の残部は、回収工程Ｓ０６に搬送される。 The sampling step S02 is a step of collecting a portion of the modified coal ash obtained in the modification step S01. The sampling step S02 can be performed using the sampling device 14 described above. The remainder of the modified coal ash obtained in the modification step S01 is transported to the recovery step S06.
物性測定工程Ｓ０３は、サンプリング工程Ｓ０２で採取された改質石炭灰の物性を測定する工程である。物性測定工程Ｓ０３は、上述の物性測定装置１５を用いて実施することができる。 The physical property measurement process S03 is a process for measuring the physical properties of the modified coal ash collected in the sampling process S02. The physical property measurement process S03 can be performed using the above-mentioned physical property measurement device 15.
予測工程Ｓ０４は、物性測定工程Ｓ０３で測定された物性値に基づいて、改質石炭灰の材齢２８日の活性度指数の予測値を算出する工程である。予測工程Ｓ０４は、上述の計算装置１６を用いて実施することができる。 Prediction step S04 is a step of calculating a predicted value of the activity index of the modified coal ash at an age of 28 days based on the physical property values measured in physical property measurement step S03. Prediction step S04 can be performed using the calculation device 16 described above.
判断工程Ｓ０５は、予測工程Ｓ０４で予測された活性度指数の予測値が予め設定された設定値であるか否かを判定する工程である。判断工程Ｓ０５は、上述の制御装置１７を用いて実施することができる。本実施形態では、改質石炭灰の活性度指数の予測値が８０％以上であるか否かを判断する。 Determination step S05 is a step of determining whether the predicted value of the activity index predicted in prediction step S04 is a preset value. Determination step S05 can be performed using the control device 17 described above. In this embodiment, it is determined whether the predicted value of the activity index of the modified coal ash is 80% or higher.
回収工程Ｓ０６は、判断工程Ｓ０５で活性度指数の予測値が８０％以上であると判断された改質石炭灰をコンクリート用フライアッシュとして回収する工程である。回収工程Ｓ０６は、上述の改質石炭灰振分装置１８を用いて実施することができる。判断工程Ｓ０５で活性度指数の予測値が８０％未満であると判断された改質石炭灰は、例えば、前記コンクリート用フライアッシュとは別に回収して、セメント原料として利用することができる。 Recovery step S06 is a step in which modified coal ash determined in determination step S05 to have a predicted activity index value of 80% or more is recovered as concrete fly ash. Recovery step S06 can be performed using the modified coal ash sorting device 18 described above. Modified coal ash determined in determination step S05 to have a predicted activity index value of less than 80% can be recovered separately from the concrete fly ash, for example, and used as a cement raw material.
本実施形態のコンクリート用フライアッシュの製造方法においては、サンプリング工程Ｓ０２、物性測定工程Ｓ０３、予測工程Ｓ０４、回収工程Ｓ０６の各工程を、改質工程Ｓ０１で得られた改質石炭灰を連続的に搬送しながら行うことが好ましい。すなわち、サンプリング工程Ｓ０２、物性測定工程Ｓ０３、予測工程Ｓ０４、判断工程Ｓ０５に要する時間は、改質工程Ｓ０１で得られた改質石炭灰が回収工程Ｓ０６に搬送されるまでに要する時間内にあることが好ましい。改質工程Ｓ０１で得られた改質石炭灰を一時的に貯留するための設備が不要となるので、コンクリート用フライアッシュをより効率よく製造することができる。 In the method for producing fly ash for concrete of this embodiment, it is preferable to perform the sampling step S02, physical property measurement step S03, prediction step S04, and recovery step S06 while continuously transporting the modified coal ash obtained in the modification step S01. In other words, it is preferable that the time required for the sampling step S02, physical property measurement step S03, prediction step S04, and determination step S05 be within the time required for the modified coal ash obtained in the modification step S01 to be transported to the recovery step S06. Since there is no need for equipment to temporarily store the modified coal ash obtained in the modification step S01, fly ash for concrete can be produced more efficiently.
以上のような構成とされた本実施形態の石炭灰処理システム１０は、未燃カーボンを含有する原料石炭灰の未燃カーボン含有量を低減させて、改質石炭灰を得る石炭灰改質装置１３を含むので、未燃カーボン含有量が低い石炭灰を得ることができる。また、本実施形態の石炭灰処理システム１０は、石炭灰改質装置１３で得られた改質石炭灰の一部を採取するサンプリング装置１４と、サンプリング装置１４で採取された改質石炭灰の面積平均粒子径および所定の粒径のふるい残分からなる群より選択される少なくとも１つの物性値を測定する物性測定装置１５と、その物性値に基づいて改質石炭灰を振り分ける改質石炭灰振分装置１８とを含むので、活性度指数が高い石炭灰を得ることができる。よって、本実施形態の石炭灰処理システム１０によれば、未燃カーボン含有量が低く、かつ活性度指数が高い石炭灰を効率よく得ることができる。 The coal ash treatment system 10 of this embodiment, configured as described above, includes a coal ash reformer 13 that reduces the unburned carbon content of raw coal ash containing unburned carbon to obtain reformed coal ash, thereby enabling the production of coal ash with a low unburned carbon content. The coal ash treatment system 10 of this embodiment also includes a sampling device 14 that collects a portion of the reformed coal ash obtained by the coal ash reformer 13, a physical property measuring device 15 that measures at least one physical property value selected from the group consisting of the area average particle diameter of the reformed coal ash collected by the sampling device 14 and a sieve residue of a predetermined particle size, and a reformed coal ash sorting device 18 that sorts the reformed coal ash based on the physical property value, thereby enabling the production of coal ash with a high activity index. Therefore, the coal ash treatment system 10 of this embodiment can efficiently produce coal ash with a low unburned carbon content and a high activity index.
本実施形態の石炭灰処理システム１０において、ふるい残分の粒径が、３μｍ以上１５μｍ以下の範囲内にある場合は、活性度指数が高い石炭灰をより精度よく得ることができる。
また、本実施形態の石炭灰処理システム１０において、石炭灰改質装置１３がベルト式静電分離装置である場合は、石炭灰を室温で、かつ連続的に原料石炭灰を改質できるので、未燃カーボン含有量が低く、かつ活性度指数が高い石炭灰をより効率よく得ることができる。
また、物性測定装置１５がレーザー回折式粒度分布測定装置である場合は、改質石炭灰の物性値を乾式で連続的に測定することができるので、未燃カーボン含有量が低く、かつ活性度指数が高い石炭灰をさらに効率よく得ることができる。
In the coal ash processing system 10 of this embodiment, when the particle size of the sieve residue is in the range of 3 μm or more and 15 μm or less, coal ash with a high activity index can be obtained with higher accuracy.
Furthermore, in the coal ash treatment system 10 of this embodiment, when the coal ash reformer 13 is a belt-type electrostatic separation device, raw coal ash can be reformed continuously at room temperature, making it possible to more efficiently obtain coal ash with a low unburned carbon content and a high activity index.
Furthermore, when the physical property measuring device 15 is a laser diffraction particle size distribution measuring device, the physical property values of the modified coal ash can be measured continuously in a dry manner, making it possible to more efficiently obtain coal ash with a low unburned carbon content and a high activity index.
本実施形態のコンクリート用フライアッシュの製造方法は、未燃カーボンを含有する石炭灰の未燃カーボン含有量を低減させて、改質石炭灰を得る改質工程Ｓ０１を含むので、未燃カーボン含有量が低い石炭灰を得ることができる。また、本実施形態のコンクリート用フライアッシュの製造方法は、改質工程Ｓ０１で得られた改質石炭灰の一部を採取するサンプリング工程Ｓ０２と、サンプリング工程Ｓ０２で採取された改質石炭灰の面積平均粒子径および所定の粒径のふるい残分からなる群より選択される少なくとも１つの物性値を測定する物性測定工程Ｓ０３と、前記物性値に基づいて前記改質石炭灰の材齢２８日の活性度指数を予測する予測工程Ｓ０４と、前記改質石炭灰のうちの予測工程Ｓ０４で前記活性度指数が８０％以上と予測された改質石炭灰を回収する回収工程Ｓ０６とを含むので、活性度指数が高い石炭灰を得ることができる。よって、本実施形態のコンクリート用フライアッシュの製造方法によれば、未燃カーボン含有量が低く、かつ活性度指数が高い石炭灰を効率よく得ることができる。 The method for producing fly ash for concrete of this embodiment includes a modification step S01 in which the unburned carbon content of unburned carbon-containing coal ash is reduced to obtain modified coal ash, thereby enabling the production of coal ash with a low unburned carbon content. The method for producing fly ash for concrete of this embodiment also includes a sampling step S02 in which a portion of the modified coal ash obtained in the modification step S01 is collected; a physical property measurement step S03 in which at least one physical property value selected from the group consisting of the area average particle size and a sieve residue of a predetermined particle size of the modified coal ash collected in the sampling step S02 is measured; a prediction step S04 in which the activity index of the modified coal ash at a material age of 28 days is predicted based on the physical property value; and a recovery step S06 in which the modified coal ash predicted to have an activity index of 80% or higher in the prediction step S04 is recovered. Therefore, coal ash with a high activity index can be obtained. According to the method for producing fly ash for concrete of this embodiment, coal ash with a low unburned carbon content and a high activity index can be efficiently produced.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態の石炭灰処理システム１０では、計算装置１６を用いて、物性測定装置１５で測定された物性値に基づいて、改質石炭灰の材齢２８日の活性度指数の予測値を算出しているが、これに限定されるものではない。物性測定装置１５で測定された改質石炭灰の面積平均粒子径や所定の粒径のふるい残分などの物性値に基づいて改質石炭灰を振り分けるようにしてもよい。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this and can be modified as appropriate within the scope of the technical idea of the invention.
For example, in the coal ash treatment system 10 of this embodiment, the calculation device 16 is used to calculate a predicted value of the activity index of the modified coal ash at an age of 28 days based on the physical property values measured by the physical property measurement device 15, but this is not limited to this. The modified coal ash may be sorted based on physical property values measured by the physical property measurement device 15, such as the area average particle diameter of the modified coal ash and the sieve residue of a predetermined particle size.
２０種の石炭灰を用意した。用意した石炭灰のそれぞれを、ベルト式静電分離装置を用いて正に帯電した粒子と負に帯電した粒子とに分離し、負に帯電した粒子を改質石炭灰として回収した。回収した改質石炭灰について、レーザー回折式粒度分布測定装置（インシテック乾式、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社）を用いて、乾式にて粒度分布を測定し、体積平均径ＭＶ、個数平均径ＭＮ、面積平均径ＭＡ、計算比表面積ＣＳ、９５μｍふるい残分、４５μｍふるい残分、２０μｍふるい残分、５μｍふるい残分を求めた。また、改質石炭灰のブレーン比表面積、網ふるい方法による４５μｍふるい残分、活性度指数（材齢２８日）を測定した。ブレーン比表面積は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５（セメントの物理試験方法）で規定された方法に準拠して測定した。網ふるい方法による４５μｍふるい残分は、ＪＩＳ Ａ ６２０１：２０１５（コンクリート用フライアッシュ）の附属書Ｂで規定された方法に準拠して測定した。活性度指数は、ＪＩＳ Ａ ６２０１：２０１５の附属書Ｃで規定された方法に準拠して測定した。その結果を表１に示す。 Twenty types of coal ash were prepared. Each type of coal ash was separated into positively and negatively charged particles using a belt-type electrostatic separator, and the negatively charged particles were collected as modified coal ash. The particle size distribution of the collected modified coal ash was measured dry using a laser diffraction particle size analyzer (Insitec Dry, Malvern Instruments). The volume mean diameter (MV), number mean diameter (MN), area mean diameter (MA), calculated specific surface area (CS), 95 μm sieve residue, 45 μm sieve residue, 20 μm sieve residue, and 5 μm sieve residue were determined. The Blaine specific surface area, 45 μm sieve residue (measured by the mesh sieve method), and activity index (at 28 days) of the modified coal ash were also measured. Blaine specific surface area was measured in accordance with the method specified in JIS R 5201:2015 (Physical testing methods for cement). The 45 μm sieve residue measured using the mesh sieve method was measured in accordance with the method specified in Appendix B of JIS A 6201:2015 (Fly ash for concrete). The activity index was measured in accordance with the method specified in Appendix C of JIS A 6201:2015. The results are shown in Table 1.
ブレーン比表面積、網ふるい方法による４５μｍふるい残分およびレーザー回折式粒度分布測定装置で測定された各物性値について、活性度指数（材齢：２８日）との相関係数を算出した。その結果、活性度指数に対して決定係数が０．８８以上と高い相関性を示したのは、５μｍふるい残分、１０μｍふるい残分、面積平均粒子径ＭＡ、ブレーン比表面積であった。図３に５μｍふるい残分と活性度指数の相関図を、図４に１０μｍふるい残分と活性度指数の相関図を、図５に面積平均粒子径ＭＡと活性度指数の相関図を、図６にブレーン比表面積と活性度指数の相関図を示す。 The correlation coefficients between the Blaine specific surface area, 45 μm sieve residue using the mesh sieve method, and each physical property measured with a laser diffraction particle size analyzer and the activity index (material age: 28 days) were calculated. The results showed that the 5 μm sieve residue, 10 μm sieve residue, area average particle diameter MA, and Blaine specific surface area showed a high correlation with the activity index, with a coefficient of determination of 0.88 or higher. Figure 3 shows the correlation between the 5 μm sieve residue and the activity index, Figure 4 shows the correlation between the 10 μm sieve residue and the activity index, Figure 5 shows the correlation between the area average particle diameter MA and the activity index, and Figure 6 shows the correlation between the Blaine specific surface area and the activity index.
図３～図６の結果から、５μｍふるい残分、１０μｍふるい残分、面積平均粒子径ＭＡ、ブレーン比表面積を用いることによって、改質石炭灰の活性度指数（材齢：２８日）を精度よく予測できることが確認された。ただし、ブレーン比表面積は連続的に測定することは困難である。一方、５μｍふるい残分、１０μｍふるい残分、面積平均粒子径ＭＡは、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いることによって連続的に測定することができる。よって、改質装置を用いて連続的に改質された改質石炭灰に対して、連続的に活性度指数を予測することができる。 The results in Figures 3 to 6 confirm that the activity index of modified coal ash (material age: 28 days) can be accurately predicted using the 5 μm sieve residue, 10 μm sieve residue, area average particle diameter MA, and Blaine specific surface area. However, it is difficult to continuously measure the Blaine specific surface area. On the other hand, the 5 μm sieve residue, 10 μm sieve residue, and area average particle diameter MA can be continuously measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer. Therefore, it is possible to continuously predict the activity index for modified coal ash that is continuously modified using a modification device.
１０ 石炭灰処理システム
１１ 原料石炭灰貯蔵設備
１２ 石炭灰供給装置
１３ 石炭灰改質装置
１４ サンプリング装置
１５ 物性測定装置
１６ 計算装置
１７ 制御装置
１８ 改質石炭灰振分装置
１９ 高活性改質石炭灰貯留装置
REFERENCE SIGNS LIST 10 Coal ash treatment system 11 Raw coal ash storage facility 12 Coal ash supply device 13 Coal ash reforming device 14 Sampling device 15 Physical property measuring device 16 Calculation device 17 Control device 18 Modified coal ash sorting device 19 Highly active modified coal ash storage device
Claims (6)
前記改質石炭灰の一部を採取するサンプリング装置と、
前記サンプリング装置で採取された前記改質石炭灰の面積平均粒子径および所定の粒径のふるい残分からなる群より選択される少なくとも１つの物性値を測定する物性測定装置と、
前記物性値に基づいて前記改質石炭灰を振り分ける振分装置と、を含み、
前記物性測定装置における前記ふるい残分の粒径が３μｍ以上１２μｍ以下の範囲内にある石炭灰処理システム。 a reforming device for reducing the unburned carbon content of coal ash containing unburned carbon to obtain reformed coal ash;
a sampling device for sampling a portion of the modified coal ash;
a physical property measuring device that measures at least one physical property value selected from the group consisting of an area average particle size of the modified coal ash sampled by the sampling device and a sieve residue having a predetermined particle size;
a sorting device that sorts the modified coal ash based on the physical property value ,
A coal ash treatment system , wherein the particle size of the sieve residue measured by the physical property measuring device is in the range of 3 μm or more and 12 μm or less .
前記改質石炭灰の一部を採取するサンプリング工程と、
前記サンプリング工程で採取された前記改質石炭灰の面積平均粒子径および所定の粒径のふるい残分からなる群より選択される少なくとも１つの物性値を測定する物性測定工程と、
前記物性値に基づいて前記改質石炭灰の材齢２８日の活性度指数を予測する予測工程と、
前記改質石炭灰のうちの前記予測工程で前記活性度指数が８０％以上の任意の値と予測された改質石炭灰を回収する回収工程と、を含み、
前記物性測定工程における前記ふるい残分の粒径が３μｍ以上１２μｍ以下の範囲内にあるコンクリート用フライアッシュの製造方法。 a modification step of reducing the unburned carbon content of coal ash containing unburned carbon to obtain modified coal ash;
a sampling step of collecting a portion of the modified coal ash;
a physical property measuring step of measuring at least one physical property value selected from the group consisting of an area average particle size of the modified coal ash sampled in the sampling step and a sieve residue having a predetermined particle size;
a prediction step of predicting an activity index of the modified coal ash at a material age of 28 days based on the physical property values;
a recovery step of recovering the modified coal ash whose activity index is predicted to be an arbitrary value of 80% or more in the prediction step ,
A method for producing fly ash for concrete , wherein the particle size of the sieve residue in the physical property measurement step is in the range of 3 μm or more and 12 μm or less .
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