【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
＜産業上の利用分野＞
本発明は、石炭灰を原料として濾過助剤を製造
する方法に関するものである。
＜従来の技術＞
近年のエネルギー事情に伴い火力発電所をはじ
めとする石炭が再び多用される様になり、石炭灰
が大量化に産出される。しかるにこの石炭灰は現
状としては有効な利用方法は開発されておらず、
未利用資源あるいは産業廃棄物の域を脱していな
い。
一方分散粒子がベトベトした性質で濾材に目詰
まりを起こさせる場合や、又は分散粒子が微細
で、かつ濃度が薄い場合等に用いる濾過助剤とし
ては、従来からケイソウ土、パーライトが主とし
て用いられ、その他木材パルプから製造される繊
維状濾過剤や炭素質濾過助剤も若干用いられて来
た。
＜発明が解決しようとする問題点＞
本発明は豊富に産出されているにも拘らず、そ
の有効な利用法が見出されていない石炭灰から、
産業上有用な濾過助剤を製造しようとするもので
ある。
＜問題点を解決する為の手段＞
本発明では、上記目的達成の為に、石炭灰に適
量の石灰を添加して出発原料となすものであり、
その要旨は石炭灰100重量部に対して、石灰10〜
40重量部及び石膏３〜15重量部を添加混合し、次
いでオートクレーブによる水熱反応を行なわしめ
ることを特徴とする濾過助剤の製造方法である。
上記方法に於いて、石灰の添加量を10〜40重量
部としたのは、10重量部未満の場合は石炭灰粒子
表面に濾過効果をもたらすケイ酸カルシウム水和
物が十分に生成されず、又40重量％を越えるとオ
ートクレーブによる水熱反応の反応速度は大とな
るが、未反応の微細粒子が残存し、濾過の際にこ
の未反応の微細粒子が濾材に付着し濾過効果を阻
害するからである。次に反応促進の為に添加する
石膏は、その添加量が３重量部より少ない場合に
は添加の効果が殆んど見られず、逆に15重量部を
越えると未反応石膏として残存し濾過効果を阻害
するので３〜15重量部とする。
又使用する石炭灰は、そのままゝの状態でも良
いが、未燃カーボンが含まれる場合には灰黒色を
呈しており、この未燃カーボンが濾液に悪影響を
与える事がある事があるので、前処理として400
〜600℃で焼成すると好ましい。更に前処理の焼
成温度を1000℃位の高温とすれば、石炭灰中に含
まれる種々の不安定物質を固定化する事が由来、
濾液中への溶出が防止出来ると共に、石炭灰粒子
自体を局部的に結晶化せしめ、その後のオートク
レーブ中の反応で結晶化されていないガラス相の
部分のみが選択的に反応し結晶相はそのまゝの形
態で残る結果石炭灰の内部から多孔質化が進行
し、得られる製品がより望ましい形態となる。
次にオートクレーブに於ける反応は、高温にす
る程圧力も高くなり、反応速度は大となるが、本
発明方法の場合には220℃以下で十分であり、又
反応時間は最長でも48時間あれば十分である。
＜実施例及び作用＞
以下本発明の実施例及び濾過試験結果を示す。
実施例 １
石炭灰に混入している未燃カーボンを除去する
と共に、石炭灰の結晶化度を上げる為に1000℃で
８時間加熱処理を施した物100重量部に対し、
CaOを20重量部、CaSO4・2H2Oを５重量部添加
混合して混合粉末を得た。この混合粉末に対し、
重量比で20倍の水を加えて混合、撹拌したスラリ
ーを180℃で24時間オートクレーブ中で撹拌し乍
ら水熱反応を行いケイ酸カルシウム水和物スラリ
ーを得た。この様にして得られたケイ酸カルシウ
ム水和物スラリーを濾過、脱水して100℃で24時
間乾燥した。得られた粉体を電子顕微鏡で観察し
た結果を第１図に示すが、この写真から判る如く
外層のみならず、芯部まで微細な空孔が連通して
いる多孔質体であつた。
このことは、この粉体を2N HClで処理するこ
とによりケイ酸カルシウム水和物を除去した石炭
灰自体を電子顕微鏡により観察した結果を第２図
に示すが、この写真から判る如くこの石炭灰自体
も多孔質体となつている事からも確認された。な
お比較の為に未処理の石炭灰の電子顕微鏡写真を
第３図に示すが、表面が凹凸粗面を呈しているも
のの多孔質体とはなつていなかつた。
以上の実施例によつて得られた試作濾過助剤と
市販のケイソウ土を用い濾過実験を行つた結果を
以下に示す。
この実験は、濾過面積が63.6cm2の加圧濾過器を
用い、蛙目粘土スラリーに各濾過助剤をボデイフ
イードしてルース（Ruth）の定圧濾過係数K20
〔cm2／sec〕（スラリー温度20℃でのＫ値）を求め
た。その際の濾過圧力は１Kg／cm2、スラリー濃度
は0.1、固形分中の濾過助剤の容積割合は0.5及び
0.67で行なつた。
下記第１表に実験に用いた試料の物性値を、又
第２表に定圧濾過速度係数K20を示す。
<Industrial Application Field> The present invention relates to a method for producing a filter aid using coal ash as a raw material. <Conventional Technology> Due to the energy situation in recent years, coal is again being used extensively in thermal power plants, and coal ash is being produced in large quantities. However, as of now, no effective method has been developed for using this coal ash.
It has not moved beyond the level of unused resources or industrial waste. On the other hand, diatomaceous earth and perlite have traditionally been mainly used as filter aids when the dispersed particles are sticky and clog the filter medium, or when the dispersed particles are fine and have a low concentration. Other fibrous filter agents made from wood pulp and carbonaceous filter aids have also been used to some extent. <Problems to be solved by the invention> The present invention solves the problem of coal ash, which is abundantly produced but for which no effective use has been found.
The aim is to produce an industrially useful filter aid. <Means for solving the problems> In the present invention, in order to achieve the above object, an appropriate amount of lime is added to coal ash as a starting material,
The gist is that for 100 parts by weight of coal ash, 10 to 10 parts of lime
40 parts by weight of gypsum and 3 to 15 parts by weight of gypsum are added and mixed, and then a hydrothermal reaction is carried out in an autoclave. In the above method, the amount of lime added is set at 10 to 40 parts by weight because if it is less than 10 parts by weight, calcium silicate hydrate that provides a filtration effect will not be sufficiently produced on the surface of coal ash particles. If it exceeds 40% by weight, the reaction rate of the hydrothermal reaction in an autoclave will increase, but unreacted fine particles will remain, and during filtration, these unreacted fine particles will adhere to the filter medium and impede the filtration effect. It is from. Next, when gypsum is added to promote the reaction, if the amount added is less than 3 parts by weight, almost no effect will be seen, and if it exceeds 15 parts by weight, it will remain as unreacted gypsum and will not be filtered. Since it inhibits the effect, the amount is set at 3 to 15 parts by weight. The coal ash used may be used as is, but if it contains unburned carbon, it will take on a grayish-black color. 400 as processing
Preferably, it is fired at ~600°C. Furthermore, if the pretreatment firing temperature is set to a high temperature of around 1000℃, various unstable substances contained in coal ash will be immobilized.
In addition to preventing elution into the filtrate, the coal ash particles themselves are locally crystallized, and in the subsequent reaction in the autoclave, only the uncrystallized glass phase portion reacts selectively, leaving the crystalline phase as it is. As a result, the coal ash becomes porous from the inside, and the resulting product has a more desirable form. Next, in the reaction in an autoclave, the higher the temperature, the higher the pressure and the faster the reaction rate, but in the case of the method of the present invention, a temperature of 220°C or lower is sufficient, and the reaction time is at most 48 hours. It is sufficient. <Examples and effects> Examples and filtration test results of the present invention will be shown below. Example 1 For 100 parts by weight of coal ash heated at 1000°C for 8 hours to remove unburned carbon mixed in and to increase the crystallinity of coal ash,
20 parts by weight of CaO and 5 parts by weight of CaSO 4 .2H 2 O were added and mixed to obtain a mixed powder. For this mixed powder,
The slurry, which was mixed and stirred by adding 20 times as much water by weight, was stirred in an autoclave at 180°C for 24 hours while undergoing a hydrothermal reaction to obtain a calcium silicate hydrate slurry. The calcium silicate hydrate slurry thus obtained was filtered, dehydrated, and dried at 100°C for 24 hours. The result of observing the obtained powder with an electron microscope is shown in FIG. 1, and as can be seen from this photograph, it was a porous material with fine pores communicating not only in the outer layer but also in the core. This is shown in Figure 2, which shows the results of observing the coal ash itself using an electron microscope after treating this powder with 2N HCl to remove calcium silicate hydrate. This was also confirmed by the fact that the material itself is porous. For comparison, an electron micrograph of untreated coal ash is shown in FIG. 3. Although the surface was rough and uneven, it had not become a porous body. The results of a filtration experiment conducted using the prototype filter aid obtained in the above examples and commercially available diatomaceous earth are shown below. In this experiment, a pressure filter with a filtration area of 63.6 cm 2 was used, and each filter aid was body fed to the frog's eye clay slurry to obtain Ruth's constant pressure filtration coefficient K 20.
[cm 2 /sec] (K value at a slurry temperature of 20°C) was determined. At that time, the filtration pressure was 1Kg/cm 2 , the slurry concentration was 0.1, and the volume ratio of the filter aid in the solid content was 0.5.
I did it with 0.67. Table 1 below shows the physical properties of the samples used in the experiment, and Table 2 shows the constant pressure filtration rate coefficient K20 .
【表】【table】
【表】【table】
【表】
＜発明の効果＞
以上述べて来た如く、本発明方法によればオー
トクレーブ中に於ける水熱反応により、空孔が多
く存在する多孔質体から成る濾過助剤を得る事が
出来、特にオートクレーブの水熱反応前に石炭灰
を高温（1000℃）焼成したものにあつてはその空
隙率がケイソウ土の0.8に対し0.9にも達してお
り、上記第２表に示す様に定圧濾過係数も既存の
ケイソウ土濾過助剤と同等、ないしはそれ以上と
なり優れた濾過特性を奏するものである。
従つて未利用資源の活用として工業上大きな効
果を有するものである。[Table] <Effects of the Invention> As described above, according to the method of the present invention, a filter aid made of a porous material containing many pores can be obtained by a hydrothermal reaction in an autoclave. In particular, coal ash calcined at high temperature (1000℃) before the hydrothermal reaction in an autoclave has a porosity as high as 0.9 compared to 0.8 for diatomaceous earth, and as shown in Table 2 above, the porosity is as high as 0.9. The filtration coefficient is equal to or higher than that of existing diatomaceous earth filter aids, and it exhibits excellent filtration properties. Therefore, it has a great industrial effect as a utilization of unused resources.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図は同実施例１で得られた濾過助剤粒子の
7000倍の電子顕微鏡写真、第２図は同実施例１で
処理した後の石炭灰粒子の7000倍の電子顕微鏡写
真。第３図は未処理石炭灰粒子の3000倍の電子顕
微鏡写真。
Figure 1 shows the filter aid particles obtained in Example 1.
7000x electron micrograph, Figure 2 is a 7000x electron micrograph of coal ash particles treated in Example 1. Figure 3 is an electron micrograph of untreated coal ash particles magnified 3000 times.