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WO2018180680A1 - 改質フライアッシュの製造方法 - Google Patents

改質フライアッシュの製造方法 Download PDF

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WO2018180680A1
WO2018180680A1 PCT/JP2018/010749 JP2018010749W WO2018180680A1 WO 2018180680 A1 WO2018180680 A1 WO 2018180680A1 JP 2018010749 W JP2018010749 W JP 2018010749W WO 2018180680 A1 WO2018180680 A1 WO 2018180680A1
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WO
WIPO (PCT)
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unburned carbon
fly ash
powder
classification
amount
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2018/010749
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English (en)
French (fr)
Inventor
昂平 大村
関　卓哉
弘義 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokuyama Corp
Original Assignee
Tokuyama Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokuyama Corp filed Critical Tokuyama Corp
Priority to US16/494,521 priority Critical patent/US10899663B2/en
Priority to KR1020197027072A priority patent/KR102441204B1/ko
Priority to ES18775589T priority patent/ES3008483T3/es
Priority to PL18775589.7T priority patent/PL3603829T3/pl
Priority to JP2018529083A priority patent/JP6392491B1/ja
Priority to EP18775589.7A priority patent/EP3603829B1/en
Priority to CN201880018594.5A priority patent/CN110461486B/zh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a modified fly ash having a reduced unburned carbon content.
  • a large amount of coal ash which is a combustion residue of coal, is generated at coal-fired power plants, and most of the treatment depends on the cement and civil engineering fields.
  • the dependence on the cement field is large, and about 65% of the total coal ash is used as a raw material for producing cement clinker.
  • the amount of coal ash generated is expected to increase with the establishment of a new coal-fired power plant and the increase in operating rate, and there is an urgent need to expand applications other than raw materials for manufacturing cement clinker.
  • Boilers for coal-fired power plants are broadly divided into two types: pulverized coal combustion boilers and fluidized bed combustion boilers. Fly ash is always discharged from the layer system.
  • Fly ash is collected from dust collectors such as electric dust collectors and bag filters, while clinker ash is collected from the bottom of the boiler, both of which are SiO 2 (silica) and Al 2.
  • the main component is O 3 (alumina).
  • fly ash is a fine spherical particle, whereas clinker ash is a porous particle.
  • Technology and effective utilization technology are required.
  • FBF ash In fly ash, the characteristics differ greatly between those generated from a pulverized coal-fired boiler (hereinafter sometimes referred to as PCF ash) and those generated from a fluidized bed boiler (hereinafter sometimes referred to as FBF ash).
  • PCF ash pulverized coal-fired boiler
  • FBF ash may contain CaO (Lime), anhydrous gypsum, calcium hydroxide, etc. due to the effect of desulfurization.
  • PCF ash has applications other than cement clinker manufacturing raw materials, for example, as a cement mixed material or a concrete mixed material.
  • a cement mixed material for example, unburned carbon is used. It is desirable that the content is low, and that other properties such as fineness and chemical composition are required to satisfy certain standards (for example, JIS A 6201), and the quality variation from lot to lot is small. It is done.
  • Patent Documents 1 and 2 propose a technique in which fly ash is sieved and a fine grain is used as a JIS standard fly ash used for a mixed material or the like.
  • Patent Documents 3 and 4 propose a technique for burning and removing unburned carbon in coal ash using a rotary kiln.
  • Patent Documents 1 and 2 can reduce the amount of unburned carbon contained in fly ash, there is a problem with the treatment of the residue (coarse powder) generated after sieving. Further, if the amount of unburned carbon in the fly ash raw powder is different, the amount of unburned carbon in the produced modified fly ash is also different, and it is difficult to ensure uniformity in quality. Although the technologies described in Patent Documents 3 and 4 can effectively remove unburned carbon, a problem is that enormous energy is required because a hot gas of 600 to 1000 ° C. is used.
  • an object of the present invention is to efficiently produce a modified fly ash with reduced unburned carbon content from fly ash having various properties generated from a finely-fired boiler.
  • Another object of the present invention is to provide a modified fly ash having a constant quality in which the unburned carbon content is reduced and at the same time the unburned carbon content is within a certain range without variation.
  • a raw material step of preparing fly ash raw powder discharged from a pulverized coal burning boiler as a raw material A classification step of classifying the fly ash raw powder into a coarse powder and a fine powder; An unburned carbon removing step of removing unburned carbon contained in the coarse powder by heating the coarse powder in a temperature range of 500 to 1000 ° C .; A mixing step of obtaining modified fly ash by mixing the coarse powder from which unburned carbon has been removed with the fine powder; A method for producing a modified fly ash comprising is provided.
  • the method includes a step of measuring the amount of unburned carbon contained in the fly ash raw powder, and according to the unburned carbon content of the fly ash raw powder, classification conditions in the classification step To set.
  • the classification in the classification step is performed with a sieve, and the sieve opening used is set as follows according to the measured unburned carbon content, and the classification process Classify the raw powder in (3)
  • the classification in the classification step is performed with a sieve, and the sieve opening used is set as follows according to the measured unburned carbon content, and the classification process Classify the raw powder in Unburned carbon content Sieve opening Less than 4% by mass 90-150 ⁇ m 4% to less than 8% by weight 45-90 ⁇ m 8% by mass or more 20 to 45 ⁇ m (4)
  • the reference threshold value of unburned carbon contained in the modified fly ash finally obtained is set within the range of 1 to 4% by mass, and is included in the fine powder obtained in the classification step.
  • a step of measuring the amount of unburned carbon produced, wherein in the mixing step, the unburned carbon content of the modified fly ash obtained by mixing the fine powder and the coarse powder from which unburned carbon has been removed is the reference content threshold value. Adjusting the mixing ratio of the fine powder and the coarse powder to be within a range of ⁇ 0.5% by mass.
  • a threshold value of 6% by mass or more is set for the unburned carbon content of the raw powder, and the reference content threshold value of unburned carbon contained in the modified fly ash finally obtained is set within a range of 1 to 4% by mass,
  • the raw powder having an unburned carbon content less than the threshold is classified in the classification step, and the fine powder obtained in the classification step is stored in a first silo and obtained in the classification step.
  • Coarse powder is introduced into the unburned carbon removal step to remove unburned carbon, and then stored in a second silo,
  • Raw powder having an unburned carbon content equal to or higher than the threshold is introduced into the unburned carbon removing step to remove unburned carbon without being introduced into the classification step, and the obtained unburned carbon removing fly ash is obtained.
  • (6) including a step of measuring the amount of unburned carbon for the fine powder stored in the first silo.
  • fly ash raw powder (raw fly ash) is classified into fine powder and coarse powder, and the coarse powder is heated in a temperature range of 500 to 1000 ° C. to remove unburned carbon.
  • the coarse powder from which is removed is again mixed with fine powder to form modified fly ash.
  • this modified fly ash is a high-quality fly ash having a reduced unburned carbon content compared to the raw powder, and the residue discarded to obtain such a modified fly ash is Does not occur. Therefore, the modified fly ash can be obtained very efficiently.
  • the unburned carbon content in the modified fly ash is adjusted by adjusting the mixing ratio between the fly ash fine powder obtained by classification and the fly ash coarse powder from which the unburned carbon has been removed.
  • the mixing ratio between the fly ash fine powder obtained by classification and the fly ash coarse powder from which the unburned carbon has been removed is adjusted by adjusting the mixing ratio between the fly ash fine powder obtained by classification and the fly ash coarse powder from which the unburned carbon has been removed.
  • heat energy can be greatly reduced by limiting the heating for removing unburned carbon to coarse powder obtained by classification.
  • the modified fly ash obtained by the production method of the present invention is of high quality with reduced unburned carbon content and is excellent in suitability as a cement mixed material or a concrete mixed material.
  • the fly ash to be treated is the coal ash generated by burning coal-based fuel in a pulverized coal-fired boiler and collected by a dust collection facility (that is, PCF ash) described above.
  • a dust collection facility that is, PCF ash
  • the present invention is not limited to fly ash discharged from the coal-fired power plant.
  • Fly ash contains more or less unburned carbon.
  • the amount of unburned carbon in fly ash generated in a pulverized coal-fired boiler is generally 1 to 15% by weight.
  • this unburned carbon is large, a problem occurs when fly ash is used as a mixture of cement and concrete. That is, if the amount of unburned carbon is large, there is a high possibility that the unburned carbon will be raised on the surface of mortar or concrete and a black portion will be generated. Furthermore, there may be a problem that chemicals such as chemical admixtures adsorb on unburned carbon, resulting in reduced workability. Therefore, the present invention reduces the amount of unburned carbon contained in the fly ash, produces a modified fly ash having a low unburned carbon content, and more preferably having a substantially constant unburned carbon content without variation.
  • emitted from the finely powdered boiler mentioned above is stored in a predetermined storage facility (silo), and this fly ash raw powder is used as a raw material.
  • Produces modified fly ash with reduced unburned carbon That is, in the basic process of the present invention, fly ash raw powder (hereinafter sometimes simply referred to as raw powder) is classified (classification process), and the coarse powder obtained in this classification process is heated to a predetermined temperature. (Unburned carbon removal step). By this heat treatment, the amount of unburned carbon contained in the coarse powder is removed and becomes almost zero.
  • the coarse powder from which the unburned carbon has been removed in this way is mixed with the fine powder obtained in the classification step (mixing step), whereby a modified fly ash with a reduced unburned carbon content is obtained. Is.
  • the coarse powder and fine powder obtained by classification of the raw powder are mixed again, there is no fly ash to be discarded and the modified fly ash can be obtained efficiently. Further, since the combustion treatment is performed only on the coarse powder having a large amount of unburned carbon, not only the amount of treatment is reduced, but also a large amount of unburned carbon serving as a heat source is included. Therefore, the heat energy cost is also reduced.
  • the amount of unburned carbon is appropriately measured for the raw powder or fine powder obtained by classification, and the classification in the classification process is performed based on this measured value. It is possible to adjust the mixing ratio between the fine powder in the conditions and the mixing step and the coarse powder from which the unburned carbon has been removed.
  • the measuring method of the amount of unburned carbon which fly ash contains is well-known, for example, the following method is known.
  • A a method of detecting infrared rays of CO 2 ⁇ CO gas generated by combustion
  • B a method of measuring the loss on ignition and estimating the amount of unburned carbon from the ignition raw material
  • C a method of calculation based on the methylene blue adsorption amount
  • D Density specific gravity test
  • E A method of estimating the amount of unburned carbon by irradiating microwaves;
  • fly ash having an unburned carbon amount of 3% by mass or less, particularly less than 2% by mass is unlikely to cause the above-described problem, and the necessity of applying the reforming method of the present invention is low.
  • the present invention can be excluded.
  • the raw powder in the classification step, is classified and separated into coarse powder and fine powder, but a large amount of the unburned carbon is distributed to the coarse powder side having a large volume. That is, the fine powder has a low carbon content, and the coarse powder has a high unburned carbon content. For this reason, in this invention, a combustion process is performed about the coarse powder with many unburned carbon content, and a combustion process is not performed about the fine powder with little unburned carbon content.
  • classification is performed by setting a classification point in the range of 20 to 150 ⁇ m.
  • the classification method is not particularly limited, and a classification method generally used for powder classification can be used.
  • classification can be performed by sieve classification, air classification, centrifugal classification, or the like. Setting of the classification point is easily performed in the sieve classification by changing the opening of the sieve to be used.
  • the classification point In the air classification, the classification point can be adjusted by changing the air volume, and in the centrifugal classification, the rotation speed is adjusted.
  • sieve classification is most preferably employed. That is, in the case of sieving classification, compared with other classification means, the unburned carbon contained in the fine powder side is particularly less at the same classification point, and thus the unburned carbon contained in the finally obtained modified fly ash. This is because carbon is greatly reduced.
  • Classification with a sieve depends on the size (volume) of the raw powder, but other classification means depend on the weight of the raw powder. It seems that it can be moved to. Thus, if sieve classification is adopted, the classification point can be increased and the unburned carbon can be efficiently concentrated on the coarse powder side. As a result, the amount of coarse powder is reduced and the energy required for combustion is reduced. Cost can be reduced.
  • the amount of unburned carbon contained in the coarse powder and fine powder recovered by sieving classification varies depending on the classification point and the properties of the fly ash, but in general, the coarse powder is 5 to 35 mass%, and the fine powder is 1 to 10 mass. % And most of it is contained in the coarse powder and recovered. The higher the amount of unburned carbon in the fly ash raw powder, the higher the amount of unburned carbon in the coarse powder and fine powder.
  • FIG. 2 shows the amount of unburned carbon in the raw powder and the amount of unburned carbon in the fine powder obtained by classification with each sieve when classification was performed using sieves having openings of 90 ⁇ m and 45 ⁇ m. Is shown.
  • the amount of unburned carbon shown here is a numerical value obtained by the ignition loss test method described in JIS A 6201. All unburned carbon amounts shown in this specification are values obtained by this method.
  • the amount of unburned carbon in the raw powder when the amount of unburned carbon in the raw powder is large, the amount of unburned carbon in the fine powder tends to increase. However, if the amount of unburned carbon in the fine powder is too large, various problems may occur during mixing with the coarse powder from which unburned carbon has been removed by the heat treatment described below. Therefore, in the present invention, it is preferable to measure the amount of unburned carbon in the raw powder and adjust the classification condition (classification point) according to the amount of unburned carbon. For example, if the raw powder has a large amount of unburned carbon, use a sieve with a small mesh to reduce the amount of unburned carbon in the fine powder as much as possible.
  • the raw powder has a small amount of unburned carbon, It is preferable to reduce the energy required for the heat treatment (removal of unburned carbon) described later by using a large sieve and reducing the amount of coarse powder having a large amount of unburned carbon.
  • Table 2 shows the recovery rate of fine powders obtained under the sieve when the sieves having openings of 90 ⁇ m, 75 ⁇ m and 45 ⁇ m are used as described above.
  • the fine powder having an unburned carbon amount of 4.5% by mass or less is stabilized by performing classification using the sieve having different openings as described above. Therefore, it becomes easy to adjust the amount of unburned carbon in the modified fly ash obtained in the subsequent mixing step.
  • the fine powder obtained as described above is suitably stored once in a silo and introduced from this silo into the mixing step to be described later.
  • the amount of unburned carbon for this fine powder can be adjusted to a finer and constant range.
  • the coarse powder obtained by the above classification is temporarily stored in a silo, supplied from this silo to the unburned carbon removal step, and unburned carbon is removed by heat treatment at a high temperature.
  • this heat treatment is carried out to remove unburned carbon contained in the coarse powder, and the heating temperature is 500 to 1000 ° C., preferably 600 to 1000 ° C., more preferably 650 to 950. ° C, most preferably 700-950 ° C. If this temperature is too low, the unburned carbon will not burn and the unburned carbon cannot be removed sufficiently. Moreover, when too high, coarse powder will sinter or fuse
  • Such heat treatment usually reduces the unburned carbon contained in the coarse powder to 3% by mass or less, preferably 1% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less, and particularly about 0 to 0.2% by mass. It is desirable to do. The higher the heating temperature, the more unburned carbon can be burned and removed in a shorter time.
  • the heating method of the coarse powder in such heat treatment is not particularly limited, and can be generally carried out by a method used industrially for the purpose of heating or firing the powder. Examples include a method using a rotary kiln, a fluidized bed furnace, or a swirling airflow type firing furnace.
  • Heating for removing unburned carbon requires a huge amount of energy because it uses a hot gas of extremely high temperature (500 to 1000 ° C). In the present invention, however, only the coarse powder enriched with unburned carbon is used. Therefore, the unburned carbon itself generates heat to serve as a fuel, and the required energy can be greatly reduced as compared with the case of heating fly ash raw powder. Moreover, since the energy required for heating the sieved fine powder is unnecessary, the energy can be further greatly reduced.
  • Coarse powder that has been heated in this manner to significantly reduce the amount of unburned carbon is appropriately stored in a silo (storage facility) and then mixed with fine powder in the next mixing step. Quality fly ash is obtained. In this modified fly ash, coarse powder from which unburned carbon has been removed is mixed with fine powder with a small amount of unburned carbon, so the amount of unburned carbon is reduced compared to fly ash raw powder. High quality.
  • the mixing method of said fine powder and coarse powder is not specifically limited, Generally the mixer used for powder mixing can be used, or it can mix in a transport process.
  • the powder mixer include a mechanical stirring type and an airflow type.
  • the mixing in the transportation process include a continuous powder transportation mixer and fluid mixing in a pneumatic feeding facility.
  • the amount of unburned carbon contained in the modified fly ash obtained by the above mixing varies depending on the amount of unburned carbon in the fly ash raw powder, but may vary within a range of about 1 to 10% by mass. There is. When the amount of unburned carbon is different, the fluidity, color tone, required additive amount, and the like may be different when used as a cement or concrete mixed material. Therefore, in the present invention, for the target modified fly ash, the reference threshold value of the unburned carbon content is set to a value in the range of 1 to 4% by mass, and the unburned carbon content is set to this reference threshold value ⁇ 0.
  • the mixing ratio of the fine powder and the coarse powder from which the unburned carbon has been removed by the combustion treatment is preferable to be within the range of 5% by mass.
  • the amount of unburned carbon is reduced, but also the amount of unburned carbon is in a substantially constant range, which is of a constant quality.
  • Such a high-quality and constant-quality modified fly ash can make the fluidity, color tone, additive amount, etc. constant when it is used as a mixture of cement or concrete.
  • the value of the reference threshold value can be appropriately set according to the purpose of use of the modified fly ash.
  • the mixing ratio for obtaining the modified fly ash having an unburned carbon amount within the range of the reference threshold value ⁇ 0.5% by mass is the amount of unburned carbon in the fine powder and the unburned carbon in the baked coarse powder.
  • the fine powder collected after classification is once stored in a silo, but it is desirable to measure the amount of unburned carbon for the fine powder taken out from the silo.
  • fine powder obtained by classification of fly ash raw powder with a high amount of unburned carbon, and those obtained by classification of fly ash raw powder with a low amount of unburned carbon may be stored together. Since there are many, the measurement of the amount of unburned carbon is good to perform about what was taken out from the silo for mixing with coarse powder. For example, an unburned carbon amount measuring device is provided at or near the outlet from the silo and the measurement is performed.
  • the modified fly ash of the target amount of unburned carbon can be obtained even if the differential and coarse powder obtained from the same fly ash raw powder are mixed as they are in a classified ratio as they are. In this case, fine powder or coarse powder is insufficient. For example, if the fly ash raw powder with a small amount of unburned carbon continues, the coarse powder from which the unburned carbon has been removed by the combustion process is insufficient, and it may be difficult to continuously produce modified fly ash. . In order to solve such a problem, it is conceivable to employ the following method in implementing the present invention.
  • One method is to reserve a large amount in the storage facility (silos) of fine powder and coarse powder in preparation for the shortage of fine powder or baked coarse powder. For example, when raw fly ash with a small amount of unburned carbon continues, the stored coarse powder can be used to wait until a fly ash raw powder with a large amount of unburned carbon is obtained.
  • Another method is a more aggressive method, in which the ratio of coarse powder and fine powder obtained by classification is adjusted by changing the classification point based on the amount of unburned carbon in fly ash. For example, as shown in Table 1 and Table 2, even if the raw fly ash has the same amount of unburned carbon, if the classification point is small (the mesh opening is small), the amount of fine powder recovered is small and the amount of unburned carbon is also small. .
  • No. 1 shown in Tables 1 and 2 described above.
  • the fine powder has an unburned carbon amount of 3.1 mass% and a recovery rate of 93.1%. Therefore, the coarse powder can be obtained only at a maximum of 6.9% by mass (when various losses are ignored).
  • the coarse powder baked to 64.5 mass% fine powder and 0 mass% unburned carbon content was 35. .5% by mass is required, but the mass ratio cannot be achieved at the above recovery ratio.
  • the fine powder has an unburned carbon amount of 2.3 mass%, so the mixing ratio of the fine powder increases to 86.9 mass%, and the fine powder recovery rate is 81.6.
  • the mass balance reverses because it drops to%. Therefore, when the baked coarse powder tends to be insufficient, the classification point is reduced, and when the fine powder is apt to be insufficient, the classification point is increased, thereby preventing the extreme balance between the fine powder and the baked coarse powder from being lost. .
  • the fly ash raw powder is thus classified into fine powder and coarse powder, unburned carbon is removed only from the coarse powder, and this coarse powder is mixed with the fine powder again to obtain modified fly ash. Is obtained.
  • the present invention can be carried out according to the flow shown in FIG. 3 in consideration of the fact that raw powder having a significantly large amount of unburned carbon may exist.
  • the amount of unburned carbon is measured for the fly ash raw powder.
  • a certain threshold is set for the amount of unburned carbon, and the subsequent processing is divided according to this threshold. That is, there is almost no merit of classification for the raw powder having an extremely large amount of unburned carbon. Therefore, the threshold value of the amount of unburned carbon is set in the range of 6% by mass or more, preferably 7% by mass or more, preferably 8% by mass or more. However, since it does not make sense to set this threshold value too high, it is usually set to 20% by mass or less, particularly 15% by mass or less. It is because it can be said that there is almost no fly ash raw powder exceeding 20 mass%, especially 15 mass%.
  • classification is performed according to the method described above, the fine powder obtained by classification is stored in the first silo, and the coarse powder obtained by classification is as follows. Unburned carbon is removed by heat treatment, and the coarse powder from which unburned carbon has been removed is stored in the second silo.
  • the unburned carbon is removed by performing direct heat treatment without performing classification.
  • This heat treatment condition may be exactly the same as the heat treatment (removal of unburned carbon) for the coarse powder.
  • the fly ash from which unburned carbon has been removed in this way is stored in the second silo in the same manner as the coarse powder from which unburned carbon has been removed.
  • fly ash from which unburned carbon has been removed (that is, raw powder and coarse powder from which unburned carbon has been removed) is stored in the second silo.
  • the modified fly ash can be obtained by mixing these fly ashes. That is, for the fine powder stored in the first silo, the amount of unburned carbon is appropriately measured, and the second amount is set so that the amount of unburned carbon falls within a certain reference threshold value ⁇ 0.5 mass%.
  • the modified fly ash thus obtained has a reduced amount of unburned carbon compared to the raw fly ash, and can be used as a cement mixed material or a concrete mixed material by a known method.
  • fly ash raw powder generated from a pulverized coal-fired boiler at a coal-fired power plant in Japan was prepared.
  • the unburned carbon content of this fly ash raw powder was 3.4% by mass.
  • the unburned carbon content is a value obtained by the ignition loss test method described in JIS A 6201.
  • the coarse powder was heated in an electric furnace maintained at 750 ° C. for 60 minutes.
  • the unburned carbon content of the coarse powder after heating was 0.1% by mass.
  • the unburned carbon content of the modified fly ash was 2.1% by mass. This unburned carbon content is reduced compared to the fly ash raw powder and fine powder obtained by classification.
  • the amount of unburned carbon for each fly ash is shown in Table 3.

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Abstract

本発明の改質フライアッシュの製造方法は、下記の工程を含むことを特徴とする。　微粉炭焚きボイラから排出されるフライアッシュ原粉を原料として用意する原料工程；　前記フライアッシュ原粉を粗粉と微粉に分級する分級工程；前記粗粉を５００～１０００℃の温度域で加熱することにより該粗粉に含まれる未燃カーボンを除去する未燃カーボン除去工程；　未燃カーボンが除去された前記粗粉を、前記微粉と混合することにより、改質フライアッシュを得る混合工程；

Description

改質フライアッシュの製造方法
　本発明は未燃カーボン含量が低減された改質フライアッシュの製造方法に関する。
　石炭火力発電所では石炭の燃焼残渣である石炭灰が多量に発生し、その処理の大部分は、セメント分野や土木分野に依存している。特にセメント分野への依存は大きく、セメントクリンカー製造原料として石炭灰全体の６５％程度が利用されている。
　一方、石炭火力発電プラントの新設や稼働率増加に伴い石炭灰発生量の増加が予測されており、セメントクリンカー製造原料以外の用途拡大を図ることが急務とされる。
　石炭火力発電プラントのボイラは、微粉炭焚きボイラ（ｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄ　ｃｏａｌ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｂｏｉｌｅｒ）と流動層ボイラ（ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ　ｂｅｄ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｂｏｉｌｅｒ）の２つに大別され、微粉炭焚き方式からはフライアッシュとクリンカアッシュが、流動層方式からはフライアッシュが常時排出される。
　フライアッシュは、電気集塵機やバグフィルター等の集塵設備から回収されるものであり、一方、クリンカアッシュは、ボイラの底部から回収されるものであって、何れもＳｉＯ２（シリカ）とＡｌ２Ｏ３（アルミナ）とを主成分とするものであるが、例えば、フライアッシュは球状の緻密な粒子であるのに対し、クリンカアッシュは多孔質の粒子であるため、それぞれの性状に適した処理技術、有効利用技術が求められる。
　フライアッシュには、微粉炭焚きボイラから発生するもの（以下、ＰＣＦアッシュと呼ぶことがある）と流動層ボイラから発生するもの（以下、ＦＢＦアッシュと呼ぶことがある）とで大きく性状が異なっており、例えば、ＦＢＦアッシュは、脱硫の影響により、ＣａＯ（Ｌｉｍｅ）、無水石膏、水酸化カルシウムなどを含んでいる場合もある。
　このようなフライアッシュにおいて、ＰＣＦアッシュについては、セメントクリンカー製造原料以外の用途として、例えば、セメント混合材又はコンクリート混合材としての用途があり、このような混合材としての用途においては、未燃カーボン含有量が少ないものが望ましく、さらに粉末度や化学成分などその他の性状においても一定の規格（例えばＪＩＳ　Ａ　６２０１）を満足していることが要求され、かつロット毎の品質変動が小さいことが求められる。
　一方、ＦＢＦアッシュでは粒子形状や成分等の特徴の違いから物性もＰＣＦアッシュとは異なり、上記のセメント混合材やコンクリート混合材としての規格外となることも多く、このような用途への有効利用は困難であり、一般にセメントクリンカー製造用原料として使用される場合が多い。
る。
　ところで、セメント混合材又はコンクリート混合材として適した性状を有するＰＣＦアッシュを発電プラントにおいて安定的に発生させるには、燃料である石炭や発電プラント運転条件を、該用途に適したものが生成するように限定し運転すればよいが、発電を目的とした設備である以上、副産物であるフライアッシュの品質に重点を置いた運用は実用的でなく、現実的には困難であると言える。
　そのため、石炭火力発電プラントの運転に伴って生じる様々な性状のフライアッシュ原粉から、セメント混合材やコンクリート混合材混合材として使用できるフライアッシュを効率よく得る技術の提供が求められていた。
　例えば、特許文献１、２にはフライアッシュを篩分けし、細粒分を混合材等に用いられるＪＩＳ規格フライアッシュとする技術が提案されている。
　また、特許文献３、４にはロータリーキルンを用いて石炭灰中の未燃カーボンを燃焼除去する技術が提案されている。
特開２００１－１２１０８４号公報 特開昭５８－０９５５７６号公報 特開２００８－１２６１１７号公報 特開平１１－０６０２９９号公報
　しかしながら、特許文献１、２記載の技術ではフライアッシュに含まれる未燃カーボン量を低減可能であるが、篩分け後に発生する残渣（粗粉）の処理が問題となる。また、フライアッシュ原粉の未燃カーボン量が異なると、製造される改質フライアッシュの未燃カーボン量も異なり、品質の均一性を確保することが困難である。
　特許文献３や４に記載の技術は未燃カーボンを効果的に除去することが可能だが、６００～１０００℃の熱ガスを使用するため、膨大なエネルギーを必要とすることが課題として挙げられる。
　従って本発明は、微粉焚きボイラから発生する様々な性状を有するフライアッシュから、効率よく且つ未燃カーボン含量が低減された改質フライアッシュを製造することを目的とする。
　本発明の他の目的は、未燃カーボン含量が低減されていると同時に、この未燃カーボン含量がバラツキなく一定の範囲にある定品質の改質フライアッシュを提供することにある。
　本発明によれば、微粉炭焚きボイラから排出されるフライアッシュ原粉を原料として用意する原料工程；
　前記フライアッシュ原粉を粗粉と微粉に分級する分級工程；
　前記粗粉を５００～１０００℃の温度域で加熱することにより該粗粉に含まれる未燃カーボンを除去する未燃カーボン除去工程；
　未燃カーボンが除去された前記粗粉を、前記微粉と混合することにより、改質フライアッシュを得る混合工程；
を含む改質フライアッシュの製造方法が提供される。
　本発明の改質フライアッシュの製造方法では、次の態様を好適に採用することができる。
（１）前記分級工程に先立って、前記フライアッシュ原粉に含まれる未燃カーボン量を測定する工程を含み、前記フライアッシュ原粉の未燃カーボン含量に応じて、前記分級工程での分級条件を設定すること。
（２）前記（１）の態様において、前記分級工程での分級を篩により行うと共に、測定された未燃カーボン含量に応じて、用いる篩の目開きを以下のように設定して前記分級工程での原粉の分級を行うこと。
（３）前記（２）の態様において、前記分級工程での分級を篩により行うと共に、測定された未燃カーボン含量に応じて、用いる篩の目開きを以下のように設定して前記分級工程での原粉の分級を行うこと。
　　未燃カーボン含量　　　　　　　　篩の目開き
　　４質量％未満　　　　　　　　　９０～１５０μｍ
　　４質量％以上～８質量％未満　　４５～９０μｍ
　　８質量％以上　　　　　　　　　２０～４５μｍ
（４）最終的に得られる前記改質フライアッシュ中に含まれる未燃カーボンの基準含量閾値を１～４質量％の範囲内に設定しておくとともに、前記分級工程で得られた微粉に含まれる未燃カーボン量を測定する工程を含み、前記混合工程において、該微粉と未燃カーボンが除去された粗粉との混合により得られる前記改質フライアッシュの未燃カーボン含量が前記基準含量閾値の±０．５質量％の範囲内となるように、該微粉と粗粉との混合割合を調整すること。
（５）前記分級工程に先立って、前記フライアッシュ原粉に含まれる未燃カーボン量を測定する工程を含み、前記原粉の未燃カーボン含量について６質量％以上の閾値を設定しておき、且つ最終的に得られる前記改質フライアッシュ中に含まれる未燃カーボンの基準含量閾値を１～４質量％の範囲内に設定しておくとともに、
　前記閾値未満の未燃カーボン含量を有する原粉については、前記分級工程での分級を行い、該分級工程で得られた前記微粉は、第１のサイロに貯蔵し、該分級工程で得られた粗粉は、前記未燃カーボン除去工程に導入して未燃カーボンを除去した後、第２のサイロに貯蔵し、
　前記閾値以上の未燃カーボン含量を有する原粉については、前記分級工程に導入することなく、前記未燃カーボン除去工程に導入して未燃カーボンを除去し、得られた未燃カーボン除去フライアッシュを、前記粗粉と同様、前記第２のサイロに貯蔵し、
　前記第１のサイロに貯蔵された微粉と前記第２のサイロに貯蔵された未燃カーボンが除去されたフライアッシュとを、前記混合工程において、前記改質フライアッシュの未燃カーボン含量が前記基準含量閾値の±０．５質量％の範囲内となるように混合を行うこと。
（６）前記（５）の態様において、前記第１のサイロに貯蔵された微粉について未燃カーボン量を測定する工程を含むこと。
　本発明方法は、フライアッシュ原粉（原料フライアッシュ）を微粉と粗粉とに分級し、この粗粉について５００～１０００℃の温度域で加熱して未燃カーボンを除去するが、未燃カーボンが除去された粗粉は、再び、微粉と混合されて改質フライアッシュとなる。即ち、この改質フライアッシュは、原粉に比して、未燃カーボン含量が低減された高品質のフライアッシュであり、しかもこのような改質フライアッシュを得るために、廃棄される残渣は生じない。従って、極めて効率よく、改質フライアッシュを得ることができる。
　また、本発明では、分級により得られたフライアッシュ微粉と、未燃カーボンが除去されたフライアッシュ粗粉との混合割合を調整することにより、改質フライアッシュ中の未燃カーボン含量を調整することができ、未燃カーボン含量のバラツキが少ない定品質の改質フライアッシュを得ることができる。
　さらに、本発明では、未燃カーボンの除去のための加熱を、分級により得られた粗粉に限定することにより、熱エネルギーを大幅に低減させることができる。
　本発明の製造方法により得られる改質フライアッシュは、未燃カーボン含量が低減された高品質のものであり、セメント混合材又はコンクリート混合材としての適性に優れている。
本発明の改質フライアッシュの製造方法の基本フローを示す図。 原料として用いるフライアッシュ原粉の未燃カーボン量と、該フライアッシュ原粉を目開き９０μｍ又は４５μｍの篩で分級した際の微粉（篩下のフライアッシュ）の未燃カーボン量とを示すグラフ。 本発明の改質フライアッシュの製造方法の一態様におけるフローを示す図。
　本発明において、処理の対象とするフライアッシュは、石炭を主とする燃料を微粉炭焚きボイラにて燃焼させた際に発生する石炭灰の内、集塵設備にて捕集されたもの（即ち、前述したＰＣＦアッシュ）である。このようなボイラは、多くの場合、石炭火力発電プラントに備えられているが、本発明においては石炭火力発電プラントから排出されるフライアッシュに限定されるものではない。
　フライアッシュには多かれ少なかれ未燃カーボンが含有されている。微粉炭焚きボイラにて発生するフライアッシュの未燃カーボン量は一般に１～１５重量％である。この未燃カーボンが多いと、フライアッシュをセメントやコンクリートの混合材として使用した場合に問題を生じる。即ち、未燃カーボン量が多いと、モルタルやコンクリートの表面に未燃カーボンが浮き出し、黒色部が発生するといった問題が生じる可能性が高い。さらに、化学混和剤などの薬剤が未燃カーボンに吸着し、ワーカビリティーが低下すると言った問題も生じる可能性がある。
　従って、本発明は、このフライアッシュに含まれる未燃カーボン量を低減させ、未燃カーボン含量が少なく、さらに好ましくは、バラツキなくほぼ一定の未燃カーボン含量を有する改質フライアッシュを製造する。
　図１のフロー図を参照して、本発明においては、上述した微粉焚きボイラから排出されるフライアッシュを、所定の貯蔵設備（サイロ）に貯蔵しておき、このフライアッシュ原粉を原料として、未燃カーボン量が低減された改質フライアッシュを製造する。即ち、本発明の基本プロセスでは、フライアッシュ原粉（以下、単に原粉と呼ぶことがある）を、分級し（分級工程）、この分級工程で得られた粗粉は、所定温度に加熱処理される（未燃カーボン除去工程）。この加熱処理により、粗粉に含まれる未燃カーボン量は除去され、ほとんどゼロとなる。このようにして未燃カーボンが除去された粗粉は、前記分級工程で得られた微粉と混合され（混合工程）、これにより、未燃カーボン含量が低減された改質フライアッシュが得られるというものである。
　即ち、本発明においては、原粉の分級により得られた粗粉と微粉とが再び混合されるため、廃棄するフライアッシュがなく、効率よく、改質フライアッシュを得ることができるわけである。また、未燃カーボン量の多い粗粉についてのみ燃焼処理が行われるため、処理量が低減されているばかりか、熱源ともなる未燃カーボンを多く含んでいる。したがって、熱エネルギーコストも低減される。
　また、上記のフロー図から理解されるように、本発明では、適宜、原粉或いは分級で得られた微粉について、未燃カーボン量を測定し、この測定値に基づいて、分級工程での分級条件や混合工程での微粉と未燃カーボンが除去された粗粉との混合割合を調整することができる。
　尚、フライアッシュが含有する未燃カーボン量の測定方法は公知であり、例えば、以下の方法が知られている。
　（ａ）燃焼させて発生したＣＯ２・ＣＯガスを赤外線検出する方法；
　（ｂ）強熱減量を測定し、該強熱原料から未燃カーボン量を推定する方法
　　　；
　（ｃ）メチレンブルー吸着量に基づいて算出する方法；
　（ｄ）密かさ比重試験；
　（ｅ）マイクロ波を照射して未燃カーボン量を推定する方法；
　例えば、未燃カーボン量が３質量％以下、特に２質量％を下回るようなフライアッシュは、前述した問題を生じる可能性が低く、本発明の改質方法を適用する必要性は低いため、原粉の未燃カーボン量を測定することにより、本発明の適用外とすることができる。
　本発明において、前記分級工程において、原粉は分級され、粗粉と微粉に分離するが、この未燃カーボンは、体積が大きい粗粉側に多くが分配される。即ち、微粉のカーボン含量は少なく、粗粉の未燃カーボン含量は多い。このため、本発明では、未燃カーボン含量の多い粗粉について燃焼処理を行い、未燃カーボン含量の少ない微粉については、燃焼処理は行われない。
　例えば、上記の分級工程において、分級点が小さいほど微粉に含まれる未燃カーボン量が小さくなる傾向があるが、一方、未燃カーボン除去のための粗粉燃焼処理工程に供する粗粉が増えるため、各種コスト等の点で適当でない。従って、一般的には、２０～１５０μｍの範囲に分級点が設定されて分級が行われる。
　分級方法は特に限定されず、一般に粉体の分級に用いられる分級方法が使用可能であり、例えば、篩分級、風力分級、遠心力分級等により分級を行うことができる。
　分級点の設定は、篩分級では、用いる篩の目開きを変更することにより容易に行われる。風力分級では、風量を変更することで分級点の調整が可能であり、遠心力分級では、回転速度等の調整により行われる。
　本発明では、篩分級が最も好適に採用される。即ち、篩分級の場合は、他の分級手段と比較すると、同じ分級点であれば微粉側に含まれる未燃カーボンが特に少なくなり、よって最終的に得られる改質フライアッシュに含まれる未燃カーボンがより大きく低減されるからである。篩による分級は、原粉の大きさ（体積）に依存するが、他の分級手段は、原粉の重量に依存するため、篩分級により、体積の大きな未燃カーボンを効率よく、粗粉側に移行させることができるものと思われる。
　このように、篩分級を採用すれば、分級点を大きくして粗粉側に未燃カーボンを効率的に濃縮させることができ、この結果、粗粉の量を少なくして、燃焼に要するエネルギーコストが低減できる。
　篩分級によって回収した粗粉及び微粉に含まれる未燃カーボン量は、分級点やフライアッシュの性状によって異なるが、一般的には、粗粉が５～３５質量％、微粉中が１～１０質量％と、大部分が粗粉に含まれて回収される。フライアッシュ原粉の未燃カーボン量が高いほど、該粗粉及び微粉の未燃カーボン量も高くなる。
　さらに篩による分級に際しては、同じ目開きであってもフライアッシュ原粉の未燃カーボン量が多いと、微粉側の未燃カーボン量も多くなる傾向がある。
　例えば、以下の表１には、９０μｍ、７５μｍ及び４５μｍの目開きを有する篩を用いて分級を行った場合において、原粉の未燃カーボン量（質量％）と、各篩によっての分級により得られた微粉（篩下のもの）の未燃カーボン量（質量％）とが示されている。また、図２には、９０μｍ及び４５μｍの目開きを有する篩を用いて分級を行った場合において、原粉の未燃カーボン量と、各篩によっての分級により得られた微粉の未燃カーボン量とが示されている。
　尚、ここで示されている未燃カーボン量は、ＪＩＳ　Ａ　６２０１記載の強熱減量試験方法により得た数値である。本明細書で示した未燃カーボン量は、全て、この方法で得た値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　上記の表１及び図１から理解されるように、原粉の未燃カーボン量が多いと、微粉の未燃カーボン量も多くなる傾向がある。しかるに、微粉の未燃カーボン量が多すぎると、後述する加熱処理により未燃カーボンが除去された粗粉との混合に際して種々の問題が生じる可能性がある。
　従って、本発明では、原粉の未燃カーボン量を測定しておき、この未燃カーボン量に応じて分級条件（分級点）を調整することが好適である。例えば、原粉の未燃カーボン量が多い場合には目開きの小さい篩を用いて、できるだけ微粉中の未燃カーボン量を少なくし、原粉の未燃カーボン量が少ない場合には、目開きの大きな篩を使用し、未燃カーボン量の多い粗粉の量を少なくして後述する加熱処理（未燃カーボンの除去）に要するエネルギーを低減させることが好ましい。
　また、下記の表２には、上記のように目開き９０μｍ、７５μｍ及び４５μｍの篩を用いて行ったとき、篩下で得られる微粉の回収率が示されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　上記の表２から理解されるように、大きな目開きの篩によって分級を行った場合は、微粉の回収量は多いが、小さな目開きの篩によって分級を行った場合には、微粉の回収量は少なくなる。
　従って、原粉の未燃カーボン量に応じて分級条件を設定する場合、微粉中の未燃カーボン量を少なくし且つ微粉と粗粉とのマスバランスを適度な範囲に設定するためには、以下のように分級点（篩の目開き）を設定することが好ましい。
　　未燃カーボン含量　　　　　　　　篩の目開き
　　４質量％未満　　　　　　　　　９０～１５０μｍ
　　４質量％以上～８質量％未満　　４５～９０μｍ
　　８質量％以上　　　　　　　　　２０～４５μｍ
　即ち、上記のように原粉のフライアッシュ含量に応じて、上記のように目開きの異なる篩を用いて分級を行うことにより、例えば未燃カーボン量が４．５質量％以下の微粉を安定に且つ多く得ることができ、後の混合工程で得られる改質フライアッシュの未燃カーボン量を調整することが容易になる。
　また、前述した表１及び図１から理解されるように、フライアッシュ原粉に含まれている未燃カーボン量が極めて多い場合には、分級を行っても、微粉に含まれる未燃カーボン量はそれほど少なくならない。このため、微粉中の未燃カーボン量を少なくするために、小さな目開きの篩を用いて分級を行うと、表２から理解されるように、微粉の回収量が少なくなる。即ち、原粉に含まれる未燃カーボン量が極めて多い場合には、分級によるメリットが小さく、しかも分級にかける手間は変わらない。
　そこで、未燃カーボン量が著しく多い原粉については、分級を行うことなく、直接未燃カーボン除去工程に供給することが好ましい。この態様については、後述する。
　上記のようにして得られた微粉は、適宜、サイロに一旦貯蔵され、このサイロから後述する混合工程に導入されるが、この微粉について、未燃カーボン量を測定しておくことにより、後の混合工程で得られる改質フライアッシュの未燃カーボン量を、より細かく且つ一定の範囲に調整することができる。
　また、上記の分級により得られた粗粉は、適宜、サイロに一旦貯蔵され、このサイロから未燃カーボン除去工程に供給され、高温での加熱処理により未燃カーボンを除去する。
　即ち、この加熱処理は、粗粉中に含まれる未燃カーボンを除去するために行われるものであり、その加熱温度は、５００～１０００℃、好ましくは６００～１０００℃、より好ましくは６５０～９５０℃、最も好ましくは７００～９５０℃である。この温度が低すぎると、未燃カーボンが燃焼せず、十分に未燃カーボンを除去することができない。また、過度に高いと、粗粉が焼結又は溶融することで鉱物組成や粉末度が変化してしまい、セメントやコンクリートの混合材として不適切となってしまう。
　かかる加熱処理は、粗粉に含まれている未燃カーボンを通常３質量％以下、好ましくは１質量％以下、より好ましくは０．５質量％以下、特に０～０．２質量％程度まで低減することが望ましい。前述した加熱温度が高い程、短時間で未燃カーボン量を燃焼除去することができる。
　かかる加熱処理における粗粉の加熱方法は特に限定されず、一般に粉体の加熱や焼成を目的として工業的に用いられる方法で実施することができる。例として、ロータリーキルンや流動層炉、旋回気流式焼成炉を用いた方法が挙げられる。
　未燃カーボンの除去のための加熱は、著しく高温（５００～１０００℃）の熱ガスを使用するため、膨大なエネルギーを必要とするが、本発明においては、未燃カーボンが濃縮した粗粉のみを加熱するため、未燃カーボン自体が発熱することで燃料の役割をなし、フライアッシュ原粉を加熱する場合と比較して、必要とするエネルギーを大幅に低減できる。また、篩分けされた微粉の加熱に要するエネルギー不要なため、さらにエネルギーを大幅に低減できる。
　このようにして加熱して未燃カーボン量を大幅に低減した粗粉は、適宜、サイロ（貯蔵設備）に一旦貯蔵された後、次の混合工程で、微粉と混合され、この混合により、改質フライアッシュが得られる。この改質フライアッシュは、未燃カーボンが除去された粗粉が、未燃カーボン量の少ない微粉と混合されたものであるため、フライアッシュ原粉と比して、未燃カーボン量が低減された高品質のものとなっている。
　尚、上記の微粉と粗粉との混合方法は特に限定されず、一般に粉体混合用に用いられる混合機を使用するか、又は輸送過程で混合することができる。例えば、粉体用の混合機は機械撹拌式、気流式などが挙げられる。また、輸送過程での混合では連続式粉体輸送混合機、空気圧送設備内での流動混合などが挙げられる。
　本発明において、上記の混合により得られる改質フライアッシュに含まれる未燃カーボン量は、フライアッシュ原粉の未燃カーボン量によっても異なるが、１～１０質量％程度の範囲で変動する可能性がある。
　そして、未燃カーボン量が異なると、セメントやコンクリートの混合材として使用した際の流動性、色調、必要な添加剤量等が異なる場合がある。
　そこで本発明においては、目的とする改質フライアッシュについて、未燃カーボン含量の基準閾値を１～４質量％の範囲の値に設定しておき、未燃カーボン含量が、この基準閾値±０．５質量％の範囲に収まるように、微粉と燃焼処理により未燃カーボンが除去された粗粉との混合割合を設定することが好適である。これにより、未燃カーボン量が低減されているばかりか、未燃カーボン量がほぼ一定の範囲となっており、定品質のものである。
　このような高品質及び定品質の改質フライアッシュは、これをセメントやコンクリートの混合材として使用した際の流動性、色調、添加剤量等を一定にすることができる。勿論、上記の基準閾値の値は、改質フライアッシュの使用目的に応じて適宜設定できる。
　本発明において、未燃カーボン量が基準閾値±０．５質量％の範囲内の改質フライアッシュを得るための混合割合は、微粉の未燃カーボン量及び焼成した粗粉の未燃カーボン量とから容易に決定することができる。
　このために、粗粉については、燃焼処理された粗粉の未燃カーボン量が０～０．２質量％となるように燃焼条件を決定しておくことが望ましい。即ち、微粉に混合する粗粉の未燃カーボン量は０質量％として計算しても、上記の基準閾値±０．５質量％とすることは容易であるため、微粉についてのみ、未燃カーボン量のみ測定すれば済む。むろん、焼成した粗粉の未燃カーボン量も測定してもかまわない。
　また、分級後に回収した微粉は、一旦、サイロに貯蔵されるが、このサイロから取り出される微粉について、未燃カーボン量を測定することが望ましい。このサイロには、未燃カーボンの多いフライアッシュ原粉を分級して得られる微粉や、未燃カーボンの少ないフライアッシュ原粉を分級して得られるものなどが合わせて貯蔵することになる場合が多いため、未燃カーボン量の測定は、粗粉との混合のために、サイロから取り出したものについて行うのがよい。例えば、サイロからの取り出し口或いはその近傍に未燃カーボン量測定装置を設けて、その測定が行われる。
　サイロから取り出される微粉の未燃カーボン量が低いときは、これと混合する粗粉の混合割合を小さくし、微粉の未燃カーボン量が高いときは粗粉の混合割合を大きくすることで、混合してなる改質フライアッシュの未燃カーボン量の均一性を確保できる。
　尚、同一のフライアッシュ原粉から得られる微分と粗粉とを、分級された割合でそのまま混合しても、目的とする未燃カーボン量の改質フライアッシュを得られる場合は少なく、多くの場合、微粉又は粗粉が足りなくなる。例えば、未燃カーボン量が少ないフライアッシュ原粉が続くと、燃焼処理により未燃カーボンが除去された粗粉が不足して、改質フライアッシュの連続的な製造が困難となる可能性がある。
　このような問題を解決するために、本発明の実施に当たっては、以下のような手法を採用することが考えられる。
　一つの手法は、微粉又は焼成した粗粉の不足に備えて、微粉及び粗粉の貯蔵設備（サイロ）に、各々多めに備蓄しておくことである。例えば未燃カーボン量が少ない原料フライアッシュが続いた場合には、備蓄した粗粉を使ってしのぎ、未燃カーボン量が多いフライアッシュ原粉が得られるのを待てばよい。
　もう一つの方法は、より積極的な方法であり、フライアッシュの未燃カーボン量に基づいて分級点を変更することで、分級により得られる粗粉及び微粉の割合を調整する方法である。例えば表１及び表２に示すように、同じ未燃カーボン量の原料フライアッシュでも、分級点が小さい（篩目開きが小さい）と、回収される微粉量は少なく且つ未燃カーボン量も少なくなる。
　具体的に、前述した表１及び２に示されているＮｏ．３の試料について検討してみると、目開き９０μｍの篩を用いた場合、微粉は未燃カーボン量３．１質量％、回収率９３．１％である。従って、粗粉は最大６．９質量％（各種ロスを無視した場合）しか得られない。ここで、未燃カーボン量が２．０質量％の改質フライアッシュを製造しようとした場合には、微粉が６４．５質量％、未燃カーボン量が０質量％まで焼成した粗粉が３５．５質量％必要になるが、上記回収比では全くマスバランスがとれない。
　そこで、目開き４５μｍの篩を用いれば、微粉は未燃カーボン量が２．３質量％となるから、当該微粉の混合割合は８６．９質量％まで上がり、かつ微粉の回収率も８１．６％まで下がるため、マスバランスは逆転する。
　従って、焼成した粗粉が不足しがちなときは分級点を小さく、微粉が不足しがちなときは分級点を大きくすることにより、微粉と焼成した粗粉との極端なバランスの崩れを防止できる。
　また、上記の方法を応用し、最終的に製造しようとする改質フライアッシュの未燃カーボン量に応じ、必要未燃カーボン量が多めの時は分級点を大きく、必要未燃カーボン量が少なめの時は分級点を小さくすることにより、原料フライアッシュの未燃カーボン量に大きくは依存せずに、安定的に均一な品質の改質フライアッシュを製造することもできる。
　本発明によれば、このように、フライアッシュ原粉を微粉と粗粉とに分級し、粗粉についてのみ未燃カーボンの除去を行い、この粗粉を再び微粉と混合して改質フライアッシュが得られる。
　ところで、既に述べたように、原粉に含まれる未燃カーボン量が極めて多い場合には、分級により得られる微粉中に含まれる未燃カーボン量も多くなり、分級によるメリットが小さく、しかも分級にかける手間は変わらない。
　そこで、未燃カーボン量が著しく多い原粉が存在することもがあることを考慮して、図３に示すフローにしたがって、本発明を実施することができる。
　即ち、図３を参照して、この態様においては、フライアッシュ原粉について未燃カーボン量を測定する。この際、未燃カーボン量について一定の閾値を設定しておき、この閾値に応じて、以降の処理を分ける。
　即ち、未燃カーボン量が極めて多い原粉については、分級のメリットがほとんどない。従って、未燃カーボン量の閾値を、６質量％以上、好ましくは７質量％以上、好ましくは８質量％以上の範囲に設定しておく。但し、この閾値をあまり高く設定しても意味が無いので、通常は、２０質量％以下、特に１５質量％以下と設定しておけばよい。２０質量％、特に１５質量％を超えるフライアッシュ原粉は、殆ど無いといってよいからである。
　先ず、未燃カーボン量が該閾値未満のときには、上述した方法にしたがい、分級を行い、分級により得られた微粉は、第１のサイロに貯蔵し、分級により得られたて粗粉については、加熱処理により未燃カーボンを除去し、未燃カーボンが除去された粗粉は、第２のサイロに貯蔵する。
　一方、未燃カーボン量が上記閾値以上の場合には、分級を行うことなく、直接加熱処理を行い、未燃カーボンの除去を行う。この加熱処理条件は、粗粉についての加熱処理（未燃カーボン除去）と全く同じでよい。
　このようにして未燃カーボンが除去されたフライアッシュは、未燃カーボンが除去された粗粉と同様、第２のサイロに貯蔵する。
　このようにして、第１のサイロには微粉を貯蔵し、第２のサイロには未燃カーボンが除去されたフライアッシュ（即ち、未燃カーボンが除去された原粉及び粗粉）を貯蔵し、これらのフライアッシュを混合することにより改質フライアッシュを得ることができる。
　即ち、第１のサイロに貯蔵された微粉については、適宜、未燃カーボン量を測定し、未燃カーボン量が一定の基準閾値±０．５質量％の範囲内となるように、第２のサイロに貯蔵されている未燃カーボン除去フライアッシュと混合することにより、高品質且つ定品質のフライアッシュを得ることができる。
　このようにして得られる改質フライアッシュは、原料フライアッシュと比較して未燃カーボン量が低減されており、公知の方法によりセメント混合材又はコンクリート混合材として使用できる。
　原料として、日本国内の石炭火力発電所にて微粉炭焚きボイラーから発生したフライアッシュ原粉を用意した。
　このフライアッシュ原粉の未燃カーボン含有量は３．４質量％であった。
　尚、未燃カーボン含有量は、ＪＩＳ　Ａ　６２０１記載の強熱減量試験方法により得た数値である。
　まず、目開き７５μｍの試験用篩を使用し、超音波振動を与えて上記フライアッシュ１００．０ｇを篩分けした。
　この分級により、９．８ｇの粗粉と、９０．２ｇの微粉を回収した。
　回収された粗粉の未燃カーボン含有量は２０．６質量％、微粉の未燃カーボン含有量は２．４質量％であった。
　続いて、前記粗粉を７５０℃に保持した電気炉内で６０分間加熱した。加熱後の粗粉の未燃カーボン含有量は０．１質量％であった。
　その後、前記加熱後の粗粉と前記分級後の微粉を混合し、改質フライアッシュとした。
　改質フライアッシュの未燃カーボン含有量は２．１質量％であった。
　この未燃カーボン含有量は、フライアッシュ原粉及び分級により得られた微粉と比較して低減されている。
　各フライアッシュについての未燃カーボン量を表３に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　また、分級を行うことなく、原料フライアッシュ全体を加熱して、未燃カーボン含有量が２．１質量％の改質フライアッシュを得ようとする場合、該原料１００．０ｇの内、３８．２ｇを加熱し、未燃カーボンを完全除去する必要がある。
　一方、本発明に従えば（実施例）、前記粗粉のみを加熱すれば良く、粗粉の割合は前記原料１００．０ｇの内、９．８ｇであるため、前記フライアッシュ全体を加熱する場合と比較して、約１／４の量を加熱すれば良い。さらに、濃縮された未燃カーボンが燃料の役割をなすため、必要なエネルギーを大幅に低減できることがわかる。

Claims (7)

  1. 　微粉炭焚きボイラから排出されるフライアッシュ原粉を原料として用意する原料工程；
    　前記フライアッシュ原粉を粗粉と微粉に分級する分級工程；
    　前記粗粉を５００～１０００℃の温度域で加熱することにより該粗粉に含まれる未燃カーボンを除去する未燃カーボン除去工程；
    　未燃カーボンが除去された前記粗粉を、前記微粉と混合することにより、改質フライアッシュを得る混合工程；
    を含む改質フライアッシュの製造方法。
  2. 　前記分級工程に先立って、前記フライアッシュ原粉に含まれる未燃カーボン量を測定する工程を含み、
    　前記フライアッシュ原粉について測定された未燃カーボン含量に応じて、前記分級工程での分級条件を設定する請求項１に記載の改質フライアッシュの製造方法。
  3. 　未燃カーボン含量が多いフライアッシュ原粉については、前記分級工程において目開きの小さな篩を用いて分級を行い、未燃カーボン含量が少ないフライアッシュ原粉については、前記分級工程において目開きの大きな篩を使用して分級を行う請求項２に記載の改質フライアッシュの製造方法。
  4. 　前記分級工程での分級を篩により行うと共に、測定された未燃カーボン含量に応じて、用いる篩の目開きを以下のように設定して前記分級工程での原粉の分級を行う請求項３に記載の改質フライアッシュの製造方法；
    　　未燃カーボン含量　　　　　　　　篩の目開き
    　　４質量％未満　　　　　　　　　９０～１５０μｍ
    　　４質量％以上～８質量％未満　　４５～９０μｍ
    　　８質量％以上　　　　　　　　　２０～４５μｍ
  5. 　最終的に得られる前記改質フライアッシュ中に含まれる未燃カーボンの基準含量閾値を１～４質量％の範囲内に設定しておくとともに、
    　前記分級工程で得られた微粉の未燃カーボン含量を測定する工程を含み、
    　前記混合工程において、該微粉と未燃カーボンが除去された粗粉との混合により得られる前記改質フライアッシュの未燃カーボン含量が前記基準含量閾値の±０．５質量％の範囲内となるように、該微粉と粗粉との混合割合を調整する請求項１に記載の改質フライアッシュの製造方法。
  6. 　前記分級工程に先立って、前記フライアッシュ原粉に含まれる未燃カーボン量を測定する工程を含み、前記原粉の未燃カーボン含量について６質量％以上の閾値を設定しておき、且つ最終的に得られる前記改質フライアッシュ中に含まれる未燃カーボンの基準含量閾値を１～４質量％の範囲内に設定しておくとともに、
    　前記閾値未満の未燃カーボン含量を有する原粉については、前記分級工程での分級を行い、該分級工程で得られた前記微粉は、第１のサイロに貯蔵し、該分級工程で得られた粗粉は、前記未燃カーボン除去工程に導入して未燃カーボンを除去した後、第２のサイロに貯蔵し、
    　前記閾値以上の未燃カーボン含量を有する原粉については、前記分級工程に導入することなく、前記未燃カーボン除去工程に導入して未燃カーボンを除去し、得られた未燃カーボン除去フライアッシュを、前記粗粉と同様、第２のサイロに貯蔵し、
    　前記第１のサイロに貯蔵された微粉と前記第２のサイロに貯蔵された未燃カーボンが除去されたフライアッシュとを、前記混合工程において、前記改質フライアッシュの未燃カーボン含量が前記基準含量閾値の±０．５質量％の範囲内となるように混合を行う請求項１に記載の改質フライアッシュの製造方法。
  7. 　前記第１のサイロに貯蔵された微粉について未燃カーボン量を測定する工程を含む請求項６に記載の製造方法。
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