特許 6447529 造粒物製造設備および造粒物の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6447529

(24)【登録日】2018年12月14日

(45)【発行日】2019年1月9日

(54)【発明の名称】造粒物製造設備および造粒物の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B01J 2/14 20060101AFI20181220BHJP

   B09B 5/00 20060101ALI20181220BHJP

【ＦＩ】

   B01J2/14

   B09B5/00 N

【請求項の数】4

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2016-13214(P2016-13214)

(22)【出願日】2016年1月27日

(65)【公開番号】特開2017-131830(P2017-131830A)

(43)【公開日】2017年8月3日

【審査請求日】2017年12月21日

【早期審査対象出願】

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000211307

【氏名又は名称】中国電力株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(72)【発明者】

【氏名】宮國 幸介

(72)【発明者】

【氏名】樋野 和俊

(72)【発明者】

【氏名】池田 陵志

【審査官】 森 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０２−２５１４０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−２９１０２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１１７３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１２４２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１１４７１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 石炭灰の海砂代替材への適用に関する研究，五洋建設技術年報，１９９９年，Vol.29，p1-8

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｊ ２／００− ２／３０

Ｂ０９Ｂ １／００− ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

石炭灰を含む原料を造粒する造粒物製造設備であって、
前記石炭灰を含む原料を混合する混合機と、
前記混合機により混合された原料を一旦貯蔵して、一定の流量で供給するホッパーと、
前記ホッパーから供給された前記原料を一定の流量で連続的に運搬する定量供給機と、
前記定量供給機から連続的に供給された原料を造粒し、一定以上の径を有する粒子に造粒され、遠心力によって外方向に移動する造粒物を外側に連続的に放出する開口部が前面に設けられ、その開口部を覆って造粒物を捕獲し、捕獲した造粒物をコンベア上に流すフードが設けられた造粒機と、を備え、
前記造粒機において製造された造粒物を分級し、所定径以下のものを、添加材として、前記混合機に前記石炭灰とともに流入して前記原料として用いる、
造粒物製造設備。

【請求項2】

前記造粒機により造粒された造粒物を養生設備に搬送するコンベアを備え、
前記コンベアの養生設備側の端部は、前記養生設備に積まれる前記造粒物の高さに応じて高さ調整が可能な、
請求項１に記載の造粒物製造設備。

【請求項3】

前記養生設備において養生された造粒物の塊を、分解する振動フィーダを備える、
請求項２に記載の造粒物製造設備。

【請求項4】

前記振動フィーダにより分解された造粒物を、分級するふるい機を備える請求項３に記載の造粒物製造設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、石炭灰を含む原料を造粒する造粒物製造設備および造粒物の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、粉末状の石炭灰は、粉じん対策として、専用のサイロに入れて貯蔵する必要がある。このため、粉末状態から、これらの制約がかからない砂状の造粒物に加工する方法がとられている。
造粒物の製造方法としては、例えば、紛体を、円錐型スクリュー混合機で混合して造粒を行うものがある（特許文献１参照）。
また、石炭灰造粒物の平均粒径を０．３〜２ｍｍ程度に造粒するものがある（特許文献２参照）。
さらに、含水量の多い既成灰を主な主原料として高密度・高強度コンクリート製品を低コストで効率的に生産するものがある（特許文献３参照）。
石炭灰に電炉還元スラグを添加し、混合器にて混合体を製造し、これを原料ホッパーから定量ベルトフィーダで混練機へ送り、その後、混合機を経てパン型造粒機で造粒するものもある（特許文献４参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−１１０８８８号公報

【特許文献2】特開２００８−１４３７４０号公報

【特許文献3】特許第５４７４０３６号公報

【特許文献4】特開２００１−４８６３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、従来の装置はバッチ式と考えられ、連続的に処理できないため、火力発電所から発生する大量の石炭灰に対しては好適とは言えない。

【0005】

本発明は、大量の石炭灰を連続的に処理可能な造粒物製造設備および造粒物の製造方法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】

【0006】

（１）本発明は、石炭灰を含む原料を造粒する造粒物製造設備であって、前記原料を一定の流量で連続的に運搬する定量供給機と、前記定量供給機から連続的に供給された原料を造粒し、一定以上の径を有する粒子に造粒された造粒物を連続的に排出する造粒機と、を備える造粒物製造設備である。

【0007】

（２）前記石炭灰を含む原料を混合する混合機と、前記混合機により混合された原料を一旦貯蔵して、一定の流量で前記定量供給機に供給するホッパーと、を備えてもよい。

【0008】

（３）前記造粒機により造粒された造粒物を養生設備に搬送するコンベアを備え、前記コンベアの養生設備側の端部は、前記養生設備に積まれる前記造粒物の高さに応じて高さ調整が可能であってもよい。

【0009】

（４）前記養生設備において養生された造粒物の塊を、分解する振動フィーダを備えてもよい。

【0010】

（５）前記振動フィーダにより分解された造粒物を、分級するふるい機を備えてもよい。

【0011】

（６）また、本発明は、石炭灰を含む原料を定量供給器により造粒機に連続投入し、前記造粒機によって、一定径以上の造粒物を連続的に造粒する造粒物の製造方法を提供する。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、大量の石炭灰を連続的に処理可能な造粒物製造設備および造粒物の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態の石炭灰の造粒物製造設備を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の実施形態の石炭灰の造粒物製造設備１を示す図である。
実施形態の造粒物製造設備１は、石炭灰から砂程度の粒径（〜４０ｍｍ）を製造するため、石炭灰、固化材（セメント）、水、リターン材を含む添加材を混合機１０で混合し、混合物を造粒機４０へ移送し最大４０ｍｍ程度に造粒する設備である。

【0015】

石炭灰造粒物の原料は、石炭灰（フライアッシュ、クリンカアッシュを含む）を主原料とし、固化剤として少量のセメント、水、およびリターン材を含む添加材を加えたものである。フライアッシュとは、燃焼ガスとともに吹き上げられるレベルの球状の微粒子で、電気集塵機などで回収される。成分はＳｉＯ_２，Ａｌ２Ｏ_３，Ｆｅ_２Ｏ_３，ＣａＯを含む。粒度は０．１ｍｍ以下が９０％である。

【0016】

石炭灰造粒物の造粒物製造設備１は、原料を混合する混合機１０と、混合機１０により混合された原料を一時的に貯蔵して一定量を流出する第１ホッパー２０と、第１ホッパー２０から流出される原料を一定の流量で連続運搬する定量供給機３０と、定量供給機３０から一定の流量で連続運搬される原料を造粒する造粒機４０と、造粒機４０により造粒された造粒物を運搬するコンベア５０と、を備える。
造粒物製造設備１は、さらに、上下左右するコンベア５０により運搬された造粒物を貯蔵する初期養生設備６０と、養生によって互いに付着した造粒物を分解する振動フィーダ８０と、粒度別に分類するふるい機１００とを備える。

【0017】

混合機１０は、所定量に計量された各原料が流入される容器１１と、容器１１内部に配置され、回転軸を中心として回転する撹拌羽根１２と、を備える。
容器１１の上部より、原料として石炭灰、固化材、水、および添加材が流入される。原料は、回転する撹拌羽根１２によって混合される。混合された材料は、容器１１の下部に設けられた流出口より、下部に配置された第１ホッパー２０内に流出される。
このように造粒前に混合機１０を用いて原料を混合するため、造粒工程において石炭灰、固化剤、水、および転化材を含む原料を、確実に混合することができる。

【0018】

混合機１０によって混合された原料は、第１ホッパー２０内に流入される。第１ホッパー２０は、容器断面が円錐状または角錐状に形成され、流出口に向かって減少している容器である。
第１ホッパー２０は、混合された原料を一旦貯蔵し、流出口より定量供給機３０に対して定量的に供給する。

【0019】

定量供給機３０は、モータで回転駆動される、らせん状のスクリューフィーダ３１を備える。混合された原料は一定の流量で、次工程の造粒機４０に連続して運搬される。定量供給機３０の供給量はスクリューフィーダ３１の回転数とリニアに比例し、供給量の調整が容易に可能である。

【0020】

造粒機４０は、所定角度で傾斜されて回転可能に設けられている円形トレイ状のパン４１と、パン４１を回転させる駆動源（図示せず）と、を備える。
このパン４１に混合材料を投入し、水を加えて加湿させながら回転し、核を成長させて、造粒を行う。

【0021】

パン４１は、傾斜角度の調整が可能であり、パン４１の傾斜角度や回転速度を変更することにより、造粒される粒子の大きさを調整することができる。
所定の径に造粒された粒子は、遠心力によってパン４１の半径方向の外側に移動する。パン４１の前面は開口している。パン４１の回転中心付近に原料を流入すると、粒径が大きくなるにしたがって造粒物は、遠心力によって外周方向に移動する。そして所定の径になると開口部から外部に放出される。
すなわち、原料を定量供給機３０よって造粒機４０に連続的に流入すると、造粒機４０の外周部から所定径に成長した造粒物が連続的に押し出されていく。
本実施形態で造粒される粒径は最大４０ｍｍ程度であり、天然の砂程度の粒径である。
このように、造粒機４０を連続的に回転することにより、所定径の造粒物が連続的に製造される。

【0022】

造粒機４０において所定径（実施形態では４０ｍｍ）に成長して外部に飛び出した造粒物は、コンベア５０によって運搬される。なお、造粒機４０より飛び出した造粒物を確実に収集してコンベア５０上に乗せるために、造粒機４０の開口部を覆うフードを設け、フードによって捕獲された造粒物をコンベア５０上に流すようにしてもよい。
コンベア５０は、連続的に稼働しており、造粒物は、連続可動するコンベア５０で初期養生設備６０へ移送される。

【0023】

このように、本実施形態において、定量供給機３０、造粒機４０、およびコンベア５０が、連続的に稼働している。すなわち、定量供給機３０に原料が連続して流入されると、定量供給機３０、造粒機４０およびコンベア５０は連続的に稼働しているため、造粒物は連続的に製造されて放出される。

【0024】

コンベア５０は連続的に造粒される造粒物を、初期養生設備６０に運搬する。
初期養生設備６０において、造粒物は堆積される。この際、コンベア５０によって運ばれてきた造粒物は、水分を含んでおり、柔軟である。したがって、コンベア５０の端部が高いところに位置して造粒物が長い距離落下すると、造粒物が砕ける場合がある。
このため、本実施形態において、コンベア５０の端部は上下動可能である。そして、造粒物の落下距離が短くなるように、堆積された造粒物の高さに応じて上下する。このようにコンベア５０の端部が造粒物の高さに応じて上下するので、造粒物が砕ける可能性が低減される。
このコンベア５０の端部の上下動は、手動であってもよいが、センサー等を設けて、堆積された造粒物の高さを検知して、自動的に上下動するようにしてもよい。
さらに、養生設備の収容量も限界がある。したがって、第１の初期養生設備６０の収容量が満杯になったときに、コンベア５０の端部は、別の養生設備へと運搬先が変更可能なように、水平方向に可動であってもよい。

【0025】

初期養生設備６０で所定の日数（数週間〜１カ月程度）を置いた造粒物は、それぞれが付着・固化（岩おこし）の状態となっている。このため、次に説明する工程で最終の粒度調整を行う。

【0026】

初期養生設備６０において養生された造粒物は、第２ホッパー７０を経て、振動フィーダ８０に運搬される。振動フィーダ８０は、水平または傾斜したトラフに、機械的に上下運動の加わった振動を与え、粒子を斜め前方に投出すようにして粉粒体を移動、供給するものである。
この振動フィーダ８０において、初期養生設備６０において複数個が付着して塊となった造粒物は分解される。
そして、ここで、４０ｍｍ以下と４０ｍｍより大きいものに仕分けされる。４０ｍｍより大きいものは粉砕機１１０に運搬されて粉砕される。粉砕された造粒物は、再度、第２ホッパー７０に流入され、振動フィーダ８０によって分解される。

【0027】

４０ｍｍ以下の造粒物は、コンベア９０によって運ばれて、多段式のふるい機１００に流入される。
ふるい機１００では、４０ｍｍ、２０ｍｍ、５ｍｍ、１ｍｍおよび粉末のものに分級される。
そして、用途に応じて適切な粒径のものが出荷される。

【0028】

以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によると、石炭灰の造粒物の造粒工程が連続的であるので、処理量が増加する。
（２）本実施形態は、混合工程と、造粒工程とが分離しているので、品質管理が確実にできる。
（３）ふるい機１００における分級で、製品として満たない粒径であった未完成品を、添加材設備に入れることで、原料として再利用でき、不用品発生減による産業廃棄物処理を減少することができる。
（４）さらに、石炭灰の造粒物は、天然砂よりも軽量であり、転動造粒を行うことで、粒の内部に微細な空隙が保有される。この微細な空隙によって、多孔質となり、気孔率および吸水率が高い値を示す。
閉鎖性が高い港湾においては様々な物質が流入、集積、滞留しやすく、底質にヘドロが厚く堆積し、貧酸素水塊の発生による水質や底質の悪化が見られる。このような港湾に本実施形態の石炭灰の造粒物を散布することにより以下の効果を有する。
石炭灰の弱アルカリにより長期バクテリア分解が可能である。また、貧酸素、富栄養の主要因となる硫化水素を吸着し、無害化することができる。空隙へ有機物をトラップして圧密抑制が可能で減容化することができる。軽量で沈降速度が遅いため、浮泥上にカバーリングが可能である。さらに、海藻、藻類が着生し、水産資源回復等の生物生息環境を提供することができる。

【符号の説明】

【0029】

１ 造粒物製造設備
１０ 混合機
１１ 容器
１２ 撹拌羽根
２０ ホッパー
３０ 定量供給機
３１ スクリューフィーダ
４０ 造粒機
４１ パン
５０ コンベア
６０ 初期養生設備
７０ 第２ホッパー
８０ 振動フィーダ
９０ コンベア
１００ ふるい機
１１０ 粉砕機

【図1】