特許 6948246 改質フライアッシュの製造方法、及び、改質フライアッシュの製造装置

(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】6948246

(24)【登録日】2021年9月22日

(45)【発行日】2021年10月13日

(54)【発明の名称】改質フライアッシュの製造方法、及び、改質フライアッシュの製造装置

(51)【国際特許分類】

   B09B 3/00 20060101AFI20210930BHJP

   C04B 18/08 20060101ALI20210930BHJP

   B09B 5/00 20060101ALI20210930BHJP

   B07B 7/08 20060101ALI20210930BHJP

   F27B 7/08 20060101ALI20210930BHJP

   F27B 7/33 20060101ALI20210930BHJP

【ＦＩ】

   B09B3/00 303L

   C04B18/08 ZZAB

   B09B3/00 Z

   B09B5/00 N

   B07B7/08

   F27B7/08

   F27B7/33

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-242657(P2017-242657)

(22)【出願日】2017年12月19日

(65)【公開番号】特開2019-107619(P2019-107619A)

(43)【公開日】2019年7月4日

【審査請求日】2020年12月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000240

【氏名又は名称】太平洋セメント株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000183484

【氏名又は名称】日本製紙株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】特許業務法人創成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】辰巳 慶展

(72)【発明者】

【氏名】寺崎 淳一

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 貴之

【審査官】 柴田 啓二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−０００７８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１５５７４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０４５４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０７−０４１２２８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 李相培、佐藤嘉昭、岡田秀敏、清原千鶴，焼成工程を備えた風力微粉砕システムによる石炭灰の改質，コンクリート工学年次論文集，日本，コンクリート工学会，2007年，２９巻No.１，P183-P188

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０９Ｂ ３／００

Ｂ０９Ｂ ５／００

Ｃ０４Ｂ １８／０８

Ｃ０４Ｂ １８／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フライアッシュを外熱式ロータリーキルンで加熱処理する加熱処理工程と、
前記加熱処理工程で加熱処理されたフライアッシュを所定の粒子径で分級する分級工程と、
前記分級工程で細粒側に分級されたフライアッシュを適合品として回収する回収工程と、
前記分級工程で粗粒側に分級されたフライアッシュを粉砕して、所定の粉末度にする粉砕工程と、
前記粉砕工程で粉砕されたフライアッシュの未燃カーボンの含有率を測定する測定工程と、
前記測定工程で測定された未燃カーボン含有率を所定の目標値と比較することによって、適否を判定する判定工程と、
前記判定工程で適合品と判定されたフライアッシュは回収し、前記判定工程で不適合品と判定されたフライアッシュは前記外熱式ロータリーキルンによる加熱処理工程に戻す、選別工程とを備えることを特徴とする改質フライアッシュの製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載の改質フライアッシュの製造方法において、
前記分級工程における分級点が、１５０μｍ以下であることを特徴とする改質フライアッシュの製造方法。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の改質フライアッシュの製造方法において、
前記粉砕工程における粉末度が、ブレーン比表面積で４０００ｃｍ^２／ｇ以上であることを特徴とする改質フライアッシュの製造方法。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１項に記載の改質フライアッシュの製造方法において、
前記判定工程における未燃カーボン含有率の目標値が、０．５質量％以下であることを特徴とする改質フライアッシュの製造方法。

【請求項5】

フライアッシュを加熱処理するための外熱式ロータリーキルンと、
前記外熱式ロータリーキルンで加熱処理されたフライアッシュを分級して、その細粒側に適合品を得る分級装置と、
前記分級装置で粗粒側に分級されたフライアッシュを粉砕する粉砕装置と、
前記粉砕装置から供給された、粉砕されたフライアッシュの未燃カーボン含有率を測定する測定装置と、
前記測定装置による測定結果を所定の目標値と比較することによって、前記粉砕されたフライアッシュの未燃カーボン含有率の適否を判定する判定装置と、
前記判定装置の判定結果に基づいて、前記粉砕されたフライアッシュの搬送経路を適合品貯蔵設備に連なる経路又は前記外熱式ロータリーキルンに連なる経路に切り替える搬送経路切替装置とを備えていることを特徴とする改質フライアッシュの製造装置。

【請求項6】

請求項５に記載の改質フライアッシュの製造装置において、
前記分級装置は、サイクロンセパレータであることを特徴とする改質フライアッシュの製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、外熱式ロータリーキルンを用いた改質フライアッシュの製造方法、及び、外熱式ロータリーキルンを用いた改質フライアッシュの製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

石炭火力発電所の微粉炭燃焼ボイラ等から発生する、未燃カーボンを多量に含有するフライアッシュ（石炭灰）を、かかる未燃カーボンを除去してコンクリート等の混和材に使用可能なフライアッシュに改質するための技術開発が進められている。

【0003】

特に、外熱式ロータリーキルンを用いる方法は、未燃カーボンを含有するフライアッシュを外部加熱によって間接的に加熱して、当該未燃カーボンが自然発火して、燃焼する、いわゆる自燃条件を安定的に生じさせることができ、改質フライアッシュの製造方法として有効な方法である。

【0004】

例えば、特許文献１には、フライアッシュ装入手段、補助加熱手段、空気吹込経路、外熱式加熱手段、外冷式空冷手段、外冷式水冷手段及び排気経路を備えたことを特徴とするロータリーキルンによるフライアッシュ処理装置が開示されている。また、特許文献２には、搬送部材、撹拌部材及びリフター部材が設けられた加熱領域及び沈静化領域と、自燃領域、燃焼バーナー並びに外熱式の加熱手段とを備えたことを特徴とするロータリーキルンによる焼成装置が開示されている。

【0005】

外熱式ロータリーキルンを用いたフライアッシュからの未燃カーボンの除去は、自燃条件を安定的に生じさせることができる有効な方法ではあるが、フライアッシュが含有する未燃カーボン量が受入ロット毎に大きく変動することから、外熱式ロータリーキルン内での未燃カーボンが自燃した際の発熱量が一定しないために、加熱処理に供したフライアッシュの一部はフライアッシュ粒子同士の融着が生じる程の加熱状態となり、粗粒の改質フライアッシュが生じる場合がある。

【0006】

かかる粗粒の改質フライアッシュは、粒子がポーラスであると共に、加熱処理において自燃が生じなかった未燃カーボンをその粒子内部に含んでいるため、コンクリート等の混和材に使用した場合には粒子内部の未燃カーボンによるコンクリート混和剤類の吸着が生じてしまい、混和剤類の効果が減ぜられる。

【0007】

そこで、例えば、特許文献３には、空気吹込手段および外熱式加熱手段を備えたロータリーキルンと、当該ロータリーキルンから排出される石炭灰を粒度に応じて複数種類のフライアッシュに分別する分級装置とを備えることを特徴とする石炭灰処理設備が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００５−２０７６２７号公報

【特許文献2】特開２０１４−０４４０２６号公報

【特許文献3】特開２００７−０００７８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、分級による改質フライアッシュの分別では、コンクリート混和材等の用途に使用できない低品位のフライアッシュの発生を抑制することはできず、処理に供した原料フライアッシュのうちの相当量を有効活用することができないという問題があった。

【0010】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、加熱処理による未燃カーボンの除去処理に供した原料フライアッシュを、無駄なく効率的に、コンクリートの混和材等として使用可能な所定の品位を有する改質フライアッシュとなすための、改質フライアッシュの製造方法、及び、改質フライアッシュの製造装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、外熱式ロータリーキルンによる加熱処理を経たフライアッシュを分級し、得られた粗粒のフライアッシュについて、粉砕して細粒化した後、かかる粉砕後の改質フライアッシュの未燃カーボン含有率を確認して、適合品として回収するか、又は、不適合品として再度加熱処理して未燃カーボンを除去することで、加熱処理に供した原料フライアッシュから、無駄なく効率的に、コンクリートの混和材等としての所定の品位を有する改質フライアッシュを得ることができることを見出し、本発明を完成した。

【0012】

上記目的を達成するために、本発明の改質フライアッシュの製造方法は、フライアッシュを外熱式ロータリーキルンで加熱処理する加熱処理工程と、前記加熱処理工程で加熱処理されたフライアッシュを所定の粒子径で分級する分級工程と、前記分級工程で細粒側に分級されたフライアッシュを適合品として回収する回収工程と、前記分級工程で粗粒側に分級されたフライアッシュを粉砕して、所定の粉末度にする粉砕工程と、前記粉砕工程で粉砕されたフライアッシュの未燃カーボンの含有率を測定する測定工程と、前記測定工程で測定された未燃カーボン含有率を所定の目標値と比較することによって、適否を判定する判定工程と、前記判定工程で適合品と判定されたフライアッシュは回収し、前記判定工程で不適合品と判定されたフライアッシュは前記外熱式ロータリーキルンによる加熱処理工程に戻す選別工程とを備えることを特徴とする。

【0013】

また、上記目的を達成するために、本発明の改質フライアッシュの製造装置は、フライアッシュを加熱処理するための外熱式ロータリーキルンと、前記外熱式ロータリーキルンで加熱処理されたフライアッシュを分級して、その細粒側に適合品を得る分級装置と、前記分級装置で粗粒側に分級されたフライアッシュを粉砕する粉砕装置と、前記粉砕装置から供給された、粉砕されたフライアッシュの未燃カーボン含有率を測定する測定装置と、前記測定装置による測定結果を所定の目標値と比較することによって、前記粉砕されたフライアッシュの未燃カーボン含有率の適否を判定する判定装置と、前記判定装置の判定結果に基づいて、前記粉砕されたフライアッシュの搬送経路を適合品貯蔵設備に連なる経路又は前記外熱式ロータリーキルンに連なる経路に切り替える搬送経路切替装置とを備えていることを特徴とする。

【0014】

本発明によれば、微粉炭燃焼ボイラ等から供給されたフライアッシュについて、外熱式ロータリーキルンでの加熱処理によって、その未燃カーボン含有率を十分に低減させると共に、加熱処理により粗粒化したフライアッシュについては、分級により分別し、これを粉砕した後、未燃カーボン含有率の測定に供して、所定の未燃カーボン含有率を満足する適合品は回収し、所定の未燃カーボン含有率を満足しない不適合品は再度外熱式ロータリーキルンでの加熱処理に供することにより、加熱処理に供した原料フライアッシュを、無駄なく効率的に、所定の品位を有する改質フライアッシュとなすことができる。

【0015】

本発明においては、外熱式ロータリーキルンで加熱処理されたフライアッシュを分級し、その細粒側に適合品を得るための分級点は、改質フライアッシュの目標品位に応じて任意に設定可能であるが、コンクリートの混和材等として求められる活性度指数の品位を満たす観点からは、好ましくは１５０μｍであり、より好ましくは１００μｍである。

【0016】

ここで、活性度指数とは、フライアッシュのポゾラン反応性を表す指標であり、ＪＩＳ Ａ ６２０１「コンクリート用フライアッシュ」では、活性度指数等に基づいて、フライアッシュをＩ種からIV種までの４種類に分類しているが、一般的に、コンクリートの混和材等として有効活用されるフライアッシュにはＪＩＳ Ａ ６２０１「コンクリート用フライアッシュ」のIII種以上の活性度指数、すなわち、２８日材齢で８０％以上、９１日材齢で９０％以上が要求される。

【0017】

本発明において、外熱式ロータリーキルンで加熱処理されたフライアッシュを分級し、その粗粒側に分級されたフライアッシュを粉砕して得られる粉砕物の粉末度としては、改質フライアッシュの目標品位に応じて任意に設定可能であるが、ブレーン比表面積で４０００ｃｍ^２／ｇ以上となるように粉砕することが好ましく、４５００ｃｍ^２／ｇ以上となるように粉砕することがより好ましく、５０００ｃｍ^２／ｇ以上となるように粉砕することがさらにより好ましい。このようなブレーン比表面積の範囲を設定することで、かかる適合品において、コンクリートの混和材等として求められる活性度指数の品位が満たされる。

【0018】

ここで、ブレーン比表面積とは、フライアッシュの粒径の細かさを表す指標であり、ＪＩＳ Ａ ６２０１「コンクリート用フライアッシュ」に測定方法が規定されているブレーン方法に基づいて測定された比表面積を指す。

【0019】

本発明において、外熱式ロータリーキルンで加熱処理されたフライアッシュを分級し、その粗粒側に分級されたフライアッシュを粉砕して得られる粉砕物の未燃カーボン含有率の目標値としては、改質フライアッシュの目標品位に応じて任意に設定可能であるが、０．５質量％以下とすることが好ましく、０．４質量％以下とすることがより好ましく、０．３質量％以下とすることがさらにより好ましい。このような未燃カーボン含有率の範囲を設定することで、かかる適合品において、コンクリートの混和材等として求められる未燃カーボン含有率の品位が満たされる。

【0020】

本発明の、改質フライアッシュの製造方法あるいは改質フライアッシュの製造装置により得られる改質フライアッシュの品質としては、未燃カーボン含有率が０．５質量％以下であることが好ましく、０．４質量％以下であることがより好ましく、０．３質量％以下であることがさらにより好ましい。また、２８日材齢の活性度指数が８０％以上、且つ９１日材齢の活性度指数が９０％以上であることが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明に係る改質フライアッシュの製造装置の一実施形態を示す概略構成説明図である。

【図2】図１に示す装置で行われる処理を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、図面を参照して、本発明に係る改質フライアッシュの製造方法及び改質フライアッシュの製造装置の実施形態について、説明する。

【0023】

図１には、本発明に係る改質フライアッシュの製造装置の一実施形態が示される。図１において、実線の矢印はフライアッシュの流れを、一点鎖線の矢印は制御信号の流れを、破線の矢印はガスの流れをそれぞれ示している。

【0024】

図１に示すように、この改質フライアッシュの製造装置１は、微粉炭燃焼ボイラ等から供給された受入フライアッシュＦ１に前処理（混合処理、粉砕処理及び／又は予熱処理等）を行うためのフライアッシュ前処理装置２と、フライアッシュ前処理装置２から供給された前処理フライアッシュＦ２と、後述の不適合品フライアッシュＦ９とを混合して第３フライアッシュＦ３となすフライアッシュ混合装置３と、フライアッシュ混合装置３から供給された第３フライアッシュＦ３を加熱処理する外熱式ロータリーキルン４と、外熱式ロータリーキルン４から排出された加熱フライアッシュＦ４を分級するフライアッシュ分級装置５と、フライアッシュ分級装置５から排出された第１適合品フライアッシュＦ５を回収して改質フライアッシュ貯蔵設備９に供給するフライアッシュ回収装置６と、フライアッシュ回収装置６から改質フライアッシュ貯蔵設備９に供給される第１適合品フライアッシュＦ５の未燃カーボン含有率及び粉末度を測定するフライアッシュ測定装置Ｍ１と、フライアッシュ分級装置５から排出された粗粒フライアッシュＦ６を粉砕するフライアッシュ粉砕装置７と、フライアッシュ粉砕装置７から排出される粉砕フライアッシュＦ７の未燃カーボン含有率を測定するフライアッシュ測定装置Ｍ２と、フライアッシュ測定装置Ｍ２の測定結果に基づいて粉砕フライアッシュＦ７を、第２適合品フライアッシュＦ８又は不適合品フライアッシュＦ９に仕分けする制御装置２１と、制御装置２１からの指示に従って、粉砕フライアッシュＦ７が適合品の場合には粉砕フライアッシュＦ７を第２適合品フライアッシュＦ８として改質フライアッシュ貯蔵設備９に供給し、粉砕フライアッシュＦ７が不適合品の場合には粉砕フライアッシュＦ７を不適合品フライアッシュＦ９としてフライアッシュ混合装置３に供給するフライアッシュ搬送経路切替装置８から構成される。以下には、この改質フライアッシュの製造装置１を、単に「製造装置１」と称し、さらに詳細に説明する。

【0025】

なお、図１に示す実施形態において、フライアッシュ前処理装置２は、必要に応じて受入フライアッシュＦ１に対して各種前処理を行なうための前処理装置類を一括して示している。より具体的には、一般に、石炭火力発電所等の微粉炭燃焼ボイラから供給されるフライアッシュであって、含有する未燃カーボンの除去が必要となる品位の低いフライアッシュである受入フライアッシュＦ１は、概ねブレーン比表面積が２０００ｃｍ^２／ｇ〜４０００ｃｍ^２／ｇである。それら低品位の受入フライアッシュＦ１は、そのままの状態で加熱処理に供される場合のほか、活性度指数の向上等を目的に加熱処理前に粉砕されたり、外熱式ロータリーキルン４からの排ガスＨＧ１中に捕捉されたフライアッシュの回収品を混合される場合がある。さらに、加熱処理を効率的に行うために、外熱式ロータリーキルン４に供給される前に予熱される場合もある。

【0026】

また、フライアッシュ前処理装置２において、高圧のエアー又は熱源を必要とする場合、外熱式ロータリーキルン４からの排ガスＨＧ１を有効に利用することができる。通常、外熱式ロータリーキルン４から排気される排ガスＨＧ１は、６００℃以上の温度を有しており、且つ酸素濃度も低いため、燃焼を生じさせない状態でフライアッシュを予熱するための熱源として最適である。有効利用後の排ガスＨＧ１は、除塵処理後、排ガスＧ１として大気解放すればよい。

【0027】

ただし、フライアッシュ前処理装置２による各種の処理は、必要に応じて任意に行えばよく、本発明による作用効果を享受するためには、必ずしも必須の処理というわけではない。

【0028】

次に、図１に示す実施形態では、フライアッシュ前処理装置２から排出された前処理フライアッシュＦ２を、フライアッシュ混合装置３において不適合品フライアッシュＦ９と混合して第３フライアッシュＦ３となし、これを外熱式ロータリーキルン４へ連続的に供給している。ここで、不適合品フライアッシュＦ９は、未燃カーボン含有率が目標設定値を満足していないフライアッシュであって、フライアッシュ粉砕装置７によって十分に細粒化されている。

【0029】

フライアッシュ混合装置３における、前処理フライアッシュＦ２と不適合品フライアッシュＦ９の混合は、単にそれらフライアッシュを積層等したりするだけでもよいが、外熱式ロータリーキルン４に供給する第３フライアッシュＦ３の品質を平均化させるために、フライアッシュ混合装置３内で十分に混合するのが好ましい。そのために、フライアッシュ混合装置３に備えられるフライアッシュ用容器には、パドルやリボンなどの回転翼や、各種排ガスを利用したエアレーション等の混合撹拌機構を有するものが好ましい。

【0030】

フライアッシュ混合装置３からは、所定量の第３フライアッシュＦ３が、外熱式ロータリーキルン４に供給される。この第３フライアッシュＦ３の供給には、容積式定量供給機や重量式定量供給機等の一般的な粉体定量供給装置を用いることができる。

【0031】

外熱式ロータリーキルン４は、供給された第３フライアッシュＦ３を、適当な酸素雰囲気内で、含有する未燃カーボンが自燃を生じるように加熱できるものであれば、サイズや加熱方法等は特に制限されない。

【0032】

次に、図１に示す実施形態では、外熱式ロータリーキルン４から排出された加熱フライアッシュＦ４は、フライアッシュ分級装置５において分級される。フライアッシュ分級装置５としては、例えば、サイクロン型又はルーバー型慣性分級機及び振動篩装置等、粉粒体の分級処理に一般的に使用されている乾式分級機を用いればよい。また、サイクロンセパレータは、本発明の目的のために好適に用いられる。

【0033】

フライアッシュ分級装置５において加熱フライアッシュＦ４の適合／不適合を分別するための分級点は、改質フライアッシュの目標品位に応じて任意に設定可能であるが、コンクリートの混和材等として求められる活性度指数の品位を満たす観点からは、１５０μｍ以下とするのが好ましく、１００μｍ以下とするのがより好ましい。すなわち、このような分級点を設定することで、得られる第１適合品フライアッシュＦ５において、ＪＩＳ Ａ ６２０１「コンクリート用フライアッシュ」のIII種以上の活性度指数、すなわち、２８日材齢で８０％以上、９１日材齢で９０％以上が満たされる。

【0034】

さらに、第１適合品フライアッシュＦ５の活性度指数を向上させるために、フライアッシュ分級装置５では、外熱式ロータリーキルン４から排出されて未だ高温状態である加熱フライアッシュＦ４を、冷却用ガスＣＡ１で急冷するのが好ましい。これにより、高温状態の加熱フライアッシュＦ４内で進行する非晶質相の結晶化を停止させることができ、活性度指数の低下を抑制することができる。ここで、冷却用ガスＣＡ１には、大気等を使用すればよい。

【0035】

図１に示す実施形態では、細粒のフライアッシュである第１適合品フライアッシュＦ５は、フライアッシュ分級装置５から排出される搬送ガスＣＡ２に含有されて、フライアッシュ回収装置６に送られる。ここで、フライアッシュ回収装置６への搬送ガスＣＡ２の送気は、排気ファン１０によって行われる。

【0036】

フライアッシュ回収装置６としては、細かなフライアッシュをも確実に回収する観点から、バグフィルタを用いることが好ましい。

【0037】

フライアッシュ回収装置６で固気分離され、回収された第１適合品フライアッシュＦ５は、改質フライアッシュ貯蔵設備９に供給され、後述の第２適合品フライアッシュＦ８と混合されて、改質フライアッシュＦ１０となる。

【0038】

また、フライアッシュ回収装置６からの排ガスＧ２は、排気ファン１０によって大気解放される。

【0039】

なお、図１に示す実施形態では、フライアッシュ回収装置６から改質フライアッシュ貯蔵設備９に供給された第１適合品フライアッシュＦ５は、搬送経路の途中で、フライアッシュ測定装置Ｍ１によって未燃カーボン含有率及び粉末度が測定される。そして、フライアッシュ測定装置Ｍ１は、その測定結果を制御装置２１に送信する。

【0040】

フライアッシュ測定装置Ｍ１及び後述のフライアッシュ測定装置Ｍ２が有する未燃カーボン含有率の測定装置としては、例えば、強熱減量値から間接的に未燃カーボン含有率を求めることができる熱天秤分析装置、又は、特開平１１−２５８１５５号公報に開示されている青色発光体を光源とした反射光量測定装置等のオンライン対応装置などを用いればよい。

【0041】

さらに、フライアッシュ測定装置Ｍ１が備える粉末度測定装置としては、例えば、乾式レーザ回析・散乱法を用いたオンライン粒子径分布測定器が好適である。

【0042】

次に、フライアッシュ分級装置５において不適合とされた粗粒フライアッシュＦ６は、フライアッシュ粉砕装置７に供給されて細粒化される。ここで、フライアッシュ粉砕装置７は、粗粒フライアッシュＦ６を所定の粉末度に粉砕できる乾式粉砕装置ならば様式は限定されないが、なかでもボールミル、ロールミル、ローラーミル（竪型ミル）が好適に使用できる。

【0043】

フライアッシュ粉砕装置７から排出された粉砕フライアッシュＦ７は、搬送経路の途中で、フライアッシュ測定装置Ｍ２によって未燃カーボン含有率が測定される。そして、フライアッシュ測定装置Ｍ２は、その測定結果を制御装置２１に送信する。

【0044】

一方、制御装置２１は、受信したフライアッシュ測定装置Ｍ２からの未燃カーボン含有率の測定結果が、所定の目標設定値を満足する場合は粉砕フライアッシュＦ７を適合品と判定し、目標設定値から逸脱する場合は粉砕フライアッシュＦ７を不適合品と判定して、その判断結果を、直ちにフライアッシュ搬送経路切替装置８に送信する。すなわち、ここで制御装置２１は、フライアッシュＦ７が適合品であるか不適合品であるかを判定する判定装置を構成している。かかる未燃カーボン含有率の目標設定値は、改質フライアッシュの目標品位に応じて任意に設定可能であるが、例えば、得られる改質フライアッシュＦ１０にコンクリートの混和材等の用途を想定する場合、０．５質量％以下とすることが好ましく、０．４質量％以下であることがより好ましく、０．３質量％以下であることがさらにより好ましい。

【0045】

制御装置２１からの信号を受信したフライアッシュ搬送経路切替装置８は、粉砕フライアッシュＦ７が適合品の場合は搬送経路を改質フライアッシュ貯蔵設備９に向け、粉砕フライアッシュＦ７が不適合品の場合は搬送経路をフライアッシュ混合装置３に向ける。

【0046】

フライアッシュ搬送経路切替装置８によって、改質フライアッシュ貯蔵設備９に搬送された第２適合品フライアッシュＦ８は、改質フライアッシュ貯蔵設備９において第１適合品フライアッシュＦ５と混合されて、改質フライアッシュＦ１０となる。

【0047】

この場合、改質フライアッシュ貯蔵設備９に備えられるフライアッシュ用容器には、第１適合品フライアッシュＦ５と第２適合品フライアッシュＦ８とを十分に混合して、改質フライアッシュＦ１０の品質を安定化させるために、パドルやリボンなどの回転翼等による混合撹拌機構が付設されているのが好ましい。

【0048】

一方、フライアッシュ搬送経路切替装置８によって、フライアッシュ混合装置３に搬送された不適合品フライアッシュＦ９は、フライアッシュ混合装置３において前処理フライアッシュＦ２と混合されて、第３フライアッシュＦ３として外熱式ロータリーキルン４に供給され、再度加熱処理に供される。

【0049】

また、図１に示すように、製造装置１は、さらに、フライアッシュ測定装置Ｍ１による測定結果に基づいて、各装置の運転制御を行ってもよい。

【0050】

具体的には、例えば、第１適合品フライアッシュＦ５の未燃カーボン含有率が目標設定値よりも大きい場合や、第１適合品フライアッシュＦ５の粉末度が目標設定値よりも大きい場合には、フライアッシュ分級装置５を制御して分級点を小径側に調整する等により、その目標設定の範囲内に収めるようにすることができる。

【0051】

次に、図２に示すフローチャートを更に参照して、製造装置１で行われる処理について説明する。

【0052】

まず、フライアッシュ分級装置５を、所定の分級点となるように運転する（図２／ＳＴＥＰ０１）。ここで、設定する分級点は、改質フライアッシュの目標品位に応じて任意に設定可能であるが、例えば、得られる改質フライアッシュＦ１０にコンクリートの混和材等の用途を想定する場合、かかる活性度指数がＪＩＳ Ａ ６２０１「コンクリート用フライアッシュ」のIII種以上（２８日材齢が８０％以上且つ９１日材齢が９０％以上）となるようにすることが好ましい。より具体的には、そのような活性度指数の品位を満たすためには、フライアッシュ分級装置５における分級点を、１５０μｍ以下に設定することが好ましく、１００μｍ以下に設定することがより好ましい。

【0053】

そして、フライアッシュ前処理装置２、フライアッシュ混合装置３及び外熱式ロータリーキルン４を稼動して、加熱フライアッシュＦ４をフライアッシュ分級装置５に供給する（図２／ＳＴＥＰ０２）。

【0054】

フライアッシュ分級装置５によって細粒側に分級され、フライアッシュ回収装置６で回収された第１適合品フライアッシュＦ５を、改質フライアッシュ貯蔵設備９に供給する（図２／ＳＴＥＰ０３）。

【0055】

フライアッシュ分級装置５によって粗粒側に分級された粗粒フライアッシュＦ６を、フライアッシュ粉砕装置７に供給して、粉砕フライアッシュＦ７を得る（図２／ＳＴＥＰ０４）。

【0056】

フライアッシュ粉砕装置７で得られる粉砕フライアッシュＦ７のブレーン比表面積は、改質フライアッシュの目標品位に応じて任意に設定可能であるが、例えば、得られる改質フライアッシュＦ１０にコンクリートの混和材等の用途を想定する場合、ブレーン比表面積で４０００ｃｍ^２／ｇ以上となるよう粉砕することが好ましく、４５００ｃｍ^２／ｇ以上となるよう粉砕することがより好ましく、５０００ｃｍ^２／ｇ以上となるよう粉砕することがさらにより好ましい。このようなブレーン比表面積の範囲を設定することで、後段の判定工程で得られる第２適合品フライアッシュＦ８は、ＪＩＳ Ａ ６２０１「コンクリート用フライアッシュ」のIII種以上の活性度指数、すなわち、２８日材齢で８０％以上、９１日材齢で９０％以上の品質を有するようになる。

【0057】

なお、フライアッシュ粉砕装置７で得られる粉砕フライアッシュＦ７のブレーン比表面積の上限については、１００００ｃｍ^２／ｇ以下が好ましい。粉砕フライアッシュＦ７のブレーン比表面積が１００００ｃｍ^２／ｇよりも大きくなると、後段の判定工程において第２適合品フライアッシュＦ８と判定されてコンクリートの混和材として活用された場合、コンクリートの粘性の増大や、単位水量の増加による強度発現性の低下などを招いてしまう場合がある。

【0058】

粉砕フライアッシュＦ７の未燃カーボン含有率をフライアッシュ測定装置Ｍ２で測定し、かかる測定結果を受信した制御装置２１は、目標設定値を基準に、搬送されている粉砕フライアッシュＦ７を適合品又は不適合品に判定する（図２／ＳＴＥＰ０５）。

【0059】

粉砕フライアッシュＦ７の未燃カーボン含有率の目標設定値としては、例えば、得られる改質フライアッシュＦ１０の用途をコンクリートの混和材等とした場合は、上述した通り０．５質量％以下等に設定すればよい。

【0060】

制御装置２１は、粉砕フライアッシュＦ７の適合品又は不適合品の判定結果から、当該粉砕フライアッシュＦ７の搬送先を決定して、フライアッシュ搬送経路切替装置８に搬送先を指示する。

【0061】

すなわち、粉砕フライアッシュＦ７が適合品の場合、フライアッシュ搬送経路切替装置８は、当該粉砕フライアッシュＦ７を第２適合品フライアッシュＦ８として改質フライアッシュ貯蔵設備９に供給する。

【0062】

一方、粉砕フライアッシュＦ７が不適合品の場合、フライアッシュ搬送経路切替装置８は、当該粉砕フライアッシュＦ７を不適合品フライアッシュＦ９としてフライアッシュ混合装置３に供給する。

【0063】

フライアッシュ混合装置３に供給された不適合品フライアッシュＦ９は、含有する未燃カーボンを減ずるために、再度、外熱式ロータリーキルン４に供給される（図２／ＳＴＥＰ０６）。

【0064】

改質フライアッシュ貯蔵設備９に供給された第２適合品フライアッシュＦ８は、第１適合品フライアッシュＦ５と混合されて、改質フライアッシュＦ１０となる（図２／ＳＴＥＰ０７）。

【0065】

最後に、上記に説明した製造装置１を用いてフライアッシュを処理したときの試験結果について説明する。

【0066】

加熱フライアッシュＦ４として、未燃カーボン含有率５質量％の受入フライアッシュＦ１を、外熱式ロータリーキルン４で加熱処理して、未燃カーボン含有率が１．０質量％となったものを用いた。

【0067】

上記加熱フライアッシュＦ４を、目開きが２５０μｍ、１５０μｍ及び１００μｍの３種類のふるいを用い、各ふるいの通過分のフライアッシュ（図１に示す実施形態の第１適合品フライアッシュＦ５に相当）について、未燃カーボン含有率と活性度指数を比較した。試験結果を表１に示す。

【0068】

なお、フライアッシュの未燃カーボン含有率の測定は、ＪＩＳ Ｍ ８８１９「石炭類及びコークス類−機器分析装置による元素分析方法」に準拠して、活性度指数の測定は、ＪＩＳ Ａ ６２０１「コンクリート用フライアッシュ」の付属書Ｃ「フライアッシュのモルタルによるフロー値比及び活性度指数の試験方法」に準拠して、それぞれ測定した。

【0069】

【表1】

【0070】

表１の結果より、フライアッシュ分級装置５の分級点は、１５０μｍ以下であれば、コンクリートの混和材等として問題なく使用可能な改質フライアッシュが回収できることが分かる。

【0071】

次に、表１の１５０μｍふるい試験におけるふるい残分（図１に示す実施形態の粗粒フライアッシュＦ６に相当）を用いて、フライアッシュ粉砕装置７によりブレーン比表面積を３０００ｃｍ^２／ｇ、４０００ｃｍ^２／ｇ及び５０００ｃｍ^２／ｇに粉砕した場合の活性度指数を比較した。試験結果を表２に示す。なお、１５０μｍふるい残分の未燃カーボン含有率は、１．５質量％であった。

【0072】

【表2】

【0073】

表２の結果より、フライアッシュ粉砕装置７により粉砕して得られる粉砕フライアッシュＦ７のブレーン比表面積は、これが４０００ｃｍ^２／ｇ以上であれば、コンクリートの混和材として一般的に要求される活性度指数を満足できることが分かる。

【符号の説明】

【0074】

１…改質フライアッシュの製造装置、２…フライアッシュ前処理装置、３…フライアッシュ混合装置、４…外熱式ロータリーキルン、５…フライアッシュ分級装置、６…フライアッシュ回収装置、７…フライアッシュ粉砕装置、８…フライアッシュ搬送経路切替装置、９…改質フライアッシュ貯蔵設備、１０…排気ファン、２１…制御装置、Ａ１…燃焼用ガス、ＣＡ１…冷却用空気、ＣＡ２…搬送空気、Ｆ１…受入フライアッシュ、Ｆ２…前処理フライアッシュ、Ｆ３…第３フライアッシュ、Ｆ４…加熱フライアッシュ、Ｆ５…第１適合品フライアッシュ、Ｆ６…粗粒フライアッシュ、Ｆ７…粉砕フライアッシュ、Ｆ８…第２適合品フライアッシュ、Ｆ９…不適合品フライアッシュ、Ｆ１０…改質フライアッシュ、Ｇ１，Ｇ２…排ガス、ＨＧ１…高温排ガス、Ｍ１,Ｍ２…フライアッシュ測定装置

【図1】

【図2】