JP2014047122A - Coal ash granulated body and granulated body mixture - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、石炭灰が含まれている石炭灰造粒体および該石炭灰造粒体が含まれている造粒体混合物に関する。 The present invention relates to a coal ash granule containing coal ash and a granule mixture containing the coal ash granule.
石炭火力発電所から排出される石炭灰は、盛土材、埋め戻し材、土壌改良材、コンクリート混和材、道路材、建材等の土木建築用材料として利用されている。石炭灰をかかる土木建築用材料として用いる場合、粉体のまま用いる他に、人工砕石や、造粒体等のような成形体として用いることが行なわれている。
例えば、特許文献1には、石炭灰の一種であるフライアッシュと、セメントと、水とを混合してプレス成形し固化させた成形体が粉砕されてなる人工砕石が記載されている。
また、特許文献2には、石炭灰と、セメントと、石灰と、水と、多硫化カルシウム等の重金属の還元剤とが混合され、該混合物が造粒装置等によって造粒されてなる石炭灰造粒砂が記載されている。
Coal ash discharged from a coal-fired power plant is used as civil engineering and building materials such as embankment materials, backfill materials, soil improvement materials, concrete admixtures, road materials, and building materials. When coal ash is used as such a material for civil engineering and construction, it is used as a molded body such as artificial crushed stone or granulated material, in addition to being used as powder.
For example, Patent Document 1 describes an artificial crushed stone obtained by pulverizing a molded body obtained by mixing fly ash, which is a kind of coal ash, cement, and water, press-molding and solidifying.
In Patent Document 2, coal ash, cement, lime, water, and a heavy metal reducing agent such as calcium polysulfide are mixed, and the mixture is granulated by a granulator or the like. Granulated sand is described.
一方、石炭灰中には、ホウ素等が含有されている場合がある。また、前述のように人工砕石や造粒砂とする際にセメントを混合することで、セメント水和反応の進行に伴い6価クロムが生成されることがある。従って、前記特許文献1または2に記載の人工砕石や造粒砂を、土木建築材料として用いた場合、雨水などによって土壌や設置場所等の環境にホウ素や6価クロム等の重金属類が溶出するおそれがある。 On the other hand, the coal ash may contain boron or the like. In addition, as described above, when cement is mixed when artificial crushed stone or granulated sand is used, hexavalent chromium may be generated as the cement hydration reaction proceeds. Therefore, when the artificial crushed stone and granulated sand described in Patent Document 1 or 2 are used as civil engineering and building materials, heavy metals such as boron and hexavalent chromium are eluted in the environment such as soil and installation location by rainwater and the like. There is a fear.
また、特許文献1に記載の人工砕石の場合、プレス成形時に重金属類を含む水が排出されるため、製造時に排出される排水から重金属類を除去する処理が必要となる。 In addition, in the case of the artificial crushed stone described in Patent Document 1, water containing heavy metals is discharged during press molding, and thus processing for removing heavy metals from wastewater discharged during production is required.
これに対し、特許文献2には、多硫化カルシウム等の6価クロムや6価セレン等を還元する作用を有する還元剤を混合することで、石炭灰やセメントから溶出される6価クロムや6価セレン等の重金属を還元し、有害な重金属として環境に溶出することを抑制することが記載されている。しかし、還元剤による還元効果は比較的短時間しか続かないため、長期間にわたって有毒な重金属類の溶出を抑制することは困難である。 On the other hand, in Patent Document 2, hexavalent chromium and 6 eluted from coal ash and cement by mixing a reducing agent having an action of reducing hexavalent chromium such as calcium polysulfide and hexavalent selenium. It describes that heavy metals such as selenium selenium are reduced and are prevented from eluting into the environment as harmful heavy metals. However, since the reducing effect of the reducing agent lasts for a relatively short time, it is difficult to suppress the elution of toxic heavy metals over a long period of time.
そこで、本発明は、上記のような従来の問題を鑑みて、土木建築用材料として使用した場合に比較的長期間環境中への重金属類の溶出を抑制しうる石炭灰造粒体および造粒体混合物を提供することを課題とする。 Therefore, in view of the conventional problems as described above, the present invention provides a coal ash granule and granulation that can suppress elution of heavy metals into the environment for a relatively long period of time when used as a civil engineering and building material. It is an object to provide a body mixture.
本発明に係る石炭灰造粒体は、重金属吸着材と、石炭灰と、セメントとが含まれている。 The coal ash granule according to the present invention includes a heavy metal adsorbent, coal ash, and cement.
前記本発明によれば、重金属吸着材と、石炭灰と、セメントとが含まれているため、石炭灰およびセメントに重金属類が含まれている場合でも、前記重金属吸着材が重金属類を吸着するため、重金属類の溶出を抑制することができる。前記重金属吸着材は、比較的長期間安定的に重金属類を吸着して溶出を抑制する性質を有する。従って、石炭灰を砕石や砂に代えて建築材料や土木材料として利用することができると同時に、環境への重金属類の溶出を比較的長期間にわたって抑制することができる。 According to the present invention, since the heavy metal adsorbent, coal ash, and cement are included, the heavy metal adsorbent adsorbs heavy metals even when heavy metals are included in the coal ash and cement. Therefore, elution of heavy metals can be suppressed. The heavy metal adsorbent has a property of adsorbing heavy metals stably for a relatively long period of time and suppressing elution. Therefore, coal ash can be used as a building material or civil engineering material instead of crushed stone or sand, and at the same time, elution of heavy metals to the environment can be suppressed for a relatively long period of time.
尚、本発明において「重金属吸着材」とは、クロム、砒素、セレン、ホウ素、フッ素等の重金属類を吸着する性質を有する吸着材を意味する。前記重金属類とは、土壌汚染対策法に定める特定有害物質のうちの第2種特定有害物質に含まれる物質をいう(以下、本明細書において同じ)。 In the present invention, the “heavy metal adsorbent” means an adsorbent having a property of adsorbing heavy metals such as chromium, arsenic, selenium, boron and fluorine. The heavy metals refer to substances contained in the type 2 specified harmful substances specified in the Soil Contamination Countermeasures Law (hereinafter the same in this specification).
本発明において、前記重金属吸着材は、前記石炭灰100重量部に対して5重量部以上100重量部以下含まれていてもよい。 In the present invention, the heavy metal adsorbent may be contained in an amount of 5 parts by weight to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the coal ash.
本発明の石炭灰造粒体に、前記範囲の量の前記重金属吸着材が含まれている場合には、重金属類の溶出がより抑制できると同時に、石炭灰造粒体の強度が低下することを抑制できる。よって、石炭灰造粒体を建築材料や土木材料として利用する際に、重金属類の溶出を抑制できると同時に土木建築用材料として必要な強度が得られる。 When the coal ash granule of the present invention contains the heavy metal adsorbent in an amount in the above range, the elution of heavy metals can be further suppressed and the strength of the coal ash granule is reduced. Can be suppressed. Therefore, when coal ash granule is used as a building material or a civil engineering material, elution of heavy metals can be suppressed, and at the same time, a strength necessary for a civil engineering and building material can be obtained.
この場合、前記重金属吸着材が、多孔質体であってもよい。 In this case, the heavy metal adsorbent may be a porous body.
前記重金属吸着材が多孔質体である場合には、より効果的に重金属類を吸着することができるため、より高い重金属類の溶出低減効果が得られる。 In the case where the heavy metal adsorbent is a porous body, heavy metals can be more effectively adsorbed, so that higher elution reduction effect of heavy metals can be obtained.
さらに、この場合、前記多孔質体は、ゼオライト、アタパルジャイト、バーミキュライト、珪藻土、セピオライト、アロフェン、活性アルミナ、活性白土、活性炭、炭粉末からなる群から選択される1種以上であってもよい。 Furthermore, in this case, the porous body may be one or more selected from the group consisting of zeolite, attapulgite, vermiculite, diatomaceous earth, sepiolite, allophane, activated alumina, activated clay, activated carbon, and charcoal powder.
前記多孔質体が、ゼオライト、アタパルジャイト、バーミキュライト、珪藻土、セピオライト、アロフェン、活性アルミナ、活性白土、活性炭、炭粉末からなる群から選択される1種以上である場合には、より高い重金属類の溶出低減効果が得られる。 When the porous body is at least one selected from the group consisting of zeolite, attapulgite, vermiculite, diatomaceous earth, sepiolite, allophane, activated alumina, activated clay, activated carbon, and charcoal powder, higher elution of heavy metals A reduction effect is obtained.
造粒体混合物にかかる本発明は、前記各石炭灰造粒体と、還元剤とが混合されてなる。 The present invention according to the granule mixture is formed by mixing the coal ash granule and a reducing agent.
前記各石炭灰造粒体と、還元剤とが混合されてなる造粒体混合物であるため、例え、前記石炭灰造粒体からわずかに重金属類が溶出されても、前記還元剤によって還元することができ、有害な重金属類が環境に溶出することを抑制できる。 Since each of the coal ash granules and the reducing agent are mixed with each other, for example, even if a slight amount of heavy metals are eluted from the coal ash granules, the coal ash granules are reduced by the reducing agent. It is possible to suppress harmful heavy metals from being eluted into the environment.
尚、本明細書において「還元剤」とは、重金属類を還元する物質を意味し、例えば、6価クロムを3価クロムに、6価セレンを4価セレンに還元するような還元剤が挙げられる。 In the present specification, the “reducing agent” means a substance that reduces heavy metals, and examples thereof include a reducing agent that reduces hexavalent chromium to trivalent chromium and hexavalent selenium to tetravalent selenium. It is done.
この場合、前記還元剤が、前記石炭灰造粒体100重量部に対して、0.5重量部以上10重量部以下混合されていることが好ましい。 In this case, it is preferable that 0.5 to 10 parts by weight of the reducing agent is mixed with 100 parts by weight of the coal ash granule.
前記範囲の量の前記還元剤が混合されている場合には、より効果的に有毒な重金属類が環境に溶出することを抑制できる。 When the amount of the reducing agent in the above range is mixed, it is possible to more effectively prevent toxic heavy metals from eluting into the environment.
以上のように、本発明によれば、土木建築用材料として使用した場合に比較的長期間環境中への重金属類の溶出を抑制しうる石炭灰造粒体および造粒体混合物を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a coal ash granule and a granule mixture capable of suppressing elution of heavy metals into the environment for a relatively long period of time when used as a civil engineering material. Can do.
以下に、本発明にかかる石炭灰造粒体および造粒体混合物について説明する。
本実施形態の石炭灰造粒体は、重金属吸着材と、石炭灰と、セメントとが含まれているものである。
Below, the coal ash granule and granule mixture concerning this invention are demonstrated.
The coal ash granule of the present embodiment includes a heavy metal adsorbent, coal ash, and cement.
前記重金属吸着材は、例えば、クロム、砒素、セレン、ホウ素、フッ素等の重金属類を吸着する性質を有するものであれば、特に限定されるものではない。
前記重金属吸着材として、多孔質体が好ましい。
前記多孔質体としては、例えば、ゼオライト、アタパルジャイト、バーミキュライト、珪藻土、セピオライト、アロフェン、活性アルミナ、活性白土等の無機多孔質体、活性炭、炭微粉末等の有機多孔質体等が挙げられる。特に、無機多孔質体が、重金属類の溶出抑制効果の観点から好ましい。
前記無機多孔質体の中でも、ゼオライト、アタパルジャイトが取り扱いが容易であり、入手しやすいため、特に好ましい。
前記重金属吸着材は、単独で又は2種以上を混合して用いても良い。
The heavy metal adsorbent is not particularly limited as long as it has a property of adsorbing heavy metals such as chromium, arsenic, selenium, boron, and fluorine.
As the heavy metal adsorbent, a porous body is preferable.
Examples of the porous material include inorganic porous materials such as zeolite, attapulgite, vermiculite, diatomaceous earth, sepiolite, allophane, activated alumina and activated clay, and organic porous materials such as activated carbon and fine carbon powder. In particular, an inorganic porous body is preferable from the viewpoint of the elution suppression effect of heavy metals.
Among the inorganic porous materials, zeolite and attapulgite are particularly preferable because they are easy to handle and easily available.
The heavy metal adsorbents may be used alone or in admixture of two or more.
前記石炭灰としては、石炭火力発電所から排出されるフライアッシュやクリンカアッシュ等が挙げられる。
前記石炭灰としては、最大径が9.5mm以下、好ましくは4.75mm以下の石炭灰を用いることが好ましい。尚、前記最大径は、JIS Z 8801−1「試験用網ふるい−第1部:金属製網ふるい」に規定された試験用ふるいを用いて行う分級によって測定される径をいう。
Examples of the coal ash include fly ash and clinker ash discharged from a coal-fired power plant.
As the coal ash, coal ash having a maximum diameter of 9.5 mm or less, preferably 4.75 mm or less is preferably used. The maximum diameter means a diameter measured by classification performed using a test sieve defined in JIS Z8801-1 “Test Screen Sieve—Part 1: Metal Net Sieve”.
前記石炭灰は、従来からセメント原料や、埋め戻し材等の土木建築用材料として用いられているが、石炭灰の種類によっては、重金属類を含むものがある。
前記石炭灰中に含まれる可能性のある重金属類としては、例えば、クロム(6価)、砒素、セレン、ホウ素、フッ素等が挙げられる。
The coal ash is conventionally used as a material for civil engineering and construction such as a cement raw material and a backfill material, but depending on the type of the coal ash, there are those containing heavy metals.
Examples of heavy metals that may be contained in the coal ash include chromium (hexavalent), arsenic, selenium, boron, and fluorine.
本実施形態の石炭灰造粒体において、前記重金属吸着材は、例えば、前記石炭灰100重量部に対して5重量部以上100重量部以下、より好ましくは10重量部以上80重量部以下含まれている。 In the coal ash granule of the present embodiment, the heavy metal adsorbent is contained in an amount of, for example, 5 parts by weight or more and 100 parts by weight or less, more preferably 10 parts by weight or more and 80 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the coal ash. ing.
本実施形態の石炭灰造粒体において、前記範囲の量の重金属吸着材が含まれている場合には、重金属類の溶出抑制効果が十分に得られると同時に、造粒体とした際に強度が低下することを抑制できる。 In the coal ash granule of the present embodiment, when the amount of heavy metal adsorbent is included in the above range, the effect of suppressing the elution of heavy metals can be sufficiently obtained, and at the same time, the strength when the granulate is obtained. Can be suppressed.
前記セメントとしては、特に制限されるものではなく、公知の各種セメントを使用できる。例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント等のポルトランドセメント;白色ポルトランドセメント;高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント等の混合セメント;アルミナセメント;アーウィン系セメント;低熱セメント;超速硬セメント等が挙げられる。特に、普通ポルトランドセメント、高炉セメント等が入手しやすさ、価格、強度が安定していること等の観点から好ましく用いられる。
前記セメントは単独で又は2種以上を混合して用いても良い。
The cement is not particularly limited, and various known cements can be used. For example, Portland cement such as ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, ultra-high-strength Portland cement; white Portland cement; mixed cement such as blast furnace cement, fly ash cement, silica cement; alumina cement; Irwin-based cement; low heat cement; Examples include hard cement. In particular, ordinary Portland cement, blast furnace cement, and the like are preferably used from the viewpoints of availability, price, and strength.
You may use the said cement individually or in mixture of 2 or more types.
本実施形態の石炭灰造粒体において、前記セメントは、例えば、前記石炭灰100重量部に対して9重量部以上115重量部以下、より好ましくは10重量部以上110重量部以下、特に好ましくは15重量部以上100重量部以下含まれている。
本実施形態の石炭灰造粒体において、セメントが前記範囲の量含まれている場合には、重金属類を不溶化させる効果が得られると同時に、造粒体の強度を向上させることができる。
In the coal ash granule of the present embodiment, the cement is, for example, 9 parts by weight or more and 115 parts by weight or less, more preferably 10 parts by weight or more and 110 parts by weight or less, particularly preferably 100 parts by weight of the coal ash. 15 parts by weight or more and 100 parts by weight or less are included.
In the coal ash granule according to the present embodiment, when the cement is contained in an amount within the above range, an effect of insolubilizing heavy metals can be obtained, and at the same time, the strength of the granule can be improved.
本実施形態の石炭灰造粒体においては、必要に応じて、重金属不溶化材がさらに含まれていてもよい。重金属不溶化材としては、例えば、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムからなる群より選択される少なくとも1以上のものが挙げられる。
酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムは、例えば、試薬のように市販されているものの他、これらを主成分として含む鉱物等の天然物、あるいは、前記天然物に、粉砕、焼成、精製等の加工を施したもの等を用いることができる。
前記重金属不溶化材は、単独で又は2種以上を混合して用いても良い。
In the coal ash granule of this embodiment, the heavy metal insolubilizing material may further be included as needed. Examples of the heavy metal insolubilizing material include at least one selected from the group consisting of magnesium oxide, magnesium carbonate, and calcium carbonate.
Magnesium oxide, magnesium carbonate, and calcium carbonate are, for example, those commercially available as reagents, natural products such as minerals containing these as main components, or processing such as pulverization, firing, purification, etc. The thing etc. which gave can be used.
You may use the said heavy metal insolubilizing material individually or in mixture of 2 or more types.
前記鉱物としては、ドロマイト、マグネサイト等が挙げられる。また、これらの鉱物を、粉砕、焼成あるいは精製等の加工を施したものであってもよい。ドロマイトは、炭酸マグネシウムおよび炭酸カルシウムを主成分とする鉱物であり、マグネサイトは、炭酸マグネシウムを主成分とする鉱物である。
前記鉱物に加工を施した物としては、ドロマイトを焼成することで得られる軽焼ドロマイト等が挙げられる。軽焼ドロマイトは、酸化マグネシウムと酸化カルシウムを主成分とするものである。
前記重金属不溶化材としては、酸化マグネシウム、ドロマイト、軽焼マグネシアが造粒体の強度の安定性および重金属類の溶出抑制効果の観点から好ましい。
Examples of the mineral include dolomite and magnesite. Further, these minerals may be subjected to processing such as pulverization, firing or purification. Dolomite is a mineral mainly composed of magnesium carbonate and calcium carbonate, and magnesite is a mineral mainly composed of magnesium carbonate.
Examples of the processed mineral include light-burned dolomite obtained by baking dolomite. Lightly burned dolomite is composed mainly of magnesium oxide and calcium oxide.
As the heavy metal insolubilizing material, magnesium oxide, dolomite, and light calcined magnesia are preferable from the viewpoint of the stability of the strength of the granulated material and the elution suppressing effect of heavy metals.
前記重金属不溶化材は、これに含まれるマグネシウムイオンまたはカルシウムイオンが、ポゾラン反応やゲル化反応を起こすことによって重金属類と作用して、前記重金属類を溶出しにくい形にする(不溶化する)と考えられる。かかる重金属類に対する作用は比較的長期間にわたって安定的に働くため、例えば、本実施形態の石炭灰造粒体が土木材料として土壌中に埋められた場合や、建築材料として施工された場合にも、比較的長期間、重金属類が土壌中や施工場所等の環境中に溶出することを抑制できる。 It is considered that the heavy metal insolubilizing material makes magnesium ions or calcium ions contained therein contain a pozzolanic reaction or a gelation reaction to act on heavy metals to make the heavy metals difficult to elute (insolubilize). It is done. Since the action on such heavy metals works stably for a relatively long period of time, for example, when the coal ash granule of this embodiment is buried in the soil as a civil engineering material, or when it is constructed as a building material For a relatively long period of time, heavy metals can be prevented from leaching into the environment such as soil and construction site.
本実施形態の石炭灰造粒体において、前記重金属不溶化材は、例えば、前記石炭灰100重量部に対して1重量部以上100重量部以下、より好ましくは10重量部以上80重量部以下含まれている。
本実施形態の石炭灰造粒体において、前記範囲の量の前記重金属不溶化材が含まれている場合には、前記重金属類を不溶化させる効果が十分に得られると同時に、造粒体とした際に強度が低下することを抑制できる。
In the coal ash granule of the present embodiment, the heavy metal insolubilizing material is, for example, 1 to 100 parts by weight, more preferably 10 to 80 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the coal ash. ing.
In the coal ash granule of the present embodiment, when the heavy metal insolubilizing material in the amount in the above range is included, the effect of insolubilizing the heavy metals can be sufficiently obtained, and at the same time, when the granule is formed. It is possible to suppress a decrease in strength.
本実施形態の石炭灰造粒体においては、必要に応じて、他の成分がさらに含まれていてもよい。他の成分としては、例えば、セッコウ、スラグ、石灰等が挙げられる。
他の成分として、セッコウ、石灰を含む場合には、特に、フッ素およびホウ素の溶出抑制効果を向上させることができる。
尚、これらの他の成分は、前記セメントと混合された固化材として配合されていてもよい。
本実施形態の石炭灰造粒体が前記セッコウを含む場合には、前記セッコウの量は、前記石炭灰100重量部に対して5重量部以上100重量部以下、より好ましくは8重量部以上20重量部以下程度であることが好ましい。
本実施形態の石炭灰造粒体が前記スラグを含む場合には、前記スラグの量は、前記石炭灰100重量部に対して5重量部以上100重量部以下、より好ましくは10重量部以上100重量部以下程度である。
本実施形態の石炭灰造粒体が前記石灰を含む場合には、前記石灰の量は、前記石炭灰100重量部に対して5重量部以上100重量部以下、より好ましくは10重量部以上60重量部以下程度であることが好ましい。
In the coal ash granule of this embodiment, the other component may be further contained as needed. Examples of other components include gypsum, slag, lime and the like.
When gypsum and lime are included as other components, the effect of suppressing elution of fluorine and boron can be particularly improved.
In addition, these other components may be mix | blended as a solidification material mixed with the said cement.
When the coal ash granule of this embodiment contains the gypsum, the amount of gypsum is 5 parts by weight or more and 100 parts by weight or less, more preferably 8 parts by weight or more and 20 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the coal ash. The amount is preferably about part by weight or less.
When the coal ash granule of this embodiment contains the slag, the amount of the slag is 5 parts by weight or more and 100 parts by weight or less, more preferably 10 parts by weight or more and 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the coal ash. It is about the weight part or less.
When the coal ash granule of this embodiment contains the lime, the amount of the lime is 5 parts by weight or more and 100 parts by weight or less, more preferably 10 parts by weight or more and 60 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the coal ash. The amount is preferably about part by weight or less.
本実施形態の石炭灰造粒体は、前記各成分に加えて、さらに水を含んでいてもよい。
前記水は、前記各成分を造粒するために加えるものである。
前記水は、前記石炭灰、セメントおよびその他の粉体成分と、水との比が0.1以上1.5以下、好ましくは0.2以上1.0以下、より好ましくは0.3以上0.8以下となるように配合されていてもよい。前記量の水を加えることで、造粒体の強度を所望の範囲に維持しつつ、造粒が容易に行なえる。
The coal ash granule of the present embodiment may further contain water in addition to the above components.
The water is added to granulate the components.
The water has a ratio of the coal ash, cement and other powder components to water of 0.1 to 1.5, preferably 0.2 to 1.0, more preferably 0.3 to 0. .8 or less may be blended. By adding the amount of water, granulation can be easily performed while maintaining the strength of the granulated body within a desired range.
本実施形態の石炭灰造粒体は、例えば、径0.075mm以上125mm以下、であることが好ましい。
中でも、本実施形態の石炭灰造粒体を、路盤材として使用する場合には、前記径が2mm以上53mm以下程度の粒子に成形されることが好ましい。
尚、本実施形態において、前記粒子の径とは、JIS Z 8801−1「試験用網ふるい−第1部:金属製網ふるい」に規定された試験用ふるいを用いて行う分級によって測定される粒径をいう。
It is preferable that the coal ash granule of this embodiment is 0.075 mm or more and 125 mm or less in diameter, for example.
Especially, when using the coal ash granule of this embodiment as a roadbed material, it is preferable to shape | mold into the particle | grains whose said diameter is about 2 mm or more and 53 mm or less.
In the present embodiment, the particle diameter is measured by classification performed using a test sieve defined in JIS Z8801-1 “Test Net Sieve—Part 1: Metal Net Sieve”. Refers to particle size.
本実施形態の石炭灰造粒体は、このままの状態で、砕石や砂の代わりに、土木材料、や建築用材料として用いることができる。 In this state, the coal ash granule according to the present embodiment can be used as a civil engineering material or a building material instead of crushed stone or sand.
次に、本発明にかかる造粒体混合物の一実施形態について説明する。
本実施形態の造粒体混合物は、前記石炭灰造粒体と、還元剤とが混合されてなる。
Next, an embodiment of the granule mixture according to the present invention will be described.
The granule mixture of this embodiment is a mixture of the coal ash granule and a reducing agent.
前記石炭灰造粒体と還元剤とが混合されていることにより、仮に、わずかな重金属類が、前記石炭灰造粒体から溶出された場合にも、前記還元剤によって、前記重金属類を還元することによって、環境中に有害な重金属類が溶出することを抑制できる。 By mixing the coal ash granule and the reducing agent, even if a small amount of heavy metals are eluted from the coal ash granule, the heavy metals are reduced by the reducing agent. By doing so, it is possible to suppress the elution of harmful heavy metals into the environment.
本実施形態における造粒体混合物において、前記還元剤は、例えば、前記石炭灰造粒体100重量部に対して、0.5重量部以上10重量部以下、好ましくは、1重量部以上8重量部以下混合されている。
前記範囲の量の還元剤が混合されることにより、重金属類の溶出をより抑制できると同時に、造粒体の強度が低下することを抑制できる。
In the granule mixture in the present embodiment, the reducing agent is, for example, 0.5 parts by weight or more and 10 parts by weight or less, preferably 1 part by weight or more and 8 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the coal ash granule. The following parts are mixed.
By mixing the amount of the reducing agent in the above range, elution of heavy metals can be further suppressed, and at the same time, the strength of the granule can be suppressed from decreasing.
前記還元剤としては、例えば、6価クロムや6価セレン等の重金属類を、3価クロム、4価セレン等に還元可能な物質であれば、特に限定されるものではない
例えば、硫酸第一鉄、亜硫酸カルシウム等が挙げられる。特に、硫酸第一鉄を用いることが溶出抑制効果に優れ、且つ取り扱いが容易であるため、好ましい。
前記還元剤は、単独で又は2種以上を混合して用いても良い。
The reducing agent is not particularly limited as long as it is a substance capable of reducing heavy metals such as hexavalent chromium and hexavalent selenium to trivalent chromium, tetravalent selenium and the like. Examples thereof include iron and calcium sulfite. In particular, it is preferable to use ferrous sulfate because it has an excellent elution suppression effect and is easy to handle.
You may use the said reducing agent individually or in mixture of 2 or more types.
本実施形態の造粒体混合物には、さらに、必要に応じてキレート剤などが混合されていてもよい。 The granule mixture of this embodiment may further contain a chelating agent or the like as necessary.
本実施形態の造粒体混合物は、前記石炭灰造粒体と同様に、砕石や砂の代わりに、土木材料や建築用材料として用いることができる。 Similar to the coal ash granule, the granule mixture of the present embodiment can be used as a civil engineering material or a building material instead of crushed stone or sand.
次に、前述したような本実施形態の石炭灰造粒体および造粒体混合物を製造する方法について説明する。 Next, a method for producing the coal ash granule and the granule mixture of the present embodiment as described above will be described.
まず、水以外の石炭造粒体の材料である前記重金属吸着材、前記石炭灰、前記セメントおよび必要に応じてセッコウ、スラグ、石灰等の他の成分を混合する。前記各材料を混合しながら、前記所定の量の水を少しずつ添加して、混合しつつ造粒する。 First, the heavy metal adsorbent, the coal ash, the cement, and other components such as gypsum, slag, and lime as necessary, which are materials for coal granules other than water, are mixed. While mixing the materials, the predetermined amount of water is added little by little and granulated while mixing.
前記混合しながら造粒する方法としては、公知の造粒装置等を用いて、所定の径の粒子状に造粒することができる。前記造粒装置としては、例えば、ミキサーR05T(アインリッヒ社製)等が挙げられる。 As a method of granulating while mixing, it can be granulated into particles of a predetermined diameter using a known granulator or the like. Examples of the granulator include a mixer R05T (manufactured by Einrich).
あるいは、水を含む石炭灰造粒体の材料を混合することで混合物を得て、該混合物を粒子状に成形して造粒してもよい。 Or the mixture of coal ash granule containing water may be mixed to obtain a mixture, and the mixture may be formed into particles and granulated.
前記造粒後、さらに、7日間〜28日間程度、通常の温度で養生させることで、本実施形態の石炭灰造粒体が得られる。
本実施形態の石炭灰造粒体にさらに還元剤を混合することで、本実施形態の造粒体混合物が得られる。前記造粒体混合物と、前記還元剤とを混合するためには、例えば、ミキサー等の公知の混合手段が採用できる。
After the granulation, the coal ash granule of the present embodiment is obtained by curing at a normal temperature for about 7 to 28 days.
The granule mixture of this embodiment is obtained by further mixing a reducing agent with the coal ash granule of this embodiment. In order to mix the granule mixture and the reducing agent, for example, a known mixing means such as a mixer can be employed.
尚、本実施形態にかかる石炭灰造粒体および造粒体混合物は以上のとおりであるが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は前記説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 In addition, although the coal ash granule and granule mixture concerning this embodiment are as above, embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, and it is thought that it is not restrictive. Should. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
以下に実施例を示して、本発明にかかる石炭灰造粒体および造粒体混合物についてさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Examples The coal ash granule and granule mixture according to the present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
(実施例1〜5、比較例1)
石炭灰造粒体の材料として以下のものを用いた。
『材料』
石炭灰:石炭火力発電所 クリンカアッシュ
セメント:普通ポルトランドセメント(住友大阪セメント社製)
セメント系固化材:タフロック4型(住友大阪セメント社製:ポルトランドセメント含有固化材)
重金属吸着材:ゼオライト(日東粉化社製)
アタパルジャイト(林化成社製)
重金属不溶化材:酸化マグネシウム(試薬 キシダ化学社製)
水:水道水
(Examples 1-5, Comparative Example 1)
The following materials were used as materials for the coal ash granule.
"material"
Coal ash: Coal-fired power plant Clinker ash cement: Ordinary Portland cement (manufactured by Sumitomo Osaka Cement)
Cement-based solidification material: Tough rock type 4 (Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd .: Portland cement-containing solidification material)
Heavy metal adsorbent: Zeolite (manufactured by Nitto Powder Chemical Co., Ltd.)
Attapulgite (Made by Hayashi Kasei)
Heavy metal insolubilizing material: Magnesium oxide (reagent made by Kishida Chemical Co., Ltd.)
Water: tap water
尚、前記石炭灰中には、以下の重金属が含有されていた。重金属類の含有量は下記の方法で測定した。
『重金属類の含有量』
Cr(VI):1.1mg/kg
Se :3.5mg/kg
As :23mg/kg
F :30mg/kg
B :1500mg/kg
『重金属類の測定方法』
Cr(VI):JCAS I―51―1981 「セメント及びセメント原料中の微量成分の定量方法」
F :JCAS I―52―1981 「セメント及びセメント原料中の微量成分の定量方法」
As :JCAS I―52―2000 「ICP発光分光分析及び電気加熱式原子吸光分析によるセメント中の微量成分の定量方法」で検液作成 水素化物発生電気原子吸光法で分析
Se :JCAS I―52―2000 「ICP発光分光分析及び電気加熱式原子吸光分析によるセメント中の微量成分電気加熱原子吸光法で分析
B :試料0.5gを(1+50)硝酸で溶解し、ろ液を250mlに定容し検液とする。ICP発光分析法方法で分析
The coal ash contained the following heavy metals. The content of heavy metals was measured by the following method.
"Content of heavy metals"
Cr (VI): 1.1 mg / kg
Se: 3.5 mg / kg
As: 23 mg / kg
F: 30 mg / kg
B: 1500mg / kg
"Measurement method for heavy metals"
Cr (VI): JCAS I-51-1981 “Method for quantifying trace components in cement and cement raw materials”
F: JCAS I-52-1981 “Method of quantifying trace components in cement and cement raw materials”
As: JCAS I-52-2000 Preparation of test solution by “quantitative determination method of trace components in cement by ICP emission spectroscopic analysis and electric heating atomic absorption analysis” Analysis by hydride generation electroatomic absorption method Se: JCAS I-52- 2000 “Analysis by ICP emission spectroscopic analysis and electric heating atomic absorption analysis by trace component electric heating atomic absorption method in cement B: 0.5 g of sample was dissolved in (1 + 50) nitric acid, and the filtrate was fixed to 250 ml. Analyze by ICP emission analysis method
前記各材料を表1に示す混合で混合して実施例1〜4、および比較例1の石炭灰造粒体を作製した。作製方法は、まず、水以外の材料を、ミキサーR05T(アイリッヒ社製)に入れて、回転させながら混合し、そこに水を少しずつ投入する。5分間攪拌することによって、造粒体が得られた。
得られた造粒体は、20±2℃で28日間養生した後に、JIS Z 8801−1「試験用網ふるい−第1部:金属製網ふるい」に規定された試験用ふるいであって、公称目開き0.425mmおよび4.75mmのふるいを用いて、粒径0.425mm以上4.75mm以下の石炭灰造粒体を得た。
The said each material was mixed by mixing shown in Table 1, and the coal ash granulation body of Examples 1-4 and the comparative example 1 was produced. First, materials other than water are put into a mixer R05T (manufactured by Eirich), mixed while rotating, and water is added little by little. A granulated body was obtained by stirring for 5 minutes.
The obtained granulated material was a test sieve defined in JIS Z8801-1 “Test Net Sieve—Part 1: Metal Net Sieve” after curing at 20 ± 2 ° C. for 28 days, A coal ash granule having a particle size of 0.425 mm or more and 4.75 mm or less was obtained using a sieve having a nominal opening of 0.425 mm and 4.75 mm.
(造粒物強度の測定)
実施例1〜4および比較例1の石炭灰造粒体を解きほぐし、セメント協会標準試験方法(JCAS L−01「セメント系固化材による改良体の強さ試験」)に従って、直径5cm高さ10cmの円筒形供試体を作成し、20℃で封緘養生を行い、28日後にJIS A 1206「土の一軸圧縮試験方法」に従って、強度試験を行なった。
尚、強度の基準値は500kN/m2とし、これ以上であれば、必要な強度を満たしていると判断した。結果を表2に示す。
(Measurement of granule strength)
The coal ash granulates of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 were unraveled, and according to the Cement Association Standard Test Method (JCAS L-01 “Strength Test of Improved Body with Cement-Based Solidified Material”) A cylindrical specimen was prepared, sealed and cured at 20 ° C., and after 28 days, a strength test was performed according to JIS A 1206 “Soil Uniaxial Compression Test Method”.
The strength reference value was 500 kN / m 2, and if it was more than this, it was judged that the required strength was satisfied. The results are shown in Table 2.
(重金属類の溶出試験)
実施例1〜4および比較例1の石炭灰造粒体各100gを1リットルの蒸留水(温度約20℃)に28日間浸漬した。その後、蒸留水中の重金属類(6価クロム、砒素、セレン、ホウ素、フッ素)の濃度をJIS K 0102に基づいて測定した。
尚、表中の各重金属類濃度の基準値は、土壌環境基準である、環境庁告示第46号に記載された各重金属類の「検液1Lあたりのmg」である。
結果を表2に示す。
(Elution test for heavy metals)
100 g of each of the coal ash granules of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 were immersed in 1 liter of distilled water (temperature of about 20 ° C.) for 28 days. Thereafter, the concentration of heavy metals (hexavalent chromium, arsenic, selenium, boron, fluorine) in distilled water was measured based on JIS K0102.
In addition, the reference value of each heavy metal density | concentration in a table | surface is "mg per 1L of test solutions" of each heavy metal described in the environmental agency notification 46th which is a soil environmental standard.
The results are shown in Table 2.
表2から明らかなように実施例1〜4の石炭灰造粒体は、すべて強度の基準を上回り、且つ各重金属類の溶出量も基準未満であった。これに対し、比較例1の石炭灰造粒体は重金属類の溶出量において全て基準値以上であった。 As is clear from Table 2, all of the coal ash granules of Examples 1 to 4 exceeded the strength standard, and the elution amount of each heavy metal was less than the standard. On the other hand, the coal ash granule of Comparative Example 1 was all above the standard value in the elution amount of heavy metals.
(重金属吸着材量の影響:実施例5〜8、参考例1、比較例2)
前記実施例1〜4と同様の材料のうち、普通ポルトランドセメントを高炉セメントB種(住友大阪セメント社製)に代え、各材料を表3の配合で用いた他は、前記実施例1〜3と同様にして実施例5〜8、参考例1及び比較例2の石炭灰造粒体を作製した。
(Influence of heavy metal adsorbent amount: Examples 5 to 8, Reference Example 1 and Comparative Example 2)
Of the same materials as in Examples 1 to 4, except that ordinary Portland cement was replaced with blast furnace cement type B (manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.) and each material was used in the formulation shown in Table 3, the examples 1 to 3 were used. In the same manner, coal ash granulates of Examples 5 to 8, Reference Example 1 and Comparative Example 2 were produced.
得られた実施例5〜8、参考例1及び比較例2の石炭灰造粒体を用いて、前記実施例1〜4と同様に、強度試験および溶出試験を行なった結果を表4に示す。
尚、造粒物強度(kN/m2)、各重金属類の溶出量(mg/L)の基準値は表2に示す値と同じである。
Table 4 shows the results of the strength test and the elution test performed in the same manner as in Examples 1 to 4 using the obtained coal ash granules of Examples 5 to 8, Reference Example 1 and Comparative Example 2. .
The reference values for the strength of the granulated product (kN / m 2 ) and the elution amount of each heavy metal (mg / L) are the same as the values shown in Table 2.
表4から、重金属吸着材としてのアタパルジャイトを配合しなかった比較例2では重金属類の溶出量について全て基準値以上であった。
一方、石炭灰に対するアタパルジャイトの量が多くなると、造粒物強度が高くなるが、造粒性がやや困難になり、石炭灰100重量部に対してアタパルジャイトを110重量部配合した参考例1は、各実施例と同じ製造方法では造粒できなかった。
From Table 4, in Comparative Example 2 in which attapulgite as a heavy metal adsorbent was not blended, the elution amounts of heavy metals were all above the standard value.
On the other hand, when the amount of attapulgite with respect to coal ash increases, the strength of the granulated product increases, but the granulation property becomes somewhat difficult, and Reference Example 1 in which 110 parts by weight of attapulgite is blended with respect to 100 parts by weight of coal ash is as follows: Granulation could not be performed by the same production method as in each example.
(セメントの量の影響:実施例9〜12)
前記実施例1〜4と同様の材料を用いて、セメントの混合量を表5のように変化させた他は、前記実施例1〜4と同様にして実施例9〜12の石炭灰造粒体を作製した。
さらに、実施例9〜12の石炭灰造粒体を用いて、前記実施例1〜3と同様に、強度試験および溶出試験を行なった結果を表6に示す。
尚、造粒物強度(kN/m2)、各重金属類の溶出量(mg/L)の基準値は表2に示す値と同じである。
(Influence of the amount of cement: Examples 9 to 12)
Coal ash granulation of Examples 9-12 in the same manner as in Examples 1-4, except that the amount of cement mixed was changed as shown in Table 5 using the same materials as in Examples 1-4. The body was made.
Further, Table 6 shows the results of the strength test and the elution test performed using the coal ash granules of Examples 9 to 12 in the same manner as in Examples 1 to 3.
The reference values for the strength of the granulated product (kN / m 2 ) and the elution amount of each heavy metal (mg / L) are the same as the values shown in Table 2.
表6の結果から、各実施例はすべて重金属類の溶出量については基準値を下回っていたが、セメントの配合量が多くなると、6価クロムの溶出量がわずかに増加することがわかる。一方、セメントの配合量が少ないと造粒物の強度がやや低下することがわかる。 From the results in Table 6, it can be seen that all the examples were below the standard value for the elution amount of heavy metals, but the elution amount of hexavalent chromium slightly increased as the cement content increased. On the other hand, it is understood that the strength of the granulated product is slightly lowered when the amount of cement is small.
(水の量の影響:実施例13〜16、参考例2及び3)
前記実施例1〜4と同様の材料を用いて、水の混合量を表7のように変化させた他は、前記実施例1〜4と同様にして実施例13〜16、参考例2および3の石炭灰造粒体を作製した。
さらに、実施例13〜16、参考例2及び3の石炭灰造粒体を用いて、前記実施例1〜4と同様に、強度試験および溶出試験を行なった結果を表8に示す。
(Effect of the amount of water: Examples 13 to 16, Reference Examples 2 and 3)
Examples 13-16, Reference Example 2 and Reference Example 2 were the same as Examples 1-4 except that the amount of water mixed was changed as shown in Table 7 using the same materials as in Examples 1-4. 3 coal ash granules were produced.
Further, Table 8 shows the results of the strength test and the elution test performed in the same manner as in Examples 1 to 4 using the coal ash granules of Examples 13 to 16 and Reference Examples 2 and 3.
表8の結果から、水の配合量が多くなると、造粒物の強度が低下する傾向にあることがわかる。一方、水の配合量が少ない参考例2では実施例と同じ製造方法では造粒できなかった。 From the results of Table 8, it can be seen that when the amount of water increases, the strength of the granulated product tends to decrease. On the other hand, in Reference Example 2 with a small amount of water, granulation could not be performed by the same production method as in the Examples.
(還元剤の量の影響:実施例17〜22)
前記実施例1〜4と同様の材料を用いて、表9に示す配合で石炭灰造粒体を作製した。
表9に示す配合で作製した石炭灰造粒体100重量部に対して、表9に示す量の還元剤(硫酸第一鉄:試薬、関東化学社製)を、混合して、実施例18〜22の造粒体混合物を得た。
さらに、実施例18〜22の造粒体混合物を用いて、前記実施例1〜4と同様に、強度試験および溶出試験を行なった結果を表10に示す。尚、実施例17は還元剤を混合せずに石炭灰造粒体として作製し、同様に強度試験及び溶出試験を行なった。
(Influence of amount of reducing agent: Examples 17 to 22)
Using the same materials as in Examples 1 to 4, coal ash granules were prepared according to the formulation shown in Table 9.
Example 18 with a reducing agent (ferrous sulfate: reagent, manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) in an amount shown in Table 9 was mixed with 100 parts by weight of the coal ash granule produced by the formulation shown in Table 9. A granule mixture of ˜22 was obtained.
Further, Table 10 shows the results of the strength test and the elution test performed using the granule mixture of Examples 18 to 22 in the same manner as in Examples 1 to 4. In addition, Example 17 produced as a coal ash granulation body, without mixing a reducing agent, and performed the strength test and the elution test similarly.
表10の結果から、還元剤を混合しない石炭灰造粒体である実施例17に比べ、還元剤を混合した実施例18〜実施例22の造粒体混合物はいずれも、溶出が低下した。一方、還元剤の量が12重量部である実施例22では、やや強度が低下することがわかる。 From the results in Table 10, the elution of all the granule mixtures of Examples 18 to 22 in which the reducing agent was mixed was reduced as compared with Example 17 which was a coal ash granule in which the reducing agent was not mixed. On the other hand, in Example 22 where the amount of the reducing agent is 12 parts by weight, it can be seen that the strength slightly decreases.
(重金属吸着材の種類の影響:実施例23〜30)
前記実施例1乃至4とゼオライトおよびアタパルジャイト以外は同様の材料および同様の方法を用いて、表11の配合で石炭灰造粒体を作製し、重金属類の溶出試験および強度試験を行なった。
尚、重金属吸着材としては以下のものを用いた。
また、造粒物強度(kN/m2)、各重金属類の溶出量(mg/L)の基準値は表2に示す値と同じである。
結果を表12に示す。
(Influence of the type of heavy metal adsorbent: Examples 23 to 30)
Using the same materials and the same method as in Examples 1 to 4, except for zeolite and attapulgite, coal ash granules were prepared according to the formulation shown in Table 11 and subjected to heavy metal dissolution tests and strength tests.
The following heavy metal adsorbents were used.
Further, the standard values of the strength of the granulated product (kN / m 2 ) and the elution amount (mg / L) of each heavy metal are the same as those shown in Table 2.
The results are shown in Table 12.
『重金属吸着材』
セピオライト:巴工業製
バーミキュライト:巴工業製
珪藻土:昭和化学工業製
アロフェン:品川化成製
活性アルミナ:昭和電工製
活性白土:水澤化学工業製
活性炭:クラレケミカル製
炭粉末:奈良炭化工業製
"Heavy metal adsorbent"
Sepiolite: Sakai Kogyo vermiculite: Sakai Kogyo diatomite: Showa Kagaku Kogyo Allophane: Shinagawa Kasei activated alumina: Showa Denko Kokaku: Mizusawa Chemical Co. activated carbon: Kuraray Chemical Co. powder: Nara Carbon Kogyo
表12の結果から、いずれの重金属吸着材を用いても、重金属類溶出量は基準値未満に抑制でき、強度も高いことがわかる。 From the results of Table 12, it can be seen that the elution amount of heavy metals can be suppressed below the reference value and the strength is high, regardless of which heavy metal adsorbent is used.
(長期間溶出試験:実施例2、比較例3)
前記実施例2の石炭灰造粒体、および比較例3として、石炭灰100重量部、セメント混合物(普通セメントと無水石膏を重量比9:1で混合したもの)50重量部、水60重量部及び硫酸第一鉄10重量部を実施例2と同様の方法で作製した石炭灰造粒体を準備し、それぞれについて、前記溶出試験を、それぞれ蒸留水(温度約20℃)に浸漬する日数(養生期間)を28日、56日、91日、1年、2年に代えて、重金属類の溶出試験を行なった。
尚、各重金属類の溶出量(mg/L)の基準値は表2に示す値と同じである。
結果を表13に示す。
(Long-term dissolution test: Example 2, Comparative Example 3)
As the coal ash granule of Example 2 and Comparative Example 3, 100 parts by weight of coal ash, 50 parts by weight of cement mixture (a mixture of ordinary cement and anhydrous gypsum at a weight ratio of 9: 1), 60 parts by weight of water And 10 parts by weight of ferrous sulfate were prepared in the same manner as in Example 2, and for each, the dissolution test was carried out in distilled water (temperature of about 20 ° C.) for each day ( The elution test for heavy metals was conducted by changing the curing period) to 28 days, 56 days, 91 days, 1 year and 2 years.
The standard value of the elution amount (mg / L) of each heavy metal is the same as the value shown in Table 2.
The results are shown in Table 13.
比較例3では、養生期間が長くなると、さらに溶出量が増加し、1年後ではすべての重金属類の溶出量が基準値を超えているのに対して、実施例2では、養生期間が2年でも、重金属類の溶出が基準値以下に抑制されている。 In Comparative Example 3, when the curing period becomes longer, the elution amount further increases, and after one year, the elution amount of all heavy metals exceeds the reference value, whereas in Example 2, the curing period is 2 Even in the years, the elution of heavy metals is suppressed below the standard value.
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