飞灰中的未燃烧碳除去方法 |
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| 申请号 | CN200680049205.2 | 申请日 | 2006-12-11 | 公开(公告)号 | CN101346193B | 公开(公告)日 | 2012-07-11 |
| 申请人 | 三井造船株式会社; 太平洋水泥株式会社; | 发明人 | 松尾和芳; 阿部一雄; 铃木隆男; 斋藤绅一郎; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供除去原料飞灰中含有的未燃烧 碳 的方法，该方法包括：向上述飞灰中加入 水 形成浆料的步骤，对形成浆料的飞灰通过高速旋转的搅拌翼进行剪切、通过该剪切 力 在未燃烧碳的表面上产生活化能并赋予亲油性的步骤，向含有亲油化了的未燃烧碳的浆料中添加捕获剂和起泡剂并使捕获剂附着在亲油化了的未燃烧碳上的同时使附着有捕获剂的未燃烧碳附着在气泡上并进行浮选的步骤。 | ||||||
| 权利要求 | 1.飞灰中的未燃烧碳除去方法，其中，除去原料飞灰中含有的未燃烧碳的方法包括： |
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| 说明书全文 | 飞灰中的未燃烧碳除去方法技术领域背景技术[0003] 但是，若将飞灰用作混凝土的混合材料则由于飞灰中含有的未燃烧碳吸收AE剂、脱水剂等，考虑到吸收部分有必要额外地补偿AE剂、脱水剂等，这是不经济的。此外，由于未燃烧碳具有疏水性，浇筑混凝土时，未燃烧碳从混凝土中游离而浮出，存在在混凝土的施工部产生由于未燃烧碳所导致的黑色部等缺点。此外，飞灰中含有的未燃烧碳量多时，由于飞灰之间的结合力降低，存在人工轻骨料的品质降低的问题。 [0005] 但是，由于处于掩埋地逐年不充分的状况，提出了除去原料飞灰中的未燃烧碳的方法。例如，日本专利第3613347号说明书中提出了飞灰中的未燃烧碳除去方法，该方法中，向飞灰中加入水形成浆料，向该浆料状的飞灰中添加煤油等捕获剂，而后对添加有捕获剂的浆料通过高速剪切混合机进行搅拌将飞灰中含有的未燃烧碳的表面亲油化的同时，使捕获剂附着在表面亲油化了的未燃烧碳上，进一步添加起泡剂产生气泡，使未燃烧碳通过捕获剂附着在该气泡的表面上并进行浮选。 [0006] 但是，以往的方法中，由于首先向形成浆料的飞灰中添加作为捕获剂的油(例如，煤油)，而后对添加有捕获剂的浆料通过高速剪切混合机进行搅拌将飞灰中含有的未燃烧碳的表面活化亲油化的同时，使捕获剂附着在表面活化亲油化了的未燃烧碳上，进一步添加起泡剂产生气泡，使活化了的未燃烧碳通过捕获剂附着在该气泡的表面上并进行浮选，所以不仅在飞灰中含有的未燃烧碳的表面上附着了作为捕获剂的油的一部分，而且在活化了的灰分的表面上也在通过高速剪切混合机进行的搅拌时附着了油的一部分。因此，存在作为捕获剂的油的必要添加量增多的问题。 [0007] 此外，浮选步骤中，由于附着了油分的灰分也易附着在气泡上，灰分的一部分也与未燃烧碳一起在泡沫(未燃烧碳)侧回收。因此，存在尾料侧的灰分的回收率降低的问题。此外，由于捕获剂的油不选择性地附着在未燃烧碳上，捕获剂的量不充分，尾料侧的未燃烧碳量有增多的趋势。 发明内容[0008] 本发明是为了解决该问题而提出的，其目的在于，提供应用通过表面亲油化(表面改性)进行的浮选法除去飞灰中的未燃烧碳时，使灰分的回收率提高，另一方面使作为捕获剂的油的添加量降低，可以进一步减少尾料侧的未燃烧碳量的飞灰中的未燃烧碳除去方法。 [0009] 为了解决上述问题，本发明如下构成。 [0010] 方案1中记载的发明为飞灰中的未燃烧碳除去方法，其中，在除去原料飞灰中含有的未燃烧碳的方法包括：向上述飞灰中加入水形成浆料的步骤，对形成浆料的飞灰通过高速旋转的搅拌翼进行剪切、通过该剪切力在未燃烧碳的表面上产生活化能并赋予亲油性的步骤，向含有亲油化了的未燃烧碳的浆料中添加捕获剂和起泡剂并使捕获剂附着在亲油化了的未燃烧碳上的同时使附着有捕获剂的未燃烧碳附着在气泡上并进行浮选的步骤。 [0011] 方案2中记载的发明为方案1记载的飞灰中的未燃烧碳除去方法，其特征在于，向飞灰中加入水形成浆料时，浆料中的飞灰浓度为5～40wt％。 [0012] 方案3中记载的发明为方案1记载的飞灰中的未燃烧碳除去方法，其特征在于，对3 形成了浆料的飞灰赋予剪切力时，浆料的每单位浆料量赋予10～100Kw/m 的搅拌动力。 [0013] 方案4中记载的发明为方案1记载的飞灰中的未燃烧碳除去方法，其特征在于，对形成了浆料的飞灰赋予剪切力时，浆料的滞留时间为0.1～10分钟。 [0014] 方案5中记载的发明为方案1记载的飞灰中的未燃烧碳除去方法，其特征在于，向含有通过活化能亲油化了的未燃烧碳的浆料中添加捕获剂时，捕获剂的添加量相对于飞灰为0～3.0wt％。 [0015] 方案6中记载的发明为方案1记载的飞灰中的未燃烧碳除去方法，其特征在于，向含有通过活化能亲油化了的未燃烧碳的浆料中添加起泡剂时，起泡剂的添加量为20～5000ppm。 [0016] 根据本发明，由于向飞灰中加入水形成浆料，然后例如使用高速剪切混合机等对形成了浆料的飞灰赋予剪切力，所以在飞灰中含有的未燃烧碳的表面上产生过量的活化能(表面能)，其表面进一步亲油化(疏水化)。 [0017] 一般地，燃煤火力发电厂产生的飞灰由于为通过在高温(例如，1200～1500℃)下燃烧微粉煤产生的燃烧灰，形成其中含有的未燃烧碳的表面被氧化的状态，丧失本来的亲油性，但是通过在浆料状态下赋予高剪切力，可以恢复亲油性(疏水性)。 [0018] 而后若向含有通过活化能亲油化了的未燃烧碳的浆料中添加捕获剂和起泡剂则亲油化了的未燃烧碳的表面与捕获剂(油)的粒子的表面密合而表面能降低。另一方面，活化了的飞灰的表面通过与水相容、分散在水中，表面能降低，进一步增大亲水性。从而飞灰在后段的浮选步骤中分散在水中，与未燃烧碳分离。另一方面，由于通过起泡剂产生气泡，与飞灰分离的未燃烧碳附着在气泡的表面上而被浮选。 [0019] 因此，根据本发明，由于在通过表面改性活化了的表面亲油化的未燃烧碳上附着捕获剂，而在亲水化了的飞灰上不附着捕获剂，所以与以往方法相比可以降低捕获剂(油)的添加量(使用量)。此外，由于捕获剂不附着在飞灰表面上，飞灰的回收率提高，此外回收飞灰中的未燃烧碳量减少。附图说明 [0020] [图1]为用于实施本发明涉及的飞灰中的未燃烧碳除去方法的系统结构图。 [0021] [图2]为用于实施本发明涉及的飞灰中的未燃烧碳除去方法的装置的结构图。 [0022] [图3]为包括高速剪切混合机的一部分截面的侧视图。 [0023] [图4]为浮选机的一例的截面图。 [0024] [图5]为浮选机的一例的俯视图。 [0025] [图6]为搅拌机的一例的截面图。 [0026] [图7](a)为浆料时的状态图、(b)为表面改性时的状态图、(c)为添加捕获剂时的状态图、(d)为浮选机时的状态图。 具体实施方式[0027] 以下使用附图对本发明的实施方式进行说明。 [0028] 如图1所示，本发明涉及的用于实施飞灰中的未燃烧碳除去方法的系统主要由向作为原料飞灰a中加入水b形成浆料的浆料制备槽1，对形成了浆料的飞灰进行表面改性的表面改性机(例如，高速剪切混合机)10，向表面改性后的浆料中添加捕获剂e和起泡剂f的调整槽30，和将添加捕获剂和起泡剂后的浆料搅拌、与气泡一起浮选未燃烧碳的浮选机40等构成。 [0029] 如图2所示，浆料制备槽1是为了由飞灰a和水b产生浆料d而设置的，在内部具有用于搅拌浆料d的搅拌翼2。在该浆料制备槽1的前段设置未图示的飞灰箱和水供给设备，在其后段具有用于将浆料d供给到作为表面改性装置的高速剪切混合机10中的泵3。 [0030] 高速剪切混合机10是为了对形成了浆料的飞灰赋予剪切力(摩擦力)对未燃烧碳的表面进行改性而设置的。该高速剪切混合机10如图3所示具有圆筒状的卧式的主体11、将主体11在其轴线方向上分割成多个室12的多个圆环状的间隔壁13、贯通主体11的旋转轴14、设置在旋转轴14上的圆板15和在圆板15的两侧设置成放射状的多个搅拌翼 16，从而通过电动机17和减速机18旋转旋转轴14和搅拌翼16。 [0031] 调整槽30用于对于来源于高速剪切混合机10的浆料，添加少量的煤油、轻油、重油等捕获剂e和MIBC(甲基异丁基甲醇)等起泡剂f并将它们混合，如图2所示，内部具有低速搅拌用的搅拌翼31。在该调整槽30的后段中配置用于将浆料d供给到浮选机40中的泵32。 [0032] 浮选机40用于使未燃烧碳附着在产生的气泡上而浮上，分离为未燃烧碳c和除去了未燃烧碳的灰分a’。该浮选机40例如形成如图4～图6的结构，但是也可以为其它的结构(例如，柱浮选)。 [0033] 该浮选机40具有在长方形的槽41内用间隔壁42隔开的多个室43，在各室43内分别具有搅拌机44。该搅拌机44在纵长的旋转轴45的外侧具有外管47。该外管47如图6所示在其上部具有空气导入管48，在下部具有用于覆盖搅拌翼46的罩49。 [0034] 此外，该浮选机40在槽41的两侧具有泡沫排出路50。该泡沫排出路50具有倾斜的底部51，在其谷侧具有与两侧泡沫排出路50连接的泡沫集合路52。此外，该浮选机40中，在具有泡沫排出路50的侧壁(也称为堰)53的上部设置泡沫刮出机54。该泡沫刮出机54由通过电动机55旋转的旋转轴56和设置在该旋转轴56上的多个水轮机57构成。 [0035] 此外，该浮选机40在上游侧的端面上具有浆料入口58，在下游侧的端面上具有尾料取出口59，在泡沫集合路52上具有泡沫取出口60。此外，在各间隔壁42上具有连通口61。 [0036] 接着，参照图2～图7对上述系统的作用进行说明。 [0037] 如图2所示，飞灰a被供给到浆料制备槽1中，与水b混合形成浆料d。其中，浆料中的飞灰浓度在5～40wt％、优选在15～25wt％的范围内制备。浆料中的飞灰浓度小于5wt％时，由于飞灰成分过少，工业化时不合算。相反地若超过40wt％则浆料浓度升高，在后述步骤中产生阻碍。 [0038] 浆料制备槽1内的浆料d通过泵3被供给到高速剪切混合机10中，通过高速剪切混合机10进行剪切力的赋予。剪切力的赋予例如可以使用图3的高速剪切混合机10进行。从高速剪切混合机10的入口19供给的浆料d在通过间隔壁13隔开的各室12中，通过高速旋转的搅拌翼16被赋予剪切力而活化。此时，通过圆环状的间隔壁13防止浆料d的短路，可以对浆料切实地赋予剪切力。被赋予了剪切力而活化的浆料d从出口20排出，被供给到调整槽30中。 [0039] 如上所述，对飞灰的浆料赋予剪切力进行活化是为了进行未燃烧碳的表面改性提高浮选漂浮性，对于该方面参照图7(a)～图7(d)进行说明。 [0040] 含有飞灰的浆料d，如图7(a)所示，仅形成飞灰a和未燃烧碳c分别在水b中混合的状态。但是，若对浆料d赋予剪切力进行未燃烧碳c的表面改性则如图7(b)所示，在未燃烧碳c的表面上产生过量的活化能(表面能)g，其表面进一步亲油化(疏水化)。另一方面，飞灰a的表面进一步亲水化，与水相容。 [0041] 进行未燃烧碳c的表面改性后，若向浆料d中添加捕获剂e和起泡剂f，则如图7(c)所示，捕获剂e附着在未燃烧碳c上。然后，使用浮选机浮选时，如图7(d)所示，附着有捕获剂e的未燃烧碳c附着在气泡n上而浮上。 [0042] 而且，通过高速剪切混合机10对浆料赋予剪切力时，浆料的每单位浆料量赋予3 3 10～100Kw/m、优选30～50Kw/m 的搅拌力(搅拌动力)。每单位浆料量的搅拌动力小于 3 3 10Kw/m 时，未燃烧碳的表面改性不充分，若每单位浆料量的搅拌动力超过100Kw/m 则存在运转成本的增大或表面改性机的磨损等问题。 [0043] 此外，浆料在高速剪切混合机10中的滞留时间为0.1～10分钟、优选为0.5～5分钟。浆料的滞留时间小于0.1分钟时，未燃烧碳的表面改性不充分，若超过10分钟则存在表面改性机的设备成本或运转成本增大等问题。 [0044] 通过高速剪切混合机10赋予剪切力而活化的浆料d’被供给到调整槽30中，在调整槽30中对于表面改性后的浆料d’添加捕获剂e(例如，煤油、轻油、重油)和起泡剂f(例如，MIBC(甲基异丁基甲醇))。若向含有亲油化的未燃烧碳的浆料中添加捕获剂e和起泡剂f的同时通过搅拌翼31进行低速搅拌，则通过活化能亲油化的未燃烧碳c的表面与捕获剂e的粒子的表面密合(参照图7(c))表面能降低。另一方面，活化了的飞灰a的表面由于与水相容、分散在水中，所以表面能降低。 [0045] 其中，捕获剂的添加量相对于飞灰为0～3.0wt％、优选为0.05～1.0wt％。此外，起泡剂的添加量为20～5000ppm、优选为100～1000ppm。若捕获剂的添加量超过3.0wt％则捕获剂的添加量过量，不经济。 [0046] 另一方面，起泡剂的添加量小于20ppm时，起泡剂的添加量不充分，难以充分产生气泡。相反地若起泡剂的添加量超过5000ppm则由于存在吸附在气泡上的飞灰，存在飞灰的回收率降低的问题。 [0047] 接着，在调整槽30中搅拌制备的浆料d″通过泵32被供给到浮选机40中。供给到浮选机40中的浆料d″通过搅拌机44进行搅拌，通过搅拌机44旋转从空气导入管48吸入空气h，产生气泡n。此时，有时强制性地吸入空气。例如，存在设置空气导入管，从鼓风机等供给的方式。若产生气泡n则如图7(d)所示，未燃烧碳c通过捕获剂e附着在气泡n的表面上，与气泡n一起浮上。与气泡n一起浮上的未燃烧碳c通过设置在侧壁(堰)53的上端的泡沫刮出机54刮出槽外，流下到泡沫排出路50内。 [0048] 泡沫排出路50内的泡沫(未燃烧碳)i沿着倾斜的底部51流动，经过泡沫集合路52排出到机外。另一方面，残留在槽41内的尾料(飞灰)j与水一起从取出口59排出到机外。 [0049] 在以上的说明中，对于通过高速剪切混合机赋予的剪切力对未燃烧碳的表面进行改性的情况进行了说明，但是，例如也可以使用喷射器等机器通过剪切力对未燃烧碳的表面进行改性。重要的是，若为可以对浆料状的未燃烧碳赋予剪切力对未燃烧碳的表面进行改性的机器则可以使用任意机器。 [0050] 实施例 [0051] (实施例1) [0052] 将水1000ml和飞灰(未燃烧碳成分5.0％)200g搅拌的同时混合形成浆料。对该3 浆料通过用高速剪切混合机进行高速搅拌(高速剪切混合机动力：40Kw/m)，对浆料赋予剪切力使其活化，将飞灰中的未燃烧碳亲油化(疏水化)。 [0053] 将通过活化能亲油化的浆料低速搅拌的同时添加煤油1.3ml作为捕获剂、添加MIBC(甲基异丙基甲醇)200mg作为起泡剂。接着通过浮选操作产生气泡，使未燃烧碳附着在产生的气泡上而浮上，将浮上的气泡作为泡沫取出。该浮选步骤继续进行5分钟。 [0054] 接着，将残留在容器内的尾料干燥并计量后可知为165g，其中的未燃烧碳量为0.4wt％。从而可知，飞灰的回收率为86.5wt％(＝(165×0.996/200×0.95)×100)。 [0055] 与此相对地，与以往同样地在用混合机赋予剪切力之前，向浆料中添加相同量的作为捕获剂的煤油时，飞灰的回收率为76.5wt％。此外，回收飞灰中的未燃烧碳量为1.1wt％，结果捕获剂不充分。 [0056] 产业实用性 [0057] 本发明例如可以用于从燃煤火力发电厂产生的飞灰中有效地除去未燃烧碳的情况等中。 |
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