專利名稱：飛灰中的未燃燒碳除去方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飛灰中的未燃燒碳除去方法，更具體地說，涉及從燃煤 去方法。
背景技術(shù)：
燃煤火力發(fā)電廠產(chǎn)生的飛灰(FA)用于水泥和人工輕骨料的原料或 混凝土用混合材料等中。
但是，若將飛灰用作混凝土的混合材料則由于飛灰中含有的未燃燒 碳吸收AE劑、脫水劑等，考慮到吸收部分有必要額外地補償AE劑、 脫水劑等，這是不經(jīng)濟的。此外，由于未燃燒碳具有疏水性，澆筑混凝 土?xí)r，未燃燒碳從混凝土中游離而浮出，存在在混凝土的施工部產(chǎn)生由 于未燃燒碳所導(dǎo)致的黑色部等缺點。此外，飛灰中含有的未燃燒碳量多 時，由于飛灰之間的結(jié)合力降低，存在人工輕骨料的品質(zhì)降^f氐的問題。
因此，僅將未燃燒碳少的比較優(yōu)質(zhì)的飛灰用于混凝土用的混合材料 等中，未燃燒碳多的飛灰用作水泥原料或作為產(chǎn)業(yè)廢棄物被掩埋處理。 但是，由于處于掩埋地逐年不充分的狀況，提出了除去原料飛灰中 的未燃燒碳的方法。例如，日本專利第3613347號說明書中提出了飛灰 中的未燃燒碳除去方法，該方法中，向飛灰中加入水形成漿料，向該漿 料狀的飛灰中添加煤油等捕獲劑，而后對添加有捕獲劑的漿料通過高速
，使
捕獲劑附著在表面親油化了的未燃燒碳上，進一步添加起泡劑產(chǎn)生氣 泡，使未燃燒碳通過捕獲劑附著在該氣泡的表面上并進行浮選。
但是，以往的方法中，由于首先向形成漿料的飛灰中添加作為捕獲 劑的油(例如，煤油)，而后對添加有捕獲劑的漿料通過高速剪切混合
劑附著在表面活化親油化了的^燃燒碳上，進一、步添加:泡劑產(chǎn)生氣 泡，使活化了的未燃燒碳通過捕獲劑附著在該氣泡的表面上并進行浮 選，所以不僅在飛灰中含有的未燃燒碳的表面上附著了作為捕獲劑的油 的一部分，而且在活化了的灰分的表面上也在通過高速剪切混合才幾進行 的攪拌時附著了油的一部分。因此，存在作為捕獲劑的油的必要添加量 增多的問題。
此外，浮選步驟中，由于附著了油分的灰分也易附著在氣泡上，灰 分的一部分也與未燃燒碳一起在泡沫(未燃燒碳)側(cè)回收。因此，存在 尾料側(cè)的灰分的回收率降低的問題。此外，由于捕獲劑的油不選擇性地 附著在未燃燒碳上，捕獲劑的量不充分，尾料側(cè)的未燃燒碳量有增多的 趨勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決該問題而提出的，其目的在于，提供應(yīng)用通過表 面親油化(表面改性)進行的浮選法除去飛灰中的未燃燒碳時，4吏灰分 的回收率提高，另一方面使作為捕獲劑的油的添加量降低，可以進一步 減少尾料側(cè)的未燃燒碳量的飛灰中的未燃燒碳除去方法。
為了解決上述問題，本發(fā)明如下構(gòu)成。
方案1中記載的發(fā)明為飛灰中的未燃燒碳除去方法，其中，在除去
原料飛灰中含有的未燃燒碳的方法包括向上述飛灰中加入水形成漿料 的步驟，對形成漿料的飛灰通過高速旋轉(zhuǎn)的攪拌翼進行剪切、通過該剪 切力在未燃燒碳的表面上產(chǎn)生活化能并賦予親油性的步驟，向含有親油 化了的未燃燒碳的漿料中添加捕獲劑和起泡劑并使捕獲劑附著在親油 化了的未燃燒碳上的同時使附著有捕獲劑的未燃燒碳附著在氣泡上并 進行浮選的步驟。
方案2中記載的發(fā)明為方案1記載的飛灰中的未燃燒碳除去方法， 其特征在于，向飛灰中加入水形成漿料時，漿料中的飛灰濃度為5~ 40wt%。
方案3中記載的發(fā)明為方案1記載的飛灰中的未燃燒碳除去方法， 其特征在于，對形成了漿料的飛灰賦予剪切力時，漿料的每單位漿料量 賦予10 ~ 100Kw/m3的攪拌動力。
方案4中記載的發(fā)明為方案1記載的飛灰中的未燃燒碳除去方法， 其特征在于，對形成了漿料的飛灰賦予剪切力時，漿料的滯留時間為 0.1 ~ IO分鐘。
方案5中記載的發(fā)明為方案1記載的飛灰中的未燃燒碳除去方法，
其特征在于，向含有通過活化能親油化了的未燃燒碳的漿料中添加捕獲
劑時，捕獲劑的添加量相對于飛灰為0~3.0wt%。
方案6中記載的發(fā)明為方案1記載的飛灰中的未燃燒碳除去方法， 其特征在于，向含有通過活化能親油化了的未燃燒碳的漿料中添加起泡 劑時，起泡劑的添加量為20~ 5000ppm。
根據(jù)本發(fā)明，由于向飛灰中加入水形成漿料，然后例如使用高速剪 切混合機等對形成了漿料的飛灰賦予剪切力，所以在飛灰中含有的未燃 燒碳的表面上產(chǎn)生過量的活化能(表面能)，其表面進一步親油化(疏 水化)。
一般地，燃煤火力發(fā)電廠產(chǎn)生的飛灰由于為通過在高溫(例如， 1200~ 1500°C)下燃燒微粉煤產(chǎn)生的燃燒灰，形成其中含有的未燃燒碳 的表面被氧化的狀態(tài)，喪失本來的親油性，但是通過在漿料狀態(tài)下賦予 高剪切力，可以恢復(fù)親油性(疏水性)。
而后若向含有通過活化能親油化了的未燃燒碳的漿料中添加捕獲 劑和起泡劑則親油化了的未燃燒碳的表面與捕獲劑(油)的粒子的表面 密合而表面能降低。另一方面，活化了的飛灰的表面通過與水相容、分 散在水中，表面能降低，進一步增大親水性。從而飛灰在后段的浮選步 驟中分散在水中，與未燃燒碳分離。另一方面，由于通過起泡劑產(chǎn)生氣 泡，與飛灰分離的未燃燒碳附著在氣泡的表面上而被浮選。
因此，根據(jù)本發(fā)明，由于在通過表面改性活化了的表面親油化的未 燃燒碳上附著捕獲劑，而在親水化了的飛灰上不附著捕獲劑，所以與以 往方法相比可以降低捕獲劑(油)的添加量(使用量)。此外，由于捕 獲劑不附著在飛灰表面上，飛灰的回收率提高，此外回收飛灰中的未燃 燒碳量減少。


結(jié)構(gòu)圖。::::::':: 的結(jié)構(gòu)圖。為包括高速剪切混合機的一部分截面的側(cè)視圖。為浮選機的一例的截面圖。為浮選機的一例的俯視圖。為攪拌機的一例的截面圖。 (a)為漿料時的狀態(tài)圖、(b)為表面改性時的狀態(tài)圖、(c) 為添加捕獲劑時的狀態(tài)圖、(d)為浮選機時的狀態(tài)圖。
具體實施例方式
以下使用附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。
如圖l所示，本發(fā)明涉及的用于實施飛灰中的未燃燒碳除去方法的 系統(tǒng)主要由向作為原料飛灰a中加入水b形成漿料的漿料制備槽1,對 形成了漿料的飛灰進行表面改性的表面改性機(例如，高速剪切混合機) 10,向表面改性后的漿料中添加捕獲劑e和起泡劑f的調(diào)整槽30,和將 添加捕獲劑和起泡劑后的漿料攪拌、與氣泡一起浮選未燃燒碳的浮選機 40等構(gòu)成。
如圖2所示，漿料制備槽l是為了由飛灰a和水b產(chǎn)生漿料d而設(shè) 置的，在內(nèi)部具有用于攪拌漿料d的攪拌翼2。在該漿料制備槽1的前 段設(shè)置未圖示的飛灰箱和水供給設(shè)備，在其后^R具有用于將漿沖牛d供給 到作為表面改性裝置的高速剪切混合機10中的泵3。
高速剪切混合機10是為了對形成了漿料的飛灰賦予剪切力(摩擦 力)對未燃燒碳的表面進行改性而設(shè)置的。該高速剪切混合機10如圖3 所示具有圓筒狀的臥式的主體11、將主體11在其軸線方向上分割成多 個室12的多個圓環(huán)狀的間隔壁13、貫通主體11的旋轉(zhuǎn)軸14、設(shè)置在 旋轉(zhuǎn)軸14上的圓板15和在圓板15的兩側(cè)設(shè)置成放射狀的多個攪拌翼 16,從而通過電動機17和減速機18旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)軸14和攪拌翼16。
調(diào)整槽30用于對于來源于高速剪切混合機10的漿料，添加少量的 煤油、輕油、重油等捕獲劑e和MIBC (甲基異丁基甲醇)等起泡劑f 并將它們混合，如圖2所示，內(nèi)部具有低速攪拌用的攪拌翼31。在該調(diào) 整槽30的后段中配置用于將漿料d供給到浮選機40中的泵32。
浮選機40用于使未燃燒碳附著在產(chǎn)生的氣泡上而浮上，分離為未 燃燒碳c和除去了未燃燒碳的灰分a，。該浮選才幾40例如形成如圖4~圖 6的結(jié)構(gòu)，但是也可以為其它的結(jié)構(gòu)(例如，柱浮選)。
該浮選機40具有在長方形的槽41內(nèi)用間隔壁42隔開的多個室43, 在各室43內(nèi)分別具有攪拌機44。該攪拌機44在縱長的旋轉(zhuǎn)軸45的外
側(cè)具有外管47。該外管47如圖6所示在其上部具有空氣導(dǎo)入管48，在 下部具有用于覆蓋攪拌翼46的罩49。
此外，該浮選機40在槽41的兩側(cè)具有泡沫排出路50。該泡沫排出 路50具有傾斜的底部51，在其谷側(cè)具有與兩側(cè)泡沫排出路50連接的泡 沫集合路52。此外，該浮選機40中，在具有泡沫排出路50的側(cè)壁(也 稱為堰)53的上部設(shè)置泡沫刮出才幾54。該泡沫刮出才幾54由通過電動枳j 55旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸56和設(shè)置在該旋轉(zhuǎn)軸56上的多個水輪機57構(gòu)成。
此外，該浮選機40在上游側(cè)的端面上具有漿庫牛入口 58，在下游側(cè) 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，在各間隔壁42上具有連通口 61。
接著，參照圖2~圖7對上述系統(tǒng)的作用進行說明。
如圖2所示，飛灰a被供給到漿料制備槽1中，與水b混合形成漿 料d。其中，漿料中的飛灰濃度在5 40wt。/0、優(yōu)選在15 25wt。/。的范圍 內(nèi)制備。漿料中的飛灰濃度小于5wt。/。時，由于飛灰成分過少，工業(yè)化 時不合算。相反地若超過40wt。/。則漿料濃度升高，在后述步驟中產(chǎn)生阻 礙。
漿料制備槽1內(nèi)的漿料d通過泵3被供給到高速剪切混合機10中， 通過高速剪切混合機10進行剪切力的賦予。剪切力的賦予例如可以使 用圖3的高速剪切混合機10進行。從高速剪切混合機10的入口 19供 給的漿料d在通過間隔壁13隔開的各室12中，通過高速旋轉(zhuǎn)的攪拌翼 16被賦予剪切力而活化。此時，通過圓環(huán)狀的間隔壁13防止?jié){料d的 短路，可以對漿料切實地賦予剪切力。被賦予了剪切力而活化的漿料d 從出口20排出，被供給到調(diào)整槽30中。
如上所述，對飛灰的漿料賦予剪切力進行活化是為了進行未燃燒碳 的表面改性提高浮選漂浮性，對于該方面參照圖7 (a) ~圖7 (d)進 行說明。
含有飛灰的漿料d，如圖7(a)所示，僅形成飛灰a和未燃燒碳c 分別在水b中混合的狀態(tài)。但是，若對漿料d賦予剪切力進行未燃燒碳 c的表面改性則如圖7(b)所示，在未燃燒碳c的表面上產(chǎn)生過量的活 化能(表面能)g,其表面進一步親油化(疏水化)。另一方面，飛灰a 的表面進一步親水化，與水相容。
進行未燃燒碳c的表面改性后，若向漿料d中添加捕獲劑e和起泡
劑f,則如圖7(c)所示，捕獲劑e附著在未燃燒碳c上。然后，使用 浮選機浮選時，如圖7(d)所示，附著有捕獲劑e的未燃燒碳c附著在 氣泡n上而浮上。
而且，通過高速剪切混合機10對漿料賦予剪切力時，漿料的每單 位漿料量賦予10 ~ 100Kw/mS、優(yōu)選30 ~ 50Kw/m3的攪拌力(攪拌動力)。 每單位漿料量的攪拌動力小于10Kw/mS時，未燃燒碳的表面改性不充 分，若每單位漿料量的攪拌動力超過100Kw/n^則存在運轉(zhuǎn)成本的增大 或表面改性機的磨損等問題。
此外，漿料在高速剪切混合機10中的滯留時間為0.1 ~ IO分鐘、優(yōu) 選為0.5 5分鐘。漿料的滯留時間小于0.1分鐘時，未燃燒碳的表面改 性不充分，若超過10分鐘則存在表面改性機的設(shè)備成本或運轉(zhuǎn)成本增 大等問題。
通過高速剪切混合機io賦予剪切力而活化的漿料d，被供給到調(diào)整 槽30中，在調(diào)整槽30中對于表面改性后的漿料d，添加捕獲劑e (例如， 煤油、輕油、重油)和起泡劑f(例如，MIBC (甲基異丁基曱醇))。 若向含有親油化的未燃燒碳的漿料中添加捕獲劑e和起泡劑f的同時通
過攪拌翼31進行低速攪拌，則通過活化能親油化的未燃燒碳c的表面 與捕獲劑e的粒子的表面密合(參照圖7(c))表面能降低。另一方面， 活化了的飛灰a的表面由于與水相容、分散在水中，所以表面能降低。
其中，捕獲劑的添加量相對于飛灰為0~3.0wt%、優(yōu)選為0.05 ~ 1.0wt%。此外，起泡劑的添加量為20 ~ 5000ppm、優(yōu)選為100 ~ 1000ppm。 若捕獲劑的添加量超過3.0wtQ/。則捕獲劑的添加量過量，不經(jīng)濟。
另 一方面，起泡劑的添加量小于20ppm時，起泡劑的添加量不充分， 難以充分產(chǎn)生氣泡。相反地若起泡劑的添加量超過5000ppm則由于存在 吸附在氣泡上的飛灰，存在飛灰的回收率降低的問題。
泡n。此時，有時強制 性地吸入空氣。例如，存在設(shè)置空氣導(dǎo)入管，從鼓風(fēng)機等供給的方式。 若產(chǎn)生氣泡n則如圖7 (d)所示，未燃燒碳c通過捕獲劑e附著在氣泡 n的表面上，與氣泡n—起浮上。與氣泡n—起浮上的未燃燒碳c通過 設(shè)置在側(cè)壁(堰)53的上端的泡沫刮出機54刮出槽外，流下到泡沫排
8出路50內(nèi)。
泡沫排出路50內(nèi)的泡沫(未燃燒碳)i沿著傾斜的底部51流動， 經(jīng)過泡沫集合路52排出到機外。另一方面，殘留在槽41內(nèi)的尾料(飛 灰)j與水一起從取出口 59排出到機外。
在以上的說明中，對于通過高速剪切混合機賦予的剪切力對未燃燒 碳的表面進行改性的情況進行了說明，但是，例如也可以使用噴射器等 機器通過剪切力對未燃燒碳的表面進行改性。重要的是，若為可以對漿 料狀的未燃燒碳賦予剪切力對未燃燒碳的表面進行改性的機器則可以 使用任意機器。
實施例
(實施例1 )
將水1000ml和飛灰(未燃燒碳成分5.0% ) 200g攪拌的同時混合形 成漿料。對該漿料通過用高速剪切混合機進行高速攪拌(高速剪切混合 機動力40Kw/m3)，對漿料賦予剪切力使其活化，將飛灰中的未燃燒 碳親油化(疏水化)。
將通過活化能親油化的漿料低速攪拌的同時添加煤油1.3ml作為捕 獲劑、添加MIBC (曱基異丙基甲醇)200mg作為起泡劑。接著通過浮 選操作產(chǎn)生氣泡，使未燃燒碳附著在產(chǎn)生的氣泡上而浮上，將浮上的氣 泡作為泡沫取出。該浮選步驟繼續(xù)進行5分鐘。
接著，將殘留在容器內(nèi)的尾料干燥并計量后可知為165g,其中的未 燃燒碳量為0.4wt%。從而可知，飛灰的回收率為86.5wt% (= (165x0.996/200x0.95 ) xi00)。
與此相對地，與以往同樣地在用混合機賦予剪切力之前，向漿料中 添加相同量的作為捕獲劑的煤油時，飛灰的回收率為76.5wt%。此外， 回收飛灰中的未燃燒碳量為l.lwt%，結(jié)果捕獲劑不充分。
產(chǎn)業(yè)實用性 本發(fā)明例如可 未燃燒碳的情況等中
權(quán)利要求
1.飛灰中的未燃燒碳除去方法，其中，除去原料飛灰中含有的未燃燒碳的方法包括向所述飛灰中加入水形成漿料的步驟，對形成漿料的飛灰通過高速旋轉(zhuǎn)的攪拌翼進行剪切、通過該剪切力在未燃燒碳的表面上產(chǎn)生活化能并賦予親油性的步驟，向含有親油化了的未燃燒碳的漿料中添加捕獲劑和起泡劑并使捕獲劑附著在親油化了的未燃燒碳上的同時使附著有捕獲劑的未燃燒碳附著在氣泡上并進行浮選的步驟。
2. 如權(quán)利要求1所述的飛灰中的未燃燒碳除去方法，其特征在于， 向飛灰中加入水形成漿料時，漿料中的飛灰濃度為5~40wt%。
3. 如權(quán)利要求1所述的飛灰中的未燃燒碳除去方法，其特征在于， 對形成了漿料的飛灰賦予剪切力時，漿料的每單位漿料量賦予10 ~ 100Kw/m3的攪拌動力。
4. 如權(quán)利要求1所述的飛灰中的未燃燒碳除去方法，其特征在于， 對形成了漿料的飛灰賦予剪切力時，漿料的滯留時間為0.1 ~ 10分鐘。
5. 如權(quán)利要求1所述的飛灰中的未燃燒碳除去方法，其特征在于， 向含有通過活化能親油化了的未燃燒碳的漿料中添加捕獲劑時，捕獲劑 的添加量相對于飛灰為0~3.0wt%。
6. 如權(quán)利要求1所述的飛灰中的未燃燒碳除去方法，其特征在于， 向含有通過活化能親油化了的未燃燒碳的漿料中添加起泡劑時，起泡劑 的添加量為20 ~ 5000ppm。
全文摘要
本發(fā)明提供除去原料飛灰中含有的未燃燒碳的方法，該方法包括向上述飛灰中加入水形成漿料的步驟，對形成漿料的飛灰通過高速旋轉(zhuǎn)的攪拌翼進行剪切、通過該剪切力在未燃燒碳的表面上產(chǎn)生活化能并賦予親油性的步驟，向含有親油化了的未燃燒碳的漿料中添加捕獲劑和起泡劑并使捕獲劑附著在親油化了的未燃燒碳上的同時使附著有捕獲劑的未燃燒碳附著在氣泡上并進行浮選的步驟。
文檔編號B03D1/02GK101346193SQ20068004920
公開日2009年1月14日 申請日期2006年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月26日
發(fā)明者齋藤紳一郎, 松尾和芳, 鈴木隆男, 阿部一雄 申請人:三井造船株式會社;太平洋水泥株式會社