副生灰分をセメント材とする石炭の高効率ガス化プロセスの開発

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(1)石灰石添加によるスラグ融点降下に関する研究:石灰石を添加した場合の灰分の融点について熱力学的検討を行い、Gibbsの自由エネルギ-最小という固液共存の安定条件下で鉱物組成の融点、即ち共晶点の推定を行った。融点の実測値と計算値について、各種石炭について両者の傾向、融点ともかなりよく一致し、灰分の鉱物組成とガス化温度を指定すれば、炉内におけるスラグの鉱物組成及び融点をかなりの精度で推定することができた。(2)石灰石添加石炭の反応性向上に関する研究:石灰石を添加してガス化炉に供給すると、石炭粒子内の灰分は溶融して粒子が細分化され、ブレアアソ-ル炭に石灰石を灰分の35%添加した場合の石炭転化率は約5%向上し、処理量も大幅に増加させることが可能になり、顕著なフラックス添加の効果が実証できた。(3)石灰石添加スラグのセメント材評価に関する研究:石灰石を添加したスラグ組成は、製鉄における高炉スラグと同一組成に近づけることができる。そこで石灰石を添加した場合の排出スラグを粉砕し、JISに基づくセメント評価試験を行って水和反応性及び圧縮強度を測定したところ、いずれも高炉セメントとほぼ同一の性能を示した。また、ポルトランドセメントに粉砕したスラグを30〜40%混合した場合、圧縮強度はポルトランドセメントと同一の値になり、セメント混和材として利用できることが明らかになった。(4)石炭マセラルの反応性に関する研究:脱灰石炭をビトリニットAおよびB、エグジニット、イナ-チニットに分離した後、850℃の低温下で各マセラルの反応性を検討し、反応速度定数および反応次数を各マセラルの割合で示した反応速度式を導いた。