役に立たないものから宝物に。「フライアッシュ」の隆盛

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寒い冬を迎え、北部の都市では炉が温められ始め、火力発電所のそびえ立つ煙突からは白い霧が噴き出している。火力発電所は石炭を燃やして熱を発生させ、電気や暖房を生み出していることは誰もが知っています。しかし、石炭の中には粘土鉱物など不燃性物質がまだ多く含まれています。高温で脱水、分解、軟化、溶融し、その後急速に冷却、固化してフライアッシュ粒子を形成します。これらの粒子のサイズは数ミクロンから数百ミクロンまでさまざまです。乾式灰排出システムでは、煙道内の電気集塵機またはバッグフィルターによって灰が正確に捕捉され、灰ホッパーに落ちてから輸送と貯蔵の旅に出ます。または湿式灰排出システムでは、灰は水で溶融されてスラリーとなり、灰プールに流れ込み、さらなる処分を待ちます。

フライアッシュ貯蔵、供給ネットワーク

私の国は主要な石炭生産国であり、石炭を電力生産の基本燃料として使用しています。統計によると、フライアッシュの排出量は1995年に1億2500万トンに達し、2000年に約1億5000万トンに達し、2010年までに3億トンに達すると予想されています。フライアッシュの生産量は2013年には5億8000万トンでしたが、2023年までに7億4900万トンに達すると予想されています（8億6500万トンという説もあります）。 10年前、これらのフライアッシュは主に屋外に積み上げて保管され、多数のフライアッシュヤードが形成されていました。これらの飛散灰が「意図的に」発生すると、塵を巻き上げて大気を汚染します。水系に排出されると、河川の沈泥を引き起こし、また、その中の有毒化学物質が人間や生物に害を及ぼします。

フライアッシュの年間生産量、自社生産

実際、フライアッシュは主にAl₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、CaO、TiO₂、MgO、Na₂Oなどで構成されています。顕微鏡で見ると、表面が滑らかなガラス構造になっていることがわかります。この非晶質ガラスは、より高い化学的内部エネルギーと潜在的な活性を持っています。 20世紀初頭からフライアッシュの総合的な利用に関する研究が国内外で始まりました。第二次世界大戦の終結後、石炭は徐々にヨーロッパ諸国の主な燃料となりました。しかし、フライアッシュの燃焼による環境汚染や鉱物資源の枯渇が深刻な問題となり、フライアッシュ利用技術の研究開発が強く求められています。その応用範囲はますます広くなり、建築材料、建設、道路建設、化学工業、環境保護、農業、埋め戻し、高付加価値製品など多くの分野に及んでいます。

建設分野：建設におけるフライアッシュの使用は、総使用量の 45% を占めます。主な製品は、フライアッシュセメント（30％以上の混合）、コンクリート、普通セメント、壁材、ケイ酸塩耐荷重ブロックおよび小型中空ブロック、焼結膨張粘土、焼結レンガなどです。フライアッシュは火山灰活性があるため、セメント混和剤や固形廃棄物セメント質材料としてセメントの代わりに使用できます。

環境保護分野：主にフライアッシュの吸着特性と特定の成分に基づいて、廃水と廃ガスを処理します。例えば、フライアッシュから製造されるポリ塩化アルミニウムや硫酸アルミニウムなどの凝集剤は、下水処理において低コストで高効率であるという特徴があり、幅広い応用が期待されています。

農業分野では、フライアッシュの粒子形状が吸収しやすく、また、フライアッシュには作物に有益な微量元素が多数含まれています。したがって、フライアッシュは作物に栄養を与え、成長を促進することができます。

道路分野では、フライアッシュは道路の路盤や路盤の舗装に使用できます。フライアッシュは石灰、砂利などと混合され、締め固め等の処理を経て安定した路盤構造層を形成します。これは、フライアッシュに含まれる化学成分が石灰と反応して一定の強度と安定性を備えたセメント質物質を形成し、それによって道路の支持力を高めることができるためです。例えば、一部の都市の二次道路建設ではフライアッシュ混合資材が使用されており、フライアッシュを有効活用できるだけでなく、道路建設コストも削減されています。

報道によると、わが国では内モンゴル、河北、寧夏、山西などの地域で多数のフライアッシュ資源利用の実証プロジェクトが生産に投入され、フライアッシュの総合利用レベルが大幅に向上したという。現在、わが国におけるフライアッシュの総合利用率は約80％と高く、最も広く利用されている産業固形廃棄物の一つとなっています。フライアッシュは、まさに役に立たない発電所の廃棄物から人気商品へと変貌しました。

引用：

1. 「2022-2023年バルク産業固形廃棄物総合利用産業発展報告」

2. 「 2022-2026年フライアッシュ産業発展調査レポート」

3. 「2024-2030年中国フライアッシュ産業の発展動向と投資機会分析レポート」Zhiyan Consulting Research

4. 中国経済産業研究所「2024年から2030年までの中国フライアッシュ産業の発展と運営状況および投資戦略に関する調査報告」

5. Shi Yaqian、Guan Yushan、Ge Wezhe、他。フライアッシュの建築資材としての付加価値利用：最新技術と将来展望[J]。中国石炭学会誌、2024年、49(06):2860-2875。

6. 王立平、李超、曹坤、他。廃水処理におけるフライアッシュの応用に関する研究の進展[J]。新化学材料、2024、52（S2）：71-75 + 82。

7. ヤン・ペイユ。複合セメント材料の水和過程におけるフライアッシュのメカニズム[J]。中国陶磁器学会誌、2007(S1):167-171.

8. 雷瑞、傅東生、李国発、他。フライアッシュの総合利用に関する研究の進展[J]。クリーンコールテクノロジー、2013、19（03）：106-109.1

9. Liu Mengru、Yang Yadong、Yang Sujie 他フライアッシュ資源の総合的利用の現状に関する研究[J]化学鉱物と処理、2021年、50(04):45-48。

著者：崔延発、河北省固形廃棄物建材利用科学技術重点実験室、固形廃棄物利用専門家。

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