粉体原料を扱う石灰プラント

石灰に関わるプラントには、石灰石を焼成して生石灰を製造する設備や、生石灰を水と反応させて消石灰を製造する設備のほか、石灰石粉や消石灰などを原料・薬剤として受け入れ、貯蔵・計量・供給・輸送する設備があります。

本記事では、こうした石灰系粉体を扱う設備のうち、受入れ・貯蔵・切り出し・計量・供給・輸送などの粉体処理ラインに焦点を当てます。石灰石粉・生石灰・消石灰は化学的性質や粉体としての挙動が異なるため、それぞれの特性を踏まえた設備設計が重要です。

石灰粉プラントで扱われる
主な粉体

• 石灰石粉…石灰石を粉砕・整粒した粉体で、用途によって粒度や性状が異なる。空気輸送などでは、輸送速度や粒子濃度、配管形状などの条件によって流路部品に摩耗が生じる場合がある
• 生石灰（酸化カルシウム）…水と反応して消石灰（水酸化カルシウム）となり、発熱する。貯蔵・搬送では水分の侵入を防ぐ管理が重要
• 消石灰（水酸化カルシウム）…微粉状で使用される製品も多く、粉じん飛散や付着、固結などを考慮した取り扱いが必要
• 脱硫材・中和剤など…用途や処理方式に応じて必要量を安定して供給する必要があり、適切な計量・供給方式の選定が重要

石灰石粉・生石灰・消石灰は、いずれもカルシウムを含む石灰系材料ですが、化学的性質や粒径、かさ密度、流動性、付着性などの粉体特性は同一ではありません。

そのため、安定した受入れ・貯蔵・供給を実現するには、粉体ごとの粒径、かさ密度、流動性、付着性、反応性などを踏まえて、ホッパーや供給機、輸送方式、防湿対策などを選定することが重要です。

石灰粉プラントの粉体処理工程と
主なトラブル

• 貯蔵工程…水分や保管条件の影響、圧密などによって固結や流動不良が発生する場合がある
• 切り出し工程…付着やブリッジ、ラットホールなどによって安定した切り出しができなくなる場合がある
• 輸送工程…輸送条件によって配管・バルブなどに摩耗が生じたり、微粉体の飛散・漏れが発生したりする場合がある
• 計量・供給工程…供給量の変動や計量誤差によって、配合比率や処理性能に影響する場合がある

これらのトラブルは、粉体の流動不良や供給量の変動、粉じん発生、設備部品の摩耗などにつながります。対策を検討する際は、トラブルが発生している装置だけでなく、原料特性や前後工程、輸送条件を含めてライン全体を確認することが重要です。

粉体原料を扱う
石灰粉プラントの主な課題

水分や付着による
供給不良

生石灰は水と反応して消石灰になる性質があり、この反応では発熱が生じます。そのため、貯蔵・搬送時には水分が設備内へ入り込まないように管理することが重要です。農林水産省も、生石灰について水との接触を避け、湿気のない場所で密封保管するよう注意喚起しています。

また、粉体の貯蔵設備では、水分だけでなく粉体の粒度、かさ密度、圧密状態、付着性などによって、排出口でブリッジ（架橋）やラットホールなどの流動不良が発生する場合があります。

消石灰についても、保管条件によって性状が変化する場合があるため、粉体の性状や使用環境を踏まえた貯蔵・供給設備の設計が必要です。なお、消石灰は強いアルカリ性を持つため、取扱時には粉じんや接触への安全対策も求められます。

輸送中の摩耗・粉じん飛散による
設備トラブル

石灰石粉などの粉体を空気輸送する場合、粒子の輸送速度や濃度、粒径、配管の曲がり部、配管材質などの条件によって、配管やバルブなどの流路部品に摩耗が生じる場合があります。

特に配管の曲がり部などでは、粉体が流路壁面に衝突することで局所的な摩耗が発生することがあります。そのため、輸送条件だけでなく、配管レイアウトや使用する部材も含めて検討することが重要です。

一方、消石灰などの微粉体を輸送・供給する際には、粉じんが発生して設備周辺へ飛散したり、設備内部へ付着したりする場合があります。粉じん対策では、輸送方式だけでなく、集じん設備や吸引条件、設備の密閉性などを含めて検討する必要があります。

計量・混合のばらつきによる
品質・処理性能への影響

脱硫や中和などの工程では、使用する薬剤の供給量や濃度が処理性能に影響する場合があります。例えば、環境省の資料では、排煙脱硫に石灰石を用いる石灰石・石こう法や、石灰石・消石灰を用いる乾式・半乾式法などが示されています。

そのため、薬剤を供給する設備では、処理量に応じた安定した計量・供給が重要です。供給量が変動すると、工程によっては処理性能のばらつきにつながる可能性があります。

また、複数の粉体を混合する工程では、粒径、密度、粒子形状などの違いによって偏析が発生する場合があります。偏析が生じると、混合物の組成にばらつきが生じる可能性があるため、粉体特性を踏まえた混合方法や搬送条件、設備レイアウトの検討が重要です。