技術 付着抑制型消石灰

0001

本発明は、酸性物質の中和剤や排煙、排水中の酸除去剤として利用されるほか、各種化学工業の反応用アルカリとして一般的に用いられ、汎用消石灰に比べて流動性に優れ、かつ付着性を低減することができる付着抑制型消石灰に関するものである。

0002

ごみ焼却場等において発生する酸性ガス等の排ガス処理用途として使用される消石灰として、輸送時の配管への付着や配管閉塞などの問題が少ない消石灰が望まれている。特に、一般的に使用されている汎用消石灰においては、輸送や貯蔵、圧送時における配管等への付着や流動性不良の問題が存在する。従って、汎用消石灰を使用する際、輸送配管の維持管理などには多くの人的負担やコストが必要とされる。
上記諸問題を解決する方策として、消石灰、粉末生石灰及び、グリコール類、グリコールエーテル類又はエタノールアミン類から選択された少なくとも１種の添加剤からなり、前記の消石灰と粉末生石灰の重量割合が、９８：２〜７０：３０である改質した低付着性消石灰が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、付着性を改善する添加剤としてパーライトを含む付着性改善消石灰が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特許第２９６３６２６号公報（請求項１）
特開２００３−２５２６２１号公報（請求項１）

0003

しかしながら、特許文献１又は２に示される消石灰では、一定の付着抑制効果は得られているが、添加剤を必ず加える必要があるため汎用消石灰に比べてコストが上昇してしまうこと、また用途によっては使用が制限されるなどの問題があり、更なる改良が要望されていた。また、上記特許文献１又は２に示される消石灰では流動性不良の問題点については、十分に解消されているとはいえなかった。
本発明の目的は、汎用消石灰に比べて流動性に優れ、かつ付着性を低減し得る付着抑制型消石灰を提供することにある。

0004

請求項１に係る発明は、活性度が２０〜１５０ｍｌの低活性生石灰を消化して得られた消石灰からなることを特徴とする付着抑制型消石灰である。
請求項２に係る発明は、活性度が２０〜１５０ｍｌの低活性生石灰を消化して得られた消石灰を４０重量％以上の割合で含むことを特徴とする付着抑制型消石灰である。
請求項１又は２に係る発明では、活性度が２０〜１５０ｍｌの低活性生石灰を消化して得られた消石灰を使用しているので、高活性の生石灰を消化して得られた汎用消石灰に比べて流動性に優れ、かつ付着性を低減することができる。

0005

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、グリコール類及びエタノールアミン類からなる群より選ばれた１種又は２種以上の添加剤を消石灰１００重量％に対して０．１〜５重量％の割合で添加する付着抑制型消石灰である。
請求項３に係る発明では、消石灰に上記添加剤を添加することにより、付着抑制効果が一層促進される。

0006

請求項４に係る発明は、請求項１ないし３いずれか１項に係る発明であって、シラスバルーン、バーミキュライト及びパーライトからなる群より選ばれた１種又は２種以上の無機粉体を消石灰１００重量％に対して０．５〜５重量％の割合で添加する付着抑制型消石灰である。
請求項４に係る発明では、消石灰に上記無機粉体を添加することにより、流動性や付着性が更に改善される。

0007

本発明の付着抑制型消石灰は、原料として活性度が２０〜１５０ｍｌの低活性生石灰を消化して得られた消石灰を使用しているので、高活性の生石灰を消化して得られた汎用消石灰に比べて流動性に優れ、かつ付着性を低減することができる。また、消石灰に添加剤を所定の割合で添加する、或いは消石灰に無機粉体を所定の割合で添加することによって、付着性や流動性が更に改善され、これにより消石灰の輸送時における配管への付着や貯蔵時の排出性などの問題を大幅に解消することが可能となる。

0008

次に本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本発明の付着抑制型消石灰は、活性度が２０〜１５０ｍｌ、好ましくは４０〜１００ｍｌの低活性生石灰を消化して得られた消石灰からなることを特徴とする。本発明における活性度とは、粒度１０〜３ｍｍの生石灰５０ｇをフェノールフタレイン指示薬２〜３滴を滴下した水２リットル中に投入し、攪拌しながら４規定の塩酸を滴下し続け、溶液が僅かに赤色を呈する状態を維持して、５分間経過したときの塩酸消費量（単位：ｍｌ）をいう。上記条件での塩酸消費量が多いほど活性が高いことを示す。

0009

汎用されている消石灰の製造においては、通常、原料である生石灰に対して重量比で約６５％程度の水を加え、水和することで製造されるが、原料である消石灰は、一般的には活性度が２５０ｍｌ以上の活性度の高いものが用いられている。一方、活性度が１５０ｍｌ以下の低活性生石灰は、通常ＡＬＣ用原料や静的破砕材原料等として用いられる。本発明の付着抑制型消石灰は、低活性の生石灰により製造した消石灰の流動性や付着性が、前述した高活性の生石灰により製造した汎用消石灰に比べ、非常に優れていることに着目し発明に至ったものである。活性度を上記範囲内に規定したのは、活性度が上限値を越える生石灰は、この生石灰を用いて製造した消石灰の流動性や付着性に劣り、活性度が下限値未満では生石灰或いは消石灰製造時の経済的コストが大きくなるためである。消石灰の流動性や付着性において十分な効果を得るため、また経済的コスト等を考慮すると、原料である生石灰の活性度は４０〜１００ｍｌが好ましい。

0010

消石灰の原料である生石灰は、石灰石を堅炉又はキルン等の焼成炉、或いは電気炉等により焼成し、脱炭酸して得られる。生石灰の活性度は元の石灰石の性状やサイズ或いは焼成温度や焼成時間、焼成雰囲気等の条件等で変わるが、前述した汎用消石灰の原料となっている生石灰は、９００℃以上１１００℃未満の温度で２〜３時間焼成することにより得られ、生石灰結晶粒子の発達が小さく空隙率が比較的大きいもので、２５０〜４００ｍｌ程度と高い活性度を示す。一方、本発明に用いる低活性の生石灰は、上記焼成温度より高温の１１００℃〜１２００℃で１〜３時間焼成することにより得られ、生石灰結晶粒子の発達が大きく空隙率が小さいものとなり、活性度２０〜１５０ｍｌと低活性の生石灰が得られる。

0011

また、本発明の別の付着抑制型消石灰としては、活性度が２０〜１５０ｍｌの低活性生石灰を消化して得られた消石灰を４０重量％以上の割合で含むことを特徴とする。低活性生石灰を消化して得られた消石灰を前述した汎用消石灰と所定の割合で混合することができ、用途に併せて、使い分けすることができる。このうち、流動性や付着性で実用的な効果を得るために、低活性生石灰から得られた消石灰を６０重量％以上の割合で含むことが好ましく、６０〜８０重量％の割合で含むことが特に好ましい。

0012

また、本発明の付着抑制型消石灰に、グリコール類及びエタノールアミン類からなる群より選ばれた１種又は２種以上の添加剤を消石灰１００重量％に対して０．１〜５重量％の割合で添加しても良い。消石灰に上記添加剤を所定の割合で添加することにより、付着抑制効果が一層促進される。グリコール類としては、ジエチレングリコールやエチレングリコールが、エタノールアミン類としてはトリエタノールアミンなどが挙げられる。添加剤量が下限値未満では十分な付着抑制効果が得られず、上限値を越えてもその効果は変わらずコスト増となる。添加剤量は０．５〜１．５重量％が特に好ましい。消石灰に上記添加剤を所定の割合で添加し、混合攪拌することにより、消石灰表面に付着させることによって、消石灰の流動性や付着性を改善できる。混合攪拌方法としては、縦型或いは横型の羽根付きミキサーや流動層型の気流攪拌ミキサー等が使用できる。なお、上記添加剤を前述した汎用消石灰に添加することで流動性や付着性の改善効果はある程度認められるが、本発明の付着抑制型消石灰に上記添加剤を付着させることにより、改善効果が一層促進される。なお、添加剤の添加方法は、消石灰製造時に使用する消化水に添加混合することによっても同様の効果が得られる。

0013

また、本発明の付着抑制型消石灰に、シラスバルーン、バーミキュライト及びパーライトからなる群より選ばれた１種又は２種以上の無機粉体を消石灰１００重量％に対して０．５〜５重量％の割合で添加しても良い。消石灰に上記無機粉体を所定の割合で添加することにより、流動性や付着性が更に改善される。シラスバルーンとは、火山灰に含まれるシラスを加熱処理することにより得られる中空球状の微粒子である。バーミキュライトは、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3等を主成分とする薄片状の鉱物であり、原石をある粒度に粉砕、分級し、加熱炉で急速に加熱することにより膨張させたものである。パーライトは、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｋ2Ｏ等を主成分とする真珠石を粉砕し、高熱処理して原石の約１０倍の容積に膨張させたものである。 無機粉体の添加量が下限値未満では十分な付着抑制効果が得られず、上限値を越えてもその効果は変わらず、コスト増となる。添加量は１〜３重量％が特に好ましい。排ガス処理剤などにおいて、これらの無機粉体を消石灰とともに使用する方法は既に公知であるが、本発明にある付着抑制型消石灰にこれらの無機粉体を添加することにより、流動性や付着性を更に改善することができる。

0014

次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明するが、本発明は以下の例によって限定されるものではない。
＜実施例１〜４，比較例１〜３＞
先ず、石灰石を電気炉により１１００℃、３時間で焼成し、活性度が１４８ｍｌの生石灰を作製した。次いで、作製した生石灰を１０ｍｍ以下の粒度にそれぞれ調整し、生石灰１００重量部に対し水６５重量部を加えて水和、熟成した。次に、得られた消化物を乾燥した後、粒度を１５０μｍ以下に調整して所望の消石灰を得た（実施例１）。また、石灰石の焼成条件を次の表１に示す条件にそれぞれ変更させて所望の消石灰を得た（実施例２〜４，比較例１〜３）。

0015

得られた消石灰を図１及び図２に示される粉体付着力測定装置を用いてその付着力を測定した。図１に示すように、試料容器１１は２個の円筒状枠、即ち円筒状の上枠１１ａと、上枠１１ａと同形同大の下枠１１ｂとから構成され、上枠１１ａは下枠１１ｂに重ねて配置されている。下枠１１ｂの下部にはフランジ１１ｃが設けられる。この試料容器１１を台座１２に載せ、試料容器１１内の底部に、枠の内径と同径であって複数の連通孔を有するプラスチック製円盤１３ａと濾紙１４ａをこの順に配置した。続いて、得られた消石灰を試料１６として上枠１１ａから溢れるまでまんべんなく入れて軽くすり切り操作をし、その上に枠の内径と同径の濾紙１４ｂと複数の連通孔を有するプラスチック製円盤１３ｂをこの順に配置した。次に、円盤１３ｂの上にピストン１７を配置し、プレス機１８によりピストン１７に対して垂直方向に６ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力をかけて試料容器１１内部に充填した消石灰試料１６を圧縮した。

0016

次に、図２に示すように、圧縮した試料１６を有する試料容器１１を容器固定材２２により台座２１に固定し、続いて試料容器１１の上枠１１ａ上端にワイヤケーブル２３の一端を接続した。ワイヤケーブル２３は滑車２４ａ，２４ｂにより加重の伝達方向が変換されて、その他端が水容器２６の上端に接続される。この水容器２６はワイヤケーブル２３により台座２１から一定の間隔をあけて宙吊り状態で保持されている。続いて、水２７を貯留したビュレット２８から水容器２６に注水し、注水した水容器２６の重量によりワイヤケーブル２３を介して試料容器１１に対して上方向に引張り荷重をかけた。所定の引張り荷重により、試料１６が上試料１６ａと下試料１６ｂとに破断して上枠１１ａと下枠１１ｂとが分離したとき、水容器２６への注水を停止した。水容器２６とこの水容器２６に注入した水２７の重量及び破断した上試料１６ａと上枠１１ａの重量をともに秤量し、秤量した各重量から次の式（１）に示す式により付着力を求めた。

0017

0018

また、得られた消石灰をパウダーテスター（ホソカワミクロン社製）により分析を行い、安息角を測定した。その結果を表１に示す。

0019

0020

表１に示すように、原料として活性度が比較的高い生石灰を使用した比較例１〜３の消石灰に比べ、活性度が１５０ｍｌ以下の低活性生石灰を使用した実施例１〜４の消石灰では、付着力が低減しており、安息角の結果からも流動性に優れることが判る。

0021

＜実施例５〜７、実施例８〜１０、比較例４＞
実施例３で作製した消石灰を用い、この消石灰に次の表２に示す割合で添加剤を添加して所望の消石灰を得た（実施例５〜７）。また、生石灰の水和時に次の表２に示す割合で添加剤を消化水に添加した以外は実施例３と同様にして消石灰を作製し、この消石灰を乾燥した後、粒度を１５０μｍ以下に調整して所望の消石灰を得た（実施例８〜１０）。更に、比較例１で作製した消石灰を用い、この消石灰に次の表２に示す割合で添加剤を添加して所望の消石灰を得た（比較例４）。得られた消石灰を用いて実施例１と同様にして付着力測定及び安息角測定を行った。その結果を表２に示す。

0022

0023

表２より明らかなように、添加剤を添加した実施例５〜１０の消石灰では、前述した表１に示す同じ活性度の生石灰を使用した実施例３の消石灰の結果に比べて付着性及び流動性が改善されていることが判った。また、添加剤を添加した高い活性度の生石灰を用いた比較例４の消石灰と比べても、付着性及び流動性が改善されていた。

0024

＜実施例１１〜１３＞
実施例３で作製した消石灰を消石灰Ａ、比較例１で作製した消石灰を消石灰Ｂとし、これら消石灰Ａ及びＢを次の表３に示す割合で混合して所望の消石灰を得た。得られた消石灰を用いて実施例１と同様にして付着力測定及び安息角測定を行った。その結果を表３に示す。

0025

0026

表３の結果から、実施例１１〜１３の消石灰では、付着抑制効果を有する消石灰Ａの割合が４０重量％以上であれば比較例１の消石灰に比べて半分以下にまで付着力を低減した消石灰を得ることができていた。このことから低活性生石灰を消化して得られた消石灰を前述した汎用消石灰と所定の割合で混合することにより、用途に併せて使い分けできることが確認された。

0027

＜実施例１４〜１６＞
実施例３で作製した消石灰を用い、この消石灰に次の表４に示す割合で無機粉体を添加して所望の消石灰を得た。なお、無機粉体は開き目１５０μｍの篩通過率が９０％以上のものを用いた。得られた消石灰を用いて実施例１と同様にして付着力測定及び安息角測定を行った。その結果を表４に示す。

0028

0029

表４より明らかなように、無機粉体を添加した実施例１４〜１６の消石灰では、前述した表１に示す同じ活性度の生石灰を使用した実施例３の消石灰の結果に比べて付着性及び流動性が改善されていることが判った。

0030

実施例で使用した試料容器を示す断面図。
実施例で使用した粉体付着力測定装置を示す断面図。

0031

１１試料容器
１６消石灰試料