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技術 消石灰及びその製造方法

出願人 宇部マテリアルズ株式会社
発明者 三隅修原田正義藤本安信
出願日 2008年8月18日 (12年6ヶ月経過) 出願番号 2008-209855
公開日 2010年2月25日 (10年11ヶ月経過) 公開番号 2010-042970
状態 特許登録済
技術分野 アルカリ土類,Al,希土類金属化合物 セメント、コンクリート、人造石、その養生
主要キーワード 除去処理剤 粉塵回収装置 熟成容器 熟成機 消化水 添加物量 生石灰粉末 堆積岩
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2010年2月25日)のものです。
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課題

生石灰消化による消石灰の製造に際して、比較的少量のジエチレングリコールを用いて、35m2/g以上の高BET比表面積を有する消石灰を製造する技術を提供する。

解決手段

生石灰を、該生石灰100質量部に対してジエチレングリコールを0.10〜0.50質量部の範囲の量そして珪藻土を1.0〜5.0質量部の範囲の量にて含む、該生石灰の消化に必要な理論量の1.5〜5.0質量倍の水に接触させることにより、消化を行ない、並行して消化熱により乾燥するか、あるいは消化終了の後に乾燥することを特徴とするBET比表面積が35m2/g以上の消石灰の製造方法。

概要

背景

ゴミ焼却場などの排煙中酸性ガス除去処理方法として、排煙消石灰を接触させて、排煙中の酸性ガスと消石灰とを反応させ、その反応生成物を含有する飛灰バグフィルターなどの粉塵回収装置回収する方法が知られている。回収した飛灰は、通常、水洗した後、埋め立て処理されている。

消石灰の製造方法としては、生石灰を、生石灰の消化に必要な理論量よりも過剰量の水に接触させることにより消化させて、消化を行ない、並行して消化熱により乾燥するか、あるいは消化終了の後に乾燥する方法が知られている。酸性ガスの除去処理剤として用いる消石灰は、酸性ガスとの接触面積が大きいこと、すなわちBET比表面積が大きいことが望ましい。このため、生石灰の消化により生成する消石灰のBET比表面積を大きくするための方法がこれまでに検討され、その結果、生石灰の消化に用いる水(消化水)にジエチレングリコールを添加して、ジエチレングリコールの存在下にて生石灰を消化させる方法が開発されている。

特許文献1には、生石灰を、ジエチレングリコールを生石灰の消化によって生成する消石灰の量に対して0.1〜20質量%に相当する量(生石灰に対する量に換算して、約0.13〜26質量%)にて添加した消化水を用いて消化させる消石灰の製造方法が記載されている。この特許文献1の実施例では、消化水にジエチレングリコールを、生石灰の消化によって生成する消石灰の量に対して3質量%(生石灰に対する量に換算して、約4質量%)添加した場合で、比表面積が51.6m2/gの消石灰が得られている。

特許文献2には、生石灰を、ジエチレングリコールを生石灰の量に対して0.1〜10質量%に相当する量にて添加した消化水を用いて消化させる消石灰の製造方法が記載されている。この特許文献2の実施例では、消化水にジエチレングリコールを、生石灰の量に対して0.65質量%添加した場合で、比表面積が35.5m2/gの消石灰が得られている。
特開平10−25112号公報
特開平9−278435号公報

概要

生石灰の消化による消石灰の製造に際して、比較的少量のジエチレングリコールを用いて、35m2/g以上の高BET比表面積を有する消石灰を製造する技術を提供する。生石灰を、該生石灰100質量部に対してジエチレングリコールを0.10〜0.50質量部の範囲の量そして珪藻土を1.0〜5.0質量部の範囲の量にて含む、該生石灰の消化に必要な理論量の1.5〜5.0質量倍の水に接触させることにより、消化を行ない、並行して消化熱により乾燥するか、あるいは消化終了の後に乾燥することを特徴とするBET比表面積が35m2/g以上の消石灰の製造方法。なし

目的

従って、本発明の目的は、生石灰の消化による消石灰の製造に際して、比較的少量のジエチレングリコールの使用で、35m2/g以上の高BET比表面積を有する消石灰を製造する技術を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
4件
牽制数
3件

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請求項1

生石灰を、該生石灰100質量部に対してジエチレングリコールを0.10〜0.50質量部の範囲の量そして珪藻土を1.0〜5.0質量部の範囲の量にて含む、該生石灰の消化に必要な理論量の1.5〜5.0質量倍の水に接触させることにより、消化を行ない、並行して消化熱により乾燥するか、あるいは消化終了の後に乾燥することを特徴とするBET比表面積が35m2/g以上の消石灰の製造方法。

請求項2

乾燥を、消化終了の後に行なう請求項1に記載の消石灰の製造方法。

請求項3

消化に用いる水中に含まれるジエチレングリコールの量が、生石灰100質量部に対して0.10〜0.30質量部の範囲にある請求項1に記載の消石灰の製造方法。

請求項4

消化に用いる水中に含まれる珪藻土の量が、生石灰100質量部に対して1.0〜4.0質量部の範囲にある請求項1に記載の消石灰の製造方法。

請求項5

消石灰のBET比表面積が35〜50m2/gの範囲にある請求項1に記載の製造方法。

請求項6

ジエチレングリコールを0.076〜0.38質量%の量で含有し、かつ珪藻土を0.76〜3.8質量%の量で含有するBET比表面積が35m2/g以上の消石灰。

請求項7

ジエチレングリコールの含有量が0.076〜0.23質量%の範囲にある請求項6に記載の消石灰。

請求項8

珪藻土の含有量が0.76〜3.0質量%の範囲にある請求項6に記載の消石灰。

請求項9

BET比表面積が35〜50m2/gの範囲にある請求項6に記載の消石灰。

技術分野

0001

本発明は、特に酸性ガス除去処理剤として有利に用いることができる高比表面積消石灰、及びその製造方法に関するものである。

背景技術

0002

ゴミ焼却場などの排煙中の酸性ガスの除去処理方法として、排煙に消石灰を接触させて、排煙中の酸性ガスと消石灰とを反応させ、その反応生成物を含有する飛灰バグフィルターなどの粉塵回収装置回収する方法が知られている。回収した飛灰は、通常、水洗した後、埋め立て処理されている。

0003

消石灰の製造方法としては、生石灰を、生石灰の消化に必要な理論量よりも過剰量の水に接触させることにより消化させて、消化を行ない、並行して消化熱により乾燥するか、あるいは消化終了の後に乾燥する方法が知られている。酸性ガスの除去処理剤として用いる消石灰は、酸性ガスとの接触面積が大きいこと、すなわちBET比表面積が大きいことが望ましい。このため、生石灰の消化により生成する消石灰のBET比表面積を大きくするための方法がこれまでに検討され、その結果、生石灰の消化に用いる水(消化水)にジエチレングリコールを添加して、ジエチレングリコールの存在下にて生石灰を消化させる方法が開発されている。

0004

特許文献1には、生石灰を、ジエチレングリコールを生石灰の消化によって生成する消石灰の量に対して0.1〜20質量%に相当する量(生石灰に対する量に換算して、約0.13〜26質量%)にて添加した消化水を用いて消化させる消石灰の製造方法が記載されている。この特許文献1の実施例では、消化水にジエチレングリコールを、生石灰の消化によって生成する消石灰の量に対して3質量%(生石灰に対する量に換算して、約4質量%)添加した場合で、比表面積が51.6m2/gの消石灰が得られている。

0005

特許文献2には、生石灰を、ジエチレングリコールを生石灰の量に対して0.1〜10質量%に相当する量にて添加した消化水を用いて消化させる消石灰の製造方法が記載されている。この特許文献2の実施例では、消化水にジエチレングリコールを、生石灰の量に対して0.65質量%添加した場合で、比表面積が35.5m2/gの消石灰が得られている。
特開平10−25112号公報
特開平9−278435号公報

発明が解決しようとする課題

0006

特許文献1及び特許文献2の記載を見ると、消化水にジエチレングリコールを添加する消石灰の製造方法では、消化水へのジエチレングリコールの添加量が多い方が、生成する消石灰のBET比表面積が大きくなる傾向がある。しかし、消化水に添加したジエチレングリコールは、生成する消石灰にその全部もしくはその大部分が残留するため、消化水へのジエチレングリコールの添加量を多くすると、生成する消石灰のジエチレングリコールの含有量が多くなるという問題がある。特に、酸性ガスの除去処理剤に用いる消石灰では、消石灰中のジエチレングリコールが酸性ガスと消石灰との反応生成物を含有する飛灰に多量に混入し、飛灰の水洗の際に洗浄水にジエチレングリコールが溶出すると、その洗浄水のCOD化学的酸素要求量)が高くなる。従って、生石灰の消化に際してのジエチレングリコールの使用量を多くするのはあまり好ましくはない。

0007

従って、本発明の目的は、生石灰の消化による消石灰の製造に際して、比較的少量のジエチレングリコールの使用で、35m2/g以上の高BET比表面積を有する消石灰を製造する技術を提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

本発明者は、消化水に珪藻土を、生石灰100質量部に対して1.0〜5.0質量部の範囲の量で添加することによって、ジエチレングリコールの添加量を生石灰100質量部に対して0.1〜0.5質量部程度に抑えても、BET比表面積が35m2/g以上の消石灰を得ることが可能となることを見出して本発明を完成させた。

0009

従って、本発明は、生石灰を、該生石灰100質量部に対してジエチレングリコールを0.10〜0.50質量部の範囲の量そして珪藻土を1.0〜5.0質量部の範囲の量にて含む、該生石灰の消化に必要な理論量の1.5〜5.0質量倍の水に接触させることにより、消化を行ない、並行して消化熱により乾燥するか、あるいは消化終了の後に乾燥することを特徴とするBET比表面積が35m2/g以上の消石灰の製造方法にある。

0010

本発明の消石灰の製造方法の好ましい態様は、次の通りである。
(1)乾燥を、消化終了の後に行なう。
(2)消化に用いる水中に含まれるジエチレングリコールの量が、生石灰100質量部に対して0.10〜0.30質量部の範囲にある。
(3)消化に用いる水中に含まれる珪藻土の量が、生石灰100質量部に対して1.0〜4.0質量部の範囲にある。
(4)消石灰のBET比表面積が35〜50m2/gの範囲にある。

0011

本発明はまた、ジエチレングリコールを0.076〜0.38質量%の量で含有し、かつ珪藻土を0.76〜3.8質量%の量で含有するBET比表面積が35m2/g以上の消石灰にもある。

0012

本発明の消石灰の好ましい態様は、次の通りである。
(1)ジエチレングリコールの含有量が0.076〜0.23質量%の範囲にある。
(2)珪藻土の含有量が0.76〜3.0質量%の範囲にある。
(3)BET比表面積が35〜50m2/gの範囲にある。

発明の効果

0013

本発明の消石灰の製造方法を用いることによって、比較的少量のジエチレングリコールの使用で、35m2/g以上の高BET比表面積を有する消石灰を工業的に有利に製造することができる。本発明の消石灰は、水との接触によって溶出するジエチレングリコールの含有量が少ないため、酸性ガスの除去処理剤として有利に用いることができる。なお、珪藻土は無機物で水に溶出しないため、CODに影響はしない。

発明を実施するための最良の形態

0014

本発明の消石灰の製造方法は、生石灰を、生石灰の消化に必要な理論量よりも過剰量の消化水に接触させることにより消化を行なう点では、従来の消石灰の製造方法と同様である。本発明は、生石灰の消化に用いる消化水が、少量のジエチレングリコールと珪藻土とを含む点に主な特徴点がある。

0015

本発明において、原料として用いる生石灰は、通常の消石灰の製造のために用いられる生石灰と基本的に同じである。すなわち、通常の焼成生石灰の塊状物を適宜粉砕して、粉末状もしくは粒状としたのち、これを原料生石灰として用いることができる。

0016

本発明で用いる消化水は、ジエチレングリコールを生石灰100質量部に対して0.10〜0.50質量部の範囲の量、好ましくは0.10〜0.30質量部の範囲の量で含み、さらに珪藻土を生石灰100質量部に対して1.0〜5.0質量部の範囲の量、好ましくは1.0〜4.0質量部の範囲の量にて含む。ジエチレングリコール及び珪藻土の量が多い方が得られる消石灰のBET比表面積が大きくなる。消化水は、生石灰と接触する前に、ジエチレングリコールと珪藻土が添加されていることが好ましい。

0017

消化水に添加する珪藻土は、珪藻の殻からなる堆積岩粉砕物であり、その主成分は多孔質非晶質シリカである。珪藻土のシリカ含有量は、70〜90質量%の範囲にあることが好ましい。珪藻土の平均粒子径レーザー回折法による測定値)は、1〜50μmの範囲にあることが好ましい。

0018

生石灰の消化に用いる消化水の量は、生石灰の量に対して、生石灰の消化に必要な理論量の1.5〜5.0質量倍の範囲の量、好ましくは2.0〜5.0質量倍の範囲の量である。

0019

生石灰を消化水に接触させる消化工程は、通常は、混合機を用いて、撹拌下にて実施する。撹拌は比較的高速で実施することが好ましい。

0020

消化工程で生石灰に接触させる過剰量の消化水は、生石灰の消化と並行して消化熱により乾燥除去してもよいし、消化終了の後に乾燥して除去してもよい。乾燥後の消石灰は、適宜粉砕することにより粉末状もしくは粒状とすることができる。消化終了後に乾燥する方が、得られる消石灰の細孔容積が大きくなる傾向にあるので好ましい。

0021

乾燥を消化終了後に行なう場合、消化終了時の含水消石灰含水率は、10〜30質量%の範囲にあることが好ましく、10〜25質量%の範囲にあることがより好ましく、15〜20質量%の範囲にあることがさらに好ましい。

0022

また、乾燥を消化終了後に行なう場合は、消化工程と乾燥工程との間に、含水消石灰を乾燥させながら、その熟成を行なう熟成工程を介在させてもよい。熟成工程では、消化工程で生成した含水消石灰を、乾燥機能を有する熟成容器内で、水分を徐々に蒸発除去させて実施する。熟成工程は通常、消化工程に用いる混合機に連結して設置した熟成容器内で行なうが、熟成容器を混合機と分離して設置して、消化工程とは独立に熟成を行なうこともできる。

0023

本発明の製造方法により得られる本発明の消石灰は、BET比表面積が35m2/g以上(通常は35〜50m2/gの範囲、特に38〜50m2/gの範囲)の消石灰である。消化水に添加したジエチレングリコールと珪藻土とは、その全部もしくはその大部分が消石灰に残留している。すなわち、本発明の消石灰は、ジエチレングリコールの含有量が通常は0.076〜0.38質量%の範囲、好ましくは0.076〜0.23質量%の範囲にあり、珪藻土の含有量が通常は0.76〜3.8質量%の範囲、好ましくは0.76〜3.0質量%の範囲にある。本発明の消石灰はまた、細孔直径が1〜200nmの範囲にある細孔の細孔容積が、一般に0.2mL/g以上、特に0.2〜0.5mL/gの範囲にある。

0024

本発明の消石灰は、従来の消化水にジエチレングリコールを添加する方法によって製造された高BET比表面積の消石灰と比べて、ジエチレングリコールの含有量を少量とすることができるため、消石灰に接触した水のCODが低い値を示す。例えば、本発明の消石灰100g、蒸留水500mL、PAC(ポリ塩化アルミニウム)0.25gを、3分間混合して調製した消石灰スラリー固液分離して得た水溶液は、CODMnが10〜250mgO/Lの範囲、特に10〜150mgO/Lの範囲の値となる。

0025

[実施例1]
パドル混合機内に、生石灰粉末を1900kg/時間の条件で供給し、同時にジエチレングリコールの濃度が0.21質量%、珪藻土の濃度が1.03質量%となるように、ジエチレングリコールと珪藻土(ラヂオライトSPF、昭和化学工業(株)製、平均粒子径:16.1μm)とを添加した消化水を2076kg/時間の条件で供給し、両者を接触させて生石灰粉末を消化させた(消化水の供給量は生石灰の消化に必要な理論量の約3.3質量倍、生石灰100質量に対するジエチレングリコールの添加量は0.23質量部、珪藻土の添加量は1.13質量部)。
次いで、消化生成物熟成機に移動して、熟成機内で撹拌しながら熟成させて、含水消石灰を得た。得られた含水消石灰を熟成機から取り出し、伝熱管流動乾燥機で水分が0.5質量%以下になるまで乾燥した後、ハンマー式微粉砕機にて粉砕して、粉末状消石灰を得た。

0026

得られた粉末状消石灰のBET比表面積、細孔容積及び消石灰接触後の水のCODMnを表1に示す。BET比表面積及び細孔容積(細孔直径が1〜200nmの範囲にある細孔の細孔容積)は、自動比表面積/細孔分布測定装置(トライスター3000、(株)島津製作所製)を用いて測定した。消石灰接触後の水のCODMnは、以下の方法により測定した。

0027

[消石灰接触後のCODMnの測定方法
(1)消石灰100gを、0.1gまで正確に取りガラス瓶に入れる。
(2)ガラス瓶に蒸留水500mLとPAC0.25gとを加えた後、ポリテトラフルオロエチレン製撹拌棒にて3分間撹拌して消石灰スラリーを調製する。
(3)消石灰スラリーを遠心分離機を用いて固液分離し、上澄み液ろ紙(5A)でろ過する。
(4)得られたろ液検液として、CODMnをJIS−K−0102(1998)に準拠した方法により測定する。

0028

[比較例1]
消化水に珪藻土を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、粉末状消石灰を製造した。得られた粉末状消石灰のBET比表面積、細孔容積及び消石灰接触後の水のCODMnを表1に示す。

0029

[比較例2]
消化水にジエチレングリコールを、その濃度が1.20質量%なるように添加し、珪藻土を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、粉末状消石灰を製造した(生石灰100質量部に対するジエチレングリコールの添加量は1.31質量部)。得られた粉末状消石灰のBET比表面積、細孔容積及び消石灰接触後の水のCODMnを表1に示す。

0030

表1
────────────────────────────────────────
生石灰100質量部に対する添加物量
────────────────── BET消石灰接触後の
ジエチレングリコール珪藻土比表面積細孔容積水のCODMn
(質量部) (質量部) (m2/g) (mL/g)(mgO/L)
────────────────────────────────────────
実施例1 0.23 1.13 40.1 0.25 110
────────────────────────────────────────
比較例1 0.23 0 33.0 0.19 150
比較例2 1.31 0 45.0 0.22 800
────────────────────────────────────────

0031

表1の結果から、ジエチレングリコールと珪藻土とを本発明の範囲にて添加した消化水を用いて製造した粉末状消石灰(実施例1)は、ジエチレングリコールのみを同量添加した消化水を用いて製造した粉末状消石灰(比較例1)と比べて、BET比表面積が約20%向上し、かつ消石灰接触後の水のCODMnが約30%減少することが分かる。また、消化水へのジエチレングリコールの添加量を多くすることによって、生成する粉末状消石灰のBET比表面積は大きくなる(比較例2)が、消石灰接触後の水のCODMnが顕著に高くなることが分かる。

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