(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒子径０．２〜４μｍ、比表面積６０ｍ２／ｇ以上のケイ酸カルシウム水和物粒子と平均粒子径４μｍ以下の水酸化カルシウム粒子とを含み、両粒子成分中の水酸化カルシウム粒子の量が、２０〜６０重量％の範囲内にあることを特徴とする排ガス処理剤。
【請求項２】
スラリー状の形態を有する請求項１に記載の排ガス処理剤。
【請求項３】
乾燥粉体状の形態を有する請求項１に記載の排ガス処理剤。
【請求項４】
請求項２に記載の排ガス処理剤の製造方法であって、ケイ酸カルシウム含有原料と水酸化カルシウム生成原料との合計１００重量部に水１００〜２０００重量部を加え、４０〜１００℃で湿式粉砕下に水和反応を行わせることを特徴とするスラリー状ケイ酸カルシウム−水酸化カルシウム系排ガス処理剤の製造方法。
【請求項５】
請求項３に記載の排ガス処理剤の製造方法であって、ケイ酸カルシウム含有原料と水酸化カルシウム生成原料との合計１００重量部に水１００〜２０００重量部を加え、４０〜１００℃で湿式粉砕下に水和反応を行わせた後、乾燥し、分級することを特徴とする粉体状ケイ酸カルシウム−水酸化カルシウム系排ガス処理剤の製造方法。
【請求項６】
排ガス処理方法であって、請求項１に記載の排ガス処理剤を排ガスと接触させる方法。
【請求項７】
排ガスおよびばいじんの処理方法であって、請求項１に記載の排ガス処理剤を排ガスと接触させた後、この排ガスから集塵機で捕集されるばいじんに対し、水を加えて混練し、固化させることを特徴とする排ガスおよびばいじんの処理方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、廃棄物焼却設備に付設された排ガス処理装置などにおいて、排ガス中に含まれる塩化水素ガス(以下「HCl」と略記する)、硫黄酸化物(以下「SOx」と略記する)などの酸性ガスを処理する技術；および排ガスの処理により生成して、集塵機で捕集されるばいじん中の有害重金属を安定的に固定させるための技術に関する。
従来の技術
一般ゴミの焼却設備は、通常、焼却炉、高温排ガスの冷却用熱交換器或いは水噴霧装置、HClなどの酸性ガスの中和を行う消石灰吹き込み装置(排ガス誘導管内への吹き込み)および集塵機から構成されており、さらにSOx、窒素酸化物（以下「NOx」と略記する）、ダイオキシンなどの有害成分除去装置乃至機器が付加されていることもある。さらに、廃棄物の焼却時に発生するばいじんには、粉塵、消石灰とHClなどの酸性ガスとの反応生成物、未反応の消石灰残分、さらには、Pbなどの有害な重金属を含む低沸点化合物、シアン化物などが含まれているので、同時にばいじんの処理も必要である。
現在、有害な重金属、シアン化物などを含有する産業廃棄物を処分する場合には、セメントと混合し、水を加えて混練した後、養生固化して、有害重金属、シアンイオンなどの溶出を防ぎ、安定化する方法が実施されている。しかしながら、このように単にセメントで固化する従来の産業廃棄物の処理方法には、種々の問題点があり、処理生成物を厳重に管理しなければ、二次公害が発生する危険性がある。
例えば、都市ゴミ焼却炉で捕集されるばいじんは、鉛(Pb)、カドミウム(Cd)、水銀(Hg)、クロム(Cr)、銅(Cu)などの有害な重金属を含んでいる。この様なばいじんは、現在は、主灰と混ぜて埋め立てられたり、セメントで固化されたりしているが、セメントで固化してもPbなどが溶出する危険性がある。特に、最近では、焼却時に発生するHCl、SOxなどの酸性ガスを捕捉するために、排気経路で消石灰或いは生石灰が吹き込まれている。これらの消石灰或いは生石灰の未反応分は、飛灰中に残存するので、捕集されたばいじんは、pH12以上の高アルカリ性になっている。Pbは、アルカリ性条件下では溶出し易いことがよく知られており、高アルカリ性のばいじん或いはその処理生成物について適切な処理がされていない場合には、Pb溶出という大きな問題を引き起こす。
無処理ばいじんの埋立処理は、法的に規制されているので、ばいじんに対して、Pbなどの溶出防止のために、キレート化剤が添加されている。しかしながら、キレート化剤は高価であり、また、ばいじんの種類によっては、特に高アルカリ性でかつPb含有量が多いばいじんに対しては、大量に（ばいじん重量の5％以上）添加しなければ、Pbの溶出量を規制値(0.3ppm以下)に抑制できない場合があり、操業コストの面で大きな負担になっている。
従って、都市ゴミなどの廃棄物焼却時に発生するHCl、SOxなどの酸性ガスの効率的な捕捉と有害な重金属の安定的固定化とを同時に行うことができる新しい排ガス処理剤および処理方法の完成が、切望されている。
この様な社会的な要請に対応して、例えば、特開平9-108538号公報には、反応性が高いケイ酸カルシウム水和物を排ガス処理装置において使用することによって、集塵機で捕集されるばいじんに含有されるアルカリ性化合物量を低減させ、Pbなどの有害金属の溶出を防止する処理剤が開示されている。
また、特公平7-63581号公報には、酸化カルシウム、二酸化ケイ素および酸化アルミニウムを供給できる物質と硫酸カルシウムを供給できる物質とからなる原料物質を水に分散させた排ガス処理剤が開示されている。
しかしながら、ケイ酸カルシウム水和物を排ガスと接触させて処理する場合には、発生するばいじん中のアルカリ性物質量を低減することはできるものの、酸性ガスの捕捉効率は消石灰に比べて必ずしも良好であるとはいえない。従って、特に酸性ガス濃度が高い排ガスを処理する場合には、中和剤使用量が増加して、結果的にばいじんの発生量が増加する。
発明の課題
従って、本発明は、産業廃棄物、都市ゴミなどの焼却炉で発生する排ガス(以下単に「排ガス」という)の処理および捕集されるばいじんの処理に際して、焼却時に発生する排ガス中のHCl、SOxなどの酸性ガスを効率的に捕捉するとともに、ばいじん中の有害な重金属を安定して固定化しうる排ガスおよびばいじんの新規な処理技術を提供することを主な目的とする。
発明の詳細な説明
本発明者は、上記の様な技術の現状に留意しつつ、研究を進めた結果、平均粒径と比表面積とを制御したケイ酸カルシウム水和物粒子を主成分とする材料が、排ガス中の酸性ガスを効率的に捕集するとともに、ばいじんの発生量を増大させることなく、ばいじん中の重金属を安定的に固定化しうることを見出した。
すなわち、本発明は、下記の排ガス処理剤およびその製造方法ならびに排ガスとばいじんの処理方法を提供する。
１．平均粒子径0.2〜4μm、比表面積60m2/g以上のケイ酸カルシウム水和物粒子と平均粒子径4μm以下の水酸化カルシウム粒子とを含み、両粒子成分中の水酸化カルシウム粒子の量が、20〜60重量％の範囲内にあることを特徴とする排ガス処理剤。
２．スラリー状の形態を有する請求項１に記載の排ガス処理剤。
３．乾燥紛体状の形態を有する請求項１に記載の排ガス処理剤。
４．ケイ酸カルシウム含有原料と水酸化カルシウム生成原料との合計100重量部に水100〜2000重量部を加え、40〜100℃で湿式粉砕下に水和反応を行わせることを特徴とするスラリー状ケイ酸カルシウム-水酸化カルシウム系排ガス処理剤の製造方法。
５．ケイ酸カルシウム含有原料と水酸化カルシウム生成原料との合計100重量部に水100〜2000重量部を加え、40〜100℃で湿式粉砕下に水和反応を行わせた後、乾燥し、分級することを特徴とする紛体状ケイ酸カルシウム-水酸化カルシウム系排ガス処理剤の製造方法。
６．排ガス処理方法であって、請求項１に記載の排ガス処理剤を排ガスと接触させる方法。
７．排ガスおよびばいじんの処理方法であって、請求項１に記載の排ガス処理剤を排ガスと接触させた後、この排ガスから集塵機で捕集されるばいじんに対し、水を加えて混練し、固化させることを特徴とする排ガスおよびばいじんの処理方法。
従来から多用されている消石灰(水酸化カルシウム)粉末からなる排ガス中和剤においては、その排ガス処理能力は、排ガスとの接触面積を大きくすることによって増大する。接触面積を大きくする主な方策として、消石灰粉末を微粉砕して、その比表面積を増大させることがあげられる。
例えば、特開平9-103640号公報および特開平9-110425号公報は、乾式粉砕された酸化カルシウムと水およびアルコールの混合液を消化機で反応させ、得られた消化反応生成物を熟成機で熟成させ、水およびアルコールを気化させ、除去することにより、水酸化カルシウムを製造する方法を開示している。しかしながら、結晶質である消石灰を粉砕によって微粉化することにより、排ガスとの接触面積を高めることには、限界がある。
また、ケイ酸カルシウム水和物粉末を排ガス中和剤として利用する場合は、比表面積が大きいので、酸性ガスとの反応性は改善されるものの、消石灰に比べてアルカリ物質量が少ないため、消石灰微粉末からなる中和剤に比べて、その反応性は大幅に向上しているとはいえない。
特に、本発明の対象である排ガスの処理においては、排ガスとの接触時間が数秒から数十秒と著しく短いので、粒径が大きい場合には、ケイ酸カルシウム水和物粒子の高比表面積という特性が十分に利用できない。すなわち、ケイ酸カルシウム水和物粒子の空隙が非常に小さいので、反応時間が短いと、酸性ガスが粒子内部まで拡散できず、粒子表面のみでの反応で終わってしまう。
これに対して、本発明による排ガス処理剤は、平均粒子径が0.2〜4μm、比表面積値が60ｍ2/g以上の高比表面積のケイ酸カルシウム水和物微粒子を含むので、短時間で反応が内部まで進行することができ、反応性が著しく高められる。さらに、本発明による排ガス処理剤は、この様なケイ酸カルシウム水和物微粒子とともに、特定量の水酸化カルシウム微粒子(平均粒径4μm以下；両成分合計重量の20〜60重量％)を含有しており、アルカリ存在量が大きいので、単位重量当たりの酸性処理ガス量が増大する。水酸化カルシウム粒子の粒径が大きい場合には、酸性ガスの中和性能は低下して、未反応状態の粒子が残留するので、重金属の流出を抑制できなくなるおそれがある。本発明においては、後述の記載から明らかな通り、ケイ酸カルシウム水和物微粒子と水酸化カルシウム微粒子とを同時に析出させるので、高分散した或いは微粒子状のケイ酸カルシウム水和物に付着した消石灰微粒子が形成される。
本発明排ガス処理剤中のケイ酸カルシウム水和物粒子は、平均粒子径が0.2〜4μm程度(より好ましくは0.2〜3μm程度)、比表面積値が60m2/g以上（より好ましくは70m2/g以上）である。平均粒子径が大きすぎる場合あるいは比表面積が小さすぎる場合には、HClの捕捉能力が十分に発揮されない。平均粒子径が小さすぎる場合には、性能的には問題はないが、製造コストが高くなり、かつ取り扱いが困難となるので、実用上不利となる。
なお、本発明において、ケイ酸カルシウム水和物粒子および水酸化カルシウム粒子に関して、「平均粒子径」とは、後述する湿式粉砕下で行う水和反応終了直後のスラリー中粒子の「平均粒子径」を意味する。また、このスラリーを乾燥して、紛体状粒子を形成させる場合には、一次粒子の凝集により二次粒子が形成されるので、二次粒子を解砕し、分級して得られる「粒径制御後の粒子の平均粒子径」を意味する。
ケイ酸カルシウム水和物粒子の比表面積は、平均粒子径が同一である限り、スラリー中粒子と粒径制御粒子とはほぼ同一の値を示すものと推測される。
また、本発明排ガス処理剤中の水酸化カルシウム粒子は、平均粒子径が4μm以下であることが好ましく、0.2〜3μm程度であることがより好ましい。平均粒子径が大きすぎる場合には、酸性ガスの中和性能が低下して、ばいじん固化物からのPbなどの重金属の流出を十分に抑制できなくなる。
本発明排ガス処理剤においては、ケイ酸カルシウム水和物微粒子と水酸化カルシウム微粒子との合計100重量部当たり、水酸化カルシウム微粒子の含有量を通常20〜60重量部程度(より好ましくは20〜50重量部程度)とする。水酸化カルシウム微粒子の含有量は、排ガス中の酸性ガス濃度および排出されるばいじん中の重金属濃度に応じて、上記の範囲から選択される。すなわち、排ガス中の酸性ガス濃度が高い場合には、水酸化カルシウム微粒子の割合を高くするのに対し、ばいじん中の重金属濃度が高い場合には、ケイ酸カルシウム水和物微粒子の割合を高くする。
本発明による排ガス処理剤の製造方法は、ケイ酸カルシウム原材料と水酸化カルシウム原材料とを含む原料100重量部に対し、水100〜2000重量部程度(より好ましくは100〜1000重量部程度)を加えて、粉砕機に投入し、湿式粉砕と水和反応とを同時に行うことを特徴とする。
ケイ酸カルシウム原材料と水酸化カルシウム原材料との配合割合は、排ガス処理剤における所望のケイ酸カルシウム水和物微粒子／水酸化カルシウム水和物微粒子の割合に応じて、定めればよい。
ケイ酸カルシウム原材料としては、各種のセメント、高炉水砕フラグ、スラグセメントなどが例示される。これら材料には、副成分として、通常硫酸カルシウム、アルミン酸カルシウムなどのカルシウム化合物が含まれており、これらも水和反応に関与するが、問題は生じない。排ガス処理剤中の水酸化カルシウム水和物微粒子量が少なくても良い場合には、これらのセメント類自体が、ケイ酸カルシウム源と水酸化カルシウム源となりうる。本明細書において、「ケイ酸カルシウム含有原料と水酸化カルシウム生成原料」という場合には、セメントのみを原料とする場合を包含する。
水酸化カルシウム源材料としては、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、ドロマイトプラスターなどが例示される。ドロマイトプラスターには、カルシウム化合物以外に、通常水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウムなどのマグネシウム化合物が含まれているが、特に問題は生じない。
原材料の湿式粉砕と水和反応は、通常温度40〜100℃程度(より好ましくは、50〜80℃程度)で所定の要件(平均粒子径、比表面積など)を充足する粒子が形成されるまで行えば良い。
排ガス処理剤の製造に際し、原材料に対する水の使用割合に応じて、生成した固形分(ケイ酸カルシウム水和物微粒子＋水酸化カルシウム水和物微粒子)の濃度と流動性とが異なる形態で、スラリーが得られる。得られたスラリーは、そのままの形態で排ガス処理剤として、使用することができる。
あるいは、得られたスラリーを80℃程度以上(より好ましくは100〜200℃程度)で乾燥し、必要ならば解砕した後、所定の粒径に分級することにより、紛体状の排ガス処理剤を得ることができる。
本発明による排ガスおよびばいじんの処理に際しては、廃棄物焼却設備に付属する処理装置において、排ガスに対し本発明による排ガス処理剤を吹き込んだ後、集塵機を用いて排ガスからばいじんを捕集する。次いで、ばいじんに水および必要に応じて有害金属安定化乃至固定化剤を添加し、攪拌混合し、固化させる。
排ガス処理剤をスラリー状で使用する場合にも、排ガスとの接触により、スラリー中の水分が蒸発するので、紛体状の排ガス処理剤を使用する場合と同様の形態のばいじんが形成される。
必要に応じて使用される有害金属安定化乃至固定化剤としては、公知の材料が使用できる。より具体的には、例えば、中和剤(水酸化アルミニウム、リン酸、硫酸アルミニウムなど)、無機吸着剤(シリカゲル、アルミナゲルなど)、キレート化剤(ジメチルジチオカルバミン酸塩など)、水ガラス、リン酸塩、およびPbなどの有害金属化合物と反応して、難溶性あるいは不溶性の化合物を生成する化合物(硫化物、リン酸塩など)から選択される１種または２種以上が例示される。
本発明による排ガス処理剤は、その製造方法に由来して、以下の様な特異な作用を発揮する。
ケイ酸カルシウム源材料として、多量にかつ安価に入手できるセメントを使用する場合を代表例として説明する。セメントの水和反応は、セメント粒子と水が接触した時点から始まり、セメント粒子表面に水和生成物の膜が次第に形成されていく。セメントの水和反応は、セメント粒子表面に生成した水和物の隙間を通り抜けていく水の速度が速い程、またセメント粒子から溶出するカルシウムなどのイオンの水和膜拡散速度が速い程、速やかに進行する。すなわち、セメント粒子表面に形成された水和物の膜の厚さが、水和反応の律速因子となっている。したがって、セメントを水で練って硬化体にしたり、またはセメントスラリーを攪拌したり或いはバブリングしたりすることによって固結を防止したり、或いは反応を促進するために反応温度を高めても、セメントの水和速度を飛躍的に高めることはできず、セメントを完全に水和させるためには、多大な時間を要する。
また、セメント中のケイ酸カルシウムと添加された水酸化カルシウム源材料とは、水和によって、それぞれケイ酸カルシウム水和物と水酸化カルシウム結晶とを析出させる。この際、水和反応と同時に粉砕操作を行う場合には、粉砕用媒体(粉砕ボールなど)と被粉砕物(水和反応生成物)間の衝撃および摩擦により、水和反応生成物の結晶成長が抑えられるので、結果的に非常に微細なケイ酸カルシウム水和物粒子および水酸化カルシウム水和物粒子が形成される。
この様な微細な水和物粒子は、水と接触することによってカルシウムイオンの溶解が起きるセメントなどの原材料を湿式粉砕しつつ、同時に水和させるという本発明方法により、はじめて形成される。すなわち、本発明方法において形成される水和物微粒子は、単にケイ酸カルシウムおよび水酸化カルシウムのバルクを粉砕したり、原材料と水の反応によって得られる一般的な粉末状の水和物粒子(通常5μm以上)に比べても、著しく微細でかつ高い比表面積を有する。
即ち、本発明においては、原材料の水和反応の進行と同時に粉砕操作を行うことにより、原材料、特にセメント粒子表面に形成されて、水和反応の律速因子となる水和物の膜を破壊し、取り除くとともに、水和物結晶の成長を抑えることができるので、ケイ酸カルシウム水和物の微粉末と微細な水酸化カルシウム粒子とが形成される。
発明の効果
本発明によれば、以下の様な顕著な効果が達成される。
(a)一般的な原材料を使用し、原材料の水和反応と粉砕操作とを同時に行うので、排ガス処理剤の製造時間を短縮することができ、その製造コストを低減することができる。
(b)粉砕下に得られるケイ酸カルシウム水和物と水酸化カルシウム水和物の粒子は小さく、かつ比表面積が大きいので、酸性ガスとの反応性に優れている。特に、水酸化カルシウム水和物は、大きな結晶を形成しやすいが、本発明による排ガス処理剤中の水酸化カルシウムは、結晶が殆ど成長しないので、微細である。
(c)本発明による排ガス処理剤は、高アルカリ性物質を含んでおり、上記の様に反応性が高いので、HClなどの酸性ガスとの反応が効率よく行われる。従って、反応終了後には、低アルカリ化しているので、ばいじん固化物からのPbなどの溶出が、著しく抑制される。
(d)反応前後のケイ酸カルシウム水和物粒子は、比表面積が大きいので、有害重金属の捕捉効果が大きく、その溶出を抑制する。
(e)捕集ばいじんのセメント固化強度が大きいので、最終的な固化廃棄物の容積を大幅に低減することができる。
(f)ポルトランドセメント、或いはそのクリンカをケイ酸カルシウム原料として使用する場合には、安価で、品質の安定した排ガス処理剤を大量に得ることができる。
(g)以上の結果として、本発明排ガス処理剤を使用する場合には、各種廃棄物焼却設備からの排ガス処理を行うに際し、ばいじん発生量を減少させつつ酸性ガスを効率的に捕捉し、しかも有害な重金属を安定的に固定化することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、実施例および比較例による排ガス処理剤において、水酸化カルシウム粒子の含有量とHCl捕捉量との関係を示すグラフである。
図２は、実施例および比較例による排ガス処理剤において、水酸化カルシウム粒子の含有量とPb固定能(固化体からのPb溶出量で示す)との関係を示すグラフである。
実施例
以下に実施例および比較例を示し、本発明の特徴とするところをより一層明らかにする。
実施例１
普通ポルトランドセメントと70℃の温水を固液比1：6で粉砕機(振動ミル、以下「粉砕機」とあるのは、「振動ミル」を意味する)に投入し、2時間粉砕しながら水和反応させた後、得られたスラリーを150℃で24時間乾燥し、解砕して、本発明による排ガス処理剤−１を得た。
本実施例１で得られたガス処理剤および以下の実施例および比較例で得られたガス処理剤の平均粒子径、比表面積および水酸化カルシウム含有量を下記表１に示す。
実施例２
普通ポルトランドセメントと酸化カルシウムとの7：3(重量比)混合物と70℃の温水とを固液比1：6で粉砕機に投入し、2時間粉砕しながら水和させ、得られたスラリーを150℃で24時間乾燥した後、解砕して、本発明による排ガス処理剤−２を得た。
比較例１
普通ポルトランドセメントと70℃の温水を固液比1：6で高速攪拌ミキサーにより混練し、70℃で3日間養生した後、粉砕し、乾燥して、セメント水和物粒子を得た。これを後記試験例においてガス処理剤として使用した。
比較例２
普通ポルトランドセメントと70℃の温水を1：6の固液比で反応容器にとり、70℃に保持しながら24時間攪拌機で攪拌し、得られたスラリーを150℃で24時間乾燥した後、解砕して、セメント水和物を得た。これを後記試験例においてガス処理剤として使用した。
比較例３
高温高圧において水熱合成されたケイ酸カルシウム水和物を粉砕機で粉砕し、ケイ酸カルシウム水和物粉末を得た。これを後記試験例においてガス処理剤として使用した。
比較例４
普通ポルトランドセメントと30℃の温水とを固液比1：6で粉砕機に投入し、2時間粉砕しながら水和反応させた後、得られたスラリーを150℃で24時間乾燥し、次いで解砕して、セメント水和物を得た。これを後記試験例においてガス処理剤として使用した。
比較例５
普通ポルトランドセメントと70℃の温水とを固液比1：6で粉砕機に投入し、40分間粉砕しながら水和反応させた後、得られたスラリーを150℃で24時間乾燥し、次いで解砕して、セメント水和物を得た。これを後記試験例においてガス処理剤として使用した。
比較例６
普通ポルトランドセメントと酸化カルシウムとの3：7(重量比)混合物と70℃の温水とを固液比1：6で粉砕機に投入し、2時間粉砕しながら水和させ、得られたスラリーを150℃で24時間乾燥した後、解砕して、水和物を得た。これを後記試験例においてガス処理剤として使用した。
比較例７
普通ポルトランドセメントと酸化カルシウムとの4：6(重量比)混合物と70℃の温水とを固液比1：6で粉砕機に投入し、2時間粉砕しながら水和させ、得られたスラリーを150℃で24時間乾燥した後、解砕して、水和物を得た。これを後記試験例においてガス処理剤として使用した。
比較例８
フライアッシュと70℃の温水とを固液比1：6で粉砕機に投入し、2時間粉砕しながら水和させ、得られたスラリーを150℃で24時間乾燥した後、解砕して、水和物を得た。これを後記試験例においてガス処理剤として使用した。
比較例９
特号消石灰を後記試験例においてガス処理剤として使用した。
0003702385.tif 000002
表１に示す結果から、本発明による排ガス処理剤−１および排ガス処理剤−２は、平均粒子径が小さく、かつ比表面積が著しく大きいことが明らかである。
試験例１
本発明による排ガス処理剤−１および排ガス処理剤−２ならびに比較例１〜９による排ガス処理剤をそれぞれ100mg使用して、HCl含有ガスの処理を行った。
すなわち、電気炉により300℃に加熱保持され、0.1％HClを含むガスを10リットル/分の流量で流通させている模擬煙道内に各排ガス処理剤100mgを吹き込み、10秒後のHCl残存濃度を測定して、HClガス捕捉量を測定するとともに、測定終了後に回収した紛体を水に分散させて、そのpHを測定した。結果を表２に示す。
0003702385.tif 000003
本発明による排ガス処理剤−１および排ガス処理剤−２は、HCl捕捉能力が高く、反応10秒後の水分散液のpH値も低い。
これに対し、比較例１〜３による排ガス処理剤は、平均粒子径が大きく、かつ比表面積値が低いので、HClの捕捉能力が低い。
比較例４による排ガス処理剤は、平均粒子径は小さいものの、比表面積値が低いので、やはりHClの捕捉能力が低い。
逆に、比較例５による排ガス処理剤は、比表面積値は比較的高いものに、平均粒子径が大きいので、HClの捕捉能力が低い。
比較例６および７による排ガス処理剤は、平均粒子径が小さく、かつ比表面積値が高いので、HClの捕捉能力および中和性能に優れている。しかしながら、後述の通り（表３および５参照）、水酸化カルシウム粒子の含有量が多いので、重金属固定化能と固化体強度に劣る。
比較例８による排ガス処理剤は、水酸化カルシウム粒子の含有量が少ないので、HClの捕捉能力が低い。
比較例９による排ガス処理剤は、水酸化カルシウム粒子の含有量が著しく多いので、HClの捕捉能力には優れているものの、後述の通り（表３および５参照）、水酸化カルシウム粒子の含有量が多いので、重金属固定化能と固化体強度に劣る。
試験例２
本発明による排ガス処理剤−１および排ガス処理剤−２ならびに比較例１〜９による排ガス処理剤のそれぞれ270gに対し、ゴミ焼却場から採取した中性飛灰100gとセメント40gとをあらかじめ混合した後、水210gを加えて混練し、成形して、供試体(直径50mm×長さ100mm)を作製し、28日後の供試体の強度を測定するとともに、７日後の供試体について環境庁告示１３号に定められたPb溶出試験を行った。結果を表３に示す。
0003702385.tif 000004
本発明による排ガス処理剤−１および排ガス処理剤−２を配合した供試体からのPb溶出量は、公知の処理剤である消石灰の1/10以下となり、溶出基準の0.3ppmを下回っている。
また、本発明による排ガス処理剤−１および排ガス処理剤−２を配合した供試体は、強度においても優れている。
試験例３
実焼却炉において、本発明による排ガス処理剤−１と比較例９による排ガス処理剤をそれぞれ煙道に吹き込み、回収されたばいじん100gを水30gで混練し、環境庁告示第１３号に定められたPb溶出試験を行った。結果を表４に示す。
使用した焼却炉は、焼却量が20t/日のストーカー炉、排ガス処理方式は乾式・電気集塵機方式で、煙道へのガス処理剤の吹き込み量は、10.2kg/hrとした。
0003702385.tif 000005
表４に示す結果から明らかな様に、実焼却炉においても、本発明の排ガス処理剤を吹き込むことにより回収されたばいじん固化体からのPb溶出量は、比較例９による排ガス処理剤を使用した場合の1/10以下に低減されている。
試験例１〜３の結果についての考察（１）
上記表２および３に示す結果を総括して、中和性能、重金属固定化能および固化体強度として評価すると、表５に示す通りである。
0003702385.tif 000006
なお、表５における各性能の評価基準は、以下の通りである。
(1)中和性能
○…10-4mol/g超
△…5×10-5〜10-4mol/g
×…5×10-5mol/g未満
(2)重金属固定化能
○…0.3mg/l未満(Pb溶出基準値未満)
△…0.3〜1.0mg/l
×…1.0mg/l超
(3)固化体強度
○…10kgf/cm2超
△…5〜10kgf/cm2
×…5kgf/cm2未満
表５に示す結果からも明らかな通り、本発明による排ガス処理剤は、中和性能、重金属固定化能および固化体強度の全てを具備している。
試験例１〜３の結果についての考察（２）
実施例１、２および比較例６、７、８による排ガス処理剤は、平均粒子径と比表面積において、本発明の要件を充足している。そこで、これらの排ガス処理剤において、水酸化カルシウム粒子の含有量とHCl捕捉量およびPb固定能(固化体からのPb溶出量で示す)との関係をグラフ化して、図１および図２に示す。
図１および図２に示す結果は、高度のHCl捕捉率とPb固定化能を達成するためには、排ガス処理剤中の水酸化カルシウム粒子含有量が20〜60重量％の範囲内にあることが必須であることを示している。
【図１】
0003702385.tif 000007
【図２】
0003702385.tif 000008