(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫安、バナジウム化合物、及びニッケル化合物を含むオリマルジョン灰の処理法において、上記オリマルジョン灰を、上記バナジウム化合物及びニッケル化合物が熱分解しないように400〜410℃で加熱し、硫安分のみを熱分解させてガスとして回収すると共に、バナジウム成分及びニッケル成分は灰中に残留させることを特徴とするオリマルジョン灰の処理法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オリマルジョンを燃焼させたときに生成するオリマルジョン灰の処理方法に係り、特にオリマルジョン灰から硫安のみを除去するためのオリマルジョン灰の処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
南米、ベネズエラ、オリノコ川流域に多量に埋蔵するオリノコタールは、従来の石油の規制に縛られない安価な新規燃料として、その利用が種々検討されているが、特に水エマルジョン燃料（一般にオリマルジョンと称される）として直接燃料に用いる方法が注目されている。
【０００３】
オリマルジョンは硫黄（Ｓ）分が高く、燃焼時の三酸化硫黄（ＳＯ3 ）転換率も高いため、燃焼すると、燃焼ガス中の無水硫酸による煙道の腐蝕及びアシッドスマッド（酸汚れ）を発生してしまう。従って、この腐蝕防止のために熱分解炉中へのアンモニア（ＮＨ3 ）注入量も多く要することとなり、その結果、集塵装置より排出される捕集煤（オリマルジョン灰と称す）量が従来の重油焚きプラントに比べ多くなる。更に、オリマルジョン灰の物性が石炭焚きや重油焚きの場合と異なり、吸湿性及び噴流性を持つため、その取り扱いが極めて困難となる特性を有している。
【０００４】
また、オリマルジョンは、バナジウム（Ｖ）、ニッケル（Ｎｉ）も多量に含むため、その燃焼灰であるところのオリマルジョン灰も、Ｖ、Ｎｉ及び硫酸アンモニウム（硫安、（ＮＨ4 ）2 ＳＯ4 ）等を多量に含み、産業廃棄物としての処分及び環境対策上アンモニア分除去などの対策が必要となる。
【０００５】
従って、オリマルジョン焚き大容量火力発電所の実働化に当たっては、多量に発生するオリマルジョン灰の安定処理法の確立が不可欠となる。
【０００６】
従来、オリマルジョン灰の処理方法としては、湿式法が用いられており、以下の工程で処理が行われていた。
【０００７】
先ず、オリマルジョン灰を水または酸水溶液中で攪拌する溶解工程で、可溶性塩と金属を溶かし出す。次いで空気酸化及び加熱することにより、Ｖを溶解させた後、カーボンを分離したろ液は冷却され、バナジウム化合物を晶析分離する。分離後の液には石灰が注入され、アンモニアガスと石膏が生成する。この液はストリッパーにかけられ、ＮＨ3 と石膏スラリーに分離される。次いで石膏を分離し、最後にスラッジと水に分離した後、水はリサイクルされる。晶析分離されたバナジウム化合物はレアメタル資源として利用され、石膏は建材などに利用される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の処理方法では、オリマルジョン灰の約６０％以上を占める硫安までも含めて溶解させるため、溶液処理は大きな装置が必要であった。
【０００９】
そこで本発明の目的は、上記課題を解決するために、オリマルジョン灰の成分の約６０％以上を占める硫安分を先に除去し、後の工程の負荷を軽減できるオリマルジョン灰の処理方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、硫安、バナジウム化合物、及びニッケル化合物を含むオリマルジョン灰の処理法において、上記オリマルジョン灰を、上記バナジウム化合物及びニッケル化合物が熱分解しないように400〜410℃で加熱し、硫安分のみを熱分解させてガスとして回収すると共に、バナジウム成分及びニッケル成分は灰中に残留させる処理方法である。
【００１２】
上記構成によれば、生成したオリマルジョン灰を、硫安熱分解炉中、４００〜４１０℃で加熱し、熱分解を行うことによって、硫安分のみが分離される。硫安分を除去したオリマルジョン灰を酸水溶液に溶解させることで、金属成分（バナジウム成分及びニッケル成分）のみを回収することができ、その回収処理が容易になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１４】
主要成分を確認して、検討の対象とすべき微量成分を把握すると共に、熱分解特性を解析するために各成分の定量分析を行った。
【００１５】
表１に、試験に供したオリマルジョン灰の化学組成を示す。
【００１６】
【表１】
0003725940.tif 000002
【００１７】
分析項目２５項目のうち、主成分は硫安であり、ＮＨ4 + とＳＯ4 2-のトータルが８３．４％に達していることが確認された。次いで、有価物のＶ及び添加物のマグネシウム（Ｍｇ）成分の含有量が高い。また、Ｎｉも含有量が高いといえる。
【００１８】
図１は、本発明のオリマルジョン灰の処理法の概略工程図を示し、図２は、その詳細を示したものである。
【００１９】
図１の熱分解工程１２において、オリマルジョン灰１０は、収納タンク１１より、分解炉内温度が４００〜５００℃、特に４００〜４１０℃に保たれた硫安熱分解炉１３に投入される。そして、オリマルジョン灰１０中の硫安分のみがガス化されて、硫安分は硫安回収工程１５で回収される。更に、アンモニア・石膏回収工程１６で濃アンモニア水１７と石膏とに分離されて回収される。
【００２０】
一方、熱分解工程１２で残った残留物からは、Ｎｉ・Ｖ回収工程１４でＮｉ、Ｖの回収が行われる。
【００２１】
図２に示すように、硫安熱分解炉１３の一方からオリマルジョン灰１０が略連続的に投入され、他方からキャリアガスがライン１３ａから導入され、生成したオリマルジョン灰１０中の硫安が熱分解されて、キャリアガスと共にライン１３ｂを介して硫安回収装置３０に供給される。また、残留物は硫安熱分解炉１３内を通ってライン１３ｃより、Ｎｉ・Ｖ回収工程１４に移送される。
【００２２】
硫安回収工程１５において、硫安回収は、硫安回収装置３０によって行われる。この硫安の回収は、例えば、キャリアガスと共にガス化した硫安分を硫安回収装置３０に導入し、そこで硫安３１を含む水と接触させることで冷却回収する。硫安回収工程１５で回収された硫安３１は、アンモニア・石膏回収工程１６で水酸化カルシウム（石灰、Ｃａ（ＯＨ）2 ）３３が加えられてスラリーとされ、石膏化３２される。その後、固−液分離器３４でスラリーが、アンモニア水３６と石膏３５とに分離されて回収される。
【００２３】
一方、熱分解工程１２で残った残留物には、酸２６と工業用水２７が加えられて酸溶解１７される。更に錯イオン形成剤を含む有機溶剤を加え、これをミキサーセトラー型の連続抽出装置１８で連続抽出分離される。この時有機相に分配したＶを、硫酸水溶液等の逆抽出剤を用いて逆抽出１９し、バナジウム水溶液２０と水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）2 ）２１、及び、Ｎｉ分離２２を経てニッケル水溶液２５とに分離する。
【００２４】
図３はオリマルジョン灰、図４は硫安をサンプルとした示差熱重量分析結果及び示差熱分析結果でありを示し、それぞれのサンプル（オリマルジョン灰：１２．１ｍｇ、硫安：１６．７ｍｇ）を、常温から昇温速度１０．０ｄｅｇ／ｍｉｎで８００℃まで昇温した時の、示差熱重量データ及び示差熱データを示したものである。
【００２５】
図３、図４に示す通り、オリマルジョン灰は４００℃強（図３では407.5℃、図４では410.0℃）で熱分解することが分かる。従って、熱分解の温度範囲を４００〜５００℃、特に４００〜４１０℃とした。上限を５００℃と限定したのは、加熱によりバナジウム化合物やニッケル化合物が溶解、熱分解しないように考慮したためである。上記温度範囲で熱分解されたガスを再析出させた生成物に、Ｖ、Ｎｉは殆ど含まれておらず、当初懸念された重金属の溶融混入は起こらないことが確認された。
【００２６】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、オリマルジョン灰を４００〜４１０℃の温度範囲で熱分解処理することによって、先ず硫安分のみを除去できるので、以後の金属回収工程で、溶解させる物質の量を格段に減少させることができる。このことは、溶液処理工程が小規模の設備で行えることを意味する。
【００２７】
以上のことにより、処理プロセスの経済性を飛躍的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す全体の概略図である。
【図２】図１の詳細図である。
【図３】本発明に用いるオリマルジョン灰の示差熱重量分析と示差熱分析のグラフを示す図である。
【図４】図３のオリマルジョン灰と比較するための硫安の示差熱重量分析と示差熱分析のグラフを示す図である。
【符号の説明】
１０  オリマルジョン灰
１１  収納タンク
１２  熱分解工程
１３  硫安熱分解炉
１４  Ｎｉ・Ｖ回収工程
１５  硫安回収工程
１６  アンモニア・石膏回収工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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