(57)【要約】  平均長さが５〜２００μｍの範囲で、平均太さが０．２〜１．０μｍの範囲にある繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子と、該繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子より平均長さが短い繊維状ゾノトライト粒子とを質量比で９５：５〜７０：３０の範囲にて含む凝集粒子から構成された、嵩密度が０．５〜１．０ｇ／ｃｍ3の範囲にあり、平均圧壊強度が７００〜９００ｇの範囲にある、含水率が３質量％以下の塩基性硫酸マグネシウム粒状物。この粒状物は、繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子と繊維状ゾノトライト粒子とを上記の範囲で含む含水率が４０〜６０質量％の範囲にある含水凝集粒子から構成された含水粒状組成物を、含水率が３質量％以下となるまで３６時間以上の時間をかけて乾燥することによって製造することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均長さが５〜２００μｍの範囲で、平均太さが０．２〜１．０μｍの範囲にある繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子と、該繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子より平均長さが短い繊維状ゾノトライト粒子とを質量比で９５：５〜７０：３０の範囲にて含む凝集粒子から構成された、嵩密度が０．５〜１．０ｇ／ｃｍ3の範囲にあり、平均圧壊強度が７００〜９００ｇの範囲にある、含水率が３質量％以下の塩基性硫酸マグネシウム粒状物。
【請求項２】
平均粒子径が０．５〜３０ｍｍの範囲にある請求項１に記載の塩基性硫酸マグネシウム粒状物。
【請求項３】
繊維状ゾノトライト粒子が、平均長さが１．０〜４．０μｍの範囲で、平均太さが０．０５〜０．４μｍの範囲にある請求項１もしくは２に記載の塩基性硫酸マグネシウム粒状物。
【請求項４】
平均長さが５〜２００μｍの範囲で、平均太さが０．２〜１．０μｍの範囲にある繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子と、該繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子より平均長さが短い繊維状ゾノトライト粒子とを質量比で９５：５〜７０：３０の範囲にて含む、含水率が４０〜６０質量％の範囲にある含水凝集粒子から構成された含水粒状組成物を、含水率が３質量％以下となるまで３６時間以上の時間をかけて乾燥することからなる請求項１に記載の塩基性硫酸マグネシウム粒状物の製造方法。
【請求項５】
含水率が３質量％以下となるまでの乾燥時間が３６〜１００時間の範囲にある請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
請求項１もしくは２に記載の塩基性硫酸マグネシウム粒状物を含む排水処理材。
【請求項７】
請求項１もしくは２に記載の塩基性硫酸マグネシウム粒状物がカラムに充填されてなる排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に排水処理材として有利に用いることができる塩基性硫酸マグネシウム粒状物及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
塩基性硫酸マグネシウム［ＭｇＳＯ4・５Ｍｇ（ＯＨ）2・３Ｈ2Ｏ］の用途の一つとして、排水処理材がある。塩基性硫酸マグネシウムを排水処理材として利用することが開示されている文献としては、次に述べる文献がある。【０００３】
特許文献１には、排水中の微粒子や油を、複数本の繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子からなる凝集粒子から構成された塩基性硫酸マグネシウム粒状物を利用して除去する方法が開示されている。この特許文献１には、微粒子や油を含む排水を塩基性硫酸マグネシウム粒状物に接触させることにより、排水中の微粒子と油をそれぞれ凝集させ、微粒子の凝集をフィルターでろ別し、油の凝集物を浮上分離する方法が記載されている。【０００４】
特許文献２には、複数本の繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子を、ゾノトライトやセピオライトなどの繊維状無機化合物又はフィブリル化したポリテトラフルオロエチレンで結合した凝集粒子から構成された塩基性硫酸マグネシウム粒状物が開示されている。この塩基性硫酸マグネシウム粒状物は、結合材を用いないで製造した塩基性硫酸マグネシウム粒状物と比べて流水中での形状安定性が高いため排水処理材として有用であるとされている。なお、特許文献２には、塩基性硫酸マグネシウムにはシリカや鉛を吸着除去する効果があることが記載されている。【０００５】
また、特許文献３には、脱硫装置から排出される排水中のフッ素を除去する方法として、脱硫装置の吸着剤に水酸化マグネシウムを用い、その脱硫装置から排出される排水に水酸化ナトリウムを加えることにより、フッ素を吸着した塩基性硫酸マグネシウム及び水酸化マグネシウムを生成させる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２２６０１７号公報
【特許文献２】特開２００５−２３１９２７号公報
【特許文献３】特開２００３−４７９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子からなる粒状物は、排水中の微粒子や油を凝集させる効果、及び重金属やフッ素を吸着除去する効果を有することから排水処理材として有用な材料である。排水処理材として使用する塩基性硫酸マグネシウム粒状物は、その粒状物を構成する個々の凝集粒子の内部に水が浸入し易いように、凝集粒子の内部に空隙が形成されていること、すなわち嵩密度が低いこと、そして水流中にて崩壊して、繊維状粒子が流出しないように水中の形状安定性が高いこと、すなわち強度が高いことが好ましい。しかしながら、本発明者の検討によると、従来の塩基性硫酸マグネシウム粒状物は、排水処理材として利用するには強度が必ずしも充分ではなく、さらなる強度の向上が望まれる。
従って、本発明は、嵩密度が低くかつ強度が高い塩基性硫酸マグネシウム粒状物及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、平均長さが５〜２００μｍの範囲で、平均太さが０．２〜１．０μｍの範囲にある繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子と、該繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子より平均長さが短い繊維状ゾノトライト粒子とを質量比で９５：５〜７０：３０の範囲にて含む、含水率が４０〜６０質量％の範囲にある含水凝集粒子から構成された含水粒状組成物を、含水率が３質量％以下となるまで３６時間以上、特に３６〜１００時間の時間をかけて乾燥することによって、嵩密度が０．５〜１．０ｇ／ｃｍ3の範囲と比較的低く、平均圧壊強度が７００〜９００ｇの範囲と比較的高い粒状物を得ることが可能となることを見出して、本発明を完成した。【０００９】
従って、本発明は、平均長さが５〜２００μｍの範囲で、平均太さが０．２〜１．０μｍの範囲にある繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子と、該繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子より平均長さが短い繊維状ゾノトライト粒子とを質量比で９５：５〜７０：３０の範囲にて含む凝集粒子から構成された、嵩密度が０．５〜１．０ｇ／ｃｍ3の範囲にあり、平均圧壊強度が７００〜９００ｇの範囲にある、含水率が３質量％以下の塩基性硫酸マグネシウム粒状物にある。【００１０】
本発明の塩基性硫酸マグネシウム粒状物の好ましい態様は次の通りである。
（１）平均粒子径が０．５〜３０ｍｍの範囲にある。
（２）繊維状ゾノトライト粒子が、平均長さが１．０〜４．０μｍの範囲で、平均太さが０．０５〜０．４μｍの範囲にある。【００１１】
本発明はまた、平均長さが５〜２００μｍの範囲で、平均太さが０．２〜１．０μｍの範囲にある繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子と、該繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子より平均長さが短い繊維状ゾノトライト粒子とを質量比で９５：５〜７０：３０の範囲にて含む、含水率が４０〜６０質量％の範囲にある含水凝集粒子から構成された含水粒状組成物を、含水率が３質量％以下となるまで３６時間以上、特に３６〜１００時間の時間をかけて乾燥することからなる上記の本発明の塩基性硫酸マグネシウム粒状物の製造方法にもある。【００１２】
本発明は、上記本発明の塩基性硫酸マグネシウム粒状物を含む排水処理材にもある。
本発明はさらに、上記本発明の塩基性硫酸マグネシウム粒状物がカラムに充填されてなる排水処理装置にもある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の製造方法を利用することによって、低嵩密度で、平均圧壊強度が高い塩基性硫酸マグネシウム粒状物を工業的に有利に製造することができる。
本発明の塩基性硫酸マグネシウム粒状物は、低嵩密度でありながらも高い平均圧壊強度を有するため、排水処理材として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に従って含水粒状組成物を、乾燥機を用いて乾燥する際の乾燥時間と乾燥機が消費した積算電力量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の塩基性硫酸マグネシウム粒状物は、平均長さが５〜２００μｍの範囲で、平均太さが０．２〜１．０μｍの範囲にある繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子と、該繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子より平均長さが短い繊維状ゾノトライト粒子とを質量比で９５：５〜７０：３０の範囲にて含む凝集粒子から構成されている。
【００１６】
本発明の塩基性硫酸マグネシウム粒状物は、嵩密度が０．５〜１．０ｇ／ｃｍ3の範囲にあり、嵩密度が真密度（２．３ｇ／ｃｍ3）に対して約２２〜４３％の範囲と低く、凝集粒子の内部に大きな空隙を有しながらも、平均圧壊強度が７００〜９００ｇの範囲と高い値を示す。なお、嵩密度は、アルキメデス法により測定した値である。平均圧壊強度は、粒状物から任意に５個の凝集粒子を取り出して、各凝集粒子についてそれぞれ圧壊強度を測定し、その各凝集粒子の圧壊強度を平均した値である。凝集粒子の圧壊強度は、日本工業規格で規定されているＪＩＳ−Ｚ−８８４１「造粒物−強度試験方法（１９９３年）」に準拠した方法により測定した値である。
【００１７】
本発明の塩基性硫酸マグネシウム粒状物は、含水率が３質量％以下、好ましくは０．１〜３質量％の範囲にある。なお、含水率は粒状物を１８０℃の温度で加熱乾燥したときの乾燥減量の試料に対する百分率である。粒状物の含水率は、赤外線水分計（ＦＤ−８００、（株）ケット科学研究所製）を用いて測定することができる。
【００１８】
本発明の塩基性硫酸マグネシウム粒状物は、平均粒子径が０．５〜３０ｍｍの範囲にあることが好ましく、１〜４ｍｍの範囲にあることが特に好ましい。但し、本発明の塩基性硫酸マグネシウム粒状物を構成する凝集粒子は、粒子形状については特には制限はなく、球状、円柱状、アーモンド状及びフレーク状などの任意の形状とすることができる。
【００１９】
本発明の塩基性硫酸マグネシウム粒状物は、例えば、平均長さが５〜２００μｍの範囲で、平均太さが０．２〜１．０μｍの範囲にある繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子と、該繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子より平均長さが短い繊維状ゾノトライト粒子とを９５：５〜７０：３０の範囲にて含む、含水率が４０〜６０質量％の範囲にある含水凝集粒子から構成された含水粒状組成物を、含水率が３質量％以下となるまで３６時間以上、特に３６〜１００時間の時間をかけて乾燥することによって製造することができる。
【００２０】
繊維状ゾノトライト粒子は、平均長さが１．０〜４．０μｍの範囲にあることが好ましく、平均太さが０．０５〜０．４μｍの範囲にあることが好ましい。繊維状ゾノトライト粒子の平均長さは、繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子の平均長さに対して５〜２０％の範囲にあることが好ましい。但し、繊維状ゾノトライト粒子は劈開性を有するため、繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子との混合物として粒状物に造粒する際に折れて短くなる傾向がある。
【００２１】
含水粒状組成物の含水率は、４５〜５５質量％の範囲にあることが特に好ましい。
【００２２】
含水粒状組成物は、例えば、繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子と繊維状ゾノトライト粒子との混合物を水に分散させて混合物スラリーを得て、次いで、混合物スラリーをろ過して含水組成物を得て、得られた含水組成物を粒状に成形する方法によって製造することができる。含水組成物を粒状に成形する方法としては、押出成形法、圧縮成形法及び転動造粒法などの通常の成形法を用いることができる。
【００２３】
含水粒状組成物はまた、転動造粒装置に繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子と繊維状ゾノトライト粒子との混合物を投入して、該混合物に水を加えながら造粒する方法によって製造することができる。
【００２４】
含水粒状組成物の乾燥温度は、一般に５０〜２００℃の範囲ある。
【００２５】
含水粒状組成物の乾燥時間は、乾燥機内温度や吸排気ダンバー開度などの乾燥機の設定条件や乾燥機内の含水粒状組成物の充填量によって調整することができる。
【００２６】
含水粒状組成物の乾燥時間は、例えば、乾燥機の消費電力量をモニターすることによって確認することができる。すなわち、含水粒状組成物を乾燥機に入れ、所定の乾燥条件にて乾燥しながら、乾燥機の消費電力の積算量を測定する。そして、図１に示すような、乾燥時間と乾燥機が消費した積算電力量との関係を示すグラフを作成する。図１において、積算電力量の実線は乾燥機の積算電力量の実測値であり、破線は積算電力量の直線部を１次直線で近似した近似直線である。近似直線の傾きは乾燥機の熱量損失を示し、その切片は含水粒状組成物の乾燥（水分の蒸発）に使用された電力量を示す。よって、近似曲線の傾きから求められる乾燥機の熱量損失量を積算電力量から引くと、含水粒状組成物の乾燥のみに使用された積算電力量を求めることができる。この含水粒状組成物の乾燥のみに使用された積算電力量が一定となった時点で含水粒状組成物の乾燥が終了したとみなせる。従って、含水粒状組成物の乾燥は、含水粒状組成物の乾燥のみに使用された積算電力量が一定となるまでの時間が３６時間、特に４０時間よりも長くなる条件で行うことが好ましい。
【００２７】
本発明の塩基性硫酸マグネシウム粒状物は低嵩密度の微細繊維よりなるネットワーク構造体であり、処理対象の排水が粒状物の内部に流入し易いため、排水中の微粒子や油の凝集が促進される。また、本発明の塩基性硫酸マグネシウム粒状物は、平均圧壊強度が高いため、水中においても形状安定性が高い。従って、本発明の塩基性硫酸マグネシウム粒状物は、排水処理材として有利に使用することができる。
【００２８】
本発明の塩基性硫酸マグネシウム粒状物をカラムに充填した排水処理装置を排水の流通路に配置することによって、安定して排水中の鉛などの重金属やフッ素を吸着除去したり、微粒子や油を凝集させて除去する効果を長期間に渡って得ることができる。
【実施例】
【００２９】
［実施例１］
平均長さが１２μｍ、平均太さが０．４μｍの繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子が水に濃度１．８質量％の量にて分散されている繊維状塩基性硫酸マグネシウムスラリー１１０００ｋｇを調製した。次いで繊維状塩基性硫酸マグネシウムスラリーに、平均長さが１．４μｍ、平均太さが０．２μｍのゾノトライト粉末４９．５ｋｇを投入して撹拌して、均一な混合物スラリーとした。得られた混合物スラリーを減圧ろ過して固形分を回収した。回収した固形分を水洗し、加圧脱水した後、ミートチョッパーで押出造粒して、含水率５０．５質量％の含水粒状組成物４７９ｋｇを得た。
得られた含水粒状組成物４７９ｋｇ（水分量２４２ｋｇ)を、容量３０００Ｌ、出力２４ｋＷのジャンボオーブンに投入し、含水率が３質量％となるまで５０時間の時間を掛けて乾燥した。【００３０】
得られた粒状物の嵩密度と平均圧壊強度を、下記の方法により測定したところ、嵩密度は０．７２ｇ／ｃｍ3で、平均圧壊強度は８２０ｇであった。【００３１】
［嵩密度の測定方法］
日本学術振興会第１２４委員会試験法分科会において決定された「学振法２  マグネシアクリンカーの見掛気孔率、見掛比重およびかさ比重の測定方法」（１９８１年版、耐火物手帳）に準じて測定し、下記の計算式により算出する。
嵩密度＝Ｓ×Ｗ１／（Ｗ３−Ｗ２）
Ｗ１：測定対象試料の乾燥重量（ｇ）
Ｗ２：白灯油で飽和した測定対象試料の白灯油中の重量（ｇ）
Ｗ３：白灯油で飽和した測定対象試料の重量（ｇ）
Ｓ：測定温度における白灯油の比重（ｇ／ｃｍ3）【００３２】
［平均圧壊強度の測定方法］
測定対象試料から任意の凝集粒子を５個取り出す。（株）島津製作所製の万能試験機オートグラフＡＧ−１を用いて、加圧具を移動速度（クロスヘッド速度）０．５ｍｍ／分の条件で移動させて、凝集粒子の側面に圧縮荷重をかけて該粒子に付与した力（試験力、単位：Ｎ）を経時的に測定する。試験力の経時変化から最初のピーク値を読み取り、その値を荷重（ｇ）に換算する。各凝集粒子の圧壊強度の平均値を平均圧壊強度とする。【００３３】
［比較例１］
含水粒状組成物の含水率が３質量％となるまでの時間を２４時間としたこと以外は、実施例１と同様にして、塩基性硫酸マグネシウム粒状物を製造した。得られた粒状物の嵩密度と平均圧壊強度を、上記の方法により測定したところ、嵩密度は０．６９ｇ／ｃｍ3で、平均圧壊強度は６７０ｇであった。
【図１】
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【国際調査報告】
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