(57)【要約】  【課題】  高純度石英ガラスなどの合成ガラスの製造の際に発生する塩化水素ガスから形成した塩酸廃液を効率的に中和させて外部へ排出できる塩酸廃液の処理方法及び処理装置を提供する。  【解決手段】  多孔質ガラス母材の製造時に発生する塩化水素ガスから塩酸廃液８を生成し、この塩酸廃液８を中和させて排出させる塩酸廃液の処理装置であって、塩酸廃液８を底部側へ送り込み底部に堆積させてある粒状の石灰石９と中和させて中和廃液８Ａを生成する中和槽５と、中和槽５内の石灰石９を撹拌させる、第１エアー管Ｖ１〜第４エアー管Ｖ４、第１循環管５１及び第５エアー管Ｖ５、第２循環管５２及び第６エアー管Ｖ６からなる、撹拌手段と、中和廃液８Ａを中和槽５の上部側から排出させる排出手段である排出口７１とを備えた塩酸廃液の処理装置。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩酸廃液を中和させて外部へ排出させる塩酸廃液の処理方法であって、
前記塩酸廃液を中和槽内の底部側へ送り込み、前記中和槽内の塩基性の固形物と中和させて中和廃液を生成する工程と、
前記中和槽内の前記塩酸廃液を中和させる際に、前記塩基性の固形物を撹拌させる撹拌工程と、
前記中和廃液を前記中和槽の上部側から排出させる排出工程と
を有することを特徴とする塩酸廃液の処理方法。
【請求項２】
反応炉内での多孔質ガラス母材の製造時に発生する塩化水素ガスから塩酸廃液を生成し、この塩酸廃液を中和させて外部へ排出させる塩酸廃液の処理方法であって、
前記生成した塩酸廃液を中和槽内の底部側へ送り込み、前記中和槽内の塩基性の固形物と中和させて中和廃液を生成する工程と、
前記中和槽内の前記塩酸廃液を中和させる際に、前記塩基性の固形物を撹拌させる撹拌工程と、
前記中和廃液を前記中和槽の上部側から排出させる排出工程と
を有することを特徴とする塩酸廃液の処理方法。
【請求項３】
前記塩酸廃液を前記中和槽内の底部へ送り込むのに先立ち、前記塩酸廃液を一時的に貯蔵する貯蔵工程を有する請求項１又は２に記載の塩酸廃液の処理方法。
【請求項４】
塩酸廃液を中和させて外部へ排出させる塩酸廃液の処理装置であって、
前記塩酸廃液を底部側へ送り込み、塩基性の固形物と中和させて中和廃液を生成する中和槽と、
前記中和槽内の前記塩酸廃液を中和させる際に、前記塩基性の固形物を撹拌させる撹拌手段と、
前記中和廃液を前記中和槽の上部側から排出させる排出手段と
を備えたことを特徴とする塩酸廃液の処理装置。
【請求項５】
反応炉内での多孔質ガラス母材の製造時に発生する塩化水素ガスから塩酸廃液を生成し、この塩酸廃液を中和させて外部へ排出させる塩酸廃液の処理装置であって、
前記生成した塩酸廃液を底部側へ送り込み、塩基性の固形物と中和させて中和廃液を生成する中和槽と、
前記中和槽内の前記塩酸廃液を中和させる際に、前記塩基性の固形物を撹拌させる撹拌手段と、
前記中和廃液を前記中和槽の上部側から排出させる排出手段と
を備えたことを特徴とする塩酸廃液の処理装置。
【請求項６】
前記塩酸廃液を前記中和槽内の底部へ送り込むのに先立ち、前記塩酸廃液を一時的に貯蔵する貯蔵槽を備えた請求項４又は５に記載の塩酸廃液の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高純度石英ガラス母材などの合成ガラス母材の製造の際に発生する不要な塩化水素ガスから塩酸廃液を生成し、これを効率的に中和させて外部へ排出することができる塩酸廃液の処理方法及び処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、石英ガラスを製造する方法の一つとして、気相反応により多孔質石英ガラス母材を形成し、この多孔質石英ガラス母材を加熱してガラス化する方法が知られている。例えば、光ファイバなどのほか、レンズ、プリズムなどの各種光学材料としての多孔質石英ガラス母材の製造については、ＶＡＤ法（Vapor-phase Axial Deposition；気相軸付け法)とよばれる方法が広く知られている(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
このＶＡＤ法は、反応炉内で鉛直に垂下した出発部材である石英ガラス製の棒状の部材（以下、種棒という）の下端部に向けて、バーナから四塩化珪素（ＳｉＣｌ４）等の珪素化合物、水素、酸素などの原料ガスを供給し、珪素化合物を酸水素炎中で加水分解させ、生成したスート状のシリカ微粒子（ＳｉＯ２）を種棒の下端部に付着・堆積させることにより、多孔質石英ガラス母材を形成する。次に、この多孔質石英ガラス母材を加熱炉に移し入れ、ヒータで加熱して焼結することにより、透明ガラス化させるものである。
【０００４】
このＶＡＤ法によりガラス母材を製造する際には、火炎加水分解反応、つまり、
２Ｈ２＋Ｏ２  →  ２Ｈ２Ｏ
２Ｈ２Ｏ＋ＳｉＣｌ４→  ＳｉＯ２＋４ＨＣｌ
により、シリカ微粒子とともに不要な塩化水素ガスが生成される。このため、例えば、図５に示すような多孔質石英ガラス母材の製造装置の場合、反応炉１０１内で多孔質石英ガラス母材１００を製造する際に発生する塩化水素（ＨＣｌ）ガスは、排気管１０２を介して送り込まれる洗浄塔１０３内で上部からシャワー状に降水させて塩酸を生成する。そして、次に中和槽１０５の底部に堆積させている塩基性の固形物(ここでは粒状の石灰石を用いたが、苛性ソーダ粒などもよい)１０４で中和させた後、外部に排水させることにより、除去させている。
【特許文献１】特開昭６２−７２５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような構成の多孔質石英ガラス母材の製造装置では、洗浄塔１０３にて生成された塩酸を中和槽１０５の底部に堆積させている塩基性の固形物１０４で中和させた際に、塩基性の固形物１０４が次第に溶解して細かくなり、中和槽１０５底部のフィルターでたびたび目詰まりを起こすことがあった。また、洗浄塔１０３にて塩化水素ガスと同時に入り込んできたシリカ微粒子も、中和槽１０５底部のフィルターで目詰まりを起こす要因となっている。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高純度石英ガラス母材などの合成ガラス母材の製造の際に発生する塩酸廃液を中和させて効率的に外部へ排出することができる塩酸廃液の処理方法及び処理装置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】
【０００７】
本発明は、塩酸廃液を中和させて外部へ排出させる塩酸廃液の処理方法であって、前記塩酸廃液を中和槽内の底部側へ送り込み、前記中和槽内の塩基性の固形物と中和させて中和廃液を生成する工程と、前記中和槽内の前記塩酸廃液を中和させる際に、前記塩基性の固形物を撹拌させる撹拌工程と、前記中和廃液を前記中和槽の上部側から排出させる排出工程とを有することを特徴とする塩酸廃液の処理方法を提供する。
【０００８】
本発明は、反応炉内での多孔質ガラス母材の製造時に発生する塩化水素ガスから塩酸廃液を生成し、この塩酸廃液を中和させて外部へ排出させる塩酸廃液の処理方法であって、前記生成した塩酸廃液を中和槽内の底部側へ送り込み、前記中和槽内の塩基性の固形物と中和させて中和廃液を生成する工程と、前記中和槽内の前記塩酸廃液を中和させる際に、前記塩基性の固形物を撹拌させる撹拌工程と、前記中和廃液を前記中和槽の上部側から排出させる排出工程とを有することを特徴とする塩酸廃液の処理方法を提供する。
【０００９】
また、本発明は、前記塩酸廃液を前記中和槽内の底部へ送り込むのに先立ち、前記塩酸廃液を一時的に貯蔵する貯蔵工程を有する上記の塩酸廃液の処理方法を提供する。
【００１０】
本発明は、塩酸廃液を中和させて外部へ排出させる塩酸廃液の処理装置であって、前記塩酸廃液を底部側へ送り込み、塩基性の固形物と中和させて中和廃液を生成する中和槽と、前記中和槽内の前記塩酸廃液を中和させる際に、前記塩基性の固形物を撹拌させる撹拌手段と、前記中和廃液を前記中和槽の上部側から排出させる排出手段とを備えたことを特徴とする塩酸廃液の処理装置を提供する。
【００１１】
また、本発明は、反応炉内での多孔質ガラス母材の製造時に発生する塩化水素ガスから塩酸廃液を生成し、この塩酸廃液を中和させて外部へ排出させる塩酸廃液の処理装置であって、前記生成した塩酸廃液を底部側へ送り込み、塩基性の固形物と中和させて中和廃液を生成する中和槽と、前記中和槽内の前記塩酸廃液を中和させる際に、前記塩基性の固形物を撹拌させる撹拌手段と、前記中和廃液を前記中和槽の上部側から排出させる排出手段とを備えたことを特徴とする塩酸廃液の処理装置を提供する。
【００１２】
また、前記塩酸廃液を前記中和槽内の底部へ送り込むのに先立ち、前記塩酸廃液を一時的に貯蔵する貯蔵槽を備えた上記の塩酸廃液の処理装置を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、塩基性物やシリカ微粒子などを底部に堆積する中和槽の上部側から中和廃液を排出させるようになっている。換言すれば、本発明は、塩酸廃液を中和させるときに用いる塩基性の固形物が溜まり込んで目詰まりを起こすおそれのある槽の底部には排出口を設けていない。従って、排出口で目詰まりを起こすトラブルが回避できる。しかも、塩基性の固形物を撹拌手段で撹拌させるので、塩酸廃液と塩基性の固形物との中和反応を促すこともできる。その結果、本発明によれば、塩酸廃液を効率的に中和処理できるとともに、中和処理の結果生じた中和廃液を効率的に外部へ排出できる塩酸廃液の処理方法及び処理装置が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る塩酸廃液の処理装置を付設した多孔質石英ガラス母材の製造装置を示すものであり、この多孔質石英ガラス母材の製造装置は、この多孔質石英ガラス母材製造用の本体側を構成する反応炉１の他に、この反応炉１と連通する洗浄塔２と、この洗浄塔２と連通する処理装置３(図２参照)とを備えている。なお、図中符号１２は、スート状のシリカ微粒子からなる多孔質石英ガラス母材(以下、「母材」とよぶ)１０を生成するため、反応路１内の種棒１３に向けて原料ガスを供給するバーナである。
【００１５】
反応炉１は、中央部で垂下する種棒１３にシリカ微粒子を付着・堆積させて母材１０を生成する際に、不要な塩化水素（ＨＣｌ）ガスが発生するため、この塩化水素ガスを排気させるための排気管１１を上部に設けている。なお、この排気管１１は、前述の洗浄塔２に接続している。
【００１６】
洗浄塔２の内部圧力は、反応炉１の内部圧力よりも若干低く設定した状態に保持されており、双方の炉内に発生する差圧で反応炉１から塩化水素ガスが排気される。排気された塩化水素ガスを、洗浄塔２内部の上部に設けたノズル２１からシャワー状に散水する水に吸収させることにより、希塩酸水(以下、「塩酸廃液」とよぶ)８を生成する。
【００１７】
処理装置３は、洗浄塔２で生成した塩酸廃液８を中和させ、環境汚染の恐れが少ない化学的に安定した状態(中性の廃液)に変化させてから外部に排出させるものであり、貯蔵槽４と、中和槽５と、撹拌手段６と、排出手段７とを備えている。
【００１８】
このうち、貯蔵槽４は、塩酸廃液８を一時的に貯蔵し、中和槽５の底部へ向けて送り込むものであり、本実施形態では、第１タンクＴ１の隔壁Ｓで２分割された一方側の槽(Ａ槽)を用いている。この貯蔵槽４は、図２に示すように、上部には洗浄塔２に設けていた排水管２２の出口２２Ａが連結されているとともに、底部には口径の大きな通水管４１が隔壁Ｓを貫通して多数本並列に設置されている。また、この通水管４１の内部には、通水管内に石灰石９などが入り込んで詰まるのを防止するため、第１エアー管Ｖ１が設置されている。この第１エアー管Ｖ１は、外部に設けた図示外のエアー供給源から一定圧のエアーが常時供給されており、出口から排出される泡状の空気が通水管４１の内部に入り込む石灰石９を管外へ押し出す。
【００１９】
一方、中和槽５は、第１タンクＴ１の隔壁Ｓで２分割された他方側の槽（Ｂ槽）を用いており、内部には塩基性の固形物(好ましくは外径が数ｃｍ程度の粒状物)である石灰石(ここでは石灰石を用いたが、苛性ソーダなどでもよい)９を堆積させている。この中和槽５は、貯蔵槽４から通水管４１によって中和槽５底部側へ送り込まれてきた塩酸廃液８を、石灰石９で中性に近づけ(中和して)、廃液(中和廃液)８Ａを生成する。この中和槽５には、図２に示すように、後述する攪拌手段６である、複数本のエアー管Ｖ２〜Ｖ４と、口径の大きな第１循環管５１及び第２循環管５２とを備えている。また、図３に示すようにこの中和槽５には、投入シュータ５３の投入口５３Ａが上部に設置されており、石灰石９を適宜補給するようになっている。
【００２０】
撹拌手段６は、複数本のエアー管から排出される高圧エアーによって中和槽５の底部に堆積する石灰石９を攪拌するものである。本実施形態では、第２エアー管Ｖ２から第４エアー管Ｖ４の３本のエアー管と、第５エアー管Ｖ５及び口径の大きな第１循環管５１と、第６エアー管Ｖ６及び口径の大きな第２循環管５２が設置されている。
第２エアー管Ｖ２から第４エアー管Ｖ４は、各管からエアーを吹き出すことによって、溶解して細かくなった石灰石の微粒子を攪拌するものである。第５エアー管Ｖ５及び口径の大きな第１循環管５１と、第６エアー管Ｖ６及び口径の大きな第２循環管５２は、第１循環管５１及び第２循環管５２の端部から石灰石を吸い上げ排出することによって、比較的大きな石灰石粒も攪拌するものである。
【００２１】
第２〜第４のエアー管Ｖ２〜Ｖ４には、図示外のエアー供給源から高圧のエアーが常時供給されている。また、第２〜第４のエアー管Ｖ２〜Ｖ４は、図４に示すように、それぞれ、先端部分が中和槽５の底部に沿った水平方向に並列的に配管されているとともに、この水平向きの配管部分に複数の孔が穿設されており、この複数の孔から高圧のエアーを吹き出させることにより石灰石９を攪拌する。
一方、第１循環管５１は、図示外のエアー供給源と接続された第５エアー管Ｖ５と下部で連結している。第１循環管５１では、第５エアー管Ｖ５から供給される高圧のエアーが下部の孔から第１循環管５１内部に強制的に送り込まれる。このため、第１循環管５１内では、下から上に向かう水の流れが発生する。従って、この水の流れにより、石灰石９も第１循環管５１内の下部から吸い上げられていき、上部の孔から排出される。その結果、中和槽５内の底部に堆積する石灰石９は、下側のものが絶えず上側に移動することとなる。第６エアー管Ｖ６および第２循環管５２も同様の動作をする。
【００２２】
このようにして、貯蔵槽４から送り込まれてきた塩酸廃液８は、絶えず撹拌されている石灰石９により効率的に中和反応が促進される。換言すれば、中和廃液８Ａが効率的に生成されるわけである。
【００２３】
排出手段７は、中和廃液８Ａを中和槽５の上部側から排出させるために、中和槽５上部に排出口７１を設けている。即ち、この排出口７１は、第１タンクＴ１の石灰石９が堆積する底部から離れた上部側（浅い水深部分）に、換言すれば、少なくとも石灰石９の最上部から一定高さだけ上方の浅い位置に開口されている。さらに、本実施形態では、図２に示すように、貯蔵層４及び中和槽５を構成する第１タンクＴ１は、第２タンクＴ２に収容されており、第１タンクＴ１の前述した排出口７１から排出される中和廃液８Ａは、第２タンクＴ２の底部側で受けるとともに、底部から一定高さに設けた排出口７２から外部に排出される。排出口７３は、排出口７２にて詰まりが生じた場合、排出口７３から中和廃液８Ａを排出させ、処理が停止するのを防ぐ為の予備排出口である。なお、排出口７１〜７３には、従来の排出口のような石灰石９などの流出を防ぐ網などを特に取り付けなくてもよい。
【００２４】
従って、本実施形態によれば、石灰石９の流出するおそれが少ない第１タンクＴ１の上部に排出口７１が形成されているため、第１タンクＴ１の底部に堆積している石灰石９やシリカなどが排出口７１に入り込んで目詰まりを起こすおそれが少ない。このように、排出口７１に石灰石９などが詰まり排水不可の状態になることが少ないので、多孔質石英ガラス母材の製造装置を長時間運転しても清掃作業を頻繁に行なわなくてすみ、多孔質石英ガラス母材の製造効率も高まる。
【００２５】
次に、本発明の実施形態に係る塩酸廃液の処理方法について、前述の塩酸廃液の処理装置を付設した多孔質石英ガラス母材の製造装置を用いて説明する。
本実施形態の塩酸廃液の処理方法は、母材の製造時に発生する不要な塩化水素ガスから塩酸廃液を生成し、この塩酸廃液を中和させて外部に排出させるものであり、第１工程から第５工程で構成している。
【００２６】
このうち、第１工程は、多孔質ガラス母材の製造装置の本体部分である反応炉１内から排出される塩化水素ガスを、反応炉１の上部に取り付けた排気管１１を介して洗浄塔２へ送り込むとともに洗浄塔２内の上部に設けたノズル２１から散水される水に吸収させ、希塩酸水である塩酸廃液８を生成する。
【００２７】
第２工程では、洗浄塔２で生成した塩酸廃液８を中和槽５へ送り込むのに先立ち、塩酸廃液８を貯蔵槽４に一時的に貯蔵する。即ち、この塩酸廃液８は、洗浄塔２に設けた排水管２２の出口２２Ａから排出されて貯蔵槽８に一時的に貯蔵させておくとともに、貯蔵槽８の底部に設置した通水管４１を通して中和槽５の底部へ送り込む。なお、この通水管４１には、内部に第１エアー管Ｖ１が設置されており、この第１エアー管Ｖ１の先端部分から排出される高圧エアーにより、通水管４１の内部へ入り込もうとする石灰石９を押し出す。
【００２８】
第３工程では、塩酸廃液８を貯蔵槽４から中和槽５内部の底部側へ送り込み、中和槽５内部の底部に堆積させている塩基性の固形物(好ましくは、外径が数ｃｍ程度の粒状物)である石灰石９と中和反応をおこさせて中和廃液８Ａを生成する。
【００２９】
第４工程では、中和槽５内の底部に堆積させてある石灰石９を、第２エアー管Ｖ２〜第４エアー管Ｖ４から排出される高圧のエアーで撹拌する。同時に、この第４工程では、第１循環管５１及び第２循環管５２の下側開口部から石灰石９を吸い込んで上側開口部から噴出させることにより、中和槽５内の底部側にある石灰石９を上部側に移動させ、撹拌する。
【００３０】
第５工程では、第４工程で生成される中和廃液８Ａを、中和槽５の上部側から排出させる。即ち、中和槽５の底部側には石灰石９が堆積しているので、この石灰石９が堆積する底部側からできるだけ離れた、少なくとも石灰石９が堆積する深さよりも浅い上部側に開口した排出口７１から中和廃液８Ａを排出する。これにより、石灰石９やシリカなどが中和廃液８Ａと一緒に排出されることがなく、中和廃液８Ａの上澄みに相当する部分のみを外部へ排出できるので、排出口７１、７２などに石灰石９やシリカなどが入り込んで目詰まりを起こすことがない。
【００３１】
なお、本発明は、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。
【実施例】
【００３２】
「例１（本発明）」
次に、本発明に係る塩酸廃液の処理装置３の実施例について説明する。
本例では、図２に示すような塩酸廃液の処理装置を製造し、図１に示すように、多孔質石英ガラス母材の製造装置を運転させ、反応炉１と排気管１１を介して連結された洗浄塔２から排水される希塩酸である塩酸廃液を配水管２２を介して処理装置３に送り込み、その処理装置３で、塩酸廃液を中性に近づけ(中和して)中和廃液を生成し、排出させた。
【００３３】
「例２（比較例）」
また、図５に示すように、例１の反応炉１と同様の反応炉１０１と、この反応炉１０１と排気管１０２で連結された従来の洗浄塔１０３とを用い、実際に多孔質石英ガラス母材の製造装置を運転させ、洗浄塔１０３で塩酸廃液を中性に近づけ(中和して)中和廃液を生成し、排出させた。
【００３４】
その結果、下記の表１のような比較データが得られた。このデータから、以下のことが確認された。
（１）例１の方が、例２に比べて単位石灰石の使用量は増大しているが、例１の方がその後の中和処理で使用する苛性ソーダの量は減少していることから、石灰石との反応は、例２に比べてよく進行している。このため、例１の方が、石灰石の反応を促進させる効果が大きいと考えられる。
（２）また、例２においては、詰まりを起こしている石灰石、シリカなどを清掃作業によって取り除き、産業廃棄物として処理する必要がある。例１においては、石灰石による詰まりがなく、清掃作業を行う必要がないため、産業廃棄物の排出総量も少なくなる。また、シリカだけの詰まりは殆どなく、３０日以上の連続運転が可能であり、清掃作業によって多孔質石英ガラスの母材の製造装置を途中で停止させることがないので、生産性が増大する。
（３）なお、塩酸廃液のｐＨ値も高くなったので(但し、ｐＨ７は越えていない)、後に安定のために使用している苛性ソーダの消費量もかなり減っている。
【００３５】
【表１】
2006231244.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の塩酸廃液の処理方法は、高純度石英ガラス母材などの合成ガラス母材の製造の際に発生する塩酸廃液を効率的に中和させて排出できる効果を有するので、本発明の塩酸廃液の処理装置を設備として付設することで、効率的に合成ガラス母材の製造を行なうとともに環境の汚損を確実に防止できる合成ガラス母材の製造装置等へ適用するのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係る塩酸廃液の処理装置を付設した多孔質石英ガラス母材の製造装置を示す概略構成図。
【図２】本発明の実施形態に係る塩酸廃液の処理装置の要部を示す概略構成図。
【図３】本発明の実施形態に係る塩酸廃液の処理装置の原理を示す説明図。
【図４】本発明の実施形態に係る塩酸廃液の処理装置の原理を示す平面図。
【図５】従来の塩酸廃液の処理装置を付設した多孔質石英ガラス母材の製造装置を示す概略構成図。
【符号の説明】
【００３８】
１  反応炉
１０  母材（多孔質石英ガラス母材）
１１  排気管
１２  バーナ
１３  種棒
２  洗浄塔
２１  ノズル
２２  排水管
２２Ａ  出口
３  処理装置
４  貯蔵槽
４１  通水管
５  中和槽
５１  第１循環管（撹拌手段）
５２  第２循環管（撹拌手段）
６  撹拌手段
７  排出手段
７１  排出口
８  塩酸廃液
８Ａ  中和廃液
９  石灰石（塩基性物）
Ｓ  隔壁
Ｔ１  第１タンク
Ｔ２  第２タンク
Ｖ１〜Ｖ６  第１エアー管〜第６エアー管（撹拌手段）
【図１】
2006231244.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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