(57)【要約】【課題】本発明は、排ガス中に含まれる塩化水素ガス、硫黄酸化物、ダイオキシンの三種ガスを、同時に、効率良く除去出来る処理剤の提供を課題とする。【解決手段】コンクリートスラッジと、生石灰含量３０質量部以上の生石灰含有物質の水和物とを含む排ガス処理剤を開発し、上記課題を解決した。また、コンクリートスラッジと生石灰含量３０質量部以上の生石灰含有物質との混合物を水と接触させ、生石灰含有物質を水和処理することを特徴とする、排ガス処理剤の製造方法を開発した。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリートスラッジと、生石灰含量３０質量部以上の生石灰含有物質の水和物とを含む排ガス処理剤。
【請求項２】
生石灰含有物質が、セメント製造装置のプレヒーター部分より取出された仮焼中間原料である、請求項１記載の排ガス処理剤。
【請求項３】
コンクリートスラッジと生石灰含量３０質量部以上の生石灰含有物質との混合物を水と接触させ、生石灰含有物質を水和処理することを特徴とする、排ガス処理剤の製造方法。
【請求項４】
生石灰含有物質が、セメント製造装置のプレヒーター部分より取出された仮焼中間原料であることを特徴とする、請求項３記載の排ガス処理剤の製造方法。
【請求項５】
アルキレングリコール及びアミノアルコールから選ばれる１種又は２種以上のアルコールの存在下で、コンクリートスラッジと生石灰含有物質との混合物を水と接触させることを特徴とする、請求項３または４に記載の排ガス処理剤の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に、塩化水素ガス及び二酸化硫黄などの酸性ガス並びにダイオキシンを含む排ガスの処理に好適に用いることのできる排ガス処理剤及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常の生活の場、あるいは工場において発生する有機廃棄物は、焼却処理されるのが一般的である。有機物自体の焼却から発生する排ガスは、その大部分が二酸化炭素からなるが、廃棄処理される有機物には通常、含塩素化合物、含硫黄化合物などが混在しているため、排ガス中には高濃度の塩化水素ガスや二酸化硫黄などの有害ガスが含まれてくる場合が多い。このため、有機廃棄物の焼却処理施設において発生する排ガスは通常、塩化水素ガスや二酸化硫黄などの酸性気体を除去する処理が施された後、大気中に放出される。そして、そのような酸性気体の除去処理には、粉末状の消石灰または消石灰含有物質を、排ガスの通路に気相にて分散懸濁させた状態で用いられることが多い。
【０００３】消石灰は、塩化水素ガスの吸着に関しては有効に機能するものの、硫黄酸化物の除去に関しては、不充分の点があった。一方、硫黄酸化物の除去に関しては、特許文献１に、コンクリートスラッジを用いた流動床炉内脱硫方法が紹介されており、著しく高い脱硫効率が得られている。しかしながら、塩化水素ガスの除去に関しては記載が無い。
【０００４】また、廃棄された有機物中に含塩素化合物が存在すると、排ガス中に、極めて微量の存在でも毒性が問題となるダイオキシンが発生する為、これを除去する必要がある。排ガス中に存在するダイオキシンの除去は、活性炭による吸着が主流であり、バグフィルター前への粉末活性炭吹込み、または、活性炭吸着塔を用いる方式が主に使用されているが、その他にも、種々の材料及び製造方法が提案されている。例えば、特許文献２には、多孔質珪酸カルシウム水和物を成分とする処理剤が紹介されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−７６９１９号公報
【特許文献２】
特開２００１−２５６３８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した様に、塩化水素ガス、硫黄酸化物、または、ダイオキシン、いずれか一種の有害ガスを、効率よく除去する処理剤は存在する。これら三種のガスを、同時に、効率良く除去出来る処理剤の使用が当然望ましいが、それを可能にする処理剤は存在しなかった。
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので数種の有害ガスを同時に、効率良く除去することが出来る排ガス処理剤及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、珪素源としてのコンクリートスラッジとカルシウム源としての生石灰含有物との混合物に水和処理を加える方法により、上記課題を解決した排ガス処理剤が得られることを見出し本発明を完成した。
すなわち本発明に係わる排ガス処理剤は、コンクリートスラッジと、生石灰含量３０質量部以上の生石灰含有物質の水和物とを含むことを特徴とする。
また、上記発明の一つの実施形態において、生石灰含有物質として、セメント製造装置のプレヒーター部分より取出された仮焼中間原料を用いることが出来る。
更に本発明に係わる排ガス処理剤の製造方法は、コンクリートスラッジと生石灰含量３０質量部以上の生石灰含有物質との混合物を水と接触させ、生石灰含有物質を水和処理することを特徴とする。
また、本発明の製造方法の一つの実施形態において、生石灰含有物質として、セメント製造装置のプレヒーター部分より取出された仮焼中間原料を用いることが出来る。また、アルキレングリコール及びアミノアルコールから選ばれる１種又は２種以上のアルコールの存在下で、コンクリートスラッジと生石灰含有物質との混合物を水と接触させるようにしても良い。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を詳細に説明する。本発明で使用するコンクリートスラッジとは、生コン工場で発生する汚泥状物質であり、主に、アジテータ車に付着したモルタルや残コンクリート及び戻りコンクリートからなる。これらは、現在、主に埋立処分されているが、有効活用が望まれているものである。本発明では、これをそのまま使用することも可能であるが、粒径１ｍｍ以上の骨材（砂、砂利）を篩分け除去した後の、珪酸カルシウム水和物の含有率が高いものの使用がより好ましい。
【０００９】本発明で使用される生石灰含有物とは、生石灰含量３０質量部以上のものであり、純然たる生石灰単体でも良いが、セメント製造装置のプレヒーター部分より取出された仮焼中間原料（以下、仮焼中間原料と称す）が最も好ましい材料である。この仮焼中間原料は、一般的には、セメント製造装置のプレヒーター部分である最下段のサイクロンの下部出口付近に設けられた分取ダンパーより抜き出すことにより得られるものであり、成分的には、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、二酸化珪素及び、珪酸二カルシウムを含み、場合により未分解の炭酸カルシウムを若干含むものもある。
仮焼中間原料は一般に１０〜１００μｍ程度の平均粒径を有する粉体であるが、なるべく微細な仮焼中間原料を用いる方が、製造される排ガス処理剤の粒度が微細になり、結果として排ガス吸収性能が向上することになり、好ましい。
【００１０】コンクリートスラッジを用いた生石灰含有物の水和は、コンクリートスラッジと生石灰含有物と水蒸気とを接触させる気液固相で行なうこともできるが、一般的な装置の使用が可能なことと、後述するようにアルコールを添加する場合にアルコールの均一な分散が可能となることから、コンクリートスラッジと生石灰含有物と水とを接触させる液固相で行なう方法が好ましい。
液固相で生石灰含有物に対する水は、コンクリートスラッジに含まれる水の量で十分な場合もあるが、必要に応じ別途添加する。また水の量は、生石灰含有物の生石灰及び珪酸二カルシウムの全量を水和するに必要な理論量の１．２〜３．５倍とするのが好ましく、１．５〜２．５倍とすれば更に好ましい。水量が少ないと水和反応が十分に進まず、除去対象である有害物質に対する吸着物質の生成が十分でなく、結果として反応及び吸着活性の低い排ガス処理剤が生成する事になる。一方、水が多すぎると、乾燥に余計なエネルギーが必要となり、コスト的に好ましくないことになる。
【００１１】コンクリートスラッジを用いた液固相での生石灰含有物の水和には、消石灰の製造法として最も一般的に利用されている、生石灰の水による消化処理装置を使用することが出来る。すなわち、通常の生石灰の消化工程と同様に、撹拌装置を備えた反応容器にコンクリートスラッジ、生石灰含有物、水を添加し、撹拌混合を行ない、水和反応に伴なう発熱を利用しながら水和反応を進める方法が利用出来る。生石灰含有物の水和に要する水分はコンクリートスラッジに含まれる量で十分な場合もあるが、必要に応じ別途添加することとなる。また、反応に際しては、冷却しながら水和させる、または、粉砕しながら水和させるなどの反応条件の調節を行なうことも出来る。水和反応後の乾燥は、水和反応に伴う発熱により進行するため不要な場合もあるが、必要に応じて乾燥処理を行うことも出来る。また、水和及び乾燥後に、粒度調製を行なうための分級、粉砕、造粒処理等を加えることも出来る。
【００１２】本発明では、生石灰含有物の水和時にアルコールを存在させることにより、排ガス処理能力を向上させることが出来る。アルコールが生石灰含有物の表面に吸着し、消石灰及び珪酸カルシウム水和物の結晶成長を抑制し、これらの生成物の比表面積を高めるため、酸性ガス、ダイオキシンに対する反応性及び吸着性能が更に向上するものと推察される。
本発明で使用できるアルキレングリコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール等を挙げることが出来るが、添加効果及び入手の容易さの点で、ジエチレングリコールの使用が好ましい。また、本発明で使用出来るアミノアルコールとしては、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等を挙げることが出来るが、これについても添加効果及び入手の容易さの点で、トリエタノールアミンの使用が好ましい。複数種のアルキレングリコール又は複数種のアミノアルコールを混合使用することが出来、また、アルキレングリコールとアミノアルコールとを併用することも可能である。
【００１３】アルコールの添加方法については、生石灰含有物にアルコールを添加したものと、水和処理用のコンクリートスラッジ及び水を添加する方法でも良いが、アルコールを予め混合したコンクリートスラッジあるいは水と生石灰含有物を混合する方が、微細かつ、酸性ガス吸着能力の優れた排ガス処理剤の調製が容易であり、より好ましい方法である。添加量の少ないアルコールを大量の水に溶解させて添加することにより、生石灰含有物表面へのアルコールの均一な吸着が可能となり、水和反応消石灰結晶の成長が抑制されるためと考えられる。アルキレングリコールあるいはアミノアルコールを水和処理する水に添加して導入する場合には、その添加量は、水１００質量部当り、０．２〜８質量部とするのが好ましく、０．８〜５質量部が更に好ましい。
【００１４】本発明の排ガス処理剤は、従来公知の排ガス処理剤と同様、焼却炉等の燃焼炉から集塵機に至る燃焼炉後流側において、排ガス流に吹込み添加される。
排ガス流への添加量は、処理対象の排ガス種に含まれる除去対象成分量等によって当然変えるべきものであり、対象に応じて最も適当な値に設定することになる。また、ろ過助剤との併用も当然可能である。
【００１５】一般的に排ガス中の硫黄酸化物の除去に関しては微細な空孔内の水分が影響していると言われているが、本発明においては、生石灰とコンクリートスラッジとの混合物を水和させる際、硫黄酸化物の除去に適した大きさ及び形状の微細な空孔が生成し、この空孔内の水分が硫黄酸化物の除去に有効に機能するものと推察される。一方、消石灰が本来有する塩化水素吸着能力及び珪酸カルシウム水和物が本来有するダイオキシン吸着能力は、生石灰とコンクリートスラッジの混合後に発現または保持され、結果として、対象とする三種類の有毒ガスに対して優れた吸着能力を有する処理剤が製造できたものと推察される。
【００１６】
【実施例】以下では、具体例を示し、本発明を更に詳しく説明する。
（１）原料：コンクリートスラッジは生コンクリート工場から採取されるスラッジから、振動篩を用いて、１ｍｍ以下の微粒のみを取出し使用した。使用したコンクリートスラッジの分析値を表１に示す。
用いた２種の仮焼中間原料は、各々異なるセメント工場の実機からのものである。何れも、プレヒーター最下段のサイクロンの下部出口付近に設けられた分取ダンパーから抜出されたものである。
また、生石灰は宇部マテリアルズ（株）社製の、粒子径０〜２ｍｍ、活性度１８５ｍｌ（日本石灰協会参考試験方法２５ｇ法による）を、セメントは宇部興産（株）社製の普通ポルトランドセメントを使用した。
【００１７】（２）排ガス処理剤の製造：水又は条件により更にアルコールを加えた水を、コンクリートスラッジを含む各種珪素源、各種生石灰源に表２の配合条件で加え、混合機（ダルトン社製万能混合機２５ＡＭＶ−ＲＲ型  撹拌羽根ビダー型）を用いて混合処理し、排ガス処理剤を得た。尚、水の添加量はコンクリートスラッジ由来（含水率：２５質量％とした）のものも含めて、生石灰並びに生石灰及び珪酸二カルシウムを水和させるに必要な理論量の１．８倍になるようにした。
【００１８】（３）排ガス処理剤の評価：得られた各排ガス処理剤については、小型の試験焼却炉を使用して、排ガス中の酸性ガス（ＨＣｌ、ＳＯ２）及びダイオキシンの除去性能評価試験を実施した。試験条件を表３に示す。
なお、処理前の、排ガス中のＨＣｌ濃度は１９０ｐｐｍ、ＳＯ２濃度は１１０ｐｐｍ、ダイオキシン濃度は０．３ｎｇＴＥＱ／ｍ３であった。酸性ガス及びダイオキシンの除去性能評価試験結果を表２に示す。
コンクリートスラッジ及び各種生石灰源を用いて調製された本発明の排ガス処理剤は、塩化水素ガス、二酸化硫黄及びダイオキシンの何れに対しても優れた除去効果を示した。この効果は、アルコールまたはアミン存在下でコンクリートスラッジ及び各種生石灰源を水和処理して調製した排ガス処理剤において更に向上する。一方、比較例１に示すようコンクリートスラッジを用いずに、生石灰とアルコールを組合せた場合、ダイオキシンの処理性能が低かった。また、比較例２に示すようにコンクリートスラッジ単独では、ダイオキシンの処理性能はまずまずであるが、塩化水素ガス、及び二酸化硫黄の処理性能は低かった。さらに、比較例３に示すように珪藻土と、仮焼中間原料との組合せは、ダイオキシンの処理性能はまずまずであるが、塩化水素ガス、及び二酸化硫黄の処理性能は低かった。
【００１９】
【表１】
2004305803.tif 000002
【００２０】
【表２】
2004305803.tif 000003
【００２１】
【表３】
2004305803.tif 000004
【００２２】
【発明の効果】本発明の排ガス処理剤は、産業廃棄物として埋立て処分等により処理されていたコンクリートスラッジを有効活用して、塩化水素ガス、二酸化硫黄、及びダイオキシンの三種の有毒ガスを同時に、かつ、効率良く除去できる。
また、セメント製造装置のプレヒーター部分より取出された仮焼中間原料を原料として用いることにより、低コストで高性能排ガス処理剤の製造も可能であり、アルコールまたはアミン存在下でコンクリートスラッジ及び各種生石灰源を水和処理することで更に高性能な排ガス処理剤を製造できる。
また、製造には、従来の生石灰の消化による消石灰粒子の工業的な製造装置を殆どそのまま利用することが出来る為、工業的生産に有利である利点も有する。