(57)【要約】【課題】  塩素ガス、塩化水素ガス、亜硫酸ガス、及び次亜硫酸ガス等の酸性ガスの固定化能力に優れ、1,000〜1,300℃程度の高い温度領域であっても酸性ガスを固定化することができる排ガス処理材、該排ガス処理材を用いたガスフィルターの製造方法、及び排ガスの処理方法を提供する。【解決手段】再生微粉末を含有する排ガス処理材。本発明の排ガス処理材は、酸性ガスの固定化能力に優れ、排ガス処理材に酸性ガスが固定化された状態の融点が従来の排ガス処理材を使用した場合よりも高く、1,300℃程度の高い温度領域まで酸性ガスを固定化することができ、環境破壊の原因となる酸性ガスの捕集効果に優れるため、焼却設備の腐食防止、酸性雨の防止、ダイオキシン生成の抑制等に用いられるガスフィルター用途に適する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生微粉末を含有する排ガス処理材。
【請求項２】
ブレーン比表面積が3,000cm2/g以上であることを特徴とする請求項１記載の排ガス処理材。
【請求項３】
CaO含有量が20%以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の排ガス処理材。
【請求項４】
再生微粉末中のMgO、Al2O3、及びFe2O3の含有量の合計が10%以上であることを特徴とする請求項１〜３のうちの１項に記載の排ガス処理材。
【請求項５】
水酸化カルシウム、酸化カルシウム、炭酸カルシウムから選ばれる１種又は２種以上を含有する請求項１〜４のうちの１項に記載の排ガス処理材。
【請求項６】
請求項１〜５のうちの１項に記載の排ガス処理材を成形してなるガスフィルター。
【請求項７】
請求項１〜５のうちの１項に記載の排ガス処理材を用いることを特徴とする排ガスの処理方法。
【請求項８】
請求項６記載のガスフィルターを用いることを特徴とする排ガスの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温酸性ガス固定化材、特にゴミ焼却等に使用される高温酸性ガス固定のための排ガス処理材、ガスフィルターとその製造方法、及び排ガスの処理方法に関する。本発明における部や%は特に規定しない限り質量基準で示す。
【背景技術】
【０００２】
大気汚染等の環境問題が深刻化している。ゴミ焼却炉等により発生する酸性ガス、例えば、塩素ガス、塩化水素ガス、亜硫酸ガス、及び次亜硫酸ガス等の排ガスの大気中への放出は厳しく規制されている。酸性ガスは、ゴミ焼却炉等の設備の腐食を促進するばかりでなく、酸性雨やダイオキシン生成の原因となる。
【０００３】
酸性ガスを捕集して低減する排ガスの処理材としては、水酸化カルシウムを用いる方法（特許文献１、２等参照）、ハイドロソーダライトを用いる方法が提案されている（特許文献３、４参照）。
【０００４】
ダイオキシン類の生成を抑制する観点から、ゴミ等の焼却は高温で処理する方向で進められており、従来の排ガス処理材では塩素ガス等の捕集が困難となってきている。
【０００５】
環境問題は産業副産物の減容や有効利用の観点からも検討されている。特に有効利用が進んでいない産業廃棄物、例えば、再生骨材を製造する際にダストとして大量に発生する再生微粉末の用途を模索することは重要である。
【０００６】
良質な再生骨材を得るためには、再生骨材からセメントペースト分をできるだけ取除くことが良質な再生骨材の製造に必要とされる。良質の再生骨材を大量に製造すれば、産業副産物として大量の再生微粉末が発生するため(非特許文献１等参照)、再生微粉末の有効な利用方法を見出し、再生微粉末の処理コスト削減が必要とされてきた。
【０００７】
再生微粉末の有効利用方法としては、セメント原料、土壌固化材、ALC原料等が検討されているが、再生微粉末を充分に再利用したとはいえず、新規用途を見出すことが必要とされている。
【０００８】
【特許文献１】特開平05-261244号公報
【特許文献２】特開平06-108034号公報
【特許文献３】特開平10-216510号公報
【特許文献４】特開平11-267446号公報
【非特許文献１】清水建設株式会社及び東京電力株式会社、"世界初の「コンクリート資源循環システム」を開発・実用化"、[online]、平成13年3月22日更新、[平成15年8月29日検索]、インターネット、＜URL:http://www.shimz.co.jp/news_release2001/412_01.html＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
塩素ガス、塩化水素ガス、亜硫酸ガス、次亜硫酸ガス等の酸性ガスの固定化能力に優れ、1,000〜1,300℃程度の高い温度領域であっても酸性ガスを固定化することができる排ガス処理材、該排ガス処理材を用いたガスフィルターの製造方法、及び排ガスの処理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、再生微粉末を含有する排ガス処理材であり、該排ガス処理材を成形してなるガスフィルターであり、該排ガス処理材及び／又は該ガスフィルターを用いることを特徴とする排ガスの処理方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の排ガス処理材は、酸性ガスの固定化能力に優れ、排ガス処理材に酸性ガスが固定化された状態の融点が、従来の排ガス処理材を使用した場合よりも高く、1,300℃程度の高い温度領域まで酸性ガスを固定化することができるため、環境破壊の原因となる酸性ガスの捕集効果に優れるとともに、焼却設備の腐食防止、ダイオキシン生成の抑制等に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
再生微粉末とは、コンクリートガラを主体とする建設廃材等から、再生骨材を製造する際に発生するダストを総称するものである。再生骨材は品質によって、路盤材用、低品質再生骨材用、高品質再生骨材用等に大別され、それぞれ製造方法も異なっている。
【００１３】
路盤材用の再生骨材は、単にクラッシャ等でコンクリートガラを破砕して再生骨材を製造するために、得られる再生骨材にはセメントペースト分が付着しており、再生微粉末の発生量が少ないが、高品質再生骨材用では、加熱すりもみ法等によって再生骨材を製造するため、セメントペースト分の多くが取除かれ、良質な再生骨材が得られる。高品質再生骨材の製造工程からの再生微粉末の発生量は多くなる傾向にあり、加熱すりもみ法では、コンクリートガラの約40%にも達すると言われている。
【００１４】
再生微粉末は、いかなる方法で発生するものでも利用可能である。再生微粉末の化学成分は、再生骨材の製造方法や処理されるコンクリートガラの素性等によって千差万別である。化学成分は、例えば、CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO、TiO2、MnO、Na2O、K2O、S、強熱減量分、及び不溶解残分等が挙げられる。強熱減量分は水分と炭酸化合物に由来するものであり、不溶解残分は、CaO等と化合していない、骨材由来のSiO2分等を主体とするものである。
【００１５】
再生微粉末はCaOを含有することが望ましい。CaO含有量は30%以上が好ましく、35%以上がより好ましい。CaO分の一部は水酸化カルシウムや炭酸カルシウムとして存在する場合が多いが、これらの存在は、比較的低い温度での酸性ガス固定化能力を高める観点からむしろ好ましい面もあり、水酸化カルシウムや炭酸カルシウムの含有量は本発明の目的を実質的に阻害しない範囲であればよい。
【００１６】
再生微粉末中のMgO、Al2O3、及びFe2O3は高温酸性ガスの吸収量や、一度吸収した酸性ガスを高温でも固定化する能力を高める観点から重要であり、再生微粉末中のMgO、Al2O3、及びFe2O3の成分の合計が5%以上であることが好ましく、10%以上であることがより好ましい。
【００１７】
本発明では、再生微粉末と共に酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウムの１種又は２種以上（以下、「酸化カルシウム等」という）を併用することができる。酸化カルシウム等を併用することにより、高温酸性ガスの吸蔵量を多くすることができ、吸蔵温度範囲を広くすることが可能である。再生微粉末は1,000℃を超えるような高温での酸性ガス吸蔵特性に優れる一方で、500℃以下の比較的低い温度領域における酸性ガスの吸蔵特性が乏しいが、酸化カルシウム等を併用することにより、500℃以下の温度領域から1,300℃程度の非常に高い温度領域にわたって酸性ガスを吸蔵して固定化することが可能となる。酸性ガスとの反応性の観点や、比較的低い温度領域での酸性ガス固定化の観点から、水酸化カルシウムや酸化カルシウムを選定することが好ましく、水酸化カルシウムがより好ましい。
【００１８】
再生微粉末と酸化カルシウム等の使用割合は、再生微粉末中に含まれる化学成分値とも関連するので、一義的に決定されるものではなく、特に限定されるものではないが、再生微粉末と酸化カルシウム等を含有する排ガス処理材100部中、再生微粉末50〜100部が好ましく、60〜90部がより好ましい。酸化カルシウム等が過剰の場合には、800℃以上の高温領域での酸性ガス吸蔵効果が低下したり、排ガス処理材が溶融して焼却設備内に散在して設備を腐食させることがある。
【００１９】
再生微粉末に酸化カルシウム等を併用することにより、幅広い温度領域において、優れた酸性ガス固定化能力を発揮する排ガス処理材が得られるため、好ましい。
【００２０】
本発明では排ガス処理材料として、例えば、カルシウムアルミネート類、カルシウムアルミノフェライト類、カルシウムフェライト類、カルシウムアルミノシリケート類、各種ポルトランドセメント、石灰石粉末等を混合したフィラーセメント、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰を原料として製造された環境調和型セメント（エコセメント）、高炉水砕スラグ、高炉徐冷スラグ、フライアッシュ、転炉スラグ、溶銑予備処理スラグ、精錬スラグ、電気炉酸化期スラグ、電気炉還元期スラグ等の電気炉スラグ、パルプスラッジ焼却灰、下水汚泥焼却灰、溶融スラグ粉末、都市ゴミ焼却灰、及び溶融スラグ粉末や、これらの粉末に含まれる水硬性物質や潜在水硬性物質やポゾラン物質から生成するあらゆる水和物類、アパタイト類、ゼオライト類、酸化マグネシウムや水酸化マグネシウムやドロマイトやハイドロタルサイト類等のマグネシウム化合物、活性炭等の炭素質物質、廃ガラス粉末、並びに生コンスラッジ等のうちの１種又は２種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で併用可能である。
【００２１】
上記の排ガス処理材料は本発明の排ガス処理材と併用しても良いし、別々に使用しても何ら差し支えない。例えば、融点が高い本発明の排ガス処理材をガス温度の高い場所（例えば、ガス温度800〜1,200℃程度の場所）に設置し、水酸化カルシウム等の公知の排ガス処理材をガス温度の低い場所（例えば、ガス温度300〜600℃程度の場所）に設置して併用することも可能である。このように複数の酸性ガス固定化方法を併用することは、酸性ガス捕集効果等の観点から好ましい。
【００２２】
再生微粉末の粒度は、ブレーン比表面積値で3,000cm2/g以上が好ましく、4,000〜9,000cm2/gがより好ましい。一般的に発生する再生微粉末は、4,000〜6,000cm2/g程度のものが多い。粒度が粗いと高温酸性ガスの吸収効果が低下することがあり、必要以上に細かく粉砕すると、コスト増加の原因となる。
【００２３】
本発明の排ガス処理材は、ガスフィルターとして利用しても良いし、焼却物と共に焼却して使用しても良いが、ガスフィルターで用いる方法は、排ガス処理材の回収が容易であり、焼却灰の減容やガスフィルターの再利用という観点から好ましい。
【００２４】
ガスフィルターの製造方法としては、本発明の排ガス処理材を加圧成形する方法や水硬性材料とともに水で混練して、水和硬化させて成形する方法等が挙げられる。
【００２５】
排ガス処理材やガスフィルターの用途は、都市ゴミ焼却時に発生する排ガスの処理に限定されるものではなく、塩素やイオウを含有する廃棄物、汚泥、スラッジ等の焼却の際に発生する排ガスの処理等にも広範に利用可能である。具体例としては、下水汚泥、生コンスラッジ、パルプスラッジの焼却により生じる排ガスの処理等が挙られる。
【実施例１】
【００２６】
各種の再生微粉末と酸化カルシウム等のカルシウム化合物を表１に示す割合で配合して排ガス処理材とし、この排ガス処理材を加圧成形してペレット化した。このペレット20kgをガスフィルターとして用い、小型焼却炉の排ガス通路の温度が1,100℃±100℃となる位置に配設した。塩素含有量が約1%の都市ゴミ1トンを焼却し、排ガスの総排出塩素量を定量した。結果を表１に示す。比較例として、水酸化カルシウムのみを用いた場合や、ハイドロソーダライトを用いた場合、排ガス処理材を用いなかった場合の結果も表１に併記した。
【００２７】
＜使用材料＞
再生微粉末        ：SiO2含有量6.0%、Fe2O3含有量3.8%、Al2O3含有量4.1%、CaO含有量20.5%、MgO含有量2.7%、SO3含有量0.6%、Na2O含有量0.3、K2O含有量0.2、強熱減量8.5%、不溶解残分52.8%。ブレーン比表面積3,000cm2/g。
炭酸カルシウム    ：試薬１級
水酸化カルシウム  ：試薬１級
酸化カルシウム    ：試薬１級
ハイドロソーダライト：カオリンと水酸化ナトリウム水溶液を3対10のモル比で混合し、加熱機に入れ、100℃で10時間熱処理した後、固液分離、洗浄、乾燥して合成した。
【００２８】
＜測定方法＞
排ガスの総排出塩素量：排ガスを水酸化ナトリウム水溶液へ通じさせて中和し、塩化水素ガスを塩素イオンに変換した後、この溶液中に溶け込んだ塩素イオンの量をイオンクロマトグラフィーにより定量した。塩素固定化率は以下の式で算出した。
【００２９】
【数１】
2005087785.tif 000002
【００３０】
【表１】
2005087785.tif 000003
注：実験No.1-11、1-12、1-13の総排出塩素量欄の*印はガスフィルターが溶融・散在。
【実施例２】
【００３１】
再生微粉末の粒度を表２に示すように変えたこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表２に併記した。
【００３２】
【表２】
2005087785.tif 000004
【実施例３】
【００３３】
排ガス処理材の酸性ガス固定化能力を検討した。表３に示す排ガス処理材を使用し、実施例１と同様の方法で塩化水素ガスを吸蔵させた。小型焼却炉の排ガス通路の温度が650〜750℃となる位置に配設した。排ガス処理後のガスフィルターを回収し、1,300℃で30分熱処理した。熱処理前と熱処理後の塩素含有量の差から塩素固定化率を求めた。結果を表３に示した。比較例として、水酸化カルシウムのみを用いた場合や、ハイドロソーダライトを用いた場合の結果も表３に併記した。
ガスフィルターの塩素量：JIS R 5202に準じて定量。
【００３４】
【表３】
2005087785.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の排ガス処理材は、酸性ガスの固定化能力に優れ、排ガス処理材に酸性ガスが固定化された状態の融点が従来の排ガス処理材を使用した場合よりも高く、1,300℃程度の高い温度領域まで酸性ガスを固定化することができ、環境破壊の原因となる酸性ガスの捕集効果に優れるため、焼却設備の腐食防止、酸性雨の防止、ダイオキシン生成の抑制等に用いられるガスフィルター用途に適する。