(57)【要約】【課題】ＳＳ濃度が高いスラリーを濾板を用いて濾過する際に濾板にスケールが付着するのを抑制する方法を提供する。【解決手段】濾板を用いたスラリーの脱水工程における濾板へのスケール付着抑制方法は、アクリル酸及び２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸を含む共重合体を、前記濾板より上流の位置で、懸濁物質を１質量％以上２０質量％以下含むスラリーに添加する工程を含む。前記共重合体をスラリーに対して０．００１質量％以上０．１質量％以下添加するのが好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
濾板を用いたスラリーの脱水工程における濾板へのスケール付着抑制方法であって、
アクリル酸及び２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸を含む共重合体を、前記濾板より上流の位置で、懸濁物質を１質量％以上２０質量％以下含むスラリーに添加する工程を含む方法。
【請求項２】
前記共重合体をスラリーに対して０．００１質量％以上０．１質量％以下添加する請求項１記載のスケール付着抑制方法。
【請求項３】
前記脱水工程にフィルタープレスを用いる請求項１又は２記載のスケール付着抑制方法。
【請求項４】
前記スケールがカルシウム元素を含む請求項１〜３いずれか１項記載のスケール付着抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、懸濁物質を高濃度で含むスラリーを濾板を用いて脱水濾過処理する際に、スケール付着抑制剤を用いて濾板へスケールが付着するのを抑制する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ホスホン酸系化合物は、工業用水系の設備へのスケール付着を抑制するためにスケール付着抑制剤として用いられている。また、アクリル酸系化合物は、ホスホン酸系化合物が懸濁物質（ＳＳ）に吸着され、そのスケール付着を抑制する効果が低下するのを抑制するために補助剤として併用される。このようなホスホン酸化合物を用いた又はホスホン酸化合物とアクリル酸系化合物とを併用した工業用水系の設備へのスケール付着抑制方法はＳＳ濃度が低い系では効果的であることが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２０６７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記ホスホン酸系化合物や前記アクリル酸系化合物は、ＳＳ濃度が高い工業用水系においてはＳＳに吸着され、工業用水系の設備へのスケール付着を抑制する効果は得られにくくなる。
【０００５】
スケール付着抑制剤が効果的でない場合、例えばフィルタープレスでスラリーを濾過する時に濾板の目詰まりや閉塞、ＳＳの滞留等が起こり、スラリーの濾過効率が低下する。そのため、濾過を安定的に行うために頻繁に濾板を洗浄する必要がある。フィルタープレス濾過装置には、一般的に濾布・濾板の洗浄装置が備え付けられているが、その洗浄方法は濾布・濾板の上方より濾布に向けて洗浄水を噴射するものであり、濾布の洗浄には有効であるが、濾板の洗浄には不十分である。また、酸性の薬液を用いて洗浄する方法もあるが、当該方法は濾布や濾板を傷めるおそれがあり、好ましくない。
【０００６】
本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、ＳＳ濃度が高いスラリーを濾板を用いて濾過する際に濾板にスケールが付着するのを抑制する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】
【０００７】
本発明者らは、アクリル酸及び２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸を含む共重合体をＳＳ濃度が高いスラリーに添加することで、そのスラリーを濾板を用いて濾過した時に、前記共重合体をＳＳ濃度が低い工業用水系に用いた時の結果から予測される量よりも濾板へのスケールの付着量が少ないことを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下の方法を提供する。
【０００８】
（１）濾板を用いたスラリーの脱水工程における濾板へのスケール付着抑制方法であって、アクリル酸及び２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸を含む共重合体を、前記濾板より上流の位置で、懸濁物質を１質量％以上２０質量％以下含むスラリーに添加する工程を含む方法。
【０００９】
（２）前記共重合体をスラリーに対して０．００１質量％以上０．１質量％以下添加する、（１）に記載のスケール付着抑制方法。
【００１０】
（３）前記脱水工程にフィルタープレスを用いる、（１）又は（２）に記載のスケール付着抑制方法。
【００１１】
（４）前記スケールがカルシウム元素を含む、（１）〜（３）いずれかに記載のスケール付着抑制方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＳＳ濃度が高いスラリーを濾板を用いて濾過する際に濾板にスケールが付着するのを抑制することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、濾板を用いたスラリーの脱水工程における濾板へのスケール付着抑制方法であって、アクリル酸及び２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸を含む共重合体を、前記濾板より上流の位置で、懸濁物質を１質量％以上２０質量％以下含むスラリーに添加する工程を含む方法である。
【００１４】
本発明は、アクリル酸及び２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸を含む共重合体をスケール付着抑制剤として用いる。前記共重合体はＳＳに吸着されにくく、そのスケール付着を抑制する効果が低下しにくいため、ＳＳ濃度が高いスラリーに添加した場合でも濾板へのスケール付着を抑制できると考えられる。なお、本発明において、前記共重合体を単独で用いるのが好ましいが、他のスケール付着抑制剤等を併用してもよい。
【００１５】
本発明の共重合体を用いたスケール付着抑制方法は、ＳＳ濃度が１質量％以上２０質量％以下であるスラリーに対して使用するのが好ましく、ＳＳ濃度が３質量％以上１５質量％以下であるスラリーに対して使用するのがより好ましく、ＳＳ濃度が５質量％以上１０質量％以下であるスラリーに対して使用するのが特に好ましい。ＳＳ濃度が１質量％より低いスラリーの場合、本発明の共重合体を用いずにホスホン系化合物等の他のスケール付着抑制剤のみを用いても濾板へのスケール付着を十分に抑制でき、また、ＳＳ濃度が２０質量％超のスラリーの場合、濾板へのスケール付着を抑制するには他のスケール付着抑制剤の併用が必要であり、他のスケール付着抑制剤がＳＳに吸着されるのを抑制するために補助剤としての共重合体が多量に必要となるため、実際的でない。
【００１６】
前記共重合体は、ＳＳへ吸着されにくく、スラリー中に多く残存することができ、アクリル酸と２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸とが、例えば、スラリー中のカルシウムイオンと錯体を形成し、遊離したカルシウムイオン濃度を低くし、スケールの原因となる炭酸カルシウム等の形成を抑制しうると考えられる。
【００１７】
アクリル酸及び２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸の組成比は、前記共重合体がＳＳへ吸着されにくくなるため、それぞれ５０モル％以上９５モル％以下及び５モル％以上５０モル％以下で含むのが好ましい。
【００１８】
前記共重合体の質量平均分子量は、前記共重合体がＳＳへ吸着されにくく、スラリー中のカルシウムイオンと錯体を形成しやすくなるため、１，０００以上１００，０００以下であるのが好ましく、２，０００以上５０，０００以下であるのが特に好ましい。
【００１９】
前記共重合体の添加量は、過小であるとスケール付着抑制が十分になされない場合があり、過大であってもスケール付着の抑制効果は飽和する。よって、共重合体はスラリーに対して０．００１質量％以上０．１質量％以下添加するのが好ましく、０．００５質量％以上０．０５質量％以下添加するのが特に好ましい。
【００２０】
前記スラリーとしては、スケールの原因となる元素を含む無機スラリーが好ましいが、有機スラリーであってもよい。スラリーは、カルシウムイオンを含むのがより好ましく、１０ｍｇ／Ｌ以上２０００ｍｇ／Ｌ以下のカルシウムイオンを含むのが特に好ましい。なお、本発明において、スラリーを構成するＳＳは特に制限されないが、少なくともＦｅ，Ｃａを元素として含むのが好ましい。そのようなスラリーとしては、製鉄所で発生する集塵水（高炉集塵水、転炉集塵水）に起因するものが挙げられる。
【００２１】
本発明において、共重合体は、脱水する位置の上流に添加する。共重合体やスラリーの量又は温度等により、添加後効果が得られるまでの時間は変化しうる。共重合体をスラリーに添加する位置は、脱水する位置の十分に上流であるのが好ましいが、脱水する直前であってもよい。また、共重合体をスラリー中で自然に分散させてから脱水してもよいが、スラリーを脱水する位置の上流に、スラリーを攪拌できる容器等を設け、そこでスラリーと共重合体とを攪拌混合してから脱水してもよい。
【００２２】
共重合体は、例えば、粉末のままスラリーに添加してもよく、水や有機溶媒に溶解させてから添加してもよい。ただし、効果を速やかに得る観点から、共重合体の水溶液や水溶性の高いアルコール等の有機溶液として添加するのが好ましい。また、前記共重合体のスラリーへの添加は、間欠的又は連続のいずれでもよいが、効果の安定化の点では後者が好ましい。
【００２３】
前記脱水工程は、一度に大量のスラリーを濾過することができるためフィルタープレスが好ましく、その濾板の目詰まりの発生を本発明では効果的に抑制できる。これは、前記共重合体が、例えば、炭酸カルシウムの結晶核が生成した後にその結晶核の表面に付着して結晶の成長を抑制し、肉眼で確認できないほど微小な状態に炭酸カルシウムの大きさを維持することによると考えられる。なお、脱水はスクリュープレス、真空脱水等の公知の脱水装置で行ってもよい。
【００２４】
本発明で用いる濾板の材質は、特に制限されないが、例えば、ステンレス鋼、プラスチック、磁器、又はガラスであってもよい。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例を用いて本発明を説明するが、本発明は実施例に制限されるものではない。
【００２６】
［試験サンプル］
懸濁物質濃度：スラリー中０．１、１、２０、４０質量％、
カルシウム硬度：１３００ｍｇ／Ｌ、
Ｍアルカリ度：１８００ｍｇ／Ｌ、
温度：４５℃、
ｐＨ：１２、
混合時間６０分。
【００２７】
なお、前記カルシウム硬度及びＭアルカリ度はそれぞれ塩化カルシウムイオン水溶液（カルシウム硬度溶液）及び重炭酸ナトリウム水溶液（Ｍアルカリ溶液）を用いて調製した。また、ＳＳは、製鉄所の集塵水より採取したスラリーを孔径１μｍの濾紙を用いて濾過して得たＦｅ、Ｃａを主成分として含むものを用いて、所定濃度に調整した。
【００２８】
＜テストピースを用いたスケール付着抑制効果の確認試験＞
アクリル酸及び２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸の共重合体及びその他薬剤のスケール付着抑制効果を、以下の試験方法により確認した。
【００２９】
（試験方法）
恒温槽に設置した１Ｌのビーカーに上記水質の試験サンプル１０００ｍＬ及び薬剤を所定量入れ、ＳＵＳ製のテストピース（寸法１．０ｍｍ×３０ｍｍ×５０ｍｍ）をビーカー内に設置した後、６０分間攪拌した。その後、テストピースを取り出し、乾燥機で乾燥し、テストピースを秤量した。下記式１を用いてスケール付着抑制率を求め、表１に示した。下記式１において、ブランク時の付着量とは薬剤無添加の場合のテストピースへのスケールの付着量である。
スケール付着抑制率（％）＝（ブランク時の付着量−薬剤添加時の付着量）／（ブランク時の付着量）×１００・・・・・式１
【００３０】
【表１】
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【００３１】
ＳＳ濃度が１質量％（参考例９〜１５）及び２０質量％（参考例１６〜２１）の場合、アクリル酸／ＡＭＰＳのスケール付着抑制率は他の薬剤より高かった。一方、ＳＳ濃度が０．１質量％（参考例２〜７）及び４０質量％（参考例２３〜２８）の場合、アクリル酸／ＡＭＰＳのスケール付着抑制率は他の薬剤より低い又は同等であった。このことから、ＳＳ濃度が１質量％以上２０質量％以下においてアクリル酸／ＡＭＰＳのスケール付着抑制効果は他の薬剤より高いことがわかった。これは、ＳＳ濃度が１質量％以上２０質量％以下の場合、他の薬剤はＳＳに吸着されるが、アクリル酸／ＡＭＰＳは吸着されにくいことにより得られたと考えられる。他方、ＳＳ濃度が４０質量％では、アクリル酸／ＡＭＰＳもスケール付着抑制効果が低いことがわかった。これは、ＳＳ濃度が４０質量％もの高さになるとアクリル酸／ＡＭＰＳも吸着されるからだと考えられる。ＳＳ濃度が０．１質量％以上２０質量％以下の場合、アクリル酸／ＡＭＰＳの薬剤濃度が低くても、アクリル酸／ＡＭＰＳの薬剤濃度が高い場合とほとんど同じだった。これは、アクリル酸／ＡＭＰＳはＳＳに吸着されにくいため、薬剤濃度が高い場合と同様の効果が得られたと考えられる。
【００３２】
＜減圧濾過器を用いたスケール付着抑制確認試験＞
各種薬剤のスケール付着抑制効果を、以下の試験方法により確認した。
【００３３】
（試験方法）
恒温槽に設置した１Ｌのビーカーに上記水質の試験サンプル１０００ｍＬ及びアクリル酸／アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）共重合体を１００ｍｇ／Ｌ（スラリーに対して０．０１質量％）添加し、６０分間攪拌した。その後、前記ビーカーからスラリーを６０〜７０ｍＬ採取し、吸引瓶、ポリプロピレン製の漏斗（フィルタープレスの濾板と模擬）及び濾布を用いて吸引濾過を行った。吸引濾過後、濾布上のスラリーと濾液を除去し、乾燥させた。スラリーを６０〜７０ｍＬの吸引濾過〜乾燥の工程を所定回数繰り返し、試験後の吸引瓶、漏斗に付着したスケールの付着量を測定し、表２に示した。
【００３４】
【表２】
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【００３５】
実施例１及び２において、ＳＳ濃度の低い比較例１と同等の濾板へのスケール付着抑制率が得られた。このことから、ＳＳ濃度が１質量％以上２０質量％以下のスラリーを脱水する場合も、スケール付着抑制効果を得るためにスラリーを希釈しなくても濾板へのスケール付着抑制効果が得られることがわかった。比較例２よりＳＳ濃度が高いスラリーに対しては、濾板へのスケール付着抑制効果は低かった。