JP2001334113A - 高温集塵用セラミックコンポジットフィルター - Google Patents
高温集塵用セラミックコンポジットフィルターInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 環境及びエネルギー効率の視点から、従来よ
りも過酷な高温腐食環境下で使用可能な集塵フィルター
を提供する。 【解決手段】 排ガス中に含まれる飛灰を高温下で分離
除去するための高温集塵フィルターであって、無機繊維
織布に、必要によりシリカを下地として被覆し、クロミ
ア、ジルコニア、酸化鉄の１種以上を被覆するか、ある
いは、これらの１種以上をアルミナ又はシリカとの混合
物として被覆して成るコンポジットフィルター。
りも過酷な高温腐食環境下で使用可能な集塵フィルター
を提供する。 【解決手段】 排ガス中に含まれる飛灰を高温下で分離
除去するための高温集塵フィルターであって、無機繊維
織布に、必要によりシリカを下地として被覆し、クロミ
ア、ジルコニア、酸化鉄の１種以上を被覆するか、ある
いは、これらの１種以上をアルミナ又はシリカとの混合
物として被覆して成るコンポジットフィルター。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温集塵用セラミ
ックコンポジットフィルターに関するものであり、さら
に詳しくは、石炭ガス化発電及び廃棄物処理等のプラン
トにおいて、排ガス中に含まれる飛灰を高温下で分離除
去するための高温集塵フィルターに関するものである。
ックコンポジットフィルターに関するものであり、さら
に詳しくは、石炭ガス化発電及び廃棄物処理等のプラン
トにおいて、排ガス中に含まれる飛灰を高温下で分離除
去するための高温集塵フィルターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来用いられてきた集塵装置システム
は、その方式により、サイクロン、電気集塵、充填層、
隔壁型フィルターに大別される。この内、遠心力を利用
して分離するサイクロン方式は、構造が簡単で圧力損失
も小さいが、集塵効率が低く、微細粉塵には不向きであ
る。一方、電気集塵方式は、コロナの安定性や材料の耐
熱性の問題から適用温度が相対的に低い。また、充填層
方式においては、集塵効率や設置スペースの点で課題が
あるといわれている。これらに対し、隔壁型フィルター
方式は、一般に脱塵性能が高く、材質を選ぶことで多様
な環境に適用可能である。
は、その方式により、サイクロン、電気集塵、充填層、
隔壁型フィルターに大別される。この内、遠心力を利用
して分離するサイクロン方式は、構造が簡単で圧力損失
も小さいが、集塵効率が低く、微細粉塵には不向きであ
る。一方、電気集塵方式は、コロナの安定性や材料の耐
熱性の問題から適用温度が相対的に低い。また、充填層
方式においては、集塵効率や設置スペースの点で課題が
あるといわれている。これらに対し、隔壁型フィルター
方式は、一般に脱塵性能が高く、材質を選ぶことで多様
な環境に適用可能である。
【０００３】隔壁型フィルターには、構造上、織布バグ
やフェルトから成る繊維タイプと、多孔質焼結体やコン
ポジットから成るモノリスタイプがある。何れにして
も、堆積したダストを逆洗によって除去することが必須
となるため、それに伴う大きな圧力変動や温度変化に耐
えることが要求される。繊維タイプのものは、柔軟性が
あって圧力損失が比較的小さいものの、高温域で強度が
急激に低下する傾向があるため、セラミック系であって
も限界温度はあまり高くない。そのため、高温集塵に最
も可能性のある方法として、セラミックモノリスフィル
ターによせる期待は大きく、多くの検討がなされてい
る。
やフェルトから成る繊維タイプと、多孔質焼結体やコン
ポジットから成るモノリスタイプがある。何れにして
も、堆積したダストを逆洗によって除去することが必須
となるため、それに伴う大きな圧力変動や温度変化に耐
えることが要求される。繊維タイプのものは、柔軟性が
あって圧力損失が比較的小さいものの、高温域で強度が
急激に低下する傾向があるため、セラミック系であって
も限界温度はあまり高くない。そのため、高温集塵に最
も可能性のある方法として、セラミックモノリスフィル
ターによせる期待は大きく、多くの検討がなされてい
る。
【０００４】今日までに開発された高温集塵用セラミッ
クモノリスフィルターの構成をまとめると、表１のよう
である。材質としては、繊維を除き、炭化ケイ素、コー
ジェライト、ムライト及びアルミノシリケートに限定さ
れている。これは、耐熱衝撃性の面から低熱膨張率であ
ることが不可欠とされているためであり、多孔質焼結体
フィルターの多くはコージェライト製である。一方、コ
ンポジットタイプでは、アルミナ系繊維に炭化ケイ素を
ＣＶＤコーティングしたものが知られている。ただし、
結合組織に用いた炭化ケイ素は高温で酸化が生じ、特に
水蒸気雰囲気では侵食が速まるとされる。そこで、最近
では、高純度のアルミナ繊維にアルミノシリケートを被
覆させたものが開発され、耐酸化性の向上が図られてい
る。
クモノリスフィルターの構成をまとめると、表１のよう
である。材質としては、繊維を除き、炭化ケイ素、コー
ジェライト、ムライト及びアルミノシリケートに限定さ
れている。これは、耐熱衝撃性の面から低熱膨張率であ
ることが不可欠とされているためであり、多孔質焼結体
フィルターの多くはコージェライト製である。一方、コ
ンポジットタイプでは、アルミナ系繊維に炭化ケイ素を
ＣＶＤコーティングしたものが知られている。ただし、
結合組織に用いた炭化ケイ素は高温で酸化が生じ、特に
水蒸気雰囲気では侵食が速まるとされる。そこで、最近
では、高純度のアルミナ繊維にアルミノシリケートを被
覆させたものが開発され、耐酸化性の向上が図られてい
る。
【０００５】
【表１】
【０００６】しかしながら、自動車のシュレッダーダス
トのような産業廃棄物焼却においては，構成成分が多種
多様であるため、排ガス中に軟化点や融点の低い物質が
含まれているのが一般的である。また、従来のフィルタ
ー材料に多用されているアルミナ−シリカ系物質は、Ｋ
やＮａの存在下で低融点のガラス相を形成することが知
られている。そうした場合、これらの物質がフィルター
内部にまで侵入し目詰まりが生じて、逆洗による濾過処
理能力の回復ができなくなるとともに、侵食が急速に進
行し寿命が極めて短くなる。このため、従来のフィルタ
ーの使用は、飛来物質が固体に限定されるような低い温
度に抑える必要がある。ところが、産業廃棄物焼却プラ
ントにおいては、熱エネルギーの有効利用やダイオキシ
ン等有害物質の再生防止の観点から，できるだけ高温の
まま燃焼ガスを浄化することが必要とされている。
トのような産業廃棄物焼却においては，構成成分が多種
多様であるため、排ガス中に軟化点や融点の低い物質が
含まれているのが一般的である。また、従来のフィルタ
ー材料に多用されているアルミナ−シリカ系物質は、Ｋ
やＮａの存在下で低融点のガラス相を形成することが知
られている。そうした場合、これらの物質がフィルター
内部にまで侵入し目詰まりが生じて、逆洗による濾過処
理能力の回復ができなくなるとともに、侵食が急速に進
行し寿命が極めて短くなる。このため、従来のフィルタ
ーの使用は、飛来物質が固体に限定されるような低い温
度に抑える必要がある。ところが、産業廃棄物焼却プラ
ントにおいては、熱エネルギーの有効利用やダイオキシ
ン等有害物質の再生防止の観点から，できるだけ高温の
まま燃焼ガスを浄化することが必要とされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このような状況の中
で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、石炭ガス化
発電及び廃棄物処理等のプラントにおいて、排ガス中に
含まれる飛灰を高温下で分離除去するための新しい高温
集塵フィルターを開発することを目標として鋭意研究を
積み重ねた結果、無機繊維織布に飛灰との反応性あるい
は濡れ性の低い物質（クロミア、ジルコニア、酸化鉄
等）を被覆して成るコンポジットフィルターを用いるこ
とにより所期の目的を達成し得ることを見出し、本発明
を完成するに至った。本発明は、従来よりも過酷な高温
腐食環境下で有効に使用できる濾材を、簡便な方法によ
って作製し、提供することを目的とするものである。
で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、石炭ガス化
発電及び廃棄物処理等のプラントにおいて、排ガス中に
含まれる飛灰を高温下で分離除去するための新しい高温
集塵フィルターを開発することを目標として鋭意研究を
積み重ねた結果、無機繊維織布に飛灰との反応性あるい
は濡れ性の低い物質（クロミア、ジルコニア、酸化鉄
等）を被覆して成るコンポジットフィルターを用いるこ
とにより所期の目的を達成し得ることを見出し、本発明
を完成するに至った。本発明は、従来よりも過酷な高温
腐食環境下で有効に使用できる濾材を、簡便な方法によ
って作製し、提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は以下の技術的手段から構成される。 （１）排ガス中に含まれる飛灰を高温下で分離除去する
ための高温集塵フィルターであって、無機繊維織布に、
必要によりシリカを下地として被覆し、クロミア、ジル
コニア、酸化鉄の１種以上を被覆するか、あるいは、こ
れらの１種以上をアルミナ又はシリカとの混合物として
被覆して成るコンポジットフィルター。 （２）無機繊維が、アルミナ系、炭化ケイ素系繊維であ
る前記（１）記載のコンポジットフィルター。 （３）排ガス中に含まれる飛灰を高温下で分離除去する
ための高温集塵フィルターを製造する方法であって、ア
ルミナ系又は炭化ケイ素系の無機繊維織布に、必要によ
りシリカを下地として被覆し、クロミア、ジルコニア、
酸化鉄の１種以上、あるいは、これらの１種以上とアル
ミナ又はシリカとの混合物の被覆層を形成することを特
徴とするコンポジットフィルターの製造方法。 （４）無機繊維織布に、ジルコニウム、クロム、鉄の各
金属塩の１種以上の水溶液を含浸させた後、乾燥させ、
大気中９００〜１０００℃に加熱、保持して冷却する前
記（３）記載のコンポジットフィルターの製造方法。 （５）無機繊維織布に、ジルコニウム、クロム、鉄の各
金属塩の１種以上、あるいは、これらの１種以上とアル
ミニウム塩の水溶液又はテトラエトキシシラン（ＴＥＯ
Ｓ：Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ）エタノール水溶液との混合
液を含浸させた後、乾燥させ、大気中９００〜１０００
℃に加熱、保持して冷却する前記（３）記載のコンポジ
ットフィルターの製造方法。
の本発明は以下の技術的手段から構成される。 （１）排ガス中に含まれる飛灰を高温下で分離除去する
ための高温集塵フィルターであって、無機繊維織布に、
必要によりシリカを下地として被覆し、クロミア、ジル
コニア、酸化鉄の１種以上を被覆するか、あるいは、こ
れらの１種以上をアルミナ又はシリカとの混合物として
被覆して成るコンポジットフィルター。 （２）無機繊維が、アルミナ系、炭化ケイ素系繊維であ
る前記（１）記載のコンポジットフィルター。 （３）排ガス中に含まれる飛灰を高温下で分離除去する
ための高温集塵フィルターを製造する方法であって、ア
ルミナ系又は炭化ケイ素系の無機繊維織布に、必要によ
りシリカを下地として被覆し、クロミア、ジルコニア、
酸化鉄の１種以上、あるいは、これらの１種以上とアル
ミナ又はシリカとの混合物の被覆層を形成することを特
徴とするコンポジットフィルターの製造方法。 （４）無機繊維織布に、ジルコニウム、クロム、鉄の各
金属塩の１種以上の水溶液を含浸させた後、乾燥させ、
大気中９００〜１０００℃に加熱、保持して冷却する前
記（３）記載のコンポジットフィルターの製造方法。 （５）無機繊維織布に、ジルコニウム、クロム、鉄の各
金属塩の１種以上、あるいは、これらの１種以上とアル
ミニウム塩の水溶液又はテトラエトキシシラン（ＴＥＯ
Ｓ：Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ）エタノール水溶液との混合
液を含浸させた後、乾燥させ、大気中９００〜１０００
℃に加熱、保持して冷却する前記（３）記載のコンポジ
ットフィルターの製造方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、本発明についてさらに詳細
に説明する。コンポジットフィルターと多孔質焼結体フ
ィルターを比較した場合、集塵特性に大きな差はみられ
ないものの、コンポジットタイプの方が強度特性に優
れ、小型軽量化の観点から有利である。特に、本発明に
おいては、コンポジットタイプの繊維強化構造が衝撃に
強い点に着目した。このことは、耐熱衝撃性を重視した
材料選択の必要性が低いことを示唆しており、従来、利
用されていない熱膨張率の大きい材質まで対象にできる
ものと考えられる。そこで、本発明においては、適当な
無機繊維（アルミナ系、炭化ケイ素系）織布に対し、従
来の材質よりも産業廃棄物焼却飛灰との反応性あるいは
濡れ性の低い物質（クロミア、ジルコニア、酸化鉄等）
を被覆したものをコンセプトとしている。これらの酸化
物被覆は、金属塩の水溶液に繊維織布を浸して充分に浸
透させた後、乾燥、焼成する方法により行う。そのメカ
ニズムは単純で、繊維表面に付着した金属塩が大気中で
加熱されることにより、陰イオンは蒸散し、金属イオン
が酸素と結合して酸化物層が形成されるものである。本
発明の被覆法は、原料が低廉で入手が容易、作業が簡
便、溶液の濃度や工程の繰り返しによって繊維間マトリ
ックスの気孔分布を制御できる等の特徴を有し、フィル
ターの作製に適している。
に説明する。コンポジットフィルターと多孔質焼結体フ
ィルターを比較した場合、集塵特性に大きな差はみられ
ないものの、コンポジットタイプの方が強度特性に優
れ、小型軽量化の観点から有利である。特に、本発明に
おいては、コンポジットタイプの繊維強化構造が衝撃に
強い点に着目した。このことは、耐熱衝撃性を重視した
材料選択の必要性が低いことを示唆しており、従来、利
用されていない熱膨張率の大きい材質まで対象にできる
ものと考えられる。そこで、本発明においては、適当な
無機繊維（アルミナ系、炭化ケイ素系）織布に対し、従
来の材質よりも産業廃棄物焼却飛灰との反応性あるいは
濡れ性の低い物質（クロミア、ジルコニア、酸化鉄等）
を被覆したものをコンセプトとしている。これらの酸化
物被覆は、金属塩の水溶液に繊維織布を浸して充分に浸
透させた後、乾燥、焼成する方法により行う。そのメカ
ニズムは単純で、繊維表面に付着した金属塩が大気中で
加熱されることにより、陰イオンは蒸散し、金属イオン
が酸素と結合して酸化物層が形成されるものである。本
発明の被覆法は、原料が低廉で入手が容易、作業が簡
便、溶液の濃度や工程の繰り返しによって繊維間マトリ
ックスの気孔分布を制御できる等の特徴を有し、フィル
ターの作製に適している。
【００１０】本発明は、アルミナ系あるいは炭化ケイ素
系の無機繊維織布に、クロミア、ジルコニア、あるいは
酸化鉄を各々単独に被覆したもの、これらの混合物を被
覆したもの、あるいはアルミナやシリカとの混合物とし
て被覆したものから成るコンポジットフィルターを対象
とするものである。この場合、アルミナやシリカとの混
合物として被覆することにより、被覆層と繊維との熱膨
張率差や過剰反応が軽減され、フィルターの強度特性が
高まるという効果が得られる。これらの混合割合につい
ては、飛灰の性状や使用条件により最適値が変化すると
考えられるため、ここで特段の限定をするものではな
い。ただ、耐熱衝撃特性が特に問題になる場合には、シ
リカ成分を増量することで改善が期待できる。また、炭
化ケイ素系の繊維を用いる場合等、繊維と被覆層の反応
が問題となる場合には、予めシリカ層を下地として被覆
しておくと防止効果が期待できる。また、特にアルミナ
系繊維の場合、アルミナ成分を混合被覆することにより
フィルターの強度を高めることができる。各被覆材に対
する基本的な被覆方法は以下の通りである。ジルコニ
ア、クロミア、酸化鉄、アルミナについては、金属塩を
酸化する方法によるが、シリカについては、金属アルコ
キシドの分解に基づくものである。すなわち、基本的に
は、ジルコニア、クロミア、酸化鉄、アルミナの被覆
は、各々の金属塩の水溶液に、無機繊維織布を浸して含
浸させた後、乾燥させ、大気中９００〜１０００℃で焼
成する方法により、また、シリカの被覆は、テトラエト
キシシランのエタノール水溶液に、無機繊維織布を浸し
て含浸させた後、乾燥させ、大気中９００〜１０００℃
で焼成する方法により行われる。
系の無機繊維織布に、クロミア、ジルコニア、あるいは
酸化鉄を各々単独に被覆したもの、これらの混合物を被
覆したもの、あるいはアルミナやシリカとの混合物とし
て被覆したものから成るコンポジットフィルターを対象
とするものである。この場合、アルミナやシリカとの混
合物として被覆することにより、被覆層と繊維との熱膨
張率差や過剰反応が軽減され、フィルターの強度特性が
高まるという効果が得られる。これらの混合割合につい
ては、飛灰の性状や使用条件により最適値が変化すると
考えられるため、ここで特段の限定をするものではな
い。ただ、耐熱衝撃特性が特に問題になる場合には、シ
リカ成分を増量することで改善が期待できる。また、炭
化ケイ素系の繊維を用いる場合等、繊維と被覆層の反応
が問題となる場合には、予めシリカ層を下地として被覆
しておくと防止効果が期待できる。また、特にアルミナ
系繊維の場合、アルミナ成分を混合被覆することにより
フィルターの強度を高めることができる。各被覆材に対
する基本的な被覆方法は以下の通りである。ジルコニ
ア、クロミア、酸化鉄、アルミナについては、金属塩を
酸化する方法によるが、シリカについては、金属アルコ
キシドの分解に基づくものである。すなわち、基本的に
は、ジルコニア、クロミア、酸化鉄、アルミナの被覆
は、各々の金属塩の水溶液に、無機繊維織布を浸して含
浸させた後、乾燥させ、大気中９００〜１０００℃で焼
成する方法により、また、シリカの被覆は、テトラエト
キシシランのエタノール水溶液に、無機繊維織布を浸し
て含浸させた後、乾燥させ、大気中９００〜１０００℃
で焼成する方法により行われる。
【００１１】以下に、これらの方法の好適な例を示す。 (1) ジルコニアの被覆方法は、好適には、適当な濃度の
オキシ塩化ジルコニウム水溶液を作製し、これに繊維織
布を浸して含浸させた後、乾燥させ、大気中９００℃〜
１０００℃に加熱、保持して炉冷する方法が例示され
る。 (2) クロミアの被覆方法は、好適には、適当な濃度の硫
酸クロム水溶液を作製し、これに繊維織布を浸して含浸
させた後乾燥させ、最後に大気中９００〜１０００℃に
加熱、保持して炉冷する方法が例示される。 (3) 酸化鉄の被覆方法は、好適には、適当な濃度のクエ
ン酸第二鉄水溶液を作製し、これに繊維織布を浸して含
浸させた後、乾燥させ、最後に大気中９００〜１０００
℃に加熱、保持して炉冷する方法が例示される。
オキシ塩化ジルコニウム水溶液を作製し、これに繊維織
布を浸して含浸させた後、乾燥させ、大気中９００℃〜
１０００℃に加熱、保持して炉冷する方法が例示され
る。 (2) クロミアの被覆方法は、好適には、適当な濃度の硫
酸クロム水溶液を作製し、これに繊維織布を浸して含浸
させた後乾燥させ、最後に大気中９００〜１０００℃に
加熱、保持して炉冷する方法が例示される。 (3) 酸化鉄の被覆方法は、好適には、適当な濃度のクエ
ン酸第二鉄水溶液を作製し、これに繊維織布を浸して含
浸させた後、乾燥させ、最後に大気中９００〜１０００
℃に加熱、保持して炉冷する方法が例示される。
【００１２】(4) アルミナの被覆方法は、好適には、適
当な濃度の塩化アルミニウム水溶液を作製し、これに繊
維織布を浸して含浸させた後、乾燥させ、最後に大気中
９００〜１０００℃に加熱、保持して炉冷する方法が例
示される。 (5) シリカの被覆方法は、好適には、低濃度のテトラエ
トキシシラン（ＴＥＯＳ）エタノール水溶液を作製し、
これに繊維織布を浸して含浸させた後、乾燥させ、大気
中９００〜１０００℃に加熱、保持して炉冷する方法が
例示される。これらの混合酸化物については、各々の原
料溶液を適当な割合に混合して用いることで達成でき
る。上記酸化物の被覆は、ＰＶＤあるいはＣＶＤで直接
被覆する方法や、メッキ等によって金属を被覆後、大気
中で加熱し、酸化させる方法でも可能である。但し、こ
れらの場合、簡便性及び被覆の均質性に劣る可能性があ
る。
当な濃度の塩化アルミニウム水溶液を作製し、これに繊
維織布を浸して含浸させた後、乾燥させ、最後に大気中
９００〜１０００℃に加熱、保持して炉冷する方法が例
示される。 (5) シリカの被覆方法は、好適には、低濃度のテトラエ
トキシシラン（ＴＥＯＳ）エタノール水溶液を作製し、
これに繊維織布を浸して含浸させた後、乾燥させ、大気
中９００〜１０００℃に加熱、保持して炉冷する方法が
例示される。これらの混合酸化物については、各々の原
料溶液を適当な割合に混合して用いることで達成でき
る。上記酸化物の被覆は、ＰＶＤあるいはＣＶＤで直接
被覆する方法や、メッキ等によって金属を被覆後、大気
中で加熱し、酸化させる方法でも可能である。但し、こ
れらの場合、簡便性及び被覆の均質性に劣る可能性があ
る。
【００１３】
【作用】本発明では、無機繊維織布に、飛灰との反応性
あるいは濡れ性の低い物質を被覆するが、これらの酸化
物の被覆は、無機繊維織布を金属塩の水溶液に浸して充
分に浸透させた後、乾燥し、焼成することにより行われ
る。無機繊維織布の表面に付着した金属塩が大気中で加
熱されることにより、陰イオンは蒸散し、金属イオンが
酸素と結合して酸化物層が形成される。また、耐熱衝撃
特性が特に問題になる場合には、シリカ成分を増量する
ことで改善することができる。また、繊維と被覆層の反
応が問題となる場合には、予めシリカ層を下地として被
覆しておくことにより防止することができる。
あるいは濡れ性の低い物質を被覆するが、これらの酸化
物の被覆は、無機繊維織布を金属塩の水溶液に浸して充
分に浸透させた後、乾燥し、焼成することにより行われ
る。無機繊維織布の表面に付着した金属塩が大気中で加
熱されることにより、陰イオンは蒸散し、金属イオンが
酸素と結合して酸化物層が形成される。また、耐熱衝撃
特性が特に問題になる場合には、シリカ成分を増量する
ことで改善することができる。また、繊維と被覆層の反
応が問題となる場合には、予めシリカ層を下地として被
覆しておくことにより防止することができる。
【００１４】
【実施例】次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説
明するが、本発明は以下の実施例により何ら限定される
ものではない。 実施例１ 無機繊維織布として、アルミナ系繊維の繻子織り２次元
シートを用いた。表２に、各試料グループにおける被覆
材の構成を示す。クロミア、ジルコニア、酸化鉄、シリ
カ及びアルミナの各要素に対する原料溶液としては、以
下のものを使用した。 クロミア：Ｃｒ2 （ＳＯ4 ）2 ・１８Ｈ2 Ｏの３２ｍａ
ｓｓ％水溶液・・・・・溶液Ｃ ジルコニア：ＺｒＯＣｌ2 ・８Ｈ2 Ｏの２１ｍａｓｓ％
水溶液・・・・・溶液Ｚ 酸化鉄：ＦｅＣ6 Ｈ5 Ｏ7 ・３Ｈ2 Ｏの１６ｍａｓｓ％
水溶液・・・・・溶液Ｆ シリカ：Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 の９ｍａｓｓ％エタノー
ル水溶液・・・・・溶液Ｓ アルミナ：ＡｌＣｌ3 ・６Ｈ2 Ｏの１９ｍａｓｓ％水溶
液・・・・・溶液Ａ
明するが、本発明は以下の実施例により何ら限定される
ものではない。 実施例１ 無機繊維織布として、アルミナ系繊維の繻子織り２次元
シートを用いた。表２に、各試料グループにおける被覆
材の構成を示す。クロミア、ジルコニア、酸化鉄、シリ
カ及びアルミナの各要素に対する原料溶液としては、以
下のものを使用した。 クロミア：Ｃｒ2 （ＳＯ4 ）2 ・１８Ｈ2 Ｏの３２ｍａ
ｓｓ％水溶液・・・・・溶液Ｃ ジルコニア：ＺｒＯＣｌ2 ・８Ｈ2 Ｏの２１ｍａｓｓ％
水溶液・・・・・溶液Ｚ 酸化鉄：ＦｅＣ6 Ｈ5 Ｏ7 ・３Ｈ2 Ｏの１６ｍａｓｓ％
水溶液・・・・・溶液Ｆ シリカ：Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 の９ｍａｓｓ％エタノー
ル水溶液・・・・・溶液Ｓ アルミナ：ＡｌＣｌ3 ・６Ｈ2 Ｏの１９ｍａｓｓ％水溶
液・・・・・溶液Ａ
【００１５】クロミアの被覆は、溶液Ｃに繊維織布を浸
して含浸させた後、乾燥させ、大気中１０００℃に加
熱、保持し炉冷して行った。ジルコニアの被覆は、溶液
Ｚに繊維織布を浸して含浸させた後、乾燥させ、大気中
１０００℃に加熱、保持し炉冷して行った。酸化鉄の被
覆は、溶液Ｆに繊維織布を浸して含浸させた後、乾燥さ
せ、大気中１０００℃に加熱、保持し炉冷して行った。
シリカの被覆は、溶液Ｓに繊維織布を浸して含浸させた
後、乾燥させ、大気中１０００℃に加熱、保持し炉冷す
る工程を３回繰り返して行った。シリカ及びアルミナの
被覆は、溶液ＳとＡの３：１混合液に繊維織布を浸して
含浸させた後、乾燥させ、大気中１０００℃に加熱、保
持し炉冷する工程を３回繰り返して行った。
して含浸させた後、乾燥させ、大気中１０００℃に加
熱、保持し炉冷して行った。ジルコニアの被覆は、溶液
Ｚに繊維織布を浸して含浸させた後、乾燥させ、大気中
１０００℃に加熱、保持し炉冷して行った。酸化鉄の被
覆は、溶液Ｆに繊維織布を浸して含浸させた後、乾燥さ
せ、大気中１０００℃に加熱、保持し炉冷して行った。
シリカの被覆は、溶液Ｓに繊維織布を浸して含浸させた
後、乾燥させ、大気中１０００℃に加熱、保持し炉冷す
る工程を３回繰り返して行った。シリカ及びアルミナの
被覆は、溶液ＳとＡの３：１混合液に繊維織布を浸して
含浸させた後、乾燥させ、大気中１０００℃に加熱、保
持し炉冷する工程を３回繰り返して行った。
【００１６】クロミア及びジルコニアの被覆は、溶液Ｃ
とＺの等量混合液に繊維織布を浸して含浸させた後、乾
燥させ、大気中１０００℃に加熱、保持し炉冷して行っ
た。クロミア及び酸化鉄の被覆は、溶液ＣとＦの等量混
合液に繊維織布を浸して含浸させた後、乾燥させ、大気
中１０００℃に加熱、保持し炉冷して行った。クロミア
及びシリカの被覆は、溶液ＣとＳの等量混合液に繊維織
布を浸して含浸させた後、乾燥させ、大気中１０００℃
に加熱、保持し炉冷して行った。クロミア及びアルミナ
の被覆は、溶液ＣとＡの等量混合液に繊維織布を浸して
含浸させた後、乾燥させ、大気中１０００℃に加熱、保
持し炉冷して行った。ジルコニア及びシリカの被覆は、
溶液ＺとＳの等量混合液に繊維織布を浸して含浸させた
後、乾燥させ、大気中１０００℃に加熱、保持し炉冷し
て行った。ジルコニア及びアルミナの被覆は、溶液Ｚと
Ａの等量混合液に繊維織布を浸して含浸させた後、乾燥
させ、大気中１０００℃に加熱、保持し炉冷して行っ
た。酸化鉄及びアルミナの被覆は、溶液ＦとＡの等量混
合液に繊維織布を浸して含浸させた後、乾燥させ、大気
中１０００℃に加熱、保持し炉冷して行った。酸化鉄及
びシリカの被覆は、溶液ＦとＳの等量混合液に繊維織布
を浸して含浸させた後、乾燥させ、大気中１０００℃に
加熱、保持し炉冷して行った。クロミア、ジルコニア及
び酸化鉄の被覆は、溶液Ｃ、Ｚ、Ｆの２：１：１混合液
に繊維織布を浸して含浸させた後、乾燥させ、大気中１
０００℃に加熱、保持し炉冷して行った。クロミア、ジ
ルコニア及びシリカの被覆は、溶液Ｃ、Ｚ、Ｓの２：
１：３混合液に繊維織布を浸して含浸させた後、乾燥さ
せ、大気中１０００℃に加熱、保持し炉冷して行った。
ジルコニア層と酸化鉄層の積層被覆は、始めにジルコニ
アを被覆した後、酸化鉄を被覆する方法により行った。
各層の被覆は上記の方法と同じである。
とＺの等量混合液に繊維織布を浸して含浸させた後、乾
燥させ、大気中１０００℃に加熱、保持し炉冷して行っ
た。クロミア及び酸化鉄の被覆は、溶液ＣとＦの等量混
合液に繊維織布を浸して含浸させた後、乾燥させ、大気
中１０００℃に加熱、保持し炉冷して行った。クロミア
及びシリカの被覆は、溶液ＣとＳの等量混合液に繊維織
布を浸して含浸させた後、乾燥させ、大気中１０００℃
に加熱、保持し炉冷して行った。クロミア及びアルミナ
の被覆は、溶液ＣとＡの等量混合液に繊維織布を浸して
含浸させた後、乾燥させ、大気中１０００℃に加熱、保
持し炉冷して行った。ジルコニア及びシリカの被覆は、
溶液ＺとＳの等量混合液に繊維織布を浸して含浸させた
後、乾燥させ、大気中１０００℃に加熱、保持し炉冷し
て行った。ジルコニア及びアルミナの被覆は、溶液Ｚと
Ａの等量混合液に繊維織布を浸して含浸させた後、乾燥
させ、大気中１０００℃に加熱、保持し炉冷して行っ
た。酸化鉄及びアルミナの被覆は、溶液ＦとＡの等量混
合液に繊維織布を浸して含浸させた後、乾燥させ、大気
中１０００℃に加熱、保持し炉冷して行った。酸化鉄及
びシリカの被覆は、溶液ＦとＳの等量混合液に繊維織布
を浸して含浸させた後、乾燥させ、大気中１０００℃に
加熱、保持し炉冷して行った。クロミア、ジルコニア及
び酸化鉄の被覆は、溶液Ｃ、Ｚ、Ｆの２：１：１混合液
に繊維織布を浸して含浸させた後、乾燥させ、大気中１
０００℃に加熱、保持し炉冷して行った。クロミア、ジ
ルコニア及びシリカの被覆は、溶液Ｃ、Ｚ、Ｓの２：
１：３混合液に繊維織布を浸して含浸させた後、乾燥さ
せ、大気中１０００℃に加熱、保持し炉冷して行った。
ジルコニア層と酸化鉄層の積層被覆は、始めにジルコニ
アを被覆した後、酸化鉄を被覆する方法により行った。
各層の被覆は上記の方法と同じである。
【００１７】作製した試料について、カーシュレッダー
ダストの焼却で発生した飛灰との反応を調べるため、試
料を飛灰中に埋込み７５０℃で５時間保持した。表面に
付着した飛灰を落とした後、圧力損失試験と３点曲げ強
度試験を行い評価した。その結果を、表３に示す。圧力
損失比（飛灰埋込後／埋込前）が大きいほど、フィルタ
ー内部への飛灰成分の侵入が多く、よく濡れることを示
している。強度比（飛灰埋込後／埋込前）については、
小さい値ほど強度低下が大きく、侵食され易いと考えら
れる。このことから判断して、クロミアが最も高性能な
被覆材質といえる。酸化鉄については、耐食性に優れて
いるわけではないが、耐濡れ性に改善がみられる。一
方、ジルコニアは、耐濡れ性はよくないが、耐食性に優
れ強度低下が少ない。六価クロム生成の危険性からクロ
ミアは使用しづらい面があるため、酸化鉄及びジルコニ
アの混合被覆が有望であることが分った。また、両者の
特性からみて内層をジルコニア主体、外層を酸化鉄主体
とした積層被覆も効果的である。
ダストの焼却で発生した飛灰との反応を調べるため、試
料を飛灰中に埋込み７５０℃で５時間保持した。表面に
付着した飛灰を落とした後、圧力損失試験と３点曲げ強
度試験を行い評価した。その結果を、表３に示す。圧力
損失比（飛灰埋込後／埋込前）が大きいほど、フィルタ
ー内部への飛灰成分の侵入が多く、よく濡れることを示
している。強度比（飛灰埋込後／埋込前）については、
小さい値ほど強度低下が大きく、侵食され易いと考えら
れる。このことから判断して、クロミアが最も高性能な
被覆材質といえる。酸化鉄については、耐食性に優れて
いるわけではないが、耐濡れ性に改善がみられる。一
方、ジルコニアは、耐濡れ性はよくないが、耐食性に優
れ強度低下が少ない。六価クロム生成の危険性からクロ
ミアは使用しづらい面があるため、酸化鉄及びジルコニ
アの混合被覆が有望であることが分った。また、両者の
特性からみて内層をジルコニア主体、外層を酸化鉄主体
とした積層被覆も効果的である。
【００１８】
【表２】
【００１９】
【表３】
【００２０】炭化ケイ素系繊維織布を用いた場合につい
ても、同様の結果が得られた。
ても、同様の結果が得られた。
【００２１】
【発明の効果】本発明により、１）排ガス中に含まれる
飛灰を高温下で分離除去するための高温集塵フィルター
を提供することができる、２）原料が低廉で入手も容易
であり、作業が簡便である、３）溶液の濃度や工程の繰
り返しによって気孔分布を制御できる、４）コンポジッ
トタイプのフィルターは、構造上耐熱衝撃性に優れるた
め熱膨張率の比較的大きい材質も使用できる、５）耐食
性や耐濡れ性に優れるものの従来対象とされなかったク
ロミア、酸化鉄及びジルコニアを無機繊維織布に被覆し
たコンポジットフィルターを提供することができる、
６）今回開発したフィルターは、従来よりも過酷な高温
腐食環境下で使用することを可能にするため、産業廃棄
物焼却プラント等において熱エネルギーの有効利用やダ
イオキシン等有害物質の再生防止に効果がある、という
効果が奏される。
飛灰を高温下で分離除去するための高温集塵フィルター
を提供することができる、２）原料が低廉で入手も容易
であり、作業が簡便である、３）溶液の濃度や工程の繰
り返しによって気孔分布を制御できる、４）コンポジッ
トタイプのフィルターは、構造上耐熱衝撃性に優れるた
め熱膨張率の比較的大きい材質も使用できる、５）耐食
性や耐濡れ性に優れるものの従来対象とされなかったク
ロミア、酸化鉄及びジルコニアを無機繊維織布に被覆し
たコンポジットフィルターを提供することができる、
６）今回開発したフィルターは、従来よりも過酷な高温
腐食環境下で使用することを可能にするため、産業廃棄
物焼却プラント等において熱エネルギーの有効利用やダ
イオキシン等有害物質の再生防止に効果がある、という
効果が奏される。
Claims (5)
- 【請求項１】 排ガス中に含まれる飛灰を高温下で分離
除去するための高温集塵フィルターであって、無機繊維
織布に、必要によりシリカを下地として被覆し、クロミ
ア、ジルコニア、酸化鉄の１種以上を被覆するか、ある
いは、これらの１種以上をアルミナ又はシリカとの混合
物として被覆して成るコンポジットフィルター。 - 【請求項２】 無機繊維が、アルミナ系、炭化ケイ素系
繊維である請求項１記載のコンポジットフィルター。 - 【請求項３】 排ガス中に含まれる飛灰を高温下で分離
除去するための高温集塵フィルターを製造する方法であ
って、アルミナ系又は炭化ケイ素系の無機繊維織布に、
必要によりシリカを下地として被覆し、クロミア、ジル
コニア、酸化鉄の１種以上、あるいは、これらの１種以
上とアルミナ又はシリカとの混合物の被覆層を形成する
ことを特徴とするコンポジットフィルターの製造方法。 - 【請求項４】 無機繊維織布に、ジルコニウム、クロ
ム、鉄の各金属塩の１種以上の水溶液を含浸させた後、
乾燥させ、大気中９００〜１０００℃に加熱、保持して
冷却する請求項３記載のコンポジットフィルターの製造
方法。 - 【請求項５】 無機繊維織布に、ジルコニウム、クロ
ム、鉄の各金属塩の１種以上、あるいは、これらの１種
以上とアルミニウム塩の水溶液又はテトラエトキシシラ
ン（ＴＥＯＳ：Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ）エタノール水溶
液との混合液を含浸させた後、乾燥させ、大気中９００
〜１０００℃に加熱、保持して冷却する請求項３記載の
コンポジットフィルターの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000156379A JP3390914B2 (ja) | 2000-05-26 | 2000-05-26 | 高温集塵用セラミックコンポジットフィルター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000156379A JP3390914B2 (ja) | 2000-05-26 | 2000-05-26 | 高温集塵用セラミックコンポジットフィルター |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001334113A true JP2001334113A (ja) | 2001-12-04 |
| JP3390914B2 JP3390914B2 (ja) | 2003-03-31 |
Family
ID=18661180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000156379A Expired - Lifetime JP3390914B2 (ja) | 2000-05-26 | 2000-05-26 | 高温集塵用セラミックコンポジットフィルター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3390914B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007138365A (ja) * | 2005-11-14 | 2007-06-07 | Biruken Kk | 耐熱・不燃性組成物 |
| CN100417605C (zh) * | 2006-05-25 | 2008-09-10 | 甘肃金桥给水排水设计与工程有限公司 | 高效生物滤料及其制备方法 |
| CN100420640C (zh) * | 2006-05-25 | 2008-09-24 | 甘肃金桥给水排水设计与工程有限公司 | 轻质高效生物滤料及其制备方法 |
-
2000
- 2000-05-26 JP JP2000156379A patent/JP3390914B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007138365A (ja) * | 2005-11-14 | 2007-06-07 | Biruken Kk | 耐熱・不燃性組成物 |
| CN100417605C (zh) * | 2006-05-25 | 2008-09-10 | 甘肃金桥给水排水设计与工程有限公司 | 高效生物滤料及其制备方法 |
| CN100420640C (zh) * | 2006-05-25 | 2008-09-24 | 甘肃金桥给水排水设计与工程有限公司 | 轻质高效生物滤料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3390914B2 (ja) | 2003-03-31 |
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|---|---|---|---|
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