JP2002284546A - 廃ガラス中のアルカリ成分除去方法 - Google Patents
廃ガラス中のアルカリ成分除去方法Info
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Abstract
去する方法を提供する。 【解決手段】 廃ガラスを酸性ガスと接触させ、廃ガラ
ス中のアルカリ成分とガス中の酸性成分との中和反応に
よって生じた塩を水洗し除去する方法であり、好ましく
は平均粒径20μm以下のガラス粉末を用い、塩化水素
ガス等に400℃以上の温度で接触させる方法。
Description
するため、廃ガラス中のアルカリ成分を効果的に除去す
る方法に関する。より詳しくは、廃ガラスを酸性ガスに
接触させて廃ガラス中のアルカリ成分とガス中の酸性成
分とを中和反応させ、生成した塩を水洗処理して除去す
ることにより効率よく廃ガラス中のアルカリ成分を除去
する方法に関する。
廃棄物について、その再利用が社会的な課題とないる。
種々のガラスについても例外ではなく、無色や茶色の廃
ガラスはガラスカレットとしてリサイクルされるが、そ
れ以外の有色ガラスは有効な再利用の道がなく、大部分
は廃棄処分されている。しかし、廃ガラス自体はシリカ
が主成分であり、無機工業原料としてのリサイクルの可
能性を十分に有している。このリサイクルを阻害する大
きな要因が廃ガラス中に含まれているアルカリ成分であ
り、このアルカリ成分のために無機工業材料としての高
温特性や安定性が損なわれる問題がある。
ルカリ成分を効果的に除去ないし低減できれば、これま
で廃棄処理されていた廃ガラスを無機工業原料として有
効に再利用することができる。本発明はこのような従来
技術の課題を解決したものであり、廃ガラス中のアルカ
リ成分を比較的簡単な工程によって効果的に除去ないし
低減する方法を提供することを目的とする。
の構成からなる廃ガラス中のアルカリ成分除去方法に関
する。 (1)廃ガラスを酸性ガスと接触させ、廃ガラス中のア
ルカリ成分とガス中の酸性成分との中和反応によって生
じた塩を水洗して除去することを特徴とする廃ガラス中
のアルカリ成分除去方法。 (2)廃ガラスと酸性ガスとの接触温度が400℃以上
である上記(1)に記載するアルカリ成分除去方法。 (3)廃ガラスの粒度が平均粒径で20μm以下である
上記(1)または(2)に記載するアルカリ成分除去方法。 (4)酸性ガスがハロゲン化水素ガスである上記(1)に
記載するアルカリ成分除去方法。 (5)ハロゲン化水素ガスが塩化水素ガスである上記
(4)に記載するアルカリ成分除去方法。 (6)ハロゲン含有可燃物の燃焼ないし熱分解によって
生じたハロゲン化水素ガスを含む酸性ガスを用いる上記
(4)に記載するアルカリ成分除去方法。 (7)ポリ塩化ビニルの燃焼ないし熱分解ガスによって
生じた塩化水素ガスを含む酸性ガスを用いる上記(5)に
記載するアルカリ成分除去方法。
スと酸性ガスとを一定温度以上で接触させて反応させ、
生成した塩を水洗し除去すると云う簡単な方法によっ
て、廃ガラスに含まれるアルカリ成分を効果的に除去
し、低減することができる。しかも、この酸性ガスはポ
リ塩化ビニルなどの塩素系樹脂廃棄物を燃焼ないし熱分
解して生じたガスを用いることができ、何れも廃棄物を
原料として利用することができる。
て具体的に説明する。一般的に、廃ガラス中には酸化物
換算で10%程度のアルカリ成分が含有されている。本
発明のアルカリ成分除去方法は、この廃ガラスを酸性ガ
スと一定温度以上で接触させて、廃ガラス中のアルカリ
成分とガス中の酸性成分とを中和反応させ、生成した塩
を水洗し除去することを特徴とする方法である。
成分との反応を促進するには、廃ガラスと酸性ガスの接
触温度は400℃以上が好ましく、廃ガラスの粒度は平
均粒径で20μm以下が適当である。酸性ガスとして
は、二酸化硫黄ガス、亜硫酸ガス、二酸化窒素ガスなど
のほか、臭化水素や塩化水素等のハロゲン化水素ガスを
用いることができる。このうちハロゲン化水素ガスは、
例えば、ハロゲン含有可燃物の燃焼ないし熱分解によて
発生したガス、あるいはポリ塩化ビニルの燃焼ないし熱
分解によて発生した塩化水素ガスを利用することができ
る。
しては、効果的にガラス固体と酸性ガスを反応させ得る
ものであれば良く、一般的な固定層反応装置、流動層反
応装置あるいは移動層反応装置等を用いることができ
る。なお、この反応装置は酸性ガスとの反応性が殆どな
く、かつ耐熱性のあるセラミックス製等の反応容器を用
いることが望ましい。
と窒素等の混合ガスを反応容器に導入し、容器内を酸性
ガス含有雰囲気として行えば良い。具体的には、例え
ば、アルミナ製の管に適切な粒度のガラス粉末を詰め、
これを固定層とし、管の一端から酸性ガスを含有する混
合ガスを固定層に導入し、ガラス中のアルカリ成分と酸
性ガスを反応させる。ガラス粉末と酸性ガスとの反応に
おいて、酸性ガスの濃度は反応速度の観点から体積換算
で1%以上であることが望ましい。この濃度が1%未満
であると、流量にもよるが、ガラス中のアルカリ成分と
酸性ガスとの反応において、酸性ガスの供給が律速とな
り、中和反応に要する時間が長期化するので望ましくな
い。
応機構はおよそ以下のように考えられる。まず、ガラス
表面近傍のアルカリ成分が、接している雰囲気中のガス
に含まれる酸性成分と中和反応してアルカリ塩化物等の
塩が生成する。この塩の生成によってガラス表面近傍と
ガラス内部の間にアルカリ成分の濃度差が生じ、濃度の
高いガラス内部から濃度の低い表面近傍にアルカリ成分
が次第に拡散するようになる。表面に拡散したアルカリ
成分は、順次、酸性ガスと反応して塩を生成する。これ
が繰り返されてガラス中のアルカリ成分が次第に減少す
る。
除去される。水洗処理の方法は塩を効果的に除去できる
方法であれば特に限定されない。例えば、酸性ガスと中
和反応させたガラス粉末を水で満たした撹拌槽等に入
れ、ガラス粉末表面の塩を水中に溶出させ、その後、一
般的な方法で固液分離する方法などが利用できる。
させて、ガラス中のアルカリ成分と雰囲気ガス中の酸性
成分と反応させ、この中和反応によって生成する塩を水
洗処理することによって、効果的にガラス中のアルカリ
成分が除去ないし低減され、アルカリ成分を含有しな
い、あるいはアルカリ成分の含有量が極めて少ないガラ
ス粉末を得ることができる。このガラス粉末はアルカリ
成分を殆ど含まないので無機工業原料として好適であ
る。
性ガスとの接触温度は400℃以上が適当であり、40
0℃から600℃が好ましい。ガラス中のアルカリ成分
と酸性ガスとの反応では、アルカリ成分のガラス表面の
拡散が律速となるため、反応を効率的に行わせるために
は、この拡散速度を大きくする必要がある。拡散速度は
温度が高まるのに従って急激に大きくなるので、雰囲気
(接触)温度を高めることが効果的である。雰囲気温度を
400℃以上に制御することによってアルカリ成分の拡
散速度が大きくなり、アルカリ成分と酸性成分との中和
反応を促進することができる。雰囲気温度を400℃以
上にするには通常の加熱方法を用いれば良い。一例をあ
げれば、反応容器を電気炉で覆うなどの方法がある。一
方、雰囲気温度が600℃を上回るとガラス表面が次第
に溶融してアルカリ成分とガス中の酸性成分との接触が
少なくなり、逆に反応効率が低下するので雰囲気温度は
600℃以下が良い。
径が20μm以下であることが好ましい。廃ガラス粉末
の粒度が小さいほど、アルカリ成分が表面に拡散する距
離が小さく、反応には有利になる。一方、廃ガラス粉末
の粒径が大きいと、反応効率を高めるために反応時間を
長くせざるを得ず、効率的な除去効果が得られない。廃
ガラスを上記粒径に粉砕するには、通常の粉砕方法を用
いることができ、例えばジョークラッシャー、ロールミ
ル等で粗粉砕ないし中粉砕した後にボールミル等で微粉
砕するとよい。また、必要に応じて分級しても良い。
てハロゲン化水素ガスを用いることができる。酸性ガス
としてハロゲン化水素ガスを用いると、この中和反応に
よって生成する塩がアルカリ金属のハロゲン化物とな
り、水洗処理工程、および後工程の取扱いが容易とな
る。ハロゲン化水素ガスとしては、例えば、塩化水素ガ
スが好適である。塩化水素ガスの場合、後述するよう
に、産業廃棄物として大量に排出され、しかも塩素を含
有するために処理方法が問題となっているポリ塩化ビニ
ル等の廃プラスチックを原料として塩化水素ガスを得る
ことができ、廃棄物どうしを利用して有用資源を回収す
ることができるリサイクルプロセスを達成することがで
きる。また、塩化水素ガスを用いると、ガラスに含まれ
るアルカリ成分と塩化水素ガスとの最適反応温度が45
0〜550℃であり、比較的低温で効率的な反応を進め
ることができる。以上の理由から、酸性ガスとして塩化
水素ガスを用いるのが最も望ましい形態の一つであると
言える。
て用いるハロゲン化水素ガスは、ハロゲンを含む可燃物
の燃焼ないしは熱分解によって得ることができる。ハロ
ゲンを含む可燃物としては、廃プラスチックや廃油等の
産業廃棄物を利用することができる。これらのハロゲン
含有可燃物を燃焼し、または熱分解することによってハ
ロゲン化水素を含む燃焼ガスないし熱分解ガスが発生す
るので、これを本発明の方法に利用する。具体的には、
例えば、この燃焼装置または熱分解装置を廃ガラスとハ
ロゲン化水素ガスの反応装置の前に設置し、燃焼ガスも
しくは熱分解ガスを反応装置に導入する。または、廃ガ
ラス粉末とハロゲン含有可燃物を混合物とし、この混合
物を反応容器中で加熱処理する等の方法がある。
を含む酸性ガスはポリ塩化ビニル等の塩素系樹脂廃棄物
の燃焼もしくは熱分解によって得ることができる。近
年、廃プラスチックのリサイクルが積極的に進められて
いるが、塩素を含むポリ塩化ビニル等はサーマルリサイ
クルされた場合にもその塩素がトラブルを起こすことが
多いのでリサイクルが制約され、処理に窮しているのが
現状である。このため、ポリ塩化ビニル等を分離して処
理している。ところが、ポリ塩化ビニル等は燃焼ないし
熱分解によって300℃付近から塩化水素ガスを発生す
る。本発明の方法は、この塩化水素ガスを廃ガラスの脱
アルカリ処理に利用することによって一石二鳥の効果を
得ることができる。
を詰め、管の一端から塩化水素と窒素の混合ガスを一分
間あたり1リットルの流量で流入させた後、ガラス粉末を水
洗処理し、ガラス中に残るアルカリ成分の含有量を測定
した。使用したガラスの成分を表1に示した。また、ガ
ラスの平均粒径、塩化水素ガス濃度、雰囲気温度、反応
時間、アルカリ成分の除去率を表2に示した。なお、試
料No.11〜13においては、ポリ塩化ビニルを熱分解して
得た塩化水素ガスを含むガスを用いた以外は他と同じ条
件で試験を行った。
の平均粒径が20μmより大きいとアルカリ成分の除去
率が低下する。従って、ガラス粉末の平均粒径は20μ
m以下が好ましい。また、雰囲気温度が400℃付近や
600℃付近ではアルカリ成分の除去率が低いので、雰
囲気温度は400℃以上〜600℃以下が好ましく、4
50℃〜550℃がより好ましい。さらに、雰囲気中の
塩化水素濃度は1vol%以上が良く、3vol%以上であれ
ば97%〜100%のアルカリ成分除去率を達成するこ
とができる(試料No.1〜No.3,No.11〜No.13)。
ルカリ成分を効果的に除去し、アルカリ成分量を低減す
ることができ、廃ガラスを無機工業原料として有効にリ
サイクルすることができるようになる。
Claims (7)
- 【請求項1】 廃ガラスを酸性ガスと接触させ、廃ガラ
ス中のアルカリ成分とガス中の酸性成分との中和反応に
よって生じた塩を水洗して除去することを特徴とする廃
ガラス中のアルカリ成分除去方法。 - 【請求項2】 廃ガラスと酸性ガスとの接触温度が40
0℃以上である請求項1に記載するアルカリ成分除去方
法。 - 【請求項3】 廃ガラスの粒度が平均粒径で20μm以
下である請求項1または2に記載するアルカリ成分除去
方法。 - 【請求項4】 酸性ガスがハロゲン化水素ガスである請
求項1に記載するアルカリ成分除去方法。 - 【請求項5】 ハロゲン化水素ガスが塩化水素ガスであ
る請求項4に記載するアルカリ成分除去方法。 - 【請求項6】 ハロゲン含有可燃物の燃焼ないし熱分解
によって生じたハロゲン化水素ガスを含む酸性ガスを用
いる請求項4に記載するアルカリ成分除去方法。 - 【請求項7】 ポリ塩化ビニルの燃焼ないし熱分解ガス
によって生じた塩化水素ガスを含む酸性ガスを用いる請
求項5に記載するアルカリ成分除去方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001085711A JP4373621B2 (ja) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | 廃ガラス中のアルカリ成分除去方法 |
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Publications (2)
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JP4373621B2 JP4373621B2 (ja) | 2009-11-25 |
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---|---|---|---|
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Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP4373621B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005170736A (ja) * | 2003-12-11 | 2005-06-30 | Ishizuka Glass Co Ltd | 酸化反応抑制ガラス材及び酸化反応抑制ガラス容器 |
JP7401300B2 (ja) | 2019-12-26 | 2023-12-19 | Ube三菱セメント株式会社 | 低カリウム木質バイオマス灰の製造方法、木質バイオマス灰のカリウム低減方法、セメントの製造方法、及び木質バイオマス灰のセメント資源化方法 |
-
2001
- 2001-03-23 JP JP2001085711A patent/JP4373621B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2005170736A (ja) * | 2003-12-11 | 2005-06-30 | Ishizuka Glass Co Ltd | 酸化反応抑制ガラス材及び酸化反応抑制ガラス容器 |
JP7401300B2 (ja) | 2019-12-26 | 2023-12-19 | Ube三菱セメント株式会社 | 低カリウム木質バイオマス灰の製造方法、木質バイオマス灰のカリウム低減方法、セメントの製造方法、及び木質バイオマス灰のセメント資源化方法 |
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