JP2014508638A - 煙道ガスのスクラビング - Google Patents

Abstract

煙道ガススクラビング組成物、煙道ガススクラビング組成物の使用方法、および煙道ガススクラビング組成物で捕集された水銀を閉じ込める方法が本明細書において開示される。煙道ガススクラビング組成物が、粘土、銅、および硫黄を含む水銀収着剤材料と酸化カルシウムおよび／または水酸化カルシウムを含む石灰との混合物を含有する。水銀を煙道ガスから捕集する方法が、前述の請求項のいずれか一項に記載の煙道ガススクラビング組成物を煙道ガスを含む煙道ダクトに注入する工程と、水銀収着剤材料を煙道ガス中の水銀と反応させて水銀が収着された材料を形成し、それによって煙道ガス中の水銀の濃度を低減する工程と、石灰を煙道ガス中のＳＯ_２、ＳＯ_３、および／またはＨＣｌと反応させて硫酸カルシウムおよび／または塩化カルシウムを形成する工程と、水銀が収着された材料を含有する混合物を捕集する工程とを包含する。水銀を閉じ込める方法が、請求項６〜９のいずれか一項に記載の捕集された混合物を水と混合して生コンクリートを形成する工程と、生コンクリートを型にキャストする工程とを包含する。

Description

本開示内容は、２００９年６月１６日に出願された米国特許出願第１２／４８５，５６１号明細書（その開示内容をその全体において参照によって本願明細書に組み入れるものとする）の一部継続出願である。

本発明は、ガス流、例えば、工業用煙突、煙道ダクト等から１つまたは複数の環境汚染物（例えば、水銀または硫黄）を除去するための組成物を使用する方法に関する。組成物、「煙道ガススクラビング組成物」は、石炭燃焼火力発電所によって放出される煙道ガスから水銀を除去するために特に有用である。煙道ガススクラビング組成物は、連続的にまたは混合剤として煙道ガスと接触するように配置され得る水銀収着剤材料および石灰を含む。環境汚染物と水銀除去媒体および／または石灰との反応から生じる生成物をコンクリートに使用するかまたはコンクリート内に封鎖することができる。

石炭火力および石油火力発電所からの放出物に含有された環境汚染物は、主要な環境問題である。これらの放出物は例えば、酸性雨および重大な神経中毒作用をもたらす場合があるので、粒状物質（例えば、飛散灰）、硝酸塩、硫酸塩、および水銀放出物は制限される。粒状物質の除去は、例えば、バグハウス、サイクロン分離器、または煙道ガスダクト内にバグハウス濾過器を有するサイクロン分離器の設置によって対応されている。硝酸塩および硫酸塩の除去は、煙道ガスへの石灰（カルシウム酸化物および／または水酸化物）の添加および石灰と粒状物質との反応生成物（例えば、ＣａＳＯ_４）の捕集によって対応されている。水銀の除去は、水銀吸収材料による吸収によって対応され得る。残念なことに、水銀吸収材料と石灰とはしばしば化学的に不適合であり、および／または水銀吸収材料は、しばしばコンクリート業界に販売されている粒状物質の捕集および処分と財政的に両立しない。

石炭火力および石油火力発電所からの水銀の放出を減少させるための最も一般的な方法は、煙道ガス流に粉状活性炭を注入することである。活性炭は、水銀の吸着および粒子に結合した水銀の凝集をもたらす高表面績材料である。活性炭を煙道ガス流に加える不利な点は、飛散灰廃棄流中に活性炭が残留することである。石炭火力発電所からの飛散灰はしばしばコンクリートに加えられるが、そこにおいて活性炭の存在は性能に悪影響を及ぼし、それによって、活性炭を含有することは煙道ガススクラビングプロセスと財政的に両立しなくなる。

Ｈｇの放出を減少させるための別の方法は、水銀と反応して、元素のＨｇおよび酸化されたＨｇを化学的に吸着する化学種を加えることである。Ｈｇと化学的に反応することが可能な材料の１つの種類は、金属硫化物である。米国特許第６，７１９，８２８号明細書には、粘土の層間に金属硫化物を有する粘土などの層状の収着剤の調製が記載されている。層状の収着剤を調製するのに用いられる方法はイオン交換プロセスに基づいており、高いイオン交換容量を有するもののみに基材の選択を限定する。さらに、開示されたイオン交換は、再現性、性能、拡張性、装置の要求条件および収着剤のコストを著しく損なういくつかの湿式プロセス工程を含み、時間のかかるものである。米国特許第６，７１９，８２８号明細書の記載に従った収着剤の製造方法は、酸性化された溶液中で粘土を膨潤させ、金属塩の溶液を導入して粘土の層間で金属イオンを交換させ、イオン交換された粘土を濾過し、溶液中に粘土を再分散させ、硫化物溶液を加えることにより粘土を硫化し、最後に材料を濾過および乾燥することを含む。米国特許第６，７１９，８２８号明細書に開示された方法の別の欠点は、イオン交換プロセスの副生物、すなわち金属イオンの廃液および生成された硫化水素の環境賠償責任である。

米国特許第７，５７８，８６９明細書には、煙道ガス流から水銀を除去するための金属硫化物／ベントナイト粘土複合物の調製が記載されている。当該出願は、複合物を調製するために、「初期湿潤」プロセスと固相反応粉砕プロセスの２つの方法を教示する。これらのプロセスは、銅塩をベントナイト粘土と混合し、次に硫化物塩を加える点で類似している。これらのプロセスは、硫化物塩を加える方法が異なる。第一の方法では、硫化物塩を水中に溶解させ、水溶液として銅／粘土混合物に加える「初期湿潤」手順によって硫化物塩が加えられる。第二の方法では、硫化物塩水和物を水和銅／粘土混合物とともに粉砕する「固相反応粉砕」プロセスによって硫化物塩が加えられる。さらに、当該特許は、初期湿潤法および固相粉砕法は、ベントナイト粘土の交換性カチオンイオンに対する銅イオンのイオン交換がないため、米国特許第６，７１９，８２８号明細書の「湿式」法とは異なることを教示する。当該特許において製造された材料の複合性は、銅藍（ＣｕＳ）、すなわち、米国特許第６，７１９，８２８号明細書において調製されたのと同じ硫化銅の形成の証拠を与える粉末Ｘ線回折スペクトルによって裏付けられている。

米国特許第７，５７８，８６９号明細書はイオン交換に対する権利を放棄するが、銅塩およびベントナイト粘土は直ちにおよび容易にイオン交換して非常に安定な銅／粘土組成物を生じる。例えば、Ｄｉｎｇ，Ｚ． ａｎｄ Ｒ．Ｌ． Ｆｒｏｓｔ，“Ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｎ ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅｓ．” Ｔｈｅｒｍｏｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ，２００４，４１６，１１−１６を参照のこと。これらの組成物の解析的分析は、層間のイオン交換（インターカレーション）と銅塩の端吸着との両方を確認した。例えば、Ｅｌ−Ｂａｔｏｕｔｉ ｅｔ ａｌ．，“Ｋｉｎｅｔｉｃｓ ａｎｄ ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｏｎ Ｎａ−ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ ｃｌａｙ ｍｉｎｅｒａｌ” Ｊ． Ｃｏｌｌｏｉｄ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｓｃｉ．２００３，２５９，２２３−２２７を参照のこと。

これらの銅ベースの水銀吸収材料の不利な点は、これらの材料が石灰と反応して、例えば、銅金属およびカルシウム硫化物材料を生じることが知られていることである。例えば、Ｈａｂａｓｈｉ ｅｔ ａｌ．，Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ，１９７３，４，１８６５を参照のこと。これらの反応生成物は煙道ガスからの水銀の吸収において好ましくない。したがって、煙道ガススクラビングプロセスにおいて、銅ベースの水銀吸収材料の使用は石灰の使用と物理的に分離されている。

改良された汚染制御収着剤およびそれらの製造方法を提供する必要性が依然としてあり、石灰と適合性である水銀収着剤を提供することが望ましい。

煙道ガススクラビング組成物、煙道ガススクラビング組成物の使用方法、および煙道ガスから捕集された水銀を閉じ込める方法がここに開示される。煙道ガススクラビング組成物は、粘土、銅、および硫黄を含む水銀収着剤材料と酸化カルシウムおよび／または水酸化カルシウムを含む石灰との混合物を含有する。水銀を煙道ガスから捕集する方法は、煙道ガススクラビング組成物を煙道ダクトまたは煙道ガス導管内に注入する工程と、水銀収着剤材料を煙道ガス中の水銀と反応させて水銀が収着された材料を形成し、それによって煙道ガス中の水銀の濃度を低減する工程と、石灰を煙道ガス中のＳＯ_２、ＳＯ_３、および／またはＨＣｌと反応させて硫酸カルシウムおよび／または塩化カルシウムを形成する工程と、水銀が収着された材料を含有する副生成物混合物を捕集する工程とを包含する。水銀を閉じ込める方法は、捕集された混合物を水および場合により他のコンクリート添加剤と混合して、生コンクリートを形成する工程と、生コンクリートを型にキャストする工程とを包含する。

剪断混合により水銀収着剤材料を製造するためのプロセス図である。 粉末Ｘ線回折により測定され得る間隔ｄ（００１）を示すモンモリロナイトの構造図である。 ナトリウムモンモリロナイトの粉末Ｘ線回折パターンの合成図である。線は、約０．９重量％〜約２４．４重量％の水を含有するナトリウムモンモリロナイトの低角回折パターンを示す。 本明細書に記載された水銀収着剤材料の粉末Ｘ線回折パターンの合成図である。線は、約０．６重量％〜約２２重量％の水を含有する材料の低角回折パターンを示す。 ナトリウムモンモリロナイト、約４．５重量％の銅藍を含有するナトリウムモンモリロナイト、４．５重量％の硫化銅相当量を含有する本明細書に記載された水銀収着剤材料の試料の約３０〜３５の２・Θの粉末Ｘ線回折パターンの合成図である。

本明細書において、石灰と、石灰の存在下で水銀に対してその活性（吸収能）の大部分を維持する水銀収着剤材料とを含有する煙道ガススクラビング方法および組成物が開示される。さらに、本明細書において煙道ガス汚染物と煙道ガススクラビング組成物との反応生成物（副生成物の混合物）をコンクリート内に処分する方法が開示され、それは飛散灰を処分する主な方法である。それによって、本明細書において開示された組成物、方法および反応生成物は、石炭火力発電所からの粒状物質を単一工程で捕集すること、これらの粒状物質をコンクリートおよびコンクリート構造物中に封鎖すること、およびコンクリート構造物の製造を可能にする。

本明細書中で用いられるとき、煙道ガススクラビング組成物は、水銀収着剤材料と石灰との混合剤を含有する。好ましくは、水銀収着剤材料および石灰は相乗的である。本明細書において、相乗的相互作用とは、（石灰または水銀収着剤材料が存在しない場合の同じ条件と比べて）石灰の存在下での水銀吸収能の増加、および／または水銀吸収材料の存在下での煙道ガス中のＳＯ_３濃度の減少であり得る。好ましくは、煙道ガススクラビング組成物は、石灰が存在しない場合の水銀収着剤材料の水銀吸収能の約７０％超である水銀吸収能を有する。より好ましくは、煙道ガススクラビング組成物は、石灰が存在しない場合の水銀収着剤材料の水銀吸収能の約１００％超、さらにより好ましくは約１０３％超、より一層好ましくは約１０５％超の水銀吸収能を有する。さらに、水銀吸収材料の存在下で石灰が加えられるとき、（例えば、バグハウスの濾過後の）ろ液中または排気ガス中のＳＯ_３の濃度はさらに低くなる。

本明細書中で用いられるとき、「石灰」は、石灰の製造された形態および石灰石の両方を包含する。好ましくは、本明細書において記載された組成物および方法において使用された石灰は、石灰の製造形態の１つまたは複数（例えば、生石灰および消石灰）である。生石灰は石灰石のか焼生成物であり、カルシウムおよびマグネシウムの酸化物からなる。米国においては、３つの市販の形態、すなわち、高カルシウム生石灰（０％〜５％の炭酸マグネシウムを含有する石灰石から得られる）、マグネシア質生石灰（５％〜３５％の炭酸マグネシウムを含有する石灰石から得られる）、およびドロマイト質生石灰（３５％〜４６％の炭酸マグネシウムを含有する石灰石から得られる）がある。消石灰は、生石灰を十分な水で処理して水に対するその化学親和力を満たし、それによって酸化物を水酸化物に変換することによって製造された乾燥粉末である。使用された生石灰のタイプおよび使用された水和条件に応じて、化合においての水の量は変化し、例えば、高カルシウム消石灰は概して７２％〜７４％の酸化カルシウムおよび２３％〜２４％の化学化合水を含有し、ドロマイト質消石灰（標準）は約４６％〜４８％の酸化カルシウム、３３％〜３４％の酸化マグネシウム、および１５％〜１７％の化学化合水を含有し、ドロマイト質消石灰（加圧）は約４０％〜４２％の酸化カルシウム、２９％〜３０％の酸化マグネシウム、および２５％〜２７％の化学化合水を含有する。

本明細書において開示された方法および材料に１つの態様によって、水銀収着剤材料はケイ酸塩粘土材料、銅および硫黄を含有する。好ましくは、水銀収着剤材料はケイ酸塩粘土材料、反応性銅化合物、および反応性硫黄化合物から製造される。

ケイ酸塩の粘土（フィロケイ酸塩）は、スメクタイト粘土、例えば、ベントナイト、モンモリロナイト、ヘクトライト、バイデライト、サポナイト、ノントロナイト、ボルコンスコアイト、ソーコナイト、ステベンサイトおよび／または合成スメクタイト誘導体、特に、フルオロヘクトライトおよびラポナイト、混合層状粘土、特に、レクトナイトおよびその合成誘導体、バーミキュライト、イライト、雲母質鉱物およびそれらの合成誘導体、層状水和化結晶ポリケイ酸塩、特に、マカタイト、カネマイト、オクタケイ酸塩（イリエライト）、マガディアイト（ｍａｇａｄｉｉｔｅ）および／またはケニヤアイト、アタパルジャイト、パリゴルスカイト、セピオライト、またはそれらの任意の組み合わせであってよい。粘土材料は交換性のカチオンを有しなければならない。好ましくは、ケイ酸塩粘土材料は、主として交換性カルシウムおよび／またはナトリウムイオンを有する（一切の他の交換性カチオンよりも大きいパーセンテージでカルシウムおよび／またはナトリウム交換性カチオンを含有する）モンモリロナイトである。

反応性の銅化合物は、硫黄および／または硫化物イオンと反応する銅含有材料である。反応性の銅化合物は、本明細書で開示された方法および材料に銅源を提供する。銅源は、好ましくは乾燥材料である。ここで、乾燥銅源は、固体の銅化合物の結晶構造内の一切の水和水を超えて水を含有しない、粉末状、フレークまたは結晶の形態の反応性の銅化合物として定義される。銅源を提供する銅化合物の非限定的な例としては、酢酸銅、銅アセチルアセトネート、臭化銅、炭酸銅、塩化銅、クロム酸銅、エチルヘキサン酸銅、蟻酸銅、グルコン酸銅、水酸化銅、ヨウ化銅、モリブデン酸銅、硝酸銅、酸化銅、過塩素酸銅、ピロリン酸銅、セレン化銅、硫酸銅、テルル化銅、テトラフルオロホウ酸銅、チオシアン酸銅、銅トリフラート（ｃｏｐｐｅｒ ｔｒｉｆｌａｔｅ）、銅金属、銅合金、およびそれらの混合物の無水および水和の形態が挙げられる。好ましくは、銅源は、銅のカチオンおよび銅塩のアニオンを有する銅（ＩＩ）塩であり、より好ましくは、銅源は、銅塩のアニオンとナトリウムイオンとの対化が銅のカチオンとの対化よりもエンタルピー的に好ましい銅（ＩＩ）塩であり、さらにより好ましくは、銅塩のアニオンとカルシウムイオンとの対化が銅のカチオンとの対化よりもエンタルピー的に好ましい銅（ＩＩ）塩であり、さらにより好ましくは、銅源は硫酸銅である。

反応性の硫黄化合物は、銅および／または銅イオンと反応し、硫黄原子または多硫化物をもたらす硫黄含有材料である。反応性の硫黄化合物は、本明細書で開示された方法および材料に硫黄源を提供する。硫黄源は、好ましくは乾燥材料である。ここで、デイ（ｄａｙ）硫黄源は、粉末状、フレーク状、結晶状または気体状の形態で、固体の硫黄源の結晶構造内の一切の水和水を超えて水を含有しない反応性の硫黄化合物として定義される。硫黄源を提供する硫黄化合物の非限定的な例としては、硫化ナトリウム、二硫化ナトリウム、多硫化ナトリウム、硫化アンモニウム、二硫化アンモニウム、多硫化アンモニウム、硫化カリウム、二硫化カリウム、多硫化カリウム、多硫化カルシウム、およびそれらの混合物の無水および水和の形態が挙げられる。硫黄源を提供する硫黄化合物の非限定的な例としては、硫黄、硫化水素、二硫化水素、硫化アルミニウム、硫化マグネシウム、チオール酢酸、チオ安息香酸、およびそれらの混合物の無水の形態が挙げられる。好ましくは、硫黄源は硫化物の塩または多硫化物の塩であり、より好ましくは、硫化物源は硫化物の塩であり、さらにより好ましくは、硫化物源は硫化ナトリウムであり、より一層好ましくは、硫化物源はＮａ_２Ｓ、Ｎａ_２Ｓ・３Ｈ_２ＯおよびＮａ_２Ｓ・９Ｈ_２Ｏから選択され、さらにより一層好ましくは、硫化物源はＮａ_２Ｓ・３Ｈ_２Ｏである。

本明細書に開示された方法および材料の別の重要な態様は、反応性化合物の剪断の前に銅原子−硫黄原子の化学反応がないことである。化合物の剪断の前に、銅＋硫黄の反応性を阻止する一つの手段は、銅源と硫黄源を粘土材料で希釈することである。反応速度は濃度に依存し、銅源と硫化物源の反応も同様に依存するであろうことを当業者は認識するであろう。また、銅源と硫化物源の反応は、自由水が存在しないことによって阻止される。水の添加および銅溶液および／または硫化物溶液の形成の可能性は、銅源と硫化物源との反応速度を著しく高めるであろう。ここにおいて、一切の固相反応は、イオンの移動性および銅源と硫化物源の曝された表面積に依存するであろうし、したがって、この固相反応は非常に遅いであろう。

好ましくは、後述する機械的剪断装置にこの銅／粘土混合物を加える前に、銅源は粘土材料と混合される。同様に、好ましくは、機械的剪断装置にこの硫黄／粘土混合物を加える前に、硫黄源は粘土材料と混合される。場合により、機械的剪断装置に水銀収着剤予備混合物を加える前に、銅／粘土混合物と硫黄／粘土混合物とを混合して、水銀収着剤予備混合物を形成してよい。機械的剪断装置に材料を供給するさらに別の方法は、粘土材料を銅源と硫黄源と混合することである（場合により、最初に粘土材料に銅源を加え、次に水銀収着剤予備混合物の硫黄源を加えるか、または、その順番を任意に変えてもよい）。加える順番は特定の（反応化合物）源によって変わることを当業者は理解するであろう。あるいは、銅／粘土混合物と硫黄／粘土混合物は、独立して、機械的剪断装置に加えられてもよい。単一のまたは複数の乾燥材料を機械的剪断装置に加えることは、当業者に利用可能な任意の手段によって行われてもよい。

１つの実施形態において、銅／粘土混合物および硫黄／粘土混合物は、銅源と硫黄源が粘土材料に加えられる単一のプロセスで製造され、混合される。次に、粘土材料全体にわたって銅源と硫黄源を均質に分布させるように混合物を非剪断ミキサーを用いて撹拌し、水銀収着剤予備混合物を形成する。非剪断ミキサーの一例は、パドル型のミキサーである。

加えられる硫化物源に対して加えられる銅源の質量は、銅イオンと硫化物イオンとが好ましいモル比になるよう調節され、それは、銅原子と硫黄原子の尺度であると理解される。例えば、硫化物源が多硫化物であるとき、硫化物イオンに対する銅イオンの比は、硫黄原子に対する銅原子（イオン）のモル比を表し、硫化物イオンはＳ_Ｘ ^２−の式（Ｘが１より大きい）で表される。硫化物イオンに対する銅イオンの比は、約０．１〜約１０の範囲内である。好ましくは、比（Ｃｕ：Ｓ）は、約０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．７、０．９、１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６，１．７、１．８、１．９、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９または３．０である。硫化物源が多硫化物であるとき、比は、一般的に１未満である。１つの好ましい実施形態において、硫黄イオンに対する銅イオンの比は、約１未満であり、より好ましくは約０．５未満である。別の好ましい実施形態において、比は約１より大きく、より好ましくは約２より大きい。

銅源は、粘土のカチオンの交換容量とほぼ一致する重量比で粘土材料に加えられる。カチオンの交換容量は、粘土１００ｇ当たりの（一価の交換性カチオンに基いて定量された）粘土の交換性カチオンのモル当量の尺度である（例えば、モンモリロナイト粘土は、１００ｇ当たり約７０〜約１００ミリ当量（ｍｅｑ）の範囲のカチオン交換容量を有することができる）。好ましくは、粘土材料に銅源を加えることは、約１００ｇの粘土に約１０〜約３００ｍｅｑの銅カチオンを加えることであり、より好ましくは、約１００ｇの粘土に約２０〜約２００ｍｅｑのＣｕを加えることであり、さらにより好ましくは、約１００ｇの粘土に約５０〜約１５０ｍｅｑのＣｕを加えることである。

本明細書に示された方法および材料のさらに別の重要な態様は、水銀収着剤予備混合物の剪断である。機械的な剪断方法は、押出機、射出成型機、Ｂａｎｂｕｒｙ（登録商標）型のミキサー、Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ（登録商標）型のミキサー、ピンミキサー等を用いてよい。また、剪断は、押出機（一軸スクリューまたは二軸スクリュー）の一端に銅／粘土混合物と硫黄／粘土混合物とを導入し、押出機の他端で剪断された材料を受け取ることによっても達成され得る。押出機に入る材料の温度、押出機の温度、押出機に加えられた材料の濃度、押出機に加えられた水の量、押出機の長さ、押出機内の材料の滞留時間、および押出機の設計（一軸スクリュー、二軸スクリュー、単位長さ当たりのねじ山（ｆｌｉｇｈｔ）の数、溝の深さ、ねじ山クリアランス、混合ゾーン等）は、材料に適用される剪断量を制御するいくつかの変数である。

好ましくは、水銀収着剤予備混合物の剪断ならびに銅と粘土との反応（イオン交換）および銅と硫黄との反応を促進するために、機械的剪断装置に水を加える。大部分の機械的剪断装置の設計における変動性、例えば供給容量のために、装置に加えられた水の量は、好ましくは、剪断される材料中の水の重量パーセントにより定義される。好ましくは、水銀収着剤材料は、機械的剪断装置を出た後、約１５重量％〜約４０重量％の水を含み、より好ましくは約２０重量％〜約３０重量％の水、さらにより好ましくは約２３重量％〜約２８重量％の水を含む。

本明細書材に開示された材料の構造および組成を測定するための一つの方法は、粉末Ｘ線回折（粉末ＸＲＤ）である。粘土材料の粉末ＸＲＤパターンは、ケイ酸塩の層間間隔に対応する広い低い角度のピークを特徴とする。図２を参照のこと。この角度は水膨潤性の粘土の含水量を測定するのにしばしば用いられ、この低い角度のピークのピーク最大値は、層間の間隔が増大するのに伴って減少する。図３を参照すると、ピークの最大値は、層間の空間に吸着された水が増大するのに伴って減少する。例えば、ナトリウムモンモリロナイト粘土の２シータ（２Θ）が約７°の回折角は、層間ｄ（００１）間隔約１２Åに対応し、２Θが約９°の角度は、層間ｄ（００１）間隔約９Åに対応し、粘土小板の厚さに近い。モンモリロナイト粘土および銅イオンが添加された粘土試料の層間ｄ（００１）間隔の変化は、ＢｕｒｂａおよびＭｃＡｔｅｅ著、“Ｔｈｅ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ Ｃｏｐｐｅｒ （ＩＩ） ｗｉｔｈ Ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ”， Ｃｌａｙｓ ａｎｄ Ｃｌａｙ Ｍｉｎｅｒａｌｓ，１９７７，２５，１１３−１１８において徹底的に調査された。その中で、銅イオンのインターカレーションおよび多小板結合（ｍｕｌｔｉ−ｐｌａｔｅｌｅｔ ｂｉｎｄｉｎｇ）が報告され、銅（ＩＩ）モンモリロナイト粘土試料の平均層間ｄ（００１）間隔は約１２．５Åであった。米国特許第６，７１９，８２８号明細書に開示された層状の銅−硫化物／／ケイ酸塩／／銅−硫化物材料は、銅−硫化物層の厚さが加えられるため、１２．５Åよりも著しく大きい層間ｄ（００１）間隔を有するであろう。米国特許出願第１１／２９１，０９１号明細書に開示された、表面に堆積された銅硫化物材料は、記載されているように、そこにおいて銅−硫化物が粘土の表面にのみ堆積するため、元のモンモリロナイトと同じ層間ｄ（００１）間隔を示すであろう（例えば、図３を参照）。本明細書においては、方法および材料は、材料の含水率が４重量％未満であるとき、１２Å未満の層間ｄ（００１）間隔を有することが見いだされた。例えば図４を参照すると、本明細書に記載された材料および方法が先行技術に記載の構造と一致しないことを示している。

さらに、本明細書に開示された水銀収着剤材料は、銅藍、米国特許出願第１１／２９１，０９１号明細書に開示された銅硫化物鉱物を実質的に含有しない。銅藍は、銅（ＩＩ）イオンと硫化物イオン（Ｓ^２−）との速度論的生産物であり、ＣｕＳの式で表される。銅藍の粉末ＸＲＤパターンは、少なくとも４つの反射特徴（ｓｉｇｎａｔｕｒｅ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｓ）を含む。これらの反射のうち３つは、モンモリロナイト粘土材料の反射と重なる。２．７３±０．０１Åにおける反射（反射の位置の変動性は、回折計の正確さに部分的に依存する）は、銅藍材料の特徴であり、粘土が主体になっている試料において観察される。図５は、２・Θが３０°〜３５°の範囲の３つの粉末ＸＲＤパターンを示す。銅硫化物を含有しない粘土のＸＲＤパターンは下に示されている。４．５重量％の銅藍を含有する粘土のＸＲＤパターンは中央に示されている。本明細書に開示された４．５重量％の銅硫化物の相当物を含有する粘土材料のＸＲＤパターンは上に示されている。２．７３Åにおける銅藍の反射は、垂直の点線で印されている。粉末ＸＲＤパターンによって明確に示されるように、本明細書に開示された材料は、２．７３±０．０１Åにおける回折ピークを実質的に有しない。

本明細書に開示された材料および方法のさらに別の重要な態様は、水銀収着剤材料のゼータ（ζ）電位の値が、水銀収着剤材料の製造に用いられる粘土材料のζ電位の値よりも高い（より負でない）ことである。しばしば、微粒子、例えば粘土の表面電荷は、ζ電位および／または電気泳動移動度の測定によって求められる。本明細書において適用可能な粘土の構造は、Ｃｒｙｓｔａｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｆ Ｍｉｎｅｒａｌｓ，ｐｐ．１６６−３８２（Ｃｏｒｎｅｌｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ １９６５）においてＢｒａｇｇらによって記載されたようなケイ素−酸素（ケイ酸塩）配列から部分的になり、ケイ酸塩材料の構造および式に関して本明細書に援用される。しばしば、粘土のケイ酸塩部分は、アルカリ金属および／またはアルカリ土類カチオンを含有することにより材料中で釣り合いを取るアニオンの電荷を有する。これらの材料の懸濁およびそれらのζ電位の測定により、粘土材料中におけるイオン対化（ケイ酸塩に対するカチオン）を評価する手段が提供される。ζ電位が低ければ低い（より負である）ほど、カチオンとケイ酸塩との間の弱いイオン相互作用の割合は大きい。ζ電位が高ければ高い（より負でない）ほど、カチオンとケイ酸塩との間のイオン相互作用または共有結合相互作用はより強いことを示す。中性の材料と粘土材料とをブレンドすることは、粘土材料のζ電位を変えないであろうと予想される。粘土材料のアルカリ金属カチオンおよび／またはアルカリ土類カチオンのイオン交換は、交換されるイオンがケイ酸塩と異なる結合エネルギーを有する場合、ζ電位を変えるであろうと予想される。

本明細書に開示された材料および方法のさらに別の重要な態様は、石炭燃焼発電所中の微粒子捕集器で捕捉され得る材料の粒子径である。平均粒子径は、好ましくは０．１μｍよりも大きく、さらにより好ましくは１μｍよりも大きい。本明細書に記載された水銀収着剤材料の好ましい平均粒子径は、煙道ガス中の水銀を収着するために、個々の発電所の微粒子捕集器に依存する。微粒子捕集器の例としては、バグハウス織布濾過器、電気集塵器、サイクロン捕集器が挙げられる。一般的に、当該技術分野で周知のように、より大きい粒子は、煙道ガスから除去するのがより容易である。好ましくは、粒子の大部分は、約１〜約１００μｍの範囲内の径を有し、より好ましくは約１〜約５０μｍの範囲内の径を有し、さらにより好ましくは約１０〜約２５ミクロンの範囲内の径を有する。

本明細書において開示された煙道ガススクラビング組成物を使用する方法は、煙道ガススクラビング組成物を煙道ガスを含む煙道ダクト内に注入する工程と、接触によって水銀収着剤材料を煙道ガス中の水銀と反応させて水銀が収着された材料を形成し、それによって煙道ガス中の水銀の濃度を低減する工程と、石灰を煙道ガス中のＳＯ_２、ＳＯ_３、および／またはＨＣｌと反応させて硫酸カルシウムおよび／または塩化カルシウムを形成する工程と、水銀が収着された材料と、場合により硫酸カルシウムおよび／または塩化カルシウムと、場合により未反応水銀吸収材料および／または石灰とを含有する副生成物混合物を捕集する工程とを包含する。場合により、方法は、石灰と水銀収着剤材料とが煙道ダクト内で混合する位置において石灰を煙道ダクト内に注入する間、水銀収着剤材料を煙道ダクト内に別々に注入し、それによって、本明細書において開示された煙道ガススクラビング組成物を形成する工程を包含してもよい。あるいは、水銀収着剤材料と石灰とを混合剤として煙道ダクト内に注入してもよい。

水銀収着剤材料を煙道ガスに加えて典型的に約３０ ｌｂ／ＭＭａｃｆ（ポンド／煙道ガス１００万実立方フィート）未満の注入濃度をもたらすことができる。１つの実施形態において、注入濃度は約０．１〜約２０ ｌｂ／ＭＭａｃｆの範囲、または約０．５〜約１５ ｌｂ／ＭＭａｃｆの範囲、または約１〜約１０ ｌｂ／ＭＭａｃｆの範囲である。各々の単一ボイラーに対する注入濃度は、例えば、使用された燃料のタイプ、燃料中の水銀含有量、煙道ガス中の水銀含有量、および／または環境規制、およびボイラーまたはボイラー操作者に対する許可から決定されてもよい。燃料中の水銀濃度はボイラーの耐用寿命の間変化することができるので、注入濃度はその水銀濃度に基いて変化することができる。同様に注入濃度は、注入濃度を決定するために使用され得る因子の何れかに基いて変化することができる。注入濃度は、約５０ ｌｂ／ＭＭａｃｆ未満、約４０ ｌｂ／ＭＭａｃｆ未満、約３０ ｌｂ／ＭＭａｃｆ未満、約２０ ｌｂ／ＭＭａｃｆ未満、約１５ ｌｂ／ＭＭａｃｆ未満、約１０ ｌｂ／ＭＭａｃｆ未満、または約５ ｌｂ／ＭＭａｃｆ未満であってもよい。

当該方法は、煙道ガスを石灰で乾式スクラビングまたは湿式スクラビングのどちらかを行なう工程を包含することができる。乾式スクラビングにおいて、石灰を煙道ガスに直接に注入してＳＯ_２およびＨＣｌを除去する。２つの主要な乾式法があり、すなわち、「乾式注入」システムは、乾燥消石灰を煙道ガスダクトに注入し、「噴霧乾燥機」は、微粒化石灰スラリーを別個容器に注入する。

煙道ダクトへの（およびそれによって煙道ガスへの）石灰の注入率は典型的に約１０，０００ ｌｂ／ｈｒ未満である。１つの実施形態において、注入率は約１〜約５，０００ ｌｂ／ｈｒ、または約２〜約１，０００ ｌｂ／ｈｒ、または約５〜約５００ ｌｂ／ｈｒの範囲である。各々の単一煙道ダクトへの石灰の注入率は、例えば、使用された燃料のタイプ、燃料中の汚染物の含有量、煙道ガス中の汚染物の含有量、および／または環境規制およびボイラーまたはボイラー操作者に対する許可から決定されてもよい。燃料および／または煙道ガス中の汚染物の濃度はボイラーの耐用寿命の間変化することができるので、注入率は、その濃度に基いて（例えば、高硫黄石炭から低硫黄石炭への切り換えによって）変化することができる。同様に注入率は、注入濃度を決定するために使用され得る因子の何れかに基いて変化することができる。注入率は約１０，０００未満、９，０００、８，０００、７，０００、６，０００、５，０００、４，０００、３，０００、２，０００、１，０００、７５０、５００、または２５０ ｌｂ／ｈｒであってもよい。

水銀収着剤材料および石灰は煙道ダクトへの注入前に、煙道ダクトへの注入と同時に混合されてもよく、または煙道ダクト内で混合することができる。本質的に水銀収着剤材料と石灰とからなる煙道ガススクラビング組成物は、２つの成分を混合することによって製造することができる。煙道ガススクラビング組成物中の水銀収着剤材料および石灰の量は所望のおよび／または予め決められた、水銀収着剤材料の注入濃度および石灰の注入率によって決定される。

噴霧乾燥機は典型的に、円筒形頂部および円錐形底部を有するサイロのように造形される。高温煙道ガスが頂部に流入する。石灰スラリーがアトマイザー（例えば、ノズル）によって頂部近くの円筒内に噴霧され、そこにおいてそれはＳＯ_２およびＨＣｌを吸収する。次に、石灰スラリー中の水を高温ガスによって蒸発させる。スクラビングされた煙道ガスが水平ダクトを通って円筒形断面の底部から流れる。乾燥された未反応石灰およびその反応生成物の一部が円錐の底部に落ちて、除去される。次に、煙道ガスは、石灰および反応生成物の残部を除去するための微粒子制御装置（例えば、バグハウス）に流れる。

乾式注入および噴霧乾燥機の両方とも、微粒子制御装置内に捕集された乾燥最終生成物をもたらす。発電所において、低硫黄燃料のために乾式スクラビングが主に使用される。市営廃棄物エネルギー転換プラントにおいて、ＳＯ_２およびＨＣｌの除去のために乾式スクラビングが使用される。他の工業施設においてＨＣｌの制御のために乾式スクラビングが使用される。乾式スクラビング方法は近年、著しく改善され、すぐれた除去効率をもたらした。

湿式石灰スクラビングにおいて、石灰を水に添加し、得られたスラリーを煙道ガススクラバー中に噴霧する。典型的なシステムにおいて、清浄化されるガスが円筒状塔の底部に入り、石灰スラリーのシャワーを通って上方に流れる。二酸化硫黄が噴霧中に吸収され、次いで湿潤亜硫酸カルシウムとして沈殿される。湿式スクラビングは高硫黄燃料と若干の低硫黄燃料を処理し、そこにおいて二酸化硫黄の高効率の除去が必要とされる。湿式スクラビングは主に、（３〜８％の酸化マグネシウムを含有する）マグネシウム強化石灰を使用するが、その理由はそれが高いアルカリ性度をもたらしてＳＯ_２の除去能力を増加させ、且つスケーリングの可能性を低減するからである。

捕集された副生成物混合物は、水銀が収着された材料と、未反応水銀収着剤材料、未反応石灰、飛散灰、およびそれらの混合物からなる群から選択された材料とを含有し得る。好ましくは、捕集された副生成物混合物は、水銀が収着された材料、石灰と煙道ガスとの反応生成物（例えば、カルシウム硫酸塩／亜硫酸塩）および飛散灰を含有する。

好ましくは、捕集された副生成物混合物を使用してコンクリートを形成する。例えば、捕集された副生成物混合物を水と混合して、生コンクリートを形成することができる。好ましくは、捕集された副生成物混合物を例えば、ポルトランドセメントおよび水と混合して生コンクリートを形成する。次に、生コンクリートを硬化して、固化コンクリートを形成することができる。捕集された副生成物混合物は、水銀が収着された材料と、未反応水銀収着剤材料、未反応石灰、硫酸カルシウム、塩化カルシウム、飛散灰、およびそれらの混合物からなる群から選択された少なくとも１つの材料とを含有し得るので、コンクリートはこれらの材料を含有し得る。

本明細書に開示された材料および方法の別の重要な態様は、特に、コンクリートの製造プロセスにおいて使用されるとき、煙道ガス流から本明細書に開示された水銀収着剤材料への水銀の不可逆的な結合である。本明細書において、不可逆的な結合とは、封鎖された水銀が水または主に水である溶媒によって水銀収着剤材料から浸出しないことである。

飛散灰を含有する活性炭は、コンクリートの形成および安定性に有害であってもよいが、本明細書において煙道ガススクラビング組成物および水銀が収着された材料は、コンクリートの形成および／または安定性に有害ではないのが好ましい。好ましくは、水銀収着剤材料は、コンクリートの形成に必要な空気同伴剤（ＡＥＡ：ａｉｒ−ｅｎｔｒａｉｎｍｅｎｔ ａｇｅｎｔ）の量を増加させず、その１つの尺度は、泡指標試験の値である。より好ましくは、水銀収着剤材料は、ＡＥＡを吸着せず、ＡＥＡと反応しない。さらにより好ましくは、水銀収着剤材料は、完成コンクリート内に安定な１０〜２５０μｍのポケットを形成する際にＡＥＡを助ける。さらに、収着された（封鎖された）水銀は、好ましくは、コンクリートの形成プロセスの間またはその後に水銀収着剤材料から浸出しない。さらに、水銀収着剤材料を含有することは、好ましくは、コンクリートの劣化を阻止する。コンクリートの劣化を阻止する方法は、アルカリケイ酸塩の反応、中性化、硫酸塩劣化、浸出、および／または凍結／融解サイクルからの構造的損傷を限定および／または防止することを包含する。一切の特定の理論にとらわれずに、本明細書に開示された材料は、好ましくは、水の吸着および限定された膨張によってコンクリートの劣化を阻止し、それによりコンクリートの凍結／融解サイクルを向上させ、および／またはイオンの浸出の防止によってコンクリートの劣化を阻止する。本明細書に開示された材料の更なる利点は、バルク構造において、セメント、ケイ酸塩−アルミン酸塩材料と類似していることであり、好ましくは調製されたコンクリートに水銀収着剤材料が化学的に結合するのを助ける。

水銀収着剤を異なる条件下でそれらの性能について試験し、評価することができる。実験室のベンチスケール試験は、窒素、空気または模擬の燃料排ガスを用い、通常、収着剤は固定床に配置される。模擬の燃料排ガスは、上昇した温度下で、ＳＯ_２、ＮＯ_Ｘ、ＨＣｌ、ＣＯ_２、Ｏ_２、Ｈ_２ＯおよびＨｇ^０の組成を有する。ガスは、一定の流速で収着剤床を通過される。流出ガスは、水銀分析計により、その水銀濃度が分析される。試験は、吸着平衡が達せられるまで進行させる。水銀除去効率および収着容量の両方を試験終了時に結論づけることができる。結果に影響を及ぼす因子は、温度、水銀の酸化状態および煙道ガスの組成である。ベンチスケール試験は、収着剤をスクリーニングするのに非常に経済的な方法である。

パイロットスケール試験は、実際の工業的条件に近似した条件下での収着剤の性能を研究するのに非常に有効である。試験ユニットは、機内試験のために標準的にセットアップされる。模擬煙道ガスまたはスリップストリームの煙道ガスを発電所のＥＳＰ（電気集塵器）等の工業的設備から抜き取ることができ、または、織布濾過器ユニットを用いて収着剤を収納することができる。収着剤を試験システムに注入して、水銀濃度の変化について水銀濃度の記録をとる。収着剤と煙道ガスとの接触時間は、ほんの数秒である必要がある。

最後に、フルスケールの発電所での試験を準備する。注入システムの設計および選択ならびに水銀濃度の迅速かつ正確な測定は、評価時間の間重要な因子である。

以下の実施例は、本発明を説明するために提供され、その範囲を限定することを意図していない。

実施例１
ＫＩＴＣＨＥＮＡＩＤ（キッチンエイド）のスタンドミキサーのボウルで、３６８．５ｇのナトリウムベントナイト（８５％が３２５メッシュを通過）、１６．５ｇの塩化ナトリウム（Ｕｎｉｔｅｄ Ｓａｌｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、２０メッシュを通過）、５７．０の硫化銅五水和物（Ｏｌｄ Ｂｒｉｄｇｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．、４０メッシュを通過）および３１．０ｇの硫化ナトリウム三水和物（Ｃｈｅｍ Ｏｎｅ Ｌｔｄ．）を５分間混合した。次に、混合物に７４．０ｇの脱イオン水を加え、混合物を５分間撹拌した。次に、型板を有する実験室スケールの押出機を用いて、水銀収着剤混合物を３回押し出した。次に、押出物を１００℃でオーブン乾燥した。乾燥された押出物を微粉砕し、３２５メッシュの篩いを通過する得られた粒子を捕集した。この試料の最終的な含水率は、約２重量％であった。

実施例２
ＫＩＴＣＨＥＮＡＩＤスタンドミキサーのボウルで、２３２．０ｇのナトリウムベントナイト、２６．４ｇの塩化ナトリウム、９１．２ｇの硫化銅五水和物および４９．６ｇの硫化ナトリウム三水和物を５分間混合した。次に、混合物に５２．４ｇの脱イオン水を加え、混合物を５分間撹拌した。次に、型板を有する実験室スケールの押出機を用いて、水銀収着剤混合物を３回押し出した。次に、押出物を７０℃でオーブン乾燥した。乾燥された押出物を微粉砕し、３２５メッシュの篩いを通過する得られた粒子を捕集した。この試料の最終的な含水率は、約３．５重量％であった。

実施例３
２，０６０ ｌｂのナトリウムベントナイト、９２．２ ｌｂの塩化ナトリウム、３１８．６ ｌｂの硫化銅五水和物および１７３．３ ｌｂの硫化ナトリウム三水和物をパドルミキサーのボウルで混合することにより、水銀収着剤混合物を調製した。混合物を２０分間化合させ、次に、５インチＲＥＡＤＣＯ連続プロセッサー（ＲｅａｄｃｏＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｉｎｃ．）に供給速度約９００ ｌｂ／時で供給した。水銀収着剤混合物がプロセッサーに供給されるとき、水は、（乾燥混合物供給ポートとは分離している）液注入ポートを通じて約０．３５ガロン／分でプロセッサーに供給された。押出物を約１００℃で乾燥し、微粉砕して粒子径を低減した。水銀収着剤材料は、約５〜約２５μｍの平均粒子径で、含水率が１０重量％未満であることがわかった。

実施例４
７００ ｌｂのナトリウムベントナイト、３１．３ ｌｂの塩化ナトリウム、１０８．３ ｌｂの硫化銅五水和物および５９．０ ｌｂの硫化ナトリウム三水和物をパドルミキサーのボウルで混合することにより、水銀収着剤混合物を調製した。混合物を２０分間化合させ、次に、１６インチのピンミキサー（Ｍａｒｓ Ｍｉｎｅｒａｌ）に供給速度約１，１００ ｌｂ／時で供給した。水銀収着剤混合物がピンミキサーに供給されるとき、水は、（乾燥混合物供給ポートとは分離している）液注入ポートを通じて約０．３５ガロン／分でプロセッサーに供給された。押出物を約１００℃で乾燥し、微粉砕して粒子径を低減した。水銀収着剤材料は、約５〜約２５μｍの平均粒子径で、含水率が１０重量％未満であることがわかった。

パイロットスケール試験
パイロットスケール注入は、石炭火力ボイラー、空気予熱器、織布濾過器（バグハウス）、電気集塵器（ＥＳＰ）、乾燥収着剤の注入システム、湿式スクラバー、およびガス注入システムを備える５ ＭＷスリップストリームパワーシステムで行われた。設計された煙道ガス流量は５０，５００ ｌｂ／ｈｒ（７００°Ｆにおいて２３，９００ ａｃｆ／分、３００°Ｆにおいて１８，０３５ ａｃｆ／分）である。全ての収着剤（水銀吸収材料、石灰）をバグハウスの前に注入した。試験の間、煙道ガス流量は４００°Ｆにおいて１７，７００ ａｃｆ／分から１９，４００ ａｃｆ／分に変化した。

全ての実験について、水銀の除去パーセントは、ボイラー流出物とバグハウスフィルトレート（織布濾過器で粒状物質を捕集後の煙道ガス）の水銀濃度の差から計算された。ＳＯ_３濃度をフィルトレートについて定量した。全ての実験にわたって、ボイラー流出物の水銀およびＳＯ_３の濃度は一定であった。上述の実施例３の方法によって製造された水銀収着剤（水銀吸収材料）を用いてパイロットスケール試験を実施した。

実験１
実験実施例Ｔ１〜Ｔ５について、水銀吸収材料の注入濃度が変化させられ、石灰は注入されなかった。

実験２
水銀吸収材料の注入濃度が変化させられ、１００ ｌｂ／ｈｒの目標等価率において石灰を注入してＳＯ_３を制御した。

実験３
石灰の注入率が変化させられ、水銀吸収材料の注入濃度は実験実施例Ｔ１１〜Ｔ１５については３．５ ｌｂ／ＭＭａｃｆを目標とし、実験実施例Ｔ１６〜Ｔ２０については４．０ ｌｂ／ＭＭａｃｆを目標とした。

以上の記載は、理解を明確にするためにのみ提供するものであり、それから不必要な限定を理解するべきではなく、本発明の範囲内である変更形態は、当業者にとって明らかであろう。

Claims (18)

1. 銅塩と硫黄源とを有する、交換性カチオンを含有するスメクタイト粘土を発熱剪断することと、粘土の交換性カチオンと前記銅塩とのエンタルピー的に推進されたイオン対化を提供することとによって製造され、２．７３±０．０１Aにおける回折ピークを実質的に有しない水銀収着剤材料を煙道ガスを運ぶ煙道ダクト内に注入して注入濃度をもたらす工程と、
   前記水銀収着剤材料を前記煙道ガス中の水銀と反応させて水銀が収着された材料を形成し、それによって前記煙道ガス中の水銀の濃度を低減する工程と、
   前記水銀収着剤材料と石灰とが前記煙道ダクト内で混合するような位置において前記石灰を前記煙道ダクト内に注入する工程と、
   前記石灰を前記煙道ガス中のＳＯ_２、ＳＯ_３、および／またはＨＣｌと反応させて硫酸カルシウム、塩化カルシウム、およびそれらの混合物からなる群から選択された反応生成物を形成する工程と、
   前記水銀が収着された材料と一切の未反応水銀収着剤材料とを含む副生成物混合物を捕集する工程とを含む、水銀を煙道ガスから捕集する方法。
2. 前記副生成物混合物が未反応石灰を含有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記副生成物混合物が飛散灰を含有する、請求項１に記載の方法。
4. 前記水銀収着剤材料の前記注入濃度が約１〜約２０ｌｂ／ＭＭａｃｆ煙道ガスの範囲である、請求項１に記載の方法。
5. 石灰の注入率が約１０，０００ｌｂ／ｈｒ未満である、請求項１に記載の方法。
6. 前記水銀収着剤材料と前記石灰とが相乗的である、請求項１に記載の方法。
7. 銅塩と硫黄源とを有する、交換性カチオンを含有するスメクタイト粘土を発熱剪断する工程と、粘土の交換性カチオンと前記銅塩とのエンタルピー的に推進されたイオン対化を提供する工程とによって製造された、２．７３±０．０１Aにおける回折ピークを実質的に有しない水銀収着剤材料と石灰とを混合して煙道ガススクラビング組成物を形成する工程と、次いで、
   前記煙道ガススクラビング組成物を煙道ガスを含有する煙道ダクト内に注入する工程であって、前記煙道ガススクラビング組成物が前記煙道ガス中の水銀およびＳＯ_２、ＳＯ_３、および／またはＨＣｌと反応し、水銀が収着された材料を形成し、それによって前記煙道ガス中の水銀の濃度を低減する工程と、
   前記水銀が収着された材料と一切の未反応煙道ガススクラビング組成物とを含有する混合物を捕集する工程とを含む、水銀を煙道ガスから捕集する方法。
8. 煙道ガススクラビング組成物の注入率が約１０，０００ｌｂ／ｈｒ未満の石灰の注入率および約１〜約２０ｌｂ／ＭＭａｃｆの範囲の水銀収着剤材料の注入濃度を含む、請求項７に記載の方法。
9. 予め決められた煙道ガス流量に基づいた予め決められた石灰の注入率および水銀収着剤材料の注入濃度をもたらすために十分な質量比において前記水銀収着剤材料と前記石灰とが混合される、請求項７に記載の方法。
10. 前記煙道ガス流量を定量する工程と、
    前記煙道ガス中の水銀および硫黄の濃度を定量する工程と、
    水銀収着剤材料の注入濃度を定量する工程と、
    石灰の注入率を定量する工程とをさらに含み、
    前記石灰の注入率、前記水銀収着剤材料の注入濃度、および少なくとも８０％の水銀の除去をもたらすために十分な比において前記水銀収着剤材料と石灰とが混合される、請求項７に記載の方法。
11. 前記水銀収着剤材料と前記石灰とが相乗的である、請求項７に記載の方法。
12. 水銀収着剤材料を水銀を含有する煙道ガスと反応させることによって製造された、請求項１に記載の方法によって形成された前記水銀が収着された材料を含む副生成物混合物を水と混合して生コンクリートを形成する工程と、
    前記生コンクリートを型にキャストする工程とを含む、水銀を閉じ込める方法。
13. 前記副生成物混合物をポルトランドセメントと混合する工程をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記副生成物混合物が、水銀収着剤材料、石灰、硫酸カルシウム、飛散灰、およびそれらの混合物からなる群から選択された少なくとも１つの材料を含む、請求項１２に記載の方法。
15. 前記副生成物混合物が、前記水銀が収着された材料、前記水銀収着剤材料、石灰、硫酸カルシウム、および飛散灰を含む、請求項１４に記載の方法。
16. 粉末Ｘ線回折によって定量された時に粘土／銅藍複合物を実質的に含有せず、ケイ酸塩、銅イオン源、硫化物イオン源、および水の混合物を剪断することによって製造された水銀収着剤材料と、
    酸化カルシウムおよび／または水酸化カルシウムを含む石灰とから本質的になる煙道ガススクラビング組成物。
17. 前記煙道ガススクラビング組成物の水銀吸収能が、前記石灰が存在しない場合の前記水銀収着剤材料の水銀吸収能の７０％超である、請求項１６に記載の煙道ガススクラビング組成物。
18. 予め決められた煙道ガス流量に基づいた予め決められた石灰の注入率および水銀収着剤材料の注入濃度をもたらすために十分な前記水銀収着剤材料と石灰との比をさらに含む、請求項１６に記載の煙道ガススクラビング組成物。

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