JP2023097786A - Flue gas treatment material and flue gas treatment method - Google Patents

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文夫 岡田
Fumio Okada
裕一 坂本
Yuichi Sakamoto
寛明 久保
Hiroaki Kubo
龍 小林
Tatsu Kobayashi
隆弘 川辺
Takahiro Kawabe
徹 酒井
Toru Sakai
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Abstract

To provide a flue gas treatment material and a flue gas treatment method where the reduction of the insolubilization performance of heavy metals is suppressed even when stability as a mixed powder is high and heat history in high temperature environment such as in a flue gas is undergone.SOLUTION: A flue gas containing an acidic gas and fly ash is brought into contact with a flue gas treatment material containing calcium hydroxide powders and phosphate powders at a temperature zone of 100°C or higher and 200°C or lower. The phosphate powders contain one or more kinds among ammonium dihydrogen phosphate, diammonium hydrogen phosphate and potassium dihydrogen phosphate. A ratio of the phosphate powders to the total amount of the calcium hydroxide powders and the phosphate powders is 20 mass% or higher and 70 mass% or lower.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、排煙処理材及び排煙の処理方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a flue gas treatment material and a flue gas treatment method.

都市ごみや産業廃棄物等を焼却処分するごみ焼却場において、ごみ焼却時に発生する排煙中には、ごみの原料に由来する塩化水素(HCl)、硫黄酸化物(SOx)、窒素酸化物(NOx)などを含む酸性ガスや飛灰が含まれている。これらのうち、外気への酸性ガス排出濃度を低減するために、生石灰(CaO)や消石灰(Ca(OH))などの塩基性を有するカルシウム化合物を含む処理材を、煙道内に吹き込む技術が確立されている。
また、排煙中の飛灰には、ごみ由来の重金属類も含まれているので、典型的には、集塵設備において飛灰を集塵したのち、重金属類の溶出量が埋立判定基準以下となるように重金属類の不溶化処理を行い、その後、最終処分場に移送し処分する。
At waste incineration plants that incinerate municipal waste and industrial waste, the flue gas generated during waste incineration contains hydrogen chloride (HCl), sulfur oxides (SOx), and nitrogen oxides ( NOx) and other acid gases and fly ash are included. Among these, in order to reduce the concentration of acidic gas emissions into the outside air, there is a technology that blows into the flue a treatment material containing a basic calcium compound such as quicklime (CaO) or slaked lime (Ca(OH) 2 ). Established.
In addition, fly ash in flue gas also contains heavy metals derived from garbage. Insolubilize the heavy metals so that the

上述した酸性ガスや飛灰の処理を行うために、特許文献1~3には、カルシウム化合物に鉛などの重金属類を不溶化する性能を有するリン酸系化合物を添加した処理材が開示されている。 In order to treat the acid gas and fly ash described above, Patent Documents 1 to 3 disclose treatment materials in which a phosphoric acid compound having the ability to insolubilize heavy metals such as lead is added to a calcium compound. .

特開平10-109014号公報JP-A-10-109014 特開2000-061252号公報JP-A-2000-061252 特開2009-131726号公報JP 2009-131726 A

一般的に、前記最終処分場は廃棄物が野外に集積されているので、雨水が廃棄物層に浸透する。そのため、このような浸透水を一か所に集めて河川等に放出できるように、水質汚濁防止法で規制されている各種項目を基準値内に制御するための管理がなされている。このような管理項目としては、例えば浸透水のpHや、浸透水中の鉛などの重金属類濃度、化学的酸素要求量(COD)などが挙げられる。
これらのうち、鉛の環境中への溶出を抑制するためには、例えば特許文献1~3に記載の処理材に開示されているように、リン酸系化合物を用いることができる。
In the final disposal site, generally, the waste is accumulated outdoors, so rainwater permeates the waste layer. Therefore, in order to collect such permeated water in one place and discharge it into a river or the like, various items regulated by the Water Pollution Control Law are controlled within the standard values. Such control items include, for example, the pH of permeated water, the concentration of heavy metals such as lead in the permeated water, and the chemical oxygen demand (COD).
Among these, in order to suppress the elution of lead into the environment, a phosphoric acid compound can be used as disclosed in the treatment materials described in Patent Documents 1 to 3, for example.

しかし、特許文献1~3に記載の消石灰とリン酸系化合物を含有した処理材では、混合粉末として安定性が低く保管時に変質が生じる、排煙中のような高温環境下での熱履歴を受けた場合に重金属類の不溶化性能が低下する、という問題があった。 However, in the treatment materials containing slaked lime and phosphoric acid compounds described in Patent Documents 1 to 3, the stability of the mixed powder is low and deterioration occurs during storage. There is a problem that the insolubilization performance of heavy metals is lowered when it is received.

そこで本発明の課題は、混合粉末としての安定性が高く、排煙中のような高温環境下における熱履歴を受けた場合でも、重金属類の不溶化性能の低下を抑制した排煙処理材及び排煙の処理方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a flue gas treatment material that has high stability as a mixed powder and suppresses the deterioration of heavy metal insolubilization performance even when subjected to heat history in a high temperature environment such as in flue gas, and an exhaust gas. To provide a smoke disposal method.

本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、水酸化カルシウム粉末に対して、所定のリン酸塩粉末を所定の割合で含有させることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を成すに至った。 As a result of intensive studies aimed at solving the above problems, the present inventors have found that the above problems can be solved by adding a given phosphate powder to calcium hydroxide powder in a given ratio. The inventors have completed the present invention.

すなわち、本発明は、水酸化カルシウム粉末とリン酸塩粉末とを含み、前記水酸化カルシウム粉末と前記リン酸塩粉末との合計に対する前記リン酸塩粉末の割合が20質量%以上70質量%以下であり、前記リン酸塩粉末は、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、及びリン酸二水素カリウムのいずれか1種以上を含むものである、排煙処理材を提供するものである。 That is, the present invention includes calcium hydroxide powder and phosphate powder, and the ratio of the phosphate powder to the total of the calcium hydroxide powder and the phosphate powder is 20% by mass or more and 70% by mass or less. and the phosphate powder contains at least one of ammonium dihydrogen phosphate, diammonium hydrogen phosphate, and potassium dihydrogen phosphate.

また、本発明は、酸性ガスと飛灰を含む排煙と、水酸化カルシウム粉末及びリン酸塩粉末を含む排煙処理材と、を100℃以上200℃以下の温度帯にて接触させる排煙の処理方法であり、前記リン酸塩粉末は、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、及びリン酸二水素カリウムのいずれか1種以上を含み、前記水酸化カルシウム粉末と前記リン酸塩粉末との合計に対する前記リン酸塩粉末の割合が20質量%以上70質量%以下である、排煙の処理方法を提供するものである。 In addition, the present invention is a flue gas containing acidic gas and fly ash, and a flue gas treatment material containing calcium hydroxide powder and phosphate powder, which are brought into contact in a temperature range of 100 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. wherein the phosphate powder contains at least one of ammonium dihydrogen phosphate, diammonium hydrogen phosphate, and potassium dihydrogen phosphate, and the calcium hydroxide powder and the phosphate Provided is a method for treating flue gas, wherein the proportion of the phosphate powder with respect to the total with the powder is 20% by mass or more and 70% by mass or less.

本発明によれば、混合粉末としての安定性が高く、排煙中のような高温環境下における熱履歴を受けた場合でも、重金属類の不溶化性能の低下を抑制した排煙処理材及び排煙の処理方法を提供することができる。 According to the present invention, the flue gas treatment material and flue gas that have high stability as a mixed powder and suppress the deterioration of the insolubilization performance of heavy metals even when subjected to heat history in a high temperature environment such as in flue gas. It is possible to provide a processing method for

図1は、ごみ処理槽と、排煙処理材の吹き込み位置との概要を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an overview of a waste treatment tank and the blowing position of a flue gas treatment material.

本発明の好適な実施形態を以下に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の説明では、「X~Y[Z]」(X及びYは任意の数字であり、[Z]は単位である。)と記載した場合、特に断らない限り「X[Z]以上Y[Z]以下」を意味する。 Preferred embodiments of the invention are described below. In addition, this invention is not limited to the following embodiment. In the following description, when described as "X to Y [Z]" (X and Y are arbitrary numbers and [Z] is a unit), unless otherwise specified, "X [Z] or more Y [ Z] means “less than or equal to”.

本発明の排煙処理材は、水酸化カルシウム粉末とリン酸塩粉末とを含むものである。排煙処理材は、水酸化カルシウム粉末とリン酸塩粉末とが、粉末状の混合物であることで、運搬時及び使用時における取扱性を高めることができる。本発明における粉末とは、粒子の集合体を指す。 The flue gas treatment material of the present invention contains calcium hydroxide powder and phosphate powder. Since the flue gas treating material is a powdery mixture of calcium hydroxide powder and phosphate powder, it is possible to improve handling during transportation and use. A powder in the present invention refers to an aggregate of particles.

排煙処理材は、水酸化カルシウムを含む。水酸化カルシウムは、塩化水素(HCl)、一酸化硫黄、二酸化硫黄や三酸化硫黄等の硫黄酸化物(SOx)、並びに一酸化窒素や二酸化窒素等の窒素酸化物(NOx)などを含む酸性ガスの中和処理に用いることができる。 The flue gas treatment material contains calcium hydroxide. Calcium hydroxide is an acid gas containing hydrogen chloride (HCl), sulfur oxides (SOx) such as sulfur monoxide, sulfur dioxide and sulfur trioxide, and nitrogen oxides (NOx) such as nitrogen monoxide and nitrogen dioxide. can be used for the neutralization treatment of

水酸化カルシウム粉末は、当該粉末を構成する粒子の平均粒子径が、好ましくは1~20μm、より好ましくは1~10μm、更に好ましくは1~8μmであってもよい。このような粒子径を有していることによって、酸性ガスとの接触効率を高めて、酸性ガスの種類によらず酸性ガスを効率よく中和処理することができる。水酸化カルシウムの粒子径は、例えば粉砕機による粉砕処理や、解砕処理、あるいはふるい分け等の処理を行って適宜調整してもよい。 The calcium hydroxide powder may preferably have an average particle size of 1 to 20 μm, more preferably 1 to 10 μm, still more preferably 1 to 8 μm. By having such a particle size, it is possible to enhance the efficiency of contact with the acid gas and efficiently neutralize the acid gas regardless of the type of the acid gas. The particle size of calcium hydroxide may be appropriately adjusted by, for example, pulverizing treatment using a pulverizer, pulverizing treatment, or sieving treatment.

水酸化カルシウム粒子の平均粒子径は、例えば以下の方法で測定することができる。まず、循環経路内をエタノール(屈折率1.36、25℃)で満たしたレーザー回折散乱式粒度分布測定装置(マイクロトラック・ベル株式会社製、MT-3000EXII)に測定対象のサンプルを投入し、装置内蔵の超音波分散装置で40Wの超音波を3分間照射し、分散液を得て粒度分布を測定する。得られた体積基準粒度分布のチャートから、体積基準累積50%粒子径D50を得る。このようにして得られたD50を本発明の平均粒子径とする。上述した測定装置において、粒子情報の設定は、屈折率:1.57(25℃)、形状:非球形、透過/非透過の別:透過、とする。 The average particle size of calcium hydroxide particles can be measured, for example, by the following method. First, a sample to be measured is put into a laser diffraction scattering type particle size distribution analyzer (MT-3000EXII manufactured by Microtrack Bell Co., Ltd.) whose circulation path is filled with ethanol (refractive index 1.36, 25° C.), Ultrasonic waves of 40 W are applied for 3 minutes using an ultrasonic dispersing device incorporated in the apparatus to obtain a dispersion liquid, and the particle size distribution is measured. From the obtained volume-based particle size distribution chart, the volume-based cumulative 50% particle diameter D50 is obtained. The D50 obtained in this way is defined as the average particle size of the present invention. In the measuring apparatus described above, the particle information is set to refractive index: 1.57 (25° C.), shape: non-spherical, and transmission/non-transmission: transmission.

水酸化カルシウム粉末は、当該粉末を構成する粒子のBET比表面積が、好ましくは30m/g以上、より好ましくは30~60m/g、更に好ましくは35~55m/g、一層好ましくは40~50m/gであってもよい。このような比表面積を有していることによって、酸性ガスとの接触効率を高めて、酸性ガスの種類によらず酸性ガスを効率よく中和処理することができる。 In the calcium hydroxide powder, the BET specific surface area of particles constituting the powder is preferably 30 m 2 /g or more, more preferably 30 to 60 m 2 /g, still more preferably 35 to 55 m 2 /g, still more preferably 40 It may be ˜50 m 2 /g. By having such a specific surface area, it is possible to enhance the efficiency of contact with the acid gas and efficiently neutralize the acid gas regardless of the type of the acid gas.

酸性ガスの処理効率は、BET比表面積に加えて、上述した粒子径を好適な範囲とすることによって、より顕著となる。また、上述したBET比表面積を有する水酸化カルシウム粉末を用いることは、排煙処理材を煙道等に吹き込んで使用する等の乾式法によって排煙処理を行う際に、酸性ガスの中和処理効率を高められる点で有利である。 The acid gas treatment efficiency becomes more remarkable by setting the above-described particle size within a suitable range in addition to the BET specific surface area. In addition, the use of calcium hydroxide powder having the above-mentioned BET specific surface area is useful for neutralizing acidic gas when performing flue gas treatment by a dry method such as blowing a flue gas treatment material into a flue or the like. This is advantageous in that efficiency can be improved.

BET比表面積は、例えばJIS Z8830:2013の規定に従い、BET一点法により測定することができる。このようなBET比表面積を有する水酸化カルシウムの粉末は、例えば、市販品を用いてもよく、あるいは、特開2005-350343号公報や特開2008-290940号公報に記載の方法によって得ることができる。 The BET specific surface area can be measured by the BET one-point method, for example, according to JIS Z8830:2013. Calcium hydroxide powder having such a BET specific surface area may be, for example, a commercially available product, or may be obtained by the methods described in JP-A-2005-350343 and JP-A-2008-290940. can.

また水酸化カルシウム粉末は、当該粉末を構成する粒子が細孔を有していることが好ましく、特定の細孔容積を有していることが更に好ましい。詳細には、水酸化カルシウムの粉末の20~1000Åの細孔径範囲における全細孔容積が、好ましくは0.10~0.30mL/g、より好ましくは0.15~0.25mL/g、更に好ましくは0.20~0.25mL/gであってもよい。水酸化カルシウムの粒子が細孔を有し、且つ上述の細孔容積の範囲であることによって、酸性ガスを細孔内に多く吸着させて、酸性ガスの種類によらず酸性ガスを更に効率的に中和処理することができる。酸性ガスの処理効率は、細孔容積の好適な範囲に加えて、上述した粒子径及びBET比表面積を好適な範囲とすることによって、より顕著となる。また、上述した細孔容積を有する水酸化カルシウム粉末を用いることは、排煙処理材を煙道等に吹き込んで使用する等の乾式法によって排煙処理を行う際に有利である。 In the calcium hydroxide powder, particles constituting the powder preferably have pores, and more preferably have a specific pore volume. Specifically, the total pore volume in the pore size range of 20 to 1000 Å of the calcium hydroxide powder is preferably 0.10 to 0.30 mL/g, more preferably 0.15 to 0.25 mL/g, and further Preferably, it may be 0.20-0.25 mL/g. Since the calcium hydroxide particles have pores and the pore volume is within the above range, a large amount of acid gas is adsorbed in the pores, and the acid gas is more efficiently removed regardless of the type of acid gas. can be neutralized to The acid gas treatment efficiency becomes more remarkable by setting the above-mentioned particle size and BET specific surface area to the appropriate ranges in addition to the preferable range of the pore volume. Further, the use of the calcium hydroxide powder having the above-described pore volume is advantageous when performing flue gas treatment by a dry method such as blowing the flue gas treatment material into a flue or the like.

このような細孔及び細孔容積を有する水酸化カルシウムの粉末は、例えば、市販品を用いてもよく、あるいは、特開2005-350343号公報や特開2008-290940号公報に記載の方法によって得ることができる。 Calcium hydroxide powder having such pores and pore volume may be, for example, a commercially available product, or by the method described in JP-A-2005-350343 or JP-A-2008-290940. Obtainable.

水酸化カルシウム粉末における細孔容積は、例えばBJH法で測定することができる。具体的な手順は以下のとおりである。すなわち、前処理として、測定対象のサンプルを加熱処理温度105℃で8時間の真空脱気処理を行ったあと、測定装置(マイクロトラック・ベル株式会社製、Belsorp-max)を用いて、液体窒素温度における窒素がサンプルから脱離するときの相対圧と、窒素吸着量との関係である脱着等温線を得る。そして、BJH法にて、脱着等温線から20~1000Åの細孔径範囲における全細孔容積(mL/g)を算出する。 The pore volume in calcium hydroxide powder can be measured, for example, by the BJH method. The specific procedure is as follows. That is, as a pretreatment, the sample to be measured was subjected to vacuum degassing treatment at a heat treatment temperature of 105 ° C. for 8 hours, and then using a measurement device (Microtrac Bell Co., Ltd., Belsorp-max), liquid nitrogen. A desorption isotherm is obtained, which is the relationship between the relative pressure at which nitrogen desorbs from the sample at temperature and the amount of nitrogen adsorbed. Then, by the BJH method, the total pore volume (mL/g) in the pore diameter range of 20 to 1000 Å is calculated from the desorption isotherm.

水酸化カルシウム粉末における見かけ比重は、ゆるみ比重において、好ましくは0.20~0.50g/cm、更に好ましくは0.25~0.45g/cmである。また、固め比重において、好ましくは0.40~0.70g/cm、更に好ましくは0.45~0.68g/cmであってもよい。このような比重を有していることによって、排煙処理材を煙道等に吹き込んで使用する等の乾式法によって排煙処理を効率的に行うことができる。 The apparent specific gravity of the calcium hydroxide powder is preferably 0.20 to 0.50 g/cm 3 , more preferably 0.25 to 0.45 g/cm 3 in loose specific gravity. Further, the compacted specific gravity may be preferably 0.40 to 0.70 g/cm 3 , more preferably 0.45 to 0.68 g/cm 3 . Due to having such a specific gravity, the flue gas treatment can be efficiently performed by a dry method such as blowing the flue gas treatment material into a flue or the like.

見かけ比重におけるゆるみ比重及び固め比重は、例えばJIS Z8807:2012「固体の密度及び比重の測定方法」に準じて測定することができる。このような見かけ比重を有する水酸化カルシウムの粉末は、例えば、特開2005-350343号公報や特開2008-290940号公報に記載の方法によって得ることができる。 The loose specific gravity and hardened specific gravity in the apparent specific gravity can be measured, for example, according to JIS Z8807:2012 "Method for measuring density and specific gravity of solid". Calcium hydroxide powder having such an apparent specific gravity can be obtained, for example, by the methods described in JP-A-2005-350343 and JP-A-2008-290940.

排煙処理材はリン酸塩粉末を含む。リン酸塩粉末はリン酸二水素アンモニウム(NHPO)、リン酸水素二アンモニウム((NHHPO)、及びリン酸二水素カリウム(KHPO)のいずれか1種以上を含むものであり、リン酸二水素アンモニウム、及びリン酸二水素カリウム、のいずれか1種以上を含むことが好ましく、リン酸二水素アンモニウムを含むことがより好ましい。これらのリン酸塩は、水和物であっても用いることができるが、重量当たりの有効成分の含有量から、無水物が好ましい。このようなリン酸塩粉末を用いることで、水酸化カルシウムとの混合粉末として安定であり、熱履歴を受けた場合でも不溶化性能の低下が小さく、十分な不溶化性能を発揮することができる。 The flue treatment material includes phosphate powder. Phosphate powder is any one of ammonium dihydrogen phosphate ( NH4H2PO4 ) , diammonium hydrogen phosphate (( NH4 ) 2HPO4 ), and potassium dihydrogen phosphate ( KH2PO4 ) It preferably contains at least one of ammonium dihydrogen phosphate and potassium dihydrogen phosphate, and more preferably contains ammonium dihydrogen phosphate. Although these phosphates can be used in the form of hydrates, the anhydrous form is preferred from the viewpoint of the content of the active ingredient per weight. By using such a phosphate powder, it is stable as a mixed powder with calcium hydroxide, and even when subjected to heat history, the deterioration of insolubilization performance is small, and sufficient insolubilization performance can be exhibited.

リン酸塩粉末は、粉末を構成する粒子の平均粒子径は、好ましくは5mm未満、より好ましくは1μm~3mm、更に好ましくは10μm~1mmであってもよい。このような粒子径を有していることによって、混合粉末として材料の偏析を防止し、安定した性能を発揮することができる。このような粒子径を有するリン酸塩粉末は、例えば、好適な粒子径を有する流通品として利用可能なものがあれば、それらを使用してもよく、または、粗大な粒子径を有するリン酸塩を粉砕することで得られた粉砕物を使用してもよい。 The phosphate powder may preferably have an average particle size of less than 5 mm, more preferably 1 μm to 3 mm, and still more preferably 10 μm to 1 mm. By having such a particle size, it is possible to prevent the segregation of materials as a mixed powder and exhibit stable performance. Phosphate powder having such a particle size may be used, for example, if it is available as a distribution product having a suitable particle size, or a phosphoric acid powder having a coarse particle size A pulverized material obtained by pulverizing salt may be used.

リン酸塩粉末の平均粒子径は、例えば以下の方法で測定することができる。まず、循環経路内をエタノール(屈折率1.36、25℃)で満たしたレーザー回折散乱式粒度分布測定装置(マイクロトラック・ベル株式会社製、MT-3000EXII)に測定対象のサンプルを投入し、装置内蔵の超音波分散装置で40Wの超音波を3分間照射し、分散液を得て粒度分布を測定する。得られた体積基準粒度分布のチャートから、体積基準累積50%粒子径D50を得る。このようにして得られたD50を本発明の粒子径とする。上述した測定装置において、粒子情報の設定は、屈折率:1.81(25℃)、形状:非球形、透過/非透過の別:透過、とする。当該リン酸塩の屈折率は、装置説明書に記載された、対象物質の屈折率データが入手できていない場合の推奨値を採用し、各リン酸塩に同一の値を設定した。 The average particle size of the phosphate powder can be measured, for example, by the following method. First, a sample to be measured is put into a laser diffraction scattering type particle size distribution analyzer (MT-3000EXII manufactured by Microtrack Bell Co., Ltd.) whose circulation path is filled with ethanol (refractive index 1.36, 25° C.), Ultrasonic waves of 40 W are applied for 3 minutes using an ultrasonic dispersing device incorporated in the apparatus to obtain a dispersion liquid, and the particle size distribution is measured. From the obtained volume-based particle size distribution chart, the volume-based cumulative 50% particle diameter D50 is obtained. The D50 obtained in this way is defined as the particle size of the present invention. In the measuring apparatus described above, particle information is set to refractive index: 1.81 (25° C.), shape: non-spherical, and transmission/non-transmission: transmission. For the refractive index of the phosphate, the same value was set for each phosphate by adopting the recommended value described in the device manual for the case where the refractive index data of the target substance was not available.

排煙処理材における各種リン酸塩粉末の含有割合は、無水物換算で、20~70質量%であり、好ましくは26~60質量%、より好ましくは30~45質量%である。このような含有割合となっていることによって、排煙中の鉛等の重金属類の不溶化性能を十分に発揮させることができる。 The content of various phosphate powders in the exhaust gas treatment material is 20 to 70% by mass, preferably 26 to 60% by mass, more preferably 30 to 45% by mass in terms of anhydride. With such a content ratio, the performance of insolubilizing heavy metals such as lead in flue gas can be sufficiently exhibited.

また、排煙処理材における水酸化カルシウム粉末の含有割合は、好ましくは30~80質量%未満、より好ましくは40~74質量%、更に好ましくは55~70質量%である。このような含有割合となっていることによって、排煙中の酸化ガスの処理性能を十分に発揮させることができる。 The content of calcium hydroxide powder in the exhaust gas treatment material is preferably 30 to less than 80% by mass, more preferably 40 to 74% by mass, and even more preferably 55 to 70% by mass. With such a content ratio, it is possible to sufficiently exhibit the performance of treating the oxidizing gas in the flue gas.

特に、排煙処理材における各種リン酸塩粉末の含有割合と、水酸化カルシウム粉末の含有割合との双方を上述した範囲に設定することによって、排煙中の鉛等の重金属類の不溶化性能及び酸化ガスの処理性能を高いレベルでバランスよく発揮させることができる点で有利である。 In particular, by setting both the content ratio of various phosphate powders and the content ratio of calcium hydroxide powder in the flue gas treatment material to the ranges described above, the insolubilization performance of heavy metals such as lead in flue gas and This is advantageous in that the oxidizing gas treatment performance can be exhibited at a high level in a well-balanced manner.

本発明の排煙処理材は、更に添加材を含んでいてもよい。添加材としては、例えば、活性炭、活性白土、ゼオライトなどの多孔性物質、オルトケイ酸及びメタケイ酸等のケイ酸の金属塩、セメント粉末やカルシウムアルミネートなどの硬化性成分等を用いることができる。前述した添加材の他、原料由来の不純物等についても、本発明の効果を損なわない範囲で含有してもよい。排煙処理材100質量部に対する水酸化カルシウム粉末とリン酸塩粉末との無水物換算での合計量は、85質量部以上であってもよく、90質量部以上が好ましく、95質量部以上がより好ましい。このような配合であることで、本発明の効果を効率的に発揮でき、排煙処理材の使用量を低減することが可能となる。 The flue gas treatment material of the present invention may further contain additives. Examples of additives that can be used include porous materials such as activated carbon, activated clay, and zeolite, metal salts of silicic acid such as orthosilicic acid and metasilicic acid, and hardening components such as cement powder and calcium aluminate. In addition to the additives described above, impurities derived from raw materials may also be contained within a range that does not impair the effects of the present invention. The total amount of calcium hydroxide powder and phosphate powder in terms of anhydride relative to 100 parts by mass of the flue gas treatment material may be 85 parts by mass or more, preferably 90 parts by mass or more, and 95 parts by mass or more. more preferred. With such a composition, the effects of the present invention can be efficiently exhibited, and the amount of the flue gas treatment material used can be reduced.

各種添加材の添加の有無及び混合量については、予備的試験を行って、その結果に基づいて決定することが好ましい。 It is preferable to conduct a preliminary test and determine the presence or absence of addition of various additives and the amount to be mixed based on the results of the test.

本発明の排煙処理材は、例えば、必要に応じて、水酸化カルシウム及びリン酸塩の両粉末のうち少なくとも一方に対して、粉砕や解砕などの粒径制御処理を予め行った後、水酸化カルシウム粉末と、リン酸塩粉末とを混合することによって製造することができる。両粉末を混合するための装置は、当該技術分野で通常用いられる混合装置を用いることができ、例えば、リボンミキサー、パドルミキサー、ナウターミキサーなどを用いることができる。 In the exhaust gas treatment material of the present invention, for example, if necessary, at least one of calcium hydroxide and phosphate powders is subjected to particle size control treatment such as pulverization or crushing in advance, It can be produced by mixing calcium hydroxide powder and phosphate powder. As a device for mixing both powders, a mixing device commonly used in the technical field can be used, for example, a ribbon mixer, a paddle mixer, a Nauta mixer, or the like can be used.

本発明の排煙処理材は、当該排煙処理材と、排煙とを接触させて排煙を処理する方法に供することができる。本方法は、酸性ガス及び重金属類を含有する排煙に対して排煙処理材を接触させて、排煙中の酸性ガス及び重金属類の双方を好適に中和及び不溶化処理することができる。典型的には、排煙は、酸性ガスなどを含む気体のみであるか、又は当該気体と、微粒子状の飛灰とを含む混合物である。このような排煙は、例えば、都市ごみ焼却場、産業廃棄物焼却場、あるいは、石炭を燃料とする火力発電所等で発生する。排煙中の重金属類は、主に排煙中の固形成分である飛灰に含まれており、重金属類はヒ素、六価クロム、鉛及びセレンの少なくとも一種であり、飛灰の多くは重金属として鉛を少なくとも含む。 The flue gas treating material of the present invention can be used in a method of treating flue gas by contacting the flue gas with the flue gas treating material. In this method, the flue gas containing acid gas and heavy metals is brought into contact with the flue gas treatment material, and both the acid gas and heavy metals in the flue gas can be neutralized and insolubilized. Typically, flue gas is either gas alone, including acid gases, or a mixture of such gases and particulate fly ash. Such smoke is generated, for example, at a municipal waste incineration plant, an industrial waste incineration plant, or a coal-fired thermal power plant. Heavy metals in flue gas are mainly contained in fly ash, which is a solid component in flue gas. Heavy metals are at least one of arsenic, hexavalent chromium, lead and selenium. contains at least lead as

排煙処理材と排煙との接触方法は、例えば、排煙処理材を収容した容器に排煙を通過させたり、排煙の流路(煙道)に排煙処理材を吹き込んだりすることによって行うことができる。 The method of contacting the flue gas treatment material with the flue gas is, for example, by passing the flue gas through a container containing the flue gas treatment material, or by blowing the flue gas treatment material into the flow path (flue) of the flue gas. can be done by

排煙1m当たりの排煙処理材の添加量は、焼却場や火力発電所における焼却対象物の種類や処理量に応じて適宜変更可能であるが、排煙中の酸性ガス及び重金属類の効率的な処理と、処理コストの低減とを両立する観点から、好ましくは5~200g/mであり、より好ましくは10~100g/mであり、更に好ましくは30~90g/mである。排煙の体積は、0℃、1気圧での値とする。 The amount of flue gas treatment material added per 1 m3 of flue gas can be changed as appropriate according to the type and amount of incinerators in incinerators and thermal power plants. From the viewpoint of achieving both efficient treatment and reduction of treatment cost, it is preferably 5 to 200 g/m 3 , more preferably 10 to 100 g/m 3 , still more preferably 30 to 90 g/m 3 . be. The volume of flue gas is the value at 0°C and 1 atm.

また、飛灰の質量を100質量%とした場合、排煙処理材によって供給されるリン酸塩粉末の飛灰に対する質量割合は、好ましくは7.5~60質量%であり、より好ましくは13.5~50質量%であり、更に好ましくは15~30質量%である。このような比率となるように添加割合を調整することによって、飛灰中の鉛等の重金属類の不溶化を一層効率よく達成することができる。 Further, when the mass of fly ash is 100% by mass, the mass ratio of the phosphate powder to the fly ash supplied by the flue gas treatment material is preferably 7.5 to 60% by mass, more preferably 13. .5 to 50% by mass, more preferably 15 to 30% by mass. By adjusting the addition ratio to achieve such a ratio, insolubilization of heavy metals such as lead in fly ash can be achieved more efficiently.

以下に、本発明の排煙処理材を用いた排煙の処理方法の一例について、図1を参照して説明する。図1には、ごみ焼却場の設備に関する模式図が示されている。本方法は、排煙処理材の粉末を排煙の流路に直接吹き込む乾式法を採用することが好ましい。図1中、矢印は、排煙、排ガス及び排煙処理材の流通方向を示す。 An example of a method for treating flue gas using the flue gas treating material of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 shows a schematic diagram of the equipment of a waste incineration plant. This method preferably employs a dry method in which the powder of the flue gas treatment material is directly blown into the flow path of the flue gas. Arrows in FIG. 1 indicate the direction of flow of flue gas, flue gas, and flue gas treating material.

ごみ焼却場10の設備として、典型的には、収集車によって収集された都市ごみや産業廃棄物(以下、これらを単に「ごみ」ともいう。)を蓄積するためのごみピット20、ごみピット20に蓄積されたごみを焼却する焼却炉30、焼却炉30でのごみ焼却によって生じた高温の排煙から熱を回収する廃熱ボイラー40、排煙を冷却するための冷却塔50、冷却された排煙中の飛灰を集塵するためのバグフィルタ等の集塵設備60、及び集塵後の排煙を大気中へ排出する煙突70を備える。焼却炉30と廃熱ボイラー40との間、廃熱ボイラー40と冷却塔50との間、冷却塔50と集塵設備60との間、並びに集塵設備60と煙突70との間は、第1流路11、第2流路12、第3流路13及び第4流路14によってそれぞれ接続されており、これらの内部に排煙が流通可能なようにそれぞれ連通している。 As facilities of the garbage incineration plant 10, typically, a garbage pit 20 for accumulating municipal garbage and industrial waste (hereinafter also simply referred to as "garbage") collected by a collection vehicle, and a garbage pit 20 An incinerator 30 for incinerating the waste accumulated in the incinerator 30, a waste heat boiler 40 for recovering heat from the high temperature flue gas generated by the incineration of the waste in the incinerator 30, a cooling tower 50 for cooling the flue gas, a cooled It is equipped with a dust collection facility 60 such as a bag filter for collecting fly ash in exhausted smoke, and a chimney 70 for discharging the exhausted smoke after dust collection into the atmosphere. Between the incinerator 30 and the waste heat boiler 40, between the waste heat boiler 40 and the cooling tower 50, between the cooling tower 50 and the dust collection equipment 60, and between the dust collection equipment 60 and the chimney 70, the second They are connected by a first flow path 11, a second flow path 12, a third flow path 13, and a fourth flow path 14, respectively, and communicate with each other so that exhaust smoke can flow through them.

これに加えて、排煙処理材と排煙とが接触できるように構成された処理材供給部100を備えている。図1に示す処理材供給部100は第3流路13と連通しており、第3流路13内に対して排煙処理材を吹き込むことによって、排煙処理材と、第3流路13内に流通する排煙とが互いに接触できるように構成されている。 In addition to this, a processing material supply unit 100 is provided so that the flue gas processing material and the flue gas can come into contact with each other. A processing material supply unit 100 shown in FIG. It is configured so that the flue gas flowing inside can come into contact with each other.

ごみ焼却場10においては、まず、ごみピット20に蓄積されたごみをクレーン等の移送設備を用いて空気とともに焼却炉30に供給し、ごみを焼却処理する。焼却炉30では、約800~1000℃程度で焼却処理が行われており、ごみの焼却に伴って、主灰と、高温の排煙が発生する。主灰は別途集積され、最終処分場にて処分されたり、他の製品の原材料として再利用されたりする。また、発生した排煙には、ごみの原料に起因して、酸性ガスや、鉛等の重金属類や塩化物、ケイ素化合物等を含む飛灰が含まれている。高温の排煙は、第1流路11、廃熱ボイラー40、第2流路12及び冷却塔50を通過して、300℃程度に急速冷却される。冷却後の排煙には、気体成分である酸性ガスや、固体成分として当該ガスとともに飛散した飛灰が含まれている。冷却後の排煙は、排煙中成分からのダイオキシン再合成を抑制する観点から200℃以下に冷却されており、一般に100℃~200℃、好ましくは140℃~200℃である。冷却後の排煙は、第3流路13側に流通する。なお、好ましい下限値である100℃は、第3流路13等における結露の防止の観点から定められたものである。 In the refuse incineration plant 10, first, the refuse accumulated in the refuse pit 20 is supplied to the incinerator 30 together with air using transfer equipment such as a crane, and the refuse is incinerated. In the incinerator 30, incineration is performed at a temperature of approximately 800 to 1000° C., and main ash and high-temperature flue gas are generated as the refuse is incinerated. Bottom ash is collected separately and either disposed of at a final disposal site or reused as a raw material for other products. In addition, the generated flue gas contains acid gas, fly ash containing heavy metals such as lead, chlorides, silicon compounds, etc. due to the raw materials of the waste. The high-temperature flue gas passes through the first passage 11, the waste heat boiler 40, the second passage 12 and the cooling tower 50 and is rapidly cooled to about 300.degree. The flue gas after cooling contains acid gas as a gaseous component and fly ash scattered together with the gas as a solid component. After cooling, the flue gas is cooled to 200°C or less, generally 100°C to 200°C, preferably 140°C to 200°C, from the viewpoint of suppressing dioxin resynthesis from components in the flue gas. After cooling, the flue gas flows to the third flow path 13 side. Note that the preferable lower limit of 100° C. is determined from the viewpoint of preventing dew condensation in the third flow path 13 and the like.

次いで、排煙処理材と冷却後の排煙とを接触させる。接触方法は、粉末状の排煙処理材を排煙流路内に予め保持しておき、当該排煙処理材に排煙を通過させる方法であってもよく、排煙流路内に排煙処理材を吹き込む方法であってもよい。これらのうち、排煙が流通している第3流路13内に、処理材供給部100から本発明の排煙処理材を吹き込んで行うことが排煙処理の利便性を高める観点から好ましい。 Next, the flue gas treating material and the cooled flue gas are brought into contact with each other. The contact method may be a method in which a powdery flue gas treatment material is held in the flue gas channel in advance and the flue gas is allowed to pass through the flue gas treatment material. A method of blowing the treatment material may be used. Among these, it is preferable to blow the flue gas treating material of the present invention from the treating material supply unit 100 into the third flow path 13 through which the flue gas flows, from the viewpoint of enhancing the convenience of the flue gas treatment.

排煙処理材は水酸化カルシウムを含むので、水酸化カルシウムと、塩化水素等を含む酸性ガスとを接触させることで、中和反応により塩化カルシウム等の中性カルシウム塩を形成させて、排煙中の酸性ガスを除去する。生成した中性カルシウム塩及び未反応の排煙処理材は、粉状等の固体の性状で第3流路13を流通するので、これらは飛灰とともに集塵設備60にて回収除去され、排煙から固体成分が除去された排ガスとなる。集塵設備60にて集塵された排煙処理材、各種塩及び飛灰等の固体成分は、捕集灰として飛灰集積部61に収容される。このとき、飛灰集積部61では、集積された粉体の発塵を防止することを目的として、捕集灰に対して、水を散布等によって添加して、水と接触させることがある。水の散布量は、集積された粉体全量に対して20~40質量%が一般的である。 Since the flue gas treatment material contains calcium hydroxide, the calcium hydroxide is brought into contact with an acid gas containing hydrogen chloride or the like to form a neutral calcium salt such as calcium chloride through a neutralization reaction, resulting in flue gas. Remove the acid gas inside. The generated neutral calcium salts and unreacted flue gas treatment materials flow through the third flow path 13 in the form of solids such as powder. Exhaust gas is produced by removing solid components from smoke. Solid components such as flue gas treatment materials, various salts, and fly ash collected by the dust collection equipment 60 are stored in the fly ash accumulation unit 61 as collected ash. At this time, in the fly ash accumulation unit 61, water may be added to the collected ash by spraying or the like for the purpose of preventing the accumulated powder from generating dust, and the collected ash may be brought into contact with the water. The amount of water sprayed is generally 20 to 40% by mass with respect to the total amount of accumulated powder.

飛灰集積部61に集積された捕集灰は、一定期間、例えば1日以上養生したあと、最終処分場へ移送され、処分される。そして、集塵設備60を通過した排ガスは、必要に応じて、有害物質除去設備や脱硝設備等を通過させて、排ガスに残存している酸性ガスや有害物質を除去してもよい。その後、排ガスは、第4流路14を介して煙突70から大気中へ排出される。 The collected ash accumulated in the fly ash accumulation unit 61 is cured for a certain period of time, for example, one day or more, and then transferred to a final disposal site for disposal. Then, the exhaust gas that has passed through the dust collection equipment 60 may be passed through a harmful substance removal equipment, a denitrification equipment, or the like as necessary to remove acid gases and harmful substances remaining in the exhaust gas. After that, the exhaust gas is discharged into the atmosphere from the chimney 70 via the fourth flow path 14 .

排煙の処理にあたり、飛灰を含む排煙に、当該排煙中の酸性ガスを処理すべく水酸化カルシウムを接触させると、処理後の捕集灰は強アルカリ性になる。排煙中の重金属類、特に鉛は両性金属元素であり、飛灰中の含有量が多いので、飛灰中の鉛が強アルカリ条件にさらされると、水への溶出量が多くなるイオン形に変化しやすくなる。このため、従来、典型的には、例えば上述した飛灰集積部61等の集塵設備などに排煙を通過させて、排煙中の飛灰を集塵したあと、集塵した飛灰を含む粉体に対して有機キレート材を混合して、鉛等の重金属類を不溶化処理し、不溶化処理後の飛灰を廃棄物として処分場にて処分する。 In the treatment of flue gas, if the flue gas containing fly ash is brought into contact with calcium hydroxide in order to treat the acid gas in the flue gas, the treated collected ash becomes strongly alkaline. Heavy metals in flue gas, especially lead, are amphoteric metal elements, and the content in fly ash is high, so when lead in fly ash is exposed to strong alkaline conditions, the amount of lead eluted into water increases. easily change to For this reason, conventionally, typically, for example, the flue gas is passed through a dust collection facility such as the above-described fly ash accumulation unit 61 to collect the fly ash in the flue gas, and then the collected fly ash is collected. An organic chelating agent is mixed with the contained powder to insolubilize heavy metals such as lead, and the fly ash after the insolubilization treatment is disposed of as waste at a disposal site.

詳細には、飛灰を含む固形廃棄物は、排水処理施設を有する管理型の最終処分場にて埋め立て処分される。管理型の処分場では、廃棄物を透過した雨水等の水が上述の排水処理施設に集められるが、鉛等の重金属類を含む水やCODが高い水は、別途浄化処理が必要であり、その結果、長期にわたって莫大な処理コストが発生する。有機キレート材を用いない場合は、鉛などの重金属類の不溶化が達成できず、処理場から発生した排水処理コストを低減できない。また有機キレート材を用いる場合、鉛等の重金属類の不溶化はある程度達成可能であるが、処分場において有機キレート材が分解して、処分場からの浸出水のCODが過度に高くなり、この場合でも、処理場から発生した排水処理コストの低減が困難である。 Specifically, solid waste including fly ash is landfilled at a controlled final disposal site with a wastewater treatment facility. In a controlled disposal site, water such as rainwater that has permeated the waste is collected in the above-mentioned wastewater treatment facility. This results in enormous processing costs over the long term. If the organic chelating agent is not used, insolubilization of heavy metals such as lead cannot be achieved, and the wastewater treatment cost from the treatment plant cannot be reduced. In the case of using an organic chelating material, heavy metals such as lead can be insolubilized to some extent, but the organic chelating material decomposes at the disposal site, and the COD of the leachate from the disposal site becomes excessively high. However, it is difficult to reduce the cost of treating wastewater generated from treatment plants.

この点に関して、無機化合物を含んで構成されている本発明の排煙処理材を排煙処理に用いることによって、排煙中の酸性ガスの除去と、鉛等の重金属類の排出抑制とを有機キレート材を別途用いなくとも両立して達成することができる。 In this regard, by using the flue gas treatment material of the present invention containing an inorganic compound for flue gas treatment, the removal of acidic gases in the flue gas and the suppression of the emission of heavy metals such as lead can be achieved organically. Both can be achieved without using a separate chelating material.

これに加えて、処理後の飛灰に対しても、重金属類や有機物質に起因する水質環境への悪影響が低減され、処理場から発生した排水の処理コストも低減できるという利点も奏される。また、本発明で利用する各リン酸塩は水酸化カルシウムとの相互作用が少ないので、水酸化カルシウムと混合して用いても変質が低減できるので有利である。 In addition to this, the fly ash after treatment also has the advantage of reducing the adverse effects on the water environment caused by heavy metals and organic substances, and the cost of treating wastewater generated from the treatment plant can also be reduced. . Further, since each phosphate used in the present invention has little interaction with calcium hydroxide, even if it is used in combination with calcium hydroxide, deterioration can be advantageously reduced.

このように、本発明の排煙処理材を用いることによって、排煙中の酸性ガスを効率的に除去し、飛灰中の重金属類を不溶化することができる。 Thus, by using the flue gas treating material of the present invention, it is possible to efficiently remove acidic gases in the flue gas and to insolubilize heavy metals in the fly ash.

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。本発明の範囲は、かかる実施例に制限されない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples. The scope of the invention is not limited to such examples.

〔安定性試験〕
排煙処理材(実施例)及び混合粉末(比較例)の保管中における変質の有無を評価した。水酸化カルシウム:リン酸塩=7:3の比率で配合した排煙処理材を、深皿のシャーレに10g分取し、恒温恒湿槽を用いて35℃、70%RHの環境で保管し、24時間、48時間経過後の重量変化と、48時間経過後の異相形成の有無を評価した。なお、水酸化カルシウム及びリン酸塩については、後述の“模擬灰の作製”に記載したものと同じものを用いた。
異相形成の評価としては、下記条件で2θ=5~50°の範囲にてXRD測定を行った結果を用いた。配合した原料組成以外の検出ピークを保管中に形成された異相として、XRDパターンでの異相ピーク検出の有無を確認した。
[Stability test]
Exhaust gas treatment materials (examples) and mixed powders (comparative examples) were evaluated for deterioration during storage. 10 g of the flue gas treatment material containing calcium hydroxide: phosphate at a ratio of 7:3 was placed in a deep petri dish and stored in a constant temperature and humidity chamber at 35°C and 70% RH. , 24 hours, and 48 hours later, and the presence or absence of heterophase formation after 48 hours were evaluated. Calcium hydroxide and phosphate used were the same as those described in "Preparation of simulated ash" below.
For the evaluation of heterophase formation, the results of XRD measurement in the range of 2θ=5 to 50° under the following conditions were used. The presence or absence of detection of a hetero-phase peak in the XRD pattern was confirmed as a hetero-phase formed during storage of the detected peaks other than the blended raw material composition.

(XRD測定条件)
装置:X線回折装置(ブルカー・エイエックスエス製NEW D8 ADVANCE)
X線源:CuKα(Niフィルター使用)、管電圧:40kV、管電流:40mA、検出器:1次元半導体高速検出器LynxEye、入射/受光スリット:0.30度、ステップ幅:0.02度、計数時間:1秒/ステップ
(XRD measurement conditions)
Apparatus: X-ray diffraction apparatus (NEW D8 ADVANCE manufactured by Bruker AXS)
X-ray source: CuKα (using Ni filter), tube voltage: 40 kV, tube current: 40 mA, detector: one-dimensional semiconductor high-speed detector LynxEye, incident/receiving slit: 0.30 degrees, step width: 0.02 degrees, Counting time: 1 second/step

Figure 2023097786000002
Figure 2023097786000002

試験条件は、保管・流通環境として想定される範囲で、過酷な環境に暴露され続けたものとして設定した。これにより、室温等の良好な条件で保管した場合と比較して、短期間で変質等の影響を確認することができる。 The test conditions were set assuming continuous exposure to a harsh environment within the assumed storage and distribution environment. As a result, it is possible to confirm the effects of deterioration and the like in a short period of time compared to the case of storing under favorable conditions such as room temperature.

比較例1のリン酸水素二カリウムを配合した混合粉末では24時間経過の時点で大きな重量増加が確認され、その他の本発明外の比較例2、3における第一リン酸カルシウム、リン酸二水素ナトリウムを配合した混合粉末でも重量増加が確認された。このような試料では吸湿による付着性の増大、粒子間または粒子と装置内壁での固結等の問題が発生しやすく、取扱性の大幅な悪化が生じやすい。また、比較例1、2のリン酸水素二カリウムや第一リン酸カルシウムを配合した混合粉末では、それぞれ異相が確認された。このような試料では、保管・流通中に排煙処理材中の有効成分の含有量が減少し、性能低下による使用量増加が懸念される。 In the mixed powder containing dipotassium hydrogen phosphate of Comparative Example 1, a large weight increase was confirmed after 24 hours. A weight increase was also confirmed in the blended mixed powder. Such samples are likely to cause problems such as increased adhesion due to moisture absorption and caking between particles or between particles and the inner wall of the device, resulting in significant deterioration in handleability. Further, different phases were confirmed in the mixed powders containing dipotassium hydrogen phosphate and monocalcium phosphate of Comparative Examples 1 and 2, respectively. With such a sample, the content of the active ingredient in the flue gas treatment material decreases during storage and distribution, and there is concern that the amount used will increase due to deterioration in performance.

なお、本発明となる実施例1―3のリン酸塩を配合した排煙処理材では顕著な重量増加はなく、異相の形成も認められない。このようなリン酸塩を用いることにより、鉛等の重金属類の不溶化を十分に行うことができ、当該重金属類の排出抑制を安定して発揮することができる。 It should be noted that the flue gas treating material containing the phosphate of Examples 1-3, which is the present invention, does not exhibit a significant increase in weight, and no formation of a different phase is observed. By using such a phosphate, it is possible to sufficiently insolubilize heavy metals such as lead, and to stably suppress the emission of the heavy metals.

〔重金属類の不溶化性能の評価〕
(模擬灰の作製)
重金属類として鉛を対象に、排煙処理材(実施例)及び混合粉末(比較例)による不溶化性能の評価を行った。まず、ごみ焼却施設等の灰集積部から回収される捕集灰を想定して、シリカ源、水酸化カルシウム、塩化カルシウム、塩化鉛、及び、各配合で使用するリン酸塩粉末を混合し、鉛を含む模擬灰を作製した。
(模擬灰)
シリカ源:フライアッシュ(JIS試験用粉体1の5種)
水酸化カルシウム:宇部マテリアルズ製、カルブリードSII平均粒子径(D50):6.5μm、BET比表面積:45m/g、20~1000Åの細孔径範囲における全細孔容積:0.22mL/g、見かけ比重(ゆるみ比重):0.36g/cm、見かけ比重(固め比重)0.65g/cm
塩化カルシウム、塩化鉛:市販品
各種リン酸塩:市販品
水酸化カルシウムを用いて酸性ガス処理を行った際の捕集灰に含まれる未反応水酸化カルシウムの再現として、模擬灰での水酸化カルシウムの含有量は、未反応率(水酸化カルシウムのモル数/(水酸化カルシウムのモル数+塩化カルシウムのモル数))40%とした。
[Evaluation of insolubilization performance of heavy metals]
(Preparation of simulated ash)
Using lead as a heavy metal, the insolubilization performance of the flue gas treatment material (example) and mixed powder (comparative example) was evaluated. First, assuming collected ash collected from an ash accumulation part such as a garbage incineration facility, silica source, calcium hydroxide, calcium chloride, lead chloride, and phosphate powder used in each formulation are mixed, Simulated ash containing lead was prepared.
(simulated ash)
Silica source: fly ash (5 types of JIS test powder 1)
Calcium hydroxide: manufactured by Ube Materials, Calbreed SII average particle size (D 50 ): 6.5 μm, BET specific surface area: 45 m 2 /g, total pore volume in the pore size range of 20 to 1000 Å: 0.22 mL/ g, apparent specific gravity (loose specific gravity): 0.36 g/cm 3 , apparent specific gravity (solid specific gravity) 0.65 g/cm 3
Calcium chloride, lead chloride: commercial products Various phosphates: commercial products As a reproduction of unreacted calcium hydroxide contained in the collected ash when performing acid gas treatment using calcium hydroxide, hydration with simulated ash The content of calcium was set to 40% of unreacted ratio (number of moles of calcium hydroxide/(number of moles of calcium hydroxide+number of moles of calcium chloride)).

〔不溶化性能評価〕
上記の手順で作製した模擬灰を水と混合した後、1日間養生(室温で静置)した。水は模擬灰全量に対して20質量%とした。その後、養生した模擬灰に対して、水分率約40体積%の湿り空気500ml/min流通下で、180℃、3時間加熱した。加熱条件は、前述した集塵設備の環境を想定している。鉛の溶出試験を産業廃棄物に含まれる金属等の検定方法(昭和48年2月環境庁告示第13号、以下環境庁告示第13号)に定められた方法に準じて行い、鉛イオン濃度(mg/L)とpHを測定した。なお、模擬灰配合にてリン酸塩を用いない場合、環境庁告示第13号試験における結果は、鉛イオン濃度10mg/L、pH12であった。
[Insolubilization performance evaluation]
After mixing the simulated ash produced by the above procedure with water, it was cured (still at room temperature) for 1 day. Water was 20% by mass with respect to the total amount of simulated ash. After that, the cured simulated ash was heated at 180° C. for 3 hours in a flow of moist air having a moisture content of about 40% by volume at a flow rate of 500 ml/min. The heating conditions assume the environment of the dust collection facility described above. A lead elution test was conducted in accordance with the method stipulated in the test method for metals, etc. contained in industrial waste (Environment Agency Notification No. 13, February 1973, hereinafter, Environment Agency Notification No. 13), and lead ion concentration (mg/L) and pH were measured. In addition, when no phosphate was used in the formulation of simulated ash, the results in the Environment Agency Notification No. 13 test were a lead ion concentration of 10 mg/L and a pH of 12.

鉛イオン濃度の評価基準値を0.3mg/Lとし、当該基準値以下であれば、鉛の不溶化性能は良好であると評価した。鉛イオン濃度が低いほど、鉛の不溶化性能が高いことを示す。結果を以下の表2に示す。なお表2に示す各排煙処理材のリン酸塩割合は、模擬灰配合における水酸化カルシウム相当量とリン酸塩配合量との合計に対するリン酸塩配合量の比率である。 The evaluation standard value of the lead ion concentration was set to 0.3 mg/L, and the lead insolubilization performance was evaluated to be good if the standard value was less than the standard value. A lower lead ion concentration indicates higher lead insolubilization performance. The results are shown in Table 2 below. The phosphate ratio of each flue gas treatment material shown in Table 2 is the ratio of the amount of phosphate compounded to the sum of the amount of calcium hydroxide equivalent and the amount of phosphate compounded in the simulated ash.

Figure 2023097786000003
Figure 2023097786000003

実施例5、実施例8、実施例10及び比較例7-10におけるリン酸塩割合28重量%の排煙処理材及び混合粉末で比較すると、本発明の3種のリン酸塩を配合した排煙処理材では加熱後であっても目標値(0.3mg/L)を十分に満たしているが、他リン酸塩を配合した混合粉末では目標値に到達せず、特に比較例9、10のリン酸二水素ナトリウムやリン酸水素マグネシウムを配合した混合粉末では不溶化性能が大幅に劣っている。 When comparing the flue gas treatment materials and mixed powders with a phosphate ratio of 28% by weight in Examples 5, 8, 10 and Comparative Examples 7-10, the exhaust gas containing the three phosphates of the present invention Although the target value (0.3 mg/L) was sufficiently satisfied for the smoke treatment material even after heating, the target value was not reached for the mixed powder containing other phosphates, especially in Comparative Examples 9 and 10. The mixed powder containing sodium dihydrogen phosphate and magnesium hydrogen phosphate is significantly inferior in insolubilization performance.

実施例4―7及び比較例5におけるリン酸二水素アンモニウムを配合した排煙処理材及び混合粉末の不溶化性能とリン酸塩割合の関係から、本発明で特定する範囲のリン酸塩割合では、十分な不溶化が達成される。また、実施例7のリン酸塩割合61重量%の排煙処理材では不溶化後のpHが酸性となっているが鉛は溶出していないことから、pH変動に対して耐性がある形態での不溶化が達成されていることが分かる。 From the relationship between the insolubilization performance and the phosphate ratio of the smoke exhaust treatment material and mixed powder containing ammonium dihydrogen phosphate in Examples 4-7 and Comparative Example 5, the phosphate ratio within the range specified in the present invention: Sufficient insolubilization is achieved. In addition, the flue gas treatment material with a phosphate ratio of 61% by weight of Example 7 has an acidic pH after insolubilization, but lead is not eluted, so it is resistant to pH fluctuations. It can be seen that insolubilization is achieved.

上記の結果から、本発明で特定する範囲で水酸化カルシウムとリン酸塩の配合を調整することにより、混合粉末として安定であり、熱履歴を受けた場合であっても安定して高い性能を発揮可能な排煙処理材を得られることが確認できる。 From the above results, by adjusting the blending of calcium hydroxide and phosphate within the range specified in the present invention, the mixed powder is stable, and even when subjected to heat history, stable and high performance can be achieved. It can be confirmed that a smoke-exhaust treatment material that can be exhibited can be obtained.

〔酸性ガス除去性能の評価〕
水酸化カルシウム単独(参考例)並びに水酸化カルシウム及びリン酸塩の混合粉末である排煙処理材(実施例12)を用いて、酸性ガス除去性能の評価を行った。具体的な手順は以下のとおりである。まず、水酸化カルシウム10gと、水酸化カルシウム及びリン酸二水素アンモニウムの10g(水酸化カルシウム:リン酸二水素アンモニウム=70:30)とからなる排煙処理材を粒径1mm程度の顆粒状に成形して、当該成形品を常温で24時間真空脱気処理した。その後、当該成形品を吸着カラム内に充填して180℃に加熱し、系内にO:10体積%、HCl:1000体積ppm、SO:100体積ppm、HO:15体積%、CO:10体積%、N:残部とした模擬排ガスをSV50000/hにて供給した。そして、吸着カラムを通過した模擬排ガスを捕集液(組成:0.3%過酸化水素水)に導入し、1時間捕集した。
[Evaluation of acid gas removal performance]
Using calcium hydroxide alone (reference example) and a flue gas treatment material (Example 12) that is a mixed powder of calcium hydroxide and phosphate, acid gas removal performance was evaluated. The specific procedure is as follows. First, 10 g of calcium hydroxide and 10 g of calcium hydroxide and ammonium dihydrogen phosphate (calcium hydroxide: ammonium dihydrogen phosphate = 70:30) were granulated into granules having a particle size of about 1 mm. After molding, the molded product was subjected to vacuum deaeration treatment at room temperature for 24 hours. After that, the molded product is packed in an adsorption column and heated to 180° C., and O 2 : 10% by volume, HCl: 1000% by volume, SO 2 : 100% by volume, H 2 O: 15% by volume, A simulated exhaust gas with CO 2 : 10% by volume and N 2 : balance was supplied at SV 50000/h. Then, the simulated exhaust gas that passed through the adsorption column was introduced into a collection liquid (composition: 0.3% hydrogen peroxide solution) and collected for 1 hour.

各捕集液は250mlにメスアップし、捕集液中のHCl及びSO濃度をイオンクロマトグラフ法にて定量、捕集液中のHCl及びSO濃度の算術平均値を算出し、カラム通過後の模擬排ガス中における酸性ガス濃度とした。供給された模擬排ガス中の酸性ガス濃度に対する、カラム通過前後での模擬排ガス中の酸性ガス濃度変化量を、酸性ガス除去率として、排煙処理材の酸性ガス処理性能を表3に整理した。酸性ガス除去性能の評価規準は、参考例とする水酸化カルシウムのみからなる排煙処理材のガス処理性能に対して、水酸化カルシウム相当分である70%以上の除去性能を発揮すれば良好とした。 Each collected liquid was made up to 250 ml, the HCl and SO2 concentrations in the collected liquid were quantified by ion chromatography, the arithmetic mean of the HCl and SO2 concentrations in the collected liquid was calculated, and the concentration of HCl and SO2 in the collected liquid was calculated. It was used as the acidic gas concentration in the simulated exhaust gas afterward. Table 3 summarizes the acid gas treatment performance of the flue gas treatment material, with the amount of change in the acid gas concentration in the simulated flue gas before and after passing through the column as the acid gas removal rate with respect to the acid gas concentration in the supplied simulated flue gas. The criteria for evaluating the acid gas removal performance are that it exhibits a removal performance of 70% or more, which is equivalent to calcium hydroxide, with respect to the gas treatment performance of the flue gas treatment material composed only of calcium hydroxide as a reference example. bottom.

Figure 2023097786000004
Figure 2023097786000004

リン酸二水素アンモニウムを30質量%含有する実施例12の排煙処理材は、参考例とした排煙処理材に対して、水酸化カルシウム含有割合から想定される以上の酸性ガス処理性能を発揮した。



The flue gas treatment material of Example 12 containing 30% by mass of ammonium dihydrogen phosphate exhibits acid gas treatment performance higher than that expected from the content of calcium hydroxide compared to the flue gas treatment material of the reference example. bottom.



Claims (4)

水酸化カルシウム粉末とリン酸塩粉末とを含み、
前記水酸化カルシウム粉末と前記リン酸塩粉末との合計に対する前記リン酸塩粉末の割合が20質量%以上70質量%以下であり、
前記リン酸塩粉末がリン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、及びリン酸二水素カリウムのいずれか1種以上を含むものである、排煙処理材。
comprising calcium hydroxide powder and phosphate powder;
The ratio of the phosphate powder to the total of the calcium hydroxide powder and the phosphate powder is 20% by mass or more and 70% by mass or less,
A smoke exhaust treatment material, wherein the phosphate powder contains at least one of ammonium dihydrogen phosphate, diammonium hydrogen phosphate, and potassium dihydrogen phosphate.
前記排煙処理材の全量を100質量部としたとき、前記水酸化カルシウム粉末と前記リン酸塩粉末との合計が85質量部以上である、請求項1に記載の排煙処理材。 2. The flue gas treating material according to claim 1, wherein the total amount of said calcium hydroxide powder and said phosphate powder is 85 parts by mass or more when the total amount of said flue gas treating material is 100 parts by mass. 酸性ガスと飛灰を含む排煙と、水酸化カルシウム粉末及びリン酸塩粉末を含む排煙処理材と、を100℃以上200℃以下の温度帯にて接触させる排煙の処理方法であり、
前記リン酸塩粉末は、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、及びリン酸二水素カリウムのいずれか1種以上を含み、
前記水酸化カルシウム粉末と前記リン酸塩粉末との合計に対する前記リン酸塩粉末の割合が20質量%以上70質量%以下である、排煙の処理方法。
A flue gas treatment method in which a flue gas containing acid gas and fly ash is brought into contact with a flue gas treatment material containing calcium hydroxide powder and phosphate powder in a temperature range of 100° C. or higher and 200° C. or lower,
The phosphate powder contains at least one of ammonium dihydrogen phosphate, diammonium hydrogen phosphate, and potassium dihydrogen phosphate,
A method for treating flue gas, wherein the ratio of the phosphate powder to the total of the calcium hydroxide powder and the phosphate powder is 20% by mass or more and 70% by mass or less.
前記排煙から捕集された飛灰と前記排煙処理材の混合物に、前記混合物100質量部に対して10質量部以上40質量部以下の水を添加する、請求項3に記載の排煙の処理方法。
The flue gas according to claim 3, wherein 10 parts by mass or more and 40 parts by mass or less of water is added to the mixture of the fly ash collected from the flue gas and the flue gas treatment material with respect to 100 parts by mass of the mixture. How to handle.
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