JP4625952B2 - Method for producing oxidation catalyst - Google Patents

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Description

本発明は酸化触媒の製造方法に関し、詳しくは廃棄物を原料に利用して酸化触媒を製造する方法に関する。本発明に係る酸化触媒は、例えば、自動車や自動二輪車等の内燃機関やボイラー等の各種燃焼装置から排出される排ガス中の、特に炭化水素(HC)を効率良く浄化できる排ガス浄化用触媒や、薬品等の化学物質の生成反応を促進させる反応促進用触媒に好適に利用することができる。   The present invention relates to a method for producing an oxidation catalyst, and more particularly to a method for producing an oxidation catalyst using waste as a raw material. The oxidation catalyst according to the present invention is, for example, an exhaust gas purifying catalyst capable of efficiently purifying hydrocarbons (HC) in exhaust gas discharged from various combustion apparatuses such as internal combustion engines such as automobiles and motorcycles and boilers, It can be suitably used as a reaction promoting catalyst that promotes the production reaction of chemical substances such as chemicals.

自動二輪車や自動車のエンジンから排出される排ガスには、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)や硫黄酸化物(SOx)などが含まれており、この排ガスによる環境汚染の問題は都市部を中心に深刻化している。   The exhaust gas emitted from motorcycles and automobile engines contains carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx). The problem of environmental pollution is getting worse, especially in urban areas.

そして近年、大気汚染防止法に基づき、炭化水素や窒素酸化物の大幅な削減を目標とした新しい基準が、告示されている。これによれば、例えば、四輪車に比べて安価で、手軽な交通手段として広く利用されている自動二輪車は、車両全体に占める排出寄与度も高く、排ガス規制が大幅に強化される予定である。具体的には、2006〜2007年以降に販売される自動二輪車は、現行値比で、炭化水素については75〜85%の低減率、窒素酸化物については50%の低減率、一酸化炭素については85%の低減率という、厳しいレベルの目標値が要求される。   In recent years, new standards have been announced based on the Air Pollution Control Law, with the goal of greatly reducing hydrocarbons and nitrogen oxides. According to this, for example, motorcycles, which are cheaper and easier to use than four-wheeled vehicles, are widely used as a means of transportation, and have a high contribution to emissions in the entire vehicle. is there. Specifically, motorcycles sold after 2006-2007 are compared to current values, with 75-85% reduction for hydrocarbons, 50% reduction for nitrogen oxides, and carbon monoxide. Requires a strict target value of 85% reduction.

こうした状況下、四輪車用の触媒を二輪車に使用することが種々検討されているが、白金等の高価な貴金属を触媒成分として用いる四輪車用触媒を二輪車に利用することは割高感が強い。このため、より安価な二輪車用排ガス浄化触媒の開発が切望されている。   Under such circumstances, various studies have been made on using a catalyst for a four-wheeled vehicle for a two-wheeled vehicle, but it is expensive to use a catalyst for a four-wheeled vehicle using an expensive noble metal such as platinum as a catalyst component. strong. For this reason, development of a cheaper exhaust gas purification catalyst for motorcycles is eagerly desired.

ここに、貴金属触媒と比べて安価でかつ酸化触媒としての利用が可能なものとして、無機化合物よりなる活性酸素発現物質が知られている(例えば、特許文献1参照)。   Here, an active oxygen-expressing substance made of an inorganic compound is known as one that is cheaper than a noble metal catalyst and can be used as an oxidation catalyst (see, for example, Patent Document 1).

この活性酸素発現物質は、活性酸素種を内包する12CaO・7Al2 3 化合物であり、カルシウムとアルミニウムとを12:14の原子当量比で混合した原料粉末を用いて、酸素分圧104 Pa以上、好ましくは105 Pa以上、水素分圧1Pa以下に厳密に制御された乾燥酸化雰囲気で、焼成温度1200℃以上、好ましくは1300℃の高温度の条件下で固相反応させることにより製造される。 This active oxygen-expressing substance is a 12CaO · 7Al 2 O 3 compound containing active oxygen species, and a raw material powder in which calcium and aluminum are mixed at an atomic equivalent ratio of 12:14 is used to generate an oxygen partial pressure of 10 4 Pa. Above, preferably produced by a solid phase reaction in a dry oxidation atmosphere strictly controlled to 10 5 Pa or higher and a hydrogen partial pressure of 1 Pa or lower under a high temperature condition of a firing temperature of 1200 ° C. or higher, preferably 1300 ° C. The

このような活性酸素発現物質については研究例が種々報告されているが、さらに実用価値の高い新しい活性酸素発現物質の開発が強く要請されていた。   Although various research examples have been reported for such active oxygen-expressing substances, there has been a strong demand for the development of new active oxygen-expressing substances with higher practical value.

そこで、本発明者等は、新規な活性酸素発現物質の開発を目的として鋭意研究を重ねた結果、活性酸素であるスーパーオキサイドアニオン(O2 - )を構造中に内包した、A2 2 5 (A:アルカリ又はアルカリ土類元素、B:遷移元素)の組成式を有する無機化合物が、高い活性酸素発現能力を有して酸化触媒として有用であることを見出し、さらに研究を重ねて先に出願している(特願2004−119782号)。 Therefore, as a result of intensive studies aimed at developing a novel active oxygen-expressing substance, the present inventors have found that A 2 B 2 O containing superoxide anion (O 2 ), which is active oxygen, included in the structure. 5 An inorganic compound having the composition formula (A: alkali or alkaline earth element, B: transition element) has been found to be useful as an oxidation catalyst with high active oxygen expression ability, and further research has been conducted. (Japanese Patent Application No. 2004-119882).

この活性酸素発現物質として、具体的にはCa2 Fe2 5 の組成式を有するカルシウムフェライトが挙げられており、これはCaCO3 とFe2 3 とを2:1のモル比で混合した原料粉末を酸素雰囲気で600℃以上に加熱することにより製造される。
特開2002−3218号公報
Specific examples of the active oxygen-expressing substance include calcium ferrite having a composition formula of Ca 2 Fe 2 O 5 , which is a mixture of CaCO 3 and Fe 2 O 3 in a molar ratio of 2: 1. It is manufactured by heating the raw material powder to 600 ° C. or higher in an oxygen atmosphere.
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-3218

ところが、上述したCa2 Fe2 5 の組成式を有するカルシウムフェライトは高い触媒活性を示し、酸化触媒としての利用が大きく期待できるものではあるが、Ca2 Fe2 5 という特定の組成式をねらって製造することが現実的には困難であるという問題がある。 However, calcium ferrite having the above-described composition formula of Ca 2 Fe 2 O 5 exhibits high catalytic activity and can be expected to be used as an oxidation catalyst. However, a specific composition formula of Ca 2 Fe 2 O 5 is used. There is a problem that it is actually difficult to manufacture with the aim.

すなわち、理論的には、上述したとおりCaCO3 とFe2 3 とを2:1のモル比で混合した原料粉末を酸素雰囲気で600℃以上に加熱すれば、Ca2 Fe2 5 の組成式を有するカルシウムフェライトを製造することができる。しかし、現実的には、平衡論及び速度論的理由などから目的の組成や均一な結晶相をもつ化合物をコマーシャルベースで得ることが困難である。 That is, theoretically, if the raw material powder in which CaCO 3 and Fe 2 O 3 are mixed at a molar ratio of 2: 1 as described above is heated to 600 ° C. or higher in an oxygen atmosphere, the composition of Ca 2 Fe 2 O 5 A calcium ferrite having the formula can be produced. However, in reality, it is difficult to obtain a compound having a desired composition and a uniform crystal phase on a commercial basis for reasons of equilibrium and kinetics.

ところで、近年、環境保全型社会の構築という観点より、産業廃棄物を再生利用したり適正処理したりする必要性がますます高まってきている。   By the way, in recent years, from the viewpoint of building an environment-conserving society, the need to recycle and properly process industrial waste is increasing.

例えば、石灰鉱業においては、鉱山から石灰を採掘して石灰石(炭酸カルシウム、CaCO3 )、生石灰(酸化カルシウム、CaO)や消石灰(水酸化カルシウム、Ca(OH)2 )の石灰製品を得ているが、このとき石灰スラッジや石灰残土が産業廃棄物として大量に排出される。これらの廃棄物は利用価値がなく、大半が採掘跡や処分場に経費をかけて捨てられているのが現状である。 For example, in the lime mining industry, lime is mined from a mine to obtain lime products such as limestone (calcium carbonate, CaCO 3 ), quick lime (calcium oxide, CaO) and slaked lime (calcium hydroxide, Ca (OH) 2 ). However, lime sludge and lime residue are discharged in large quantities as industrial waste. These wastes have no utility value, and most of them are thrown away at mining sites and disposal sites.

このため、石灰製造メーカーは、石灰スラッジ等の廃棄物の再生利用を図るべく努力してきたが、石灰スラッジ等の効果的な再生利用は未だ実現していない。   For this reason, lime manufacturers have endeavored to recycle waste such as lime sludge, but effective recycling of lime sludge and the like has not yet been realized.

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、産業廃棄物の再生利用を図りつつ、高い触媒活性を示す酸化触媒を安価かつ容易に得ることを解決すべき技術課題とするものである。   This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it the technical subject which should be solved to obtain the oxidation catalyst which shows high catalyst activity cheaply and easily, aiming at the recycle of industrial waste.

上記課題を解決する本発明の酸化触媒の製造方法は、カルシア源及びフェライト源のうちの少なくとも一方を含む少なくとも一種の廃棄物を少なくとも一部に含むと共に混合モル比が0.33≦Ca/Fe≦3.0とされる原料を準備する原料準備工程と、前記原料を酸素雰囲気で600〜1449℃に加熱して、活性酸素を構造中に内包したCaFeの組成式を有するカルシウムフェライト及び活性酸素を構造中に内包したCaFeの組成式を有するカルシウムフェライトのうちの少なくとも一種を含む酸化触媒を得る焼成工程とを備えていることを特徴とするものである。 Production process of the oxidation catalyst of the present invention for solving the above-mentioned problems, calcia source and including Mutotomoni mixing molar ratio in at least a portion of at least one waste including at least one of the ferrite source are 0.33 ≦ Ca / A raw material preparation step of preparing a raw material with Fe ≦ 3.0, and a composition formula of Ca 2 Fe 2 O 5 in which the raw material is heated to 600 to 1449 ° C. in an oxygen atmosphere and active oxygen is included in the structure. And a calcining step for obtaining an oxidation catalyst containing at least one of calcium ferrite having a composition formula of CaFe 2 O 4 encapsulating calcium ferrite and active oxygen contained in the structure .

本発明の酸化触媒の製造方法の好適な態様において、前記原料は、石灰スラッジ、石灰残土、貝殻、フライアッシュ、石炭灰、スラグ、コンクリートがら、セメントスラッジ、下水汚泥焼却灰、製紙スラッジ、磁性材料を使用した製品、該磁性材料を使用した製品の製造工程より排出されるフェライト汚泥、無機廃液フェライト処理残留物、鉄研磨くず、酸化鉄ケーキ、酸化鉄を含む製鉄廃棄物及び赤泥よりなる群から選ばれる少なくとも一種の廃棄物を含む。
本発明の酸化触媒の製造方法によって得られる酸化触媒は、好適な態様において、排ガス浄化用酸化触媒である。
In a preferred embodiment of the method for producing an oxidation catalyst of the present invention, the raw material is lime sludge, lime residue, shell, fly ash, coal ash, slag, concrete waste, cement sludge, sewage sludge incinerated ash, paper sludge, magnetic material A product made from the manufacturing process of a product using the magnetic material, ferrite sludge discharged from the manufacturing process of the product using the magnetic material, inorganic waste liquid ferrite treatment residue, iron polishing scrap, iron oxide cake, iron oxide waste containing iron oxide and red mud Including at least one kind of waste selected from
In a preferred embodiment, the oxidation catalyst obtained by the method for producing an oxidation catalyst of the present invention is an oxidation catalyst for exhaust gas purification.

本発明の酸化触媒の製造方法は、原料準備工程と、焼成工程とを備えている。   The method for producing an oxidation catalyst of the present invention includes a raw material preparation step and a firing step.

前記原料準備工程では、カルシア源及びフェライト源のうちの少なくとも一方を含む少なくとも一種の廃棄物を少なくとも一部に含むと共に混合モル比が0.33≦Ca/Fe≦3.0とされる原料を準備する。すなわち、この原料準備工程で準備する原料は、一種の廃棄物のみからなるものであってもよいし、複数種の廃棄物からなるものでもあってもよいし、あるいは一種又は複数種の廃棄物の他に市販等されている工業原料等を含むものであってもよい。 In the raw material preparation step, a raw material calcia source and at least one waste-containing Mutotomoni mixing molar ratio in at least a portion including at least one of the ferrite source are 0.33 ≦ Ca / Fe ≦ 3.0 Prepare. That is, the raw material prepared in this raw material preparation step may be composed of only one type of waste, may be composed of a plurality of types of waste, or may be composed of one or more types of waste. In addition, commercially available industrial raw materials may be included.

また、前記原料に含まれる廃棄物は、カルシア源及びフェライト源のうちの少なくとも一方を含むものである。すなわち、この原料に含まれる廃棄物は、カルシア源及びフェライト源のうちのカルシア源のみを含むものであってもよいし、カルシア源及びフェライト源のうちのフェライト源のみを含むものであってもよいし、あるいはカルシア源及びフェライト源の双方を含むものであってもよい。   Moreover, the waste contained in the raw material contains at least one of a calcia source and a ferrite source. That is, the waste contained in this raw material may contain only the calcia source of the calcia source and the ferrite source, or may contain only the ferrite source of the calcia source and the ferrite source. Alternatively, it may include both a calcia source and a ferrite source.

前記カルシア源としては特に限定されず、酸化カルシウム、カルシウムの水酸化物、カルシウムの炭酸化物、カルシウムの硝酸塩及びその水和物、並びにカルシウムの酢酸塩及びその水和物等よりなる群から選ばれる1種又は複数種とすることができる。また、前記フェライト源も特に限定されず、酸化鉄、鉄の水酸化物、鉄の炭酸化物、鉄の硝酸塩及びその水和物、並びに鉄の酢酸塩及びその水和物等よりなる群から選ばれる1種又は複数種とすることができる。   The calcia source is not particularly limited, and is selected from the group consisting of calcium oxide, calcium hydroxide, calcium carbonate, calcium nitrate and hydrate thereof, and calcium acetate and hydrate thereof. It can be 1 type or multiple types. The ferrite source is not particularly limited, and is selected from the group consisting of iron oxide, iron hydroxide, iron carbonate, iron nitrate and its hydrate, and iron acetate and its hydrate. It can be set as 1 type or multiple types.

ここに、前記原料は、例えば、石灰スラッジ、石灰残土、貝殻、フライアッシュ、石炭灰、スラグ、コンクリートがら、セメントスラッジ、下水汚泥焼却灰、製紙スラッジ、磁性材料を使用した製品、該磁性材料を使用した製品の製造工程より排出されるフェライト汚泥、無機廃液フェライト処理残留物、鉄研磨くず、酸化鉄ケーキ、酸化鉄を含む製鉄廃棄物及び赤泥よりなる群から選ばれる少なくとも一種の廃棄物を含むものであることが好ましい。これらの廃棄物のうち石灰スラッジ、石灰残土、貝殻、フライアッシュ、石炭灰、スラグ、コンクリートがら、セメントスラッジ、下水汚泥焼却灰、製紙スラッジ及び赤泥は何れも、カルシア源及びフェライト源のうちの少なくともカルシア源を含む廃棄物である。また、これらの廃棄物のうち石灰スラッジ、石灰残土、フライアッシュ、石炭灰、スラグ(スラグのうちフェライト源を含む鉄鋼スラグ)、磁性材料を使用した製品、該磁性材料を使用した製品の製造工程より排出されるフェライト汚泥、無機廃液フェライト処理残留物、鉄研磨くず、酸化鉄ケーキ、酸化鉄を含む製鉄廃棄物及び赤泥は何れも、カルシア源及びフェライト源のうちの少なくともフェライト源を含む廃棄物である。そして、これらの廃棄物のうち石灰スラッジ、石灰残土、フライアッシュ、石炭灰、フェライト源を含む鉄鋼スラグ及び赤泥は何れも、カルシア源及びフェライト源の双方を含む廃棄物であり、前記原料として特に好適に用いることができる。   Here, the raw materials include, for example, lime sludge, lime residue, shells, fly ash, coal ash, slag, concrete scrap, cement sludge, sewage sludge incineration ash, paper sludge, products using magnetic materials, and magnetic materials. At least one kind of waste selected from the group consisting of ferrite sludge discharged from the manufacturing process of used products, inorganic waste liquid ferrite treatment residue, iron polishing litter, iron oxide cake, iron oxide waste containing iron oxide and red mud It is preferable that it is included. Of these wastes, lime sludge, lime residue, shells, fly ash, coal ash, slag, concrete waste, cement sludge, sewage sludge incineration ash, paper sludge and red mud are all of calcia and ferrite sources. Waste containing at least calcia sources. Also, among these wastes, lime sludge, lime residue, fly ash, coal ash, slag (steel slag including ferrite source among slag), products using magnetic materials, and manufacturing processes of products using the magnetic materials Ferrite sludge, inorganic waste liquid ferrite treatment residue, iron polishing waste, iron oxide cake, iron oxide waste containing iron oxide and red mud are all discarded including at least ferrite source of calcia source and ferrite source It is a thing. And among these wastes, lime sludge, lime residue, fly ash, coal ash, steel slag including ferrite sources and red mud are both wastes containing both calcia sources and ferrite sources, and as the raw material It can be particularly preferably used.

石灰スラッジ又は石灰残土は、石灰鉱工業において石灰の採掘及び製品製造工程で排出される廃棄物である。石灰スラッジとしての石灰石水洗スラッジ(石灰岩から石灰石(CaCO3 )を分取する際に排出されるスラッジ)の組成の一例を下記表1に示すように、石灰スラッジ又は石灰残土は、カルシア源としてのCaOを主成分として含むとともに、フェライト源としてのFe2 3 を含む。このため、石灰スラッジ又は石灰残土は、例えば、単独で前記原料としたり、あるいはフェライト源を含む他の廃棄物又はフェライト源を含む工業原料と混合する(必要に応じて、他のカルシア源含有廃棄物又はカルシア源を含む工業原料を混合することも勿論可能)ことで前記原料としたりすることができる。 Lime sludge or lime residue is waste material discharged in the lime mining industry during lime mining and product manufacturing processes. As shown in Table 1 below as an example of the composition of limestone flush sludge (sludge discharged when separating limestone (CaCO 3 ) from limestone) as lime sludge, lime sludge or lime residue is used as a source of calcia. It contains CaO as a main component and Fe 2 O 3 as a ferrite source. For this reason, lime sludge or lime residue, for example, is used alone as the raw material, or mixed with other waste containing ferrite sources or industrial raw materials containing ferrite sources (if necessary, other calcia source-containing waste It is of course possible to mix industrial materials including products or calcia sources).

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貝殻は、電力・化学工業においてプラント配管清掃の工程や、食品加工業において食品加工・調理の工程で排出される廃棄物である。貝殻は、カルシア源としてのCaCO3 を含む。このため、貝殻は、例えば、フェライト源を含む他の廃棄物又はフェライト源を含む工業原料と混合することで、前記原料とすることができる。 Seashells are wastes discharged in the process of cleaning plant piping in the electric power and chemical industries and in the process of food processing and cooking in the food processing industry. The shell contains CaCO 3 as a source of calcia. For this reason, a shell can be made into the said raw material by mixing with the industrial raw material containing the other waste material or ferrite source containing a ferrite source, for example.

フライアッシュは、火力発電所等で微粉炭を燃焼させたときの排ガス中に含まれる球形微粒の石炭灰である。微粉炭燃焼ボイラから排出されたフライアッシュの組成の一例を下記表2に示すように、フライアッシュは、カルシア源としてのCaOと、フェライト源としてのFe2 3 とを含む。このため、フライアッシュは、例えば、単独で前記原料としたり、他のカルシア源含有廃棄物又はカルシア源を含む工業原料と混合して前記原料としたり、フェライト源を含む他の廃棄物又はフェライト源を含む工業原料と混合して前記原料としたり、あるいは他のカルシア源含有廃棄物又はカルシア源を含む工業原料及びフェライト源を含む他の廃棄物又はフェライト源を含む工業原料と混合して前記原料としたりすることができる。 Fly ash is a spherical fine coal ash contained in exhaust gas when pulverized coal is burned in a thermal power plant or the like. As shown in the following Table 2 as an example of the composition of fly ash discharged from the pulverized coal combustion boiler, the fly ash includes CaO as a calcia source and Fe 2 O 3 as a ferrite source. For this reason, for example, fly ash is used alone as the raw material, mixed with other calcia source-containing waste or industrial raw material containing calcia source, or used as the raw material, or other waste or ferrite source containing a ferrite source. Or mixed with industrial raw materials containing other calcia sources or industrial raw materials containing calcia sources and other waste containing ferrite sources or industrial raw materials containing ferrite sources It can be done.

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石炭灰は、火力発電所等で石炭を燃焼させたときの排ガス中に含まれる廃棄物である。火力発電所から排出された石炭灰の組成の一例を下記表3に示すように、石炭灰は、カルシア源としてのCaOと、フェライト源としてのFe2 3 とを含む。このため、石炭灰は、例えば、単独で前記原料としたり、他のカルシア源含有廃棄物又はカルシア源を含む工業原料と混合して前記原料としたり、フェライト源を含む他の廃棄物又はフェライト源を含む工業原料と混合して前記原料としたり、あるいは他のカルシア源含有廃棄物又はカルシア源を含む工業原料及びフェライト源を含む他の廃棄物又はフェライト源を含む工業原料と混合して前記原料としたりすることができる。 Coal ash is waste contained in exhaust gas when coal is burned at a thermal power plant or the like. As shown in the following Table 3 as an example of the composition of coal ash discharged from the thermal power plant, the coal ash includes CaO as a calcia source and Fe 2 O 3 as a ferrite source. For this reason, for example, coal ash is used alone as the raw material, mixed with other calcia source-containing wastes or industrial raw materials containing calcia sources, and used as the raw materials, or other waste or ferrite sources including ferrite sources. Or mixed with industrial raw materials containing other calcia sources or industrial raw materials containing calcia sources and other waste containing ferrite sources or industrial raw materials containing ferrite sources It can be done.

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スラグは、カラミ、のろ又は鉱滓ともいい、金属鉱石を製錬する過程で分離し、溶融金属の上に浮く非金属性の不要物である。スラグには、例えば製鉄や製鋼業において、鉄鉱原石から粗鋼(銑鉄)をつくる高炉から排出される高炉スラグや粗鋼から鋼鉄をつくる転炉から排出される転炉スラグの他に、銅製錬工程から排出されるカラミ鉄精鉱等がある。これらのスラグには、CaOやCaCO3 等のカルシア源と、Fe2 3 やFeO等のフェライト源とを含むものや、カルシア源及びフェライト源のうちのカルシア源のみを含むもの等がある。例えば、鉄鉱石から粗鋼をつくる高炉から排出された高炉スラグの組成の一例を下記表4に示すように、この高炉スラグはカルシア源及びフェライト源のうちのカルシア源としてのCaOのみを含む。また、銅製錬工程から排出されたカラミ鉄精鉱(フェライト源を含む鉄鋼スラグ)の組成の一例を下記表5に示すように、このカラミ鉄精鉱はフェライト源としてのFeOを主成分として含むとともに、カルシア源としてのCaOを少量含む。このため、スラグは、例えば、単独で前記原料としたり、他のカルシア源含有廃棄物又はカルシア源を含む工業原料と混合して前記原料としたり、フェライト源を含む他の廃棄物又はフェライト源を含む工業原料と混合して前記原料としたり、あるいは他のカルシア源含有廃棄物又はカルシア源を含む工業原料及びフェライト源を含む他の廃棄物又はフェライト源を含む工業原料と混合して前記原料としたりすることができる。 Slag, also called calami, sludge, or slag, is a non-metallic unnecessary substance that separates in the process of smelting metal ore and floats on the molten metal. In the slag, for example, in the iron and steel industry, in addition to blast furnace slag discharged from blast furnaces that produce crude steel (pig iron) from raw iron ore and converter slag discharged from converters that make steel from crude steel, There is the Karami iron concentrate discharged. These slags include those containing a calcia source such as CaO and CaCO 3 and a ferrite source such as Fe 2 O 3 and FeO, and those containing only a calcia source among the calcia source and the ferrite source. For example, as shown in Table 4 below, an example of the composition of blast furnace slag discharged from a blast furnace that produces crude steel from iron ore, this blast furnace slag contains only CaO as a calcia source of a calcia source and a ferrite source. Moreover, as shown in the following Table 5 as an example of the composition of the calami iron concentrate (iron slag containing ferrite source) discharged from the copper smelting process, this calami iron concentrate contains FeO as a ferrite source as a main component. In addition, it contains a small amount of CaO as a calcia source. For this reason, for example, slag is used alone as the raw material, mixed with other calcia source-containing waste or industrial raw material containing calcia source, or used as the raw material, or other waste or ferrite source containing ferrite source. Mixed with industrial raw materials containing the above raw materials, or mixed with other raw materials containing calcia sources or industrial raw materials containing calcia sources and industrial waste containing ferrite sources or industrial raw materials containing ferrite sources Can be.

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コンクリートがらは、建設・土木業において建設作業の工程で排出される廃棄物である。コンクリートがらは、カルシア源としてのカルシウムを含む酸化物やその水和物を含む。このため、コンクリートがらは、例えば、フェライト源を含む他の廃棄物又はフェライト源を含む工業原料と混合することで、前記原料とすることができる。   Concrete slag is waste discharged in the construction process in the construction and civil engineering industries. Concrete debris contains an oxide containing calcium as a calcia source and hydrates thereof. For this reason, concrete rags can be made into the said raw material by mixing with the industrial raw material containing the other waste or ferrite source containing a ferrite source, for example.

セメントスラッジは、建設・土木業においてセメントの利用や輸送の工程で排出される廃棄物である。セメントスラッジは、カルシア源としてのカルシウムを含む酸化物やその水和物CaCO3 を含む。このため、セメントスラッジは、例えば、フェライト源を含む他の廃棄物又はフェライト源を含む工業原料と混合することで、前記原料とすることができる。 Cement sludge is waste discharged in the construction and civil engineering industries during the use and transportation of cement. The cement sludge contains an oxide containing calcium as a calcia source and its hydrate CaCO 3 . For this reason, cement sludge can be made into the said raw material by mixing with the industrial raw material containing the other waste or ferrite source containing a ferrite source, for example.

下水汚泥焼却灰は、下水処理工程で排出される廃棄物であり、カルシア源としてのカルシウムを含む酸化物やその水和物を含む。このため、下水汚泥焼却灰は、例えば、フェライト源を含む他の廃棄物又はフェライト源を含む工業原料と混合することで、前記原料とすることができる。   Sewage sludge incineration ash is waste discharged in the sewage treatment process, and includes oxides containing calcium as calcium source and hydrates thereof. For this reason, sewage sludge incineration ash can be made into the said raw material by mixing with the industrial raw material containing the other waste material or ferrite source containing a ferrite source, for example.

製紙スラッジは、製紙業において製紙の排水処理工程で排出される廃棄物である。製紙スラッジは、カルシア源としてのカルシウムを含む酸化物やその水和物を含む。このため、製紙スラッジは、例えば、フェライト源を含む他の廃棄物又はフェライト源を含む工業原料と混合することで、前記原料とすることができる。   Papermaking sludge is waste discharged in the papermaking wastewater treatment process in the papermaking industry. Papermaking sludge contains an oxide containing calcium as a calcia source and hydrates thereof. For this reason, papermaking sludge can be made into the said raw material by mixing with the industrial raw material containing the other waste or ferrite source containing a ferrite source, for example.

磁性材料を使用した製品としては、特に限定されず、フェライト磁石、ビデオテープや録音テープ等の磁気テープ、フロッピーディスク等の磁気ディスク、磁気カード、フェライトコア、磁気センサや磁気スイッチ等を例示することができる。   The product using the magnetic material is not particularly limited, and examples thereof include ferrite magnets, magnetic tapes such as video tapes and recording tapes, magnetic disks such as floppy disks, magnetic cards, ferrite cores, magnetic sensors and magnetic switches. Can do.

磁性材料を使用した製品の製造工程より排出されるフェライト汚泥(フェライトスラッジ)は、フェライト磁石、磁気テープ、磁気ディスク、磁気カードやフェライトコア等の磁性材料を使用した製品を製造する際に発生する廃棄物であり、原料であるフェライトを含む廃水やそれを脱水した汚泥である。   Ferrite sludge discharged from the manufacturing process of products using magnetic materials is generated when manufacturing products using magnetic materials such as ferrite magnets, magnetic tapes, magnetic disks, magnetic cards and ferrite cores. Waste, wastewater containing ferrite as raw material and sludge dehydrated from it.

無機廃液フェライト処理残留物は、重金属を含む無機廃液にフェライトを大量投与してフェライト化合物として重金属を固化する廃水の重金属固定化処理工程において発生する大量のフェライト化合物である。   The inorganic waste liquid ferrite treatment residue is a large amount of ferrite compound generated in a heavy metal fixing treatment process of waste water in which a large amount of ferrite is administered to an inorganic waste liquid containing heavy metal to solidify the heavy metal as a ferrite compound.

鉄研磨くずは、鉄製品加工業において研削、研磨加工をする際に発生する、いわゆる研削くず、研磨くずである。   The iron scrap is a so-called grinding scrap generated when grinding and polishing in the iron product processing industry.

酸化鉄ケーキは、鉄製品加工業において研削、研磨加工をする際に発生した研削くず、研磨くずを水洗することにより発生する、鉄が酸化した酸化鉄を含んだケーキ(固形化物)である。   The iron oxide cake is a cake (solidified material) containing iron oxide oxidized by iron, which is generated by washing and grinding waste generated during grinding and polishing in the iron product processing industry.

酸化鉄を含む製鉄廃棄物は、電気炉ダストやスラッジ、ミルスケールといった酸化鉄を含む製鉄廃棄物や、製鉄業で研磨、研削工程より排出される酸化鉄を含む排水とその固形化物の総称である。   Steelmaking waste containing iron oxide is a general term for ironmaking waste containing iron oxide such as electric furnace dust, sludge, and mill scale, wastewater containing iron oxide discharged from the grinding and grinding processes in the steel industry, and its solidified product. is there.

赤泥は、アルミニウム製造工程から排出される廃棄物である。ボーキサイトを水酸化ナトリウムで処理して、アルミナを抽出した後に排出された赤泥の組成の一例を下記表6に示すように、この赤泥はフェライト源としてのFe2 3 を主成分として含むとともに、カルシア源としてのCaOを含む。このため、赤泥は、例えば、単独で前記原料としたり、他のカルシア源含有廃棄物又はカルシア源を含む工業原料と混合して前記原料としたり、フェライト源を含む他の廃棄物又はフェライト源を含む工業原料と混合して前記原料としたり、あるいは他のカルシア源含有廃棄物又はカルシア源を含む工業原料及びフェライト源を含む他の廃棄物又はフェライト源を含む工業原料と混合して前記原料としたりすることができる。 Red mud is waste that is discharged from the aluminum manufacturing process. As shown in Table 6 below, an example of the composition of red mud discharged after bauxite is treated with sodium hydroxide and alumina is extracted, this red mud contains Fe 2 O 3 as a main component as a ferrite source. In addition, CaO as a source of calcia is included. Therefore, for example, red mud is used alone as the raw material, mixed with other calcia source-containing waste or industrial raw material containing a calcia source, or used as another raw material or ferrite source containing a ferrite source. Or mixed with industrial raw materials containing other calcia sources or industrial raw materials containing calcia sources and other waste containing ferrite sources or industrial raw materials containing ferrite sources It can be done.

Figure 0004625952
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ここに、後述するように、原料準備工程で準備する原料におけるカルシア源とフェライト源との混合モル比Ca/Feの値と、焼成工程における加熱温度とに応じて、焼成工程で得られる酸化触媒の種類が変化し、触媒活性が変化する。   Here, as will be described later, the oxidation catalyst obtained in the firing step according to the value of the mixing molar ratio Ca / Fe of the calcia source and the ferrite source in the raw material prepared in the raw material preparation step and the heating temperature in the firing step The type of the catalyst changes, and the catalytic activity changes.

焼成工程で触媒活性の高い酸化触媒を得る観点より、混合モル比Ca/Feの上限は3.0とする。混合モル比の上限は2.0とすることがより好ましく、1.0とすることが特に好ましい。また、同様の観点より、混合モル比の下限は0.33とする。後述するように、混合モル比Ca/Feの値が1を超え、かつ、焼成工程の加熱温度が600〜1438℃であるときは、CaO粉末とCaFeの組成式を有するカルシウムフェライト粉末との混合粉末よりなる酸化触媒を得ることができるが、このときの混合モル比Ca/Feの値が3.0を超えると、CaO粉末とCaFeの組成式を有するカルシウムフェライト粉末との混合粉末中に占めるCaO粉末の割合が大きくなりすぎて、触媒活性が低下する。一方、後述するように、混合モル比Ca/Feの値が0.5未満で、かつ、焼成工程の加熱温度が600〜1155℃であるときは、CaFeの組成式を有するカルシウムフェライト粉末とFe(ヘマタイト)粉末との混合粉末よりなる酸化触媒を得ることができるが、このときの混合モル比Ca/Feの値が0.33未満になると、CaFeの組成式を有するカルシウムフェライト粉末とFe(ヘマタイト)粉末との混合粉末中に占めるFe(ヘマタイト)の割合が大きくなりすぎて、触媒活性が低下する。 From the viewpoint of obtaining an oxidation catalyst having high catalytic activity in the firing step, the upper limit of the mixing molar ratio Ca / Fe is set to 3.0 . The upper limit of the mixing molar ratio is more preferably 2.0, and particularly preferably 1.0. From the same viewpoint, the lower limit of the mixing molar ratio is 0.33 . As described later, when the value of the mixed molar ratio Ca / Fe exceeds 1 and the heating temperature in the firing step is 600 to 1438 ° C., calcium having a composition formula of CaO powder and Ca 2 Fe 2 O 5 An oxidation catalyst comprising a mixed powder with ferrite powder can be obtained, but when the value of the mixed molar ratio Ca / Fe exceeds 3.0, the composition formula of CaO powder and Ca 2 Fe 2 O 5 is obtained. The ratio of the CaO powder in the mixed powder with the calcium ferrite powder becomes too large, and the catalytic activity decreases. On the other hand, as will be described later, when the value of the mixed molar ratio Ca / Fe is less than 0.5 and the heating temperature in the firing step is 600 to 1155 ° C., the calcium ferrite having the composition formula of CaFe 2 O 4 An oxidation catalyst comprising a mixed powder of powder and Fe 2 O 3 (hematite) powder can be obtained. When the value of the mixing molar ratio Ca / Fe at this time is less than 0.33, the composition of CaFe 2 O 4 The ratio of Fe 2 O 3 (hematite) in the mixed powder of calcium ferrite powder having the formula and Fe 2 O 3 (hematite) powder becomes too large, and the catalytic activity is lowered.

なお、前述したように、前記原料に用いる廃棄物は、カルシア源及びフェライト源以外の種々の不要成分を含んでいる。これらの不要成分は、焼成工程後に、カルシウムフェライト粉末と独立して存在するか、あるいはカルシウムフェライトに一部が取り込まれて存在するものの、カルシウムフェライトの触媒機能には悪影響を及ぼさないため、問題とならない。   As described above, the waste used for the raw material contains various unnecessary components other than the calcia source and the ferrite source. These unnecessary components exist independently from the calcium ferrite powder after the firing step, or are partially incorporated into the calcium ferrite, but do not adversely affect the catalytic function of the calcium ferrite. Don't be.

前記焼成工程では、前記原料を酸素雰囲気で600〜1449℃に加熱して、活性酸素を構造中に内包したCaFeの組成式を有するカルシウムフェライト及び活性酸素を構造中に内包したCaFeの組成式を有するカルシウムフェライトのうちの少なくとも一種を含む酸化触媒を得る。 Wherein In the baking step, is heated to 600-1,449 ° C. the material in an oxygen atmosphere to containing calcium ferrite and active oxygen having a composition formula of Ca 2 Fe 2 O 5 containing therein the active oxygen in the structure in its structure An oxidation catalyst containing at least one of calcium ferrites having a composition formula of CaFe 2 O 4 is obtained.

この焼成工程における加熱温度が600℃未満になると、得られるカルシウムフェライトの酸化触媒機能が不十分になるおそれがある。焼成工程での加熱温度の下限は、好ましくは800℃である。   If the heating temperature in this firing step is less than 600 ° C., the oxidation catalyst function of the obtained calcium ferrite may be insufficient. The lower limit of the heating temperature in the firing step is preferably 800 ° C.

酸素雰囲気における酸素濃度は特に限定されないが、なるべく高い方が望ましく、5%以上とすることが好ましく、10%以上とすることがより好ましい。また、加熱時間は1時間以上とすることが好ましく、2時間以上とすることがより好ましい。なお、加熱時間の上限は5時間程度とすることができる。なお、加熱後は、炉内で徐冷することが望ましいが、加熱終了後に炉外で急冷してもかまわない。   The oxygen concentration in the oxygen atmosphere is not particularly limited, but is preferably as high as possible, preferably 5% or more, and more preferably 10% or more. The heating time is preferably 1 hour or longer, more preferably 2 hours or longer. The upper limit of the heating time can be about 5 hours. In addition, although it is desirable to cool slowly in a furnace after a heating, you may quench rapidly outside a furnace after completion | finish of a heating.

そして、この焼成工程では、原料準備工程で準備した原料中の混合モル比Ca/Feに応じて、加熱温度を600〜1449℃の範囲内で適宜調整することにより、図3のCa−Fe−O系の相平衡図に示されるように、混合モル比及び加熱温度に応じて、それぞれ所定の生成物を得ることができる。   And in this baking process, according to the mixing molar ratio Ca / Fe in the raw material prepared at the raw material preparation process, the heating temperature is appropriately adjusted within the range of 600 to 1449 ° C., whereby the Ca—Fe— of FIG. As shown in the O-based phase equilibrium diagram, predetermined products can be obtained depending on the mixing molar ratio and the heating temperature.

なお、図3の横軸はCaOとFe2 3 の重量比を百分率で表したものである。また、図3の横軸において、58の値の近傍にある白丸は、前記混合モル比がCa/Fe=1のときであり、このときにCa2 Fe2 5 が単相で得られ、また、74の値の近傍にある白丸は、前記混合モル比がCa/Fe=0.5のときであり、このときにCaFe2 4 が単相で得られ、また、85の値の近傍にある白丸は、前記混合モル比がCa/Fe=0.25のときであり、このときにCaFe4 7 が単相で得られる。 The horizontal axis in FIG. 3 represents the weight ratio of CaO and Fe 2 O 3 in percentage. Further, in the horizontal axis of FIG. 3, white circles in the vicinity of the value of 58 are when the mixing molar ratio is Ca / Fe = 1, and at this time, Ca 2 Fe 2 O 5 is obtained in a single phase, A white circle in the vicinity of the value of 74 is when the mixing molar ratio is Ca / Fe = 0.5. At this time, CaFe 2 O 4 is obtained in a single phase, and the vicinity of the value of 85 is obtained. The white circles in the graph are when the mixing molar ratio is Ca / Fe = 0.25, and at this time, CaFe 4 O 7 is obtained in a single phase.

すなわち、前記混合モル比Ca/Feが1.0<Ca/Feであるときに600〜1438℃の加熱温度で加熱したときは、CaO粉末とCa2 Fe2 5 の組成式を有するカルシウムフェライト粉末とを理論的には得ることができる。また、前記混合モル比がCa/Fe=1であるときに600〜1449℃の加熱温度で加熱したときは、Ca2 Fe2 5 の組成式を有するカルシウムフェライト粉末を理論的には得ることができる。また、前記混合モル比が0.5<Ca/Fe<1であるときに600〜1216℃の加熱温度で加熱したときは、Ca2 Fe2 5 の組成式を有するカルシウムフェライト粉末とCaFe2 4 の組成式を有するカルシウムフェライト粉末とを理論的には得ることができる。また、前記混合モル比がCa/Fe=0.5であるときに600〜1216℃の加熱温度で加熱したときは、CaFe2 4 がの組成式を有するカルシウムフェライト粉末を理論的には得ることができる。また、前記混合モル比が0.25≦Ca/Fe<0.5であるときに1155〜1205℃の加熱温度で加熱したときは、CaFe2 4 の組成式を有するカルシウムフェライト粉末と、CaFe4 7 の組成式を有するカルシウムフェライト粉末とを理論的には得ることができる。また、前記混合モル比が0<Ca/Fe<0.5であるときに600〜1155℃の加熱温度で焼成したときは、CaFe2 4 の組成式を有するカルシウムフェライト粉末と、Fe2 3 (ヘマタイト)粉末とを理論的には得ることができる。また、前記混合モル比が0<Ca/Fe<0.25であるときに1155〜1226℃の加熱温度で焼成したときは、Ca2 Fe2 5 の組成式を有するカルシウムフェライト粉末と、Fe2 3 (ヘマタイト)粉末とを理論的には得ることができる。 That is, when the mixed molar ratio Ca / Fe is 1.0 <Ca / Fe, when heated at a heating temperature of 600 to 1438 ° C., calcium ferrite having a composition formula of CaO powder and Ca 2 Fe 2 O 5 A powder can be theoretically obtained. In addition, when the mixing molar ratio is Ca / Fe = 1, when heated at a heating temperature of 600 to 1449 ° C., calcium ferrite powder having the composition formula of Ca 2 Fe 2 O 5 is theoretically obtained. Can do. Further, when the mixing molar ratio is 0.5 <Ca / Fe <1, when heated at a heating temperature of 600 to 1216 ° C., the calcium ferrite powder having the composition formula of Ca 2 Fe 2 O 5 and CaFe 2 A calcium ferrite powder having the composition formula of O 4 can be theoretically obtained. In addition, when the mixed molar ratio is Ca / Fe = 0.5, when heated at a heating temperature of 600 to 1216 ° C., calcium ferrite powder having a composition formula of CaFe 2 O 4 is theoretically obtained. be able to. Further, when the mixing molar ratio is 0.25 ≦ Ca / Fe <0.5, when heated at a heating temperature of 1155 to 1205 ° C., calcium ferrite powder having a composition formula of CaFe 2 O 4 , and CaFe A calcium ferrite powder having a composition formula of 4 O 7 can be theoretically obtained. Further, when the mixing molar ratio is 0 <Ca / Fe <0.5, when calcined at a heating temperature of 600 to 1155 ° C., calcium ferrite powder having a composition formula of CaFe 2 O 4 and Fe 2 O 3 (hematite) powder can be obtained theoretically. When the mixing molar ratio is 0 <Ca / Fe <0.25, when calcined at a heating temperature of 1155 to 1226 ° C., calcium ferrite powder having a composition formula of Ca 2 Fe 2 O 5 and Fe 2 O 3 (hematite) powder can be theoretically obtained.

なお、前記混合モル比Ca/Feが1.0≦Ca/Feであるときに1438℃以下の加熱温度で加熱した場合に得られるCaO粉末は、原料中のCaOがそのまま残存したものである。同様に、前記混合モル比が0<Ca/Fe<0.5であるときに600〜1155℃の加熱温度で焼成した場合、及び前記混合モル比が0<Ca/Fe<0.25であるときに1155〜1226℃の加熱温度で焼成した場合に得られるFe2 3 (ヘマタイト)粉末も、原料中のFe2 3 がそのまま残存したものである。また、加熱温度の上限が上述した範囲から外れると、液相ができてしまい、得られる粉末の酸化触媒機能が不十分となる。 The CaO powder obtained when heated at a heating temperature of 1438 ° C. or lower when the mixed molar ratio Ca / Fe is 1.0 ≦ Ca / Fe is such that CaO in the raw material remains as it is. Similarly, when the mixing molar ratio is 0 <Ca / Fe <0.5, the baking is performed at a heating temperature of 600 to 1155 ° C., and the mixing molar ratio is 0 <Ca / Fe <0.25. Fe 2 O 3 (hematite) powder obtained when firing at a heating temperature of from 1155 to 1,226 ° C. when even one in which Fe 2 O 3 in the raw materials remained unchanged. On the other hand, if the upper limit of the heating temperature is out of the above range, a liquid phase is formed, and the oxidation catalyst function of the obtained powder becomes insufficient.

また、焼成工程での加熱温度は、上述した所定の範囲内であまり高くしすぎても、それによるメリットはない。このため、焼成工程での加熱温度の上限は1200℃とすることが好ましく、1000℃とすることがより好ましい。   Further, even if the heating temperature in the firing step is too high within the above-described predetermined range, there is no merit due to it. For this reason, it is preferable that the upper limit of the heating temperature in a baking process shall be 1200 degreeC, and it is more preferable to set it as 1000 degreeC.

こうして、前記焼成工程では、理論的には、前記混合モル比がCa/Fe=0.25であるときを除き(理論的には、Ca/Fe=0.25であるときはCaFe4 7 の組成式を有するカルシウムフェライトが得られ、Ca2 Fe2 5 の組成式を有するカルシウムフェライトもCaFe2 4 の組成式を有するカルシウムフェライトも得られない。)、Ca2 Fe2 5 の組成式を有するカルシウムフェライト及びCaFe2 4 の組成式を有するカルシウムフェライトのうちの少なくとも一種を含む酸化触媒を得ることができる。 Thus, in the firing step, theoretically, except when the mixing molar ratio is Ca / Fe = 0.25 (theoretically, when Ca / Fe = 0.25, CaFe 4 O 7 Calcium ferrite having the composition formula of Ca 2 Fe 2 O 5 is obtained, and neither calcium ferrite having the composition formula of Ca 2 Fe 2 O 5 nor calcium ferrite having the composition formula of CaFe 2 O 4 is obtained. An oxidation catalyst containing at least one of calcium ferrite having the composition formula and calcium ferrite having the composition formula of CaFe 2 O 4 can be obtained.

この焼成工程で得られるCa2 Fe2 5 の組成式を有するカルシウムフェライト又はCaFe2 4 の組成式を有するカルシウムフェライトは、高い触媒活性を示し、大きな酸化触媒機能を発揮する。このCa2 Fe2 5 の組成式又はCaFe2 4 の組成式を有するカルシウムフェライトが高い触媒活性を示すメカニズムは必ずしも明らかではないが、以下のように考えることができる。すなわち、Ca2 Fe2 5 又はCaFe2 4 は、200℃程度以上の温度域で圧縮や引っ張り等の力が加わることによって構造中の酸素が不安定となり、これが活性酸素となって、スーパーオキサイドアニオン(O2 - )等の活性酸素を構造中に内包する。そして、このようにCa2 Fe2 5 又はCaFe2 4 中に内包された活性酸素が外部に放出されると、高い触媒活性を示して大きな酸化触媒機能を発揮する。活性酸素を放出したCa2 Fe2 5 又はCaFe2 4 には外部からの酸素が構造中に取り込まれる。そして再びCa2 Fe2 5 又はCaFe2 4 の構造中の酸素が不安定になり、活性酸素として外部に放出される。このようにCa2 Fe2 5 又はCaFe2 4 は、構造中で不安定となって生成した活性酸素を外部に放出し、外部から酸素を構造中に取り込み、そして再び活性酸素として外部に放出することを繰り返して、大きな酸化触媒機能を発揮すると考えられる。 Calcium ferrite having the composition formula of Ca 2 Fe 2 O 5 or calcium ferrite having the composition formula of CaFe 2 O 4 obtained in this firing step exhibits high catalytic activity and exhibits a large oxidation catalyst function. The mechanism by which calcium ferrite having the composition formula of Ca 2 Fe 2 O 5 or the composition formula of CaFe 2 O 4 exhibits high catalytic activity is not necessarily clear, but can be considered as follows. That is, in Ca 2 Fe 2 O 5 or CaFe 2 O 4 , oxygen in the structure becomes unstable when a force such as compression or tension is applied in a temperature range of about 200 ° C. or higher, and this becomes active oxygen. Active oxygen such as oxide anion (O 2 ) is included in the structure. When the active oxygen encapsulated in Ca 2 Fe 2 O 5 or CaFe 2 O 4 is released to the outside in this way, it exhibits high catalytic activity and exhibits a large oxidation catalyst function. Oxygen from the outside is taken into the structure in Ca 2 Fe 2 O 5 or CaFe 2 O 4 from which active oxygen has been released. And again, oxygen in the structure of Ca 2 Fe 2 O 5 or CaFe 2 O 4 becomes unstable and is released to the outside as active oxygen. Thus, Ca 2 Fe 2 O 5 or CaFe 2 O 4 releases the active oxygen that has become unstable in the structure to the outside, takes oxygen into the structure from the outside, and again returns to the outside as active oxygen. It is considered that a large oxidation catalyst function is exhibited by repeating the release.

また、前記焼成工程で得られるCaFe4 7 の組成式を有するカルシウムフェライトもCa2 Fe2 5 又はCaFe2 4 の組成式を有するカルシウムフェライトと同様のメカニズムによって、高い触媒活性を示し、大きな酸化触媒機能を発揮すると考えられる。 In addition, calcium ferrite having a composition formula of CaFe 4 O 7 obtained in the firing step also shows high catalytic activity by the same mechanism as calcium ferrite having a composition formula of Ca 2 Fe 2 O 5 or CaFe 2 O 4 , It is thought to exert a large oxidation catalyst function.

さらに、前記焼成工程で得られるCaO及びFe2 3 は、上述したカルシウムフェライトとは異なるメカニズムにより、酸化触媒機能を発揮する。 Furthermore, CaO and Fe 2 O 3 obtained in the firing step exhibit an oxidation catalyst function by a mechanism different from that of the calcium ferrite described above.

本発明の製造方法により得られるCaO粉末、Ca2 Fe2 5 の組成式を有するカルシウムフェライト粉末、CaFe2 4 の組成式を有するカルシウムフェライト粉末、CaFe4 7 の組成式を有するカルシウムフェライト粉末及びFe2 3 (ヘマタイト)粉末のうちでは、Ca2 Fe2 5 の組成式を有するカルシウムフェライト粉末が最も高い触媒活性を示し、CaFe2 4 の組成式を有するカルシウムフェライト粉末がその次に高い触媒活性を示す。このため、少なくともCa2 Fe2 5 の組成式を有するカルシウムフェライト粉末が得られるような混合モル比及び加熱温度を採用することが好ましい。 CaO powder obtained by the production method of the present invention, calcium ferrite powder having a composition formula of Ca 2 Fe 2 O 5 , calcium ferrite powder having a composition formula of CaFe 2 O 4 , calcium ferrite having a composition formula of CaFe 4 O 7 Of the powder and Fe 2 O 3 (hematite) powder, calcium ferrite powder having the composition formula of Ca 2 Fe 2 O 5 exhibits the highest catalytic activity, and calcium ferrite powder having the composition formula of CaFe 2 O 4 Next, it shows high catalytic activity. For this reason, it is preferable to employ a mixing molar ratio and a heating temperature so that a calcium ferrite powder having a composition formula of at least Ca 2 Fe 2 O 5 can be obtained.

このように本発明の酸化触媒の製造方法によれば、原料準備工程で、カルシア源及びフェライト源のうちの少なくとも一方を含む少なくとも一種の廃棄物を少なくとも一部に含むと共に混合モル比が0.33≦Ca/Fe≦3.0とされる原料を準備し、この原料を酸素雰囲気で600〜1449℃の範囲内で加熱するという、極めて簡単な方法により、高い酸化触媒活性を示す活性酸素を構造中に内包したCaFeの組成式を有するカルシウムフェライト及び活性酸素を構造中に内包したCaFeの組成式を有するカルシウムフェライトのうちの少なくとも一種を含む酸化触媒を得ることができる。また、このとき得られる他の粉末もそれぞれが酸化触媒機能を発揮する。このため、本発明の製造方法によれば、廃棄物を利用するとともに、貴金属に比べて安価なカルシア源及び/又はフェライト源を含む工業原料を必要に応じて用いることにより、高い触媒活性を示す酸化触媒を極めて安価に得ることができる。しかも、原料調整工程で、特定の一点をねらって前記混合モル比を調整する必要がない。したがって、本発明の製造方法によれば、高い触媒活性を示す酸化触媒を安価かつ容易に得ることが可能となる。 According to the manufacturing method of the oxidation catalyst of the present invention, the raw material preparation step, calcia source and including Mutotomoni mixing molar ratio in at least a portion of at least one waste including at least one of the ferrite source 0 Active oxygen that exhibits high oxidation catalytic activity by a very simple method of preparing a raw material satisfying .33 ≦ Ca / Fe ≦ 3.0 and heating the raw material in an oxygen atmosphere within a range of 600 to 1449 ° C. obtaining an oxidation catalyst containing at least one of calcium ferrite having a compositional formula of CaFe 2 O 4 containing therein a calcium ferrite and active oxygen in the structure having the composition formula of Ca 2 Fe 2 O 5 containing therein the structure be able to. In addition, each of the other powders obtained at this time also exhibits an oxidation catalyst function. For this reason, according to the production method of the present invention, waste is used and high catalytic activity is exhibited by using industrial raw materials including a calcia source and / or a ferrite source that are cheaper than noble metals as required. An oxidation catalyst can be obtained very inexpensively. Moreover, it is not necessary to adjust the mixing molar ratio aiming at a specific point in the raw material adjusting step. Therefore, according to the production method of the present invention, it is possible to easily and inexpensively obtain an oxidation catalyst exhibiting high catalytic activity.

また、カルシア源及び/又はフェライト源を含む産業廃棄物の再生利用を図ることが可能となる。   In addition, it is possible to recycle industrial waste containing a calcia source and / or a ferrite source.

本発明の製造方法により得られた酸化触媒の使用形態としては特に限定されない。例えば、前記焼成工程で得られた粉末を酸化触媒としてそのまま用いたり、該粉末を所定形状に成形した成形体を酸化触媒として用いたり、あるいは担体上に該粉末を担持させて用いたりすることができる。   The usage form of the oxidation catalyst obtained by the production method of the present invention is not particularly limited. For example, the powder obtained in the firing step can be used as an oxidation catalyst as it is, a molded body obtained by molding the powder into a predetermined shape can be used as an oxidation catalyst, or the powder can be supported on a carrier and used. it can.

なお、成形体の形状は、使用目的に併せて任意に決定され、顆粒、平板、柱状、円筒管、中空糸、モノリスやハニカムなどが例示される。また、成形時には形状とともに成形体の緻密さ、あるいは多孔質化が求められ、これらはその使用目的等に応じて、任意に設計することができる。成形方法としては、セラミックス成形体の製造において使用される通常の方法を用いることができ、例えば、鋳込み成形、加圧成形、乾式CIP成形、射出成形、シート成形などを使用することができる。   The shape of the molded body is arbitrarily determined according to the purpose of use, and examples thereof include granules, flat plates, columns, cylindrical tubes, hollow fibers, monoliths, and honeycombs. Further, at the time of molding, it is required to have a compact or porous structure along with the shape, and these can be arbitrarily designed according to the purpose of use. As a forming method, a normal method used in the production of a ceramic molded body can be used. For example, casting molding, pressure molding, dry CIP molding, injection molding, sheet molding and the like can be used.

よって、本発明の酸化触媒の製造方法により得られた酸化触媒は、例えば排ガス浄化用触媒、特に自動二輪車用の排ガス浄化用触媒に好適に利用することができる他、ボイラー等の各種燃焼装置から排出される排ガス浄化用触媒や薬品等の化学物質の生成反応を促進させる反応促進用触媒にも好適に利用することができる。   Therefore, the oxidation catalyst obtained by the method for producing an oxidation catalyst of the present invention can be suitably used, for example, as an exhaust gas purification catalyst, particularly an exhaust gas purification catalyst for motorcycles, and from various combustion devices such as boilers. The present invention can also be suitably used as a catalyst for promoting the reaction that promotes the production reaction of chemical substances such as exhaust gas purification catalysts and chemicals that are discharged.

加えて、前記焼成工程で得られるCa2 Fe2 5 等の組成式を有するカルシウムフェライト及び未反応物としてのCaOやCa(OH)2 等の石灰は、上述した酸化触媒機能の他に酸性ガス吸収機能を併せもつ。すなわち、これらのカルシウムフェライトや石灰は、例えば都市ごみ焼却場から排出されるガス中の塩化水素(HCl)等の酸性ガスを中和反応により除去、回収することのできる酸性ガス吸収機能をもっている。このため、例えば、F、ClやBr等のハロゲンを含む含ハロゲン有機化合物(例えば、クロロベンゼンやクロロフェノール)の酸化分解を行う場合に、分解生成物中に含まれるハロゲン化合物(酸性ガス)を、本発明の製造方法により得られた酸化触媒で、有効に吸収することができる。また、本発明の製造方法により得られた酸化触媒は、例えば都市ごみ焼却場の炉中に吹き込まれることにより、炉中で燃えていないすすや炭化水素を酸化により完全に燃焼させる酸化触媒機能と、排ガス中の酸性ガスを除去、回収することのできる酸性ガス吸収機能とを発揮しうるので、ダイオキシン等の生成を抑制することも可能となり、都市ごみ焼却場の排ガス浄化剤として極めて有効に利用することができる。 In addition, calcium ferrite having a composition formula such as Ca 2 Fe 2 O 5 obtained in the firing step and lime such as CaO and Ca (OH) 2 as unreacted substances are acidic in addition to the oxidation catalyst function described above. It also has a gas absorption function. That is, these calcium ferrites and limes have an acid gas absorption function capable of removing and recovering acid gases such as hydrogen chloride (HCl) in gas discharged from municipal waste incineration plants by a neutralization reaction. Therefore, for example, when oxidative decomposition of a halogen-containing organic compound containing halogen such as F, Cl and Br (for example, chlorobenzene and chlorophenol), the halogen compound (acid gas) contained in the decomposition product is The oxidation catalyst obtained by the production method of the present invention can be effectively absorbed. In addition, the oxidation catalyst obtained by the production method of the present invention has, for example, an oxidation catalyst function that completely burns soot and hydrocarbons not burned in the furnace by oxidation by being blown into a furnace of a municipal waste incineration plant. Since it can exhibit the acid gas absorption function that can remove and recover the acid gas in the exhaust gas, it is also possible to suppress the production of dioxins, etc., and it is extremely effective as an exhaust gas purifier for municipal waste incineration plants can do.

以下、本発明の実施例について具体的に説明する。   Examples of the present invention will be specifically described below.

<原料準備工程>
産業廃棄物の一種として、カルシア源含有廃棄物として、下記表7に組成(酸化物換算値)を示す石灰スラッジを準備した。
<Raw material preparation process>
As a kind of industrial waste, lime sludge having a composition (oxide equivalent value) shown in Table 7 below was prepared as a calcia source-containing waste.

Figure 0004625952
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この石灰スラッジは、カルシア源としてのCaOを主成分として41.5wt%含み、かつ、フェライト源としてのFe2 3 を1.6wt%含むものである。この石灰スラッジにおけるCaOとFe2 3 の量論比は、Fe2 3 に対してCaOが圧倒的に多い。このため、本実施例では、フェライト源の不足分を補充すべく、前記石灰スラッジに対して市販の工業原料(Fe2 3 )を所定量添加して、混合原料を準備した。 The lime sludge includes 41.5Wt% as a main component CaO as calcia source, and those containing Fe 2 O 3 as a ferrite source 1.6 wt%. The stoichiometric ratio of CaO to Fe 2 O 3 in this lime sludge is overwhelmingly higher than that of Fe 2 O 3 . For this reason, in this example, a commercial raw material (Fe 2 O 3 ) was added in a predetermined amount to the lime sludge so as to supplement the shortage of the ferrite source to prepare a mixed raw material.

このとき、この混合原料におけるカルシア源とフェライト源の混合モル比を下記表8に示すものとして、No.1及び2の混合原料とした。   At this time, the mixing molar ratio of the calcia source and the ferrite source in this mixed raw material is shown in Table 8 below. 1 and 2 were mixed raw materials.

Figure 0004625952
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<焼成工程>
次に、上記混合原料を電気炉に入れ、空気雰囲気下で室温から1000℃まで約1時間で昇温し、その温度で3時間保持した後、自然放冷してNo.1及び2の触媒試料を得た。
<Baking process>
Next, the mixed raw material was put in an electric furnace, heated from room temperature to 1000 ° C. in an air atmosphere in about 1 hour, held at that temperature for 3 hours, and then allowed to cool naturally. Catalyst samples 1 and 2 were obtained.

なお、得られた触媒試料は外気に触れないよう、プラスチック製試料ビンに入れた保存した。   The obtained catalyst sample was stored in a plastic sample bottle so as not to be exposed to the outside air.

(XRD(結晶相)評価)
触媒試料No.1及び2について、触媒試料中に含まれる結晶相を同定するため、粉末X線回折装置(製品名「RINT−2600TTR」、理学電機社製)を用いて、以下に示す手順により回折パターンを測定した。
(XRD (crystal phase) evaluation)
Catalyst sample No. For 1 and 2, in order to identify the crystal phase contained in the catalyst sample, a diffraction pattern was measured by the following procedure using a powder X-ray diffractometer (product name “RINT-2600TTR”, manufactured by Rigaku Corporation) did.

まず、乳鉢を用いて触媒試料を十分に微細化した。そして、触媒試料を測定用サンプルホルダ(ガラス製、深さ0.2mm)に適量とり、ガラス板を押し付けてセル上の粉体表面を平らにした。このサンプルホルダをX線回折装置にセットし、触媒試料表面にCuKα線(管電圧50kV、管電流100mA)を照射してX線回折パターンを測定した。なお、ゴニオメーターの走査範囲は2θ=10.0〜80.0°、スキャンスピードは1.0°/minとした。また、結晶相の同定はASTM(Ca2 Fe2 5 :47−1711、CaFe2 4 :32−0168)カードを用いて行った。 First, the catalyst sample was sufficiently refined using a mortar. Then, an appropriate amount of the catalyst sample was placed in a measurement sample holder (made of glass, depth 0.2 mm), and a glass plate was pressed to flatten the powder surface on the cell. This sample holder was set in an X-ray diffractometer, and the surface of the catalyst sample was irradiated with CuKα rays (tube voltage 50 kV, tube current 100 mA) to measure the X-ray diffraction pattern. The scan range of the goniometer was 2θ = 10.0-80.0 °, and the scan speed was 1.0 ° / min. The crystal phase was identified using an ASTM (Ca 2 Fe 2 O 5 : 47-1711, CaFe 2 O 4 : 32-0168) card.

その結果、前記混合モル比Ca/Feが1.0である試料No.1は、Ca2 Fe2 5 に帰属する回折パターンが確認された。また、前記混合モル比Ca/Feが0.5である試料No.2は、CaFe2 4 に帰属する回折パターンが確認された。 As a result, the sample No. 1 in which the mixed molar ratio Ca / Fe was 1.0. No. 1 was confirmed to have a diffraction pattern attributed to Ca 2 Fe 2 O 5 . In addition, Sample No. in which the mixed molar ratio Ca / Fe is 0.5. 2, the diffraction pattern attributable to CaFe 2 O 4 was confirmed.

これらの結果は、図3に示すCa−Fe−O系の相平衡図により、理論的に予測できるものと同様であった。   These results were the same as those theoretically predicted from the phase equilibrium diagram of the Ca—Fe—O system shown in FIG.

(比表面積測定)
試料No.1及び2について、以下に示す手順の窒素吸着法による一点法で、U字管型のガラス製セルを使用して、BET比表面積を測定した。
(Specific surface area measurement)
Sample No. About 1 and 2, the BET specific surface area was measured using the U-tube type glass cell by the one point method by the nitrogen adsorption method of the procedure shown below.

まず、セルの重量を測定後、セルに触媒試料を0.50g入れた。そして、触媒試料を入れたセルに逆止弁付きコネクタを取り付け、脱気ポートに装着し、セル下部からマントルヒータをかぶせた。ヘリウムと窒素の混合ガスをU字管内に流しながら105℃で約20分間加熱し、予め触媒試料に吸着している成分を除去し、同時に混合ガスでセル内をパージした。そして、セルを脱気ポートから取り外し、比表面積測定ポートに装着した。そして、セル内の圧力が0.02Torr以下で飽和するまで脱気した。それから液体窒素によりセルを冷却し、触媒表面に窒素を十分吸着させた。液体窒素からセルを取り出し、ファンによる温風で加熱しながら圧力変化を測定し、脱離した窒素ガス量を算出した。そして、測定後の試料の入ったセル重量と、測定前のセル重量との差から触媒単位重量当たりの窒素脱離量を求め、BET多分子吸着モデルに基づき触媒の比表面積を算出した。   First, after measuring the weight of the cell, 0.50 g of a catalyst sample was put in the cell. And the connector with a non-return valve was attached to the cell which put the catalyst sample, it attached to the deaeration port, and the mantle heater was covered from the cell lower part. While flowing a mixed gas of helium and nitrogen into the U-shaped tube, heating was performed at 105 ° C. for about 20 minutes to remove components previously adsorbed on the catalyst sample, and at the same time, the inside of the cell was purged with the mixed gas. Then, the cell was removed from the deaeration port and attached to the specific surface area measurement port. And it deaerated until the pressure in a cell was saturated at 0.02 Torr or less. Then, the cell was cooled with liquid nitrogen, and nitrogen was sufficiently adsorbed on the catalyst surface. The cell was taken out from the liquid nitrogen, the change in pressure was measured while heating with warm air from a fan, and the amount of desorbed nitrogen gas was calculated. And the nitrogen desorption amount per catalyst unit weight was calculated | required from the difference between the cell weight containing the sample after a measurement, and the cell weight before a measurement, and the specific surface area of the catalyst was computed based on the BET multimolecular adsorption model.

結果を前記表8に示すが、No.1の触媒試料は比表面積が3.2m2 /gであり、No.2の触媒試料は比表面積が1.6m2 /gであった。 The results are shown in Table 8 above. No. 1 catalyst sample has a specific surface area of 3.2 m 2 / g. The catalyst sample of 2 had a specific surface area of 1.6 m 2 / g.

(ラマン分光測定)
試料No.1及び2の触媒試料について、構造中に含まれる活性酸素の有無及び種類を確認するため、以下に示す手順でラマンスペクトルを測定した。
(Raman spectroscopy measurement)
Sample No. In order to confirm the presence and type of active oxygen contained in the structures of the catalyst samples 1 and 2, Raman spectra were measured by the following procedure.

まず、乳鉢を用いて触媒試料を十分に微細化した。そして、触媒試料をスライドガラス上に適量とり、カバーガラスを押し付けて粉体表面を平らにした。このスライドガラスをラマン分光分析装置(製品名「NRS−1000」、日本分光社製)にセットし、スリットにより減光したレーザビーム(ビーム径1μmのグリーンレーザ(波長:532nm))を触媒試料粒子に照射してラマンスペクトルを測定した。なお、測定に際し、スペクトルの積算回数は2回、露光時間は1回当たり2分間とした。   First, the catalyst sample was sufficiently refined using a mortar. An appropriate amount of the catalyst sample was taken on a slide glass, and a cover glass was pressed to flatten the powder surface. This slide glass was set in a Raman spectroscopic analyzer (product name “NRS-1000”, manufactured by JASCO Corporation), and a laser beam (green laser with a beam diameter of 1 μm (wavelength: 532 nm)) dimmed by a slit was used as catalyst sample particles. And the Raman spectrum was measured. In the measurement, the spectrum was integrated twice and the exposure time was 2 minutes per time.

Ca/Feが1.0であり生成物がCa2 Fe2 5 である試料No.1は、1093cm-1にラマンシフトが確認され、Ca/Feが0.5であり生成物がCaFe2 4 である試料No.2は、1022cm-1と、1093cm-1とにラマンシフトが確認された。従来の研究(S.Fujita et al., Chem.Mater., 15, 4879(2003)、L.C.Campelo et al., J.Raman Spectrosc., 10, 33(1981))により、O2 - が1075cm-1付近に、O3 - が1019cm-1付近にスペクトルをもつことが報告されていることから、試料No.1はO2 - の活性酸素、試料No.2はO3 - とO2 - の活性酸素を構造中に内包すると考えられる。 Sample No. Ca / Fe is 1.0 and the product is Ca 2 Fe 2 O 5 . No. 1 is a sample No. 1 in which a Raman shift was confirmed at 1093 cm −1 , Ca / Fe was 0.5, and the product was CaFe 2 O 4 . 2, Raman shifts were confirmed at 1022 cm −1 and 1093 cm −1 . According to previous studies (S. Fujita et al., Chem. Mater., 15, 4879 (2003), LCampelo et al., J. Raman Spectrosc., 10, 33 (1981)), O 2 is 1075 cm −1. Since it has been reported that O 3 has a spectrum in the vicinity of 1019 cm −1 in the vicinity, sample no. 1 is an active oxygen of O 2 , sample No. 1 2 is considered to include the active oxygen of O 3 and O 2 − in the structure.

(触媒性能評価)
試料No.1及び2について、触媒性能を評価するために、図1に模式構成図を示すガス流通式触媒反応装置を用いて、以下に示す手順で、プロピレン酸化に対する触媒活性を調べた。
(Catalyst performance evaluation)
Sample No. In order to evaluate the catalyst performance of 1 and 2, the catalytic activity for propylene oxidation was examined by the procedure shown below using a gas flow-type catalytic reaction apparatus whose schematic configuration is shown in FIG.

このガス流通式触媒反応装置は、サンプルガスを混合するガスミキサー1と、電気炉2と、電気炉2内で所定温度に加熱される石英ガラス製の反応管3と、FIDガスクロマトグラフ(有機ガス検出用)4と、TCDガスクロマトグラフ(無機ガス検出用)5とを備えている。なお、FIDガスクロマトグラフ4には[Porapak(登録商標) Type Q」を用いた。また、TCDガスクロマトグラフ5には、「Active Carbon、Mesh60/80」をステンレス製カラム(2m)に充填したものを装着した。   This gas flow type catalytic reaction apparatus includes a gas mixer 1 for mixing a sample gas, an electric furnace 2, a reaction tube 3 made of quartz glass heated to a predetermined temperature in the electric furnace 2, and an FID gas chromatograph (organic gas). For detection) 4 and a TCD gas chromatograph (for inorganic gas detection) 5. For the FID gas chromatograph 4, [Porapak (registered trademark) Type Q] was used. Further, the TCD gas chromatograph 5 was equipped with “Active Carbon, Mesh 60/80” packed in a stainless steel column (2 m).

また、サンプルガスは、ヘリウムバランスプロピレンガス(C3 6 :2000ppm)、純酸素ガス、純ヘリウムガスを混合希釈したものを用いた。 The sample gas used was a mixture-diluted helium balanced propylene gas (C 3 H 6 : 2000 ppm), pure oxygen gas, and pure helium gas.

まず、乳鉢を用いて触媒試料を十分に微細化した。そして、触媒試料を反応管3に充填した。反応管3は内径4mm、高さ約150mmのU字形をしており、触媒の充填層高さが10mmとなるように0.084g充填した。なお、充填層の上下は適量のロックウールでパッキングした。そして、この反応管3を電気炉2に設置した。充填層温度は、予め充填層横の管壁に取り付けた熱電対により計測し、温度コントローラを用いて制御した。なお、試料粉末により充填層の圧損が異なることから、石けん膜流量計を用いて反応管出口ガスの流量を保証した。サンプルガスの全ガス量は20mリットル/minに調整した。そして、反応管3内に酸素及びヘリウムの混合ガス(O2 :10vol%)を流し、管内をパージした。電気炉2を昇温加熱し、所定温度(〜900℃)に到達した後、サンプルガスにプロピレンガスを加え、反応管3入り口ガスの組成を、C3 6 :1000ppm、O2 :10%とした。そのまま30分間定常化のため放置してから、触媒性能評価を開始した。 First, the catalyst sample was sufficiently refined using a mortar. Then, the catalyst sample was filled in the reaction tube 3. The reaction tube 3 was U-shaped with an inner diameter of 4 mm and a height of about 150 mm, and 0.084 g was packed so that the packed bed height of the catalyst was 10 mm. The top and bottom of the packed bed were packed with an appropriate amount of rock wool. The reaction tube 3 was installed in the electric furnace 2. The packed bed temperature was measured by a thermocouple previously attached to the tube wall next to the packed bed and controlled using a temperature controller. Since the pressure loss of the packed bed differs depending on the sample powder, the flow rate of the reaction tube outlet gas was guaranteed using a soap film flow meter. The total gas amount of the sample gas was adjusted to 20 ml / min. Then, a mixed gas of oxygen and helium (O 2 : 10 vol%) was flowed into the reaction tube 3 to purge the inside of the tube. After heating and heating the electric furnace 2 to reach a predetermined temperature (˜900 ° C.), propylene gas is added to the sample gas, and the composition of the gas at the inlet of the reaction tube 3 is C 3 H 6 : 1000 ppm, O 2 : 10% It was. The catalyst performance evaluation was started after leaving it to stand for 30 minutes as it was.

触媒性能評価にあたり、反応管3の入り口/出口ガスに含まれるC3 6 濃度をFIDガスクロマトグラフ4により、CO2 濃度及びCO濃度をTCDガスクロマトグラフ5により測定した。なお、FIDガスクロマトグラフ4及びTCDガスクロマトグラフ5のカラム温度はそれぞれ100℃及び160℃とした。クロマトグラフはインテグレータを用いて記録・解析し、C3 6 ガス、CO2 ガス及びCOガスの各ピーク面積より各ガス濃度を算出した。 In evaluating the catalyst performance, the C 3 H 6 concentration contained in the inlet / outlet gas of the reaction tube 3 was measured by the FID gas chromatograph 4, and the CO 2 concentration and the CO concentration were measured by the TCD gas chromatograph 5. The column temperatures of the FID gas chromatograph 4 and the TCD gas chromatograph 5 were 100 ° C. and 160 ° C., respectively. The chromatograph was recorded and analyzed using an integrator, and each gas concentration was calculated from each peak area of C 3 H 6 gas, CO 2 gas, and CO gas.

そして、以下に定義されるC3 6 分解率、COX 選択率により、触媒活性を評価した。 The catalytic activity was evaluated based on the C 3 H 6 decomposition rate and CO X selectivity defined below.

(C3 6 分解率)[%]={1−(反応管出口のC3 6 濃度)/(反応管入り口のC3 6 濃度)}×100
(COX 選択率)[%]=[(反応管出口のCOX 濃度)/{(反応管入り口のC3 6 濃度−反応管出口のC3 6 濃度)×3}]×100
試料No.1及び2について、プロピレン分解率と反応温度との関係を図2に示す。なお、図2中、Ca/Fe=1.0が試料No.1に対応し、Ca/Fe=0.5が試料No.2に対応する。また、比較のため、触媒試料を入れなかった場合のデータも併せて図2に示す。
(C 3 H 6 decomposition rate) [%] = {1- (C 3 H 6 concentration at reaction tube outlet) / (C 3 H 6 concentration at reaction tube inlet)} × 100
(CO X selectivity) [%] = [/ ( CO X concentration of the reaction tube outlet) {(C 3 H 6 concentration in the reaction tube inlet - C 3 H 6 concentration of the reaction tube outlet) × 3}] × 100
Sample No. For 1 and 2, the relationship between the propylene decomposition rate and reaction temperature is shown in FIG. In FIG. 2, Ca / Fe = 1.0 indicates sample No. 1 and Ca / Fe = 0.5 is Sample No. Corresponds to 2. For comparison, FIG. 2 also shows data when no catalyst sample was added.

試料No.1及び2は、いずれも300℃以上で触媒活性を示し、また、いずれも600℃程度で100%の分解率となった。   Sample No. Both 1 and 2 showed catalytic activity at 300 ° C. or higher, and both exhibited a decomposition rate of 100% at about 600 ° C.

これらの試料No.1及び2は、比表面積が3.2m2 /g及び1.6m2 /gであり、通常の酸化触媒に用いられる白金触媒やフェライト(Fe2 3 )触媒の比表面積が100〜200m2 /g程度と比べて、1〜2桁も小さいにもかかわらず、白金触媒に近い触媒活性を示すことが確認された。 These sample Nos. 1 and 2 have specific surface areas of 3.2 m 2 / g and 1.6 m 2 / g, and the specific surface areas of platinum catalysts and ferrite (Fe 2 O 3 ) catalysts used for ordinary oxidation catalysts are 100 to 200 m 2. It was confirmed that the catalyst activity was close to that of a platinum catalyst although it was 1 to 2 orders of magnitude smaller than about / g.

(比較例)
前記原料準備工程で、カルシア源含有廃棄物としての石灰スラッジを用いる代わりに市販の工業原料(CaO粉末)を用いこと以外は、前記実施例と同様にして、混合原料を得た。なお、この混合原料における前記混合モル比はCa/Fe=1とした。そして、前記実施例と同様にして、この混合原料から比較例の触媒試料を得た。
(Comparative example)
In the raw material preparation step, a mixed raw material was obtained in the same manner as in the above example, except that a commercially available industrial raw material (CaO powder) was used instead of using lime sludge as calcia source-containing waste. In addition, the mixing molar ratio in this mixed raw material was set to Ca / Fe = 1. And the catalyst sample of the comparative example was obtained from this mixed raw material like the said Example.

得られた比較例の触媒試料について、前記実施例と同様にして、前述の触媒性能評価を行った。その結果、カルシア源含有廃棄物を用いたNo.1の触媒試料(Ca/Fe=1)の触媒活性は、カルシア源及びフェライト源ともに市販の工業原料を用いた比較例の触媒試料(Ca/Fe=1)に比べて劣るものの、その差異は反応温度で100℃程度であることが確認された。 About the obtained catalyst sample of the comparative example, it carried out similarly to the said Example, and performed the above-mentioned catalyst performance evaluation. As a result, no. Although the catalytic activity of the catalyst sample 1 (Ca / Fe = 1) is inferior to that of the comparative catalyst sample (Ca / Fe = 1) using commercially available industrial raw materials for both the calcia source and the ferrite source, the difference is It was confirmed that the reaction temperature was about 100 ° C.

本実施例に係る触媒試料No.1及び2について、触媒性能を評価するために用いたガス流通式触媒反応装置の概略構成を示す模式図である。Catalyst sample no. It is a schematic diagram which shows schematic structure of the gas flow-type catalyst reaction apparatus used in order to evaluate catalyst performance about 1 and 2. FIG. 本実施例に係る触媒試料No.1及び2について、プロピレン分解率と反応温度との関係を示す図である。Catalyst sample no. It is a figure which shows the relationship between a propylene decomposition | disassembly rate and reaction temperature about 1 and 2. FIG. Ca−Fe−O系の相平衡図である。It is a phase equilibrium diagram of Ca-Fe-O system.

符号の説明Explanation of symbols

1…ガスミキサー 2…電気炉
3…反応管 4…FIDガスクロマトグラフ
5…TCDガスクロマトグラフ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas mixer 2 ... Electric furnace 3 ... Reaction tube 4 ... FID gas chromatograph 5 ... TCD gas chromatograph

Claims (3)

カルシア源及びフェライト源のうちの少なくとも一方を含む少なくとも一種の廃棄物を少なくとも一部に含むと共に混合モル比が0.33≦Ca/Fe≦3.0とされる原料を準備する原料準備工程と、
前記原料を酸素雰囲気で600〜1449℃に加熱して、活性酸素を構造中に内包したCaFeの組成式を有するカルシウムフェライト及び活性酸素を構造中に内包したCaFeの組成式を有するカルシウムフェライトのうちの少なくとも一種を含む酸化触媒を得る焼成工程とを備えていることを特徴とする酸化触媒の製造方法。
Calcia source and raw material preparation step of preparing at least raw materials one waste containing Mutotomoni mixing molar ratio to at least a portion of which is a 0.33 ≦ Ca / Fe ≦ 3.0, including at least one of the ferrite source When,
Was heated to 600-1449 ° C. the material in an oxygen atmosphere, the CaFe 2 O 4 containing therein a calcium ferrite and active oxygen in the structure having the composition formula of Ca 2 Fe 2 O 5 containing therein the active oxygen in the structure And a calcining step for obtaining an oxidation catalyst containing at least one of calcium ferrites having the composition formula.
前記原料は、石灰スラッジ、石灰残土、貝殻、フライアッシュ、石炭灰、スラグ、コンクリートがら、セメントスラッジ、下水汚泥焼却灰、製紙スラッジ、磁性材料を使用した製品、該磁性材料を使用した製品の製造工程より排出されるフェライト汚泥、無機廃液フェライト処理残留物、鉄研磨くず、酸化鉄ケーキ、酸化鉄を含む製鉄廃棄物及び赤泥よりなる群から選ばれる少なくとも一種の廃棄物を含むことを特徴とする請求項1記載の酸化触媒の製造方法。   The raw materials are lime sludge, lime residue, shells, fly ash, coal ash, slag, concrete scrap, cement sludge, sewage sludge incineration ash, paper sludge, products using magnetic materials, and manufacture of products using the magnetic materials Featuring at least one kind of waste selected from the group consisting of ferrite sludge discharged from the process, inorganic waste liquid ferrite treatment residue, iron polishing litter, iron oxide cake, iron oxide waste containing iron oxide, and red mud The method for producing an oxidation catalyst according to claim 1. 前記酸化触媒が排ガス浄化用酸化触媒であることを特徴とする請求項1又は2記載の酸化触媒の製造方法。The method for producing an oxidation catalyst according to claim 1 or 2, wherein the oxidation catalyst is an exhaust gas purification oxidation catalyst.
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