JP5846234B2 - 石灰泥の脱水助剤、及びそれを用いた石灰泥の脱水方法 - Google Patents
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Description
本発明は、石灰泥の脱水助剤、及び該脱水助剤を用いて、炭酸カルシウムを含む泥状物（石灰泥）を効率よく脱水する方法に関する。
従来、紙・パルプ製造、特にクラフトパルプ製造における苛性化工程は、回収した黒液をボイラーで燃焼して得られたスメルトを溶解し、その上澄み液である緑液に生石灰を投入して、緑液中の炭酸ナトリウムを水酸化ナトリウムに変換し、生じた炭酸カルシウムを除去して、木材チップの蒸解液とする白液を調製する工程である。緑液は、通常、炭酸ナトリウム、硫化ナトリウムを主成分とした強アルカリ性水溶液であり、この緑液に生石灰を投入すると、生石灰は水と反応して水酸化カルシウムになり、緑液中の炭酸ナトリウムと交換反応を起こし、水不溶性の炭酸カルシウムを生成する。その結果、緑液は水溶性の水酸化ナトリウム、硫化ナトリウムと水不溶性の炭酸カルシウムを含む泥状物（以後「石灰泥」と記すことがある。）を含んでいる。
前記石灰泥は、フィルターで固液分離され、濾液は水酸化ナトリウム、硫化ナトリウムを含む白液としてパルプ蒸解工程に送られ、フィルター表面に分離された脱水ケーキは剥ぎ取られて、キルンで焼かれて生石灰に再生され、再び苛性化工程に使用される。固液分離に使用されるフィルターは、オリバーフィルター、ヤングフィルターあるいはプリコートフィルター等があり、分離された脱水ケーキの含水率は通常３０質量％〜４０質量％である。しかし、フィルターの目が詰まってくると、脱水ケーキの含水率が上がり、脱水処理に支障を来たすばかりでなく、キルンで焼成するときに燃料が多く必要となる。そこで、装置の運転を止めて濾布面の洗浄が行われるが、洗浄頻度が多いと操業上、支障をきたすことになる。
石灰泥の脱水性を改善するために、各種脱水促進剤の適用が提案されてきた。例えば特許文献１には、カチオン性ポリマーを使用する方法、特許文献２には、炭素数１０〜１４の直鎖アルコールのエチレンオキシド３〜４モル付加物を使用する方法などを脱水促進剤とする技術が開示されている。
しかしながら、前記特許文献１の技術においては、石灰泥は凝集するが、脱水効果は大きくならず、逆に凝集物中に水を抱き込んで脱水率が低下することがあるという問題がある。また、前記特許文献２の技術においては、石灰泥に気泡が多く入り込み、脱水が邪魔されて脱水ケーキの含水率が低下せず、脱水促進剤添加の効果が得られないことがあり、さらに、苛性化工程の変動により、上記の脱水促進剤を添加しても安定した脱水が達成されない場合があるなどの問題点があった。
本発明は、このような状況下になされたものであり、炭酸カルシウムを含む泥状物を効率よく脱水し得る石灰泥の脱水助剤、及び該脱水助剤を用いて、石灰泥を効率よく脱水する方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、下記の知見を得た。
特定の構造（組成）を有するポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルを含む石灰泥脱水助剤を、苛性化工程で生成した炭酸カルシウムを主体とする石灰泥スラリーに添加することで、該石灰泥の表面が疎水化され、吸引脱水では除去できない吸着水の大部分が除去できるようになり、スラッジフィルターで真空吸引脱水する際に、脱水性が促進され、脱水ケーキ中の含水率を低減させることができる。さらに、当該脱水助剤を用い、その構造を変化させることで、低温脱水用、あるいは高温脱水用として使い分けることができると共に、石灰泥に気泡が入り込みにくくなり、石灰泥の含水率が十分に低下することを見出した。
本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
特定の構造（組成）を有するポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルを含む石灰泥脱水助剤を、苛性化工程で生成した炭酸カルシウムを主体とする石灰泥スラリーに添加することで、該石灰泥の表面が疎水化され、吸引脱水では除去できない吸着水の大部分が除去できるようになり、スラッジフィルターで真空吸引脱水する際に、脱水性が促進され、脱水ケーキ中の含水率を低減させることができる。さらに、当該脱水助剤を用い、その構造を変化させることで、低温脱水用、あるいは高温脱水用として使い分けることができると共に、石灰泥に気泡が入り込みにくくなり、石灰泥の含水率が十分に低下することを見出した。
本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、以下の（１）〜（１０）を提供する。
（１）下記一般式（１）
Ｒ1Ｏ〔ＣＨ2ＣＨ（ＣＨ3）Ｏ〕m〔ＣＨ2ＣＨ2Ｏ〕nＨ…（１）
（式中のＲ1は炭素数１０〜１８の直鎖及び／又は分岐アルキル基、ｍは１〜１０の整数、ｎは１〜１０の整数を示す。）
で表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルを含む、石灰泥の脱水助剤。
（２）一般式（１）において、Ｒ1は炭素数１２〜１６の直鎖及び／又は分岐アルキル基、ｍは７〜９の整数、ｎは１〜４の整数である、上記（１）に記載の石灰泥の脱水助剤。
（３）一般式（１）において、Ｒ1は炭素数１０〜１８の直鎖及び／又は分岐アルキル基、ｍは１〜３の整数、ｎは６〜９の整数である、上記（１）に記載の石灰泥の脱水助剤。
（４）上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の石灰泥の脱水助剤を石灰泥に添加する工程を含む、石灰泥の脱水方法。
（５）紙・パルプ製造における苛性化工程において生成する、２０℃以上６０℃以下の石灰泥に、上記（２）に記載の石灰泥の脱水助剤を添加する工程を含む、石灰泥の脱水方法。
（６）紙・パルプ製造における苛性化工程において生成する、５０℃以上８５℃以下の石灰泥に、上記（３）に記載の石灰泥の脱水助剤を添加する工程を含む、石灰泥の脱水方法。
（７）紙・パルプ製造における苛性化工程において生成する石灰泥の温度を測定する温度測定工程と、前記石灰泥の温度が２０℃以上５０℃未満のときには上記（２）に記載の脱水助剤を選択し、前記石灰泥の温度が５０℃以上６０℃以下のときには上記（２）に記載の脱水助剤及び上記（３）に記載の脱水助剤の少なくとも１種を選択し、前記石灰泥の温度が６０℃を超え８５℃以下のときには上記（３）に記載の脱水助剤を選択する、脱水助剤の選択工程と、前記石灰泥に、選択された脱水助剤を添加する工程と、前記脱水助剤が添加された石灰泥を脱水して脱水ケーキを得る脱水工程と、を含む、石灰泥の脱水方法。
（８）紙・パルプ製造における苛性化工程において生成する石灰泥を脱水する方法であって、上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の石灰泥の脱水助剤を、スラッジフィルター送り配管中のポンプサクション又はスラッジフィルターのシャワー水中に添加する工程を含む、上記（４）〜（７）のいずれか一項に記載の石灰泥の脱水方法。
（９）紙・パルプ製造における苛性化工程において生成する石灰泥を脱水する方法であって、請求項１〜３のいずれか一項に記載の石灰泥の脱水助剤を、スラッジフィルターのシャワー水中に添加する工程を含む、上記（４）〜（７）のいずれか一項に記載の石灰泥の脱水方法。
（１０）紙・パルプ製造における苛性化工程が、クラフトパルプ製造における苛性化工程である、上記（４）〜（９）のいずれか一項に記載の石灰泥の脱水方法。
（１）下記一般式（１）
Ｒ1Ｏ〔ＣＨ2ＣＨ（ＣＨ3）Ｏ〕m〔ＣＨ2ＣＨ2Ｏ〕nＨ…（１）
（式中のＲ1は炭素数１０〜１８の直鎖及び／又は分岐アルキル基、ｍは１〜１０の整数、ｎは１〜１０の整数を示す。）
で表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルを含む、石灰泥の脱水助剤。
（２）一般式（１）において、Ｒ1は炭素数１２〜１６の直鎖及び／又は分岐アルキル基、ｍは７〜９の整数、ｎは１〜４の整数である、上記（１）に記載の石灰泥の脱水助剤。
（３）一般式（１）において、Ｒ1は炭素数１０〜１８の直鎖及び／又は分岐アルキル基、ｍは１〜３の整数、ｎは６〜９の整数である、上記（１）に記載の石灰泥の脱水助剤。
（４）上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の石灰泥の脱水助剤を石灰泥に添加する工程を含む、石灰泥の脱水方法。
（５）紙・パルプ製造における苛性化工程において生成する、２０℃以上６０℃以下の石灰泥に、上記（２）に記載の石灰泥の脱水助剤を添加する工程を含む、石灰泥の脱水方法。
（６）紙・パルプ製造における苛性化工程において生成する、５０℃以上８５℃以下の石灰泥に、上記（３）に記載の石灰泥の脱水助剤を添加する工程を含む、石灰泥の脱水方法。
（７）紙・パルプ製造における苛性化工程において生成する石灰泥の温度を測定する温度測定工程と、前記石灰泥の温度が２０℃以上５０℃未満のときには上記（２）に記載の脱水助剤を選択し、前記石灰泥の温度が５０℃以上６０℃以下のときには上記（２）に記載の脱水助剤及び上記（３）に記載の脱水助剤の少なくとも１種を選択し、前記石灰泥の温度が６０℃を超え８５℃以下のときには上記（３）に記載の脱水助剤を選択する、脱水助剤の選択工程と、前記石灰泥に、選択された脱水助剤を添加する工程と、前記脱水助剤が添加された石灰泥を脱水して脱水ケーキを得る脱水工程と、を含む、石灰泥の脱水方法。
（８）紙・パルプ製造における苛性化工程において生成する石灰泥を脱水する方法であって、上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の石灰泥の脱水助剤を、スラッジフィルター送り配管中のポンプサクション又はスラッジフィルターのシャワー水中に添加する工程を含む、上記（４）〜（７）のいずれか一項に記載の石灰泥の脱水方法。
（９）紙・パルプ製造における苛性化工程において生成する石灰泥を脱水する方法であって、請求項１〜３のいずれか一項に記載の石灰泥の脱水助剤を、スラッジフィルターのシャワー水中に添加する工程を含む、上記（４）〜（７）のいずれか一項に記載の石灰泥の脱水方法。
（１０）紙・パルプ製造における苛性化工程が、クラフトパルプ製造における苛性化工程である、上記（４）〜（９）のいずれか一項に記載の石灰泥の脱水方法。
本発明によれば、炭酸カルシウムを含む泥状物（石灰泥）を効率よく脱水し得る石灰泥の脱水助剤、及び該脱水助剤を用いて、石灰泥を効率よく脱水する方法を提供することができる。
まず、本発明の脱水助剤について説明し、次いで脱水剤を用いた石灰泥の脱水方法を説明する。
［脱水助剤］
本発明の脱水助剤は、下記一般式（１）
Ｒ1Ｏ〔ＣＨ2ＣＨ（ＣＨ3）Ｏ〕m〔ＣＨ2ＣＨ2Ｏ〕nＨ…（１）
（式中のＲ1は炭素数１０〜１８の直鎖及び／又は分岐アルキル基、ｍは１〜１０の整数、ｎは１〜１０の整数を示す。）
で表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルを含むことを特徴とする。当該構造の脱水助剤は、脱水効率に優れる。
ここで、Ｒ1の炭素数、ｍ及びｎの上記数値は、平均値であり、実際にはこの数値範囲よりも大きい成分及び／又は小さい成分を含んでいてもよい。ただし、Ｒ1の炭素数、ｍ及びｎは、上記範囲内であり、上記範囲外のものを含まないことが好ましい。
ここで、脱水助剤は、上記一般式（１）、Ｒ1、ｍ及びｎの条件を満たす複数種類のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルの混合物であってもよく、単一種類のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルであってもよい。
［脱水助剤］
本発明の脱水助剤は、下記一般式（１）
Ｒ1Ｏ〔ＣＨ2ＣＨ（ＣＨ3）Ｏ〕m〔ＣＨ2ＣＨ2Ｏ〕nＨ…（１）
（式中のＲ1は炭素数１０〜１８の直鎖及び／又は分岐アルキル基、ｍは１〜１０の整数、ｎは１〜１０の整数を示す。）
で表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルを含むことを特徴とする。当該構造の脱水助剤は、脱水効率に優れる。
ここで、Ｒ1の炭素数、ｍ及びｎの上記数値は、平均値であり、実際にはこの数値範囲よりも大きい成分及び／又は小さい成分を含んでいてもよい。ただし、Ｒ1の炭素数、ｍ及びｎは、上記範囲内であり、上記範囲外のものを含まないことが好ましい。
ここで、脱水助剤は、上記一般式（１）、Ｒ1、ｍ及びｎの条件を満たす複数種類のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルの混合物であってもよく、単一種類のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルであってもよい。
本発明の脱水助剤は、本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じて他の成分を含有することができる。他の成分としては、例えば、従来公知の凝集剤や他の界面活性剤などを含有することができる。例えば、発泡が激しい場合には、ポリオキシプロピレンアルキルエーテルを添加することができる。
ただし、脱水効率の向上の観点から、脱水助剤中における一般式（１）で表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルの含有量は、好ましくは９０質量％以上、より好ましくは９５質量％以上、更に好ましくは９９質量％以上、更に好ましくは１００質量％である。
ただし、脱水効率の向上の観点から、脱水助剤中における一般式（１）で表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルの含有量は、好ましくは９０質量％以上、より好ましくは９５質量％以上、更に好ましくは９９質量％以上、更に好ましくは１００質量％である。
＜脱水助剤の製造方法＞
一般式（１）で表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルは、高級アルコールにプロピレンオキシド、エチレンオキシドを付加することにより製造することができる。
高級アルコールへのエチレンオキシドの付加とプロピレンオキシドの付加はランダムでもブロックでも良く、また、エチレンオキシドを先に付加しても、プロピレンオキシドを先に付加してもよい。好ましくはプロピレンオキシドを先に付加し、次いでエチレンオキシドを付加したブロック付加体である。
一般式（１）で表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルは、高級アルコールにプロピレンオキシド、エチレンオキシドを付加することにより製造することができる。
高級アルコールへのエチレンオキシドの付加とプロピレンオキシドの付加はランダムでもブロックでも良く、また、エチレンオキシドを先に付加しても、プロピレンオキシドを先に付加してもよい。好ましくはプロピレンオキシドを先に付加し、次いでエチレンオキシドを付加したブロック付加体である。
高級アルコールにプロピレンオキシド、エチレンオキシドを付加する方法は、特に限定されるものではなく、一般的な方法によって製造することができる。その一例としては、先ず、高級アルコールを耐圧容器に入れ、触媒としてアルカリ金属水酸化物、好ましくは水酸化ナトリウムを所定量加えて溶解する。次いで、温度１５０〜１６０℃、圧力２〜４ｋｇ／ｃｍ2程度で撹拌しながら所定量のプロピレンオキシドを吹き込み、所定量を反応させる。次いで、エチレンオキシドを吹き込み、反応させる。その後、冷却し鉱酸、好ましくは硫酸で中和した後、ろ過する。このようにして、一般式（１）で表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルを得ることができる。
高級アルコールとしては、デシルアルコール、ウンデシルアルコール、イソデシルアルコール、ラウリルアルコール（ドデシルアルコール）、トリデシルアルコール、イソトリデシルアルコール、ミリスチルアルコール、ペンペンタデシルアルコール、セチルアルコール、イソセチルアルコール及びオレイルアルコールの１種又は２種以上が挙げられる。
高級アルコールとしては、デシルアルコール、ウンデシルアルコール、イソデシルアルコール、ラウリルアルコール（ドデシルアルコール）、トリデシルアルコール、イソトリデシルアルコール、ミリスチルアルコール、ペンペンタデシルアルコール、セチルアルコール、イソセチルアルコール及びオレイルアルコールの１種又は２種以上が挙げられる。
＜第１の態様に係る脱水助剤＞
第１の態様に係る脱水助剤は、前述の一般式（１）で表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルが、Ｒ1が炭素数１２〜１６の直鎖及び／又は分岐アルキル基、ｍが７〜９の整数、ｎが１〜４の整数である、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルである。
当該脱水助剤は、好ましくは２０℃以上６０℃以下、より好ましくは２０℃以上５５℃未満の低温における石灰泥の脱水効率に優れている。
第１の態様に係る脱水助剤は、前述の一般式（１）で表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルが、Ｒ1が炭素数１２〜１６の直鎖及び／又は分岐アルキル基、ｍが７〜９の整数、ｎが１〜４の整数である、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルである。
当該脱水助剤は、好ましくは２０℃以上６０℃以下、より好ましくは２０℃以上５５℃未満の低温における石灰泥の脱水効率に優れている。
当該態様に係る脱水助剤は、上記低温における石灰泥の脱水効率の向上の観点から、好ましくはｍが７〜９の整数かつｎが２〜４の整数である。同様の観点から、ｍ及びｎの合計（ｍ＋ｎ）は、好ましくは９〜１３である。また、同様の観点から、ｍとｎとの比（ｍ／ｍ＋ｎ）は、好ましくは０．５５〜０．９５であり、より好ましくは０．６０〜０．９０であり、更に好ましくは０．６０〜０．８５であり、更に好ましくは０．６５〜０．８０である。同様の観点から、Ｒ1は炭素数１２〜１６の分岐アルキル基が好ましい。
＜第２の態様に係る脱水助剤＞
第２の態様に係る脱水助剤は、前述の一般式（１）で表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルが、Ｒ1が炭素数１０〜１８の直鎖及び／又は分岐アルキル基、ｍが１〜３の整数、ｎが６〜９の整数であるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルである。
当該脱水助剤は、好ましくは５０℃以上８５℃以下、より好ましくは５５℃以上８５℃以下程度の高温における石灰泥の脱水効率に優れている。
第２の態様に係る脱水助剤は、前述の一般式（１）で表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルが、Ｒ1が炭素数１０〜１８の直鎖及び／又は分岐アルキル基、ｍが１〜３の整数、ｎが６〜９の整数であるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルである。
当該脱水助剤は、好ましくは５０℃以上８５℃以下、より好ましくは５５℃以上８５℃以下程度の高温における石灰泥の脱水効率に優れている。
当該態様に係る脱水助剤は、上記高温における石灰泥の脱水効率の向上の観点から、好ましくはｍが１〜２の整数かつｎが７〜８の整数である。同様の観点から、ｍ及びｎの合計（ｍ＋ｎ）は、好ましくは８〜１１であり、より好ましくは９〜１１である。また、同様の観点から、ｍとｎとの比（ｍ／ｍ＋ｎ）は、好ましくは０．０５〜０．４０であり、より好ましくは０．０８〜０．３５であり、更に好ましくは０．１０〜０．３０であり、更に好ましくは０．１１〜０．２３である。
［石灰泥の脱水方法］
次に、前述する脱水助剤を用いた石灰泥の脱水方法について説明する。
本発明に係る石灰泥の脱水方法は、前述の石灰泥の脱水助剤を石灰泥に添加する工程を含む。
以下に、本発明に係る石灰泥の脱水方法の好適な態様について説明する。
＜脱水助剤の添加工程＞
当該石灰泥の脱水方法は、紙・パルプ製造における苛性化工程において生成する石灰泥に、前述の石灰泥の脱水助剤を添加する工程を含む。
この紙・パルプ製造における苛性化工程は、クラフトパルプ製造における苛性化工程であることが好ましい。
脱水助剤の添加場所としては、緑液に生石灰を投入してなる石灰泥スラリーをスラッジフィルターに送るスラッジフィルター送り配管中のポンプサクション、ポンプデリバリー、スラッジフィルター送り配管の途中に設けられた石灰泥スラリーを貯蔵するための石灰泥タンク、スラッジフィルターのスラリー受けバット、スラッジフィルターのシャワー水の１箇所又は２箇所以上が好ましく、スラッジフィルター送り配管中のポンプサクション及びスラッジフィルターのシャワー水の一方又は双方に添加するのがより好ましく、スラッジフィルター送り配管中のポンプサクションまたはスラッジフィルターのシャワー水に添加するのが更に好ましい。また、より効率的に脱水する観点から、脱水助剤を少なくともスラッジフィルターのシャワー水に添加するのがより更に好ましく、例えば脱水助剤の全量をスラッジフィルターのシャワー水に添加するのが好ましい。
次に、前述する脱水助剤を用いた石灰泥の脱水方法について説明する。
本発明に係る石灰泥の脱水方法は、前述の石灰泥の脱水助剤を石灰泥に添加する工程を含む。
以下に、本発明に係る石灰泥の脱水方法の好適な態様について説明する。
＜脱水助剤の添加工程＞
当該石灰泥の脱水方法は、紙・パルプ製造における苛性化工程において生成する石灰泥に、前述の石灰泥の脱水助剤を添加する工程を含む。
この紙・パルプ製造における苛性化工程は、クラフトパルプ製造における苛性化工程であることが好ましい。
脱水助剤の添加場所としては、緑液に生石灰を投入してなる石灰泥スラリーをスラッジフィルターに送るスラッジフィルター送り配管中のポンプサクション、ポンプデリバリー、スラッジフィルター送り配管の途中に設けられた石灰泥スラリーを貯蔵するための石灰泥タンク、スラッジフィルターのスラリー受けバット、スラッジフィルターのシャワー水の１箇所又は２箇所以上が好ましく、スラッジフィルター送り配管中のポンプサクション及びスラッジフィルターのシャワー水の一方又は双方に添加するのがより好ましく、スラッジフィルター送り配管中のポンプサクションまたはスラッジフィルターのシャワー水に添加するのが更に好ましい。また、より効率的に脱水する観点から、脱水助剤を少なくともスラッジフィルターのシャワー水に添加するのがより更に好ましく、例えば脱水助剤の全量をスラッジフィルターのシャワー水に添加するのが好ましい。
脱水助剤の添加量は、石灰泥の固形分濃度や粒子径に影響されるが、石灰泥スラリーに対して、好ましくは１０〜１０００ｍｇ／Ｌであり、より好ましくは５０〜５００ｍｇ／Ｌ、更に好ましくは５０〜３００ｍｇ／Ｌ、より更に好ましくは５０〜２００ｍｇ／Ｌである。
また、脱水助剤の添加量は、石灰泥スラリーの固形分に対して、好ましくは３０〜１００００ｍｇ／ｋｇ、より好ましくは３０〜６０００ｍｇ／ｋｇ、さらに好ましくは３０〜２８００ｍｇ／ｋｇである。
脱水助剤は、必要に応じて原液添加することができ、また、溶媒で希釈して添加することもできる。溶媒で希釈して添加する場合、溶媒は、水が好ましい。また、脱水助剤を溶媒で希釈してなる希釈液中における脱水助剤の含有量は、好ましくは１０００〜５００００ｍｇ／Ｌであり、より好ましくは３０００〜２００００ｍｇ／Ｌであり、更に好ましくは５０００〜１００００ｍｇ／Ｌである。
なお、苛性化工程で生成される石灰泥の固形分濃度は、通常２５０〜４５０ｇ／Ｌ程度であり、また平均粒子径は個数分布で通常１〜５μｍ程度である。
また、脱水助剤の添加量は、石灰泥スラリーの固形分に対して、好ましくは３０〜１００００ｍｇ／ｋｇ、より好ましくは３０〜６０００ｍｇ／ｋｇ、さらに好ましくは３０〜２８００ｍｇ／ｋｇである。
脱水助剤は、必要に応じて原液添加することができ、また、溶媒で希釈して添加することもできる。溶媒で希釈して添加する場合、溶媒は、水が好ましい。また、脱水助剤を溶媒で希釈してなる希釈液中における脱水助剤の含有量は、好ましくは１０００〜５００００ｍｇ／Ｌであり、より好ましくは３０００〜２００００ｍｇ／Ｌであり、更に好ましくは５０００〜１００００ｍｇ／Ｌである。
なお、苛性化工程で生成される石灰泥の固形分濃度は、通常２５０〜４５０ｇ／Ｌ程度であり、また平均粒子径は個数分布で通常１〜５μｍ程度である。
（脱水剤の種類）
紙・パルプ製造における苛性化工程において生成する、２０℃以上６０℃以下の石灰泥には、前述した第１の態様に係る石灰泥の脱水助剤を添加することが好ましい。これにより、このような低温の石灰泥の脱水効率が向上する。
また、紙・パルプ製造における苛性化工程において生成する、５０℃以上８５℃以下の石灰泥に、前述した第２の態様に係る石灰泥の脱水助剤を添加することが好ましい。これにより、このような高温の石灰泥の脱水効率が向上する。
このように、温度条件の異なる現場ごとに最適な脱水助剤を選定することにより、脱水ケーキの含水率を良好に低減することができる。
紙・パルプ製造における苛性化工程において生成する、２０℃以上６０℃以下の石灰泥には、前述した第１の態様に係る石灰泥の脱水助剤を添加することが好ましい。これにより、このような低温の石灰泥の脱水効率が向上する。
また、紙・パルプ製造における苛性化工程において生成する、５０℃以上８５℃以下の石灰泥に、前述した第２の態様に係る石灰泥の脱水助剤を添加することが好ましい。これにより、このような高温の石灰泥の脱水効率が向上する。
このように、温度条件の異なる現場ごとに最適な脱水助剤を選定することにより、脱水ケーキの含水率を良好に低減することができる。
＜脱水工程＞
本脱水工程では、前記添加工程で脱水助剤の添加された石灰泥スラリーを脱水して、脱水ケーキを得る。
このようにして得られた脱水ケーキは含水率が低い。そのため、当該脱水ケーキを絶乾状態にするために必要な熱量が減少し、従来方法より石灰キルンの重油使用量を削減できる。また、脱水ケーキからの持ち込み水分の減少により、石灰キルンの温度が上昇するため、石灰焼成度を改善できる。更に、持ち込み水分の減少によりアルカリの持ち込みが減るため、キルンのダムリングを軽減することができる。また、脱水ケーキの水分が減少するため、設備閉塞のリスクが軽減され、清掃の回数も減少する。
本脱水工程では、前記添加工程で脱水助剤の添加された石灰泥スラリーを脱水して、脱水ケーキを得る。
このようにして得られた脱水ケーキは含水率が低い。そのため、当該脱水ケーキを絶乾状態にするために必要な熱量が減少し、従来方法より石灰キルンの重油使用量を削減できる。また、脱水ケーキからの持ち込み水分の減少により、石灰キルンの温度が上昇するため、石灰焼成度を改善できる。更に、持ち込み水分の減少によりアルカリの持ち込みが減るため、キルンのダムリングを軽減することができる。また、脱水ケーキの水分が減少するため、設備閉塞のリスクが軽減され、清掃の回数も減少する。
＜石灰泥の脱水方法の一態様＞
石灰泥の脱水方法の一態様は、紙・パルプ製造における苛性化工程において生成する石灰泥の温度を測定する温度測定工程と、前記石灰泥の温度が２０℃以上５０℃未満のときには前述の第１の態様に係る脱水助剤を選択し、前記石灰泥の温度が５０℃以上６０℃以下のときには前述の第１の態様に係る脱水助剤及び前述の第２の態様に係る脱水助剤の少なくとも１種を選択し、前記石灰泥の温度が６０℃を超え８５℃以下のときには前述の第２の態様に係る脱水助剤を選択する、脱水助剤の選択工程と、前記石灰泥に、選択された脱水助剤を添加する工程と、前記脱水助剤が添加された石灰泥を脱水して脱水ケーキを得る脱水工程と、を含む。
このように、温度条件の異なる現場ごとに最適な脱水助剤を選定することにより、脱水ケーキの含水率を良好に低減することができる。
石灰泥の脱水方法の一態様は、紙・パルプ製造における苛性化工程において生成する石灰泥の温度を測定する温度測定工程と、前記石灰泥の温度が２０℃以上５０℃未満のときには前述の第１の態様に係る脱水助剤を選択し、前記石灰泥の温度が５０℃以上６０℃以下のときには前述の第１の態様に係る脱水助剤及び前述の第２の態様に係る脱水助剤の少なくとも１種を選択し、前記石灰泥の温度が６０℃を超え８５℃以下のときには前述の第２の態様に係る脱水助剤を選択する、脱水助剤の選択工程と、前記石灰泥に、選択された脱水助剤を添加する工程と、前記脱水助剤が添加された石灰泥を脱水して脱水ケーキを得る脱水工程と、を含む。
このように、温度条件の異なる現場ごとに最適な脱水助剤を選定することにより、脱水ケーキの含水率を良好に低減することができる。
次に実施例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
［脱水助剤］
脱水助剤として、第１表、第２表及び第３表に示す組成の脱水助剤を用いた。すなわち、脱水助剤として、前述の一般式（１）において、Ｒ１、ｍ及びｎが第１表、第２表及び第３表に示す組成である脱水助剤を用いた。
［脱水助剤］
脱水助剤として、第１表、第２表及び第３表に示す組成の脱水助剤を用いた。すなわち、脱水助剤として、前述の一般式（１）において、Ｒ１、ｍ及びｎが第１表、第２表及び第３表に示す組成である脱水助剤を用いた。
［石灰泥スラリー］
石灰泥スラリーとして、某製紙工場の苛性化工程から採取した薬剤無添加の石灰泥スラリーを用いた。固形分濃度は、純水を用いて、実機ライムマッドフィルターの受けバットに流入する濃度である３６ｇ／Ｌに調整した。
石灰泥スラリーとして、某製紙工場の苛性化工程から採取した薬剤無添加の石灰泥スラリーを用いた。固形分濃度は、純水を用いて、実機ライムマッドフィルターの受けバットに流入する濃度である３６ｇ／Ｌに調整した。
［実施例１−１］
石灰泥スラリーをポリ瓶に５０ｍＬ採取し、所定温度（３０℃）まで加熱した。これに所定量（２００ｍｇ／Ｌ）の脱水助剤を添加し、均一になるよう十分混合した。混合したスラリー全量を吸引濾過器（最大吸引圧力：−０．０９５ＭＰａ）で６０秒間吸引濾過した。
濾過後の脱水ケーキ全量を取り出し、チャック付きの袋の中で均一になるようほぐした。その中から約５ｇを採取し湿潤質量を測定した（Ｗｗ）。
その後、１０５℃の乾燥器内で１２時間以上乾燥し、放冷後に乾燥質量を測定した（Ｗｄ）。脱水ケーキ中の含水率を次式より求めた。
脱水ケーキ中の含水率（質量％）＝［（Ｗｗ−Ｗｄ）／Ｗｗ］×１００
脱水ケーキ中の含水率を第４表に示す。
石灰泥スラリーをポリ瓶に５０ｍＬ採取し、所定温度（３０℃）まで加熱した。これに所定量（２００ｍｇ／Ｌ）の脱水助剤を添加し、均一になるよう十分混合した。混合したスラリー全量を吸引濾過器（最大吸引圧力：−０．０９５ＭＰａ）で６０秒間吸引濾過した。
濾過後の脱水ケーキ全量を取り出し、チャック付きの袋の中で均一になるようほぐした。その中から約５ｇを採取し湿潤質量を測定した（Ｗｗ）。
その後、１０５℃の乾燥器内で１２時間以上乾燥し、放冷後に乾燥質量を測定した（Ｗｄ）。脱水ケーキ中の含水率を次式より求めた。
脱水ケーキ中の含水率（質量％）＝［（Ｗｗ−Ｗｄ）／Ｗｗ］×１００
脱水ケーキ中の含水率を第４表に示す。
［実施例１−２〜１−４］
実施例１−２，１−３及び１−４では、ポリ瓶に採取された石灰泥スラリーを、それぞれ、５０℃（実施例１−２）、６０℃（実施例１−３）及び８０℃（実施例１−４）まで加熱したこと以外は、実施例１−１と同様の操作を行った。脱水ケーキ中の含水率を第４表に示す。
［実施例２−１〜１４−４］
実施例２−１〜１４−４では、脱水剤の種類及び加熱温度を第４表に示すとおりとしたこと以外は実施例１−１と同様の操作を行った。脱水ケーキ中の含水率を第４表に示す。
［比較例１−１〜１−４］
比較例１−１〜１−４では、脱水剤を用いなかったこと以外は、それぞれ実施例１−１〜１−４と同様の操作を行った。脱水ケーキ中の含水率を第４表に示す。
実施例１−２，１−３及び１−４では、ポリ瓶に採取された石灰泥スラリーを、それぞれ、５０℃（実施例１−２）、６０℃（実施例１−３）及び８０℃（実施例１−４）まで加熱したこと以外は、実施例１−１と同様の操作を行った。脱水ケーキ中の含水率を第４表に示す。
［実施例２−１〜１４−４］
実施例２−１〜１４−４では、脱水剤の種類及び加熱温度を第４表に示すとおりとしたこと以外は実施例１−１と同様の操作を行った。脱水ケーキ中の含水率を第４表に示す。
［比較例１−１〜１−４］
比較例１−１〜１−４では、脱水剤を用いなかったこと以外は、それぞれ実施例１−１〜１−４と同様の操作を行った。脱水ケーキ中の含水率を第４表に示す。
実施例１−１〜１４−４と比較例１−１〜１−４との比較からわかるとおり、脱水剤Ｎｏ．１〜１４を添加することにより、好適な脱水効果を発現する。
脱水剤Ｎｏ．１〜３は、低温域でより好適な脱水効果を発現すると共に、脱水剤Ｎｏ．４〜７は、高温域でより好適な脱水効果を発現する。
脱水剤Ｎｏ．１〜３は、低温域でより好適な脱水効果を発現すると共に、脱水剤Ｎｏ．４〜７は、高温域でより好適な脱水効果を発現する。
［実施例１５，１６及び比較例２］
次に、脱水剤の添加場所による脱水効果の違いを評価するために、下記の試験を行った。脱水剤として表１の脱水剤ＮＯ．３を１００ｍｇ／Ｌ−スラリー重量で、スラッジフィルター送り配管中のポンプサクション（実施例１５）又はスラッジフィルターのシャワー水（実施例１６）に添加した。比較例２として、脱水剤を添加しない場合についても同様に試験を行った。結果を第５表に示す。
次に、脱水剤の添加場所による脱水効果の違いを評価するために、下記の試験を行った。脱水剤として表１の脱水剤ＮＯ．３を１００ｍｇ／Ｌ−スラリー重量で、スラッジフィルター送り配管中のポンプサクション（実施例１５）又はスラッジフィルターのシャワー水（実施例１６）に添加した。比較例２として、脱水剤を添加しない場合についても同様に試験を行った。結果を第５表に示す。
第５表に示すとおり、本願発明の脱水剤は、スラッジフィルター送り配管中のポンプサクション（実施例１５）及びスラッジフィルターのシャワー水（実施例１６）のいずれに添加しても、すぐれた脱水効果が発揮されることが明らかになった。また、スラリーに直接添加するよりも、脱水剤を添加したシャワー水をスラリーに添加した方が、よりすぐれた脱水効果が発揮されることが明らかになった。
本発明の脱水助剤、及びそれを用いた石灰泥の脱水方法は、石灰泥を効率よく脱水することができるため、紙・パルプ製造における苛性化工程における脱水助剤として好適に適用することができる。
Claims (6)
- 下記一般式（１）
Ｒ1Ｏ〔ＣＨ2ＣＨ（ＣＨ3）Ｏ〕m〔ＣＨ2ＣＨ2Ｏ〕nＨ…（１）
（式中のＲ1は炭素数１２〜１６の直鎖及び／又は分岐アルキル基、ｍは７〜９の整数、ｎは１〜４の整数を示す。）
で表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルを含む、石灰泥の脱水助剤。 - 紙及び／又はパルプ製造における苛性化工程において生成する、２０℃以上６０℃以下の石灰泥に、請求項１に記載の石灰泥の脱水助剤を添加する工程を含む、石灰泥の脱水方法。
- 紙及び／又はパルプ製造における苛性化工程において生成する石灰泥の温度を測定する温度測定工程と、
前記石灰泥の温度が２０℃以上５０℃未満のときには、下記一般式（１）
Ｒ 1 Ｏ〔ＣＨ 2 ＣＨ（ＣＨ 3 ）Ｏ〕 m 〔ＣＨ 2 ＣＨ 2 Ｏ〕 n Ｈ…（１）
においてＲ 1 は炭素数１２〜１６の直鎖及び／又は分岐アルキル基、ｍは７〜９の整数、ｎは１〜４の整数で表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルを含む石灰泥の脱水助剤を選択し、
前記石灰泥の温度が５０℃以上６０℃以下のときには、一般式（１）においてＲ 1 は炭素数１２〜１６の直鎖及び／又は分岐アルキル基、ｍは７〜９の整数、ｎは１〜４の整数で表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルを含む石灰泥の脱水助剤及び一般式（１）において、Ｒ1は炭素数１０〜１８の直鎖及び／又は分岐アルキル基、ｍは１〜３の整数、ｎは６〜９の整数で表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルを含む石灰泥の脱水助剤の少なくとも１種を選択し、
前記石灰泥の温度が６０℃を超え８５℃以下のときには、一般式（１）において、Ｒ1は炭素数１０〜１８の直鎖及び／又は分岐アルキル基、ｍは１〜３の整数、ｎは６〜９の整数で表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルを含む石灰泥の脱水助剤を選択する、脱水助剤の選択工程と、
前記石灰泥に、選択された脱水助剤を添加する工程と、
前記脱水助剤が添加された石灰泥を脱水して脱水ケーキを得る脱水工程と、
を含む、石灰泥の脱水方法。 - 紙及び／又はパルプ製造における苛性化工程において生成する石灰泥を脱水する方法であって、
下記一般式（１）
Ｒ 1 Ｏ〔ＣＨ 2 ＣＨ（ＣＨ 3 ）Ｏ〕 m 〔ＣＨ 2 ＣＨ 2 Ｏ〕 n Ｈ…（１）
においてＲ1は炭素数１０〜１８の直鎖及び／又は分岐アルキル基、ｍは１〜１０の整数、ｎは１〜１０の整数で表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルを含む石灰泥の脱水助剤、
一般式（１）においてＲ 1 は炭素数１２〜１６の直鎖及び／又は分岐アルキル基、ｍは７〜９の整数、ｎは１〜４の整数で表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルを含む石灰泥の脱水助剤、及び、
一般式（１）においてＲ1は炭素数１０〜１８の直鎖及び／又は分岐アルキル基、ｍは１〜３の整数、ｎは６〜９の整数で表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルを含む石灰泥の脱水助剤、
のいずれかを、スラッジフィルター送り配管中のポンプサクションに添加する工程を含む、請求項２又は３に記載の石灰泥の脱水方法。 - 紙及び／又はパルプ製造における苛性化工程において生成する石灰泥を脱水する方法であって、
下記一般式（１）
Ｒ 1 Ｏ〔ＣＨ 2 ＣＨ（ＣＨ 3 ）Ｏ〕 m 〔ＣＨ 2 ＣＨ 2 Ｏ〕 n Ｈ…（１）
においてＲ1は炭素数１０〜１８の直鎖及び／又は分岐アルキル基、ｍは１〜１０の整数、ｎは１〜１０の整数で表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルを含む石灰泥の脱水助剤、
一般式（１）においてＲ 1 は炭素数１２〜１６の直鎖及び／又は分岐アルキル基、ｍは７〜９の整数、ｎは１〜４の整数で表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルを含む石灰泥の脱水助剤、及び、
一般式（１）においてＲ1は炭素数１０〜１８の直鎖及び／又は分岐アルキル基、ｍは１〜３の整数、ｎは６〜９の整数で表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルを含む石灰泥の脱水助剤、
のいずれかを、スラッジフィルターのシャワー水中に添加する工程を含む、請求項２又は３に記載の石灰泥の脱水方法。 - 紙及び／又はパルプ製造における苛性化工程が、クラフトパルプ製造における苛性化工程である、請求項２〜５のいずれか一項に記載の石灰泥の脱水方法。
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