JP7130550B2 - 重金属含有排ガスの処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、重金属含有排ガスの処理方法に関する。
燃焼により生じる燃焼排ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯまたはＮＯ２、以降ＮＯｘと称する。）を分解する際に触媒を使用しない無触媒脱硝法が知られている。無触媒脱硝法とは、燃焼排ガスに対して還元剤（例えばアンモニア水や尿素水）を添加する（更に具体的には吹き込む）ことにより、窒素酸化物を還元して分解し、脱硝するという方法である（例えば特許文献１～３）。
前記無触媒脱硝法に際し、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｆｅといった重金属またはその化合物（特にＣｕを例示、Ｃｕ単体もその化合物もまとめて“Ｃｕを含有”と称する。）が、燃焼排ガス中における粉塵および煙の少なくともいずれかとして共存していると、燃焼排ガスに対する脱硝率すなわちＮＯｘ除去率が著しく低下することを、本発明者らは知見した。以降、粉塵のことをダストとも称し、煙のことをヒュームとも称する。両者における固形分のことを単に“固形分”と称する。
本発明の目的は、銅を含有する重金属含有排ガスに対して脱硝処理を効果的に行うことにある。
本発明の第１の態様は、
重金属含有原料を燃焼することにより生じる重金属含有排ガスであって窒素酸化物を含有し且つ前記重金属含有排ガス中の銅の濃度が０．０７ｇ／ｍ３以上である重金属含有排ガスに対し、還元剤により脱硝処理を行う重金属含有排ガスの処理方法であって、
前記重金属含有原料を燃焼させる燃焼工程と、
３００～７００℃の前記重金属含有排ガスに対し、前記還元剤としてアルコールを添加する脱硝工程と、
を有する、重金属含有排ガスの処理方法である。
重金属含有原料を燃焼することにより生じる重金属含有排ガスであって窒素酸化物を含有し且つ前記重金属含有排ガス中の銅の濃度が０．０７ｇ／ｍ３以上である重金属含有排ガスに対し、還元剤により脱硝処理を行う重金属含有排ガスの処理方法であって、
前記重金属含有原料を燃焼させる燃焼工程と、
３００～７００℃の前記重金属含有排ガスに対し、前記還元剤としてアルコールを添加する脱硝工程と、
を有する、重金属含有排ガスの処理方法である。
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の発明において、
７００～１０００℃の前記重金属含有排ガスに対し、前記還元剤として液体アンモニア、アンモニア水および尿素水の少なくともいずれかを添加する第１脱硝工程と、
前記第１脱硝工程後、３００～７００℃の前記重金属含有排ガスに対し、前記アルコールを添加する第２脱硝工程と、
を有する。
７００～１０００℃の前記重金属含有排ガスに対し、前記還元剤として液体アンモニア、アンモニア水および尿素水の少なくともいずれかを添加する第１脱硝工程と、
前記第１脱硝工程後、３００～７００℃の前記重金属含有排ガスに対し、前記アルコールを添加する第２脱硝工程と、
を有する。
本発明の第３の態様は、第２の態様に記載の発明において、
前記重金属含有排ガスの処理方法は、前記重金属含有原料を燃焼するための炉と、前記炉と連通する煙道とを備えた装置により行い、
前記煙道は、前記炉と連通して上方に向けて延在する第１煙道部と、前記第１煙道部と連通して下方に向けて延在する第２煙道部とを備え、
前記第１脱硝工程は前記第１煙道部内にて行い、前記第２脱硝工程は前記第２煙道部内にて行う。
前記重金属含有排ガスの処理方法は、前記重金属含有原料を燃焼するための炉と、前記炉と連通する煙道とを備えた装置により行い、
前記煙道は、前記炉と連通して上方に向けて延在する第１煙道部と、前記第１煙道部と連通して下方に向けて延在する第２煙道部とを備え、
前記第１脱硝工程は前記第１煙道部内にて行い、前記第２脱硝工程は前記第２煙道部内にて行う。
本発明の第４の態様は、第１～第３のいずれかの態様に記載の発明において、 前記アルコールは、メタノール、エタノール、プロパノール、またはそれらの誘導体であるアルデヒドもしくはカルボン酸の少なくともいずれかである。
本発明の第５の態様は、第１～第４のいずれかの態様に記載の発明において、
前記重金属含有排ガス中の銅の濃度が３．０ｇ／ｍ３以上である。
前記重金属含有排ガス中の銅の濃度が３．０ｇ／ｍ３以上である。
本発明の第６の態様は、第１～第５のいずれかの態様に記載の発明において、
前記重金属含有原料は廃電子機器を含み、
前記燃焼工程は金属製錬炉にて行われる。
前記重金属含有原料は廃電子機器を含み、
前記燃焼工程は金属製錬炉にて行われる。
本発明によれば、銅を含有する重金属含有排ガスに対して脱硝処理を効果的に行うことが可能となる。
以下、本実施形態について説明する。本明細書における「～」は所定の数値以上かつ所定の数値以下を指す。また、天地の天の方向を上方、天地の地の方向を下方とする。
本実施形態に係る重金属含有排ガスの処理方法は、重金属含有原料を燃焼することにより生じる重金属含有排ガスであって窒素酸化物を含有し且つ重金属含有排ガスにおける銅の濃度が０．０７ｇ／ｍ３以上である重金属含有排ガスに対し、還元剤により脱硝処理を行うものである。そのうえで少なくとも以下の工程を有する。
・前記重金属含有原料を燃焼させる燃焼工程
・３００～７００℃（好ましくは４００～６００℃）の前記重金属含有排ガスに対し、前記還元剤としてアルコールを添加する脱硝工程
・前記重金属含有原料を燃焼させる燃焼工程
・３００～７００℃（好ましくは４００～６００℃）の前記重金属含有排ガスに対し、前記還元剤としてアルコールを添加する脱硝工程
前記各工程を行えるのならば、本実施形態に係る重金属含有排ガスの処理方法を行う装置には特に限定は無い。例えば金属製錬炉または金属や化学プラントの加熱炉等を用いてもよい。
また、前記装置の用途に応じて重金属含有原料の種類も変わるが、重金属含有原料の種類には特に限定は無い。例えば、重金属含有原料として、既に廃棄された電子機器を採用してもよい。電子機器には、通常、重金属が使用された電子部品が搭載された配線基板が備わっている。本実施形態の一例では、金属製錬炉にて廃電子機器を燃焼させて熔融金属（後に回収）とし、それと共に重金属含有排ガスが発生する。ただその場合、燃焼ではなく溶錬と称することが多い。本実施形態における燃焼工程には、非鉄製錬の溶錬工程における、１０００℃以上における原料の酸化加熱処理も含む。
本明細書における重金属とは、鉄以上の比重を有する金属のことを指し、例えば、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｆｅが挙げられる。本明細書における重金属含有原料とは、重金属単体またはその化合物（本実施形態においては銅（Ｃｕ）含有の場合を例示）を含有する原料のことを指す。また、重金属含有排ガスも、重金属単体またはその化合物を（例えばダストやヒューム中の微粒子すなわち固形分として）含有する原料のことを指す。
本実施形態においては、重金属含有原料は廃電子機器を含むものを採用し、且つ、前記燃焼工程は金属製錬炉にて行い、前記脱硝工程は金属製錬炉と連通するボイラーにて行う場合を例示する。
図１は、本実施形態に係る重金属含有排ガスの処理方法を行う装置１の概略図である。
前記装置１には、重金属含有原料を燃焼するための炉２と、炉２と連通するボイラー３とが備わっている。
前記炉２には、重金属含有原料を炉２内に投入するための原料投入口２１と、燃焼のための酸素、空気、燃料等を炉２内に添加するためのガス等添加口２２とが備わっている。
また、前記ボイラー３は、炉２と連通して上方に向けて延在する第１ボイラー部３１と、第１ボイラー部３１と連通して下方に向けて延在する第２ボイラー部３２とを備える。ボイラー３により、重金属含有排ガスの熱を回収する。
なお、前記ボイラー３のようにボイラーとしての機能を備えたものではなく、それ以外の機能を備えた煙道または単なる煙道としても構わないが、重金属含有排ガスの熱を回収してそれを他工程に利用することが効率的である。ただ、前記第１ボイラー部３１は第１煙道部としてボイラーの機能を備えさせつつ、前記第２ボイラー部３２の代わりに、ダクトまたはダストチャンバー部を設け、第２煙道部としても構わない。つまり、前記ボイラー３の一部を、ボイラーとしての機能以外の機能を備えた煙道としてもよい。本明細書においてはボイラー、ダクト、ダストチャンバー部等を含めて「煙道」と称する。本実施形態においては前記ボイラー３を例示する。
重金属含有原料を燃焼することにより生じた重金属含有排ガスは、前記炉２と連通する第１ボイラー部３１を下方から上方に向けて進む（図１中の白抜き矢印）。第１ボイラー部３１の長尺方向の途中に、第１還元剤噴霧機構４を設ける。また、第１ボイラー部３１の長尺方向の端すなわち天板近傍に、重金属含有排ガスの温度を調整するための水噴霧機構（不図示）を設けてもよい。
そして、第１ボイラー部３１を通過した重金属含有排ガスは、第１ボイラー部３１と連通する第２ボイラー部３２を上方から下方に向けて進む（図１中の白抜き矢印）。第２ボイラー部３２の長尺方向の途中に、第２還元剤噴霧機構５を設ける。
第１還元剤噴霧機構４は、第１還元剤貯留部４１と、第１還元剤を移送する第１ポンプ４２と、雰囲気を取り込む第１エアー取込部４３と、第１ボイラー部３１の内部を通過する重金属含有排ガスに第１還元剤を吹き付ける第１ノズル４４と、を備える。第１ノズル４４は単数でもよいし複数でもよい。なお、図１中では、第１ボイラー部３１の長尺方向に沿って複数設けているが、それと共にまたはそれに代えて、第１ボイラー部３１の内周に沿って第１ノズル４４を複数設けてもよい。
第２還元剤噴霧機構５は、第２還元剤貯留部５１と、第２還元剤を移送する第２ポンプ５２と、雰囲気を取り込む第２エアー取込部５３と、第１ボイラー部３１を通過した後に第２ボイラー部３２の内部を通過する重金属含有排ガスに第２還元剤を吹き付ける第２ノズル５４と、を備える。第２ノズル５４は単数でもよいし複数でもよい。なお、図１中では、第２ボイラー部３２の長尺方向に沿って複数設けているが、それと共にまたはそれに代えて、第２ボイラー部３２の内周に沿って第２ノズル５４を複数設けてもよい。
なお、本実施形態のボイラー３は、炉２と連通して上方に向けて延在する第１ボイラー部３１と、第１ボイラー部３１と連通して下方に向けて延在する第２ボイラー部３２とを備える場合を例示したが、そうでなくともよい。
例えば、炉２と連通して水平方向（例えば図１の右方）に向けて延在する第１ボイラー部と、逆の水平方向（例えば図１の左方）に向けて延在する第２ボイラー部を備えてもよい。
また、ボイラーを、炉２と連通して下方に向けて延在した後に上方に向けて延在させてもよい。
例えば、炉２と連通して水平方向（例えば図１の右方）に向けて延在する第１ボイラー部と、逆の水平方向（例えば図１の左方）に向けて延在する第２ボイラー部を備えてもよい。
また、ボイラーを、炉２と連通して下方に向けて延在した後に上方に向けて延在させてもよい。
第１ボイラー部３１を通過した重金属含有排ガスは、第２ボイラー部３２に沿って下方へとＵターンする。このＵターンをスムーズに行うべく、第１ボイラー部３１から第２ボイラー部３２へとに移行する部分には、内径が徐々に大きくなるテーパー３３を設ける。
第２ボイラー部３２から先は、公知の排ガス処理機構を設け、公知の排ガス処理に係る工程を行っても構わない。最終的には煙突（不図示）から外界に排ガスが排出される。
以下、燃焼工程および脱硝工程について詳述する。
燃焼工程においては重金属含有原料を燃焼する。燃焼工程を行うことにより重金属含有排ガスが生じ、第１ボイラー部３１内を上昇し、その後、第２ボイラー部３２内を下降する。重金属含有排ガス温度は、第２ボイラー部３２の側壁に設けられた温度計にて計測する。この計測結果を基に、第２ボイラー部３２の長尺方向（上下方向）に沿って設けた複数のノズル５４のうち、重金属含有排ガスが、無触媒脱硝法において最適な温度域である３００～７００℃となっている部分のノズルを稼働させる。これにより、重金属含有排ガスに対して還元剤であるアルコールを添加する脱硝工程を行う。
脱硝工程においては、無触媒にて還元剤であるアルコールにより脱硝処理を行う。この「無触媒」とは、脱硝の際に（更に具体的に言うとアルコールが重金属含有排ガスと接触してＮＯｘが分解する際に）別途触媒は存在させないことを指す。言い方を変えると、アルコールが重金属含有排ガスと接触するタイミングの前後において、脱硝以外の用途として触媒含有フィルター等を第１ボイラー部３１および第２ボイラー部３２の少なくともいずれかに設けることは妨げない。
脱硝工程の一具体例としては、第１脱硝工程と第２脱硝工程を設けることが挙げられる。
第１脱硝工程としては、７００～１０００℃の温度域の重金属含有排ガスに対する、第１還元剤噴霧機構４におけるノズル４４による第１還元剤の吹き付けが挙げられる（図１中の第１ボイラー部３１内の黒矢印）。
先に述べた脱硝工程（後掲の第２脱硝工程に該当）と同様に、第１脱硝工程においても、重金属含有排ガス温度は、第１ボイラー部３１の側壁に設けられた温度計にて計測する。この計測結果を基に、第１ボイラー部３１の長尺方向（上下方向）に沿って設けた複数のノズル４４のうち、重金属含有排ガスが、無触媒脱硝法において最適な温度域である７００～１０００℃となっている部分のノズルを稼働させる。これにより、重金属含有排ガスに対して第１還元剤を添加する第１脱硝工程を行う。
第１還元剤の種類には特に限定は無いが、液体アンモニア、アンモニア水および尿素水の少なくともいずれか（特に尿素水）が挙げられる。これらの化合物は、７００～１０００℃の温度域の重金属含有排ガスに対して脱硝効果が高い。
第２脱硝工程としては、本実施形態の大きな特徴の一つであるところの、３００～７００℃（好ましくは４００～６００℃）の温度域の重金属含有排ガスに対する、第２還元剤噴霧機構５におけるノズル５４による第２還元剤の吹き付けが挙げられる（図１中の第２ボイラー部３２内の黒矢印）。
第２還元剤は、本実施形態においてはアルコールとする。このアルコールの種類には特に限定は無いが、メタノール、エタノール、プロパノール、またはそれらの誘導体であるアルデヒドもしくはカルボン酸の少なくともいずれかが挙げられる。これらの化合物は、３００～７００℃（好ましくは４００～６００℃）の温度域の重金属含有排ガスに対して脱硝効果が高い。
なお、本実施形態のボイラー３を採用することにより、以下の有利な効果がある。すなわち、炉２から生じたばかりであって第１ボイラー部３１を通過する温度の高い重金属含有排ガスは、前記第１還元剤（例えば尿素水）による脱硝にとって最適な温度すなわち７００～１０００℃となりやすい。
しかも、第１ボイラー部３１を通過した重金属含有排ガスは、炉２から離れるため、第２ボイラー部３２にて幾ばくか冷却され、前記第２還元剤であるアルコールによる脱硝にとって最適な温度すなわち３００～７００℃（好ましくは４００～６００℃）となりやすい。
以上の通り、本実施形態のボイラー３を採用することにより、各還元剤における最適な温度の重金属含有排ガスに対し、２段階にわたり脱硝処理を行うことが可能となる。
もちろん、第１還元剤噴霧機構４のノズル４４を第２ボイラー部３２に取り付けたり、逆に、第２還元剤噴霧機構５のノズル５４を第１ボイラー部３１に取り付けたり、両噴霧機構を一方のボイラー部にまとめて取り付けることも可能ではあるが、前記理由により、図１にて図示する本実施形態の態様が好ましい。また、前記第２還元剤噴霧機構５のみすなわち前記第２脱硝工程のみを設けても構わないが、２段階にわたり脱硝処理を行う方が脱硝率向上という点では好ましい。
しかも、第１ボイラー部３１を通過した重金属含有排ガスは、炉２から離れるため、第２ボイラー部３２にて幾ばくか冷却され、前記第２還元剤であるアルコールによる脱硝にとって最適な温度すなわち３００～７００℃（好ましくは４００～６００℃）となりやすい。
以上の通り、本実施形態のボイラー３を採用することにより、各還元剤における最適な温度の重金属含有排ガスに対し、２段階にわたり脱硝処理を行うことが可能となる。
もちろん、第１還元剤噴霧機構４のノズル４４を第２ボイラー部３２に取り付けたり、逆に、第２還元剤噴霧機構５のノズル５４を第１ボイラー部３１に取り付けたり、両噴霧機構を一方のボイラー部にまとめて取り付けることも可能ではあるが、前記理由により、図１にて図示する本実施形態の態様が好ましい。また、前記第２還元剤噴霧機構５のみすなわち前記第２脱硝工程のみを設けても構わないが、２段階にわたり脱硝処理を行う方が脱硝率向上という点では好ましい。
本実施形態での例示すなわち重金属含有原料は廃電子機器を含み且つ前記燃焼工程は金属製錬炉で行う場合、重金属含有排ガスにおけるＮＯｘ濃度は５０～４００ｐｐｍである。そして、各還元剤の添加量は、ＮＯｘの１．０倍モル以上としてもよい。いずれにせよ、本実施形態の手法ならば、該手法を適用しない場合に比べ、重金属含有排ガスに対してであっても有効に各脱硝工程を行える。
また、後述の実施例の項目にて示すように、前記燃焼工程にて生じた前記重金属含有排ガスにおける銅の濃度が０．０７ｇ／ｍ３以上（特に３．０ｇ／ｍ３以上）である場合、本実施形態がもたらす効果すなわち重金属含有排ガスに対する無触媒での脱硝処理を顕著に効果的に行える。なお、重金属含有排ガスにおける銅の濃度（ｇ／ｍ３）の求め方としては、例えば、燃焼工程開始から終了まで（または一定時間内）の全ガス量と、燃焼工程開始から終了まで（または一定時間内）において外界に排ガスを排出する煙突（不図示）に至る途中に設けられたバグフィルター（不図示）にて捕集された固形分中の銅の重量と、から銅の濃度（ｇ／ｍ３）を得ることが挙げられる。
また、重金属含有排ガス中の固形分における銅品位（重量％、以降同様）が高いほど脱硝率が低下する。つまり、前記燃焼工程にて生じた前記重金属含有排ガス中の銅品位が０．１％以上（特に４％以上）である場合、本実施形態がもたらす効果すなわち重金属含有排ガスに対する無触媒での脱硝処理を顕著に効果的に行うことが可能となる。
なお、重金属含有排ガス中の銅品位は、例えばＩＣＰ（誘導結合プラズマ）発光分光分析装置にて求めればよい。
以上の各工程により、銅を含有する重金属含有排ガスに対して脱硝処理を効果的に行うことが可能となる。
本発明の技術的範囲は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。
例えば、前記燃焼工程において、重金属含有原料とは別の炭化水素をガス等添加口２２から添加しつつ前記重金属含有原料を燃焼させてもよい。つまり、該炭化水素は、重金属含有原料の燃焼の際に、重金属含有原料とは別に添加される。前記炭化水素の種類には特に限定は無いが、ＬＮＧ、重油、メタンおよびプロパンの少なくともいずれか（特にＬＮＧ）が挙げられる。この炭化水素は燃料を兼ねてもよい。なお、本明細書におけるＬＮＧとは、メタン（ＣＨ４）を最も多く（主成分として）含有しつつ、エタン（Ｃ２Ｈ５）、プロパン（Ｃ３Ｈ７）、ｎ－ブタン（ｎ－Ｃ４Ｈ１０）、イソブタン（ｉ－Ｃ４Ｈ１０）、２－メチルブタン（ｉ－Ｃ５Ｈ１２）などのその他飽和炭化水素成分も含有する液化天然ガスのことを指す。また、ＬＮＧのことを、メタンを主成分とする炭化水素ガスと呼んでも差し支えない。
次に実施例を示し、本発明について具体的に説明する。本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下に記載のない内容は、前記本実施形態で述べた内容と同様とする。
＜実施例１～７、比較例１～２＞
各実施例および各比較例は、実際の炉２ではなく、炉２内およびボイラー３内を模した装置にて試験を行った。
図２は、各実施例および各比較例の試験装置の概略図である。
図２に示すように、まず、石英管内に、実際の重金属含有排ガスに含有される固形物（ダスト）を配置した。該ダストの組成を以下に示す。以下の結果は、ＩＣＰ発光分光分析装置（型番ＳＰＳ５１００、ＳＩＩナノテクノロジー株式会社社製、以降同様）による測定を行った結果であり、単位は重量％である。
各実施例および各比較例は、実際の炉２ではなく、炉２内およびボイラー３内を模した装置にて試験を行った。
図２は、各実施例および各比較例の試験装置の概略図である。
図２に示すように、まず、石英管内に、実際の重金属含有排ガスに含有される固形物（ダスト）を配置した。該ダストの組成を以下に示す。以下の結果は、ＩＣＰ発光分光分析装置（型番ＳＰＳ５１００、ＳＩＩナノテクノロジー株式会社社製、以降同様）による測定を行った結果であり、単位は重量％である。
その際、セラミックハニカムをくり抜いて耐熱綿を敷いた容器内に該ダストを充填し、この容器ごと石英管内に収めた。この石英管内に、Ｎ２－ＮＯの混合ガスと酸素ガスとを流入させ、試験用ガスとした。つまり今回の試験では、石英管を部分的に覆うシリコニットヒーターの稼働により高温となった試験用ガス中に配置されたダストが、後述の第２還元剤により脱硝されるかどうかを試験した。なお、セラミックハニカムを使用した理由は、この試験用ガスに対するダストの接触面積を大きくするためである。
試験用ガス流量は一律に２．２Ｌ／ｍｉｎとした。この流量の試験用ガスに対してダストの量を十分とすべく、ダストの量は５．０ｇとした。ガス流量、ダストの量、Ｃｕ品位から、重金属含有排ガスにおける銅の濃度（ｇ／ｍ３）を求めた。その結果、重金属含有排ガスにおける銅の濃度は４２ｇ／ｍ３であった。
そして、各実施例および各比較例においては、シリコニットヒーターを稼働させた後、還元剤の流動性を高めて十分にダストに還元剤が届くようにすべく還元剤を水で希釈した脱硝用水溶液を、チューブポンプを用い、ムライト管を介して石英管内に送り込み、脱硝を行った。
なお、各実施例においては、本実施形態で言うところの第２還元剤である各種アルコールの希釈液を使用し、試験用ガスの温度を本実施形態にて規定した３００～７００℃の範囲内とした。
その一方、各比較例においては、本実施形態で言うところの第１還元剤である尿素水を使用し、試験用ガスの温度を３００～７００℃から外れた範囲とした。
そして、各種アルコールおよび尿素水の添加量は、試験用ガス内のＮＯｘの１．０倍モル以上とした。
脱硝率の算出に関しては、反応管からの流出ガスに対し、赤外線式ガス分析計（ホダカ株式会社製ＨＴ－２３００）を用いてＮＯｘ濃度を連続測定し、還元剤添加前と添加後の窒素酸化物の濃度差から脱硝率を算出した。ＮＯｘの測定方式には非分散型赤外吸収法を採用した。また、酸素についても連続測定し、その測定方式には磁気風式を採用した。なお、本来ならば、ＮＯｘ濃度は酸素濃度への依存性があるため、ＮＯｘ濃度を酸素濃度にて除したうえでＮＯｘ濃度の減少度合いを百分率にて示すべきところであるが、今回の試験はラボスケールであることから前記ガス分析計の値をそのまま採用した。
その一方、各比較例においては、本実施形態で言うところの第１還元剤である尿素水を使用し、試験用ガスの温度を３００～７００℃から外れた範囲とした。
そして、各種アルコールおよび尿素水の添加量は、試験用ガス内のＮＯｘの１．０倍モル以上とした。
脱硝率の算出に関しては、反応管からの流出ガスに対し、赤外線式ガス分析計（ホダカ株式会社製ＨＴ－２３００）を用いてＮＯｘ濃度を連続測定し、還元剤添加前と添加後の窒素酸化物の濃度差から脱硝率を算出した。ＮＯｘの測定方式には非分散型赤外吸収法を採用した。また、酸素についても連続測定し、その測定方式には磁気風式を採用した。なお、本来ならば、ＮＯｘ濃度は酸素濃度への依存性があるため、ＮＯｘ濃度を酸素濃度にて除したうえでＮＯｘ濃度の減少度合いを百分率にて示すべきところであるが、今回の試験はラボスケールであることから前記ガス分析計の値をそのまま採用した。
実施例１では、試験用ガスの一酸化窒素濃度を９１９ｐｐｍ、酸素濃度（重量％、以降同様）を４．５％、試験用ガス温度を４０３℃、還元剤として２-プロパノールを水で５倍希釈したものを使用し、還元剤の供給量は９ｍｌ/ｈとした。脱硝率は３２．２％だった。
実施例２では、試験用ガスの一酸化窒素濃度を８３７ｐｐｍ、酸素濃度を４．７％、試験用ガス温度を５０３℃、還元剤として２-プロパノールを水で５倍希釈したものを使用し、還元剤の供給量は９ｍｌ/ｈとした。脱硝率は２５．４％だった。
実施例３では、試験用ガスの一酸化窒素濃度を８３１ｐｐｍ、酸素濃度を４．９％、試験用ガス温度を５９９℃、還元剤として２-プロパノールを水で５倍希釈したものを使用し、還元剤の供給量は９ｍｌ/ｈとした。脱硝率は１２．９％だった。
実施例４では、試験用ガスの一酸化窒素濃度を９１２ｐｐｍ、酸素濃度を４．７％、試験用ガス温度を５００℃、還元剤として２-プロパノールを水で１０倍希釈したものを使用し、還元剤の供給量は９ｍｌ/ｈとした。脱硝率は１０．５％だった。
実施例５では、試験用ガスの一酸化窒素濃度を９２２ｐｐｍ、酸素濃度を４．６％、試験用ガス温度を４８８℃、還元剤として２-プロパノールを水で１０倍希釈したものを使用し、還元剤の供給量は１８ｍｌ/ｈとした。脱硝率は２５．０％だった。
実施例６では、試験用ガスの一酸化窒素濃度を９５２ｐｐｍ、酸素濃度を４．４％、試験用ガス温度を５００℃、還元剤として２-プロパノールを水で２０倍希釈したものを使用し、還元剤の供給量は３６ｍｌ/ｈとした。脱硝率は１８．７％だった。
実施例７では、試験用ガスの一酸化窒素濃度を９１８ｐｐｍ、酸素濃度を５．０％、試験用ガス温度を５００℃、還元剤としてエタノールを２０倍希釈したものを使用し、還元剤の供給量は５ｍｌ/ｈとした。脱硝率は３１．５％だった。
実施例２では、試験用ガスの一酸化窒素濃度を８３７ｐｐｍ、酸素濃度を４．７％、試験用ガス温度を５０３℃、還元剤として２-プロパノールを水で５倍希釈したものを使用し、還元剤の供給量は９ｍｌ/ｈとした。脱硝率は２５．４％だった。
実施例３では、試験用ガスの一酸化窒素濃度を８３１ｐｐｍ、酸素濃度を４．９％、試験用ガス温度を５９９℃、還元剤として２-プロパノールを水で５倍希釈したものを使用し、還元剤の供給量は９ｍｌ/ｈとした。脱硝率は１２．９％だった。
実施例４では、試験用ガスの一酸化窒素濃度を９１２ｐｐｍ、酸素濃度を４．７％、試験用ガス温度を５００℃、還元剤として２-プロパノールを水で１０倍希釈したものを使用し、還元剤の供給量は９ｍｌ/ｈとした。脱硝率は１０．５％だった。
実施例５では、試験用ガスの一酸化窒素濃度を９２２ｐｐｍ、酸素濃度を４．６％、試験用ガス温度を４８８℃、還元剤として２-プロパノールを水で１０倍希釈したものを使用し、還元剤の供給量は１８ｍｌ/ｈとした。脱硝率は２５．０％だった。
実施例６では、試験用ガスの一酸化窒素濃度を９５２ｐｐｍ、酸素濃度を４．４％、試験用ガス温度を５００℃、還元剤として２-プロパノールを水で２０倍希釈したものを使用し、還元剤の供給量は３６ｍｌ/ｈとした。脱硝率は１８．７％だった。
実施例７では、試験用ガスの一酸化窒素濃度を９１８ｐｐｍ、酸素濃度を５．０％、試験用ガス温度を５００℃、還元剤としてエタノールを２０倍希釈したものを使用し、還元剤の供給量は５ｍｌ/ｈとした。脱硝率は３１．５％だった。
比較例１では、試験用ガスの一酸化窒素濃度を９１８ｐｐｍ、酸素濃度を５．８％、試験用ガス温度を９００℃、還元剤として尿素水（濃度３０４ｇ／ｌ）を使用し、還元剤の供給量は１５ｍｌ/ｈとした。脱硝率は－４７．７％だった。
比較例２では、試験用ガスの一酸化窒素濃度を９１１ｐｐｍ、酸素濃度を４．１％、試験用ガス温度を９００℃、還元剤として尿素水（濃度３０４ｇ／ｌ）を使用し、還元剤の供給量は３５ｍｌ/ｈとした。脱硝率は－７５．１％だった。
比較例２では、試験用ガスの一酸化窒素濃度を９１１ｐｐｍ、酸素濃度を４．１％、試験用ガス温度を９００℃、還元剤として尿素水（濃度３０４ｇ／ｌ）を使用し、還元剤の供給量は３５ｍｌ/ｈとした。脱硝率は－７５．１％だった。
各実施例および各比較例における試験条件および脱硝率をまとめたものが以下の表２である。
＜結果＞
各実施例では、Ｃｕ品位が高いにもかかわらず、各比較例に比べ、良好な脱硝率を実現できた。
各比較例では、良好な脱硝率を実現できないどころか、尿素水のアンモニアがリークしてしまい脱硝率がマイナスとなった。つまり、比較例１～２では、尿素水を噴霧しても窒素酸化物が除去されず、逆に上昇した。この理由は、尿素中のアンモニアが酸化されて窒素酸化物が生成されたためである。
各実施例では、Ｃｕ品位が高いにもかかわらず、各比較例に比べ、良好な脱硝率を実現できた。
各比較例では、良好な脱硝率を実現できないどころか、尿素水のアンモニアがリークしてしまい脱硝率がマイナスとなった。つまり、比較例１～２では、尿素水を噴霧しても窒素酸化物が除去されず、逆に上昇した。この理由は、尿素中のアンモニアが酸化されて窒素酸化物が生成されたためである。
１…装置
２…炉
２１…原料投入口
２２…ガス等添加口
３…ボイラー
３１…第１ボイラー部
３２…第２ボイラー部
３３…テーパー
４…第１還元剤噴霧機構
４１…第１還元剤貯留部
４２…第１ポンプ
４３…第１エアー取込部
４４…第１ノズル
５…第２還元剤噴霧機構
５１…第２還元剤貯留部
５２…第２ポンプ
５３…第２エアー取込部
５４…第２ノズル
２…炉
２１…原料投入口
２２…ガス等添加口
３…ボイラー
３１…第１ボイラー部
３２…第２ボイラー部
３３…テーパー
４…第１還元剤噴霧機構
４１…第１還元剤貯留部
４２…第１ポンプ
４３…第１エアー取込部
４４…第１ノズル
５…第２還元剤噴霧機構
５１…第２還元剤貯留部
５２…第２ポンプ
５３…第２エアー取込部
５４…第２ノズル
Claims (6)
- 重金属含有原料を燃焼することにより生じる重金属含有排ガスであって窒素酸化物を含有し且つ前記重金属含有排ガス中の銅の重量が０．０７ｇ／ｍ３以上である重金属含有排ガスに対し、還元剤により脱硝処理を行う重金属含有排ガスの処理方法であって、
前記重金属含有原料を燃焼させる燃焼工程と、
３００～７００℃の前記重金属含有排ガスに対し、前記還元剤としてアルコールを添加する脱硝工程と、
を有する、重金属含有排ガスの処理方法。 - ７００～１０００℃の前記重金属含有排ガスに対し、前記還元剤として液体アンモニア、アンモニア水および尿素水の少なくともいずれかを添加する第１脱硝工程と、
前記第１脱硝工程後、３００～７００℃の前記重金属含有排ガスに対し、前記アルコールを添加する第２脱硝工程と、
を有する、請求項１に記載の重金属含有排ガスの処理方法。 - 前記重金属含有排ガスの処理方法は、前記重金属含有原料を燃焼するための炉と、前記炉と連通する煙道とを備えた装置により行い、
前記煙道は、前記炉と連通して上方に向けて延在する第１煙道部と、前記第１煙道部と連通して下方に向けて延在する第２煙道部とを備え、
前記第１脱硝工程は前記第１煙道部内にて行い、前記第２脱硝工程は前記第２煙道部内にて行う、請求項２に記載の重金属含有排ガスの処理方法。 - 前記アルコールは、メタノール、エタノール、プロパノール、またはそれらの誘導体であるアルデヒドもしくはカルボン酸の少なくともいずれかである、請求項１～３のいずれかに記載の重金属含有排ガスの処理方法。
- 前記重金属含有排ガス中の銅の濃度が３．０ｇ／ｍ３以上である、請求項１～４のいずれかに記載の重金属含有排ガスの処理方法。
- 前記重金属含有原料は廃電子機器を含み、
前記燃焼工程は金属製錬炉にて行われる、請求項１～５のいずれかに記載の重金属含有排ガスの処理方法。
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