JPH04227096A - 鉱油だきの発電所の静電フィルターからの微粒状物の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、微粒状材料の処理方法
、より詳細には、鉱油だきの発電所の静電フィルターか
ら出て来る微粒子の処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような発電所はヒュームを消散でき
るような静電フィルターから一般になる装置を備えてい
る。本出願において考えている微粒子は、一般に「ライ
ト・アッシュ（ｌｉｇｈｔ　ａｓｈｅｓ）」を呼ばれて
おり、かつ、それは炭素、更には、例えば、以下のよう
な金属からなるものである。すなわち：Ａｌ，Ｃａ，Ｂ
ａ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｋ，Ｎａ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｎｉ，
Ｔｉ，Ｖ，Ｚｎである。これらは、酸化物、更には塩と
して含まれている。これらの「灰」の水性分散液は一般
に酸性であり、酸性となっているのは主として硫黄化合
物による。鉱油だきの発電所から出て来る灰は、以下の
特性を有する。すなわち、炭素は約６０−７５重量％含
まれ；溶出可能な塩は約１０−４０重量％であり、水性
懸濁液は約１０％であり、且つｐＨ≦１である。

【０００３】主要部分を構成するような金属酸化物は、
以下のような範囲で含む。

【０００４】

【０００５】実際には、これらの灰はなにも処理するこ
となく投棄して廃棄処理されている。これは、独特な酸
性のため及び灰の中に含まれている塩のための両方のた
めに生態学上から実質的な問題をもたらす場合があり、
また、現在の法律による許容量を実質的に超える量の毒
性イオンを含むような溶出物を形成しやすい。更に、こ
れらの灰の投棄による廃棄は、灰の中に含まれている炭
素及び他の金属の無益な損失をもたらし、リサイクルの
可能性は全くない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上で
言及したような灰の中に含まれている毒性元素を非毒性
とすることが可能な方法を提供し、そして更に、灰の中
に含まれている炭素及び他の金属の回収を可能とするよ
うな方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】これらの目的は、以下の
段階からなる方法によって達成できる。すなわち：ａ）
まず、溶出可能な塩の溶解のために粒子と水を混合する
。

【０００８】ｂ）続いて、第一段階で形成した通常スラ
リーと呼ばれる吸入排出可能なマッドを濾過して塩溶液
から炭素を続いて分離する。

【０００９】ｃ）この段階で、重金属イオンをマグネシ
ウムの炭化物又は酸化物若しくは水酸化物溶液に入れ、
そしてその後に、強塩基（ナトリウム及び／又はカリウ
ム水酸化物）を入れることによって処理する。

【００１０】ｄ）沈殿物をその後に凝集させ、そしてそ
れを濾過して溶液から溶液になっていない重イオンのよ
り大きい部分を分離する。

【００１１】ｅ）溶液に強塩基を入れる。

【００１２】ｆ）最後に、溶液を凝集しそしてその後濾
過又はデカントできるようにする。

【００１３】この方法は、灰から炭素及び金属を回収す
ることを可能とする。更に、洗浄水を使うことによって
、全体として法律の規定に従うような設備（発電所）に
できる。

【００１４】請求項に記載されている本発明は、方法の
各段階に適用させるときに、その方法が特に効果的とな
るような特別な作業条件をカバーしている。

【００１５】これらの作業条件は、本方法の第１段階に
おいて調節しなければならない溶液のｐＨ値に適用され
る。値は１．５−２．２の間が好ましい。更に、重金属
イオンを廃棄するような段階では、５．５−６．５のｐ
Ｈまでのマグネシウム炭化物及び／又はマグネシウム酸
化物及び／又はマグネシウム水酸化物を使用することが
好ましく、そしてその後に、続いて９−９．２のｐＨま
での水酸化ナトリウム及び／又は水酸化カリウムを使用
するのが好ましい。

【００１６】本発明のこれらの及び他の特性は、添付し
た図面を引用して非制限的な実施例として特別な実施態
様を引用しながらより詳細に以下に記載する。

【００１７】図１は、本発明の方法を実施することが可
能な設備の概略図である。

【００１８】予め、灰の中の重金属の含有量が、発電所
において使用する鉱油の種類によって変わることに注意
を向けることは必要である。実際に、かなりの頻度で、
鉱油の市場における入手の容易性及び費用に応じて、１
種の鉱油を使用するのみならず種々の油の混合物をも使
用する。

【００１９】一般に、溶出液に含まれる全体的なラジカ
ルＳＯ４２−を考慮する場合には、その１０−１５％が
遊離酸Ｈ２ＳＯ４として含まれ、同時に残りが金属イオ
ンと共に塩を形成することに注意する。

【００２０】静電フィルターの出口では灰であるような
いくつかの金属酸化物は、赤熱状態まで加熱した後には
、酸溶媒に溶けることが困難となる。事実、前で言及し
たような作業条件の下では、遊離硫酸は金属酸化物、特
に、非常に不溶性の生成物として残留物中に残るように
意図されたようなＦｅ２Ｏ３−ＮｉＯ−Ｖ２Ｏ５の完全
な溶解は達成しない。しかしながら、この形態では、生
態学上の問題をなすことはない。

【００２１】方法の第一段階は、灰を含んだ水の分散液
／溶液を形成することからなる。この段階は、符号１の
指し示す容器の中で実施する。作業を連続的に行うのに
好都合であるようには、２つの容器を使用することが有
利である。

【００２２】灰／水の混合物の処理は、以下の方法で行
うことができる。

【００２３】ａ）室温での混合しながらの溶解ｂ）自然
落下による室温より高い温度での溶解ｃ）還元剤（ＳＯ
２）の存在下における室温での溶解ｄ）錯体化／キレー
ト化剤（ベータジケトン）の存在下における室温より高
い温度における自然落下による溶解実施する試験では、
混合物から抽出され高い濃度で含まれている３種の金属
の以下の分析値を得ることができた。

【００２４】

【００２５】特に抽出することに関心がもたれているよ
うな金属は、灰中に約８％含まれているバナジウムであ
り、ａ）の手段を使用することにより、この金属を６０
％以上抽出するのに成功しており；それ故、処理ａ）は
その単純さのそして更に経済性のために、また他の手段
は実質的に高い割合の抽出を保証しないために、好まし
い。作業上の観点からは、良好な混合を達成する最小な
比は水１．５−３％に対して灰が１部であり、その比は
重量で計算する。

【００２６】混合物が容器の中にある時間は、１−４時
間である。

【００２７】更に、１又はそれ以下のｐＨにおいてはバ
ナジウムは定量的に処理するのが困難なバナジルスルフ
ェート（ＶＯ（ＳＯ４））として溶解する可能性がある
一方で、１．５−２．２のｐＨにおいて作業する場合に
はバナジウムは可溶してＶ２（ＳＯ４）３として溶出物
中に見いだされる。Ｖ２（ＳＯ４）３の塩は、それぞれ
のバナジウム水酸化物（Ｖ（ＯＨ）３）の容易な定量的
分離を可能とする。

【００２８】バナジウム塩に加えて、オルトバナシウム
酸（Ｈ３ＶＯ４）及びメタバナシウム酸（ＨＶＯ３）も
同様に含まれうる。

【００２９】強アルカリの存在下におけるこれらの酸は
、対応する不溶性塩を形成しうる。この事実は本明細書
の後半で詳述されているように特に意義がある。それ故
、スラリーのｐＨは、１．５−２の間の値に調整しなけ
ればならない。最適な値は、１．８±０．１ｐＨである
。事実、あまりにも高い値のｐＨはバナシウムを沈殿さ
せ、他方、あまりにも低い値のｐＨは既述のバナジルス
ルフェートを形成すると考えられる。

【００３０】次の段階は炭素／水の分離を伴う。この段
階は、好ましくは平らな濾過面で真空下において作動す
るフィルターを使用して濾過することにより行う。この
タイプのフィルターを使用して、炭素を含む塊の洗浄は
向流させて実施して洗浄水を再び利用し、このようにし
て使用する水の全体量を少なくし、更に最終的な流出水
の質を常に監視する。

【００３１】図に示すように、残りの炭素はコンベヤー
ベルト３によってシステムから取り除く。

【００３２】溶出は、９５％又はそれ以上の溶出可能な
物を取り除くように実施する。

【００３３】濾過後の残りの炭素は４５−５０％の水分
を含み、残りの酸性度は容器４から出て来るアルカリで
最終的な洗浄の間に中和させる。アルカリは水酸化ナト
リウム（ＮａＯＨ）及び／又は水酸化カリウム（ＫＯＨ
）が好ましい。

【００３４】濾過及び洗浄から得られた溶液はＨ２ＳＯ
４を含むために酸性であり、重金属に加えて他の金属の
硫酸塩を含有する。特に、バナジウムに関しては、硫酸
バナジウム、バナジルスルフェート、オルトバナジウム
酸及びメタバナジウム酸として含まれ得る。溶液を弱塩
基、例えば、水酸化カルシウムで処理したならば、一方
で金属イオンが不溶化するが、同時に、カルシウムスル
フェートジヒドロレートも不溶化し、これは２つの問題
をひき起こす。すなわち：１）特に、ニッケル及びバナ
ジウムのような高価な金属のイオンを抽出する次の困難
性；及び、２）分離しており且つバナジウム及び潜在的
に溶出可能な他の金属を過剰に同様に含有しうる初めの
炭素に重量比で対応すると考えられる硫酸カルシウムの
廃棄処理の２つの問題がある。

【００３５】他方、水酸化ナトリム及び／又は水酸化カ
ルシウムのような強塩基で硫酸イオンを中和した場合に
は、硫酸カルシウムの廃棄処理の問題はなくなるが、水
を潜在的に毒性とするような対応するメタバナデート及
びオルトバナデートを溶液中に残すことになりうる。他
方、バナジウム酸のカルシウム塩及びマグネシウム塩は
水に溶けないことは同様に知られている。

【００３６】本発明によれば、酸化マグネシウム及び／
又は水酸化マグネシウム及び／又は炭酸マグネシウムを
使用して作業する。それは、形成する硫酸マグネシウム
が水に非常に溶けるという特性をもつからである。

【００３７】溶液が塩基性でなければならないことを証
明するためにために多くの試験を実施してきた。これら
の試験、並びに生成物の溶解度及びマグネシウム化合物
の解離定数に関する知見に基づき、溶液はｐＨ５．５−
６まで中和しなければならない。

【００３８】この作業は、マグネシウム化合物及び主と
して水酸化マグネシウムが容器６から出て来るようにし
ながら、容器５で実施する。

【００３９】マグネシウム化合物を使用しているという
事実は、例え強アルカリの使用量が過剰であったとして
も以下に示した反応式に従って硫酸マグネシウムから水
酸化マグネシウムを形成するために他の両性イオンを溶
解するという危険がないようなプラグを形成することを
可能とする。

【００４０】 　　　　　　　　ＭｇＳＯ４＋２ＮａＯＨ→Ｎａ２ＳＯ
４＋Ｍｇ（ＯＨ）３現実の実施においてはこの段階の終
わりで、重金属のイオンは不溶化し、特に、マグネシウ
ムの水酸化物並びにオルト−及びメタ−バナデート塩の
形態で不溶化する。 容器７から出て来る高分子電解質を利用すると、沈殿物
は凝集させることができそしてその後に前に言及したよ
うな種類が有利であるようなフィルター８を沈殿物にか
ける。凝集後の沈殿物はコンベヤーベルト９によってシ
ステムから移動させる。濾過からの主な流出液は容器１
０及び１１に対応するような継続する段階に誘導させる
入る一方で、コロイド物に使用する洗浄水は、容器１に
対応するサイクルで再導入される。

【００４１】洗浄後に及び洗浄なしでシステムの出口で
濾過した沈殿物の乾燥後の組成は、主な構成成分である
水酸化物に関して、以下の示す。

【００４２】

【００４３】この段階では、容器１に入れた水は、重金
属に関して以下のような組成程度を有する。

【００４４】

【００４５】フィルター８で不溶性水酸化物から分離さ
れた水は、法律で規定された制限とは無関係に、１ｍｇ
／ｌ以上になりうるが他の金属の濃度及び全体の濃度が
法律で定められた制限の範囲内で残る。

【００４６】本方法の最後の段階によって、リサイクル
している洗浄水中のバナジウム濃度は低くなり、経済性
からのみならずバナジウムの回収性の観点からも有利な
結果を得ることができる。現実の実施においては前の段
階の終わりで、重金属のイオン全てが水酸化物の形態で
不溶性となっており、且つ、マグネシウムイオンＭｇ＋
＋が溶液中にある。

【００４７】例えば、水酸化ナトリウム及び／又は水酸
化カリウムのような強塩基を溶液に添加することによっ
て、水酸化マグネシウムＭｇ（ＯＨ）３を溶液から取り
除く。水酸化マグネシウムはコロイド状態で不溶性であ
り、且つ、この形態において金属イオンを吸収するとい
う実験から確認された特性を有する。このときに、溶液
に高分子電解質を入れ、この後に、デカント用容器１１
に溶液を移送する。容器１１の上方部分から移したリサ
イクル水は、平均して以下のような特性を有する。

【００４８】

【００４９】

【００５０】他方、容器１１の底にある溶液は移され、
そしてその後に、最終的には濾過又は濃縮の後に容器５
に再び入れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施できる設備の概略図である
。

【符号の説明】

１　　容器 ３　　コンベヤーベルト ４　　アルカリの入った容器 ５　　ｐＨ５．５−６までの中和用容器６　　マグネシ
ウム化合物の入った容器７　　高分子電解質の入った容
器 ８　　フィルター ９　　コンベヤーベルト １０　　容器 １１　　デカント用容器

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　鉱油だきの発電所の静電フィルターか
   ら出て来る「ライト・アッシュ」と呼ばれる微粒子の処
   理方法であって： ａ）前記粒子と水を混合して溶出可能な塩を溶解させて
   スラリーを得； ｂ）前記スラリーを濾過して、炭素を水から分離し；ｃ
   ）酸化物、水酸化物又は塩であるマグネシウム化合物を
   前記スラリーに入れ、そしてその後に、続いて強塩基を
   添加して沈殿物を生じさせ； ｄ）前記沈殿物を凝集させそして前記沈殿物を濾過する
   ことによって、金属イオンの大部分を不溶化しそして濾
   過によって分離し； ｅ）強塩基を溶液に入れて沈殿物を生じさせ：ｆ）前記
   沈殿物を凝集させ、そしてその後に、それを濾過及び／
   又はデカントする；各段階からなることを特徴とする前
   記方法。
2. 【請求項２】　　前記の最初の段階ａ）において、０．
   ５〜２、好ましくは１．８±０．１のｐＨで１〜４時間
   行い、前記灰と水との重量比は１：２．５−３である、
   請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】　　炭素を水から分離する前記段階ｂ）は
   平らなフィルター面を有する真空フィルターで実施し、
   かつ得られる炭素ケーキの洗浄を向流的に実施すること
   を特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】　　前記段階ｃ）において、前記マグネシ
   ウム化合物をまず５．５−６．０のｐＨとなるまで添加
   し、そして後に、強塩基を添加してｐＨを９．０−９．
   ２に調整することを特徴とする、請求項１に記載の方法
   。
5. 【請求項５】　　前記段階ｄ）は、平らなフィルター表
   面を有する真空フィルターで濾過して実施し、かつ向流
   洗浄を実施することを特徴とする、請求項１に記載の方
   法。
6. 【請求項６】　　前記段階ｃ）の終わりそして更に前記
   段階ｆ）の後における、溶液凝集は高分子電解質によっ
   て実施することを特徴とする、請求項１に記載の方法。