JPH0669558B2

JPH0669558B2 - 高炉排ガス集塵水の処理方法

Info

Publication number: JPH0669558B2
Application number: JP61057740A
Authority: JP
Inventors: 忠彦浅野; 正恒大熊; 敬昌中西; 榮片山
Original assignee: Katayama Chemical Works Co Ltd
Current assignee: Katayama Chemical Works Co Ltd
Priority date: 1986-03-14
Filing date: 1986-03-14
Publication date: 1994-09-07
Anticipated expiration: 2009-09-07
Also published as: JPS62213898A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、高炉排ガス集塵水の処理方法に関する。

（従来の技術）高炉の排ガスは、酸化鉄を主成分とする多量のダストを
含有する為その直接の排出は好ましくないので、通常水
と接触させてダストを捕集除去し、その排ガスは燃料と
して再利用したり、系外に燃焼排出している。一方ダス
トを含んだ水は、高炉排ガス集塵水といわれダストの主
成分たる酸化鉄、水酸化鉄と共に亜鉛イオンやカルシウ
ムイオン、マグネシウムイオン等を多量に含有してお
り、そのままで循環再使用することはできない。そこで
かかる集塵水を凝集沈殿処理に付してダスト成分を除去
した後、再使用する循環系が広く用いられており、その
凝集沈殿処理として一般的に、集塵水にアルカリ（例え
ば苛性ソーダ）を添加してアルカリ性とすると共に高分
子凝集剤（例えば、アクリルアマイド等）を添加する方
法が行なわれている。かかる処理によれば例えばシツク
ナ中で前記酸化鉄、水酸化鉄、亜鉛イオン等が凝集作用
や難溶化作用によつて効率良く沈殿除去される。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記処理方法によれば、ダスト成分や亜
鉛イオンは除去されるものの、系がアルカリ性とされて
いるため、系中ことに配管表面にいわゆる炭酸カルシウ
ム系のスケールが発生し易いという新たな問題点が生じ
ていた。このためアルカリ度を可能な限り低下させるこ
とが考えられるが、pH7.8未満に低下させると前記亜鉛
イオンの沈殿除去効率が著しく低下し、炭酸カルシウム
系スケールの発生が抑制されても逆に亜鉛系スケールが
発生するという問題が生じる。

従つて、従来では、凝集沈殿処理時にpH7.8以上にアル
カリ性化すると共にさらに処理水に炭酸カルシウム系ス
ケールの防止剤（特開昭53−2393号公報、特公昭54-293
15号公報等参照）を添加するという二重の化学的処理を
余儀なくされており、取扱い上、経済上不利であつた。

この発明はかかる問題点を解消すべくなされたものであ
る。本発明者らは、まずアルカリの添加又は多量添加を
防止すべく、中性下での凝集沈殿処理を前提として鋭意
検討研究を行なつた。しかし、中性下での処理条件を種
々検討したが、前記亜鉛系スケールの発生を防止して処
理することは困難であつた。そして処理後の水中にスケ
ールの防止薬剤を添加することも検討したが、かかる系
中では前記した公知の炭酸カルシウム系スケール防止剤
は実用添加量では亜鉛スケールの防止に効果がなく、中
性下処理の導入は困難と思われた。

しかしながら、本発明者らはさらに研究を続けた結果、
特定のアクリル系共重合体を中性下での凝集処理水に添
加することにより、亜鉛イオンによる系中のスケール発
生が顕著に防止され、中性処理が可能となる事実を見出
した。

かかる事実は、Zn⁺の錯化能を有していることが公知
で、この発明の共重合体と構造が比較的類似の化合物で
あるアクリル酸−メタクリル酸−イタコン酸共重合体
（特開昭60-6777号公報参照）が、亜鉛系スケールの防
止効果が不充分であることからして、選択的でかつ驚く
べき効果といえるものである。

（問題点を解決するための手段）かくしてこの発明によれば、高炉排ガスを湿式集塵した
後その集塵水を凝集沈殿処理に付してダスト成分を除去
し再度湿式集塵に用いる循環水系において、上記凝集沈
殿処理を、該集塵水が酸性の場合には中性に調整して中
性領域下で凝集剤の添加により行なつて該循環水系中に
おける炭酸カルシウム系スケールの発生を防止すると共
に、該凝集沈殿処理水にアクリル酸−メタクリル酸共重
合体（共重合モル比が約1:4〜4:1で平均分子量約500〜1
5000）を添加して該循環水系中の亜鉛系スケール発生を
防止することを特徴とする高炉排ガス集塵水の処理方法
が提供される。さらに、高炉排ガスを湿式集塵した後そ
の集塵水を凝集沈殿処理に付してダスト成分を除去し再
度湿式集塵に用いる循環水系において、上記凝集沈殿処
理を、該集塵水が酸性の場合には中性に調整して、中性
領域下で凝集剤の添加により行なつて該循環水系中にお
ける炭酸カルシウム系スケールの発生を防止すると共
に、該凝集沈殿処理水に、アクリル酸−メタクリル酸−
（メタ）アクリル酸C₁ _〜 _８アルキルエステル共重合体
〔アクリル酸とメタクリル酸の共重合モル比が約1:4〜
4:1、アクリル酸とメタクリル酸の合計と（メタ）アク
リル酸C₁ _〜 _８アルキルエステルとの共重合モル比が約2:
1〜200:1で平均分子量が約500〜15000〕を添加して該循
環水系中の亜鉛系スケールの発生を防止することを特徴
とする高炉排ガス集塵水の処理方法が提供される。

この発明は、特定のアクリル系共重合体を用いることに
より、凝集沈殿処理を中性下で行なうことを実用上可能
ならしめたものである。

この発明で用いる特定のアクリル系共重合体は、（イ）
アクリル酸−メタクリル酸共重合体と、（ロ）共重合体
（イ）の一部にC₁ _〜 _８のエステル基を導入したアクリル
酸−メタクリル酸−（メタ）アクリル酸エステル共重合
体に大別され、共重合体（ロ）は（イ）の亜鉛系スケー
ル防止効果をさらに向上した性能を有する。いずれの共
重合体であつても、アクリル酸とメタクリル酸との共重
合モル比が約1:4〜4:1の範囲外のものは、後述の比較例
に示されるようにスケール抑制率が低下するので適さな
い。通常2:1〜1:2の範囲のものが好ましく、特に約1:1
の範囲のものが好ましい。

上記共重合体（ロ）を用いる場合、アクリル酸及びメタ
クリル酸の合計（酸成分）と（メタ）アクリル酸C₁ _〜 _８
アルキルエステル（エステル成分）との共重合モル比は
約2:1〜200:1とされ約2:1〜40:1が好ましい。約2:1より
酸成分の少ない共重合体は製造が困難であると共に発泡
性が生じ適さない。一方約200:1よりエステル成分が少
ないとアクリル酸−メタクリル酸系二元共重合体のスケ
ール抑制能と同等でありとくにエステル成分を含ませる
意義がない。なお、ここで（メタ）アクリル酸C₁ _〜 _８ア
ルキルエステルとしては、メタクリル酸アルキルエステ
ルとアクリル酸アルキルエステルのいずれでもよくまた
組合せであつてもよい。また、C₁ _〜 _８アルキルエステル
としては、共重合体の製造容易性等の点で炭素数１〜４
のもの例えばメチル、エチル、プロピル又はブチルエス
テルが好ましい。一方、この発明の上記各共重合体
（イ）、（ロ）の分子量は約500〜15000とされる。この
分子量は、粘度法に基づいて決定される。

好ましいのは3000〜7000である。例えば共重合比が1:2
であつても分子量が大きく例えば50000である場合のス
ケール抑制率は低い。また500より小さい分子量でもス
ケール抑制率が低く、適さない。

かかる共重合体は、アクリル酸及びメタクリル酸さらに
はアクリル酸エステルの１種又は２種以上を水、含水溶
媒又は有機溶媒中（例えば低級アルコール、ジオキサ
ン、芳香族系溶剤等）で重合開始剤（例えばアンモニウ
ム又はアルカリ金属の過硫酸塩、過酸化水素、過酸化ベ
ンゾイル等の無機及び有機過酸化物、アゾビスイソブチ
ロニトリル、レドツクス系触媒等）と共に加温する事に
よつて得られる。

この重合体の製造は、通常の開始剤を用いて、前記単量
体を種々の重合法により行なうことができるが、溶媒中
で重合することが反応の制御の容易さの点からより好ま
しい。

その際使用される溶媒としては、各種の溶媒が選択可能
であるが、前記単量体の溶媒への溶解性の点から、水や
低級アルコールが取扱い易く好ましい。

また、上記溶媒により、重合開始剤が適宜選択される。
例えば水媒体中では、アンモニウム又はアルカリ金属の
過硫酸塩、過酸化水素等が挙げられ、低級アルコール等
の媒体中では、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパ
ーオキシド、クロメンハイドロパーオキシド、アゾビス
イソブチロニトリル等が挙げられる。この際アミン化合
物等の適当な促進剤が適宜選択併用されてよい。

上記重合温度は、用いる溶媒及び重合開始剤等により適
宜定められるが、通常０〜120℃の範囲で行なわれる。

この発明に用いる共重合体におけるアクリル酸単位及び
メタクリル酸単位は共に遊離酸の場合並びにその一部な
いし全部がナトリウム、カリウム、リチウム、アンモニ
ウム等の塩の形になつた場合も含まれる。例えば分子量
5000程度の共重合体（遊離酸型）はいずれも粉末であ
り、これをそのまゝ用いることもできるが、通常はアル
カリ水酸化物（苛性ソーダ等）アルカリ炭酸塩（炭酸ナ
トリウム等）又はアンモニアの水溶液に溶解し溶液とし
て添加するのが適している。また適当な有機アミンを用
いてもよい。すなわちこの発明の薬剤は粉末としてその
まゝ添加できるが、塩の化合物を用いるか、または塩の
形として水溶液にして用いることもできる。

この発明において、上記共重合体は、中性下で凝集沈殿
処理された処理水中に添加される。ここで凝集沈殿処理
は集塵水が酸性の場合には、少量のアルカリと加えて中
性にした後、集塵水が中性の場合には直接、一般的な高
分子凝集剤を添加することにより行なわれる。いずれに
せよ処理水のpHは7.8未満の中性とされておればよく、
これにより従来少なくとも7.8以上にするための多量の
アルカリの使用が全く必要なくなるか、著しく減少でき
ることとなる。なお、高分子凝集剤としては例えばポリ
アクリルアマイドが好ましく、場合によつてはこれと硫
酸バン土（または、ポリ塩化アルミニウム）とを併用し
てもよく、ポリアクリルアマイドの場合その添加量は0.
1〜2ppm程度が適しており、0.2〜1ppmが好ましい。

上記共重合体（イ）、（ロ）の添加量は、循環水系中に
0.3〜5ppmとするのが適している。0.3ppm未満では亜鉛
系スケール防止効果が不充分になる点で不適当であり、
5ppmを超えると循環の結果前記凝集剤自体の作用を阻害
する惧れがあり不適当である。

（作用）この発明の処理方法によれば、系中が中性とされるため
炭酸カルシウム系スケールの発生が防止され、さらに特
定の共重合体が添加されているので亜鉛系スケールの発
生も防止されることとなる。

（実施例）実験例第１表に示した濃縮合成水の硫酸亜鉛をZn²⁺として8ppm
添加し、所定量のスケール防止剤を添加し、マントルヒ
ーターとサーモスタツトを用いて50℃に保持しながら撹
拌機で100r.p.mにて24時間撹拌した。その後、試験溶液
をNo.6の紙にて過し、液中の亜鉛イオン濃度を測
定し、予め測定された試験前の亜鉛イオン濃度から、溶
液１当りのスケール析出量（mg/l）を算出した。以下
の式に基づいてスケール抑制率を算出し、スケール防止
効果を評価した。その結果を第１図〜第４図及び第２表
に示す。

第１図及び第２図の説明第１図は、アクリル酸−メタクリル酸との共重合体にお
けるアクリル酸とメタクリル酸との各共重合比（モル
％）とスケール抑制率との関係を示す図である（平均分
子量約3000、6ppm添加）。

第２図は、アクリル酸−メタクリル酸共重合体（アクリ
ル酸とメタクリル酸との共重合比1:1）の各分子量とス
ケール抑制率との関係を示す図である（6ppm添加）。

第３図及び第４図の説明第３図は、アクリル酸とメタクリル酸との合計モル量と
アクリル酸ブチルとの各モル比の場合におけるアクリル
酸−メタクリル酸−アクリル酸ブチル共重合体におい
て、アクリル酸とメタクリル酸との各共重合比（モル
比）とスケール抑制率との関係を表わしたものである。

第３図においてBA0は、アクリル酸−メタクリル酸共重
合体におけるアクリル酸とメタクリル酸との各共重合比
（単位はモル％）とスケール抑制率との関係を示したも
のである。BA0.5は、（アクリル酸とメタクリル酸の合
計モル量）：（アクリル酸ブチルのモル量）が200:1の
場合におけるアクリル酸−メタクリル酸−アクリル酸ブ
チル共重合体において、アクリル酸とメタクリル酸との
各共重合比（単位はモル％）とスケール抑制率との関係
を表わしたものである。BA2.5は、（アクリル酸とメタ
クリル酸の合計モル量）：（アクリル酸ブチルのモル
量）が100:2.5（40:1）、BA5は、（アクリル酸とメタク
リル酸の合計モル量）：（アクリル酸ブチルのモル量）
が100:5（20:1）の場合におけるアクリル酸−メタクリ
ル酸−アクリル酸ブチル共重合体において、アクリル酸
とメタクリル酸との各共重合比（単位はモル％）とスケ
ール抑制率との関係を表わしたものである。

なお、各共重合体の分子量は3000、添加量は3ppmであ
る。

〔実施例１〕某製鉄所高炉集塵水系におけるシツクナー出口の集塵水
を用いて各pHにおけるスケール防止剤の効果を試験し
た。

〈試験方法〉集塵水シツクナー入口に添加する水酸化ナトリウムの量
を低減さすことにより、集塵水の各pHにおけるスケール
防止剤の効果を第５図の装置を用いて試験した。

各テストチユーブ（SUS-304製.3/8B×150mm）に付着し
たスケール量を測定し、スケール付着速度（mcm.,mg/cm
²・month）を算出した。各pHとスケール付着速度との関
係を第６図に、pH8.0及びpH7.5における薬剤無添加のス
ケール分析結果を第３表に、又pH8.0及びpH7.5のシツク
ナー出口の水質を第４表に示す。なお、図中、（１）は
バルブを（２）は薬注装置を、（３）はテストチユーブ
を各々示す。

（発明の効果）この発明によれば、炭酸カルシウム系スケールと亜鉛系
スケールのいずれをも防止しつつ循環集塵水の処理を行
なうことができ、その結果アルカリの添加を全く行なわ
ず、又は従来に比して著しく使用量を減少することがで
きる。しかも、亜鉛スケールについての防止効果は、一
般的なスケール防止剤使用時に比して著しいものであ
り、添加量を著しく減少させることができ、公害上の見
地からも極めて有用な方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は、各々この発明の処理方法の効果を示
すグラフ図であり、第５図は実施例に用いた装置の概略
を示す構成説明図、第６図は同じくこの発明による効果
を比較例と共に示すグラフ図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高炉排ガスを湿式集塵した後その集塵水を
凝集沈殿処理に付してダスト成分を除去し再度湿式集塵
に用いる循環水系において、上記凝集沈殿処理を、該集
塵水が酸性の場合には中性に調整して、中性領域下で凝
集剤の添加により行なって該循環水系中における炭酸カ
ルシウム系スケール発生を防止すると共に、該凝集沈殿
処理水に、アクリル酸−メタクリル酸−（メタ）アクリ
ル酸C₁〜_８アルキルエステル共重合体〔アクリル酸とメ
タクリル酸の共重合モル比が約1:4〜4:1、アクリル酸と
メタクリル酸の合計と（メタ）アクリル酸C₁〜_８アルキ
ルエステルとの共重合モル比が約2:1〜200:1で平均分子
量が約500〜15000〕を添加して該循環水系中の亜鉛系ス
ケールの発生を防止することを特徴とする高炉排ガス集
塵水の処理方法。
【請求項２】中性下の凝集沈殿処理が、pH約7.8未満で
行なわれる特許請求の範囲第１項記載の方法。
【請求項３】凝集剤が高分子凝集剤である特許請求の範
囲第１項記載の方法。
【請求項４】アクリル酸−メタクリル酸−（メタ）アク
リル酸C₁〜_８アルキルエステル共重合体が約0.3〜5ppm
相当量添加される特許請求の範囲第１項記載の方法。