JPS5935655B2 - 燃焼炉の排ガス洗滌装置からの残渣の排棄方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 一本発明は、燃焼炉、とくに歴青炭を使用する火力発電
所の排ガス洗滌装置すなわち石灰石又は石灰を使用して
排ガスを洗滌する際に生ずる残渣を処理して石膏にする
ガス洗滌装置からの残渣の排棄方法に関する。

排ガス、とくに火力発電所からの排ガスは、酸化物（Ｃ
ａＯ）又は水酸化物（Ｃａ（ＯＨ２）） の形の石灰
又は石灰石（ＣａＣＯ３）に吸収させて湿式洗滌するこ
とによって脱硫される。

洗滌操作から得られた残渣は分離されたＳＯ２を、主と
して亜硫酸カルシウム（ＣａＳ０３・ＸＨ２０）の形で
含んでいる。

亜硫酸塩は流体の形で得られるが、石灰又は石灰石な除
塵と脱硫とを同時に行う湿式分離機中で使用した場合に
は、前記亜硫酸塩は粉塵も含んでいる。

しかしながら湿式洗滌装置の前に除塵装置を設ける場合
には、粉塵を比較重含まない亜硫酸カルシウムを得るこ
とができる。

本発明は、主として火力発電所例えば油及び石炭、特に
、歴青炭を使用する火力発電所で発生するこの種の残渣
の処理に適用可能である。

上述の残渣は現在でもすでに比較的大量に発生している
が、大気の浄化が益々要求されつつあるので将来は一層
増大するものと思われる。

しかしながらこれらの残渣はその粘性及び化学的特性の
ために処理が困難であり、従って、とくに、その機械的
な処理方法を当面、考慮しない場合にはその排棄方法を
検討する必要がある。

石炭を使用する発電所の排ガス洗滌装置からの残渣を処
理して石膏にすることは公知である（ Ｚｅｉ ｔｓｃ
ｈｒｉｆｔ Ｂｒｅｎｎｓｔｏｆｆ 、 Ｗａｒｍｅ
、 Ｋｒａｆｔ第２６巻（１９７４年）第３号第１０
２〜１０８頁）。

しかしながらこの種の残渣排棄方法を行う場合の前提条
件は、比較的近い地域に石膏（ＣａＳＯ４２Ｈ２０）の
有力な市場が存在することである。

しかしながら通常はこのような市場は存在しない。

その理由は、石膏は天然の産出個所から入手可能であり
あるいは他の化学プロセス、たとえば弗酸製造の際に副
成品として発生するからである。

さらに、石炭を使用する発電所の排ガス洗滌装置からの
残渣をフライアシュと混合して岩石状の顆粒を作り、場
合によっては引続いてその顆粒を粉砕することも公知で
ある（ドイツ国公開公報第２４００３５０号）。

この方法は、上記したごとき方法を行うことにより、有
用な結合剤または添加剤を得ることができ、それによっ
て主として亜硫酸カルシウムからなる残渣の排棄を回避
できるという知見に基づくものである。

しかしながら今日までのところ、この種の回収製品につ
いては、その発生量に適合しかつ上記処理を経済的に可
能なものにするに足る用途は見出されていない。

上記の方法のほかに、発電所の排ガス洗滌装置からの残
渣の水分をまず低減させ、次に水硬性結合剤又は水ガラ
スと混合し、得られた混合物をペレット化し、生ペレッ
トをさらに加工することも公知である。

このペレットは硬化又は焼結させることもできる（ト：
イツ国公開公報第２４３２５７２号）。

しかしながら現在は硬化又は乾燥ペレットには前記の方
法と同様、十分大きな消費市場がなく、従って、実際上
は風乾した生ペレットを、たとえば野積にし、又は砂利
採取孔なとの埋填用に使用して排棄しているにすぎない
。

さらに上記の使用方法から明らかな通り、これらのペレ
ットは水不透過性被覆層（粘土層、プラスチックフィル
ムなど）によって水の侵透から護らねばならない。

しかしながらこの種の手段によりペレット化した分離残
渣の排棄処理が高価なものになる。

これに対して、亜硫酸塩を処理することなしに規則的な
状態で堆積させて、地下水から保護する水分保持層を形
成させる場合には、工学的な安全性という点から、上記
堆積物の滑動の原因となる土壊の機械的亀裂が生じない
ような措置をとる必要がある。

しかしながらこの積の措置は高価なものになる。

残渣をペレット化することを行う公知の処理法において
もペレットを廃坑に埋填することがすでに提案されてい
る。

しかしながら、これらの目的の石炭鉱山の廃竪坑を利用
する限りでは、廃坑の容積は長期間にわたって残渣を収
容するのに十分ではない。

岩塩を浸出させた跡地はむしろ石油備蓄に用いられてい
る。

そのうえ、岩塩を採取するために地底操業を行った後の
大容積の空間を比較的高価な処理残渣で充填することは
最適な方法と見なすことはできない。

もちろん、残渣にセメントを添加する比較的高価な方法
でコンクリートブロックを作ることはできる。

しかしながらこの種のコンクリートブロックの市場も発
生する残渣のすべてを消費するには小さすぎる。

本発明は、前記したごとき、石炭を使用する発電所の排
ガス洗滌装置からの残渣を処理して石膏にする方法であ
ってかつ実際的でしかも比較的に経済的と考えられてい
る方法に基づくものである。

本発明は、上記したごとき方法を利用して、排ガス洗滌
装置、とくに石炭を使用する発電所の排ガス洗滌装置か
ら生ずる、発生量がますます増大しつつある残渣を経済
的に排棄することを可能し、しかも亜硫酸塩を転化させ
て得られる石膏について要求される直接的な利用可能性
を必要としない残渣を提供することを目的とする。

従って本発明によれば、燃焼炉からの排ガスを石灰石ま
たは石灰スラリーで処理することにより生ずる残渣を、
硫酸カルシウムに転化させることからなる燃焼炉の排ガ
ス洗滌装置からの残渣の排棄方法において、転化された
硫酸カルシウムを再結晶させてα型硫酸カルシウム半水
和物に転化させることおよび地下に移送して坑道の保全
または補強に利用すること、その際、乾燥したα型硫酸
カルシウム半水和物を移送しそして水を添加して埋填す
ることを特徴とする燃焼炉の排ガス洗滌装置からの残渣
の排棄方法が提供される。

天然産の無水石膏はすでに、坑道安全確保のために、す
なわち石炭鉱山におけるバリケート（ダム）の建造及び
坑道掘削の際の裏込めに使用されている。

天然産無水石膏は他の結合剤に比べて、空気輸送できる
という利点を有するが、十分な強度を得るためには硬化
促進剤を必要とする。

水は吹出口の２〜３ｍ手前で通常はリングノズルを通し
て添加される。

天然産無水石膏は法面に吹付できる。

従って簡単な型枠で十分である。また合成無水石膏すな
わち無水硫酸カルシウムを使用することも公知であり、
この無水石膏を水及びある種の触媒と接触させて最初に
三水和物 （ＣａＳＯ４・２Ｈ２０）に転化させる。

従って合成の無水石膏は多くの場合水力で送入されその
ため比較的高い型枠費及び急速硬化剤の使用が前提とな
る（ ” Ｇ１１ｉｃｋａｕｆ ” 第１１１巻第３
号第１．１．４１１９頁）。

今般、本発明者は、石炭を使用する発電所の排ガス洗滌
装置からの残渣の処理によって得られる硫酸カルシウム
三水和物は、坑道の安全確保、すなわち保全又は補強の
ための坑道用バリケートの建造には適していないことを
知見した。

硬化剤の添加にも拘わらず、この種の三水和物は１時間
後においても最終強度が僅かに約４３ Ｋｐ ／ｃｒＡ
にしか達しない；そしてこの強度はそれ以上増大しない
。

従って、その絶対値においてもまたそれが達成される時
間においても、とくに坑道バリケート用水硬性結合材に
課せられる要求を満たすことができない。

第１表に石炭を使用する発電所の湿式洗滌装置で生ずる
残渣から作られた三水和物についての試験結果を示す。

第１表には更に無水物（結晶水を含有していないＣａ５
Ｏ４）についての試験結果も示されている。

第１表の試験茄１および茄２には硫酸カルシウム三水和
物についての試験結果が示されており、試験Ａ３〜Ａ８
には無水物についての結果が示されている。

第１表の第２欄の数値はカルシウム型活性化剤、すなわ
ち硫酸カルシウムまたは硫酸カルシウムと硫酸第一鉄と
の混合物の使用量を示す。

第１表の試験扁１および通２についての試験結果から、
硫酸カルシウム三水和物においては、活性化剤を使用し
た場合でも２４時間硬化させた後に２Ｋｐ／ｃｒｆｔ、
程度の圧縮強度しか得られないことが判る。

硫酸カルシウム無水物においては、例えば試験扁５の結
果から明らかなごとく、活性化剤を使用した場合、４３
．２ Ｋｐ ／ｃｒＡの圧縮強度が得られる。

しかしながら、硬化時間が長くなると圧縮強度が減少す
る傾向がある（例えば５時間後では３４．４Ｋｐ／ｃｒ
；ｖ）。

同様のことは曲げ強さについても認められる。

本発明においてα型硫酸カルシウム半水和物は、公知の
方法に従って三水和物から製造される。

この場合、三水和物を溶解しその溶液をオートクレーブ
中で約１３０℃において再結晶させれば十分である。

その際、通常まずβ型半水和物が生じこれからα型硫酸
カルシウム半水和物が生じる。

意外なことに、α型硫酸カルシウム半水和物の結晶は、
最適量の水を供給した場合、硬化剤なしで、また未粉砕
の状態でさえも比較的短時間に極めて大きな最終強度に
達するという性質を有しており、従って坑道の安全確保
用すなわち保全または補強用のバリゲートまたは坑道掘
削の際の裏込にとくによく適している。

その性質の詳細は第２表に示す。

同表は石炭を使用する発電所の排ガス洗滌設備において
生ずる残渣を処理して得られた三水和物から再結晶させ
たα型硫酸カルシウム半水和物を用いて得られた値を示
すものである。

α型硫酸カルシウム半水和物は、従来、たとえば弗素製
造の際に発生する人造石膏の処理にしか利用されなかっ
た。

しかしながら、この場合、この再結晶方法は、排出材料
に要求される洗滌及び分離工程のために非常に複雑であ
り、この形では残渣の排除には適していない。

しかるに意外なことに、排ガス洗滌装置から残渣の処理
からの硫酸カルシウムは、α型硫酸カルシウム半水和物
の製造を著しく簡易化する形ですでに存在していること
が判明した。

従ってかかる方法により残渣の排臭を経済的に行うこと
が可能である。

このことに基いてなお、上記α型硫酸カルシウムの製造
方法を発電所構内でその余熱を利用して又は発電所外で
たとえば排臭すべき残渣を埋填する炭坑において実施す
る可能性がある。

このことは発電所の運営にとって非常に有利なことであ
る；その理由はこれによってその他の環境汚染及びこれ
に関連した種々の整置および発電所の技術的運営に及ぼ
すその他の悪影響が回避できるからである。

従って前記本発明の方法を実施するにあたっては、燃焼
炉からの排ガスを石灰石、または石灰スラリーで処理す
ることによって生ずる残渣を石膏に転化する処理と、こ
の石膏を再結晶させてα型硫酸カルシウム半水和物に転
化する処理とを同一の場所、例えば発電所構内で行い、
かく得られたα型硫酸カルシウム半水和物を地下の坑道
に移送し、埋填することができる。

また本発明の方法を実施するにあたっては、前記残渣を
処理して得られた石膏を他の場所例えば中央工場等に移
送し、そこで石膏を再結晶させ、かく得られたα型硫酸
カルシウム半水和物を地下の坑道に移送し、埋填するこ
とができる。

本発明の方法は、排ガス洗滌装置からの十分な量の残渣
を排臭することを可能にするという利点がある。

その理由は、坑道の保全、補強に適した材料についての
石炭鉱山での需要分析結果から、今日すでにこの種の水
硬性材料に対する需要が大きく、従って残渣処理で得ら
れる材料では十分には賄なうことができないほどである
ことが判明しているからである。

石炭鉱山の需要の年間成長率は目下約２０〜３０％であ
り、従って環境保全についての要求の増大に対して、残
渣量の増大により十分対処できることは計算上から支持
され得る。

本発明による方法は経済的でもある。

亜硫酸カルシウムが発生するときは液状であるがこの形
では除去が困難なので、何れの場合も亜硫酸塩残渣の分
離は実施しなくてはならない。

しかしながら処理した残渣の排臭も、それがたとえ可能
としても、相当の経費を要する。

他方、とくに炭坑が坑道の安全確保のため水硬性材料入
手のため多額の資金を支出している。

従ってこれらの前提の下では本発明の排臭法はとくに経
済的価値を有する。

本発明の方法のこれらの利点は、地下におけるα型硫酸
カルシウム半水和物のより好ましい処理法に基づく利点
によって更に増大する。

一方従来天然及び人工の無水石膏の場合、かなりの量で
使用しなくてはならなかった硬化剤が不要になる。

他方、α型硫酸カルシウム半水和物は大気湿度に対して
は鈍感であり、水の添加により始めて硬化する。

従って、この半水和物は容易に移送しかつ法面に吹付け
ることができる。

更に上記半水和物は、公知の、地下に存在している移送
及び吹付の装置に適している。

α型硫酸カルシウム半水和物は硬化剤なしで使用し、空
気輸送で移送し、かつ水は移送の終りに埋填に先立って
添加することが好ましい。

好都合なことに、本発明によるα型硫酸カルシ。

ラム半水和物は、その最終強度が、α型硫酸カルシウム
半水和物と水との比率によって定まるという性質を更に
有する。

この性質によって坑道、バリケートの寸法を局地の事情
に従って定めることができる。

第２表にα型硫酸カルシウム半水和物についての試験結
果を示す。

第２表の試験ＡＩについての結果から、α型硫酸カルシ
ウム半水和物において活性化剤を使用しない場合でも１
時間硬化後において２１６Ｋｐ／ｃ４の圧縮強度が得ら
れることが判る。

圧縮強度は２４時間硬化後では最小値を示すが、４８時
間後には再び４０６ Ｋｐ ／ｃａに増大している。

試験盃２〜遥５に示すごとく、水の添加量を増加した場
合にも上記と同様な傾向が認められるが、圧縮強度の値
は水の添加量を増大させると減少する。

試験Ａ６〜１３についての結果から、余り多量の水を添
加しない場合には瞬間的な硬化が行われることが判る（
特に＆６およびＡ１０）。

第１表および第２表に示す結果から、α型半水和物を使
用した場合には極めて短い硬化時間で大きな強度を得る
ことができ、従ってα型半水和物は坑道の保全等にその
場で硬化させて使用するのに非常に適していることが判
る。

これに対して三水和物と無水物においては活性化剤を使
用した場合でも硬化時間および強度において満足すべき
結果を得ることができない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃焼炉からの排ガスを石灰石または石灰スラリーで
   処理することにより生ずる残渣を、硫酸カルシウムに転
   化させることからなる燃焼炉の排ガス洗滌装置からの残
   渣の排棄方法において、転化された硫酸カルシウムを再
   結晶させてα型硫酸カルシウム半水和物に転化させるこ
   とおよび地下に移送して坑道の保全または補強に利用す
   ること、その際、乾燥したα型硫酸カルシウム半水和物
   を移送しそして水を添加して埋填することを特徴とする
   燃焼炉の排ガス洗滌装置からの残渣の排棄方法。 ２ 残渣を石膏に転化する処理とこの石膏を再結晶させ
   てα型硫酸カルシウム半水和物に転化する処理とを同一
   の場所で行い、かく得られたα型硫酸カルシウム半水和
   物を地下の坑道に移送し、埋填する、特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ３ 残渣を処理して得られた石膏を他の場所に移送し、
   そこで石膏を再結晶させ、かく得られたα型硫酸カルシ
   ウム半水和物を地下の坑道に移送し、埋填する、特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ４ α型硫酸カルシウム半水和物は硬化剤なしに使用し
   、空気輸送により移送し、水は移送の終に埋填に先立っ
   て添加する特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれ
   かに記載の方法。 ５ 埋填後の最終強度をα型硫酸カルシウム半水和物と
   水との比率によって決定させる特許請求の範囲第１項な
   いし第４項のいずれかに記載の方法。