JP4023945B2

JP4023945B2 - 消石灰とその製造方法

Info

Publication number: JP4023945B2
Application number: JP04825899A
Authority: JP
Inventors: 純一須崎; 正浩伊吹山; 準江見; 吉生大谷
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1999-02-25
Filing date: 1999-02-25
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2019-02-25
Also published as: JP2000247692A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、比較的比表面積が大きく高い反応性を有し、例えば、排煙中の有毒ガスの中和処理に好適な消石灰に関する。
【０００２】
【従来の技術】
消石灰（Ｃａ（ＯＨ）₂）は生石灰（ＣａＯ）に水を加えて、消化することにより得ることができるが、一般に、生石灰を水により消化した場合には、得られる消石灰は比表面積が高々１５ｍ²／ｇ程度である。
【０００３】
一方、排煙中の有害ガス、ことに塩化水素、フッ化水素、硝酸、亜硝酸、硫酸、亜硫酸等の酸性ガスを消石灰を用いて固定化し、排ガスを浄化することが知られているが、このような用途では一般に高比表面積を有し、反応性に富む消石灰が要望されている。
【０００４】
そこで、最近、反応活性に富む消石灰の製造方法として、生石灰の消化の過程でアルコール等の有機溶媒を消化する水に含ませる方法が提案されている（特公平６−８１９４号公報、特開平５−１９３９９７号公報参照）。
【０００５】
しかし、これらの方法では、揮発性が高く引火性のある有機溶剤を多量に用いるので溶剤回収の工程が必要であり、しかも前記溶剤回収工程や消化工程は防爆設備にしなければならず、設備費がかかるという生産上の欠点がある。
【０００６】
これに対し、本発明者は、カップリング剤の存在下で生石灰を消化することにより、有機溶剤を用いることなく、高比表面積で、反応性に優れる消石灰を得ることができるという知見を得て、前記消石灰の製造方法と消石灰を出願している（特願平９−２２２６７９号明細書参照）。さらに、該カップリング剤の少なくとも一部を加水分解することにより、前記問題解決が一層容易に達成されることも明らかにしている（特願平１０−１０６１６７号明細書参照）。
【０００７】
本発明者は、上記のカップリング剤存在下で生石灰を水のみで消化して得られる消石灰について更に検討を進めたところ、消石灰を用いて実際に酸性ガスの除去を試みたときに、必ずしも比表面積の大きい消石灰が排ガスの浄化能力が高いとは限らず、特定範囲の比表面積を有する消石灰が好適であるという知見を得て、本発明に至ったものであります。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、カップリング剤の存在下に生石灰を水のみで消化して、排ガス処理用途等に好適な、反応性の高い消石灰を安価に提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、生石灰をカップリング剤の存在下で水のみで消化してなる消石灰であって、比表面積が２０ｍ²／ｇ以上５０ｍ²／ｇ以下であることを特徴とする消石灰である。
【００１０】
また、本発明は、生石灰をカップリング剤の存在下で水のみで消化して消石灰を製造する方法であって、前記カップリング剤を生石灰１００重量部に対して１．５重量部以下とすることを特徴とする前記の消石灰の製造方法である。
【発明の実施の形態】
【００１１】
本発明は、カップリング剤の存在下で生石灰を水のみで消化することにより得られた消石灰について、そのうち比表面積が２０〜５０ｍ²／ｇの範囲にある場合に酸性ガスの中和処理に特に有効であるという実験的な知見に基づいている。比表面積が２０ｍ²／ｇ未満の場合、或いは５０ｍ²／ｇを超える場合には、いずれも前記酸性ガスの中和処理に用いたときに、十分に有効とは言えなくなる。本発明の目的を達成するうえで、２０〜４０ｍ²／ｇが好ましい範囲である。このように特定範囲の比表面積で酸性ガスの中和処理性能が高くなる現象を示す理由については明らかでないが、本発明者らは、消石灰の比表面積を大きくするためにカップリング剤の添加量を増すと、かえって消化後に残存するカップリング剤のため、消石灰表面の反応性が低下するためと推察している。
【００１２】
本発明の消石灰は、生石灰をカップリング剤の存在下で水のみで消化して得られる消石灰である。カップリング剤を生石灰に添加して得られる生石灰組成物を水のみで消化する方法、或いはカップリング剤を添加した水を用いて生石灰を消化する方法のいずれの方法であっても良い。しかし、前者の方法においては、後述のとおりに、カップリング剤が生石灰表面に存在してその効果を発揮することから、生石灰を粉砕しつつカップリング剤を添加することが、カップリング剤が粉砕処理で発生する新しい生石灰表面に作用し易くなること、カップリング剤が生石灰粉末中により均一に分散されることから好ましい。
【００１３】
生石灰を水で消化するときに、表面処理剤が存在することで得られる消石灰の比表面積が著しく高くなることについて、その理由は明らかでないが、本発明者らは、カップリング剤により表面を被われた生石灰の消化時の反応速度が制御されることで、消化反応の爆発的進行が防止される、また、カップリング剤の一部が加水分解を受けて場合は前記表面の被われかたがより好ましく変化しているものと推察している。
【００１４】
しかるに、生石灰の表面処理に寄与したカップリング剤は、生石灰がすべて消石灰に変化した後も、一部は反応後の消石灰の表面上を覆う形で残存していると考えられる。この場合、予め添加されたカップリング剤の分量は少ないほうが好ましい。
【００１５】
また、本発明において、前記カップリング剤の量を生石灰１００重量部に対して１．５重量部以下にすることにより、比表面積が２０〜５０ｍ²／ｇの範囲に制御された消石灰が得られ、前記特定範囲の非表面積の消石灰は酸性ガスの除去性能に優れる。更に、前記カップリング剤の量を生石灰１００重量部に対して０．５重量部以下とするとき、比表面積が２０〜４０ｍ²／ｇの酸性ガスの除去性能に一層優れた消石灰が得られるので、好ましい
【００１６】
本発明において、カップリング剤としては、チタネート系、アルミネート系、シラン系カップリング剤が知られているが、本発明においては、いずれをも用いることができる。このうち、シラン系カップリング剤は、特に加水分解処理が有効という理由で好ましく選択される。更に、シラン系カップリング剤には、官能基としてメトキシ基、エトキシ基、エポキシ基のいずれかを有するものが、本発明の目的を達成する上で好ましい。これらの官能基を有するシラン系カップリング剤は、水で加水分解処理されることにより、前記官能基が開環もしくはシラノール基化され、生石灰粉の表面を有効に被覆するものと考えられる。
【００１７】
前記チタネート系カップリング剤としては、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）エチレンチタネート、テトライソプロピルビス（ジオクチルホスファイト）チタネート等があげられ、又、アルミネート系カップリング剤としてはアセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート等があげられる。
【００１８】
前記シラン系カップリング剤としては、メトキシ基を有するビニルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等、エトキシ基を有する、ビニルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等、後で例示するとおりのエポキシ基を有するものの他に、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−（３、４エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン等があげられる。
【００１９】
更に、前記メトキシ基、エトキシ基、エポキシ基のいずれかを有するシラン系カップリング剤の中でも、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３、４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、（３−グリシドキシプロピル）メチルジエトキシシラン、等のエポキシ基を有するシラン系カップリング剤が、比表面積の高い消石灰を得易いので好ましい。
【００２０】
また、本発明に用いる生石灰としては、石灰石をロータリーキルン、ベッケンバッハ炉等で加熱処理後、ジョークラッシャー、ボールミル、振動ミル、ジェットミル等で乾式粉砕し、いろいろなサイズに分級されて得られた生石灰等の、例えば平均粒径が４μｍ程度、比表面積が４ｍ²／ｇ程度の従来公知のものを用いることができ、格別のものを用いる必要はない。尚、上述したとおりに、前記乾式粉砕の処理において、カップリング剤を添加することができる。
【００２１】
更に、カップリング剤の生石灰への添加の方法についても、リボンブレンダー、ヘンシェルミキサー等の従来公知の機器、方法を適用すれば良い。
【００２２】
生石灰に水を加えて消化する条件については、生石灰と水との割合は１／０．３５〜１／１．５の重量比率が好ましく、温度は４０〜７０℃の範囲で略一定に保持することが好ましい。又、消化反応が完了するまでの間、前記生石灰と水との混合物は、その配合条件、消化の進み具合等に応じて、スラリー状態から湿潤した粉末状態を示すので、それに応じた従来公知の混合機を適用すれば良い。
【００２３】
更に、消化反応を終えて得られる消石灰は、通常未反応の水を含むので、乾燥し前記水を蒸発させるが、このとき粉末が凝集し塊状となることがある。このために、乾燥後、乾式粉砕するのが一般的であるが、前記の乾燥、粉砕の操作を同時に行うことが、生産性の面から好ましい。
【００２４】
以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明を更に詳細に説明する。
【００２５】
【実施例】
〔実施例１〕
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（チッソ（株）製「Ｓ５１０」）０．５重量部を、比表面積４．０ｍ²／ｇの生石灰（電気化学工業（株）製「生石灰」）１００重量部に加え、ボールミルを用いて乾式で混合し生石灰組成物の粉末を得た。
【００２６】
前記生石灰組成物粉末１００重量部に水１００重量部を６０℃で加え、撹拌しながら１時間保持し、消化反応を完了させ、更に１２０℃に加熱し乾燥した後、解砕して粉末状の消石灰を得た。
【００２７】
前記消石灰について、湯浅アイオニクス社製カンタソーブを用いてＢＥＴ比表面積値を測定したところ、比表面積は３２．１ｍ²／ｇであった。
【００２８】
得られた消石灰２５ｍｇと直径１５０μｍのガラスビーズ１ｇとを混合して直径２３ｍｍ、厚み１ｍｍの充填層とした。これに濃度３０００ｐｐｍの塩化水素ガスを２．５ｌ／ｍｉｎの流速で通して反応させた。反応温度は焼却炉の排煙経路の温度に近い２５０℃である。消石灰の反応率は、反応後の粉末を酢酸を用いてｐＨ５〜６に調整した緩衝液に溶かし、イオン電極計を用いて消石灰中に含まれている塩素イオン濃度を測定し反応率を決定した。反応開始後６分以降に得られた消石灰の反応率にはほとんど増加が見られないので、ここでは開始後１０分経過したときの反応率を最終反応率とした。本実施例の消石灰の最終反応率は、３７．５％であった。
【００２９】
〔実施例２〕
実施例１においてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの生石灰に対する添加量を１重量部に変えたこと以外は、実施例１と同一の操作を行なった。得られた消石灰の比表面積は４１．８ｍ²／ｇであり、最終反応率は２６．７％であった。
【００３０】
〔実施例３〕
実施例１においてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの生石灰に対する添加量を１．５重量部に変えたこと以外は、実施例１と同一の操作を行なった。得られた消石灰の比表面積は４５．５ｍ²／ｇであり、最終反応率は２２．１％であった。
【００３１】
〔比較例〕
実施例１に用いた生石灰１００重量部に、３７重量部の水を３０分間かけて滴下混合して消化した後に解砕して消石灰を得た。この消石灰の比表面積および最終反応率は、それぞれ、１５．８ｍ²／ｇ、１４．２％であった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の消石灰は、２０〜５０ｍ²／ｇの比表面積を有していて、酸性ガスの除去性能に優れており、排ガス処理用途に好適である。また、本発明の消石灰の製造方法は、従来技術における用いられていた有機溶剤を使用することなく、生石灰を少量のカップリング剤の存在下で水のみを用いて消化して得られることから、産業上重要であるとともに、前記酸性ガスの除去性能に優れる消石灰を、容易に安定して提供でき、産業上有用である。

Claims

生石灰をカップリング剤の存在下で水のみで消化してなる消石灰であって、比表面積が２０ｍ²／ｇ以上５０ｍ²／ｇ以下であることを特徴とする消石灰。
生石灰をカップリング剤の存在下で水のみで消化して消石灰を製造する方法であって、前記カップリング剤を生石灰１００重量部に対して１．５重量部以下とすることを特徴とする請求項１記載の消石灰の製造方法。