JP4232440B2

JP4232440B2 - Silica-containing geothermal water treatment method and silica-containing granule

Info

Publication number: JP4232440B2
Application number: JP2002334680A
Authority: JP
Inventors: 晃上田; 耕一加藤; 秀夫荒井
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2002-11-19
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2022-11-19
Also published as: JP2004169590A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地熱発電等に用いられる地熱水を処理する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地熱発電等において用いられる地熱水中には、高濃度のシリカが含まれる場合が多く、このシリカが配管や還元井の内壁にシリカスケールとして付着する問題が起きることがある。
従来、地熱水中のシリカを除去する方法としては、地熱水に無機系凝集剤や有機系凝集剤を添加し、凝集物を沈降分離などにより分離する方法がある（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【特許文献１】
特開平１１−３０１４６０号公報
【特許文献２】
特開平１１−３４２６１３号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の処理方法は、処理コストがかさむため、実用化が難しいのが現状である。
無機系凝集剤を用いた場合には、凝集剤由来の金属成分が凝集物に多く含まれるようになるため、凝集物をシリカ原料として資源化し工業的に利用するのは難しく、コスト面で不利であった。また有機系凝集剤を用いた場合には、シリカ除去効率が低く、十分なシリカ除去は難しいという問題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、シリカ含有地熱水処理において、シリカを効率よく除去することができ、かつ低コスト化が可能となる処理方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明のシリカ含有地熱水処理方法は、シリカ含有地熱水に、下記式（１）に示す含窒素カチオン化合物を添加し、該地熱水中のシリカを凝集させる凝集工程と、得られた凝集物を粒状化する粒状化工程と、を含むことを特徴とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のシリカ含有地熱水処理方法は、シリカ含有地熱水に、下記式（１）に示す含窒素カチオン化合物を添加し、該地熱水中のシリカを凝集させる凝集工程と、得られた凝集物を粒状化する粒状化工程と、得られた粒状体を加熱することにより前記粒状体の表面電位を負とする加熱工程を含むことを特徴とする。なお、式（１）において、ｍは０または１以上の整数であり、ｎは１以上の整数である。
【化２】

【０００６】
本発明の処理方法では、セメント用混和材等として工業的に利用可能なシリカ含有粒状体を得ることができる。従って、コスト面で有利である。
また、含窒素カチオン化合物からなる凝集剤を用いるので、地熱水中のシリカを効率よく凝集させ、シリカ除去率を高めることができる。
【０００７】
本発明の処理方法は、粒状化工程で得られた粒状体を加熱する加熱工程を含む。
加熱工程を含む処理方法によれば、加熱温度の調整によって、粒状体の表面電位を正負のいずれにも設定できる。
従って、粒状体の表面電位を、工業的な用途に応じて設定することができる。
また、加熱工程によって、粒状体の表面凹凸を小さくし、セメント用混和材等に用いた場合に優れた特性を有する粒状体を得ることができる。
加熱工程においては、加熱温度を２００℃以上とすることによって、粒状体の表面電位を負にし、セメント用混和材等に用いた場合に、より優れた特性を有する粒状体を得ることができる。
【０００８】
粒状化工程においては、噴霧乾燥法を用いることによって、凝集物を効率よく粒状化することができる。
【０００９】
本発明のシリカ含有粒状体は、上記処理方法によって得られたものであることを特徴とする。
本発明のセメント用混和材は、上記シリカ含有粒状体を含むことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のシリカ含有地熱水処理方法の一実施形態を説明する。
（１）凝集工程
図１に示すように、シリカ含有地熱水（例えばシリカを過飽和状態で含有する地熱水）を、被処理水として、経路１１を通して蒸気分離１に導入する。
なお、一般に、水溶液中のシリカは、通常、その一部が負電荷を帯びた形態（Ｈ３ＳｉＯ４⁻等）となる。
蒸気分離槽１では、被処理水の温度が高温（例えば１００℃を越える温度）である場合、この被処理水の一部が蒸発し、外部に放出される。
【００１１】
蒸気分離槽１を経た被処理水を、経路１２を通して滞留槽２に導入する。滞留槽２においては、被処理水中のシリカの重合反応が進行する。
滞留槽２としては、被処理水の滞留時間が１０分以上（好ましくは１５分以上）となる容量のものを用いると、シリカの重合反応を十分に進めることができるため好ましい。
【００１２】
滞留槽２を経た被処理水を、経路１３を通して反応分離槽３に導入するとともに、凝集剤供給部４を用いて、凝集剤を反応分離槽３に添加する。
凝集剤としては、下記式（１）に示す含窒素カチオン化合物を使用する。
【００１３】
【化３】

【００１４】
式（１）に示す含窒素カチオン化合物は、親水部Ａと疎水部Ｂとを有する。親水部Ａと疎水部Ｂの存在比（親水部Ａ：疎水部Ｂ）は、９７：３〜８０：２０（好ましくは９５：５〜９０：１０）（質量比）とするのが好ましい。
また、疎水部Ｂを含まず、親水部Ａのみからなる含窒素カチオン化合物を使用することもできる。
上記含窒素カチオン化合物の分子量は、５００〜３００００００、好ましくは１５００００〜２００００００であることが望ましい。なお、分子量とは、光散乱法によって求めた重量平均分子量を指す。
凝集剤の添加量は、被処理水に対して５０ｍｇ／ｋｇ以上（好ましくは１００ｍｇ／ｋｇ以上）とするのが好ましい。
【００１５】
凝集剤の添加によって、被処理水中のシリカの一部は、荷電中和されるとともに架橋されるため、凝集し、フロック化する。
凝集物は、反応分離槽３底部に沈降し、経路１４を通して導出される。
この凝集物は、正電荷を有する凝集剤を含むため、通常、正電荷を帯びた状態となる。凝集物の表面電位は、例えば＋３〜＋２５ｍＶとなる。
この凝集物のシリカ含有率は、例えば７５ｗｔ％以上となる。
【００１６】
凝集物の一部は、循環経路１５を通して反応分離槽３に循環するのが好ましい。これによって、循環された凝集物がシリカの結晶成長の際の核（シード）となり、反応分離槽３においてシリカの結晶成長が促されるため、凝集効率を高めることができる。
凝集物が分離された処理水は、反応分離槽３の上部に接続された経路１６から系外に導出される。
【００１７】
（２）粒状化工程
経路１４を通して回収された凝集物は、噴霧乾燥造粒装置５（スプレードライヤー）を用いて、噴霧乾燥法（スプレードライ法）によって粒状化する。
この方法では、通常、一次粒子の平均粒径は０．４μｍ程度となり、二次粒子（一次粒子の集合体）の平均粒径は１０μｍ以下となる。すなわち、この方法によって、平均粒径（例えばモード径）が１０μｍ以下のシリカ含有粒状体（以下、単に粒状体という）が得られる。
粒状体の平均粒径が上記範囲を越えると、セメント用混和材として使用した場合に、その充填密度が低くなり、セメントモルタル等の機械特性に悪影響が及ぶおそれがある。
【００１８】
噴霧乾燥造粒装置５の吸気温度条件は９０〜１８０℃とするのが好ましい。排気温度条件は４５〜７５℃とするのが好ましい。
吸気または排気の温度条件が上記範囲未満であると、粒状体の粒径が大きくなったり、乾燥が不十分になることがある。吸気または排気の温度条件が上記範囲を越えると、粒状体の粒径が大きくなりやすい。
噴霧乾燥造粒装置５で得られた粒状体は、経路１７を通して回収される。
なお、本発明では、噴霧乾燥法に限らず、他の造粒法によって凝集物を粒状化することもできる。
【００１９】
（３）加熱工程
粒状化工程で得られた粒状体は、加熱炉（図示略）を用いて加熱され、焼成される。
加熱温度は２００℃以上とするのが好ましく、２５０℃以上とするのがさらに好ましい。
粒状体は、上記温度条件（２００℃以上、好ましくは２５０℃以上）での加熱によって、負電荷を帯びた状態となる。この粒状体の表面電位（ゼータ電位）は、例えば、−３０〜−５５ｍＶとなる。
加熱温度が上記範囲未満であると、粒状体の表面電位が負になりにくい。また粒状体の表面凹凸が大きくなり、セメント用混和材として利用する場合に、セメントモルタル等の機械特性が劣化しやすい。
【００２０】
また、上記温度条件での加熱によって、凝集剤を熱分解し、粒状体のシリカ含有率を高めることができる。このシリカ含有率は、例えば９４ｗｔ％以上となる。
加熱工程では、粒状体はその表面凹凸が小さくなり、表面が比較的平滑な状態となる。
【００２１】
上記温度条件（２００℃以上、好ましくは２５０℃以上）を採用することによって、粒状体の表面電位を負とすることができるのは、上記温度条件で加熱を行うことにより、正電荷を有する凝集剤が熱分解されるためであると考えられる。
一方、加熱温度を上記範囲未満とする場合には、粒状体の表面電位が正になりやすい。これは、未分解の凝集剤が粒状体中に残留しやすいためであると考えられる。
このように、この処理方法では、加熱温度の調整によって、粒状体の表面電位を正負のいずれにも設定できる。
【００２２】
上記加熱温度は、７００℃以上とすると、粒状体中のシリカ含有率を高めることができるため好ましい。特に、９００℃以上とすると、粒状体の表面凹凸をさらに小さくすることができるため好適である。
加熱時間は、１０分以上とすることができる。
【００２３】
上記工程で得られる粒状体の一例における微量成分（シリカ以外の成分）の含有率を以下に示す。
ＴｉＯ２：０．０１ｗｔ％以下、Ａｌ２Ｏ３：１．１ｗｔ％以下、Ｆｅ２Ｏ３：０．１ｗｔ％以下、ＦｅＯ：０．０１ｗｔ％以下、ＭｎＯ：０．０１ｗｔ％以下、ＭｇＯ：０．０２ｗｔ％以下、ＣａＯ：０．１５ｗｔ％以下、Ｎａ２Ｏ：１．９ｗｔ％以下、Ｋ２Ｏ：０．４ｗｔ％以下、Ｐ２Ｏ５：０．０１ｗｔ％以下、Ｃｌ：０．４ｗｔ％以下、ＳＯ３：０．０６ｗｔ％以下、Ｔ−Ｓ：０．０３ｗｔ％以下、ＣＯ２：０．０１ｗｔ％以下、Ｔ−Ｃ：０．１１ｗｔ％以下、Ｈ２Ｏ^＋：０．５ｗｔ％以下、Ｈ２Ｏ⁻：０．８ｗｔ％以下。
【００２４】
上記粒状体は、セメント用混和剤（シリカヒューム）として利用可能である。この粒状体をセメント用混和材として使用することによって、セメントモルタル等の機械特性を向上させることができる。
例えば、この粒状体をシリカヒュームセメントに適用すると、セメントモルタルの圧縮強度を高くする（例えば１００Ｎ／ｍｍ^２以上とする）ことができる。
特に、負電荷を有する粒状体は、セメント用混和材として用いた場合、セメントモルタル等の機械特性をさらに向上させることができるため、工業的な利用価値が高い。
加熱された粒状体は、セメント用混和材以外の用途、例えば吸着剤としても利用可能である。この場合にも、粒状体に負電荷を与えることによって、その吸着性能を向上させることができる。
【００２５】
上記処理方法では、次に示す効果を得ることができる。
（１）上記含窒素カチオン化合物を添加してシリカを凝集させる凝集工程と、凝集物を粒状化する粒状化工程とを含むので、セメント用混和材等として工業的に利用可能なシリカ含有粒状体を得ることができる。従って、コスト面で有利である。
（２）上記含窒素カチオン化合物からなる凝集剤を用いるので、シリカを効率よく凝集させ、シリカ除去率を高めることができる。
（３）加熱工程を含む処理方法によれば、加熱温度の調整によって、粒状体の表面電位を正負のいずれにも設定できる。
従って、粒状体の表面電位を、工業的な用途に応じて設定することができる。
例えば、粒状体の表面電位を負とすることによって、セメント用混和材等としての粒状体の工業的な利用価値を高めることができる。
（４）加熱工程を行うことによって、粒状体の表面凹凸を小さくし、セメント用混和材としての優れた特性を得ることができる。例えば、セメントモルタルの機械特性を向上させることができる。
（５）上記凝集剤は含窒素カチオン化合物であるため、比較的低温で熱分解する。このため、加熱工程によって凝集剤を分解させ、粒状体のシリカ含有率を高くする（例えば９４ｗｔ％以上）ことができる。
従って、セメント用混和材等として使用する場合に、不純物による悪影響を防ぐことができる。
また、上記凝集剤は比較的低温で熱分解するため、処理済みの地熱水を還元井を通して地中に還元する場合に、地中（特にレザーバー）におけるシリカ析出などの問題を防ぐことができる。
【００２６】
【実施例】
以下、具体例を示し、本発明の効果を明確化する。
（試験例１〜６）
図１に示す処理装置を用いて、次のようにしてシリカ含有地熱水（被処理水）の処理を行った。被処理水の全シリカ濃度は６９０〜７４０ｍｇ／ｋｇであった。
反応分離槽３において、上記式（１）に示す含窒素カチオン化合物からなる凝集剤を被処理水に添加し、凝集物を分離した。
凝集剤としては、疎水部Ｂを含まないものを用いた。凝集剤の添加量は、被処理水に対して１００ｍｇ／ｋｇとした。
次いで、凝集物を、噴霧乾燥造粒装置５を用いて粒状化し、粒状体を得た。噴霧乾燥造粒装置５の吸気温度は１２０℃とした。排気温度は７０℃とした。
次いで、粒状体を加熱炉（図示略）を用いて加熱し焼成した。粒状体のゼータ電位を測定した結果を図２に示す。
図２において、横軸は加熱工程における加熱温度を示し、縦軸は粒状体のゼータ電位を示す。
【００２７】
（試験例７〜１２）
凝集剤の添加量を７５ｍｇ／ｋｇとすること以外は試験例１と同様にして地熱水を処理した。粒状体のゼータ電位を測定した結果を図２に示す。
【００２８】
図２より、粒状体の表面電荷は、加熱工程での加熱温度に応じて変化することがわかる。
【００２９】
試験例１〜１２で得られた粒状体を、セメント用混和材として用いてセメントモルタルを製造した。
このセメントモルタルの成分は以下の通りである。
ポルトランドセメントとセメント用混和材（粒状体）との合量１；砂１．４；水と減水材の合量０．３（数字は質量比）。
各セメントモルタルの圧縮強度を測定したところ、１００Ｎ／ｍｍ^２以上であることが確認された。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のシリカ含有地熱水処理方法にあっては、次に示す効果を得ることができる。
（１）上記含窒素カチオン化合物を添加してシリカを凝集させる凝集工程と、凝集物を粒状化する粒状化工程とを含むので、セメント用混和材等として工業的に利用可能なシリカ含有粒状体を得ることができる。従って、コスト面で有利である。
（２）上記含窒素カチオン化合物からなる凝集剤を用いるので、地熱水中のシリカを効率よく凝集させ、シリカ除去率を高めることができる。
（３）加熱工程を含む処理方法によれば、加熱温度の調整によって、粒状体の表面電位を正負のいずれにも設定できる。
従って、粒状体の表面電位を、工業的な用途に応じて設定することができる。
例えば、粒状体の表面電位を負とすることによって、セメント用混和材としての利用価値を高めることができる。
（４）加熱工程を行うことによって、粒状体の表面凹凸を小さくし、セメント用混和材としての優れた特性を得ることができる。例えば、セメントモルタルの機械特性を向上させることができる。
（５）上記凝集剤は含窒素カチオン化合物であるため、比較的低温で熱分解する。このため、加熱工程によって凝集剤を分解させ、粒状体のシリカ含有率を高くすることができる。
従って、セメント用混和材等として使用する場合に、不純物による悪影響を防ぐことができる。
また、上記凝集剤は比較的低温で熱分解するため、処理済みの地熱水を還元井を通して地中に還元する場合に、地中（特にレザーバー）におけるシリカ析出などの問題を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシリカ含有地熱水処理方法の一実施形態を実施するために用いられる処理装置を示す概略構成図である。
【図２】試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
３・・・反応分離槽、４・・・凝集剤供給部、５・・・噴霧乾燥造粒装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for treating geothermal water used for geothermal power generation and the like.
[0002]
[Prior art]
Geothermal water used in geothermal power generation and the like often contains high-concentration silica, and there is a problem that this silica adheres as a silica scale to the inner wall of a pipe or a reduction well.
Conventionally, as a method for removing silica in geothermal water, there is a method in which an inorganic flocculant or an organic flocculant is added to geothermal water, and the aggregate is separated by sedimentation separation (for example, Patent Document 1 and Patent). Reference 2).
[Patent Document 1]
JP 11-301460 A [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-342613
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional processing method is difficult to put into practical use because of its high processing cost.
When an inorganic flocculant is used, the metal component derived from the flocculant is contained in the agglomerate in a large amount. Therefore, it is difficult to recycle the agglomerate as a silica raw material for industrial use, which is disadvantageous in terms of cost. Met. Further, when an organic flocculant is used, there is a problem that the silica removal efficiency is low, and sufficient silica removal is difficult.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a treatment method capable of efficiently removing silica in a silica-containing geothermal water treatment and reducing the cost. .
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The silica-containing geothermal water treatment method of the present invention comprises adding a nitrogen-containing cation compound represented by the following formula (1) to silica-containing geothermal water and aggregating the silica in the geothermal water, and the obtained agglomeration: And a granulating step for granulating the product.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The silica-containing geothermal water treatment method of the present invention comprises adding a nitrogen-containing cation compound represented by the following formula (1) to silica-containing geothermal water, and aggregating the silica in the geothermal water, and the obtained agglomeration It includes a granulating step for granulating an object and a heating step for making the surface potential of the granular body negative by heating the obtained granular body . In the formula (1), m is 0 or an integer of 1 or more, and n is an integer of 1 or more.
[Chemical formula 2]

[0006]
In the processing method of this invention, the silica containing granule which can be utilized industrially as an admixture for cement etc. can be obtained. Therefore, it is advantageous in terms of cost.
Moreover, since the coagulant | flocculant which consists of a nitrogen-containing cation compound is used, the silica in geothermal water can be efficiently aggregated and a silica removal rate can be raised.
[0007]
The processing method of this invention includes the heating process which heats the granule obtained at the granulation process.
According to the processing method including the heating step, the surface potential of the granular material can be set to either positive or negative by adjusting the heating temperature.
Therefore, the surface potential of the granular material can be set according to industrial applications.
Moreover, the granule which has the characteristic outstanding in the case where it uses for the admixture for cement etc. by making the surface unevenness | corrugation of a granule small by a heating process can be obtained.
In the heating step, by setting the heating temperature to 200 ° C. or higher, the surface of the granule is made negative, and a granule having more excellent characteristics can be obtained when it is used as an admixture for cement.
[0008]
In the granulation step, the aggregate can be efficiently granulated by using a spray drying method.
[0009]
The silica-containing granular material of the present invention is obtained by the above treatment method.
The cement admixture of the present invention is characterized by containing the silica-containing granular material.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the silica-containing geothermal water treatment method of the present invention will be described.
(1) Aggregation step As shown in FIG. 1, silica-containing geothermal water (for example, geothermal water containing silica in a supersaturated state) is introduced into the steam separation 1 through the path 11 as treated water.
In general, silica in an aqueous solution usually has a negatively charged form (H 3 SiO 4 ^— or the like).
In the steam separation tank 1, when the temperature of the water to be treated is high (for example, a temperature exceeding 100 ° C.), a part of the water to be treated is evaporated and discharged to the outside.
[0011]
The water to be treated that has passed through the steam separation tank 1 is introduced into the retention tank 2 through the path 12. In the retention tank 2, the polymerization reaction of silica in the water to be treated proceeds.
As the retention tank 2, it is preferable to use a tank having a capacity in which the retention time of the water to be treated is 10 minutes or more (preferably 15 minutes or more), since the polymerization reaction of silica can be sufficiently advanced.
[0012]
The water to be treated that has passed through the residence tank 2 is introduced into the reaction separation tank 3 through the path 13, and the flocculant is added to the reaction separation tank 3 using the flocculant supply unit 4.
As the flocculant, a nitrogen-containing cation compound represented by the following formula (1) is used.
[0013]
[Chemical 3]

[0014]
The nitrogen-containing cation compound represented by the formula (1) has a hydrophilic part A and a hydrophobic part B. The abundance ratio of the hydrophilic part A and the hydrophobic part B (hydrophilic part A: hydrophobic part B) is preferably 97: 3 to 80:20 (preferably 95: 5 to 90:10) (mass ratio).
Moreover, the nitrogen-containing cation compound which does not contain the hydrophobic part B but consists only of the hydrophilic part A can also be used.
The molecular weight of the nitrogen-containing cation compound is 500 to 3000000, preferably 150,000 to 2000000. The molecular weight refers to a weight average molecular weight determined by a light scattering method.
The addition amount of the flocculant is preferably 50 mg / kg or more (preferably 100 mg / kg or more) with respect to the water to be treated.
[0015]
By adding the flocculant, a part of the silica in the water to be treated is charged neutralized and cross-linked, and thus aggregates and flocs.
Aggregates settle to the bottom of the reaction separation tank 3 and are led out through the path 14.
Since this agglomerate contains an aggregating agent having a positive charge, the agglomerate is usually in a positively charged state. The surface potential of the aggregate is, for example, +3 to +25 mV.
The silica content of the aggregate is, for example, 75 wt% or more.
[0016]
A part of the aggregate is preferably circulated to the reaction separation tank 3 through the circulation path 15. As a result, the circulated agglomerates serve as nuclei (seeds) for the crystal growth of silica, and the crystal growth of silica is promoted in the reaction separation tank 3, so that the agglomeration efficiency can be increased.
The treated water from which the aggregates have been separated is led out of the system from the path 16 connected to the upper part of the reaction separation tank 3.
[0017]
(2) The aggregate collected through the granulation process path 14 is granulated by a spray drying method (spray drying method) using the spray drying granulator 5 (spray dryer).
In this method, the average particle size of primary particles is usually about 0.4 μm, and the average particle size of secondary particles (aggregates of primary particles) is 10 μm or less. That is, by this method, a silica-containing granular material (hereinafter simply referred to as a granular material) having an average particle diameter (for example, a mode diameter) of 10 μm or less is obtained.
When the average particle diameter of the granular material exceeds the above range, when used as an admixture for cement, the packing density is lowered, which may adversely affect mechanical properties such as cement mortar.
[0018]
The intake air temperature condition of the spray drying granulator 5 is preferably 90 to 180 ° C. The exhaust temperature condition is preferably 45 to 75 ° C.
When the temperature condition of the intake or exhaust is less than the above range, the particle size of the granular material may increase or drying may be insufficient. If the intake or exhaust temperature condition exceeds the above range, the particle size of the granular material tends to increase.
Granules obtained by the spray drying granulator 5 are collected through the path 17.
In the present invention, the aggregate can be granulated not only by the spray drying method but also by other granulation methods.
[0019]
(3) Heating process The granule obtained in the granulating process is heated and fired using a heating furnace (not shown).
The heating temperature is preferably 200 ° C. or higher, and more preferably 250 ° C. or higher.
The granular material becomes negatively charged by heating under the above temperature condition (200 ° C. or higher, preferably 250 ° C. or higher). The surface potential (zeta potential) of the granular material is, for example, −30 to −55 mV.
When the heating temperature is less than the above range, the surface potential of the granular material is unlikely to be negative. Further, the surface irregularities of the granular material become large, and when used as an admixture for cement, mechanical properties such as cement mortar easily deteriorate.
[0020]
Moreover, the flocculant can be thermally decomposed by heating under the above temperature conditions, and the silica content of the granular material can be increased. The silica content is, for example, 94 wt% or more.
In the heating step, the granular material has small surface irregularities and a relatively smooth surface.
[0021]
By adopting the above temperature condition (200 ° C. or higher, preferably 250 ° C. or higher), the surface potential of the granular material can be made negative because of the aggregation with positive charge by heating under the above temperature condition. This is probably because the agent is thermally decomposed.
On the other hand, when the heating temperature is less than the above range, the surface potential of the granular material tends to be positive. This is presumably because the undecomposed flocculant tends to remain in the granular material.
Thus, in this processing method, the surface potential of the granular material can be set to either positive or negative by adjusting the heating temperature.
[0022]
The heating temperature is preferably 700 ° C. or higher because the silica content in the granular material can be increased. In particular, when the temperature is 900 ° C. or higher, the surface unevenness of the granular material can be further reduced, which is preferable.
The heating time can be 10 minutes or more.
[0023]
The content of trace components (components other than silica) in an example of the granular material obtained in the above step is shown below.
TiO2: 0.01 wt% or less, Al2O3: 1.1 wt% or less, Fe2O3: 0.1 wt% or less, FeO: 0.01 wt% or less, MnO: 0.01 wt% or less, MgO: 0.02 wt% or less, CaO: 0.15 wt% or less, Na2O: 1.9 wt% or less, K2O: 0.4 wt% or less, P2O5: 0.01 wt% or less, Cl: 0.4 wt% or less, SO3: 0.06 wt% or less, TS: 0.03 wt% or less, CO2: 0.01 wt% or less, T-C: 0.11wt% or ^less, H2 O +: less ^0.5wt%, H2O -: less 0.8 wt%.
[0024]
The granular material can be used as an admixture for cement (silica fume). By using this granular material as an admixture for cement, mechanical properties such as cement mortar can be improved.
For example, when this granular material is applied to silica fume cement, the compressive strength of cement mortar can be increased (for example, 100 N / mm ² or more).
In particular, when a granular material having a negative charge is used as an admixture for cement, mechanical properties such as cement mortar can be further improved, and thus has high industrial utility value.
The heated granule can be used for applications other than cement admixture, for example, as an adsorbent. Also in this case, the adsorption performance can be improved by giving a negative charge to the granular material.
[0025]
With the above processing method, the following effects can be obtained.
(1) A silica-containing granule that can be industrially used as an admixture for cement and the like because it includes an agglomeration step for agglomerating silica by adding the nitrogen-containing cation compound and a granulation step for granulating the agglomerate. Can be obtained. Therefore, it is advantageous in terms of cost.
(2) Since the flocculant made of the nitrogen-containing cation compound is used, silica can be efficiently aggregated and the silica removal rate can be increased.
(3) According to the processing method including the heating step, the surface potential of the granular material can be set to either positive or negative by adjusting the heating temperature.
Therefore, the surface potential of the granular material can be set according to industrial applications.
For example, by making the surface potential of the granular material negative, the industrial utility value of the granular material as an admixture for cement can be increased.
(4) By performing a heating process, the surface asperity of a granular material can be made small and the outstanding characteristic as an admixture for cement can be acquired. For example, the mechanical properties of cement mortar can be improved.
(5) Since the aggregating agent is a nitrogen-containing cation compound, it thermally decomposes at a relatively low temperature. For this reason, a flocculant is decomposed | disassembled by a heating process and the silica content rate of a granular material can be made high (for example, 94 wt% or more).
Therefore, when used as an admixture for cement or the like, adverse effects due to impurities can be prevented.
Moreover, since the above-mentioned flocculant is thermally decomposed at a relatively low temperature, problems such as silica precipitation in the ground (particularly the reservoir) can be prevented when the treated geothermal water is reduced to the ground through a reduction well. .
[0026]
【Example】
Hereinafter, a specific example is shown and the effect of this invention is clarified.
(Test Examples 1-6)
Using the treatment apparatus shown in FIG. 1, the silica-containing geothermal water (treated water) was treated as follows. The total silica concentration of the water to be treated was 690 to 740 mg / kg.
In the reaction separation tank 3, a flocculant composed of a nitrogen-containing cation compound represented by the above formula (1) was added to the water to be treated to separate the agglomerates.
As the flocculant, one not containing the hydrophobic part B was used. The addition amount of the flocculant was 100 mg / kg with respect to the water to be treated.
Subsequently, the aggregate was granulated using the spray-drying granulator 5, and the granule was obtained. The intake air temperature of the spray drying granulator 5 was 120 ° C. The exhaust temperature was 70 ° C.
Next, the granular material was heated and fired using a heating furnace (not shown). The result of measuring the zeta potential of the granular material is shown in FIG.
In FIG. 2, the horizontal axis represents the heating temperature in the heating step, and the vertical axis represents the zeta potential of the granular material.
[0027]
(Test Examples 7 to 12)
The geothermal water was treated in the same manner as in Test Example 1 except that the amount of the flocculant added was 75 mg / kg. The result of measuring the zeta potential of the granular material is shown in FIG.
[0028]
From FIG. 2, it can be seen that the surface charge of the granular material changes according to the heating temperature in the heating step.
[0029]
Cement mortar was manufactured using the granules obtained in Test Examples 1 to 12 as an admixture for cement.
The components of this cement mortar are as follows.
Total amount of Portland cement and cement admixture (granular material) 1; sand 1.4; total amount of water and water reducing material 0.3 (numbers are mass ratio).
When the compressive strength of each cement mortar was measured, it was confirmed that it was 100 N / mm ² or more.
[0030]
【The invention's effect】
In the silica-containing geothermal water treatment method of the present invention, the following effects can be obtained.
(1) A silica-containing granule that can be industrially used as an admixture for cement and the like because it includes an agglomeration step for agglomerating silica by adding the nitrogen-containing cation compound and a granulation step for granulating the agglomerate. Can be obtained. Therefore, it is advantageous in terms of cost.
(2) Since the flocculant made of the nitrogen-containing cation compound is used, silica in geothermal water can be efficiently aggregated and the silica removal rate can be increased.
(3) According to the processing method including the heating step, the surface potential of the granular material can be set to either positive or negative by adjusting the heating temperature.
Therefore, the surface potential of the granular material can be set according to industrial applications.
For example, the utility value as an admixture for cement can be increased by setting the surface potential of the granular material to be negative.
(4) By performing a heating process, the surface asperity of a granular material can be made small and the outstanding characteristic as an admixture for cement can be acquired. For example, the mechanical properties of cement mortar can be improved.
(5) Since the aggregating agent is a nitrogen-containing cation compound, it thermally decomposes at a relatively low temperature. For this reason, a flocculant can be decomposed | disassembled by a heating process and the silica content rate of a granular material can be made high.
Therefore, when used as an admixture for cement or the like, adverse effects due to impurities can be prevented.
Moreover, since the above-mentioned flocculant is thermally decomposed at a relatively low temperature, problems such as silica precipitation in the ground (particularly the reservoir) can be prevented when the treated geothermal water is reduced to the ground through a reduction well. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a treatment apparatus used for carrying out an embodiment of a silica-containing geothermal water treatment method of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing test results.
[Explanation of symbols]
3 ... reaction separation tank, 4 ... flocculant supply unit, 5 ... spray drying granulator

Claims

A nitrogen-containing cation compound represented by the following formula (1) is added to silica-containing geothermal water to agglomerate silica in the geothermal water, and a granulation step to granulate the obtained aggregate is obtained. A silica-containing geothermal water treatment method comprising a heating step of making the surface potential of the granular material negative by heating the granular material .

The silica-containing geothermal water treatment method according to claim 1 , wherein in the heating step, the heating temperature is 200 ° C. or higher.

The silica-containing geothermal water treatment method according to any one of claims 1 and 2 , wherein in the granulation step, the aggregate is granulated using a spray drying method.

A silica-containing granule obtained by the silica-containing geothermal water treatment method according to any one of claims 1 to 3 .

A cement admixture comprising a silica-containing granule obtained by the silica-containing geothermal water treatment method according to claim 1 .