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JP7655501B2 - Method for manufacturing corrosion inhibitor for boiler, boiler and method for inhibiting corrosion in boiler - Google Patents
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特許法第30条第2項適用 ・第41回全国都市清掃研究・事例発表会講演論文集(第80~82頁) 公益社団法人全国都市清掃会議 発行日 令和1年12月15日 ・第41回全国都市清掃研究・事例発表会 開催日 令和2年1月23日Article 30, paragraph 2 of the Patent Act applies. ・Proceedings of the 41st National Urban Cleaning Research and Case Presentation Conference (pages 80-82) National Urban Cleaning Conference, Public Interest Incorporated Association. Published on December 15, 2019. ・The 41st National Urban Cleaning Research and Case Presentation Conference, held on January 23, 2020.

本発明は、従来産業廃棄物とされていたPb、Zn、Cuなどの重金属を含む溶融飛灰、燃焼飛灰等の燃焼灰を再資源化し、それを主原料としてボイラの特に過熱管の腐食を抑制するためのボイラ用腐食抑制剤を効率よく製造する方法及びボイラとボイラの腐食抑制方法に関する。 The present invention relates to a method for efficiently producing a boiler corrosion inhibitor for inhibiting corrosion of boilers, particularly superheater tubes, by recycling combustion ash, such as molten fly ash and combustion fly ash, which have traditionally been treated as industrial waste and contain heavy metals such as Pb, Zn, and Cu, using the recycled ash as the main raw material, and to a boiler and a method for inhibiting corrosion of the boiler.

ごみ処理施設から排出される飛灰(焼却飛灰、溶融飛灰)の処理は、直接埋立処分を行うことが禁止され、溶融固化、セメント固化、薬剤処理、酸またはその他溶媒による排出処理により中間処理した上で通常の一般廃棄物としての埋立処分が行われている。また、焼却飛灰、溶融飛灰から重金属を抽出する山元還元により資源化する方法が行われている。具体的な処理方法としては、溶融処理、湿式法、塩化揮発法などが挙げられる。これらの処理方法により、亜鉛、鉛、銅などを回収する。回収した金属は、製錬所にて純度を高めて金属材料として再利用される。回収したスラグは、セメント原料、製鉄原料として再利用される。回収したスラグ以外の固形分は、非鉄精錬の原料として再利用される。 Direct landfill disposal of fly ash (incineration fly ash, molten fly ash) discharged from waste treatment facilities is prohibited, and it is disposed of as ordinary general waste in landfills after intermediate treatment such as melting and solidifying, cement solidification, chemical treatment, and discharge treatment using acids or other solvents. In addition, a method of recovering resources by extracting heavy metals from incineration fly ash and molten fly ash through reduction at the mine is used. Specific processing methods include melting treatment, wet methods, and chlorination volatilization methods. Zinc, lead, copper, etc. are recovered by these processing methods. The recovered metals are purified at smelters and reused as metallic materials. The recovered slag is reused as a cement raw material and a raw material for ironmaking. The solids other than the recovered slag are reused as raw materials for non-ferrous smelting.

埋立処分による処理方法は、処理コストは安いが、最終処分場の確保に困難をきたすなど深刻な問題を抱えている。そのため、燃焼飛灰、溶融飛灰の資源化率を高くし、最終処分場における処分量を低減化することが求められている。山元還元による処理方法はリサイクル性が高いものの、処理コストが高い。 Landfill disposal has low disposal costs, but serious problems include the difficulty of securing final disposal sites. For this reason, there is a need to increase the resource recovery rate of combustion fly ash and molten fly ash and reduce the amount disposed of at final disposal sites. The landfill method has high recyclability, but high disposal costs.

前記問題を解決するための方法として、特許文献1には、可燃性ごみを焼却して生じた焼却灰を水洗したのち、塩酸処理後、加熱下でアルカリ処理し、水洗により脱アルカリ後、乾燥してイオン交換能、吸着能を有する資材としてごみ焼却灰を再資源化する方法が記載されている。 As a method for solving the above problem, Patent Document 1 describes a method in which the incineration ash generated by incinerating combustible waste is washed with water, then treated with hydrochloric acid, and then treated with alkali under heating, and then washed with water to remove the alkali, and then dried to recycle the waste incineration ash as a material with ion exchange and adsorption capabilities.

バイオマス燃料、家庭から出る一般廃棄物、廃タイヤおよび廃プラスチック等の廃棄物、水洗処理した焼却飛灰、溶融飛灰をボイラの燃料として使用するごみ処理施設のボイラ過熱器管(Superheater‐tube、SH管)では、例えば、KCl、NaCl、ZnCl、PbCl、KSO、NaSO等からなる低融点の溶融塩による腐食が問題となっている。また、ボイラの発電効率を上げるために蒸気温度の高温化が望まれているが、高温化に伴い溶融塩による腐食問題がさらに深刻となる。 In the boiler superheater tubes (SH tubes) of waste treatment facilities that use biomass fuel, general waste from households , waste tires, waste plastics, etc., incineration fly ash that has been washed with water, and molten fly ash as boiler fuel, corrosion caused by low-melting-point molten salts such as KCl, NaCl, ZnCl2 , PbCl2 , K2SO4 , Na2SO4 , etc. is a problem. In addition, while it is desired to increase the steam temperature in order to increase the power generation efficiency of the boiler, the corrosion problem caused by molten salts becomes even more serious as the temperature increases.

特許文献2には、Ca、Si、Al、MgおよびFeからなる群から選択される少なくとも1種を主成分とする化合物を用いることにより、ボイラ過熱器管(SH管)の腐食の進行を抑制できることが記載されている。 Patent Document 2 describes that the use of a compound containing at least one element selected from the group consisting of Ca, Si, Al, Mg, and Fe as its main component can suppress the progression of corrosion of boiler superheater tubes (SH tubes).

特開平11-207294号公報Japanese Patent Application Publication No. 11-207294 特許第6046886号公報Patent No. 6046886

特許文献1には、水洗処理、または、水洗処理した後、塩酸処理を施すことで、イオン交換能、吸着能を増加させる資材を得ることができることが記されている。アルカリ水熱処理の前の前処理として、水洗処理を行えば、ボイラ過熱器管の腐食因子であるNaCl、KCl、PbCl、CaClや腐食抑制剤の阻害物質であるCa(OH)等を除去できる。また、強い酸洗処理を行えば、ボイラ過熱器管の腐食因子であるZnO、CuO、PbSiO等を除去できる。
しかしながら、強い酸洗処理を行い過ぎると、腐食抑制剤を合成するために必要な成分であるSi、Alの流出により、腐食抑制効果を有する腐食抑制剤を合成することができないため、特許文献1をそのまま適用することは難しい。
また、水洗処理、塩酸処理にてCaを十分に除去できていない場合、アルカリ水熱処理時に、炭酸カルシウムの生成割合が増え、腐食抑制効果が低下する。特許文献1には、アルカリ水熱処理に用いる原料のCa含有率の下限値に関する記載がない。
さらに、Si、Alの含有率が低い焼却飛灰を用いて腐食抑制剤を合成する場合、水洗処理、酸洗処理によりSi、Alの溶出を抑えながらPb、Zn、Cuの重金属、Ca、Na、K、Clを除去する必要がある。Si、Alの濃縮が不十分な場合、腐食抑制剤が生成されないか、あるいは、腐食抑制効果が低い腐食抑制剤が生成する。しかしながら、特許文献1には、アルカリ水熱処理に用いる焼却飛灰のSi、Alの含有率の下限値に関する記載がない。
Patent Document 1 describes that a material with increased ion exchange capacity and adsorption capacity can be obtained by performing a water washing treatment, or performing a water washing treatment followed by a hydrochloric acid treatment. If a water washing treatment is performed as a pretreatment before the alkaline hydrothermal treatment, it is possible to remove NaCl, KCl, PbCl2 , CaCl2 , which are corrosion factors of boiler superheater tubes, and Ca(OH) 2 , which is an inhibitor of corrosion inhibitors. In addition, if a strong acid pickling treatment is performed, it is possible to remove ZnO, CuO, PbSiO3 , etc. , which are corrosion factors of boiler superheater tubes.
However, if the pickling treatment is too strong, the components Si and Al necessary for synthesizing the corrosion inhibitor will flow out, making it impossible to synthesize a corrosion inhibitor having a corrosion inhibitory effect, and therefore it is difficult to apply Patent Document 1 as it is.
Furthermore, if Ca is not sufficiently removed by the water washing treatment and the hydrochloric acid treatment, the proportion of calcium carbonate produced during the alkaline hydrothermal treatment increases, and the corrosion inhibition effect decreases. Patent Document 1 does not disclose a lower limit of the Ca content of the raw material used in the alkaline hydrothermal treatment.
Furthermore, when a corrosion inhibitor is synthesized using incineration fly ash with a low content of Si and Al, it is necessary to remove heavy metals Pb, Zn, and Cu, Ca, Na, K, and Cl while suppressing the elution of Si and Al by water washing and pickling. If the concentration of Si and Al is insufficient, the corrosion inhibitor is not produced or a corrosion inhibitor with a low corrosion inhibition effect is produced. However, Patent Document 1 does not disclose the lower limit of the content of Si and Al in the incineration fly ash used in the alkaline hydrothermal treatment.

バイオマス燃料、家庭から出る一般廃棄物、廃タイヤおよび廃プラスチック等の廃棄物、水洗処理した焼却飛灰、溶融飛灰をボイラの燃料として使用するごみ処理施設におけるボイラ過熱器管では、通常のごみ焼却炉のボイラ過熱器管や家庭から出る一般廃棄物のみを扱うゴミ処理施設に比べ、腐食因子である重金属、Clが多く含まれる厳しい腐食環境にある。そのため、特許文献2に記載されている腐食抑制剤としてCa、Si、Al、Mg、Feのうち少なくとも1つの元素を主成分とする化合物を添加しただけでは、ボイラ過熱器管の腐食を抑制する効果は小さい。 The boiler superheater tubes in waste treatment facilities that use biomass fuels, general household waste, waste tires, waste plastics, etc., water-washed incineration fly ash, and molten fly ash as boiler fuel are in a severe corrosive environment that contains large amounts of heavy metals and Cl, which are corrosion factors, compared to the boiler superheater tubes of normal waste incinerators and waste treatment facilities that handle only general household waste. Therefore, simply adding a compound containing at least one of the elements Ca, Si, Al, Mg, and Fe as a main component as the corrosion inhibitor described in Patent Document 2 has little effect in inhibiting the corrosion of the boiler superheater tubes.

以上より、産業廃棄物として処理され、重金属を多く含有する一方でSiおよびAlの含有量が少ないごみ溶融飛灰、焼却飛灰から、C-S-H(ケイ酸カルシウム水和物)、C-A-S-H(カルシウムアルミノシリケート水和物)などの成分である、Si、Alの溶出を抑えながら、Na、K、Cl、Pb、Zn、Cu等のボイラ(特にボイラ過熱管(SH管))を腐食させる腐食因子、および腐食抑制剤の合成に寄与しない不純物(NaCl、CaCl等)を効率的に取り除くことができるとともに、酸洗の後工程において、Si、Alの添加を不要とする腐食抑制剤を製造することが望まれている。また、飛灰に重金属およびNaCl、KCl、CaClなどの腐食因子を多く含有し、腐食環境が厳しい条件にあるボイラ過熱器管においても、腐食抑制効果がある腐食抑制剤を製造することが求められている。さらに、除去した重金属は非鉄精錬の原料として再資源化することが望まれている。 From the above, it is desired to produce a corrosion inhibitor that can efficiently remove corrosion factors such as Na, K, Cl, Pb, Zn, and Cu that corrode boilers (especially boiler superheater tubes (SH tubes)) and impurities (NaCl, CaCl 2, etc.) that do not contribute to the synthesis of the corrosion inhibitor while suppressing the elution of Si and Al, which are components of C-S-H (calcium silicate hydrate) and C-A-S-H (calcium aluminosilicate hydrate), from refuse fusion fly ash and incineration fly ash that are treated as industrial waste and contain a lot of heavy metals but have a low content of Si and Al, and that does not require the addition of Si and Al in a post-acid pickling process. It is also desired to produce a corrosion inhibitor that has a corrosion inhibitor effect even in boiler superheater tubes that contain a lot of heavy metals and corrosion factors such as NaCl, KCl, and CaCl 2 in fly ash and are in a severe corrosive environment. Furthermore, it is desired to recycle the removed heavy metals as a raw material for non-ferrous smelting.

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであって、ボイラを腐食させる腐食因子、および腐食抑制剤の合成に寄与しない不純物を効率的に取り除くことができるとともに、腐食抑制剤の合成において、Si源、Al源の添加量を低減することができるボイラ用腐食抑制剤の製造方法及びボイラとボイラの腐食抑制方法を提供することを目的とする。また、除去した重金属は非鉄精錬の原料として再資源化することを目的としている。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a method for producing a corrosion inhibitor for a boiler, which can efficiently remove corrosion factors that corrode the boiler and impurities that do not contribute to the synthesis of the corrosion inhibitor, and which can reduce the amounts of Si source and Al source added in the synthesis of the corrosion inhibitor, and a method for inhibiting corrosion of a boiler and a boiler. Another aim is to recycle the removed heavy metals as raw materials for non-ferrous refining.

前記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
(1)本発明のボイラ用腐食抑制剤の製造方法は、第1のボイラ用腐食抑制剤が投入された第1のごみ処理施設で発生した燃焼灰であって、CaとAlとSiを含む燃焼灰を取得する取得工程と、前記取得工程で取得された燃焼灰を水洗処理及び酸洗処理する洗浄処理工程と、前記洗浄処理工程にて水洗処理酸洗処理された燃焼灰に、アルカリ水熱処理を行って、第2のボイラ用腐食抑制剤を得る製造工程と、を備え、前記アルカリ水熱処理に供する前記燃焼灰に含まれるCaの含有量が16質量%を超える場合にCaの含有量を16質量%以下となるように調整し、前記アルカリ水熱処理に供する前記燃焼灰に含まれるSiとAlの合計含有量が11質量%未満の場合にSiとAlの合計含有量が11質量%以上となるように、Si源あるいはAl源を前記アルカリ水熱処理を行うにあたり加えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
(1) The method for producing a corrosion inhibitor for a boiler of the present invention includes an acquisition step of acquiring combustion ash containing Ca, Al, and Si, which is generated in a first waste treatment facility to which a first corrosion inhibitor for a boiler is added; a washing step of washing the combustion ash acquired in the acquisition step with water and pickling; and a production step of performing an alkaline hydrothermal treatment on the combustion ash washed with water and pickling in the washing step to obtain a second corrosion inhibitor for a boiler , characterized in that when the content of Ca contained in the combustion ash to be subjected to the alkaline hydrothermal treatment exceeds 16% by mass, the content of Ca is adjusted to be 16% by mass or less, and when the total content of Si and Al contained in the combustion ash to be subjected to the alkaline hydrothermal treatment is less than 11% by mass, a Si source or an Al source is added in performing the alkaline hydrothermal treatment so that the total content of Si and Al is 11% by mass or more .

この発明によれば、ボイラを腐食させる腐食因子、および腐食抑制剤の合成に寄与しない不純物を効率的に取り除くことができるとともに、腐食抑制剤の合成において、Si源、Al源の添加量を低減することができる。また、Caの含有量、Alの含有量およびSiの含有量が腐食抑制剤の合成に好適な範囲にある腐食抑制剤を得ることができる。 According to this invention, it is possible to efficiently remove corrosion factors that corrode the boiler and impurities that do not contribute to the synthesis of the corrosion inhibitor, and to reduce the amount of Si source and Al source added in the synthesis of the corrosion inhibitor. It is also possible to obtain a corrosion inhibitor whose Ca content, Al content, and Si content are in the range suitable for the synthesis of the corrosion inhibitor.

(2)前記のボイラ用腐食抑制剤の製造方法において、前記製造工程で得られたボイラ用腐食抑制剤の平均粒子径(d50)が10μm以上25μm以下であることが好ましい。 (2) In the method for producing a corrosion inhibitor for a boiler, it is preferable that the average particle size (d 50 ) of the corrosion inhibitor for a boiler obtained in the production step is 10 μm or more and 25 μm or less.

平均粒子径(d50)が10μm以上25μm以下であるならば、腐食抑制効果を発揮し得る粒子径を有する。 When the average particle size (d 50 ) is 10 μm or more and 25 μm or less, the particle size is large enough to exhibit a corrosion inhibiting effect.

(3)前記のボイラ用腐食抑制剤の製造方法において、前記製造工程で得られたボイラ用腐食抑制剤にアモルファスが40質量%以上含有されていることが好ましい。 (3) In the method for producing a boiler corrosion inhibitor, it is preferable that the boiler corrosion inhibitor obtained in the production process contains 40% by mass or more of amorphous matter.

アモルファスが40質量%含まれていることで腐食抑制剤は良好な腐食抑制効果を発揮する。 The corrosion inhibitor exhibits good corrosion inhibition effect due to the amorphous content of 40% by mass.

(4)前記のボイラ用腐食抑制剤の製造方法において、前記製造工程で得られたボイラ用腐食抑制剤に、前記アモルファスに加え、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、アルミネート相、ヘルシナイト、ゼオライト、ゲーレナイト、マグネシオフェライト、マグネシウム亜鉛鉄イオンオキサイド、チタン酸カルシウム、酸化亜鉛、アケルマナイトからなる郡から選択された少なくとも1種又は2種以上が含有されていることが好ましい。 (4) In the method for producing the boiler corrosion inhibitor, it is preferable that the boiler corrosion inhibitor obtained in the production process contains, in addition to the amorphous phase, at least one or more selected from the group consisting of calcium phosphate, calcium carbonate, aluminate phase, hercynite, zeolite, gehlenite, magnesioferrite, magnesium zinc iron ion oxide, calcium titanate, zinc oxide, and akermanite.

前記アモルファスに加え、これらの成分を含むことで、不純物を効率的に取り除き、Caの含有量、Alの含有量およびSiの含有量が腐食抑制剤の合成に好適な範囲にある腐食抑制剤を得ることができる。 By including these components in addition to the amorphous phase, impurities can be efficiently removed, and a corrosion inhibitor can be obtained whose Ca content, Al content, and Si content are in the range suitable for the synthesis of the corrosion inhibitor.

(5)前記のボイラ用腐食抑制剤の製造方法において、前記製造工程で得られる前記第2のボイラ用腐食抑制剤は、前記洗浄処理工程にて水洗処理又は酸洗処理された燃焼灰をアルカリ水熱処理することで得られることが好ましい。 (5) In the manufacturing method of the boiler corrosion inhibitor, it is preferable that the second boiler corrosion inhibitor obtained in the manufacturing process is obtained by subjecting combustion ash that has been water-washed or acid-washed in the cleaning process to alkaline hydrothermal treatment.

(6)前記のボイラ用腐食抑制剤の製造方法において、前記製造工程では、アルカリ水溶液が用いられ、当該アルカリ水溶液を洗い流すことで前記第2のボイラ用腐食抑制剤を得ることが好ましい。 (6) In the manufacturing method of the boiler corrosion inhibitor, it is preferable that an alkaline aqueous solution is used in the manufacturing process, and the second boiler corrosion inhibitor is obtained by washing away the alkaline aqueous solution.

アルカリ水溶液を用い、沈殿を生じさせ、それを水洗することで、腐食抑制剤表面に付着している余分な物質を除去し、細孔が閉塞することを防ぎ、腐食抑制効果の高いボイラ用腐食抑制剤を得ることができる。 By using an alkaline aqueous solution to produce a precipitate and then rinsing it with water, excess material adhering to the corrosion inhibitor surface can be removed, preventing the pores from becoming clogged, and a corrosion inhibitor for boilers with high corrosion inhibition effects can be obtained.

(7)前記のボイラ用腐食抑制剤の製造方法において、前記製造工程で得られる前記第2のボイラ用腐食抑制剤のBET比表面積が90m/g以上であることが好ましい。 (7) In the above-mentioned method for producing a corrosion inhibitor for a boiler, it is preferable that the second corrosion inhibitor for a boiler obtained in the above-mentioned production step has a BET specific surface area of 90 m 2 /g or more.

BET比表面積が90m/g以上である腐食抑制剤であるならば、表面の凹凸が大きく、表面に腐食物質を吸着することができるので、ボイラの過熱器官に腐食物質が到達することを抑制できる。 If the corrosion inhibitor has a BET specific surface area of 90 m 2 /g or more, the surface has large irregularities and can adsorb corrosive substances onto the surface, thereby preventing the corrosive substances from reaching the superheating organs of the boiler.

(8)前記のボイラ用腐食抑制剤の製造方法において、前記洗浄処理工程では、前記取得工程で取得された燃焼灰を酸洗処理することが好ましい。 (8) In the method for producing the boiler corrosion inhibitor, it is preferable that in the cleaning process, the combustion ash obtained in the obtaining process is subjected to an acid washing process.

酸洗処理により重金属を含む燃焼灰から重金属の溶出を可能とし、重金属の除去が可能となる。 Pickling treatment allows heavy metals to be dissolved from combustion ash that contains heavy metals, making it possible to remove them.

(9)前記のボイラ用腐食抑制剤の製造方法において、前記製造工程で得られる前記第2のボイラ用腐食抑制剤のBET比表面積が60m/g以上であることが好ましい。 (9) In the above-mentioned method for producing a corrosion inhibitor for a boiler, it is preferable that the second corrosion inhibitor for a boiler obtained in the above-mentioned production step has a BET specific surface area of 60 m 2 /g or more.

BET比表面積が60m/g以上である腐食抑制剤であるならば、表面の凹凸が大きく、表面に腐食物質を吸着することができるので、ボイラの内面(特に、過熱器官)に腐食物質が到達することを抑制できる。 If the corrosion inhibitor has a BET specific surface area of 60 m2 /g or more, the surface has large irregularities and can adsorb corrosive substances to the surface, thereby preventing the corrosive substances from reaching the inner surface of the boiler (especially the superheating organ).

(10)前記のボイラ用腐食抑制剤の製造方法において、前記第1のごみ処理施設は、溶融炉であり、前記燃焼灰は、重金属を含む溶融飛灰であり、前記洗浄処理工程では、前記取得工程で取得された燃焼灰を酸洗処理することが好ましい。 (10) In the method for manufacturing a corrosion inhibitor for boilers, it is preferable that the first waste treatment facility is a melting furnace, the combustion ash is molten fly ash containing heavy metals, and the cleaning process involves subjecting the combustion ash obtained in the obtaining process to an acid washing process.

酸洗処理により重金属を含む溶融飛灰から重金属の溶出を可能とし、重金属の除去が可能となる。 Pickling treatment allows heavy metals to be dissolved from molten fly ash containing heavy metals, making it possible to remove them.

(11)前記のボイラ用腐食抑制剤の製造方法において、前記洗浄処理工程で酸洗処理された燃焼灰に含まれるZnを、酸洗処理によって溶出させることが好ましい。 (11) In the method for producing the boiler corrosion inhibitor, it is preferable that the Zn contained in the combustion ash that has been pickled in the cleaning process is dissolved by the pickling process.

ボイラ用腐食抑制剤が投入されていないごみ処理施設で発生した燃焼灰よりも、ボイラ用腐食抑制剤が投入されたごみ処理施設で発生した燃焼灰の方が、投入されたボイラ用腐食抑制剤の分だけ、Znの含有率が高いと推定される。このため、後者の燃焼灰からZnを溶出させることで、効率よく燃焼灰からZnを回収することができる。 It is estimated that the Zn content is higher in combustion ash generated at a waste treatment facility where a corrosion inhibitor for boilers is added than in combustion ash generated at a waste treatment facility where a corrosion inhibitor for boilers is not added, due to the amount of the corrosion inhibitor added. Therefore, by dissolving Zn from the latter combustion ash, it is possible to efficiently recover Zn from the combustion ash.

(12)前記のボイラ用腐食抑制剤の製造方法において、前記洗浄処理工程で酸洗処理された燃焼灰は、スラリー状であり、当該燃焼灰のpHは2.5以上5.5以下であることが好ましい。 (12) In the method for producing a corrosion inhibitor for boilers, it is preferable that the combustion ash that has been pickled in the cleaning process is in a slurry state, and that the pH of the combustion ash is 2.5 or more and 5.5 or less.

pHが2.5未満の場合、腐食抑制剤の成分となるSi、Alの溶出率が大きくなる。また、スラリーの粘性が大きくなるため、後の工程で、スラリーを、液分と酸洗処理後の燃焼灰とに分離することが難しくなる。pHが2.5以上であれば、Si、Alの溶出率が抑えられる。なお、スラリーpHが大きくなるほど、ボイラ過熱器管の腐食因子であるPb、Zn、Cuの溶出率は低下するが、腐食抑制効果は充分に得られる。 If the pH is less than 2.5, the elution rate of Si and Al, which are components of the corrosion inhibitor, increases. In addition, the viscosity of the slurry increases, making it difficult to separate the slurry into a liquid portion and combustion ash after pickling treatment in the subsequent process. If the pH is 2.5 or higher, the elution rate of Si and Al is suppressed. Note that the higher the slurry pH, the lower the elution rate of Pb, Zn, and Cu, which are corrosion factors of boiler superheater tubes, but the corrosion inhibition effect is still sufficient.

(13)前記のボイラ用腐食抑制剤の製造方法において、前記第1のごみ処理施設は、ストーカー炉であり、前記燃焼灰は、焼却飛灰であり、前記洗浄処理工程では、前記取得工程で取得された燃焼灰を水洗処理することが好ましい。 (13) In the method for producing a corrosion inhibitor for boilers, it is preferable that the first waste treatment facility is a stoker furnace, the combustion ash is incineration fly ash, and in the washing process, the combustion ash obtained in the obtaining process is washed with water.

本発明に係る腐食抑制剤は、ごみ処理施設としてのストーカー炉に適用して好ましい。燃焼灰が焼却飛灰であることで、焼却飛灰に含まれるPb、Ca、NaおよびKを含む水に可溶な化合物を水に溶出させて分離可能となる。これらの化合物を取り除けば、ボイラの腐食抑制効果を有するボイラ用腐食抑制剤を少ない手間で製造することができる。 The corrosion inhibitor of the present invention is preferably applied to a stoker furnace as a waste treatment facility. By using incineration fly ash as the combustion ash, water-soluble compounds including Pb, Ca, Na, and K contained in the incineration fly ash can be dissolved in water and separated. By removing these compounds, a corrosion inhibitor for boilers that has a corrosion inhibitory effect on boilers can be produced with little effort.

(14)前記のボイラ用腐食抑制剤の製造方法において、前記洗浄処理工程は、1回行われることが好ましい。 (14) In the method for producing a corrosion inhibitor for boilers, it is preferable that the cleaning treatment process is performed once.

本形態で行う洗浄処理工程における処理では、Pb、Ca、NaおよびKからなる群から選択される少なくとも1種を含む水に可溶な化合物を1回の洗浄処理で溶出させてこれらの除去が可能となる。また、酸洗処理も1回で済む。従来技術において例えば酸に可溶な化合物の溶出には、10数回以上の酸洗処理が必要であるが、酸洗処理も1回で済むので酸洗処理工程の簡略化が可能となる。 In the cleaning process performed in this embodiment, water-soluble compounds containing at least one selected from the group consisting of Pb, Ca, Na, and K can be removed by dissolving them in a single cleaning process. Also, only one pickling process is required. In the prior art, for example, more than 10 pickling processes are required to dissolve an acid-soluble compound, but since only one pickling process is required, the pickling process can be simplified.

(15)前記のボイラ用腐食抑制剤の製造方法において、前記第1のボイラ用腐食抑制剤は、前記第1のごみ処理施設で発生した燃焼灰、又は前記第1のごみ処理施設とは異なる第2のごみ処理施設で発生した燃焼灰を、水洗処理又は酸洗処理することで得られたボイラ用腐食抑制剤であることが好ましい。 (15) In the manufacturing method of the boiler corrosion inhibitor, the first boiler corrosion inhibitor is preferably a boiler corrosion inhibitor obtained by subjecting combustion ash generated in the first waste treatment facility or combustion ash generated in a second waste treatment facility different from the first waste treatment facility to a water washing process or an acid washing process.

水洗処理又は酸洗処理で除去した金属元素を除いた腐食抑制剤を提供できる。 It is possible to provide a corrosion inhibitor that has been rid of the metal elements removed by water washing or pickling.

(16)前記のボイラ用腐食抑制剤の製造方法において、前記取得工程では、前記製造工程で得られたボイラ用腐食抑制剤を前記第1のボイラ用腐食抑制剤とし、前記取得工程、前記洗浄処理工程、及び、前記製造工程を繰り返すことが好ましい。 (16) In the method for producing the boiler corrosion inhibitor, in the acquisition process, it is preferable that the boiler corrosion inhibitor obtained in the production process is used as the first boiler corrosion inhibitor, and the acquisition process, the cleaning process, and the production process are repeated.

前記腐食抑制剤はボイラから回収後の燃焼灰を繰り返し処理し、再度利用することができる。 The corrosion inhibitor can be reused by repeatedly processing the combustion ash recovered from the boiler.

(17)前記のボイラ用腐食抑制剤の製造方法において、前記製造工程で得られる前記第2のボイラ用腐食抑制剤に含まれる炭酸カルシウムの含有率は、13質量%以下であることが好ましい。 (17) In the method for producing a corrosion inhibitor for a boiler, it is preferable that the calcium carbonate content in the second corrosion inhibitor for a boiler obtained in the production process is 13 mass% or less.

炭酸カルシウムの含有率が13質量%以下であることにより、腐食抑制効果の低下を抑制できる。 By keeping the calcium carbonate content at 13% by mass or less, the deterioration of the corrosion inhibition effect can be suppressed.

(1)本発明に係るボイラの腐食抑制方法は、ボイラの燃焼排ガスが通る排ガス通路内に設けられた過熱器官の腐食を抑制するためのボイラの腐食抑制方法であって、(1)乃至(17)のいずれかに記載の製造方法で製造されたボイラ用腐食抑制剤を前記排ガス通路内に供給することを特徴とする。 ( 18 ) The method for inhibiting corrosion of a boiler according to the present invention is a method for inhibiting corrosion of a superheating device provided in an exhaust gas passage through which combustion exhaust gas of a boiler passes, and is characterized in that a corrosion inhibitor for a boiler manufactured by the manufacturing method described in any one of (1) to (17) is supplied into the exhaust gas passage.

先の何れかに記載の腐食抑制剤を排ガス通路内に供給することで、ボイラの燃焼排ガスが通る排ガス通路内に設けられた過熱器官の腐食を抑制できる。 By supplying any of the corrosion inhibitors described above into the exhaust gas passage, corrosion of the superheating device installed in the exhaust gas passage through which the combustion exhaust gas of the boiler passes can be suppressed.

本発明によれば、ボイラを腐食させる腐食因子、および腐食抑制剤の合成に寄与しない不純物を効率的に取り除くことができるとともに、腐食抑制剤の合成において、Si源、Al源の添加量を低減することができる腐食抑制剤の製造方法を提供することができる。 The present invention provides a method for producing a corrosion inhibitor that can efficiently remove corrosion factors that corrode boilers and impurities that do not contribute to the synthesis of the corrosion inhibitor, and can reduce the amounts of Si source and Al source added in the synthesis of the corrosion inhibitor.

本発明の実施形態における腐食抑制剤の製造方法を示すフローチャートである。1 is a flowchart showing a method for producing a corrosion inhibitor according to an embodiment of the present invention. 実施例1において、第4のスラリーを固液分離して得られたろ液に溶出している酸可溶性成分(Pb)の溶出率を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the elution rate of an acid-soluble component (Pb) eluted into a filtrate obtained by solid-liquid separation of a fourth slurry in Example 1. 実施例1において、第4のスラリーを固液分離して得られたろ液に溶出している酸可溶性成分(Zn)の溶出率を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the elution rate of an acid-soluble component (Zn) eluted into a filtrate obtained by solid-liquid separation of a fourth slurry in Example 1. 実施例1において、第4のスラリーを固液分離して得られたろ液に溶出している酸可溶性成分(Cu)の溶出率を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the elution rate of an acid-soluble component (Cu) eluted into a filtrate obtained by solid-liquid separation of a fourth slurry in Example 1. 実施例1において、第4のスラリーを固液分離して得られたろ液に溶出している酸可溶性成分(Si)の溶出率を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the elution rate of an acid-soluble component (Si) eluted into a filtrate obtained by solid-liquid separation of a fourth slurry in Example 1. 実施例1において、第4のスラリーを固液分離して得られたろ液に溶出している酸可溶性成分(Ca)の溶出率を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the elution rate of an acid-soluble component (Ca) eluted into a filtrate obtained by solid-liquid separation of a fourth slurry in Example 1. 実施例1において、第4のスラリーを固液分離して得られたろ液に溶出している酸可溶性成分(Al)の溶出率を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the elution rate of an acid-soluble component (Al) eluted into a filtrate obtained by solid-liquid separation of a fourth slurry in Example 1. 実施例4において、第4のスラリーを固液分離して得られたろ液に溶出している酸可溶性成分の溶出率を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the elution rate of an acid-soluble component eluted in a filtrate obtained by solid-liquid separation of a fourth slurry in Example 4. 実施例と比較例において、550℃におけるボイラ過熱器管の減量割合を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the weight loss rate of a boiler superheater tube at 550° C. in an example and a comparative example. 実施例において、500℃におけるボイラ過熱器管の減量割合を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the weight loss rate of a boiler superheater tube at 500° C. in an example. 実施例1において、腐食試験に供した模擬過熱器管の断面をEDS分析により調査した結果を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the results of EDS analysis of a cross section of a simulated superheater tube subjected to a corrosion test in Example 1. 実施例1において、腐食試験に供した模擬過熱器管の断面をEDS分析により調査し、Siをカラーマッピングした結果を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the results of color mapping of Si in a cross section of a simulated superheater tube subjected to a corrosion test in Example 1, which was investigated by EDS analysis. 実施例1において、腐食試験に供した模擬過熱器管の断面をEDS分析により調査し、Alをカラーマッピングした結果を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the results of color mapping of Al obtained by investigating the cross section of a simulated superheater tube subjected to a corrosion test by EDS analysis in Example 1. 実施例1において、腐食試験に供した模擬過熱器管の断面をEDS分析により調査し、Naをカラーマッピングした結果を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the results of investigating a cross section of a simulated superheater tube subjected to a corrosion test by EDS analysis and color mapping Na in Example 1. 実施例1において、腐食試験に供した模擬過熱器管の断面をEDS分析により調査し、Kをカラーマッピングした結果を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the results of investigating a cross section of a simulated superheater tube subjected to a corrosion test by EDS analysis and color mapping K in Example 1. 実施例1において、腐食試験に供した模擬過熱器管の断面をEDS分析により調査し、Caをカラーマッピングした結果を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the results of color mapping of Ca in a cross section of a simulated superheater tube subjected to a corrosion test in Example 1, which was investigated by EDS analysis. 実施例1において、腐食試験に供した模擬過熱器管の断面をEDS分析により調査し、Clをカラーマッピングした結果を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the results of color mapping of Cl obtained by investigating the cross section of a simulated superheater tube subjected to a corrosion test by EDS analysis in Example 1. 実施例5において、腐食試験に供した模擬過熱器管の断面をEDS分析により調査した結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the results of EDS analysis of a cross section of a simulated superheater tube subjected to a corrosion test in Example 5. 実施例5において、腐食試験に供した模擬過熱器管の断面をEDS分析により調査し、Clをカラーマッピングした結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the results of color mapping of Cl obtained by investigating the cross section of a simulated superheater tube subjected to a corrosion test by EDS analysis in Example 5. 実施例5において、腐食試験に供した模擬過熱器管の断面をEDS分析により調査し、Siをカラーマッピングした結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the results of color mapping of Si in a cross section of a simulated superheater tube subjected to a corrosion test in Example 5, which was investigated by EDS analysis. 実施例5において、腐食試験に供した模擬過熱器管の断面をEDS分析により調査し、Caをカラーマッピングした結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the results of color mapping of Ca in a cross section of a simulated superheater tube subjected to a corrosion test, which was investigated by EDS analysis, in Example 5. 実施例5において、腐食試験に供した模擬過熱器管の断面をEDS分析により調査し、Pbをカラーマッピングした結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the results of investigating a cross section of a simulated superheater tube subjected to a corrosion test by EDS analysis and color mapping Pb in Example 5. 実施例5において、腐食試験に供した模擬過熱器管の断面をEDS分析により調査し、Kをカラーマッピングした結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the results of investigating the cross section of a simulated superheater tube subjected to a corrosion test by EDS analysis and color mapping K in Example 5. 模擬過熱器管に模擬溶融飛灰および模擬溶融飛灰に腐食抑制剤(実施例1)を混ぜたものをそれぞれ塗布し、腐食試験を550℃、100時間実施した場合の腐食生成物層内部の腐食生成物成分分析結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the results of an analysis of the components of corrosion products inside the corrosion product layer when a simulated superheater tube was coated with simulated molten fly ash and a mixture of the simulated molten fly ash and a corrosion inhibitor (Example 1) and the like, and a corrosion test was carried out at 550° C. for 100 hours. 模擬過熱器管に模擬溶融飛灰および模擬溶融飛灰に腐食抑制剤(実施例1)を混ぜたものをそれぞれ塗布し、腐食試験を550℃、100時間実施した場合の母材(模擬過熱器管)および腐食生成物との界面近傍の腐食生成物成分分析結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the results of an analysis of the components of corrosion products near the interface between the base material (simulated superheater tube) and the corrosion product when a simulated molten fly ash and a mixture of the simulated molten fly ash and a corrosion inhibitor (Example 1) were applied to a simulated superheater tube and a corrosion test was performed at 550° C. for 100 hours. 本発明に係る腐食抑制剤を適用可能なストーカー炉の一例を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a stoker furnace to which the corrosion inhibitor according to the present invention can be applied.

[腐食抑制剤の製造方法]
以下、本発明に係る腐食抑制剤の製造方法の実施形態を、図1を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施形態における腐食抑制剤の製造方法を示すフローチャートである。
[Method of producing corrosion inhibitor]
Hereinafter, an embodiment of the method for producing a corrosion inhibitor according to the present invention will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a flow chart showing the method for producing a corrosion inhibitor according to the embodiment of the present invention.

本実施形態に係る腐食抑制剤の製造方法は、後述する第1のボイラ用腐食抑制剤が投入された第1のごみ処理施設で発生する溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方から、第2のボイラ用腐食抑制剤を製造する方法である。なお、以下の説明において、溶融飛灰と焼却飛灰の少なくとも一方を含む灰を燃焼灰と呼称して説明することがある。
図1に示すように、本実施形態に係る腐食抑制剤の製造方法は、第1のボイラ用腐食抑制剤が投入された第1のごみ処理施設で発生する溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰と水とを含む第1のスラリーを撹拌、混合して、溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方に含まれるPb、Ca、NaおよびKからなる群から選択される少なくとも1種を含む水に可溶な化合物を溶出させて、第2のスラリーを調製する第1の工程(S1)を有する。この第1の工程は水洗処理と呼称することができる。
The method for producing a corrosion inhibitor according to the present embodiment is a method for producing a second corrosion inhibitor for a boiler from at least one of molten fly ash and incineration fly ash generated in a first waste treatment facility to which a first corrosion inhibitor for a boiler described later is added. In the following description, ash containing at least one of molten fly ash and incineration fly ash may be referred to as combustion ash.
As shown in Fig. 1, the method for producing a corrosion inhibitor according to the present embodiment includes a first step (S1) of stirring and mixing a first slurry containing water and combustion ash, which is at least one of molten fly ash and incineration fly ash generated in a first waste treatment facility to which a first corrosion inhibitor for boilers is added, to dissolve water-soluble compounds, which contain at least one selected from the group consisting of Pb, Ca, Na and K, contained in at least one of the molten fly ash and incineration fly ash, to prepare a second slurry. This first step can be called a water washing treatment.

なお、ボイラ用腐食抑制剤が投入されていないごみ処理施設で発生した燃焼灰から以下に詳述する本実施形態の製造方法で製造された腐食抑制剤を第1のボイラ用腐食抑制剤として適用することができる。また、以下に説明する本実施形態に係る製造方法で製造されたボイラ用腐食抑制剤が投入されたごみ処理施設で発生した燃焼灰から、以下に説明する本実施形態に係る製造方法で製造されたボイラ用腐食抑制剤を第1のボイラ用腐食抑制剤としても良い。また、天然ゼオライト等のボイラ用腐食抑制剤を用いて運転したごみ処理施設で発生した燃焼灰から以下に詳述する本実施形態の製造方法で製造された腐食抑制剤を第1のボイラ用腐食抑制剤として適用することもできる。 The corrosion inhibitor produced by the manufacturing method of the present embodiment described below from combustion ash generated in a waste treatment facility where no corrosion inhibitor for boilers is added can be used as the first corrosion inhibitor for boilers. Also, the corrosion inhibitor for boilers produced by the manufacturing method of the present embodiment described below from combustion ash generated in a waste treatment facility where a corrosion inhibitor for boilers produced by the manufacturing method of the present embodiment described below can be used as the first corrosion inhibitor for boilers. Also, the corrosion inhibitor produced by the manufacturing method of the present embodiment described below from combustion ash generated in a waste treatment facility operated using a corrosion inhibitor for boilers such as natural zeolite can be used as the first corrosion inhibitor for boilers.

本実施形態に係る腐食抑制剤の製造方法は、前記第2のスラリーを、液分と水洗処理後の溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰に分離する第2の工程(S2)を有する。 The method for producing a corrosion inhibitor according to this embodiment includes a second step (S2) of separating the second slurry into a liquid portion and combustion ash, which is at least one of molten fly ash and incineration fly ash after water washing.

本実施形態に係る腐食抑制剤の製造方法は、前記水洗処理後の溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰と水とを含む第3のスラリーを撹拌、混合しながら、塩酸または硝酸を添加し、水洗処理後の溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方に含まれるCa、PbおよびCuからなる群から選択される少なくとも1種を含む酸に可溶な化合物を溶出させて、第4のスラリーを調製する第3の工程(S3)を有する。この第3の工程は、酸洗処理と呼称することができる。また、前記水洗処理と酸洗処理の一方又は両方を洗浄処理工程と呼称することができる。
本実施形態に係る腐食抑制剤の製造方法は、前記第4のスラリーを、液分と酸洗処理後の溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰に分離する第4の工程(S4)を有する。
本実施形態に係る腐食抑制剤の製造方法は、酸洗処理後の溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰とアルカリ水溶液とを含む第5のスラリーを加熱しながら、撹拌、混合するアルカリ水熱処理を行い、腐食抑制剤を合成する腐食抑制剤を合成する第5の工程(S5)を有する。
本実施形態に係る腐食抑制剤の製造方法は、第5の工程(S5)における第5のスラリーを、液分(例えば、ろ液)と腐食抑制剤とに分離して腐食抑制剤を得る第6の工程(S6)を有する。
The method for producing a corrosion inhibitor according to the present embodiment includes a third step (S3) of adding hydrochloric acid or nitric acid to a third slurry containing combustion ash, which is at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash after the water washing treatment, and water, while stirring and mixing the third slurry, thereby dissolving an acid-soluble compound containing at least one selected from the group consisting of Ca, Pb, and Cu contained in at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash after the water washing treatment, to prepare a fourth slurry. This third step can be called an acid washing treatment. In addition, one or both of the water washing treatment and the acid washing treatment can be called a cleaning treatment step.
The method for producing a corrosion inhibitor according to this embodiment includes a fourth step (S4) of separating the fourth slurry into a liquid fraction and combustion ash, which is at least one of molten fly ash after pickling treatment and incineration fly ash.
The method for producing a corrosion inhibitor according to this embodiment includes a fifth step (S5) of synthesizing a corrosion inhibitor by performing an alkaline hydrothermal treatment in which a fifth slurry containing combustion ash, which is at least one of molten fly ash after pickling treatment and incineration fly ash, and an alkaline aqueous solution is heated, stirred, and mixed to synthesize a corrosion inhibitor.
The method for producing a corrosion inhibitor according to this embodiment includes a sixth step (S6) of separating the fifth slurry from the fifth step (S5) into a liquid portion (e.g., a filtrate) and a corrosion inhibitor to obtain the corrosion inhibitor.

本実施形態において得られる腐食抑制剤は、例えば、C-S-H(ケイ酸カルシウム水和物)、C-A-S-H(カルシウムアルミノシリケート水和物)の少なくとも一方を含むアモルファスあるいはこれらを含まないアモルファス、又は、これら双方のアモルファスをまとめた主要成分としてのアモルファスを40質量%以上含有し、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、アルミネート相、ヘルシナイト、ゼオライト、ゲーレナイト、マグネシオフェライト、マグネシウム亜鉛鉄イオンオキサイド、チタン酸カルシウム、酸化亜鉛、アケルマナイトからなる郡から選択された少なくとも1種又は2種以上が含有されている。 The corrosion inhibitor obtained in this embodiment contains, for example, 40% or more by mass of amorphous material containing at least one of C-S-H (calcium silicate hydrate) and C-A-S-H (calcium aluminosilicate hydrate), or not containing these, or a combination of both of these amorphous materials as the main component, and contains at least one or more types selected from the group consisting of calcium phosphate, calcium carbonate, aluminate phase, hercynite, zeolite, gehlenite, magnesioferrite, magnesium zinc iron ion oxide, calcium titanate, zinc oxide, and akermanite.

(第1の工程(S1))
第1の工程(S1)は、溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰と水とを含む第1のスラリーを撹拌、混合して、溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方に含まれるPb、Ca、NaおよびKからなる群から選択される少なくとも1種を含む水に可溶な化合物を溶出させる工程である。すなわち、第1の工程(S1)は、溶融飛灰、焼却飛灰、または、溶融飛灰と焼却飛灰の混合物に含まれるPb、Ca、NaおよびKからなる群から選択される少なくとも1種を含む水に可溶な化合物を溶出させる工程である。
(First step (S1))
The first step (S1) is a step of stirring and mixing a first slurry containing combustion ash, which is at least one of molten fly ash and incineration fly ash, and water, to elute water-soluble compounds contained in at least one of the molten fly ash and incineration fly ash, which contain at least one selected from the group consisting of Pb, Ca, Na, and K. That is, the first step (S1) is a step of eluting water-soluble compounds contained in the molten fly ash, incineration fly ash, or a mixture of the molten fly ash and incineration fly ash, which contain at least one selected from the group consisting of Pb, Ca, Na, and K.

第1の工程(S1)では、まず、水に溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰を加えて第1のスラリーを調製する。
溶融飛灰は、廃棄物をガス化溶融炉や灰溶融炉で溶融処理する際に発生する煤塵であり、鉛(Pb)、カルシウム(Ca)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)等の元素が含まれている。詳細には、溶融飛灰は、Pb、Ca、NaおよびKからなる群から選択される少なくとも1種を含む水に可溶な化合物や、酸に可溶な化合物を含む。水に可溶な化合物としては、塩化ナトリウム(NaCl)、塩化カリウム(KCl)、塩化カルシウム(CaCl)、水酸化カルシウム(Ca(OH))、塩化鉛(II)(PbCl)等が挙げられる。酸に可溶な化合物としては、酸化銅(II)(CuO)、酸化亜鉛(ZnO)、メタケイ酸鉛(PbSiO)等が挙げられる。溶融飛灰のCa含有量が15質量%以上25質量%以下、Si含有量が2.5質量%以上6.0質量%以下、Al含有量が0.5質量%以上4質量%以下、Pb含有量が0.3質量%以上3質量%以下、Zn含有量が1.0質量%以上6.0質量%以下、Cu含有量が0.0質量%以上0.5質量%以下、Cl含有量が10質量%以上25質量%以下の範囲である。
本実施形態に係る腐食抑制剤の製造方法では、溶融飛灰としては、特に、廃棄物を高温溶融により処理する、ごみ処理施設から発生するものを用いることが好ましい。
In the first step (S1), combustion ash, which is at least one of molten fly ash and incineration fly ash, is added to water to prepare a first slurry.
The molten fly ash is soot generated when waste is melted in a gasification melting furnace or an ash melting furnace, and contains elements such as lead (Pb), calcium (Ca), sodium (Na), potassium (K), copper (Cu), and zinc (Zn). In detail, the molten fly ash contains water-soluble compounds containing at least one selected from the group consisting of Pb, Ca, Na, and K, and acid-soluble compounds. Examples of the water-soluble compounds include sodium chloride (NaCl), potassium chloride (KCl), calcium chloride (CaCl 2 ), calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ), and lead (II) chloride (PbCl 2 ). Examples of the acid-soluble compounds include copper (II) oxide (CuO), zinc oxide (ZnO), and lead metasilicate (PbSiO 3 ). Melted fly ash has a Ca content of 15% by mass or more and 25% by mass or less, a Si content of 2.5% by mass or more and 6.0% by mass or less, an Al content of 0.5% by mass or more and 4% by mass or less, and a Pb content of 0.3% by mass. The Zn content is in the range of 1.0 to 6.0 mass%, the Cu content is in the range of 0.0 to 0.5 mass%, and the Cl content is in the range of 10 to 25 mass%.
In the method for producing a corrosion inhibitor according to the present embodiment, it is particularly preferable to use, as the molten fly ash, fly ash generated from a waste treatment facility where waste is treated by high-temperature melting.

焼却飛灰は、廃棄物をストーカー炉、流動床炉、ロータリーキルン炉などで燃焼する際に発生する煤塵であり、鉛(Pb)、カルシウム(Ca)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)等の元素が含まれている。詳細には、焼却飛灰は、Pb、Ca、NaおよびKからなる群から選択される少なくとも1種を含む水に可溶な化合物や、酸に可溶な化合物を含む。水に可溶な化合物としては、塩化ナトリウム(NaCl)、塩化カリウム(KCl)、塩化カルシウム(CaCl)、水酸化カルシウム(Ca(OH))、塩化鉛(II)(PbCl)等が挙げられる。酸に可溶な化合物としては、酸化銅(II)(CuO)、酸化亜鉛(ZnO)、メタケイ酸鉛(PbSiO)等が挙げられる。焼却飛灰のCa含有量が15質量%以上25質量%以下、Si含有量が2.5質量%以上6.0質量%以下、Al含有量が0.5質量%以上4質量%以下、Pb含有量が0.3質量%以上3質量%以下、Zn含有量が1.0質量%以上6.0質量%以下、Cu含有量が0.0質量%以上0.5質量%以下、Cl含有量が10質量%以上25質量%以下の範囲である。
本実施形態に係る腐食抑制剤の製造方法では、焼却飛灰としては、特に、廃棄物を高温で完全に燃焼させる、ごみ処理施設から発生するものを用いることが好ましい。
なお、溶融飛灰と焼却飛灰の混合物においても、Ca含有量が15質量%以上25質量%以下、Si含有量が2.5質量%以上6.0質量%以下、Al含有量が0.5質量%以上4質量%以下、Pb含有量が0.3質量%以上3質量%以下、Zn含有量が1.0質量%以上6.0質量%以下、Cu含有量が0.0質量%以上0.5質量%以下、Cl含有量が10質量%以上25質量%以下の範囲である。
Incineration fly ash is soot generated when waste is burned in a stoker furnace, a fluidized bed furnace, a rotary kiln furnace, etc., and contains elements such as lead (Pb), calcium (Ca), sodium (Na), potassium (K), copper (Cu), and zinc (Zn). In detail, incineration fly ash contains water-soluble compounds containing at least one selected from the group consisting of Pb, Ca, Na, and K, and acid-soluble compounds. Examples of water-soluble compounds include sodium chloride (NaCl), potassium chloride (KCl), calcium chloride (CaCl 2 ), calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ), and lead (II) chloride (PbCl 2 ). Examples of acid-soluble compounds include copper (II) oxide (CuO), zinc oxide (ZnO), and lead metasilicate (PbSiO 3 ). The incineration fly ash has a Ca content of 15% by mass or more and 25% by mass or less, a Si content of 2.5% by mass or more and 6.0% by mass or less, an Al content of 0.5% by mass or more and 4% by mass or less, a Pb content of 0.3% by mass or more and 3% by mass or less, a Zn content of 1.0% by mass or more and 6.0% by mass or less, a Cu content of 0.0% by mass or more and 0.5% by mass or less, and a Cl content of 10% by mass or more and 25% by mass or less.
In the method for producing a corrosion inhibitor according to the present embodiment, it is particularly preferable to use incineration fly ash generated from a waste treatment facility where waste is completely combusted at high temperatures.
In addition, in the mixture of molten fly ash and incineration fly ash, the Ca content is in the range of 15% by mass or more and 25% by mass or less, the Si content is in the range of 2.5% by mass or more and 6.0% by mass or less, the Al content is in the range of 0.5% by mass or more and 4% by mass or less, the Pb content is in the range of 0.3% by mass or more and 3% by mass or less, the Zn content is in the range of 1.0% by mass or more and 6.0% by mass or less, the Cu content is in the range of 0.0% by mass or more and 0.5% by mass or less, and the Cl content is in the range of 10% by mass or more and 25% by mass or less.

第1のスラリーにおける、水に対する溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰の比(溶融飛灰/水)は、質量比で、1/20以上1/5以下であることが好ましく、1/10以上1/5以下であることがより好ましい。 In the first slurry, the ratio of combustion ash (molten fly ash and/or incineration fly ash) to water (molten fly ash/water) is preferably 1/20 or more and 1/5 or less, more preferably 1/10 or more and 1/5 or less, by mass ratio.

利用可能な水としては、水道水や工業用水等が例示される。 Examples of water that can be used include tap water and industrial water.

次いで、第1のスラリーを撹拌、混合する。
第1のスラリーを撹拌、混合する方法としては、特に限定されないが、例えば、傾斜バトル翼、タービン翼等の撹拌翼により撹拌する方法、反応容器にバッフルプレートを少なくとも2枚対向配置し撹拌翼により撹拌する方法等が挙げられる。
The first slurry is then stirred and mixed.
The method for stirring and mixing the first slurry is not particularly limited, but examples include a method of stirring using stirring blades such as inclined battle blades or turbine blades, a method of placing at least two baffle plates facing each other in a reaction vessel and stirring using stirring blades, etc.

第1のスラリーを撹拌するときの撹拌翼等の回転数は、溶融飛灰や焼却飛灰が反応容器の底に滞留しない程度であれば特に限定されないが、例えば、200rpm以上400rpm以下であることが好ましく、250rpm以上350rpm以下であることがより好ましい。
第1のスラリーを撹拌するときの撹拌翼等の回転数が400rpm以上であれば、溶融飛灰や焼却飛灰が反応容器の底に滞留することはないが、回転数の増加とともに撹拌するための所要動力が大きくなるため、極力回転数を抑えるほうが好ましい。一方、第1のスラリーを撹拌するときの撹拌翼等の回転数が200rpm以下であれば、反応容器の底に溶融飛灰や焼却飛灰が滞留し水に可溶な化合物の溶出が低下する。
The rotation speed of the stirring blades or the like when stirring the first slurry is not particularly limited as long as the molten fly ash and the incineration fly ash do not remain at the bottom of the reaction vessel. For example, the rotation speed is preferably 200 rpm or more and 400 rpm or less, and more preferably 250 rpm or more and 350 rpm or less.
If the rotation speed of the impeller or the like when stirring the first slurry is 400 rpm or more, the molten fly ash and the incineration fly ash will not remain at the bottom of the reaction vessel, but since the power required for stirring increases with increasing rotation speed, it is preferable to keep the rotation speed as low as possible. On the other hand, if the rotation speed of the impeller or the like when stirring the first slurry is 200 rpm or less, the molten fly ash and the incineration fly ash will remain at the bottom of the reaction vessel, and the elution of water-soluble compounds will decrease.

第1のスラリーを撹拌、混合する温度は、5℃以上50℃以下であることが好ましく、10℃以上35℃以下がより好ましい。 The temperature at which the first slurry is stirred and mixed is preferably 5°C or higher and 50°C or lower, and more preferably 10°C or higher and 35°C or lower.

第1のスラリーを撹拌、混合する時間は、10分以上60分以下であることが好ましく、30分以下がより好ましく、20分以下が好ましく、10分以下が最も好ましい。
第1のスラリーを撹拌、混合する時間が60分以上であっても水に可溶な化合物の溶出率は大差ない(収束している)。一方、第1のスラリーを撹拌、混合する時間が10分以下であれば、水に可溶な化合物の溶出が収束しない。
The time for stirring and mixing the first slurry is preferably from 10 minutes to 60 minutes, more preferably 30 minutes or less, more preferably 20 minutes or less, and most preferably 10 minutes or less.
Even if the time for stirring and mixing the first slurry is 60 minutes or more, the dissolution rate of the water-soluble compound does not change significantly (converges). On the other hand, if the time for stirring and mixing the first slurry is 10 minutes or less, the dissolution rate of the water-soluble compound does not converge.

第1のスラリーを撹拌、混合する回数は、1回である。 The first slurry is stirred and mixed once.

このようにして、第1の工程(S1)では、溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰と水とを含む第1のスラリーを撹拌、混合して、溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方に含まれるPb、Ca、NaおよびKからなる群から選択される少なくとも1種を含む水に可溶な化合物を溶出させて、第2のスラリーを調製する。得られた第2のスラリーは、水と、水に分散した溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰と、水に溶解した塩化ナトリウム(NaCl)、塩化カリウム(KCl)、塩化カルシウム(CaCl)、水酸化カルシウム(Ca(OH))、塩化鉛(II)(PbCl)等の水に可溶な化合物と、を含む。 In this manner, in the first step (S1), a first slurry containing combustion ash, which is at least one of molten fly ash and incineration fly ash, and water is stirred and mixed to prepare a second slurry by dissolving water-soluble compounds, which are contained in at least one of the molten fly ash and incineration fly ash and contain at least one selected from the group consisting of Pb, Ca, Na, and K. The obtained second slurry contains water, combustion ash, which is at least one of the molten fly ash and incineration fly ash, dispersed in water, and water-soluble compounds, such as sodium chloride (NaCl), potassium chloride (KCl), calcium chloride (CaCl 2 ), calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ), and lead (II) chloride (PbCl 2 ), dissolved in water.

第1の工程(S1)において、溶融飛灰から前記の水に可溶な化合物を分離できたことを確認する方法としては、例えば、ICP発光分光分析法、イオンクロマトグラフ法、検知管による分析法等が用いられる。 In the first step (S1), methods for confirming that the water-soluble compounds have been separated from the molten fly ash include, for example, ICP emission spectrometry, ion chromatography, and analytical methods using a detector tube.

(第2の工程(S2))
第2の工程(S2)は、第1の工程(S1)で得られた第2のスラリーを、液分(例えば、ろ液)と水洗処理後の溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰とに分離する工程である。
なお、水洗処理後の溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰とは、第1の工程(S1)で、第1のスラリーを撹拌、混合して、溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰に含まれるPb、Ca、NaおよびKからなる群から選択される少なくとも1種を含む水に可溶な化合物を溶出させる処理を施した溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方のことである。
(Second step (S2))
The second step (S2) is a step of separating the second slurry obtained in the first step (S1) into a liquid portion (e.g., filtrate) and combustion ash, which is at least one of molten fly ash and incineration fly ash after the water washing treatment.
The combustion ash, which is at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash after the water washing treatment, refers to at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash that has been subjected to a treatment in the first step (S1) of stirring and mixing the first slurry to elute water-soluble compounds containing at least one selected from the group consisting of Pb, Ca, Na and K contained in the combustion ash, which is at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash.

液分と水洗処理後の溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰を分離する方法としては、特に限定されないが、例えば、ケーキろ過装置(ローラプレス、フィルタープレス、スクリューブレス等)による固液分離、遠心分離、多重円盤回転脱水、多重振動フィルターなどが用いられる。 The method for separating the liquid from the combustion ash, which is at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash after the water washing treatment, is not particularly limited, but examples include solid-liquid separation using a cake filtering device (roller press, filter press, screw press, etc.), centrifugation, multiple disk rotary dehydration, and multiple vibration filters.

また、液分と水洗処理後の溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰を、ケーキろ過装置(ローラプレス、フィルタープレス、スクリューブレス等)による固液分離、遠心分離、多重円盤回転脱水、多重振動フィルターなどにより分離した後、さらに、溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰に水を滴下するなどして、溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方の表面に残留する、塩化ナトリウム(NaCl)、塩化カリウム(KCl)、塩化カルシウム(CaCl)、水酸化カルシウム(Ca(OH))、塩化鉛(II)(PbCl)等の水に可溶な化合物を洗い流してもよい。 In addition, the combustion ash, which is at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash after the liquid portion and the water washing treatment, may be separated by solid-liquid separation using a cake filtering device (roller press, filter press, screw press, etc.), centrifugal separation, multiple disk rotary dehydration, multiple vibration filter, etc., and then water may be dropped onto the combustion ash, which is at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash, to wash away water-soluble compounds remaining on the surface of at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash, such as sodium chloride (NaCl), potassium chloride ( KCl ), calcium chloride (CaCl 2 ), calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ), and lead (II) chloride (PbCl 2 ).

(第3の工程(S3))
第3の工程(S3)は、水洗処理後の溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰と水とを含む第3のスラリーを撹拌、混合しながら、塩酸または硝酸を添加し、水洗処理後の溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰に含まれるPb、ZnおよびCuからなる群から選択される少なくとも1種を含む酸に可溶な化合物を溶出させる工程である。
(Third step (S3))
The third step (S3) is a step of adding hydrochloric acid or nitric acid to a third slurry containing combustion ash, which is at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash after the water-washing treatment, and water, while stirring and mixing the third slurry, thereby dissolving an acid-soluble compound, which contains at least one selected from the group consisting of Pb, Zn, and Cu, contained in the combustion ash, which is at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash after the water-washing treatment.

第3の工程(S3)では、まず、水に水洗処理後の溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰を加えて第3のスラリーを調製する。 In the third step (S3), first, combustion ash, which is at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash after the water washing process, is added to water to prepare a third slurry.

次いで、第3のスラリーを撹拌、混合しながら、第3のスラリーに、塩酸(HCl)または硝酸(HNO)を添加する。このとき、第3のスラリーのpHを2.5以上5.5以下とすることが好ましく、2.5以上4.5以下とすることがより好ましく、2.5以上4.0とすることが更に好ましい。すなわち、第3のスラリーのpHが前記の範囲内となるように、第3のスラリーに、塩酸(HCl)または硝酸(HNO)を添加する。第3のスラリーのpHは、pHメーター等のpH測定器を用いて測定される。
第3のスラリーのpHが2.5未満であれば、ボイラ過熱器管の腐食因子であるPb、Zn、Cuといった重金属の溶出率および腐食抑制剤を合成する際の阻害物質であるCaの溶出率は大きくなるが、腐食抑制剤の成分となるSi、Alの溶出率も大きくなるので好ましくない。また、第3のスラリーの粘性が大きくなるため、第4の工程(S4)にて第4のスラリーを、液分と酸洗処理後の溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方とに分離することが難しくなる。一方、第3のスラリーのpHが2.5以上であれば、特に、第3のスラリーのpHが3.5~5.5であれば、Si、Alの溶出率が抑えられるので好ましい。なお、第3のスラリーpHが大きくなるほど、ボイラ過熱器管の腐食因子であるPb、Zn、Cuの溶出率は低下するが、腐食抑制効果が得られることは確認している。
Next, hydrochloric acid (HCl) or nitric acid (HNO 3 ) is added to the third slurry while stirring and mixing the third slurry. At this time, the pH of the third slurry is preferably 2.5 to 5.5, more preferably 2.5 to 4.5, and even more preferably 2.5 to 4.0. That is, hydrochloric acid (HCl) or nitric acid (HNO 3 ) is added to the third slurry so that the pH of the third slurry is within the above range. The pH of the third slurry is measured using a pH measuring device such as a pH meter.
If the pH of the third slurry is less than 2.5, the elution rate of heavy metals such as Pb, Zn, and Cu, which are corrosion factors of the boiler superheater tube, and the elution rate of Ca, which is an inhibitor when synthesizing the corrosion inhibitor, will be large, but the elution rate of Si and Al, which are components of the corrosion inhibitor, will also be large, which is not preferable. In addition, since the viscosity of the third slurry will be large, it will be difficult to separate the fourth slurry into at least one of the liquid portion and the molten fly ash and the incineration fly ash after the pickling treatment in the fourth step (S4). On the other hand, if the pH of the third slurry is 2.5 or more, and particularly if the pH of the third slurry is 3.5 to 5.5, the elution rate of Si and Al can be suppressed, which is preferable. It has been confirmed that the higher the pH of the third slurry, the lower the elution rate of Pb, Zn, and Cu, which are corrosion factors of the boiler superheater tube, but the corrosion inhibition effect can be obtained.

利用可能な水としては、水道水や工業用水等が例示される。 Examples of water that can be used include tap water and industrial water.

利用可能な塩酸(HCl)および硝酸(HNO)としては、塩酸、濃塩酸および硝酸および濃硝酸が例示される。塩酸、濃塩酸の濃度は0.5N(mol/L)~12.0N(mol/L)、硝酸、濃硝酸の濃度は0.1N(mol/L)~10N(mol/L)程度であるが、いずれの濃度のものを用いても構わない。 Examples of hydrochloric acid (HCl) and nitric acid (HNO 3 ) that can be used include hydrochloric acid, concentrated hydrochloric acid, nitric acid, and concentrated nitric acid. The concentrations of hydrochloric acid and concentrated hydrochloric acid are about 0.5 N (mol/L) to 12.0 N (mol/L), and the concentrations of nitric acid and concentrated nitric acid are about 0.1 N (mol/L) to 10 N (mol/L), but any concentration may be used.

第3のスラリーにおける、液分(水と塩酸または硝酸との合計)に対する溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方の比(溶融飛灰/液分)は、質量比で、1/20以上1/5以下であることが好ましく、1/10以上1/5以下であることがより好ましい。 In the third slurry, the ratio of at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash to the liquid content (total of water and hydrochloric acid or nitric acid) (molten fly ash/liquid content) is preferably 1/20 or more and 1/5 or less, more preferably 1/10 or more and 1/5 or less, by mass ratio.

次いで、塩酸または硝酸を含む第3のスラリーを撹拌、混合する。
塩酸または硝酸を含む第3のスラリーを撹拌、混合する方法としては、特に限定されないが、例えば、傾斜バトル翼、タービン翼等の撹拌翼により撹拌する方法、反応容器にバッフルプレートを少なくとも2枚対向配置し撹拌翼により撹拌する方法等が挙げられる。
A third slurry containing hydrochloric acid or nitric acid is then stirred and mixed.
The method of stirring and mixing the third slurry containing hydrochloric acid or nitric acid is not particularly limited, but examples include stirring with stirring blades such as inclined battle blades and turbine blades, and stirring with stirring blades by arranging at least two baffle plates facing each other in a reaction vessel.

塩酸または硝酸を含む第3のスラリーを撹拌するときの撹拌翼等の回転数は、特に限定されないが、例えば、200rpm以上400rpm以下であることが好ましく、250rpm以上350rpm以下であることがより好ましい。
塩酸または硝酸を含む第3のスラリーを撹拌するときの撹拌翼等の回転数が400rpm以上であれば、溶融飛灰等が反応容器の底に滞留することはないが、回転数の増加とともに撹拌するための所要動力は大きくなるため、極力小さいほうが好ましい。一方、塩酸または硝酸を含む第3のスラリーを撹拌するときの撹拌翼等の回転数が200rpm以下であれば、反応容器の底に滞留し水に可溶な化合物の溶出が低下する。
The rotation speed of the stirring blades or the like when stirring the third slurry containing hydrochloric acid or nitric acid is not particularly limited, but is preferably, for example, 200 rpm or more and 400 rpm or less, and more preferably 250 rpm or more and 350 rpm or less.
If the rotation speed of the impeller or the like when stirring the third slurry containing hydrochloric acid or nitric acid is 400 rpm or more, the molten fly ash or the like will not remain at the bottom of the reaction vessel, but since the power required for stirring increases with increasing rotation speed, it is preferable that the rotation speed is as small as possible. On the other hand, if the rotation speed of the impeller or the like when stirring the third slurry containing hydrochloric acid or nitric acid is 200 rpm or less, the compounds that remain at the bottom of the reaction vessel will be reduced in elution.

塩酸または硝酸を含む第3のスラリーを撹拌、混合する温度は、20℃以上80℃以下であることが好ましく、20℃以上50℃以下がより好ましい。 The temperature at which the third slurry containing hydrochloric acid or nitric acid is stirred and mixed is preferably 20°C or higher and 80°C or lower, and more preferably 20°C or higher and 50°C or lower.

塩酸または硝酸を含む第3のスラリーを撹拌、混合する時間は、第3のスラリーpHが所定のpHに到達してから10分以上60分以下であることが好ましい。
塩酸または硝酸を含む第3のスラリーを撹拌、混合する時間が60分以上であっても酸に可溶な化合物の溶出はほぼ収束している。一方、塩酸または硝酸を含む第3のスラリーを撹拌、混合する時間が10分以下であれば、酸に可溶な化合物と酸との反応が十分に進まない可能性がある。
The time for stirring and mixing the third slurry containing hydrochloric acid or nitric acid is preferably 10 minutes or more and 60 minutes or less after the pH of the third slurry reaches the predetermined pH.
Even if the time for stirring and mixing the third slurry containing hydrochloric acid or nitric acid is 60 minutes or more, the dissolution of the acid-soluble compounds is almost completed. On the other hand, if the time for stirring and mixing the third slurry containing hydrochloric acid or nitric acid is 10 minutes or less, the reaction between the acid-soluble compounds and the acid may not proceed sufficiently.

塩酸または硝酸を含む第3のスラリーを撹拌、混合する回数は、1回である。 The third slurry containing hydrochloric acid or nitric acid is stirred and mixed once.

このようにして、第3の工程(S3)では、水洗処理後の溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰、水および酸(塩酸または硝酸)を含む第3のスラリーを撹拌、混合して、水洗処理後の溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方に含まれるPb、ZnおよびCuからなる群から選択される少なくとも1種を含む酸に可溶な化合物を溶出させて、第4のスラリーを調製する。得られた第4のスラリーは、塩酸または硝酸を含む水と、その水に分散した溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰と、塩酸または硝酸を含む水に溶解した酸化銅(II)(CuO)、酸化亜鉛(ZnO)、メタケイ酸鉛(PbSiO)等の酸に可溶な化合物と、を含む。 In this way, in the third step (S3), the third slurry containing the combustion ash, which is at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash after the water washing treatment, water, and an acid (hydrochloric acid or nitric acid) is stirred and mixed to dissolve the acid-soluble compound containing at least one selected from the group consisting of Pb, Zn, and Cu contained in the at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash after the water washing treatment, to prepare a fourth slurry. The obtained fourth slurry contains water containing hydrochloric acid or nitric acid, the combustion ash, which is at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash, dispersed in the water, and acid-soluble compounds such as copper (II) oxide (CuO), zinc oxide (ZnO), and lead metasilicate (PbSiO 3 ) dissolved in the water containing hydrochloric acid or nitric acid.

第3の工程(S3)において、水洗処理後の溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰から前記の酸に可溶な化合物を分離できたことを確認する方法として、例えば、第4の工程で得られる液分中に溶出しているPb、Zn、Cu、Ca、Si、Alの濃度をICP発光分光分析法、検知管等で分析する方法が用いられる。または、第4の工程で得られる酸洗処理後の溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰中に含まれるPb、Zn、Cu、Ca、Si、Alの濃度を蛍光X線分析、エネルギー分散型分析(EDS)、湿式溶解後ICP発光分光分析により測定する方法が用いられる。 In the third step (S3), as a method for confirming that the acid-soluble compounds have been separated from the combustion ash, which is at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash after the water washing treatment, for example, a method is used in which the concentrations of Pb, Zn, Cu, Ca, Si, and Al dissolved in the liquid obtained in the fourth step are analyzed using ICP atomic emission spectrometry, a detector tube, etc. Alternatively, a method is used in which the concentrations of Pb, Zn, Cu, Ca, Si, and Al contained in the combustion ash, which is at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash after the acid washing treatment obtained in the fourth step, are measured using X-ray fluorescence analysis, energy dispersive analysis (EDS), or ICP atomic emission spectrometry after wet dissolution.

(第4の工程(S4))
第4の工程(S4)は、第3の工程(S3)で得られた第4のスラリーを、液分(例えば、ろ液)と酸洗処理後の溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰とに分離する工程である。
なお、酸洗処理後の溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰とは、第3の工程(S3)で、塩酸または硝酸を添加した第3のスラリーを撹拌、混合して、水洗処理後の溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰に含まれるPb、ZnおよびCuからなる群から選択される少なくとも1種を含む酸に可溶な化合物を溶出させる処理を施した溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰のことである。
(Fourth step (S4))
The fourth step (S4) is a step of separating the fourth slurry obtained in the third step (S3) into a liquid portion (e.g., filtrate) and combustion ash, which is at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash after the pickling treatment.
The combustion ash, which is at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash after the pickling treatment, is at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash, which is subjected to a treatment in the third step (S3) in which a third slurry containing hydrochloric acid or nitric acid is added is stirred and mixed to elute an acid-soluble compound containing at least one selected from the group consisting of Pb, Zn and Cu contained in the combustion ash, which is at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash after the water-washing treatment.

液分と水洗処理後の溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰を分離する方法としては、特に限定されないが、例えば、ケーキろ過装置(ローラプレス、フィルタープレス、スクリュープレス)による固液分離、遠心分離、多重円盤回転脱水、多重振動フィルターなどが用いられる。 The method for separating the liquid from the combustion ash, which is at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash after the water washing treatment, is not particularly limited, but examples include solid-liquid separation using a cake filtering device (roller press, filter press, screw press), centrifugation, multiple disk rotary dehydration, and multiple vibration filters.

また、液分と酸洗処理後の溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰を、ケーキろ過装置(ローラプレス、フィルタープレス、スクリュープレス)による固液分離、遠心分離、多重円盤回転脱水、多重振動フィルターなどにより固液分離した後、さらに、溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方に水を滴下するなどして、溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰の表面に残留する、酸を洗い流してもよい。
以上説明のように得られた酸洗処理後の溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰を腐食抑制剤として用いても良い。
In addition, the liquid and the combustion ash, which is at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash after the acid washing treatment, may be subjected to solid-liquid separation using a cake filtering device (roller press, filter press, screw press), centrifugation, multiple disk rotary dehydration, multiple vibration filter, or the like, and then water may be dropped onto at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash to wash away the acid remaining on the surface of the combustion ash, which is at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash.
At least one of the molten fly ash and the incineration fly ash obtained after the pickling treatment as described above may be used as a corrosion inhibitor.

(第5の工程(S5))
第5の工程(S5)は、酸洗処理後の溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰とアルカリ水溶液とを含む第5のスラリーを加熱しながら、撹拌、混合し、腐食抑制剤を合成する工程である。
(Fifth step (S5))
The fifth step (S5) is a step of synthesizing a corrosion inhibitor by heating and stirring a fifth slurry containing combustion ash, which is at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash after the pickling treatment, and an alkaline aqueous solution.

第5の工程(S5)では、まず、アルカリ水溶液に酸洗処理後の溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰を加えて第5のスラリーを調製する。 In the fifth step (S5), first, combustion ash, which is at least one of the molten fly ash after the pickling treatment and the incineration fly ash, is added to the alkaline aqueous solution to prepare a fifth slurry.

アルカリ水溶液としては、例えば、水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液、水酸化カルシウム(Ca(OH)水溶液、水酸化カリウム(KOH)水溶液、炭酸ナトリウム(NaCO)水溶液、炭酸水素ナトリウム(NaHCO)水溶液等が挙げられる。また、第2の工程で排出されるアルカリ性排液を用いれば、排液中のカルシウムイオンを有効利用することができる。
アルカリ水溶液の濃度は、1N以上~4N以下であることが好ましい。
アルカリ水溶液の濃度が低すぎると溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰からの反応成分の溶出が遅くなり腐食抑制剤が生成しにくく、濃度が高すぎるとゲルネットワーク構造が強固すぎてゲル内における各イオンの移動が過度に制限され、腐食抑制剤を生成する反応が起こり難くなる可能性がある。
Examples of the alkaline aqueous solution include an aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH), an aqueous solution of calcium hydroxide (Ca(OH) 2 , an aqueous solution of potassium hydroxide ( KOH ), an aqueous solution of sodium carbonate (NaCO2), and an aqueous solution of sodium hydrogen carbonate ( NaHCO3 ). In addition, by using the alkaline effluent discharged in the second step, calcium ions in the effluent can be effectively utilized.
The concentration of the alkaline aqueous solution is preferably 1N or more and 4N or less.
If the concentration of the alkaline aqueous solution is too low, the elution of reactive components from the combustion ash, which is at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash, is delayed, making it difficult to produce the corrosion inhibitor. Conversely, if the concentration is too high, the gel network structure becomes too strong, which excessively restricts the movement of each ion within the gel, making it difficult for the reaction to produce the corrosion inhibitor to occur.

第5のスラリーにおける、アルカリ水溶液に対する酸洗処理後の溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰の比(燃焼灰/アルカリ水溶液)は、質量比で、1/2以上1/5以下であることが好ましい。 In the fifth slurry, the ratio of combustion ash, which is at least one of molten fly ash and incineration fly ash after pickling treatment, to the alkaline aqueous solution (combustion ash/alkaline aqueous solution) is preferably 1/2 or more and 1/5 or less in mass ratio.

次いで、第5のスラリーを加熱しながら撹拌、混合するアルカリ水熱処理を行う。これにより、C-S-H(ケイ酸カルシウム水和物)、C-A-S-H(カルシウムアルミノシリケート水和物)の少なくとも一方を含むアモルファスあるいはこれらを含まないアモルファス、又は、これら双方のアモルファスをまとめた主要成分としてのアモルファスを40質量%以上含有し、更に、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、アルミネート相、ヘルシナイト、ゼオライト、ゲーレナイト、マグネシオフェライト、マグネシウム亜鉛鉄イオンオキサイド、チタン酸カルシウム、酸化亜鉛、アケルマナイトからなる郡から選択された少なくとも1種又は2種以上が含有されている腐食抑制剤を合成する。
第5のスラリーを撹拌、混合する方法としては、特に限定されないが、例えば、傾斜バトル翼、タービン翼等の撹拌翼により撹拌する方法、反応容器にバッフルプレートを少なくとも2枚対向配置し撹拌翼により撹拌する方法等が挙げられる。
Next, the fifth slurry is heated and stirred and mixed to perform an alkaline hydrothermal treatment, thereby synthesizing a corrosion inhibitor containing 40 mass% or more of amorphous matter as a main component, which is an amorphous matter containing at least one of C-S-H (calcium silicate hydrate) and C-A-S-H (calcium aluminosilicate hydrate), or not containing these, or a combination of both of these amorphous matter, and further containing at least one or more kinds selected from the group consisting of calcium phosphate, calcium carbonate, aluminate phase, hercynite, zeolite, gehlenite, magnesioferrite, magnesium zinc iron ion oxide, calcium titanate, zinc oxide, and akermanite.
The method for stirring and mixing the fifth slurry is not particularly limited, but examples include stirring using stirring blades such as inclined battle blades and turbine blades, and stirring using stirring blades in which at least two baffle plates are placed opposite each other in a reaction vessel.

第5のスラリーを撹拌するときの撹拌翼等の回転数は、特に限定されないが、例えば、200rpm以上400rpm以下であることが好ましく、250rpm以上350rpm以下であることがより好ましい。
第5のスラリーを撹拌するときの撹拌翼等の回転数が200rpm以上であれば、溶融飛灰が反応容器の底に滞留することはないが、回転数の増加とともに撹拌するための所要動力は大きくなるため、極力小さいほうが好ましい。一方、第5のスラリーを撹拌するときの撹拌翼等の回転数が200rpm以下であれば、反応容器の底に滞留することで第5のスラリーに含まれている溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰とアルカリ水溶液との接触率が低下し、腐食抑制剤の生成が阻害される。
The rotation speed of the stirring blades or the like when stirring the fifth slurry is not particularly limited, but is preferably, for example, 200 rpm or more and 400 rpm or less, and more preferably 250 rpm or more and 350 rpm or less.
If the rotation speed of the impeller or the like when stirring the fifth slurry is 200 rpm or more, the molten fly ash will not remain at the bottom of the reaction vessel, but since the power required for stirring increases with increasing rotation speed, it is preferable that the rotation speed is as small as possible. On the other hand, if the rotation speed of the impeller or the like when stirring the fifth slurry is 200 rpm or less, the molten fly ash will remain at the bottom of the reaction vessel, which will reduce the contact rate between the combustion ash, which is at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash contained in the fifth slurry, and the alkaline aqueous solution, thereby inhibiting the production of the corrosion inhibitor.

第5のスラリーを撹拌、混合する時間は、1時間以上であることが好ましく、3時間以上であることがより好ましい。 The fifth slurry is preferably stirred and mixed for at least 1 hour, and more preferably for at least 3 hours.

第5のスラリーを撹拌、混合する回数は、1回である。 The fifth slurry is stirred and mixed once.

第5の工程(S5)では、最終的に得られる、腐食抑制剤におけるCaの含有量が16質量%以下、Alに対するSiの比(Si/Al)が、質量比で1.2以上、かつSiとAlの含有量の合計が11質量%以上となるように、第5のスラリーにSi源およびAl源を添加することで、Caによる炭酸カルシウム生成の抑制および腐食抑制効果の低減を抑えつつ、腐食抑制材を形成することができる。 In the fifth step (S5), a Si source and an Al source are added to the fifth slurry so that the Ca content in the final corrosion inhibitor is 16 mass% or less, the ratio of Si to Al (Si/Al) is 1.2 or more by mass, and the total content of Si and Al is 11 mass% or more. This makes it possible to form a corrosion inhibitor while suppressing the inhibition of calcium carbonate formation by Ca and the reduction in the corrosion inhibition effect.

第5の工程(S5)では、第4の工程(S4)にて回収された酸洗処理後の溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰におけるAlに対するSiの比(Si/Al)が、質量比で1.2未満、SiとAlの含有量の合計が11質量%未満の場合に、第5のスラリーにSi源およびAl源を加える。 In the fifth step (S5), if the ratio of Si to Al (Si/Al) in the combustion ash, which is at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash after pickling treatment recovered in the fourth step (S4), is less than 1.2 by mass and the total content of Si and Al is less than 11 mass%, a Si source and an Al source are added to the fifth slurry.

第5の工程(S5)において、第4の工程(S4)にて回収された酸洗処理後の溶融飛灰および焼却飛灰の少なくとも一方である燃焼灰におけるCaの含有量、Alの含有量、Siの含有量を確認する方法としては、例えば、蛍光X線分析装置、エネルギー分散型X線分析装置、ICP発光分光分析装置等が用いられる。 In the fifth step (S5), the Ca content, Al content, and Si content in the combustion ash, which is at least one of the molten fly ash and the incineration fly ash after the pickling treatment recovered in the fourth step (S4), can be confirmed using, for example, an X-ray fluorescence analyzer, an energy dispersive X-ray analyzer, an ICP emission spectrometer, or the like.

Si源としては、例えば、ケイ砂、ケイ酸塩ガラス、Siを含むフライアッシュ、溶融スラグ、鉄鋼スラグ等が一般的であるが、メタケイ酸ナトリウム、オルトケイ酸ナトリウムが挙げられる。
Al源としては、例えば、アルミン酸ナトリウムを用いるのが一般的であるが、水酸化アルミニウム、塩化アルミニウム、Alを含むフライアッシュ、溶融スラグ、鉄鋼スラグ等が挙げられる。
Examples of the Si source include silica sand, silicate glass, Si-containing fly ash, molten slag, steel slag, etc., but also include sodium metasilicate and sodium orthosilicate.
As the Al source, for example, sodium aluminate is generally used, but examples thereof include aluminum hydroxide, aluminum chloride, fly ash containing Al, molten slag, and steel slag.

(第6の工程(S6))
第6の工程(S6)は、第5の工程(S5)における第5のスラリーを、液分(例えば、ろ液)と腐食抑制剤とに分離する工程である。
(Sixth step (S6))
The sixth step (S6) is a step of separating the fifth slurry from the fifth step (S5) into a liquid fraction (e.g., a filtrate) and a corrosion inhibitor.

液分と腐食抑制剤を分離する方法としては、特に限定されないが、例えば、ケーキろ過装置(ローラプレス、フィルタープレス、スクリューブレス等)による固液分離、遠心分離、多重円盤回転脱水、多重振動フィルターなどが用いられる。 Methods for separating the liquid from the corrosion inhibitor are not particularly limited, but include, for example, solid-liquid separation using a cake filtering device (roller press, filter press, screw press, etc.), centrifugation, multiple disk rotary dehydration, and multiple vibration filters.

また、回収した腐食抑制剤を、ケーキろ過装置(ローラプレス、フィルタープレス、スクリューブレス等)による固液分離、遠心分離、多重円盤回転脱水、多重振動フィルターなどにより固液分離した後、さらに、腐食抑制剤に水を滴下するなどして、腐食抑制剤溶融飛灰の表面に残留する、アルカリ水溶液を洗い流してもよい。 The recovered corrosion inhibitor may be subjected to solid-liquid separation using a cake filtering device (roller press, filter press, screw press, etc.), centrifugation, multiple disk rotary dehydration, multiple vibration filter, etc., and then water may be dripped onto the corrosion inhibitor to wash away the alkaline aqueous solution remaining on the surface of the corrosion inhibitor molten fly ash.

以上、第1の工程(S1)から第6の工程(S6)により、第2のボイラ用腐食抑制剤を得る。
得られた第2のボイラ用腐食抑制剤は、C-S-H(ケイ酸カルシウム水和物)、C-A-S-H(カルシウムアルミノシリケート水和物)の少なくとも一方を含むアモルファスあるいはこれらを含まないアモルファス、又は、これら双方のアモルファスをまとめた主要成分としてのアモルファスを40質量%以上含有し、更に、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、アルミネート相、ヘルシナイト、ゼオライト、ゲーレナイト、マグネシオフェライト、マグネシウム亜鉛鉄イオンオキサイド、チタン酸カルシウム、酸化亜鉛、アケルマナイトからなる郡から選択された少なくとも1種又は2種以上が含有されている。
また、この腐食抑制剤は、例えば、平均粒径(d50メディアン径)が10μm以上25μm以下であり、BET比表面積が30~140m/gと大きい。
このため、ボイラの排ガス通路などに供給した場合、排ガス通路内のHCl、SOなどの腐食性ガスを吸着し、さらに、腐食性ガスを吸着した腐食抑制剤および腐食性ガスを吸着していない腐食抑制剤が過熱器管の金属界面や外表面に形成される腐食層の表面に付着した時に、腐食により発生したClおよびPbCl、ZnCl、CuCl、NaCl、KClを含む低融点の溶融塩を捕捉することで、腐食抑制効果を発揮できる。
腐食抑制剤の平均粒径(d50メディアン径)が10μm以上25μm以下であり、比較的大きいものの、BET比表面積が30~140m/gと大きい。このため、上述の腐食抑制剤は、腐食物質の吸着能に優れ、腐食物質が過熱器官に到達することを抑制する効果がある。上述の理由から、BET比表面積は大きい方が望ましく、例えば、60m/g以上であることが好ましく、90m/g以上であることがより好ましい。
Through the first step (S1) to the sixth step (S6) as described above, the second corrosion inhibitor for a boiler is obtained.
The obtained second boiler corrosion inhibitor contains 40 mass% or more of amorphous material containing at least one of C-S-H (calcium silicate hydrate) and C-A-S-H (calcium aluminosilicate hydrate), or not containing these, or amorphous material as a main component combining both of these amorphous materials, and further contains at least one or more types selected from the group consisting of calcium phosphate, calcium carbonate, aluminate phase, hercynite, zeolite, gehlenite, magnesioferrite, magnesium zinc iron ion oxide, calcium titanate, zinc oxide, and akermanite.
Furthermore, this corrosion inhibitor has, for example, an average particle size (d 50 median diameter) of 10 μm or more and 25 μm or less, and a large BET specific surface area of 30 to 140 m 2 /g.
Therefore, when supplied to an exhaust gas passage of a boiler, for example, it adsorbs corrosive gases such as HCl and SO2 in the exhaust gas passage, and when the corrosion inhibitor that has adsorbed corrosive gases and the corrosion inhibitor that has not adsorbed corrosive gases adhere to the surface of the corrosion layer formed on the metal interface or outer surface of the superheater tube, it captures Cl2 and low-melting-point molten salts including PbCl2 , ZnCl2 , CuCl2 , NaCl, and KCl generated by corrosion, thereby exerting a corrosion-inhibiting effect.
Although the average particle size (d 50 median diameter) of the corrosion inhibitor is relatively large, being 10 μm or more and 25 μm or less, the BET specific surface area is large, being 30 to 140 m 2 /g. Therefore, the above-mentioned corrosion inhibitor has excellent adsorption ability of corrosive substances, and has the effect of suppressing the corrosive substances from reaching the overheating organ. For the above reasons, it is desirable that the BET specific surface area is large, for example, preferably 60 m 2 /g or more, and more preferably 90 m 2 /g or more.

なお、本実施形態における主要成分のアモルファスとして、C-S-H(ケイ酸カルシウム水和物)、C-A-S-H(カルシウムアルミノシリケート水和物)など、C-S-H結合とC-A-S-H結合の1種又は2種を含むアモルファスの他に、これらを含まないアモルファスを含有していても良い。なお、前記アモルファスには燃焼灰に含まれる元素を少なくとも1つアモルファス成分として含んでいて良い。
いずれにしても、本実施形態の腐食抑制剤は、アモルファスを40質量%以上含有していることが好ましい。これら双方のアモルファスの存在は、粉末X線解析(XRD)による定量分析により、把握することができる。
In addition, the main component amorphous in this embodiment may contain amorphous materials that do not contain C-S-H bonds or C-A-S-H bonds, such as C-S-H (calcium silicate hydrate) and C-A-S-H (calcium aluminosilicate hydrate), in addition to amorphous materials that contain one or two of C-S-H bonds and C-A-S-H bonds. The amorphous materials may contain at least one element contained in the combustion ash as an amorphous component.
In any case, the corrosion inhibitor of the present embodiment preferably contains 40 mass % or more of amorphous matter. The presence of both of these amorphous matters can be grasped by quantitative analysis using powder X-ray diffraction (XRD).

本実施形態の製造方法において先の第5の工程で行う水熱処理によれば、燃焼灰の粒子の表面にアモルファスが析出して粒径が大きくなり、その上、析出したアモルファスは小さい結晶であるので、前記粒子の比表面積が大きくなり、この結果、腐食性ガスを吸着できる腐食抑制剤を得ることができる。
また、アルカリ水熱処理の過程で、C-S-H、C-A-S-Hを含むアモルファスを主成分とする物質が燃焼灰の粒子の表面に生成されるため、本実施形態の製造方法により製造される腐食抑制剤の平均粒径は増大する。
アルカリ水熱処理の過程において、燃焼灰の粒子表面に生成されるアモルファスは小さい(数μm、例えば、ゼオライトよりも小さい)。この結果、腐食抑制剤の比表面積が大きくなり、腐食性ガスを効率よく吸収できる。
本実施形態の製造方法によれば、推定ではあるが、アルカリ水熱処理の過程で、燃焼灰の成分が溶け出し、シリカやアルミナの表面にアモルファスが析出すると考えられる。
According to the hydrothermal treatment carried out in the fifth step in the manufacturing method of this embodiment, amorphous matter precipitates on the surfaces of the combustion ash particles, increasing the particle size. Furthermore, since the precipitated amorphous matter is in the form of small crystals, the specific surface area of the particles increases, and as a result, a corrosion inhibitor capable of adsorbing corrosive gases can be obtained.
In addition, during the alkaline hydrothermal treatment, a substance mainly composed of amorphous matter containing C-S-H and C-A-S-H is generated on the surface of the combustion ash particles, so that the average particle size of the corrosion inhibitor produced by the production method of this embodiment increases.
In the process of alkaline hydrothermal treatment, the amorphous particles generated on the surface of the combustion ash particles are small (several μm, for example, smaller than zeolite), which results in a large specific surface area of the corrosion inhibitor, allowing it to efficiently absorb corrosive gases.
According to the manufacturing method of this embodiment, it is presumed that components of the combustion ash dissolve during the alkaline hydrothermal treatment, and amorphous matter precipitates on the surface of the silica or alumina.

また、この腐食抑制剤は、Alに対するSiの比(Si/Al)が、質量比で1.2以上、SiとAlの含有量の合計が11質量%以上である。また、この腐食抑制剤は、平均粒子径が10μm以上25μm以下である。腐食抑制剤の平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置、キャピラリフローポロメータ、水銀圧入ポロシメータ等によって測定される。 The corrosion inhibitor has a Si to Al ratio (Si/Al) of 1.2 or more by mass, and a total Si and Al content of 11% by mass or more. The corrosion inhibitor has an average particle size of 10 μm or more and 25 μm or less. The average particle size of the corrosion inhibitor is measured by a laser diffraction particle size distribution measuring device, a capillary flow porosimeter, a mercury intrusion porosimeter, or the like.

(第7の工程(S7))
また、本実施形態に係る腐食抑制剤の製造方法は、第4の工程(S4)で分離された液分(ろ液)にアルカリ水溶液を添加する第7の工程(S7)を有していてもよい。
この液分は、酸化銅(II)(CuO)、酸化亜鉛(ZnO)、メタケイ酸鉛(PbSiO)等の酸に可溶な化合物を含む水溶液である。
(Seventh step (S7))
The method for producing a corrosion inhibitor according to the present embodiment may also include a seventh step (S7) of adding an alkaline aqueous solution to the liquid fraction (filtrate) separated in the fourth step (S4).
This liquid is an aqueous solution containing compounds soluble in acid, such as copper (II) oxide (CuO), zinc oxide (ZnO), and lead metasilicate (PbSiO 3 ).

アルカリ水溶液としては、例えば、水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液、水酸化カルシウム(Ca(OH))水溶液等が挙げられる。また、第2の工程で排出されるアルカリ性排液を用いれば、排液中のカルシウムイオンを有効利用することができる。
アルカリ水溶液の濃度は特に限定されない。
Examples of the alkaline aqueous solution include an aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH), an aqueous solution of calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ), etc. In addition, by using the alkaline effluent discharged in the second step, calcium ions in the effluent can be effectively utilized.
The concentration of the alkaline aqueous solution is not particularly limited.

第7の工程(S7)では、第4の工程(S4)で分離された液分にアルカリ水溶液を添加することにより、その液分のpHを9.0以上10.5以下とすることが好ましく、9.5以上10.0以下とすることがより好ましい。前記の液分のpHは、pHメーター等のpH測定器を用いて測定される。
液分のpHが9.0以上であれば、第4の工程(S4)で分離された液分に含まれるPb、Zn、Cuがアルカリ水溶液と反応し沈殿物を生成する。一方、液分のpHが9.0以下、10.5以上であれば、沈殿物を生成するが、沈殿物中の重金属含有率が低下する。
In the seventh step (S7), an alkaline aqueous solution is added to the liquid fraction separated in the fourth step (S4) to adjust the pH of the liquid fraction to preferably 9.0 to 10.5, more preferably 9.5 to 10.0. The pH of the liquid fraction is measured using a pH measuring device such as a pH meter.
If the pH of the liquid fraction is 9.0 or higher, the Pb, Zn, and Cu contained in the liquid fraction separated in the fourth step (S4) react with the alkaline aqueous solution to form a precipitate. On the other hand, if the pH of the liquid fraction is 9.0 or lower or 10.5 or higher, a precipitate will form, but the heavy metal content in the precipitate will decrease.

このように第4の工程(S4)で分離された液分にアルカリ水溶液を添加することにより、Pb、ZnおよびCuからなる群から選択される少なくとも1種の水酸化物を沈殿させて、その沈殿物を回収することができる。また、沈殿物回収後の排液は、第一の工程で添加する水として有効利用することができる。 By adding an alkaline aqueous solution to the liquid fraction separated in the fourth step (S4) in this way, at least one hydroxide selected from the group consisting of Pb, Zn, and Cu can be precipitated and the precipitate can be recovered. In addition, the waste liquid after the precipitate recovery can be effectively used as the water to be added in the first step.

以上説明したように、本実施形態に係る第2の腐食抑制剤の製造方法によれば、ボイラを腐食させる腐食因子、および腐食抑制剤の合成に寄与しない不純物(Pb、Ca、Na、K、Zn、Cu)を効率的に取り除くことができるとともに、腐食抑制剤の合成において、Si源、Al源の添加量を低減することができる腐食抑制剤が得られる。
また、本実施形態に係る第2の腐食抑制剤の製造方法において、第5の工程において、腐食抑制剤におけるAlに対するSiの比(Si/Al)が、質量比で1.2以上、SiとAlの含有量の合計が11質量%以上となるように、第5のスラリーにSi源およびAl源を添加すれば、Caの含有量、Alの含有量およびSiの含有量が好適な範囲にある第2の腐食抑制剤を得ることができる。
As described above, according to the second corrosion inhibitor manufacturing method of the present embodiment, it is possible to efficiently remove corrosion factors that corrode the boiler and impurities (Pb, Ca, Na, K, Zn, Cu) that do not contribute to the synthesis of the corrosion inhibitor, and it is possible to obtain a corrosion inhibitor that allows the amounts of Si source and Al source to be reduced in the synthesis of the corrosion inhibitor.
Furthermore, in the manufacturing method for the second corrosion inhibitor according to the present embodiment, by adding a Si source and an Al source to the fifth slurry in the fifth step so that the ratio of Si to Al (Si/Al) in the corrosion inhibitor is 1.2 or more in mass ratio and the total content of Si and Al is 11 mass% or more, it is possible to obtain a second corrosion inhibitor having a Ca content, an Al content, and a Si content in a suitable range.

本実施形態に係る第2の腐食抑制剤の製造方法によって得られた第2の腐食抑制剤は、排ガスが通る排ガス通路内に供給することで、ごみ処理施設のボイラ、特に、ボイラ過熱器管の腐食を抑制することができる。 The second corrosion inhibitor obtained by the manufacturing method of the second corrosion inhibitor according to this embodiment can be supplied into an exhaust gas passage through which exhaust gas passes, thereby suppressing corrosion of the boiler of a waste treatment facility, particularly the boiler superheater tube.

本実施形態に係る第2の腐食抑制剤は、排ガス中のHCl、SOなどの腐食性ガス、特に、HClガスを吸着し、さらに、腐食性ガスを吸着した腐食抑制剤および腐食性ガスを吸着していない腐食抑制剤が過熱器管に付着した後、腐食により発生したClおよびPbCl、ZnCl、CuCl、NaCl、KClを含む低融点の溶融塩を捕捉する。その結果、溶融塩による酸化スケールの溶解を抑制する。
また、過熱器管の腐食を加速させている塩化反応を抑制することで、腐食抑制効果を有する酸化物主体の腐食生成物を形成できるため、過熱器管の腐食を抑制できる。
The second corrosion inhibitor according to the present embodiment adsorbs corrosive gases such as HCl and SO2 in the exhaust gas, particularly HCl gas, and further captures Cl2 and low-melting-point molten salts including PbCl2 , ZnCl2 , CuCl2 , NaCl, and KCl generated by corrosion after the corrosion inhibitors with and without corrosive gases are attached to the superheater tube, thereby suppressing the dissolution of oxide scale by the molten salts.
Furthermore, by suppressing the chlorination reaction that accelerates the corrosion of the superheater tube, corrosion products mainly composed of oxides that have a corrosion-inhibiting effect can be formed, thereby suppressing the corrosion of the superheater tube.

本実施形態に係る第2の腐食抑制剤を適用するボイラは、一例として、図26に示すボイラ1のように、燃料を燃焼する燃焼炉2と、燃焼炉2で生じた燃焼排ガスが通る排ガス通路3と、排ガス通路3内に配置された過熱器官4を有する過熱器5と、腐食抑制剤供給装置6、7、8と、図示略の制御装置を備えている。ボイラ1は、燃料の燃焼により発生する燃焼排ガスが有する熱によって過熱器官4を通る蒸気を過熱して、高温・高圧の過熱蒸気を発生することができる。ボイラ1で生成した高温・高圧の過熱蒸気は、図示略の発電機のタービンを回転するために用いられる。 As an example, a boiler to which the second corrosion inhibitor according to this embodiment is applied is equipped with a combustion furnace 2 for burning fuel, an exhaust gas passage 3 through which the combustion exhaust gas generated in the combustion furnace 2 passes, a superheater 5 having a superheating organ 4 arranged in the exhaust gas passage 3, corrosion inhibitor supply devices 6, 7, and 8, and a control device (not shown), as shown in the boiler 1 in FIG. 26. The boiler 1 can generate high-temperature, high-pressure superheated steam by superheating the steam passing through the superheating organ 4 using the heat of the combustion exhaust gas generated by the combustion of the fuel. The high-temperature, high-pressure superheated steam generated in the boiler 1 is used to rotate the turbine of a generator (not shown).

ボイラ1には、過熱器官4の腐食を抑制するための腐食抑制剤供給装置6、7、8が設けられている。腐食抑制剤供給装置6は、第2の腐食抑制剤を排ガス通路3内(特に望ましくは、過熱器官4の上流側の第2煙道21内)に供給する位置に設けられている。腐食抑制剤供給装置7は、腐食抑制剤を過熱器官4の手前側の煙道に供給できる位置に設けられている。腐食抑制剤供給装置8は、後述する主燃焼室14に腐食抑制剤を供給できる位置に設けられている。腐食抑制剤供給装置6、7、8は腐食抑制剤を供給するための各種の装置であって良い。第2の腐食抑制剤が粒子状の場合は粒子供給装置となり、腐食抑制剤がスラリー状である場合はスラリー供給装置となる。 The boiler 1 is provided with corrosion inhibitor supply devices 6, 7, and 8 for suppressing corrosion of the superheating organ 4. The corrosion inhibitor supply device 6 is provided at a position where the second corrosion inhibitor is supplied into the exhaust gas passage 3 (particularly preferably into the second flue 21 upstream of the superheating organ 4). The corrosion inhibitor supply device 7 is provided at a position where the corrosion inhibitor can be supplied to the flue on the front side of the superheating organ 4. The corrosion inhibitor supply device 8 is provided at a position where the corrosion inhibitor can be supplied to the main combustion chamber 14 described later. The corrosion inhibitor supply devices 6, 7, and 8 may be various devices for supplying corrosion inhibitors. If the second corrosion inhibitor is in particulate form, it is a particle supply device, and if the corrosion inhibitor is in slurry form, it is a slurry supply device.

図26に示すボイラ1は、排熱回収型ボイラの一例であって、ごみ焼却用の燃焼炉2を備え、燃焼炉2は、ごみを供給するホッパ12を備えている。ホッパ12は、シュート13を介して主燃焼室14と接続されている。ホッパ12から供給されたごみは、シュート13を通って主燃焼室14に送られる。主燃焼室14には、乾燥ストーカ15、燃焼ストーカ16及び後燃焼ストーカ17が設けられている。各ストーカ15、16、17の下方から主燃焼室14内へ一次空気が送られており、また主燃焼室14の天井14aから主燃焼室14内へ二次空気が送られる。 The boiler 1 shown in FIG. 26 is an example of a waste heat recovery boiler, and is equipped with a combustion furnace 2 for incinerating waste, which is equipped with a hopper 12 for supplying waste. The hopper 12 is connected to the main combustion chamber 14 via a chute 13. The waste supplied from the hopper 12 is sent to the main combustion chamber 14 through the chute 13. The main combustion chamber 14 is provided with a drying stoker 15, a combustion stoker 16, and a post-combustion stoker 17. Primary air is sent into the main combustion chamber 14 from below each of the stokers 15, 16, and 17, and secondary air is sent into the main combustion chamber 14 from the ceiling 14a of the main combustion chamber 14.

主燃焼室14へ投入されたごみは、まず乾燥ストーカ15に送られ、一次空気及び主燃焼室14の輻射熱により乾燥されて着火する。着火したごみは、燃焼ストーカ16に送られる。また、着火したごみからは、熱分解により可燃性ガスが発生する。この可燃性のガスは、一次空気により主燃焼室14の上部のガス層に送られ、このガス層において二次空気と共に炎燃焼する。この炎燃焼に伴う熱輻射により、ごみが更に昇温する。着火したごみの一部は、燃焼ストーカ16にて燃焼し、残りの未燃焼分は、後燃焼ストーカ17へと送られる。未燃焼分のごみは後燃焼ストーカ17で燃焼され、燃焼後に残った焼却灰はシュート18から外部へと排出される。 The garbage thrown into the main combustion chamber 14 is first sent to the drying stoker 15, where it is dried and ignited by the primary air and the radiant heat of the main combustion chamber 14. The ignited garbage is sent to the combustion stoker 16. The ignited garbage also generates combustible gases due to pyrolysis. This combustible gas is sent by the primary air to the gas layer at the top of the main combustion chamber 14, where it flame-burns with the secondary air. The heat radiation from this flame combustion further raises the temperature of the garbage. Some of the ignited garbage is burned in the combustion stoker 16, and the remaining unburned garbage is sent to the post-combustion stoker 17. The unburned garbage is burned in the post-combustion stoker 17, and the incineration ash remaining after combustion is discharged to the outside through the chute 18.

主燃焼室14は放射室20と接続されており、ごみの燃焼により生じた燃焼排ガスが、放射室20に送られてくる。この燃焼排ガスは、放射室20で再度燃焼した後に、放射室20の上部(第1煙道)から第2煙道21を通って第3煙道22へと導かれ、その後、図示しない排ガス処理設備で無害化の処理がなされてから大気中に放出される。なお、放射室20、第2煙道21、及び第3煙道22が、焼却炉2からの排ガスが通る排ガス通路8となっている。 The main combustion chamber 14 is connected to the radiation chamber 20, and the combustion exhaust gas generated by the combustion of the waste is sent to the radiation chamber 20. After being burned again in the radiation chamber 20, this combustion exhaust gas is led from the top of the radiation chamber 20 (first flue) through the second flue 21 to the third flue 22, and then is treated to be harmless in an exhaust gas treatment facility (not shown) before being released into the atmosphere. The radiation chamber 20, the second flue 21, and the third flue 22 form the exhaust gas passage 8 through which the exhaust gas from the incinerator 2 passes.

ボイラ1においては、燃焼時に揮発した物質及び焼却灰の一部が燃焼排ガスの流れに同伴して放射室20、第2煙道21、第3煙道22へと運ばれ、過熱器官4に付着して堆積する。このような高い腐食性を有する燃焼灰等は、従来は、高温の過熱器官4を腐食させる要因となっている。 In the boiler 1, the substances volatilized during combustion and some of the incineration ash are carried along with the flow of the combustion exhaust gas to the radiation chamber 20, the second flue 21, and the third flue 22, where they adhere to and accumulate on the superheating organ 4. Conventionally, such highly corrosive combustion ash has been a factor in corroding the high-temperature superheating organ 4.

煙道に第2の腐食抑制剤が供給されると、腐食抑制剤は煙道を浮遊している腐食性粒子を含む燃焼灰とともに煙道内面や過熱器官4の表面に付着し、燃焼灰中の腐食性粒子を吸着する。これによって腐食抑制剤は過熱器官4や煙道内面の腐食を抑制することができる。
図26に示すボイラ1に第2の腐食抑制剤を供給しつつ必要期間運転し、ボイラ1からは取得した燃焼灰を先に説明した製造方法に従い処理することにより、更に腐食抑制剤を製造することもできる。このように回収後の燃焼灰は繰り返し処理し、再度利用することができる。
When the second corrosion inhibitor is supplied to the flue, the corrosion inhibitor adheres to the inner surface of the flue and the surface of the superheating organ 4 together with the combustion ash containing corrosive particles floating in the flue, and adsorbs the corrosive particles in the combustion ash. This allows the corrosion inhibitor to suppress corrosion of the superheating organ 4 and the inner surface of the flue.
26 is operated for a required period while supplying the second corrosion inhibitor, and the combustion ash obtained from the boiler 1 is treated according to the above-described method for producing further corrosion inhibitor. In this manner, the recovered combustion ash can be repeatedly treated and reused.

以下、実施例および比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 The present invention will be explained in more detail below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.

[実施例1]
廃棄物を高温溶融により処理する第1のごみ処理施設から発生する溶融飛灰2kgと水道水10kgとを含む第1のスラリーを、4枚傾斜パドル翼を用いて、10分間、撹拌、混合して、溶融飛灰に含まれるPb、Ca、Na、K、Clを含む水に可溶な化合物を溶出させて、第2のスラリーを調製した。
なお、第1のごみ処理施設は、燃料を熱分解・ガス化させる溶融炉と、溶融炉内で発生した熱分解ガスを完全燃焼させる燃焼室と、燃焼室で生じた燃焼排ガスが通る排ガス通路と、排ガス通路内に配置された過熱器管を有し、この排ガス通路の部分に後述の実施例3で得られた第2の腐食抑制剤を製造する場合と同一方法により得られた第1の腐食抑制剤を適用したごみ処理施設である。本実施例では、前記腐食抑制剤を第1のごみ処理施設の排ガス通路の部分に適用して第1のごみ処理施設での運転を1ヶ月間行い、その後に第1のごみ処理施設から得られた上述の溶融飛灰を燃焼灰として使用した。
第1のごみ処理施設から発生した未処理の溶融飛灰に含まれる成分およびその含有量(質量%)の一例を表1に示す。各成分は、蛍光X線分析法およびPb、Zn、Cuの重金属は湿式分解後ICP発光分光分析法により測定した。表1に示すように、溶融飛灰には、ボイラ過熱器管の腐食因子となるPb、Zn、Cuの重金属およびCl、腐食抑制剤合成時の阻害物質であるCa等が含まれている。また、腐食抑制剤の成分となりうるSi、Alも含まれているが、特許文献1で用いているごみ焼却灰、石炭燃焼灰等と比較するとSi、Al含有量が非常に少ないことが分かる。ここで、本実施形態では、Ca含有量が15質量%~25質量%、Si含有量が2.5質量%~6.0質量%、Al含有量が0.5質量%~4質量%、Pb含有量が0.3質量%~3質量%、Zn含有量が1.0質量%~6.0質量%、Cu含有量が0.01質量%~0.5質量%、Cl含有量が10質量%~25質量%の範囲である溶融飛灰および焼却飛灰を対象としている。
[Example 1]
A first slurry containing 2 kg of molten fly ash generated from a first waste treatment facility that treats waste by high-temperature melting and 10 kg of tap water was stirred and mixed for 10 minutes using four inclined paddle blades to dissolve water-soluble compounds contained in the molten fly ash, including Pb, Ca, Na, K, and Cl, to prepare a second slurry.
The first waste treatment facility has a melting furnace for pyrolyzing and gasifying fuel, a combustion chamber for completely burning the pyrolysis gas generated in the melting furnace, an exhaust gas passage through which the combustion exhaust gas generated in the combustion chamber passes, and a superheater tube disposed in the exhaust gas passage, and is a waste treatment facility in which the first corrosion inhibitor obtained by the same method as that for producing the second corrosion inhibitor obtained in Example 3 described later is applied to the exhaust gas passage. In this example, the corrosion inhibitor is applied to the exhaust gas passage of the first waste treatment facility, and the first waste treatment facility is operated for one month, and the above-mentioned molten fly ash obtained from the first waste treatment facility is used as combustion ash.
Table 1 shows an example of the components contained in the untreated molten fly ash generated from the first waste treatment facility and their contents (mass%). Each component was measured by X-ray fluorescence analysis, and heavy metals Pb, Zn, and Cu were measured by ICP atomic emission spectrometry after wet decomposition. As shown in Table 1, the molten fly ash contains heavy metals Pb, Zn, and Cu, which are corrosion factors of boiler superheater tubes, Cl, and Ca, which is an inhibitor in the synthesis of corrosion inhibitors. It also contains Si and Al, which can be components of corrosion inhibitors, but it can be seen that the Si and Al contents are very low compared to the waste incineration ash, coal combustion ash, etc. used in Patent Document 1. In this embodiment, the target is molten fly ash and incineration fly ash having a Ca content of 15% by mass to 25% by mass, a Si content of 2.5% by mass to 6.0% by mass, an Al content of 0.5% by mass to 4% by mass, a Pb content of 0.3% by mass to 3% by mass, a Zn content of 1.0% by mass to 6.0% by mass, a Cu content of 0.01% by mass to 0.5% by mass, and a Cl content of 10% by mass to 25% by mass.

Figure 0007655501000001
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次に、第2のスラリーを固液分離して、ろ液と水洗処理後の溶融飛灰とに分離した。 第2のスラリーを固液分離して得られたろ液に溶出している水可溶性成分の溶出率を表2に示す。ろ液に含まれる各成分の溶出量はICP発光分光分析法により測定した。また、溶出率は下記(1)式を用いて算出した。
水可溶性成分の溶出率(質量%)=ろ液中に含まれる各成分(g)/未処理の溶融飛灰に含まれる各成分(g)×100…(1)式
Next, the second slurry was subjected to solid-liquid separation to separate it into a filtrate and molten fly ash after water washing treatment. The elution rates of water-soluble components eluted into the filtrate obtained by solid-liquid separation of the second slurry are shown in Table 2. The elution amount of each component contained in the filtrate was measured by ICP atomic emission spectrometry. The elution rates were calculated using the following formula (1).
Dissolution rate of water-soluble components (mass%)=each component contained in filtrate (g)/each component contained in untreated molten fly ash (g)×100 (1)

Figure 0007655501000002
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表2より、溶融飛灰を水洗処理することにより、Pb、Zn、Ca、Na、K、Clを含む水に可溶な化合物を除去できることが確認された。 From Table 2, it was confirmed that water-soluble compounds including Pb, Zn, Ca, Na, K, and Cl can be removed by washing the molten fly ash with water.

次に、回収した水洗処理後の溶融飛灰2kg(固液分離により分離できなかった水も含まれる)と水5.0kgとを含む第3のスラリーを、4枚傾斜パドル翼を用いて、撹拌、混合しながら、第3のスラリーのpHをそれぞれ、1.0、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.5に維持しつつ、2mol/Lの塩酸を添加して、第4のスラリーを調製した。
塩酸の添加を中断した後も第3のスラリーの撹拌混合を続けると、溶融飛灰に含まれるアルカリ分が徐々に溶出して、第3のスラリーのpHが上昇する。すると、第3のスラリーのpHがそれぞれ、1.0超、2.0超、2.5超、3.0超、3.5超、4.0超、4.5超、5.5超となるため、再度、塩酸を添加しながら、第3のスラリーを撹拌、混合して、第3のスラリーのpHが一定になるまで2mol/L塩酸を供給した。第3のスラリーのpHが一定となったら、塩酸の添加を中断して、スラリーを10分間撹拌した。
Next, a third slurry containing 2 kg of the recovered molten fly ash after the water washing treatment (including water that could not be separated by solid-liquid separation) and 5.0 kg of water was prepared by stirring and mixing the third slurry using four inclined paddle blades while maintaining the pH of the third slurry at 1.0, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, and 5.5, respectively, and adding 2 mol/L of hydrochloric acid.
If the stirring and mixing of the third slurry is continued even after the addition of hydrochloric acid is stopped, the alkali content contained in the molten fly ash is gradually dissolved, and the pH of the third slurry increases. Then, the pH of the third slurry becomes greater than 1.0, greater than 2.0, greater than 2.5, greater than 3.0, greater than 3.5, greater than 4.0, greater than 4.5, and greater than 5.5, respectively. Therefore, the third slurry is stirred and mixed while adding hydrochloric acid again, and 2 mol/L hydrochloric acid is supplied until the pH of the third slurry becomes constant. When the pH of the third slurry becomes constant, the addition of hydrochloric acid is stopped, and the slurry is stirred for 10 minutes.

次に、第4のスラリーを固液分離して、ろ液と酸洗処理後の溶融飛灰(水熱処理前中間体)とに分離した。
第4のスラリーを固液分離して得られたろ液に溶出している酸可溶性成分の溶出率を図2~図7に示す。ろ液に含まれる各成分の溶出量はICP発光分光分析法により測定した。また、溶出率は下記(2)式を用いて算出した。
酸可溶性成分の溶出率(質量%)=ろ液中に含まれる各成分(g)/未処理の溶融飛灰に含まれる各成分(g)×100…(2)式
Next, the fourth slurry was subjected to solid-liquid separation to separate it into a filtrate and molten fly ash after pickling treatment (pre-hydrothermal treatment intermediate).
The elution rates of the acid-soluble components eluted in the filtrate obtained by solid-liquid separation of the fourth slurry are shown in Figures 2 to 7. The elution amount of each component contained in the filtrate was measured by ICP atomic emission spectrometry. The elution rates were calculated using the following formula (2).
Dissolution rate of acid-soluble components (mass%)=(g) of each component contained in filtrate/(g) of each component contained in untreated molten fly ash×100 (2)

図2~図7の結果から、水洗処理後の溶融飛灰を酸洗処理することにより、水洗処理で除去できなかったPb、Zn、Cuの重金属およびCaを含む酸に可溶な化合物を除去できることが確認された。
また、図2~図7の結果から、第4のスラリーpHがpH=2.5未満になると腐食抑制剤の成分となるSi、Alの溶出率が急増することが分かる。第4のスラリーpHがpH=2.5以上になるとSi、Alの溶出率が低下し、特に、スラリーpHがpH=3.5以上、さらに、pH=4.0~pH=5.5はSi、Alの溶出率が急激に低下していることが分かる。
From the results of Figures 2 to 7, it was confirmed that by subjecting the molten fly ash after the water-washing treatment to an acid-washing treatment, it is possible to remove heavy metals such as Pb, Zn, and Cu, and acid-soluble compounds including Ca, which could not be removed by the water-washing treatment.
2 to 7, it can be seen that when the pH of the fourth slurry is less than pH=2.5, the elution rates of Si and Al, which are components of the corrosion inhibitor, increase sharply. When the pH of the fourth slurry is pH=2.5 or more, the elution rates of Si and Al decrease. In particular, when the pH of the slurry is pH=3.5 or more, and further, when the pH is between pH=4.0 and pH=5.5, the elution rates of Si and Al decrease sharply.

酸処理後の溶融飛灰(水熱処理前中間体)を105℃、24時間乾燥した試料の成分分析結果を表3に実施例8として示す。成分はエネルギー分散型X線分析装置(EDS)により測定した。 The molten fly ash after acid treatment (intermediate before hydrothermal treatment) was dried at 105°C for 24 hours, and the results of the component analysis of the sample are shown in Table 3 as Example 8. The components were measured using an energy dispersive X-ray analyzer (EDS).

Figure 0007655501000003
Figure 0007655501000003

次に、第4のスラリーpHがpH=4.0のスラリーを固液分離して回収した酸処理後の溶融飛灰270g(乾燥重量)に、オルトケイ酸ナトリウムを30g添加し、2mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を、水酸化ナトリウム水溶液に対する酸洗処理後の溶融飛灰(オルトケイ酸ナトリウムも含む)の比/水酸化ナトリウム水溶液)が、溶融飛灰が乾燥状態の質量比で、1/4となるように添加し、これらを撹拌混合して、第5のスラリーを調製した。
次に、第5のスラリーを、120℃にて3時間、撹拌、混合し、第2の腐食抑制剤を合成した。
次に、第5のスラリーを固液分離して、ろ液と腐食抑制剤とに分離した。
次に、回収した腐食抑制剤に、水道水を、水道水に対する腐食抑制剤の比(腐食抑制剤(乾燥)/水)が、質量比で、1/5となるように添加し、腐食抑制剤を含む水分散液を固液分離しながら、腐食抑制剤を水洗処理した。
得られた第2の腐食抑制剤を、105℃にて24時間乾燥させた。
Next, 30 g of sodium orthosilicate was added to 270 g (dry weight) of the acid-treated molten fly ash recovered by solid-liquid separation of the fourth slurry having a pH of pH = 4.0, and 2 mol/L of sodium hydroxide aqueous solution was added so that the ratio of the acid-treated molten fly ash (including sodium orthosilicate) to the sodium hydroxide aqueous solution (the mass ratio of the molten fly ash in a dry state) was 1/4, and these were stirred and mixed to prepare a fifth slurry.
Next, the fifth slurry was stirred and mixed at 120° C. for 3 hours to synthesize a second corrosion inhibitor.
Next, the fifth slurry was subjected to solid-liquid separation to separate it into a filtrate and a corrosion inhibitor.
Next, tap water was added to the recovered corrosion inhibitor so that the ratio of the corrosion inhibitor to tap water (corrosion inhibitor (dry)/water) was 1/5 by mass, and the corrosion inhibitor was washed with water while the aqueous dispersion containing the corrosion inhibitor was subjected to solid-liquid separation.
The resulting second corrosion inhibitor was dried at 105° C. for 24 hours.

[実施例2]
実施例1の第4のスラリーpHがpH=4.0のスラリーを固液分離して回収した酸処理後の溶融飛灰240g(乾燥重量)それぞれに、オルトケイ酸ナトリウムを60g添加し、2mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を、水酸化ナトリウム水溶液に対する酸洗処理後の溶融飛灰(オルトケイ酸ナトリウムも含む)の比(溶融飛灰(乾燥)+オルトケイ酸ナトリウム(乾燥)/水酸化ナトリウム水溶液)が、質量比で、1/4となるように添加し、これらを撹拌混合して、第5のスラリーを調製した。
次に、第5のスラリーを、それぞれ80℃にて15時間、撹拌、混合し、腐食抑制剤を合成した。
次に、第5のスラリーを固液分離して、ろ液と腐食抑制剤とに分離した。
次に、回収した腐食抑制剤に、水道水を、水道水に対する腐食抑制剤の比(腐食抑制剤(乾燥)/水)が、質量比で、1/5となるように添加し、腐食抑制剤を含む水分散液を固液分離しながら、第2の腐食抑制剤を水洗処理した。
[Example 2]
To each of 240 g (dry weight) of the molten fly ash after the acid treatment recovered by solid-liquid separation of the fourth slurry pH = 4.0 in Example 1, 60 g of sodium orthosilicate was added, and 2 mol/L of aqueous sodium hydroxide solution was added so that the ratio of the molten fly ash after the acid treatment (including sodium orthosilicate) to the aqueous sodium hydroxide solution (molten fly ash (dry) + sodium orthosilicate (dry) / aqueous sodium hydroxide solution) was 1/4 in terms of mass ratio, and these were stirred and mixed to prepare a fifth slurry.
Next, the fifth slurry was stirred and mixed at 80° C. for 15 hours to synthesize a corrosion inhibitor.
Next, the fifth slurry was subjected to solid-liquid separation to separate it into a filtrate and a corrosion inhibitor.
Next, tap water was added to the recovered corrosion inhibitor so that the ratio of the corrosion inhibitor to tap water (corrosion inhibitor (dry)/water) was 1/5 by mass, and the second corrosion inhibitor was washed with water while the aqueous dispersion containing the corrosion inhibitor was subjected to solid-liquid separation.

[実施例3]
実施例1の第4のスラリーpHがpH=2.5のスラリーを固液分離して回収した酸処理後の溶融飛灰270g(乾燥重量)に、オルトケイ酸ナトリウムを30g添加し、2mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を、水酸化ナトリウム水溶液に対する酸洗処理後の溶融飛灰(オルトケイ酸ナトリウムも含む)の比((溶融飛灰(乾燥)+オルトケイ酸ナトリウム(乾燥))/水酸化ナトリウム水溶液)が、質量比で、1/4となるように添加し、これらを撹拌混合して、第5のスラリーを調製した。
次に、第5のスラリーを、それぞれ120℃にて3時間、撹拌、混合し、腐食抑制剤を合成した。
次に、第5のスラリーを固液分離して、ろ液と腐食抑制剤とに分離した。
次に、回収した腐食抑制剤に、水道水を、水道水に対する腐食抑制剤の比(腐食抑制剤(乾燥)/水)が、質量比で、1/5となるように添加し、腐食抑制剤を含む水分散液を固液分離しながら、第2の腐食抑制剤を水洗処理した。
[Example 3]
To 270 g (dry weight) of the molten fly ash after the acid treatment recovered by solid-liquid separation of the fourth slurry pH of Example 1 having a pH of 2.5, 30 g of sodium orthosilicate was added, and 2 mol/L of aqueous sodium hydroxide solution was added so that the ratio of the molten fly ash after the acid treatment (including sodium orthosilicate) to the aqueous sodium hydroxide solution ((molten fly ash (dry) + sodium orthosilicate (dry)) / aqueous sodium hydroxide solution) was 1/4 in terms of mass ratio, and these were stirred and mixed to prepare a fifth slurry.
Next, the fifth slurry was stirred and mixed at 120° C. for 3 hours to synthesize a corrosion inhibitor.
Next, the fifth slurry was subjected to solid-liquid separation to separate it into a filtrate and a corrosion inhibitor.
Next, tap water was added to the recovered corrosion inhibitor so that the ratio of the corrosion inhibitor to tap water (corrosion inhibitor (dry)/water) was 1/5 by mass, and the second corrosion inhibitor was washed with water while the aqueous dispersion containing the corrosion inhibitor was subjected to solid-liquid separation.

[実施例4]
実施例1で用いたものと同じ溶融飛灰2kgと水道水10kgとを含む第1のスラリーを、4枚傾斜パドル翼を用いて、10分間、撹拌、混合して、溶融飛灰に含まれるPb、Ca、Na、K、Clを含む水に可溶な化合物を溶出させて、第2のスラリーを調製した。
[Example 4]
A first slurry containing 2 kg of the same molten fly ash as that used in Example 1 and 10 kg of tap water was stirred and mixed for 10 minutes using four inclined paddle blades to dissolve water-soluble compounds contained in the molten fly ash, including Pb, Ca, Na, K, and Cl, to prepare a second slurry.

次に、第2のスラリーを固液分離して、ろ液と水洗処理後の溶融飛灰とに分離した。 Next, the second slurry was subjected to solid-liquid separation to separate the filtrate and the molten fly ash after water washing.

次に、回収した水洗処理後の溶融飛灰2kg(固液分離により分離できなかった水も含まれる)と水5.0kgとを含む第3のスラリーを、4枚傾斜パドル翼を用いて、撹拌、混合しながら、第3のスラリーのpHを2.5に維持しつつ、1mol/Lの硝酸を添加して、第4のスラリーを調製した。
硝酸の添加を中断した後も第3のスラリーの撹拌混合を続けると、溶融飛灰に含まれるアルカリ分が徐々に溶出して、第3のスラリーのpHが上昇する。すると、第3のスラリーのpHが2.5超となるため、再度、硝酸を添加しながら、第3のスラリーを撹拌、混合して、第3のスラリーのpHが一定になるまで1mol/Lの硝酸を供給した。第3のスラリーのpHが一定となったら、硝酸の添加を中断して、スラリーを10分間撹拌した。
Next, a third slurry containing 2 kg of the recovered molten fly ash after the water washing treatment (including water that could not be separated by solid-liquid separation) and 5.0 kg of water was stirred and mixed using four inclined paddle blades while maintaining the pH of the third slurry at 2.5, and 1 mol/L of nitric acid was added to prepare a fourth slurry.
If the stirring and mixing of the third slurry is continued even after the addition of nitric acid is stopped, the alkali contained in the molten fly ash is gradually dissolved, and the pH of the third slurry increases. Then, since the pH of the third slurry exceeds 2.5, the third slurry is stirred and mixed while adding nitric acid again, and 1 mol/L of nitric acid is supplied until the pH of the third slurry becomes constant. When the pH of the third slurry becomes constant, the addition of nitric acid is stopped, and the slurry is stirred for 10 minutes.

次に、第4のスラリーを固液分離して、ろ液と酸洗処理後の溶融飛灰(水熱処理前中間体)とに分離した。
第4のスラリーを固液分離して得られたろ液に溶出している酸可溶性成分の溶出率を図8に示す。ろ液に含まれる各成分の溶出量はICP発光分光分析法により測定した。
Next, the fourth slurry was subjected to solid-liquid separation to separate it into a filtrate and molten fly ash after pickling treatment (pre-hydrothermal treatment intermediate).
The elution rates of the acid-soluble components eluted in the filtrate obtained by solid-liquid separation of the fourth slurry are shown in Fig. 8. The elution amounts of each component contained in the filtrate were measured by ICP atomic emission spectrometry.

図8の結果から、水洗処理後の溶融飛灰を硝酸にて酸洗処理した場合でも、塩酸にて酸洗処理した場合と同程度にPb、Zn、Cuの重金属およびCaを含む酸に可溶な化合物を除去できることが確認された。 The results in Figure 8 confirm that even when the molten fly ash after the water washing process is pickled with nitric acid, it is possible to remove the heavy metals Pb, Zn, and Cu, as well as acid-soluble compounds including Ca, to the same extent as when it is pickled with hydrochloric acid.

次に、第4のスラリーを固液分離して回収した酸処理後の溶融飛灰240g(乾燥重量)に、オルトケイ酸ナトリウムを60g添加し、2mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を、水酸化ナトリウム水溶液に対する酸洗処理後の溶融飛灰(オルトケイ酸ナトリウムも含む)の比((溶融飛灰(乾燥)+オルトケイ酸ナトリウム(乾燥)))/水酸化ナトリウム水溶液)が、質量比で、1/4となるように添加し、これらを撹拌混合して、第5のスラリーを調製した。
次に、第5のスラリーを、それぞれ80℃にて15時間、撹拌、混合し、腐食抑制剤を合成した。
次に、第5のスラリーを固液分離して、ろ液と腐食抑制剤とに分離した。
次に、回収した腐食抑制剤に、水道水を、水道水に対する腐食抑制剤の比(腐食抑制剤(乾燥)/水)が、質量比で、1/5となるように添加し、腐食抑制剤を含む水分散液を固液分離しながら、腐食抑制剤を水洗処理した。
得られた第2の腐食抑制剤を、105℃にて24時間乾燥させた。
Next, 60 g of sodium orthosilicate was added to 240 g (dry weight) of the molten fly ash after the acid treatment recovered by solid-liquid separation of the fourth slurry, and 2 mol/L of aqueous sodium hydroxide solution was added so that the ratio of the molten fly ash after the acid treatment (including sodium orthosilicate) to the aqueous sodium hydroxide solution ((molten fly ash (dry) + sodium orthosilicate (dry))) / aqueous sodium hydroxide solution) was 1/4 in terms of mass ratio, and these were stirred and mixed to prepare a fifth slurry.
Next, the fifth slurry was stirred and mixed at 80° C. for 15 hours to synthesize a corrosion inhibitor.
Next, the fifth slurry was subjected to solid-liquid separation to separate it into a filtrate and a corrosion inhibitor.
Next, tap water was added to the recovered corrosion inhibitor so that the ratio of the corrosion inhibitor to tap water (corrosion inhibitor (dry)/water) was 1/5 by mass, and the corrosion inhibitor was washed with water while the aqueous dispersion containing the corrosion inhibitor was subjected to solid-liquid separation.
The resulting second corrosion inhibitor was dried at 105° C. for 24 hours.

[実施例5]
実施例1にて、第4のスラリーを固液分離して回収した酸処理後の溶融飛灰120g(乾燥重量)に、メタケイ酸ナトリウムを173g、アルミン酸ナトリウム7gを添加し、2mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を、水酸化ナトリウム水溶液に対する酸洗処理後の溶融飛灰(メタケイ酸ナトリウムおよびアルミン酸ナトリウムも含む)の比(溶融飛灰(乾燥)+メタケイ酸ナトリウム(乾燥)+アルミン酸ナトリウム(乾燥))/水酸化ナトリウム水溶液)が、質量比で、1/4となるように添加し、これらを撹拌混合して、第5のスラリーを調製した。
次に、第5のスラリーを、それぞれ120℃にて3時間、撹拌、混合し、腐食抑制剤を合成した。
次に、第5のスラリーを固液分離して、ろ液と腐食抑制剤とに分離した。
次に、回収した腐食抑制剤に、水道水を、水道水に対する腐食抑制剤の比(腐食抑制剤(乾燥)/水)が、質量比で、1/5となるように添加し、腐食抑制剤を含む水分散液を固液分離しながら、腐食抑制剤を水洗処理した。
得られた第2の腐食抑制剤を、105℃にて24時間乾燥させた。
[Example 5]
In Example 1, 173 g of sodium metasilicate and 7 g of sodium aluminate were added to 120 g (dry weight) of the molten fly ash after the acid treatment recovered by solid-liquid separation of the fourth slurry, and a 2 mol/L aqueous sodium hydroxide solution was added so that the ratio of the molten fly ash after the acid treatment (including sodium metasilicate and sodium aluminate) to the aqueous sodium hydroxide solution (molten fly ash (dry) + sodium metasilicate (dry) + sodium aluminate (dry)) / aqueous sodium hydroxide solution) was 1/4 in terms of mass ratio, and these were stirred and mixed to prepare a fifth slurry.
Next, the fifth slurry was stirred and mixed at 120° C. for 3 hours to synthesize a corrosion inhibitor.
Next, the fifth slurry was subjected to solid-liquid separation to separate it into a filtrate and a corrosion inhibitor.
Next, tap water was added to the recovered corrosion inhibitor so that the ratio of the corrosion inhibitor to tap water (corrosion inhibitor (dry)/water) was 1/5 by mass, and the corrosion inhibitor was washed with water while the aqueous dispersion containing the corrosion inhibitor was subjected to solid-liquid separation.
The resulting second corrosion inhibitor was dried at 105° C. for 24 hours.

[実施例6]
第3の工程にて、添加する塩酸の量を調整して、表3に示す酸処理後の溶融飛灰を得た。この溶融飛灰:300gに2mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を、水酸化ナトリウム水溶液に対する水洗処理後の溶融飛灰の比(溶融飛灰(乾燥)/水酸化ナトリウム水溶液)が、溶融飛灰が乾燥状態にて質量比で、1/4となるように添加し、これらを撹拌混合して、スラリーを調製した。次に、このスラリーを、120℃にて3時間、撹拌、混合し、腐食抑制剤を合成した。
次に、スラリーを固液分離し、ろ液と腐食抑制剤とに分離した。
回収した腐食抑制剤に、水を、水に対する腐食抑制剤の比(腐食抑制剤/水)が、質量比で、1/5となるように添加し、腐食抑制剤を含む水分散液をろ過しながら、腐食抑制剤を水洗処理した。
得られた第2の腐食抑制剤を、105℃にて24時間乾燥させた。
[Example 6]
In the third step, the amount of hydrochloric acid added was adjusted to obtain the acid-treated molten fly ash shown in Table 3. A 2 mol/L aqueous sodium hydroxide solution was added to 300 g of this molten fly ash so that the ratio of the molten fly ash after the water-washing treatment to the aqueous sodium hydroxide solution (molten fly ash (dry)/aqueous sodium hydroxide solution) was 1/4 in mass ratio when the molten fly ash was in a dry state, and these were stirred and mixed to prepare a slurry. Next, this slurry was stirred and mixed at 120° C. for 3 hours to synthesize a corrosion inhibitor.
Next, the slurry was subjected to solid-liquid separation to separate it into a filtrate and a corrosion inhibitor.
Water was added to the recovered corrosion inhibitor so that the ratio of the corrosion inhibitor to water (corrosion inhibitor/water) was 1/5 by mass, and the corrosion inhibitor was washed with water while filtering the aqueous dispersion containing the corrosion inhibitor.
The resulting second corrosion inhibitor was dried at 105° C. for 24 hours.

[実施例7]
実施例1と異なる溶融飛灰2kgと水道水10kgとを含む第1のスラリーを、4枚傾斜パドル翼を用いて、10分間、撹拌、混合して、溶融飛灰に含まれるPb、Ca、Na、K、Clを含む水に可溶な化合物を溶出させて、第2のスラリーを調製した。
[Example 7]
A first slurry containing 2 kg of molten fly ash different from that in Example 1 and 10 kg of tap water was stirred and mixed for 10 minutes using four inclined paddle blades to dissolve water-soluble compounds contained in the molten fly ash, including Pb, Ca, Na, K, and Cl, to prepare a second slurry.

次に、第2のスラリーを固液分離して、ろ液と水洗処理後の溶融飛灰とに分離した。 Next, the second slurry was subjected to solid-liquid separation to separate the filtrate and the molten fly ash after water washing.

次に、回収した水洗処理後の溶融飛灰2kg(固液分離により分離できなかった水も含まれる)と水5.0kgとを含む第3のスラリーを、4枚傾斜パドル翼を用いて、撹拌、混合しながら、第3のスラリーのpHを4.0に維持しつつ、2mol/Lの塩酸を添加して、第4のスラリーを調製した。
塩酸の添加を中断した後も第3のスラリーの撹拌混合を続けると、溶融飛灰に含まれるアルカリ分が徐々に溶出して、第3のスラリーのpHが上昇する。すると、第3のスラリーのpHが4.0超となるため、再度、塩酸を添加しながら、第3のスラリーを撹拌、混合して、第3のスラリーのpHが一定になるまで2mol/Lの塩酸を供給した。第3のスラリーのpHが一定となったら、塩酸の添加を中断して、スラリーを10分間撹拌した。
Next, a third slurry containing 2 kg of the recovered molten fly ash after the water washing treatment (including water that could not be separated by solid-liquid separation) and 5.0 kg of water was prepared by stirring and mixing the third slurry using four inclined paddle blades while maintaining the pH of the third slurry at 4.0, and adding 2 mol/L of hydrochloric acid to the third slurry.
If the stirring and mixing of the third slurry is continued even after the addition of hydrochloric acid is stopped, the alkali contained in the molten fly ash is gradually dissolved, and the pH of the third slurry increases. Then, since the pH of the third slurry exceeds 4.0, the third slurry is stirred and mixed while adding hydrochloric acid again, and 2 mol/L of hydrochloric acid is supplied until the pH of the third slurry becomes constant. When the pH of the third slurry becomes constant, the addition of hydrochloric acid is stopped, and the slurry is stirred for 10 minutes.

次に、第4のスラリーを固液分離して、ろ液と酸洗処理後の溶融飛灰(水熱処理前中間体)とに分離した。 Next, the fourth slurry was subjected to solid-liquid separation to separate it into a filtrate and molten fly ash after pickling treatment (intermediate before hydrothermal treatment).

次に、第4のスラリーを固液分離して回収した酸処理後の溶融飛灰240g(乾燥重量)に、オルトケイ酸ナトリウムを60g添加し、2mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を、水酸化ナトリウム水溶液に対する酸洗処理後の溶融飛灰(オルトケイ酸ナトリウムも含む)の比(溶融飛灰(乾燥)+オルトケイ酸ナトリウム(乾燥))/水酸化ナトリウム水溶液)が、質量比で、1/4となるように添加し、これらを撹拌混合して、第5のスラリーを調製した。
次に、第5のスラリーを、それぞれ120℃にて3時間、撹拌、混合し、腐食抑制剤を合成した。
次に、第5のスラリーを固液分離して、ろ液と腐食抑制剤とに分離した。
次に、回収した腐食抑制剤に、水道水を、水道水に対する腐食抑制剤の比(腐食抑制剤(乾燥)/水)が、質量比で、1/5となるように添加し、腐食抑制剤を含む水分散液を固液分離しながら、腐食抑制剤を水洗処理した。
得られた第2の腐食抑制剤を、105℃にて24時間乾燥させた。
Next, 60 g of sodium orthosilicate was added to 240 g (dry weight) of the molten fly ash after the acid treatment recovered by solid-liquid separation of the fourth slurry, and 2 mol/L of aqueous sodium hydroxide solution was added so that the ratio of the molten fly ash after the acid treatment (including sodium orthosilicate) to the aqueous sodium hydroxide solution (molten fly ash (dry) + sodium orthosilicate (dry)) / aqueous sodium hydroxide solution) was 1/4 in terms of mass ratio, and these were stirred and mixed to prepare a fifth slurry.
Next, the fifth slurry was stirred and mixed at 120° C. for 3 hours to synthesize a corrosion inhibitor.
Next, the fifth slurry was subjected to solid-liquid separation to separate it into a filtrate and a corrosion inhibitor.
Next, tap water was added to the recovered corrosion inhibitor so that the ratio of the corrosion inhibitor to tap water (corrosion inhibitor (dry)/water) was 1/5 by mass, and the corrosion inhibitor was washed with water while the aqueous dispersion containing the corrosion inhibitor was subjected to solid-liquid separation.
The resulting second corrosion inhibitor was dried at 105° C. for 24 hours.

[比較例1]
実施例1で用いたものと同じ溶融飛灰300gに、2mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液1.2kgを添加し、これらを撹拌、混合して、スラリーを調製した。
次に、このスラリーを、120℃にて3時間、撹拌、混合し、腐食抑制剤を合成した。 次に、スラリーをろ過し、ろ液と腐食抑制剤とに分離した。
回収した腐食抑制剤に、水を、水に対する腐食抑制剤の比(腐食抑制剤/水)が、質量比で、1/5となるように添加し、腐食抑制剤を含む水分散液をろ過しながら、腐食抑制剤を水洗処理した。
得られた腐食抑制剤を、105℃にて24時間乾燥させた。
[Comparative Example 1]
1.2 kg of a 2 mol/L aqueous solution of sodium hydroxide was added to 300 g of the same molten fly ash as that used in Example 1, and the mixture was stirred and mixed to prepare a slurry.
Next, the slurry was stirred and mixed for 3 hours at 120° C. to synthesize the corrosion inhibitor. Next, the slurry was filtered to separate the filtrate and the corrosion inhibitor.
Water was added to the recovered corrosion inhibitor so that the ratio of the corrosion inhibitor to water (corrosion inhibitor/water) was 1/5 by mass, and the corrosion inhibitor was washed with water while filtering the aqueous dispersion containing the corrosion inhibitor.
The resulting corrosion inhibitor was dried at 105° C. for 24 hours.

[比較例2]
実施例1で用いたものと同じ溶融飛灰2kgに、水10kgを添加し、これらを10分間、撹拌、混合して、スラリーを調製した。
次に、スラリーを固液分離し、ろ液と水洗処理後の溶融飛灰とに分離した。
次に、回収した水洗処理後の溶融飛灰300gに、2mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液1.2kgを添加し、これらを撹拌、混合して、スラリーを調整した。
次に、このスラリーを、120℃にて3時間、撹拌、混合し、腐食抑制剤を合成した。 次に、スラリーを固液分離し、ろ液と腐食抑制剤とに分離した。
回収した腐食抑制剤に、水を、水に対する腐食抑制剤の比(腐食抑制剤/水)が、質量比で、1/5となるように添加し、腐食抑制剤を含む水分散液をろ過しながら、腐食抑制剤を水洗処理した。
得られた腐食抑制剤を、105℃にて24時間乾燥させた。
[Comparative Example 2]
10 kg of water was added to 2 kg of the same molten fly ash as that used in Example 1, and the mixture was stirred and mixed for 10 minutes to prepare a slurry.
Next, the slurry was subjected to solid-liquid separation to separate it into a filtrate and molten fly ash that had been washed with water.
Next, 1.2 kg of a 2 mol/L aqueous solution of sodium hydroxide was added to 300 g of the recovered molten fly ash after the water washing treatment, and the mixture was stirred and mixed to prepare a slurry.
Next, the slurry was stirred and mixed for 3 hours at 120° C. to synthesize a corrosion inhibitor. Next, the slurry was subjected to solid-liquid separation to separate into a filtrate and a corrosion inhibitor.
Water was added to the recovered corrosion inhibitor so that the ratio of the corrosion inhibitor to water (corrosion inhibitor/water) was 1/5 by mass, and the corrosion inhibitor was washed with water while filtering the aqueous dispersion containing the corrosion inhibitor.
The resulting corrosion inhibitor was dried at 105° C. for 24 hours.

[比較例3]
実施例1の第4のスラリーpHがpH=4.0のスラリーを固液分離して回収した酸処理後の溶融飛灰300g(乾燥重量)に、2mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を、水酸化ナトリウム水溶液に対する酸洗処理後の溶融飛灰の比(乾燥)/水酸化ナトリウム水溶液)が、質量比で、1/4となるように添加し、これらを撹拌混合して、第5のスラリーを調製した。
次に、第5のスラリーを、それぞれ120℃にて3時間、撹拌、混合し、腐食抑制剤を合成した。
次に、第5のスラリーを固液分離して、ろ液と腐食抑制剤とに分離した。
次に、回収した腐食抑制剤に、水道水を、水道水に対する腐食抑制剤の比(腐食抑制剤(乾燥)/水)が、質量比で、1/5となるように添加し、腐食抑制剤を含む水分散液を固液分離しながら、腐食抑制剤を水洗処理した。
[Comparative Example 3]
To 300 g (dry weight) of the acid-treated molten fly ash recovered by solid-liquid separation of the fourth slurry pH of Example 1 having a pH of 4.0, 2 mol/L of aqueous sodium hydroxide solution was added so that the mass ratio of the acid-treated molten fly ash to the aqueous sodium hydroxide solution (dry weight)/aqueous sodium hydroxide solution) was 1/4, and the mixture was stirred and mixed to prepare a fifth slurry.
Next, the fifth slurry was stirred and mixed at 120° C. for 3 hours to synthesize a corrosion inhibitor.
Next, the fifth slurry was subjected to solid-liquid separation to separate it into a filtrate and a corrosion inhibitor.
Next, tap water was added to the recovered corrosion inhibitor so that the ratio of the corrosion inhibitor to tap water (corrosion inhibitor (dry)/water) was 1/5 by mass, and the corrosion inhibitor was washed with water while the aqueous dispersion containing the corrosion inhibitor was subjected to solid-liquid separation.

[比較例4]
実施例1で用いたものと同じ溶融飛灰2kgと水道水10kgとを含む第1のスラリーを、4枚傾斜パドル翼を用いて、10分間、撹拌、混合して、溶融飛灰に含まれるPb、Ca、Na、K、Clを含む水に可溶な化合物を溶出させて、第2のスラリーを調製した。
[Comparative Example 4]
A first slurry containing 2 kg of the same molten fly ash as that used in Example 1 and 10 kg of tap water was stirred and mixed for 10 minutes using four inclined paddle blades to dissolve water-soluble compounds contained in the molten fly ash, including Pb, Ca, Na, K, and Cl, to prepare a second slurry.

次に、第2のスラリーを固液分離して、ろ液と水洗処理後の溶融飛灰とに分離した。 Next, the second slurry was subjected to solid-liquid separation to separate the filtrate and the molten fly ash after water washing.

次に、回収した水洗処理後の溶融飛灰2kg(固液分離により分離できなかった水も含まれる)と水5.0kgとを含む第3のスラリーを、4枚傾斜パドル翼を用いて、撹拌、混合しながら、第3のスラリーのpHを1.0に維持しつつ、1mol/Lの硝酸を添加して、第4のスラリーを調製した。
硝酸の添加を中断した後も第3のスラリーの撹拌混合を続けると、溶融飛灰に含まれるアルカリ分が徐々に溶出して、第3のスラリーのpHが上昇する。すると、第3のスラリーのpHが1.0超となるため、再度、硝酸を添加しながら、第3のスラリーを撹拌、混合して、第3のスラリーのpHが一定になるまで1mol/Lの硝酸を供給した。第3のスラリーのpHが一定となったら、硝酸の添加を中断して、スラリーを10分間撹拌した。
Next, a third slurry containing 2 kg of the recovered molten fly ash after the water washing treatment (including water that could not be separated by solid-liquid separation) and 5.0 kg of water was prepared by stirring and mixing the third slurry using four inclined paddle blades while maintaining the pH of the third slurry at 1.0 and adding 1 mol/L of nitric acid to the slurry.
If the stirring and mixing of the third slurry is continued even after the addition of nitric acid is stopped, the alkali contained in the molten fly ash is gradually dissolved, and the pH of the third slurry increases. Then, since the pH of the third slurry exceeds 1.0, the third slurry is stirred and mixed while adding nitric acid again, and 1 mol/L of nitric acid is supplied until the pH of the third slurry becomes constant. When the pH of the third slurry becomes constant, the addition of nitric acid is stopped, and the slurry is stirred for 10 minutes.

次に、第4のスラリーを固液分離して、ろ液と酸洗処理後の溶融飛灰(水熱処理前中間体)とに分離した。 Next, the fourth slurry was subjected to solid-liquid separation to separate it into a filtrate and molten fly ash after pickling treatment (intermediate before hydrothermal treatment).

次に、第4のスラリーを固液分離して回収した酸処理後の溶融飛灰240g(乾燥重量)に、オルトケイ酸ナトリウムを60g添加し、2mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を、水酸化ナトリウム水溶液に対する酸洗処理後の溶融飛灰(オルトケイ酸ナトリウムも含む)の比((溶融飛灰(乾燥)+オルトケイ酸ナトリウム(乾燥)))/水酸化ナトリウム水溶液)が、質量比で、1/4となるように添加し、これらを撹拌混合して、第5のスラリーを調製した。
次に、第5のスラリーを、それぞれ120℃にて3時間、撹拌、混合し、腐食抑制剤を合成した。
次に、第5のスラリーを固液分離して、ろ液と腐食抑制剤とに分離した。
次に、回収した腐食抑制剤に、水道水を、水道水に対する腐食抑制剤の比(腐食抑制剤(乾燥)/水)が、質量比で、1/5となるように添加し、腐食抑制剤を含む水分散液を固液分離しながら、腐食抑制剤を水洗処理した。
得られた腐食抑制剤を、105℃にて24時間乾燥させた。
Next, 60 g of sodium orthosilicate was added to 240 g (dry weight) of the molten fly ash after the acid treatment recovered by solid-liquid separation of the fourth slurry, and 2 mol/L of aqueous sodium hydroxide solution was added so that the ratio of the molten fly ash after the acid treatment (including sodium orthosilicate) to the aqueous sodium hydroxide solution ((molten fly ash (dry) + sodium orthosilicate (dry))) / aqueous sodium hydroxide solution) was 1/4 in terms of mass ratio, and these were stirred and mixed to prepare a fifth slurry.
Next, the fifth slurry was stirred and mixed at 120° C. for 3 hours to synthesize a corrosion inhibitor.
Next, the fifth slurry was subjected to solid-liquid separation to separate it into a filtrate and a corrosion inhibitor.
Next, tap water was added to the recovered corrosion inhibitor so that the ratio of the corrosion inhibitor to tap water (corrosion inhibitor (dry)/water) was 1/5 by mass, and the corrosion inhibitor was washed with water while the aqueous dispersion containing the corrosion inhibitor was subjected to solid-liquid separation.
The resulting corrosion inhibitor was dried at 105° C. for 24 hours.

[比較例5]
実施例1の第3の工程にて、添加する塩酸の量を調整して、酸処理後の溶融飛灰中のCa含有率18wt%以上の溶融飛灰を得た。酸処理後の溶融飛灰300g(乾燥重量)に、2mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を、水酸化ナトリウム水溶液に対する酸洗処理後の溶融飛灰が、質量比で、1/4となるように添加し、これらを攪拌混合して、第5のスラリーを調整した。
次に、第5のスラリーを、それぞれ120℃にて3時間、攪拌、混合し、腐食抑制剤を合成した。次に、回収した腐食抑制剤に、水道水を、水道水に対する腐食抑制剤の比(腐食抑制剤(乾燥)/水)が、質量比で1/5となるように添加し、腐食抑制剤を含む水分散液を固液分離しながら、腐食抑制剤を水洗処理した。
[Comparative Example 5]
In the third step of Example 1, the amount of hydrochloric acid added was adjusted to obtain molten fly ash having a Ca content of 18 wt % or more after the acid treatment. A 2 mol/L aqueous sodium hydroxide solution was added to 300 g (dry weight) of the molten fly ash after the acid treatment so that the mass ratio of the molten fly ash after the acid washing treatment to the aqueous sodium hydroxide solution was 1/4, and these were stirred and mixed to prepare a fifth slurry.
Next, the fifth slurry was stirred and mixed for 3 hours at 120° C. to synthesize a corrosion inhibitor. Next, tap water was added to the recovered corrosion inhibitor so that the ratio of the corrosion inhibitor to the tap water (corrosion inhibitor (dry)/water) was 1/5 by mass, and the corrosion inhibitor was washed with water while the aqueous dispersion containing the corrosion inhibitor was subjected to solid-liquid separation.

[評価]
(1)腐食抑制剤の結晶の同定
実施例1、実施例2、実施例3、実施例4、実施例5、実施例6、実施例7、実施例8並びに比較例1、比較例2、比較例3、比較例4および比較例5で得られた腐食抑制剤について、粉末X線回折(XRD)法により、結晶の同定と結晶粒径の測定を行った。結晶粒径の測定は、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いて求めた粒度分布から求めたメディアン径(d50メディアン径:頻度の累計が50%となる粒子径)を用いている。以上の結果を以下の表4に示す。
また、実施例1~8と比較例5については、より詳細な分析を行い、各実施例に含まれている成分の割合(質量%)を特定した。その結果を以下の表5に示す。各実施例の詳細成分の分析は、X線回折測定結果をリートベルト法により解析して行った。内標準物質は、コランダム(α-Al)を用いた。なお、表5の実施例8において、アモルファス以外の成分は硫酸カルシウムを9.1質量%含有していた。
[evaluation]
(1) Identification of crystals of corrosion inhibitors For the corrosion inhibitors obtained in Examples 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, and Comparative Examples 1, 2, 3, 4, and 5, the crystals were identified and the crystal grain size was measured by powder X-ray diffraction (XRD). The crystal grain size was measured using the median diameter ( d50 median diameter: particle size at which the cumulative frequency is 50%) obtained from the particle size distribution obtained using a laser diffraction particle size distribution measuring device. The results are shown in Table 4 below.
Further, for Examples 1 to 8 and Comparative Example 5, a more detailed analysis was performed to identify the proportion (mass %) of the components contained in each Example. The results are shown in Table 5 below. The detailed components of each Example were analyzed by analyzing the results of X-ray diffraction measurement using the Rietveld method. Corundum (α-Al 2 O 3 ) was used as the internal standard substance. Note that in Example 8 in Table 5, the components other than the amorphous phase contained 9.1 mass % calcium sulfate.

Figure 0007655501000004
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Figure 0007655501000005
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表4の結果から、水洗処理および酸洗処理を行わない比較例1および水洗処理のみ実施した未処理の比較例1、水洗処理のみの比較例2では、炭酸カルシウム、水酸化カルシウムのピークが認められた。また、水洗処理のみの比較例2は、水洗処理のみでは溶融飛灰に含まれているCaを十分に除去できず、Si源、Al源添加後のCa含有率が29%と高くなっているため、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、無水石膏のピークしか認められないことが分かる。一方、水洗処理および酸洗処理を実施し、Si源およびAl源添加後のCa含有率を6質量%以上16質量%以下に下げ、Si源およびAl源添加後のSi+Alの含有率を11質量%以上17質量%以下とした実施例1、実施例2、実施例3、実施例4、実施例5、実施例6、実施例7では、C-S-H、C-A-S-H、リン酸カルシウム、アルミネート相、マグネシオフェライト、チタン酸カルシウム、酸化亜鉛、マグネシウムと亜鉛の化合物のピークが認められた。 From the results in Table 4, peaks of calcium carbonate and calcium hydroxide were observed in Comparative Example 1, which was not subjected to water washing and pickling, Comparative Example 1, which was not treated by water washing only, and Comparative Example 2, which was treated by water washing only. In Comparative Example 2, which was treated by water washing only, the Ca contained in the molten fly ash could not be sufficiently removed by water washing alone, and the Ca content after the addition of the Si source and Al source was high at 29%, so only peaks of calcium carbonate, calcium hydroxide, and anhydrous gypsum were observed. On the other hand, in Examples 1, 2, 3, 4, 5, 6, and 7, which were treated by water washing and pickling to reduce the Ca content after the addition of the Si source and Al source to 6 mass% or more and 16 mass% or less, and the Si + Al content after the addition of the Si source and Al source to 11 mass% or more and 17 mass% or less, peaks of C-S-H, C-A-S-H, calcium phosphate, aluminate phase, magnesioferrite, calcium titanate, zinc oxide, and compounds of magnesium and zinc were observed.

表5に示すように、実施例1~8について、より詳細な分析を行った結果、ゼオライト、C-S-H、C-A-S-Hを含むアモルファス、リン酸カルシウム(Ca(PO(OH))、カルサイトあるいは炭酸カルシウム(CaCO)、アルミネート相(あるいはアルミン三酸カルシウムあるいはCa、Al、Oからなる化合物:Ca(AlA)、ヘルシナイト(あるいはFe、Al、Oの化合物:FeAl)、ゲーレナイト(あるいはCa、Al、Si、Oの化合物:FeAl)、マグネシウム亜鉛鉄イオンオキサイド(Mg、Zn、Fe、Oの化合物)、マグネシオフェライト(MgF)、チタン酸カルシウム(CaTiO)、酸化亜鉛(ZnO)、アケルマナイト(あるいはCa、Mg、Si、Oの化合物)がそれぞれ表5に示す割合(質量%)で含まれていることが認められた。 As shown in Table 5, a more detailed analysis of Examples 1 to 8 revealed that the following phases were present: zeolite, C-S-H, amorphous containing C-A-S-H, calcium phosphate (Ca(PO 4 ) 6 (OH) 2 ), calcite or calcium carbonate (CaCO 3 ), aluminate phase (or calcium aluminate trioxide or compound consisting of Ca, Al, and O: Ca 9 (Al 2 O 6 ) 3 C 3 A), hercynite (or compound of Fe, Al, and O: FeAl 2 O 4 ), gehlenite (or compound of Ca, Al, Si, and O: FeAl 2 O 4 ), magnesium zinc iron ion oxide (compound of Mg, Zn, Fe, and O), magnesioferrite (MgF 2 O 4 ), calcium titanate (CaTiO 3 ), zinc oxide (ZnO), and akermanite (or a compound of Ca, Mg, Si, and O) were found to be contained in the proportions (mass %) shown in Table 5.

(2)腐食試験
試験方法は、模擬溶融飛灰と腐食抑制剤とを混合したものを、材質がSUS310の模擬過熱器管の表面に塗布した試験片を作成し、この試験片を所定の試験温度雰囲気の試験室内に設置し、試験室内に所定組成の試験ガス(燃焼排ガス)を所定流量にて所定時間供給する、というものである。試験時間は、100時間(25時間毎に模擬溶融飛灰と腐食抑制剤を混合したものを塗布)、試験温度は550℃、500℃である。燃焼排ガス条件は、HCl:500ppm、SO:50ppm、O:5.0体積%、HO:20体積%、N:72体積%である。
模擬溶融飛灰と比較材A(天然ゼオライト)、B(けい砂)、C(水酸化カルシウム)、D(試薬を用いて合成したC-S-H)、腐食抑制剤E(実施例1)、F(実施例2)、G(実施例3)、H(実施例4)、I(実施例5)、J(実施例6)、K(比較例1)、L(比較例2)、M(比較例3)、N(比較例4)との混合条件は、模擬過熱器管の表面積に対し、模擬溶融飛灰が20mg/cm、比較材および腐食抑制剤(実施例1~実施例6、比較例1~比較例4)がそれぞれ6.6mg/cmとなるように混合した。 模擬排ガスを100時間流した後、下記の(3)式を用いて、ボイラ過熱器管の減量割合(%)を算出した。550℃の腐食試験結果(模擬過熱器官の材質はSUS310S)を図9に、500℃の腐食試験結果(模擬過熱器官の材質はSUS310S)を図10にそれぞれ示す。
図9および図10に示す腐食抑制剤「なし」は、腐食抑制剤を溶融飛灰に混合していない条件である。腐食抑制剤「なし」における模擬過熱器管の減量割合を100%とする。減量割合が小さいほどボイラ過熱器管の腐食減量が少なく、腐食抑制効果が高いことを示す。
減量割合(%)=(腐食抑制剤による腐食抑制処理を施したボイラ過熱器管の腐食減量(mg/cm)/(模擬溶融飛灰のみのボイラ過熱器管の腐食減量(mg/cm)×100…(3)式
(2) Corrosion test The test method is to prepare a test specimen by applying a mixture of simulated molten fly ash and a corrosion inhibitor to the surface of a simulated superheater tube made of SUS310, place the test specimen in a test room with a predetermined test temperature atmosphere, and supply a test gas (combustion exhaust gas) of a predetermined composition at a predetermined flow rate for a predetermined time into the test room. The test time is 100 hours (a mixture of simulated molten fly ash and a corrosion inhibitor is applied every 25 hours), and the test temperatures are 550°C and 500°C. The combustion exhaust gas conditions are HCl: 500 ppm, SO2 : 50 ppm, O2 : 5.0 vol%, H2O : 20 vol%, and N2 : 72 vol%.
The simulated molten fly ash and comparative materials A (natural zeolite), B (quartz sand), C (calcium hydroxide), D (C-S-H synthesized using a reagent), and corrosion inhibitors E (Example 1), F (Example 2), G (Example 3), H (Example 4), I (Example 5), J (Example 6), K (Comparative Example 1), L (Comparative Example 2), M (Comparative Example 3), and N (Comparative Example 4) were mixed under the following mixing conditions with respect to the surface area of the simulated superheater tube: the simulated molten fly ash was 20 mg/cm 2 , and the comparative materials and corrosion inhibitors (Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 to 4) were each 6.6 mg/cm 2 . After the simulated exhaust gas was allowed to flow for 100 hours, the weight loss rate (%) of the boiler superheater tube was calculated using the following formula (3). The results of the corrosion test at 550° C. (the material of the simulated superheated organ was SUS310S) are shown in FIG. 9, and the results of the corrosion test at 500° C. (the material of the simulated superheated organ was SUS310S) are shown in FIG.
The "without corrosion inhibitor" condition shown in Figures 9 and 10 indicates a condition in which no corrosion inhibitor was mixed with the molten fly ash. The weight loss rate of the simulated superheater tube in the "without corrosion inhibitor" condition is set to 100%. The smaller the weight loss rate, the smaller the corrosion weight loss of the boiler superheater tube, indicating a higher corrosion inhibition effect.
Weight loss ratio (%)=(corrosion weight loss of boiler superheater tube treated with corrosion inhibitor (mg/cm 2 )/(corrosion weight loss of boiler superheater tube containing only simulated molten fly ash (mg/cm 2 )×100 (3)

図9および図10に示す試験結果から、実施例1、実施例2、実施例3、実施例4、実施例5、実施例6、実施例7、実施例8(酸洗飛灰)の腐食抑制剤を使用した場合、天然ゼオライト、けい砂、水酸化カルシウムを使用した場合と比較して、模擬過熱器管に対する腐食抑制効果が高いことが確認できる。また、ゼオライトを含まない実施例3、試薬を用いて合成したC-S-Hにおいても腐食抑制効果があることが確認できる。
また、特許文献2では、腐食抑制粒子の粒子径は0.1μm以上~10μm未満と限定されている。しかしながら、図9および図10に示す試験結果と表4に示す粒径から、本発明で使用する腐食抑制剤の粒子径が10μm以上~25μm以下であっても、模擬過熱器管に対する腐食抑制効果があることが確認できる。
さらに、腐食抑制剤にZnが残存していても、腐食抑制効果に影響を及ぼさないことが分かる。
なお、本発明に係る腐食抑制剤において、粒子径が大きくとも腐食抑制効果を発揮する理由については、後の試験例において説明する比表面積の測定結果と併せて説明する。
比較例3は、工程5で使用する出発原料中のSiとAlの含有量の合計が11質量%以上(13.3質量%)であるが、Caの含有量が16質量%以上(16.7質量%)であるため、CaCOの生成が増加する。工程5の後に回収された溶融飛灰に含まれるCaCO、Ca(OH)は、腐食抑制効果が低いことが分かる。
比較例4は、工程5で使用する出発原料中のCaの含有量は16質量%以下(9.6質量%)であるが、SiとAlの含有量の合計が11質量%未満(8.7質量%)であり、C-S-H、またはC-A-S-Hの形成に必要なSiとAlが不足し、CaCOの生成割合が増えるため、腐食抑制効果が低いことが分かる。工程5の後に回収された溶融飛灰に含まれるCaCO、CaSOは腐食抑制効果が低いことが分かる。
9 and 10, it can be confirmed that the use of the corrosion inhibitors of Examples 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, and 8 (pickled fly ash) has a higher corrosion inhibition effect on the simulated superheater tube than the use of natural zeolite, silica sand, and calcium hydroxide. It can also be confirmed that the corrosion inhibition effect is observed in Example 3, which does not contain zeolite, and C-S-H synthesized using a reagent.
In addition, in Patent Document 2, the particle size of the corrosion-inhibiting particles is limited to 0.1 μm or more and less than 10 μm. However, from the test results shown in Figures 9 and 10 and the particle sizes shown in Table 4, it can be confirmed that even if the particle size of the corrosion inhibitor used in the present invention is 10 μm or more and 25 μm or less, it has a corrosion-inhibiting effect on the simulated superheater tube.
Furthermore, it is found that even if Zn remains in the corrosion inhibitor, it does not affect the corrosion inhibitory effect.
The reason why the corrosion inhibitor according to the present invention exhibits a corrosion inhibitory effect even when the particle size is large will be explained together with the measurement results of the specific surface area explained in the test examples below.
In Comparative Example 3, the total content of Si and Al in the starting material used in step 5 is 11 mass% or more (13.3 mass%), but the Ca content is 16 mass% or more (16.7 mass%), so the production of CaCO 3 increases. It can be seen that CaCO 3 and Ca(OH) 2 contained in the molten fly ash recovered after step 5 have low corrosion inhibition effects.
In Comparative Example 4, the Ca content in the starting material used in step 5 is 16 mass% or less (9.6 mass%), but the total content of Si and Al is less than 11 mass% (8.7 mass%), which means that there is a shortage of Si and Al required for the formation of C-S-H or C-A-S-H, and the production rate of CaCO 3 increases, which shows that the corrosion inhibition effect is low. It is clear that the CaCO 3 and CaSO 4 contained in the molten fly ash recovered after step 5 have a low corrosion inhibition effect.

更に、上述の比較剤A(天然ゼオライト)と実施例1、実施例3、比較例5について、カルサイトの含有量(質量%)と先に示した550℃における高温腐食試験の結果による減量割合(%)を測定した結果、以下の通りとなった。
天然ゼオライトの減量割合55.5%、実施例1(炭酸カルシウム含有量:5質量%)の減量割合42.3%、実施例3(炭酸カルシウム含有量:10.5質量%)の減量割合41%、比較例5(炭酸カルシウム含有量13.6質量%)の減量割合58.4%。
以上の対比から、炭酸カルシウムの含有量は13質量%以下が望ましいと考えられる。
Furthermore, the calcite content (mass%) and the weight loss rate (%) in the high-temperature corrosion test at 550°C described above were measured for the above-mentioned comparative agent A (natural zeolite), Example 1, Example 3, and Comparative Example 5. The results are as follows:
The weight loss rate of natural zeolite was 55.5%, that of Example 1 (calcium carbonate content: 5 mass%) was 42.3%, that of Example 3 (calcium carbonate content: 10.5 mass%) was 41%, and that of Comparative Example 5 (calcium carbonate content: 13.6 mass%) was 58.4%.
From the above comparison, it is considered that the calcium carbonate content is preferably 13 mass % or less.

次に、腐食抑制剤の吸着能を調査するために、腐食試験に供した模擬過熱器管の断面をEDS分析により調査した。図11~図17は、実施例1の模擬過熱器管の断面におけるK、Na、Cl、Si、Al、Caのカラーマッピングしたものである。図18~図23は、実施例5の模擬過熱器管の断面におけるCl、Si、Ca、Pb、Kのカラーマッピングしたものである。
各成分のカラーマッピングは濃度分布を示している。各図の右側に表示した濃淡を示すバーの一番上の色が濃度が高く、一番下の色(黒色)が濃度が低いが、各成分で尺度が異なるため成分間で成分割合の比較はできない。なお、Si、Caは腐食抑制剤の構成元素であり、模擬溶融飛灰には含まれていない成分である。Kは腐食抑制剤に含まれていないが模擬溶融飛灰に含まれている成分である。Clは腐食抑制剤に含まれていない模擬溶融飛灰および燃焼排ガスに含まれている成分である。Pbは模擬溶融飛灰に含まれている成分である。
Next, in order to investigate the adsorption capacity of the corrosion inhibitor, the cross section of the simulated superheater tube subjected to the corrosion test was investigated by EDS analysis. Figures 11 to 17 show color mapping of K, Na, Cl, Si, Al, and Ca in the cross section of the simulated superheater tube of Example 1. Figures 18 to 23 show color mapping of Cl, Si, Ca, Pb, and K in the cross section of the simulated superheater tube of Example 5.
The color mapping of each component shows the concentration distribution. The top color of the bar showing the shade displayed on the right side of each figure indicates high concentration, and the bottom color (black) indicates low concentration, but since the scales for each component are different, the component ratios cannot be compared between components. Note that Si and Ca are constituent elements of the corrosion inhibitor, and are not contained in the simulated molten fly ash. K is a component that is not contained in the corrosion inhibitor but is contained in the simulated molten fly ash. Cl is a component that is not contained in the corrosion inhibitor but is contained in the simulated molten fly ash and in the combustion exhaust gas. Pb is a component that is contained in the simulated molten fly ash.

図11~図17より、腐食抑制剤に含まれていないClがSi、Alと同じ領域に分布していることが分かる。また、Kを含まない腐食抑制剤においてSi、Alと同じ領域にKが分布していることが分かる。Naは腐食抑制剤および溶融飛灰の構成元素であるが、Kを含まない飛灰系ゼオライトにおいてKの分布が確認されているため、灰成分も含んでいると考えられる。このことから、腐食抑制剤は腐食性成分であるNaCl、KCl、燃焼排ガス成分であるClおよび腐食によって生じたCl系ガスを吸着していることが分かる。
また、図18~図23より、腐食抑制剤は腐食性成分であるPbClも吸着していることが分かった。
11 to 17, it can be seen that Cl, which is not contained in the corrosion inhibitor, is distributed in the same region as Si and Al. It can also be seen that K is distributed in the same region as Si and Al in the corrosion inhibitor that does not contain K. Na is a constituent element of the corrosion inhibitor and molten fly ash, but since the distribution of K has been confirmed in fly ash-based zeolite that does not contain K, it is believed that ash components are also included. From this, it can be seen that the corrosion inhibitor adsorbs corrosive components NaCl and KCl, combustion exhaust gas component Cl, and Cl-based gases generated by corrosion.
18 to 23, it was also found that the corrosion inhibitor also adsorbed PbCl2 , which is a corrosive component.

次に、腐食抑制剤の効果を確認するために、腐食試験に供した模擬過熱器の試験片表面に形成された腐食生成物に関して、XPSによる定性分析および状態解析を実施した。分析面は、腐食生成物の最表層近傍、腐食生成物層内および母材界面近傍である。分析面は、SAICAS装置を用いて、腐食生成物層を深さ方向に斜めに切削し面出しを行った。XPS装置による分析は、最初に定性分析を行い、検出された元素について状態解析を実施した。
図24に、模擬過熱器管(Alloy625)に模擬溶融飛灰および模擬溶融飛灰に腐食抑制剤(実施例1)を混ぜたものをそれぞれ塗布し、腐食試験を550℃、100時間実施した場合の腐食生成物層内部の腐食生成物成分分析結果を示す。
図25に、模擬過熱器管(Alloy625)に模擬溶融飛灰および模擬溶融飛灰に腐食抑制剤(実施例1)を混ぜたものをそれぞれ塗布し、腐食試験を550℃、100時間実施した場合の母材(模擬過熱器官)および腐食生成物との界面近傍の腐食生成物成分分析結果を示す。また、表6にCr、Niの状態解析結果を示す。
Next, in order to confirm the effect of the corrosion inhibitor, qualitative analysis and state analysis were performed by XPS on the corrosion products formed on the surface of the test piece of the simulated superheater subjected to the corrosion test. The analyzed surfaces were the vicinity of the outermost layer of the corrosion products, inside the corrosion product layer, and the vicinity of the base material interface. The analyzed surfaces were surfaced by cutting the corrosion product layer obliquely in the depth direction using a SAICAS device. The analysis using the XPS device first performed a qualitative analysis, and then performed a state analysis on the detected elements.
FIG. 24 shows the results of an analysis of the components of corrosion products inside the corrosion product layer when the simulated molten fly ash and the mixture of the simulated molten fly ash and the corrosion inhibitor (Example 1) were applied to a simulated superheater tube (Alloy 625) and a corrosion test was carried out at 550° C. for 100 hours.
Fig. 25 shows the results of analysis of the components of the corrosion products near the interface with the base material (simulated superheater tube) and the corrosion products when the simulated molten fly ash and the mixture of the simulated molten fly ash and the corrosion inhibitor (Example 1) were applied to a simulated superheater tube (Alloy 625) and a corrosion test was carried out at 550°C for 100 hours. Table 6 shows the results of the state analysis of Cr and Ni.

Figure 0007655501000006
Figure 0007655501000006

図24および図25より、Cl割合は腐食性物層内より母材界面側で多い傾向にある。特に、模擬溶融飛灰のみの模擬過熱器管で顕著であり、母材界面側のCl割合は30%程度と腐食生成物層内の3倍であることが分かる。実施例1の腐食抑制剤を用いた場合、Cl割合は母材界面側で4%程度、腐食生成物層内で1%程度であり、Cl割合が非常に小さいことが分かる。Oの割合は、模擬溶融飛灰のみの試験片では母材界面側よりも腐食生成物層内・最表面で多い傾向にあることが分かる。一方、実施例1の腐食抑制剤を用いた場合、母材界面側および腐食生成物層内ともOの割合は50%程度であることが分かる。
表6より、模擬溶融飛灰のみの模擬過熱器管の場合、母材界面側のCrは酸化物主体であり、最表層および腐食生成物層内のCrは酸化物のピーク強度も検出されたが塩化物(CrOCl)主体であることが分かる。母材界面側のNiは酸化物のピーク強度も検出されたが塩化物(NiCl)主体であり、腐食生成物層内および最表層は酸化物・水酸化物が主体であることが分かる。一方、実施例1の腐食抑制剤を用いた場合、Crは最表面および腐食生成物層内で塩化物(CrOCl)の弱いピークが確認されるが、最表面、腐食生成物層内および母材界面の何れもCr酸化物主体であった。Niは母材界面で酸化物主体であることが分かる。
24 and 25, the Cl ratio tends to be higher on the base metal interface side than in the corrosive material layer. This is particularly noticeable in the simulated superheater tube with only simulated molten fly ash, where the Cl ratio on the base metal interface side is about 30%, which is three times that in the corrosion product layer. When the corrosion inhibitor of Example 1 is used, the Cl ratio is about 4% on the base metal interface side and about 1% in the corrosion product layer, which shows that the Cl ratio is very small. It can be seen that the O ratio tends to be higher in the corrosion product layer and the outermost surface than on the base metal interface side in the test piece with only simulated molten fly ash. On the other hand, when the corrosion inhibitor of Example 1 is used, the O ratio is about 50% both on the base metal interface side and in the corrosion product layer.
From Table 6, in the case of the simulated superheater tube containing only the simulated molten fly ash, it can be seen that the Cr on the base metal interface side is mainly oxide, and the Cr in the outermost layer and the corrosion product layer is mainly chloride (CrO 2 Cl 2 ), although the oxide peak intensity was also detected. It can be seen that the Ni on the base metal interface side is mainly chloride (NiCl 2 ), although the oxide peak intensity was also detected, and the corrosion product layer and the outermost layer are mainly oxides and hydroxides. On the other hand, when the corrosion inhibitor of Example 1 was used, a weak chloride (CrO 2 Cl 2 ) peak was confirmed for Cr on the outermost surface and in the corrosion product layer, but the outermost surface, the corrosion product layer, and the base metal interface were all mainly Cr oxides. It can be seen that Ni is mainly oxide at the base metal interface.

図11~図17、図18および図19と図18~図25、並びに表6より、腐食抑制剤を用いることにより、腐食抑制剤が腐食因子であるNaCl、KClなど、および、HCl、Clなどの腐食性ガス成分を吸着することで、母材と腐食生成物界面の腐食環境を酸化物主体の腐食生成物が形成される状態に改善しているため、Cr酸化物、Ni酸化物の塩化反応が抑制され、模擬過熱器管に対する腐食抑制効果を奏することが分かる。前記で述べたガス成分や灰中成分の吸着は、腐食抑制剤が有する吸着能によるものである。 11 to 17, 18 and 19, 18 to 25, and Table 6 show that the use of a corrosion inhibitor improves the corrosive environment at the interface between the base material and the corrosion product to a state in which corrosion products mainly made of oxides are formed by adsorbing NaCl, KCl, etc., which are corrosion factors, and corrosive gas components such as HCl and Cl2, thereby suppressing the chlorination reaction of Cr oxides and Ni oxides, thereby exerting a corrosion inhibition effect on the simulated superheater tube. The adsorption of gas components and ash components described above is due to the adsorption ability of the corrosion inhibitor.

実施例1にて、第4のスラリーを固液分離して得られたろ液を用いて、酸洗処理にて溶出した重金属の回収実験を実施した。試験に用いたろ液は、第3のスラリーがpH=4.0のものである。
第4のスラリーを固液分離して得られたろ液を、それぞれ300mL分取し、スターラーを用いて撹拌しながら、ろ液のpHがpH=9.5およびpH=10.0に安定するまで5mol/LのNaOHを添加した。
An experiment was carried out to recover heavy metals eluted in the acid washing treatment by using the filtrate obtained by solid-liquid separation of the fourth slurry in Example 1. The filtrate used in the test was the third slurry having a pH of 4.0.
The filtrate obtained by solid-liquid separation of the fourth slurry was taken in an amount of 300 mL each, and while stirring with a stirrer, 5 mol/L NaOH was added thereto until the pH of the filtrate stabilized at pH = 9.5 and pH = 10.0.

次に、ろ液を固液分離し、沈殿物とろ液に分離した。
得られた沈殿物の成分について、蛍光X線分析分光法により測定した。結果を以下の表7に示す。
また、ろ液中に残存するPb、Zn、Cuの含有量をICP発光分光分析法により分析した。結果を以下の表8に示す。
Next, the filtrate was subjected to solid-liquid separation to separate the precipitate and the filtrate.
The components of the resulting precipitate were determined by X-ray fluorescence spectroscopy, and the results are shown in Table 7 below.
The contents of Pb, Zn, and Cu remaining in the filtrate were analyzed by ICP emission spectrometry. The results are shown in Table 8 below.

Figure 0007655501000007
Figure 0007655501000007

Figure 0007655501000008
Figure 0007655501000008

表7より、ろ液に溶出した重金属を回収できていることが分かる。また、表8より、沈殿物回収後のろ液中には重金属がほとんど含まれていないことが分かる。 Table 7 shows that the heavy metals that dissolved in the filtrate were successfully recovered. Table 8 also shows that the filtrate after the sediment was recovered contained almost no heavy metals.

表9に実施例1~実施例7、比較例1~比較例4について、第1の工程の水洗処理、第3の工程の酸洗処理および第5の工程のアルカリ水熱処理の試験条件を示す。 Table 9 shows the test conditions for Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 4, including the water washing treatment in the first step, the pickling treatment in the third step, and the alkaline hydrothermal treatment in the fifth step.

Figure 0007655501000009
Figure 0007655501000009

表10に水熱処理前中間体のSi、AlおよびCaの割合(wt%)を示す。 Table 10 shows the percentages (wt%) of Si, Al and Ca in the intermediate before hydrothermal treatment.

Figure 0007655501000010
Figure 0007655501000010

先の試験結果において得られた実施例1~7の腐食抑制剤に関し、BET比表面積を求めた結果を以下の表11に示す。BET法は、窒素(N)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、酸化炭素(CO)などの気体分子を固体粒子に吸着させ、吸着した気体分子の量から固体粒子の比表面積を測定する気体吸着法である。この試験では、窒素(N)を使用し、圧力(P)と吸着量(V)との関係からBET式(Brunauer,Emmet and Teller’s equation)によって、単分子吸着量(Vm)を求めた。Vmは、固体粒子の表面に吸着した気体分子の質量を意味する。次に、気体分子の吸着断面積(Am)などを用いて、固体粒子の比表面積を求めた。
実施例1~7の腐食抑制剤に加え、酸洗後の飛灰を実施例8の腐食抑制剤としてBET比表面積を求め、比較例1のBET比表面積も求めた。更に、島根県産の天然ゼオライトAと福島県産の天然ゼオライトBと福島県産の天然ゼオライトCを比較対象物としてBET比表面積を測定した。これらの測定結果に基づくBET比表面積と、先に表4に示したメディアン径との関連を以下の表11に対比して示す。
The results of the BET specific surface area of the corrosion inhibitors of Examples 1 to 7 obtained in the previous test results are shown in Table 11 below. The BET method is a gas adsorption method in which gas molecules such as nitrogen (N 2 ), argon (Ar), krypton (Kr), and carbon oxide (CO) are adsorbed on solid particles, and the specific surface area of the solid particles is measured from the amount of adsorbed gas molecules. In this test, nitrogen (N 2 ) was used, and the monomolecular adsorption amount (Vm) was calculated by the BET equation (Brunauer, Emmet and Teller's equation) from the relationship between pressure (P) and adsorption amount (V). Vm means the mass of gas molecules adsorbed on the surface of the solid particles. Next, the specific surface area of the solid particles was calculated using the adsorption cross-sectional area (Am) of the gas molecules, etc.
In addition to the corrosion inhibitors of Examples 1 to 7, the fly ash after pickling was used as the corrosion inhibitor of Example 8 to determine the BET specific surface area, and the BET specific surface area of Comparative Example 1 was also determined. Furthermore, the BET specific surface areas of natural zeolite A from Shimane Prefecture, natural zeolite B from Fukushima Prefecture, and natural zeolite C from Fukushima Prefecture were measured as comparative objects. The relationship between the BET specific surface areas based on these measurement results and the median diameters shown in Table 4 above is shown in Table 11 below for comparison.

Figure 0007655501000011
Figure 0007655501000011

表11からメディアン径について言及すると、実施例1~8はメディアン径10μm以上25μm以下の範囲であるのに対し、比較例1の飛灰はメディアン径10μm未満であり、天然ゼオライトのメディアン径は3~36μmの広い範囲に分布している。
先に説明したように、特許文献2に記載の技術では、腐食抑制粒子の粒子径は0.1μm以上~10μm未満と規定されている。しかしながら、実施例1~8がメディアン径10μm以上25μm以下の範囲であり、粒径が大きいにも拘わらず、優れた腐食抑制効果を示すことは、本発明に係る腐食抑制剤が特許文献2に記載されている腐食抑制剤とは全く異なる腐食抑制剤であることを示している。本発明者は、本発明に係る腐食抑制剤が粒径が大きいにも拘わらず、優れた腐食抑制効果を発現する理由について、以下に説明することが関連していると考えている。
Referring to the median diameter in Table 11, the median diameters of Examples 1 to 8 are in the range of 10 μm or more and 25 μm or less, whereas the fly ash of Comparative Example 1 has a median diameter of less than 10 μm, and the median diameter of natural zeolite is distributed in a wide range of 3 to 36 μm.
As explained above, in the technology described in Patent Document 2, the particle diameter of the corrosion-inhibiting particles is specified to be 0.1 μm or more and less than 10 μm. However, the fact that Examples 1 to 8 have a median diameter in the range of 10 μm or more and 25 μm or less and exhibit excellent corrosion-inhibiting effects despite their large particle diameters shows that the corrosion inhibitor according to the present invention is a corrosion inhibitor that is completely different from the corrosion inhibitor described in Patent Document 2. The present inventor believes that the following explanation is relevant to the reason why the corrosion inhibitor according to the present invention exhibits excellent corrosion-inhibiting effects despite its large particle diameter.

表11に示すように、実施例1~7の腐食抑制剤のBET比表面積が32~136m/gであり、天然ゼオライトや比較例1のBET比表面積と比べ極めて大きいBET比表面積を有している。特許文献2に記載の腐食抑制剤の粒径が小さいのは、腐食抑制剤の粒径が大きいと粒径の大きな腐食抑制剤の間の隙間を通過して腐食物質が過熱器官に到達するからであると記載され、このため特許文献2に記載の技術では粒子径を0.1μm以上~10μm未満と規定している。
これに対し、実施例1~8の腐食抑制剤は、粒径は大きいが、比表面積が大きいので、表面に腐食原因物質を効率良く吸着することができ、その結果として腐食原因物質が過熱器官に到達することを抑制できる結果、腐食抑制効果に優れると考えられる。
また、実施例1~8の腐食抑制剤は、複数の成分が相互付着して表面凹凸の大きな腐食抑制剤粒子を構成していると考えられるが、表面凹凸が大きいため、腐食物質の吸着性能に優れていると考えられる。
As shown in Table 11, the corrosion inhibitors of Examples 1 to 7 have BET specific surface areas of 32 to 136 m 2 /g, which are extremely large compared to the BET specific surface areas of natural zeolite and Comparative Example 1. It is described that the particle size of the corrosion inhibitor described in Patent Document 2 is small because, if the particle size of the corrosion inhibitor is large, corrosive substances pass through gaps between the corrosion inhibitors with large particle size and reach the overheating organ, and for this reason, the technology described in Patent Document 2 specifies the particle size as 0.1 μm or more and less than 10 μm.
In contrast, the corrosion inhibitors of Examples 1 to 8 have large particle sizes but large specific surface areas, and therefore can efficiently adsorb corrosion-causing substances onto their surfaces. As a result, they can prevent corrosion-causing substances from reaching overheated organs, and are therefore thought to have excellent corrosion inhibition effects.
In addition, it is believed that the corrosion inhibitors of Examples 1 to 8 are composed of corrosion inhibitor particles with large surface irregularities formed by mutual adhesion of multiple components, and that the large surface irregularities give rise to excellent adsorption performance for corrosive substances.

表12は、実施例1の腐食抑制剤を製造する場合に酸洗処理をpH2.5で行う場合と、pH4.0で行う場合と、pH5.0で行う場合について、酸洗処理前における溶融飛灰の重量と、酸洗処理後の溶融飛灰を105℃、24時間乾燥させた後の重量から、溶融飛灰削減率と溶融飛灰回収率(%)を求めた結果を示す。
また、表12にZn含有率(%)/Zn含有物中の割合から、Zn回収量を求めた結果を示す。
表12には、これらに対比し、「非特許文献 村山ら:石炭灰および焼却灰のゼオライト原料としての評価, 資源と素材, 117(2001) No.6」に記載されている従来技術における溶融飛灰回収率と、pHを制御しない場合の溶融飛灰回収率を併記した。
Table 12 shows the results of calculating the molten fly ash reduction rate and the molten fly ash recovery rate (%) from the weight of the molten fly ash before the pickling treatment and the weight of the molten fly ash after the pickling treatment and drying at 105° C. for 24 hours, in the cases of carrying out the pickling treatment at pH 2.5, pH 4.0, and pH 5.0 in the production of the corrosion inhibitor of Example 1.
Table 12 also shows the amount of Zn recovered calculated from the Zn content (%)/ratio in the Zn-containing material.
In comparison with these, Table 12 shows the molten fly ash recovery rate in the conventional technology described in "Non-Patent Document Murayama et al.: Evaluation of Coal Ash and Incineration Ash as Zeolite Raw Materials, Resources and Materials, 117 (2001) No. 6" and the molten fly ash recovery rate in the case where the pH is not controlled.

Figure 0007655501000012
Figure 0007655501000012

表12に記載のZn含有物とは、前記第4の工程にて回収される液分(酸洗後のろ液)を攪拌しながらアルカリ水溶液を添加し、前記液分のpHを9.0以上10.5以下に調整し、pH調整後の溶液を液分と沈殿物に分離した際に回収される沈殿物を意味する。この沈殿物は、粗酸化亜鉛の原料となる。Zn含有物は、酸洗処理後のろ液中においてZnなどの金属が溶け込んで生成している沈殿物を意味する。
粗酸化亜鉛の原料としての価値は、Zn含有物中のZn含有率が高いほうが価値がある。
表12に示すようにZn回収率はpH=2.5の場合の方が大きいが、粗酸化亜鉛原料としての価値は、pH=4.0、pH=5.0の場合のほうが高くなる。
表12に示すようにpH=4.0、pH=5.0の場合、1000gの溶融飛灰から500g前後の酸洗後腐食抑制剤を得られることがわかる。
The Zn-containing material described in Table 12 refers to a precipitate that is collected when an alkaline aqueous solution is added to the liquid fraction (filtrate after pickling) collected in the fourth step while stirring, the pH of the liquid fraction is adjusted to 9.0 to 10.5, and the pH-adjusted solution is separated into a liquid fraction and a precipitate. This precipitate is a raw material for crude zinc oxide. The Zn-containing material refers to a precipitate that is formed by dissolving metals such as Zn in the filtrate after pickling.
The value of crude zinc oxide as a raw material is greater when the Zn content in the Zn-containing material is higher.
As shown in Table 12, the Zn recovery rate is higher when the pH is 2.5, but the value as a crude zinc oxide raw material is higher when the pH is 4.0 or 5.0.
As shown in Table 12, when the pH is 4.0 and 5.0, it is found that about 500 g of post-acid-washing corrosion inhibitor can be obtained from 1000 g of molten fly ash.

「HClガス吸着率の測定試験」
HClガス吸着率の測定を行うために、管状炉内のセラミックス容器内に実施例1、3、5、7の腐食抑制剤と表11に示す天然ゼオライトをそれぞれ15g充填し、HCl:500ppm、SO:50ppm、O:5.0体積%、HO:20体積%、N:72体積%の模擬排ガスを所定流量にて流した。温度条件は実機で腐食抑制剤を供給するガス温度領域を想定し、450℃、650℃で試験を実施した。ガス流通時間は設定温度に到達してから1時間とし、塩化水素の入口濃度と腐食抑制剤を通過した後の出口濃度の比からHClガス吸着率を算出した。その結果を以下の表13に示す。
"HCl gas adsorption rate measurement test"
In order to measure the HCl gas adsorption rate, 15 g of each of the corrosion inhibitors of Examples 1, 3, 5, and 7 and the natural zeolite shown in Table 11 were filled in a ceramic container in a tubular furnace, and a simulated exhaust gas containing HCl: 500 ppm, SO 2 : 50 ppm, O 2 : 5.0 vol.%, H 2 O: 20 vol.%, and N 2 : 72 vol.% was passed through at a predetermined flow rate. The temperature conditions were assumed to be the gas temperature range in which the corrosion inhibitor is supplied in an actual machine, and the test was carried out at 450°C and 650°C. The gas flow time was 1 hour after the set temperature was reached, and the HCl gas adsorption rate was calculated from the ratio of the hydrogen chloride inlet concentration to the outlet concentration after passing through the corrosion inhibitor. The results are shown in Table 13 below.

Figure 0007655501000013
Figure 0007655501000013

表13に示す試験結果から、実施例1、実施例3、実施例5、実施例7の腐食抑制剤を使用した場合、天然ゼオライトA、B、Cを使用した場合と比較して、HClガス吸着性能が高いことを確認できた。また、ゼオライトを含まない実施例3においても天然ゼオライトA、B、CよりHClガス吸着性能が高いことを確認できた。 From the test results shown in Table 13, it was confirmed that when the corrosion inhibitors of Examples 1, 3, 5, and 7 were used, the HCl gas adsorption performance was higher than when natural zeolites A, B, and C were used. It was also confirmed that Example 3, which does not contain zeolite, had a higher HCl gas adsorption performance than natural zeolites A, B, and C.

1…ボイラ、2…燃焼室、3…排ガス通路、4…過熱器官、6、7、8…腐食抑制剤供給装置、20…放射室、21…第2煙道、22…第3煙道。 1...boiler, 2...combustion chamber, 3...exhaust gas passage, 4...superheater, 6, 7, 8...corrosion inhibitor supply device, 20...radiation chamber, 21...second flue, 22...third flue.

Claims (18)

第1のボイラ用腐食抑制剤が投入された第1のごみ処理施設で発生した燃焼灰であって、CaとAlとSiを含む燃焼灰を取得する取得工程と、
前記取得工程で取得された燃焼灰を水洗処理及び酸洗処理する洗浄処理工程と、
前記洗浄処理工程にて水洗処理酸洗処理された燃焼灰に、アルカリ水熱処理を行って、第2のボイラ用腐食抑制剤を得る製造工程と、を備え、
前記アルカリ水熱処理に供する前記燃焼灰に含まれるCaの含有量が16質量%を超える場合にCaの含有量を16質量%以下となるように調整し、前記アルカリ水熱処理に供する前記燃焼灰に含まれるSiとAlの合計含有量が11質量%未満の場合にSiとAlの合計含有量が11質量%以上となるようにSi源あるいはAl源を前記アルカリ水熱処理を行うにあたり加えることを特徴とするボイラ用腐食抑制剤の製造方法。
An acquisition step of acquiring combustion ash generated in a first waste treatment facility to which the first boiler corrosion inhibitor has been introduced , the combustion ash containing Ca, Al, and Si ;
A washing process for washing and pickling the combustion ash obtained in the obtaining process;
and a manufacturing step of subjecting the combustion ash that has been subjected to the water washing treatment and the acid washing treatment in the washing treatment step to an alkali hydrothermal treatment to obtain a second boiler corrosion inhibitor ,
a method for producing a corrosion inhibitor for a boiler, comprising the steps of: adjusting the Ca content to 16 mass% or less when the Ca content contained in the combustion ash to be subjected to the alkaline hydrothermal treatment exceeds 16 mass%; and adding a Si source or an Al source when performing the alkaline hydrothermal treatment, so that the total content of Si and Al contained in the combustion ash to be subjected to the alkaline hydrothermal treatment is 11 mass% or more when the total content of Si and Al contained in the combustion ash to be subjected to the alkaline hydrothermal treatment is less than 11 mass%.
前記製造工程で得られたボイラ用腐食抑制剤の平均粒子径(d50)が10μm以上25μm以下であることを特徴とする請求項1に記載のボイラ用腐食抑制剤の製造方法。 2. The method for producing a corrosion inhibitor for a boiler according to claim 1, characterized in that the average particle size (d 50 ) of the corrosion inhibitor for a boiler obtained in the production process is 10 μm or more and 25 μm or less. 前記製造工程で得られた前記第2のボイラ用腐食抑制剤にアモルファスが40質量% 以上含有されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のボイラ用腐食抑制剤の製造方法。 The method for producing a corrosion inhibitor for boilers according to claim 1 or 2, characterized in that the second corrosion inhibitor for boilers obtained in the production process contains 40 mass% or more of amorphous matter. 前記製造工程で得られた前記第2のボイラ用腐食抑制剤に、前記アモルファスに加え、
リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、アルミネート相、ヘルシナイト、ゼオライト、ゲーレナイト、マグネシオフェライト、マグネシウム亜鉛鉄イオンオキサイド、チタン酸カルシウム、酸化亜鉛、アケルマナイトからなる郡から選択された少なくとも1種又は2種以上が含有されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のボイラ用腐食抑制剤の製造方法。
In addition to the amorphous phase, the second corrosion inhibitor for boilers obtained in the production process is further
4. The method for producing a boiler corrosion inhibitor according to claim 1, wherein the corrosion inhibitor contains at least one or more selected from the group consisting of calcium phosphate, calcium carbonate, aluminate phase, hercynite, zeolite, gehlenite, magnesioferrite, magnesium zinc iron ion oxide, calcium titanate, zinc oxide, and akermanite.
前記製造工程で得られる前記第2のボイラ用腐食抑制剤は、前記洗浄処理工程にて水洗処理及び酸洗処理された燃焼灰をアルカリ水熱処理することで得られることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のボイラ用腐食抑制剤の製造方法。 5. The method for producing a corrosion inhibitor for a boiler according to claim 1, wherein the second corrosion inhibitor for a boiler obtained in the production process is obtained by subjecting combustion ash that has been subjected to water washing and acid washing in the cleaning process to an alkaline hydrothermal treatment. 前記製造工程では、アルカリ水溶液が用いられ、当該アルカリ水溶液を洗い流すことで前記第2のボイラ用腐食抑制剤を得ることを特徴とする請求項5に記載のボイラ用腐食抑制剤の製造方法。 The method for producing a boiler corrosion inhibitor according to claim 5, characterized in that an alkaline aqueous solution is used in the production process, and the second boiler corrosion inhibitor is obtained by washing away the alkaline aqueous solution. 前記製造工程で得られる前記第2のボイラ用腐食抑制剤のBET比表面積が90m/g以上であることを特徴とする請求項6に記載のボイラ用腐食抑制剤の製造方法。 The method for producing a corrosion inhibitor for a boiler according to claim 6, wherein the second corrosion inhibitor for a boiler obtained in the production step has a BET specific surface area of 90 m 2 /g or more. 前記洗浄処理工程では、前記取得工程で取得された燃焼灰を酸洗処理することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のボイラ用腐食抑制剤の製造方法。 The method for producing a corrosion inhibitor for boilers according to any one of claims 1 to 4, characterized in that in the cleaning process, the combustion ash obtained in the obtaining process is subjected to an acid washing process. 前記製造工程で得られる前記第2のボイラ用腐食抑制剤のBET比表面積が60m/g以上であることを特徴とする請求項8に記載のボイラ用腐食抑制剤の製造方法。 The method for producing a corrosion inhibitor for a boiler according to claim 8, wherein the second corrosion inhibitor for a boiler obtained in the production step has a BET specific surface area of 60 m 2 /g or more. 前記第1のごみ処理施設は、溶融炉であり、
前記燃焼灰は、重金属を含む溶融飛灰であり、
前記洗浄処理工程では、前記取得工程で取得された燃焼灰を酸洗処理することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のボイラ用腐食抑制剤の製造方法。
The first waste treatment facility is a melting furnace;
The combustion ash is molten fly ash containing heavy metals,
5. The method for producing a corrosion inhibitor for a boiler according to claim 1, wherein the cleaning step comprises pickling the combustion ash obtained in the obtaining step.
前記洗浄処理工程では、燃焼灰を酸洗処理することによって前記燃焼灰に含まれるZ nを溶出させることを特徴とする請求項4に記載のボイラ用腐食抑制剤の製造方法。 The method for producing a corrosion inhibitor for boilers according to claim 4, characterized in that in the cleaning process, the combustion ash is subjected to an acid washing process to dissolve the Zn contained in the combustion ash. 前記洗浄処理工程で酸洗処理された燃焼灰は、スラリー状であり、当該燃焼灰のpHは2.5以上5.5以下であることを特徴とする請求項11に記載のボイラ用腐食抑制剤の製造方法。 The method for producing a corrosion inhibitor for boilers described in claim 11, characterized in that the combustion ash that has been pickled in the cleaning process is in the form of a slurry, and the pH of the combustion ash is 2.5 or more and 5.5 or less. 前記第1のごみ処理施設は、ストーカー炉であり、
前記燃焼灰は、焼却飛灰であり、
前記洗浄処理工程では、前記取得工程で取得された燃焼灰を水洗処理することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のボイラ用腐食抑制剤の製造方法。
The first waste treatment facility is a stoker furnace;
The combustion ash is incineration fly ash,
5. The method for producing a corrosion inhibitor for a boiler according to claim 1, wherein the combustion ash obtained in the obtaining step is washed with water in the washing step.
前記洗浄処理工程は、1回行われることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載のボイラ用腐食抑制剤の製造方法。 The method for producing a boiler corrosion inhibitor according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the cleaning process is performed once. 前記第1のボイラ用腐食抑制剤は、前記第1のごみ処理施設で発生した燃焼灰、又は前記第1のごみ処理施設とは異なる第2のごみ処理施設で発生した燃焼灰を、水洗処理又は酸洗処理することで得られたボイラ用腐食抑制剤であることを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載のボイラ用腐食抑制剤の製造方法。 The method for producing a corrosion inhibitor for a boiler according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the first corrosion inhibitor for a boiler is a corrosion inhibitor for a boiler obtained by subjecting combustion ash generated in the first waste treatment facility or combustion ash generated in a second waste treatment facility different from the first waste treatment facility to a water washing process or an acid washing process. 前記取得工程では、前記製造工程で得られたボイラ用腐食抑制剤を前記第1のボイラ用腐食抑制剤とし、
前記取得工程、前記洗浄処理工程、及び、前記製造工程を繰り返すことを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1項に記載のボイラ用腐食抑制剤の製造方法。
In the obtaining step, the corrosion inhibitor for a boiler obtained in the production step is used as the first corrosion inhibitor for a boiler,
16. The method for producing a corrosion inhibitor for a boiler according to claim 1, wherein the obtaining step, the cleaning treatment step, and the producing step are repeated.
前記製造工程で得られる前記第2のボイラ用腐食抑制剤に含まれる炭酸カルシウムの含有率は、13質量%以下であることを特徴とする請求項1乃至16のいずれか1項に記載のボイラ用腐食抑制剤の製造方法。 The method for producing a corrosion inhibitor for boilers according to any one of claims 1 to 16, characterized in that the calcium carbonate content in the second corrosion inhibitor for boilers obtained in the production process is 13 mass% or less. ボイラの燃焼排ガスが通る排ガス通路内に設けられた過熱器官の腐食を抑制するためのボイラの腐食抑制方法であって、
請求項1乃至17のいずれか1項に記載の製造方法で製造された第2のボイラ用腐食抑制剤を前記排ガス通路内に供給する、
ボイラの腐食抑制方法。
A method for suppressing corrosion of a superheating device provided in an exhaust gas passage through which combustion exhaust gas of a boiler passes, comprising:
A second boiler corrosion inhibitor manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 17 is supplied into the exhaust gas passage.
Methods for inhibiting boiler corrosion.
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