JP2008514409A - 燃焼プロセスにおいて水銀を酸化させる組成物及び方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 なし
Description
SiO2 約51から約78wt%
Al2O3 約13から約27wt%
Fe2O3 約1から約5wt%
MgO 約2から約3wt%
CaO 約0.1から3.0wt%
Na2O 約1から約3wt%
K2O 約0から約2wt%
TiO 約0から約0.5wt%
FeO 約0から0.5wt%
水分:約12%未満
固形分5%でのpH 約8から約11
比重:約2から3
交換性金属塩基:
ナトリウム:約60から約65mEq/l00g
カルシウム:約10から約30mEq/l00g
マグネシウム:約5から約20mEq/100g
カリウム:約1から約5mEq/l00g
該組成物は非交換性イオンを含んでもよい。
SiO2 約60から約65%
Al2O3 約18から約25%
Fe2O3 約3から約3.5%
FeO 約0.3から約0.4%
MgO 約2.5から約2.8%
Na2O 約2から約3%
CaO 約0.5から約0.75%
微量成分 約0.6%から約0.8%
LOI 約5%から約6%
水分:約12%未満
乾燥粒径:30メッシュ上に約0.5%から2%残留、40メッシュ上に約3%から
30%残留、200メッシュ通過最大約12%
pH:固形分5%で約8から約11
固形分6.25%での粘度 約6から35cps
SiO2 約51から約78wt%
Al2O3 約13から約27wt%
Fe2O3 約1から約5wt%
MgO 約2から約3wt%
CaO 約0.1から約3.0wt%
Na2O 約1から約3wt%
K2O 約0から約2wt%
TiO 約0から約0.5wt%
FeO 約0から0.5wt%
水分:約12%未満
固形分5%でのpH 約8から約11
比重:約2から3
交換性金属塩基:
ナトリウム:約60から約65mEq/100g
カルシウム:約10から約30mEq/100g
マグネシウム:約5から約20mEq/100g
カリウム:約1から約5mEq/100g
該組成物は非交換性イオンを含んでもよい。
SiO2 約60から約65%
Al2O3 約18から約25%
Fe2O3 約3から約3.5%
FeO 約0.3から約0.4%
MgO 約2.5から約2.8%
Na2O 約2から約3%
CaO 約0.5から約0.75%
微量成分 約0.6%から約0.8%
LOI 約5%から約6%
水分:約12%未満
乾燥粒径:30メッシュ上に約0.5%から2%残留、40メッシュ上に約3%
から30%残留、200メッシュ通過最大約12%
pH:固形分5%で約8から約11
固形分6.25%での粘度 約6から35cps
燃焼プロセスでのベントナイト下流添加の効果を、パイロットスケールの研究用バーナーで試験した。試験は、石炭灰分に対するベントナイトの投入率が1:1で行った。石炭は、約2000ppmの高塩素含量の亜瀝青炭であるUS低硫黄石炭であった。水銀を測定した全てのサンプルは、電気集塵装置(ESP)の後で採取した。下記1〜4の処理のベントナイト粒子の大きさは、約50メッシュを通過し、また、約90メッシュを通過する平均粒径を示した。下記5の処理については、粒子の約75%が200メッシュを通過した。
処理 酸化されたHg% 元素状Hg%
1.対照US低硫黄石炭灰燃焼 64.9 35.1
(ベントナイト無し)
2.バーナーゾーンのバーナーの間に 67.1 32.9
ベントナイトを投入した以外は1と同様
3.バーナー直後にベントナイトを投入した 69.9 30.1
以外は1と同様
4.バーナーより下流の低温域でベントナイトを 78.2 21.8
投入した以外は1と同様
(ベントナイト粒径約90メッシュ)
5.バーナーより下流の低温域でベントナイトを 87.7 12.3
投入した以外は1と同様
(ベントナイト粒子の約75%が200メッシュ通過)
この結果は、バーナー領域の下流でのケイ酸アルミニウム組成物の添加が、燃焼プロセスで生じる元素状水銀の%量を減少させることを示唆している。また、この結果は、ケイ酸アルミニウムを含む組成物の粒子が小さい方が、燃焼プロセスで生成じる元素状水銀量の%減少がより大きくなることも示唆している。
処理 酸化されたHg% 元素状Hg%
1.対照US低硫黄石炭灰燃焼 64.9 35.1
(ベントナイト無し)
2.バーナーより下流でベントナイトを 92.4 7.6
投入した以外は1と同様
この結果は、バーナー領域下流でのケイ酸アルミニウム組成物の添加が、燃焼プロセスで生じる元素状水銀の%量を減少させることを示唆している。
処理 酸化されたHg% 元素状Hg%
1.対照燃焼(ベントナイト無し+塩) 24.7 75.3
2.対照燃焼(ベントナイト無し+塩) 27.6 72.4
3.バーナー領域でベントナイト+塩で燃焼 28.6 71.4
4.バーナー領域より下流の低温域で 37.9 62.1
ベントナイト+塩で燃焼
塩を添加しなかったベントナイトでの燃焼プロセスは、塩を添加したベントナイトの場合より低い効果を示した。
この結果は、ハロゲン含有化合物を添加したケイ酸アルミニウム組成物のバーナー領域下流での添加が、燃焼プロセスで生じる元素状水銀の%量を減少させることを示唆している。
処理 酸化されたHg% 元素状Hg%
1.対照燃焼(ベントナイト無し) 79.9 20.1
2.バーナー領域でベントナイトで燃焼 58.4 41.6
3.バーナー領域及びバーナー領域より下流での 92.3 7.7
同時添加でベントナイトで燃焼
この結果は、バーナー領域及びバーナー領域より下流でケイ酸アルミニウム組成物を同時添加する方が、バーナー領域のみでケイ酸アルミニウム組成物を添加する以外は同条件下である燃焼プロセスよりも、燃焼プロセスで生じる元素状水銀の%量を減少させることを示唆している。
処理 酸化されたHg% 元素状Hg%
1.対照燃焼(ベントナイト無し) 90.6 9.4
2.バーナー領域でベントナイトで燃焼 84.5 15.5
3.バーナー領域及びバーナー領域より下流での 98.4 1.6
同時添加でベントナイトで燃焼
この結果は、バーナー領域及びバーナー領域より下流でケイ酸アルミニウム組成物を同時添加する方が、バーナー領域のみでケイ酸アルミニウム組成物を添加する以外は同条件下である燃焼プロセスよりも、燃焼プロセスで生成じる元素状水銀の%量を減少させることを示唆している。
ベントナイトは、下記特徴の1種以上もしくは全てを含むことを特徴とすることができる。
SiO2 約51から約78wt%
Al2O3 約13から約23wt%
Fe2O3 約1から約5wt%
MgO 約2から約3wt%
CaO 約0.1から約3.0wt%
Na2O 約1から約3wt%
K2O 約0から約2wt%
TiO 約0から約0.5wt%
FeO 約0から約0.5wt%
水分:約12%未満
固形分5%でのpH 約8から約11
比重:約2から3
交換性金属塩基:
ナトリウム:約60から約65mEq/l00g
カルシウム:約10から30mEq/l00g
マグネシウム:約5から20mEq/100g
カリウム:約1から約5mEq/l00g
該組成物は非交換性イオンを含んでもよい。
試験 規格
水分 約6から最大約13%
粘度 約180bbl.未処理
篩 30メッシュ上に約0.7から約1.2%
篩 40メッシュ上に約8から約25%
篩 200メッシュ通過最大約15%
自由膨潤 約20から約50ml
明度 約50から約70GEユニット
水プレート(Waterplate) 約400から約900
変形ベントナイト組成物 1
色:淡色
平均サイズ:200メッシュ未満
成分 重量%
SiO2 約75%
Al2O3 約15%
Fe2O3 約2%
MgO 約3%
CaO 約2%
Na2O 約1%
K2O 約1%
水分:約12%未満
比重:約2.6
粒径:200メッシュ通過最小約70%
固形分5%でのpH 約8から約11
変形ベントナイト組成物 2
成分 重量%
SiO2 約63%
Al2O3 約21%
Fe2O3 約3%
FeO 約0.4%
MgO 約3%
CaO 約1%
Na2O 約3%
LOI:約5
水分:約12%未満
比重:約2.6
かさ密度:58〜65lbs/cu.ft.
粒径:40メッシュ上に最大約20%残留、200メッシュ通過最大約12%
固形分5%でのpH 約8から約11
交換性金属塩基:
ナトリウム:好適には約60から約65mEq/l00g
カルシウム:好適には約10から約30mEq/l00g
マグネシウム:好適には約5から約20mEq/l00g
カリウム:好適には約1から約5mEq/l00g
変形ベントナイト組成物 3
成分 重量%
SiO2 約58から約64wt%
Al2O3 約18から約21wt%
Fe2O3 約2.5から約2.8wt%
MgO 約2.5から約3.2wt%
CaO 約0.1から約1.0wt%
Na2O 約1.5から約2.7wt%
K2O 約0.2から約0.4wt%
FeO 約0.2から約0.4wt%
TiO2 約0.1から約0.2wt%
微量成分 約0.5から約0.8%
化学的保持水 約5.64%
機械的保持水 約0.00%
粒径(水中分散):
約96から97%<44ミクロン
約93から94%<5ミクロン
約87から89%<0.5ミクロン
約60から65%<0.1ミクロン
比重:約2.7
水懸濁液pH:約8から約10
交換性金属塩基:
ナトリウム:約60から約65mEq/l00g
カルシウム:約15から約20mEq/l00g
マグネシウム:約5から約10mEq/l00g
カリウム:約1から約5mEq/l00g
サルフェート(非交換性イオン)補正後の総量 約85から約90mEq/l00g
変形ベントナイト組成物 4
成分 重量%
SiO2 約66%
Al2O3 約18%
Fe2O3 約4%
MgO 約2%
CaO 約1%
Na2O 約2%
K2O 約0.3%
FeO 約0.2%
TiO2 約0.2%
強熱減量(LOI):約5%
水分:約7から9%
粒径:200メッシュ通過約80から90%
膨潤:2.5g/100mlから100gで計算された単位で約650から約850
陽イオン交換容量:メチレンブルー滴定に基づいて約80から約90meq/100g
比重:約2.5
かさ密度:約800kg/m3
変形ベントナイト組成物 5および6
試験 規格
水分 最大約12%
粘度 約180bbl.未処理
篩 30メッシュ上に最大約1%
篩 40メッシュ上に約10から約20%
篩 200メッシュ通過最大約12%
自由膨潤 最小約27ml
明度 約55から約65GEユニット
水プレート 約500から約800
変形ベントナイト組成物 7
試験 規格
水分 約8.3
粘度 約10.5
篩 30メッシュ上に最大約0.9
篩 40メッシュ上に約10.2
篩 200メッシュ通過最大約5.6
自由膨潤 約27
明度 約63GEユニット
水プレート 約620
変形ベントナイト組成物 8
試験 規格
水分 最大約12%
粘度 約180bbl.未処理
篩 8メッシュ上に最大約20%
篩 20メッシュ通過最大約20
自由膨潤 最小約27ml
明度 約55から約65GEユニット
水プレート 約500から約800
変形ベントナイト組成物 9
試験 規格
水分 約7.6%
粘度 約10.5
篩 8メッシュ通過最大約0.9
篩 20メッシュ通過最大約4.0
自由膨潤 約32ml
明度 約61GEユニット
水プレート 約766
変形ベントナイト組成物 10
SiO2 約60から約65%
Al2O3 約18から約25%
Fe2O3 約3から3.5%
FeO 約0.3から0.4%
MgO 約2.5から2.8%
Na2O 約2から約3%
CaO 約0.5から0.75%
微量成分 約0.6%から0.8%
LOI 約5%から6%
水分:約12%未満
乾燥粒径:30メッシュ上に約0.5%から2%残留、40メッシュ上に約3%
から30%残留、200メッシュ通過最大約12%
固形分5%でのpH 約8から約11
固形分6.25%での粘度 約6から35cps
Claims (17)
- ケイ酸アルミニウムを含む組成物を、バーナー領域燃焼帯より下流で、燃焼室、燃焼ボイラーもしくは燃焼窯(kiln)に添加することを特徴とする、燃焼プロセスにおける重金属の排出低減方法。
- 前記ケイ酸アルミニウムが、スメクタイト粘土、ベントナイト、モンモリロナイト、バーミキュライトもしくはそれらの組み合わせを含むことを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 前記ケイ酸アルミニウムがナトリウムベントナイトを含むことを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 前記ナトリウムベントナイトが、高膨潤性で高いコロイド性を示す結晶構造の淡色粒状物質であることを特徴とする、請求項3記載の方法。
- 前記ベントナイトが、下記の追加的特徴の1種以上を含むことを特徴とする、請求項記載4の方法。
SiO2 約51から約78wt%
Al2O3 約13から約23wt%
Fe2O3 約1から約5wt%
MgO 約2から約3wt%
CaO 約0.1から3.0wt%
Na2O 約1から約3wt%
K2O 約0から約2wt%
TiO 約0から約0.5wt%
FeO 約0から0.5wt%
水分:約12%未満
固形分5%でのpH 約8から約11
比重:約2から3
交換性金属塩基:
ナトリウム:約60から約65mEq/l00g
カルシウム:約10から約30mEq/l00g
マグネシウム:約5から20mEq/l00g
カリウム:約1から約5mEq/l00g - 前記ベントナイトがさらに下記特徴の1種以上を含むことを特徴とする、請求項5記載の方法。
粘度 約180bbl. 未処理
篩 8メッシュ上に最大約20%
篩 20メッシュ通過最大約20%
自由膨潤 最小約27ml
明度 約55から65GEユニット
水プレート(Waterplate) 約500から約800 - 前記燃焼プロセスが、油、石炭、固形廃棄物、生物医学的廃棄物、ワックス、リグノセルロース物質、木材、黒液、レッドリカーもしくはそれらの組み合わせからなる群より選択される1種以上の燃料を含むことを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 燃焼プロセスに用いられる燃料が石炭であることを特徴とする、請求項7記載の方法。
- 前記バーナー領域燃焼帯より下流が、アフターバーナー、サイクロン、フィルター、熱交換機、繊維フィルター(バグハウス)、電気集塵装置、湿式スクラバ、排気筒、もしくはそれらの組み合わせの1種以上であることを特徴とする、請求項1記載の方法。
- バーナー領域燃焼帯より下流が、1種以上の湿式スクラバであることを特徴とする、請求項9記載の方法。
- 前記ケイ酸アルミニウムを含む組成物が、約500℃から約1300℃の間の温度を示すボイラー領域で燃焼プロセスに添加されることを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 前記ケイ酸アルミニウムを含む組成物が、ベントナイト:燃料灰分として約0.00001:1(w/w)から約1:1(w/w)の比率で添加されることを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 前記ケイ酸アルミニウムを含む組成物が、約100メッシュから約400メッシュの範囲の粒径を含むことを特徴とする、請求項1記載の方法。
- ケイ酸アルミニウムを含む組成物を、バーナー領域燃焼帯より下流で燃焼室、燃焼ボイラーもしくは燃焼窯に添加することを特徴とする、燃焼プロセスにおける元素状水銀の酸化方法。
- ケイ酸アルミニウムとハロゲン含有化合物とを含むことを特徴とする組成物。
- 前記組成物が約500ppmから約20000ppmの塩素を含むことを特徴とする、請求項15記載の組成物。
- 前記ハロゲン含有化合物が塩であることを特徴とする、請求項15記載の組成物。
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