JP2003020468A

JP2003020468A - 弗化系ガスの分解剤

Info

Publication number: JP2003020468A
Application number: JP2001204679A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Tezuka; 和正手塚; Hiroshi Seto; 博瀬戸
Original assignee: Dowa Iron Powder Co Ltd; Dowa Mining Co Ltd
Current assignee: Dowa Iron Powder Co Ltd; Dowa Holdings Co Ltd
Priority date: 2001-07-05
Filing date: 2001-07-05
Publication date: 2003-01-24

Abstract

(57)【要約】【課題】炭素質固体材料とアルカリ金属化合物からな
る分解剤を用いて弗化系ガスを分解するさいに，一層効
率良く弗化ガスを分解できる分解剤を得る。【解決手段】炭素質粉体と消石灰の混練物を，炭素が
残存しながら消石灰の逆消化反応が進行するに十分な条
件で焼成してなる，炭素と酸化カルシウムの合計量が９
０重量％以上の弗化系ガスの分解剤である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は弗化系ガスの分解剤
に関する。本明細書において「弗化系ガス」とは通称フ
ロンガスと呼ばれるものを総称し，一般には炭素原子数
が１〜５程度のフルオロクロロカーボン系の弗化塩化炭
素類またはフルオロカーボン系の弗化炭素類のガス状の
ものを意味する。そのさい，弗素または塩素の一部が水
素で置換されているものも含む。

【０００２】

【従来の技術】前記のような弗化系ガスは大気に放出さ
れると地球環境を損ねるので，無害物質に分解する技術
開発が進められているが，同一出願人らに係る例えば特
開平７−２４２５５号公報や特開平８−１８７３０２号
公報に提案したように，このような弗化系ガスを，炭素
質固体材料とアルカリ金属化合物からなる分解剤と３０
０℃以上の温度で接触させるとほぼ完全に分解して無害
化することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記公報に記載の発明
は弗化系ガスの分解法に重点が置かれていたので，分解
に供する反応剤に要求される特性や，それを満たす製造
法等については必ずしも確立していなかった。このた
め，分解処理を安定して行うには問題があった。例え
ば，分解に供する前に分解剤が吸湿する，使用前または
途中で分解剤が粉化または固化する，分解速度が低下す
る，反応始期と終期では分解効率が変化する，分解剤を
完全に使い切る前に分解剤の性能が落ちてしまう，処理
ガスの圧損が発生する，回収された反応剤の２次処理に
特別の配慮を必要とする，連続処理がし難い，などの実
操業上の種々の問題があった。

【０００４】したがって本発明は，炭素質固体材料とア
ルカリ金属化合物からなる分解剤を用いて弗化系ガスを
分解する方法における前記のような問題を解決すること
を課題としたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば，炭素質
粉体と消石灰の混練物を，炭素が残存しながら消石灰の
逆消化反応が進行するに十分な条件で焼成してなる，炭
素と酸化カルシウムの合計量が９０重量％以上の弗化系
ガスの分解剤を提供する。

【０００６】さらに本発明によれば，炭素質粉体と炭酸
カルシウム粉体の混練物を，炭素が残存しながら炭酸カ
ルシウムの分解反応が進行するに十分な条件で焼成して
なる，炭素と酸化カルシウムの合計量が８０重量％以上
の弗化系ガスの分解剤を提供する。

【０００７】本発明に従う弗化系ガスの分解剤は，５〜
８５重量％の炭素と１０〜９５重量％の酸化カルシウム
を含み，比表面積が１０ｍ²／ｇ以上，嵩比重が０.３〜
１.５g/cm³の粒状物である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明者らは，前記の課題を解決
すべく，炭素質固体材料とアルカリ金属化合物とからな
る弗化系ガスの分解剤について，その製造原料や製造条
件を変えながら，得られた分解剤の物性や化学的性質，
弗化系ガスの分解挙動等に及ぼす関係を知るべく広汎な
試験研究を重ねてきたが，弗化系ガスの種類を問わず高
い分解効率を示すと同時にその分解操作を安定して行な
える分解剤として，請求項に記載した分解剤を見いだす
ことができた。

【０００９】本発明の分解剤は，炭素と酸化カルシウム
が緊密に混ざり合った焼成品からなるが酸化カルシウ
ムを多く含有しているにも係わらず吸湿性が低いという
特異な性質を有する。本来，酸化カルシウム（生石灰：
ＣａＯ）は消化反応により水と激しく反応して水酸化カ
ルシウム（消石灰：Ｃａ（ＯＨ)₂）になりやすい性質が
あり，このため消防法でも危険物に定められているほど
である。したがって，酸化カルシウムと炭素を粉末状で
単に混合したものでは，大気中に放置するだけで湿分と
酸化カルシウムが消化反応を起こし，吸湿も激しく起き
る。このため，弗化系ガスの分解剤に適用する前に変質
し，また弗化系ガスの分解反応に供したときに水が発生
し，この発生した水分が分解装置の性能に悪影響を与え
る。

【００１０】ところが，炭素質粉体と消石灰の混練物
を，炭素が残存しながら消石灰の逆消化反応が進行する
に十分な条件で焼成したものは，実質的に炭素と酸化カ
ルシウムが混ざり合ったものであるにも係わらず，大気
中に放置しても前記のような消化反応や吸湿が殆んど進
行しないことがわかった。同様に，炭素質粉体と炭酸カ
ルシウム粉体の混練物を，炭素が残存しながら炭酸カル
シウムの分解反応が進行するに十分な条件で焼成したも
のも，実質的に炭素と酸化カルシウムが混ざり合ったも
のであるにも係わらず，大気中に放置しても消化反応や
吸湿が殆んど進行しない。その理由は必ずしも明確では
ないが，逆消化反応または分解反応で生成した酸化カル
シウムの表面がほぼ完全に緻密な炭素で覆われているか
らであろうと推察される。

【００１１】なお，本明細書において，消石灰の逆消化
反応とはＣａ（ＯＨ)₂→ＣａＯ＋Ｈ₂Ｏ・・(1) の反応を意味し，炭酸カルシウムの分解反応とはＣａＣＯ₃ →ＣａＯ＋ＣＯ₂ ・・(2) を意味する。

【００１２】(1) 式の反応は一般に消石灰を非酸化性雰
囲気下で６００℃以上に加熱することにより進行する
が，この(1) 式の反応を炭素質粉体を混ぜた状態の消石
灰について行わせる点に本発明の一つの特徴があり，実
際には，炭素質粉体と消石灰の混練物を作り，この混練
物を非酸化性雰囲気下例えば窒素ガス雰囲気下で５５０
〜１０００℃の温度で加熱焼成する。これによって，混
練物中の炭素が残存したまま酸化カルシウム（生石灰）
に変化した本発明の分解剤が得られる。

【００１３】該混練物はいずれも粒径が１００μｍ以下
の炭素質原料と消石灰原料が均一に混ざり合った造粒物
であるのがよく，この造粒物の作製にあたっては，炭素
質原料と消石灰原料を目標組成に秤量し，混練にあたっ
ては適量の水を添加する。混練機としては，混合・造粒
が同時に行えるものが便宜であるが，混合と造粒を分け
て行うものであってもよい。例えば，ヘンシェルミキサ
ーや縦型ミキサーを用いると混合と造粒を同時に行うこ
とができるが，原料の混合をヘンシェルミキサーやＶ型
混合機で行い，次いで造粒を皿型造粒機やドラムペレタ
イザーで行ってもよい。

【００１４】混練・造粒にさいしては水の他に適量のバ
インダーを配合することもできる。バインダーとしては
ポリビニールアルコール（ＰＶＡ）のような有機バイン
ダーが好ましい。しかし，かような有機バインダーを５
重量％より多く配合すると，得られる分解剤の性能が落
ちるので，有機バインダーは５重量％以下とするのがよ
い。アルミ酸化物系や珪素酸化物系の無機バインダーも
使用できるが，得られる弗化系ガスの分解剤の純度に影
響を与えないような少量とする必要がある。

【００１５】炭素質原料としては，チャー炭，コークス
粉，カーボンブラック，活性炭などが使用できるが，不
純物が少なく安価であり且つ比表面積が大きいことを考
慮とするとチャー炭や活性炭が好ましい。消石灰原料も
不純物の少ない規格品を使用するのが望ましい。

【００１６】当該混練造粒品を，好ましくは乾燥処理を
施してから，非酸化性雰囲気下で前記温度範囲で加熱す
ると，(1) 式の逆消化反応によって酸化カルシウムが生
成すると同時に，この反応で生成した水や配合水が抜け
ると共に原料中の揮発分も蒸発して，炭素と酸化カルシ
ウムが緊密に接合した強度をもつ焼成品となる。この焼
成品は，前述のように生石灰を含むにも係わらず吸湿性
は抑制され，大気中で扱っても水分の吸着は少ないとい
う性質を一様に有するが，焼成品の強度，比表面積，嵩
比重などの特性については，原料の配合割合，バインダ
ーの有無，焼成条件などの影響を受ける。そして，これ
らの焼成品の特性は，これを弗化系ガスの分解剤とする
場合の機能に影響を与える。

【００１７】本発明によれば，原料の配合割合，造粒条
件および焼成条件を次の範囲で適切に調整することによ
って，炭素と酸化カルシウムの合計量が９０重量％以上
であって，５〜８５重量％の炭素と１０〜９５重量％の
酸化カルシウムを含み，比表面積が１０ｍ²／ｇ以上，
嵩比重が０.３〜１.５g/cm³の粒状物からなる弗化系ガ
スの分解剤が得られる。

【００１８】(1) 式の反応で分解剤を作製する場合造粒時の配合割合炭素質原料（１００μｍ以下の粉体）：４〜８５重量％消石灰原料（１００μｍ以下の粉体）：１５〜９６重量
％水：２０重量％以下有機バインダー：５重量％以下造粒品の粒径：１〜２０ｍｍ造粒品の乾燥条件：大気雰囲気下で１００〜１５０℃で
加熱保持焼成条件：非酸化性雰囲気下で５５０〜１０００℃に２
〜５時間加熱

【００１９】同様の焼成品は，前記の消石灰原料に代え
て炭酸カルシウム原料を使用し，前記(2) 式の炭酸カル
シウムの分解反応を行わせることによっても得ることが
できる。この場合の原料の配合割合，造粒条件および焼
成条件を挙げると次のとおりである。

【００２０】(2) 式の反応で分解剤を作製する場合造粒時の配合割合炭素質原料（１００μｍ以下の粉体）２〜９８重量％炭カル原料（１００μｍ以下の粉体）：９〜７７重量％水：２０重量％以下有機バインダー：５重量％以下造粒品の粒径：１〜２０ｍｍ造粒品の乾燥条件：大気雰囲気下で１００〜１５０℃で
加熱保持焼成条件：非酸化性雰囲気下で９００〜１１００℃に２
〜５時間加熱

【００２１】前記(1) または(2) 式のいずれの反応を利
用して得た分解剤であっても，焼成の過程でガスが放出
されるので（前者では消石灰から水が，後者では炭酸カ
ルシウムからＣＯ₂がガス状で抜ける），このガス放出
経路が細孔となり，内部に細孔を有する焼成品が得られ
る。この細孔が，弗化系ガスの分解処理に供したとき
に，弗化系ガスとの接触機会を助成するものと考えられ
る。

【００２２】本発明の弗化系ガス分解剤の特徴は，弗化
系ガスと当該分解剤とを３５０〜８００℃の温度範囲
（弗化系ガスの種類によって適切な温度が異なる）にお
いて少量の酸素の存在下または非存在下で接触させる
と，弗素がＣａＦ₂として分解剤にほぼ完全に固定され
る点にあり，そのさい分解剤中の炭素はこの分解反応を
促進する作用を果たす。

【００２３】したがって，分解剤は，このような高温で
安定な形状を維持すると同時に分解反応が進行しても炭
素と酸化カルシウムに弗化系ガスが接触する機会が保証
されることが必要である。このためには，分解剤の粒
径，強度，比表面積が適切でなければならない。分解剤
の粒径が２０ｍｍを越えるものでは弗化系ガスとの接触
面積が低くなることがその原因であろうと考えられる
が，分解反応の効率が悪くなる。分解剤の強度は比表面
積や嵩比重とも関係するが，比表面積が１０ｍ²/g以
上，嵩比重０.３〜１.５g/cm³であって，圧縮強度０.５
kg/cm²以上をもつものが前記の要求を満たすことができ
る。

【００２４】また，分解剤中の酸化カルシウムの殆んど
が弗化カルシウムに変性する反応終期においても，炭素
による分解促進作用が維持していることが必要である。
このためには，分解剤中の当初の炭素と酸化カルシウム
の割合が，処理する弗化系ガスの種類に応じて適切に調
節されていることが必要である。したがって，この割合
は処理する弗化系ガスの種類や分解条件にもよるが，分
解剤中の炭素含有量は５〜８５重量％，酸化カルシウム
含有量は１０〜９５重量％の範囲であることが少なくと
も必要である。

【００２５】また，分解剤に水分が吸収されていると分
解操作に悪影響を与える。本発明の分解剤は１００℃で
加熱したときの加熱減量が５重量％以下であることが好
ましい。この加熱減量が少ないことは吸収水分が極めて
低いことを意味する。

【００２６】さらに，分解剤中のＳは弗化系ガスの分解
反応を阻害することがわかった。したがって，本発明の
分解剤はＳ含有量が５重量％以下，好ましくは１重量％
以下，さらに好ましくは０.５重量％以下であることが
望ましい。また，弗化系ガスの分解処理温度において融
体化したり気化する金属成分や化合物はできるだけ少な
い方がよい。ただし，アルカリ土類金属の酸化物や炭酸
塩はカルシウムの酸化物や炭酸塩と同様に弗化系ガスの
分解作用を示すので，本発明の分解剤中の酸化カルシウ
ムの一部がアルカリ土類金属の酸化物または炭酸塩で置
換されていてもよい。したがって，例えば前記(2) 式の
反応に供する炭酸カルシウムの原料の一部または全部と
してとしてドロマイト等を使用することもできる。

【００２７】

【実施例】粒度が２５０μｍ以下のチャー炭と粒度が２
５０μｍ以下の消石灰を重量比を変えて配合し，水を加
えながらヘンシェルミキサーで混合した後，皿型造粒機
で造粒し，得られた造粒品を１５０℃で１時間乾燥後，
窒素雰囲気中で５５０℃で２時間加熱処理して逆消化を
行わせた。得られた逆消化品の炭素量，酸化カルシウム
量，硫黄量を分析すると共に，それらの比表面積，嵩比
重，粒径，圧縮強度，加熱減量を測定し，それらの結果
を表１に示した。表１において，組成が１００％になっ
ていないのは，その他の不純物を含有することによる。

【００２８】これらの逆消化品を分解剤として，特開平
８−１８７３０２号公報の実施例に記載したのと実質的
に同様の方法で，弗化系ガスの分解に供したところ，表
１に示したように高い分解率と低い粉化率で良好に分解
できた。ただし，例１０は硫黄量が多い比較例であり，
この場合には硫黄量が多いので分解率がやや低く粉化率
が高くなった。また例１１は，例２と同じ配合品を造粒
乾燥したものを，逆消化は行わずに，そのまま弗化系ガ
スの分解に供した比較例である。逆消化を行わない例１
１では各密度が小さく圧縮強度が低い。このためか，粉
化率も高く分解率は実施例のものに比べると低い。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように，本発明によると，
分解特性に優れたた弗化系ガスの分解剤が得られ，この
分解剤は粉化し難いので，粉化によるガス通気の劣化が
起きないという効果を奏する。

フロントページの続き (72)発明者瀬戸博岡山県岡山市築港栄町７番地同和鉄粉工業株式会社内Ｆターム(参考） 4D002 AA22 BA03 CA07 DA05 DA11 DA12 DA16 DA41 GA01 GB03 GB08 GB12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素質粉体と消石灰の混練物を，炭素が
残存しながら消石灰の逆消化反応が進行するに十分な条
件で焼成してなる，炭素と酸化カルシウムの合計量が９
０重量％以上の弗化系ガスの分解剤。
【請求項２】炭素質粉体と炭酸カルシウム粉体の混練
物を，炭素が残存しながら炭酸カルシウムの分解反応が
進行するに十分な条件で焼成してなる，炭素と酸化カル
シウムの合計量が８０重量％以上の弗化系ガスの分解
剤。
【請求項３】５〜８５重量％の炭素と１０〜９５重量
％の酸化カルシウムを含み，比表面積が１０ｍ²／ｇ以
上，嵩比重が０.３〜１.５g/cm³の粒状物である弗化系
ガスの分解剤。
【請求項４】圧縮強度が０.４kg/cm²以上で粒径が０.
５〜２０ｍｍの粒体からなる請求項１，２または３に記
載の弗化系ガスの分解剤。
【請求項５】大気中で１００℃に加熱したときの加熱
減量が５重量％以下である請求項１，２または３に記載
の弗化系ガスの分解剤。
【請求項６】Ｓ含有量が５重量％以下である請求項
１，２または３に記載の弗化系ガスの分解剤。