JP2001026420A - 石膏の製造方法 - Google Patents
石膏の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水酸化カルシウム、炭酸カルシウムあるいは
酸化カルシウムなどのカルシウム塩と硫酸を中和し石膏
を製造する方法において、粒子が肉厚で球状に近い石膏
を製造する方法を提供する。 【解決手段】 水酸化カルシウム、炭酸カルシウムある
いは酸化カルシウムと硫酸を中和するに際し、ナトリウ
ムイオンを共存させることによって、粒子のアスペクト
比が３以下であり、かつ、石膏粒子の厚さが２０μｍ以
上である球形に近い粒子形状を有する石膏が得られる。
また、本発明に用いるナトリウムイオン源としては、硫
酸ナトリウムを使用することが好ましい。
酸化カルシウムなどのカルシウム塩と硫酸を中和し石膏
を製造する方法において、粒子が肉厚で球状に近い石膏
を製造する方法を提供する。 【解決手段】 水酸化カルシウム、炭酸カルシウムある
いは酸化カルシウムと硫酸を中和するに際し、ナトリウ
ムイオンを共存させることによって、粒子のアスペクト
比が３以下であり、かつ、石膏粒子の厚さが２０μｍ以
上である球形に近い粒子形状を有する石膏が得られる。
また、本発明に用いるナトリウムイオン源としては、硫
酸ナトリウムを使用することが好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種の化学工業、
製錬工程から産出される硫酸あるいは硫酸を含む溶液を
中和し石膏を製造するにあたり、粒子が肉厚かつ球形に
近い石膏を製造する方法に関する。
製錬工程から産出される硫酸あるいは硫酸を含む溶液を
中和し石膏を製造するにあたり、粒子が肉厚かつ球形に
近い石膏を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、石膏は、石膏ボード、石膏プ
ラスターなどの耐燃性建材の原料として、またセメント
の凝結遅緩剤として使用されているが、石膏製品の需要
は今後とも石膏ボードなど建材用途を中心に需要が高ま
って行くものと考えられる。
ラスターなどの耐燃性建材の原料として、またセメント
の凝結遅緩剤として使用されているが、石膏製品の需要
は今後とも石膏ボードなど建材用途を中心に需要が高ま
って行くものと考えられる。
【０００３】このような石膏は、化学工業の副産物とし
て製造されることが多い。たとえば、リン鉱石を硫酸で
分解しリン酸を得るときに石膏が生成するし、発電所な
どから発生するガスに含まれる亜硫酸を石灰などで中和
して亜硫酸カルシウムとし、さらに酸化することで石膏
を得ることができる。また、銅などの金属製錬で生成す
る排ガス中に含まれる硫黄分は、硫酸として固定するこ
とが多いが、この得られた硫酸をカルシウム塩で中和す
ることにより石膏を製造することも広く行われている。
て製造されることが多い。たとえば、リン鉱石を硫酸で
分解しリン酸を得るときに石膏が生成するし、発電所な
どから発生するガスに含まれる亜硫酸を石灰などで中和
して亜硫酸カルシウムとし、さらに酸化することで石膏
を得ることができる。また、銅などの金属製錬で生成す
る排ガス中に含まれる硫黄分は、硫酸として固定するこ
とが多いが、この得られた硫酸をカルシウム塩で中和す
ることにより石膏を製造することも広く行われている。
【０００４】このように、石膏は、一般に硫酸を含む溶
液を水酸化カルシウム、酸化カルシウムあるいは炭酸カ
ルシウムなどのカルシウム塩により中和して製造され
る。あるいは、亜硫酸ガスを吸収させた溶液をこれらカ
ルシウム塩で中和し、その後酸化することでも製造され
ている。
液を水酸化カルシウム、酸化カルシウムあるいは炭酸カ
ルシウムなどのカルシウム塩により中和して製造され
る。あるいは、亜硫酸ガスを吸収させた溶液をこれらカ
ルシウム塩で中和し、その後酸化することでも製造され
ている。
【０００５】しかしながら、このようにして製造される
副生石膏は、針状で厚みの薄い微小結晶であることが多
く、利用価値に乏しく、たとえばボード用石膏のように
肉厚で球形に近い粒子形状であることが要求される用途
には適さず、通常、石膏粒子の長軸と短軸の比で定義さ
れるアスペクト比が３から５のような長手で厚みのな
い、針状結晶になりやすい。
副生石膏は、針状で厚みの薄い微小結晶であることが多
く、利用価値に乏しく、たとえばボード用石膏のように
肉厚で球形に近い粒子形状であることが要求される用途
には適さず、通常、石膏粒子の長軸と短軸の比で定義さ
れるアスペクト比が３から５のような長手で厚みのな
い、針状結晶になりやすい。
【０００６】つまり、硫酸を含む溶液をそのまま中和す
るだけでは、得られる石膏を大きく成長させることは難
しく、また石膏が本来針状に成長しやすいことから、厚
みのある石膏とすることは困難であった。
るだけでは、得られる石膏を大きく成長させることは難
しく、また石膏が本来針状に成長しやすいことから、厚
みのある石膏とすることは困難であった。
【０００７】そこで、これまでにはいくつかの方法によ
り石膏粒子の形状を制御することが試みられている。ひ
とつは、媒晶剤と呼ばれる試薬を加え、結晶の形を変え
る方法である。一般には、媒晶剤として酢酸、グルタミ
ン酸、クエン酸、コハク酸やマレイン酸などの有機酸の
アルカリ塩を使用する。これら薬品を中和すべき溶液に
予め添加し、前述したカルシウム塩で中和する。
り石膏粒子の形状を制御することが試みられている。ひ
とつは、媒晶剤と呼ばれる試薬を加え、結晶の形を変え
る方法である。一般には、媒晶剤として酢酸、グルタミ
ン酸、クエン酸、コハク酸やマレイン酸などの有機酸の
アルカリ塩を使用する。これら薬品を中和すべき溶液に
予め添加し、前述したカルシウム塩で中和する。
【０００８】また、ボード用石膏は半水石膏であること
が必要であるが、通常の中和反応で得られた２水石膏
を、加圧釜中で処理し半水石膏に変換させる際、媒晶剤
を存在させることで石膏の粒形を制御する方法も行われ
ている。この場合、上述の有機酸塩類に加えて、ドデシ
ルベンゼンスルフォン酸ナトリウムなどの陰イオン界面
活性剤を添加することも有効とされている。
が必要であるが、通常の中和反応で得られた２水石膏
を、加圧釜中で処理し半水石膏に変換させる際、媒晶剤
を存在させることで石膏の粒形を制御する方法も行われ
ている。この場合、上述の有機酸塩類に加えて、ドデシ
ルベンゼンスルフォン酸ナトリウムなどの陰イオン界面
活性剤を添加することも有効とされている。
【０００９】しかしながら、媒晶剤は高価であるうえ
に、溶液に添加した媒晶剤の一部は、生成する石膏の結
晶中に取り込まれ、結果として多くの媒晶剤を消費する
ことになる。よって、硫酸を少量中和処理し石膏を製造
する場合には適用可能であるが、多量の硫酸溶液から石
膏を製造するには不向きである。
に、溶液に添加した媒晶剤の一部は、生成する石膏の結
晶中に取り込まれ、結果として多くの媒晶剤を消費する
ことになる。よって、硫酸を少量中和処理し石膏を製造
する場合には適用可能であるが、多量の硫酸溶液から石
膏を製造するには不向きである。
【００１０】また、反応槽内で生成した石膏の結晶の一
部を種晶として再び反応槽に繰り返し、結晶の成長をコ
ントロールすることも行われている。しかしながら、石
膏粒子は種晶を母体に成長するので、種晶としての石膏
の形状が所望のものでなければ効果なく、本方法のみで
は肉厚でかつ球状に近い石膏粒子は生成しない。
部を種晶として再び反応槽に繰り返し、結晶の成長をコ
ントロールすることも行われている。しかしながら、石
膏粒子は種晶を母体に成長するので、種晶としての石膏
の形状が所望のものでなければ効果なく、本方法のみで
は肉厚でかつ球状に近い石膏粒子は生成しない。
【００１１】このようにこれまでの方法では、安定的に
肉厚で球形の石膏粒子を有する石膏を、容易かつ経済的
に製造することは困難であった。
肉厚で球形の石膏粒子を有する石膏を、容易かつ経済的
に製造することは困難であった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記問
題点を解決し、水酸化カルシウム、炭酸カルシウムある
いは酸化カルシウムなどのカルシウム塩と硫酸を中和し
石膏を製造する方法において、粒子が肉厚で球状に近い
石膏を製造する方法を提供するものである。
題点を解決し、水酸化カルシウム、炭酸カルシウムある
いは酸化カルシウムなどのカルシウム塩と硫酸を中和し
石膏を製造する方法において、粒子が肉厚で球状に近い
石膏を製造する方法を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
種々検討した結果、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム
あるいは酸化カルシウムと硫酸を中和するに際し、ナト
リウムイオンを共存させることが有効であることがわか
った。前記方法を用いることによって、粒子のアスペク
ト比が３以下であり、かつ、石膏粒子の厚さが２０μｍ
以上である球形に近い粒子形状を有する石膏が得られ
る。また、本発明に用いるナトリウムイオン源として
は、硫酸ナトリウムを使用することが好ましい。
種々検討した結果、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム
あるいは酸化カルシウムと硫酸を中和するに際し、ナト
リウムイオンを共存させることが有効であることがわか
った。前記方法を用いることによって、粒子のアスペク
ト比が３以下であり、かつ、石膏粒子の厚さが２０μｍ
以上である球形に近い粒子形状を有する石膏が得られ
る。また、本発明に用いるナトリウムイオン源として
は、硫酸ナトリウムを使用することが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明は、ナトリウムイオンが、
板状あるいは針状の結晶の生成を抑える現象を利用する
ことによる。水溶液に添加したナトリウムイオンは、石
膏粒子表面の特定面に吸着される。よって、ナトリウム
が吸着された面の成長は抑制されるが、ナトリウムの吸
着されない面の成長は抑制されない。その結果としてこ
れまで成長の乏しかった石膏粒子の厚み方向に成長が促
進されるものと考えられる。
板状あるいは針状の結晶の生成を抑える現象を利用する
ことによる。水溶液に添加したナトリウムイオンは、石
膏粒子表面の特定面に吸着される。よって、ナトリウム
が吸着された面の成長は抑制されるが、ナトリウムの吸
着されない面の成長は抑制されない。その結果としてこ
れまで成長の乏しかった石膏粒子の厚み方向に成長が促
進されるものと考えられる。
【００１５】水酸化カルシウム、酸化カルシウムあるい
は炭酸カルシウムによる硫酸の中和時に加えるナトリウ
ム源の種類は特に限定されず、一般的には、塩化ナトリ
ウム、硫酸ナトリウムあるいは硝酸ナトリウムなどが使
用できる。しかし、不純物の混入する恐れを気にせず使
用できることから、硫酸ナトリウムがもっとも適してい
る。
は炭酸カルシウムによる硫酸の中和時に加えるナトリウ
ム源の種類は特に限定されず、一般的には、塩化ナトリ
ウム、硫酸ナトリウムあるいは硝酸ナトリウムなどが使
用できる。しかし、不純物の混入する恐れを気にせず使
用できることから、硫酸ナトリウムがもっとも適してい
る。
【００１６】添加する硫酸ナトリウムの濃度は、ナトリ
ウムイオンとして１ｇ／ｌ以上が望ましい。これ以下の
濃度では、ナトリウムイオンによる結晶形状の制御作用
が弱く、厚みがあり球状粒子の石膏を製造することはで
きない。
ウムイオンとして１ｇ／ｌ以上が望ましい。これ以下の
濃度では、ナトリウムイオンによる結晶形状の制御作用
が弱く、厚みがあり球状粒子の石膏を製造することはで
きない。
【００１７】また、中和時の条件は一般的でよく、温度
や中和されるべき硫酸の濃度、カルシウム塩の添加速度
など特に限定されるものではない。さらに、中和のｐＨ
も特に限定されるものではないが、低ｐＨ領域では粒子
の成長が遅く、ｐＨの上昇とともに結晶の成長が促進さ
れる傾向にあることから、ｐＨは２以上、好ましくは
２．５以上で中和を行うと良好な粒子形状を有する石膏
となる。また、高ｐＨでは、生成した石膏粒子に鉄など
の不純物が混入されやすくなるので、５．０以下好まし
くは、４．０以下にコントロールすることが望ましい。
や中和されるべき硫酸の濃度、カルシウム塩の添加速度
など特に限定されるものではない。さらに、中和のｐＨ
も特に限定されるものではないが、低ｐＨ領域では粒子
の成長が遅く、ｐＨの上昇とともに結晶の成長が促進さ
れる傾向にあることから、ｐＨは２以上、好ましくは
２．５以上で中和を行うと良好な粒子形状を有する石膏
となる。また、高ｐＨでは、生成した石膏粒子に鉄など
の不純物が混入されやすくなるので、５．０以下好まし
くは、４．０以下にコントロールすることが望ましい。
【００１８】
【実施例】（従来例）炭酸カルシウムを水で懸濁させた
スラリー（炭酸カルシウム濃度１４６ｇ／ｌ）を１．２
ｍｌ／ｍｉｎの速度で反応容器内に給液し、同時に反応
槽内のｐＨが３．０となるようコントロールしながら、
７０ｗｔ％の硫酸を送液した。反応容器内での水溶液の
滞留時間は１０時間とした。反応容器内の温度は６０℃
とし、生成した石膏の３０％を種晶として再び反応槽に
繰り返した。
スラリー（炭酸カルシウム濃度１４６ｇ／ｌ）を１．２
ｍｌ／ｍｉｎの速度で反応容器内に給液し、同時に反応
槽内のｐＨが３．０となるようコントロールしながら、
７０ｗｔ％の硫酸を送液した。反応容器内での水溶液の
滞留時間は１０時間とした。反応容器内の温度は６０℃
とし、生成した石膏の３０％を種晶として再び反応槽に
繰り返した。
【００１９】７２時間後、得られた反応生成物である石
膏粒子の長軸径は９０μｍであり、粒子の厚さも７．９
μｍと薄い板状結晶であった。また、石膏粒子のアスペ
クト比は、３．２８であった。これら結晶粒子の測定
は、ＳＥＭ観察により行った。 （実施例１）炭酸カルシウムスラリーに硫酸ナトリウム
を５ｇ／ｌ（ナトリウム濃度１．６ｇ／ｌ）から１５ｇ
／ｌ（同４．９ｇ／ｌ）となるように加えた状態で反応
容器内に送液した以外は、従来例と同様に石膏を製造し
た。その結果、粒子の厚さは２９ないし３９μｍに増加
するとともに、粒子のアスペクト比も、１．９３、１．
７３、１．７０と硫酸ナトリウム濃度に応じて比が小さ
くなり粒子は球形に近くなった。生成した石膏のナトリ
ウム濃度は、いずれも５０ｐｐｍ以下であった。従来
例、実施例１で得られた石膏粒子の測定結果を表１に示
す。 （実施例２）炭酸カルシウムを水で懸濁させたスラリー
（炭酸カルシウム濃度１４６ｇ／ｌ）に硫酸ナトリウム
を１５ｇ／ｌ（ナトリウム濃度４．９ｇ／ｌ）となるよ
う加えた状態で１．２ｍｌ／ｍｉｎの速度で反応容器内
に給液し、同時に反応槽内のｐＨを所定の値になるよう
コントロールしながら、７０ｗｔ％の硫酸を送液した。
ｐＨは２．０から６．８でコントロールした。反応容器
内での水溶液の滞留時間は１０時間とした。反応容器内
の温度は６０℃とし、生成した石膏の３０％を種晶とし
て再び反応槽に繰り返した。
膏粒子の長軸径は９０μｍであり、粒子の厚さも７．９
μｍと薄い板状結晶であった。また、石膏粒子のアスペ
クト比は、３．２８であった。これら結晶粒子の測定
は、ＳＥＭ観察により行った。 （実施例１）炭酸カルシウムスラリーに硫酸ナトリウム
を５ｇ／ｌ（ナトリウム濃度１．６ｇ／ｌ）から１５ｇ
／ｌ（同４．９ｇ／ｌ）となるように加えた状態で反応
容器内に送液した以外は、従来例と同様に石膏を製造し
た。その結果、粒子の厚さは２９ないし３９μｍに増加
するとともに、粒子のアスペクト比も、１．９３、１．
７３、１．７０と硫酸ナトリウム濃度に応じて比が小さ
くなり粒子は球形に近くなった。生成した石膏のナトリ
ウム濃度は、いずれも５０ｐｐｍ以下であった。従来
例、実施例１で得られた石膏粒子の測定結果を表１に示
す。 （実施例２）炭酸カルシウムを水で懸濁させたスラリー
（炭酸カルシウム濃度１４６ｇ／ｌ）に硫酸ナトリウム
を１５ｇ／ｌ（ナトリウム濃度４．９ｇ／ｌ）となるよ
う加えた状態で１．２ｍｌ／ｍｉｎの速度で反応容器内
に給液し、同時に反応槽内のｐＨを所定の値になるよう
コントロールしながら、７０ｗｔ％の硫酸を送液した。
ｐＨは２．０から６．８でコントロールした。反応容器
内での水溶液の滞留時間は１０時間とした。反応容器内
の温度は６０℃とし、生成した石膏の３０％を種晶とし
て再び反応槽に繰り返した。
【００２０】７２時間後、得られた反応生成物である石
膏粒子のアスペクト比はいずれも３．０以下となり、厚
みも３３μｍから５６μｍと肉厚になった。また、石膏
粒子のアスペクト比も３．０以下であり球形に近い粒子
となるが、低ｐＨおよび高ｐＨ領域ではやや大きくなる
傾向にあった。ｐＨ２．５以上３．５の範囲では、アス
ペクト比が低く安定し、もっとも本発明の実施に好適で
あった。これらの結果を表２に示す。
膏粒子のアスペクト比はいずれも３．０以下となり、厚
みも３３μｍから５６μｍと肉厚になった。また、石膏
粒子のアスペクト比も３．０以下であり球形に近い粒子
となるが、低ｐＨおよび高ｐＨ領域ではやや大きくなる
傾向にあった。ｐＨ２．５以上３．５の範囲では、アス
ペクト比が低く安定し、もっとも本発明の実施に好適で
あった。これらの結果を表２に示す。
【００２１】なお、生成した石膏のナトリウム濃度は、
いずれも５０ｐｐｍ以下であった。
いずれも５０ｐｐｍ以下であった。
【００２２】
【発明の効果】以上、説明したように本発明では、水酸
化カルシウム、炭酸カルシウムあるいは酸化カルシウム
を加えて硫酸を中和するに際し、ナトリウムイオンを共
存させることにより肉厚かつ球形粒子の石膏を製造する
ことができる。
化カルシウム、炭酸カルシウムあるいは酸化カルシウム
を加えて硫酸を中和するに際し、ナトリウムイオンを共
存させることにより肉厚かつ球形粒子の石膏を製造する
ことができる。
Claims (3)
- 【請求項１】 カルシウム塩と硫酸を中和する石膏の製
造方法において、中和時にナトリウムイオンを共存させ
ることを特徴とする、石膏粒子のアスペクト比が３以下
である石膏の製造方法。 - 【請求項２】 ナトリウムイオン源として、硫酸ナトリ
ウムを使用することを特徴とする請求項１記載の石膏の
製造方法。 - 【請求項３】 石膏粒子の厚さが２０μｍ以上であるこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の石膏の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19900099A JP2001026420A (ja) | 1999-07-13 | 1999-07-13 | 石膏の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19900099A JP2001026420A (ja) | 1999-07-13 | 1999-07-13 | 石膏の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001026420A true JP2001026420A (ja) | 2001-01-30 |
Family
ID=16400442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19900099A Pending JP2001026420A (ja) | 1999-07-13 | 1999-07-13 | 石膏の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001026420A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002362922A (ja) * | 2001-06-05 | 2002-12-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | フッ素分の少ない石膏の製造方法およびフッ素分の少ない石膏の製造装置 |
| KR20200057396A (ko) * | 2018-11-16 | 2020-05-26 | 주식회사 세명케미칼 | 탈황석고의 제조방법 |
| CN111362292A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-07-03 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种废硫酸生产低含水硫酸钙的连续化生产系统与方法 |
| JP2021080146A (ja) * | 2019-11-22 | 2021-05-27 | 宇部興産株式会社 | 亜硫酸カルシウム含有石膏、セメント組成物、地盤改良材及び地盤改良土 |
-
1999
- 1999-07-13 JP JP19900099A patent/JP2001026420A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002362922A (ja) * | 2001-06-05 | 2002-12-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | フッ素分の少ない石膏の製造方法およびフッ素分の少ない石膏の製造装置 |
| KR20200057396A (ko) * | 2018-11-16 | 2020-05-26 | 주식회사 세명케미칼 | 탈황석고의 제조방법 |
| KR102140871B1 (ko) * | 2018-11-16 | 2020-08-03 | 주식회사 동명케미칼 | 탈황석고의 제조방법 |
| JP2021080146A (ja) * | 2019-11-22 | 2021-05-27 | 宇部興産株式会社 | 亜硫酸カルシウム含有石膏、セメント組成物、地盤改良材及び地盤改良土 |
| CN111362292A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-07-03 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种废硫酸生产低含水硫酸钙的连续化生产系统与方法 |
| CN111362292B (zh) * | 2020-03-17 | 2021-05-07 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种废硫酸生产低含水硫酸钙的连续化生产系统与方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20051213 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20060516 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20061226 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |