JP2004123409A - 珪酸カルシウム水和物の製造法 - Google Patents

Abstract

【課題】使用済珪酸カルシウム系成形体廃材をゾノトライト、トバモライト等の珪酸カルシウム水和物として再生する方法の提供。
【解決手段】少なくとも一部が炭酸化された珪酸カルシウム水和物を主成分とする材料を６００〜８００℃に加熱し、次いで水熱合成処理することを特徴とする珪酸カルシウム水和物の製造法。
【選択図】　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用等により炭酸化された珪酸カルシウム水和物系材料をゾノトライト（６ＣａＯ・６ＳｉＯ_２・Ｈ_２Ｏ）、トバモライト（５ＣａＯ・６ＳｉＯ_２・５Ｈ_２Ｏ）等の珪酸カルシウム系材料として再生する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
珪酸カルシウム水和物を主成分とする成形体は珪酸カルシウム板やＡＬＣ等の建材として広く利用されており、また、保温材、断熱材等として、発電所の蒸気管周囲や排ガス管等に広く利用されている。例えばこの保温材の廃棄物は、各発電所で年間数百万トン程度産業廃棄物として発生しており、その再利用が望まれている。
【０００３】
珪酸カルシウム成形体の再利用方法としては、シリカ保温材屑単独もしくはシリカ保温材屑と補強繊維を主体とする原料を半乾式で成形する再生シリカ保温材（特許文献１参照）；１０ｍｍ未満で且つ６０メッシュ通過分が８５重量％（質量％）以上である粒径を有する珪酸カルシウム保温材の廃材粉末１０〜９５重量％（質量％）及び１０ｍｍ以上で且つ再生珪酸カルシウム保温材の厚さの８０％未満の粒径を有する珪酸カルシウム保温材の廃材塊状体５〜９０重量％（質量％）よりなる珪酸カルシウム保温材の廃材混合物１００重量部（質量部）に対し、結合剤を２〜２０重量部（質量部）及び補強繊維を０．５〜５重量部（質量部）配合してなる再生珪酸カルシウム保温材（特許文献２参照）；ロックウール保温材屑を粒径５ｍｍ以下に粉砕した粉砕物及び珪酸カルシウム保温材屑を粒径５ｍｍ以下に粉砕した粉砕物から選ばれる少なくとも一種からなる骨材２０〜８０重量％（質量％）がアルミナセメントを固結材として所要の表面状態をもつ板状体に成形された保温廃材を用いた建築物用内・外装材（特許文献３参照）；珪酸質原料とカルシウム質原料とを水熱合成して得られる、水／固体重量比（質量比）が１５以上であり、且つ、沈降体積が１５ｃｍ^３／ｇ以上である珪酸カルシウムの水スラリーと、固形珪酸カルシウム廃材とを混合し、該混合物を脱水成形後、乾燥する再生珪酸カルシウム保温材の製造方法（特許文献４参照）等が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１７１９８号公報
【特許文献２】
特開平８−１９８６８８号公報
【特許文献３】
特開平９−２０５４６号公報
【特許文献４】
特許第２９９３３５９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の珪酸カルシウム成形体、特に保温材の再利用の方法は、珪酸カルシウム保温材の廃材もしくは珪酸カルシウム保温材屑の粉砕物と補強繊維や結合剤、水熱合成した珪酸カルシウムスラリーを混合し成形体を製造するものであった。従って、珪酸カルシウム保温材をそのまま保温材として、又は充填材、骨材として再利用する方法しかなかった。
従って、本発明の目的は、珪酸カルシウム成形体、特に保温材を種々の目的に利用し得るゾノトライト、トバモライト等の珪酸カルシウム系の材料として再生する方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明者は、炭酸化された珪酸カルシウム系成形体廃材を、６００〜８００℃に加熱した後に、水熱合成処理すれば、純度が高く、保温材だけでなく種々の原材料として利用できる珪酸カルシウム水和物として再生できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、少なくとも一部が炭酸化された珪酸カルシウム水和物を主成分とする材料を６００〜８００℃に加熱し、次いで水熱合成処理することを特徴とする珪酸カルシウム水和物の製造法を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明においては、原料として少なくとも一部が炭酸化された珪酸カルシウム水和物を主成分とする材料を用いる。これらの材料としては、ゾノトライト（Ｃ_６Ｓ_６・Ｈ_２Ｏ）系珪酸カルシウム成形体廃材、トバモライト（Ｃ_５Ｓ_６・５Ｈ_２Ｏ）系珪酸カルシウム成形体廃材が挙げられ、より具体的にはゾノトライト系又はトバモライト系の珪酸カルシウム保温材や建材の廃材が挙げられる。本発明に用いる材料中のゾノトライト及びトバモライトの含有量は６０質量％以上、さらに７０質量％以上、特に９０質量％以上であることが好ましい。これらの材料は、粉砕して用いるのが好ましく、特に７５〜２５０μｍの粒子径となるように粉砕したものを用いるのが好ましい。
【０００９】
本発明に用いるこれらの材料は、使用済廃材の場合その一部が炭酸化されていることがあり、その場合はさらに炭酸化する必要はないが、これらの材料を炭酸化処理して用いるのが好ましい。
【００１０】
前記材料の炭酸化処理、すなわち二酸化炭素との反応には、炭酸ガスを用いるのが好ましい。また、当該二酸化炭素の反応は、湿潤状態で行うのが好ましく、具体的には湿潤状態の前記材料に炭酸ガスを吹き込むことにより行われる。より詳細には、粉砕した前記材料１００質量部に対し、炭酸ガスが流通できる空間を残して１００質量部以下の水を加え、これに炭酸ガスを吹き込むことにより行われる。用いる炭酸ガスの量は、過剰であるのが通常であり、前記材料１００質量部に対して１００質量部以上、特に１００〜２００質量部が好ましい。当該二酸化炭素の反応は、２０〜３０℃の条件で２４〜４８時間行うのが好ましい。
【００１１】
次いで少なくとも一部が炭酸化した前記材料を６００〜８００℃に加熱する。後段の水熱合成処理により珪酸カルシウム水和物を効率良く生成させるためには、この加熱により、前記材料のほとんどがβ−Ｃ_２Ｓ（β−２ＣａＯ・ＳｉＯ_２）になっていることが重要である。加熱温度が６００℃未満ではβ−Ｃ_２Ｓが生成せず、炭酸カルシウムはそのまま残る。また、８００℃を超えると、ワラストナイトが生成し、生成物がβ−Ｃ_２Ｓではなくなる。また、加熱時間は、温度によっても異なるが、通常３〜２４時間、特に１２〜２４時間が好ましい。
【００１２】
なお、加熱温度は、前記材料がゾノトライト系材料の場合には、６００〜７５０℃が好ましく、一方前記材料がトバモライト系材料の場合には６５０〜８００℃が好ましい。
【００１３】
前記の反応によりゾノトライト又はトバモライト系原料から、何ら成分調整せず、かつ低温条件でβ−Ｃ_２Ｓが得られるのは、まず炭酸化反応により炭酸カルシウムと非晶質シリカが生成し、これらの成分が６００〜８００℃の加熱により選択的にβ−Ｃ_２Ｓに変化することによる。
【００１４】
加熱処理後、水熱合成処理する。水熱合成処理は、例えば加熱処理後の材料に水を加えて混合してスラリー化し、１８０〜２００℃の飽和水蒸気圧下のオートクレーブ内で５〜２０時間水熱反応させるのが好ましい。
【００１５】
当該水熱合成処理により、珪酸カルシウム水和物が効率良く生成する。得られる珪酸カルシウム水和物はゾノトライト及び／又はトバモライトであり、珪酸カルシウム系保温材の原料として使用できるだけでなく、種々の珪酸カルシウム系建材や断熱材、その他軽量化の原料としても使用できる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば大量に廃棄されている珪酸カルシウム水和物系廃材が、簡便な操作により珪酸カルシウム水和物としてリサイクルできる。
【００１７】
【実施例】
次に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
【００１８】
実施例１
廃棄物として回収した主成分であるゾノトライトの含有量が９０質量％程度であるゾノトライト系珪酸カルシウム保温材を原料として用いた。当該保温材を粉砕し、粒子径７５〜２５０μｍとした。得られた保温材粉砕品１００質量部に２０質量部の水を加え、得られた湿潤粉体に炭酸ガスを０．０２ｍ^３／分の流量で２日間吹き込んだ。この炭酸化処理粉体を高温電気炉に投入し、４５０〜８００℃に１２時間加熱した。得られた焼成品１００質量部に水１０００質量部を加え、混合しスラリーとした後、これを２００℃の飽和水蒸気圧下のオートクレーブ内で２０時間水熱反応させた。各加熱温度条件で得られた焼成品及び水熱反応品の鉱物組成を分析した結果を表１に示す。なお分析手段は、粉末Ｘ線回折装置により行った。ここで、Ｘ線回折による分析は以下の方法で行う。すなわち、粉末Ｘ線回折は、まず、試料をめのう乳鉢、アルミナ乳鉢等を用いて粉砕して試料粒径を約２０μｍ以下とし、得られた粉末試料を金属製の試料ホルダーに充填する。Ｘ線回折はＣｕ管球を用い、回折角度をθとして、測定速度を２θ＝２ｄｅｇ．／ｍｉｎ．で２θ＝５〜６５ｄｅｇ．の範囲で測定を行う。鉱物分析は得られた回折ピークをＪＣＰＤＳ検索カードにより同定する。
【００１９】
【表１】

【００２０】
表１から明らかなように、ゾノトライト系材料を二酸化炭素処理後６００〜７５０℃に加熱すれば、何ら成分添加することなくβ−Ｃ_２Ｓが得られ、これを水熱合成処理すればゾノトライト又はトバモライトが再生することがわかる。
【００２１】
実施例２
廃棄物として回収した主成分であるトバモライトの含有量が９０質量％程度であるトバモライト系珪酸カルシウム保温材を原料として用いた。当該保温材を粉砕し、粒子径７５〜２５０μｍとした。得られた保温材粉砕品１００質量部に２０質量部の水を加え、得られた湿潤粉体に炭酸ガスを０．０２ｍ^３／分の流量で２日間吹き込んだ。この炭酸化処理粉体を高温電気炉に投入し、４５０〜９００℃に１２時間加熱した。得られた焼成品１００質量部に水１０００質量部を加え、スラリーとした後、これを１８０℃の飽和水蒸気圧下のオートクレーブ内で２０時間水熱反応させた。各加熱温度条件で得られた焼成品及び水熱反応品の鉱物組成を分析した結果を表２に示す。なお分析手段は実施例１の場合と同じ。
【００２２】
【表２】

【００２３】
表２から明らかなように、トバモライト系材料を二酸化炭素処理後６５０〜８００℃に加熱すれば、何ら成分添加することなくβ−Ｃ_２Ｓが得られ、これを水熱合成処理すればトバモライトが再生することがわかる。

Claims (2)

1. 少なくとも一部が炭酸化された珪酸カルシウム水和物を主成分とする材料を６００〜８００℃に加熱し、次いで水熱合成処理することを特徴とする珪酸カルシウム水和物の製造法。
2. 少なくとも一部が炭酸化された珪酸カルシウム水和物を主成分とする材料が、ゾノトライト（６ＣａＯ・６ＳｉＯ_２・Ｈ_２Ｏ）系珪酸カルシウム成形体廃材又はトバモライト（５ＣａＯ・６ＳｉＯ_２・５Ｈ_２Ｏ）系珪酸カルシウム成形体廃材の炭酸化処理物である請求項１記載の製造法。