JP2012066952A - 消石灰ブリケット及びその用途 - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明は、消石灰の高強度ブリケットとそれを原料として用いたカルシウムカーバイドを提供することである。
【解決手段】 粒子サイズが30〜150mm、含水率が3〜15%、炭酸カルシウム化率が10mol%以上である消石灰ブリケット。消石灰ブリケットを焼成してなる生石灰ブリケット。
生石灰ブリケットをカルシウム原料として用いたカルシウムカーバイドの製造方法。粒子サイズ30〜150mm、含水率3〜15%の消石灰ブリケットを炭酸化する消石灰ブリケットの製造方法。
【選択図】 なし
【解決手段】 粒子サイズが30〜150mm、含水率が3〜15%、炭酸カルシウム化率が10mol%以上である消石灰ブリケット。消石灰ブリケットを焼成してなる生石灰ブリケット。
生石灰ブリケットをカルシウム原料として用いたカルシウムカーバイドの製造方法。粒子サイズ30〜150mm、含水率3〜15%の消石灰ブリケットを炭酸化する消石灰ブリケットの製造方法。
【選択図】 なし
Description
本発明は、消石灰の高強度ブリケットとそれを原料として用いたカルシウムカーバイドに関する。
カルシウムカーバイドは水と反応してアセチレンガス及び消石灰を生成し、アセチレンガスは有機原料として非常に重要である。従って、その原料であるカルシウムカーバイドも極めて重要である。カルシウムカーバイドは、生石灰と炭材を原料として2000℃以上の高温で反応させ、溶融状態で製造されている。生石灰と炭材との反応で、カルシウムカーバイドと一酸化炭素が生成するが、一酸化炭素の通風、粉の飛散防止のため、原料は固形で機械的強度が要求される。一般に生石灰はこぶし大程度(50〜120mm程度)の石灰石を電気炉で焼成して得ることができ、得られた生石灰は石灰石の機械的強度を維持した状態であり、カルシウムカーバイドの原料としてそのまま利用される。
カルシウムカーバイドに水を加えてアセチレンガスを製造する工程では、同時に消石灰が副生する。カルシウムカーバイドは反応性を上げるため、粉砕されたものを使用し、得られる消石灰も粉状である。消石灰も焼成すれば生石灰となり、カルシウムカーバイドの原料となりうるが、上述した様に固形で機械的強度が要求されるため、実際には、副生した消石灰粉は原料として使用することが出来なかった。
粉体を固形化する技術として、各種の造粒方法、例えば、高速撹拌・混合造粒、転動造粒、流動層造粒、噴霧乾燥造粒等がある。しかしながら何れも機械的強度を維持した数10mm程度の消石灰粒を得ることは困難である。また、特許文献1にはロール式高圧圧縮成型機を利用した消石灰粉の造粒方法が提案されている。しかしながらその場合においても、金型の大きさにより大型の消石灰粒を得ることができるが、機械的強度はまだまだ十分ではなかった。また、特許文献2には、造粒時に生石灰をバインダーとして混合する技術が提案されている。しかしながら、副生消石灰は未反応の水を含んでいるため、造粒前の混合時に生石灰が直ちに消石灰となってしまい、バインダーの役割を担うことができていない。
本発明の目的は、消石灰の高強度ブリケットとそれを原料として用いたカルシウムカーバイドを提供することである。
本発明者らは、上記課題を解決すべく検討を進めた結果、消石灰中に含まれる水分量を調整し、ブリケット化することで高強度のブリケットが得られることを見いだした。加えて、炭酸ガスでブリケット表面を炭カル化することで、更に強度を上げることができ、カルシウムカーバイド用として十分な強度を有する消石灰ブリケットを見いだした。
以下にその要旨を示す。
以下にその要旨を示す。
本発明によれば、消石灰の高強度ブリケットとそれを原料として用いたカルシウムカーバイドを提供することができる。
本発明の消石灰ブリケットは、消石灰ブリケットと炭酸ガスを反応させて、一部が炭酸カルシウム化した消石灰ブリケットである。炭酸ガスを消石灰ブリケットに通気することでブリケット表面が炭酸カルシウム化される。
本発明の消石灰ブリケットは、粒子サイズが30〜150mmである。粒子サイズが30mm未満であると、炭酸カルシウム化時や生石灰化時のガス抜け、更にはカルシウムカーバイド化時のガス抜けが悪くなり、生産性が低下する。また、炭酸カルシウム化時には、炭酸ガスの流路が限られてしまいブリケット毎の炭酸カルシウム化率の差が大きくなりやすい。また、150mmを超えると、炭酸カルシウム化率の低下、生石灰化、カルシウムカーバイド化時に内部が未反応の状態で残りやすくなる。より好ましくは、原料石灰石と同等サイズの50〜120mmである。
なお、粒子サイズは、ブリケット粒子の最大長とした。
なお、粒子サイズは、ブリケット粒子の最大長とした。
本発明の消石灰ブリケットは含水率が5〜15%である。ブリケット表層から内部への炭酸カルシウム化には水分が重要な役割を担っており、水分が無い状態では炭酸カルシウム化の進行が極めて遅い。また、ブリケット化するためには消石灰粉の状態で含水していることが好ましい。含水率が5%以下だとブリケット化時に割れ、欠けが生じやすくなり、ブリケットの歩留まりが悪くなる。含水率が15%を超えると成形用の型への付着が多くなり、ブリケットの歩留まりが悪くなる。消石灰ブリケットの炭酸カルシウム化の好ましい範囲は10mol%以上である。10mol%未満では強度的に十分な効果が得られない。圧壊強度は、生石灰化、炭酸カルシウム化工程を経ても形状を維持できることを考慮すると、300kg以上が好ましい。
炭酸カルシウム化の一例を述べると、ガス導入口、排気口を有するタンクを用意し、消石灰ブリケットを充填して、炭酸ガスがまんべんなく行き渡るように通気することで、製造することが出来る。ガス導入量は、消石灰と二酸化炭素が等molで反応することを考慮して、反応率が10mol%以上となるような量とする。
本発明の生石灰ブリケットは、上記の消石灰ブリケット及び/又は一部が炭酸カルシウム化したブリケットから生成した生石灰ブリケットである。また、その生石灰ブリケットから生成してなるカルシウムカーバイドである。
生石灰ブリケットの製造方法の一例を述べると、上記の消石灰ブリケット及び/又は一部が炭酸カルシウム化したブリケットを電気炉内で、大気中、900〜1200℃で焼成することにより、生石灰化できる。
カルシウムカーバイドの製造方法の一例を述べると、上記の生石灰ブリケットを炭材と共に焼成炉内で、還元雰囲気中、2000℃以上で反応させることにより製造できる。このとき発生する一酸化炭素を効率よく除去することにより反応性が向上する。
実施例1〜7 比較例1〜5
水酸化カルシウムの純度が95質量%以上で、平均粒度58μmの消石灰粉(水分含有量:1.2%)に水を加えて、撹拌混合機(1000rpm×10min)で撹拌し、所定量の水分を含む消石灰粉を作製した。その消石灰粉をロール式高圧圧縮固形装置(ロール直径:520mm、ロール幅:200mm)に投入し、ロール圧力50kN、回転数4回転でブリケット化し、20mm篩を通して、篩上のブリケットを回収した。更に、炭酸ガス(5L/min)を通気させた反応容器に入れ、所定時間保持した。
水酸化カルシウムの純度が95質量%以上で、平均粒度58μmの消石灰粉(水分含有量:1.2%)に水を加えて、撹拌混合機(1000rpm×10min)で撹拌し、所定量の水分を含む消石灰粉を作製した。その消石灰粉をロール式高圧圧縮固形装置(ロール直径:520mm、ロール幅:200mm)に投入し、ロール圧力50kN、回転数4回転でブリケット化し、20mm篩を通して、篩上のブリケットを回収した。更に、炭酸ガス(5L/min)を通気させた反応容器に入れ、所定時間保持した。
得られたブリケットについて、以下の物性を測定した。それらの結果を表1に示す。
(1)歩留まり:投入した消石灰粉に対する回収したブリケットの割合(質量)を算出した。
(2)圧壊強度(圧縮強度):JIS A 1108に従い、アムスラー試験機を用いて圧壊強度を測定した。
(3)破砕残存率:V型混合機(10L)に石灰石2kg(大きさ:50〜100mmを10個)、及びブリケットを5個(約0.45kg)入れ、10分間混合した(各5個×4セット、ブリケット20個使用)。ブリケットを採取し、各ブリケットの質量から50%及び90%の形状を保持した個数を数え、20個中の保持割合を破砕残存率とした。
(4)落下残存率:ブリケットを圧縮強度が20N/mm2のコンクリート上に4m上から落下させ、ブリケットの最大破片の質量を測定し、元のブリケット質量に対する割合を算出する。ブリケット5個の平均を落下残存率とした。
(5)焼成後の圧壊強度:電気炉を用いて、大気中、1000℃で焼成し、得られた生石灰ブリケットの圧壊強度を測定した。
(6)水分:加熱減量法(100℃×24h)により水分を測定した。
(7)炭酸カルシウム化率:乾燥させた消石灰ブリケットを水酸化カルシウム100%とし、質量の変化から炭酸カルシウム化率(mol%)を算出した。
(8)粒子サイズ:ブリケットを100個サンプリングし、タテ、ヨコ、タカサを計測し、その平均値を求めた。
(1)歩留まり:投入した消石灰粉に対する回収したブリケットの割合(質量)を算出した。
(2)圧壊強度(圧縮強度):JIS A 1108に従い、アムスラー試験機を用いて圧壊強度を測定した。
(3)破砕残存率:V型混合機(10L)に石灰石2kg(大きさ:50〜100mmを10個)、及びブリケットを5個(約0.45kg)入れ、10分間混合した(各5個×4セット、ブリケット20個使用)。ブリケットを採取し、各ブリケットの質量から50%及び90%の形状を保持した個数を数え、20個中の保持割合を破砕残存率とした。
(4)落下残存率:ブリケットを圧縮強度が20N/mm2のコンクリート上に4m上から落下させ、ブリケットの最大破片の質量を測定し、元のブリケット質量に対する割合を算出する。ブリケット5個の平均を落下残存率とした。
(5)焼成後の圧壊強度:電気炉を用いて、大気中、1000℃で焼成し、得られた生石灰ブリケットの圧壊強度を測定した。
(6)水分:加熱減量法(100℃×24h)により水分を測定した。
(7)炭酸カルシウム化率:乾燥させた消石灰ブリケットを水酸化カルシウム100%とし、質量の変化から炭酸カルシウム化率(mol%)を算出した。
(8)粒子サイズ:ブリケットを100個サンプリングし、タテ、ヨコ、タカサを計測し、その平均値を求めた。
表1の結果から、実施例は歩留まりがよく、高強度のブリケットを試作できた。また、焼成後の圧壊強度も高く、形状を保持できた。
実施例8として、実施例1を焼成して得られた生石灰ブリケットを、通電加熱方式の焼成炉内で、コークスと共に2000℃で反応させ、カルシウムカーバイドを90%の収率で得た。比較例6として、比較例1を実施例8と同条件で反応させたところ、カルシウムカーバイドを75%の収率で得た。カルシウムカーバイドの収率は、カルシウムカーバイドに水を加えて発生するアセチレンガスの量から算出した。比較例6はブリケット形状が壊れており、ガス抜けが悪く反応性が低下したものと考えられる。
本発明の消石灰ブリケットは高強度であり、生石灰化やカルシウムカーバイド化工程で壊れることがないため、カルシウム原料としてカルシウムカーバイドの製造に利用することが出来る。
Claims (4)
- 粒子サイズが30〜150mm、含水率が3〜15%、炭酸カルシウム化率が10mol%以上である消石灰ブリケット。
- 請求項1に記載の消石灰ブリケットを焼成してなる生石灰ブリケット。
- 請求項2に記載の生石灰ブリケットをカルシウム原料として用いたカルシウムカーバイドの製造方法。
- 粒子サイズ30〜150mm、含水率3〜15%の消石灰ブリケットを炭酸化する請求項1に記載の消石灰ブリケットの製造方法。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017038360A1 (ja) * | 2015-08-31 | 2017-03-09 | 株式会社ジーシー | 炭酸カルシウムを含有する多孔質体の製造方法、炭酸アパタイトを含有する多孔質体の製造方法 |
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2010
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