JP2013159495A

JP2013159495A - Method for production of calcium carbonate and system for production of calcium carbonate

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Publication number: JP2013159495A
Application number: JP2012020464A
Authority: JP
Inventors: Yukichi Iima; 勇吉飯間; Kenichiro Ichihara; 健一郎市原
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2013-08-19

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for the production of calcium carbonate and a system for the production of calcium carbonate which attains the recycling of a waste concrete powder left after an aggregate is separated from waste concrete.SOLUTION: A method for the production of calcium carbonate includes a step of extracting calcium ions from a waste concrete powder by feeding water and the waste concrete powder into the main reactor 1 kept at an elevated pressure by a carbon dioxide-containing gas and agitating the resultant mixture, a step of separating the reaction residue kept at an elevated pressure from the calcium ion-containing solution by a filter 26 inside a first filtration apparatus 23, a step of feeding the solution being devoid of the reaction residue and kept at an elevated pressure state into a sub-reactor 28, a step of depositing calcium carbonate by reducing the pressure inside the subsidiary reaction vessel, and a step of recovering the deposited calcium carbonate by a filter 37 inside a second filtration apparatus 38.

Description

本発明は、廃コンクリートから骨材を分離させた後、残った廃コンクリート微粉末の再利用を図る炭酸カルシウムの製造方法及び炭酸カルシウム製造システムに関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a calcium carbonate manufacturing method and a calcium carbonate manufacturing system for reusing residual waste fine powder after separating aggregate from waste concrete.

コンクリート建造物の解体時に発生する廃コンクリートの総量は、年間４億トンに達する。この総量は、高度経済成長期以降に建設されたコンクリート建造物の老朽化に伴い、２０２５年には５億トンに迄増加すると予想されている。 The total amount of waste concrete generated when demolishing concrete structures reaches 400 million tons per year. This total amount is expected to increase to 500 million tons in 2025 with the aging of concrete buildings built after the period of high economic growth.

現在、発生したコンクリート廃材は路盤材としての再利用、若しくは最終処分場にて処理されている。然し乍ら、今後のコンクリート廃材の発生量増加分は路盤材の需要だけでは賄いきれず、又最終処分場の処理能力を超えることが予想されており、コンクリート廃材を再利用する方法が求められている。 Currently, the generated concrete waste is reused as a roadbed material or processed at a final disposal site. However, the increase in the amount of concrete waste generated in the future cannot be covered by the demand for roadbed materials alone, and it is expected to exceed the processing capacity of the final disposal site, and there is a need for a method of reusing concrete waste. .

廃コンクリートの再利用方法としては、排出された廃コンクリートを粉砕し、骨材と廃コンクリート微粉末（フィラー）とを分離させ、取出した骨材を再度コンクリートの骨材として利用する方法があるが、骨材と分離させることで大量に発生するフィラーについてはそのまま廃棄され、殆ど再利用が行われていなかった。 As a method of reusing waste concrete, there is a method in which the discharged waste concrete is pulverized, the aggregate and the waste concrete fine powder (filler) are separated, and the removed aggregate is reused as the concrete aggregate. The filler generated in large quantities when separated from the aggregate is discarded as it is, and is hardly reused.

特許文献１には、微細化廃棄物に高い二酸化炭素分圧下で水を加えて攪拌することでカルシウムイオンを抽出し、得られた溶液と残渣とを分離し、分離後の液を高純度の炭酸カルシウム種結晶と混合し、炭酸カルシウムを析出させる構成が開示されている。 In Patent Document 1, calcium ions are extracted by adding water to a refined waste under high carbon dioxide partial pressure and stirring, and the resulting solution and residue are separated. The structure which mixes with a calcium carbonate seed crystal and precipitates calcium carbonate is disclosed.

又、非特許文献１には、廃コンクリート微粉末からカルシウムイオンを抽出し、カルシウムイオンと二酸化炭素を反応させることで二酸化炭素を固定すると共に、再利用可能な炭酸カルシウムを製造する構成が開示されている。 Non-Patent Document 1 discloses a configuration for extracting calcium ions from waste concrete fine powder and reacting calcium ions with carbon dioxide to fix carbon dioxide and to produce reusable calcium carbonate. ing.

特開２００６−６９８６０号公報JP 2006-69860 A

「廃コンクリートを用いた新規な二酸化炭素固定プロセス」、化学工学論文集、第２８巻第５号、ｐ．５８７〜ｐ．５９２“A novel carbon dioxide fixation process using waste concrete”, Chemical Engineering, Vol. 28, No. 5, p. 587-p. 592

本発明は斯かる実情に鑑み、廃コンクリートから骨材を分離させた後の廃コンクリート微粉末の再利用を図る炭酸カルシウムの製造方法及び炭酸カルシウム製造システムを提供するものである。 In view of such circumstances, the present invention provides a calcium carbonate manufacturing method and a calcium carbonate manufacturing system for reusing waste concrete fine powder after separating aggregate from waste concrete.

本発明は、二酸化炭素含有ガスにより高圧に保持された主反応容器内に水と廃コンクリート微粉末とを供給し攪拌することで廃コンクリート微粉末内のカルシウムイオンを抽出する工程と、カルシウムイオンを含有する溶液から第１の濾過装置内のフィルタにより高圧状態を保持しつつ反応残渣を分離させる工程と、該反応残渣を分離させた溶液を高圧状態を保持しつつ副反応容器内に送給する工程と、該副反応容器内を減圧し炭酸カルシウムを析出させる工程と、析出させた炭酸カルシウムを第２の濾過装置内のフィルタにより回収する工程とを有する炭酸カルシウムの製造方法に係るものである。 The present invention provides a step of extracting calcium ions in waste concrete fine powder by supplying water and waste concrete fine powder into a main reaction vessel maintained at a high pressure by a carbon dioxide-containing gas, and stirring the calcium ion. A step of separating a reaction residue from the contained solution by a filter in the first filtration device while maintaining a high pressure state, and a solution from which the reaction residue has been separated is fed into a sub-reaction vessel while maintaining a high pressure state. The present invention relates to a method for producing calcium carbonate, comprising a step, a step of depressurizing the inside of the side reaction vessel to precipitate calcium carbonate, and a step of recovering the precipitated calcium carbonate by a filter in a second filtration device. .

又本発明は、水と廃コンクリート微粉末とを攪拌しカルシウムイオンを抽出する主反応容器と、該主反応容器内に高圧の二酸化炭素含有ガスを供給する二酸化炭素供給系と、前記主反応容器に廃コンクリート微粉末を供給する廃コンクリート微粉末供給系と、前記主反応容器に水を供給する水供給系と、カルシウムイオンを含有する溶液から高圧下で反応残渣を分離するフィルタを有する第１の濾過装置と、前記反応残渣が分離された溶液を減圧し炭酸カルシウムを析出させる副反応容器と、該副反応容器内で析出した炭酸カルシウムを回収するフィルタを有する第２の濾過装置とを具備する炭酸カルシウム製造システムに係るものである。 The present invention also includes a main reaction vessel that stirs water and waste concrete fine powder to extract calcium ions, a carbon dioxide supply system that supplies high-pressure carbon dioxide-containing gas into the main reaction vessel, and the main reaction vessel. A waste concrete fine powder supply system for supplying waste concrete fine powder to a water supply system, a water supply system for supplying water to the main reaction vessel, and a filter for separating a reaction residue from a solution containing calcium ions under high pressure. A second reaction device having a filter for recovering calcium carbonate deposited in the secondary reaction vessel, and a secondary reaction vessel for precipitating calcium carbonate by depressurizing the solution from which the reaction residue has been separated. This relates to a calcium carbonate production system.

又本発明は、前記第１の濾過装置内のフィルタはフンダバックフィルタである炭酸カルシウム製造システムに係るものである。 The present invention also relates to a calcium carbonate production system in which the filter in the first filtration device is a Fundaback filter.

更に又本発明は、前記主反応容器と、前記第１の濾過装置と、前記副反応容器と、前記第２の濾過装置とを有するサブシステムが複数設けられ、該サブシステムを順次作動させることで、擬似的に連続運転を可能とする炭酸カルシウム製造システムに係るものである。 Furthermore, the present invention is provided with a plurality of subsystems each including the main reaction vessel, the first filtration device, the sub-reaction vessel, and the second filtration device, and sequentially operating the subsystems. Thus, the present invention relates to a calcium carbonate production system that enables pseudo continuous operation.

本発明によれば、二酸化炭素含有ガスにより高圧に保持された主反応容器内に水と廃コンクリート微粉末とを供給し攪拌することで廃コンクリート微粉末内のカルシウムイオンを抽出する工程と、カルシウムイオンを含有する溶液から第１の濾過装置内のフィルタにより高圧状態を保持しつつ反応残渣を分離させる工程と、該反応残渣を分離させた溶液を高圧状態を保持しつつ副反応容器内に送給する工程と、該副反応容器内を減圧し炭酸カルシウムを析出させる工程と、析出させた炭酸カルシウムを第２の濾過装置内のフィルタにより回収する工程とを有するので、前記廃コンクリート微粉末から炭酸カルシウムを製造することで廃棄物の量を減少させることができると共に、炭酸カルシウム製造時に有害物質等を排出することがなく環境負荷を抑制できる。 According to the present invention, the step of extracting calcium ions in the waste concrete fine powder by supplying water and waste concrete fine powder into the main reaction vessel held at a high pressure by the carbon dioxide-containing gas and stirring, A step of separating a reaction residue from a solution containing ions by a filter in the first filtration device while maintaining a high pressure state, and a solution from which the reaction residue has been separated is sent into a sub-reaction vessel while maintaining a high pressure state. A step of supplying, a step of depressurizing the side reaction vessel to precipitate calcium carbonate, and a step of collecting the precipitated calcium carbonate by a filter in the second filtration device. By producing calcium carbonate, the amount of waste can be reduced, and no harmful substances are emitted when producing calcium carbonate. The load can be suppressed.

又本発明によれば、水と廃コンクリート微粉末とを攪拌しカルシウムイオンを抽出する主反応容器と、該主反応容器内に高圧の二酸化炭素含有ガスを供給する二酸化炭素供給系と、前記主反応容器に廃コンクリート微粉末を供給する廃コンクリート微粉末供給系と、前記主反応容器に水を供給する水供給系と、カルシウムイオンを含有する溶液から高圧下で反応残渣を分離するフィルタを有する第１の濾過装置と、前記反応残渣が分離された溶液を減圧し炭酸カルシウムを析出させる副反応容器と、該副反応容器内で析出した炭酸カルシウムを回収するフィルタを有する第２の濾過装置とを具備するので、炭酸カルシウムの製造により廃棄される破棄物の総量を軽減できると共に、炭酸カルシウムの製造時に有害物質等を排出することがなく環境負荷を抑制できるという優れた効果を発揮する。 Further, according to the present invention, a main reaction vessel that stirs water and waste concrete fine powder to extract calcium ions, a carbon dioxide supply system that supplies high-pressure carbon dioxide-containing gas into the main reaction vessel, and the main reaction vessel Waste concrete fine powder supply system for supplying waste concrete fine powder to the reaction vessel, a water supply system for supplying water to the main reaction vessel, and a filter for separating reaction residues under high pressure from a solution containing calcium ions A first filtration device, a secondary reaction vessel for depressurizing the solution from which the reaction residue has been separated to precipitate calcium carbonate, and a second filtration device having a filter for collecting the calcium carbonate deposited in the secondary reaction vessel; As a result, the total amount of waste discarded due to the production of calcium carbonate can be reduced, and no harmful substances are emitted during the production of calcium carbonate. There is exhibited an excellent effect that the environmental impact can be suppressed.

本発明の実施例に係る炭酸カルシウム製造システムの構成図である。It is a block diagram of the calcium carbonate manufacturing system which concerns on the Example of this invention. 気相中の二酸化炭素分圧と水中のカルシウムイオン濃度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the carbon dioxide partial pressure in a gaseous phase, and the calcium ion concentration in water.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

先ず、図１に於いて、本発明の実施例に係る炭酸カルシウム製造システムについて説明する。 First, referring to FIG. 1, a calcium carbonate production system according to an embodiment of the present invention will be described.

図１中、１は主反応容器を示しており、該主反応容器１は、給水管２を介して貯水タンク等の水供給源３に接続され、二酸化炭素供給管４を介して二酸化炭素供給源５に接続されると共に、減圧弁６が設けられたベント管７が接続されている。又、前記主反応容器１はフィラー供給管８を介して図示しない廃コンクリート粉砕装置に接続されている。前記フィラー供給管８及び前記廃コンクリート粉砕装置により廃コンクリート微粉末供給系９が構成される。 In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a main reaction vessel. The main reaction vessel 1 is connected to a water supply source 3 such as a water storage tank via a water supply pipe 2 and supplied with carbon dioxide via a carbon dioxide supply pipe 4. A vent pipe 7 provided with a pressure reducing valve 6 is connected to the source 5. The main reaction vessel 1 is connected via a filler supply pipe 8 to a waste concrete crusher (not shown). A waste concrete fine powder supply system 9 is constituted by the filler supply pipe 8 and the waste concrete crusher.

前記給水管２には前記水供給源３の水を前記主反応容器１内に供給する為の給水ポンプ１１が設けられると共に、工場排ガス等で得られたスチームを熱源とする熱交換器１２が設けられており、該熱交換器１２により、前記主反応容器１内に供給する水を所定の温度、例えば６０℃迄加熱する様になっている。尚、前記給水管２、前記水供給源３、前記給水ポンプ１１、前記熱交換器１２により水供給系１３が構成される。 The water supply pipe 2 is provided with a water supply pump 11 for supplying water from the water supply source 3 into the main reaction vessel 1, and a heat exchanger 12 using steam obtained from factory exhaust gas as a heat source. The water supplied to the main reaction vessel 1 is heated to a predetermined temperature, for example, 60 ° C. by the heat exchanger 12. The water supply pipe 13, the water supply source 3, the water supply pump 11, and the heat exchanger 12 constitute a water supply system 13.

前記二酸化炭素供給源５には液化二酸化炭素が貯留されており、前記二酸化炭素供給管４にはファン等により常温の空気を送風し、液化二酸化炭素を気化させる為の熱交換器１４が設けられると共に、前記主反応容器１内の二酸化炭素分圧が大気圧の二酸化炭素の分圧よりも高圧な０ＭＰａより大きく０．５ＭＰａ以下、例えば０．５ＭＰａとなる様圧力を調整する調整バルブ１５及び圧力調整器１６が設けられている。尚、前記二酸化炭素供給管４、前記熱交換器１４、前記調整バルブ１５、前記圧力調整器１６により二酸化炭素供給系１７が構成される。 The carbon dioxide supply source 5 stores liquefied carbon dioxide, and the carbon dioxide supply pipe 4 is provided with a heat exchanger 14 for blowing normal temperature air by a fan or the like to vaporize the liquefied carbon dioxide. In addition, the adjustment valve 15 and the pressure for adjusting the pressure so that the partial pressure of carbon dioxide in the main reaction vessel 1 is higher than 0 MPa, which is higher than the partial pressure of carbon dioxide at atmospheric pressure, and 0.5 MPa or less, for example, 0.5 MPa. A regulator 16 is provided. The carbon dioxide supply pipe 17, the heat exchanger 14, the adjustment valve 15, and the pressure regulator 16 constitute a carbon dioxide supply system 17.

又、前記主反応容器１内には、第１駆動モータ１８により回転される第１攪拌機構１９が設けられており、該第１攪拌機構１９により前記主反応容器１内に供給された廃コンクリート微粉末と水とが攪拌される様になっている。 The main reaction vessel 1 is provided with a first stirring mechanism 19 that is rotated by a first drive motor 18, and the waste concrete supplied into the main reaction vessel 1 by the first stirring mechanism 19. Fine powder and water are stirred.

更に、前記主反応容器１は、第１循環管２１と第２循環管２２からなる循環系を介して第１の濾過装置２３と接続されている。尚、該第１の濾過装置２３としては、高圧下でも使用可能なキャンドル型のフンダバックフィルタ（商品名）が使用される。前記第１循環管２１は前記第１の濾過装置２３の下部に接続されていると共に前記主反応容器１内の溶液を循環させる為のポンプ２５が設けられ、前記第２循環管２２は前記第１の濾過装置２３の上部に接続されている。 Further, the main reaction vessel 1 is connected to a first filtration device 23 via a circulation system composed of a first circulation pipe 21 and a second circulation pipe 22. As the first filtration device 23, a candle-type Hundback filter (trade name) that can be used even under high pressure is used. The first circulation pipe 21 is connected to the lower part of the first filtration device 23 and is provided with a pump 25 for circulating the solution in the main reaction vessel 1, and the second circulation pipe 22 is provided with the first circulation pipe 22. 1 is connected to the upper part of the filtering device 23.

前記第１の濾過装置２３は密閉容器２４内に、周囲を溶液を濾す布に覆われた筒状のフィルタ２６が複数本垂下された構造となっており、該フィルタ２６により溶液が濾過される様になっている。 The first filtering device 23 has a structure in which a plurality of cylindrical filters 26 covered with a cloth for filtering the solution are suspended in a sealed container 24, and the solution is filtered by the filter 26. It is like.

該フィルタ２６の上端部には溶液送給管２７の一端が接続され、該溶液送給管２７の他端は副反応容器２８に接続されており、前記溶液送給管２７には該溶液送給管２７を閉塞可能なバルブ２９が設けられている。 One end of a solution feed pipe 27 is connected to the upper end of the filter 26, and the other end of the solution feed pipe 27 is connected to a sub-reaction vessel 28, and the solution feed pipe 27 is connected to the solution feed pipe 27. A valve 29 capable of closing the supply pipe 27 is provided.

前記副反応容器２８には、第２駆動モータ３１により回転され、前記副反応容器２８内に供給された溶液を攪拌する第２攪拌機構３２が設けられる。又、前記副反応容器２８には減圧弁３３が設けられたベント管３４が接続され、該ベント管３４を介して前記副反応容器２８内の減圧が可能となっている。 The side reaction container 28 is provided with a second stirring mechanism 32 that is rotated by a second drive motor 31 and stirs the solution supplied into the side reaction container 28. A vent pipe 34 provided with a pressure reducing valve 33 is connected to the side reaction container 28, and the pressure in the side reaction container 28 can be reduced via the vent pipe 34.

又、前記副反応容器２８は、混濁液送給管３５を介して密閉容器３６と該密閉容器３６内に設けられたフィルタ３７とを有する第２の濾過装置３８に接続され、前記混濁液送給管３５に設けられたポンプ３９により、前記副反応容器２８内で攪拌生成された混濁液が前記第２の濾過装置３８に送給される様になっている。尚、該第２の濾過装置３８は、前記第１の濾過装置２３と同様フンダバックフィルタであってもよいし、フィルタプレス等他の種類のフィルタであってもよい。 The side reaction container 28 is connected to a second filtration device 38 having a sealed container 36 and a filter 37 provided in the sealed container 36 via a turbid liquid feed pipe 35, and the turbid liquid feed. A turbid liquid produced by stirring in the side reaction vessel 28 is fed to the second filtration device 38 by a pump 39 provided in the supply pipe 35. The second filtration device 38 may be a Fundaback filter as with the first filtration device 23, or may be another type of filter such as a filter press.

又、前記第２の濾過装置３８は、残液送給管４１を介して残液貯留部４２に接続され、該残液貯留部４２は残液循環管４３の一端と接続されている。該残液循環管４３は循環ポンプ４４が設けられると共に、他端が前記給水管２に接続されており、前記循環ポンプ４４により前記残液循環管４３を介して前記残液貯留部４２内の残液を循環させ、前記給水管２を介して前記主反応容器１に供給する様になっている。 The second filtration device 38 is connected to a residual liquid storage section 42 through a residual liquid supply pipe 41, and the residual liquid storage section 42 is connected to one end of a residual liquid circulation pipe 43. The residual liquid circulation pipe 43 is provided with a circulation pump 44 and the other end is connected to the water supply pipe 2, and the residual liquid storage pipe 42 is connected to the residual liquid circulation pipe 43 by the circulation pump 44. The residual liquid is circulated and supplied to the main reaction vessel 1 through the water supply pipe 2.

ここで、前記主反応容器１に供給されるフィラー中のカルシウムは、主にケイ酸カルシウム（ＣａＳｉＯ₃）等の形で存在しており、フィラー中に存在する酸化カルシウム（ＣａＯ）と酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）の割合は６：４程度である。 Here, calcium in the filler supplied to the main reaction vessel 1 exists mainly in the form of calcium silicate (CaSiO ₃ ) or the like, and calcium oxide (CaO) and silicon oxide ( The ratio of SiO ₂ ) is about 6: 4.

従って、ケイ酸カルシウムと二酸化炭素とを反応させることで、以下の式が成立つと考えられる。 Therefore, it is considered that the following formula is established by reacting calcium silicate and carbon dioxide.

ＣａＳｉＯ₃＋ＣＯ₂→ＣａＣＯ₃↓＋ＳｉＯ₂ CaSiO ₃ + CO ₂ → CaCO ₃ ↓ + SiO ₂

以下では、上述した炭酸カルシウム製造システムを用いて上記反応を進行させる炭酸カルシウムの製造工程について説明する。 Below, the manufacturing process of the calcium carbonate which advances the said reaction using the calcium carbonate manufacturing system mentioned above is demonstrated.

先ず、図示しない廃コンクリート粉砕装置により粉砕された廃コンクリートの内、骨材が取除かれた後のフィラーが前記フィラー供給管８を介して前記主反応容器１に供給されると共に、前記水供給源３より前記給水管２を介して水が前記主反応容器１に供給される。 First, among the waste concrete pulverized by a waste concrete pulverizer (not shown), the filler after the aggregate is removed is supplied to the main reaction vessel 1 through the filler supply pipe 8 and the water supply Water is supplied from the source 3 to the main reaction vessel 1 through the water supply pipe 2.

次に、前記二酸化炭素供給源５より液体二酸化炭素が供給され、前記熱交換器１４により気化された後、前記二酸化炭素供給管４を介して二酸化炭素が前記主反応容器１内に供給される。この時、該主反応容器１内の二酸化炭素分圧が所定の圧力、例えば大気圧の二酸化炭素の分圧よりも高圧な０．５ＭＰａとなる様前記調整バルブ１５及び前記圧力調整器１６により調整される。 Next, after liquid carbon dioxide is supplied from the carbon dioxide supply source 5 and vaporized by the heat exchanger 14, carbon dioxide is supplied into the main reaction vessel 1 through the carbon dioxide supply pipe 4. . At this time, the partial pressure of carbon dioxide in the main reaction vessel 1 is adjusted by the adjusting valve 15 and the pressure regulator 16 so as to become a predetermined pressure, for example, 0.5 MPa higher than the partial pressure of carbon dioxide at atmospheric pressure. Is done.

高圧の二酸化炭素を供給し、前記主反応容器１内を５気圧迄上昇させた状態で、前記第１駆動モータ１８により前記第１攪拌機構１９が駆動され、水と水中のフィラーとが、該第１攪拌機構１９により例えば３０分程度攪拌される。 The first stirring mechanism 19 is driven by the first drive motor 18 in a state in which high-pressure carbon dioxide is supplied and the inside of the main reaction vessel 1 is raised to 5 atm. The first stirring mechanism 19 is stirred for about 30 minutes, for example.

図２は、ＣａＣＯ₃−Ｈ₂Ｏ−ＣＯ₂系について、２９８Ｋに於ける平衡状態での気相中の二酸化炭素分圧Ｐｃｏ₂と水中のカルシウムイオン濃度［Ｃａ²⁺］との関係を算出したグラフであり、二酸化炭素の分圧の増加に伴い、溶液中のカルシウムイオンの溶解量が急激に上昇しているのが分る。従って高分圧とするのは二酸化炭素を含有するガスであれば他のガスであってもよいが、本実施例では純二酸化炭素を用いている。 FIG. 2 shows the calculation of the relationship between the partial pressure of carbon dioxide Pco ₂ in the gas phase and the calcium ion concentration [Ca ²⁺ ] in water in an equilibrium state at 298 K for the CaCO ₃ —H ₂ O—CO ₂ system. This graph shows that the amount of dissolved calcium ions in the solution rapidly increases as the partial pressure of carbon dioxide increases. Accordingly, the high partial pressure may be other gas as long as it contains carbon dioxide, but pure carbon dioxide is used in this embodiment.

従って、前記主反応容器１内に二酸化炭素を供給して二酸化炭素の分圧を上昇させることで、以下の式の様に、ケイ酸カルシウムよりカルシウムイオンが抽出され水に溶解すると共に、酸化ケイ素が分離され沈殿する。又、前記第１攪拌機構１９により水とフィラーとを攪拌することで以下の反応が促進される。 Accordingly, by supplying carbon dioxide into the main reaction vessel 1 and increasing the partial pressure of carbon dioxide, calcium ions are extracted from calcium silicate and dissolved in water as shown in the following formula. Separated and precipitated. Moreover, the following reaction is accelerated | stimulated by stirring water and a filler by the said 1st stirring mechanism 19. FIG.

ＣａＳｉＯ₃＋Ｈ₂Ｏ→Ｃａ²⁺＋２ＯＨ^-＋ＳｉＯ₂ CaSiO ₃ + H ₂ O → Ca ²⁺ + 2OH ⁻ + SiO ₂

尚、上記式には記載されていないが、水中に溶解しきれなかったカルシウムイオンは、酸化カルシウム（ＣａＯ）として酸化ケイ素と同様に沈殿し、沈殿した酸化カルシウムと酸化ケイ素とが上記式に於ける反応残渣となる。 Although not described in the above formula, calcium ions that could not be dissolved in water precipitate as calcium oxide (CaO) in the same manner as silicon oxide, and the precipitated calcium oxide and silicon oxide in the above formula. Reaction residue.

前記第１攪拌機構１９により３０分程度攪拌を行い、カルシウムイオンを充分に水に溶解させた後、前記ポンプ２５を駆動させ、前記第１循環管２１を介して前記主反応容器１内のカルシウムイオン溶液と反応残渣からなる混合溶液を前記第１の濾過装置２３に送給する。 After stirring for about 30 minutes by the first stirring mechanism 19 and sufficiently dissolving calcium ions in water, the pump 25 is driven and the calcium in the main reaction vessel 1 is passed through the first circulation pipe 21. A mixed solution composed of an ionic solution and a reaction residue is fed to the first filtration device 23.

該第１の濾過装置２３内に充分に混合溶液が溜ると、前記第２循環管２２を介して混合溶液が再度前記主反応容器１内に送給され、前記循環系を介して混合溶液が所定回数、例えば１０回程度前記主反応容器１と前記第１の濾過装置２３とを循環する。又、循環処理を行う際に前記バルブ２９を開放しておく。 When the mixed solution is sufficiently accumulated in the first filtration device 23, the mixed solution is again fed into the main reaction vessel 1 through the second circulation pipe 22, and the mixed solution is supplied through the circulation system. The main reaction vessel 1 and the first filtration device 23 are circulated a predetermined number of times, for example, about 10 times. Further, the valve 29 is opened when the circulation process is performed.

前記主反応容器１と前記第１の濾過装置２３とを混合溶液が循環する過程で、前記第１の濾過装置２３により濾過されたカルシウムイオン溶液が前記溶液送給管２７を介して前記副反応容器２８に送給されると共に、前記フィルタ２６により分離された反応残渣が前記フィルタ２６の周面に徐々に堆積する。 In the process in which the mixed solution circulates between the main reaction vessel 1 and the first filtration device 23, the calcium ion solution filtered by the first filtration device 23 passes through the solution feeding pipe 27 and performs the side reaction. The reaction residue separated by the filter 26 is gradually deposited on the peripheral surface of the filter 26 while being fed to the container 28.

混合溶液よりカルシウムイオン溶液と反応残渣が充分に分離され、カルシウムイオン溶液が前記副反応容器２８内に送給されると、前記ポンプ２５を停止すると共に前記バルブ２９を閉塞し、更に前記密閉容器２４内に残った混合溶液を前記主反応容器１内に戻す。その後、図示しない送風機より前記第１の濾過装置２３内に温風を供給し、前記フィルタ２６の周面に堆積した反応残渣を乾燥させた後、該フィルタ２６内より空気を噴出することで反応残渣を前記フィルタ２６から剥離させ、落下させる。落下した反応残渣は、前記第１の濾過装置２３の下端部に形成された取出し口を開放することで除去される。 When the calcium ion solution and the reaction residue are sufficiently separated from the mixed solution and the calcium ion solution is fed into the side reaction vessel 28, the pump 25 is stopped and the valve 29 is closed, and the sealed vessel is further closed. The mixed solution remaining in 24 is returned to the main reaction vessel 1. Thereafter, hot air is supplied into the first filtration device 23 from a blower (not shown), the reaction residue deposited on the peripheral surface of the filter 26 is dried, and then air is blown out from the filter 26 to react. The residue is peeled off from the filter 26 and dropped. The dropped reaction residue is removed by opening the take-out port formed at the lower end of the first filtration device 23.

又、前記バルブ２９を閉塞した後、前記減圧弁３３を開放することで、前記副反応容器２８内が大気圧迄減圧され、減圧により溶解度が減少したカルシウムイオン及び二酸化炭素が、以下の式の様に反応して大部分、即ち０．５ＭＰａに於けるカルシウムイオンの溶解度と、大気圧下でのカルシウムイオンの溶解度の差分が高純度の炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）として析出する（図２参照）。又、前記第２攪拌機構３２によりカルシウムイオン溶液を攪拌することで以下の反応が促進される。 Further, after closing the valve 29, the pressure reducing valve 33 is opened, so that the inside of the side reaction vessel 28 is depressurized to the atmospheric pressure, and calcium ions and carbon dioxide whose solubility is reduced by the depressurization are expressed by the following equations. As a result, the difference between the solubility of calcium ions at 0.5 MPa and the solubility of calcium ions at atmospheric pressure is precipitated as high-purity calcium carbonate (CaCO ₃ ) (see FIG. 2). . Further, the following reaction is promoted by stirring the calcium ion solution by the second stirring mechanism 32.

Ｃａ²⁺＋２ＯＨ^-＋ＣＯ₂→ＣａＣＯ₃＋Ｈ₂Ｏ Ca ²⁺ + 2OH ⁻ + CO ₂ → CaCO ₃ + H ₂ O

前記主反応容器１と同様、前記第２攪拌機構３２によりカルシウムイオン溶液を３０分程度攪拌し、炭酸カルシウムを充分に析出させると、前記第２攪拌機構３２が停止され、前記ポンプ３９が駆動される。 Similar to the main reaction vessel 1, when the calcium ion solution is stirred for about 30 minutes by the second stirring mechanism 32 and calcium carbonate is sufficiently precipitated, the second stirring mechanism 32 is stopped and the pump 39 is driven. The

該ポンプ３９が駆動されると、前記混濁液送給管３５を介して前記副反応容器２８内の炭酸カルシウムと水とから成る混濁液が前記第２の濾過装置３８に送給され、該第２の濾過装置３８により混濁液中の炭酸カルシウムが分離される。 When the pump 39 is driven, a turbid liquid composed of calcium carbonate and water in the side reaction vessel 28 is fed to the second filtration device 38 via the turbid liquid feeding pipe 35, The calcium carbonate in the turbid liquid is separated by the second filtering device 38.

前記第２の濾過装置３８により炭酸カルシウムが回収された後の残液、即ち大気圧下で溶解可能なカルシウムイオン及び二酸化炭素が僅かに含まれた水は、前記残液送給管４１を介して前記残液貯留部４２に送給され、該残液貯留部４２に貯留される。最後に前記第２の濾過装置３８内に残った炭酸カルシウムを回収することで、一連の炭酸カルシウムの製造工程が完了する。 The residual liquid after the calcium carbonate has been recovered by the second filtration device 38, that is, water containing a small amount of calcium ions and carbon dioxide that can be dissolved under atmospheric pressure, passes through the residual liquid supply pipe 41. Then, it is fed to the residual liquid storage part 42 and stored in the residual liquid storage part 42. Finally, by recovering the calcium carbonate remaining in the second filtration device 38, a series of calcium carbonate manufacturing steps is completed.

又、再度炭酸カルシウムの製造を行う際には、先ず前記ベント管７に設けられた減圧弁６を開放して前記主反応容器１内の減圧を行い、減圧が完了すると前記減圧弁６を閉塞する。 When the calcium carbonate is produced again, the pressure reducing valve 6 provided in the vent pipe 7 is first opened to reduce the pressure in the main reaction vessel 1, and when the pressure reduction is completed, the pressure reducing valve 6 is closed. To do.

その後、前記循環ポンプ４４を駆動させ、前記残液循環管４３を介して前記残液貯留部４２に貯留されていた残液を循環させ、前記給水管２に送給する。該給水管２に送給された残液は、該給水管２を介して再度前記主反応容器１内に供給される。 Thereafter, the circulation pump 44 is driven to circulate the residual liquid stored in the residual liquid storage section 42 via the residual liquid circulation pipe 43 and feed it to the water supply pipe 2. The residual liquid supplied to the water supply pipe 2 is supplied again into the main reaction vessel 1 through the water supply pipe 2.

該主反応容器１内に供給される水の不足分は、別途前記給水ポンプ１１を駆動することで前記水供給源３より前記給水管２を介して前記主反応容器１内に供給される。従って、２回目以降の処理に関しては、前記水供給源３より供給される水の量は僅かでよい。 The shortage of water supplied into the main reaction vessel 1 is supplied into the main reaction vessel 1 from the water supply source 3 via the water supply pipe 2 by separately driving the water supply pump 11. Therefore, the amount of water supplied from the water supply source 3 may be small for the second and subsequent treatments.

以降の工程は上述した工程と同様であるので説明を省略する。 Subsequent steps are the same as those described above, and thus description thereof is omitted.

上述の様に、本実施例では、従来ではそのまま廃棄されていた廃コンクリートのフィラーより炭酸カルシウムを製造するので、廃コンクリートの粉砕処理後の廃棄物の量を減少させることができる。 As described above, in this embodiment, since calcium carbonate is produced from the filler of waste concrete that has been conventionally discarded as it is, the amount of waste after pulverization treatment of waste concrete can be reduced.

又、本実施例では、二酸化炭素含有ガスとして純二酸化炭素を使用しているので、製造される炭酸カルシウムは高純度のものであり、再度コンクリートの原料とする等様々な用途に用いることができる。 Further, in this embodiment, pure carbon dioxide is used as the carbon dioxide-containing gas, so that the calcium carbonate produced is of high purity and can be used for various applications such as using concrete again. .

更に、本実施例の炭酸カルシウム製造システムは、原料として廃コンクリートのフィラー、水、二酸化炭素のみを用いるので、炭酸カルシウム製造時に有害物質等を排出することがない。 Furthermore, since the calcium carbonate production system of the present embodiment uses only waste concrete filler, water, and carbon dioxide as raw materials, no harmful substances or the like are discharged during the production of calcium carbonate.

尚、本実施例では、液化二酸化炭素を気化させた純二酸化炭素を使用しているが、二酸化炭素を含有するガスであればよく、例えば純二酸化炭素の代りに工場排ガスを用いることで、上記した効果だけでなく工場より排出される二酸化炭素の排出量が低減され、環境負荷の低減を図ることができる。又、炭酸カルシウム製造の原料として廃コンクリートを使用するので、排ガス中の二酸化炭素の処理を低コストで行うことができる。 In this example, pure carbon dioxide obtained by vaporizing liquefied carbon dioxide is used. However, any gas containing carbon dioxide may be used, for example, by using factory exhaust gas instead of pure carbon dioxide, In addition to the effect, the amount of carbon dioxide emitted from the factory is reduced, and the environmental load can be reduced. In addition, since waste concrete is used as a raw material for producing calcium carbonate, carbon dioxide in exhaust gas can be treated at low cost.

更に、本実施例では、前記主反応容器１、前記第１の濾過装置２３、前記副反応容器２８、前記第２の濾過装置３８等を１つずつ設けバッチ式に稼働しているが、それぞれ複数設けてサブシステムを複数構成し、交互に稼働することで、一連の炭酸カルシウムの製造工程の完了を待つことなく、次の炭酸カルシウムの製造工程を実行することができ、炭酸カルシウム製造システムの擬似的な連続運転を行うことができる。 Furthermore, in this embodiment, the main reaction vessel 1, the first filtration device 23, the sub-reaction vessel 28, the second filtration device 38, etc. are provided one by one and are operated in a batch manner. By providing multiple subsystems and operating them alternately, the next calcium carbonate manufacturing process can be executed without waiting for the completion of a series of calcium carbonate manufacturing processes. Pseudo continuous operation can be performed.

１主反応容器
９廃コンクリート微粉末供給系
１３水供給系
１７二酸化炭素供給系
１９第１攪拌機構
２３第１の濾過装置
２６フィルタ
２８副反応容器
３２第２攪拌機構
３８第２の濾過装置
４３残液循環管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main reaction container 9 Waste concrete fine powder supply system 13 Water supply system 17 Carbon dioxide supply system 19 1st stirring mechanism 23 1st filtration device 26 Filter 28 Sub-reaction vessel 32 2nd stirring mechanism 38 2nd filtration device 43 Residue Liquid circulation pipe

Claims

From the step of extracting calcium ions in the waste concrete fine powder by supplying water and waste concrete fine powder into the main reaction vessel held at a high pressure by the carbon dioxide-containing gas and stirring, and from the solution containing calcium ions A step of separating reaction residues while maintaining a high pressure state by a filter in the first filtration device, a step of feeding a solution from which the reaction residues are separated into a sub-reaction vessel while maintaining a high pressure state, A method for producing calcium carbonate, comprising: a step of depressurizing the inside of a side reaction vessel to precipitate calcium carbonate; and a step of collecting the precipitated calcium carbonate by a filter in a second filtration device.

A main reaction vessel that stirs water and waste concrete fine powder to extract calcium ions, a carbon dioxide supply system that supplies high-pressure carbon dioxide-containing gas into the main reaction vessel, and a waste concrete fine powder in the main reaction vessel Waste concrete fine powder supply system, a water supply system for supplying water to the main reaction vessel, a first filtration device having a filter for separating reaction residues under high pressure from a solution containing calcium ions, Characterized in that it comprises a secondary reaction vessel for depressurizing the solution from which the reaction residue has been separated to precipitate calcium carbonate, and a second filtration device having a filter for collecting the calcium carbonate precipitated in the secondary reaction vessel. Calcium carbonate production system.

The calcium carbonate production system according to claim 2, wherein the filter in the first filtration device is a Fundaback filter.

A plurality of subsystems including the main reaction vessel, the first filtration device, the sub-reaction vessel, and the second filtration device are provided. The calcium carbonate production system according to claim 2 or 3, which enables operation.