JP2019052065A - Method for producing calcium carbonate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、製紙産業等において充填材として利用される炭酸カルシウムを製造する炭酸カルシウムの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing calcium carbonate for producing calcium carbonate used as a filler in the paper industry and the like.
従来、炭酸カルシウムの製造方法として、カルシウムを含む固形物(文献ではセメント又はスラグ)をアミノ酸含有水溶液に添加してカルシウムイオンを溶出させる処理部(文献では反応容器)に、炭酸ガスを吹込んで炭酸カルシウムを析出させる技術が知られている(例えば、特許文献1〜2参照)。アミノ酸はカルシウムとキレート反応を起こし、炭酸ガスを接触させるとキレート錯体からアミノ酸が分離回復する。その結果、アミノ酸含有水溶液を繰返し使用することができ、炭酸カルシウムの析出効率が低下し難いものとなっている。
Conventionally, as a method for producing calcium carbonate, carbon dioxide is blown into a processing unit (reaction vessel in the literature) by adding a solid substance containing calcium (cement or slag in the literature) to an amino acid-containing aqueous solution to elute calcium ions. A technique for precipitating calcium is known (see, for example,
特許文献1には、固形物に含まれるカルシウムイオンのモル比に対するアミノ酸のモル比を一定割合としたアミノ酸含有水溶液の場合、酸性アミノ酸は、カルシウムイオンの溶出率(固形物に含まれるカルシウムイオンに対する水溶液中のカルシウムイオンの割合)が高くなることが開示されている。一方、特許文献2には、中性付近に等電点を持つ中性アミノ酸が水に対する飽和溶解度の高い点に着目し、中性アミノ酸含有水溶液に含まれる中性アミノ酸濃度を高めることにより炭酸カルシウムの析出効率を高める技術が開示されている。また、特許文献2には、中性アミノ酸に酸性アミノ酸や塩基性アミノ酸を混合させたり、酸性アミノ酸に塩基性アミノ酸を混合して等電点を中性付近に調整したりしても良い旨が記載されている。
In
また、従来、炭酸カルシウムの製造方法として、消石灰(水酸化カルシウム)と炭酸ガスとを反応させて炭酸カルシウムを析出させる技術が知られている(例えば、特許文献3〜4参照)。
Conventionally, as a method for producing calcium carbonate, a technique for causing calcium carbonate to precipitate by reacting slaked lime (calcium hydroxide) and carbon dioxide gas is known (see, for example,
特許文献3には、生石灰(酸化カルシウム)を水で消和して調製された消石灰(水酸化カルシウム)を含む液体(懸濁液)をインジェクタに供給し、液体の流れによって減圧状態になったインジェクタで二酸化炭素を含む気体を吸引して、炭酸カルシウムを析出させる技術が開示されている。特許文献4には、生石灰を水で消和して調製された消石灰の懸濁液からライムスクリーンによって除去された低溶解性の石灰粒の残渣(ライムスクリーン残渣)を含む懸濁液をインジェクタに供給し、液体の流れによって減圧状態になったインジェクタで二酸化炭素を含む気体を吸引して、炭酸カルシウムを析出させる技術が開示されている。
In
特許文献1〜2に記載の炭酸カルシウムの製造方法にあっては、アミノ酸含有水溶液を繰返し使用することができるものの、特許文献1のように水に対する飽和溶解度の低い酸性アミノ酸の場合、カルシウムイオンの溶出効率の観点から改善の余地がある。一方、特許文献2のように中性アミノ酸を用いることで、水に対する飽和溶解度を高めることができるものの、炭酸カルシウムの析出効率の更なる向上が求められる。
In the method for producing calcium carbonate described in
特許文献3〜4に記載の炭酸カルシウムの製造方法にあっては、生石灰を水で消和して消石灰を調整しているため、特許文献1〜2のようにアミノ酸のキレート反応を用いてカルシウムを溶出させる場合に比べてカルシウムイオンの溶出量が極めて小さい。このため、カルシウムイオンの溶出効率や炭酸カルシウムの析出効率の観点から改善の余地がある。特に、特許文献4のようにライムスクリーン残渣を出発物質とするものでは、一度消和した生石灰であるため、ライムスクリーン残渣に含まれるカルシウムイオン含有量が少なく、炭酸カルシウムの析出効率がさらに低くなってしまう。
In the method for producing calcium carbonate described in
さらに、析出させた炭酸カルシウムを工業製品として使用するためには、少ない消費電力で炭酸カルシウムの析出効率を高めることが理想的である。 Furthermore, in order to use the precipitated calcium carbonate as an industrial product, it is ideal to increase the precipitation efficiency of calcium carbonate with low power consumption.
そこで、消費電力を抑制しながら炭酸カルシウムの析出効率を向上させることのできる炭酸カルシウムの製造方法が望まれている。 Thus, a method for producing calcium carbonate that can improve the precipitation efficiency of calcium carbonate while suppressing power consumption is desired.
炭酸カルシウムの製造方法の特徴は、中性アミノ酸を含む中性アミノ酸含有水溶液に生石灰を添加して、カルシウムイオンを溶出させる溶出工程と、
前記溶出工程で前記カルシウムイオンが溶出した前記中性アミノ酸含有水溶液に炭酸ガスを導入して炭酸カルシウムを析出させる析出工程と、を備え、
前記析出工程において、前記中性アミノ酸含有水溶液のpHが7.5以上9.0未満となった時点で前記炭酸ガスの導入を停止する点にある。
A feature of the method for producing calcium carbonate is an elution step of adding calcium oxide to an aqueous solution containing neutral amino acids containing neutral amino acids to elute calcium ions,
A precipitation step of precipitating calcium carbonate by introducing carbon dioxide into the neutral amino acid-containing aqueous solution from which the calcium ions have been eluted in the elution step,
In the precipitation step, the introduction of the carbon dioxide gas is stopped when the pH of the neutral amino acid-containing aqueous solution becomes 7.5 or more and less than 9.0.
本方法における溶出工程では、生石灰が水に溶解して水酸化カルシウムとなり、該水酸化カルシウムに含まれるカルシウムイオンと中性アミノ酸とのキレート錯体を生成する過程でカルシウムイオンと結合していた水酸化物イオンが解離して、pHがアルカリ側にシフトする。そして、析出工程において、炭酸ガスを導入することでpHが7付近まで低下して炭酸カルシウムが析出する。 In the elution step of the present method, quick lime dissolves in water to form calcium hydroxide, and the hydroxide that has been combined with calcium ions in the process of forming a chelate complex of calcium ions and neutral amino acids contained in the calcium hydroxide. The product ions are dissociated and the pH shifts to the alkali side. In the precipitation step, by introducing carbon dioxide, the pH is lowered to around 7 and calcium carbonate is precipitated.
これらの反応過程において、本発明者らは、析出工程においてpHをアルカリ側の所定値で炭酸ガスの導入を停止した場合でも、pHを7付近まで低下させる場合に比べて炭酸カルシウムの析出量がほとんど低下しないとの知見を得た。つまり、本方法のように中性アミノ酸含有水溶液のpHが7.5以上9.0未満となった時点で炭酸ガスの導入を停止することで、pHを7付近まで低下させて炭酸カルシウムを析出させる場合に比べて、単位時間当たりの炭酸カルシウムの析出量を増大させることができる。このため炭酸ガスの導入時間を短縮することが可能となり、消費電力を節約することができる。 In these reaction processes, the present inventors have found that the amount of calcium carbonate deposited is lower than when the pH is lowered to around 7 even when the introduction of carbon dioxide gas is stopped at a predetermined value on the alkali side in the precipitation step. It was found that there was almost no decline. That is, when the pH of the neutral amino acid-containing aqueous solution becomes 7.5 or more and less than 9.0 as in this method, the introduction of carbon dioxide gas is stopped, so that the pH is lowered to around 7 and calcium carbonate is precipitated. Compared with the case of making it, the precipitation amount of the calcium carbonate per unit time can be increased. For this reason, the introduction time of carbon dioxide gas can be shortened, and power consumption can be saved.
このように、本方法を採用することで、消費電力を抑制しながら炭酸カルシウムの析出効率を向上させることができる。 Thus, by adopting this method, it is possible to improve the precipitation efficiency of calcium carbonate while suppressing power consumption.
他の特徴方法は、前記中性アミノ酸は、DL−アラニンとグリシンとを含んでいる点にある。 Another characteristic method is that the neutral amino acid contains DL-alanine and glycine.
本発明者らは、2種以上の中性アミノ酸を混合させた中性アミノ酸含有水溶液の場合、1種の中性アミノ酸を飽和させた中性アミノ酸含有水溶液に比べて、水に対する溶解度を高めることができるとの知見を得た。これは、中性アミノ酸を溶解した水溶液は、アミノ基およびカルボキシル基のイオン化によって極性が高まり、他の中性アミノ酸が水分子とイオン結合し易くなるからであると推測される。その結果、中性アミノ酸の飽和水溶液に対して、他の中性アミノ酸がさらに溶解するので、水に対する溶解度を高めることができる。 In the case of a neutral amino acid-containing aqueous solution in which two or more kinds of neutral amino acids are mixed, the present inventors increase the solubility in water as compared with a neutral amino acid-containing aqueous solution in which one type of neutral amino acid is saturated. I got the knowledge that I can do it. This is presumably because the aqueous solution in which neutral amino acids are dissolved has increased polarity due to ionization of amino groups and carboxyl groups, and other neutral amino acids are easily ionically bonded to water molecules. As a result, other neutral amino acids are further dissolved in the saturated aqueous solution of neutral amino acids, so that the solubility in water can be increased.
本方法のように、中性アミノ酸をDL−アラニンおよびグリシンで構成すれば、これらDL−アラニンおよびグリシンは、他のアミノ酸に比べて非常に安価で水に対する飽和溶解度が高いので、中性アミノ酸濃度が向上してカルシウムイオンに対するキレート反応を促進させることができる。その結果、カルシウムイオンの溶出効率を高まる。よって、生石灰からカルシウムイオンがより多く溶出するので、炭酸ガスと接触させれば、より多くの炭酸カルシウムを析出させることができる。 If neutral amino acids are composed of DL-alanine and glycine as in this method, these DL-alanine and glycine are very inexpensive and have high saturated solubility in water compared to other amino acids. Can improve the chelate reaction against calcium ions. As a result, the elution efficiency of calcium ions is increased. Therefore, since more calcium ions are eluted from quicklime, a larger amount of calcium carbonate can be deposited by contacting with the carbon dioxide gas.
他の特徴方法は、前記中性アミノ酸は、DL−アラニンと、スレオニンと、グリシン、システイン、セリン、リジン塩酸塩およびアスパラギン一水和物の少なくとも1つと、を含んでいる点にある。 Another characteristic method is that the neutral amino acid contains DL-alanine, threonine, and at least one of glycine, cysteine, serine, lysine hydrochloride and asparagine monohydrate.
本方法では、飽和溶解度の高いDL−アラニンやグリシン、システイン、セリン、リジン塩酸塩およびアスパラギン一水和物の少なくとも1つと、分離回復能力の高いスレオニンとを混合することで、相乗効果を発揮して炭酸カルシウムの析出効率を高めながらも中性アミノ酸の減量を抑制して中性アミノ酸を繰返し使用することができる。 In this method, a synergistic effect is exhibited by mixing at least one of DL-alanine, glycine, cysteine, serine, lysine hydrochloride and asparagine monohydrate with high saturation solubility and threonine with high separation recovery ability. Thus, while increasing the precipitation efficiency of calcium carbonate, the neutral amino acid can be repeatedly used while suppressing the weight loss of the neutral amino acid.
他の特徴方法は、前記析出工程において、前記中性アミノ酸含有水溶液に硫酸バリウムを添加する点にある。 Another characteristic method is that barium sulfate is added to the neutral amino acid-containing aqueous solution in the precipitation step.
本発明者らは、析出工程において中性アミノ酸含有水溶液に硫酸バリウムを添加することで、析出された炭酸カルシウムの粒子径を微細化できるとの知見を得た。硫酸バリウムは水に極めて難溶な物質であり、炭酸カルシウムの生成過程で硫酸バリウムがキレート錯体から分離されたカルシウムイオンの凝集を抑制する助剤として作用したためであると推測される。よって、本方法によれば、製紙産業等における充填材として有用な微細な粒子径を持った炭酸カルシウムを析出させることができる。 The present inventors have obtained knowledge that the particle diameter of precipitated calcium carbonate can be refined by adding barium sulfate to a neutral amino acid-containing aqueous solution in the precipitation step. It is presumed that barium sulfate is a substance that is extremely insoluble in water, and that barium sulfate acts as an auxiliary agent that suppresses aggregation of calcium ions separated from the chelate complex during the formation of calcium carbonate. Therefore, according to this method, calcium carbonate having a fine particle size useful as a filler in the paper industry or the like can be precipitated.
他の特徴方法は、前記析出工程において、前記炭酸ガスを導入する前の前記中性アミノ酸含有水溶液に水を添加する点にある。 Another characteristic method is that, in the precipitation step, water is added to the neutral amino acid-containing aqueous solution before introducing the carbon dioxide gas.
上述したように、2種以上の中性アミノ酸を混合することで中性アミノ酸濃度を向上させることができるが、中性アミノ酸濃度が高すぎるとキレート作用が高まりすぎて析出工程でカルシウムイオンが中性アミノ酸から分離しないおそれがある。本方法のように、炭酸ガスを導入する前の中性アミノ酸含有水溶液に水を添加することで、析出工程における中性アミノ酸濃度を低下させてキレート作用が軽減されるので、少ない炭酸ガスの導入量で中性アミノ酸からカルシウムイオンを確実に分離させることができる。よって、消費電力を抑制しながら炭酸カルシウムの析出効率を向上させることができる。 As described above, the neutral amino acid concentration can be improved by mixing two or more kinds of neutral amino acids. However, if the neutral amino acid concentration is too high, the chelating action is excessively increased and calcium ions are contained in the precipitation step. There is a risk that it will not be separated from sex amino acids. As in this method, by adding water to the neutral amino acid-containing aqueous solution before introducing carbon dioxide gas, the neutral amino acid concentration in the precipitation process is reduced to reduce the chelating action, so introduction of a small amount of carbon dioxide gas Calcium ions can be reliably separated from neutral amino acids by the amount. Therefore, the precipitation efficiency of calcium carbonate can be improved while suppressing power consumption.
以下に、本発明に係る炭酸カルシウムの製造方法の実施形態について、図面に基づいて説明する。ただし、以下の実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。 Hereinafter, an embodiment of a method for producing calcium carbonate according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
(炭酸カルシウムの製造方法)
本実施形態における炭酸カルシウムの製造方法は、中性アミノ酸を含む中性アミノ酸含有水溶液に生石灰(酸化カルシウム)を添加して、カルシウムイオンを溶出させる溶出工程と、溶出工程でカルシウムイオンが溶出した中性アミノ酸含有水溶液に炭酸ガスを導入して炭酸カルシウムを析出させる析出工程と、を備え、析出工程において、中性アミノ酸含有水溶液のpHが7.5以上9.0未満となった時点で炭酸ガスの導入を停止するものである。
(Method for producing calcium carbonate)
The manufacturing method of calcium carbonate in the present embodiment includes an elution step in which quick lime (calcium oxide) is added to a neutral amino acid-containing aqueous solution containing a neutral amino acid to elute calcium ions, and calcium ions are eluted in the elution step. A precipitation step of precipitating calcium carbonate by introducing carbon dioxide into the aqueous solution containing a neutral amino acid, and carbon dioxide gas when the pH of the neutral amino acid-containing aqueous solution becomes 7.5 or more and less than 9.0 in the precipitation step Will be stopped.
中性アミノ酸含有水溶液とは、少なくとも所定量の中性アミノ酸を含む水溶液を意味する。特に、中性アミノ酸含有水溶液は、2種以上の中性アミノ酸を混合した水溶液が好ましい。また、中性アミノ酸含有水溶液の等電点が中性付近(pH=約4〜8)となるのが好ましい。 A neutral amino acid-containing aqueous solution means an aqueous solution containing at least a predetermined amount of a neutral amino acid. In particular, the neutral amino acid-containing aqueous solution is preferably an aqueous solution in which two or more neutral amino acids are mixed. The isoelectric point of the neutral amino acid-containing aqueous solution is preferably near neutral (pH = about 4 to 8).
中性アミノ酸とは、アミノ基およびカルボキシル基の両方の官能基を持つ有機化合物であって、pHが約5〜7に等電点を有するものを意味する。具体的には、システイン(Cys)、フェニルアラニン(Phe)、スレオニン(Thr)、グルタミン(Gln)、セリン(Ser)、ヒドロキシプロリン(Hyp)、メチオニン(Met)、シトルリン(Cit)、イソロイシン(Ile)、バリン(Val)、グリシン(Gly)、DL−アラニン(Ala)、プロリン(Pro)、β−アラニン(βAla)、4−アミノ酪酸(GABA)、ヒスチジン(His)、オルニチン塩酸塩(Orn−HCl)、アルギニン塩酸塩(Arg−HCl)、リジン塩酸塩(Lys−HCl)、ロイシン(Leu)、アスパラギン一水和物(Ans−H2O)、トリプトファン(Trp)、チロシン(Tyr)、グルコサミンなどである。他に、なお、上述したアミノ酸に限定されず、N−アセチル−D−グルコサミンなどのN保護アミノ酸やC保護アミノ酸を使用しても良い。 The neutral amino acid means an organic compound having both amino group and carboxyl group functional groups and having an isoelectric point at a pH of about 5 to 7. Specifically, cysteine (Cys), phenylalanine (Phe), threonine (Thr), glutamine (Gln), serine (Ser), hydroxyproline (Hyp), methionine (Met), citrulline (Cit), isoleucine (Ile) , Valine (Val), glycine (Gly), DL-alanine (Ala), proline (Pro), β-alanine (βAla), 4-aminobutyric acid (GABA), histidine (His), ornithine hydrochloride (Orn-HCl) ), Arginine hydrochloride (Arg-HCl), lysine hydrochloride (Lys-HCl), leucine (Leu), asparagine monohydrate (Ans-H 2 O), tryptophan (Trp), tyrosine (Tyr), glucosamine, etc. It is. In addition, it is not limited to the amino acid mentioned above, You may use N protected amino acids, such as N-acetyl-D-glucosamine, and C protected amino acids.
溶出工程では、中性アミノ酸を所定割合で含む中性アミノ酸含有水溶液を調製する。次いで、調製した中性アミノ酸含有水溶液に対して、生石灰を添加して、カルシウムイオンを中性アミノ酸含有水溶液に溶出させる。 In the elution step, a neutral amino acid-containing aqueous solution containing neutral amino acids at a predetermined ratio is prepared. Next, quick lime is added to the prepared neutral amino acid-containing aqueous solution to elute calcium ions into the neutral amino acid-containing aqueous solution.
具体的には、カルシウムイオンの溶出反応は、例えば以下のようなものが想定される。
(1)CaO+H2O → Ca(OH)2
(2)2HL+Ca(OH)2 → Ca(HL)2 2++2OH−
(3)2HL+Ca(OH)2 → CaL2+2H2O
ここで、Lは、中性アミノ酸の配位子を指す。
Specifically, for example, the following elution reaction of calcium ions is assumed.
(1) CaO + H 2 O → Ca (OH) 2
(2) 2HL + Ca (OH) 2 → Ca (HL) 2 2+ + 2OH −
(3) 2HL + Ca (OH) 2 → CaL 2 + 2H 2 O
Here, L indicates a neutral amino acid ligand.
これら式(2)や(3)から分かるように、カルシウムイオン(Ca2+)がアミノ酸のカルボキシル基やアミノ基とキレート反応を起こし、キレート錯体(Ca(HL)2 2+、CaL2)が生成される。このとき、カルシウムイオンと結合していた水酸化物イオン(OH−)が解離するため、混合水溶液がアルカリ側にシフトする。 As can be seen from these formulas (2) and (3), the calcium ion (Ca 2+ ) causes a chelate reaction with the carboxyl group or amino group of the amino acid to produce a chelate complex (Ca (HL) 2 2+ , CaL 2 ). The At this time, since the hydroxide ions (OH − ) bonded to the calcium ions are dissociated, the mixed aqueous solution is shifted to the alkali side.
次の工程として、溶出工程後の中性アミノ酸含有水溶液に炭酸ガスを含む気体を接触させて炭酸カルシウムとして析出させる析出工程と、析出した炭酸カルシウムを回収する回収工程とを備えている。析出工程では、溶出工程後の中性アミノ酸含有水溶液中の残渣を濾過した濾液(以下、「反応液体」と言う。)を、炭酸ガスを含む気体に接触させる。本実施形態では、反応液体のpHが7.5以上9.0未満、好ましくは8.0以上9.0未満、より好ましくは8.0以上8.5以下となった時点で炭酸ガスの導入を停止することとしている。 As a next step, a neutralizing amino acid-containing aqueous solution after the elution step is brought into contact with a gas containing carbon dioxide to precipitate as calcium carbonate, and a recovery step for collecting the precipitated calcium carbonate is provided. In the precipitation step, a filtrate obtained by filtering the residue in the neutral amino acid-containing aqueous solution after the elution step (hereinafter referred to as “reaction liquid”) is brought into contact with a gas containing carbon dioxide gas. In this embodiment, when the pH of the reaction liquid is 7.5 or more and less than 9.0, preferably 8.0 or more and less than 9.0, and more preferably 8.0 or more and 8.5 or less, the introduction of carbon dioxide gas. Trying to stop.
炭酸ガス(CO2)を含む気体は、純粋な炭酸ガスに限らず、例えば、炭化水素系の液体燃料や石炭や樹木等の固体燃料を燃焼させた時に発生する燃焼排ガス、あるいは生石灰生成時に出る炭酸カルシウム焼成排ガス、又はバイオガス等(以下、単に「排ガス」と言う。)を用いることができる。炭酸ガスとして排ガスを用いる場合には、中性アミノ酸含有水溶液と接触させる前に吸着フィルタ等を通過させて、塵埃等を除去しても良い。なお、析出工程は任意の温度で実施できるが、温度が高いほど炭酸ガスが溶け込み難くなるため、70℃以下で使用することが好ましい。 The gas containing carbon dioxide (CO 2 ) is not limited to pure carbon dioxide. For example, it is generated when combustion liquid exhaust gas generated when hydrocarbon liquid fuel or solid fuel such as coal or wood is burned, or when quick lime is produced. Calcium carbonate calcined exhaust gas, biogas or the like (hereinafter simply referred to as “exhaust gas”) can be used. When exhaust gas is used as the carbon dioxide gas, dust or the like may be removed by passing through an adsorption filter or the like before contacting with the neutral amino acid-containing aqueous solution. In addition, although a precipitation process can be implemented at arbitrary temperature, since it becomes difficult to melt | dissolve a carbon dioxide gas so that temperature is high, it is preferable to use at 70 degrees C or less.
析出工程では、カルシウムイオンと炭酸ガスとが反応して、炭酸カルシウムが生成されて析出する。具体的には、上述の式(2)(3)で示した溶出反応後の反応液体に、炭酸ガスを接触させたときの析出反応は、以下のようになる。
(4)CO2+H2O → H2CO3
(5)H2CO3 → HCO3 −+H+
(6)Ca(HL)2 2++HCO3 − → CaCO3+2HL+H+
(7)CaL2+HCO3 − → CaCO3+HL+L−
In the precipitation step, calcium ions and carbon dioxide react to generate and precipitate calcium carbonate. Specifically, the precipitation reaction when carbon dioxide gas is brought into contact with the reaction liquid after the elution reaction represented by the above formulas (2) and (3) is as follows.
(4) CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3
(5) H 2 CO 3 → HCO 3 − + H +
(6) Ca (HL) 2 2+ + HCO 3 − → CaCO 3 + 2HL + H +
(7) CaL 2 + HCO 3 − → CaCO 3 + HL + L −
析出工程においてキレート錯体を含有する反応液体に炭酸ガスを接触させると、キレート錯体からカルシウムイオンが分離して炭酸カルシウムが生成されると共に、キレート錯体から中性アミノ酸が分離して、元の中性アミノ酸含有水溶液の状態が回復される。すなわち、中性アミノ酸は、カルシウムイオンを生石灰から分離して炭酸カルシウムを生成するための触媒として働き、繰返し使用できるので有益である。 When carbon dioxide is brought into contact with the reaction liquid containing the chelate complex in the precipitation process, calcium ions are separated from the chelate complex to produce calcium carbonate, and neutral amino acids are separated from the chelate complex, resulting in the original neutrality. The state of the amino acid-containing aqueous solution is recovered. That is, a neutral amino acid is useful because it acts as a catalyst for separating calcium ions from quicklime to produce calcium carbonate and can be used repeatedly.
ところで、炭酸ガスが所望の緩衝能を発揮できる範囲として、第一酸解離定数(pKa1)に対して±1.5の範囲であることが知られている。このため、中性アミノ酸含有水溶液の等電点が、炭酸ガスの第一酸解離定数に対して±1.5の範囲内であるのが好ましい。これは、炭酸ガス(式(6)、(7)における左辺)の緩衝能範囲と回復するアミノ酸(式(6)、(7)における右辺)の緩衝能範囲とが重なることでバランスが取れ、炭酸ガスの消費と炭酸カルシウムの析出とが促進されるためである。 By the way, it is known that the range in which carbon dioxide gas can exhibit a desired buffer capacity is within a range of ± 1.5 with respect to the first acid dissociation constant (pKa1). Therefore, the isoelectric point of the neutral amino acid-containing aqueous solution is preferably within a range of ± 1.5 with respect to the first acid dissociation constant of carbon dioxide gas. This is balanced by the overlapping of the buffer capacity range of carbon dioxide gas (left side in formulas (6) and (7)) and the buffer capacity range of amino acids to be recovered (right side in formulas (6) and (7)), This is because the consumption of carbon dioxide gas and the precipitation of calcium carbonate are promoted.
炭酸ガスの第一酸解離定数とは、炭酸ガスの場合、(5)の式となるときのpHであり、pKa1=6.35となる。このため、例えば、中性アミノ酸含有水溶液の等電点は、4.75〜7.85(=6.35±1.5)の範囲内であることが好ましい。なお、中性アミノ酸の緩衝能範囲が等電点から±1.5であれば、中性アミノ酸はある程度の緩衝能を発揮するので、炭酸ガスと中性アミノ酸との緩衝能範囲が重なるように中性アミノ酸含有水溶液の等電点は、約4〜8の範囲であれば良い。 The first acid dissociation constant of carbon dioxide is the pH at which the equation (5) is satisfied in the case of carbon dioxide, and pKa1 = 6.35. Therefore, for example, the isoelectric point of the neutral amino acid-containing aqueous solution is preferably in the range of 4.75 to 7.85 (= 6.35 ± 1.5). If the neutral amino acid buffer capacity range is ± 1.5 from the isoelectric point, the neutral amino acid exhibits a certain level of buffer capacity, so that the buffer capacity ranges of carbon dioxide and neutral amino acids overlap. The isoelectric point of the neutral amino acid-containing aqueous solution may be in the range of about 4-8.
析出工程にて析出した炭酸カルシウムは、その後の回収工程において、濾過等の公知の方法によって回収することができる。回収された炭酸カルシウムは、例えば、製紙、顔料、塗料、プラスチック、ゴム、織編物等の産業において充填材として利用することができる。 The calcium carbonate precipitated in the precipitation step can be recovered by a known method such as filtration in the subsequent recovery step. The recovered calcium carbonate can be used as a filler in industries such as papermaking, pigments, paints, plastics, rubber, woven and knitted fabrics.
また、回収工程後の中性アミノ酸含有水溶液に別の生石灰を添加して、カルシウムイオンを当該中性アミノ酸含有水溶液に溶出させる第2溶出工程を実施しても良く、次いで第2の析出工程および回収工程を実施しても良い。即ち、初めの溶出工程で使用した中性アミノ酸含有水溶液を用いて、第2の溶出工程、析出工程、および回収工程を実施し、さらに第3の溶出工程、析出工程、および回収工程を実施し、またさらに第4の・・・という具合に、同じ中性アミノ酸含有水溶液に対して、溶出工程、析出工程、および回収工程という一連のプロセスを繰返して実施することができる。このとき、中性アミノ酸含有水溶液に添加する固形物としては、前の溶出工程で使用したものと同一種類のものでも、異なる種類のものでも良く、特に限定されない。 Further, another quick lime may be added to the neutral amino acid-containing aqueous solution after the recovery step, and a second elution step for eluting calcium ions into the neutral amino acid-containing aqueous solution may be performed, and then the second precipitation step and A recovery step may be performed. That is, using the neutral amino acid-containing aqueous solution used in the first elution step, the second elution step, the precipitation step, and the recovery step are performed, and further the third elution step, the precipitation step, and the recovery step are performed. In addition, a series of processes such as an elution step, a precipitation step, and a recovery step can be repeatedly performed on the same neutral amino acid-containing aqueous solution. At this time, the solid matter added to the neutral amino acid-containing aqueous solution may be the same or different from that used in the previous elution step, and is not particularly limited.
(炭酸カルシウム製造装置)
図1に示すように、本実施形態における炭酸カルシウム製造装置Yは、反応液体供給ユニットAと、反応液体Wの貯留部Cが下部に形成された反応槽Bと、反応槽Bの上部に収容される複数のノズルDと、貯留部Cに貯留された反応液体WをノズルDに供給する循環ポンプPaと、冷却ユニットEと、沈殿物回収ユニットFと、水供給ユニットGと、炭酸ガス濃縮ユニットJを備えている。
(Calcium carbonate production equipment)
As shown in FIG. 1, the calcium carbonate production apparatus Y in the present embodiment is accommodated in a reaction liquid supply unit A, a reaction tank B in which a reservoir C for the reaction liquid W is formed in the lower part, and an upper part of the reaction tank B. A plurality of nozzles D, a circulation pump Pa for supplying the reaction liquid W stored in the storage section C to the nozzle D, a cooling unit E, a precipitate recovery unit F, a water supply unit G, and a carbon dioxide gas concentration Unit J is provided.
本実施形態における炭酸カルシウム製造装置Yは、反応液体供給ユニットAで調製されるカルシウムイオンが溶出した中性アミノ酸含有水溶液である反応液体Wと炭酸ガスを含む気体とを反応槽Bで反応させることで炭酸カルシウムを析出させるものである。 The calcium carbonate production apparatus Y in the present embodiment reacts the reaction liquid W, which is a neutral amino acid-containing aqueous solution from which calcium ions prepared in the reaction liquid supply unit A are eluted, with a gas containing carbon dioxide gas in the reaction tank B. To precipitate calcium carbonate.
反応液体供給ユニットAは、中性アミノ酸含有水溶液に生石灰を添加してカルシウムイオンを溶出させる溶出槽1と、中性アミノ酸含有水溶液をプロペラ等で撹拌させる撹拌装置2と、フィルタ3aを用いてカルシウムイオンが溶出した水溶液中の不純物や未反応の生石灰等で構成される残渣を濾過して取り除く第一濾過槽3と、を備えている。また、反応液体供給ユニットAは、溶出槽1から濾過前の反応液体W(懸濁液)を第一濾過槽3に送り出す第一送出管4aと、第一濾過槽3で残渣が除去されてカルシウムイオンが溶出した透明な反応液体Wを送出ポンプPbの駆動により反応槽Bに送り出す第二送出管4bとを備えている。この第一送出管4aの溶出槽1との接続口には、電動開閉式の第一開閉弁4cが配置されている。さらに、反応液体供給ユニットAは、後述する反応槽Bの貯留部Cでキレート錯体から分離した中性アミノ酸含有水溶液を溶出槽1に補充する補充管14を備えており、この補充管14には電動開閉式の第二開閉弁14aが配置されている。
The reaction liquid supply unit A includes an
反応槽Bは、縦向き姿勢の軸芯Xを中心とする角筒状の側壁5と、中央ほど上方に突出する漏斗状の上壁6と、中央ほど下方に突出する漏斗状の底壁7とを備えている。
The reaction tank B has a rectangular tube-shaped
側壁5のうち、反応液体Wの液面より上方には、排ガス(炭酸ガスを含む気体の一例)を吸引する吸引口1aが形成されている。この吸引口1aには、ブロア18により吸引された排ガスが通過する吸気ダクト4が接続されている。
A
上壁6には、炭酸ガスが消費された排ガスを排出するガス排出口2aが形成されている。底壁7のうち下方への突出端には排出筒7aが下方に突出形成され、この排出筒7aには電動開閉式の排出弁7bが配置されている。反応槽Bの上部には、反応槽B内部の炭酸ガス濃度を検知する炭酸ガス濃度センサ15が配置されている。反応槽Bの下部には、貯留部Cに貯留される反応液体Wの液面レベルを検知するようにフロート型の液面センサ8と、反応液体WのpHを検知するpHセンサ9と、反応液体Wのカルシウムイオン濃度を検知するカルシウムイオン濃度センサ10と、反応液体Wの温度を検知するサーミスタ等の温度センサ11と、が配置されている。なお、反応液体Wの酸化還元電位を検知する酸化還元電位計を設けても良い。
The
夫々のノズルDは、反応槽Bのから貯留部Cに貯留される反応液体Wを循環ポンプPaの駆動力により下方(反応液体Wの液面に垂直な方向)に直線状に噴出するように姿勢が設定されている。 Each nozzle D sprays the reaction liquid W stored in the storage section C from the reaction tank B downward (in a direction perpendicular to the liquid surface of the reaction liquid W) linearly by the driving force of the circulation pump Pa. The posture is set.
図1に示すように、夫々のノズルDは、ハウジングHを有しており、ハウジングHの内周面は、反応液体Wが導入される断面直線状の導入部H1と、導入部H1の直径よりも小さい直径で構成され、反応液体Wを噴出させる断面直線状の吹出口H2と、導入部H1から吹出口H2に向かって縮径するテーパー部H3とを、中心線が軸芯Xと平行に形成されている。これによって、導入部H1に導入された反応液体Wは、テーパー部H3によって円滑に加速されて吹出口H2から直線状に噴出する。 As shown in FIG. 1, each nozzle D has a housing H, and the inner peripheral surface of the housing H has a linear cross-sectional introduction portion H1 into which the reaction liquid W is introduced, and the diameter of the introduction portion H1. The blower outlet H2 having a smaller diameter and having a linear cross section for ejecting the reaction liquid W and the tapered part H3 having a diameter reduced from the introduction part H1 toward the blower outlet H2 have a center line parallel to the axis X. Is formed. As a result, the reaction liquid W introduced into the introduction part H1 is smoothly accelerated by the taper part H3 and ejected linearly from the outlet H2.
また、複数のノズルDは、吸引口1aに隣り合う位置で吸引口1aよりも上方に配置された高位置ノズルDaと、高位置ノズルDaよりも吸引口1aから遠い位置で高位置ノズルDaよりも下方に配置された低位置ノズルDbと、高位置ノズルDaと低位置ノズルDbとの間の位置で高位置ノズルDaよりも下方且つ低位置ノズルDbよりも上方に配置された中位置ノズルDcと、を有している。本実施形態では、吸引口1aから遠ざかるに従って、高位置ノズルDa,中位置ノズルDc,低位置ノズルDbをこの順に配置したが、中位置ノズルDcと低位置ノズルDbとを交互に配置したりランダムに配置したりしても良いし、中位置ノズルDcおよび低位置ノズルDbの何れか一方を省略しても良い。
In addition, the plurality of nozzles D includes a high position nozzle Da disposed above the
また、図示しないが、複数のノズルDは、平面視(軸芯X方向視)において千鳥状に配置されている。具体的には、吸引口1aに近い方から順に列を設定したとき、吸気ダクト4を通過する空気の流通方向視において、奇数列のノズルDと偶数列のノズルDとは重なりなく配置され、奇数列どうしのノズルDおよび偶数列どうしのノズルDは、夫々重なって配置されている。なお、千鳥状に配置せずに、吸気ダクト4を通過する空気の流通方向視において、全てのノズルDが重なる格子状に配置されても良いし、重なりなくランダムに配置しても良く、特に限定されない。
Moreover, although not shown in figure, the some nozzle D is arrange | positioned in zigzag form in planar view (axial core X direction view). Specifically, when the rows are set in order from the side closer to the
循環ポンプPaは、インバータにより回転数が制御可能な電動モータで駆動される。この炭酸カルシウム製造装置Yでは、循環ポンプPaの駆動により、反応液体Wを吸引管12および供給管13を経由してノズルDに供給するように反応液体Wの循環が行われる。
Circulation pump Pa is driven by an electric motor whose rotation speed can be controlled by an inverter. In the calcium carbonate production apparatus Y, the reaction liquid W is circulated so that the reaction liquid W is supplied to the nozzle D via the
また、吸引管12と供給管13との合流部分には、反応液体供給ユニットAの溶出槽1にキレート錯体から分離回復した中性アミノ酸含有水溶液を補充する補充管14が接続されている。循環ポンプPaより下流側の供給管13には、反応液体Wの圧力を検知する圧力センサ17と、電動開閉式の第三開閉弁13aとが配置されている。
In addition, a
冷却ユニットEは、冷却装置25と、冷却装置25から冷媒が供給されることにより貯留部Cの反応液体Wの液中に配置される冷却管26とを備えている。この冷却ユニットEでは、冷媒として液体又は気体が用いられる。
The cooling unit E includes a
沈殿物回収ユニットFは、貯留部Cの底部に沈殿する炭酸カルシウムを回収する。沈殿物回収ユニットFは、フィルタ31aを用いて反応液体Wから炭酸カルシウムを濾過して取り除く第二濾過槽31を備えている。第二濾過槽31の下部には吸引管12が接続されている。
The sediment collection unit F collects calcium carbonate that precipitates at the bottom of the reservoir C. The sediment collection unit F includes a
水供給ユニットGは、水を貯留する水貯留部27と、水貯留部27の水を反応槽Bの貯留部Cに移送する移送管28とを備えている。炭酸ガス濃縮ユニットJは、炭酸ガスの濃度を調整する濃度調整機29と、濃度調整機29で調製された炭酸ガスを吸気ダクト4に合流させる合流管30とを備えている。
The water supply unit G includes a
(制御形態)
図2に示すように、炭酸カルシウム製造装置Yは、マイクロプロセッサやDSP(digital signal processor)等を有する制御部50により各部の制御を行うように構成されている。複数のポンプを駆動する電動モータには、誘導モータや同期モータが用いられ、制御部50には、電動モータに供給する電力の周波数の調整により電動モータの回転速度を制御するインバータ回路を備えている。なお、電動モータとしてブラシレスDCモータを用いた構成では、PWMの設定等により電力を調整する電力制御回路が用いられる。
(Control form)
As shown in FIG. 2, the calcium carbonate manufacturing apparatus Y is configured to control each unit by a
制御部50には、液面センサ8と、pHセンサ9と、カルシウムイオン濃度センサ10と、温度センサ11と、炭酸ガス濃度センサ15と、圧力センサ17と、からの検知信号が入力される。また、制御部50は、撹拌装置2と、送出ポンプPbと、ブロア18と、循環ポンプPaと、第一開閉弁4cと、第二開閉弁14aおよび第三開閉弁13aと、排出弁7bと、冷却装置25と、水貯留部27と、濃度調整機29と、に制御信号を出力する。
Detection signals from the
まず、図1に示すように、反応液体供給ユニットAの溶出槽1に、1種のアミノ酸で構成される中性アミノ酸含有水溶液又は2種以上の中性アミノ酸を混合した中性アミノ酸含有水溶液と生石灰とを投入し、制御部50が撹拌装置2を駆動する。このとき、撹拌装置2は、中性アミノ酸含有水溶液を間欠的に撹拌する。具体的には、撹拌装置2で中性アミノ酸含有水溶液を所定時間(例えば10秒)撹拌した後、撹拌装置2の駆動を所定時間(例えば5分)停止させる作動が反復して実行される。
First, as shown in FIG. 1, a neutral amino acid-containing aqueous solution obtained by mixing a neutral amino acid-containing aqueous solution composed of one kind of amino acid or two or more kinds of neutral amino acids into the
上述の式(1)で示すように、生石灰を中性アミノ酸含有水溶液に添加した場合、まず生石灰が水に溶解して水酸化カルシウムになり、上述の式(2),(3)で示すように、この水酸化カルシウムと中性アミノ酸とが反応してキレート錯体が生成される。反応液体供給ユニットAの撹拌装置2で中性アミノ酸含有水溶液を撹拌すれば、生石灰が水に対して飽和状態となるまでの溶解速度が高まる。その後、撹拌装置2の撹拌を停止してキレート錯体が形成され、これによって水酸化カルシウム濃度が低下したときに、撹拌装置2の撹拌を再開すれば、生石灰をさらに水に溶解させることができる。つまり、生石灰を水に溶解させるための撹拌を必要最小限に設定することで、少ない消費電力でカルシウムイオンを溶出させることができる。
As shown in the above formula (1), when quick lime is added to the neutral amino acid-containing aqueous solution, the quick lime is first dissolved in water to form calcium hydroxide, as shown in the above formulas (2) and (3). In addition, the calcium hydroxide and the neutral amino acid react to form a chelate complex. If a neutral amino acid containing aqueous solution is stirred with the
次いで、溶出槽1でカルシウムイオンが溶出した中性アミノ酸含有水溶液は、制御部50が第一開閉弁4cを開弁することで第一濾過槽3に流入し、第一濾過槽3のフィルタ3aで残渣が濾過され、その後、濾液(反応液体W)として、送出ポンプPbの駆動力により反応槽Bの内部に送り出される。そして、反応液体供給ユニットAからの反応液体Wを、排出弁7bを閉じた状態で貯留部Cの液面センサ8の検出値が所定値となるまで貯留する。次いで、貯留部Cに反応液体Wが貯留された後、排出弁7bおよび第三開閉弁13aを開弁すると共に循環ポンプPaを駆動する。この駆動時には、圧力センサ17で検知される圧力が目標値に維持されるように循環ポンプPaに供給する電力が設定される。
Next, the neutral amino acid-containing aqueous solution from which calcium ions are eluted in the
これによって、反応液体Wは、吸引管12に送り出され供給管13を流通した後、ノズルDから直線状に噴出される。そして、ブロア18を運転させて、吸引口1aから排ガスを反応槽Bの内部に吸引する。このとき、炭酸ガス濃度センサ15で検知された炭酸ガスの濃度が5%以上の所定濃度(例えば20%)となるように、制御部50が濃度調整機29を駆動させる。なお、排ガスに代えて、炭酸ガスボンベから高濃度の炭酸ガスを供給しても良く、この場合は濃度調整機29を省略することができる。また、吸引口1aから排ガスを反応槽Bの内部に吸引する前に、制御部50が水貯留部27から水を反応液体Wに所定量添加しても良い。これにより、析出工程における中性アミノ酸濃度を低下させてキレート作用が軽減されるので、少ない炭酸ガスの導入量で中性アミノ酸からカルシウムイオンを確実に分離させることができる。その結果、ブロア18や循環ポンプPa等の運転時間が短縮されるので、消費電力を節約することができる。なお、水に代えて、又は、水と共に、排ガスの酸性凝縮水を反応液体Wに所定量添加しても良い。この場合、上述した式(2),(3)に示すようにアルカリ側にシフトした反応液体WのpHが低下するので、反応液体Wに炭酸ガスを接触させたときに目標のpH7.5以上9.0未満まで短時間で到達させることができる。
Thus, the reaction liquid W is sent out to the
本実施形態では、反応液体Wを直線状に噴出させる吹出口H2を有する複数のノズルDを備えている。その結果、吸引口1aから反応槽Bの内部に吸引された炭酸ガスは、直線状に噴出された反応液体Wによって貯留部Cに引き込まれることとなる。そして、反応液体Wの液面下で炭酸ガスが微細な気泡となり、上述した式(4)〜(7)に示す反応が促進され、キレート錯体からカルシウムイオンが分離して炭酸カルシウムが生成されると共に、キレート錯体から中性アミノ酸が分離して、元の中性アミノ酸含有水溶液の状態が回復される。このように、複数のノズルDによって反応槽Bの内部に充満した炭酸ガスを一気に反応液体Wの内部に引き込むため、炭酸ガスの吸引量を増大させて処理能力を高めることができる。
In the present embodiment, there are provided a plurality of nozzles D each having an outlet H2 for ejecting the reaction liquid W linearly. As a result, the carbon dioxide gas sucked into the reaction tank B from the
また、本実施形態では、複数のノズルDが、吸引口1aに隣り合う位置で吸引口1aよりも上方に配置された高位置ノズルDaと、高位置ノズルDaよりも吸引口1aから遠い位置で高位置ノズルDaよりも下方に配置された中位置ノズルDcおよび低位置ノズルDbと、を有している。このため、高位置ノズルDaが、反応液体Wと炭酸ガスとの単位時間当たりの接触量を多く確保して、吸引口1aから吸引された炭酸ガスの貯留部Cの内部への引き込み量を増大させる。そして、中位置ノズルDcおよび低位置ノズルDbが、反応液体Wを貯留部Cの内部に勢いよく混入させ、引き込まれる炭酸ガスをより微細化し、炭酸ガスと反応液体Wとの接触確率をさらに高めることとなる。その結果、炭酸カルシウムの析出効率を確実に高めることができる。
Further, in the present embodiment, the plurality of nozzles D are arranged at a position adjacent to the
さらに、本実施形態では、複数のノズルDを平面視において千鳥状に配置しているので、反応槽Bの内部に充満された炭酸ガスに対して、反応液体Wは均等に接触する。その結果、吸引口1aから吸引された炭酸ガスの貯留部Cの内部への引き込み量をさらに増大させることができる。
Furthermore, in this embodiment, since the several nozzle D is arrange | positioned in zigzag form in planar view, the reaction liquid W contacts the carbon dioxide gas with which the inside of the reaction tank B was filled equally. As a result, the amount of carbon dioxide sucked from the
析出した炭酸カルシウムは、反応液体Wと共に排出筒7aから自重によって排出され、第二濾過槽31によって炭酸カルシウムが取り除かれた反応液体Wが循環ポンプPaの駆動力によってノズルDから噴出される。一方、析出された炭酸カルシウムは、第二濾過槽31のフィルタ31aの上面から回収される。
The precipitated calcium carbonate is discharged together with the reaction liquid W from the
温度センサ11で検知される液温が、目標とする温度(例えば10℃±5℃)を超えた場合には、制御部50が、冷却装置25を制御することにより冷却管26に低温の冷媒を供給し、貯留部Cの液温の上昇が抑制される。そして、pHセンサ9で検知される反応液体Wの目標のpH7.5以上9.0未満(例えばpH8.2)となった時点で、制御部50が、ブロア18の駆動を停止して炭酸ガスの導入を停止すると共に、第三開閉弁13aを閉弁して循環ポンプPaを停止し、炭酸ガスと中性アミノ酸含有水溶液との反応を停止させる。また、制御部50は、反応槽Bの貯留部Cにおける反応液体Wのカルシウムイオン濃度をカルシウムイオン濃度センサ10で検知し、溶出率(中性アミノ酸含有水溶液中のカルシウムイオンの物質量(モル)/生石灰中のカルシウムイオンの物質量(モル)×100(%))と炭酸カルシウムの析出率(析出した炭酸カルシウム量(モル)/反応液体Wに炭酸ガスを接触させる前後におけるカルシウムイオン変化量(モル)×100(%))とを演算する。
When the liquid temperature detected by the
次いで、制御部50が、第二開閉弁14aを開弁して循環ポンプPaを駆動させ、反応液体Wから分離回復した中性アミノ酸含有水溶液を、溶出槽1に戻して同様の制御が繰り返し実行される。
Next, the
[別実施形態]
上述した実施形態以外に以下のように構成しても良い。なお、上述した実施形態と同じ機能を有するものには、共通の番号、符号を付している。
[Another embodiment]
In addition to the embodiment described above, the following configuration may be used. In addition, the same number and code | symbol are attached | subjected to what has the same function as embodiment mentioned above.
(a)図3に示すように、ノズルDは、外円筒Haと、外円筒Haに固定される内円筒Hbとを備えている。内円筒Hbの一端に形成された雄ねじ部とナットとで締結機構Tを構成し、内円筒Hbの雄ねじ部に隣接する部分に環状凹部Hb1を形成して、この環状凹部Hb1にシール部材Sを挿入することで、内円筒Hbの一端側が外円筒Haに密封状態で固定されている。内円筒Hbの他端側は、他の部位よりも大径に形成した大径部Hb2を有しており、この大径部Hb2から一端側に向かうに連れて縮径する傾斜部Hb3と、大径部Hb2よりも小径の小径部Hb4とを有している。つまり、内円筒Hbの他端側から一端側に向かうに連れて大径部Hb2,傾斜部Hb3,小径部Hb4がこの順で配置されている。 (A) As shown in FIG. 3, the nozzle D includes an outer cylinder Ha and an inner cylinder Hb fixed to the outer cylinder Ha. A fastening mechanism T is constituted by a male screw portion and a nut formed at one end of the inner cylinder Hb, an annular recess Hb1 is formed in a portion adjacent to the male screw portion of the inner cylinder Hb, and a seal member S is provided in the annular recess Hb1. By inserting, one end side of the inner cylinder Hb is fixed to the outer cylinder Ha in a sealed state. The other end side of the inner cylinder Hb has a large-diameter portion Hb2 formed to have a larger diameter than other portions, and an inclined portion Hb3 that decreases in diameter from the large-diameter portion Hb2 toward one end side, The small-diameter portion Hb4 has a smaller diameter than the large-diameter portion Hb2. That is, the large diameter portion Hb2, the inclined portion Hb3, and the small diameter portion Hb4 are arranged in this order from the other end side to the one end side of the inner cylinder Hb.
内円筒Hbの小径部Hb4と外円筒Haの内面Ha1との間に供給管13から反応液体Wが導入される導入空間M1が形成され、内円筒Hbの傾斜部Hb3と外円筒Haの内面Ha1との間に導入空間M1の流路断面積を絞る絞り空間M2が形成されている。この絞り空間M2に連続して、内円筒Hbの小径部Hb4と外円筒Haの内面Ha1との間に吹出口M3が形成されている。このような構成から、内円筒Hbの小径部Hb4の外径d1と外円筒Haの内径d2との間には、ノズルDの吹出口M3が円環状に形成されている。
An introduction space M1 into which the reaction liquid W is introduced from the
本実施形態のように、吹出口M3を円環状に形成すれば、一般的な円形孔と比較して噴出された反応液体Wの表面積が増大するので、反応液体Wと炭酸ガスとの接触面積をさらに高めることができる。その結果、炭酸ガスの反応液体Wの内部への引き込み量がさらに増大し、炭酸カルシウムの析出速度を確実に高めることができる。また、本実施形態では、導入空間M1の流路断面積を絞る絞り空間M2を設けているので、反応液体Wの流速が加速されて反応液体Wを噴出速度が高まるので、炭酸ガスの貯留部Cの内部への引き込み量を確実に増大させ、炭酸ガスは、反応液体Wの液面下で微細な気泡となり易い。 If the air outlet M3 is formed in an annular shape as in the present embodiment, the surface area of the reaction liquid W ejected compared to a general circular hole increases, so the contact area between the reaction liquid W and carbon dioxide gas Can be further enhanced. As a result, the amount of carbon dioxide gas drawn into the reaction liquid W is further increased, and the deposition rate of calcium carbonate can be reliably increased. Further, in the present embodiment, since the constricted space M2 that restricts the flow path cross-sectional area of the introduction space M1 is provided, the flow rate of the reaction liquid W is accelerated and the ejection speed of the reaction liquid W is increased. The amount of C drawn into the interior is surely increased, and the carbon dioxide gas tends to be fine bubbles below the surface of the reaction liquid W.
(b)上述した実施形態における夫々のノズルDは、貯留部Cに貯留された反応液体Wの液面に垂直な方向に反応液体Wを直線状に噴出するように姿勢を設定したが、貯留部Cに貯留された反応液体Wの液面に対して傾斜させた方向から反応液体Wを直線状に噴出するように姿勢を設定しても良い。また、夫々のノズルDは、反応液体Wを直線状に噴出せずに、拡がりを持って反応液体Wを噴出させる等どのような噴出形態であっても良い。つまり、ノズルDは、貯留部Cに貯留された反応液体Wの液面に対して交差する方向から反応液体Wを噴出するように姿勢を設定すれば良い。 (B) Although each nozzle D in the above-described embodiment is set in a posture so as to eject the reaction liquid W linearly in a direction perpendicular to the liquid surface of the reaction liquid W stored in the storage unit C, The posture may be set so that the reaction liquid W is ejected linearly from a direction inclined with respect to the liquid level of the reaction liquid W stored in the part C. In addition, each nozzle D may have any ejection form such that the reaction liquid W is ejected with a spread without ejecting the reaction liquid W linearly. That is, the posture of the nozzle D may be set so that the reaction liquid W is ejected from the direction intersecting the liquid level of the reaction liquid W stored in the storage unit C.
[第一実施例:2種以上のアミノ酸が夫々飽和するまで溶解する例]
本実施例では、2種以上の中性アミノ酸を混合させた中性アミノ酸含有水溶液の場合、1種の中性アミノ酸を飽和させた中性アミノ酸含有水溶液に比べて、水に対する溶解度を高めることができる点を検証する。本実施例では、10℃に設定した1Lの水に、第1中性アミノ酸としてDL−アラニンを飽和量(142g/L)まで添加し、さらに第2中性アミノ酸としてスレオニンを飽和量(80g/L)まで添加した後、第3中性アミノ酸としてグリシンを飽和量(195g/L)まで添加した。その結果を図4に示す。図4に示すように、全ての中性アミノ酸が飽和状態まで溶解して比重が増加した。これは、中性アミノ酸を溶解した水溶液は、アミノ基およびカルボキシル基のイオン化によって極性が高まり、他の中性アミノ酸が水分子とイオン結合し易くなるからであると推測される。
[First Example: Example in which two or more amino acids are dissolved until each is saturated]
In this example, in the case of a neutral amino acid-containing aqueous solution in which two or more neutral amino acids are mixed, the solubility in water can be increased as compared with a neutral amino acid-containing aqueous solution in which one neutral amino acid is saturated. Verify what you can do. In this example, DL-alanine as a first neutral amino acid was added to a saturated amount (142 g / L) in 1 L of water set at 10 ° C., and threonine was further saturated as a second neutral amino acid (80 g / L). After addition to L), glycine was added as a third neutral amino acid to a saturation amount (195 g / L). The result is shown in FIG. As shown in FIG. 4, all neutral amino acids were dissolved to saturation and the specific gravity increased. This is presumably because the aqueous solution in which neutral amino acids are dissolved has increased polarity due to ionization of amino groups and carboxyl groups, and other neutral amino acids are easily ionically bonded to water molecules.
[第二実施例:炭酸カルシウムの析出効率を高める中性アミノ酸]
本実施例では、1種の中性アミノ酸又は2種以上の中性アミノ酸を混合して夫々飽和量まで水に溶解させた飽和中性アミノ酸含有水溶液(夫々のアミノ酸を飽和量まで水に溶解させた水溶液)のうち炭酸カルシウムの析出量を高めると共に再利用性のある中性アミノ酸を検証する。図5は、水単独、又は様々な1種の中性アミノ酸および2種以上の中性アミノ酸を混合した水溶液に生石灰を100g/Lの割合で投入して反応液体を調製し、析出工程での反応液体と炭酸ガスを含む気体をpH8.2まで接触させた場合の炭酸カルシウム析出量(g/L)の実験結果を示している。
[Second Example: Neutral Amino Acids that Increase Calcium Carbonate Precipitation Efficiency]
In this example, a saturated neutral amino acid-containing aqueous solution in which one neutral amino acid or two or more neutral amino acids are mixed and dissolved in water to a saturated amount (each amino acid is dissolved in water to a saturated amount). In addition, the amount of precipitated calcium carbonate is increased and the reusable neutral amino acid is verified. FIG. 5 shows a reaction liquid prepared by adding quick lime at a rate of 100 g / L to water alone or an aqueous solution in which various neutral amino acids and two or more neutral amino acids are mixed. The experimental result of the calcium carbonate precipitation amount (g / L) at the time of making the gas containing a reaction liquid and a carbon dioxide gas contact pH8.2 is shown.
図5に記載のないフェニルアラニン(Phe)、グルタミン(Gln)、ヒドロキシプロリン(Hyp)、メチオニン(Met)、シトルリン(Cit)、イソロイシン(Ile)、バリン(Val)、プロリン(Pro)、β−アラニン(βAla)、4−アミノ酪酸(GABA)、ヒスチジン(His)、オルニチン塩酸塩(Orn−HCl)、アルギニン塩酸塩(Arg−HCl)、ロイシン(Leu)の14種類を、夫々DL−アラニン(Ala)およびスレオニン(Thr)に混合した飽和中性アミノ酸含有水溶液は、析出した炭酸カルシウムの粒子が小さく、濾過径1μmの濾紙では濾過分離できなかった。炭酸カルシウムを製紙用途で使用するためには、平均粒子径が1μmより大きく10μm以下が好ましいことから、これら14種類のアミノ酸は、析出工程での反応液体と炭酸ガスを含む気体とをpH8.2まで接触させた場合に利用することができない。 Phenylalanine (Phe), glutamine (Gln), hydroxyproline (Hyp), methionine (Met), citrulline (Cit), isoleucine (Ile), valine (Val), proline (Pro), β-alanine not shown in FIG. 14 types of (βAla), 4-aminobutyric acid (GABA), histidine (His), ornithine hydrochloride (Orn-HCl), arginine hydrochloride (Arg-HCl), and leucine (Leu), respectively, DL-alanine (Ala) ) And threonine (Thr) -containing saturated neutral amino acid-containing aqueous solution had small precipitated calcium carbonate particles and could not be separated by filtration with a filter paper having a filtration diameter of 1 μm. In order to use calcium carbonate for papermaking, the average particle diameter is preferably larger than 1 μm and not larger than 10 μm. Therefore, these 14 kinds of amino acids have a pH of 8.2 with the reaction liquid and the gas containing carbon dioxide in the precipitation step. Cannot be used when touching up to.
図5に示すように、DL−アラニン(Ala)、スレオニン(Thr)又はグリシン(Gly)単独、DL−アラニン(Ala)およびグリシン(Gly)又はグリシン(Gly)およびスレオニン(Thr)を混合した2種混合、DL−アラニン(Ala)およびスレオニン(Thr)に、グリシン(Gly)、システイン(Cys)、セリン(Ser)、リジン塩酸塩(Lys−HCl)およびアスパラギン一水和物(Ans−H2O)の何れか1つを混合した3種混合の飽和中性アミノ酸含有水溶液は、水単独に比べていずれも炭酸カルシウムの析出量を大幅に高めることができた。一方、グリシン(Gly)単独やグリシン(Gly)およびスレオニン(Thr)を混合した2種混合の飽和中性アミノ酸含有水溶液は、他に比べて炭酸カルシウムの析出量が大きかったが、図6に示すように、析出工程後の飽和中性アミノ酸含有水溶液の比重が、溶出工程前の比重よりも減少量が大きくなってしまった。これは、溶液中の中性アミノ酸が何らかの化合物となって炭酸カルシウムに混じって析出してしまう等の原因で、析出量が大きくなったものと推測される。つまり、グリシン(Gly)単独やグリシン(Gly)およびスレオニン(Thr)を混合した2種混合の飽和中性アミノ酸含有水溶液は、繰り返し使用する場合には適していないことが判明した。 As shown in FIG. 5, DL-alanine (Ala), threonine (Thr) or glycine (Gly) alone, DL-alanine (Ala) and glycine (Gly) or glycine (Gly) and threonine (Thr) were mixed 2 Seed mixing, DL-alanine (Ala) and threonine (Thr), glycine (Gly), cysteine (Cys), serine (Ser), lysine hydrochloride (Lys-HCl) and asparagine monohydrate (Ans-H 2) Oxidized aqueous solution containing three kinds of saturated neutral amino acids mixed with any one of O) was able to significantly increase the amount of precipitated calcium carbonate compared to water alone. On the other hand, the saturated neutral amino acid-containing aqueous solution containing two kinds of glycine (Gly) alone or a mixture of glycine (Gly) and threonine (Thr) had a larger amount of precipitated calcium carbonate than the others, as shown in FIG. As described above, the specific gravity of the saturated neutral amino acid-containing aqueous solution after the precipitation step has decreased more than the specific gravity before the elution step. This is presumed that the amount of precipitation increased due to the neutral amino acid in the solution becoming a compound and precipitated in the calcium carbonate. That is, it was found that a saturated neutral amino acid-containing aqueous solution containing two kinds of glycine (Gly) alone or a mixture of glycine (Gly) and threonine (Thr) is not suitable for repeated use.
これらから、DL−アラニン(Ala)又はスレオニン(Thr)単独、DL−アラニン(Ala)およびグリシン(Gly)を混合した2種混合、DL−アラニン(Ala)およびスレオニン(Thr)に、グリシン(Gly)、システイン(Cys)、セリン(Ser)、リジン塩酸塩(Lys−HCl)およびアスパラギン一水和物(Ans−H2O)の何れか1つを混合した3種混合の飽和中性アミノ酸含有水溶液は、炭酸カルシウムの析出量が大きく再利用性があることから、析出効率を高める上で有効であることが検証された。特に、析出量が最も高いDL−アラニン(Ala)およびグリシン(Gly)を混合した2種混合の中性アミノ酸含有水溶液が有効である。 From these, DL-alanine (Ala) or threonine (Thr) alone, DL-alanine (Ala) and glycine (Gly) mixed in two kinds, DL-alanine (Ala) and threonine (Thr) into glycine (Gly ), Cysteine (Cys), serine (Ser), lysine hydrochloride (Lys-HCl) and asparagine monohydrate (Ans-H 2 O) mixed in one of three types of saturated neutral amino acids It was verified that the aqueous solution is effective in increasing the precipitation efficiency because the precipitation amount of calcium carbonate is large and reusability. In particular, a neutral amino acid-containing aqueous solution containing a mixture of DL-alanine (Ala) and glycine (Gly) having the highest precipitation amount is effective.
図7〜図8は、10℃に設定した1Lの水に、第1中性アミノ酸としてDL−アラニンを飽和量(142g/L)まで添加し、さらに第2中性アミノ酸としてスレオニンを飽和量(80g/L)まで添加した後、第3中性アミノ酸としてグリシンを飽和量(195g/L)まで添加した飽和中性アミノ酸含有水溶液を使って、生石灰を100g/Lの割合で投入して反応液体を調製し、溶出工程でカルシウムイオンが溶出した反応液体と炭酸ガスを含む気体とをpH8.2まで接触させた場合の連続実験結果を示している。同じ飽和中性アミノ酸含有水溶液を5回繰り返して使用しても、各溶出工程においてカルシウムイオン溶出量が低下せず、また各析出工程において炭酸カルシウム生成量が低下せず、さらに析出した炭酸カルシウムを濾過回収した後の溶液の比重が低下しないことが確認された。このように、図6に示すような析出工程前後で比重が低下しない中性アミノ酸含有水溶液は、繰返し使用できることが確認された。 FIGS. 7 to 8 show that DL-alanine is added as a first neutral amino acid to a saturated amount (142 g / L) in 1 L of water set at 10 ° C., and threonine is saturated as a second neutral amino acid ( 80 g / L), and then using a saturated neutral amino acid-containing aqueous solution in which glycine is added as a third neutral amino acid to a saturated amount (195 g / L), quick lime is added at a rate of 100 g / L, and the reaction liquid is added. The results of continuous experiments are shown when the reaction liquid from which calcium ions are eluted in the elution step and the gas containing carbon dioxide gas are brought into contact with each other up to pH 8.2. Even if the same saturated neutral amino acid-containing aqueous solution is repeatedly used 5 times, the calcium ion elution amount does not decrease in each elution step, and the calcium carbonate production amount does not decrease in each precipitation step. It was confirmed that the specific gravity of the solution after being collected by filtration did not decrease. Thus, it was confirmed that the neutral amino acid-containing aqueous solution whose specific gravity does not decrease before and after the precipitation step as shown in FIG. 6 can be used repeatedly.
図9は、10℃に設定した1Lの水に、DL−アラニン(Ala)とグリシン(Gly)とを、夫々の飽和量に対して10%又は50%濃度で混合した中性アミノ酸含有水溶液を使用し、10%濃度、50%濃度の中性アミノ酸含有水溶液に対して夫々生石灰を14g/L、44g/Lの割合で投入して反応液体を調製し、溶出工程でカルシウムイオンが溶出した反応液体と炭酸ガスを含む気体とをpH8.2まで接触させた場合の連続実験結果を示している。同じ中性アミノ酸含有水溶液を3回繰り返して使用しても、各溶出工程において各溶出工程においてカルシウムイオンの溶出量が低下せず、また各析出工程において炭酸カルシウム生成量が低下せず、さらに析出した炭酸カルシウムを濾過回収した後の溶液の比重が低下しないことが確認された。このように、DL−アラニンとグリシンとを混合した中性アミノ酸含有水溶液は、繰返し使用できることが確認された。また、析出する炭酸カルシウムグラム当たりの中性アミノ酸費用は、DL−アラニンとグリシンとを混合した場合が、他のアミノ酸を用いる場合に比べて最も安価であるため炭酸カルシウムを製造する上で好ましい。 FIG. 9 shows a neutral amino acid-containing aqueous solution prepared by mixing DL-alanine (Ala) and glycine (Gly) at a concentration of 10% or 50% with respect to their respective saturation amounts in 1 L of water set at 10 ° C. The reaction liquid was prepared by adding quick lime at a rate of 14 g / L and 44 g / L to neutral amino acid-containing aqueous solutions of 10% concentration and 50% concentration, respectively, and the reaction in which calcium ions were eluted in the elution step. The continuous experiment result at the time of making the liquid and the gas containing a carbon dioxide gas contact pH8.2 is shown. Even if the same neutral amino acid-containing aqueous solution is used repeatedly three times, the elution amount of calcium ions does not decrease in each elution step, and the calcium carbonate production amount does not decrease in each precipitation step. It was confirmed that the specific gravity of the solution after the collected calcium carbonate was recovered by filtration did not decrease. Thus, it was confirmed that the neutral amino acid containing aqueous solution which mixed DL-alanine and glycine can be used repeatedly. Moreover, since the neutral amino acid cost per gram of precipitated calcium carbonate is the cheapest when DL-alanine and glycine are mixed as compared with the case of using other amino acids, it is preferable in producing calcium carbonate.
[第三実施例:pH8.2で炭酸ガスの導入を停止することによる優位性]
本実施例では、析出工程において炭酸ガスの導入をpH7.0で停止した場合に比べて、pH8.2で停止した場合の優位性を検証する。図10は、10℃に設定した水200gに生石灰を20g(濃度100g/L)で投入した場合の析出時間(分)、析出量(g)および炭酸カルシウム1gを析出するのに要した時間(分/g)の実験結果を示している。DL−アラニン(Ala)単独、スレオニン(Thr)単独、DL−アラニン(Ala)とスレオニン(Thr)とグリシン(Gly)との3種混合については、夫々飽和状態まで溶解した飽和中性アミノ酸含有水溶液とした。一方、DL−アラニン(Ala)とスレオニン(Thr)とシステイン(Cys)との3種混合については、夫々飽和量に対して100%、100%、85%で溶解した中性アミノ酸含有水溶液とした。また、DL−アラニン(Ala)とスレオニン(Thr)とシステイン(Ser)との3種混合については、夫々飽和量に対して100%、100%、51%で溶解した中性アミノ酸含有水溶液とした。
[Third embodiment: Advantage by stopping the introduction of carbon dioxide at pH 8.2]
In this example, the superiority when the introduction of carbon dioxide gas is stopped at pH 7.0 in the precipitation step is verified as compared with the case where the introduction is stopped at pH 7.0. FIG. 10 shows the precipitation time (min), the precipitation amount (g), and the time required to deposit 1 g of calcium carbonate when 200 g of quicklime is added to 200 g of water set at 10 ° C. The experimental result of min / g) is shown. A saturated neutral amino acid-containing aqueous solution in which DL-alanine (Ala) alone, threonine (Thr) alone, DL-alanine (Ala), threonine (Thr), and glycine (Gly) are each dissolved to saturation. It was. On the other hand, about 3 types of mixture of DL-alanine (Ala), threonine (Thr), and cysteine (Cys), it was set as the neutral amino acid containing aqueous solution melt | dissolved at 100%, 100%, and 85% with respect to saturation amount, respectively. . Moreover, about 3 types of mixture of DL-alanine (Ala), threonine (Thr), and cysteine (Ser), it was set as the neutral amino acid containing aqueous solution melt | dissolved at 100%, 100%, and 51% with respect to saturation amount, respectively. .
図10に示すように、全ての中性アミノ酸含有水溶液の場合において、炭酸ガスの導入をpH7.0で停止した場合に比べてpH8.2で停止した場合は、炭酸カルシウムの析出量が若干低下したが、析出時間を大幅に短縮することができた。その結果、炭酸ガスの導入をpH7.0で停止した場合に比べてpH8.2で停止した場合は、炭酸カルシウム1gを析出するのに要する時間を2/3〜1/4倍程度に短縮することが可能となる。よって、pHが8程度に達した時点で、炭酸ガスの導入を停止することが、消費電力の低減に繋がることを検証された。 As shown in FIG. 10, in the case of all neutral amino acid-containing aqueous solutions, when the introduction of carbon dioxide gas was stopped at pH 8.2, the amount of precipitated calcium carbonate slightly decreased. However, the deposition time could be greatly shortened. As a result, when the introduction of carbon dioxide gas is stopped at pH 8.2, the time required to deposit 1 g of calcium carbonate is shortened by about 2/3 to 1/4 times when the introduction of carbon dioxide gas is stopped at pH 8.2. It becomes possible. Therefore, it was verified that stopping the introduction of carbon dioxide gas when the pH reached about 8 leads to a reduction in power consumption.
[第四実施例:炭酸ガスの導入を停止するpHの上限値検討]
本実施例では、炭酸ガスの導入を停止するpHの上限値を検証する。図11は、10℃に設定した水18Lに生石灰を983g(54.6g/L)投入して反応液体を調製し、析出工程において炭酸ガスの導入を停止するpHを8.0〜9.0の間で変化させた場合における析出時間(分)、析出量(g)および炭酸カルシウム1gを析出するのに要した時間(分/g)の実験結果を示している。なお、DL−アラニン(Ala)とスレオニン(Thr)とシステイン(Cys)との3種混合については、夫々飽和量に対して100%、10%、30%で溶解した中性アミノ酸含有水溶液とした。
[Fourth Example: Examining the upper limit of pH at which introduction of carbon dioxide is stopped]
In this embodiment, the upper limit value of pH at which the introduction of carbon dioxide gas is stopped is verified. In FIG. 11, 983 g (54.6 g / L) of quicklime is added to 18 L of water set at 10 ° C. to prepare a reaction liquid, and the pH at which the introduction of carbon dioxide gas is stopped in the precipitation step is 8.0 to 9.0. The experimental results of the precipitation time (minutes), the precipitation amount (g), and the time (minute / g) required to precipitate 1 g of calcium carbonate are shown. In addition, about 3 types of mixture of DL-alanine (Ala), threonine (Thr), and cysteine (Cys), it was set as the neutral amino acid containing aqueous solution melt | dissolved in 100%, 10%, and 30% with respect to saturation amount, respectively. .
図11に示すように、pH9.0未満で炭酸ガスの導入を停止した場合は、炭酸カルシウムの析出量を適量確保しつつ、炭酸カルシウム1gを析出するのに要する時間を短縮することができた。特に、pH8.3で炭酸ガスの導入を停止した場合が、炭酸カルシウムの析出量が大きく、pH8.0以上8.5以下で炭酸ガスの導入を停止することが析出効率の観点から好ましいことが検証された。 As shown in FIG. 11, when the introduction of carbon dioxide gas was stopped at a pH of less than 9.0, it was possible to shorten the time required to precipitate 1 g of calcium carbonate while securing an appropriate amount of precipitated calcium carbonate. . In particular, when the introduction of carbon dioxide gas is stopped at pH 8.3, it is preferable from the viewpoint of the precipitation efficiency that the precipitation amount of calcium carbonate is large and the introduction of carbon dioxide gas is stopped at pH 8.0 or more and 8.5 or less. Verified.
[第五実施例:間欠的に撹拌した場合のカルシウムイオン溶出量および消費電力量]
本実施例では、生石灰が添加された中性アミノ酸含有水溶液を連続的に撹拌した場合に比べて、間欠的に撹拌した場合の方が、少ない消費電力でカルシウムイオンの溶出量を高めることができる点を検証する。図12は、同一の中性アミノ酸含有水溶液に同量の生石灰を投入した場合において、連続的に撹拌した場合と間欠的に撹拌した場合との溶出量および消費電力量の実験結果を示している。
[Fifth Example: Calcium ion elution and power consumption when stirring intermittently]
In this example, compared with the case where the neutral amino acid-containing aqueous solution to which quicklime is added is continuously stirred, the amount of calcium ions eluted can be increased with less power consumption when intermittently stirred. Validate the points. FIG. 12 shows the experimental results of the elution amount and power consumption when continuously stirring and intermittently stirring when the same amount of quicklime is added to the same neutral amino acid-containing aqueous solution. .
間欠的に撹拌した場合として、中性アミノ酸含有水溶液を10秒間撹拌させた後に5分間放置(養生)して、この間欠運転の組合せを3回又は6回繰り返した。間欠運転の組合せを6回繰り返した場合は、消費電力量が同一となる60秒間連続撹拌した場合に比べて、カルシウムイオンの溶出量が1.5倍となった。また、同等の溶出量を攪拌するためには、約300秒間の連続撹拌が必要であり消費電力量が約5倍になってしまった。これらから、撹拌により生石灰が水に対して飽和状態となるまでの溶解速度を高めた後、キレート錯体が形成されるまで撹拌を停止して、水酸化カルシウム濃度が低下したときに撹拌を再開すれば、少ない消費電力でカルシウムイオンの溶出量を確保し、炭酸カルシウムを効率的に製造できることが検証された。 In the case of intermittent stirring, the neutral amino acid-containing aqueous solution was stirred for 10 seconds and then left (cured) for 5 minutes, and this combination of intermittent operations was repeated 3 or 6 times. When the combination of intermittent operation was repeated 6 times, the calcium ion elution amount was 1.5 times that in the case of continuous stirring for 60 seconds with the same power consumption. Moreover, in order to stir the equivalent amount of elution, continuous stirring for about 300 seconds is necessary, and the amount of power consumption has increased about five times. From these, after increasing the dissolution rate until quicklime is saturated with water by stirring, the stirring is stopped until a chelate complex is formed, and stirring is resumed when the calcium hydroxide concentration decreases. In other words, it was verified that calcium carbonate can be efficiently produced while securing a calcium ion elution amount with low power consumption.
[第六実施例:炭酸カルシウムを微粒化する助剤]
本実施例では、DL−アラニンを142g/L、スレオニンを6g/L、グリシンを43.9g/Lの割合で混合した中性アミノ酸含有水溶液に、生石灰を55g/Lの割合で投入して調製された反応液体と、二酸化炭素を含む気体とをpH8.2まで接触させた実験において、助剤の硫酸バリウムを8g/Lの割合で添加した場合と添加しない場合との炭酸カルシウムの粒度分布の違いについて検証する。図13は、湿式のレーザー回折・散乱法で析出した炭酸カルシウムの粒度分布を測定した結果を示している。
[Sixth embodiment: auxiliary agent for atomizing calcium carbonate]
In this example, quick lime was added at a rate of 55 g / L to a neutral amino acid-containing aqueous solution in which DL-alanine was mixed at 142 g / L, threonine at 6 g / L, and glycine at a rate of 43.9 g / L. Of the particle size distribution of calcium carbonate with and without the addition of the auxiliary barium sulfate at a rate of 8 g / L in an experiment in which the reaction liquid was brought into contact with a gas containing carbon dioxide up to pH 8.2. Verify the difference. FIG. 13 shows the result of measuring the particle size distribution of calcium carbonate deposited by a wet laser diffraction / scattering method.
図13の上段には、助剤を何も添加しなかった場合の測定結果を示す。炭酸カルシウムの粒度分布は17.825μm〜89.337μmで、その平均粒子径は43.162μmであった。一次粒子の二次凝集体によって炭酸カルシウムの平均粒子径が大きな値になったと考えられる。図13の中段には、析出工程で炭酸ガスを含む気体を吹き込む前に硫酸バリウムを助剤として8g/L添加した場合の測定結果を示す。炭酸カルシウムの粒度分布は0.283μm〜12.619μmで、その平均径は3.650μmであった。図13の下段には、析出工程で炭酸ガスを含む気体を導入し終えた後に硫酸バリウムを助剤として8g/L添加した場合の測定結果を示す。炭酸カルシウムの粒度分布は0.283μm〜8.934μmで、その平均径は2.622μmであった。このように、析出工程において中性アミノ酸含有水溶液に硫酸バリウムを添加することで、析出された炭酸カルシウムの粒子径を微細化することができた。これは、硫酸バリウムが水に極めて難溶な物質であり、炭酸カルシウムの生成過程で硫酸バリウムがキレート錯体から分離されたカルシウムイオンの凝集を抑制する助剤として作用したためであると推測される。よって、製紙産業等の充填材として有用な微細な粒子径を持った炭酸カルシウムを析出させることができる。 The upper part of FIG. 13 shows the measurement results when no auxiliary agent was added. The particle size distribution of calcium carbonate was 17.825 μm to 89.337 μm, and the average particle size was 43.162 μm. It is thought that the average particle diameter of calcium carbonate became a large value due to secondary aggregates of primary particles. The middle part of FIG. 13 shows the measurement results when 8 g / L of barium sulfate is added as an auxiliary before blowing a gas containing carbon dioxide in the precipitation step. The particle size distribution of calcium carbonate was 0.283 μm to 12.619 μm, and the average diameter was 3.650 μm. The lower part of FIG. 13 shows the measurement results when 8 g / L of barium sulfate is added as an auxiliary after the introduction of the gas containing carbon dioxide gas in the precipitation step. The particle size distribution of calcium carbonate was 0.283 μm to 8.934 μm, and the average diameter was 2.622 μm. Thus, the particle diameter of the precipitated calcium carbonate was able to be refined | miniaturized by adding barium sulfate to the neutral amino acid containing aqueous solution in a precipitation process. This is presumably because barium sulfate is a very insoluble substance in water, and barium sulfate acted as an auxiliary agent to suppress aggregation of calcium ions separated from the chelate complex during the formation of calcium carbonate. Therefore, calcium carbonate having a fine particle size useful as a filler in the paper industry can be deposited.
本発明は、製紙産業等において充填材として利用される炭酸カルシウムを製造する炭酸カルシウムの製造方法に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a calcium carbonate manufacturing method for manufacturing calcium carbonate used as a filler in the paper industry and the like.
Claims (5)
前記溶出工程で前記カルシウムイオンが溶出した前記中性アミノ酸含有水溶液に炭酸ガスを導入して炭酸カルシウムを析出させる析出工程と、を備え、
前記析出工程において、前記中性アミノ酸含有水溶液のpHが7.5以上9.0未満となった時点で前記炭酸ガスの導入を停止する炭酸カルシウムの製造方法。 An elution step of adding calcium oxide to a neutral amino acid-containing aqueous solution containing a neutral amino acid to elute calcium ions;
A precipitation step of precipitating calcium carbonate by introducing carbon dioxide into the neutral amino acid-containing aqueous solution from which the calcium ions have been eluted in the elution step,
The method for producing calcium carbonate, wherein in the precipitation step, the introduction of the carbon dioxide gas is stopped when the pH of the neutral amino acid-containing aqueous solution becomes 7.5 or more and less than 9.0.
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