JP2023147117A - Method for immobilizing carbon dioxide - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二酸化炭素をセメント水和物に固定化する方法に関する。 The present invention relates to a method for immobilizing carbon dioxide in cement hydrate.
従来、地球温暖化防止のために、大気中へのCO2排出量の削減が求められている。その1つの方法として、特許文献1に、アルカリ土類金属含有物質を利用してCO2を固定化する技術が開示されている。アルカリ土類金属含有物質は、例えば、コンクリート建築物を解体することにより発生するコンクリート廃材、製鉄工程で発生する副生産物の鉄鋼スラグ、等である。従来、これらの物質は骨材等に利用されているものの、CO2の固定化をすることによって、さらに有効に利用することができる。 Conventionally, in order to prevent global warming, it has been required to reduce CO2 emissions into the atmosphere. As one method, Patent Document 1 discloses a technique of fixing CO 2 using an alkaline earth metal-containing substance. Examples of the alkaline earth metal-containing substance include concrete waste generated by demolishing concrete buildings, steel slag as a by-product generated in the steel manufacturing process, and the like. Conventionally, these substances have been used for aggregates and the like, but they can be used more effectively by fixing CO2 .
上記文献に開示された方法では、生コン関連工場や建設現場で発生した生コンクリートに水を加えスラリー状の生コンクリートにした性状のものに、CO2を混入することで、CaCO3を生成してCO2を固定化する。生成されたCaCO3は、コンクリート用材料に利用される。 In the method disclosed in the above-mentioned literature, CaCO 3 is generated by mixing CO 2 into the ready-mixed concrete generated at a ready-mixed concrete factory or construction site by adding water to make a slurry-like ready-mixed concrete. Fix CO2 . The generated CaCO 3 is used as a material for concrete.
しかしながら、セメント水和物にCO2を固定化する方法や、その材料の利用方法は開発されているものの、上記方法において、大量生産を前提とした高効率の製造条件に関する知見は、未だ存在していない。また、コンクリートの強度低下の1つの要因に、アルカリ骨材反応(ASR)が知られている。アルカリ骨材反応(ASR)が発生すると、コンクリートにひび割れが発生し、コンクリートの強度が低下する。コンクリート構造物をできるだけ長期にわたって使用するには、アルカリ骨材反応(ASR)の発生の可能性を低減することが望ましい。 However, although methods for fixing CO2 in cement hydrate and methods for utilizing the materials have been developed, there is still no knowledge regarding highly efficient manufacturing conditions for the above methods assuming mass production. Not yet. Furthermore, alkaline aggregate reaction (ASR) is known to be one of the factors that decreases the strength of concrete. When alkaline aggregate reaction (ASR) occurs, cracks occur in concrete and the strength of concrete decreases. In order to use concrete structures for as long as possible, it is desirable to reduce the possibility of occurrence of alkaline aggregate reaction (ASR).
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、セメント水和物に効率的にCO2を固定化でき、さらにセメントに添加した場合に、コンクリートのアルカリ骨材反応(ASR)の発生の可能性を低減することができる製造方法を提供することを課題とする。 The present invention was made to solve the above problems, and it is possible to efficiently fix CO2 in cement hydrate, and furthermore, when added to cement, it reduces the alkaline aggregate reaction (ASR) of concrete. An object of the present invention is to provide a manufacturing method that can reduce the possibility of such occurrence.
本発明のCO2をセメント水和物に固定する方法は、セメント水和物と、水とを容器に入れ、セメント水和物と水との混合液を撹拌しながら、容器にCO2を吹込むCO2吹込み工程を含んでおり、CO2吹込み工程において、CO2吹込み速度は3600kg/t・h以下、CO2吹込み量は800kg/tより多いことを特徴とする。 The method of fixing CO 2 in cement hydrate according to the present invention involves putting cement hydrate and water in a container, and blowing CO 2 into the container while stirring the mixture of cement hydrate and water. In the CO 2 injection process, the CO 2 injection rate is 3600 kg/t·h or less, and the CO 2 injection amount is more than 800 kg/t.
本発明に係る方法によれば、セメント水和物にCO2を効率的に固定化でき、コンクリートのアルカリ骨材反応(ASR)の発生の可能性を低減することができる製造方法を提供することができる。 According to the method according to the present invention, it is possible to provide a manufacturing method that can efficiently fix CO2 in cement hydrate and reduce the possibility of occurrence of alkaline aggregate reaction (ASR) in concrete. I can do it.
また、本発明のCO2をセメント水和物に固定する方法のCO2吹込み工程において、水とセメント水和物との液固比は3~8、CO2の混合液中の吹込み水深と、水深におけるCO2の最大気泡径との比が400以上であることが好ましい。 In addition, in the CO 2 injection step of the method of fixing CO 2 to cement hydrate of the present invention, the liquid-solid ratio of water and cement hydrate is 3 to 8, and the injection water depth in the CO 2 mixture is It is preferable that the ratio of the maximum bubble diameter of CO 2 at the water depth is 400 or more.
本発明のCO2吹込み工程によれば、液固比、及び、CO2の混合液中の吹込み水深と水深におけるCO2の最大気泡径との比を、好適な範囲の値にすることができる。したがって、CO2をセメント水和物に効率的に固定することができる。 According to the CO 2 injection process of the present invention, the liquid-solid ratio and the ratio between the injection water depth in the CO 2 mixture and the maximum bubble diameter of CO 2 at the water depth are set to values within a suitable range. I can do it. Therefore, CO 2 can be efficiently fixed in cement hydrate.
<実施の形態>
図1を参照しながら、本実施の形態であるセメント水和物にCO2を固定化する製造方法を説明する。上記方法に用いられるセメント水和物へのCO2固定化装置100は、容器10と、CO2供給装置20と、撹拌装置30とを備えている。CO2固定化装置100は、CO2が固定化されたセメント水和物を大量かつ効率的に生産する装置である。本発明の方法は、セメント水和物にCO2を効率的に固定化できるとともに、ケイ素(Si)に対するカルシウム(Ca)の比率が少ないケイ酸カルシウム水和物(C-S-H)、及びポゾランを生成することができる。また、反応性骨材を含むコンクリートは、アルカリ骨材反応(ASR)が発生することが知られている。上記物質はアルカリ物質吸着性を有するため、上記物質が添加されたコンクリートは、アルカリ骨材反応(ASR)を抑制することができ、コンクリートの強度低下の可能性を低減することができる。
<Embodiment>
With reference to FIG. 1, a manufacturing method for fixing CO 2 in cement hydrate according to the present embodiment will be described. The CO 2 fixation device 100 for cement hydrate used in the above method includes a
容器10は、水とコンクリート廃材とが投入されて、CO2の固定化を行う装置である。コンクリート廃材には、解体されたコンクリート建築物から生じる廃コンクリート、コンクリート生産時に生じる廃スラッジ、廃軽量気泡コンクリート(廃ALC)、等が含まれる。コンクリート廃材は、セメント水和物以外の骨材等を含んでも良く、セメント水和物の量が規定の範囲にあれば良い。コンクリート廃材は、効率的にCO2の固定化を行うために、図示しない粉砕機で細かく砕かれて投入される。また、骨材等のセメント水和物以外の材料を分離・選別しても良い。細かく砕かれたコンクリート粉体11は水に投入されても沈降しにくく、CO2の固定化反応を効率的に行うことができる。容器10にコンクリート粉体11とともに投入される水12は、例えば工業用水である。
The
容器10に、水12と、コンクリート粉体11とが投入されて混合され、スラッジスラリー13が生成される。水12と、コンクリート粉体11との混合比である液固比は、3~8の範囲が好ましい。液固比が3未満、すなわち固体分が相対的に多い状態では、CO2供給装置20に詰まりが生じて必要なCO2が供給できなくなる可能性がある。また、液固比が8以上、すなわち固体分が相対的に少ない状態では、水がコンクリート粉体11の量に対応する量より過多であり、容器10が大きくなりすぎてしまう。したがって、液固比は上記範囲が好ましい。
CO2供給装置20は、容器10にCO214を供給する。CO2供給装置20は、供給管21と、流量調整装置22と、散気装置23とを有している。供給管21は、供給管21の一端が図示しないCO214の供給源に接続されている。供給管21は、供給管21の中間部に1つ以上の分岐が設けられており、供給管21のそれぞれの他端は複数の散気装置23に接続されている。供給するガスは、CO2ガス100%である必要はなく、N2やO2を含む、工場の排ガス等を使用してもよく、CO2の実質的な供給量が規定の範囲であれば良い。
The CO 2 supply device 20 supplies
CO2供給装置20は、供給管21の中間部において、複数の散気装置23へのCO2供給量をそれぞれ調整可能な複数の流量調整装置22、または複数の散気装置23全部へのCO2供給量を調整可能な1つの流量調整装置22の少なくとも何れか一方を有している。1つ以上のそれぞれの流量調整装置22は、電磁弁を有して電気的に制御可能に構成してもよい。また、供給されたCO214の余剰分は、排ガス15として容器10から排出される。
The CO 2 supply device 20 includes a plurality of flow rate adjusting
散気装置23は多孔状構造等を含み、導入されるCO214を微細な泡として放出する装置である。散気装置23は、容器10に収容されているスラッジスラリー13に散気装置23の全体が浸るように、1つ以上が容器10内に配置されている。散気装置23の多孔状構造は多数の孔を含んでいる多孔質部材で形成されている。多孔状構造は、CO2放出面が形成されている面以外は他の部材で覆われていてもよい。又は、多孔状構造はCO2放出面が形成されている面以外は孔が形成されていない部材で形成されていてもよい。又は、多孔状構造は表面に多数の孔が加工されて開けられた中空部材等の部材でもよい。例えば、表面に多数の孔が開けられている中空管でもよい。又は、羽根等を用いて、CO2を微細化する装置を用いても良い。また、散気装置23が配置される水深は、CO2の固定化が効率的に行われるように、容器10の底面側に近づけて配置されることが望ましい。例えば、散気装置23の水深は、容器10の設計最大水深の少なくとも50%以上、好ましくは60%以上、さらに好ましくは70%以上とすることがよい。また、CO2固定化装置は複数設けられていてもよく、CO2とスラッジスラリーの合計の接触時間が同じであれば、装置の形状は何れでも可能である。
The
散気装置23に導入されたCO214は、直径1mm以下の泡としてスラッジスラリー13中に放出される。CO214の吹込み水深、すなわちCO214の泡が発生する散気装置23のCO2放出面の水深をL、その水深でのCO214の泡の直径をMとした時、L/M≧400となるように散気装置23が設けられている。複数の散気装置23が、高さが異なる位置に設置されている場合、CO214の吹込み水深は、CO214の泡が発生する散気装置23のCO2放出面の最大水深をLとする。
The
散気装置23はCO214を上面から放出するよう構成されているが、散気装置23のCO2放出面は上面だけでなく、側面、及び下面の何れか、又はその内の何れかの組み合わせで構成されてもよい。散気装置23のCO2放出面が側面、及び下面の場合は、CO2放出面が上面の場合に比べ、スラッジスラリー13中のコンクリート粉体11が舞い落ちることによるつまりが発生しにくい。したがって、散気装置23の定期メンテナンスの期間を長くすることができる。散気装置23は規定のCO214吹込み量を放出できれば、1つでも、複数でもよい。また、複数の場合は、容器10の壁に沿って周辺部に略等間隔で配置されるのが効率上よい。
The
撹拌装置30は、CO214の固定化を効率よく行えるように、スラッジスラリー13を撹拌する装置である。撹拌装置30は、図示しない電動機により一定回転数で回転し続けてスラッジスラリー13を撹拌する。撹拌装置30がスラッジスラリー13を効率的に撹拌するように、撹拌装置30は容器10のほぼ中央付近に配置されている。撹拌装置30は、電動機により回転される回転軸31と、回転軸31の下端に接続されている攪拌翼32とを有している。
The stirring
攪拌翼32は、容器10の内径、又は最大部の差し渡し寸法等の内寸法の30%以上となるように形成されている。また、攪拌翼32の水深は、容器10に入れられるスラッジスラリー13の設計最大水深の50%以上、すなわち水深の半分かそれより深い位置となるように配置されている。攪拌翼32が配置される水深は、スラッジスラリー13に含まれるコンクリート粉体11が容器10の底に沈下した時にも容易に上方にすくい上げられるように、可能な限り容器10の底面側に近づけて配置されることが望ましい。例えば、容器10の少なくとも設計最大水深の50%以上、好ましくは60%以上、さらに好ましくは70%以上とすることがよい。水深方向における、攪拌翼32の散気装置23との関係について、略同じ水深位置に配置されている。攪拌翼32の散気装置23に対する水深方向の位置関係は、散気装置23の上方、又は、散気装置23の水深方向寸法の範囲、又は散気装置23の下方の何れでも可能である。攪拌翼32は、複数配置しても良く、その合計の長さが、容器10の内径、又は最大部の差し渡し寸法等の内寸法の30%以上となるように設置しても良い。
The stirring
なお、撹拌装置30とともに、又は撹拌装置30の代わりに、図示されないスラッジスラリー13の循環装置を設けることもできる。循環装置は、ポンプと、ポンプの前後それぞれに配管を有しており、ポンプの前の配管の先端は、容器10の底面、又は底面周辺に配置され、ポンプの後ろの配管の先端は、容器10内の上部に配置される。容器10の底面、又は底面周辺のスラッジスラリー13は、ポンプにより吸引されて、容器10内のスラッジスラリー13の上部に循環される。これにより、CO2の固定化が効率よく行われる。
Note that a circulation device for the sludge slurry 13 (not shown) may be provided together with the stirring
上記の装置において、所定の液固比となるように、水12と、コンクリート粉体11とが容器10に投入され、撹拌装置30にて混合度合いを均一にされたスラッジスラリー13が生成される。所定の液固比は、3~8である。その状態でCO2供給装置20により、所定のCO2吹込み速度でCO2の供給が開始される。所定のCO2吹込み速度は3600kg/t・h以下である。CO2の吹込みは、所定のCO2吹込み時間の間続けられて、所定のCO2吹込み量がスラッジスラリー13に吹込まれる。所定のCO2吹込み量は800kg/tより多い。上記方法により、コンクリート粉体11にCO2が効率的に固定化される。1回のCO2固定化作業が終了したら、スラッジスラリー13は容器10から排出される。容器10には、再度、水12とコンクリート粉体11とが投入される。排出されたスラッジスラリー13はそのまま、あるいは脱水・乾燥等され、CO2が固定化されたコンクリート粉体11は、セメント原料等に利用される。
In the above device,
容器10へのCO214の供給について、CO214が充填された圧力容器から供給される形態を説明したが、この他の形態でもよい。容器10が配置されている工場、又は隣接する工場の排出ガスに由来するCO2を工場に設置された配管を介して供給してもよい。例えば、セメント工場から排出されるCO2を供給管により連続的に供給してもよい。そうすることで、工場から排出されるCO2の排出量が低減される。
Regarding the supply of
本発明では、セメント水和物にCO2を固定化する方法において、セメント水和物へのCO2の固定量の目標値の目安を300kg/t-sludge’以上とした。それを上回るCO2固定量を得られる実施条件のうち、ケイ酸カルシウム水和物(C-S-H)に含まれるケイ素(Si)に対するカルシウム(Ca)の比率が少ないケイ酸カルシウム水和物(以下、低Caのケイ酸カルシウム水和物と記載)と、ケイ素(Si)に対するカルシウム(Ca)の比率が高いケイ酸カルシウム水和物(以下、高Caのケイ酸カルシウム水和物と記載)との比率、及びポゾランの含有量を増加させることができる実施条件を決定した。本発明は、高いアルカリ吸着性を有する上記物質を増加させることで、コンクリート中のアルカリ濃度を下げ、その結果コンクリートのアルカリ骨材反応(ASR)を抑制することができる。前記所定値について、スラッジにおける高Caのケイ酸カルシウム水和物と低Caのケイ酸カルシウム水和物との生成比率、すなわち、高Caのケイ酸カルシウム水和物/低Caのケイ酸カルシウム水和物は、0.9以下を目標値の目安とした。また、スラッジにおけるポゾランの含有量は、50(kg/t-sludge)以上を目標値の目安とした。 In the present invention, in the method of fixing CO 2 in cement hydrate, the target value of the amount of CO 2 fixed in cement hydrate is set to be 300 kg/t-sludge' or more. Among the implementation conditions that can obtain a higher amount of CO 2 fixed, calcium silicate hydrate (C-S-H) has a low ratio of calcium (Ca) to silicon (Si). (hereinafter referred to as low Ca calcium silicate hydrate) and calcium silicate hydrate with a high ratio of calcium (Ca) to silicon (Si) (hereinafter referred to as high Ca calcium silicate hydrate) ) and the implementation conditions that can increase the content of pozzolan were determined. The present invention can reduce the alkali concentration in concrete by increasing the above-mentioned substances having high alkali adsorption properties, and as a result, can suppress the alkaline aggregate reaction (ASR) of concrete. Regarding the predetermined value, the production ratio of high Ca calcium silicate hydrate and low Ca calcium silicate hydrate in the sludge, that is, high Ca calcium silicate hydrate/low Ca calcium silicate water For Japanese products, the target value was set to 0.9 or less. Further, the target value for the content of pozzolan in the sludge was set at 50 (kg/t-sludge) or more.
図2を参照して、次に、本実施の形態に関して行った試験について、試験装置と、結果とを説明する。試験装置は、基本的に上記の装置に合わせて構成した。なお、図2における試験装置において、同じ、又は対応する部材については、同じ符号を用いてその説明を省略する。試験装置は、容器10と、CO2供給装置20と、撹拌装置30とを備えており、図1のCO2固定化装置100と基本的に同じ構成である。容器10は恒温恒湿装置40に入れられ、20℃の状態で試験が開始された。撹拌装置30は、電動機により回転される回転軸31と、回転軸31の下端に接続されている攪拌翼32とを有している。散気装置23のCO2放出面の位置と、攪拌翼32とは、水深の約70%の深さとなるように配置されている。
Next, with reference to FIG. 2, a test apparatus and results regarding tests conducted regarding this embodiment will be described. The test apparatus was basically configured according to the above apparatus. In addition, in the test apparatus shown in FIG. 2, the same or corresponding members are given the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The test device includes a
攪拌翼32は、容器10の内径、又は最大部の差し渡し寸法等の内寸法の30%以上となるように形成されている。また、攪拌翼32の水深は、容器10に入れられるスラッジスラリー13の設計最大水深の50%以上、すなわち水深の半分かそれより深い位置となるように配置されている。攪拌翼32が配置される水深は、スラッジスラリー13に含まれるコンクリート粉体11が容器10の底に沈下した時にも容易に上方にすくい上げられるように、可能な限り容器10の底面側に近づけて配置されることが望ましい。例えば、容器10の設計最大水深の60%以上、好ましくは70%以上とすることがよい。
The stirring
[原料の準備]
容器10には、生コン工場より供給された生コンスラッジの粉末を投入した。提供された生コンスラッジは、作製時点からの経過時間が少ないものを選定し、供給されてから24時間後に乾燥を開始したものを使用した。提供された生コンスラッジは、粉砕後、乾燥炉を用いて十分に乾燥させ、乾燥スラッジを得た。この時の乾燥スラッジのブレーン比表面積は、Bl’=14230cm2/g(ρ=2.61g/cm3、e=0.74)であった。その後、乾燥スラッジの解砕処理を行った。解砕処理は、10kgのサンプルをボールミルで30秒間粉砕した。表1は、使用した乾燥スラッジの化学組成を示している。表1から明らかなように、本試験で用いた乾燥スラッジの化学組成は、市販されているセメントと同程度であり、骨材を含まないセメント水和物として取り扱うことができる。使用した乾燥スラッジの粒径は0.4mm以下である。
[Preparation of raw materials]
[炭酸化処理]
スラッジスラリー13は、所定の液固比となるように、イオン交換水1000mLに対し上記の要領で作製した乾燥スラッジを添加して調製した。その後、恒温恒湿装置(インキュベータ)内でスラッジスラリー13の攪拌を行いながら、散気装置23を用いて、所定の流量、及び時間でCO2の吹込みを行った。CO2の流量は、ガスボンベに接続したフロート流量計を用いて管理した。吹込みが終了したスラリー13は、吸引ろ過を行い、固相と液相が分離された。分離された固相は105℃で乾燥処理をされ、炭酸化スラッジが得られた。炭酸化スラッジは粉砕され、粗さが600μmのふるいに通された後、各種分析が行なわれた。
[Carbonation treatment]
各特性値の計算方法は、以下のとおりである。
(1)CO2吹込み量(CO2供給量)(kg-CO2/t-sludge)
CO2/スラッジ=(QCO2×t)/Msludge
QCO2:CO2ガスボンベに接続した流量計によるCO2ガス流速(kg-CO2/h)
t:吹込み開始から終了までの時間(h)
Msludge:投入したスラッジの質量(kg)
(2)CO2固定量(kg/t-sludge’)
CO2
cap=CO2
TG×(100/(100-ig.lossTG)
CO2
cap:強熱した炭酸化スラッジに含まれるCO2量(%)
CO2
TG:TG-DTAにより算出したCO2量(%)
ig.lossTG:TG-DTAにおける1000℃までの減量値(%)
TG-DTAは、セイコーインスツルメント株式会社製、示差熱熱重量同時測定装置TG-DTA6300を用い、温度範囲:室温~1000℃、昇温速度:10℃/min、雰囲気:N2の条件で測定を行った。また、下記の単位補正を行った。
CO2(kg/t-sludge’)=CO2
cap×1000/100
The calculation method for each characteristic value is as follows.
(1) CO 2 injection amount (CO 2 supply amount) (kg-CO 2 /t-sludge)
CO2 /sludge=( QCO2 ×t)/Msludge
QCO 2 : CO 2 gas flow rate (kg-CO 2 /h) measured by a flow meter connected to a CO 2 gas cylinder
t: Time from start to end of blowing (h)
Msludge: Mass of input sludge (kg)
(2) Amount of CO2 fixed (kg/t-sludge')
CO 2 cap = CO 2 TG × (100/(100-ig.loss TG )
CO 2 cap : CO 2 amount (%) contained in ignited carbonated sludge
CO 2 TG : CO 2 amount (%) calculated by TG-DTA
ig. loss TG : Loss value (%) up to 1000℃ in TG-DTA
TG-DTA was performed using a differential thermogravimetric simultaneous measuring device TG-DTA6300 manufactured by Seiko Instruments Co., Ltd. under the conditions of temperature range: room temperature to 1000°C, heating rate: 10°C/min, atmosphere: N2. Measurements were taken. In addition, the following unit corrections were made.
CO 2 (kg/t-sludge') = CO 2 cap × 1000/100
低Caのケイ酸カルシウム水和物の生成比率は、赤外分光法により測定した900~1000cm-1付近の高Ca高Siのケイ酸カルシウム水和物のピークと、1000~1030cm-1付近の低Ca低Siのケイ酸カルシウム水和物のピークとの高さの比をとることで算出した。 The production ratio of low Ca calcium silicate hydrate is determined by the peak of high Ca, high Si calcium silicate hydrate near 900 to 1000 cm -1 measured by infrared spectroscopy, and the peak of high Si calcium silicate hydrate near 1000 to 1030 cm -1 . It was calculated by taking the height ratio to the peak of low Ca, low Si calcium silicate hydrate.
ここで、赤外分光法による測定は、日本分光製FTIR-6100により分析し、測定範囲は4000~400cm-1、KBr(臭化カリウム)錠剤測定法を用いた。測定にあたり、炭酸化スラッジ約1mgとKBr約100mgとをメノウ乳鉢を用いてよく混合した混合物を加圧成型法により円盤型のペレットで成型して、測定に使用した。測定で得られた透過率のスペクトルは、下記の式(ランベルト・ベールの式)を用いて吸光度に変換し、ピーク比を算出した。
吸光度=log[1/透過率]
Here, the measurement by infrared spectroscopy was analyzed using FTIR-6100 manufactured by JASCO Corporation, the measurement range was 4000 to 400 cm −1 , and the KBr (potassium bromide) tablet measurement method was used. For the measurements, a mixture of about 1 mg of carbonated sludge and about 100 mg of KBr was thoroughly mixed using an agate mortar and molded into disc-shaped pellets using a pressure molding method, and used for the measurements. The transmittance spectrum obtained in the measurement was converted into absorbance using the following formula (Beer-Lambert formula), and the peak ratio was calculated.
Absorbance = log [1/transmittance]
ポゾランの生成量は、次のように算出した。
ポゾラン生成量(kg/t-sludge)=[(Ma’-M’)/100]×1000
M’ :JIS R5202「セメントの化学分析方法」による塩酸-炭酸ナトリウム法により定量した不溶残分量(%)
Ma’:上記定量方法において、塩酸のみ溶解した場合の不溶残分量(%)
The amount of pozzolan produced was calculated as follows.
Pozzolan production amount (kg/t-sludge) = [(Ma'-M')/100] x 1000
M': Insoluble residual amount (%) determined by the hydrochloric acid-sodium carbonate method according to JIS R5202 "Cement chemical analysis method"
Ma': In the above quantitative method, the amount of undissolved residue (%) when only hydrochloric acid is dissolved
上記の試験装置にて行った試験の結果を、表2に示す。
[結果]
(1)CO2吹込みによるCO2固定量の試験結果
表2は、所定の条件で行った実施例1~9の結果を示している。本発明による方法では、スラッジへのCO2固定量を300(kg/t-sludge’)以上とすることができ、原料のCO2固定量である82(kg/t-sludge’)を大きく上回っていることが確認できた。本発明では、CO2固定量300(kg/t-sludge’)以上を目安としてスラッジの作製条件を決定した。
[result]
(1) Test results of CO 2 fixation amount by CO 2 injection Table 2 shows the results of Examples 1 to 9 conducted under predetermined conditions. In the method according to the present invention, the amount of CO 2 fixed in the sludge can be 300 (kg/t-sludge') or more, which far exceeds the amount of CO 2 fixed in the raw material, which is 82 (kg/t-sludge'). It was confirmed that In the present invention, the sludge production conditions were determined using a CO 2 fixed amount of 300 (kg/t-sludge') or more as a guideline.
(2)CO2吹込み速度
表2の結果を参照すると、実施例10のCO2吹込み速度3528(kg/t・h)では、CO2固定量359(kg/t-sludge’)のスラッジが得られた。この結果に加え、比較例5のCO2吹込み速度4704(kg/t・h)でのCO2固定量が302(kg/t-sludge’)であることを勘案して、CO2吹込み速度を3600(kg/t・h)以下とした。また、CO2吹込み速度の下限値について、CO2吹込み速度588(kg/t・h)である実施例2の条件でも、CO2固定量は358(kg/t-sludge’)であり、CO2固定量の目安の300(kg/t-sludge’)に対し余裕があることから、500(kg/t・h)とした。
(2) CO 2 injection rate Referring to the results in Table 2, at the CO 2 injection rate of 3528 (kg/t・h) in Example 10, the sludge with a fixed amount of CO 2 of 359 (kg/t-sludge') was gotten. In addition to this result, taking into consideration that the amount of CO 2 fixed at the CO 2 injection rate of 4704 (kg/t・h) in Comparative Example 5 was 302 (kg/t-sludge'), the CO 2 injection The speed was set to 3600 (kg/t·h) or less. Furthermore, regarding the lower limit of the CO 2 injection rate, even under the conditions of Example 2 where the CO 2 injection rate is 588 (kg/t・h), the amount of CO 2 fixed is 358 (kg/t-sludge'). , it was set at 500 (kg/t·h) because there was some margin compared to the standard CO 2 fixation amount of 300 (kg/t-sludge').
(3)CO2吹込み量
CO2吹込み量の下限値について、実施例2のCO2吹込み量882(kg/t)でも、CO2固定量300(kg/t-sludge’)に対し余裕があることからCO2吹込み量は800(kg/t)より多いCO2吹込み量と決定した。CO2吹込み量の上限について、試験結果を見てみると、多量に吹込みしてもCO2固定量、吸光度比、及びポゾラン含有量は吹込み量には必ずしも比例して変化していない。このことから、CO2吹込み量の上限値は、今回の試験結果からは、試験で確認した最大値である実施例9の6272(kg/t)に基づいて6300(kg/t)とする。
(3) CO 2 injection amount Regarding the lower limit of the CO 2 injection amount, the CO 2 injection amount of 882 (kg/t) in Example 2 is also compared to the CO 2 fixed amount of 300 (kg/t-sludge'). Since there was a margin, the CO 2 injection amount was determined to be more than 800 (kg/t). Regarding the upper limit of the amount of CO 2 blown, looking at the test results, we find that even if a large amount is blown, the amount of CO 2 fixed, the absorbance ratio, and the pozzolan content do not necessarily change in proportion to the amount of blown CO 2. . From this, the upper limit of the CO 2 injection amount is set at 6300 (kg/t) based on the maximum value confirmed in the test, 6272 (kg/t) in Example 9, from this test result. .
(4)液固比
表2の実施例1~11のとおり、液固比が3以上8以下の時に、所定のCO2固定量のスラッジを生成することができた。液固比が3未満、すなわち固体分が相対的に多い状態では、CO2供給装置20に詰まりが生じ、必要なCO2が供給できなくなる可能性がある。また、液固比が8より大きい場合、すなわち固体分が相対的に少ない状態では、水がコンクリート粉体11の量に対応する量より過多であり、容器10が大きくなりすぎてしまう。したがって、液固比は3以上8以下とした。
(4) Liquid-solid ratio As shown in Examples 1 to 11 in Table 2, when the liquid-solid ratio was 3 or more and 8 or less, sludge with a predetermined amount of CO 2 fixed could be produced. When the liquid-solid ratio is less than 3, that is, when the solid content is relatively large, the CO 2 supply device 20 may become clogged and the necessary CO 2 may not be supplied. Further, when the liquid-solid ratio is greater than 8, that is, when the solid content is relatively small, the amount of water is excessive compared to the amount of
(5)CO2の混合液中の吹込み水深と、吹込み水深におけるCO2の最大気泡径との比
表2の実施例4の上記の比が400の時に、スラッジを生成することができた。したがって、上記の比は400以上とした。本発明を実施する設備は、上記の比が400以上となるように、容器10と、CO2供給装置20との形状および寸法が決定される。上記の比の上限に関し、試験で確認した実施例1~3、及び5~11の1000が1つの考え方である。しかし、上記の比の値は、大きくなるほど好都合である。具体的に言うと、本試験結果では、上記の比が大きいほど、CO2固定量が増え、吸光度比が小さくなり、ポゾラン含有量が増えている。したがって、上記の比は望大特性と考えられ、好ましくは、大きいほどよいと考える。
(5) Ratio between the blown water depth in the CO 2 mixed liquid and the maximum bubble diameter of CO 2 at the blown water depth When the above ratio of Example 4 in Table 2 is 400, sludge can be generated. Ta. Therefore, the above ratio was set to 400 or more. In the equipment implementing the present invention, the shapes and dimensions of the
本発明のCO2をセメント水和物に固定する方法によれば、CO2を効率的に固定化でき、さらにセメントに添加した場合に、コンクリートのアルカリ骨材反応(ASR)の発生の可能性を低減することができるセメント水和物を得ることができる。 According to the method of fixing CO 2 in cement hydrate of the present invention, CO 2 can be efficiently fixed, and furthermore, when added to cement, there is a possibility of occurrence of alkaline aggregate reaction (ASR) in concrete. It is possible to obtain cement hydrate that can reduce the
10 容器、 11 コンクリート粉体、 12 水。 10 container, 11 concrete powder, 12 water.
Claims (2)
セメント水和物と、水とを容器に入れ、セメント水和物と水との混合液を撹拌しながら、前記容器にCO2を吹込むCO2吹込み工程を含んでおり、前記CO2吹込み工程において、
CO2吹込み速度は3600kg/t・h以下、及び
CO2吹込み量は800kg/tより多い、CO2をセメント水和物に固定する方法。 A method of fixing CO2 in cement hydrate, the method comprising:
The method includes a CO 2 blowing step of putting cement hydrate and water in a container and blowing CO 2 into the container while stirring the mixture of the cement hydrate and water. In the embedding process,
A method of fixing CO 2 to cement hydrate, with a CO 2 injection rate of 3600 kg/t·h or less and a CO 2 injection amount of more than 800 kg/t.
水とセメント水和物との液固比は3~8、及び、
CO2の前記混合液中の吹込み水深と、前記吹込み水深におけるCO2の最大気泡径との比が400以上である、請求項1に記載のCO2をセメント水和物に固定する方法。 In the CO 2 injection step,
The liquid-solid ratio of water and cement hydrate is 3 to 8, and
The method for fixing CO 2 in cement hydrate according to claim 1, wherein the ratio of the depth of CO 2 blown into the mixed liquid and the maximum bubble diameter of CO 2 at the blown water depth is 400 or more. .
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