JP2614602B2 - 硫酸液からの板状二水石膏の連続製造法 - Google Patents

硫酸液からの板状二水石膏の連続製造法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は廃硫酸や工業用硫酸から
粗大な板状あるいは粒状の良質二水石膏を連続的に製造
する方法に関し、さらに詳しくは、希硫酸と中和剤とを
直接に反応させて二水石膏を得る直接二水法の改良法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、希硫酸と中和剤を直接反応させる
直接二水法においては、針状結晶の二水石膏のみしか生
成せず、得られた二水石膏も一時フィラー材として転用
されていた。
【0003】この針状二水石膏は、カサ密度が低く、強
度も小さいことから近年大量に消費されるボード向けの
原料としては適さず、上記フィラー材の他セメント混和
材として使用される等安価な材料として市場に供給され
ていた。
【0004】このため、付加価値を高めるために、特開
昭55−47224号公報(発明の名称:「二水石膏の
製造方法」)に開示されているような、高温下で廃硫酸
とカルシウム剤を反応させて半水石膏を得、次いで該半
水石膏を二水石膏に転換させて板状体の二水石膏とする
半水−二水法が開発されている。
【0005】しかしながら上記方法は高温下(90℃〜
沸点)で反応させる他、生成した半水石膏は熱水濾過を
行うことによって系外に分離する等、少量生産なら可能
であるが、大量生産には向かない製造法であった。
【0006】一方、媒晶剤を用いて二水石膏を製造する
方法として、特公昭58−25492号公報(発明の名
称:「硫黄酸化物の除去方法」)に開示されているよう
な、硫黄酸化物を含む排ガスをスルホカルボン酸塩含有
液と接触させ、ガス中の硫黄酸化物を吸収除去した溶液
に炭酸カルシウムまたは消石灰を加えて、石膏を生成す
る排煙脱硫法も公知である。
【0007】この場合の媒晶剤を用いる吸収液は、もっ
ぱら排ガス中の硫黄酸化物の吸収を目的としたもので、
上記直接二水法による製造において媒晶剤を使用するも
のではなかった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述のように従来法に
おいては、硫酸溶液を対象として中和剤を添加する直接
二水法による場合は繊維状結晶の二水石膏しか得られな
かったため、簡易な工程でボード材や焼石膏(α−半水
石膏)に転用できる板状体結晶の製造が可能な製造法の
開発が望まれていた。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者等は斯かる課題
を解決するために鋭意研究したところ、直接二水法によ
る製造においても特定媒晶剤と種結晶の存在下で石膏ス
ラリーを循環させることによって板状体結晶を有する二
水石膏の製造が可能であることを見い出し、本発明を完
成することができた。
【0010】すなわち本発明は、硫酸溶液中に中和剤を
添加して二水石膏を製造する直接二水法の改良法であっ
て、稀釈槽中で硫酸濃度を3〜20wt% に調整した液に
媒晶剤を添加し、該液を第一中和槽に供給する第一工
程、次いで別途濃度調整した炭酸カルシウム溶液を第一
中和槽に添加してpHを1.1〜6に調整しながら攪拌
して二水石膏を生成させ、得られた石膏スラリーを第二
中和槽に供給する第二工程、第二工程で得られた石膏ス
ラリー液を繰返槽に導き、攪拌しながら一部スラリー液
を種結晶として前記稀釈槽に供給し、一部は石膏受槽に
供給する第三工程、第三工程で得た石膏スラリー液を静
置後、生成した板状体二水石膏を濾過分離する第四工
程、からなることを特徴とする硫酸液からの板状二水石
膏の連続製造法であり、上記媒晶剤としては、硫酸バン
ド、コハク酸、コハク酸ナトリウムおよびスルホカルボ
ン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも一種を用いる
ことに特徴を有するものである。
【0011】
【作用】本発明で使用できる硫酸溶液としては、工業用
硫酸や廃硫酸が好適であるが、硫酸濃度として3〜20
wt% 濃度のものが好ましい。
【0012】これは3wt% 以下であると、中和剤との反
応により生成する二水石膏の発生量が少なく、逆に20
wt% 以上であると二水石膏の制御が難しく、反応条件に
よってはII型無水石膏の生成が生じ易くなる。
【0013】中和剤としては安価な炭酸カルシウムを用
いる他、消石灰等のカルシウム含有物でもよい。濃度と
しては2〜40wt% の範囲が好ましい。
【0014】稀釈槽においてpH1.1〜6の範囲に調
整するが、この場合、稀釈槽に添加する媒晶剤の種類に
よってそれぞれ異なる最適の値にpH調整をする必要が
ある。例えば硫酸バンド、コハク酸はpH2.3前後が
好ましいが、コハク酸ナトリウムは、1.1〜4.0前
後、スルホコハク酸Mgは4.0〜6.0前後と対象媒
晶剤によってpH値が異なる。
【0015】本発明において使用できる媒晶剤として
は、硫酸バンド、コハク酸、コハク酸ナトリウム、スル
ホカルボン酸塩等があるが、硫酸マグネシウムやSDB
S(C12256 4 SO3 Na)の場合は針状結晶の
みの生成や炭酸ガスの気泡発生を生じ目的とする板状結
晶を生成しないことが判明した。
【0016】本発明の特徴の一つは、上記媒晶剤の添加
の他、稀釈槽中に種結晶を添加することである。第一工
程においては別途準備した二水石膏を添加するが、第二
工程で得られた二水石膏スラリーを種結晶として使用で
きることから、上記二水石膏スラリーを繰返すことによ
って単体二水石膏の添加に代えることができる。
【0017】本発明の製造工程は下記の4つの工程に区
分することができる。
【0018】第一工程においては濃硫酸や廃硫酸を対象
として、稀釈槽において硫酸濃度を3〜15%に調整し
た液中に、カサ密度の高い二水石膏と、所定の媒晶剤を
添加して攪拌する。
【0019】第二工程においては、前記稀釈液を第一中
和槽に供給し、これに別途調整した炭酸カルシウム溶液
を添加して攪拌する。この場合、反応熱は一時60℃前
後まで上昇するが、最終的には45℃前後に調整する。
【0020】第三工程においては、前記第一工程で生成
した二水石膏スラリーを第二中和槽に給液して、液温を
第一中和槽と同様な45℃前後に維持しながら、攪拌
し、約1時間滞留させる。
【0021】第四工程においては、前記第二中和槽から
の二水石膏スラリーを繰返槽で受け、該スラリー液の一
部はポンプにより第一工程の稀釈槽に、生成石膏が1当
量以上の割合となるように調整して繰り返すとともに、
一部は石膏受槽に給液してスラリー液を静置させて、板
状体二水石膏を濾過分離する。
【0022】本発明法によって得られる二水石膏は、使
用する媒晶剤の種類によって生成する石膏のカサ密度や
形状に若干の違いはあるものの、カサ密度として0.4
〜1.0g/cm3 、形状として板状体や棒状体のものを得
ることができる。
【0023】以下、実施例により本発明法を詳細に説明
するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではな
い。
【0024】
【実施例1】図1に示す本発明法の連続製造工程フロー
に基づいて説明する。A工場産98%硫酸を出発原料と
して稀釈槽2(容量10リットル)内において硫酸濃度
を15%に調整するとともに、種結晶としてカサ密度
0.5g/cm3 の二水石膏を添加し、媒晶剤として硫酸バ
ンドを試験毎に2.5g/l 、5g/l 、10g/l 、20g/
l の異なる割合でそれぞれ添加して攪拌した(第一工
程)。
【0025】次いで第一中和槽5(容量30リットル)
に給液した液中に、中和剤として30%炭酸カルシウム
溶液を添加した。この時、反応熱により液温は一時60
℃前後まで上昇するが、攪拌を続けることにより下降す
るため、最終的に45℃前後に、また液pHも2.7前
後に調整した(第二工程)。
【0026】次いで第二工程で得られた二水石膏スラリ
ーを第二中和槽6(容量30リットル)に給液し、液条
件をpH2.3前後、液温45℃前後となるように二段
の攪拌羽根を用いて、250ppm の攪拌回転数で攪拌し
て生成二水石膏の板状化を計った(第三工程)。
【0027】次いで第二中和槽6からの二水石膏スラリ
ー液を繰返槽7(容量3リットル)に給液し、一段羽根
を用いて250rpm の回転数で攪拌しながら、液の一部
を第一工程の稀釈槽2に繰返して種結晶とするととも
に、オーバーフロー液は石膏受槽8(容量60リット
ル)に供液して静置させ、固液分離した(第四工程)。
【0028】得られた二水石膏のカサ密度ならびに形状
を表1に示すとともに、No.4の硫酸バンド20g/l
を添加した場合に得られた二水石膏の結晶構造を示すS
EM写真を図2として示した。
【0029】
【表1】
【0030】表1から明らかなように、硫酸バンドの添
加濃度が2.5〜5.0g/l 程度であると、板状体形状
に一部針状体も含有されていたが10g/l 以上では全て
板状体であった。
【0031】
【比較例1】媒晶剤として表2に示す硫酸マグネシウム
を用いた他は、実施例1と同様の方法で二水石膏を製造
し、得られた石膏中媒晶剤の添加量が20g/l の場合に
対応するものの結晶構造を示すSEM写真を図3として
示した。
【0032】
【表2】
【0033】この結果、硫酸マグネシウムの場合は添加
濃度に関係なく針状結晶体しか生成せず、本発明法には
媒晶剤として使用できないことがわかった。
【0034】
【実施例2】媒晶剤として表3に示すコハク酸を用いた
他は、実施例1と同じ方法で二水石膏を製造し、得られ
た石膏中No.10のコハク酸10g/l 添加の場合のも
のの結晶構造を示すSEM写真を図4として示した。
【0035】
【表3】
【0036】この結果、コハク酸添加の場合は2g/l 程
度で、板状体や棒状体の二水石膏が生成し、カサ密度も
0.4g/cm3 以上のものが生成できた。
【0037】
【実施例3】媒晶剤として表4に示すコハク酸ナトリウ
ムを用いた他は、実施例1と同様の方法で二水石膏を製
造し、得られた石膏中No.15のpH4.0、コハク
酸濃度5g/l の場合に対応するものの結晶構造を示すS
EM写真を図5として示した。
【0038】
【表4】
【0039】この結果、コハク酸ナトリウム添加の場合
は、pH値によって生成する結晶体が異なり、pH2.
3以上が好ましく、また添加濃度も2g/l 以上であれ
ば、板状体や棒状体の二水石膏が得られることがわかっ
た。
【0040】
【実施例4】媒晶剤として表5に示すスルホカルボン酸
の中からスルホコハク酸マグネシウムを代表して用いた
他は、実施例1と同様の方法で二水石膏を製造し、得ら
れた石膏中No.18とNo.20の場合のものの結晶
構造を示すSEM写真を図6と図7とに示した。
【0041】
【表5】
【0042】この結果、スルホコハク酸マグネシウムの
場合は、pH値が4.0〜6.0前後であっても、添加
量が2g/l 以上でなければ棒状体の二水石膏が生成しな
いことがわかった。
【0043】
【比較例2】媒晶剤として表6に示すSDBS(ドデシ
ルベンゼンスルホン酸ナトリウム)を使用した他は、実
施例1と同様の方法で二水石膏を製造しようとしたが、
第一反応槽において発生する炭素ガスの気泡表面に、石
膏が付着して排出するため途中で試験を中止した。
【0044】
【表6】
【0045】
【発明の効果】上述のように本発明法は、従来の直接二
水法において針状形状の二水石膏しか生成しなかったも
のを、特定の媒晶剤添加ならびに種結晶の存在下でボー
ドや焼石膏向けの板状体、棒状体の二水石膏を連続的に
かつ大量に生産できるという優れた効果を有するもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明法のフローを示す概略図である。
【図2】実施例1で得られた二水石膏の結晶構造を示す
SEM写真である。
【図3】比較例1で得られた二水石膏の結晶構造を示す
SEM写真である。
【図4】実施例2で得られた二水石膏の結晶構造を示す
SEM写真である。
【図5】実施例3で得られた二水石膏の結晶構造を示す
SEM写真である。
【図6】実施例4で得られた二水石膏の結晶構造を示す
SEM写真である。
【図7】実施例4で得られた二水石膏の結晶構造を示す
SEM写真である。
【符号の説明】
1 濃硫酸 2 稀釈槽 3 給液槽 4 炭カル給液槽 5 第一中和槽 6 第二中和槽 7 繰返槽 8 石膏受槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小山 光弘 秋田県鹿角郡小坂町小坂鉱山字尾樽部94 番地 小坂製錬所内 (72)発明者 松田 義勝 秋田県鹿角郡小坂町小坂鉱山字尾樽部94 番地 小坂製錬所内

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硫酸溶液中に中和剤を添加して二水石膏
    を製造する直接二水法であって、稀釈槽中で硫酸濃度を
    3〜20wt% に調整した液に硫酸バンド、コハク酸、コ
    ハク酸ナトリウムからなる群より選ばれる少なくとも一
    種からなる媒晶剤を添加し、該液を第一中和槽に供給す
    る第一工程、 次いで別途濃度調整した炭酸カルシウム溶液を第一中和
    槽に添加してpHを1.1〜6に調整しながら攪拌して
    二水石膏を生成させ、得られた石膏スラリーを第二中和
    槽に供給する第二工程、 第二工程で得られた石膏スラリー液を繰返槽に導き、攪
    拌しながら一部スラリー液を種結晶として前記稀釈槽に
    供給し、一部は石膏受槽に供給する第三工程、 第三工程で得た石膏スラリー液を攪拌し、生成した板状
    体二水石膏を濾過分離する第四工程、 からなることを特徴とする硫酸液からの板状二水石膏の
    連続製造法。
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