JP3632222B2 - CaCO3の固化方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明はCaCO の固化方法に係り、特に、CaCO よりなる或いはCaCO を主成分とする原料物質を緩やかな処理条件にて固化させて、高強度固化体を得る方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び先行技術】
各種産業分野で排出される排ガス中のCO は、地球の温暖化現象への影響が懸念されていることから、大気中のCO の低減について検討が進められている。
【0003】
従来、大気中のCO の低減技術として、燃焼排ガスなどのCO 含有ガスを海水に吸収させて、CO をCaCO 又は(Ca・Mg)CO として固定化する方法がある。しかして、固定化されたCaCO や(Ca・Mg)CO を固化させて建設・土木材料等に有効利用する試みがなされている。
【0004】
CaCO の固化方法としては、従来、ホットプレス法又は水熱ホットプレス法などが提案されている。
【0005】
しかしながら、従来のCaCO の固化方法は、いずれも天然のCaCO 固化体である大理石や石灰石の生成条件に準じた処理条件を必要とするため、処理条件が高温、高圧の過酷な条件であると共に、装置設備が複雑であることから、大量処理には不向きであり、消費エネルギーが大きく、処理コストが高くつくという欠点がある。
【0006】
上記従来の問題点を解決し、CaCO 又はCaCO を主成分とする物質を緩やかな条件で固化する方法として、本出願人は、CaCO 又はCaCO を主成分とする物質をオートクレーブ反応を利用して固化させる方法を見出し、先に特許出願をした(特願平5−209399号。以下「先願」という。)。
【0007】
上記先願のオートクレーブ処理を利用する方法によれば、従来法に比べて低温、低圧の緩やかな条件で、CaCO 又はCaCO を主成分とする物質を固化させることができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようにして得られる固化体の、各種建設・土木材料等としての用途を考慮した場合、その強度がより一層高いことが望まれる。
【0009】
本発明は上記先願の方法に従って、CaCO 又はCaCO を主成分とする物質を固化させるに当り、得られる固化体の強度を高め、各種用途に有用な固化体を得る方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1のCaCOの固化方法は、CaCOよりなる或いはCaCOを主成分とする原料物質をオートクレーブ処理することにより固化させる方法であって、オートクレーブ処理に先立って、該原料物質中のCaCOの一部がCaOとなり、仮焼前の原料物質中のCaCO に対する、仮焼後、CaOに転換せずにCaCO として残留するCaCO の割合(重量%)が70%以上となるように、該原料物質を仮焼しておくことを特徴とする。
【0011】
請求項2のCaCO の固化方法は、請求項1の方法において、前記原料物質を仮焼した後、シリカ系物質と混合し、その後、オートクレーブ反応を利用して固化させることを特徴とする。
【0012】
以下に本発明を詳細に説明する。なお、以下において、仮焼前の原料物質中のCaCO に対する、仮焼後、CaOに転換せずにCaCO として残留するCaCO の割合(重量%)を、「CaCO 残存率」と称す。
【0013】
本発明のCaCO の固化方法において、原料物質となるCaCO 又はCaCO を主成分とする物質としては、例えば、燃焼排ガス中のCO を海水等に吸収させて、CaCO 又は(Ca・Mg)CO として固定化して得られる物質が挙げられるが、何らこれらの物質に制限されるものではなく、本発明はCaCO 又はCaCO を主成分として50重量%以上含有する物質(例えばCaCO 含有量が50%以上のドロマイト等)であれば有効に適用することができる。
【0014】
本発明においては、このような原料物質を、原料物質中のCaCO の一部がCaOとなるように仮焼した後、オートクレーブ処理に供する。原料物質を仮焼することにより、原料物質中のCaCO の一部がCaCO →CaO+CO の反応で、反応性に富むCaOとなり、オートクレーブ反応時における反応性が向上し、固化強度が高められる。
【0015】
本発明において、原料物質の仮焼の程度は、CaCO残存率が70%以上、好ましくは80〜90%となるような程度とする
【0016】
このCaCO 残存率が過度に多いと本発明による固化強度の向上効果が十分に得られず、逆にCaCO 残存率が過度に少ないと、CO の固定化という所期の目的を達成し得ない。
【0017】
原料物質をこのようなCaCO 残存率となるように仮焼するには、通常の場合、原料物質を大気中で700〜800℃の温度で0.1〜5時間程度焼成すれば良い。
【0018】
ところで、本発明においては、このようにして仮焼した原料物質にシリカ系物質を混合して処理することもできる。シリカ系物質としては、非晶質SiO ,結晶質SiO の他、ケイ砂、キラ微砂、ケイ藻土、粘土等を用いることができ、この場合には、得られる固化体中にC−S−H(ケイ酸カルシウム水和物)が生成し、固化体の強度を高めることができる。
【0019】
なお、シリカ系物質を用いる場合、その使用割合は、多過ぎると相対的に原料物質の割合が低減してCaCO の固化による有効利用の面での効率が低下するため、シリカ系物質の使用割合は、原料物質に対して50重量%以下、特に10〜30重量%とするのが好ましい。
【0020】
本発明においては、原料物質を仮焼後、必要に応じてシリカ系物質を混合して得られる固化原料を、プレス成形、鋳込成形、押出成形、流し込み成形等の成形法により所望の形状に成形した後、オートクレーブ処理する。なお、固化原料は特に成形を行なわず、そのままオートクレーブ処理しても良い。
【0021】
オートクレーブ処理は、100〜300℃、特に150〜200℃程度の飽和蒸気圧(40kgf/cm 以下)下という比較的緩やかな条件で行なうことができ、その処理時間は通常の場合、2〜20時間、特に5〜10時間程度とされる。
【0022】
得られた固化体は、必要に応じて適当な条件で乾燥した後、各種建設・土木材料等として利用される。
【0023】
【作用】
オートクレーブ処理によれば、従来法に比べて低温、低圧の緩やかな条件で、CaCO よりなる或いはCaCO を主成分とする原料物質を固化させることができるが、このオートクレーブ処理による固化に先立ち、原料物質を仮焼してCaCO の一部を反応性の高いCaOに転換しておくことにより、オートクレーブ反応時の反応性が向上し、固化強度を高めることができる。
【0024】
また、仮焼後の原料物質にシリカ系物質を混合した場合には、C−S−Hが生成し、得られる固化体の強度をより一層高めることができる。
【0025】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【0026】
実施例1〜8
CaCO (平均粒径80μmの石灰石)を表1に示す条件で表1に示すCaCO 残存率となるように仮焼した後、この仮焼後のCaCO にSiO (平均粒径5μmの石英)を、仮焼CaCO :SiO =80:20(重量%)の割合で乾式混合し、一軸加圧成形(10%含水)して40mm×10mm×約10mm厚さの成形体を得た。得られた成形体をオートクレーブに入れ、表1に示す条件で処理して固化させた。なお、オートクレーブの容器(2000cc容量)中には蒸留水を300cc入れて飽和蒸気圧にて処理した。
【0027】
得られた固化体を80℃で1日乾燥した後、曲げ強度の測定を行ない結果を表1に示した。なお、曲げ強度の測定は、スパン間距離30mm,クロスヘッドスピード0.5mm/minの3点曲げ強度測定条件で行なった。
【0028】
比較例1
実施例1において、CaCO の仮焼を行わなかったこと以外は同様にして固化体を得、その曲げ強度の測定結果を表1に示した。
【0029】
比較例2
仮焼していないCaCO に、CaOとSiO を添加混合することにより、実施例5における固化原料と同組成のCaCO −CaO−SiO 原料を調合し、この原料を用いて、実施例5と同様にして固化体を得、その曲げ強度の測定結果を表1に示した。
【0030】
なお、成形圧は、実施例と比較例で成形体の嵩密度が約1.95になるよう300〜900kgf/cm で変化させた。
【0031】
【表1】
Figure 0003632222
【0032】
表1より明らかなように、本発明によれば、CaCO をオートクレーブ処理して高強度固化体を得ることができる。
【0033】
なお、本発明による強度向上効果は原料物質を仮焼してCaCO の一部をCaOに転換することにより達成されるものであり、実施例5と比較例2の結果から明らかなように、CaCO にCaOを外部から添加混合した場合以上の強度向上効果が達成される。
【0034】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明のCaCO の固化方法によれば、一般的な装置であるオートクレーブによる処理のみでCaCO 又はCaCO を主成分とする物質を、比較的低温、低圧の緩やかな条件下で容易かつ効率的に固化させて、高強度固化体を得ることができ、CaCO 固化技術における省エネルギー、省コスト化を図ることができる。
【0035】
本発明によれば、燃焼排ガス中のCO をCaCO 又は(Ca・Mg)CO として固定化して回収したものを低処理コストにて固化して、建設・土木材料等への有効利用を図ることができる。

Claims (2)

  1. CaCOよりなる或いはCaCOを主成分とする原料物質をオートクレーブ処理することにより固化させる方法であって、
    オートクレーブ処理に先立って、該原料物質中のCaCOの一部がCaOとなり、仮焼前の原料物質中のCaCO に対する、仮焼後、CaOに転換せずにCaCO として残留するCaCO の割合(重量%)が70%以上となるように、該原料物質を仮焼しておくことを特徴とするCaCOの固化方法。
  2. 請求項1の方法において、前記原料物質を仮焼した後、シリカ系物質と混合し、その後、オートクレーブ反応を利用して固化させることを特徴とするCaCO の固化方法。
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