JP4202404B1 - 生石灰粉末又は消石灰粉末又は貝殻の溶解方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粒度の粗い生石灰粉末又は消石灰粉末を効果的に溶解する方法を提供するとともに、その結果得られる溶解液を用いた洗剤、殺菌剤、接着剤、塗料を提供する。
【解決手段】生石灰粉末又は消石灰粉末に酸と水を加えて加熱するという第１の手法か、あるいは、貝殻を焼成し、高温の焼成済み貝殻に水を散布するという第２の手法のいずれかを採っている。
【選択図】図２

Description

本発明は、生石灰粉末又は消石灰粉末又は貝殻の溶解方法に関する。

我が国では、石灰石が豊富に産出する。この石灰石を用いて製造される炭酸カルシウム製品は、安価なこと、白色度が高いこと、無害であること、各種粒度の製品が得られることなどから、ゴム、プラスチック用の充填剤、塗料、インク用の体質顔料、紙漉き込み用の填料、紙コート用顔料、医薬品、食品、農業用品などの添加剤として多方面の分野で利用されている。この炭酸カルシウム製品は、石灰石を機械的に粉砕し、その粉砕物を分級することによって、各種粒径範囲の炭酸カルシウムが製造される。

一方、ホタテ貝や牡蛎など貝類の殻は利用価値がないものとして大量に廃棄されているが、貝殻の主成分は炭酸カルシウムであり、その有効利用が望まれている。ホタテ貝殻を焼成して生石灰又は消石灰を得て、これを利用して炭酸カルシウムを製造する方法が知られている（下記の特許文献１参照）。
特開２００５−１７０７３３号公報

石灰石から製造されるかかる炭酸カルシウムは、一般に粉砕用の機械を用いて製造されるが、製造上の理由から粒度分布が広く、微細な粒度で、かつ狭い粒度分布を有するものを製造することができない。したがって、このように製造される炭酸カルシウムは、微細な粒度でかつ、狭い粒度分布が要求される高度の用途には使用できないのが現状である。

また特許文献１に記載のように、ホタテ貝など各種貝殻を焼成して、土中などから産出される石灰岩と同様に生石灰粉末又は消石灰粉末を得ることができる。しかし、焼成した貝殻を粉砕用の一般的な機械で粉砕した場合、粒度の大きいものしか得られず、上記石灰石と同様の課題を有していた。

すなわち、焼成した貝殻を溶解するためには、３００〜５００メッシュ程度の超微粉化しなければならないが、粉砕用のクラッシャーなどの一般的な機械では、このような超微粉化はできない。かかる超微粉化のためには、例えば１日当たりの製造量を２０〜２５トンとした場合、億単位の粉砕設備が必要となり、この膨大な設備投資がコストに加算されるため、事実上、採算をとっての製造販売をすることができなくなってしまう。

このように、石灰岩から得た生石灰や消石灰の粉末であれ、貝殻から得た生石灰や消石灰の粉末であれ、莫大な設備投資をしない限り、いずれも粒度が比較的大きいものしか得ることができず、これらの粉末から溶液やスラリー状物を得ることができなかった。

本発明は、このような粒度の粗い生石灰粉末又は消石灰粉末を効果的に溶解する方法を提供するとともに、その結果得られる溶液を用いた洗剤、殺菌剤、接着剤、塗料を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、生石灰粉末又は消石灰粉末に前記生石灰粉末又は消石灰粉末の重量に対し２重量％の酸と、水を加えて加熱するという第１の手法か、あるいは、貝殻を焼成し、高温の焼成済み貝殻に水を散布するという第２の手法のいずれかを採っている。

すなわち本発明によれば、生石灰粉末又は消石灰粉末に前記生石灰粉末又は消石灰粉末の重量に対し２重量％の有機酸と、水を加えて水和させるステップと、
前記水和させた状態の物質を加熱するステップとを、
有する生石灰粉末又は消石灰粉末の溶解方法が提供される。

また本発明によれば、貝殻を焼成用炉に入れて焼成するステップと、
焼成された貝殻を前記焼成用炉から取り出し、冷却するステップと、
焼成後冷却された貝殻を粉砕するステップと、
粉砕して得た粉砕貝殻を所定容器に入れるステップと、
前記所定容器内の前記粉砕貝殻に前記粉砕貝殻の重量１００ｇ対し２ｇの割合の酸と、前記粉砕貝殻の重量の１０倍以上の重量の水を加えるステップと、
前記容器の内容物を加熱、沸騰させるステップと、
前記加熱、沸騰させるステップを前記内容物が所望の粘度となるまで継続するステップとを、
有する貝殻の溶解方法が提供される。

本発明によれば、従来莫大な費用をかけて粒度の細かい生石灰粉末又は消石灰粉末を得なければ溶解できなかったのに対し、低廉な費用で生石灰粉末又は消石灰粉末を効果的に溶解することができ、よって、その溶解液を用いて、洗剤、殺菌剤、接着剤、塗料などを低コストで製造することができる。また、大量に廃棄されている貝殻の有効利用を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面に沿って説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる生石灰粉末又は消石灰粉末の溶解方法を示すフローチャートである。
図１において、まず生石灰粉末又は消石灰粉末を用意する。生石灰粉末又は消石灰粉末としては、土中や岩中などから産出された石灰岩を粉砕したものでもよいし、貝殻を加熱して粉砕したものでもよい。貝殻としては、あらゆる種類の貝を用いることができるが、例として、ホタテ貝、牡蛎、ほっき貝、あこや貝、あさり、ばか貝、赤貝などが使用できる。これらの貝の中で、産出量が多く、入手が容易なものが好ましいが、ホタテ貝は、天然ものと養殖ものがあり、その合計は過去１０年間で２．５倍以上に増加していて、入手が容易であるので原料として用いるのに好ましい。なお、平成１６年度の統計では、北海道で年間２０万トンのホタテ貝の貝殻が廃棄物として発生していることが示されている。かかる廃棄物を有効利用できる点も本発明の効果と言える。なお、貝殻を１０００℃で焼成すると、生石灰を得ることができるが、これに水分を多少戻してやると、消石灰（水酸化カルシウム）となる。第１の実施の形態では、生石灰と消石灰のいずれも原料として使用可能である。

図１のステップＳ１で、生石灰粉末又は消石灰粉末に酸と水を加える。具体的には、ガラスなどの容器にこれらの原料を入れる。この生石灰粉末又は消石灰粉末は、石灰石を粉砕したものでもよいし、貝殻を焼成してから粉砕したものでもよい。貝殻を焼成する場合は、貝殻を焼成用電気炉や回転キルンなどで約１０００℃で焼成する。なお、焼成温度は４００℃〜５００℃程度の低温でもよいが、その場合、出来上がった生石灰粉末又は消石灰粉末が黄色みを帯びる。焼成温度が８９０℃以上であると、出来上がった生石灰粉末又は消石灰粉末は白色となるので、使用目的によっては、このような高温の方が好ましい。なお、９５０℃以上の焼成温度で焼成すると、貝殻に付着している有機物が無機質化され、純度の高い生石灰又は消石灰を得ることができるので、焼成温度は９５０℃以上であることが好ましい。貝殻を焼成する段階で、粒径が３ｍｍ〜５ｍｍ程度であるので、これをクラッシャーで微粉末に粉砕し、２５０メッシュ〜３５０メッシュとする。

生石灰又は消石灰に対して加える酸は、２重量％であり、加える水は２０倍の量である。酸としては、クエン酸、酢酸などを用いることができる。具体的な量としては、生石灰又は消石灰１００ｇに対してクエン酸を２ｇ、水を２０００ｃｃを加える。その後、ステップＳ２で攪拌・混合して混合体を形成する。次いでステップＳ３で、この混合体を加熱・沸騰させ、水分が約半分になったら加熱を終了する（ステップＳ４）。なお、上記量の場合、加熱時間は約４０分である。なお、この例での水の量は、生石灰又は消石灰の重量の２０倍であるが、少なくとも生石灰の重量の１０倍以上とする必要がある。

この加熱により、溶液はドロドロとしたゼリー状の水酸化カルシウムとなる。本発明では、かかるゼリー状のもの、あるいはいわゆるスラリー状のものも溶液あるいは溶解液と言う。なお、クエン酸に代えて酢酸も使用可能である。ただし、酢酸は酢の臭いがするのに対し、クエン酸は無臭であるので、クエン酸の方が好ましい。なお、これら以外の酸、すなわち、塩酸や硫酸を用いることもできるが、安全面に注意する必要がある。

次に本発明の第２の実施の形態について説明する。図２は、本発明の第２の実施の形態にかかる生石灰粉末の溶解方法を示すフローチャートである。
図２において、まずステップＳ１１で貝殻を焼成する。焼成方法や温度は第１の実施の形態で説明したのと基本的に同様であるが、焼成温度は約１０００℃とする。すなわち、貝殻を焼成用炉として用いる電気炉に入れ、焼成温度を約１０００℃まで上昇させ、１０分間焼成する。次いで、ステップＳ１２で焼成済み貝殻を電気炉から取り出す。第２の実施の形態では第１の実施の形態と異なり、焼成した貝殻を粉砕する必要はない。電気炉から取り出した焼成済みの貝殻の温度は９００℃前後であるが、少なくとも８５０℃以上の高温を保っている状態で、ステップＳ１３で貝殻に水を散布する。散布された水は、急激に加熱されるため、勢いよく沸騰するが、その一部が貝殻の中に浸透し、水が散布された高温な焼成済み貝殻は、ゼリー状に溶解してゆく。なお、この実施の形態の実施例としては、１０００℃で焼成した貝殻を電気炉から取り出した状態で約９００℃の製品温度である貝殻８５ｇに対し、水を１００ｃｃ散布している。散布する水としては、地下水、湧き水、ろ過した雨水などその他の水を使用することができるが、殺菌剤などが添加された水道水などは好ましくない。本発明者の実験では、温度が２．５℃の地下水（井戸水）を利用したときでも、良好な結果を得ているので、常温の水でも当然良い結果をもたらすものと考えられる。

上記実施例では、ゼリー状の溶解物を生成したが、製造しようとする最終製品により水分量を制御することができる。例えば、水分量の少ない粉石けん状の製品を製造したい場合は、焼成した貝殻に対して約１８重量％の水を散布する。一方、ドロドロのゼリー状の製品を製造する場合は、焼成した貝殻に対して約２３６重量％の水を散布する。なお、後者のドロドロのゼリー状の製品を製造する場合に水の全量を一度に散布すると、沸騰するときの障害となり、不良品の発生を招くことがあるので、２回以上に分けて散布する。２回に分けて散布する場合は、水の半量を１回目に、残りの半量を２回目にそれぞれ散布する。１回目と２回目の時間間隔は、１０秒から１５秒と短時間とする。また、焼成済み貝殻の温度が低下すると、散布した水との反応が鈍く、ザラザラした半製品となってしまうので、焼成した貝殻が前述のように高温を保った状態で水を散布することが必要である。すなわち、貝殻を電気炉から取り出した後、３０秒以内に水散布の全工程を終了させること必要であり、特に１０秒から２０秒以内に完了させることが好ましい。

上記第２の実施の形態では、貝殻を電気炉から取り出した後、水散布を行っているが、必ずしも散布によらなくとも他の方法により貝殻に水を加えることができる。すなわち、他の方法の１つとして、上記記載の所定量の水をあらかじめ所定容器にいれておき、そこに上記電気炉から取り出した高温の貝殻を投入するようにしてもよい。

上記第２の実施の形態では、焼成後の貝殻は粒度が０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度の粗い状態であるが、粉砕機を用いることなく、水の散布によりドロドロのゼリー状の製品にまで溶解することが可能である。このゼリー状の製品を観察すると、膨大な設備投資をして微粉砕をした製品以上の溶解性を見せた。また同製品は、ＰＨ１２．９という強いアルカリ性を示した。このように、第２の実施の形態では、貝殻を微細に粉砕するための高額な粉砕設備は不要であり、設備投資額を大きく減額して製造コストを低減させることが可能である。

なお、上記第２の実施の形態で製造したドロドロのゼリー状の製品を用いて家庭用洗濯機のための洗剤を製造した。すなわち、上記ドロドロのゼリー状の製品９５０ｃｃに高級アルコール型洗剤と重炭酸ナトリウム４７ｃｃと蛍光剤３ｃｃを添加し、全体で１０００ｃｃの洗剤とした。この洗剤を用いて、市販の家庭用洗剤である、ライオン（株）のトップ（登録商標）、花王（株）のアタック（登録商標）、ＤＣＭ（株）のスーパーホワイト、Ｐ＆Ｇ（株）のホールドの４製品との洗浄能力比較試験を行った。この比較試験では、所定の布に、醤油、コーヒー、味噌汁、ソース、トマトケチャップ、カレーをそれぞれ付着させてあらかじめ汚しておき、各洗剤を家庭用洗濯機（５．６ｋｇ用）に使用して水量、３０リットル、洗剤使用量は各メーカーの指定量、洗濯時間１６分という同一条件でこの布を洗濯して行った。なお、本発明による洗剤は３０リットルの水に対して４０ｃｃを用いた。その結果、醤油、味噌汁、トマトケチャップに対しては、いずれの洗剤も汚れを完全に落とす能力があることが認められた。また、ソースに対しては、ライオン（株）のトップ（登録商標）と本発明による洗剤では、汚れが完全に落ちたのに対し、他の３社の製品では、汚れが完全に落ちるものではなく、ある程度の洗浄能力しか認められなかった。さらにコーヒーについては、いずれの洗剤も多少汚れが落ちたという結果であり、カレーについては、いずれの洗剤も良好な洗浄能力は認められなかった。この比較試験から、本発明による洗剤は、市販の洗剤中の多くの製品以上の洗浄能力を有し、最高の洗浄能力を有するものに匹敵することがわかる。

また、本発明による溶解物は、殺菌作用と接着能力があることが確認されているので、畜産農家における殺菌剤として用いたり、壁紙の裏面に付着させる接着剤、あるいは塗料の原料である体質顔料などとして用いることが可能である。また、従来から石灰石から製造された炭酸カルシウムは安価で白色度が高いことから、ゴム・プラスチックの充填剤や、塗料・インクの顔料、医薬品・化学品・食品の添加剤などとして多方面に用いられているが、本発明の溶解物も同様に利用可能である。

以上説明したように、本発明によれば、従来高額な粉砕機を導入しなければ溶解が不可能であった生石灰粉末又は消石灰粉末（焼成貝殻を含む）を容易に溶解させることが可能であり、洗剤、殺菌剤、接着剤、塗料などを容易に製造することができるので、本発明は、生石灰又は消石灰を用いた各種製品の製造に有用であるのみならず、大量に廃棄されている牡蛎やホタテ貝などの貝類の殻の有効利用に途を開くものであり、各種化学品・食品・医薬品・工業製品などの製造、廃棄物処理の各産業分野で有用である。

本発明の第１の実施の形態にかかる生石灰粉末又は消石灰粉末の溶解方法を示すフローチャートである。 本発明の第２実施の形態にかかる生石灰粉末の溶解方法を示すフローチャートである。

Claims (8)

1. 生石灰粉末又は消石灰粉末に前記生石灰粉末又は消石灰粉末の重量に対し２重量％の有機酸と、水を加えて水和させるステップと、
   前記水和させた状態の物質を加熱するステップとを、
   有する生石灰粉末又は消石灰粉末の溶解方法。
2. 前記生石灰粉末又は消石灰粉末として、土中あるいは岩中から産出された石灰岩を粉砕したもの、あるいは貝殻を焼成して粉砕したものを用いることを特徴とする請求項１に記載の生石灰粉末又は消石灰粉末の溶解方法。
3. 前記有機酸として、クエン酸又は酢酸を用いることを特徴とする請求項１に記載の生石灰粉末又は消石灰粉末の溶解方法。
4. 前記水として、前記生石灰粉末又は消石灰粉末の重量の１０倍以上の重量の水を用いることを特徴とする請求項１に記載の生石灰粉末又は消石灰粉末の溶解方法。
5. 前記加熱するステップが、前記水和させた状態の物質の量が半減するまで行われることを特徴とする請求項１に記載の生石灰粉末又は消石灰粉末の溶解方法。
6. 貝殻を焼成用炉に入れて焼成するステップと、
   焼成された貝殻を前記焼成用炉から取り出し、冷却するステップと、
   焼成後冷却された貝殻を粉砕するステップと、
   粉砕して得た粉砕貝殻を所定容器に入れるステップと、
   前記所定容器内の前記粉砕貝殻に前記粉砕貝殻の重量１００ｇ対し２ｇの割合の酸と、前記粉砕貝殻の重量の１０倍以上の重量の水を加えるステップと、
   前記容器の内容物を加熱、沸騰させるステップと、
   前記加熱、沸騰させるステップを前記内容物が所望の粘度となるまで継続するステップとを、
   有する貝殻の溶解方法。
7. 前記酸として、クエン酸、酢酸、塩酸、硫酸のいずれか１つを用いることを特徴とする請求項６に記載の貝殻の溶解方法。
8. 前記焼成するステップにおける焼成温度が１０００℃であることを特徴とする請求項６に記載の貝殻の溶解方法。

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