JP4663816B2 - ホタテ貝殻焼成物を用いる苛性化炭酸カルシウムの製造方法 - Google Patents
ホタテ貝殻焼成物を用いる苛性化炭酸カルシウムの製造方法 Download PDFInfo
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Description
(苛性化反応) Ca(OH)2+Na2CO3 → CaCO3↓+2NaOH
すなわち、苛性化反応の結果、「緑液」から、水溶性の水酸化ナトリウム、硫化ナトリウム、水不溶性の炭酸カルシウムを含んで構成される石灰泥スラリーが得られ、この石灰泥(ライムマッド)を固液分離すると、濾液は水酸化ナトリウムなどを含む「白液」としてパルプ蒸解工程に送られ、フィルター表面に分離された石灰泥ケーキはキルンなどの焼成炉で焼成されて、下式の反応によって生石灰(酸化カルシウム)に再生され、再び苛性化工程で循環使用される。
苛性化工程によって、石灰泥から得られる炭酸カルシウムを苛性化炭酸カルシウムといい、この炭酸カルシウムを苛性化工程から抜き出して製紙用材料として使用することができる。ここで、苛性化工程で生成する炭酸カルシウムは副産物であるため、極めて安価に製造することができる。また、閉鎖系である苛性化工程のカルシウム循環サイクルから、炭酸カルシウムを系外に抜き取ることによって、系内の清浄化及び循環石灰の高純度化を図ることができ、その結果、消和反応、苛性化反応の反応性向上や白液の清澄性向上、さらには廃棄物の低減を達成できる。
しかしながら、苛性化工程で得られる石灰乳スラリーを固液分離する際、脱水性が十分でなく、石灰乳ケーキの水分を十分に低下できない場合がある。すなわち、苛性化工程の変動により石灰泥の脱水性が低下したり、固液分離に用いるフィルターが目詰まりを起こすと、石灰泥ケーキの含水率が上がり、脱水処理に支障を来たすばかりでなく、キルンで石灰泥ケーキを焼成する際に多くの燃料が必要となり、エネルギー効率が低下する。
このような状況に鑑み、本発明は、パルプ製造における苛性化工程を改善する技術を提供することを技術課題とする。特に本発明は、苛性化工程における石灰泥の脱水性を向上させ、石灰泥ケーキ含水率を低減させること、ドレッグスの発生量を低減させること、さらには、白色度の高い苛性化炭酸カルシウムを製造する技術を開発することをその技術課題とする。
(1) パルプ製造における苛性化工程で発生する緑液と、ホタテ貝殻の焼成物とを混合して苛性化反応を行って軽質炭酸カルシウムを得ることを含む、苛性化軽質炭酸カルシウムの製造方法。
(2) 前記ホタテ貝殻焼成物の鉄含有率が、元素分析のFe2O3換算で0.05重量%以下である、(1)に記載の製造方法。
(3) 前記苛性化軽質炭酸カルシウムが製紙用材料である、(1)または(2)に記載の製造方法。
(4) (1)または(2)に記載の方法によって得られる軽質炭酸カルシウム。
(5) (1)または(2)に記載の方法によって得られた苛性化軽質炭酸カルシウムを原紙上に塗工することを含む、塗工紙の製造方法。
(6) (1)または(2)に記載の方法によって得られた炭酸カルシウムを塗工層に含有する塗工紙。
(5) (1)または(2)に記載の方法によって得られた炭酸カルシウムを紙に内添することを含む、紙の製造方法。
(8) (1)または(2)に記載の方法によって得られた炭酸カルシウムを内添した紙。
(9) パルプ製造における苛性化工程で発生する緑液と、ホタテ貝殻の焼成物との苛性化反応を行って白液を得ることを含む、白液の製造方法。
(10) パルプ製造における苛性化工程で発生する緑液と、ホタテ貝殻の焼成物との苛性化反応を行って得られた白液を用いる、クラフトパルプの製造方法。
本発明の苛性化工程においては、生石灰(酸化カルシウム)としてホタテ貝殻を焼成したものを使用する。ホタテ貝殻の焼成物は、酸化カルシウム純度が高く、鉄分等の不純物が少ないことが特徴である。実施例の表1に示すように、ホタテ貝殻を焼成して得られる生石灰と、天然石灰石を焼成して得られる生石灰とを比較すると、ホタテ貝殻を焼成した生石灰は、酸化カルシウム純度が高く、鉄・硫黄・マンガン・マグネシウム・アルミニウム等が少ない。
本発明の苛性化工程では、好ましくはFe2O3換算で鉄含有率が0.05重量%以下、より好ましくは0.03重量%以下であるホタテ貝殻焼成物(酸化カルシウム)と緑液とを混合し、攪拌あるいは捏和しながら苛性化反応を行う。また、本発明の苛性化工程では、酸化カルシウムの緑液への添加に代えて、ホタテ貝殻焼成物を水で消和した水酸化カルシウムを粉体またはスラリー状で緑液に添加することも可能である。
本発明で得られる苛性化軽質炭酸カルシウムは、必要に応じて、湿式あるいは乾式粉砕により、粒子径を調整することができる。粉砕装置としては、一般的な装置を使用することができるが、湿式回分式粉砕機(アトライター等)、湿式連続式粉砕機(サンドグラインダー等)、循環式粉砕機(SCミル、SCミルロング等)などを好適に使用することができる。
<材料>
(1)ホタテ貝殻を焼成して得た生石灰
ホタテ貝殻(オホーツク海産)を、高温電気焼成炉(共栄電気炉製作所)を用いて、徐々に1200℃まで温度を上げて、焼成時間31時間の条件で焼成した。
(2)石灰石を焼成して得た生石灰
石灰石を焼成して得た生石灰として、生石灰(北海道石灰化工製)を用いた。
(3)キルンで焼成して得た生石灰
キルン(日立造船製)を用いて、焼成温度1318℃、滞留時間4時間の条件で、苛性化炭酸カルシウムを焼成してキルン焼成生石灰を得た。
[実施例1]
上述の生石灰(酸化カルシウム)を用いて、苛性化反応を行った。ホタテ貝殻焼成物(ホタテ貝殻由来の生石灰)を0.4t/時、キルン焼成石灰を1.6t/時の割合で緑液プライマリースレーカーに投入した。本実施例において、ホタテ貝殻由来の生石灰とキルン焼成石灰の比率は20:80である。また、緑液処理量は150m3/hであり、緑液のNaOH濃度は22.3g/L、Na2S濃度は26.0g/L、Na2CO3濃度は76.3g/Lであった。
得られた炭酸カルシウムのろ過性を、石灰乳ケーキのケーキ比抵抗によって評価した。ケーキ比抵抗は、下記の装置・方法に基づいて求めた。ケーキ比抵抗は『1m2の濾過面積に1kgのケーキが生成した時、粘度1kg/m/secの液体を1m/secで濾過するのに必要な圧力差』であり、値が大きい程、ろ過性が悪く、分離性・洗浄性が悪いことを意味する。
・装置:定圧式スラリー評価装置(IKABUST JT-F;中央化工機)
・試料:約20mLスラリー(濃度10%)
・減圧度:0.4MPa
・ろ過面積:9.62cm2
(マッドフィルター後の石灰泥の水分)
石灰泥ケーキの重量(W1)を測定し、105℃の乾燥器中で6時間乾燥した。放冷した後、石灰泥ケーキの重量(W2)を測定し、次式により石灰泥ケーキの含水率(%)を求めた。
(石灰泥の白色度)
乾燥粉体を加圧式錠剤成形器でペレットとし、分光測色計(CMS−35SPX、株式会社村上色彩技術研究所製)で測定した。
ホタテ貝殻焼成物を0.8t/時、キルン焼成石灰を1.2t/時の割合で緑液プライマリースレーカーに投入した以外は、実施例1と同様にして苛性化工程を行い、炭酸カルシウムを製造した。本実施例において、ホタテ貝殻由来の生石灰とキルン焼成石灰の比率は40:60である。
ホタテ貝殻焼成物を1.2t/時、キルン焼成石灰を0.8t/時の割合で緑液プライマリースレーカーに投入した以外は、実施例1と同様にして苛性化工程を行い、炭酸カルシウムを製造した。本実施例において、ホタテ貝殻由来の生石灰とキルン焼成石灰の比率は60:40である。
ホタテ貝殻焼成物を1.6t/時、キルン焼成石灰を0.4t/時の割合で緑液プレイマリースレーカーに投入した以外は、実施例1と同様にして苛性化工程を行い、炭酸カルシウムを製造した。本実施例において、ホタテ貝殻由来の生石灰とキルン焼成石灰の比率は80:20である。
ホタテ貝殻焼成物を2.0t/時で緑液プライマリースレーカーに投入し、キルン焼成石灰を使用しなかった以外は、実施例1と同様にして苛性化工程を行い、炭酸カルシウムを製造した。本実施例において、ホタテ貝殻由来の生石灰とキルン焼成石灰の比率は100:0である。
ホタテ貝殻焼成物を、石灰石を焼成して製造した生石灰に変更した以外は、実施例1と同様にして苛性化工程を行い、炭酸カルシウムを製造した。
ホタテ貝殻焼成物を、石灰石を焼成して製造した生石灰に変更した以外は、実施例2と同様にして苛性化工程を行い、炭酸カルシウムを製造した。
石灰石を焼成して製造した生石灰のみを使用した以外は、実施例1と同様にして苛性化工程を行い、炭酸カルシウムを製造した。
キルン焼成石灰のみを使用した以外は、実施例1と同様にして苛性化工程を行い、炭酸カルシウムを製造した。
実験1の実施例1で得た苛性化軽質炭酸カルシウムのスラッジを溶解槽で72%に溶解し、サンドグラインダで粉砕してレーザー回折法による粒度分布測定器(マスターサイザー200、マルバーン社製)で測定した平均粒径が0.98μmの苛性化軽質炭酸カルシウムを得た。この苛性化軽質炭酸カルシウム46.8部、クレー(カピムDG(イメリス社製)を26.2部、コンツアー1500(イメリス社製)を18部、ハイドラパース(ケーミン社製)9部)53.2部、ラテックス(F1755、旭化成社製)9部、デンプン(Ethylex2015、Tate & Lyle社製)6.5部、蛍光染料(ブランコファーUW−L、ケミラ社製)2.8部を混合し、塗料を調製した。
Claims (7)
- パルプ製造における苛性化工程で発生する緑液と、ホタテ貝殻の焼成物とを混合して苛性化反応を行って軽質炭酸カルシウムを得ることを含む、苛性化軽質炭酸カルシウムの製造方法。
- 前記ホタテ貝殻焼成物の鉄含有率が、Fe2O3換算で0.05重量%以下である、請求項1に記載の製造方法。
- 前記苛性化軽質炭酸カルシウムが製紙用材料である、請求項1または2に記載の製造方法。
- 請求項1または2に記載の方法によって得られた苛性化軽質炭酸カルシウムを原紙上に塗工することを含む、塗工紙の製造方法。
- 請求項1または2に記載の方法によって得られた炭酸カルシウムを紙に内添することを含む、紙の製造方法。
- パルプ製造における苛性化工程で発生する緑液とホタテ貝殻の焼成物との苛性化反応を行って白液を得ることを含む、白液の製造方法。
- パルプ製造における苛性化工程で発生する緑液とホタテ貝殻の焼成物との苛性化反応を行って得られた白液を用いて木材チップを蒸解することを含む、クラフトパルプの製造方法。
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