JP4975908B2

JP4975908B2 - 炭酸カルシウムの製造方法

Info

Publication number: JP4975908B2
Application number: JP2001102868A
Authority: JP
Inventors: 宏一田中
Original assignee: Okutama Kogyo Co Ltd
Current assignee: Okutama Kogyo Co Ltd
Priority date: 2001-04-02
Filing date: 2001-04-02
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2021-04-02
Also published as: JP2002293537A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、燃焼炉等の煙道排ガスを利用して炭酸カルシウムを合成する方法に関し、特に炭酸カルシウム製造プラント設置の自由度を改善した炭酸カルシウムの合成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工業的な炭酸カルシウムの合成方法は、石灰乳中に炭酸ガスを吹き込み炭酸化させる方法が一般的であり、炭酸化に使用する炭酸ガスとして、炭酸カルシウム製造プラントに近接して存在する石灰焼成炉の煙道ガスが利用されている。炭酸ガス供給源としては、石灰焼成炉以外に、ボイラー、ごみ焼却炉等の排ガスも利用することが可能であるが、この場合、炭酸カルシウム製造プラントは必ずしも焼成炉の近くに設置可能ではなく、炭酸カルシウム製造プラントまで煙道ガス配管（通常、直径500mm以上）を敷設する必要がある。
【０００３】
また燃焼炉の排ガスは、１）炭酸ガス濃度が均一ではなく、炭酸化を効率よく行うことができない、２）温度制御ができないので、生成する炭酸カルシウムの性状が煙道ガス温度（即ち、外気温）の影響を受けやすく、所望の形状の炭酸カルシウムを製造することができない、という問題もあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は焼却炉等の排ガスを炭酸カルシウム合成工程の炭酸化工程に有効に利用することが可能である炭酸カルシウムの合成方法を提供することを目的とする。また本発明は、直径の大きな煙道ガス配管を設けなくても、比較的離れた場所にある炭酸カルシウム製造プラントにおいて、排ガスを利用することが可能な炭酸カルシウムの合成方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明は、燃焼炉等の煙道排ガス中炭酸ガスを気液接触法により苛性ソーダ溶液で吸収し炭酸ソーダ溶液を生成する炭酸ガス吸収工程と、生石灰を水和し石灰乳を生成する工程と、前記石灰乳と前記炭酸ガス吸収工程で生成した炭酸ソーダ溶液を反応させる炭酸化工程とを含む炭酸カルシウムの合成方法を提供する。
【０００６】
ここで生石灰を水和し石灰乳を生成する工程は、水和水として、好適には水酸化ナトリウムを6％〜12％含む苛性ソーダ水溶液を用いる。また炭酸ガス吸収工程は、炭酸ソーダ溶液の炭酸ソーダ濃度が、8％〜15％、好適には10％〜12％となるまで行うことが好ましい。
なお、本明細書において「％」は特に断らない限り、重量％を意味する。
【０００７】
さらに本発明の炭酸カルシウムの合成方法は、炭酸化工程において生成した炭酸カルシウムをろ過し、ろ液を炭酸ガス吸収工程に再利用することを特徴とする。
【０００８】
本発明の炭酸カルシウムの製造方法によれば、排ガス中の炭酸ガスを苛性ソーダ溶液に吸収させることにより、排ガス中の炭酸ガス濃度に関わらず、所定の濃度の炭酸ソーダを炭酸化工程に供することができるので、効率よく炭酸カルシウムを製造することができる。また炭酸化工程には炭酸ソーダ溶液を用いるので、液温の制御が容易であり、所望の形状の炭酸カルシウムを製造することができる。
【０００９】
また焼却炉の近くに炭酸化工程を行うためのプランを設置できない場合でも、焼却炉等に近接して設置した気液接触装置において炭酸ソーダ溶液としておくことにより、煙道ガス配管のような径の大きなガス配管を用いずに、例えば直径1〜２インチ程度の液配管で炭酸化プラントに輸送することができる。
【００１０】
さらに本発明の炭酸カルシウムの製造方法によれば、炭酸ガスの吸収剤である苛性ソーダを循環して用いることができるので、プラントからの廃液を最小限にすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の炭酸カルシウムの製造方法を図１を参照して詳細に説明する。
まず本発明の炭酸カルシウムの製造方法は、主として、炭酸ガス含有排ガスと苛性ソーダ溶液とを気液接触装置により反応させて炭酸ソーダ溶液を生成する炭酸ガス吸収工程10と、生石灰から石灰乳を生成する水和工程20と、石灰乳と炭酸ソーダ溶液を反応させて炭酸カルシウムを生成する炭酸化工程30とからなる。
【００１２】
炭酸ガス吸収工程10において利用する排ガスとしては、石灰焼成炉、ボイラー、ごみ焼却炉、セメント焼成炉、耐火物加熱炉、製鋼用転炉、製鋼用溶鉱炉、キュポラ、コークスガス発生炉、石炭ガス発生炉、石油分解用炉、ガラス製造反射炉、オイルガス発生炉及びアセチレン発生炉等の排ガスを利用することができる。このような排ガスは炭酸ガスを５容量％以上含むものであればよい。一般に、炭酸含有ガスを石灰乳の炭酸化工程に用いる場合には、炭酸ガス濃度が15容量％以上であることが必要となるが、本発明の方法では、炭酸ガスをまず苛性ソーダ溶液に吸収させるので、炭酸ガス濃度が低くても利用することができる。
【００１３】
このような排ガスは、必要に応じてバグフィルター等の乾式除塵或いはスクラバー等による湿式除塵などを施し、精製ガスとしたものを苛性ソーダ溶液と接触させる。
【００１４】
苛性ソーダ溶液としては、苛性ソーダ（NaOH）を6％〜12％、好ましくは、7％〜10％含有する水溶液を用いる。このような範囲とすることにより、排ガス中の炭酸ガスを確実に吸収し、炭酸ソーダ（炭酸ナトリウム）を生成することができる。
【００１５】
この苛性ソーダ溶液は、後述する炭酸化工程において炭酸カルシウム収集後にろ液として排出される液を再利用することができる。このろ液として回収される苛性ソーダ溶液に、必要に応じて水と苛性ソーダを添加し、その濃度が上述した範囲となるようにする。
【００１６】
排ガスと苛性ソーダ溶液との反応は、一般に液体中に気体を導入して反応させるための気液接触装置を用いて行わせることができる。反応温度は、特に限定されないが、通常15℃〜40℃の範囲で行う。反応時間は、排ガス中の炭酸ガス（酸性ガス）濃度によって異なるが、生成する炭酸ソーダ溶液の炭酸ソーダ濃度が、8％〜15％、好適には10％〜12％となるまで行うことが好ましい。
【００１７】
水和工程20では、生石灰を湿式消和することにより生石灰乳或いは消石灰乳（水性スラリー）を得る。なお、ここで生石灰乳とは生石灰を多量（生石灰に対し１０倍程度）の水で水和したものを言い、消石灰乳とは、生石灰を乾式水和させて生成した消石灰粉を水に懸濁させたものであり、本発明においては、いずれを用いてもよい。
【００１８】
消和に用いる水和水としては、通常の水を用いることもできるが、好適には苛性ソーダを6％〜12％、好適には7％〜10％含む水を用いる。水和水としてこのようなアルカリ性の水和水を用いることにより、予め溶存するOH⁻イオンによって、生石灰の水和が遅延し、生成する水酸化カルシウムの粒子が凝集しやすくなる。これにより、その後、炭酸ソーダとの反応により生成する炭酸カルシウムの粒子形状及び粒径が制御しやすくなり、紡錘状形や柱状形など任意の形状の炭酸カルシウムを生成させることができる。
【００１９】
尚、消和に用いる苛性ソーダ水溶液も、炭酸化工程においてろ液として副生する苛性ソーダ溶液を再利用することができる。
石灰乳の濃度は、消石灰濃度として、好ましくは50〜150ｇ／リットル、さらに好ましくは60〜120ｇ／リットルとする。
【００２０】
炭酸化工程30では、このように調製した石灰乳に、前述の炭酸ガス吸収工程で得られた炭酸ソーダ溶液を加える。これにより石灰乳中のカルシウムイオンと炭酸ソーダ中の炭酸イオンが反応し、炭酸カルシウムが生成する。この炭酸化工程の条件（反応開始温度）は、目的とする炭酸カルシウムの形状によっても異なるが、例えば、紡錘状炭酸カルシウムの場合、炭酸化工程の開始温度、即ち炭酸ソーダ溶液温度および石灰乳温度を20℃〜60℃に調整することが好ましい。また柱状炭酸カルシウムの場合は、反応開始温度を60℃以上に調整することが好ましい。ｐＨは13.5程度とする。
【００２１】
炭酸カルシウムは、沈殿物として生成するので、これをろ過40によって回収し、洗浄後、必要に応じて、分級、スラリー化等の処理を行う。一方、ろ液として、苛性ソーダ溶液で排出されるので、これを、既に述べたように、生石灰の水和水および排ガス中の炭酸ガス吸収剤として再利用する。これによって資源の有効利用を図るとともに炭酸カルシウム製造工程における廃液を最小限にすることができる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
実施例１
炭酸ガスを15容量%含有する石灰焼成燃焼ガスと10重量％の苛性ソーダを含有する水溶液を充填塔型（充填物：テラレット）気液接触装置を用いて接触させ、炭酸ソーダ水溶液（A液）を500kg得た。A液の炭酸ソーダ濃度は、12.6重量％であった。
【００２３】
一方、10重量％の苛性ソーダを含有する水溶液647kgに53kgの生石灰を混合水和させ、10重量％の消石灰乳700kgを得た（Ｂ液）。Ａ液とＢ液を混合し、反応開始温度40℃、反応時間60で反応させて、炭酸カルシウム59.4kgと苛性ソーダ112.2gを含む水性懸濁液1200kgを得た（Ｃ液）。
【００２４】
その後、Ｃ液をろ過し、ろ過ケーキを洗浄後120℃、2hrの条件で恒温乾燥器を用いて乾燥し59.4kgの炭酸カルシウムを得た。この炭酸カルシウムの形状は、紡錘状であった。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、煙道ガスとして排出される炭酸ガスを利用して効率よく炭酸カルシウムを製造することができる。また本発明によれば、煙道ガス温度の影響を受けることなく、所望の形状の炭酸カルシウムを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の炭酸カルシウムの製造方法の一実施形態を示すフロー図。

Claims

燃焼炉等の排ガス中の炭酸ガスを気液接触法により、６〜１２％の苛性ソーダ水溶液で吸収し炭酸ソーダ濃度が８〜１５％の炭酸ソーダ溶液を生成する炭酸ガス吸収工程と、生石灰を水和し石灰乳を生成する工程と、前記石灰乳と前記炭酸ガス吸収工程で生成した炭酸ソーダ溶液を反応させる炭酸化工程とを含む炭酸カルシウムの製造方法。
前記生石灰を水和する工程は、水和水として、水酸化ナトリウムを６％〜１２％含む苛性ソーダ水溶液を用いることを特徴とする請求項１記載の炭酸カルシウムの製造方法。
前記炭酸化工程において生成した炭酸カルシウムをろ過し、ろ液を炭酸ガス吸収工程に再利用することを特徴とする請求項１又は２に記載の炭酸カルシウムの製造方法。
前記炭酸化工程において生成した炭酸カルシウムをろ過し、ろ液を炭酸ガス吸収工程及び石灰乳生成工程に再利用することを特徴とする請求項１又は２に記載の炭酸カルシウムの製造方法。
前記排ガス中の炭酸ガス濃度が、５容量％以上であることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の炭酸カルシウムの製造方法。