JP7089311B1 - Calcium carbonate manufacturing method - Google Patents

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Abstract

【課題】炭酸カルシウムの製造場所以外に設置された燃焼炉等の排ガス中の炭酸ガスを高濃度の水酸化ナトリウム水溶液に吸収させ、高濃度の炭酸ナトリウムとして製造場所へ運搬して利用することを可能とし、総体的に環境中への炭酸ガス放出量を抑制し、地球温暖化の改善に寄与する、炭酸カルシウムの製造方法を提供する。【解決手段】13-21%の濃度の水酸化ナトリウム水溶液に炭酸ガスを吸収させ、15-24%以下の濃度の炭酸ナトリウム水溶液を得る炭酸ガス吸収工程と、酸化カルシウムと、濃度が0-6%未満の水酸化ナトリウム水溶液とを反応させて、BET比表面積が5-40m2/gの水酸化カルシウムの懸濁液である石灰乳を得る水化工程と、該石灰乳に、該炭酸ガス吸収工程で得た該炭酸ナトリウム水溶液を添加して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である。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To absorb carbon dioxide gas in exhaust gas of a combustion furnace or the like installed in a place other than a calcium carbonate manufacturing place into a high-concentration sodium hydroxide aqueous solution and transport it to a manufacturing place as a high-concentration sodium carbonate for use. Provided is a method for producing calcium carbonate, which makes it possible, suppresses the amount of carbon dioxide released into the environment as a whole, and contributes to the improvement of global warming. SOLUTION: A carbon dioxide absorption step of absorbing carbon dioxide gas into a 13-21% aqueous solution of sodium hydroxide to obtain an aqueous solution of sodium carbonate having a concentration of 15-24% or less, calcium oxide, and a concentration of 0-6. A hydration step of reacting with an aqueous solution of sodium hydroxide of less than% to obtain lime milk which is a suspension of calcium hydroxide having a BET specific surface area of 5-40 m2 / g, and the carbon dioxide gas absorption in the lime milk. It is a method for producing calcium carbonate including a carbon dioxide step of adding and reacting the sodium carbonate aqueous solution obtained in the step. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、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する。特に、本発明は、紡錘状または針状の炭酸カルシウムを製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for synthesizing calcium carbonate using flue exhaust gas from a combustion furnace or the like. In particular, the present invention relates to a method for producing spindle-shaped or needle-shaped calcium carbonate.

工業的な炭酸カルシウムの合成方法として、石灰乳中に炭酸ガスを吹き込み炭酸化させる炭酸ガス化合法が知られている。炭酸ガス化合法にて使用する炭酸ガスとしては、炭酸カルシウム製造プラントに近接して設置されている石灰焼成炉の煙道排ガスが利用されることが多い。このほか、炭酸ガスの供給源として、ボイラーやごみ焼却炉等の排ガスも利用することもできる。しかしながら、この場合、炭酸カルシウム製造プラントを焼成炉の近くに設置することができないことがあり、炭酸ガスの供給源となる施設から炭酸カルシウム製造プラントまで通じる煙道排ガス配管を敷設する必要が生じる。煙道排ガスを利用する場合も、炭酸ガスの供給量が一定ではない煙道排ガスの炭酸ガス濃度は通常均一ではなく、炭酸化を効率よく行うことができないという問題があった。さらに煙道排ガスの温度制御ができないため、生成する炭酸カルシウムの性状が煙道排ガス温度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。一方、炭酸ガス化合法による炭酸カルシウムの合成反応では、炭酸ガスが一旦水に溶解する必要があるため、反応時間が長く、反応効率も高くない。炭酸ガスの吸収効率を高めるために低温で反応させることが多く、高温での反応には適していない。炭酸ガスのすべてが反応に使用されることはなく、使われなかった炭酸ガスは大気中に放出されるという問題もあった。 As an industrial method for synthesizing calcium carbonate, a carbon dioxide gasification method is known in which carbon dioxide gas is blown into lime milk to carbonate it. As the carbon dioxide gas used in the carbon dioxide gasification method, the flue exhaust gas of the lime firing furnace installed in the vicinity of the calcium carbonate production plant is often used. In addition, exhaust gas from boilers, waste incinerators, etc. can also be used as a source of carbon dioxide gas. However, in this case, it may not be possible to install the calcium carbonate production plant near the firing furnace, and it becomes necessary to lay a flue exhaust gas pipe leading from the facility that is the source of carbon dioxide gas to the calcium carbonate production plant. Even when the flue exhaust gas is used, there is a problem that the carbon dioxide gas supply amount is not constant and the carbon dioxide gas concentration of the flue exhaust gas is not always uniform, and carbon dioxide cannot be efficiently performed. Further, since the temperature of the flue exhaust gas cannot be controlled, the properties of the calcium carbonate produced are easily affected by the temperature of the flue exhaust gas, and there is also a problem that calcium carbonate having a desired shape cannot be produced. On the other hand, in the calcium carbonate synthesis reaction by the carbon dioxide gasification method, since the carbon dioxide gas needs to be once dissolved in water, the reaction time is long and the reaction efficiency is not high. It is often reacted at a low temperature in order to increase the absorption efficiency of carbon dioxide gas, and is not suitable for a reaction at a high temperature. There was also the problem that not all of the carbon dioxide was used in the reaction, and the unused carbon dioxide was released into the atmosphere.

特許文献1には、苛性ソーダ(水酸化ナトリウム)水溶液に炭酸ガスを吸収させて炭酸ソーダ(炭酸ナトリウム)とし、炭酸ソーダと石灰乳(水酸化カルシウム水懸濁液)とを反応させて炭酸カルシウムを製造する方法が開示されている。特許文献1の方法では、炭酸ガス濃度が不均一であっても苛性ソーダ水溶液への吸収が可能であり、炭酸ガスを貯蔵しておくことができる。そのため、炭酸ガス発生場所から離れた場所に炭酸カルシウム製造プラントを設置することが可能となる。炭酸ソーダの水への溶解度は炭酸ガスのそれよりも遥かに高く、またその溶解度は高温下でも低下しないため、高温かつ高濃度の条件下での炭酸カルシウムの製造が可能になる。先に説明した炭酸ガス化合法で反応に使われなかった炭酸ガスを苛性ソーダ水溶液にて回収できれば、大気に放出される炭酸ガスの量の削減も期待できる。 In Patent Document 1, a caustic soda (sodium hydroxide) aqueous solution absorbs carbon dioxide gas to form sodium carbonate (sodium carbonate), and the sodium carbonate and lime milk (calcium hydroxide aqueous suspension) are reacted to produce calcium carbonate. The method of manufacture is disclosed. In the method of Patent Document 1, even if the carbon dioxide gas concentration is non-uniform, it can be absorbed into the caustic soda aqueous solution, and the carbon dioxide gas can be stored. Therefore, it is possible to install a calcium carbonate production plant in a place away from the place where carbon dioxide gas is generated. Sodium carbonate has a much higher solubility in water than that of carbon dioxide, and its solubility does not decrease even at high temperatures, so that calcium carbonate can be produced under high temperature and high concentration conditions. If the carbon dioxide gas that was not used in the reaction by the carbon dioxide gasification method described above can be recovered with the caustic soda aqueous solution, the amount of carbon dioxide gas released into the atmosphere can be expected to be reduced.

特開2002-293537号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-293537

特許文献1の製造方法では、低濃度の苛性ソーダに炭酸ガスを吸収させると炭酸ガスの吸収効率が低下するため、炭酸ガスを最大限に利用することができない。この場合、得られる炭酸ソーダの濃度も低くなるため、得られる炭酸カルシウムの生産性、製造効率も低下する。また特許文献1の製造方法で得られる炭酸カルシウムの粒子の大きさや結晶形、形状は不明確である。そこで本発明は、場合によっては排ガス等を利用し、カルサイト、アラゴナイト形態に制御された炭酸カルシウムを効率的に連続して製造することを第一の目的とする。
さらに本発明は、炭酸ガス吸収工程時に利用されなかった炭酸ガスを再度炭酸化工程に再使用すること、ならびに、炭酸カルシウムの製造工程で得られた濾液や使用済み洗浄液に含まれている水酸化ナトリウムを、炭酸ガス吸収工程や水化工程に再循環してこれを再使用することを第二の目的とする。
すなわち、本発明は、炭酸カルシウムの製造場所以外に設置された燃焼炉等の排ガス中の炭酸ガスを高濃度の水酸化ナトリウム水溶液に吸収させ、高濃度の炭酸ナトリウムとして製造場所へ運搬して利用することを可能とし、さらに本発明を実施することで、総体的に環境中への炭酸ガス放出量を抑制し、地球温暖化の改善に寄与することを目的とする。
In the production method of Patent Document 1, when carbon dioxide gas is absorbed by low-concentration caustic soda, the absorption efficiency of carbon dioxide gas is lowered, so that carbon dioxide gas cannot be fully utilized. In this case, the concentration of the obtained sodium carbonate is also low, so that the productivity and production efficiency of the obtained calcium carbonate are also lowered. Further, the size, crystal shape, and shape of the calcium carbonate particles obtained by the production method of Patent Document 1 are unclear. Therefore, the first object of the present invention is to efficiently and continuously produce calcium carbonate controlled in the form of calcite and aragonite by using exhaust gas or the like in some cases.
Further, the present invention recycles carbon dioxide gas that was not used in the carbon dioxide gas absorption process in the carbon dioxide carbonization process, and hydroxides contained in the filtrate and used cleaning liquid obtained in the calcium carbonate production process. The second purpose is to recirculate sodium in the carbon dioxide absorption process and the liquefaction process and reuse it.
That is, in the present invention, carbon dioxide gas in the exhaust gas of a combustion furnace or the like installed in a place other than the place where calcium carbonate is manufactured is absorbed by a high-concentration sodium hydroxide aqueous solution, and is transported to the place of manufacture as high-concentration sodium carbonate for use. By further implementing the present invention, it is an object of the present invention to suppress the amount of carbon dioxide released into the environment as a whole and to contribute to the improvement of global warming.

本発明は、以下の工程:13-21%の濃度の水酸化ナトリウム水溶液に炭酸ガスを吸収させ、15-24%以下の濃度の炭酸ナトリウム水溶液を得る炭酸ガス吸収工程と、
酸化カルシウムと、濃度が0-6%未満の水酸化ナトリウム水溶液とを反応させて、BET比表面積が5-40m/gの水酸化カルシウムの懸濁液である石灰乳を得る水化工程と、
該石灰乳に、該炭酸ガス吸収工程で得た該炭酸ナトリウム水溶液を添加して反応させる、炭酸化工程と、
を含む、炭酸カルシウムの製造方法に係る。
炭酸カルシウムの製造方法においては、該炭酸化工程にて、該石灰乳の初期濃度を11-19%、該炭酸ナトリウム水溶液の濃度を15-24%とし、20-40℃の範囲で反応させ、BET比表面積が4-20m/gの紡錘状カルサイト結晶形炭酸カルシウムを得ることを特徴とする。
The present invention comprises the following steps: a carbon dioxide gas absorption step of absorbing carbon dioxide gas in a sodium hydroxide aqueous solution having a concentration of 13-21% to obtain a sodium carbonate aqueous solution having a concentration of 15-24% or less.
A hydration step of reacting calcium oxide with an aqueous solution of sodium hydroxide having a concentration of less than 0-6% to obtain lime milk which is a suspension of calcium hydroxide having a BET specific surface area of 5-40 m 2 / g. ,
A carbonation step in which the sodium carbonate aqueous solution obtained in the carbon dioxide absorption step is added to the lime milk and reacted.
The present invention relates to a method for producing calcium carbonate, including.
In the method for producing calcium carbonate, in the carbonation step, the initial concentration of the lime milk is 11-19%, the concentration of the aqueous sodium carbonate solution is 15-24%, and the reaction is carried out in the range of 20-40 ° C. It is characterized by obtaining a spindle-shaped calcium carbonate crystalline calcium carbonate having a BET specific surface area of 4-20 m 2 / g.

ここで、該炭酸ガス吸収工程において利用されなかった炭酸ガスを、再度該炭酸化工程に使用することができる。 Here, the carbon dioxide gas that was not used in the carbon dioxide gas absorption step can be used again in the carbonation step.

該炭酸化工程の後に、水酸化ナトリウムを含む濾液と炭酸カルシウムとに分離する、固液分離工程と、
該固液分離工程で得られた炭酸カルシウムを洗浄液で洗浄する、洗浄工程と、
をさらに含むことができる。
After the carbonation step, a solid-liquid separation step of separating the filtrate containing sodium hydroxide and calcium carbonate,
A washing step of washing the calcium carbonate obtained in the solid-liquid separation step with a washing liquid, and
Can be further included.

また、該固液分離工程で得られた該濾液および該洗浄工程で得られた使用済み洗浄液に、高濃度の水酸化ナトリウム水溶液を添加するか、もしくは、該濾液および該使用済み洗浄液を加熱することにより濃縮し、水酸化ナトリウムを13-21%の濃度で含む水溶液を得、該水溶液を該炭酸化工程に利用することができる。 Further, a high-concentration sodium hydroxide aqueous solution is added to the filtrate obtained in the solid-liquid separation step and the used cleaning solution obtained in the cleaning step, or the filtrate and the used cleaning solution are heated. This can be concentrated to obtain an aqueous solution containing sodium hydroxide at a concentration of 13-21%, and the aqueous solution can be used in the carbonation step.

該固液分離工程で得られた該濾液および該洗浄工程で得られた該使用済み洗浄液を、水酸化ナトリウムの濃度が6%未満となるように調整した水溶液を得、該水溶液を該水化工程に利用することも好ましい。 An aqueous solution obtained by adjusting the filtrate obtained in the solid-liquid separation step and the used washing solution obtained in the washing step so that the concentration of sodium hydroxide is less than 6% is obtained, and the aqueous solution is hydrated. It is also preferable to use it in the process.

さらに本発明は、以下の工程:
13-21%の濃度の水酸化ナトリウム水溶液に炭酸ガスを吸収させ、15-24%以下の濃度の炭酸ナトリウム水溶液を得る炭酸ガス吸収工程と、
酸化カルシウムと、濃度が0-6%未満の水酸化ナトリウム水溶液とを反応させて、BET比表面積が5-40m/gの水酸化カルシウムの懸濁液である石灰乳を得る水化工程と、
該石灰乳に、該炭酸ガス吸収工程で得た該炭酸ナトリウム水溶液を添加して反応させる、炭酸化工程と、
を含む、炭酸カルシウムの製造方法に係る。
炭酸カルシウムの製造方法においては、該炭酸化工程にて、該石灰乳の初期濃度を11-24%、該炭酸ナトリウム水溶液の濃度を15-24%とし、40-80℃の範囲で反応させ、BET比表面積が3-10m/gの針状アラゴナイト結晶形炭酸カルシウムを得ることを特徴とする。
Further, the present invention has the following steps:
A carbon dioxide absorption step of absorbing carbon dioxide gas in a sodium hydroxide aqueous solution having a concentration of 13-21% to obtain a sodium carbonate aqueous solution having a concentration of 15-24% or less.
A hydration step of reacting calcium oxide with an aqueous solution of sodium hydroxide having a concentration of less than 0-6% to obtain lime milk which is a suspension of calcium hydroxide having a BET specific surface area of 5-40 m 2 / g. ,
A carbonation step in which the sodium carbonate aqueous solution obtained in the carbon dioxide absorption step is added to the lime milk and reacted.
The present invention relates to a method for producing calcium carbonate, including.
In the method for producing calcium carbonate, in the carbonation step, the initial concentration of the lime milk is 11-24%, the concentration of the aqueous sodium carbonate solution is 15-24%, and the reaction is carried out in the range of 40-80 ° C. It is characterized by obtaining acicular aragonite crystalline calcium carbonate having a BET specific surface area of 3-10 m 2 / g.

ここで、該炭酸ガス吸収工程において利用されなかった炭酸ガスを、再度該炭酸ガス吸収工程に使用することができる。 Here, the carbon dioxide gas that was not used in the carbon dioxide gas absorption step can be used again in the carbon dioxide gas absorption step.

該炭酸化工程の後に、水酸化ナトリウムを含む濾液と炭酸カルシウムとに分離する、固液分離工程と、
該固液分離工程で得られた炭酸カルシウムを洗浄液で洗浄する、洗浄工程と、
をさらに含むことができる。
After the carbonation step, a solid-liquid separation step of separating the filtrate containing sodium hydroxide and calcium carbonate,
A washing step of washing the calcium carbonate obtained in the solid-liquid separation step with a washing liquid, and
Can be further included.

また、該固液分離工程で得られた該濾液および該洗浄工程で得られた使用済み洗浄液に、高濃度の水酸化ナトリウム水溶液を添加するか、もしくは、該濾液および該使用済み洗浄液を加熱することにより濃縮し、水酸化ナトリウムを13-21%の濃度で含む水溶液を得、該水溶液を該炭酸ガス吸収工程に利用することができる。 Further, a high-concentration sodium hydroxide aqueous solution is added to the filtrate obtained in the solid-liquid separation step and the used cleaning solution obtained in the cleaning step, or the filtrate and the used cleaning solution are heated. Thereby, it is concentrated to obtain an aqueous solution containing sodium hydroxide at a concentration of 13-21%, and the aqueous solution can be used in the carbon dioxide gas absorption step.

該固液分離工程で得られた該濾液および該洗浄工程で得られた該使用済み洗浄液を、水酸化ナトリウムの濃度が6%未満となるように調整した水溶液を得、該水溶液を該水化工程に利用することも好ましい。 An aqueous solution obtained by adjusting the filtrate obtained in the solid-liquid separation step and the used washing solution obtained in the washing step so that the concentration of sodium hydroxide is less than 6% is obtained, and the aqueous solution is hydrated. It is also preferable to use it in the process.

本発明によれば、従来の方法に比べて工程中の炭酸ナトリウム水溶液および水酸化ナトリウムを高濃度に調製すること、従来法に比べて高濃度の水酸化カルシウムスラリーを使用することにより、効率よく所望の粒子形状の炭酸カルシウムを連続して得ることができる。また煙道排ガスおよび工程中の未反応の炭酸ガスを工程に戻して利用すること、および上記の反応液の高濃度化により、製造時に発生する炭酸ガスおよび水酸化ナトリウムを含むアルカリ性廃液放出量を抑制でき、環境への負荷を少なくすることができる。加えて、製造場所以外に設置された燃焼炉等の排ガス中の炭酸ガスを利用することも可能となるため、従来は環境中に放出されていた炭酸ガスの固定法としても有用である。
本発明の製造方法では、所望の粒子径の炭酸カルシウムを得ることができる。抄紙、塗工顔料、プラスチック、シーラント、ゴム、食品等の各用途に適した炭酸カルシウムを、連続的に、制御して製造することが可能となる。
According to the present invention, by preparing a sodium carbonate aqueous solution and sodium hydroxide in a high concentration in the process as compared with the conventional method, and by using a calcium hydroxide slurry having a high concentration as compared with the conventional method, it is efficient. Calcium carbonate having a desired particle shape can be continuously obtained. In addition, by returning the flue gas and unreacted carbon dioxide gas during the process to the process and using it, and by increasing the concentration of the above reaction solution, the amount of carbon dioxide gas generated during manufacturing and the amount of alkaline waste liquid containing sodium hydroxide released during the process can be reduced. It can be suppressed and the burden on the environment can be reduced. In addition, since it is possible to use carbon dioxide gas in the exhaust gas of a combustion furnace or the like installed in a place other than the manufacturing site, it is also useful as a method for fixing carbon dioxide gas conventionally released into the environment.
In the production method of the present invention, calcium carbonate having a desired particle size can be obtained. It is possible to continuously control and produce calcium carbonate suitable for each application such as papermaking, coating pigments, plastics, sealants, rubbers, and foods.

図1は、本発明の製造方法を説明するフロー図である。FIG. 1 is a flow chart illustrating the manufacturing method of the present invention. 図2は、実施例1で得られた、紡錘状の炭酸カルシウムの電子顕微鏡写真(倍率:20000倍)である。FIG. 2 is an electron micrograph (magnification: 20000 times) of spindle-shaped calcium carbonate obtained in Example 1. 図3は、実施例2で得られた、針状形状の炭酸カルシウムの電子顕微鏡写真(倍率:10000倍)である。FIG. 3 is an electron micrograph (magnification: 10000 times) of needle-shaped calcium carbonate obtained in Example 2. 図4は、実施例3で得られた、針状形状の炭酸カルシウムの電子顕微鏡写真(倍率:10000倍)である。FIG. 4 is an electron micrograph (magnification: 10000 times) of needle-shaped calcium carbonate obtained in Example 3. 図5は、実施例4で得られた、針状形状の炭酸カルシウムの電子顕微鏡写真(倍率:10000倍)である。FIG. 5 is an electron micrograph (magnification: 10000 times) of needle-shaped calcium carbonate obtained in Example 4.

本発明の実施形態について、さらに詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態にのみ限定されるものではない。 The embodiments of the present invention will be described in more detail, but the present invention is not limited to the following embodiments.

本発明の一の実施形態は、以下の工程:13-21%の濃度の水酸化ナトリウム水溶液に炭酸ガスを吸収させ、15-24%以下の濃度の炭酸ナトリウム水溶液を得る炭酸ガス吸収工程と;酸化カルシウムと、濃度が0-6%未満の水酸化ナトリウム水溶液とを反応させて、BET比表面積が5-40m/gの水酸化カルシウムの懸濁液である石灰乳を得る水化工程と;該石灰乳に、該炭酸ガス吸収工程で得た該炭酸ナトリウム水溶液を添加して反応させる、炭酸化工程と;
を含む、炭酸カルシウムの製造方法であって、
該炭酸化工程にて、該石灰乳の初期濃度を11-19%、該炭酸ナトリウム水溶液の濃度を15-24%とし、20-40℃の範囲で反応させ、BET比表面積が4-20m/gの紡錘状カルサイト結晶形炭酸カルシウムを得ることを特徴とする、前記製造方法である。本実施形態は、炭酸ガス吸収工程と、水化工程と、炭酸化工程とを少なくとも含む炭酸カルシウムの製造方法である。炭酸ガス吸収工程は、水酸化ナトリウム水溶液に炭酸ガス(二酸化炭素)を吸収させ、炭酸ナトリウム水溶液を得る工程である。水酸化ナトリウムは一般に苛性ソーダとも呼ばれ、市販品を適宜利用することができる。水酸化ナトリウム水溶液は、水酸化ナトリウムを水に溶解して得られるほか、製紙工程で得られる水酸化ナトリウムを含む液体(いわゆる「白液」)を用いることもできる。本工程で用いられる水酸化ナトリウム水溶液の水酸化ナトリウムの濃度は、13-21%、好ましくは15-20%とすることができる。本工程で水酸化ナトリウム水溶液の濃度を最大で21%とすることにより、炭酸ガスの吸収効率を向上させることができる。本実施形態において、水酸化ナトリウム水溶液に吸収させる炭酸ガスは、二酸化炭素単独の気体のほか、炭酸ガスと他の気体とを含む混合気体であっても良いものとする。本実施形態で使用する炭酸ガスとして、炭酸ガスを含む排ガスを利用することができる。このような排ガスとして、たとえば、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、オイルガス発生炉およびアセチレン発生炉からの排ガスを挙げることができる。水酸化ナトリウム水溶液に炭酸ガスを吸収させると、炭酸ナトリウムが生成する。炭酸ナトリウムの濃度が15-24%になるまで、炭酸ガスを吸収させることができる。なお、本明細書においては特に断らない限り、%は重量%のことである。
なお、炭酸ガス吸収工程において利用されなかった炭酸ガスは、そのまま大気中に放出するのではなく、炭酸化工程の水酸化ナトリウム水溶液に吸収させるように再使用することが環境保全の観点から非常に好ましい。
One embodiment of the present invention comprises the following steps: a carbon dioxide gas absorption step of absorbing carbon dioxide gas in a sodium hydroxide aqueous solution having a concentration of 13-21% to obtain a sodium carbonate aqueous solution having a concentration of 15-24% or less; A hydration step of reacting calcium oxide with an aqueous solution of sodium hydroxide having a concentration of less than 0-6% to obtain lime milk which is a suspension of calcium hydroxide having a BET specific surface area of 5-40 m 2 / g. In the carbonation step, the sodium carbonate aqueous solution obtained in the carbon dioxide gas absorption step is added to the lime milk and reacted.
Is a method for producing calcium carbonate, including
In the carbonation step, the initial concentration of the lime milk was 11-19%, the concentration of the aqueous sodium carbonate solution was 15-24%, and the reaction was carried out in the range of 20-40 ° C., and the BET specific surface area was 4-20 m 2 . The production method is characterized by obtaining / g of spindle-shaped calcite crystalline calcium carbonate. The present embodiment is a method for producing calcium carbonate, which comprises at least a carbon dioxide gas absorption step, a liquefaction step, and a carbonation step. The carbon dioxide absorption step is a step of absorbing carbon dioxide (carbon dioxide) with a sodium hydroxide aqueous solution to obtain a sodium carbonate aqueous solution. Sodium hydroxide is also generally called caustic soda, and commercially available products can be appropriately used. The sodium hydroxide aqueous solution can be obtained by dissolving sodium hydroxide in water, or can use a liquid containing sodium hydroxide (so-called "white liquid") obtained in the papermaking process. The concentration of sodium hydroxide in the aqueous sodium hydroxide solution used in this step can be 13-21%, preferably 15-20%. By setting the concentration of the sodium hydroxide aqueous solution to 21% at the maximum in this step, the absorption efficiency of carbon dioxide gas can be improved. In the present embodiment, the carbon dioxide gas absorbed in the sodium hydroxide aqueous solution may be a gas containing carbon dioxide alone or a mixed gas containing carbon dioxide gas and another gas. As the carbon dioxide gas used in this embodiment, exhaust gas containing carbon dioxide gas can be used. Such exhaust gas includes, for example, a lime firing furnace, a boiler, a waste incinerator, a cement firing furnace, a refractory heating furnace, a steelmaking converter, a steelmaking smelting furnace, a cupola, a coke gas generator, a coal gas generator, and petroleum decomposition. Exhaust gas from a furnace, a glass manufacturing reflex furnace, an oil gas generating furnace and an acetylene generating furnace can be mentioned. Sodium carbonate is produced when carbon dioxide gas is absorbed by an aqueous solution of sodium hydroxide. Carbon dioxide can be absorbed until the concentration of sodium carbonate reaches 15-24%. In the present specification,% means% by weight unless otherwise specified.
From the viewpoint of environmental conservation, it is very important to reuse the carbon dioxide gas that was not used in the carbon dioxide gas absorption process so that it can be absorbed by the sodium hydroxide aqueous solution in the carbonation process, instead of releasing it into the atmosphere as it is. preferable.

実施形態において、水化工程は、酸化カルシウムと濃度が0-6%未満の水酸化ナトリウム水溶液とを反応させて石灰乳を得る工程である。ここで石灰乳とは、水酸化カルシウムの水懸濁液(水酸化カルシウム水スラリー)のことである。水化工程に用いる酸化カルシウムは、一般に生石灰とも呼ばれる、カルシウムの酸化体である。酸化カルシウムは市販のものを適宜利用することができる。本工程で酸化カルシウムと反応させる水酸化ナトリウム水溶液の濃度は、0-6%未満である。本工程で得られる水酸化カルシウムは、一般に消石灰とも呼ばれるカルシウムの水酸化物である。水化工程においては、BET比表面積が5-40m/gの水酸化カルシウムの懸濁液を得ることが好ましい。BET比表面積は、日本工業規格JIS Z 8830「ガス吸着による粉体(固体)の比表面積測定方法」にしたがい測定することができる。反応させる酸化カルシウムと水酸化ナトリウム水溶液の量や濃度を調整することにより、BET比表面積が5-40m/gの水酸化カルシウムを得ることができる。酸化カルシウムの量に対して水酸化ナトリウム水溶液の量を多くすると、BET比表面積の大きい水酸化カルシウムを得ることができる。反対に酸化カルシウムの量に対して水酸化ナトリウム水溶液の量を少なくすると、BET比表面積の小さい水酸化カルシウムを得ることができる。また、水化工程において、濃度の高すぎる水酸化ナトリウム水溶液を使用すると、得られる水酸化カルシウムのBET比表面積が高くなる傾向があり、所望のBET比表面積を有する水酸化カルシウムが得られない上に、石灰乳の粘度が高くなり取り扱いが困難になる。特に本工程で得られる石灰乳に含まれている水酸化カルシウムのBET比表面積を15-40m/gとすることが、以下に説明する炭酸化工程で得られる炭酸カルシウムの大部分の結晶形を紡錘状とする上で好ましい。なお、水化工程と、上記の炭酸ガス吸収工程とは、並行して同時に行うことができ、炭酸ガス吸収工程に次いで水化工程、あるいは、水化工程に次いで炭酸ガス吸収工程、のように、続けて行うことも可能である。水化工程で適切な範囲のBET比表面積を有する水酸化カルシウムを得ることは、本実施形態にて最終的に所望の形態の炭酸カルシウムを得るために重要である。 In the embodiment, the hydration step is a step of reacting calcium oxide with an aqueous solution of sodium hydroxide having a concentration of less than 0-6% to obtain lime milk. Here, lime milk is an aqueous suspension of calcium hydroxide (calcium hydroxide aqueous slurry). Calcium oxide used in the liquefaction process is an oxide of calcium, which is also generally called quicklime. Commercially available calcium oxide can be appropriately used. The concentration of the aqueous sodium hydroxide solution to react with calcium oxide in this step is less than 0-6%. The calcium hydroxide obtained in this step is a hydroxide of calcium, which is also generally called slaked lime. In the liquefaction step, it is preferable to obtain a suspension of calcium hydroxide having a BET specific surface area of 5-40 m 2 / g. The BET specific surface area can be measured according to Japanese Industrial Standards JIS Z 8830 "Method for measuring the specific surface area of powder (solid) by gas adsorption". By adjusting the amount and concentration of the calcium oxide to be reacted and the aqueous sodium hydroxide solution, calcium hydroxide having a BET specific surface area of 5-40 m 2 / g can be obtained. By increasing the amount of the sodium hydroxide aqueous solution with respect to the amount of calcium oxide, calcium hydroxide having a large BET specific surface area can be obtained. On the contrary, if the amount of the sodium hydroxide aqueous solution is smaller than the amount of calcium oxide, calcium hydroxide having a small BET specific surface area can be obtained. Further, if an aqueous solution of sodium hydroxide having an excessively high concentration is used in the hydration step, the BET specific surface area of the obtained calcium hydroxide tends to be high, and calcium hydroxide having a desired BET specific surface area cannot be obtained. In addition, the viscosity of lime milk becomes high and it becomes difficult to handle. In particular, setting the BET specific surface area of calcium hydroxide contained in the lime milk obtained in this step to 15-40 m 2 / g is the most crystalline form of calcium carbonate obtained in the carbonation step described below. Is preferable for forming a spindle shape. The liquefaction step and the above-mentioned carbon dioxide gas absorption step can be performed simultaneously in parallel, such as a carbon dioxide gas absorption step followed by a liquefaction step, or a liquefaction step followed by a carbon dioxide gas absorption step. , It is also possible to continue. Obtaining calcium hydroxide having a BET specific surface area in an appropriate range in the liquefaction step is important for finally obtaining the desired form of calcium carbonate in the present embodiment.

実施形態において、炭酸化工程は、水化工程で得られた石灰乳と、炭酸ガス吸収工程で得られた炭酸ナトリウム水溶液とを反応させて、炭酸カルシウムを得る工程である。この工程は、一般に苛性化工程とも呼ばれる。この工程で、石灰乳の固形分濃度は11-23%に調整して用いることが非常に好ましい。特に石灰乳の初期濃度を11-19%、炭酸ナトリウム水溶液の濃度を15-24%として反応させることが好ましい。炭酸ナトリウム水溶液は、前記の炭酸ガス吸収工程で得られた15-24%以下の濃度の炭酸ナトリウム水溶液の濃度を適宜調整して用いる。この際、炭酸化工程をおこなう反応スケールにもよるが、石灰乳に炭酸ナトリウム水溶液を徐々に添加すること、たとえば、60-180分間、100-150分間等、ある程度の時間をかけて添加することが非常に好ましい。また、炭酸化工程の反応は、反応液を撹拌して行うのが好ましい。好ましくは、石灰乳に炭酸ナトリウム水溶液を徐々に添加してこれらが完全に混合するまでの時間(完全混合時間)が3-25秒間、あるいは5-22秒間となるように撹拌機を調整することができる。反応容器を撹拌する手段として、従来から用いられているプロペラ撹拌機、パドル翼撹拌機、リボン撹拌機、タービン翼撹拌機、馬蹄翼撹拌機、糸巻翼撹拌機、ミキサー撹拌機、磁気撹拌機等を使用することができる。
初期固形分濃度を調整した石灰乳に、炭酸ガス吸収工程で得られ、濃度を調整した炭酸ナトリウム水溶液を添加して、温度20-40℃の範囲で反応させることで、BET比表面積が4-20m/gの紡錘状カルサイト結晶形炭酸カルシウムを得ることができる。炭酸化工程の反応温度が高すぎても、低すぎても、加熱や冷却に必要なエネルギー等に必要なコストが増大するほか、所望のBET比表面積ならびに形状を有する炭酸カルシウムを得ることができなくなる。本工程の反応では、炭酸カルシウムと水酸化ナトリウムが生じ、水溶性の水酸化ナトリウムは反応液中に溶解し、水溶性の低い炭酸カルシウムは固体として析出する。
In the embodiment, the carbonization step is a step of reacting the lime milk obtained in the liquefaction step with the sodium carbonate aqueous solution obtained in the carbon dioxide gas absorption step to obtain calcium carbonate. This process is also commonly referred to as the caustic process. In this step, it is very preferable to adjust the solid content concentration of lime milk to 11-23% before use. In particular, it is preferable to set the initial concentration of lime milk to 11-19% and the concentration of the aqueous sodium carbonate solution to 15-24% for the reaction. The sodium carbonate aqueous solution is used by appropriately adjusting the concentration of the sodium carbonate aqueous solution having a concentration of 15-24% or less obtained in the carbon dioxide gas absorption step. At this time, although it depends on the reaction scale in which the carbonation step is performed, the sodium carbonate aqueous solution is gradually added to the lime milk, for example, it is added over a certain period of time such as 60-180 minutes or 100-150 minutes. Is very preferable. Further, the reaction in the carbonation step is preferably carried out by stirring the reaction solution. Preferably, the stirrer is adjusted so that the time until the sodium carbonate aqueous solution is gradually added to the lime milk and these are completely mixed (complete mixing time) is 3-25 seconds or 5-22 seconds. Can be done. Conventionally used propeller stirrer, paddle blade stirrer, ribbon stirrer, turbine blade stirrer, horseshoe blade stirrer, thread winding blade stirrer, mixer stirrer, magnetic stirrer, etc. as means for stirring the reaction vessel. Can be used.
A BET specific surface area of 4- 20 m 2 / g of spindle-shaped calcite crystalline calcium carbonate can be obtained. If the reaction temperature of the carbonation step is too high or too low, the cost required for energy required for heating and cooling increases, and calcium carbonate having a desired BET specific surface area and shape can be obtained. It disappears. In the reaction of this step, calcium carbonate and sodium hydroxide are generated, water-soluble sodium hydroxide is dissolved in the reaction solution, and calcium carbonate having low water solubility is precipitated as a solid.

炭酸化工程の反応により生じた炭酸カルシウムを、反応液から分離して、固体の状態で取り出す固液分離工程をさらに含んでいて良い。また固液分離工程で得られた固体の炭酸カルシウムを洗浄液で洗浄する、洗浄工程をさらに含んでいて良い。固液分離工程で得られた炭酸カルシウムは、水で洗浄することが好ましい。固液分離工程において固体の炭酸カルシウムを分離した後に残った液(濾液)と、洗浄工程で得られた使用済み洗浄液は、水酸化ナトリウム水溶液である。この水酸化ナトリウム水溶液を、上記の炭酸ガス吸収工程に再利用することができる。濾液および使用済み洗浄液を炭酸ガス吸収工程に再利用する場合は、水酸化ナトリウムの濃度が13-21%となるように調整することが好適である。水酸化ナトリウムの濃度の調整は、たとえば、高濃度の水酸化ナトリウム水溶液(13%以上の濃度を有する水酸化ナトリウム水溶液)を添加するか、固体の水酸化ナトリウムを添加するか、もしくは該濾液および使用済み洗浄液を加熱することにより濃縮することにより行う。
また固液分離工程で得られた濾液および洗浄工程で得られた使用済み洗浄液は、上記の水化工程に再利用することも可能である。濾液および使用済み洗浄液を水化工程に再利用する場合は、水酸化ナトリウムの濃度が6%未満となるように調整することが好適である。水酸化ナトリウムの濃度の調整は、たとえば、水により希釈することにより行う。
A solid-liquid separation step of separating calcium carbonate generated by the reaction of the carbonation step from the reaction solution and taking it out in a solid state may be further included. Further, a washing step of washing the solid calcium carbonate obtained in the solid-liquid separation step with a washing liquid may be further included. The calcium carbonate obtained in the solid-liquid separation step is preferably washed with water. The liquid (filtrate) remaining after separating solid calcium carbonate in the solid-liquid separation step and the used cleaning liquid obtained in the washing step are sodium hydroxide aqueous solutions. This sodium hydroxide aqueous solution can be reused in the carbon dioxide gas absorption step described above. When the filtrate and used cleaning liquid are reused in the carbon dioxide gas absorption step, it is preferable to adjust the concentration of sodium hydroxide to 13-21%. The concentration of sodium hydroxide can be adjusted, for example, by adding a high-concentration sodium hydroxide aqueous solution (a sodium hydroxide aqueous solution having a concentration of 13% or more), adding solid sodium hydroxide, or the filtrate and the filtrate. This is done by concentrating the used cleaning solution by heating it.
Further, the filtrate obtained in the solid-liquid separation step and the used washing liquid obtained in the washing step can be reused in the above-mentioned liquefaction step. When the filtrate and used washing liquid are reused in the hydration step, it is preferable to adjust the concentration of sodium hydroxide to less than 6%. The concentration of sodium hydroxide is adjusted, for example, by diluting with water.

続いて、本発明の二の実施形態は、以下の工程:13-21%の濃度の水酸化ナトリウム水溶液に炭酸ガス(二酸化炭素)を吸収させ、15-24%以下の濃度の炭酸ナトリウム水溶液を得る炭酸ガス吸収工程と;酸化カルシウムと、濃度が0-6%未満の水酸化ナトリウム水溶液とを反応させて、BET比表面積が5-40m/gの水酸化カルシウムの懸濁液である石灰乳を得る水化工程と;該石灰乳に、該炭酸ガス吸収工程で得た該炭酸ナトリウム水溶液を添加して反応させる、炭酸化工程と;を含む、炭酸カルシウムの製造方法であって、
該炭酸化工程にて、該石灰乳の初期濃度を11-24%、該炭酸ナトリウム水溶液の濃度を15-24%とし、40-80℃の範囲で反応させ、BET比表面積が3-10m/gの針状アラゴナイト結晶形炭酸カルシウムを得ることを特徴とする、前記製造方法である。本実施形態も、一の実施形態と同様、炭酸ガス吸収工程と、水化工程と、炭酸化工程とを少なくとも含む炭酸カルシウムの製造方法である。二の実施形態の炭酸ガス吸収工程は、水酸化ナトリウム水溶液に炭酸ガスを吸収させ、炭酸ナトリウム水溶液を得る工程である。二の実施形態の炭酸ガス吸収工程は、上記の一の実施形態の炭酸ガス吸収工程と全く同様に行うことができる。
炭酸ガス吸収工程において利用されなかった炭酸ガスは、そのまま大気中に放出するのではなく、炭酸化工程の水酸化ナトリウム水溶液に吸収させるように再使用することが環境保全の観点から非常に好ましいことも、上記の一の実施形態と同様である。
Subsequently, in the second embodiment of the present invention, carbon dioxide gas (carbon dioxide) is absorbed by a sodium hydroxide aqueous solution having a concentration of 13-21% in the following step, and a sodium carbonate aqueous solution having a concentration of 15-24% or less is applied. The carbon dioxide absorption step obtained; lime which is a suspension of calcium hydroxide having a BET specific surface area of 5-40 m 2 / g by reacting calcium oxide with an aqueous solution of sodium hydroxide having a concentration of less than 0-6%. A method for producing calcium carbonate, comprising a slaked step of obtaining milk; a carbon dioxide step of adding and reacting the sodium carbonate aqueous solution obtained in the carbon dioxide gas absorption step with the lime milk;
In the carbonation step, the initial concentration of the lime milk was 11-24%, the concentration of the aqueous sodium carbonate solution was 15-24%, and the reaction was carried out in the range of 40-80 ° C., and the BET specific surface area was 3-10 m 2 . The production method is characterized by obtaining / g needle-shaped aragonite crystalline calcium carbonate. Similar to one embodiment, the present embodiment is also a method for producing calcium carbonate, which comprises at least a carbon dioxide gas absorption step, a hydration step, and a carbonation step. The carbon dioxide gas absorption step of the second embodiment is a step of absorbing carbon dioxide gas with a sodium hydroxide aqueous solution to obtain a sodium carbonate aqueous solution. The carbon dioxide gas absorption step of the second embodiment can be performed in exactly the same manner as the carbon dioxide gas absorption step of the first embodiment.
It is very preferable from the viewpoint of environmental conservation to reuse the carbon dioxide gas that was not used in the carbon dioxide gas absorption step so that it can be absorbed by the sodium hydroxide aqueous solution in the carbonation step, instead of releasing it into the atmosphere as it is. Is the same as the above-mentioned embodiment.

二の実施形態の水化工程は、酸化カルシウムと濃度が0-6%未満の水酸化ナトリウム水溶液とを反応させて石灰乳を得る工程である。二の実施形態の水化工程は、上記の一の実施形態の炭酸ガス吸収工程と全く同様に行うことができる。なお、二の実施形態においても、水化工程と、上記の炭酸ガス吸収工程とは、並行して同時に行うことができ、炭酸ガス吸収工程に次いで水化工程、あるいは、水化工程に次いで炭酸ガス吸収工程、のように、続けて行うことも可能である。特に本工程で得られる石灰乳に含まれている水酸化カルシウムのBET比表面積を5-20m/gとすることが、以下に説明する炭酸化工程で得られる炭酸カルシウムの大部分の結晶形を針状アラゴナイトとする上で好ましい。水化工程で適切な範囲のBET比表面積を有する水酸化カルシウムを得ることは、本実施形態にて最終的に所望の形態の炭酸カルシウムを得るために重要である。 The hydration step of the second embodiment is a step of reacting calcium oxide with an aqueous solution of sodium hydroxide having a concentration of less than 0-6% to obtain lime milk. The liquefaction step of the second embodiment can be performed in exactly the same manner as the carbon dioxide gas absorption step of the first embodiment. Also in the second embodiment, the liquefaction step and the above-mentioned carbon dioxide gas absorption step can be performed at the same time in parallel, and the carbon dioxide gas absorption step is followed by the liquefaction step or the liquefaction step is followed by carbon dioxide. It is also possible to carry out the process continuously, such as the gas absorption step. In particular, setting the BET specific surface area of calcium hydroxide contained in the lime milk obtained in this step to 5-20 m 2 / g is the most crystalline form of calcium carbonate obtained in the carbonation step described below. Is preferable for forming needle-shaped aragonite. Obtaining calcium hydroxide having a BET specific surface area in an appropriate range in the liquefaction step is important for finally obtaining the desired form of calcium carbonate in the present embodiment.

二の実施形態において、炭酸化工程は、水化工程で得られた石灰乳と、炭酸ガス吸収工程で得られた炭酸ナトリウム水溶液とを反応させて、炭酸カルシウムを得る工程である。この工程は、一般に苛性化工程とも呼ばれる。この工程で、石灰乳の固形分濃度は11-24%に調整して用いることが非常に好ましい。特に石灰乳の初期濃度を11-24%、炭酸ナトリウム水溶液の濃度を15-24%として反応させることが好ましい。炭酸ナトリウム水溶液は、前記の炭酸ガス吸収工程で得られた15-24%以下の濃度の炭酸ナトリウム水溶液の濃度を適宜調整して用いる。この際、炭酸化工程をおこなう反応スケールにもよるが、石灰乳に炭酸ナトリウム水溶液を徐々に添加すること、たとえば、60-180分間、100-150分間等、ある程度の時間をかけて添加することが非常に好ましい。また、炭酸化工程の反応は、反応液を撹拌して行うのが好ましい。好ましくは、石灰乳に炭酸ナトリウム水溶液を徐々に添加してこれらが完全に混合するまでの時間(完全混合時間)が3-25秒間、あるいは5-22秒間となるように撹拌機を調整することができる。反応容器を撹拌する手段として、従来から用いられているプロペラ撹拌機、パドル翼撹拌機、リボン撹拌機、タービン翼撹拌機、馬蹄翼撹拌機、糸巻翼撹拌機、ミキサー撹拌機、磁気撹拌機等を使用することができる。
初期固形分濃度を調整した石灰乳に、炭酸ガス吸収工程で得られ、濃度を調整した炭酸ナトリウム水溶液を添加して、温度40-80℃の範囲で反応させることで、BET比表面積が3-10m/gの針状アラゴナイト結晶形炭酸カルシウムを得ることができる。
炭酸化工程の反応温度が高すぎても、低すぎても、加熱や冷却に必要なエネルギー等に必要なコストが増大するほか、所望のBET比表面積ならびに形状を有する炭酸カルシウムを得ることができなくなる。また、針状アラゴナイト結晶を多く含む炭酸カルシウムを製造すべく、水酸化カルシウムのBET比表面積を上記のように調整した場合、炭酸化工程の反応温度を高くすると、アラゴナイト結晶(針状)の形状が太くなる傾向がある。本工程の反応では、炭酸カルシウムと水酸化ナトリウムが生じ、水溶性の水酸化ナトリウムは反応液中に溶解し、水溶性の低い炭酸カルシウムは固体として析出する。
In the second embodiment, the carbonization step is a step of reacting the lime milk obtained in the liquefaction step with the sodium carbonate aqueous solution obtained in the carbon dioxide gas absorption step to obtain calcium carbonate. This process is also commonly referred to as the caustic process. In this step, it is very preferable to adjust the solid content concentration of lime milk to 11-24% before use. In particular, it is preferable to set the initial concentration of lime milk to 11-24% and the concentration of the aqueous sodium carbonate solution to 15-24% for the reaction. The sodium carbonate aqueous solution is used by appropriately adjusting the concentration of the sodium carbonate aqueous solution having a concentration of 15-24% or less obtained in the carbon dioxide gas absorption step. At this time, although it depends on the reaction scale in which the carbonation step is performed, the sodium carbonate aqueous solution is gradually added to the lime milk, for example, it is added over a certain period of time such as 60-180 minutes or 100-150 minutes. Is very preferable. Further, the reaction in the carbonation step is preferably carried out by stirring the reaction solution. Preferably, the stirrer is adjusted so that the time until the sodium carbonate aqueous solution is gradually added to the lime milk and these are completely mixed (complete mixing time) is 3-25 seconds or 5-22 seconds. Can be done. Conventionally used propeller stirrer, paddle blade stirrer, ribbon stirrer, turbine blade stirrer, horseshoe blade stirrer, thread winding blade stirrer, mixer stirrer, magnetic stirrer, etc. as means for stirring the reaction vessel. Can be used.
A BET specific surface area of 3- It is possible to obtain 10 m 2 / g of acicular aragonite crystalline calcium carbonate.
If the reaction temperature of the carbonation step is too high or too low, the cost required for energy required for heating and cooling increases, and calcium carbonate having a desired BET specific surface area and shape can be obtained. It disappears. Further, when the BET specific surface area of calcium hydroxide is adjusted as described above in order to produce calcium carbonate containing a large amount of needle-shaped aragonite crystals, when the reaction temperature of the carbonation step is raised, the shape of the aragonite crystals (needle-shaped) is increased. Tends to get thicker. In the reaction of this step, calcium carbonate and sodium hydroxide are generated, water-soluble sodium hydroxide is dissolved in the reaction solution, and calcium carbonate having low water solubility is precipitated as a solid.

二の実施形態において、炭酸化工程の反応により生じた炭酸カルシウムを、反応液から分離して、固体の状態で取り出す固液分離工程をさらに含んでいて良い。また固液分離工程で得られた固体の炭酸カルシウムを洗浄液で洗浄する、洗浄工程をさらに含んでいて良い。固液分離工程で得られた炭酸カルシウムは、水で洗浄することが好ましい。固液分離工程において固体の炭酸カルシウムを分離した後に残った液(濾液)と、洗浄工程で得られた使用済み洗浄液は、水酸化ナトリウム水溶液である。この水酸化ナトリウム水溶液を、上記の炭酸ガス吸収工程に再利用することができる。濾液および使用済み洗浄液を炭酸ガス吸収工程に再利用する場合は、水酸化ナトリウムの濃度が13-21%となるように調整することが好適である。水酸化ナトリウムの濃度の調整は、たとえば、高濃度の水酸化ナトリウム水溶液(13%以上の濃度を有する水酸化ナトリウム水溶液)を添加するか、固体の水酸化ナトリウムを添加するか、もしくは該濾液および使用済み洗浄液を加熱することにより濃縮することにより行う。
また固液分離工程で得られた濾液および洗浄工程で得られた使用済み洗浄液は、上記の水化工程に再利用することも可能である。濾液および使用済み洗浄液を水化工程に再利用する場合は、水酸化ナトリウムの濃度が6%未満となるように調整することが好適である。水酸化ナトリウムの濃度の調整は、たとえば、水により希釈することにより行う。
In the second embodiment, a solid-liquid separation step of separating calcium carbonate generated by the reaction of the carbonation step from the reaction solution and taking it out in a solid state may be further included. Further, a washing step of washing the solid calcium carbonate obtained in the solid-liquid separation step with a washing liquid may be further included. The calcium carbonate obtained in the solid-liquid separation step is preferably washed with water. The liquid (filtrate) remaining after separating solid calcium carbonate in the solid-liquid separation step and the used cleaning liquid obtained in the washing step are sodium hydroxide aqueous solutions. This sodium hydroxide aqueous solution can be reused in the carbon dioxide gas absorption step described above. When the filtrate and used cleaning liquid are reused in the carbon dioxide gas absorption step, it is preferable to adjust the concentration of sodium hydroxide to 13-21%. The concentration of sodium hydroxide can be adjusted, for example, by adding a high-concentration sodium hydroxide aqueous solution (a sodium hydroxide aqueous solution having a concentration of 13% or more), adding solid sodium hydroxide, or the filtrate and the filtrate. This is done by concentrating the used cleaning solution by heating it.
Further, the filtrate obtained in the solid-liquid separation step and the used washing liquid obtained in the washing step can be reused in the above-mentioned liquefaction step. When the filtrate and used washing liquid are reused in the hydration step, it is preferable to adjust the concentration of sodium hydroxide to less than 6%. The concentration of sodium hydroxide is adjusted, for example, by diluting with water.

続いて図1を用いて、本発明の一および二の実施形態のフローを説明する。図1は、燃焼炉等から排出された排ガス中の炭酸ガスを利用して本発明の一および二の実施形態の炭酸カルシウムの製造方法を行うフローを示すものである。図中、1:炭酸ガス吸収工程、2:水化工程、3:炭酸化工程、4:固液分離工程、5:洗浄工程である。燃焼炉等から排出された排ガスは、適宜除塵処理を行い、炭酸ガスを含む精製ガスを得る。一方、製造用水と高濃度の水酸化ナトリウム水溶液とを適宜混合する等の方法により濃度13-21%に調整した水酸化ナトリウム水溶液を用意し、ここに精製ガスを吸収させる(炭酸ガス吸収工程1)。こうして、15-24%以下の濃度の炭酸ナトリウム水溶液を得る。炭酸ガス吸収工程1では吸収しきれなかった未反応ガスは、矢印10のように戻されて、再度炭酸ガス吸収工程1に使用される。
一方、酸化カルシウムと水化用水(0-6%未満の濃度の水酸化ナトリウム水溶液)とを用意して、これらを反応させ(水化工程2)、必要な場合は分級操作等を行い、BET比表面積が5-40m/gの水酸化カルシウムの懸濁液である精製石灰乳を得る。
こうして得た精製石灰乳に、炭酸ナトリウム水溶液を反応させる(炭酸化工程3)と、炭酸カルシウムが生成する。生成した炭酸カルシウムを濾過し(固液分離工程4)、得られた固体の炭酸カルシウムは洗浄液を用いて洗浄する(洗浄工程5)。固液分離工程4で得られた濾液ならびに洗浄工程5で得られた使用済み洗浄液は回収して、炭酸ガス吸収工程1の水酸化ナトリウム水溶液、あるいは、水化工程2の水化用水として再使用される(矢印20および30)。
Subsequently, the flow of the first and second embodiments of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a flow in which the method for producing calcium carbonate according to the first and second embodiments of the present invention is carried out using carbon dioxide gas in the exhaust gas discharged from a combustion furnace or the like. In the figure, 1: carbon dioxide gas absorption step, 2: liquefaction step, 3: carbonation step, 4: solid-liquid separation step, 5: cleaning step. Exhaust gas discharged from a combustion furnace or the like is appropriately dust-removed to obtain a refined gas containing carbon dioxide gas. On the other hand, a sodium hydroxide aqueous solution adjusted to a concentration of 13-21% by a method such as appropriately mixing production water and a high-concentration sodium hydroxide aqueous solution is prepared, and purified gas is absorbed therein (carbon dioxide gas absorption step 1). ). In this way, an aqueous sodium carbonate solution having a concentration of 15-24% or less is obtained. The unreacted gas that could not be completely absorbed in the carbon dioxide gas absorption step 1 is returned as shown by the arrow 10 and used again in the carbon dioxide gas absorption step 1.
On the other hand, calcium oxide and water for hydration (aqueous solution of sodium hydroxide having a concentration of less than 0-6%) are prepared and reacted with each other (hydration step 2), and if necessary, a classification operation is performed to BET. Purified lime milk, which is a suspension of calcium hydroxide having a specific surface area of 5-40 m 2 / g, is obtained.
When the purified lime milk thus obtained is reacted with an aqueous sodium carbonate solution (carbonation step 3), calcium carbonate is produced. The generated calcium carbonate is filtered (solid-liquid separation step 4), and the obtained solid calcium carbonate is washed with a washing liquid (washing step 5). The filtrate obtained in the solid-liquid separation step 4 and the used washing liquid obtained in the washing step 5 are recovered and reused as the aqueous sodium hydroxide solution in the carbon dioxide gas absorption step 1 or the water for hydration in the liquefaction step 2. (Arrows 20 and 30).

一の実施形態は、図1の炭酸化工程3にて、石灰乳の初期濃度を11-19%、炭酸ナトリウム水溶液の濃度を15-24%とし、20-40℃の範囲で反応させる。これにより、BET比表面積が4-20m/gの紡錘状カルサイト結晶形炭酸カルシウムを得ることができる。一方、二の実施形態は、図1の炭酸化工程3にて、石灰乳の初期濃度を11-24%、炭酸ナトリウム水溶液の濃度を15-24%とし、40-80℃の範囲で反応させる。これにより、BET比表面積が3-10m/gの針状アラゴナイト結晶形炭酸カルシウムを得ることができる。 In one embodiment, in the carbonation step 3 of FIG. 1, the initial concentration of lime milk is 11-19%, the concentration of the aqueous sodium carbonate solution is 15-24%, and the reaction is carried out in the range of 20-40 ° C. This makes it possible to obtain spindle-shaped calcite crystalline calcium carbonate having a BET specific surface area of 4-20 m 2 / g. On the other hand, in the second embodiment, in the carbonation step 3 of FIG. 1, the initial concentration of lime milk is 11-24%, the concentration of the aqueous sodium carbonate solution is 15-24%, and the reaction is carried out in the range of 40-80 ° C. .. As a result, acicular aragonite crystalline calcium carbonate having a BET specific surface area of 3-10 m 2 / g can be obtained.

本発明の実施形態の炭酸カルシウムの製造方法によれば、比較的高い濃度の水酸化ナトリウム水溶液に炭酸ガスを効率よく吸収させることができる。この際、炭酸ガスの濃度に関わらず、所望の濃度の炭酸ナトリウム水溶液を得ることができる。また炭酸化工程では所定の初期濃度の炭酸ナトリウム水溶液と、所定の初期固形分濃度の石灰乳とを所定の温度範囲で所定の時間反応させることにより、所望の形状の炭酸カルシウムを製造することが可能となる。 According to the method for producing calcium carbonate according to the embodiment of the present invention, carbon dioxide gas can be efficiently absorbed in a relatively high concentration sodium hydroxide aqueous solution. At this time, a sodium carbonate aqueous solution having a desired concentration can be obtained regardless of the concentration of carbon dioxide gas. Further, in the carbonation step, calcium carbonate having a desired shape can be produced by reacting a sodium carbonate aqueous solution having a predetermined initial concentration and lime milk having a predetermined initial solid content concentration in a predetermined temperature range for a predetermined time. It will be possible.

本発明の実施形態の炭酸カルシウムの製造方法は、炭酸ガスおよび水酸化ナトリウム水溶液を繰り返し再利用することができるので、環境に排出する二酸化炭素ならびに廃液が少なく、環境への負荷を低減することができる。 In the method for producing calcium carbonate according to the embodiment of the present invention, carbon dioxide gas and an aqueous solution of sodium hydroxide can be repeatedly reused, so that carbon dioxide and waste liquid discharged to the environment are small, and the burden on the environment can be reduced. can.

以下、本発明の実施例を説明する。
[実施例1]
Hereinafter, examples of the present invention will be described.
[Example 1]

[実施例1]紡錘状カルサイト結晶形炭酸カルシウムの合成(1)
(1)炭酸ガス吸収工程
濃度12.9%の水酸化ナトリウム水溶液に、30体積%の炭酸ガスを含有する二酸化炭素-空気混合ガスを、水溶液のpHが11.5になるまで導入した。濃度16.0%の炭酸ナトリウム水溶液630kgを得た。
(2)水化工程
水に酸化カルシウムを混合し、水化させて水酸化カルシウムの懸濁液である石灰乳を得た。得られた水酸化カルシウムのBET比表面積を日本工業規格JIS Z 8830にしたがい測定したところ、15.9m/gであった。石灰乳の濃度を調整して、固形分濃度15.0%の石灰乳を389kg得た。
(3)炭酸化工程
水化工程で得られた389kgの石灰乳を、プロペラ撹拌機を備えた反応タンクに導入した。ここに炭酸化工程で得られた炭酸ナトリウム水溶液630kgを120分間かけて添加し、反応液を撹拌した。この時、反応タンク内での完全混合時間が21秒間となるようにプロペラ撹拌機を作動させ、反応タンク内温度は25℃となるように調整した。得られた炭酸カルシウム懸濁液を濾過し、濾過ケーキを水で洗浄した後、105℃の恒温乾燥機で1時間乾燥した。炭酸カルシウム粉体を79kg得た。得られた炭酸カルシウムを電子顕微鏡にて観察したところ紡錘状形状をしていた。図2は、実施例1で得られた炭酸カルシウムの電子顕微鏡写真(倍率20000倍)である。この紡錘状カルサイト結晶形炭酸カルシウムのBET比表面積(JIS Z 8830にしたがい測定)は、5.9m/gであった。(表1、炭酸化工程反応温度25℃の行、炭酸ナトリウム水溶液濃度16%の列)
[Example 1] Synthesis of spindle-shaped calcite crystalline calcium carbonate (1)
(1) Carbon Dioxide Absorption Step A carbon dioxide-air mixed gas containing 30% by volume of carbon dioxide was introduced into an aqueous solution of sodium hydroxide having a concentration of 12.9% until the pH of the aqueous solution reached 11.5. 630 kg of an aqueous sodium carbonate solution having a concentration of 16.0% was obtained.
(2) Watering step Calcium oxide was mixed with water and hydrated to obtain lime milk as a suspension of calcium hydroxide. The BET specific surface area of the obtained calcium hydroxide was measured according to Japanese Industrial Standards JIS Z 8830 and found to be 15.9 m 2 / g. The concentration of lime milk was adjusted to obtain 389 kg of lime milk having a solid content concentration of 15.0%.
(3) Carbonation step 389 kg of lime milk obtained in the liquefaction step was introduced into a reaction tank equipped with a propeller agitator. 630 kg of the sodium carbonate aqueous solution obtained in the carbonation step was added over 120 minutes, and the reaction solution was stirred. At this time, the propeller agitator was operated so that the complete mixing time in the reaction tank was 21 seconds, and the temperature in the reaction tank was adjusted to 25 ° C. The obtained calcium carbonate suspension was filtered, the filtered cake was washed with water, and then dried in a constant temperature dryer at 105 ° C. for 1 hour. 79 kg of calcium carbonate powder was obtained. When the obtained calcium carbonate was observed with an electron microscope, it had a spindle-shaped shape. FIG. 2 is an electron micrograph (magnification of 20000 times) of calcium carbonate obtained in Example 1. The BET specific surface area (measured according to JIS Z 8830) of this spindle-shaped calcite crystalline calcium carbonate was 5.9 m 2 / g. (Table 1, row of carbonation step reaction temperature 25 ° C, column of sodium carbonate aqueous solution concentration 16%)

[実施例2]針状アラゴナイト結晶形炭酸カルシウムの合成(1)
(1)炭酸ガス吸収工程
濃度12.9%の水酸化ナトリウム水溶液に、30体積%の炭酸ガスを含有する二酸化炭素-空気混合ガスを、水溶液のpHが11.5になるまで導入した。濃度16.0%の炭酸ナトリウム水溶液630kgを得た。
(2)水化工程
水に酸化カルシウムを混合し、水化させて水酸化カルシウムの懸濁液である石灰乳を得た。得られた水酸化カルシウムのBET比表面積を日本工業規格JIS Z 8830にしたがい測定したところ、15.9m/gであった。石灰乳の濃度を調整して、固形分濃度15.0%の石灰乳を389kg得た。
(3)炭酸化工程
水化工程で得られた389kgの石灰乳を、プロペラ撹拌機を備えた反応タンクに導入した。ここに炭酸化工程で得られた炭酸ナトリウム水溶液630kgを120分間かけて添加し、反応液を撹拌した。この時、反応タンク内での完全混合時間が21秒間となるようにプロペラ撹拌機を作動させ、反応タンク内温度は50℃となるように調整した。得られた炭酸カルシウム懸濁液を濾過し、濾過ケーキを水で洗浄した後、105℃の恒温乾燥機で1時間乾燥した。炭酸カルシウム粉体を79kg得た。得られた炭酸カルシウムを電子顕微鏡にて観察したところ針状形状であるアラゴナイトであった。図3は、実施例2で得られた炭酸カルシウムの電子顕微鏡写真(倍率10000倍)である。この針状アラゴナイト結晶形炭酸カルシウムのBET比表面積(JIS Z 8830にしたがい測定)は、6.3m/gであった。(表1、炭酸化工程反応温度50℃の行、炭酸ナトリウム水溶液濃度16%の列)
[Example 2] Synthesis of acicular aragonite crystalline calcium carbonate (1)
(1) Carbon Dioxide Absorption Step A carbon dioxide-air mixed gas containing 30% by volume of carbon dioxide was introduced into an aqueous solution of sodium hydroxide having a concentration of 12.9% until the pH of the aqueous solution reached 11.5. 630 kg of an aqueous sodium carbonate solution having a concentration of 16.0% was obtained.
(2) Watering step Calcium oxide was mixed with water and hydrated to obtain lime milk as a suspension of calcium hydroxide. The BET specific surface area of the obtained calcium hydroxide was measured according to Japanese Industrial Standards JIS Z 8830 and found to be 15.9 m 2 / g. The concentration of lime milk was adjusted to obtain 389 kg of lime milk having a solid content concentration of 15.0%.
(3) Carbonation step 389 kg of lime milk obtained in the liquefaction step was introduced into a reaction tank equipped with a propeller agitator. 630 kg of the sodium carbonate aqueous solution obtained in the carbonation step was added over 120 minutes, and the reaction solution was stirred. At this time, the propeller agitator was operated so that the complete mixing time in the reaction tank was 21 seconds, and the temperature in the reaction tank was adjusted to 50 ° C. The obtained calcium carbonate suspension was filtered, the filtered cake was washed with water, and then dried in a constant temperature dryer at 105 ° C. for 1 hour. 79 kg of calcium carbonate powder was obtained. When the obtained calcium carbonate was observed with an electron microscope, it was aragonite having a needle-like shape. FIG. 3 is an electron micrograph (magnification of 10000 times) of calcium carbonate obtained in Example 2. The BET specific surface area (measured according to JIS Z 8830) of this needle-shaped aragonite crystalline calcium carbonate was 6.3 m 2 / g. (Table 1, row of carbonation step reaction temperature 50 ° C, column of sodium carbonate aqueous solution concentration 16%)

[実施例3]針状アラゴナイト結晶形炭酸カルシウムの合成(2)
(1)炭酸ガス吸収工程
濃度15.6%の水酸化ナトリウム水溶液に、30体積%の炭酸ガスを含有する二酸化炭素-空気混合ガスを、水溶液のpHが11.5になるまで導入した。濃度19.0%の炭酸ナトリウム水溶液666kgを得た。
(2)水化工程
水に酸化カルシウムを混合し、水化させて水酸化カルシウムの懸濁液である石灰乳を得た。得られた水酸化カルシウムのBET比表面積を日本工業規格JIS Z 8830にしたがい測定したところ、15.9m/gであった。石灰乳の濃度を調整して、固形分濃度20.0%の石灰乳を366kg得た。
(3)炭酸化工程
水化工程で得られた366kgの石灰乳を、プロペラ撹拌機を備えた反応タンクに導入した。ここに炭酸化工程で得られた炭酸ナトリウム水溶液666kgを120分間かけて添加し、反応液を撹拌した。この時、反応タンク内での完全混合時間が21秒間となるようにプロペラ撹拌機を作動させ、反応タンク内温度は50℃となるように調整した。得られた炭酸カルシウム懸濁液を濾過し、濾過ケーキを水で洗浄した後、105℃の恒温乾燥機で1時間乾燥した。炭酸カルシウム粉体を99kg得た。得られた炭酸カルシウムを電子顕微鏡にて観察したところ針状形状であるアラゴナイトであった。図4は、実施例3で得られた炭酸カルシウムの電子顕微鏡写真(倍率10000倍)である。この針状アラゴナイト結晶形炭酸カルシウムのBET比表面積(JIS Z 8830にしたがい測定)は、8.5m/gであった。(表2、炭酸化工程反応温度50℃の行、炭酸ナトリウム水溶液濃度19%の列)
[Example 3] Synthesis of acicular aragonite crystalline calcium carbonate (2)
(1) Carbon Dioxide Absorption Step A carbon dioxide-air mixed gas containing 30% by volume of carbon dioxide was introduced into an aqueous solution of sodium hydroxide having a concentration of 15.6% until the pH of the aqueous solution reached 11.5. 666 kg of an aqueous sodium carbonate solution having a concentration of 19.0% was obtained.
(2) Watering step Calcium oxide was mixed with water and hydrated to obtain lime milk as a suspension of calcium hydroxide. The BET specific surface area of the obtained calcium hydroxide was measured according to Japanese Industrial Standards JIS Z 8830 and found to be 15.9 m 2 / g. The concentration of lime milk was adjusted to obtain 366 kg of lime milk having a solid content concentration of 20.0%.
(3) Carbonation Step 366 kg of lime milk obtained in the liquefaction step was introduced into a reaction tank equipped with a propeller agitator. 666 kg of the sodium carbonate aqueous solution obtained in the carbonation step was added over 120 minutes, and the reaction solution was stirred. At this time, the propeller agitator was operated so that the complete mixing time in the reaction tank was 21 seconds, and the temperature in the reaction tank was adjusted to 50 ° C. The obtained calcium carbonate suspension was filtered, the filtered cake was washed with water, and then dried in a constant temperature dryer at 105 ° C. for 1 hour. 99 kg of calcium carbonate powder was obtained. When the obtained calcium carbonate was observed with an electron microscope, it was aragonite having a needle-like shape. FIG. 4 is an electron micrograph (magnification of 10000 times) of calcium carbonate obtained in Example 3. The BET specific surface area (measured according to JIS Z 8830) of this needle-shaped aragonite crystalline calcium carbonate was 8.5 m 2 / g. (Table 2, row of carbonation step reaction temperature 50 ° C, column of sodium carbonate aqueous solution concentration 19%)

[実施例4]針状アラゴナイト結晶形炭酸カルシウムの合成(3)
(1)炭酸ガス吸収工程
濃度12.9%の水酸化ナトリウム水溶液に、30体積%の炭酸ガスを含有する二酸化炭素-空気混合ガスを、水溶液のpHが11.5になるまで導入した。濃度16.0%の炭酸ナトリウム水溶液630kgを得た。
(2)水化工程
水に酸化カルシウムを混合し、水化させて水酸化カルシウムの懸濁液である石灰乳を得た。得られた水酸化カルシウムのBET比表面積を日本工業規格JIS Z 8830にしたがい測定したところ、15.9m/gであった。石灰乳の濃度を調整して、固形分濃度15.0%の石灰乳を389kg得た。
(3)炭酸化工程
水化工程で得られた389kgの石灰乳を、プロペラ撹拌機を備えた反応タンクに導入した。ここに炭酸化工程で得られた炭酸ナトリウム水溶液630kgを120分間かけて添加し、反応液を撹拌した。この時、反応タンク内での完全混合時間が21秒間となるようにプロペラ撹拌機を作動させ、反応タンク内温度は80℃となるように調整した。得られた炭酸カルシウム懸濁液を濾過し、濾過ケーキを水で洗浄した後、105℃の恒温乾燥機で1時間乾燥した。炭酸カルシウム粉体を79kg得た。得られた炭酸カルシウムを電子顕微鏡にて観察したところ針状形状であるアラゴナイトであった。図5は、実施例4で得られた炭酸カルシウムの電子顕微鏡写真(倍率10000倍)である。この針状アラゴナイト結晶形炭酸カルシウムのBET比表面積(JIS Z 8830にしたがい測定)は、3.4m/gであった。(表1、炭酸化工程反応温度80℃の行、炭酸ナトリウム水溶液濃度16%の列)
[Example 4] Synthesis of acicular aragonite crystalline calcium carbonate (3)
(1) Carbon Dioxide Absorption Step A carbon dioxide-air mixed gas containing 30% by volume of carbon dioxide was introduced into an aqueous solution of sodium hydroxide having a concentration of 12.9% until the pH of the aqueous solution reached 11.5. 630 kg of an aqueous sodium carbonate solution having a concentration of 16.0% was obtained.
(2) Watering step Calcium oxide was mixed with water and hydrated to obtain lime milk as a suspension of calcium hydroxide. The BET specific surface area of the obtained calcium hydroxide was measured according to Japanese Industrial Standards JIS Z 8830 and found to be 15.9 m 2 / g. The concentration of lime milk was adjusted to obtain 389 kg of lime milk having a solid content concentration of 15.0%.
(3) Carbonation step 389 kg of lime milk obtained in the liquefaction step was introduced into a reaction tank equipped with a propeller agitator. 630 kg of the sodium carbonate aqueous solution obtained in the carbonation step was added over 120 minutes, and the reaction solution was stirred. At this time, the propeller agitator was operated so that the complete mixing time in the reaction tank was 21 seconds, and the temperature in the reaction tank was adjusted to 80 ° C. The obtained calcium carbonate suspension was filtered, the filtered cake was washed with water, and then dried in a constant temperature dryer at 105 ° C. for 1 hour. 79 kg of calcium carbonate powder was obtained. When the obtained calcium carbonate was observed with an electron microscope, it was aragonite having a needle-like shape. FIG. 5 is an electron micrograph (magnification of 10000 times) of calcium carbonate obtained in Example 4. The BET specific surface area (measured according to JIS Z 8830) of this needle-shaped aragonite crystalline calcium carbonate was 3.4 m 2 / g. (Table 1, row of carbonation step reaction temperature 80 ° C, column of sodium carbonate aqueous solution concentration 16%)

[紡錘状カルサイト結晶形炭酸カルシウムのその他の合成例]
実施例1において、濃度の異なる炭酸ナトリウム水溶液を種々調製した。実施例1の水化工程で得られた固形分濃度15.0%の石灰乳に、上記の濃度の異なる炭酸ナトリウム水溶液を徐々に添加してプロペラ撹拌機を用いて撹拌し、反応タンク内温度を20℃/25℃/40℃として、炭酸化工程を行った。各合成例の結果を以下の表1に記載する。
[Other synthetic examples of spindle-shaped calcite crystalline calcium carbonate]
In Example 1, various aqueous sodium carbonate solutions having different concentrations were prepared. To the lime milk having a solid content concentration of 15.0% obtained in the liquefaction step of Example 1, aqueous sodium carbonate solutions having different concentrations were gradually added and stirred using a propeller stirrer, and the temperature inside the reaction tank was increased. The carbonation step was carried out at 20 ° C./25 ° C./40 ° C. The results of each synthesis example are shown in Table 1 below.

[針状アラゴナイト結晶形炭酸カルシウムのその他の合成例]
実施例2において、濃度の異なる炭酸ナトリウム水溶液を種々調製した。実施例2の水化工程で得られた固形分濃度15.0%の石灰乳に、上記の濃度の異なる炭酸ナトリウム水溶液を徐々に添加してプロペラ撹拌機を用いて撹拌し、反応タンク内温度を50℃/65℃/70℃/80℃として、炭酸化工程を行った。各合成例の結果を以下の表1に記載する。
また、実施例3において、濃度の異なる炭酸ナトリウム水溶液を種々調製した。実施例3の水化工程で得られた固形分濃度20.0%の石灰乳に、上記の濃度の異なる炭酸ナトリウム水溶液を徐々に添加してプロペラ撹拌機を用いて撹拌し、反応タンク内温度を40℃/50℃/60℃/70℃/80℃として、炭酸化工程を行った。各合成例の結果を以下の表2に記載する。
[Other synthetic examples of acicular aragonite crystalline calcium carbonate]
In Example 2, various aqueous sodium carbonate solutions having different concentrations were prepared. To the lime milk having a solid content concentration of 15.0% obtained in the liquefaction step of Example 2, aqueous sodium carbonate solutions having different concentrations were gradually added and stirred using a propeller stirrer, and the temperature inside the reaction tank was increased. Was 50 ° C./65 ° C./70 ° C./80 ° C., and the carbonation step was performed. The results of each synthesis example are shown in Table 1 below.
Further, in Example 3, various aqueous sodium carbonate solutions having different concentrations were prepared. To the lime milk having a solid content concentration of 20.0% obtained in the liquefaction step of Example 3, sodium carbonate aqueous solutions having different concentrations are gradually added and stirred using a propeller stirrer, and the temperature in the reaction tank is increased. Was 40 ° C./50 ° C./60 ° C./70 ° C./80 ° C., and the carbonation step was performed. The results of each synthesis example are shown in Table 2 below.

Figure 0007089311000002
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Figure 0007089311000003
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表1、表2は、各合成例にて生成した炭酸カルシウムの結晶形状とBET比表面積とを記載したものである。たとえば、実施例1は、表1の炭酸化工程反応温度25℃の行、炭酸ナトリウム水溶液濃度19%の列の「紡錘状 6」に記載されている。実施例1の方法でBET比表面積6m/g(表中のBET比表面積の値は、実測値を四捨五入した値)の紡錘状カルサイト結晶形の炭酸カルシウムが得られたという意味である。また表1、表2中、「-」は、当該条件では炭酸ナトリウム水溶液から炭酸ナトリウムが析出するため、規定の条件での反応が難しかったことを意味する。
表1、表2に示されている通り、本発明の方法で、炭酸化工程の初期石灰乳の固形分濃度、炭酸ナトリウム水溶液濃度、および反応温度を調整することにより、所望の結晶形状とBET比表面積とを有する炭酸カルシウムを作り分けることができる。
Tables 1 and 2 show the crystal shape and BET specific surface area of calcium carbonate produced in each synthetic example. For example, Example 1 is described in "Spindle 6" in the row of the carbonation step reaction temperature of 25 ° C. in Table 1 and the column of the sodium carbonate aqueous solution concentration of 19%. It means that a spindle-shaped calcite crystalline calcium carbonate having a BET specific surface area of 6 m 2 / g (the value of the BET specific surface area in the table is a value rounded off from the measured value) was obtained by the method of Example 1. Further, in Tables 1 and 2, "-" means that the reaction under the specified conditions was difficult because sodium carbonate was precipitated from the aqueous sodium carbonate solution under the relevant conditions.
As shown in Tables 1 and 2, the desired crystal shape and BET were obtained by adjusting the solid content concentration, sodium carbonate aqueous solution concentration, and reaction temperature of the initial lime milk in the carbonation step by the method of the present invention. Calcium carbonate having a specific surface area can be made separately.

本発明の方法は、比較的高濃度の水酸化ナトリウム水溶液に炭酸ガスを吸収させるので、炭酸ガスを効率よく用いることができる。本発明の方法により、針状結晶、および紡錘状結晶の炭酸カルシウムを製造することができた。炭酸化工程における石灰乳と炭酸ナトリウム水溶液の濃度、反応温度ならびに反応時間、混合時間等を変えることにより、所望の結晶形を有する炭酸カルシウムを作り分けることができる。本発明の方法は、炭酸ガスや、濾液等を再利用するので、環境に与える負荷を総体的に低減することができる。 In the method of the present invention, carbon dioxide gas is absorbed by a relatively high-concentration sodium hydroxide aqueous solution, so that carbon dioxide gas can be used efficiently. By the method of the present invention, acicular crystals and spindle-shaped crystals of calcium carbonate could be produced. By changing the concentration, reaction temperature, reaction time, mixing time, etc. of lime milk and sodium carbonate aqueous solution in the carbonation step, calcium carbonate having a desired crystal form can be produced separately. Since the method of the present invention reuses carbon dioxide gas, a filtrate and the like, the load on the environment can be reduced as a whole.

本発明の方法により製造した炭酸カルシウムは、特に、シーリング材、接着剤、ゴム組成物、プラスチック組成物および紙等の充填剤として利用されるほか、紙塗工用顔料ならびに塗料やインキ用の顔料として広く用いることができる。 The calcium carbonate produced by the method of the present invention is particularly used as a filler for sealing materials, adhesives, rubber compositions, plastic compositions and papers, as well as pigments for paper coating and pigments for paints and inks. Can be widely used as.

Claims (10)

以下の工程:
13-21%の濃度の水酸化ナトリウム水溶液に炭酸ガスを吸収させ、15-24%以下の濃度の炭酸ナトリウム水溶液を得る炭酸ガス吸収工程と、
酸化カルシウムと、濃度が0-6%未満の水酸化ナトリウム水溶液とを反応させて、BET比表面積が5-40m/gの水酸化カルシウムの懸濁液である石灰乳を得る水化工程と、
該石灰乳に、該炭酸ガス吸収工程で得た該炭酸ナトリウム水溶液を添加して反応させる、炭酸化工程と、
を含む、炭酸カルシウムの製造方法であって、
該炭酸化工程にて、該石灰乳の初期濃度を11-19%、該炭酸ナトリウム水溶液の濃度を15-24%とし、20-40℃の範囲で反応させ、BET比表面積が4-20m/gの紡錘状カルサイト結晶形炭酸カルシウムを得ることを特徴とする、前記製造方法。
The following steps:
A carbon dioxide absorption step of absorbing carbon dioxide gas in a sodium hydroxide aqueous solution having a concentration of 13-21% to obtain a sodium carbonate aqueous solution having a concentration of 15-24% or less.
A hydration step of reacting calcium oxide with an aqueous solution of sodium hydroxide having a concentration of less than 0-6% to obtain lime milk which is a suspension of calcium hydroxide having a BET specific surface area of 5-40 m 2 / g. ,
A carbonation step in which the sodium carbonate aqueous solution obtained in the carbon dioxide absorption step is added to the lime milk and reacted.
Is a method for producing calcium carbonate, including
In the carbonation step, the initial concentration of the lime milk was 11-19%, the concentration of the aqueous sodium carbonate solution was 15-24%, and the reaction was carried out in the range of 20-40 ° C., and the BET specific surface area was 4-20 m 2 . The production method, which comprises obtaining / g of spindle-shaped calcite crystalline calcium carbonate.
該炭酸ガス吸収工程において利用されなかった炭酸ガスを、再度該炭酸ガス吸収工程に使用する、請求項1に記載の製造方法。 The production method according to claim 1, wherein the carbon dioxide gas not used in the carbon dioxide gas absorption step is used again in the carbon dioxide gas absorption step. 該炭酸化工程の後に、水酸化ナトリウムを含む濾液と炭酸カルシウムとに分離する、固液分離工程と、
該固液分離工程で得られた炭酸カルシウムを洗浄液で洗浄する、洗浄工程と、
をさらに含む、請求項1または2のいずれかに記載の製造方法。
After the carbonation step, a solid-liquid separation step of separating the filtrate containing sodium hydroxide and calcium carbonate,
A washing step of washing the calcium carbonate obtained in the solid-liquid separation step with a washing liquid, and
The production method according to any one of claims 1 or 2, further comprising.
該固液分離工程で得られた該濾液および該洗浄工程で得られた使用済み洗浄液に、高濃度の水酸化ナトリウム水溶液を添加するか、もしくは、該濾液および該使用済み洗浄液を加熱することにより濃縮し、水酸化ナトリウムを13-21%の濃度で含む水溶液を得、該水溶液を該炭酸ガス吸収工程に利用する、請求項3に記載の製造方法。 By adding a high-concentration aqueous sodium hydroxide solution to the filtrate obtained in the solid-liquid separation step and the used cleaning solution obtained in the cleaning step, or by heating the filtrate and the used cleaning solution. The production method according to claim 3, wherein the concentration is obtained to obtain an aqueous solution containing sodium hydroxide at a concentration of 13-21%, and the aqueous solution is used in the carbon dioxide gas absorption step. 該固液分離工程で得られた該濾液および該洗浄工程で得られた該使用済み洗浄液を、水酸化ナトリウムの濃度が6%未満となるように調整した水溶液を得、該水溶液を該水化工程に利用する、請求項3または4に記載の製造方法。 An aqueous solution obtained by adjusting the filtrate obtained in the solid-liquid separation step and the used washing solution obtained in the washing step so that the concentration of sodium hydroxide is less than 6% is obtained, and the aqueous solution is hydrated. The manufacturing method according to claim 3 or 4, which is used in the process. 以下の工程:
13-21%の濃度の水酸化ナトリウム水溶液に炭酸ガスを吸収させ、15-24%以下の濃度の炭酸ナトリウム水溶液を得る炭酸ガス吸収工程と、
酸化カルシウムと、濃度が0-6%未満の水酸化ナトリウム水溶液とを反応させて、BET比表面積が5-40m/gの水酸化カルシウムの懸濁液である石灰乳を得る水化工程と、
該石灰乳に、該炭酸ガス吸収工程で得た該炭酸ナトリウム水溶液を添加して反応させる、炭酸化工程と、
を含む、炭酸カルシウムの製造方法であって、
該炭酸化工程にて、該石灰乳の初期濃度を11-24%、該炭酸ナトリウム水溶液の濃度を15-24%とし、40-80℃の範囲で反応させ、BET比表面積が3-10m/gの針状アラゴナイト結晶形炭酸カルシウムを得ることを特徴とする、前記製造方法。
The following steps:
A carbon dioxide absorption step of absorbing carbon dioxide gas in a sodium hydroxide aqueous solution having a concentration of 13-21% to obtain a sodium carbonate aqueous solution having a concentration of 15-24% or less.
A hydration step of reacting calcium oxide with an aqueous solution of sodium hydroxide having a concentration of less than 0-6% to obtain lime milk which is a suspension of calcium hydroxide having a BET specific surface area of 5-40 m 2 / g. ,
A carbonation step in which the sodium carbonate aqueous solution obtained in the carbon dioxide absorption step is added to the lime milk and reacted.
Is a method for producing calcium carbonate, including
In the carbonation step, the initial concentration of the lime milk was 11-24%, the concentration of the aqueous sodium carbonate solution was 15-24%, and the reaction was carried out in the range of 40-80 ° C., and the BET specific surface area was 3-10 m 2 . The production method, which comprises obtaining / g needle-shaped aragonite crystalline calcium carbonate.
該炭酸ガス吸収工程において利用されなかった炭酸ガスを、再度該炭酸ガス吸収工程に使用する、請求項6に記載の製造方法。 The production method according to claim 6, wherein the carbon dioxide gas not used in the carbon dioxide gas absorption step is used again in the carbon dioxide gas absorption step. 該炭酸化工程の後に、水酸化ナトリウムを含む濾液と炭酸カルシウムとに分離する、固液分離工程と、
該固液分離工程で得られた炭酸カルシウムを洗浄液で洗浄する、洗浄工程と、
をさらに含む、請求項6または7に記載の製造方法。
After the carbonation step, a solid-liquid separation step of separating the filtrate containing sodium hydroxide and calcium carbonate,
A washing step of washing the calcium carbonate obtained in the solid-liquid separation step with a washing liquid, and
The production method according to claim 6 or 7, further comprising.
該固液分離工程で得られた該濾液および該洗浄工程で得られた使用済み洗浄液に、高濃度の水酸化ナトリウム水溶液を添加するか、もしくは、該濾液および該使用済み洗浄液を加熱することにより濃縮し、水酸化ナトリウムを13-21%の濃度で含む水溶液を得、該水溶液を該炭酸ガス吸収工程に利用する、請求項8に記載の製造方法。 By adding a high-concentration aqueous sodium hydroxide solution to the filtrate obtained in the solid-liquid separation step and the used cleaning solution obtained in the cleaning step, or by heating the filtrate and the used cleaning solution. The production method according to claim 8, wherein the concentration is obtained to obtain an aqueous solution containing sodium hydroxide at a concentration of 13-21%, and the aqueous solution is used in the carbon dioxide gas absorption step. 該固液分離工程で得られた該濾液および該洗浄工程で得られた該使用済み洗浄液を、水酸化ナトリウムの濃度が6%未満となるように調整した水溶液を得、該水溶液を該水化工程に利用する、請求項8または9に記載の製造方法。 An aqueous solution obtained by adjusting the filtrate obtained in the solid-liquid separation step and the used washing solution obtained in the washing step so that the concentration of sodium hydroxide is less than 6% is obtained, and the aqueous solution is hydrated. The manufacturing method according to claim 8 or 9, which is used in the process.
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