JP7138256B1 - Method for producing calcium carbonate and method for immobilizing carbon dioxide - Google Patents
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Abstract
【課題】廃海水を利用して炭酸カルシウムを安価で容易に製造できる炭酸カルシウムの製造方法を提供する。【解決手段】海水から水酸化マグネシウムを製造した後の廃海水3に対して、アルカリ剤6を加えて所定のpH範囲に調整し、二酸化炭素を含むガス8を反応させることで炭酸カルシウム2を製造する。【選択図】図1Kind Code: A1 A method for producing calcium carbonate is provided in which waste seawater can be used to easily produce calcium carbonate at a low cost. An alkaline agent 6 is added to waste seawater 3 after producing magnesium hydroxide from seawater to adjust the pH to a predetermined range, and a gas 8 containing carbon dioxide is reacted to produce calcium carbonate 2. manufacture. [Selection drawing] Fig. 1
Description
本発明は、海水を利用した炭酸カルシウムの製造方法および二酸化炭素の固定化方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing calcium carbonate using seawater and a method for immobilizing carbon dioxide.
海水には、マグネシウム成分およびカルシウム成分が豊富に含まれている。例えば、マグネシウムは、約1200ppm含まれ、カルシウムは約400ppm含まれる。従来、海水に対し、ドロマイトなどを反応させることで水酸化マグネシウムを製造し、マグネシウムを分離回収する方法が知られている(例えば、特許文献1および2参照)。
Seawater is rich in magnesium and calcium components. For example, magnesium is contained at about 1200 ppm and calcium is contained at about 400 ppm. Conventionally, a method of producing magnesium hydroxide by reacting dolomite or the like with seawater and separating and recovering magnesium is known (see, for example,
上記のような方法によってマグネシウムを分離した後の廃海水には、カルシウム成分が豊富に残留しているため、この残留したカルシウム成分を有効に利活用することが求められる。また、近年、地球温暖化などの問題に伴い、二酸化炭素の排出量の削減が求められることから、廃海水を利用して二酸化炭素を効率よく固定することが求められている。 Since the waste seawater from which magnesium has been separated by the method described above contains a large amount of residual calcium, it is required to effectively utilize the residual calcium. In addition, in recent years, along with problems such as global warming, there is a demand for reducing the amount of carbon dioxide emissions, and there is a demand for efficient fixation of carbon dioxide using waste seawater.
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、廃海水を利用して炭酸カルシウムを安価で容易に製造できる炭酸カルシウムの製造方法を提供することを第1の目的とし、廃海水を利用して二酸化炭素を安価で容易に、かつ効率よく固定できる二酸化炭素の固定化方法を提供することを第2の目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of these points, and a primary object of the present invention is to provide a method for producing calcium carbonate that can easily produce calcium carbonate at a low cost using waste seawater. A second object of the present invention is to provide a carbon dioxide fixation method capable of inexpensively, easily, and efficiently fixing carbon dioxide.
請求項1記載の炭酸カルシウムの製造方法は、海水から水酸化マグネシウムを製造した後の廃海水に対して、アルカリ剤を加えてpHを11より大きく13以下に調整し、二酸化炭素を含むガスを、前記アルカリ剤を加えた前記廃海水のpHが大きいほど長くなるように予め設定された時間、前記廃海水のカルシウム成分に反応させることで炭酸カルシウムを製造するものである。
In the method for producing calcium carbonate according to
請求項2記載の炭酸カルシウムの製造方法は、請求項1記載の炭酸カルシウムの製造方法において、アルカリ剤は、石灰残渣を含むものである。
The method for producing calcium carbonate according to claim 2 is the method for producing calcium carbonate according to
請求項3記載の炭酸カルシウムの製造方法は、請求項1または2記載の炭酸カルシウムの製造方法において、アルカリ剤は、コンクリートスラッジ水を含むものである。
A method for producing calcium carbonate according to
請求項4記載の炭酸カルシウムの製造方法は、請求項1ないし3いずれか一記載の炭酸カルシウムの製造方法において、ガスは、火力発電所からの排ガスであるものである。
The method for producing calcium carbonate according to
請求項5記載の二酸化炭素の固定化方法は、海水から水酸化マグネシウムを製造した後の廃海水に対して、アルカリ剤を加えてpHを11より大きく13以下に調整し、二酸化炭素を含むガスを、前記アルカリ剤を加えた前記廃海水のpHが大きいほど長くなるように予め設定された時間、前記廃海水に反応させるものである。
In the carbon dioxide fixation method according to
本発明によれば、廃海水を利用して炭酸カルシウムを安価で容易に製造できる。また、本発明によれば、廃海水を利用して二酸化炭素を安価で容易に、かつ効率よく固定化できる。 According to the present invention, calcium carbonate can be easily produced at low cost using waste seawater. Moreover, according to the present invention, carbon dioxide can be inexpensively, easily, and efficiently immobilized using waste seawater.
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1において、1は製造装置であって、この製造装置1は、炭酸カルシウム(CaCO3)2を廃海水3から製造する、炭酸カルシウム2の製造装置である。
In FIG. 1, 1 is a manufacturing apparatus, and this
廃海水3は、海水から水酸化マグネシウム(Mg(OH)2)を製造した後のものである。この水酸化マグネシウムの製造の際には、海水に対しドロマイトあるいは石灰を反応させる。そのため、反応後の廃海水3には、カルシウム成分が卓越している。廃海水3の主成分の一例を表1に示す。
The
当該廃海水3は、例えば、水酸化マグネシウム製造工場から排出される。なお、製造された水酸化マグネシウムは、例えば強酸使用時の中和剤として用いられる。
The
製造装置1は、廃海水供給手段4により供給された廃海水3が貯留される反応槽5を備える。廃海水供給手段4は、配管、および、バルブなどを有する。
The
また、反応槽5には、廃海水3のpHを調整するpH調整剤であるアルカリ剤6が、アルカリ剤供給手段7により供給される。アルカリ剤供給手段7は、配管、および、バルブなどを有する。
Also, an alkaline agent 6 which is a pH adjuster for adjusting the pH of the
アルカリ剤6は、廃海水3のpHを所定の範囲、例えば11より大きく13以下、好ましくは12~13の範囲に上昇させる。廃海水3のpHが11以下では、炭酸カルシウム2の製造時の反応効率が低下する。アルカリ剤6としては、石灰残渣、コンクリートスラッジ水、水酸化ナトリウムなどの薬品、生コンプラントの洗浄廃水、処理水、残コン、廃コン、あるいはそれらの任意の組み合わせなどが挙げられる。
The alkaline agent 6 raises the pH of the
石灰残渣は、消和残渣と反応残渣との2種類があり、好ましくは反応残渣が用いられる。 There are two types of lime residue, a slaked residue and a reaction residue, and the reaction residue is preferably used.
石灰残渣は、好ましくは、上記の水酸化マグネシウム製造工場から排出されるものが用いられる。 Lime residue preferably used is the one discharged from the above magnesium hydroxide manufacturing plant.
コンクリートスラッジ水は、セメント固形分とコンクリート混練時に使用した加水とからなる。すなわち、コンクリートスラッジ水は、コンクリート二次製品の製造時に排出される排出物である。コンクリートスラッジ水のpHは、11より大きく13までが好ましい。コンクリートスラッジ水には、モルタルスラッジ水、セメントスラッジ水を含む。本実施の形態では、コンクリートスラッジ水として、セメントスラッジ水が好適に用いられる。 Concrete sludge water consists of cement solids and water used during concrete kneading. That is, concrete sludge water is the waste discharged during the manufacture of secondary concrete products. The pH of the concrete sludge water is preferably greater than 11 and up to 13. Concrete sludge water includes mortar sludge water and cement sludge water. In this embodiment, cement sludge water is preferably used as concrete sludge water.
反応槽5には、アルカリ剤6が添加された廃海水3に対して、二酸化炭素を含むガス8がガス供給手段9により供給される。ガス8は、二酸化炭素を6%~15%含む任意のものを利用できるが、例えばボイラー排ガス、あるいは、火力発電所からの排ガスなどが好適に用いられる。本実施の形態において、火力発電所とは、石油、石炭、液化天然ガス(LNG)などの化石燃料、あるいはバイオマスなど、被燃焼物を燃焼させることで二酸化炭素を含む排ガスを生じる、燃焼系の発電所をいう。好ましくは石炭火力発電所あるいはバイオマス発電所からの排ガスが用いられる。ガス8として利用される石炭火力発電所からの排ガスの一例を表3に示す。
また、反応槽5には、沈澱槽10が接続されている。本実施の形態において、沈澱槽10は、例えば流れ沈澱槽である。沈澱槽10には、反応槽5においてガス8を所定時間反応させた後の廃海水3が導入手段11により導入され、その反応過程で生成される炭酸カルシウム2が澱物として分離されるようになっている。導入手段11は、配管、および、バルブなどを有する。沈澱槽10には、炭酸カルシウム2を排出する第一排出部12が底部などに接続されている。第一排出部12は、配管、および、バルブなどを有する。
A
また、沈澱槽10からは、上記反応過程で生成される少量の炭酸マグネシウム(MgCO3)13が流れ排出されるようになっている。つまり、沈澱槽10には、炭酸マグネシウム13を排出する第二排出部14が第一排出部12より上方にて、沈澱槽10の上側の側部などに接続されている。第二排出部14は、配管、および、バルブなどを有する。
Also, a small amount of magnesium carbonate (MgCO 3 ) 13 produced in the above reaction process flows out from the
次に、本実施の形態の炭酸カルシウムの製造方法(二酸化炭素の固定化方法)について説明する。 Next, a method for producing calcium carbonate (a method for fixing carbon dioxide) according to the present embodiment will be described.
まず、所定量、例えば1000Lの廃海水3を廃海水供給手段4から反応槽5に投入する。このとき、アルカリ剤供給手段7からアルカリ剤6を反応槽5に投入する。アルカリ剤6としては、例えば石灰残渣10kg/1000Lを投入する。つまり、石灰残渣の添加率は1%とする。さらに、アルカリ剤6として、生コン工場からのコンクリートスラッジ水を10kg/1000L程度投入する。つまり、コンクリートスラッジ水の添加率は1%とする。これら石灰残渣およびコンクリートスラッジ水の添加率は、1%~5%とする。これは、反応槽5に導入される原水である廃海水3のpHに応じて設定される。アルカリ剤6の投入により、反応槽5内の廃海水3は、pHが12~13程度に上昇する。
First, a predetermined amount, for example, 1000 L of
次いで、ガス供給手段9により、反応槽5内の廃海水3に対し、発電所の排ガスなどのガス8を導入し、所定時間バブリングして廃海水3に二酸化炭素を反応させる。このガス8は、例えば二酸化炭素を13%含む。バブリングの時間は、廃海水3のpHに応じて、pHが大きいほど長く設定される。例えば、バブリングの時間は5分~60分とする。この反応過程で、炭酸カルシウム2が形成される。
Next, a
さらに、炭酸カルシウム2が形成された廃海水3を導入手段11により沈澱槽10に導き、炭酸カルシウム2を澱物として沈澱槽10内に沈澱させて第一排出部12から回収する。この炭酸カルシウム2には、重量当たり44%の二酸化炭素が固定可能である。このときの炭酸カルシウム2の粒度分布は、7μm~30μmであり、その純度は85%である。
Further, the
また、この反応過程において、少量の炭酸マグネシウム13も形成される。炭酸マグネシウム13と炭酸カルシウム2との形成の比率は、1:9である。沈澱槽10では、炭酸カルシウム2が先に沈澱し、炭酸マグネシウム13は沈澱を待たず第二排出部14から流れ排出されて、炭酸マグネシウム13と炭酸カルシウム2とが5:95まで分離回収できる。このことによって、純度の高い炭酸カルシウム2を得ることができる。
A small amount of
このように、本実施の形態によれば、海水から水酸化マグネシウムを製造した後の廃海水3に対して、アルカリ剤6を加えて所定のpH範囲に調整し、二酸化炭素を含むガス8を廃海水3のカルシウム成分に反応させることで炭酸カルシウム2を製造することにより、廃海水3を有効利用して、炭酸カルシウム2を安価で容易に製造できる。
Thus, according to the present embodiment, the alkaline agent 6 is added to the
また、二酸化炭素を含むガス8は、廃海水3のカルシウム成分およびマグネシウム成分に反応させることで炭酸カルシウム2および炭酸マグネシウム13を製造することで二酸化炭素を固定できるので、廃海水3を有効利用して、二酸化炭素を安価で容易に、かつ効率よく固定できる。
In addition, since the
ガス8の反応時間を、アルカリ剤6を加えた廃海水3のpHに応じて設定することにより、効率よくガス8を反応させることができる。
By setting the reaction time of the
アルカリ剤6が石灰残渣を含むことにより、例えば廃海水3を排出する水酸化マグネシウム製造工場から排出される石灰残渣を有効に利用して、炭酸カルシウム2(および炭酸マグネシウム13)を安価で容易に製造できる。
Since the alkali agent 6 contains lime residue, the calcium carbonate 2 (and magnesium carbonate 13) can be easily produced at a low cost by effectively using the lime residue discharged from, for example, a magnesium hydroxide manufacturing plant that discharges the
アルカリ剤6がコンクリートスラッジ水を含むことにより、例えばコンクリート二次製品を製造する工場から排出されるコンクリートスラッジ水を有効に利用して、炭酸カルシウム2(および炭酸マグネシウム13)を安価で容易に製造できる。 Since the alkali agent 6 contains concrete sludge water, the calcium carbonate 2 (and the magnesium carbonate 13) can be produced easily and inexpensively by effectively utilizing the concrete sludge water discharged from a factory for producing secondary concrete products, for example. can.
また、ガス8の二酸化炭素濃度が6%~15%であるため、例えば発電所からの排ガスなどをガス8として利用することが可能になる。そこで、発電所からの排ガスをガス8として利用することにより、水酸化マグネシウム製造工場から排出される廃海水3と、発電所からの排ガスと、を利用して、安価で容易に炭酸カルシウム2を製造および二酸化炭素を固定でき、発電所からの排ガスに含まれる二酸化炭素の大気中への放出を低減できる。
Further, since the carbon dioxide concentration of the
すなわち、本実施の形態によれば、上流側の動脈系フローで海水から水酸化マグネシウムを製造する水酸化マグネシウム製造工場に対する下流側静脈フローとして、その廃海水3と、そこから排出される石灰残渣と、発電所からの排ガスと、を無駄なく利活用することにより二酸化炭素を固定した炭酸カルシウム2(および炭酸マグネシウム13)が得られる。
That is, according to the present embodiment, the
そして、本実施の形態により得られた炭酸カルシウム2は、軽質炭酸カルシウムであって、二酸化炭素を重量当たり44%以上固定した微粉体であり、コンクリートの混和材、清掃工場などの排煙脱硫剤、アスファルト舗装材のフィラー、トンネルなどの裏込注入材の副剤などとして好適に利用可能である。また、二酸化炭素を固定した固体である炭酸カルシウム2によって、二酸化炭素を安定的に取り扱うことができる。 The calcium carbonate 2 obtained according to the present embodiment is a light calcium carbonate, a fine powder in which carbon dioxide is fixed at 44% or more per weight, and is an admixture for concrete and a flue gas desulfurization agent for cleaning plants. , filler for asphalt pavement material, auxiliary agent for backfill injection material for tunnels and the like. In addition, carbon dioxide can be stably handled by calcium carbonate 2, which is a solid in which carbon dioxide is fixed.
したがって、本実施の形態の製造方法は、廃海水3や石灰残渣、および、二酸化炭素を含む発電所の排ガスなどを利用して二酸化炭素を固定した炭酸カルシウム2を製造し、それを上記のような用途で使用可能とすることができ、カーボンニュートラル(二酸化炭素の総量削減)への貢献が大きく、工業的に有利である。
Therefore, in the production method of the present embodiment, calcium carbonate 2 in which carbon dioxide is fixed is produced by using
また、本実施の形態により得られる炭酸マグネシウム13については、重量当たり二酸化炭素を52%吸着固定している。この炭酸マグネシウム13の固形物の有効利活用として、天然ゴムの増強剤、増量剤、耐火・断熱材料、運動用具の滑り止めなどとして好適に利用可能である。
Further, the
2 炭酸カルシウム
3 廃海水
6 アルカリ剤
8 ガス
2
Claims (5)
ことを特徴とする炭酸カルシウムの製造方法。 An alkaline agent is added to waste seawater after producing magnesium hydroxide from seawater to adjust the pH to greater than 11 and 13 or less , and a gas containing carbon dioxide is added to the waste seawater to which the alkaline agent has been added. A method for producing calcium carbonate, wherein calcium carbonate is produced by reacting the calcium component of the waste seawater for a time set in advance so that the higher the pH, the longer the reaction time .
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。 The method for producing calcium carbonate according to claim 1 , wherein the alkaline agent contains lime residue.
ことを特徴とする請求項1または2記載の炭酸カルシウムの製造方法。 The method for producing calcium carbonate according to claim 1 or 2 , wherein the alkaline agent contains concrete sludge water.
ことを特徴とする請求項1ないし3いずれか一記載の炭酸カルシウムの製造方法。 4. The method for producing calcium carbonate according to any one of claims 1 to 3 , wherein the gas is exhaust gas from a thermal power plant.
ことを特徴とする二酸化炭素の固定化方法。 An alkaline agent is added to the waste seawater after producing magnesium hydroxide from seawater to adjust the pH to greater than 11 and 13 or less , and a gas containing carbon dioxide is added to the waste seawater to which the alkaline agent has been added. A method for immobilizing carbon dioxide, characterized in that the waste seawater is allowed to react for a period of time set in advance so that the higher the pH, the longer the reaction time.
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