JP7178891B2

JP7178891B2 - 炭酸カルシウム成形体からなる中和剤の製造方法

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Publication number: JP7178891B2
Application number: JP2018233620A
Authority: JP
Inventors: 成人片桐
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2018-12-13
Filing date: 2018-12-13
Publication date: 2022-11-28
Anticipated expiration: 2038-12-13
Also published as: JP2020093222A

Description

本発明は、潜熱回収型熱交換器等で生じる酸性のドレン水の中和に用いられる中和剤の製造方法に関する。

潜熱回収型給湯器等の潜熱回収型熱交換器では、窒素酸化物（ＮＯｘ）やイオウ酸化物（ＳＯｘ）を含む燃料ガスを燃焼することによって酸性のドレン水が生じることが知られており、該酸性のドレン水を中和するために中和剤を用いることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

前記中和剤の製造方法として、例えば、粘土成分を含む炭酸カルシウムのスラリーをウレタンフォームに含浸させ、加熱して該スラリー中の粘土成分により炭酸カルシウムを固化すると共にウレタンフォームを分解除去して、炭酸カルシウム多孔質体からなる中和剤を得る方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１７－８７１５７号公報特開２０１１－２５１８８６号公報

しかしながら、前記製造方法により得られる炭酸カルシウム多孔質体からなる中和剤は、炭酸カルシウムの固化のために中和に関与しない粘土成分を用いるため、継続的に安定した中和性能を得ることが難しいという不都合がある。

そこで、炭酸カルシウムのみからなる成形体を中和剤として用いることが望まれる。前記炭酸カルシウムのみからなる成形体の製造方法として、例えば、大理石、石灰岩等の炭酸カルシウムからなる石材から所定の形状の成形体を削り出すことが考えられるが、この場合には、歩留まりが悪い上に、欠け等の欠陥を生じやすく所定の形状の成形体を得ることが難しい。

本発明は、かかる不都合を解消して、継続的に安定した中和性能を得ることができ、所定の形状を備える炭酸カルシウム成形体からなる中和剤を歩留まり良く容易に製造することができる中和剤の製造方法を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明の中和剤の製造方法は、水酸化カルシウムの粉末と、バインダーと、水とを混合して、全量に対し０．５～１質量％の範囲のバインダーと、全量に対し２０～３０質量％の範囲の水とを含み、残部が水酸化カルシウムの粉末である水酸化カルシウムの圷土を調製する工程と、該圷土を、４０℃以下の範囲の成形温度下、１３０～１９０ｋｇ／ｃｍ ^２の範囲の成形圧力で押出成形することにより、所定の形状の水酸化カルシウムからなる成形体を得る工程と、該水酸化カルシウムからなる成形体を二酸化炭素と接触させることにより水酸化カルシウムを炭酸化させ、炭酸カルシウムからなる成形体を得る工程と、該炭酸カルシウムからなる成形体を加熱して乾燥させることにより、炭酸カルシウム成形体からなる中和剤を得る工程とを備え、前記バインダーはカルボキシメチルセルロースであることを特徴とする。

本発明の中和剤の製造方法では、まず、水酸化カルシウムの粉末と、バインダーと、水とを混合して、該バインダーを含む水酸化カルシウムの圷土を調製する。前記圷土は、前記バインダーを含むことにより、前記押出成形に適した硬度とすることができる。

本発明の中和剤の製造方法では、次に、前記圷土を押出成形する。このとき、前記圷土は前記バインダーを含み、前記押出成形に適した硬度となっているので、容易に所定の形状を備える水酸化カルシウムからなる成形体を得ることができる。

本発明の中和剤の製造方法では、次に、前記水酸化カルシウムからなる成形体を二酸化炭素と接触させる。このようにすると、次式のように水酸化カルシウムが炭酸化され、炭酸カルシウムと水とが生成する。
Ｃａ（ＯＨ）_２＋ＣＯ_２ → ＣａＣＯ_３＋Ｈ_２Ｏ

この結果、炭酸カルシウムからなる成形体を得ることができるが、該炭酸カルシウムからなる成形体は、前記水酸化カルシウムの炭酸化の際に生成する水を含んでいる。

そこで、本発明の中和剤の製造方法では、次に、前記炭酸カルシウムからなる成形体を加熱して乾燥させて水を除去することにより、炭酸カルシウム成形体からなる中和剤を得ることができる。

本発明の中和剤の製造方法によれば、水酸化カルシウムの圷土を押出成形するので、所定の形状の水酸化カルシウムからなる成形体を歩留まり良く容易に製造することができる上、該水酸化カルシウムからなる成形体の水酸化カルシウムを炭酸化させることにより所定の形状の炭酸カルシウム成形体を容易に製造することができる。しかも、前記炭酸カルシウム成形体は実質的に炭酸カルシウムのみからなるので、中和剤としたときに酸性のドレン水に対して継続的に安定した中和性能を得ることができる。

本発明の中和剤の製造方法において、前記水酸化カルシウムの圷土は、全量に対し０．５～１質量％の範囲のバインダーと、全量に対し２０～３０質量％の範囲の水とを含み、残部が水酸化カルシウムである。

前記水酸化カルシウムの圷土は、前記組成を備えることにより、前記押出成形に適した硬度とすることができる。前記水酸化カルシウムの圷土において、前記バインダーの含有量が全量に対し０．５質量％未満であるときには、該圷土の硬度が小となり、前記押出成形の際に型崩れを生じ、所定の形状の前記水酸化カルシウムの成形体を得ることができない。一方、前記水酸化カルシウムの圷土において、前記バインダーの含有量が全量に対し１．０質量％を超えるときには、得られた中和剤において、該バインダーが中和に関与しないので継続的に安定した中和性能を得ることができない。

また、前記水酸化カルシウムの圷土において、前記水の含有量が全量に対し２０質量％未満であるときには該圷土の硬度が大となり、前記押出成形が困難になる。一方、前記水酸化カルシウムの圷土において、前記水の含有量が全量に対し３０質量％を超えるときには該圷土の硬度が小となり、前記押出成形の際に型崩れを生じ、所定の形状の前記水酸化カルシウムの成形体を得ることができない。

また、本発明の中和剤の製造方法において、前記押出成形は、４０℃以下の範囲の成形温度下、１３０～１９０ｋｇ／ｃｍ^２の範囲の成形圧力で行う。前記押出成形は、成形温度が４０℃を超えると、前記水酸化カルシウムの圷土中のバインダーに熱硬化劣化を生じ、所定の形状の前記水酸化カルシウムの成形体を得ることができない。

また、前記押出成形において、成形圧力が１３０ｋｇ／ｃｍ^２未満であるときには、該押出成形が困難になる。一方、成形圧力が１９０ｋｇ／ｃｍ^２を超えるときには、金型や押出成形機に大きな負荷がかかり、設備寿命を縮める。

また、本発明の中和剤の製造方法において、前記バインダーとしては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を用いる。

また、本発明の中和剤の製造方法において、前記中和剤は、例えば、四角柱状の内部に断面四角形状の複数の貫通孔を備えるハニカム形状を備える中空筒状体であり、前記水酸化カルシウムの圷土を混練押出機のシリンダーに供給し、該シリンダーの先端に備えられた金型（ダイ）から押し出して、断面がＬ字状、十字状、ト字状の各柱状体を成形し、該金型を通過した直後に、各柱状体を相互に接着させることにより製造することができる。

本発明の中和剤の製造方法を示すフローチャート。本発明の中和剤の製造方法により得られる炭酸カルシウムの成形体の一例を示す斜視図。

次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。

図１に示すように、本実施形態の中和剤の製造方法では、まず、ＳＴＥＰ１で原材料を調合し、次いでＳＴＥＰ２で、該原材料を湿式混合することにより、水酸化カルシウムの圷土を調製する。

前記原材料の調合は、例えば、前記水酸化カルシウムの圷土の全量に対し０．５～１質量％の範囲のバインダーと、全量に対し２０～３０質量％の範囲の水と、残部が水酸化カルシウムの粉末となるよう行う。前記バインダーとしては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を用いる。また、前記水酸化カルシウムの粉末としては、例えば、工業用の消石灰（Ｃａ（ＯＨ）_２）を用いることができる。

また、前記原材料の湿式混合は、例えば、高速ミキサーを用いて行うことができる。この結果、全量に対し０．５～１質量％の範囲のバインダーと、全量に対し２０～３０質量％の範囲の水とを含み、残部が水酸化カルシウムである水酸化カルシウムの圷土を得ることができる。

本実施形態の中和剤の製造方法では、次に、ＳＴＥＰ３で、前記水酸化カルシウムの圷土を図示しない混練押出機のシリンダーに供給し、４０℃以下の成形温度下に、１３０～１９０ｋｇ／ｃｍ^２の範囲の成形圧力で、該シリンダーの先端に備えられた金型（ダイ）から押し出し成形する。このようにすると、水酸化カルシウムからなり所定の形状を備える成形体が長尺状に押し出される。

そこで、次に、ＳＴＥＰ４で例えばピアノ線を用いて長尺状に押し出された前記水酸化カルシウムからなる成形体を所定の長さに切断することにより、所定の形状の水酸化カルシウムからなる成形体を得ることができる。前記切断は、金型（ダイ）から押し出された長尺状の成形体の長さ方向に対し、直交する方向にピアノ線を押圧することにより行うことができる。

前記水酸化カルシウムからなる成形体は、中実柱状体、中実板状体であってもよく、図２に示す中空筒状体１であってもよい。図２に示す中空筒状体１は、四角柱状の内部に断面四角形状の複数の貫通孔２を備えるハニカム形状を備えている。

図２に示す中空筒状体１は、前記押出成形において、断面がＬ字状、十字状、ト字状の各柱状体を成形し、前記金型を通過した直後に、各柱状体を相互に接着させることにより製造することができる。本実施形態では、前記バインダーを含む水酸化カルシウムの圷土を用い、前記成形温度及び前記成形圧力で前記押出成形を行うことにより、図２に示すニカム形状を備える中空筒状体１を容易に成形することができる。

本実施形態の中和剤の製造方法では、次に、ＳＴＥＰ５で、前記水酸化カルシウムからなる成形体の炭酸化を行う。前記炭酸化は、前記水酸化カルシウムからなる成形体を図示しない密閉された炉に収容し、該炉内に所定量の炭酸ガス（ＣＯ_２）を充填して、１０～６０℃、例えば４０℃の温度に、１～４日間、例えば２日間以上保持することにより行う。この結果、次式のように水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）が炭酸化され、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）と水（Ｈ_２Ｏ）とが生成する。
Ｃａ（ＯＨ）_２＋ＣＯ_２ → ＣａＣＯ_３＋Ｈ_２Ｏ

前記炭酸化は、例えば、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）が炭酸化されて炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）となることによるＸ線回折での水酸化カルシウムと炭酸カルシウムとの回折ピーク強度を測定することにより、その終点を判断することができる。この結果、炭酸カルシウムからなる成形体を得ることができるが、該炭酸カルシウムからなる成形体は前記炭酸化により生成した水を含んでいる。

そこで、本実施形態の中和剤の製造方法では、次に、ＳＴＥＰ６で、前記炭酸カルシウムからなる成形体の乾燥を行う。前記乾燥は、前記炭酸カルシウムからなる成形体を、図示しない熱風乾燥機に収容し、例えば、５０～８０℃の熱風流通下に４～１２時間保持することにより行うことができ、この結果、ＳＴＥＰ７で、炭酸カルシウム成形体からなる中和剤（成形品）を得ることができる。

１…中空筒状体、２…貫通孔。

Claims

水酸化カルシウムの粉末と、バインダーと、水とを混合して、全量に対し０．５～１質量％の範囲のバインダーと、全量に対し２０～３０質量％の範囲の水とを含み、残部が水酸化カルシウムの粉末である水酸化カルシウムの圷土を調製する工程と、
該圷土を、４０℃以下の範囲の成形温度下、１３０～１９０ｋｇ／ｃｍ ^２の範囲の成形圧力で押出成形することにより、所定の形状の水酸化カルシウムからなる成形体を得る工程と、
該水酸化カルシウムからなる成形体を二酸化炭素と接触させることにより水酸化カルシウムを炭酸化させ、炭酸カルシウムからなる成形体を得る工程と、
該炭酸カルシウムからなる成形体を加熱して乾燥させることにより、炭酸カルシウム成形体からなる中和剤を得る工程とを備え、
前記バインダーはカルボキシメチルセルロースであることを特徴とする炭酸カルシウム成形体からなる中和剤の製造方法。
請求項１記載の炭酸カルシウム成形体からなる中和剤の製造方法において、前記中和剤は、四角柱状の内部に断面四角形状の複数の貫通孔を備えるハニカム形状を備える中空筒状体であり、
前記水酸化カルシウムの圷土を混練押出機のシリンダーに供給し、該シリンダーの先端に備えられた金型（ダイ）から押し出して、断面がＬ字状、十字状、ト字状の各柱状体を成形し、該金型を通過した直後に、各柱状体を相互に接着させることにより製造することを特徴とする炭酸カルシウム成形体からなる中和剤の製造方法。