JPH01249636A

JPH01249636A - α型半水石膏の製造方法及び製造装置

Info

Publication number: JPH01249636A
Application number: JP7628888A
Authority: JP
Inventors: Heijiro Onishi; 大西　平治郎; Takao Take; 武　孝夫; Yasumasa Sakamoto; 坂本　安正
Original assignee: Onoda Cement Co Ltd
Current assignee: Onoda Cement Co Ltd
Priority date: 1988-03-31
Filing date: 1988-03-31
Publication date: 1989-10-04

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野］本発明はリン酸石膏を原料として使用し、高品質のα型
半水石膏を製造するための方法及び装置に関する。

［従来の技術］劣質リン酸石膏中の有害なる不純物はリン酸分く付着形
態、固溶形態のものを含む）、フッ案分、有機物、重金
属、放射性物質なとが挙げられる。

特に、リン酸分、フッ案分、有機物なとの含有量が多い
と、β型半水石膏に転換して建材等に利用する場合には
硬化体の強さが低くなり、使用することがてきない。こ
のため、建材用として使用するβ型半水石膏の原料とし
てはリン酸分などの不純物の少ないリン酸石膏を極力用
いるようにしなければならなかった。

この不純物の少ないリン酸石膏の製造方法としては半水
−２水法、２水−半水法があるが、従来、最も多く使用
されている方法は２水法（プレコン法〉てあって、この
方法て得られた石膏は不純物が多く、建材用のβ型半水
石膏の原料としては余り使用されていない。

まｔ：、不純物の多いリン酸石膏を改質して使用するた
めに、α型半水石膏に転換する方法も提案されている。

この方法はリン酸石膏をまず水で洗浄し、付着している
不純物を除去し、その後、α型半水石膏に転換する方法
である。この方法によると、原料石膏中に固溶されてい
るリン酸分、フッ案分ちα型半水石膏から除去てきるの
で建材として使用する場合に、高強度のものが得られる
。しかし、原料石膏の洗浄のため、重量比で製品α型半
水石膏の２〜３倍の水量が必要であるからコメ１〜高と
なる欠点がある。

また、リン酸石膏中の不純物の１つとして最近問題とな
っているものに有害な放射性物質がある。

この物質は主としてラジウムて、その含有量は１０〜６
０ｐＣｉ／ｇ程度であり、リン鉱石中に存在するウラン
（１００〜２００　ｐｐｍ含有）に由来するものである
。

この放射性物質の低減方法として、リン酸石膏に硫酸バ
リウムを添加して共沈除去したり、イオン封鎖剤による
除去等も提案されているが、これちはコストが高いため
充分なものとは言えない。

［発明が解決しようとする課題］本発明者らは、当初、リン酸石膏中の放射性物質を含む
不純物除去のために、水洗による除去を検討した。その
結果、リン酸石膏に付着しているリン酸分及びフッ案分
は水に溶解して除去するこ＝３− とかできるか、リン酸石膏中に固溶しているリン酸分及
びフッ案分は溶解・除去することかできないことか判明
した。また、ラジウムを主とする放射性物質はほとんと
水洗によって除去てきないことかわかった。この理由は
ラジウムが石膏結晶中に固溶していたり、または石膏結
晶表面に難溶性の硫酸ラジウムとして付着しているため
と思われる。

以上の結果からリン酸石膏中の不純物を更に減少させる
には、リン酸石膏を一旦溶解し、石膏中の不純物を溶液
に接触させることが必要であることが判明した。

従って、本発明の目的はリン酸石膏をα型半水石膏へ転
換すると同時にリン酸分、フッ案分及び放射性物質等の
不純物を除去する方法及びそれに使用する装置を提供す
るにある。

［課題を解決するための手段］即ぢ、本発明はリン酸石膏含有原料スラリーを調製する
工程と、オートクレーブ内で前記原料スラリーをα型半
水石膏に転換し、微粒子をオートクレープの上部帯域へ
、粗粒子をオートクレーブの下部帯域に収集させる工程
と、前記上部帯域から微粒子含有スラリーを、前記下部
帯域から粗粒子含有スラリーを回収する工程と、回収さ
れた粗粒子含有スラリーを固液分離してα型半水石膏を
得る工程よりなることを特徴とするα型半水石膏の製造
方法に係る。

更に、本発明は反応容器としてオートクレーブを用いる
α型半水石膏製造装置であって、オートクレーブの高さ
／径比が２／１〜８／１、オートクレーブの高さの１／
２士オートクレーブ径の１／２の位置に設置された原料
スラリーの装入口、オートクレーブの上端部または上端
からオートクレーブ径の１／３までの位置に設置された
」二部排出口及びオートクレーブの下端部または下端か
らオートクレーブ径の１／３までの位置に設置された下
部排出口、撹拌手段及びオートクレーブ加熱手段を備え
、前記上部排出口及び前記下部排出口がそれぞれオート
クレーブからの抜き取り速度を決定するための流量調整
バルブを介して固液分離器に接続されていることを特徴
とするα型半水石膏製造装置に係る。

なお、ト記オートクレーブ径はオー１へクレープの断面
が円の場合には直径を、正方形なとの円と断面か異なる
場合には円に換算した径を意味する。

１作　用］ｌ前述のように、石膏結晶中に固溶したり、結晶表面に難
溶性塩として付着するラジウムは水洗では殆ど除去する
ことはできない。

本発明方法はリン酸石膏をα型半水石膏に転換する際に
ラジウム等の放射性物質かα型半水石膏の微粒子部分に
補集される傾向に補集される傾向にあることを利用した
ものである。

以下、本発明方法を第１図及び第２図を用いて説明する
。

第１図は本発明装置の］実施態様を示す図であり、スラ
リータンク（１）には原料であるリン酸石膏、媒晶剤及
び水、また、リン酸分、フッ案分の中和処理を行なう場
合には中和剤を更に添加した原料スラリーか調製される
。

媒晶剤はα型半水石膏結晶の長さ方向への成長速度を抑
制し、低温水量のα型半水石膏を得るために不可欠な成
分である。媒晶剤を添加しない場合には、結晶の長さ／
結晶の径比が１００／１以−１−の剣状となるため、混
水量が高くなり、建材用としては強度が不充分なものと
なり好ましくない。

この媒晶剤には大きく分けると無機系と有機系のものが
ある。無機系のものとしては例えば硫酸アルミニウム、
硫酸鉄、硫酸マグネシウムなどを挙げることができる。

その使用量はスラリー中の水の重量に対して約１〜１０
％程度である。有機系で代表的なものはカルボン酸系の
ものであり、その使用量はリン酸石膏に対して約０．０
１〜０．５％程度である。ここて、無機系媒晶剤は反応
系ずなわぢ原料スラリーが酸性を示す場合に使用され、
有機系媒晶剤は反応系が弱酸性ないしアルカリ性を示す
場合に使用される。

中和処理を行なう場斤には、中和剤を添加する。

中和剤としては例えば生石灰、消石灰等の石灰を使用す
ることかできる。中和剤はリン酸石膏中のリン酸分、フ
ッ案分を中和するのに必要な量を用いる。

次に、原料スラリーはポンプ（２）を介して予め設定さ
れた速度で装入口（３）よりオートクレーブ（４）へ装
入される。

オー１へクレープ（４）はリン酸石膏からα型半水石膏
へ転換すると同時に放射性物質をリン酸分、フッ案分等
と共に分離するような構造をもつ。すなわち、オートク
レーブ（４）の高さ／径比は２／１〜８／１、好ましく
は３／１〜４／１で、その中部帯域に原料スラリーの装
入口（３）があり、上部帯域及び下部帯域にそれぞれ排
出口（７及び１４）か設置されており、オートクレーブ
（４）内て生成される充分に結晶か成長したα型半水石
膏は下部帯域へ沈降し、ラジウム等の放射性物質を補集
し易い傾向にあるα型半水石膏の微粒子及びリン分フッ
案分の中和処理により生成した塩は数ミクロン程度の微
粒子となるからオートクレーブ（４）の上部帯域に向か
うようになっている。オートクレーブ（４）の高さ／径
比が」１述の範囲より大きい場合には、上部排出口（７
）及び下部排出口（１４）からのスラリーの抜き取り比
にもよるが、オー１〜クレーフ（４）の」二部帯域に微
粒子が集まりにくくなり、放射性物質の分離、除去効率
か悪くなるｌ二めに好ましくない。また、反対に上述の
範囲より小さい場合には」二部帯域に結晶成長した良質
のα型半水石膏が混入して製品の収率が悪化する場合が
あるのて好ましくない。

原料スラリーのオートクレーブ（４）への装入口（３）
はオートクレーブの高さの１／２士オートクレーブ径の
１／２程度の範囲に設置することが好ましい。また、上
部排出ＣＩ（７）はオートクレーブ（４）の上端部また
は」１端からオートクレーブ径の１／３以内の位置に、
Ｔ部排出Ｄ（１４）はオーｌ−クレープ（４）の下端部
または下端からオートクレーブ径の１／３以内の位置に
それぞれ設置することが好ましい。

が好ましい。

また、オー１〜クレーフ（４）に撹拌羽根（５）を設置
し、該撹拌羽根を駆動装置（６）により回転させてオー
トクレーブ内を撹拌する。リン酸石膏をα型半水石膏に
転換する場合には、オートクレーブ内のスラリー濃度を
できるだけ均一にするために撹拌することが望ましいが
、本発明ては粒子径の差ににす１１１粒子と微粒子とを
オーｌ−クレープ内で分離するために、この分離の妨げ
にならないように、オーｌ−クレープ内の各高さレベル
での均一な撹拌を行なう必要ルある。また、オー１〜り
Ｉ／−ブ内ての微粒子と１１１粒子との分離効率を良く
するためには、原料スラリー濃度は２５％以下が好まし
い。

また、分散剤を添加したり、超音波を加えれば、更に分
散効率を高めることができる。

オーＩ〜りｌ／−ブ（４）からの微粒子を含むスラリー
及び１１１粒子を含むスラリーの抜き取りは」二部排出
Ｄ（７）及び下部排出Ｉ−＋（１４）により行なわれる
。

それぞれのυ［出［］からの抜き取り速度は流量調整バ
ルブ〈８及び１５）により行なわれる。」二部排出口（
７）及び上部４１Ｆ出［］　（１４）からの抜き収り量
はオートクレーブの高さ／径比、製品であるα型土水石
・所の粒径、品質及び収率等の種々の因子に依存して決
定されるものてあり、特に限定されるものではないが、
上部排出（Ｊ抜き取り量と下部排出［１抜き取り量の容
積割合は通常コ／２〜１／４、好ましくは１／３程度で
ある。

上部排出口（７）から抜き収られたα型半水石膏の微粒
子を含むスラリー及びリン酸分、フッ案分の中和処理を
行なう場合には生成した塩の結晶を含むスラリーは次に
固液分離器（９）へ送られ、分離液（１０）と不純物含
有ケーク（１１）に分離され、それぞれ処理される。

ここで、原料スラリーがリン酸石膏及び媒晶剤よりなる
場合すなわち中和処理を行なわない場合。

には、リン酸分、フッ案分等は分離液（１０）中に含ま
れ、分離液（１０）を廃棄する場合には、中和処理等か
必要となる６不純物含有ケーク（１１）はα型半水石膏
の微粒子とそれに補集された放射性物質等を含む。

中和処理を行なった場合には、分離液（１０）は水を主
体とするものてあり、リン酸分、フッ案分、放射性物質
等の不純物はほとんと不純物含有ケーク〈１１）に含ま
れる。

＝１１− 下部排出１””］　（１，４）から抜き取られたα型半
水石膏のＭｆｆｔ粒子を含イｊするスラリーは次に固液
分離器（１６）へ送られ、高純度α型半水石膏のケーク
（１７）と分１１′ａ（１８）に分離される。この高純
度α型半水石膏のケーク（１７）は慣用の方法により乾
燥すれば製品とすることができる。また、乾燥せずにそ
のまま建材用とし７て用いても良い。また、中和処理を
行なわない場合には、分離液（１８）を廃棄する前に分
離液（１０）と同様に中和処理等を行なうことが必要と
なる。

なお、第２図の実施態様に示すように上部排出Ｄ（７）
と流量調整バルブ（８）の間に粗粒分離器（１９）を設
りて上部排出口（７）から抜き取られた微粒子状のα型
半水石膏のスラリー中に混入する比較的粗い粒子のα型
半水石膏を分離してリサイクルｌ」（２０）からリサイ
クルしてもよい。１ｉ粒分離器（１９）を設けることに
より製品であるα型半水石膏の収率を増大させることか
てきる。しかし、粗粒分離器（１９）を使用すると、α
型半水石膏の微粒子に取り込まれる放射性物質もリサイ
クルされる可能性かあるので、その使用は製品α型半水
石膏の品質等に依存して決定すれば良い。ＮＴＩ粒分離
器（１９）としては例えは液体ザイク冒ン等を使用する
ことがてきる。

また、リン酸石膏中に存在する有機物は水に溶解しない
ものが多く、それらは比較的比重か小さいのでオートク
レーブ（４）の」乙部帯域に収集し、」二部排出Ｄ（７
）から分離、除去することができる。

また、オートクレーブ（４）の温度すなわち反応温度は
約１２０〜１４０’Ｃである。温度はオートクレーブ（
４）内をこの範囲に維持することがてきる方法であれば
任意の方法を使用することができ、例えば第１図及び第
２図の実施態様においてはスチーム装入口（１２）より
導入されるスチームによりオートクレーブ内を加熱し、
温度制御は流量調整バルブ（１３〉により行なわれる。

［実　施　例］以下に実施例を挙げて本発明を更に説明する。

知１倒」− 直径２００Ｉ、高さ８００　＋ｎｍのオートクレープを
備える第１図の装置を使用ｊ〜でリン酸石膏く純度９６
％、リン酸分０９％、フッ案分０．７％、ラジウム］　
８　ｐｃ　ｉ／、ｇ）からα型半水石膏を製造した。

まず、前記リン酸石膏に硫酸アルミニウムの３％水溶液
を用いてスラリー濃度２０％の原料スラリーを調製した
。

該原料スラリーを２０ｐ／時間の速度でオートクレーブ
の中央部（上端から４．００ｍｍ）の位置へ装入した６
オートクレーブの温度は５ｋｙ／ｃｍ２（ゲージ圧）の
飽和蒸気をスヂーム装入［Ｔ１（１２）がら装入するこ
とにより１３５℃に保った。オーｌ〜クレーフには８段
の撹拌羽根（５）か備えられており、２５０ｒｐ＋ｎの
回転数て撹拌しな。

オー１ヘクｌ／−ブからの抜き取りは」二部排出Ｄ（７
）（上端から３０ｍｍ）及び下部排出口（１４）（下端
がら３０ｍｍ）て行ない、抜き取り速度は上部排出口で
５１１！／時間、−１′部排出１」で１６１／時間とし
な。土部排出１」からのスラリー濃度は９％であった。

また、下部排出口からのスラリー濃度は２０％であった
。それぞれのスラリーを小型の１〜ラムフイルターで濾
過し、ケークを回収し、乾燥した。

運転が安定した２時間後から３０分毎に３凹試利を採取
し、分析した。結果（３回の平均値）は下記の通りであ
る。

上部試料　■播Ｅ１１ α型半水石膏純度（％）　　　　　９４　　　９８平均
粒子径（μ）　　　　　　　２０　　　４１引張り強さ
（ｋｙ／　ｃｍ２）６　　　１−０ラジウム濃度（ｐＣ
ｉ／ｌ？）　　　　６０　　　１５なお、平均粒子径の
測定は沈降法により、ラシウノ＼濃度の測定はエマネー
ション法により行なった。また、引張り強さは混水：ｌ
ｆニア５％の湿引張り強さを示す。

以上の結果より上部試料にはラジウムか濃縮され、下部
試料は良質のα型半水石膏であることがわかる。

夾總−例βい− 実７ｉ１例１に使用したものと同一ロッＩ・の劣質リン
酸石膏に１％の消石灰と媒晶剤とｌ、て：１ハク酸＝１
５− ソータを０１％添加したスラリー濃度２２％の原料スラ
リーを調製した以外は実施例１と同様の操作を行なった
。

得られた結果（２回の平均値）は下記の通りである。

」二部試料　下部試料 α型半水石膏純度（％）　　　　７５　　　９８．５平
均粒子径（μ）　　　　　　　　１８　　　４３引張り
強さ（ｋｇ／　ｃｍ２）　　　　　　４　、５　１．０
ラジウム濃度（ｐＣｉ／ｉｒ）　　　　９０　　　１０
以上の結果より上部試料には不純物が濃縮され、下部試
料は良質のα型半水石膏であることがわかる。

Ｌ発明の効果］本発明によれは、有害な不純物を含むリン酸石膏から良
質のα型半水石膏を安価、多量に製造することができる
。

従って、本発明により得られるα型半水石膏は多量に使
用する建材用等に広く好都合に使用することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の１実施態様を示す図であり、第２
図は本発明装置の他の実施態様を示す図である。図中、
１・・・スラリータンク、２・・・ポンプ、３・装入口
、４・・・オー１へクレープ、５・・・撹拌羽根、６・
・駆動装置、７　・上部排出口、８・・・流量調整バル
ブ、９・・・固液分離器、１０・・分離液、１１・・不
純物含有ケーク、１２・・・スヂーム装入口、１３　　
流量調整バルブ、１４　　下部排出１」、１５・・・流
量調整バルブ、１６・・・固液分離器、１７　　高純度
α型半水石膏のケーク、１８・・分離液、１９・・・″
１１１粒分離器、２ｏ・・・リザイクルロ。

Claims

【特許請求の範囲】１、リン酸石膏含有原料スラリーを調製する工程と、オ
ートクレーブ内で前記原料スラリーをα型半水石膏に転
換し、微粒子をオートクレーブの上部帯域へ、粗粒子を
オートクレーブの下部帯域に収集させる工程と、前記上
部帯域から微粒子含有スラリーを、前記下部帯域から粗
粒子含有スラリーを回収する工程と、回収された粗粒子
含有スラリーを固液分離してα型半水石膏を得る工程よ
りなることを特徴とするα型半水石膏の製造方法。２、反応容器としてオートクレーブを用いるα型半水石
膏製造装置であって、オートクレーブの高さ／径比が２
／１〜８／１、オートクレーブの高さの１／２±オート
クレーブ径の１／２の位置に設置された原料スラリーの
装入口、オートクレーブの上端部または上端からオート
クレーブ径の１／３までの位置に設置された上部排出口
及びオートクレーブの下端部または下端からオートクレ
ーブ径の１／３までの位置に設置された下部排出口、撹
拌手段及びオートクレーブ加熱手段を備え、前記上部排
出口及び前記下部排出口がそれぞれオートクレーブから
の抜き取り速度を決定するための流量調整バルブを介し
て固液分離器に接続されていることを特徴とするα型半
水石膏製造装置。３、上部排出口が粗粒分離器を介して流量調整バルブへ
接続されており且つオートクレーブが粗粒分離器で分離
された粗粒をリサイクルするためのリサイクル口を備え
る請求項２のα型半水石膏製造装置。