JPH08109018A - 二水石膏の製造方法 - Google Patents

二水石膏の製造方法

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JPH08109018A
JPH08109018A JP6266339A JP26633994A JPH08109018A JP H08109018 A JPH08109018 A JP H08109018A JP 6266339 A JP6266339 A JP 6266339A JP 26633994 A JP26633994 A JP 26633994A JP H08109018 A JPH08109018 A JP H08109018A
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Japan
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gypsum
slurry
acid
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sulfosuccinic acid
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JP6266339A
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English (en)
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Yoshihiko Kudo
義彦 工藤
Yukihisa Sudo
幸寿 須藤
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Kureha Corp
Kureha Engineering Co Ltd
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Kureha Corp
Kureha Engineering Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/46Sulfates

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 嵩密度の大きい石膏を製造するとともに、排
水処理の負担が軽減された石膏の製造。 【構成】 水溶液中で硫酸と石灰石を反応させて石膏ス
ラリーとし、次いでこのスラリーより固液分離して石膏
を得る方法において、水溶液成分としてスルホコハク酸
を存在させ、かつ、液のpHを4.0〜6.0の範囲の特定値
に制御しつつ反応させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は硫酸と石灰石より嵩密度
の大きい二水石膏(以下石膏と略する。)を製造する方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在石膏の過半は石膏ボード等の石膏系
材料を製造するための原料として用いられている。この
場合、石膏の原料的価値は、純度のみならず、結晶の大
きさや形状によって決定される。即ち、粗大で、かつ、
アスペクト比の小さい形状の結晶が好ましい。この理由
は焼成して得られる焼石膏の混水量が少なくなり、成形
体の強度が大きくできるからである。また、このような
形状の石膏は製造時の固液分離が容易となり、ケークの
含液率も少なくなるため、製造、輸送等に有利となる。
このような結晶形状の優劣は、石膏粉体の嵩密度と強い
相関があることが知られており、嵩密度が大きいほど好
ましい石膏であるといえる。
【0003】石膏製造プロセスの多くは、反応晶析によ
る石膏結晶スラリーの製造工程と石膏ケークの固液分離
工程よりなり、嵩密度の大きい結晶を得ることに長年多
くの努力が払われてきた。石膏は難溶性であるので、反
応晶析に際し微細な結晶となり易く、又、単斜晶系であ
るので、結晶成長に際し異方性が生じ、アスペクト比が
大となり易い。このため石膏結晶の嵩密度は小さくなり
易く、嵩密度の大きい結晶を得るためには特別の工夫を
要する。
【0004】従来、石膏の結晶成長の異方性を抑制する
ために有機カルボン酸またはその塩類を媒晶剤として用
いる方法が知られ、有機カルボン酸としてはクエン酸、
酒石酸、マレイン酸、コハク酸等が用いられている。特
公昭27ー1513号公報では、有機酸若しくはその塩
の存在下に硫酸ナトリウムと塩化カルシウムとを、反応
終了後の母液が中性及びアルカリ性となるように調整し
て石膏を製造する方法、特公昭28ー6477号公報で
は、半水石膏を有機酸塩の水溶液中で水和反応を行って
二水石膏とする方法、特公昭47ー16417号公報で
はクエン酸ソーダの存在下に硫酸が大過剰の強酸性条件
下で、石灰石または消石灰を反応させ、次いで、熟成さ
せて石膏を製造する方法、また、特開昭48ー7679
9号公報及び特公昭51ー48158号公報ではクエン
酸等のオキシカルボン酸の存在下に硫安または硫酸と消
石灰とをアルカリ性条件下で反応させて石膏を製造する
方法が開示されている。しかしながら、以上述べたよう
に、有機カルボン酸を弱酸性条件下で使用する石膏製造
方法の先願はない。
【0005】また、石灰石は天然の鉱物であり、Mg
O、Al23 、SiO2 等の不純物を含有している。
国産の石灰石は比較的純度が高いとはいえ、通常 O.3〜
1 質量%のMgOを含有している。このMgOは反応の
進行に伴い、その殆どが溶解し媒晶液中にMgSO4
して溶解蓄積する。一方、ボード向け石膏は出来る限り
Mg含有量の少ないことが要求される。このためMgS
4 を溶解した媒晶液はその一部を排水とせざるを得
ず、これに含まれている媒晶剤も共に排出され、損失と
なる。前述の先行発明に記載されているクエン酸等のオ
キシカルボン酸、および、マレイン酸等の不飽和カルボ
ン酸はCODMn値(工場排水の過マンガン酸カリウムに
よる酸素消費量ーJIS K 0102)が高く工業的な使用に際
して、排水処理に難があるといえる。
【0006】各種カルボン酸の1 mmol/kg の溶液に対す
るCODMn値を算出または実測した結果を表1に示す。
オキシカルボン酸及び不飽和カルボン酸はCODMn値が
高いが、飽和カルボン酸のCODMn値は大幅に低い。
【表1】
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うな技術的背景に鑑み、硫酸と石灰石とを反応させる系
において、排水処理が容易、かつ、高嵩密度の石膏が得
られる製造方法を提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、水溶液
中で硫酸と石灰石とを反応させて石膏スラリーとし、次
いで、該スラリーより石膏を固液分離して石膏ケークを
得る石膏の製造方法において、水溶液成分としてスルホ
コハク酸を存在させ、かつ、反応液のpHを 4.0〜6.0
の範囲に制御しつつ反応を行うことにある。尚、スルホ
コハク酸は弱酸性下では中性塩および酸性塩の混合物と
して存在している。
【0009】以下本発明を詳しく説明する。工業的に有
用な媒晶剤とは、媒晶効果が高く、かつ、安価であると
共に、使用後の排水処理も容易でなければならない。本
発明者等はこの観点の基に、種々のカルボン酸の媒晶効
果を実験的に比較検討した結果、脂肪族飽和ジカルボン
酸であるスルホコハク酸の高い媒晶効果を見い出し、本
発明に至った。その効果は後記実験例1に示す通り、優
れており、高嵩密度の石膏を得ることができる。又、ス
ルホコハク酸のCODMn値は1mmol/kgの水溶液で5mg/kg
と実測された。この値は同一濃度のコハク酸とほぼ等し
く、低い値である。以上説明したように、スルホコハク
酸は高い媒晶効果と低いCODMn値をあわせ持っている
ので工業的に有用な媒晶剤であるといえる。
【0010】次に、本発明の具体的な実施の態様を図1
の工程図に基づいて説明する。図1において10は連続
式反応槽であり、該槽においてスルホコハク酸を含む水
溶液中で硫酸と石灰石とを反応させ、石膏をスラリー状
で製造する。反応に際し、スルホコハク酸の濃度は10〜
50mmol/kg とすることが好ましい。スルホコハク酸の媒
晶効果はその濃度に依存し、10mmol/kg 以下では効果は
小さく、50mmol/kg 以上では効果が頭打ちとなる。媒晶
液中に溶解共存するMgSO4 はスルホコハク酸の損失
を減らすため、比較的高濃度とするが上限は 5〜8 質量
%である。これ以上とすると固液分離に際し、石膏から
MgSO4 を洗浄除去することが困難となる。
【0011】反応時のpH値の適正な制御は嵩密度の高
い石膏を得るために特に重要である。pHを低くするほ
ど、石灰石の溶解速度が大となるため、Ca2+すなわち
石膏の過飽和度が大となり、その結果、石膏の結晶は微
細化する。また、スルホコハク酸の媒晶効果も弱くな
る。一方、pHを高くするほど未反応の石灰石が多くな
り、分離される石膏の純度が低下する。以上の理由によ
りpH値には適切な範囲があり、石灰石粉末の粒度、石
膏スラリー濃度等によっても影響されるが、 4.0〜6.0
、好ましくは、 4.5〜5.5 である。
【0012】以上の反応条件下で、硫酸2と石灰石スラ
リー8がそれぞれ一定流量で反応槽10へ給液される。
この際、硫酸2は系の水バランスがとれるよう90質量%
以上の濃度のものを使用することが好ましい。石灰石ス
ラリー8は、後述する濾液6と石灰石3とをスラリー化
槽12にて混合し、調製する。尚、石灰石3を直接反応
槽10へ供給しても良い。この場合には濾液6を反応槽
10へ送る。このようにして製造された石膏スラリー7
を遠心分離機11へ送り、石膏ケーク4と濾液6とに分
離する。この際、遠心分離機11のバスケット内の石膏
ケーク4を補給水5により水洗し、石膏ケーク4に付着
同伴するMgSO4 を除去することが好ましい。濾液6
の一部を排水9として系外に排出し、媒晶液中のMgS
4 濃度を一定に保つ。排水9および石膏ケーク4に含
まれるスルホコハク酸は系外へ排出されて損失となる。
これに相当する量の媒晶剤1であるスルホコハク酸を反
応槽10へ補給し、媒晶液中のスルホコハク酸の濃度を
一定に保つ。
【0013】以下に実験例を示して本発明およびその効
果を具体的に説明する。本明細書において、濃度の表示
は、固形分については全スラリーに対して、溶解成分に
ついては固形分を除いた水溶液に対してそれぞれ示して
いる。
【実験例】
(実験例1)撹拌機を付設した実容積 120リッターの円
筒形反応槽を用いて実験を行った。該反応槽はスチーム
ジャケットにより温度コントロールができる。反応操作
は連続式であり、反応開始前に、予め石膏スラリーを張
り込み、該石膏スラリーの組成・濃度は系が平衡になっ
た時とほぼ同じにした。該反応槽に石灰石( 200メッシ
ュ85%パス、MgO含有率 0.7質量%)と媒晶液(各種
カルボン酸ナトリウム塩と硫酸マグネシウム 5質量%の
水溶液)とからなる20質量%のスラリーを18.0kg/hで供
給した。同時に、98質量%の硫酸を反応槽に供給して、
反応液のpH値を 5.0に制御した。その間の流量は約
3.6kg/hであった。また、温度は60℃で行った。反応槽
内の石膏スラリーをオーバーフローにより流出させた
後、該石膏スラリーを遠心分離機により分離し、石膏の
サンプルを得た。該石膏の嵩密度を随時測定し、一定値
となった後、実験を終了した。尚、嵩密度は石膏を乾燥
した後、100ml メスシリンダーに取り、バイブレーター
をかけ、最密充填して測定した。実験に要した時間は約
25時間であった。この間に反応で新たに生成した石膏量
は最初に張り込んだ石膏量の約3倍に相当する。
【0014】以上の実験手法により媒晶剤の有無、種
類、濃度が生成する石膏の嵩密度に与える影響を調べ
た。表2にその結果を示す。
【表2】
【0015】実験番号1、2、3、4、5、9の結果か
らスルホコハク酸濃度の大なるほど嵩密度は大となる
が、10mmol/kg 未満の濃度では効果は顕著ではなく、50
mmol/kg を超えると、効果の増大はあまりなくなること
が分かる。また、実験番号3、6、7、8の結果より、
各種カルボン酸を等濃度( 20mmol/kg)で比較するとク
エン酸、次いでスルホコハク酸、マレイン酸、コハク酸
の順に媒晶効果は小さくなるが、実験番号2、6の結果
よりスルホコハク酸をクエン酸の2.5倍の濃度で用い
るとほぼ同等となることが分かる。実験番号2、6でス
ルホコハク酸とクエン酸とが同等の媒晶効果のときの乾
石膏 1ton 当りの排水量およびCODMn量を表1を基に
算出し、比較する。石灰石中のMgがすべて溶解し、か
つ、石膏中にMgを移行させないとすると、スルホコハ
ク酸ナトリウム50mmol/kg(1.32質量%)の場合には、乾
石膏 1ton につき、媒晶液の排水量は248kg で、COD
Mn濃度は250mg/kgで、CODMn量として62gとなる。こ
れに対し、クエン酸ナトリウムを20mmol/kg(0.52質量
%)とし、他は同一条件で使用する場合、CODMn濃度
は1720mg/kg 、CODMn量として427gとなる。以上よ
り、媒晶剤にクエン酸よりもスルホコハク酸を使用した
方が、排水処理の負担が大幅に軽減できることが分か
る。
【0016】(実験例2)実験例1と同じ実験手法によ
り、反応液のpH値が石膏の嵩密度および純度に与える
影響を調べた。媒晶剤として本発明のスルホコハク酸を
20mmol/kg の濃度で用い、反応液のpH値を変化させた
以外は実験番号3と同様に実験をおこなった。表3にそ
の結果を示す。
【表3】 * 実験番号14は実験番号3と同じである。 反応液のpH値を下げるに従い、石膏の嵩密度は低下す
るがpH値が 4.0以下では特に著しかった。また、pH
値を上げるに従い、未反応石灰石の石膏への混入が多く
なった。石膏ボード用の原料として、石灰石の含有率は
1.0質量%以下が好ましいとされている。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、得られる石膏の嵩密度
が大きく、ボード用石膏として優れた性質を有し、また
製造工程で排出された排水のCODMn濃度は小さく排水
処理の負担が大幅に軽減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の態様を示す工程図である。
【符号の説明】 1 媒晶剤 2 硫酸 3 石灰石 4 石膏ケーク 5 補給水 6 濾液 7 石膏スラリー 8 石灰石スラリー 9 排水 10 反応槽 11 分離機 12 スラリー化槽

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水溶液中で硫酸と石灰石を反応させて石
    膏スラリーとし、次いでこのスラリーより石膏を固液分
    離して石膏ケークを得る石膏の製造方法において、水溶
    液成分としてスルホコハク酸を存在させ、かつ、反応液
    のpHを 4.0〜6.0 の範囲に制御しつつ反応を行うこと
    を特徴とする二水石膏の製造方法。
  2. 【請求項2】 スルホコハク酸の濃度を10〜50 mmol/kg
    とすることを特徴とする請求項1に記載の二水石膏の製
    造方法。
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