JPS5837250B2 - アルカリ金属炭酸塩と石こうの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルカリ金属硫酸塩と炭酸カルシウムとからア
ルカリ金属炭酸塩と石こうを化学的に製造する方法に関
し、その目的は電磁流体（ＭＨＤ）発電において使用さ
れるシードを効率的に再生する方法を提供することにあ
る。

最近、エネルギーの効率的利用という観点から、新しい
発電方式として電磁流体（ＭＨＤ）発電が属望され、そ
の実用化が重要な課題となっている。

現在、ＭＨＤ発電技術は米国．ソ連そして我が国等で実
用化研究が鋭意進められている。

ＭＨＤ発電を実用化するために解決しなければならない
最も重要な課題の１つに、シードに関する問題がある。

中でもとりわけ使用済みのシードすなわちアルカリ金属
硫酸塩を再びシードとしてのアルカリ金属炭酸塩に変換
する所謂、シードの再生はＭＨＤ発電を商用化する場合
、経済性の上からきわめて重要であり、商用化の最終的
判断材料になるとさえ言われている。

ＭＨＤ発電ではその重要な特徴の１つとして燃料として
の石炭や石油中に含まれる硫黄を、燃料の燃焼と同時に
シードと反応させて回収呵能であることが挙げられる。

すなわち、ＭＨＤ発電においては、従来の火力発電所な
どのようにわざわざ脱硫操作を施す必要がなく燃料の燃
焼時にすでに硫黄分は捕促される。

他方、このためにはＭＨＤ発電では、燃料中に含まれる
硫黄に対応する量のシードが要求される。

そして、このシードの量は燃料としての石炭や石油中に
含まれる硫黄の量力）ら判断しても相当多量でなければ
ならない。

したがって、もし、燃料中の硫黄と結合したシードを再
使用しないとすると、硫黄と結合したシード分だけ補給
する必要がある。

シードとして、炭酸カリウム，炭酸セシウムあるいは水
酸化カリウム，水酸化セシウム等のアルカリ金属炭酸塩
かアルカリ金属水酸化物が考えられているが、これらを
燃料中の硫黄に対応する量だけ補給してやるとなると、
ＭＨＤ発電コストの上昇をもたらし、実用化に対しての
暗礁ともなり兼ねない。

以上の理由により、燃料中の硫黄と結合したシードの効
率的再生方法を開発することは、ＭＨＤ発電の実用化を
大巾に促進すると言っても過言ではない。

本発明はこのような観点からなされたもので、発電時に
燃料中の硫黄と結合して生或したアルカリ金属硫酸塩を
硝酸カルシウムと反応させてアルカリ金属硝酸塩と硫酸
カルシウム（石こう）を生或させ、得られたアルカリ金
属硝酸塩を炭酸ガスと反応させてアルカリ金属炭酸塩を
生或させることを特徴とするアルカリ金属炭酸塩と石こ
うの製造方法を提供するものである。

本発明の方法は、実質的には３つの反応からなり、原料
としては炭酸カルシウムとＭＨＤ発電において排出され
るアルカリ金属硫酸塩のみで、目的のアルカリ金属炭酸
塩と石こうを製造することができ、そしてプロセスにお
いて生威する他の物質は全て循環することができる。

本発明においては、アルカリ金属硫酸塩の分解剤として
硝酸カルシウムを用いる。

この硝酸カルシウムはアルカリ金属硫酸塩と反応し、ア
ルカリ金属硝酸塩と石こう（ＣａＳＯ４）を生或する。

Ｍ２Ｓ０４＋Ｃａ（ＮＯ３）２→２ＭＮＯｓ＋ＣａＳＯ
４ （１）（式中、Ｍはカリウム、セシウムなどのア
ルカリ金属原子を表わす） この反応は水溶液中、常温以下、好ましくは８０℃〜２
００℃の温度範囲で効率よく進行する。

この反応により生或する石こう（ Ｃ ａ ＳＯ，ｉ）
は製品として回収される。

本発明によれば，前記反応（１）で得られたアルカリ金
属硝酸塩に炭酸ガスを反応させ、アルカリ金属炭酸塩を
生或させる。

２ＭＮＯ３＋ＣＯ２−＋Ｍ２ＣＯ３＋−２ＮＯ２＋１／
２０２（２）反応（２）はアルカリ金属硝酸塩（ＭＮＯ
３）の種類によっても異なるが、一般的には３５０℃以
上で実施され、殊に硝酸カリウムの場合には３５０℃以
上、好ましくは５５０℃〜１０００℃の温度で実施され
る。

この反応（２）によって得られるアルカリ金属炭酸塩は
ＭＨＤ発電用のシードとして回収され、同時に生或する
二酸化窒素と酸素は、次に炭酸カルシウムと反応させら
れて硝酸カルシウムと炭酸ガスを生或する。

ＣａＣＯ３＋２ＮＯ２＋１／２０２Ｉ−Ｃａ（ＮＯ３）
２Ｉ−Ｃ０２（３）この反応は温度１００℃以下、好ま
しくは室温〜５０℃の温度で有利に実施される。

この反応は有利には．炭酸カルシウム懸濁水溶液に対し
、二酸化窒素と酸素を同時に作用させるか、二酸化窒素
と酸素とを十分に吸収した水溶液に炭酸カルシウムを添
加することによって実施される。

また、この反応の反応原料（炭酸カルシウム）として、
天然に存在する石灰石を使用することも可能である。

この反応によって生或する硝酸カルシウムは前記反応（
１）における反応原料として、また硝酸カルシウムと同
時に生或する炭酸ガスは前記反応（２）における反応原
料として使用される。

本発明の方法は、前記から明らかなように、本質的には
３つの反応のみによって実施され、消費原料は実質的に
は炭酸カルシウムと、ＭＨＤ発電において排出されるア
ルカリ金属硫酸塩のみであり、他の反応原料はいずれも
反応系中を適当な形態で循環使用される。

したがって反応系からは石こうと、ＭＨＤ発電において
シードとして使用されるアルカリ金属炭酸塩が取出され
るだけで、他の副生物は伺ら反応系から排出されず、化
学廃棄物公害の問題を生じない。

以上述べたように、本発明は炭酸カルシウムを使用する
ことによって、ＭＨＤ発電において排出されるアルカリ
金属硫酸塩を、前記発電のシードとして再び使用される
アルカリ金属炭酸塩となし．シードの再生を行うばかり
でなく、使用される炭酸カルシウムは天然に存在する石
灰石を使用することが町能である上に、さらにそれはき
わめて需要の多い石こうとして回収することができると
いう利点があるので、前記発電コストの著しい低廉化に
寄与するとともに、その産業的意義はきわめて大きい。

次に本発明を実施例Ｃこよりさらに詳細に説明する。

実施例 ５８ｇの炭酸カルシウム粉末を、二酸化窒素と空気とを
十分に吸収させた常温の水５０ｒＬｌ中に添加すると炭
酸ガスを発生しながら炭酸カルシウムは全部溶解し、無
色透明な水溶液となった。

このとき発生した炭酸ガスは後の反応用として捕集した
。

一方、生或した水溶液を今度は１００゜Ｃに加熱して、
次にこの水溶液に１００ｇの硫酸カリウムをかきまぜな
がら徐々に添加した。

硫酸カリウムを全部添加し終ってから１００℃に保って
さらに約３０分間攪拌したのち白い沈澱を口過して集め
、乾燥後秤量すると９５．１ｇであった。

他方、口液については．水分を全部蒸発させると白い結
晶が得られたのでこれを集め、銀製ボードに入へ管状電
気炉に設置された石英管の中央においた。

そして７００℃に加熱してからすでに捕集してあった炭
酸ガスを流通させた。

このとき炭酸ガスを随伴させるために圧搾空気を使用し
た。

また、炭酸ガスの流通とともに褐色の二酸化窒素の発生
が確認された。

約１時間反応させたのち、冷却して、石英管中の銀製ボ
ード中に残った炭酸カリウムの固体を今度は水に溶かし
て中和滴定により定量したところ７５．７ｇであった。

これは原料として反応に供された硫酸カリウムのおよそ
９５．５％が炭酸カリウムに変換されたことになる。

また、同じく原料として硫酸カリウムとともに反応に供
された炭酸カルシウムのおよそ９７，３％が石こうに変
換された。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アルカリ金属硫酸塩をアルカリ金属炭酸塩に化学的
   に変換するにあたり、該アルカリ金属硫酸塩を硝酸カル
   シウムと反応させて、アルカリ金属硝酸塩と石こうを生
   或させ、得られたアルカリ金属硝酸塩に炭酸ガスを反応
   させてアルカリ金属炭酸塩と二酸化窒素と酸素とを生威
   させ、次に得られた二酸化窒素と酸素を炭酸カルシウム
   に反応させて硝酸カルシウムと炭酸ガスを生威させるこ
   とを特徴とするアルカリ金属炭酸塩と石こうの製造方法
   。