KR19990022297A - 수산화 칼슘의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 높은 비표면적의 수산화 칼슘의 제조방법을 게시한다. 이 방법에 있어서는 분말 산화 칼슘에 적어도 하나의 히드록실시를 갖는 유기화합물을 혼합한다. 그 후, 이 유기화합물이 혼합된 산화 칼슘을 물을 첨가해 소화하면 분말 수산화 칼슘이 얻어진다.

Description

수산화 칼슘의 제조방법

공업적으로 수산화 칼슘을 제조하는 방법으로서, 원료가 되는 산화 칼슘을 소화기(消化機)에 넣고, 여기서 산화 칼슘이 수산화 칼슘으로 수화하는데 필요한 이론량의 1.3-2배의 물을 가해, 산화 칼슘과 물을 강력하게 교반하여 소화시키고, 숙성기 중에서 교반하면서 반응화합물을 숙성시키고, 이것에 의해 소화의 불규칙성을 제거하고 과잉의 수분을 증발시킨 후, 필요에 따라, 얻어진 수산화 칼슘을 분쇄, 분급하는, 이른바, 건식소화법이 알려져 있다.

이 방법으로 얻어진 수산화 칼슘은, 일반적으로 함수량(含水量) 0.5% 이하, 입도 150㎛ 이하의 부정형의 분말로, 비표면적도 작았다. 또, 반응성이 좋은 비표면적이 큰 수산화 칼슘을 얻기 위해, 알콜과 계면활성제를 소화수에 혼합하여 사용하는 방법이 제안되어 있다. 그러나, 이 방법은 알콜회수와 안전대책 확보를 위한 설비가 필요하기 때문에 비용면에서 불리하게 된다.

본 발명은 큰 비표면적을 갖는 수산화 칼슘의 제조방법에 관한 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 비표면적이 큰 분말 수산화칼륨을 기존의 건식소화장치의 설비를 그대로 이용하여, 싼 값으로 얻을 수 있는 수산화 칼슘의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 발명자들은 연구를 거듭한 결과, 먼저 분말 산화 칼슘을 적어도 하나의 히드록실시를 갖는 유기화합물과 혼합하고, 다음으로 소화를 실행하는 것에 의해, 큰 비표면적을 갖는 분말 수산화 칼슘을 얻을 수 있음을 발견하였다.

즉, 본 발명은 분말 산화 칼슘과 적어도 하나의 히드록실기를 갖는 유기화합물을 혼합하는 과정과, 상기 유기화합물을 혼합한 산화 칼슘을 물을 가해 소화하여 분말 수산화 칼슘을 얻는 과정을 포함하는 수산화 칼슘의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 관한 방법에 의하면, 큰 비표면적을 갖는 수산화 칼슘이 얻어진다. 이 방법은, 적어도 하나의 히드록실기를 갖는 유기화합물을 가하기 위한 장치, 및 필요하다면 소화를 위해 사용되는 물을 가열하기 위한 장치를 종래의 소화설비에 부가하는 것에 의해 얻어지는 설비를 이용하여 실행할 수 있고, 따라서 이 방법은 적은 초기 비용으로 실시할 수가 있다.

본 발명에 관한 방법의 최초 과정에 있어서는, 적어도 하나의 히드록실기를 갖는 유기화합물이 출발원료가 되는 분말 산화 칼슘과 혼합된다.

적어도 하나의 히드록실시를 갖는 유기화합물로서는, 폴리올이 바람직하다. 폴리올은 분자량이 600이하인 것이 바람직하고, 400 이하가 보다 바람직하다. 폴리올의 적합한 예로는 모노에탄올 아민, 디에탄올 아민 및 트리에탄올 아민과 같은 에탄올 아민; 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 및 부틸렌 글리콜과 같은 글리콜; 글리세린, 디글리세린 및 폴리글리세린과 같은 글리세린이 포함된다. 이 중에서는 프로필렌 글리콜과 트리에탄올 아민이 바람직하고, 프로필렌 글리콜이 보다 바람직하다. 적어도 하나의 히드록실기를 갖는 유기화합물은 개별로, 혹은 조합하여 사용할 수 있다.

분말 산화 칼슘에 혼합되는 유기화합물의 양은 분말산화 칼슘 100중량부에 대해 0.5-10중량부가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1-3중량부이다. 유기화합물의 양이 0.5중량부 미만에서는 비표면적을 증대시키는 효과가 작고, 10중량부를 넘으면 비표면적을 증대시키는 효과가 더 이상 증대되지 않고 비용면에서 불리하다.

적어도 하나의 히드록실기를 갖는 유기화합물의 분말 산화 칼슘과의 혼합은, 예를 들면, 니더에 의한 이러한 원료의 혼련이나 믹싱중의 믹서 내에서 스프레이에 의해 유기화합물을 분말 산화 칼슘에 불어넣는 것에 의해 행해진다. 유기화합물은 액상 상태인 것이 바람직하나, 분말 산화 칼슘이 유기화합에 피복되거나 함침되는 한, 액체일 필요는 없다. 균일하게 혼합시키기 위해서는 분말산화 칼슘은 1mm 이하의 입도인 것이 바람직하다.

다음 과정으로, 물이 첨가되어 소화가 실행된다.

첨가되는 물의 양은, 통상의 건식소화와 마찬가지로 산화 칼슘을 수산화 칼슘으로 수화하는데 필요한 이론 수량(水量)의 1.3-2.0배가 바람직하다. 즉, 출발원료로 사용되는 산화 칼슘 100중량부에 대해, 물은 42-64중량부가 사용되는 것이 바람직하다.

소화는 100-250℃의 온도에서 1-30분간 실행된다. 냉각, 지연제 등을 사용하여 소화반응을 지연시킬 필요는 없다. 산화 칼슘의 활성도가 비교적 낮은 경우나 겨울에 실시하는 경우 등으로, 출발원료인 산화 칼슘의 온도가 낮은 경우에는 10-80℃의 온수를 사용하여 오히려 소화반응을 촉진시키는 것이 바람직하다.

소화 후에, 필요하다면, 얻어진 수산화 칼슘은 숙성된다. 숙성과정에서 바람직하게는 80-250℃의 온도에서 10-1시간 교반하면서 실시한다. 숙성은 실온에서 반응생성물을 단순히 교반하는 것으로도 실시할 수가 있다.

얻어진 수산화 칼슘은, 바람직하게는 물의 함량이 1중량% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.5% 이하이다.

얻어진 수산화 칼슘의 입도는, 바람직하게는 1mm 이하이고, 보다 바람직하게는 0.5-150㎛이다.

일반적으로, 건식 소화장치에 의해 수산화 칼슘을 제조하는 경우, 소화반응에 의해 단시간에 큰 열이 발생하기 때문에, 수산화 칼슘의 결정면이 발생하지 않고, 얻어진 수산화 칼슘의 입자는 부정형이 되기 쉽다.

한편, 알콜을 포함하는 물을 소화를 위해 사용하는 경우는, 알콜이 수산화 칼슘의 결정층 사이에 존재하기 때문에 층이 서로 박리되고, 높은 비표면적을 갖는 얇은 판모양 결정이 얻어지는 것이 공지되어 있다(Chemistry and Technology of Lime and Limestone, second edition, consultant Robert S. Boynton, John Wily Sons, INC., 42, 1980; 육각 판모양 수산화 칼슘의 합성, 석고와 석회, 189;17, 1984). 그러나 이 방법에 의하면, 반응은 물과 알콜과의 경합이므로, 바람직한 효과를 얻기 위해서는 다량의 알콜을 사용해야만 하고, 따라서 알콜회수를 위한 설비 등이 필요하다.

본 발명의 방법에 있어서도, 높은 비표면적을 갖는 수산화 칼슘을 제조하기 위한 기구는, 알콜과 물의 혼합물을 사용하는 상기의 방법과 마찬가지라고 생각된다. 그러나, 적어도 하나의 히드록실시를 갖는 유기화합물을 출발원료인 산화 칼슘에 직접 첨가하여 산화 칼슘 입자의 표면을 덮기 때문에 효과가 크고, 따라서 유기화합물이 소량으로 충분하고, 유기화합물의 회수를 위한 새로운 설비가 불필요하다.

활성도가 낮은 산화 칼슘을 사용한 경우나 겨울에 방법을 실시하는 경우와 같이 출발원료인 산화 칼슘의 온도가 낮은 경우는, 소화종료까지의 반응시간이 길어지게 되고, 비표면적이 작아지는 경향이 있다. 이러한 경우에는, 상기한 바와 같이, 바람직하게는 40-80℃의 온수를 사용하는 것에 의해 반응을 촉진하고, 활성도가 높은 산화 칼슘을 사용하여 얻어지는 것과 마찬가지의 높은 비표면적의 수산화 칼슘을 얻을 수가 있다.

실시예

여기서, 본 발명을 그 실시예로 설명한다. 이러한 실시예는 설명하기 위한 목적으로 어떠한 한정적인 형태로 해석되어서는 아니된다.

실시예 1

생석회(JIS 공업용 석회, 특급)을 분쇄하여 입도 1mm 이하의 분말 산화 칼슘을 얻었다. 얻어진 산화 칼슘 분말의 DIN 1060에 의한 방응성(tu)은 2.7분이었다. 산화 칼슘 분말 100중량부에 대해 트리에탄올 아민을 1.5중량부를 첨가하여 혼합하였다. 얻어진 혼합물에 20℃의 물을 42중량부(즉 이론량의 1.3배) 첨가하였다. 소화는 실온에서 5분간 교반하면서 실시하였다. 그후 반응 생성물을 실온에서 20분간 교반하여 숙성시켜, 분말 수산화 칼슘을 얻었다.

얻어진 수산화 칼슘 분말의 겉보기비중, 비표면적, 함수량의 측정결과를 하기 표 1에 나타내었다. 겉보기비중의 측정에는 상업적으로 입수가능한 분말시험기(혼카와미크론 제품)을 사용하였다. 비표면적의 측정에는 상업적으로 입수가능한 실소흡착법에 의한 BET 비표면적계(田화학기계공업주식회사 제품, 근속 표면적 측정장치 SA-1000)을 사용하였다. 함수량의 측정은 110℃에서의 중량감소에 의해 행하였다.

비교예 1

트리에탄올 아민을 산화 칼슘 분말에 첨가하지 않고 소화수를 가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 수순을 반복하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.

비교예 2

트리에탄올 아민을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 수순을 반복하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.

실시예 2

생석회의 DIN 1060에 의한 반응성(tu)이 10.8분인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 수순을 반복하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.

실시예 3

생석회의 DIN 1060에 의한 반응성(tu)이 10.8분인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 수순을 반복하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.

실시예 4

유기화합물로서 프로필렌글리콜을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 수순을 반복하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.

[표 1]

Claims (6)

1. 수산화 칼슘의 제조방법에 있어서,

   분말 산화 칼슘과 적어도 하나의 히드록실기를 갖는 유기화합물과 혼합하는 과정과,

   상기 유기화합물을 혼합한 산화 칼슘을 물을 가해 소화하여 분말 수산화 칼슘을 얻는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 수산화 칼슘의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 분말 산화 칼슘은 1mm 이하의 입도이고, 상기 유기화합물은 상기 산화 칼슘 100중량부에 대해 0.5-10중량부가 혼합되고, 상기 소화는 상기 산화 칼슘 100중량부에 대해 물 42-64중량부를 사용하여 실시되는 것을 특징으로 하는 수산화 칼슘의 제조방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 소화는 40-80℃의 물을 사용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 수산화 칼슘의 제조방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 유기화합물은 폴리올인 것을 특징으로 하는 수산화 칼슘의 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 폴리올은 트리에탄올 아민, 에틸렌 글리콜 또는 글리세린인 것을 특징으로 하는 수산화 칼슘의 제조방법.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 폴리올은 프로필렌 글리콜인 것을 특징으로 하는 수산화 칼슘의 제조방법.