JP3431064B2 - 中和石こう粉末の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、種結晶の存在下で
硫酸と炭酸カルシウムを反応させることにより得られ、
石こうボードの原料として用いられる中和石こう粉末の
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】石こうボードの原料となる石こうには、
石こう鉱石を粉砕した石こう粉末、排煙脱硫石こう
粉末、硫酸塩と炭酸カルシウムを反応させて作られた
石こう粉末、硫酸と炭酸カルシウムを直接反応させて
作られた中和石こう粉末等が一般に用いられる。これら
の原料の供給業者が複数ある場合、使用原料の品質を安
定させるために、石こうボードの製造工場ではこれらの
石こう粉末を複数種類混合して、原料としている。これ
らの内で上記の中和石こう粉末の製造方法では、図２
に示すように濃硫酸、もしくは濃硫酸を水で希釈した５
０〜９８重量％の硫酸と炭酸カルシウムのスラリーを反
応槽１で混合撹拌し、約６０℃の温度で反応し生成した
中和石こうのスラリーを遠心分離機２により固液分離し
て中和石こう粉末３を得ている。この方法では、製造開
始時に新規な種結晶を反応槽１に加える。この新規な種
結晶により中和石こうを生成した後、この中和石こうを
含むスラリーを反応槽１に循環させ、このスラリーに含
まれる中和石こう粉末を次の連続操業用の種結晶として
いる。この方法によれば、不純物の少ない中和石こう粉
末が得られる利点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記スラリー
に含まれる中和石こうは針状の結晶であって、図２に示
すようにこのスラリーを反応槽１に戻してスラリーに含
まれる中和石こう粉末全てを種結晶とすると、硫酸と炭
酸カルシウムの反応性が極端に良好になり、製品となる
中和石こう粉末も針状結晶になり、嵩比重が低くなる傾
向があった。このため、石こうボードの製造時に、針状
結晶でない別の種類の石こう粉末と混合する場合、嵩比
重の差に起因して完全に混合することが困難であった。
この不完全に混合した原料石こうを焼成し、この焼成体
を粉砕してスラリーに戻す場合には、そのスラリーの濃
度が微視的に変化し、石こうボードの強度不足を招いた
り、ボードに気泡が混入する問題があった。

【０００４】上記問題を解決するために、硫酸と炭酸カ
ルシウムの反応時に添加剤を加えることにより、中和石
こうの結晶の成長速度を遅らせて非針状の結晶にする方
法、例えばアルミ法による排煙脱硫の技術が試みられて
いるが、この場合、添加剤が不純物として石こう中に残
留する不都合があった。本発明の目的は、嵩比重が高
く、石こうボードを製造する際に異種類の石こう粉末と
容易に混合できる高純度の中和石こう粉末の製造方法を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１に示すように硫酸と炭酸カルシウムを反応槽１３で
反応させて中和石こう粉末を含むスラリー１４を生成
し、このスラリー１４を反応槽１３に循環させ、このス
ラリー１４に含まれる中和石こう粉末を種結晶とするこ
とにより中和石こう粉末を製造する方法において、上記
循環する種結晶を第１種結晶とするとき、この第１種結
晶と別に硫酸と炭酸カルシウムのみを反応させて作られ
る中和石こう粉末と異なる石こう粉末を反応槽１３に第
２種結晶として添加し、この第２種結晶の添加量を製品
となる中和石こう粉末１８の３〜３０重量％とすること
を特徴とする中和石こう粉末の製造方法である。請求項
２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、第２種
結晶が排煙脱硫石こう粉末である中和石こう粉末の製造
方法である。請求項３に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、第２種結晶が石こう鉱石の粉砕物である中
和石こう粉末の製造方法である。請求項４に係る発明
は、請求項１に係る発明であって、第２種結晶が硫酸塩
と炭酸カルシウムを反応させて作られた石こう粉末であ
る中和石こう粉末の製造方法である。請求項１〜４に係
る発明の製造方法では、第２種結晶として排煙脱硫石こ
う粉末、石こう鉱石の粉砕物、又は硫酸塩と炭酸カルシ
ウムを反応させて作られた石こう粉末などの硫酸と炭酸
カルシウムのみを反応させて作られる中和石こう粉末と
異なる石こう粉末を用いることにより、第２種結晶の表
面で結晶生成反応が起きるため、反応速度が変わらない
にも拘わらず、嵩比重が高く、不純度の少ない中和石こ
う粉末が得られる。

【０００６】

【発明の実施の形態】請求項１に係る発明の製造方法で
は、図１に示すように、混合槽１１で濃硫酸を水で希釈
し、混合槽１２で炭酸カルシウム粉末と水とを混合して
炭酸カルシウムのスラリーを調製する。５０〜９８重量
％の硫酸と炭酸カルシウムのスラリーを反応槽１３で混
合撹拌し、約６０℃の温度で反応させることにより中和
石こうのスラリー１４を生成する。この反応のために製
造開始時には新規な種結晶（図示せず）を反応槽１３に
加える。この新規な種結晶により中和石こうを生成した
後、この中和石こうを含むスラリー１４はポンプ１６に
より複数の遠心分離機１７に送られるとともに、反応槽
１３に送られ循環使用される、このスラリー１４に含ま
れる中和石こう粉末を次の連続操業用の第１種結晶とす
る。遠心分離機１７に送られ、そこで固液分離された中
和石こう粉末１８は石こうボードメーカー向けの製品と
なる。遠心分離機１７で得られたろ液はろ液受槽１９に
貯えられ、ろ液の一部は石こうスラリーの濃度調整用と
して反応槽１３に戻され、残部は排水処理設備に送られ
処理される。

【０００７】本発明の特徴ある点は、この第１種結晶と
は別に第２種結晶を反応槽１３に加えることにある。第
２種結晶の添加量は、製品となる中和石こう粉末１８の
３〜３０重量％、好ましくは５〜２０重量％である。添
加量が３重量％に未満の場合には嵩比重を高めることが
困難となり、３０重量％を超えた場合、石こう分離機の
能力に制限があり、所期の石こう生産量が得られない。
第２種結晶は、図示するように直接反応槽１３に投入し
てもよいが、混合槽１２に入れて炭酸カルシウムと混合
してから反応槽１３に導入してもよいし、或いは循環さ
せるスラリーに添加することにより反応槽１３に導入し
てもよい。

【０００８】請求項２〜４に係る発明のこの第２種結晶
を例示すれば、排煙脱硫石こう粉末、石こう鉱石の粉砕
物、又は硫酸塩と炭酸カルシウムを反応させて作られた
石こう粉末が挙げられる。この硫酸塩としては硫酸鉄又
は硫酸アルミニウムが挙げられる。排煙脱硫とは、硫黄
を含む燃料を用いる工場や火力発電所の排煙中に含まれ
るＳＯ₂，ＳＯ₃や、或いは硫酸プラントの排ガス中のＳ
Ｏ₂をそれぞれ除去することである。この排煙脱硫によ
り石こう粉末を製造する方法には、(a)石灰石粉か消石
灰を吸収剤として脱硫し、酸化して石こうとする直接石
灰石こう法と、（ｂ）苛性ソーダやアンモニア水などの
他のアルカリで一度ＳＯｘを吸収した後、石灰石粉か消
石灰で複分解して石こうとする間接石灰石こう法があ
る。その他に（ｃ）苛性ソーダを吸収剤として亜硫酸ソ
ーダのままで副生する方法や、(d)この副生物を更に酸
化して硫酸ソーダにする方法や、(e)活性炭吸着による
乾式法などがある。本発明の排煙脱硫石こう粉末は、上
記(a)〜(e)の製造法のいずれかで作られた石こう粉末で
ある。

【０００９】この排煙脱硫石こうを生成するまでの反応
式は、次の式（１）及び（２）で示される。式（１）は
ＳＯ₂の吸収を示し、式（２）はその吸収により生成し
た亜硫酸カルシウム（ＣａＳＯ₃）の酸化を示す。 ＳＯ₂ ＋ ＣａＣＯ₃ → ＣａＳＯ₃ ＋ ＣＯ₂ …（１） ＣａＳＯ₃ ＋ １／２Ｏ₂ ＋ ２Ｈ₂Ｏ → ＣａＳＯ₄・２Ｈ₂Ｏ …（２） このようにして生成した排煙脱硫石こう粉末（ＣａＳＯ
₄・２Ｈ₂Ｏ）の結晶は針状でなく米粒状である。

【００１０】

【実施例】次に本発明の具体的態様を示すために、本発
明の実施例を比較例とともに説明する。 ＜実施例１＞５０重量％硫酸と炭酸カルシウムのスラリ
ーを反応槽で反応させて中和石こう粉末を製造した。こ
のとき製造開始時を除いて、反応により生成した中和石
こうを含むスラリーを反応槽に循環させ、このスラリー
に含まれている中和石こうを第１種結晶とした。この第
１種結晶は製品となる中和石こう粉末の約５００重量％
であった。この第１種結晶に加えて、第２種結晶とし
て、硫酸プラントの排ガス中のＳＯ₂から生成した排煙
脱硫石こう粉末を、製品となる中和石こう粉末の２０重
量％の割合で反応槽に添加して上記反応を行った。この
第２種結晶の排煙脱硫石こう粉末は図６の顕微鏡写真
（倍率５０）に示すように、米粒状の細かな結晶形を有
していた。この反応により得られた中和石こう粉末の軽
装嵩比重は０．７７であった。この中和石こう粉末の顕
微鏡写真（倍率５０）を図３に示す。なお、軽装嵩比重
とは石こうボードの原料としての使い易さの目安として
測定した嵩比重であって、乾燥させた中和石こう粉末を
３００ｃｃのガラス容器にふるいを用いて静かに落下さ
せ定規で上面を平らにして、その重量を体積で割ること
により算出した嵩比重を意味する。アスペクト比が小さ
い結晶粉末ほど軽装嵩比重の値が高くなり、石こうボー
ドの原料として使い易い粉末であると評価される。

【００１１】＜実施例２＞第２種結晶として火力発電所
の排煙中に含まれるＳＯ₂から生成した排煙脱硫石こう
粉末を使用し、かつ第２種結晶の反応槽への添加量を製
品となる中和石こう粉末の５重量％の割合にした以外
は、実施例１と同様にして中和石こう粉末を製造した。
この第２種結晶の排煙脱硫石こう粉末は図７の顕微鏡写
真（倍率５０）に示すように、米粒のような球状の結晶
形を有していた。この反応により得られた中和石こう粉
末の軽装嵩比重は０．８２であった。この中和石こう粉
末の顕微鏡写真（倍率５０）を図４に示す。

【００１２】＜比較例１＞第２種結晶を全く使用せず
に、反応により生成した中和石こうを含むスラリーを実
施例１と同じ割合で反応槽に循環させ、このスラリーに
含まれる第１種結晶のみを種結晶とした以外は、実施例
１と同様にして中和石こう粉末を製造した。この反応に
より得られた中和石こう粉末の軽装嵩比重は０．７０で
あった。この中和石こう粉末の顕微鏡写真（倍率５０）
を図５に示す。

【００１３】＜比較評価＞比較例１で得られた中和石こ
う粉末は図５に示すように細長い結晶形を有しており、
上記のように、その軽装嵩比重は０．７０と低い値を示
した。これに対し、実施例１で得られた中和石こう粉末
は図３に示すように小さい結晶形を有しており、比較例
１のような細長い結晶は見られないことが判る。また上
記のように、その軽装嵩比重は０．７７と比較例１より
も高いことが判る。また実施例２で得られた中和石こう
粉末は図４に示すように小さい結晶形を有しており、実
施例１と同様に比較例１のような細長い結晶は見られな
いことが判る。また上記のように、種結晶の添加量が５
重量％と少量でありながら、得られる中和石こう粉末の
軽装嵩比重は０．８２と比較例１よりも更に高いことが
判る。

【００１４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、従
来の第１種結晶に加えて、硫酸と炭酸カルシウムのみを
反応させて作られる中和石こう粉末と異なる石こう粉末
を第２種結晶として連続的に添加して硫酸と炭酸カルシ
ウムを反応させて中和石こう粉末を製造したので、粉末
の嵩比重が高くなり、異種類の石こう粉末と容易に混合
することができる。また不純物の原因となる添加剤を添
加することなく嵩比重を高めることができるため、良質
で高純度の石こうボード用原料として使用することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の中和石こう粉末の製造装置の構成図。

【図２】従来の中和石こう粉末の製造装置の構成図。

【図３】実施例１で得られた中和石こう粉末の顕微鏡写
真を示す図。

【図４】実施例２で得られた中和石こう粉末の顕微鏡写
真を示す図。

【図５】比較例１で得られた中和石こう粉末の顕微鏡写
真を示す図。

【図６】実施例１で第２種結晶として使用された排煙脱
硫石こう粉末の顕微鏡写真を示す図。

【図７】実施例２で第２種結晶として使用された排煙脱
硫石こう粉末の顕微鏡写真を示す図。

【符号の説明】

１３ 反応槽 １４ スラリー １８ 製品となる中和石こう粉末

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C01F 11/46

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硫酸と炭酸カルシウムを反応槽(13)で反
   応させて中和石こう粉末を含むスラリー(14)を生成し、
   前記スラリー(14)を前記反応槽(13)に循環させ、前記ス
   ラリー(14)に含まれる中和石こう粉末を種結晶とするこ
   とにより中和石こう粉末を製造する方法において、 前記循環する種結晶を第１種結晶とするとき、前記第１
   種結晶と別に前記硫酸と前記炭酸カルシウムのみを反応
   させて作られる中和石こう粉末と異なる石こう粉末を前
   記反応槽(13)に第２種結晶として添加し、前記第２種結
   晶の添加量を製品となる中和石こう粉末(18)の３〜３０
   重量％とすることを特徴とする中和石こう粉末の製造方
   法。
2. 【請求項２】 第２種結晶が排煙脱硫石こう粉末である
   請求項１記載の製造方法。
3. 【請求項３】 第２種結晶が石こう鉱石の粉砕物である
   請求項１記載の製造方法。
4. 【請求項４】 第２種結晶が硫酸塩と炭酸カルシウムを
   反応させて作られた石こう粉末である請求項１記載の製
   造方法。