JP3632222B2 - ＣａＣＯ３の固化方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はＣａＣＯ３ の固化方法に係り、特に、ＣａＣＯ３ よりなる或いはＣａＣＯ３ を主成分とする原料物質を緩やかな処理条件にて固化させて、高強度固化体を得る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び先行技術】
各種産業分野で排出される排ガス中のＣＯ２ は、地球の温暖化現象への影響が懸念されていることから、大気中のＣＯ２ の低減について検討が進められている。
【０００３】
従来、大気中のＣＯ２ の低減技術として、燃焼排ガスなどのＣＯ２ 含有ガスを海水に吸収させて、ＣＯ２ をＣａＣＯ３ 又は（Ｃａ・Ｍｇ）ＣＯ３ として固定化する方法がある。しかして、固定化されたＣａＣＯ３ や（Ｃａ・Ｍｇ）ＣＯ３ を固化させて建設・土木材料等に有効利用する試みがなされている。
【０００４】
ＣａＣＯ３ の固化方法としては、従来、ホットプレス法又は水熱ホットプレス法などが提案されている。
【０００５】
しかしながら、従来のＣａＣＯ３ の固化方法は、いずれも天然のＣａＣＯ３ 固化体である大理石や石灰石の生成条件に準じた処理条件を必要とするため、処理条件が高温、高圧の過酷な条件であると共に、装置設備が複雑であることから、大量処理には不向きであり、消費エネルギーが大きく、処理コストが高くつくという欠点がある。
【０００６】
上記従来の問題点を解決し、ＣａＣＯ３ 又はＣａＣＯ３ を主成分とする物質を緩やかな条件で固化する方法として、本出願人は、ＣａＣＯ３ 又はＣａＣＯ３ を主成分とする物質をオートクレーブ反応を利用して固化させる方法を見出し、先に特許出願をした（特願平５−２０９３９９号。以下「先願」という。）。
【０００７】
上記先願のオートクレーブ処理を利用する方法によれば、従来法に比べて低温、低圧の緩やかな条件で、ＣａＣＯ３ 又はＣａＣＯ３ を主成分とする物質を固化させることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようにして得られる固化体の、各種建設・土木材料等としての用途を考慮した場合、その強度がより一層高いことが望まれる。
【０００９】
本発明は上記先願の方法に従って、ＣａＣＯ３ 又はＣａＣＯ３ を主成分とする物質を固化させるに当り、得られる固化体の強度を高め、各種用途に有用な固化体を得る方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１のＣａＣＯ３の固化方法は、ＣａＣＯ３よりなる或いはＣａＣＯ３を主成分とする原料物質をオートクレーブ処理することにより固化させる方法であって、オートクレーブ処理に先立って、該原料物質中のＣａＣＯ３の一部がＣａＯとなり、仮焼前の原料物質中のＣａＣＯ ３ に対する、仮焼後、ＣａＯに転換せずにＣａＣＯ ３ として残留するＣａＣＯ ３ の割合（重量％）が７０％以上となるように、該原料物質を仮焼しておくことを特徴とする。
【００１１】
請求項２のＣａＣＯ３ の固化方法は、請求項１の方法において、前記原料物質を仮焼した後、シリカ系物質と混合し、その後、オートクレーブ反応を利用して固化させることを特徴とする。
【００１２】
以下に本発明を詳細に説明する。なお、以下において、仮焼前の原料物質中のＣａＣＯ３ に対する、仮焼後、ＣａＯに転換せずにＣａＣＯ３ として残留するＣａＣＯ３ の割合（重量％）を、「ＣａＣＯ３ 残存率」と称す。
【００１３】
本発明のＣａＣＯ３ の固化方法において、原料物質となるＣａＣＯ３ 又はＣａＣＯ３ を主成分とする物質としては、例えば、燃焼排ガス中のＣＯ２ を海水等に吸収させて、ＣａＣＯ３ 又は（Ｃａ・Ｍｇ）ＣＯ３ として固定化して得られる物質が挙げられるが、何らこれらの物質に制限されるものではなく、本発明はＣａＣＯ３ 又はＣａＣＯ３ を主成分として５０重量％以上含有する物質（例えばＣａＣＯ３ 含有量が５０％以上のドロマイト等）であれば有効に適用することができる。
【００１４】
本発明においては、このような原料物質を、原料物質中のＣａＣＯ３ の一部がＣａＯとなるように仮焼した後、オートクレーブ処理に供する。原料物質を仮焼することにより、原料物質中のＣａＣＯ３ の一部がＣａＣＯ３ →ＣａＯ＋ＣＯ２ の反応で、反応性に富むＣａＯとなり、オートクレーブ反応時における反応性が向上し、固化強度が高められる。
【００１５】
本発明において、原料物質の仮焼の程度は、ＣａＣＯ３残存率が７０％以上、好ましくは８０〜９０％となるような程度とする。
【００１６】
このＣａＣＯ３ 残存率が過度に多いと本発明による固化強度の向上効果が十分に得られず、逆にＣａＣＯ３ 残存率が過度に少ないと、ＣＯ２ の固定化という所期の目的を達成し得ない。
【００１７】
原料物質をこのようなＣａＣＯ３ 残存率となるように仮焼するには、通常の場合、原料物質を大気中で７００〜８００℃の温度で０．１〜５時間程度焼成すれば良い。
【００１８】
ところで、本発明においては、このようにして仮焼した原料物質にシリカ系物質を混合して処理することもできる。シリカ系物質としては、非晶質ＳｉＯ２ ，結晶質ＳｉＯ２ の他、ケイ砂、キラ微砂、ケイ藻土、粘土等を用いることができ、この場合には、得られる固化体中にＣ−Ｓ−Ｈ（ケイ酸カルシウム水和物）が生成し、固化体の強度を高めることができる。
【００１９】
なお、シリカ系物質を用いる場合、その使用割合は、多過ぎると相対的に原料物質の割合が低減してＣａＣＯ３ の固化による有効利用の面での効率が低下するため、シリカ系物質の使用割合は、原料物質に対して５０重量％以下、特に１０〜３０重量％とするのが好ましい。
【００２０】
本発明においては、原料物質を仮焼後、必要に応じてシリカ系物質を混合して得られる固化原料を、プレス成形、鋳込成形、押出成形、流し込み成形等の成形法により所望の形状に成形した後、オートクレーブ処理する。なお、固化原料は特に成形を行なわず、そのままオートクレーブ処理しても良い。
【００２１】
オートクレーブ処理は、１００〜３００℃、特に１５０〜２００℃程度の飽和蒸気圧（４０ｋｇｆ／ｃｍ２ 以下）下という比較的緩やかな条件で行なうことができ、その処理時間は通常の場合、２〜２０時間、特に５〜１０時間程度とされる。
【００２２】
得られた固化体は、必要に応じて適当な条件で乾燥した後、各種建設・土木材料等として利用される。
【００２３】
【作用】
オートクレーブ処理によれば、従来法に比べて低温、低圧の緩やかな条件で、ＣａＣＯ３ よりなる或いはＣａＣＯ３ を主成分とする原料物質を固化させることができるが、このオートクレーブ処理による固化に先立ち、原料物質を仮焼してＣａＣＯ３ の一部を反応性の高いＣａＯに転換しておくことにより、オートクレーブ反応時の反応性が向上し、固化強度を高めることができる。
【００２４】
また、仮焼後の原料物質にシリカ系物質を混合した場合には、Ｃ−Ｓ−Ｈが生成し、得られる固化体の強度をより一層高めることができる。
【００２５】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００２６】
実施例１〜８
ＣａＣＯ３ （平均粒径８０μｍの石灰石）を表１に示す条件で表１に示すＣａＣＯ３ 残存率となるように仮焼した後、この仮焼後のＣａＣＯ３ にＳｉＯ２ （平均粒径５μｍの石英）を、仮焼ＣａＣＯ３ ：ＳｉＯ２ ＝８０：２０（重量％）の割合で乾式混合し、一軸加圧成形（１０％含水）して４０ｍｍ×１０ｍｍ×約１０ｍｍ厚さの成形体を得た。得られた成形体をオートクレーブに入れ、表１に示す条件で処理して固化させた。なお、オートクレーブの容器（２０００ｃｃ容量）中には蒸留水を３００ｃｃ入れて飽和蒸気圧にて処理した。
【００２７】
得られた固化体を８０℃で１日乾燥した後、曲げ強度の測定を行ない結果を表１に示した。なお、曲げ強度の測定は、スパン間距離３０ｍｍ，クロスヘッドスピード０．５ｍｍ／ｍｉｎの３点曲げ強度測定条件で行なった。
【００２８】
比較例１
実施例１において、ＣａＣＯ３ の仮焼を行わなかったこと以外は同様にして固化体を得、その曲げ強度の測定結果を表１に示した。
【００２９】
比較例２
仮焼していないＣａＣＯ３ に、ＣａＯとＳｉＯ２ を添加混合することにより、実施例５における固化原料と同組成のＣａＣＯ３ −ＣａＯ−ＳｉＯ２ 原料を調合し、この原料を用いて、実施例５と同様にして固化体を得、その曲げ強度の測定結果を表１に示した。
【００３０】
なお、成形圧は、実施例と比較例で成形体の嵩密度が約１．９５になるよう３００〜９００ｋｇｆ／ｃｍ２ で変化させた。
【００３１】
【表１】
【００３２】
表１より明らかなように、本発明によれば、ＣａＣＯ３ をオートクレーブ処理して高強度固化体を得ることができる。
【００３３】
なお、本発明による強度向上効果は原料物質を仮焼してＣａＣＯ３ の一部をＣａＯに転換することにより達成されるものであり、実施例５と比較例２の結果から明らかなように、ＣａＣＯ３ にＣａＯを外部から添加混合した場合以上の強度向上効果が達成される。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明のＣａＣＯ３ の固化方法によれば、一般的な装置であるオートクレーブによる処理のみでＣａＣＯ３ 又はＣａＣＯ３ を主成分とする物質を、比較的低温、低圧の緩やかな条件下で容易かつ効率的に固化させて、高強度固化体を得ることができ、ＣａＣＯ３ 固化技術における省エネルギー、省コスト化を図ることができる。
【００３５】
本発明によれば、燃焼排ガス中のＣＯ２ をＣａＣＯ３ 又は（Ｃａ・Ｍｇ）ＣＯ３ として固定化して回収したものを低処理コストにて固化して、建設・土木材料等への有効利用を図ることができる。
【産業上の利用分野】
本発明はＣａＣＯ３ の固化方法に係り、特に、ＣａＣＯ３ よりなる或いはＣａＣＯ３ を主成分とする原料物質を緩やかな処理条件にて固化させて、高強度固化体を得る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び先行技術】
各種産業分野で排出される排ガス中のＣＯ２ は、地球の温暖化現象への影響が懸念されていることから、大気中のＣＯ２ の低減について検討が進められている。
【０００３】
従来、大気中のＣＯ２ の低減技術として、燃焼排ガスなどのＣＯ２ 含有ガスを海水に吸収させて、ＣＯ２ をＣａＣＯ３ 又は（Ｃａ・Ｍｇ）ＣＯ３ として固定化する方法がある。しかして、固定化されたＣａＣＯ３ や（Ｃａ・Ｍｇ）ＣＯ３ を固化させて建設・土木材料等に有効利用する試みがなされている。
【０００４】
ＣａＣＯ３ の固化方法としては、従来、ホットプレス法又は水熱ホットプレス法などが提案されている。
【０００５】
しかしながら、従来のＣａＣＯ３ の固化方法は、いずれも天然のＣａＣＯ３ 固化体である大理石や石灰石の生成条件に準じた処理条件を必要とするため、処理条件が高温、高圧の過酷な条件であると共に、装置設備が複雑であることから、大量処理には不向きであり、消費エネルギーが大きく、処理コストが高くつくという欠点がある。
【０００６】
上記従来の問題点を解決し、ＣａＣＯ３ 又はＣａＣＯ３ を主成分とする物質を緩やかな条件で固化する方法として、本出願人は、ＣａＣＯ３ 又はＣａＣＯ３ を主成分とする物質をオートクレーブ反応を利用して固化させる方法を見出し、先に特許出願をした（特願平５−２０９３９９号。以下「先願」という。）。
【０００７】
上記先願のオートクレーブ処理を利用する方法によれば、従来法に比べて低温、低圧の緩やかな条件で、ＣａＣＯ３ 又はＣａＣＯ３ を主成分とする物質を固化させることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようにして得られる固化体の、各種建設・土木材料等としての用途を考慮した場合、その強度がより一層高いことが望まれる。
【０００９】
本発明は上記先願の方法に従って、ＣａＣＯ３ 又はＣａＣＯ３ を主成分とする物質を固化させるに当り、得られる固化体の強度を高め、各種用途に有用な固化体を得る方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１のＣａＣＯ３の固化方法は、ＣａＣＯ３よりなる或いはＣａＣＯ３を主成分とする原料物質をオートクレーブ処理することにより固化させる方法であって、オートクレーブ処理に先立って、該原料物質中のＣａＣＯ３の一部がＣａＯとなり、仮焼前の原料物質中のＣａＣＯ ３ に対する、仮焼後、ＣａＯに転換せずにＣａＣＯ ３ として残留するＣａＣＯ ３ の割合（重量％）が７０％以上となるように、該原料物質を仮焼しておくことを特徴とする。
【００１１】
請求項２のＣａＣＯ３ の固化方法は、請求項１の方法において、前記原料物質を仮焼した後、シリカ系物質と混合し、その後、オートクレーブ反応を利用して固化させることを特徴とする。
【００１２】
以下に本発明を詳細に説明する。なお、以下において、仮焼前の原料物質中のＣａＣＯ３ に対する、仮焼後、ＣａＯに転換せずにＣａＣＯ３ として残留するＣａＣＯ３ の割合（重量％）を、「ＣａＣＯ３ 残存率」と称す。
【００１３】
本発明のＣａＣＯ３ の固化方法において、原料物質となるＣａＣＯ３ 又はＣａＣＯ３ を主成分とする物質としては、例えば、燃焼排ガス中のＣＯ２ を海水等に吸収させて、ＣａＣＯ３ 又は（Ｃａ・Ｍｇ）ＣＯ３ として固定化して得られる物質が挙げられるが、何らこれらの物質に制限されるものではなく、本発明はＣａＣＯ３ 又はＣａＣＯ３ を主成分として５０重量％以上含有する物質（例えばＣａＣＯ３ 含有量が５０％以上のドロマイト等）であれば有効に適用することができる。
【００１４】
本発明においては、このような原料物質を、原料物質中のＣａＣＯ３ の一部がＣａＯとなるように仮焼した後、オートクレーブ処理に供する。原料物質を仮焼することにより、原料物質中のＣａＣＯ３ の一部がＣａＣＯ３ →ＣａＯ＋ＣＯ２ の反応で、反応性に富むＣａＯとなり、オートクレーブ反応時における反応性が向上し、固化強度が高められる。
【００１５】
本発明において、原料物質の仮焼の程度は、ＣａＣＯ３残存率が７０％以上、好ましくは８０〜９０％となるような程度とする。
【００１６】
このＣａＣＯ３ 残存率が過度に多いと本発明による固化強度の向上効果が十分に得られず、逆にＣａＣＯ３ 残存率が過度に少ないと、ＣＯ２ の固定化という所期の目的を達成し得ない。
【００１７】
原料物質をこのようなＣａＣＯ３ 残存率となるように仮焼するには、通常の場合、原料物質を大気中で７００〜８００℃の温度で０．１〜５時間程度焼成すれば良い。
【００１８】
ところで、本発明においては、このようにして仮焼した原料物質にシリカ系物質を混合して処理することもできる。シリカ系物質としては、非晶質ＳｉＯ２ ，結晶質ＳｉＯ２ の他、ケイ砂、キラ微砂、ケイ藻土、粘土等を用いることができ、この場合には、得られる固化体中にＣ−Ｓ−Ｈ（ケイ酸カルシウム水和物）が生成し、固化体の強度を高めることができる。
【００１９】
なお、シリカ系物質を用いる場合、その使用割合は、多過ぎると相対的に原料物質の割合が低減してＣａＣＯ３ の固化による有効利用の面での効率が低下するため、シリカ系物質の使用割合は、原料物質に対して５０重量％以下、特に１０〜３０重量％とするのが好ましい。
【００２０】
本発明においては、原料物質を仮焼後、必要に応じてシリカ系物質を混合して得られる固化原料を、プレス成形、鋳込成形、押出成形、流し込み成形等の成形法により所望の形状に成形した後、オートクレーブ処理する。なお、固化原料は特に成形を行なわず、そのままオートクレーブ処理しても良い。
【００２１】
オートクレーブ処理は、１００〜３００℃、特に１５０〜２００℃程度の飽和蒸気圧（４０ｋｇｆ／ｃｍ２ 以下）下という比較的緩やかな条件で行なうことができ、その処理時間は通常の場合、２〜２０時間、特に５〜１０時間程度とされる。
【００２２】
得られた固化体は、必要に応じて適当な条件で乾燥した後、各種建設・土木材料等として利用される。
【００２３】
【作用】
オートクレーブ処理によれば、従来法に比べて低温、低圧の緩やかな条件で、ＣａＣＯ３ よりなる或いはＣａＣＯ３ を主成分とする原料物質を固化させることができるが、このオートクレーブ処理による固化に先立ち、原料物質を仮焼してＣａＣＯ３ の一部を反応性の高いＣａＯに転換しておくことにより、オートクレーブ反応時の反応性が向上し、固化強度を高めることができる。
【００２４】
また、仮焼後の原料物質にシリカ系物質を混合した場合には、Ｃ−Ｓ−Ｈが生成し、得られる固化体の強度をより一層高めることができる。
【００２５】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００２６】
実施例１〜８
ＣａＣＯ３ （平均粒径８０μｍの石灰石）を表１に示す条件で表１に示すＣａＣＯ３ 残存率となるように仮焼した後、この仮焼後のＣａＣＯ３ にＳｉＯ２ （平均粒径５μｍの石英）を、仮焼ＣａＣＯ３ ：ＳｉＯ２ ＝８０：２０（重量％）の割合で乾式混合し、一軸加圧成形（１０％含水）して４０ｍｍ×１０ｍｍ×約１０ｍｍ厚さの成形体を得た。得られた成形体をオートクレーブに入れ、表１に示す条件で処理して固化させた。なお、オートクレーブの容器（２０００ｃｃ容量）中には蒸留水を３００ｃｃ入れて飽和蒸気圧にて処理した。
【００２７】
得られた固化体を８０℃で１日乾燥した後、曲げ強度の測定を行ない結果を表１に示した。なお、曲げ強度の測定は、スパン間距離３０ｍｍ，クロスヘッドスピード０．５ｍｍ／ｍｉｎの３点曲げ強度測定条件で行なった。
【００２８】
比較例１
実施例１において、ＣａＣＯ３ の仮焼を行わなかったこと以外は同様にして固化体を得、その曲げ強度の測定結果を表１に示した。
【００２９】
比較例２
仮焼していないＣａＣＯ３ に、ＣａＯとＳｉＯ２ を添加混合することにより、実施例５における固化原料と同組成のＣａＣＯ３ −ＣａＯ−ＳｉＯ２ 原料を調合し、この原料を用いて、実施例５と同様にして固化体を得、その曲げ強度の測定結果を表１に示した。
【００３０】
なお、成形圧は、実施例と比較例で成形体の嵩密度が約１．９５になるよう３００〜９００ｋｇｆ／ｃｍ２ で変化させた。
【００３１】
【表１】
表１より明らかなように、本発明によれば、ＣａＣＯ３ をオートクレーブ処理して高強度固化体を得ることができる。
【００３３】
なお、本発明による強度向上効果は原料物質を仮焼してＣａＣＯ３ の一部をＣａＯに転換することにより達成されるものであり、実施例５と比較例２の結果から明らかなように、ＣａＣＯ３ にＣａＯを外部から添加混合した場合以上の強度向上効果が達成される。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明のＣａＣＯ３ の固化方法によれば、一般的な装置であるオートクレーブによる処理のみでＣａＣＯ３ 又はＣａＣＯ３ を主成分とする物質を、比較的低温、低圧の緩やかな条件下で容易かつ効率的に固化させて、高強度固化体を得ることができ、ＣａＣＯ３ 固化技術における省エネルギー、省コスト化を図ることができる。
【００３５】
本発明によれば、燃焼排ガス中のＣＯ２ をＣａＣＯ３ 又は（Ｃａ・Ｍｇ）ＣＯ３ として固定化して回収したものを低処理コストにて固化して、建設・土木材料等への有効利用を図ることができる。
Claims (2)
- ＣａＣＯ３よりなる或いはＣａＣＯ３を主成分とする原料物質をオートクレーブ処理することにより固化させる方法であって、
オートクレーブ処理に先立って、該原料物質中のＣａＣＯ３の一部がＣａＯとなり、仮焼前の原料物質中のＣａＣＯ ３ に対する、仮焼後、ＣａＯに転換せずにＣａＣＯ ３ として残留するＣａＣＯ ３ の割合（重量％）が７０％以上となるように、該原料物質を仮焼しておくことを特徴とするＣａＣＯ３の固化方法。 - 請求項１の方法において、前記原料物質を仮焼した後、シリカ系物質と混合し、その後、オートクレーブ反応を利用して固化させることを特徴とするＣａＣＯ３ の固化方法。
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|---|---|---|---|
| JP21868194A JP3632222B2 (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | ＣａＣＯ３の固化方法 |
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| NL1001134A NL1001134C2 (nl) | 1994-09-13 | 1995-09-05 | Werkwijze voor het verharden van CaCO3. |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP21868194A JP3632222B2 (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | ＣａＣＯ３の固化方法 |
Publications (2)
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| JPH0881217A JPH0881217A (ja) | 1996-03-26 |
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ID=16723756
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP21868194A Expired - Fee Related JP3632222B2 (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | ＣａＣＯ３の固化方法 |
Country Status (3)
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|---|---|
| JP (1) | JP3632222B2 (ja) |
| DE (1) | DE19523324C2 (ja) |
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Families Citing this family (25)
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| JP2006075717A (ja) * | 2004-09-09 | 2006-03-23 | Nippon Steel Corp | 炭酸ガスの利用方法 |
| US7753618B2 (en) | 2007-06-28 | 2010-07-13 | Calera Corporation | Rocks and aggregate, and methods of making and using the same |
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