JPH0230614A - 微粒立方状炭酸カルシウムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は微粒立方状炭酸カルシウムの製造方法に係り、
特に石灰乳と炭酸ガスとを反応させることにより、粒度
分布が狭く、粒子径の小さい微粒立方状炭酸カルシウム
を低コストにかつ効率的に製造する方法に関する。

［従来の技術］ 歯磨用基剤、あるいは食品、医薬、塗料、合成樹脂、紙
、インキ等の無機質充填剤、添加剤等として沈降性微粒
炭酸カルシウムが使用されている。

微粒炭酸カルシウムは、石灰乳と炭酸ガスとを反応させ
ることにより製造されており、通常は第２図に示す製造
方法が採用され′Ｃいる。即ち、まず、原料の石灰石は
無煙炭コークス及び補助剤と共に石灰焼成炉１にて、ポ
ンプ２により空気を供給しつつ焼成する。焼成により得
られた生石灰は攪拌装置付木簡槽３にて水和し、石灰乳
を得る。

得られた石灰乳は、石灰焼成炉１の燃焼排ガスをガスク
リーナー４にて処理した炭酸ガス含有ガスと共に化合器
５にて反応される。この際の反応条件は、反応温度３０
℃前後、石灰乳のＣａ（ＯＨ）２濃度が１５重量％前後
、炭酸ガス含有ガスの炭酸ガス濃度が３０体積％前後で
ある。反応終了後は、木簡槽６にて濾過し、プレス機７
により脱水した後、乾燥、粉砕して商品化される。なお
、濾過、脱水工程の排水は処理後、放流されている。

このような微粒炭酸カルシウムの製造方法において、生
成物の形状、結晶構造は反応条件によって異なり、カル
サイトの場合には立方状若しくは紡錘状となり、アラブ
ナイトの場合には棒状の炭酸カルシウムが得られる。

製造される炭酸カルシウム中で、付加価値の高い製品は
粒子径が０．０２〜０．１μｍ程度のカルザイト型の立
方状炭酸カルシウムである。

［発明が解決しようとする課題］ 第２図に示す従来の製造方法においては、生成する炭酸
カルシウムが微細であるために濾過及び脱水時の歩留り
が低いという問題があった。

また、上記従来の製造方法には排水処理コストが嵩むと
いう欠点があった゛。即ち、木簡槽３からの石灰乳の反
応生成物濃度が低いために、濾過、脱水時の排水量が多
い。そして、生成する炭酸カルシウムが微細な結晶であ
るところから排水が処理の容易ではない白濁した排水と
なる。従フて、排水の処理設備に膨大な投資が必要とな
り、排水処理コストが窩んでいた。

［課題を解決するための手段］ 本発明の微粒立方状炭酸カルシウムの製造方法は、Ｃａ
　（ＯＨ）２濃度が２〜１０重量％であり５〜２０℃に
保持されている石灰乳に、炭酸ガス濃度１０〜４０体積
％の炭酸ガス含有ガスを吹き込んで５〜２０℃にて反応
させた後、濾過及び脱水することを特徴とする 請求項（２）の方法は、上記方法において、濾過及び脱
水により得られた、Ｃａ　（ＨＣＯ３）２又はＣａＣＯ
３等のカルシウム化合物をＣａ　Ｏ換算で２５０ｐｐｍ
以下含有する濾水を石灰乳の調製及び／又は反応系に循
環再使用することを特徴とする。

以下に本発明を図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例方法を説明する系統図である
。

本発明の方法の実施にあたっては、まず適度な粒度に破
砕し、水洗、精選された原料石灰石を無煙炭コークス及
び各種補助剤と共に一般的な立窯石灰焼成炉１に送鉱し
、ポンプ２より空気を供給して焼成し、生石灰を得る。

焼成は、石灰焼成炉１の中心部のガス温度が約１２００
〜１３００℃程度となる条件で連続的に行なわれる。

石灰焼成炉より取り出された生石灰は冷却、選別される
。そして、粒径２０〜５０ｍｍ程度の塊状生石灰が攪拌
装置付木簡禮３に供給され、後述の循環濾水と反応して
、石灰乳が調製される。

本実施例においては、この石灰乳の調製にあたり、その
Ｃａ（ＯＨ）２濃度が２〜１０重量％となるように循Ｔ
！Ａ濾水に対する生石灰の混合割合を調整する。

一方、石灰焼成炉１から排出される炭酸ガス（ＣＯ２）
含有ガスは、ガスクリーナー４にて浄化すると共にＣＯ
２濃度が１０〜４０体積％となるようにする。

化合器５において攪拌装置付木簡４！３からの石灰乳１
０中にガスクリーナー４を通過したＣＯ２Ｏ２濃度１襠
〜４０ む。本発明においては、化合器５において石灰乳の温度
を５〜２０℃の範囲内に維持する。このような条件で石
灰乳とＣＯ２とを反応させることにより、粒度分布が狭
く、粒子径の小さい微粒立方状炭酸カルシウムを安定に
製造することができる。

本発明において、石灰乳とＣＯ２との反応に際し、石灰
乳のＣａ（ＯＨ）２′ｆＡ度が２重量％未満では得られ
る炭酸カルシウム量が少なく、１０重量％を超えると安
定な微粒立方状炭酸カルシウムが少ない。

また、反応温度は５℃未満では冷却コストが高価となり
、２０℃を超えると紡錘状炭酸カルシウムが生成する。

ＣＯ２含有ガスのＣＯ２濃度が１０％未満では、石灰乳
から微粒立方状炭酸カルシウムを生成するための反応時
間を長時間とする必要があり、４０％を超えると安価な
炭酸・ガス源である生石灰焼成炉等のプラント排ガスを
使用できない。

化合器５の反応生成物は水液槽６へ供給して濾過した後
、プレス機７にて脱水プレスする。

本発明においては、この水液槽６及びプレス機７で得ら
れる脱水濾水は、攪拌装置付水液槽３に循環して石灰乳
の調製に使用するか、又は、化合器５に循環して反応系
の希釈水として使用するのが好ましい。なお、脱水濾水
を攪拌装置付水液槽３及び化合器５の双方に循環するよ
うにしても良い。

このようにして水液槽６又はプレス機７の濾水を循環再
使用することにより、白濁した排水の処理量が減少され
ると共に（なお、濾水の全量を循環することにより排水
処理を全く不要にすることもできる。）、微粒立方状炭
酸カルシウムの収率な向上させることができる。

この循環再利用する濾水は、 ■　石灰乳とＣＯ２との反応の中間生成物である可溶性
塩、例えばＣａ　（）（ＣＯ３）２等■　木節４ａやプ
レス機の濾布を通過した微粒炭酸カルシウム ■　■の可溶性塩（Ｃａ　（ＨＣＯ３）２等）の−部が
分解して生成した炭酸カルシウム 等を含有する０本発明において、濾水中のＣａ　（ＨＣ
Ｏ３）２、ＣａＣ０ａ等のカルシウム化合物の含有量は
、Ｃａ　ＯｔＪｉＩ算で２５０ｐｐｍ以下であるのが好
ましい。ＣａＯ換算で２５０ｐｐｍを超えるカルシウム
化合物を含む濾水は、Ｃａ　（ＨＣＯａ　）２等がほぼ
飽和状態となっているために循環が困難である。

ところで、このように濾水を循環再利用する場合、石灰
乳とＣＯ２との反応温度を従来の如く２０℃を超える温
度とすると、濾水中に含有されるＣａ　（ＨＣＯ３）２
等のカルシウム化合物が種結晶として作用し、生成する
炭酸カルシウムは粒子径が大きく、しかも粒度分布も広
いものとなる。

一方、プレス機７にて脱水して得られた微粒立方状炭酸
カルシウムは、通常の場合、乾燥、粉砕、篩別した後袋
詰し、製品として出荷される。

［作用］ 本発明者らは、消石灰（Ｃａ　（ＯＨ）２　）とＣＯ２
との温度と溶解度等の関係について詳細に検詞した結果
、次の■〜■の条件、即ち■　石灰乳のＣａ（ＯＨ）２
濃度が２〜１０重量％ ■　石灰乳とＣＯ２との反応濃度が５〜２０℃■　吹ぎ
込みするガスのＣＯ２？Ｉ４度が１０〜４０体積％ を満たすことによって、その理由は必ずしも明らかでは
ないが、粒度分布が狭く、粒子径の小さい、微粒立方状
炭酸カルシウムを効率的に製造することができることを
見出した。

特に、石灰乳とＣＯ２どの反応生成物の濾水を、石灰乳
の調製及び／又は反応系に循環再使用した場合には、排
水処理を省略ないし軽減することができ極めて有利であ
る。しかして、この場合において、濾水の再使用による
種晶の影響を殆ど受けることもなく、粒径の揃った微粒
立方状炭酸カルシウムを得ることができる。

［実施例コ 次に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説
明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。

説明の便宜上、まず比較例について説明する。

比較例１ 軟焼生石灰を水道水を用いて水和し、 Ｃａ　（ＯＨ）２濃度を４重量％とした石灰乳７Ｉｌを
調製した。反応温度を２５℃に保ちながら、ＣＯ２含有
ガス（ＣＯ２含有量３０体積％）をＣＯ２量として６１
／ｍｉｎ導入し、石灰乳のｐ）ｌを連続的に測定しなが
ら反応させ、そのｐＨが７前後となる時点を終点として
、ＣＯ２含有ガスの導入を中止した。

この終点での石灰乳の炭酸化率は１００％であった。

反応により得られた溶液を濾過脱水して、固形分を乾燥
後、Ｘ＆２！回折、電子顕微鏡観察した。その結果、平
均粒子径０．１２μｍ程度の立方状炭酸カルシウムが得
られたことが確認された。

実施例１ 比較例１において、濾過時に得られた濾水を原料水とし
て使用し、石灰乳を比較例１と同様に調製して、２０℃
の反応温度で同様にして炭酸化反応を行なった。尚、こ
の濾水に含有されるＣａ分は、ＣａＯ換算で１８０ｐｐ
ｍであった。

その後、比較例１と同様の操作を行ない、Ｘ線回折、電
子顕微鏡観察を行なった結果、平均粒子径０．０８μｍ
程度の微粒立方状炭酸カルシウムが得られたことが確認
された。

得られた微粒立方状炭酸カルシウムの電子顕微鏡写真を
第３図に示す。

実施例２ 軟焼生石灰を水道水を用いて水和し、 Ｃａ　（ＯＨ）２濃度を４重量％とじた石灰乳７℃を調
製した。反応温度を１５℃に保ちながら、ＣＯ２含有ガ
ス（Ｃｏ２含有：ｉ３０体積％）をＣＯ２量として６ｆ
Ｌ／ｍｉｎ導入し、石灰乳のｐＨを連続的に測定しなが
ら反応させ、そのｐＨが７前後となる時点を終点として
、ＣＯ２含有ガスの導入を中止した。

この終点での石灰乳の炭酸化率は１００％であった。

反応により得られた溶液を濾過脱水して、固形分を乾燥
後、Ｘ線回折、電子顕微鏡観察の供試とした。その結果
、平均粒子径０．０８μｍ程度の立方状炭酸カルシウム
が得られたことが確認された。

実施例３ 実施例２において、濾過時に得られた濾水を原料水とし
て使用し、石灰乳を実施例２と同様に調製して、２０℃
の反応温度で同様にして炭酸化反応を行なった。尚、こ
の濾水に含有されるＣａ分は、Ｃａ　ＯＪＭ算で１３０
ｐｐｍであった。

その後、実施例２と同様の操作を行ない、Ｘ線回折、電
子Ｗｉ徴鏡観察を行なった結果、平均粒子径Ｏ，Ｏａμ
ｍ程度の微粒立方状炭酸カルシウムが得られたことが確
認された。

得られた微粒立方状炭酸カルシウムの電子顕微鏡写真を
第４図に示す。

比較例２ 実施例３で原料水として使用した、Ｃａ分をＣａ　ＯＰ
Ｌ算で１３０ｐｐｍ含む濾水を用いて石灰乳を実施例３
と同様にして調製し、３０℃の反応温度で実施例３と同
様にして炭酸化反応を行なった。その後、同様の操作を
行ない、生成物のＸ線回折、電子顕微鏡観察を行なった
結果、短径０．４μｍ１長径２μｍ程度の紡錘状の炭酸
カルシウムが得られたことが確認された。

得られた紡錘状炭酸カルシウムの電子顕微鏡写真を第５
図に示す。

［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明の微粒立方状炭酸カルシウム
の製造方法によれば、歯磨用基材、食品、医薬、塗料、
合成樹脂、紙、インキ等の無機質充填剤、添加剤等とし
て有用な、粒度分布が狭く、粒子径の小さい微粒立方状
炭酸カルシウムを、極めて効率的に製造することが可能
とされる。

特に、濾過、脱水により得られた濾水を石灰乳の調整及
び／又は反応系に循環再使用した場合には、白濁した汚
水の浄化設備を設置する必要がなくなり、あるいはその
規模を大幅に縮減することができ、製造コストを著しく
低度化することが可能とされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施方法を説明する系統図、第２図
は従来法を示す系統図である。第３図、第４図及び第５
図は、各々、実施例１、実施例３及び比較例２で得られ
た炭酸カルシウムの粒子構造を示す電子顕微鏡写真であ
る。 １・・・石灰焼成炉、 ３・・・攪拌装置付木簡槽、 ５・・・化合器、 ６・・・木簡槽。 代理人　　弁理士　　重　野　　剛 手続補正口 事件の表示 昭和６３年特許願第１７９４４５号 発明の名称 微粒立方状炭酸カルシウムの製造方法 補正をする者 事件との関係　特許出願人 名　称　　　　三菱鉱業セメント株式会社（ほか１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃａ（ＯＨ）＿２濃度が２〜１０重量％であり、
   ５〜２０℃に保持されている石灰乳に、炭酸ガス濃度１
   ０〜４０体積％の炭酸ガス含有ガスを吹き込んで５〜２
   ０℃にて反応させた後、濾過及び脱水することを特徴と
   する微粒立方状炭酸カルシウムの製造方法。（２）濾過
   及び脱水により得られた、 Ｃａ（ＨＣＯ＿３）＿２又はＣａＣＯ＿３等のカルシウ
   ム化合物をＣａＯ換算で２５０ｐｐｍ以下含有する濾水
   を石灰乳の調製及び／又は反応系に循環再使用すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。