JPH0649574B2

JPH0649574B2 - 微粒立方状炭酸カルシウムの製造方法

Info

Publication number: JPH0649574B2
Application number: JP63179445A
Authority: JP
Inventors: 勝田森; 正一島村; 啓介森田; 博佐々木
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1988-07-19
Filing date: 1988-07-19
Publication date: 1994-06-29
Anticipated expiration: 2009-06-29
Also published as: JPH0230614A

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
方法が採用されている。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
れた生石灰は撹拌装置付水簸槽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の燃焼配ガスを
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、水簸槽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、アラゴ
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程度のカルサイト型の立
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、水簸槽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。従って、排水の処理設備に膨大な投資が必要とな
り、排水処理コストが嵩んでいた。

［課題を解決するための手段］本発明の微細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、濾過及び脱水する方法において、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。

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１２
００〜１３００℃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撹
拌装置付水簸槽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％となるように循環
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（ＣＯ_２）
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において撹拌装置付水簸槽３からの石灰乳１０
中にガスクリーナー４を通過したＣＯ_２濃度１０〜４０
体積％のＣＯ_２含有ガスを吹き込む。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ＣＯ_２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ＣＯ_２との反応に際し、石灰
乳のＣａ（ＯＨ）_２濃度が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。

ＣＯ_２含有ガスのＣＯ_２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の反応生成物は水簸槽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、この水簸槽６及びプレス機７で得ら
れる脱水濾水は、撹拌装置付水簸槽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。なお、脱水濾水を撹拌装置付
水簸槽３及び化合器５の双方に循環するようにしても良
い。

このようにして水簸槽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を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ＣＯ_２との反応の中間生成物である可溶性
塩、例えばＣａ（ＨＣＯ_３）_２等水簸槽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（ＨＣＯ_３）_２等）の一部が分
解して生成した炭酸カルシウム等を含有する。本発明において、濾水中のＣａ（ＨＣＯ
_３）_２、ＣａＣＯ_３等のカルシウム化合物の含有量は、
ＣａＯ換算で２５０ｐｐｍ以下であるのが好ましい。Ｃ
ａＯ換算で２５０ｐｐｍを超えるカルシウム化合物を含
む濾水は、Ｃａ（ＨＣＯ_３）_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に当り、石
灰乳とＣＯ_２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（ＨＣＯ_３）_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ＣＯ_２との
温度と溶解度等の関係について詳細に検討した結果、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ＣＯ_２との反応温度が５〜２０℃ 吹き込みするガスのＣＯ_２濃度が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。

更に、石灰乳とＣＯ_２と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る上に、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。この濾水の循環により、粒度の揃った微粒立方状炭
酸カルシウムが得られることの理由の詳細は明らかでは
ないが、循環する濾水に含まれるカルシウム成分が既に
多数の核を生成しており、このため、この濾水に炭酸ガ
スを導入しての炭酸化では、この核の成長による炭酸カ
ルシウムの結晶化及び粒成長が主体とされていることか
ら、既に濾水中に存在する多数の核に対して、均一成長
にて、結晶性の良い、粒度の揃った微粒立方状炭酸カル
シウムが生成するためと推定される。

［実施例］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７を調製した。反応温度を
２５℃に保ちながら、ＣＯ_２含有ガス（ＣＯ_２含有量３
０体積％）をＣＯ_２量として６／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、ＣＯ_２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さ確認
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％とした石灰乳７を調製した。反応温度を
１５℃に保ちながら、ＣＯ_２含有ガス（ＣＯ_２含有量３
０体積％）をＣＯ_２量として６／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、ＣＯ_２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得られた濾水を
原料水として使用し、石灰乳を上記と同様に調製して、
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１３
０ｐｐｍであった。

その後、反応により得られた溶液を濾過脱水し、固形分
を乾燥後、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４図に示す。

比較例２実施例２で原料水として使用した、Ｃａ分をＣａＯ換算
で１３０ｐｐｍ含む濾水を用いて石灰乳を実施例２と同
様にして調製し、３０℃の反応温度で実施例２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０．４μｍ、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。

しかも、濾過、脱水により得られた濾水を石灰乳の調製
及び／又は反応系に循環再使用するため、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
廉化することが可能とされる上に、粒度の揃った微粒立
方状炭酸カルシウムを得ることができる。

【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２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……撹拌装置付水簸槽、５……化合器、６……水簸槽。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森田啓介埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地三菱鉱業セメント株式会社中央研究所内 (72)発明者佐々木博埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地三菱鉱業セメント株式会社中央研究所内 (56)参考文献特開昭59−217621（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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、濾過及び脱水する微粒立方
状炭酸カルシウムの製造方法において、前記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２
５０ｐｐｍ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微粒立方状炭
酸カルシウムの製造方法。