JPH10120448A

JPH10120448A - 消石灰の製造方法

Info

Publication number: JPH10120448A
Application number: JP27311996A
Authority: JP
Inventors: Akira Oguri; 陽大栗; Takao Ariki; 高夫有木; Satoshi Taneda; 聡種田; Kaichi Fujiyoshi; 加一藤吉
Original assignee: MARUAI SEKKAI KOGYO KK
Current assignee: MARUAI SEKKAI KOGYO KK
Priority date: 1996-10-16
Filing date: 1996-10-16
Publication date: 1998-05-12

Abstract

(57)【要約】【課題】高比表面積を有する反応性に優れた乾燥消石
灰を高収率に製造する方法を提供する。【解決手段】まず生石灰（好ましくは、表面があらか
じめ炭酸化されている生石灰、例えば、石灰焼成炉の排
ガスを用いて炭酸化した生石灰）と消化水（好ましく
は、０．０１〜１０．０重量％の糖質及び／又は０．０
１〜２．０重量％の界面活性剤を含む水溶液）との混合
を混合機（１）において行ない、次いでその混合物を湿
式粉砕機（２）において粉砕し、反応機（３）に移し、
消化反応させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生石灰を原料と
し、高比表面積の反応性に優れた乾燥消石灰を高収率に
工業的有利に製造する方法に関し、特に、従来消石灰の
原料としては不適であった軽度に焼成された高活性の生
石灰を原料とし、高比表面積の反応性に優れた乾燥消石
灰を高収率に工業的有利に製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、工業的に乾燥消石灰を製造する方
法としては、加圧容器内で消化する方法などもあるが、
多くは常圧による消化方法が採用されており、いずれの
消化方法においても、強度に焼成された比較的消化反応
の遅い低活性な生石灰が原料として使用されている。

【０００３】この常圧による消化、即ち常圧乾式消化に
よる消石灰の製造方法においては、生石灰と消化水とを
消化機に投入して消化反応させる。消化水としては、原
料生石灰１００重量部に対して、６０重量部程度の水が
使用される。生石灰と消化水は、消化機に投入される
と、急激に反応し攪拌混合され消化物となる。この時消
化機内の温度は、反応生成熱によって１２０〜１５０℃
にも達することもあるが、消化機内における消化物に
は、なお多量の付着水分と未消化物を含んでいる。この
ため、次いで熟成機に移され、保持された高温下におい
て、余剰の水が蒸発し付着水分が調整されるとともに、
水蒸気によって未消化物の消化が進行するが、併せて好
ましくない粒子の粗大化や凝集が起こる。熟成機から排
出された比較的粗粒の多い消化物は、最終的に分級ある
いは粉砕されて乾燥消石灰製品となる。

【０００４】多くの場合、ＪＩＳ特号、１号、２号適合
品として選別製品化されるが、上記の方法においては、
強度に焼成された生石灰の粒子径が大きいうえ、高温下
で多量の水蒸気中に消化物を長時間滞留させることから
起こる、粒子の粗大化や粒子間凝集によって、これらの
消石灰製品の粒度は、ＪＩＳ特号適合品でも１５０μｍ
以下程度の比較的粗粒な粉末である。

【０００５】上記した従来の製造方法、即ち強度に焼成
された低活性の生石灰と水を混合反応させて消石灰を製
造する方法では、通常最上級のものでも平均粒子径１０
μｍ前後、比表面積１０〜１５ｍ²／ｇ程度の比較的粗
粒な反応性に乏しい乾燥消石灰である。よって、従来の
製造方法による消石灰は反応性が悪く、清掃工場におけ
る排ガス中の脱塩素処理や、工場排水の高度中和処理に
おいては、もはや適応できない状況にある。

【０００６】軽度に焼成された生石灰は、強度に焼成さ
れた生石灰に比べて、小さな粒子径と大きな気孔容積を
有し、高比表面積の微粒消石灰を製造するには好適な性
状のものである。しかし、軽度に焼成された高活性の生
石灰は、水との混合によって瞬時に過激反応を起こすた
めに、生石灰と水との充分な均一混合ができず、水不足
となり、多量の未消化物を含んだ消石灰となり、一方未
消化物を減ずるために多量の水を使用した場合には、未
消化物は減るもののあまりにも多くの水分を含んだ消石
灰となり、従来の製造方法では、所望する消石灰製品が
製造されない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記課題を解
決するものであり、高比表面積を有する反応性に優れた
乾燥消石灰を高収率に製造する方法、特に、従来の製造
方法において不適であるとされる、軽度に焼成された高
活性の生石灰を原料とし、高比表面積を有する反応性に
優れた乾燥消石灰を高収率に製造する方法を提供するも
のである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】生石灰の消化の方法は、
多量の水で消化する湿式消化法と、比較的少量の水を添
加して粉末状の消石灰をつくる乾式消化法に大別され
る。

【０００９】湿式消化では、まず液相中でイオン結合に
よりＣａ（ＯＨ）₂となり、過飽和溶液となったところ
で結晶が生成する。結晶の成長度合即ち結晶の大きさ
は、液相濃度や添加剤によって影響されるが、総じて乾
式消化に比べて凝集の少ない微粒消石灰が生成される。
一方、乾式消化では反応が急激に起こるために、水は瞬
間的に水蒸気となる。従って消化反応は大部分水蒸気消
化となり、結晶は不均一に大きくなり、また発生する表
面エネルギーにより凝集体となり粗大粒子の消石灰が生
成される。しかも乾式消化においては生成される消石灰
の粒子の大きさは、生石灰の粒子径によっても大きく影
響される。生石灰粒子は強度に焼成されるほど大きくな
る。即ち強度に焼成された生石灰を消化して生成する消
石灰の粒子は大きくなる。

【００１０】乾式消化における消化反応は、つぎの４段
階で進行するとされる。

【００１１】１）水の吸収２）ＣａＯ・ｘＨ₂Ｏの生成３）ＣａＯ・ｘＨ₂Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）₂＋水蒸気４）結晶の粗大化、凝集体の生成従来から工業的に実施されている乾式消化では、上記４
段階の消化過程は明確に区分されない。急激な消化反応
による水の蒸散で、生石灰に均一に水が行きわたらず、
未消化物や不完全消化物が存在し、消石灰の収率低下や
品質の低下となる。軽度に焼成された高活性の生石灰ほ
ど、また粒度が小さい生石灰ほどこの傾向が強い。この
ため、従来の乾式消化においては、収率や品質の低下を
防ぐために、比較的反応のゆるやかな強度に焼成された
低活性の比較的大きな粒度の生石灰が原料として使用さ
れている。

【００１２】従来の乾式消化においては、強度に焼成さ
れた生石灰の粒子が大きく、乾式消化によって生成され
る消石灰の粒子は粗粒のものである。乾式消化におい
て、微細粒子の消石灰を得るためには、軽度に焼成され
た粒子径の小さい生石灰を使用しなければならないが、
反応が急激であるために収率が極端に低くなり、従来の
製造方法では工業的に成立しない。

【００１３】微粒消石灰を得るためには、軽度に焼成さ
れた生石灰を原料としなければならないが、工業的に得
られる生石灰は、いずれにせよ焼成度合いが均一ではな
い。そこで生石灰の選定とともに、（１）生石灰粒子に
均一に水を吸収させる、（２）より均一に中間生成物
（ＣａＯ・ｘＨ₂Ｏ）を生成させる、（３）より均一に
中間生成物の脱水反応を行なわせることが重要となる。
更には、（４）消化物粒子の粗大化および凝集体の生成
を防ぐこと、即ち生成された消石灰が、高温・多蒸気下
にさらされないようにできれば有利である。

【００１４】本発明者らは、上記課題を解決するために
鋭意研究を重ねた結果、生石灰と消化水とを混合のの
ち、湿式粉砕することによって、特に、軽度に焼成され
た高活性の生石灰を原料とし、あらかじめ生石灰表面を
炭酸化させることで、及び／又は消化水に糖質を添加す
ることで生石灰粒子表面に被膜を形成させて消化反応を
遅延せしめ、生石灰と消化水とを充分混合ののち、湿式
粉砕することによって、消化反応を行なわせることによ
り、更には界面活性剤を消化水に添加することによっ
て、小さな粒子径と大きな気孔容積を有する高比表面積
の微粒消石灰、具体的には、例えば、従来の方法で得ら
れる消石灰に比して、平均粒径で１／２、比表面積２〜
３倍の反応性に富んだ消石灰が得られることを見出し、
本知見に基づいて本発明を完成させた。

【００１５】すなわち、本発明は、乾燥消石灰を製造す
る方法において、まず生石灰（好ましくは、表面があら
かじめ炭酸化されている生石灰、例えば、石灰焼成炉の
排ガスを用いて炭酸化した生石灰）と消化水（好ましく
は、０．０１〜１０．０重量％の糖質及び／又は０．０
１〜２．０重量％の界面活性剤を含む水溶液）との混合
を混合機（１）において行ない、次いでその混合物を湿
式粉砕機（２）において粉砕し、反応機（３）に移し、
反応させることを特徴とする。

【００１６】

【作用】本発明においては、混合による充分な水の吸収
までを比較的大きな粒度の生石灰で行うこと、好ましく
は表面を炭酸化した生石灰を使用すること、および糖質
を含む水溶液を消化水に使用することは、反応を遅延さ
せて混合を容易にし、更に消化水に界面活性剤を添加す
ることは、生石灰粒子間に充分均一に水を浸透させる。
生石灰が自己消化反応を起す前に生石灰と消化水の混合
物を湿式粉砕して微粒の混合物となすことは、反応開始
以前に生石灰は微粒化されていることとなる。生石灰は
微粒化されたことによって、より均一に自己消化反応を
開始し又は促進される。

【００１７】充分均一に水を吸収した微粒の生石灰はよ
り均一に中間生成物（ＣａＯ・ｘＨ₂Ｏ）を形成し、中
間生成物はより均一に脱水発熱反応を起こし、余剰の水
を一斉に系外に蒸散させる。このために生成された消化
物は、多量の水蒸気中にさらされることがなく、高温水
蒸気の影響による好ましくない粒子の粗大化や凝集体の
形成が起こりにくく、微粒消石灰を高収率に得ることが
できる。湿式粉砕の程度を調節することによって消化反
応を制御することもできる。さらに、消化水に含まれる
界面活性剤は、乾式消化特有の表面エネルギーの発生を
抑えて、消石灰粒子間の凝集を防ぐことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】好ましい実施の形態では、原料と
して、軽度に焼成された生石灰を使用する。軽度に焼成
された生石灰としては、例えば、石灰石を１１００℃以
下、特に８００〜１０００℃程度で焼成して得られる生
石灰を使用することができる。軽度に焼成された生石灰
は、水と反応しやすいので、使用に当たって、反応を遅
延させる。例えば、生石灰表面をあらかじめ炭酸化させ
ること、０．０１〜１０．０重量％の糖質を含む水溶液
を消化水として使用することにより生石灰の反応を遅延
させることができる。原料として炭酸化した生石灰を使
用し、消化水として糖質を含む水溶液を使用することに
より、より良好な遅延効果を発起する。一般に、炭酸化
した生石灰を用いる場合には糖質の使用量は少なくてよ
く、通常の生石灰を用いる場合の約１／２以下でよい。

【００１９】本発明の乾燥消石灰の製造方法において
は、生石灰と消化水との混合物中の生石灰粒度が通常１
５０μｍ以下になるように湿式粉砕するが、より好適に
は７５μｍ以下程度に湿式粉砕する。原料生石灰の粒度
は小さい程好適であるが、一方、表面炭酸化や混合の容
易さ又は反応遅延効果の点からは、通常は原料生石灰の
粒度は５．０ｍｍ以下程度が好ましく、より好適には
０．５〜３．０ｍｍのように整粒されていることであ
る。例えば、０．５〜３．０ｍｍに整粒された生石灰を
石灰焼成炉（ロータリーキルン）の排ガス（ＣＯ₂濃度
２０％）中に２〜５分間さらせば、容易に表面炭酸化さ
れて、水のみの消化水との混合においても消化反応は５
〜１０分程度は容易に遅延する。

【００２０】生石灰表面を炭酸化させることは、活性の
高い部分では厚い炭酸カルシウムの表面被膜を形成し、
活性の低い部分では薄い炭酸カルシウムの表面被膜を形
成して、工業的に焼成された活性が均一でない生石灰で
も、より均一に反応を遅延させて、生石灰に水を吸収さ
せるための充分な混合時間を得ることができる。

【００２１】水が炭酸カルシウム被膜を通過して内側の
生石灰層に到達すると、生石灰と水の消化反応が起る
が、消化水に糖質が含まれていると、生石灰の粒子表面
に糖質被膜が形成されて、消化反応は更に遅延するの
で、水は生石灰粒子間により充分浸透することとなる。
好ましい実施の形態では、消化水に糖質を添加すること
によって消化反応速度を遅延させる。糖質は、単糖類、
二糖類、多糖類があるが、二糖類のショ糖が好適であ
る。本発明においては、製糖で副産される廃糖蜜が価格
面でより好適に使用される。消化水に含まれる糖質の濃
度が０．０１重量％未満では効果が不充分で、また１
０．０重量％を超えると付着水が多くなったり、かえっ
て粒子の凝集を起す要因となる。

【００２２】界面活性剤は水の生石灰粒子間への浸透を
より進める。消化水として０．０１〜２．０重量％の界
面活性剤を含む水溶液を使用することにより、生石灰と
消化水の混合を容易とし、かつ生石灰粒子間への水およ
び糖質の浸透を良くし、湿式粉砕された微粒生石灰の分
散を良好にし、より反応を均一化することができる。界
面活性剤はいずれも使用することができるが、アニオ
ン、非イオン及び両性の界面活性剤が好ましい。好適に
は、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、メラミンス
ルホン酸ホルマリン高縮合物塩、ジアルキルスルホコハ
ク酸塩などが例示される。

【００２３】生石灰の消化反応過程をよりスムーズに進
行させるために、界面活性剤の存在が重要である。界面
活性剤は、生石灰と消化水の混合において、水の生石灰
粒子間への浸透をより進め、糖質や水の生石灰への浸透
を良くするばかりではなく、湿式粉砕を効率よく行わ
せ、湿式粉砕後も水の浸透をすばやく行わせて均一消化
反応を助長安定化させる効果がある。界面活性剤は、
（１）生石灰と消化水の混合を良くし、（２）生石灰粒
子間への水の浸透を助長し、（３）湿式粉砕の効率を向
上し、（４）消化水との混合物中における生石灰粒子の
分散を良くし、（５）乾式消化特有の表面エネルギーの
発生を抑えて、消石灰粒子間の凝集を防ぐ効果がある。

【００２４】界面活性剤は２種以上を併用することも可
能であるが、通常は１種類で充分である。消化水に含ま
れる界面活性剤の濃度が０．０１重量％未満では上記効
果が不充分となり、２．０重量％を超えても効果にあま
り変化がみられない。

【００２５】ただし、生石灰、糖質、界面活性剤または
生石灰の表面炭酸化の方法については、本発明の作用効
果を奏する範囲を超えない限り、上記の例示に限定され
るものではない。

【００２６】以下に本発明を図面に従って詳細に説明す
る。図１は本発明による製造方法の一実施例における工
程の全体構成図である。

【００２７】本発明は好ましくは次のように実施され
る。まず、０．０１〜１０．０重量％、より好ましくは
０．１〜５．０重量％の糖質と、０．０１〜２．０重量
％、より好ましくは０．０５〜０．５重量％の界面活性
剤が添加された水溶液を消化水とする。この消化水と表
面炭酸化された生石灰（以下、単に炭酸化生石灰とい
う）を混合機（１）内で混合する。消化水量は、好まし
くは原料生石灰１００重量部に対して４５〜８０重量
部、より好ましくは５５〜６５重量部である。

【００２８】混合機（１）内で充分混合された混合物は
湿式粉砕機（２）に移行し、１５０μｍ以下の粒度、好
ましくは７５μｍ以下の粒度に湿式粉砕されて反応性が
高くなり、反応機（３）に移行する。反応機（３）内で
は生石灰の微粒化により消化反応を起し、徐々に昇温し
ながら熟成機（４）に移行されて最後に脱水発熱し崩壊
粉化して消化物となる。更に熟成機（４）内では付着水
分の調整と冷却が行なわれて排出される。排出された消
化物はそのまま全量消石灰製品として製品タンク（６）
に収納される。

【００２９】

【実施例】以下に実施例および比較例によって本発明を
具体的に説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に
限定されるものではない。

【００３０】実施例１０．２重量％濃度の廃糖蜜と０．０５重量％濃度のポリ
オキシエチレンノニルフェニルエーテルを含む水溶液を
消化水として用い、粒度３．０ｍｍ以下の炭酸化生石灰
１００重量部と消化水５８重量部を、混合機（１）内で
５分間混合したのち、湿式粉砕機（２）で湿式粉砕し
て、固形分を１５０μｍ以下の微粒子となし、次いで反
応機（３）内で４分間、熟成機（４）内で８分間滞留さ
せて乾燥消石灰を得、これを乾式分級し１５０μｍ未満
のものを製品とした。収率は製品重量を生石灰重量で除
して算出した数値とし、比表面積はＢＥＴ比表面積計に
よって測定した。その結果は表１に示したとおり、収率
１．３１、比表面積３８．６ｍ²／ｇであった。

【００３１】実施例２１．０重量％濃度の廃糖蜜と、０．０５重量％濃度のポ
リオキシエチレンノニルフェニルエーテルを含む水溶液
を消化水として用い、粒度３．０ｍｍ以下の生石灰１０
０重量部と消化水６１重量部を、混合機（１）内で３分
間混合した。以降の操作は実施例１と全く同様にして製
品を得た。結果は表１に示すとおり、収率１．３２、比
表面積３５．５ｍ²／ｇであった。

【００３２】実施例３０．０５重量％濃度のポリオキシエチレンノニルフェニ
ルエーテルのみを含む水溶液を消化水として用いた以外
は、実施例１と全く同様にして製品を得た。結果は表１
に示したとおり、収率１．３１、比表面積３３．９ｍ²
／ｇであった。

【００３３】比較例１消化工程中、湿式粉砕を省略して行った。即ち、０．２
重量％濃度の廃糖蜜と０．０５重量％濃度のポリオキシ
エチレンノニルフェニルエーテルを含む水溶液を消化水
として用い、粒度３．０ｍｍ以下の炭酸化生石灰１００
重量部と消化水６１重量部を、混合機（１）内で混合物
の温度が７０℃になるまで約１８分間混合したのち、湿
式粉砕機（２）及び反応機（３）を通さずに、直接、熟
成機（４）に移し８分間滞留させて乾燥消石灰を得、こ
れを乾式分級し１５０μｍ未満のものを製品とした。そ
の結果は表１に示したとおり、収率０．９８、比表面積
２５．８ｍ²／ｇであった。

【００３４】比較例２従来の製造方法に基づいて行った。即ち、粒度３．０ｍ
ｍ以下の生石灰１００重量部と消化水６５重量部を反応
機内で混合反応させたのち、熟成機内で熟成させて乾燥
消石灰を得、これを乾式分級し１５０μｍ未満のものを
製品とした。結果は表１に示したとおり、収率０．９
７、比表面積１０．７ｍ²／ｇであった。

【００３５】

【表１】実施例１実施例２実施例３比較例１比較例２生石灰粒子（ｍｍ）０〜３０〜３０〜３０〜３０〜３活性度（ｍｌ）^*1 炭酸化前１６３１６１１６５１６０３１炭酸化後７８ − ８３７７ − 消石灰製品収率１．３１１．３２１．３１０．９８０．９７製品比表面積（m ²/g）３８．６３５．５３３．９２５．８１０．７粒度（μｍ）^*2 ＋１５００．７０．９１．０２４．０２３．４７５〜１５０３．３５．８６．３３．３１８．９４５〜７５１．３１．３１．４０．７１３．４ −４５９４．７９２．０９１．３７２．０４４．３＊１：活性度は、２５ｇの生石灰を４０℃１ｌの水に投
入し、攪拌機で攪拌しながら４Ｎ−ＨＣｌで滴定し、１
分後における４Ｎ−ＨＣｌの滴定量で表示した。

【００３６】＊２：粒度は、水篩による重量パーセント
で表示した。

【００３７】

【発明の効果】以上詳細に述べたように、本発明の方法
によれば、高比表面積の反応性に優れた乾燥消石灰を安
定して収率良く工業的有利に製造することができる。本
発明によって得られる高反応性の乾燥消石灰は、清掃工
場における排ガス中の脱塩素には極めて好適であり、ま
た工場排水の高度中和処理においても有利に使用され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による製造方法の一実施例における工
程の全体構成図である。

【符号の説明】

１．混合機２．湿式粉砕機３．反応機４．熟成機５．集塵機６．製品タンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤吉加一岐阜県羽鳥郡笠松町北及47 岐阜県工業技術センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】まず生石灰と消化水との混合を行ない、
次いでその混合物を湿式粉砕し、消化反応させることを
特徴とする乾燥消石灰の製造方法。
【請求項２】請求項１に記載の乾燥消石灰の製造方法
において、生石灰と消化水との混合を混合機（１）にお
いて行ない、その混合物を湿式粉砕機（２）において粉
砕し、次いで反応機（３）に移し、反応させることを特
徴とする乾燥消石灰の製造方法。
【請求項３】生石灰の表面があらかじめ炭酸化されて
いることを特徴とする請求項１又は２に記載の乾燥消石
灰の製造方法。
【請求項４】生石灰の表面があらかじめ石灰焼成炉の
排ガスを用いて炭酸化されていることを特徴とする請求
項３に記載の乾燥消石灰の製造方法。
【請求項５】消化水が、０．０１〜１０．０重量％の
糖質を含む水溶液であることを特徴とする請求項１〜４
のいずれかに記載の乾燥消石灰の製造方法。
【請求項６】消化水が、０．０１〜２．０重量％の界
面活性剤を含む水溶液であることを特徴とする請求項１
〜５のいずれかに記載の乾燥消石灰の製造方法。