JPH10236853A - 石膏ボード用２水石膏の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 石膏ボードとして使用可能な結晶粒径の大き
な２水石膏を安定して製造し、媒晶剤の損失を少なく
し、低コストにて生産する。 【解決手段】 石膏スラリーに濃硫酸と石灰石を含むス
ラリーとを添加して２水石膏を得るに際し、媒晶剤を用
いつつ石膏スラリーを反応系に通して循環させ、反応系
内のスラリー濃度を均一に維持しつつ、媒晶剤としてク
エン酸ナトリウムを石膏スラリーに対し３〜５ｇ／ｌの
範囲内で用い、反応系内のスラリー濃度を５０％以下と
し、反応ｐＨを４〜５とし、反応温度を６０℃以上と
し、石膏スラリー中のＭｇ濃度が４０〜５０ｇ／ｌとな
るように補給水を添加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石膏ボードの原料
として用いられる２水石膏の製造方法に関し、特に粒径
および厚みが大きく、結晶成長を促進する媒晶剤の損失
の少ない２水石膏の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に製造されている石膏ボードの原
料には、２水石膏やα型半水石膏がある。

【０００３】２水石膏は、石灰石どの中和剤と硫酸と媒
晶剤を原料として製造され、生産設備が簡単で、種々の
濃硫酸から製造されるので、コスト面で非常に有利で、
建築材料として適しており、広く使用されている。しか
し、石膏ボードの原料として使用可能な２水石膏は、硬
化時の強度を大きくするため、結晶粒の大きなものが要
求される。しかし、結晶粒の制御が困難なので、使用可
能な２水石膏は得るのが困難である。

【０００４】α型半水石膏（以下α石膏と略記する）
は、従来知られているα石膏製造技術により、結晶粒の
大きな物が生産されている。しかし、α石膏は、２水石
膏に比べその生産コストが高いことから、セメントや石
膏ボード用等の建築材料には向かない。

【０００５】α石膏の製造では、さらに、次のような問
題が発生する。まず、α石膏への転化反応の温度が通常
１００℃と高いため余分な外部熱エネルギーが必要とな
り、オートクレーブ等の設備も必要となる。また、製錬
廃ガスより発生する廃硫酸から製造する際には、石膏生
産が亜硫酸を含む高温燃焼ガスの発生に左右され、必要
な石膏生産量が安定して供給できない。さらに、ガス中
の不純物の混入を防止できない。

【０００６】従って、α石膏が持つ性質を２水石膏に併
せ持たせることが、低いコストで可能になれば２水石膏
の利用範囲が広がることになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明では、石膏ボー
ドとして使用可能な結晶粒径の大きな２水石膏を、銅製
錬にて回収される濃硫酸を原料として使用することで、
安定して製造し、さらに、媒晶剤の損失を少なくし、低
コストにて生産することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の石膏ボード用２
水石膏の製造方法では、媒晶剤を用いつつ石膏スラリー
を反応系に通して循環させ、反応系内のスラリー濃度を
均一に維持しつつ、該石膏スラリーに濃硫酸と、炭酸カ
ルシウム、消石灰、生石灰の一種以上を含むスラリーと
を添加して２水石膏を得るに際し、媒晶剤としてクエン
酸ナトリウムを石膏スラリーに対し３〜５ｇ／ｌの範囲
内で用い、反応系内のスラリー濃度を５０％以下とし、
反応ｐＨを４〜５とし、反応温度を６０℃以上とし、不
純物濃度を一定以下とするために必要とされる補給水、
好ましくは、石膏スラリー中のＭｇ濃度が４０〜５０ｇ
／ｌとなるように補給水を添加する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の製造方法における主要素
は次のようになる。

【００１０】（１）反応ｐＨ 石膏結晶を含む石膏スラリーに対して、濃硫酸と、炭酸
カルシウム、消石灰、生石灰などの中和剤のスラリーと
を同時に添加して、石膏スラリーのｐＨを４〜５にす
る。

【００１１】石膏スラリーのｐＨは、主に媒晶剤（例え
ばクエン酸ナトリウム）の効果から設定される。まず、
ｐＨが４以下では媒晶剤は分解してしまうので媒晶剤の
損失となる。ｐＨが５以上では高価な媒晶剤の効果が得
られないし、液中の鉄やその他不純物の混入が発生す
る。

【００１２】（２）反応温度 ｐＨ４〜５の範囲では、常温よりも６０℃付近の反応温
度で、石膏溶解度が高くなる。そして、これ以上の反応
温度になると、濃硫酸を使用するための希釈熱による局
部的な温度上昇が激しくなる。実際には、反応温度を６
５℃とした場合に結晶成長が最適であり、濃硫酸を使用
すれば希釈熱により外部からの熱の供給を不必要とする
ことが可能である。

【００１３】（３）スラリー濃度 反応系内の全スラリー量を一定とすることと、使用硫酸
量から算出される石膏生成量分を濾過し回収することに
より、濃度が５０％以下で一定な石膏スラリーを循環さ
せて、石膏種晶を常時循環させる。

【００１４】石膏スラリーのスラリー濃度は、種晶の繰
り返しという目的から高いほうがよいが、固液分離装置
の性能の上限より５０％とした。実際は回分式の固液分
離装置等では、結晶の回収時と休止時にスラリー濃度が
変動するため、４０〜５０％の範囲でコントロールす
る。

【００１５】（４）媒晶剤濃度 石膏種晶の成長に必要な媒晶剤を濃度が３〜５ｇ／ｌと
なるように添加することによって結晶粒の大きな２水石
膏を生成する。媒晶材は、クエン酸ソーダが好ましい。

【００１６】媒晶剤は、各種媒晶剤について検討した結
果、クエン酸ソーダの媒晶効果が最も大きいことが判明
した。さらに、石膏ボードとして使用可能な平均粒径５
０μ以上の厚みの大きい結晶が、クエン酸ソーダ濃度を
３〜５ｇ／ｌにて得られた。ただし５ｇ／ｌ以上の濃度
ではそれ以上の媒晶効果が得られないので、上限を５ｇ
／ｌとしている。

【００１７】（５）Ｍｇ濃度 石灰石に同伴して持ち込まれる不純物、特にＭｇの濃度
を一定以下、具体的には４０〜５０ｇ／ｌとするために
最低必要な補給水を添加する。これにより、排出液を最
小量にして媒晶剤の損失を少なくし、低い製造コストに
て２水石膏を製造する。

【００１８】

【実施例】

［実施例１］各種媒晶剤による、ビーカー試験結果を表
１に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】［実施例２］本実施例の具体的なフローチ
ャートを図１に示す。角かっこ（［ ］）内の物理量
は、前述のように制御されるものである。

【００２１】そこで、石膏を製造する反応槽では、石膏
種晶となりうる石膏結晶を含む石膏スラリーをスラリー
濃度４０〜５０％で常に循環させる。ここに、銅製錬に
おいて発生する亜硫酸含有の高温燃焼ガスより回収され
た９５〜９８％濃硫酸と、中和剤である石灰石とのスラ
リーを前記石膏スラリーに同時に添加してｐＨを４〜５
とする。

【００２２】ｐＨのコントロールは、硫酸量を一定とし
て、中和剤のスラリー添加量を変えて行うこともできる
し、中和剤のスラリー添加量を一定として、硫酸量を変
えて行うこともできる。しかし、一般的な石灰石粉砕設
備では、産出する石灰乳（炭カル乳）のスラリー濃度が
変動するため（実際試験を行った設備においても２０〜
３０％の間で変動する）、硫酸によるｐＨコントロール
を採用した。この方法により、安定したｐＨでの石膏生
成が可能になる。

【００２３】また、反応系を構成する反応槽は二段とし
て、一次反応槽と二次反応槽に濃硫酸を分別して添加
し、反応温度の制御と設備の保護を同時に行い、石膏生
成反応の異常反応防止、具体的には局部的な温度上昇の
防止を図った。

【００２４】媒晶剤としては、クエン酸ナトリウムを用
い、その添加量は３〜５ｇ／ｌである。クエン酸自体の
分析には時間を要し、これを管理項目とするとクエン酸
の濃度は安定しないが、クエン酸の濃度管理として、反
応系内のナトリウム濃度を代替値として使用すれば、容
易にクエン酸の濃度管理が可能であることが解った。

【００２５】工程内の液バランスは、その他の実験条件
とともに表２に示すが、媒晶剤のロスを最小限とし、石
灰石に同伴する不純物のマグネシウム濃度が５０ｇ／ｌ
を超えないよう、最低の補給水にて運転している。

【００２６】本実施例では、濾液を石灰石粉砕に使用す
るため、添加した水分のほとんどが石膏の結晶水と付着
水として払い出され、補給水の１６％しか系外に払い出
す必要がない。従って、媒晶剤のロスが石膏トン当たり
０．４５ｋｇという最小量での石膏製造が可能である。

【００２７】

【表２】 ［石膏製造条件］ バランス（１０００ＷＥＴ−ｔ／月産出時） 入側：９８％硫酸 １８．６ｔ／日 石灰石 １８．６ｔ／日（ＭｇＯ：０．６％） ケーキ洗浄水 １７．４ｔ／日 媒晶剤溶液 １ ｔ／日 硫酸中水分 ０．４ｔ／日 補給水 ８．３ｔ／日 出側：石膏 ３３．６ｔ／日（水分：５％） 石膏付着水 １．７ｔ／日 石膏結晶水 ６．７ｔ／日 ケーキ洗浄液 １７．４ｔ／日 濾液 １．３ｔ／日（系内Ｍｇ５０ｇ／ｌ） 媒晶剤濃度および添加量 クエン酸 ５ｇ／ｌ １５．２ｋｇ／日 反応時間 ２４時間連続 反応ｐＨ 一次反応槽：５．２ 二次反応槽：４．９ 種晶循環量 種晶／生成石膏＝重量比１０倍 反応温度 ６０〜７５℃ スラリー濃度 ５０％目標

【００２８】本実施例では、石膏ボード用原料として使
用可能な、結晶形状が米粒状で厚みのある平均粒径４５
〜５１μｍの２水石膏が安定して得られた。このミクロ
組織写真の一例（図２ｂ）を従来の廃酸石膏のミクロ組
織写真（図２ａ）と比較して示す。

【００２９】また、濾液を繰り返さない方法で石膏ｔ当
たり７．７ｋｇ必要であった媒晶剤が、工程内の液をリ
サイクルすることで０．４５ｋｇにまで削減できる。

【００３０】この方法により、設備の大幅な縮小も可能
である。すなわち、スラリー濃度が高いため、シックナ
ーが不要である。反応温度に濃硫酸の希釈熱をそのまま
使用できるため、硫酸希釈設備が不要である。石灰石の
溶解が媒晶剤で促進されるので、石灰石の粉砕設備の能
力を小さくできる。

【００３１】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、反応系内のスラリー濃度や温度の管理が非常に簡単
であり、変動の少ない安定操業で石膏ボード用２水石膏
を供給することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の２水石膏製造方法の一例を示すフロ
ーチャートである。

【図２】 図２ａは従来の２水石膏の代表である廃酸石
膏のミクロ組織写真（４００倍）の一例を示す図であ
り、図２ｂは本方法において産出した２水石膏のミクロ
組織写真（４００倍）の一例を示す図である。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年２月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】２水石膏は、石灰石などの中和剤と硫酸と
媒晶剤を原料として製造され、生産設備が簡単で、種々
の濃度の硫酸から製造されるので、コスト面で非常に有
利で、建築材料として適しており、広く使用されてい
る。しかし、石膏ボードの原料として使用可能な２水石
膏は、硬化時の強度を大きくするため、結晶粒の大きな
ものが要求される。しかし、結晶粒の制御が困難なの
で、使用可能な２水石膏は得るのが困難である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 媒晶剤を用いつつ石膏スラリーを反応系
   に通して循環させ、反応系内のスラリー濃度を均一に維
   持しつつ、該石膏スラリーに濃硫酸と、炭酸カルシウ
   ム、消石灰、生石灰の一種以上を含むスラリーとを添加
   して２水石膏を得るに際し、媒晶剤としてクエン酸ナト
   リウムを石膏スラリーに対し３〜５ｇ／ｌの範囲内で用
   い、反応系内のスラリー濃度を５０％以下とし、反応ｐ
   Ｈを４〜５とし、反応温度を６０℃以上とし、不純物濃
   度を一定以下に維持するのに必要な補給水を添加するこ
   とを特徴とする石膏ボード用２水石膏の製造方法。
2. 【請求項２】 石膏スラリー中のＭｇ濃度が４０〜５０
   ｇ／ｌとなるように補給水を添加することを特徴とする
   請求項１に記載の石膏ボード用２水石膏の製造方法。