ＣａＣＯ３及び／又はＭｇＣＯ３の固化方法
【目的】 ＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 、或いはこれらを主成分とする物質を緩やかな条件で固化する。
【構成】 ＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 或いはこれらを主成分とする物質に、ＣａＯ，Ｃａ（ＯＨ）2 ，ＭｇＯ及びＭｇ（ＯＨ）2 よりなる群から選ばれる１種又は２種以上のＣａ及び／又はＭｇ系物質と、シリカ系物質とを混合した後、オートクレーブ反応を利用して固化させる。
【効果】 一般的な装置であるオートクレーブによる処理のみで原料物質を、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、省エネルギー、省コスト化を図ることができる。燃焼排ガス中のＣＯ2 をＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 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。
【構成】 ＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 或いはこれらを主成分とする物質に、ＣａＯ，Ｃａ（ＯＨ）2 ，ＭｇＯ及びＭｇ（ＯＨ）2 よりなる群から選ばれる１種又は２種以上のＣａ及び／又はＭｇ系物質と、シリカ系物質とを混合した後、オートクレーブ反応を利用して固化させる。
【効果】 一般的な装置であるオートクレーブによる処理のみで原料物質を、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、省エネルギー、省コスト化を図ることができる。燃焼排ガス中のＣＯ2 をＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 の固化方法に係り、特に、ＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 、或いはこれらを主成分とする物質を緩やかな処理条件にて固化させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】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 及び／又はＭｇＣＯ3 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ＭｇＣＯ3 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】従来、ＣａＣＯ3 の固化方法としては、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】
【発明が解決しようとする課題】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】本発明は上記従来の問題点を解決し、ＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 、或いはこれらを主成分とする物質を緩やかな条件で固化することができる方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１のＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 の固化方法は、ＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 或いはこれらを主成分とする物質に、ＣａＯ，Ｃａ（ＯＨ）2 ，ＭｇＯ，Ｍｇ（ＯＨ）2 ，スラグ及びコンクリート廃材よりなる群から選ばれる１種又は２種以上のＣａ及び／又はＭｇ系物質と、シリカ系物質とを混合した後、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。
【０００８】請求項２のＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 の固化方法は、請求項１において、原料として、さらに、ＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 ないしはシリカ系物質の溶解度を高める物質（以下、「溶解度増大物質」ということがある。）を混合することを特徴とする。
【０００９】請求項３のＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 の固化方法は、請求項２の方法において、溶解度増大物質が、ＬｉＯＨ，ＮａＯＨ，ＫＯＨ，ＮＨ4 ＯＨ，Ｌｉ2ＣＯ3 ，Ｎａ2 ＣＯ3 ，Ｋ2 ＣＯ3 ，（ＮＨ4 ）2 ＣＯ3 ，ＬｉＨＣＯ3 ，ＮａＨＣＯ3 ，ＫＨＣＯ3 ，ＮＨ4 ＨＣＯ3 ，ＬｉＮＯ3 ，ＮａＮＯ3 ，ＫＮＯ3 ，ＮＨ4 ＮＯ3 ，Ｃａ（ＮＯ3 ）2 ，ＬｉＦ，ＮａＦ，ＫＦ，ＮＨ4 Ｆ，ＬｉＣｌ，ＮａＣｌ，ＫＣｌ，ＮＨ4 Ｃｌ，ＬｉＢｒ，ＮａＢｒ，ＫＢｒ及びＮＨ4 Ｂｒよりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする。
【００１０】以下に本発明を詳細に説明する。
【００１１】本発明のＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 の固化方法において、原料となるＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 、或いはこれらを主成分とする物質（以下「原料物質」と称する。）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 及び／又はＭｇＣＯ3 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 及び／又はＭｇＣＯ3 、或いは、ＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 を主体とする物質であれば有効に適用することができる。この物質はドロマイト、塩基性ＭｇＣＯ3 であっても良い。
【００１２】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、シリカヒューム、ホワイトカーボン、タイル屑、ガラス屑、レンガ屑、スラグ、セメント・コンクリート廃材、石炭灰、汚泥、釉汚泥、汚泥焼却灰、Ｃａ分を抽出後の産業廃棄物（例えばセメント・コンクリート廃材、スラグ、釉汚泥、石炭灰、汚泥焼却灰、ガラス屑のＣａ分を抽出したもの）等を用いることができる。これらのシリカ系物質と前記Ｃａ及び／又はＭｇ系物質とが反応することにより、得られる固化体中に（ＣａＯ及び／又はＭｇＯ）−ＳｉＯ2 −Ｈ2 Ｏ系固形物質が効率的に生成し、固化体の強度を高めることができる。
【００１３】なお、シリカ系物質の使用割合は、多過ぎると相対的に原料物質の割合が低減してＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 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量は、混合後の原料中において占める割合がＳｉＯ2 換算で５０重量％以下、特に１０〜３０重量％となるようにするのが好ましい。
【００１４】Ｃａ及び／又はＭｇ系物質としては、ＣａＯ，Ｃａ（ＯＨ）2 ，ＭｇＯ，Ｍｇ（ＯＨ）2 ，スラグ及びコンクリート廃材の１種又は２種以上が用いられる。この中でも、ＣａＯ及び／又はＣａ（ＯＨ）2 あるいはこれを主成分とするものが好ましく、更に、ＣａＯにおいては成形前に消化しておくのが好ましい。なお、スラグやコンクリート廃材は、シリカ系物質としても作用する。
【００１５】Ｃａ及び／又はＭｇ系物質は、混合後の原料中において占める割合がＣａＯ換算で及び／又はＭｇＯ換算で５０重量％以下、とりわけ１０〜３０重量％となるようにするのが好適である。
【００１６】シリカ系物質とＣａ及び／又はＭｇ系物質の総量は、混合後の原料中において占める割合がＳｉＯ2 換算とＣａＯ換算及び／又はＭｇＯ換算で５０重量％以下であると、原料物質の割合が低減せずに好適である。
【００１７】溶解度増大物質としては、ＬｉＯＨ，ＮａＯＨ，ＫＯＨ，ＮＨ4 ＯＨ，Ｌｉ2ＣＯ3 ，Ｎａ2 ＣＯ3 ，Ｋ2 ＣＯ3 ，（ＮＨ4 ）2 ＣＯ3 ，ＬｉＨＣＯ3 ，ＮａＨＣＯ3 ，ＫＨＣＯ3 ，ＮＨ4 ＨＣＯ3 ，ＬｉＮＯ3 ，ＮａＮＯ3 ，ＫＮＯ3 ，ＮＨ4 ＮＯ3 ，Ｃａ（ＮＯ3 ）2 ，ＬｉＦ，ＮａＦ，ＫＦ，ＮＨ4 Ｆ，ＬｉＣｌ，ＮａＣｌ，ＫＣｌ，ＮＨ4 Ｃｌ，ＬｉＢｒ，ＮａＢｒ，ＫＢｒ，ＮＨ4 Ｂｒなどの水酸化アルカリ、アルカリ塩、炭酸アルカリ、炭酸水素アルカリ、ハロゲン化アルカリ等アルカリ系物質ならびにアンモニウム系物質や、これらを含む物質が好適である。また、酸化アルカリを含む物質（例えばガラス、鉱物など）等も好適である。この溶解度増大物質は、産業廃棄物を利用するのが好適である。なお、これらの溶解度増大物質は、ＣａＣＯ3 ，ＭｇＣＯ3 及び／又はシリカ系物質の溶解度を高める作用を有する。このような溶解度増大物質は、同時に複数種類を混合しても良い。
【００１８】このような溶解度増大物質は、混合後の原料中においてアルカリ金属イオン又はアンモニウムイオンの占める割合が１０重量％以下、特に０．１〜５重量％となるようにするのが好適である。
【００１９】原料物質にＣａ及び／又はＭｇ系物質と、シリカ系物質と、必要に応じて更にアルカリ系物質を混合して得られる固化原料は、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した後、成形し、さらにオートクレーブ処理しても良い。
【００２０】本発明では、オートクレーブ処理液は、水であっても良く、上記アルカリ系物質の溶液であっても良い。
【００２１】アルカリ系物質の溶液は、その中に含まれるアルカリ金属イオン又はアンモニウムイオンが５ｍｏｌ／ｌ以下、とりわけ０．０１〜１ｍｏｌ／ｌとなるようにするのが好適である。
【００２２】オートクレーブ処理は、１００〜３００℃、特に１５０〜２５０℃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。
【００２３】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。
【００２４】本発明においては、原料物質を酸処理、イオン交換樹脂による処理等により表面処理しておいても良い。
【００２５】なお、本発明は、ＢａＣＯ3 やＳｒＣＯ3 の固化への適用も期待できる。
【００２６】
【作用】本発明方法においては、オートクレーブ処理により、ＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 の溶解と再析出反応が進行し、ＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 等の固形粒子が結合する。これにより、従来法に比べて低温、低圧の緩やかな条件で、ＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 、或いはこれらを主成分とする物質を固化させることができる。
【００２７】特に、本発明においては、原料物質にＣａ及び／又はＭｇ系物質とシリカ系物質を混合してオートクレーブ処理するため、（ＣａＯ及び／又はＭｇＯ）−ＳｉＯ2 −Ｈ2 Ｏ系固形物質の生成により、高強度の固化体を得ることができる。
【００２８】更に、ＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 の溶解度を高めるアルカリ系物質を併用することにより、より一層強度の高い固化体を得ることができる。
【００２９】
【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。なお、実施例において用いたＣａＣＯ3 ，ＭｇＣＯ3 及びＳｉＯ2 原料は下記表１の通りである。その他の原料は試薬を用いた。
【００３０】
【表１】
【００３１】また、各試料の曲げ強度の測定は、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。
【００３２】実施例１，比較例１表２に示す配合にて固化原料を乳鉢で乾式混合し、３００ｋｇｆ／ｃｍ2 で加圧成形して４０ｍｍ×１０ｍｍ×約１０ｍｍ厚さの成形体を得た。得られた成形体の曲げ強度を表２に示す。各成形体をオートクレーブに入れ、表２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２９０ｃｃ入れて飽和蒸気圧にて処理した。
【００３３】得られた固化体を６０℃で乾燥した後、曲げ強度の測定を行ない結果を表２に示した。
【００３４】
【表２】
【００３５】表２より、次のことが明らかである。即ち、Ｃａ（ＯＨ）2 とシリカ系物質を混合してオートクレーブ処理することにより、２８０℃以下の温度での飽和蒸気圧の処理で、容易に固化させて高強度固化体を得ることができる。これに対して、ＣａＣＯ3 だけのもの（No. １２）、ＳｉＯ2 のみを添加したもの（No. １３）、ＣａＯのみを添加したもの（No.１４）では、十分な固化強度を得ることができない。
【００３６】実施例２，比較例２ＣａＣＯ3 の代りにＭｇＣＯ3 を用いて、実施例１と同様にして成形及びオートクレーブ処理を行って、成形体及び固化体の曲げ強度を測定し、結果を表３に示した。
【００３７】
【表３】
【００３８】表３より、ＭｇＣＯ3 についても、ＣａＣＯ3 と同様、Ｍｇ（ＯＨ）2 とシリカ系物質とを混合してオートクレーブ処理することにより、緩やかな条件で、容易に固化させて、高強度固化体を得ることができることが明らかである。
【００３９】実施例３，比較例３ＣａＣＯ3 の代りにＣａＣＯ3 とＭｇＣＯ3 の混合物を用いて、実施例１と同様にして成形及びオートクレーブ処理を行って、成形体及び固化体の曲げ強度を測定し、結果を表４に示した。
【００４０】なお、オートクレーブ処理条件はすべて２３０℃の飽和蒸気圧下，７時間とした。
【００４１】
【表４】
【００４２】表４より、ＣａＣＯ3 及びＭｇＣＯ3 の混合系についても、Ｃａ（ＯＨ）2 及び／又はＭｇ（ＯＨ）2 とシリカ系物質とを混合してオートクレーブ処理することにより、緩やかな条件で、容易に固化させて、高強度固化体を得ることができることが明らかである。
【００４３】実施例４実施例１〜３において、更にアルカリ系物質を混合したこと以外は同様にして成形及びオートクレーブ処理を行って、成形体及び固化体の曲げ強度を測定し、結果を表５，６に示した。
【００４４】なお、オートクレーブ処理条件はすべて２３０℃の飽和蒸気圧下，７時間とした。
【００４５】
【表５】
【００４６】
【表６】
【００４７】表５，６より、アルカリ系物質を混合することにより、より一層高強度な固化体を得ることができることが明らかである。
【００４８】実施例５結晶質ＳｉＯ2 の代わりに表７に示すものを用いたこと以外は実施例４のNo.３６（ＣａＣＯ3 使用）又はNo. ４１（ＭｇＣＯ3 使用）と同様にして成形体及び固化体を製造した。強度測定結果を表７に示す。
【００４９】
【表７】
【００５０】実施例６Ｃａ及び／又はＭｇ系物質としてＣａ（ＯＨ）2 又はＭｇ（ＯＨ）2 の代わりに表８のNo. ８１，８２に示すものを用いたこと以外は実施例５と同様にして成形体及び固化体を製造した。強度測定結果を表８に示す。
【００５１】実施例７Ｃａ及び／又はＭｇ系物質として表８のNo. ８３，８４に示すものを用いたこと、そして、ＮａＯＨは固形原料としては添加せず、オートクレーブ処理溶液（０．１ｍｏｌ／ｌ）として用いたこと以外は実施例５と同様にして成形体及び固化体を製造した。強度測定結果を表８に示す。
【００５２】
【表８】
【００５３】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 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 及び／又はＭｇＣＯ3 、或いはこれら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る。
【００５４】本発明によれば、燃焼排ガス中のＣＯ2 をＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 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。
【００５５】請求項２，３の方法によれば、より一層強度の高い固化体を得ることができる。
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 の固化方法に係り、特に、ＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 、或いはこれらを主成分とする物質を緩やかな処理条件にて固化させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】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 及び／又はＭｇＣＯ3 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ＭｇＣＯ3 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】従来、ＣａＣＯ3 の固化方法としては、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】
【発明が解決しようとする課題】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】本発明は上記従来の問題点を解決し、ＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 、或いはこれらを主成分とする物質を緩やかな条件で固化することができる方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１のＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 の固化方法は、ＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 或いはこれらを主成分とする物質に、ＣａＯ，Ｃａ（ＯＨ）2 ，ＭｇＯ，Ｍｇ（ＯＨ）2 ，スラグ及びコンクリート廃材よりなる群から選ばれる１種又は２種以上のＣａ及び／又はＭｇ系物質と、シリカ系物質とを混合した後、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。
【０００８】請求項２のＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 の固化方法は、請求項１において、原料として、さらに、ＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 ないしはシリカ系物質の溶解度を高める物質（以下、「溶解度増大物質」ということがある。）を混合することを特徴とする。
【０００９】請求項３のＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 の固化方法は、請求項２の方法において、溶解度増大物質が、ＬｉＯＨ，ＮａＯＨ，ＫＯＨ，ＮＨ4 ＯＨ，Ｌｉ2ＣＯ3 ，Ｎａ2 ＣＯ3 ，Ｋ2 ＣＯ3 ，（ＮＨ4 ）2 ＣＯ3 ，ＬｉＨＣＯ3 ，ＮａＨＣＯ3 ，ＫＨＣＯ3 ，ＮＨ4 ＨＣＯ3 ，ＬｉＮＯ3 ，ＮａＮＯ3 ，ＫＮＯ3 ，ＮＨ4 ＮＯ3 ，Ｃａ（ＮＯ3 ）2 ，ＬｉＦ，ＮａＦ，ＫＦ，ＮＨ4 Ｆ，ＬｉＣｌ，ＮａＣｌ，ＫＣｌ，ＮＨ4 Ｃｌ，ＬｉＢｒ，ＮａＢｒ，ＫＢｒ及びＮＨ4 Ｂｒよりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする。
【００１０】以下に本発明を詳細に説明する。
【００１１】本発明のＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 の固化方法において、原料となるＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 、或いはこれらを主成分とする物質（以下「原料物質」と称する。）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 及び／又はＭｇＣＯ3 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 及び／又はＭｇＣＯ3 、或いは、ＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 を主体とする物質であれば有効に適用することができる。この物質はドロマイト、塩基性ＭｇＣＯ3 であっても良い。
【００１２】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、シリカヒューム、ホワイトカーボン、タイル屑、ガラス屑、レンガ屑、スラグ、セメント・コンクリート廃材、石炭灰、汚泥、釉汚泥、汚泥焼却灰、Ｃａ分を抽出後の産業廃棄物（例えばセメント・コンクリート廃材、スラグ、釉汚泥、石炭灰、汚泥焼却灰、ガラス屑のＣａ分を抽出したもの）等を用いることができる。これらのシリカ系物質と前記Ｃａ及び／又はＭｇ系物質とが反応することにより、得られる固化体中に（ＣａＯ及び／又はＭｇＯ）−ＳｉＯ2 −Ｈ2 Ｏ系固形物質が効率的に生成し、固化体の強度を高めることができる。
【００１３】なお、シリカ系物質の使用割合は、多過ぎると相対的に原料物質の割合が低減してＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 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量は、混合後の原料中において占める割合がＳｉＯ2 換算で５０重量％以下、特に１０〜３０重量％となるようにするのが好ましい。
【００１４】Ｃａ及び／又はＭｇ系物質としては、ＣａＯ，Ｃａ（ＯＨ）2 ，ＭｇＯ，Ｍｇ（ＯＨ）2 ，スラグ及びコンクリート廃材の１種又は２種以上が用いられる。この中でも、ＣａＯ及び／又はＣａ（ＯＨ）2 あるいはこれを主成分とするものが好ましく、更に、ＣａＯにおいては成形前に消化しておくのが好ましい。なお、スラグやコンクリート廃材は、シリカ系物質としても作用する。
【００１５】Ｃａ及び／又はＭｇ系物質は、混合後の原料中において占める割合がＣａＯ換算で及び／又はＭｇＯ換算で５０重量％以下、とりわけ１０〜３０重量％となるようにするのが好適である。
【００１６】シリカ系物質とＣａ及び／又はＭｇ系物質の総量は、混合後の原料中において占める割合がＳｉＯ2 換算とＣａＯ換算及び／又はＭｇＯ換算で５０重量％以下であると、原料物質の割合が低減せずに好適である。
【００１７】溶解度増大物質としては、ＬｉＯＨ，ＮａＯＨ，ＫＯＨ，ＮＨ4 ＯＨ，Ｌｉ2ＣＯ3 ，Ｎａ2 ＣＯ3 ，Ｋ2 ＣＯ3 ，（ＮＨ4 ）2 ＣＯ3 ，ＬｉＨＣＯ3 ，ＮａＨＣＯ3 ，ＫＨＣＯ3 ，ＮＨ4 ＨＣＯ3 ，ＬｉＮＯ3 ，ＮａＮＯ3 ，ＫＮＯ3 ，ＮＨ4 ＮＯ3 ，Ｃａ（ＮＯ3 ）2 ，ＬｉＦ，ＮａＦ，ＫＦ，ＮＨ4 Ｆ，ＬｉＣｌ，ＮａＣｌ，ＫＣｌ，ＮＨ4 Ｃｌ，ＬｉＢｒ，ＮａＢｒ，ＫＢｒ，ＮＨ4 Ｂｒなどの水酸化アルカリ、アルカリ塩、炭酸アルカリ、炭酸水素アルカリ、ハロゲン化アルカリ等アルカリ系物質ならびにアンモニウム系物質や、これらを含む物質が好適である。また、酸化アルカリを含む物質（例えばガラス、鉱物など）等も好適である。この溶解度増大物質は、産業廃棄物を利用するのが好適である。なお、これらの溶解度増大物質は、ＣａＣＯ3 ，ＭｇＣＯ3 及び／又はシリカ系物質の溶解度を高める作用を有する。このような溶解度増大物質は、同時に複数種類を混合しても良い。
【００１８】このような溶解度増大物質は、混合後の原料中においてアルカリ金属イオン又はアンモニウムイオンの占める割合が１０重量％以下、特に０．１〜５重量％となるようにするのが好適である。
【００１９】原料物質にＣａ及び／又はＭｇ系物質と、シリカ系物質と、必要に応じて更にアルカリ系物質を混合して得られる固化原料は、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した後、成形し、さらにオートクレーブ処理しても良い。
【００２０】本発明では、オートクレーブ処理液は、水であっても良く、上記アルカリ系物質の溶液であっても良い。
【００２１】アルカリ系物質の溶液は、その中に含まれるアルカリ金属イオン又はアンモニウムイオンが５ｍｏｌ／ｌ以下、とりわけ０．０１〜１ｍｏｌ／ｌとなるようにするのが好適である。
【００２２】オートクレーブ処理は、１００〜３００℃、特に１５０〜２５０℃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。
【００２３】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。
【００２４】本発明においては、原料物質を酸処理、イオン交換樹脂による処理等により表面処理しておいても良い。
【００２５】なお、本発明は、ＢａＣＯ3 やＳｒＣＯ3 の固化への適用も期待できる。
【００２６】
【作用】本発明方法においては、オートクレーブ処理により、ＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 の溶解と再析出反応が進行し、ＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 等の固形粒子が結合する。これにより、従来法に比べて低温、低圧の緩やかな条件で、ＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 、或いはこれらを主成分とする物質を固化させることができる。
【００２７】特に、本発明においては、原料物質にＣａ及び／又はＭｇ系物質とシリカ系物質を混合してオートクレーブ処理するため、（ＣａＯ及び／又はＭｇＯ）−ＳｉＯ2 −Ｈ2 Ｏ系固形物質の生成により、高強度の固化体を得ることができる。
【００２８】更に、ＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 の溶解度を高めるアルカリ系物質を併用することにより、より一層強度の高い固化体を得ることができる。
【００２９】
【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。なお、実施例において用いたＣａＣＯ3 ，ＭｇＣＯ3 及びＳｉＯ2 原料は下記表１の通りである。その他の原料は試薬を用いた。
【００３０】
【表１】
【００３１】また、各試料の曲げ強度の測定は、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。
【００３２】実施例１，比較例１表２に示す配合にて固化原料を乳鉢で乾式混合し、３００ｋｇｆ／ｃｍ2 で加圧成形して４０ｍｍ×１０ｍｍ×約１０ｍｍ厚さの成形体を得た。得られた成形体の曲げ強度を表２に示す。各成形体をオートクレーブに入れ、表２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２９０ｃｃ入れて飽和蒸気圧にて処理した。
【００３３】得られた固化体を６０℃で乾燥した後、曲げ強度の測定を行ない結果を表２に示した。
【００３４】
【表２】
【００３５】表２より、次のことが明らかである。即ち、Ｃａ（ＯＨ）2 とシリカ系物質を混合してオートクレーブ処理することにより、２８０℃以下の温度での飽和蒸気圧の処理で、容易に固化させて高強度固化体を得ることができる。これに対して、ＣａＣＯ3 だけのもの（No. １２）、ＳｉＯ2 のみを添加したもの（No. １３）、ＣａＯのみを添加したもの（No.１４）では、十分な固化強度を得ることができない。
【００３６】実施例２，比較例２ＣａＣＯ3 の代りにＭｇＣＯ3 を用いて、実施例１と同様にして成形及びオートクレーブ処理を行って、成形体及び固化体の曲げ強度を測定し、結果を表３に示した。
【００３７】
【表３】
【００３８】表３より、ＭｇＣＯ3 についても、ＣａＣＯ3 と同様、Ｍｇ（ＯＨ）2 とシリカ系物質とを混合してオートクレーブ処理することにより、緩やかな条件で、容易に固化させて、高強度固化体を得ることができることが明らかである。
【００３９】実施例３，比較例３ＣａＣＯ3 の代りにＣａＣＯ3 とＭｇＣＯ3 の混合物を用いて、実施例１と同様にして成形及びオートクレーブ処理を行って、成形体及び固化体の曲げ強度を測定し、結果を表４に示した。
【００４０】なお、オートクレーブ処理条件はすべて２３０℃の飽和蒸気圧下，７時間とした。
【００４１】
【表４】
【００４２】表４より、ＣａＣＯ3 及びＭｇＣＯ3 の混合系についても、Ｃａ（ＯＨ）2 及び／又はＭｇ（ＯＨ）2 とシリカ系物質とを混合してオートクレーブ処理することにより、緩やかな条件で、容易に固化させて、高強度固化体を得ることができることが明らかである。
【００４３】実施例４実施例１〜３において、更にアルカリ系物質を混合したこと以外は同様にして成形及びオートクレーブ処理を行って、成形体及び固化体の曲げ強度を測定し、結果を表５，６に示した。
【００４４】なお、オートクレーブ処理条件はすべて２３０℃の飽和蒸気圧下，７時間とした。
【００４５】
【表５】
【００４６】
【表６】
【００４７】表５，６より、アルカリ系物質を混合することにより、より一層高強度な固化体を得ることができることが明らかである。
【００４８】実施例５結晶質ＳｉＯ2 の代わりに表７に示すものを用いたこと以外は実施例４のNo.３６（ＣａＣＯ3 使用）又はNo. ４１（ＭｇＣＯ3 使用）と同様にして成形体及び固化体を製造した。強度測定結果を表７に示す。
【００４９】
【表７】
【００５０】実施例６Ｃａ及び／又はＭｇ系物質としてＣａ（ＯＨ）2 又はＭｇ（ＯＨ）2 の代わりに表８のNo. ８１，８２に示すものを用いたこと以外は実施例５と同様にして成形体及び固化体を製造した。強度測定結果を表８に示す。
【００５１】実施例７Ｃａ及び／又はＭｇ系物質として表８のNo. ８３，８４に示すものを用いたこと、そして、ＮａＯＨは固形原料としては添加せず、オートクレーブ処理溶液（０．１ｍｏｌ／ｌ）として用いたこと以外は実施例５と同様にして成形体及び固化体を製造した。強度測定結果を表８に示す。
【００５２】
【表８】
【００５３】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 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 及び／又はＭｇＣＯ3 、或いはこれら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る。
【００５４】本発明によれば、燃焼排ガス中のＣＯ2 をＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 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。
【００５５】請求項２，３の方法によれば、より一層強度の高い固化体を得ることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 或いはこれらを主成分とする物質に、ＣａＯ，Ｃａ（ＯＨ）2 ，ＭｇＯ，Ｍｇ（ＯＨ）2 ，スラグ及びコンクリート廃材よりなる群から選ばれる１種又は２種以上のＣａ及び／又はＭｇ系物質と、シリカ系物質とを混合した後、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 及び／又はＭｇＣＯ3 の固化方法。
【請求項２】 請求項１において、原料として、さらに、ＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 ないしはシリカ系物質の溶解度を高める物質を混合することを特徴とするＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 の固化方法。
【請求項３】 請求項２の方法において、溶解度を高める物質が、ＬｉＯＨ，ＮａＯＨ，ＫＯＨ，ＮＨ4 ＯＨ，Ｌｉ2 ＣＯ3 ，Ｎａ2 ＣＯ3 ，Ｋ2 ＣＯ3 ，（ＮＨ4 ）2 ＣＯ3 ，ＬｉＨＣＯ3 ，ＮａＨＣＯ3 ，ＫＨＣＯ3 ，ＮＨ4 ＨＣＯ3 ，ＬｉＮＯ3 ，ＮａＮＯ3 ，ＫＮＯ3 ，ＮＨ4 ＮＯ3 ，Ｃａ（ＮＯ3 ）2 ，ＬｉＦ，ＮａＦ，ＫＦ，ＮＨ4 Ｆ，ＬｉＣｌ，ＮａＣｌ，ＫＣｌ，ＮＨ4 Ｃｌ，ＬｉＢｒ，ＮａＢｒ，ＫＢｒ及びＮＨ4 Ｂｒよりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とするＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 の固化方法。
【請求項１】 ＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 或いはこれらを主成分とする物質に、ＣａＯ，Ｃａ（ＯＨ）2 ，ＭｇＯ，Ｍｇ（ＯＨ）2 ，スラグ及びコンクリート廃材よりなる群から選ばれる１種又は２種以上のＣａ及び／又はＭｇ系物質と、シリカ系物質とを混合した後、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 及び／又はＭｇＣＯ3 の固化方法。
【請求項２】 請求項１において、原料として、さらに、ＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 ないしはシリカ系物質の溶解度を高める物質を混合することを特徴とするＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 の固化方法。
【請求項３】 請求項２の方法において、溶解度を高める物質が、ＬｉＯＨ，ＮａＯＨ，ＫＯＨ，ＮＨ4 ＯＨ，Ｌｉ2 ＣＯ3 ，Ｎａ2 ＣＯ3 ，Ｋ2 ＣＯ3 ，（ＮＨ4 ）2 ＣＯ3 ，ＬｉＨＣＯ3 ，ＮａＨＣＯ3 ，ＫＨＣＯ3 ，ＮＨ4 ＨＣＯ3 ，ＬｉＮＯ3 ，ＮａＮＯ3 ，ＫＮＯ3 ，ＮＨ4 ＮＯ3 ，Ｃａ（ＮＯ3 ）2 ，ＬｉＦ，ＮａＦ，ＫＦ，ＮＨ4 Ｆ，ＬｉＣｌ，ＮａＣｌ，ＫＣｌ，ＮＨ4 Ｃｌ，ＬｉＢｒ，ＮａＢｒ，ＫＢｒ及びＮＨ4 Ｂｒよりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とするＣａＣＯ3 及び／又はＭｇＣＯ3 の固化方法。
【公開番号】特開平７−２６７７５７
【公開日】平成７年（１９９５）１０月１７日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平６−６２３５８
【出願日】平成６年（１９９４）３月３１日
【出願人】（０００００１１４４）工業技術院長 (75)
【上記１名の復代理人】
【弁理士】
【氏名又は名称】重野 剛 （外１名）
【出願人】（００００００４７９）株式会社イナックス (1,429)
【上記１名の代理人】
【弁理士】
【氏名又は名称】重野 剛
【公開日】平成７年（１９９５）１０月１７日
【国際特許分類】
【出願日】平成６年（１９９４）３月３１日
【出願人】（０００００１１４４）工業技術院長 (75)
【上記１名の復代理人】
【弁理士】
【氏名又は名称】重野 剛 （外１名）
【出願人】（００００００４７９）株式会社イナックス (1,429)
【上記１名の代理人】
【弁理士】
【氏名又は名称】重野 剛
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