説明

MgCO3の固化方法

【目的】 MgCO3 又はMgCO3 を主成分とする物質を緩やかな条件で固化する。
【構成】 MgCO3 又はMgCO3 を主成分とする物質にアルカリ塩等の溶解度増大物質を添加するか、又は溶解度増大物質をオートクレーブ処理溶液として用い、比較的低温、低圧にてオートクレーブ反応させ、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MgCO3 又はMgCO3 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ることができ、MgCO3 固化技術における省エネルギー、省コスト化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MgCO3 の固化方法に係り、特に、MgCO3 又はMgCO3 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 又は(Ca・Mg)CO3 として固定化する方法がある。
【0004】CaCO3 の固化方法として、特開平3−252341号公報には、炭酸カルシウム、ガラス、NaOH及び水の混合物を200℃以上かつ100kg/cm2 以上の高温高圧で処理する方法が記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記のCaCO3 の固化方法は、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る。また、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。本発明は上記従来の問題点を解決し、MgCO3 又はMgCO3 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。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1のMgCO3 の固化方法は、MgCO3 又はMgCO3 を主成分とする物質を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ものである。
【0007】請求項2のMgCO3 の固化方法は、MgCO3 又はMgCO3 を主成分とする物質に、シリカ系物質を混合した後、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ものである。
【0008】請求項3のMgCO3 の固化方法は、MgCO3 又はMgCO3 を主成分とする物質と、MgCO3 の溶解度を高める物質を混合した後、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ものである。
【0009】請求項4のMgCO3 の固化方法は、MgCO3 又はMgCO3 を主成分とする物質に、シリカ系物質と、MgCO3 及び/又はシリカ系物質の溶解度を高める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ものである。
【0010】請求項5のMgCO3 の固化方法は、MgCO3 又はMgCO3 を主成分とする物質をオートクレーブ反応を利用して固化させる方法であって、MgCO3 の溶解度を高める物質の溶液をオートクレーブ処理溶液として用いることを特徴とするものである。
【0011】請求項6のMgCO3 の固化方法は、MgCO3 又はMgCO3 を主成分とする物質に、シリカ系物質を混合した後、オートクレーブ反応を利用して固化させる方法であって、MgCO3 及び/又は該シリカ系物質の溶解度を高める物質の溶液をオートクレーブ処理溶液として用いることを特徴とするものである。
【0012】以下に本発明を詳細に説明する。
【0013】本発明のMgCO3 の固化方法において、原料となるMgCO3 又はMgCO3 を主成分とする物質としては、例えば、燃焼排ガス中のCO2 を海水等に吸収させて、MgCO3 又は(Ca・Mg)CO3 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MgCO3 又はMgCO3 を主成分として50重量%以上含有する物質(例えば、MgCO3 分が50%以上であるドロマイトや塩基性MgCO3 )であれば有効に適用することができる。
【0014】本発明においては、MgCO3 又はMgCO3 を含む物質にシリカ系物質を混合して処理することもできる。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。
【0015】シリカ系物質を混合した場合には、得られる固化体中にM−S−H(MgO−SiO2 −H2 O系固形物質)が生成し、固化体の強度を高めることができる。なお、シリカ系物質を用いる場合、その使用割合は、多過ぎると相対的にMgCO3 又はMgCO3 を主成分とする物質の割合が低減して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。
【0016】本発明では、MgCO3 又はMgCO3 を含む物質に、MgCO3 の溶解度を高める物質を混合しても良い。
【0017】また、本発明では、MgCO3 又はMgCO3 を含む物質に対し上記のシリカ系物質を混合すると共に、さらに、MgCO3 及び/又は該シリカ系物質の溶解度を高める物質を混合しても良い。
【0018】こ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。)は、固形物、ゲル状、液状のいずれであっても良い。なお、溶解度増大物質が固形物の場合、水などの溶媒に溶解させて混合しても良い。
【0019】この溶解度増大物質としては、LiOH,NaOH,KOH,NH4 OH,Li2 CO3 ,Na2 CO3 ,K2 CO3 ,(NH42 CO3 ,LiHCO3 ,NaHCO3 ,KHCO3 ,NH4 HCO3 ,LiNO3 ,NaNO3 ,KNO3 ,NH4 NO3 ,Ca(NO32 ,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の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、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。
【0020】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。又、このような溶解度増大物質を、同時に複数種類混合しても良い。
【0021】MgCO3 又はMgCO3 を主成分とする物質に、必要に応じてシリカ系物質や溶解度増大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た後、成形し、さらにオートクレーブ処理しても良い。
【0022】本発明では、オートクレーブ処理液は、水であっても良く、上記溶解度増大物質の溶液であっても良い。
【0023】溶解度増大物質の溶液は、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。
【0024】オートクレーブ処理は、150〜300℃、特に200〜250℃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。
【0025】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。
【0026】本発明においては、MgCO3 又はMgCO3 を主成分とするものを酸処理、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。
【0027】
【作用】請求項1,3,5の方法においては、オートクレーブ処理により、MgCO3の溶解と再析出反応が進行し、MgCO3 等の固形粒子同志が結合する。これにより、従来法に比べて低温、低圧の緩やかな条件で、MgCO3 又はMgCO3を主成分とする物質を固化させることができる。
【0028】請求項2,4,6の方法においては、MgCO3 及びシリカ系物質の溶解及び反応によりM−S−H(MgO−SiO2 −H2 O系物質)が生成し、このM−S−Hによって固形粒子同志が強固に結合し、成形体が固化される。
【0029】請求項3,4においては、混合された溶解度増大物質により、上記の溶解及び反応が促進される。
【0030】請求項5,6においては、オートクレーブ処理液中の溶解度増大物質が気相(例えば水蒸気)を介して成形体中に入り込み、上記の溶解及び反応が促進される。
【0031】
【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溶解度増大物質以外の原料は下記表1の通りである。
【0032】
【表1】


【0033】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。
【0034】実施例1溶解度増大物質を添加せず、表2に示す配合にて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。
【0035】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。
実施例2オートクレーブ処理水として0.1mol/lのNa2 CO3 水溶液を用いたほかは実施例1と同様にして固化処理を行なった。その結果を表2に併せて示す。
【0036】実施例3溶解度増大物質としてNa2 CO3 を用い、原料配合を表3としたこと以外は実施例1と同様にしてMgCO3 の固化を行なった。
【0037】曲げ強度の測定結果を表3に示す。
【0038】表2,3より、次のことが明らかである。即ち、オートクレーブ処理によれば、280℃以下の温度での飽和蒸気圧の処理で、MgCO3 又はMgCO3 とSiO2 の混合物を容易に固化させることができる。特に、SiO2 として非晶質SiO2 を用いた場合には、固化体の強度を著しく高めることができる。
【0039】また、Na2 CO3 の添加や、Na2 CO3 水溶液をオートクレーブ処理液として用いることにより、成形体の強度をさらに高めることができる。
【0040】
【表2】


【0041】実施例4実施例3のNo. 27において、MgCO3 に混合する溶解度増大物質としてNa2 CO3 の代わりに表4のものを用いたこと以外は全く同様にして固化処理を行ない、固化体の曲げ強度を測定した。結果を表3に併せて示す。
【0042】なお、表4において、LiOH,NaOH,KOH,NH4 OHは濃度0.1mol/lの水溶液として原料に添加した。
【0043】実施例5実施例2のNo. 3において、オートクレーブ処理水に溶解させる溶解度増大物質としてNa2 CO3 の代わりに表3のものを用いたこと以外は全く同様にして固化処理を行ない、固化体の曲げ強度を測定した。結果を表4に併せて示す。
【0044】なお、オートクレーブ処理溶液中の溶解度増大物質の濃度は0.1mol/lとした。
【0045】
【表3】


【0046】実施例6実施例3のNo. 35において、MgCO3 に混合する溶解度増大物質としてNa2 CO3 の代わりに表4のものを用いたこと以外は全く同様にして固化処理を行ない、固化体の曲げ強度を測定した。結果を表4に併せて示す。
【0047】なお、表4において、LiOH,NaOH,KOH,NH4 OHは濃度0.1mol/lの水溶液として原料に添加した。
【0048】実施例7実施例2のNo. 11において、オートクレーブ処理水に溶解させる溶解度増大物質としてNa2 CO3 の代わりに表4のものを用いたこと以外は全く同様にして固化処理を行ない、固化体の曲げ強度を測定した。結果を表4に併せて示す。なお、オートクレーブ処理溶液中の溶解度増大物質の濃度は0.1mol/lとした。
【0049】
【表4】


【0050】実施例8実施例3のNo. 35において、シリカ系物質として結晶質SiO2 の代わりに表5のものを用いたこと以外は全く同様にして固化処理を行ない、固化体の曲げ強度を測定した。結果を表6に併せて示す。
【0051】なお、表6には、各シリカ系物質の分析値も併せて示す。水分を含んでいるものは乾燥後、添加した。No. 109の産廃(産業廃棄物)は、スラグからCa分を抽出したものである。
【0052】
【表5】


【0053】
【表6】


【0054】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の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によりMgCO3 又はMgCO3 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ることができ、MgCO3 固化技術における省エネルギー、省コスト化を図ることができる。
【0055】本発明によれば、燃焼排ガス中のCO2 をMgCO3 又は(Ca・Mg)CO3 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。

【特許請求の範囲】
【請求項1】 MgCO3 又はMgCO3 を主成分とする物質を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MgCO3 の固化方法。
【請求項2】 MgCO3 又はMgCO3 を主成分とする物質に、シリカ系物質を混合した後、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MgCO3 の固化方法。
【請求項3】 MgCO3 又はMgCO3 を主成分とする物質と、MgCO3 の溶解度を高める物質を混合した後、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MgCO3 の固化方法。
【請求項4】 MgCO3 又はMgCO3 を主成分とする物質に、シリカ系物質と、MgCO3 及び/又はシリカ系物質の溶解度を高める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MgCO3 の固化方法。
【請求項5】 MgCO3 又はMgCO3 を主成分とする物質をオートクレーブ反応を利用して固化させる方法であって、MgCO3 の溶解度を高める物質の溶液をオートクレーブ処理溶液として用いることを特徴とするMgCO3 の固化方法。
【請求項6】 MgCO3 又はMgCO3 を主成分とする物質に、シリカ系物質を混合した後、オートクレーブ反応を利用して固化させる方法であって、MgCO3 及び/又は該シリカ系物質の溶解度を高める物質の溶液をオートクレーブ処理溶液として用いることを特徴とするMgCO3 の固化方法。