JPS6071523A - 板状塩基性炭酸カルシウムの製造方法 - Google Patents

板状塩基性炭酸カルシウムの製造方法

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JPS6071523A
JPS6071523A JP17884283A JP17884283A JPS6071523A JP S6071523 A JPS6071523 A JP S6071523A JP 17884283 A JP17884283 A JP 17884283A JP 17884283 A JP17884283 A JP 17884283A JP S6071523 A JPS6071523 A JP S6071523A
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Hideo Yamada
英夫 山田
Naomichi Hara
尚道 原
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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/18Carbonates
    • C01F11/181Preparation of calcium carbonate by carbonation of aqueous solutions and characterised by control of the carbonation conditions

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は板状塩基性炭酸カルシウム及びその製造方法に
関し、さらに詳しくは、組成式2CaC03・Ca(o
H)2・H2Cを有する新規な板状塩基性炭酸カルシウ
ム、及び石灰乳に二酸化炭素を特定の条件で吹き込むこ
とによシ、前記の板状塩基性炭酸カルシウムを製造する
方法に関するものである。
従来、石灰乳と二酸化炭素又は二酸化炭素含有ガスとの
反応によって、立方状、連鎖状、ぼうすい状、柱状など
の形状を有する沈降性炭酸カルシウムを製造する方法は
よく知られている。しかしながら、この炭酸カルシウム
の製造過程における中間生成物である組成式2CaC0
3・Ca(oH)2・H2Cを有する板状塩基性炭酸カ
ルシウムは、古くからその存在が推定されていたものの
、生成条件が複雑であるため、これまでその製造方法が
見出されておらず、実際に得られていない。
本発明者らは、石灰乳と二酸化炭素とを反応させて、組
成式2caco3゛ca(on)2・H2Cを有する板
状塩基性炭酸カルシウムを製造することについて、鋭意
研究を重ねた結果、反応の進行に伴い1反応液の電気伝
導度曲線及び18曲線に特有の降下現象が現われること
に着目し、この現象を利用して二酸化炭素の吹込速度を
制御することによシ、その目的を達成しうろことを見出
し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
すなわち、本発明は、組成式20aO03°ca(oH
)2・H2Cを有する板状塩基性炭酸カルシウムを提供
するものである。
このような板状塩基性炭酸カルシウムは、本発明方法に
従い、20°C以下の温度に維持した、CaOとしての
濃度4〜12.9 / 100cc(D石灰乳の中へ、
二酸化炭素を一定速度で導入し、かきまぜなから反応さ
せることによシ炭酸カルシウムを製造するに当り、反応
液の電気伝導度又はPHを継続的に測定し、反応開始か
らその二次降下が生じるまでの時間t1 と二次隨下か
ら三次降下が生じるまでの時間t2どの比 2/l が
0.40〜0.50 の範囲になるように二酸化炭素の
導入速度を制御することによって得ることができる。
本発明方法の原料として、用いられる石灰乳は、生石灰
又は消石灰を水に懸濁させたものであり、この生石灰及
び消石灰については特に制限はないが、それらの粒径が
200メツシユふるいを通過するような大きさであシ、
かつ強固に凝集した粗粒の少ないものが好ましい。
また、石灰乳の濃度はca□換算で4〜12g/100
cc、好゛ましくは5〜10 g/ 1oOecの範囲
である。その濃度が417/100cc未満では、濃度
が。
低すぎて経済的でなく、また12777100ccを超
えると、石灰乳の粘度が高すぎて作業性が悪く、その上
反応熱による石灰乳の温度上昇が大きく、反応温度の調
節が困難となる。
一本発明において石灰乳の炭酸化に用いる二酸化炭素は
純粋なものでもよいし、二酸化炭素を含有したガスでも
よい。この二酸化炭素含有ガスを用いる場合、二酸化炭
素の濃度については、特に制限はないが、低すぎると反
応終了までに長時間を要するので、好ましくは10容置
チ以上、よシ好ましくは20容量チ以上である。
次に、本発明方法における二酸化炭素又は二酸化炭素含
有ガスの吹き込み速度について、添付図面に従って説明
すると、第1図は、石灰乳に二酸化炭素又は二酸化炭素
含有ガスをかきまぜながら一定速度で吹き込んで塩基性
炭酸カルシウムを生成させる際の、反応液の典型的な電
気伝導度曲線及び18曲線の1例である。この図から明
らかなように、両曲線とも反応過程において3種の降下
現象を有することが分る。これらの降下現象を反応開始
点から順に一次降下、二次降下及び三次降下と呼ぶこと
にする。石灰乳と二酸化炭素との主反応は液相反応であ
シ、反応系に導入した二酸化炭素がまず水に溶解し、次
いで溶存している水酸化カルシウムと反応するものと考
えられる。したがって、反応に伴う液相中の水酸カルシ
ウムの濃度変化は、ただちに電気伝導度やPH変化とな
って検知できる。前記の一次降下は反応生成物の結晶核
生成に伴う溶存水酸化カルシウムの濃度降下に対応する
ものと推定できる。この−次降下は、懸濁している水酸
化カルシウムが水に溶解し、溶存水酸化カルシウムを補
給するので、しばらくすると回復する。また二次降下は
塩基性炭酸カルシウムに特有のものであって、該塩基性
炭酸カルシウムが存在しないときは現われず、塩基性炭
酸カルシウム生成の有無の指標となりうる。この二次降
下は、水酸化カルシウムが塩基性炭酸カルシウムに変化
し終るときの溶存水酸化カルシウムの濃度変化に対応す
る。さらに三次降下は、中間生成した塩基性炭酸カルシ
ウムが炭酸化の継続によって炭酸カルシウムに変化し終
るときの溶液中の塩基性炭酸カルシウムの濃度変化に対
応する。
本発明者らは、反応開始点より二次降下終了点までに要
した反応時間をtlとし、二次降下終了点から三次降下
終了点(ただし、−曲線では一約10の点)までに要し
た時間t2として、t2とtlとの比 2/l□をめる
と、二次降下終了点までに塩基性炭酸カルシウムがほぼ
100チ生成しているときは、その値は常に約0.45
となシ、一方炭酸カルシウムが混じっているときは、そ
の量に応じて最小0までになることを見出した。
この知見により、板状塩基性炭酸カルシウムの最適生成
条件の探索が可能となった。すなわち、二酸化炭素又は
二酸化炭素含有ガスの吹き込み速度以外の条件、例えば
反応開始温度、石灰乳濃度、かきまぜ速度などをニ定に
し、t2//を値が約0.45となるようなガス吹き込
み速度を系統的に探索すればよい。このようにして最適
なガス吹き込み速度を見出せば、前と同様な条件で反応
を0行い、二次降下終了点でガス吹き込みを止めると、
はぼ純度100%の板状塩基性炭酸カルシウムを得るこ
とができる。
この二酸化炭素又は二酸化炭素含有ガスの最適吹き込み
速度は、反応開始温度、原料の生石灰又は消石灰の粒径
と凝集状態、石灰乳濃度、かきまぜ速度、ガスの気泡径
、反応装置形状などによって異なる。これは塩基性炭酸
カルシウムの結晶核の生成が溶液中の溶存水酸化カルシ
ウムや溶存二酸化炭素の濃1度、懸濁水酸化カルシウム
の溶解速度などとの微妙なバランスの上で起るためと考
えられる。ガス吹き込み速度が最適値よシ大きすぎると
、反応液の電気伝導度やPH値が急激に大きく降下した
のち再び急に回復するが、そのときゲル化を経て糸状体
と呼ばれるものを核生成し、板状塩基性炭酸カルシウム
は生成しない。また、ガス吹き込み速度をあまシ遅くす
ると、反応の不均等化が起るためか炭酸カルシウムをも
核生成し、塩基性炭酸カルシウムと炭酸カルシウムとの
混合物が得られる。したがって、本発明においては、二
酸化炭素又は二酸化炭素含有ガスの吹き込み速度を前記
のt2/lx値が0.40〜0.50の範囲、好ましく
は約0.45 になるように調整することか重要である
また、本発明においては、反応開始温度はガス吹き込み
速度とともに板状塩基性炭酸カルシウムの生成にとって
極めて重要な要因であり、該塩基性炭酸カルシウムを収
率よく得るためには、反応開始温度を20℃以下(二す
る必要がある。好ましい反応開始温度は10〜18℃の
範囲である。その温度が10℃未満でも板状塩基性炭酸
カルシウムは生成するが、石灰乳の冷却の点から経済的
でない。一方、20℃を超えて22℃位までは一部板状
な塩基性炭酸カルシウムも生成するが、他の形状の炭酸
カルシウムとの混合物となシ、100%近い高純度の塩
基性炭酸カルシウムは得られない。
また25℃以上ではもはや板状塩基性炭酸カルシウムは
生成しない。
反応中は反応熱によシ反応液の温度が上昇するので、2
0℃近辺の反応開始温度で炭酸化する場合は、少なくと
も結晶核生成段階終了後、しばらくは冷却する必要があ
る。
さらに、均一な反応を行うためには、石灰乳をかきまぜ
ながら二酸化炭素又は二酸化炭素含有ガスを吹き込む必
要がある。このかきまぜ速度は400〜1000 rl
)m1好ましくは500〜7QQ rpmの範囲である
このようにして得られた板状塩基性炭酸カルシウムは、
例えば40℃以下の低温乾燥か、あるいは噴霧乾燥やア
ルコール乾燥のような急速な乾燥法によって乾燥される
。40℃以上の高温乾燥を行う場合は、予め水切り′°
を十分に行わないと、乾燥過程中に高温水の作用によっ
て形状が変化することがある。この傾向は粒径の小さな
塩基性炭酸カルシウムにおいて特に著しい。
本発明の板状塩基性炭酸カルシウムは、形状が板状であ
るため、塗料や製紙用塗被顔料としての用途があシ、ま
た塩基性であることから、塩基性触媒としての用途もあ
る。さらに樹脂混合複合建材の素材としての用途もあジ
、各種プラスターへの充てん材、可塑剤としても利用し
うる。
次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。
実施例1 試薬沈降炭酸カルシウムを1000℃で10時間焼成し
て得た生石灰56!iを800ccの蒸留水とともに容
量11のジュサーに入れ、3分間強力な混合水和を行う
。このようにして得た石灰乳2バッチ分を容量31の反
応容器にとシ、さらに蒸留水を加え全量を21としたの
ち、室温で30分間、600 rp!nでかきまぜなが
ら熟成した。次にこの容器を10℃の恒温水槽に移し、
石灰乳温度が10℃になってから、600rl)mでか
きまぜながら炭酸ガスを21!/分で吹き込み炭酸化反
応を行った。
この間、反応過程を電気伝導度の変化でチェックし、t
2/l工値をめると0.45の値が得られた。
次に同一条件で調製した石灰乳を同一条件で炭酸化し、
電気伝導度曲線の二次降下終了点でただちに炭酸ガスの
吹き込みを止め、ろ過、脱水、メチルアルコール洗浄を
行ったのち、1ooOQで乾燥し板状な塩基性炭酸カル
シウム約184Iを得た。第2図にこの物質のX線回折
の結果を示す。比較のために消石灰と炭酸カルシウムの
結果も示している。この物質が結晶学的に消石灰や炭酸
カルシウムとは異なることは明らかである。第3図に熱
重量分析の結果を示す。3つの重量減少が認められる。
ガス分析の結果IとHの減量は水蒸気により■の減量は
二酸化炭素によることが分ったので、各減量値から計算
すると、この物質の示性式は2 Ca OOs ・Ca
 (OH) 2 ・H20で表示できることが分った。
第4図にこの物質の走査電子顕微鏡写真を示す。厚さ約
0.05μm1直径約0.35μmの板状体であること
が分る。
実施例2 容量3I!の反応容器に20’Qの地下水1.8Jをと
シ、これに市販工業用生石灰粉(2oOメツシユ以下)
 120.9を入れ、室温下、600 rpmでかきま
ぜながら30分間水利反応を行った。次にこれに水を加
え全量21!とじたのち、18℃の恒温水槽に入れ、恒
温になってから二酸化炭素濃度1o容量係の空気と二酸
化炭素の混合ガスを毎分57の速度で吹き込んだ。この
間、電気伝導度で反応過程をチェックし、t2/l□値
をめると0.45の値が得られた。次に同一条件で調製
した石灰乳に同一条件で10%二酸化炭素含有ガスを吹
き込み、約90分後に電気伝導度曲線に現われた二次降
下終了点でガス吹き込みを止め、ただちに噴霧乾燥によ
多板状な塩基性炭酸カルシウム約196gを得た。第5
図に得られた塩基性炭酸カルシウムの走査電子顕微鏡写
真を示す。
実施例3 石灰乳の調製を実施例2と同様にして行ったあと、水分
調節をし全量21とした。次に容器を10〜22°C範
囲の所定温度の恒温水槽に入れ、恒温になってから60
0rpmでかきまぜながら二酸化炭素を所定速度(25
’0 、500 、1000 cc/分)で吹き込み炭
酸化反応を行った。この間、電気伝導度とPHの連続測
定を行い、それぞれの場合のt2/ll値をめ、環基性
炭酸カルシウムの生成に及ぼす反応開始温度の効果を調
べた。その結果を第6図に示す。この図から、反応開始
麺皮と二酸化炭素吹き込み速度が塩基性炭酸カルシウム
の生成に大きな影響を与えることが分る。
実施例4 31!の反応容器に20℃の地下水1.81!をとシ、
これに市販工業用生石灰粉(200メツシユ以下)を所
定量入れ、室温下、60Orpmでかきまぜながら30
分間水利反応を行った。次に水分調節をし全量21!と
じたのち、18℃の恒温水槽に入れ恒温になってから、
60Orpmでかきまぜながら二酸化炭素を所定速度(
250、500、jDDQcc1分)で吹き込み炭酸化
反応を行った。この間、電気伝導度とPHの連続測定を
行いそれぞれのt2/10 値をめ塩基性炭酸カルシウ
ムの生成に及ぼす石灰乳濃度の効果を調べた。その結果
を第7図に示す。
実施例5 3I!の反応容器に20℃から80℃の所定温度に加温
した地下水i、s I!をとり、これに市販工業用生石
灰粉(200メツシユ以下)120gを入れ、60Or
pmでかきまぜながら30分間水利反応を行った。次に
水分調節をし全量2tとしたのち、実施例4と同様条件
で炭酸化反応を行った。この間、電気伝導度と−の連続
測定を行い、それぞれt2/11値をめ、塩基性炭酸カ
ルシウムの生成に及ぼす生石灰の水利温度差に由来する
性情差の効果について検討した。その結果を第8図に示
す。この炭酸化条件では20〜40℃で水和した石灰か
らはガス吹き込み速度の調節によ多塩基性炭酸カルシウ
ムを生成できるが、水利温度50℃以上ではガス吹き込
み速度を調節してもほぼ100チの塩基性炭・酸カルシ
ウムは生成できないことが分る。
【図面の簡単な説明】
第1図は石灰乳の炭酸化反応過程における電気伝導度曲
線とPH曲線の1例、第2図は板状塩基性炭酸カルシウ
ム、消石灰及び炭酸カルシウム(カルサイト)のX線回
折図の1例、第3図は板状塩基性炭酸カルシウムの熱重
量分析における温度と重量変化との関係を示すグラフの
1例、第4図及び第5図は、それぞれ実施例1及び2で
得た板状塩基性炭酸カルシウムの走査電子顕微鏡写真(
倍率2万倍)、第6図は板状塩基性炭酸カルシウムの生
成に及ぼす反応開始温度の効果をガス吹き込み速度との
関係で示すグラフの1例、第7図は板状塩基性炭酸カル
シウムの生成に及ぼす石灰乳濃度の効果をガス吹き込み
速度との関係で示すグラフの1例、及び第8図は板状塩
基性炭酸カルシウムの生成に及ぼす生石灰の水利温度の
効果をガス吹き込み速度との関係で示すグラフの1例で
あ4特許出願人 工業技術院長用 1)裕部指定代理人
 工業技術院九州工業技術試験所長、¥13図 温& (’C) 第4リ 晃5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 組成式2CaCO3°ca(oH) 2 H20を
    有する板状塩基性炭酸カルシウム。 220℃以下の温度に維持した、Oa○としての ゛濃
    度4〜12Q/IQOccの石灰乳の中へ、二酸化炭素
    を一定速度で導入し、かきまぜながら反応させることに
    よシ炭酸カルシウムを製造するに当シ、反応液の電気伝
    導度又はp)lを継続的に測定し、反応開始からその二
    次降下が生じるまでの時間t1と二次降下から三次降下
    が生じるまでの時間t2との比 2/11が0.40〜
    0.50の範囲になるように二酸化炭素の導入速度を制
    御することを特徴とする、組成式2caco3・oa(
    OR)2・H2Cを有する板状塩基性炭酸カルシウムの
    製造方法。
JP17884283A 1983-09-26 1983-09-26 板状塩基性炭酸カルシウムの製造方法 Granted JPS6071523A (ja)

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