JP2001354416A - Method for manufacturing aragonite type calcium carbonate - Google Patents
Method for manufacturing aragonite type calcium carbonateInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高純度のアラゴナ
イト型炭酸カルシウムの製造方法に関する。[0001] The present invention relates to a method for producing high-purity aragonite-type calcium carbonate.
【0002】[0002]
【従来の技術】北海道では、年間約20万tのホタテ貝
殻が廃棄物として発生している。そのホタテ貝殻の処分
方法としては埋立てが中心であるが、近年、埋立地の確
保が困難になってきていることからホタテ貝殻を資源化
し、有効利用する技術開発が強く望まれている。ホタテ
貝殻の主成分は炭酸カルシウムである。2. Description of the Related Art In Hokkaido, about 200,000 tons of scallop shells are generated as waste every year. Landfill is the main disposal method for scallop shells, but in recent years it has become difficult to secure landfill sites, and there has been a strong demand for technological development to utilize scallop shells as resources and to effectively use them. The main component of the scallop shell is calcium carbonate.
【0003】炭酸カルシウムには、カルサイト、アラゴ
ナイト、バテライトの3種の同質異像、即ち3種の結晶
系がある。[0003] Calcium carbonate has three polymorphs, calcite, aragonite, and vaterite, that is, three crystal systems.
【0004】常温、1気圧ではカルサイトの方がアラゴ
ナイトより安定であり、準安定相であるアラゴナイトは
徐々にカルサイト化する。バテライトは天然に産出しな
い。アラゴナイトは、他の二種の炭酸カルシウムである
カルサイト、バテライトとは、結晶系、配位数が異な
り、比重、モース硬度が大きい。このような構造上の違
いのため、アラゴナイトは化学成分としては炭酸カルシ
ウムであるが、その性質はむしろ陽イオン半径のより大
きい炭酸ストロンチウムや炭酸バリウムに似通ってい
る。At room temperature and 1 atm, calcite is more stable than aragonite, and aragonite, which is a metastable phase, gradually becomes calcite. Vaterite does not occur naturally. Aragonite has a different crystal system and coordination number from calcite and vaterite, which are the other two types of calcium carbonate, and has a large specific gravity and Mohs hardness. Because of these structural differences, aragonite is a chemical component of calcium carbonate, but its properties are more similar to strontium carbonate and barium carbonate, which have a larger cation radius.
【0005】炭酸カルシウムは、前記3種の何れの結晶
系においても、白色で、純水に難溶で、適度な比重を持
つなどの特徴から、ゴム、プラスチック、塗料の増量・
充填剤や製紙用塗工剤などの重要な工業原料として使用
されている。[0005] In any of the three crystal systems, calcium carbonate is white, hardly soluble in pure water, and has an appropriate specific gravity.
It is used as an important industrial raw material such as fillers and papermaking coatings.
【0006】アラゴナイトは、上記のようにカルサイト
及びバテライトとは異なる構造及び性質を持っており、
上記の工業原料としての用途において、前記3種の炭酸
カルシウムの結晶系のうちでも特にアラゴナイトを適用
すると更に高機能を付与できる。Aragonite has a different structure and properties from calcite and vaterite as described above,
In the above-mentioned use as an industrial raw material, higher performance can be imparted by applying aragonite among the above three types of calcium carbonate crystal systems.
【0007】既往の研究によれば、アラゴナイトの単相
を得るには、非晶質の炭酸カルシウムを経由して80℃
の水溶液中で合成すること(小嶋芳行,川野辺晃生,安
江任,荒井康夫:J.Ceram.Soc.Jpn.,
Vol.102, P1128(1994))、水溶液
系においてMg2+イオンをカルサイト成長の抑制剤とし
て用いること(太田義夫,乾三郎,岩下哲志,春日敏
宏,阿部良弘:J.Ceram.Soc.Jpn.,
Vol.104, P196(1996))が必要であ
った。しかし、いずれも80℃以下ではアラゴナイトの
単相を合成できなかった。According to previous studies, a single phase of aragonite was obtained at 80 ° C. via amorphous calcium carbonate.
(Yoshiyuki Kojima, Akio Kawanobe, Tsutomu Yasue, Yasuo Arai: J. Ceram. Soc. Jpn.,
Vol. 102, P1128 (1994)), using Mg 2+ ion as an inhibitor of calcite growth in an aqueous solution system (Yoshio Ota, Insaburo, Tetsushi Iwashita, Toshihiro Kasuga, Yoshihiro Abe: J. Ceram. Soc. Jpn.,
Vol. 104, P196 (1996)). However, in any case, a single phase of aragonite could not be synthesized at 80 ° C. or lower.
【0008】また、メカノケミカル効果を利用して粉砕
によりカルサイト→アラゴナイト相転移を水分で調節す
ることによって促進する方法(A.H.Shinoha
ra, K.Sugiyama, E.Kasai,
F.Saito & Y.Waseda:Adv.Po
wder Technol., 4(4), P311
(1993))では、X線回折パターンで単相のアラゴ
ナイトを得ている。しかし、この方法においては、25
0時間余りの長時間粉砕を要する。しかも、この長時間
粉砕の際の温度の影響を無視することができないため、
僅かな温度調節の変動によっては、単相のアラゴナイト
を得ることができず、温度管理が極めて難しいという問
題がある。Further, a method of promoting the calcite → aragonite phase transition by adjusting the water content by pulverization utilizing the mechanochemical effect (AH Shinoha).
ra, K .; Sugiyama, E .; Kasai,
F. Saito & Y. Waseda: Adv. Po
wder Technology. , 4 (4), P311
(1993)), a single-phase aragonite is obtained by an X-ray diffraction pattern. However, in this method, 25
It takes a long time of about 0 hours to grind. Moreover, the influence of temperature during the long grinding cannot be ignored.
Due to slight fluctuations in temperature control, single-phase aragonite cannot be obtained, and there is a problem that temperature control is extremely difficult.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明者らの属する研
究開発グループは上記問題を解決するために種々検討し
た結果、上記の水溶液系においてMg2+イオンをカルサ
イト型炭酸カルシウム成長の抑制剤として用いる方法に
おいて、貝殻を粉砕し焼成して有機物を除去し、酸化カ
ルシウムを主成分とした焼成物を出発物質とすることに
よって、常温において高純度のアラゴナイト型炭酸カル
シウムが得られることを見出し、先に報告した(笹木圭
子:金属, Vol.68, No.9, P807(1
998);笹木圭子,恒川昌美:平成10年度資源・素
材学会秋季大会資料; 笹木圭子,本郷大,恒川昌美:
資源と素材, Vol.114, No.10, P71
5(1998))。As a result of various studies made by the research and development group to which the present inventors belong in order to solve the above problems, Mg 2+ ions were converted to a calcite-type calcium carbonate growth inhibitor in the above aqueous solution system. In the method used as, the shell was crushed and calcined to remove organic matter, and by using a calcined material containing calcium oxide as a main material as a starting material, it was found that aragonite-type calcium carbonate having high purity at room temperature was obtained. Reported earlier (Keiko Sasaki: Metals, Vol. 68, No. 9, P807 (1
998); Keiko Sasaki, Masami Tsunekawa: Materials for the 1998 Autumn Meeting of the Society of Natural Resources and Materials; Keiko Sasaki, Hongo University, Masami Tsunekawa:
Resources and Materials, Vol. 114, No. 10, P71
5 (1998)).
【0010】しかし、特に反応液中の溶質、固形物の濃
度が高い場合、反応槽が大きい場合は、得られるアラゴ
ナイト型炭酸カルシウムの結晶性が不均一になり、また
歩留りが低下するという問題があった。本発明者らはこ
の新たな問題を解決するために更に検討した結果、所定
形状の攪拌羽根を用いて槽内で流れ方向が異なる水流が
起こるようにすると、反応液中の溶質、固形物の濃度が
高い場合や、反応槽が大きい場合でも、結晶性の不均一
さが解消され、結晶性が良く、結晶の破壊が起こらない
うえ、高い歩留りでアラゴナイト型炭酸カルシウムを製
造することができることを知得し、本発明を完成するに
至った。However, particularly when the concentration of solutes and solids in the reaction solution is high, and when the reaction tank is large, the resulting aragonite-type calcium carbonate becomes non-uniform in crystallinity and the yield decreases. there were. The present inventors have further studied to solve this new problem, and as a result of using a stirring blade having a predetermined shape to generate a water flow having a different flow direction in the tank, solutes and solids in the reaction solution are reduced. Even when the concentration is high or the reaction tank is large, the non-uniformity of the crystallinity is eliminated, the crystallinity is good, the crystal is not broken, and the aragonite-type calcium carbonate can be produced with a high yield. Knowing this, the present invention has been completed.
【0011】よって、本発明の目的とするところは、上
記問題を解決し、高濃度で大容量の懸濁反応液におい
て、低い反応温度で製造することができる、高純度のア
ラゴナイト型炭酸カルシウムの製造方法を提供すること
にある。Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a high-concentration aragonite-type calcium carbonate which can be produced at a low reaction temperature in a large-volume suspension reaction solution. It is to provide a manufacturing method.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、〔1〕 生石灰又は消石灰とMg2+イオ
ンと水とからなる懸濁液を、槽内で流れ方向が異なる水
流を作って混合すると共に、前記懸濁液中に炭酸ガスを
導通させることを特徴とするアラゴナイト型炭酸カルシ
ウムの製造方法、並びに、〔2〕 Mg2+イオンを含む
水に、生石灰又は消石灰を添加して得られる懸濁液を、
槽内で流れ方向が異なる水流を作って混合すると共に、
前記懸濁液中に炭酸ガスを導通させることを特徴とする
アラゴナイト型炭酸カルシウムの製造方法を提案するも
のであり、〔3〕 生石灰又は消石灰が貝殻を焼成して
得られる生石灰又は消石灰であることを含む。Means for Solving the Problems To achieve the above object, the present invention provides [1] a suspension comprising quick lime or slaked lime, Mg 2+ ions and water in a water stream having different flow directions in a tank. And a method for producing aragonite-type calcium carbonate, wherein carbon dioxide gas is passed through the suspension, and [2] adding quicklime or slaked lime to water containing Mg 2+ ions. The suspension obtained by
Create and mix water streams with different flow directions in the tank,
The present invention proposes a method for producing aragonite-type calcium carbonate, characterized in that carbon dioxide gas is passed through the suspension, and [3] quicklime or slaked lime is quicklime or slaked lime obtained by firing a shell. including.
【0013】また、本発明は、〔4〕 生石灰又は消石
灰とMg2+イオンと水とからなる懸濁液を、80℃未満
の温度にして、槽内で流れ方向が異なる水流を作って混
合すると共に、前記懸濁液中に炭酸ガスを導通させるこ
とを特徴とするアラゴナイト型炭酸カルシウムの製造方
法、並びに、〔5〕 生石灰又は消石灰とMg2+イオン
と水とからなる懸濁液を、0〜35℃の温度にして、槽
内で流れ方向が異なる水流を作って混合すると共に、前
記懸濁液中に炭酸ガスを導通させることを特徴とするア
ラゴナイト型炭酸カルシウムの製造方法を提案するもの
である。[0013] The present invention also relates to [4] mixing a suspension composed of quick lime or slaked lime, Mg 2+ ions and water at a temperature of less than 80 ° C to form a water flow having a different flow direction in a tank. And a method for producing aragonite-type calcium carbonate, characterized in that carbon dioxide gas is passed through the suspension, and [5] a suspension comprising quicklime or slaked lime, Mg2 + ions and water, A method for producing aragonite-type calcium carbonate, characterized in that the temperature is set to 0 to 35 ° C., and water flows having different flow directions are made and mixed in a tank, and carbon dioxide gas is passed through the suspension. Things.
【0014】以下、本発明を詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】炭酸カルシウムの原料としては、
入手の容易さから貝殻が好ましい。更にこの原料の貝殻
としては、何れの貝殻でも用いることができ、ホタテ
貝、カキ貝、あこや貝、あさり貝、バカ貝、赤貝等の貝
殻が例示できる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As a raw material of calcium carbonate,
Shells are preferred because they are readily available. Further, as the shell of this raw material, any shell can be used, and examples thereof include scallop, oyster, Akoya, clam, idiot, and red shell.
【0016】貝殻の入手の容易さからは、採取又は養殖
が大規模に行われており、更に採取又は養殖後の加工が
工場などで行われている貝の貝殻が廃棄物としての排出
量が多いため、まとまって入手できるので好ましい。な
かでもホタテ貝は、カキ貝と並んで我が国で最も生産高
の高い貝の一つであるが、これら二種の貝殻の排出量は
対照的である。カキ貝殻排出量は最近10年間でほとん
ど変動がないのに対し、ホタテ貝殻排出量は最近10年
間のうちに2.5倍から3倍に増加している。このよう
な観点から、貝殻のうちでも、特にホタテ貝の貝殻が好
ましいものである。Due to the availability of shells, the collection or cultivation is carried out on a large scale, and the processing of the shells after collection or cultivation is carried out in factories and the like. It is preferable because it can be obtained collectively because there are many. Among them, scallop is one of the highest producing shells in Japan along with oysters, but the emissions of these two shells are in contrast. Oyster shell emissions have changed little over the last decade, while scallop shell emissions have increased 2.5- to 3-fold over the last 10 years. From such a viewpoint, among the shells, scallop shells are particularly preferable.
【0017】上記の貝殻は、焼成することによって貝殻
生石灰が得られる。次いで、この貝殻生石灰を水和する
ことによって貝殻由来の消石灰が得られる。The above shell is calcined to obtain quick lime. Next, slaked lime derived from the shell is obtained by hydrating the shell quick lime.
【0018】上記のようにして得られた生石灰を本発明
のアラゴナイト型炭酸カルシウムの原料として用いるこ
ともできるが、上記生石灰を水和することによって得ら
れる消石灰を本発明のアラゴナイト型炭酸カルシウムの
原料として用いることもできる。以下、本発明のアラゴ
ナイト型炭酸カルシウムの原料として消石灰を用いる場
合について説明する。Although the quicklime obtained as described above can be used as a raw material of the aragonite calcium carbonate of the present invention, slaked lime obtained by hydrating the quicklime is used as a raw material of the aragonite calcium carbonate of the present invention. Can also be used. Hereinafter, the case where slaked lime is used as a raw material of the aragonite-type calcium carbonate of the present invention will be described.
【0019】上記のようにして得られた消石灰とMg2+
イオンと水とからなる石灰乳の懸濁液を、反応槽内で流
れ方向が異なる水流を作って混合すると共に、前記懸濁
液中に炭酸ガスを導通させて反応させることにより、高
濃度で大容量の懸濁反応液において、低い反応温度で、
高純度のアラゴナイト型炭酸カルシウムを製造すること
ができる。The slaked lime obtained as described above and Mg 2+
A suspension of lime milk composed of ions and water is mixed with a water flow having a different flow direction in a reaction tank, and carbon dioxide gas is passed through the suspension to cause a reaction. In large volume suspension reactions, at low reaction temperatures,
A high-purity aragonite-type calcium carbonate can be produced.
【0020】上記の消石灰とMg2+イオンと水とからな
る石灰乳は、消石灰と、塩化マグネシウム等の水溶性マ
グネシウム塩とを、水に添加して混合することによって
得ることができる。The above-mentioned lime milk comprising slaked lime, Mg 2+ ions and water can be obtained by adding slaked lime and a water-soluble magnesium salt such as magnesium chloride to water and mixing.
【0021】ここで、消石灰の水への添加、水溶性マグ
ネシウム塩の水への添加において、その添加の順序は、
水溶性マグネシウム塩を水に確実に溶解させるため、水
溶性マグネシウム塩の水への添加を先にした方がより好
ましい。即ち、消石灰を添加する水は、あらかじめ水溶
性マグネシウム塩を添加溶解して水溶液にしておくこと
が好ましい。The order of addition of slaked lime to water and water-soluble magnesium salt to water is as follows.
In order to surely dissolve the water-soluble magnesium salt in water, it is more preferable to add the water-soluble magnesium salt to water first. That is, the water to which slaked lime is added is preferably prepared by adding and dissolving a water-soluble magnesium salt in advance to form an aqueous solution.
【0022】本発明のアラゴナイト型炭酸カルシウムの
製造方法においては、反応槽内で上昇流、下降流その他
の方向の流れを有し、流れ方向が異なる水流が共存する
激しい混合状態を作って強力に混合することが好まし
い。更に好ましくは、流れ方向が異なる水流が起こった
反応槽内での流れにおいて、反応槽中心部分では下降流
となり、反応槽壁では上昇流となるようにする。In the method for producing aragonite-type calcium carbonate of the present invention, the reaction vessel has an upward flow, a downward flow, and a flow in another direction, and a strong mixing state in which water flows having different flow directions coexist to form a strong flow. Mixing is preferred. More preferably, in the flow in the reaction tank in which the water flows having different flow directions have occurred, the flow is downward at the center of the reaction tank and upward at the wall of the reaction tank.
【0023】反応槽内で上記流れ方向が異なる水流を作
って強力に混合するための攪拌羽根としては、例えば反
応槽内で粒子が下に沈降しない均一混合が行える混合方
式の一例として図1の概要図に示すスクリュー型の攪拌
羽根が挙げられる。As an example of a stirring blade for making the above-mentioned water flows having different flow directions in the reaction tank and mixing strongly, for example, FIG. 1 shows an example of a mixing system capable of uniform mixing without particles settling down in the reaction tank. A screw-type stirring blade shown in the schematic diagram is exemplified.
【0024】反応槽としては、下部壁部分がデッドスペ
ースにならないように、丸みを持たせた槽が好ましい。The reaction tank is preferably a rounded tank so that the lower wall does not become a dead space.
【0025】攪拌強度は反応槽壁での上昇流が最大合成
粒子の沈降速度より大きくなるようにあらかじめ設定す
る。The stirring intensity is set in advance so that the upward flow on the wall of the reaction vessel is higher than the sedimentation velocity of the maximum synthetic particles.
【0026】図2は、従来の炭酸カルシウムの製造方法
に用いられた攪拌羽根(平羽根)の概要図である。この
図2の攪拌羽根を用いる場合は、流れ方向が同一周方向
になり、攪拌が不充分で流れが層流状態に近くなり、不
適である。そのため、図2の攪拌羽根を用いて上記の高
濃度で大容量の懸濁反応液を攪拌する場合、特に石灰乳
の消石灰の濃度が50g/dm3以上になると、得られ
るアラゴナイト型炭酸カルシウムの結晶性が不均一にな
り、また歩留りが低下するので好ましくない。FIG. 2 is a schematic view of a stirring blade (flat blade) used in a conventional method for producing calcium carbonate. When the stirring blade of FIG. 2 is used, the flow direction is the same circumferential direction, the stirring is insufficient, and the flow is close to a laminar flow, which is not suitable. Therefore, when a large volume suspension reaction solution is stirred at the above-mentioned high concentration using the stirring blade of FIG. 2, particularly when the concentration of slaked lime of lime milk becomes 50 g / dm 3 or more, the obtained aragonite-type calcium carbonate It is not preferable because the crystallinity becomes non-uniform and the yield decreases.
【0027】これに対し、反応槽内で流れ方向が異なる
水流を作って混合する場合は、石灰乳の消石灰の濃度が
50g/dm3以上、更に60g/dm3以上でも、特に
80g/dm3以上でも、得られるアラゴナイト型炭酸
カルシウムの結晶性は均一であり、また歩留りも高く好
ましいものである。しかも、石灰乳の消石灰の濃度が前
記の高濃度の場合において、0.4dm3の容量の懸濁
反応液はもちろんのこと、1dm3以上の容量の懸濁反
応液、更に5dm3以上の容量の懸濁反応液でも、低い
反応温度で、高純度のアラゴナイト型炭酸カルシウムを
製造することができる。[0027] In contrast, when the flow direction in the reaction vessel are mixed to create a different water flow, the concentration of slaked lime milk of lime 50 g / dm 3 or more, even more 60 g / dm 3 or more, particularly 80 g / dm 3 As described above, the obtained aragonite-type calcium carbonate has a uniform crystallinity and a high yield, which is preferable. Moreover, in the case the concentration of the slaked lime milk of lime of a high concentration of the, of course suspending reaction solution volume of 0.4dm 3, 1dm 3 or more suspending reaction solution volume, further 5 dm 3 or more volume Can also produce high-purity aragonite-type calcium carbonate at a low reaction temperature.
【0028】攪拌羽根を用いて反応槽内で流れ方向が異
なる水流を作って強力に混合する場合、好ましい攪拌速
度は、特に懸濁反応液の容量に応じて適宜調節選択する
ことができる。例えば、0.4dm3の容量の懸濁反応
液の場合は、100〜1000rpmが好ましく、更に
好ましくは200〜800rpmであり、特に好ましく
は300〜600rpmである。また、10dm3の容
量の懸濁反応液の場合は、200〜20000rpmが
好ましく、更に好ましくは400〜10000rpmで
あり、特に好ましくは1000〜4000rpmであ
る。In the case where water flows having different flow directions are formed in a reaction vessel using stirring blades and mixed vigorously, a preferable stirring speed can be appropriately adjusted and selected particularly according to the volume of the suspended reaction solution. For example, in the case of a suspension reaction solution having a volume of 0.4 dm 3 , the rotation speed is preferably 100 to 1000 rpm, more preferably 200 to 800 rpm, and particularly preferably 300 to 600 rpm. In the case of a suspension reaction solution having a volume of 10 dm 3 , the rotation speed is preferably 200 to 20,000 rpm, more preferably 400 to 10,000 rpm, and particularly preferably 1,000 to 4,000 rpm.
【0029】懸濁反応液中におけるMg2+イオンの量
は、懸濁反応液中の初期モル比Mg/Caで0.01〜
100が好ましく、更に好ましくは0.1〜10であ
り、特に好ましくは0.5〜5である。懸濁反応液中に
おけるMg2+イオンの量が、懸濁反応液中の初期モル比
Mg/Caで0.01未満の場合は、カルサイト型炭酸
カルシウムの生成量が多くなるので好ましくない。懸濁
反応液中において、反応初期には炭酸カルシウムと共に
水酸化マグネシウムが析出し、反応が進むにつれて水酸
化マグネシウムが懸濁反応液中に再溶解し、水酸化マグ
ネシウムの析出量が減少する。The amount of Mg 2+ ions in the suspension reaction solution is 0.01 to 0.01 based on the initial molar ratio Mg / Ca in the suspension reaction solution.
100 is preferable, 0.1 to 10 is more preferable, and 0.5 to 5 is particularly preferable. If the amount of Mg 2+ ions in the suspension reaction solution is less than 0.01 in terms of the initial molar ratio Mg / Ca in the suspension reaction solution, the amount of calcite-type calcium carbonate generated is undesirably increased. In the suspension reaction solution, magnesium hydroxide precipitates together with calcium carbonate in the initial stage of the reaction, and as the reaction proceeds, magnesium hydroxide is redissolved in the suspension reaction solution, and the amount of magnesium hydroxide deposited decreases.
【0030】懸濁液中には、二酸化炭素を吹き込む。二
酸化炭素を吹込速度は、特に懸濁反応液の容量に応じて
適宜調節選択することができる。例えば、0.4dm3
の容量の懸濁反応液の場合は、0.004〜0.4dm
3/minが好ましく、更に好ましくは0.008〜
0.2dm3/minであり、特に好ましくは0.02
〜0.08dm3/minである。また、10dm3の容
量の懸濁反応液の場合は、0.1〜10dm3/min
が好ましく、更に好ましくは0.2〜5dm3/min
であり、特に好ましくは0.5〜2dm3/minであ
る。この傾向は懸濁反応液の広い容量範囲で成立する。Carbon dioxide is blown into the suspension. The blowing speed of carbon dioxide can be appropriately adjusted and selected particularly according to the volume of the suspension reaction solution. For example, 0.4 dm 3
0.004 to 0.4 dm in the case of a suspension reaction solution having a volume of
3 / min is preferred, more preferably 0.008 to
0.2 dm 3 / min, particularly preferably 0.02
0.00.08 dm 3 / min. In the case of suspension reaction solution volume of 10dm 3, 0.1~10dm 3 / min
And more preferably 0.2 to 5 dm 3 / min.
And particularly preferably 0.5 to 2 dm 3 / min. This tendency holds over a wide volume range of the suspension reaction solution.
【0031】懸濁液中における水酸化カルシウム(消石
灰)と二酸化炭素との反応は、以下の化学反応式に従
う。The reaction between calcium hydroxide (slaked lime) and carbon dioxide in the suspension follows the following chemical reaction formula.
【0032】[0032]
【化1】 Ca(OH)2(aq) → Ca2+(aq) + 2OH-(aq) (1) CO2(g) → CO2(aq) (2) CO2(aq) + OH-(aq) → HCO3 -(aq) (3) HCO3 -(aq) + OH-(aq) → CO3 2-(aq) + H2O(aq) (4) Ca2+(aq) + CO3 2-(aq) → CaCO3(s) (5) これらの素反応における物質移動抵抗は、境膜理論によ
れば、a)ガス境膜を通る抵抗、b)気液界面側液境膜
を通る抵抗、c)固液界面側液境膜を通る抵抗の3種で
ある。Embedded image Ca (OH) 2 (aq) → Ca 2+ (aq) + 2OH − (aq) (1) CO 2 (g) → CO 2 (aq) (2) CO 2 (aq) + OH − (aq) → HCO 3 - ( aq) (3) HCO 3 - (aq) + OH - (aq) → CO 3 2- (aq) + H 2 O (aq) (4) Ca 2+ (aq) + CO 3 2− (aq) → CaCO 3 (s) (5) According to the film theory, the mass transfer resistance in these elementary reactions is a) resistance through a gas film, b) liquid boundary on the gas-liquid interface side. Resistance through the membrane; and c) resistance through the liquid-liquid membrane on the solid-liquid interface side.
【0033】上記境膜理論において、a)の抵抗は小さ
いと考えられる。また、(3)、(4)、(5)の化学反応は
速い。そのため、全反応の律速段階は、(1)の液境膜を
通る水酸化カルシウムの溶解反応か、(2)の二酸化炭素
の吸収反応にあると考えられる。In the above film theory, it is considered that the resistance of a) is small. The chemical reactions (3), (4) and (5) are fast. Therefore, it is considered that the rate-determining step of the whole reaction is (1) the dissolution reaction of calcium hydroxide through the liquid film or (2) the absorption reaction of carbon dioxide.
【0034】水酸化カルシウムと二酸化炭素の溶解度
は、温度上昇とともに降下する。そのため、反応温度が
高い程、反応開始時のpHは低い傾向にある。The solubility of calcium hydroxide and carbon dioxide decreases with increasing temperature. Therefore, the pH at the start of the reaction tends to be lower as the reaction temperature is higher.
【0035】また、例えば、反応終了まで2000分か
かる懸濁反応液の場合、反応開始直後から10分の間で
は水酸化カルシウムが急激に溶解し、例えばpH8.5
と高いpHを示す。そして、上記の反応開始後10分に
おいて、水酸化カルシウムが過飽和になり、pHは8.
5から8.2まで一瞬にして下がる。この反応開始後1
0分以降においては、水酸化マグネシウムと非晶質炭酸
カルシウムが、溶解していない水酸化カルシウムの表面
を覆い水酸化カルシウムの溶解を抑制しているものと推
測される。そのために懸濁反応液中のカルシウムイオン
が急激に減少し、pHの急激な降下が起こるものと考え
られる。For example, in the case of a suspension reaction solution which takes 2,000 minutes to complete the reaction, calcium hydroxide rapidly dissolves for 10 minutes immediately after the start of the reaction, for example, pH 8.5.
Shows a high pH. Then, 10 minutes after the start of the reaction, the calcium hydroxide became supersaturated, and the pH became 8.
It falls instantly from 5 to 8.2. 1 after the start of this reaction
From 0 minutes onward, it is presumed that magnesium hydroxide and amorphous calcium carbonate cover the surface of undissolved calcium hydroxide and suppress the dissolution of calcium hydroxide. Therefore, it is considered that calcium ions in the suspension reaction solution rapidly decrease, and a sharp drop in pH occurs.
【0036】この反応初期のpHの急激な降下が起こっ
た後は、徐々に水酸化カルシウムが溶解し、Ca2+はC
O3 2-と反応していき、即ち(4)の反応より(5)の反応
が少し速いので、懸濁反応液中のCa2+が徐々に減少
し、炭酸カルシウム結晶の成長とともにpHが徐々に降
下していく。After a sharp drop in the pH at the beginning of the reaction, calcium hydroxide gradually dissolves and Ca 2+ becomes
O 3 2-and continue to react, i.e., (4) because of a little faster reaction than the reaction (5), reduced Ca 2+ in the suspension reaction solution gradually, pH is with the growth of calcium carbonate crystals It descends gradually.
【0037】次いで、懸濁反応液中のCa2+が極めて少
なくなると、pHの急激な降下が起こり、その結果析出
していた水酸化マグネシウムが溶解していくものと考え
られる。Next, when the amount of Ca 2+ in the suspension reaction solution becomes extremely small, it is considered that the pH drops sharply, and the magnesium hydroxide precipitated as a result dissolves.
【0038】そして、懸濁反応液中のCa2+が完全に消
費された時点で反応が終了するものと考えられる。It is considered that the reaction is completed when the Ca 2+ in the suspension reaction solution is completely consumed.
【0039】この反応が完了するまでの時間(反応時
間)、即ち二酸化炭素の吹込時間は、懸濁反応液の量、
消石灰の濃度、Mg2+イオンの濃度、二酸化炭素の吹込
速度、反応温度、攪拌状態などpHの経時変化に影響を
与える条件を調節することによって適宜調節できる。こ
の反応時間は、200〜20000分が好ましく、更に
好ましくは400〜10000分であり、特に好ましく
は1000〜4000分である。The time until the reaction is completed (reaction time), that is, the blowing time of carbon dioxide, depends on the amount of the suspended reaction solution,
The concentration can be adjusted as appropriate by adjusting conditions that affect the temporal change of pH, such as the concentration of slaked lime, the concentration of Mg 2+ ions, the blowing speed of carbon dioxide, the reaction temperature, and the stirring state. The reaction time is preferably from 200 to 20,000 minutes, more preferably from 400 to 10,000 minutes, particularly preferably from 1,000 to 4,000 minutes.
【0040】反応初期の懸濁反応液のpHは7〜11が
好ましく、反応完了時の懸濁反応液のpHは5〜6.5
が好ましい。The pH of the suspension reaction solution at the beginning of the reaction is preferably from 7 to 11, and the pH of the suspension reaction solution at the completion of the reaction is from 5 to 6.5.
Is preferred.
【0041】なお、反応温度が高い場合は、CO2の溶
解度が低いため、CO2の懸濁反応液中への供給速度が
遅く、カルシウムイオンの炭酸塩化が終了するまでに長
い時間を要するため、生成物中のカルサイトの成長を抑
制し、高純度のアラゴナイトの生成を導き出すものと考
えられる。このことから、従来の高純度のアラゴナイト
型炭酸カルシウムを得るためには、反応温度を80℃以
上と高くする必要があった。When the reaction temperature is high, since the solubility of CO 2 is low, the supply rate of CO 2 into the suspension reaction solution is low, and it takes a long time until the carbonation of calcium ions is completed. It is thought that this suppresses the growth of calcite in the product and leads to the production of high-purity aragonite. For this reason, in order to obtain conventional high-purity aragonite-type calcium carbonate, it was necessary to increase the reaction temperature to 80 ° C. or higher.
【0042】これに対し、本発明の方法によれば、生石
灰又は消石灰を出発原料に用い、Mg2+イオンをカルサ
イト型炭酸カルシウムの抑制剤として用い、かつ、その
反応過程において懸濁反応液を、槽内で流れ方向が異な
る水流を作って混合することによって、80℃未満、好
ましくは75℃以下、更に好ましくは0〜60℃、特に
好ましくは0〜35℃の低い反応温度で製造することが
できる。しかも、懸濁反応液中の溶質、固形物の濃度が
高い場合や、大きな反応槽で大量の懸濁反応液を用いて
製造する場合でも、結晶性の不均一さが解消され、結晶
性が良く、結晶の破壊が起こらないうえ、高い歩留り
で、単相のアラゴナイト型炭酸カルシウムを製造するこ
とができる。On the other hand, according to the method of the present invention, quick lime or slaked lime is used as a starting material, Mg 2+ ions are used as an inhibitor of calcite-type calcium carbonate, and a suspension reaction liquid is used in the reaction process. Is produced at a low reaction temperature of less than 80 ° C., preferably 75 ° C. or less, more preferably 0 to 60 ° C., and particularly preferably 0 to 35 ° C. by making and mixing water streams having different flow directions in a tank. be able to. Moreover, even when the concentration of solutes and solids in the suspension reaction solution is high, or when a large amount of the suspension reaction solution is used in a large reaction tank, the non-uniformity of the crystallinity is eliminated, and the crystallinity is improved. A single-phase aragonite-type calcium carbonate can be produced with good yield without crystal breakage and high yield.
【0043】[0043]
【実施例】以下、本発明を実施例により、具体的に説明
するが、本発明は実施例により限定されるものではな
い。なお、得られた生成物、又は中間生成物の主な物性
については、次の方法で求めた。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples. The main properties of the obtained product or intermediate product were determined by the following methods.
【0044】炭酸カルシウムの結晶系:X線回折測定装
置 JEOL JDC−3500 を用い、対陰極はCu
Kαとし、走査軸は2θ・θで、生成物を15゜〜65
゜の角度、管電圧30kV、管電流20mAで測定し
た。Crystal system of calcium carbonate: X-ray diffractometer JEOL JDC-3500 was used, and the cathode was Cu
The scanning axis is 2θ · θ, and the product is 15 ° to 65 °.
The measurement was performed at an angle of ゜, a tube voltage of 30 kV, and a tube current of 20 mA.
【0045】結晶形状及び結晶サイズ:走査電子顕微鏡
(SEM) JEOL JXA−8900M を用いて得
た写真のデータから解析した。Crystal shape and crystal size: Analyzed from data of photographs obtained using a scanning electron microscope (SEM) JEOL JXA-8900M.
【0046】比表面積:株式会社ユアサアイオニクス製
AUTOSORB1 を用いた。前処理は120℃で行
い、吸着ガスには高純度窒素を使用し、5点BET法で
測定した。Specific surface area: AUTOSORB1 manufactured by Yuasa Ionics Co., Ltd. was used. The pretreatment was performed at 120 ° C., and high-purity nitrogen was used as the adsorption gas, and measurement was performed by a 5-point BET method.
【0047】ハンター白色度:日本電色工業株式会社製
モデルZ−1001DP を用いて測定した。ハンター
白色度の数値は、ドロマイトの白色度を75.4%、光
を反射しない黒板を0%とした時の相対値で示した。Hunter whiteness: Measured using Model Z-1001DP manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. The numerical value of Hunter whiteness was shown as a relative value when the whiteness of dolomite was 75.4% and the blackboard that did not reflect light was 0%.
【0048】pH:東亜電波工業株式会社製 TOA H
M−14P を用い、pHの経時変化を測定した。PH: TOA H manufactured by Toa Denpa Kogyo KK
Using M-14P, the time-dependent change in pH was measured.
【0049】消石灰試料としては、ホタテ貝殻由来のC
a(OH)2を使用した。この消石灰試料の組成分析結果
は、P 52.5mg/100g、Fe 3.67mg/
100g、Ca 51.4g/100g、Mg 87.2
mg/100g、Zn 1.2ppm、Mn 10.1p
pm、Ni 0.9ppm、Al 40ppm、S 0.
42質量%、Sr 1320ppmであった。The slaked lime samples include scallop shell-derived C
a (OH) 2 was used. The composition analysis result of this slaked lime sample was P 52.5 mg / 100 g, Fe 3.67 mg /
100 g, Ca 51.4 g / 100 g, Mg 87.2
mg / 100g, Zn 1.2ppm, Mn 10.1p
pm, Ni 0.9 ppm, Al 40 ppm, S 0.
The content was 42% by mass and 1320 ppm of Sr.
【0050】消石灰試料の炭酸化反応に高純度二酸化炭
素を使用した。また、カルサイトの抑制剤として塩化マ
グネシウム六水和物特級試薬を使用した。High purity carbon dioxide was used in the carbonation reaction of the slaked lime sample. In addition, magnesium chloride hexahydrate special grade reagent was used as a calcite inhibitor.
【0051】実施例1〜3 (0.4dm3反応槽での
アラゴナイト型炭酸カルシウムの調製) 発泡スチロール製蓋付ガラス二重筒(0.4dm3反応
槽)に、純水0.4dm3を入れ、次に塩化マグネシウ
ム六水和物144.532gを添加して溶解させた。こ
の塩化マグネシウム水溶液に、消石灰試料32.922
gを添加し、スクリュー型の撹拌羽根を用い、470r
pmの速度で撹拌し、懸濁させた。この懸濁液中に、高
純度二酸化炭素を0.036dm3/minの速度で吹
き込んだ。反応槽の温度調整には LAUDA RM20
の恒温槽を使用し、表1に示す温度に設定した。反応
中の懸濁液のpHは、上記の TOA HM−14P を
用いて測定し、図3に示すpHの経時変化の結果を得
た。この図3に示す時間反応させた後、懸濁液をろ過に
より固液分離した。分離後の固形物を純水0.4dm 3
で1回洗浄した。洗浄後の固形物を40℃で真空乾燥さ
せ、表1、図4、及び図5に示す物性の生成物を得た。Examples 1 to 3 (0.4 dmThreeIn the reaction tank
Preparation of Aragonite-type Calcium Carbonate) Styrofoam Double Glass Cylinder with Lid (0.4dmThreereaction
Tank), pure water 0.4dmThreeAnd then magnesium chloride
And 144.532 g of dimethylhexahydrate was added and dissolved. This
Slaked lime sample 32.922
g, and using a screw-type stirring blade, 470 r
Stir at a speed of pm and suspend. In this suspension,
0.036 dm purity carbon dioxideThree/ Min blowing
I got into it. LAUDA RM20 for adjusting the temperature of the reactor
The temperature was set as shown in Table 1 using a constant temperature bath. reaction
The pH of the suspension in TOA HM-14P
And the results of the time-dependent change in pH shown in FIG. 3 were obtained.
Was. After reacting for the time shown in FIG. 3, the suspension was filtered.
More solid-liquid separation was performed. The solid matter after separation is purified water 0.4 dm Three
Was washed once. The solid after washing is vacuum dried at 40 ° C.
Then, products having physical properties shown in Table 1, FIG. 4 and FIG. 5 were obtained.
【0052】[0052]
【表1】 [Table 1]
【0053】表1に示すように、実施例1乃至3の何れ
の反応温度についても、90質量%以上と高収率であっ
た。As shown in Table 1, all of the reaction temperatures in Examples 1 to 3 showed a high yield of 90% by mass or more.
【0054】表1の結晶系の欄、及び図4のX線回折チ
ャートに示すように、反応温度55.5℃及び36.5
℃で生成した炭酸カルシウムは、純度の高いアラゴナイ
トであった。反応温度15.1℃で生成した炭酸カルシ
ウムは、少量のカルサイトは含むものの、アラゴナイト
の純度は高いものであった。As shown in the column of crystal system in Table 1 and the X-ray diffraction chart in FIG. 4, the reaction temperature was 55.5 ° C. and 36.5 ° C.
The calcium carbonate produced at ° C. was highly pure aragonite. The calcium carbonate produced at a reaction temperature of 15.1 ° C. contained a small amount of calcite, but had a high purity of aragonite.
【0055】表1の結晶形状及び結晶サイズの欄、並び
に図5の走査電子顕微鏡写真に示すように、反応温度が
高い場合は、結晶はより大きく成長し、また結晶形状は
針状になる傾向にあった。As shown in the column of crystal shape and crystal size in Table 1 and the scanning electron micrograph of FIG. 5, when the reaction temperature is high, the crystal grows larger and the crystal shape tends to become acicular. Was in
【0056】表1の比表面積の欄に示すように、実施例
1乃至3の何れの反応温度についても、4m2/g以上
と高いものであった。また、反応温度15.1℃生成の
結晶粒子の比表面積よりも、反応温度36.5℃生成の
結晶粒子の比表面積は低い。この傾向は、上記のように
反応温度が高い程、結晶サイズが大きいことから説明で
きる。この傾向に反して反応温度55.5℃生成の結晶
粒子の比表面積は高かった。この高い比表面積は、水酸
化マグネシウムが残っていたことによると推測される。
即ち、比表面積測定の前処理時に、アラゴナイト結晶中
に細かく分散した水酸化マグネシウムの部分において、
アラゴナイト結晶の表面積構造が大きく変わるものと推
測される。現に、反応温度55.5℃生成の結晶粒子の
比表面積測定の前処理に77時間を要したことから前記
推測が裏付けられる。As shown in the column of specific surface area in Table 1, the reaction temperatures in all of Examples 1 to 3 were as high as 4 m 2 / g or more. Further, the specific surface area of the crystal particles generated at a reaction temperature of 36.5 ° C. is lower than the specific surface area of the crystal particles generated at a reaction temperature of 15.1 ° C. This tendency can be explained by the fact that the higher the reaction temperature is, the larger the crystal size is, as described above. Contrary to this tendency, the specific surface area of the crystal particles produced at a reaction temperature of 55.5 ° C. was high. This high specific surface area is presumed to be due to the remaining magnesium hydroxide.
That is, during the pretreatment of the specific surface area measurement, in the portion of magnesium hydroxide finely dispersed in the aragonite crystals,
It is presumed that the surface area structure of the aragonite crystal changes significantly. In fact, the above presumption is supported by the fact that 77 hours were required for the pretreatment for measuring the specific surface area of the crystal particles produced at a reaction temperature of 55.5 ° C.
【0057】表1に示すように、ハンター白色度は、実
施例1乃至3の何れの反応温度についても、96%を超
え高いものであった。As shown in Table 1, the Hunter whiteness was higher than 96% at any of the reaction temperatures in Examples 1 to 3.
【0058】図3に示すように、反応温度が高い程、反
応初期のpHが低い。このことは、水酸化カルシウムの
溶解度が温度上昇とともに直線的に降下するためである
と推測される。As shown in FIG. 3, the higher the reaction temperature, the lower the initial pH of the reaction. This is presumed to be because the solubility of calcium hydroxide decreases linearly with increasing temperature.
【0059】実施例4〜6 (10dm3反応槽でのア
ラゴナイト型炭酸カルシウムの調製) 発泡スチロール製蓋付ガラス二重筒(10dm3反応
槽)に、純水10dm3を入れ、次に塩化マグネシウム
六水和物3613gを添加して溶解させた。この塩化マ
グネシウム水溶液に、消石灰試料823.04gを添加
し、スクリュー型の撹拌羽根を用い、2000rpmの
速度で撹拌し、懸濁させた。この懸濁液中に、高純度二
酸化炭素を0.9dm3/minの速度で吹き込んだ。
以下の反応操作は、実施例1乃至3の手順に準じた。反
応槽の温度は、表2に示す温度に設定した。反応中の懸
濁液のpHの経時変化の結果は、図6に示すpHの経時
変化の結果を得た。この図6に示す時間反応させた後、
懸濁液をろ過により固液分離した。分離後の固形物を純
水10dm3で洗浄し、洗浄後の固形物を乾燥させ、表
2、図7、及び図8に示す物性の生成物を得た。[0059] Example 4 to 6 (10 dm 3 reactor aragonite-type preparation of calcium carbonate) styrofoam lid with glass double cylinder (10 dm 3 reactor), placed pure water 10 dm 3, then the magnesium chloride six 3613 g of hydrate was added and dissolved. To this aqueous magnesium chloride solution, 823.04 g of slaked lime sample was added, and the mixture was stirred and suspended at a speed of 2000 rpm using a screw-type stirring blade. High-purity carbon dioxide was blown into this suspension at a rate of 0.9 dm 3 / min.
The following reaction procedures were in accordance with the procedures of Examples 1 to 3. The temperature of the reaction tank was set to the temperature shown in Table 2. As a result of the temporal change of the pH of the suspension during the reaction, the result of the temporal change of the pH shown in FIG. 6 was obtained. After reacting for the time shown in FIG. 6,
The suspension was subjected to solid-liquid separation by filtration. The solid after the separation was washed with 10 dm 3 of pure water, and the solid after the washing was dried to obtain a product having physical properties shown in Table 2, FIG. 7, and FIG.
【0060】[0060]
【表2】 [Table 2]
【0061】表2に示すように、実施例4乃至6の何れ
の反応温度についても、90質量%以上と高収率であっ
た。As shown in Table 2, the reaction temperature in any of Examples 4 to 6 was 90% by mass or more, which was a high yield.
【0062】表1の結晶系の欄、及び図7のX線回折チ
ャートに示すように、反応温度56.7℃及び35.7
℃で生成した炭酸カルシウムは、単相のアラゴナイトで
あった。反応温度15.7℃で生成した炭酸カルシウム
は、少量のカルサイトは含むものの、アラゴナイトの純
度は高いものであった。As shown in the column of the crystal system in Table 1 and the X-ray diffraction chart in FIG. 7, the reaction temperature was 56.7 ° C. and 35.7 ° C.
The calcium carbonate produced at ° C. was single-phase aragonite. Calcium carbonate produced at a reaction temperature of 15.7 ° C. contained a small amount of calcite, but had a high purity of aragonite.
【0063】表2の結晶形状及び結晶サイズの欄、並び
に図8の走査電子顕微鏡写真に示すように、反応温度が
高い場合は、結晶はより大きく成長し、また結晶形状は
針状になる傾向にあった。As shown in the column of crystal shape and crystal size in Table 2 and the scanning electron micrograph of FIG. 8, when the reaction temperature is high, the crystal grows larger and the crystal shape tends to be acicular. Was in
【0064】表2の比表面積の欄に示すように、実施例
4乃至6の何れの反応温度についても、4m2/g以上
と高いものであった。As shown in the column of specific surface area in Table 2, all of the reaction temperatures in Examples 4 to 6 were as high as 4 m 2 / g or more.
【0065】表2に示すように、ハンター白色度は、実
施例4乃至6の何れの反応温度についても、96%を超
え高いものであった。As shown in Table 2, the Hunter whiteness was higher than 96% at any of the reaction temperatures in Examples 4 to 6.
【0066】図6に示すように、反応温度が高い程、反
応初期のpHが低い。このことは、実施例1〜3のとこ
ろで述べたように、水酸化カルシウムの溶解度が温度上
昇とともに直線的に降下するためであると推測される。As shown in FIG. 6, the higher the reaction temperature, the lower the initial pH of the reaction. This is presumably because, as described in Examples 1 to 3, the solubility of calcium hydroxide decreases linearly with an increase in temperature.
【0067】検討例1〜6 (中間生成物のキャラクタ
リゼーション) 10dm3反応槽を用い、反応温度を57.0℃に設定
し、実施例4〜6の手順に準じて操作し、反応中の懸濁
液のpHの経時変化を示す図9の各ナンバー1〜6の反
応時間においてサンプリングし、それぞれの中間生成物
を検討例1〜6のサンプルとした。Study Examples 1 to 6 (Characterization of Intermediate Product) Using a 10 dm 3 reaction tank, the reaction temperature was set to 57.0 ° C., the operation was carried out according to the procedures of Examples 4 to 6, and Sampling was performed at the reaction times of Nos. 1 to 6 in FIG. 9 showing the change over time of the pH of the suspension, and the respective intermediate products were used as the samples of Study Examples 1 to 6.
【0068】これらのサンプルについて、X線回折測定
装置、走査電子顕微鏡を用い、それぞれ物性を測定し、
その測定結果を図10、図11及び図12に示す。The physical properties of these samples were measured using an X-ray diffraction measuring device and a scanning electron microscope.
The measurement results are shown in FIG. 10, FIG. 11, and FIG.
【0069】図10のX線回折チャートに示すように、
検討例1〜4即ち反応初期においては、pHが高いた
め、水酸化マグネシウムが生成していることがわかる。As shown in the X-ray diffraction chart of FIG.
In Study Examples 1 to 4, that is, in the early stage of the reaction, the pH was high, so that it was found that magnesium hydroxide was generated.
【0070】検討例2即ち反応開始後110分に、アラ
ゴナイト型炭酸カルシウム、カルサイト型炭酸カルシウ
ムが極めて少量形成された。検討例4即ち反応開始87
0分後から、同アラゴナイト型炭酸カルシウム及び同カ
ルサイト型炭酸カルシウムが多く形成されるようになっ
た。そして、検討例5即ち反応開始後1660分には、
水酸化マグネシウムが急激に消失し、純粋なアラゴナイ
ト型炭酸カルシウムが生成した。Investigation Example 2, ie, 110 minutes after the start of the reaction, very small amounts of aragonite-type calcium carbonate and calcite-type calcium carbonate were formed. Study Example 4, ie, reaction start 87
After 0 minute, a large amount of the same aragonite-type calcium carbonate and the same calcite-type calcium carbonate came to be formed. Then, in Study Example 5, ie, 1660 minutes after the start of the reaction,
Magnesium hydroxide rapidly disappeared, and pure aragonite-type calcium carbonate was produced.
【0071】図11の走査電子顕微鏡写真に示すよう
に、検討例1及び2即ち反応開始後110分までは、水
酸化マグネシウムと推測される微細粒子が確認できる。
検討例3即ち反応開始後290分には、アラゴナイト型
炭酸カルシウムの針状結晶が確認できる。As shown in the scanning electron micrograph of FIG. 11, fine particles presumed to be magnesium hydroxide can be confirmed in Examination Examples 1 and 2, ie, up to 110 minutes after the start of the reaction.
In Study Example 3, ie, 290 minutes after the start of the reaction, needle-like crystals of aragonite-type calcium carbonate can be confirmed.
【0072】図12の走査電子顕微鏡写真に示すよう
に、検討例4即ち反応開始後870分には、上記アラゴ
ナイト型炭酸カルシウムの針状結晶は、5〜10μmに
成長し、更に検討例5即ち反応開始後1660分には、
同アラゴナイト型炭酸カルシウムの針状結晶は、10〜
15μmに成長した。そして、検討例6即ち反応開始後
1860分(反応終了後)には、同アラゴナイト型炭酸
カルシウムの針状結晶は、10〜20μmになった。As shown in the scanning electron micrograph of FIG. 12, in Examination Example 4, ie, 870 minutes after the start of the reaction, the needle-like crystals of the aragonite-type calcium carbonate grew to 5 to 10 μm. 1660 minutes after the start of the reaction,
Needle-like crystals of the same aragonite-type calcium carbonate
It grew to 15 μm. Then, in Study Example 6, ie, 1860 minutes after the start of the reaction (after the end of the reaction), the needle-like crystals of the aragonite-type calcium carbonate became 10 to 20 μm.
【0073】[0073]
【発明の効果】本発明の方法によれば、生石灰又は消石
灰を出発原料に用い、Mg2+イオンをカルサイト型炭酸
カルシウムの抑制剤として用い、かつ、その反応過程に
おいて懸濁反応液を、槽内で流れ方向が異なる水流を作
って混合しているので、懸濁反応液中の溶質、固形物の
濃度が高い場合や、大きな反応槽で大量の懸濁反応液を
用いて製造する場合でも、結晶性の不均一さが解消さ
れ、結晶性が良く、結晶の破壊が起こらないうえ、高い
歩留りで、単相のアラゴナイト型炭酸カルシウムを低い
反応温度で製造することができる。According to the method of the present invention, quick lime or slaked lime is used as a starting material, Mg 2+ ions are used as an inhibitor of calcite-type calcium carbonate, and a suspension reaction solution is used in the course of the reaction. Since the water flows with different flow directions are created and mixed in the tank, when the concentration of solutes and solids in the suspension reaction liquid is high, or when a large reaction tank is used with a large amount of suspension reaction liquid However, the non-uniformity of the crystallinity is eliminated, the crystallinity is good, the crystal is not broken, and the single-phase aragonite-type calcium carbonate can be produced at a low reaction temperature with a high yield.
【0074】また、本発明の方法によって製造された炭
酸カルシウムのハンター白色度は極めて高いものであ
る。The Hunter whiteness of the calcium carbonate produced by the method of the present invention is extremely high.
【図1】本発明のアラゴナイト型炭酸カルシウムの製造
方法に用いた攪拌羽根の概要図である。FIG. 1 is a schematic view of a stirring blade used in the method for producing aragonite-type calcium carbonate of the present invention.
【図2】従来の炭酸カルシウムの製造方法に用いられた
攪拌羽根の概要図である。FIG. 2 is a schematic view of a stirring blade used in a conventional method for producing calcium carbonate.
【図3】実施例1〜3における0.4dm3反応槽での
反応温度別の各懸濁液のpHの経時変化を示すグラフで
ある。FIG. 3 is a graph showing the change over time of the pH of each suspension at different reaction temperatures in a 0.4 dm 3 reaction tank in Examples 1 to 3 .
【図4】X線回折チャートで、A、B、及びCは、それ
ぞれ、実施例1、2、及び3における0.4dm3反応
槽での反応温度別の各生成物の結晶系を示すX線回折チ
ャートである。4] In the X-ray diffraction chart, A, B, and C represent the crystal systems of the respective products at different reaction temperatures in the 0.4 dm 3 reactor in Examples 1, 2, and 3, respectively. It is a line diffraction chart.
【図5】走査電子顕微鏡写真で、A及びB、C及びD、
並びに、E及びFは、それぞれ、実施例1、2、並び
に、3における0.4dm3反応槽での反応温度別の各
生成物の結晶形態を示す、倍率×2000及び×500
0の走査電子顕微鏡写真である。FIG. 5 is a scanning electron micrograph showing A and B, C and D,
And E and F indicate the crystal morphology of each product by reaction temperature in the 0.4 dm 3 reactor in Examples 1, 2 and 3, respectively, magnifications x2000 and x500
0 is a scanning electron micrograph.
【図6】実施例4〜6における10dm3反応槽での反
応温度別の各懸濁液のpHの経時変化を示すグラフであ
る。FIG. 6 is a graph showing time-dependent changes in the pH of each suspension at different reaction temperatures in a 10 dm 3 reactor in Examples 4 to 6.
【図7】X線回折チャートで、A、B、及びCは、それ
ぞれ、実施例4、5、及び6における10dm3反応槽
での反応温度別の各生成物の結晶系を示すX線回折チャ
ートである。7] In the X-ray diffraction charts, A, B and C are X-ray diffractions showing the crystal systems of the respective products according to the reaction temperature in the 10 dm 3 reactor in Examples 4, 5 and 6, respectively. It is a chart.
【図8】走査電子顕微鏡写真で、A及びB、C及びD、
並びに、E及びFは、それぞれ、実施例4、5、並び
に、6における10dm3反応槽での反応温度別の各生
成物の結晶形態を示す、倍率×2000及び×5000
の走査電子顕微鏡写真である。FIG. 8 is a scanning electron micrograph showing A and B, C and D,
And E and F represent the crystal morphology of each product at different reaction temperatures in the 10 dm 3 reactor in Examples 4, 5 and 6, respectively, magnifications x2000 and x5000
3 is a scanning electron micrograph of the sample.
【図9】検討例1〜6における10dm3反応槽での中
間生成物のキャラクタリゼーションを検討するための反
応において、懸濁液のpHの経時変化、及び中間生成物
のサンプリング時を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the change over time in the pH of a suspension and the time of sampling of an intermediate product in a reaction for studying the characterization of an intermediate product in a 10 dm 3 reaction tank in Study Examples 1 to 6. is there.
【図10】X線回折チャートで、(1)、(2)、(3)、
(4)、(5)、及び(6)は、それぞれ、検討例1、2、
3、4、5、及び6における10dm3反応槽での中間
生成物のキャラクタリゼーションを検討するための反応
において、各サンプリング時の中間生成物の結晶系を示
すX線回折チャートである。FIG. 10 is an X-ray diffraction chart showing (1), (2), (3),
(4), (5), and (6) are Examples 1, 2,
9 is an X-ray diffraction chart showing a crystal system of an intermediate product at each sampling in a reaction for examining characterization of an intermediate product in a 10 dm 3 reaction tank in 3, 4, 5, and 6.
【図11】走査電子顕微鏡写真で、A及びB、C及び
D、並びに、E及びFは、それぞれ、検討例1、2、並
びに、3における10dm3反応槽での中間生成物のキ
ャラクタリゼーションを検討するための反応において、
各サンプリング時の中間生成物の結晶形態を示す、倍率
×2000及び×5000の走査電子顕微鏡写真であ
る。FIG. 11 In the scanning electron micrographs, A and B, C and D, and E and F indicate the characterization of the intermediate product in the 10 dm 3 reactor in Examples 1, 2, and 3, respectively. In the reaction to consider,
4 is a scanning electron micrograph at × 2,000 and × 5000 magnifications showing the crystalline form of the intermediate product at each sampling.
【図12】走査電子顕微鏡写真で、A及びB、C及び
D、並びに、E及びFは、それぞれ、検討例4、5、並
びに、6における10dm3反応槽での中間生成物のキ
ャラクタリゼーションを検討するための反応において、
各サンプリング時の中間生成物の結晶形態を示す、倍率
×2000及び×5000の走査電子顕微鏡写真であ
る。FIG. 12 In the scanning electron micrographs, A and B, C and D, and E and F show the characterization of the intermediate product in the 10 dm 3 reactor in Examples 4, 5, and 6, respectively. In the reaction to consider,
4 is a scanning electron micrograph at × 2,000 and × 5000 magnifications showing the crystalline form of the intermediate product at each sampling.
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Claims (5)
からなる懸濁液を、槽内で流れ方向が異なる水流を作っ
て混合すると共に、前記懸濁液中に炭酸ガスを導通させ
ることを特徴とするアラゴナイト型炭酸カルシウムの製
造方法。1. A method of mixing a suspension composed of quick lime or slaked lime, Mg 2+ ions and water by forming water flows having different flow directions in a tank and passing carbon dioxide gas through the suspension. A method for producing aragonite-type calcium carbonate, comprising:
石灰を添加して得られる懸濁液を、槽内で流れ方向が異
なる水流を作って混合すると共に、前記懸濁液中に炭酸
ガスを導通させることを特徴とするアラゴナイト型炭酸
カルシウムの製造方法。2. A suspension obtained by adding quick lime or slaked lime to water containing Mg 2+ ions and mixing them by creating water flows having different flow directions in a tank, and adding carbonic acid to the suspension. A method for producing aragonite-type calcium carbonate, characterized by passing gas.
れる生石灰又は消石灰である請求項1又は2に記載のア
ラゴナイト型炭酸カルシウムの製造方法。3. The method for producing aragonite-type calcium carbonate according to claim 1, wherein the quicklime or slaked lime is quicklime or slaked lime obtained by firing a shell.
からなる懸濁液を、80℃未満の温度にして、槽内で流
れ方向が異なる水流を作って混合すると共に、前記懸濁
液中に炭酸ガスを導通させることを特徴とするアラゴナ
イト型炭酸カルシウムの製造方法。4. A suspension comprising quick lime or slaked lime, Mg 2+ ions and water is brought to a temperature of less than 80 ° C., and mixed by forming water flows having different flow directions in a tank. A method for producing aragonite-type calcium carbonate, characterized in that carbon dioxide gas is conducted therein.
からなる懸濁液を、0〜35℃の温度にして、槽内で流
れ方向が異なる水流を作って混合すると共に、前記懸濁
液中に炭酸ガスを導通させることを特徴とするアラゴナ
イト型炭酸カルシウムの製造方法。5. A suspension comprising quicklime or slaked lime, Mg 2+ ions and water is brought to a temperature of 0 to 35 ° C., and mixed with a water flow having different flow directions in a tank. A method for producing aragonite-type calcium carbonate, characterized in that carbon dioxide is passed through the liquid.
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