(57)【要約】【課題】未固化のセメント微粒子を含むコンクリート系廃棄物から高純度の炭酸カルシウムを製造できる炭酸カルシウムの製造方法を提供する。【解決手段】固液分離手段２にて、コンクリート系廃棄物をセメント微粒子の少なくとも一部を含有するセメント含有液と固形分とに固液分離する。また、セメント含有液供給手段11にて、析出反応槽10内へセメント含有液を供給するとともに、二酸化炭素供給手段14にて、析出反応槽10内へ二酸化炭素を供給する。そして、析出反応槽10内にて、セメント含有液に含まれるカルシウムおよびセメント微粒子中のカルシウムと二酸化炭素とを反応させ、セメント微粒子の表面で炭酸カルシウムを晶出させる。また、このように析出した炭酸カルシウムを炭酸カルシウム分離手段４にて分離回収する。【選択図】図１
2014148432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
未固化のセメント微粒子を含むコンクリート系廃棄物を前記セメント微粒子の少なくとも一部を含有するセメント含有液と固形分とに固液分離し、
この分離されたセメント含有液に二酸化炭素を供給し、
前記セメント含有液に含まれるカルシウムおよび前記セメント微粒子中のカルシウムと前記二酸化炭素とを反応させて、前記セメント微粒子の表面で炭酸カルシウムを晶出させる
ことを特徴とする炭酸カルシウムの製造方法。
【請求項２】
コンクリート系廃棄物は、コンクリートスラッジである
ことを特徴とする請求項１記載の炭酸カルシウムの製造方法。
【請求項３】
未固化のセメント微粒子を含むコンクリート系廃棄物を、前記セメント微粒子の少なくとも一部を含有するセメント含有液と固形分とに固液分離する固液分離手段と、
この固液分離手段にて分離されたセメント含有液から炭酸カルシウムを析出させる析出反応装置と、
この析出反応装置にて析出させた炭酸カルシウムを分離回収する炭酸カルシウム分離手段とを具備し、
前記析出反応装置は、析出反応槽と、この析出反応槽内へ前記セメント含有液を供給するセメント含有液供給手段と、前記析出反応槽内へ二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給手段とを有し、前記析出反応槽内にて、前記セメント含有液に含まれるカルシウムおよび前記セメント微粒子中のカルシウムと二酸化炭素とを反応させて、前記セメント微粒子の表面で炭酸カルシウムを晶出させる
ことを特徴とする炭酸カルシウム製造装置。
【請求項４】
析出反応装置は、析出反応槽内の内容物を分散する分散手段を有し、前記析出反応槽内でセメント微粒子を分散させながら、セメント含有液に含まれるカルシウムおよび前記セメント微粒子中のカルシウムと二酸化炭素とを反応させる
ことを特徴とする請求項３記載の炭酸カルシウム製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート系廃棄物を用いて、有用な資源である炭酸カルシウムを製造する炭酸カルシウムの製造方法および炭酸カルシウム製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の炭酸カルシウム製造装置としては、濾床を有する本体と、この本体内の濾床の上方に設けられたコンクリートスラッジ等の汚水供給手段と、前記本体内の濾床の上方に設けられた炭酸水または炭酸ガスの供給手段と、前記本体内の濾床の下方に設けられ前記炭酸水または炭酸ガスの供給手段に連通する循環路とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この装置によれば、コンクリートスラッジのカルシウムと、炭酸水または炭酸ガスの二酸化炭素とを反応させることにより炭酸カルシウムを生成するため、高アルカリ性であるコンクリートスラッジを中和できるとともに、前記濾床で固液分離して有用な資源である炭酸カルシウムを回収できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３１１４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、コンクリートスラッジ等のコンクリート系廃棄物には、骨材に由来する二酸化ケイ素の固体が含まれているため、上記特許文献１の構成にて炭酸カルシウムが生成させると、本体内には、固体として二酸化ケイ素と炭酸カルシウムとが存在した状態となる。
【０００６】
したがって、濾床による固液分離だけでは、二酸化ケイ素と炭酸カルシウムとが混合したものが分離され、高純度の炭酸カルシウムを回収できないという問題が考えられる。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、未固化のセメント微粒子を含むコンクリート系廃棄物から高純度の炭酸カルシウムを製造できる炭酸カルシウムの製造方法および炭酸カルシウム製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載された炭酸カルシウムの製造方法は、未固化のセメント微粒子を含むコンクリート系廃棄物を前記セメント微粒子の少なくとも一部を含有するセメント含有液と固形分とに固液分離し、この分離されたセメント含有液に二酸化炭素を供給し、前記セメント含有液に含まれるカルシウムおよび前記セメント微粒子中のカルシウムと前記二酸化炭素とを反応させて、前記セメント微粒子の表面で炭酸カルシウムを晶出させるものである。
【０００９】
請求項２に記載された炭酸カルシウムの製造方法は、請求項１記載の炭酸カルシウムの製造方法において、コンクリート系廃棄物は、コンクリートスラッジであるものである。
【００１０】
請求項３に記載された炭酸カルシウム製造装置は、未固化のセメント微粒子を含むコンクリート系廃棄物を、前記セメント微粒子の少なくとも一部を含有するセメント含有液と固形分とに固液分離する固液分離手段と、この固液分離手段にて分離されたセメント含有液から炭酸カルシウムを析出させる析出反応装置と、この析出反応装置にて析出させた炭酸カルシウムを分離回収する炭酸カルシウム分離手段とを具備し、前記析出反応装置は、析出反応槽と、この析出反応槽内へ前記セメント含有液を供給するセメント含有液供給手段と、前記析出反応槽内へ二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給手段とを有し、前記析出反応槽内にて、前記セメント含有液に含まれるカルシウムおよび前記セメント微粒子中のカルシウムと二酸化炭素とを反応させて、前記セメント微粒子の表面で炭酸カルシウムを晶出させるものである。
【００１１】
請求項４に記載された炭酸カルシウム製造装置は、請求項３記載の炭酸カルシウム製造装置において、析出反応装置は、析出反応槽内の内容物を分散する分散手段を有し、前記析出反応槽内でセメント微粒子を分散させながら、セメント含有液に含まれるカルシウムおよび前記セメント微粒子中のカルシウムと二酸化炭素とを反応させるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、コンクリート系廃棄物から分離されたセメント微粒子を含むセメント含有液に二酸化炭素を供給しセメント含有液に含まれるカルシウムおよびセメント微粒子中のカルシウムと二酸化炭素とを反応させ、セメント微粒子の表面で炭酸カルシウムを晶出させるため、高純度の炭酸カルシウムを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態の炭酸カルシウム製造装置を示す配管図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１において、１は炭酸カルシウム製造装置であり、この炭酸カルシウム製造装置１は、未固化のセメント微粒子を含むコンクリート系廃棄物としてのコンクリートスラッジから炭酸カルシウムを製造するものである。
【００１６】
なお、コンクリートスラッジは、例えば、コンクリート製品の遠心成形で発生するもの、生コンクリートやコンクリート製品の製造過程で発生するもの、生コンクリート工場やコンクリート工場でのコンクリートミキサ等のコンクリート製造設備の清掃にて発生するもの、および、生コンクリート輸送車両の清掃で発生するもの等であり、セメント微粒子そのものやその水和反応生成物（ケイ酸カルシウム水和物類および水酸化カルシウム等）等の固体を含有する。
【００１７】
炭酸カルシウム製造装置１は、コンクリートスラッジを固形分であるスラッジケーキと、未固化のセメント微粒子を含む液体分であるセメント含有液とに固液分離する固液分離手段２を備える。
【００１８】
また、炭酸カルシウム製造装置１は、固液分離手段２にて分離されたセメント含有液から炭酸カルシウムを析出させる析出反応装置３を備える。
【００１９】
さらに、炭酸カルシウム製造装置１は、析出反応装置３で炭酸カルシウムを析出させた析出液から炭酸カルシウムを分離回収する炭酸カルシウム分離手段４を備える。
【００２０】
固液分離手段２は、一般的に汚泥や汚水の脱水（固液分離）に用いられるものである。すなわち、固液分離手段２としては、例えば、フィルタを使用して加圧または圧搾することにより固形分と液体分とを分離する加圧分離装置、遠心力の作用にて固形分と液体分とを分離する遠心分離装置、および、静置することにより固形分を沈降させる沈降分離装置等が用いられる。
【００２１】
析出反応装置３は、開放型の常圧・常温容器にて形成された析出反応槽10を有している。この析出反応槽10には、バルブ12および配管13にて構成されたセメント含有液供給手段11が設けられている。このセメント含有液供給手段11の配管13には固液分離手段２が接続されており、固液分離手段２からセメント含有液供給手段を介してセメント含有液が析出反応槽10へ供給される。
【００２２】
また、析出反応槽10には、析出反応槽10内へ二酸化炭素ガスや二酸化炭素含有ガスを吹き込んで二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給手段14が設けられている。このように二酸化炭素供給手段14にて析出反応槽10内へ二酸化炭素が供給されることにより、二酸化炭素でセメント含有液がバブリングされて、セメント含有液におけるセメント微粒子のカルシウムと二酸化炭素が反応する。
【００２３】
この二酸化炭素供給手段14は、二酸化炭素ガスまたは二酸化炭素含有ガスを貯留する貯留槽15を有する。この貯留槽15は、バルブ16が設けられた配管17を介して析出反応槽10に接続されている。
【００２４】
ここで、二酸化炭素含有ガスとしては、石油や天然ガスの燃焼排ガスや、廃棄物の焼却排ガス等のように二酸化炭素を高濃度で含有する排ガスを利用することができる。なお、このように排ガスを利用する場合は、排ガスから二酸化炭素を抽出して用いるだけでなく、排ガスをそのまま用いてもよい。
【００２５】
さらに、析出反応槽10には、析出反応槽10内の内容物を分散させる分散手段18が設けられている。
【００２６】
この分散手段18は、例えば攪拌機等であり、析出反応槽10内の内容物であるセメント含有液および二酸化炭素を撹拌する。このように分散手段18にて内容物を撹拌することにより、析出反応槽10内にてセメント微粒子が略均一に分散する。
【００２７】
そして、析出反応槽10内全体でセメント含有液に含まれるカルシウムおよびセメント微粒子中のカルシウムと二酸化炭素とが反応し、カルシウムが炭酸化され、結晶化した炭酸カルシウムが析出する。
【００２８】
このように炭酸カルシウムを析出させる際の温度は、０℃以上８０℃以下が好ましく、例えば常温（気温）で析出できる。
【００２９】
さらに、析出反応槽10には、バルブ24が設けられた配管25を介して炭酸カルシウム分離手段４が接続されている。
【００３０】
炭酸カルシウム分離手段４は、析出反応装置３にて炭酸カルシウムを析出させた析出液が配管25を介して供給され、この析出液から固体である炭酸カルシウムを分離回収するものである。このような炭酸カルシウム分離手段４としては、例えば、沈降分離、遠心分離および濾過分離等が用いられる。
【００３１】
炭酸カルシウム分離手段４には、炭酸カルシウム排出部26が設けられ、この炭酸カルシウム排出部26から炭酸カルシウムが回収される。
【００３２】
また、炭酸カルシウム分離手段４には、炭酸カルシウムを分離した後の処理液を炭酸カルシウム製造装置１外へ排出する処理液排出部27が設けられている。この処理液排出部27にはバルブ28が設けられ、バルブ28にて処理液の排出が操作される。
【００３３】
次に、炭酸カルシウムの製造方法を説明する。
【００３４】
コンクリート系廃棄物としてのコンクリートスラッジから炭酸カルシウムを製造する際には、まず、コンクリートスラッジを、固液分離手段２にて、固形分であるスラッジケーキと、液体分であるセメント含有液とに固液分離する。
【００３５】
ここで、コンクリートスラッジを固液分離すると、固体であるセメント微粒子そのものやその水和反応生成物等の少なくとも一部が、液体分であるセメント含有液とともに固形分から分離されて、セメント含有液に含有される。
【００３６】
このセメント含有液を配管13を介して析出反応槽10に供給する。また、二酸化炭素供給手段14にて析出反応槽10内へ二酸化炭素を供給し、セメント含有液を二酸化炭素でバブリングする。
【００３７】
そして、このようにセメント含有液を二酸化炭素でバブリングしながら分散手段18にて撹拌すると、セメント含有液に含まれるカルシウムおよびセメント微粒子中のカルシウムと二酸化炭素とが反応して、カルシウムが炭酸化される。
【００３８】
また、炭酸化されたカルシウムは、コンクリートスラッジに由来するセメント微粒子やその水和反応生成物等の固体の表面で結晶化して、炭酸カルシウムの結晶が晶出する。
【００３９】
なお、セメント含有液は、高アルカリ性であるが、カルシウムを炭酸化させて炭酸カルシウムを析出させることにより中和される。
【００４０】
析出反応装置３にて炭酸カルシウムを十分に析出させた析出液は、配管25を介して炭酸カルシウム分離手段４へ供給される。
【００４１】
炭酸カルシウム分離手段４では、析出液から炭酸カルシウムの固体が分離され、この分離された炭酸カルシウムを炭酸カルシウム排出部26から回収する。
【００４２】
また、炭酸カルシウムが分離された処理液を処理液排出部27から排出する。この処理液は、析出反応装置３にて中和されているためそのまま廃棄できる。
【００４３】
次に、上記一実施の形態の作用および効果を説明する。
【００４４】
上記一実施の形態によれば、セメント微粒子を含むセメント含有液に二酸化炭素を供給しセメント含有液に含まれるカルシウムおよびセメント微粒子中のカルシウムと二酸化炭素とを反応させ、セメント微粒子の表面で炭酸カルシウムを晶出させるため、高純度の炭酸カルシウムを製造し回収できる。
【００４５】
ここで、一般的に、炭酸カルシウムの結晶のような固体を晶出させる際には、種結晶を用いる。
【００４６】
しかしながら、コンクリートスラッジのようにセメント微粒子を含むコンクリート系廃棄物を原料として用いることで、このセメント微粒子がカルシウム源として作用するだけでなく、セメント含有液に含まれるセメント微粒子等の固体が種結晶のように結晶化を促して晶出のきっかけとして作用する。すなわち、セメント微粒子等の固体の表面で炭酸カルシウムが晶出する。そのため、種結晶を用いることなく、簡単かつ経済的に炭酸カルシウムを製造できる。
【００４７】
特に、コンクリート系廃棄物としてコンクリートスラッジを用いると、コンクリートスラッジに由来するセメント微粒子そのものやその水和反応生成物（ケイ酸カルシウム水和物類および水酸化カルシウム等）等の固体の表面で炭酸カルシウムが結晶化されやすく、大粒径の炭酸カルシウムが得られやすいため、炭酸カルシウムを容易に分離回収できる。
【００４８】
また、コンクリートスラッジは、本来、中和処理を施して廃棄するものであるが、このような廃棄物を原料として有効に利用できる。
【００４９】
さらに、コンクリートスラッジに含まれるカルシウムを炭酸化して炭酸カルシウムを製造するため、炭酸カルシウム製造後の処理液が中和されており、廃棄する際に中和処理に必要な薬剤の添加量を減らすことができる。
【００５０】
また、析出反応槽10に分散手段18を設置することにより、析出反応槽10内の内容物であるセメント含有液のセメント微粒子等の固体を、析出反応槽10内で略均一に分散できる。そのため、析出反応槽10内全体で炭酸カルシウムが結晶化されて、効率的に炭酸カルシウムを製造できる。
【００５１】
さらに、開放型の容器を用いて季節に影響されず常温で炭酸カルシウムを結晶化することが可能なため、特殊な設備を用いずに炭酸カルシウムを容易に製造できる。
【００５２】
二酸化炭素供給手段14にて供給される二酸化炭素含有ガスとして、石油や天然ガスの燃焼排ガスや、廃棄物の焼却排ガス等のように二酸化炭素を高濃度で含有する排ガスを用いることにより、本来大気中に放出される二酸化炭素を利用できるため、二酸化炭素を安価に確保できるとともに、温暖化等の環境問題にも有効である。
【００５３】
なお、上記一実施の形態では、コンクリート系廃棄物としてコンクリートスラッジを用いる構成としたが、このような構成には限定されず、コンクリート系廃棄物は、未固化のセメント微粒子を含むものであればよい。
【００５４】
析出反応槽10は、開放型の常圧・常温容器としたが、このような構成には限定されず、析出反応槽10として例えば密閉型の耐圧容器を用いて、加圧しながらカルシウムと二酸化炭素とを反応させる構成にしてもよい。
【００５５】
また、析出反応槽10として密閉型の容器を用いた場合には、例えば、析出反応槽10内でセメント含有液と反応しなかった未反応の二酸化炭素を回収し、この回収した未反応の二酸化炭素を、再度、析出反応槽10へ返送する構成にしてもよい。
【００５６】
このような構成にすることにより、未反応の二酸化炭素を回収して繰り返し利用できるため、二酸化炭素を無駄なく利用できるとともに、大気中への二酸化炭素の放出を防止できる。
【００５７】
二酸化炭素供給手段14は、気体状態の二酸化炭素ガスを供給する構成としたがこのような構成には限定されず、例えば、炭酸水や、炭酸塩および重炭酸塩等の炭酸イオンを含有する化合物の添加によって炭酸イオンを導入して、カルシウムを炭酸化する構成にしてもよい。
【実施例】
【００５８】
以下、本実施例について説明する。
【００５９】
コンクリートスラッジを５０ｋｇ投入するとともに、水を９４８Ｌ注水し、１２０ｒｐｍで撹拌しながら、流量０．４６ｍ３／ｍｉｎの二酸化炭素ガスにて３０分間バブリングして炭酸カルシウムを析出させた。
【００６０】
その後、沈降分離を行って沈降物を回収し、この沈降物を乾燥させた後に質量を測定した。この沈降物の回収量は、０．２６１ｋｇであった。
【００６１】
また、沈降物について、蛍光Ｘ線分析装置による組成物分析を行った。なお、この組成物分析はバルクＦＰ法にて行った。この結果、ＣａＣＯ３の含有率は９９．８６％であった。
【符号の説明】
【００６２】
１    炭酸カルシウム製造装置
２    固液分離手段
３    析出反応装置
４    炭酸カルシウム分離手段
10    析出反応槽
11    セメント含有液供給手段
14    二酸化炭素供給手段
18    分散手段
【図１】
2014148432.tif 000003