(57)【要約】【課題】  炭酸ガスの排出量削減のため、炭酸ガスの有効利用を図る。【解決手段】  炭酸ガスと酸化マグネシウム含有物質から炭酸マグネシウムを作る。炭酸マグネシウムは、シリカ、及び、凝結遅延剤とともにセメント混和剤として利用する。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントが１０〜２０質量％、細骨材が３５〜４５質量％、粗骨材が４０〜５５質量％で、合計１００質量％のセメント混合物に、水を添加してコンクリートを製造する際に、セメントの０質量％を越えて１５質量％以下に換えて炭酸ガスを含むガスと酸化マグネシウム含有物質から生成した炭酸マグネシウムを添加し、細骨材の０．３〜１．２質量％に換えてシリカを添加し、更に、セメント及び炭酸マグネシウムの総量に対して凝結遅延剤を０．０５〜０．１５質量％添加することを特徴とする炭酸ガスの利用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地球温暖化ガスの１つである炭酸ガスの排出量を削減するための炭酸ガスの利用方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化が人類の直面する重大な課題として注目されている。地球温暖化ガスの１つである炭酸ガスの排出量削減については、様々な方法が検討されている。具体的には、炭酸ガスの海洋貯留や地中貯留あるいは産業廃棄物や天然鉱物への炭酸ガスの固定化である。
【０００３】
ここで、産業廃棄物への炭酸ガスの固定化の例として、コンクリート廃材から再生骨材を製造する際に廃棄物として排出されるセメント微粉末を水と混合してスラリーとし、水中にカルシウム成分を溶出させ、該スラリー中に炭酸ガスを吹き込んでカルシウム成分と反応させて炭酸カルシウムを得るという方法が開示されている（非特許文献１、参照）。
【０００４】
また、炭酸ガスの固定化方法のうち海洋貯留と地中貯留は高濃度の炭酸ガスが自然界に与える影響が不明であり、その検証に長期間を要する。
【０００５】
更に、いずれの方法も、単に、貯留や固定化だけでは処理コストがかかるだけであり有効利用されないと、インセンティブが働きにくい。そこで、固定化処理によって炭酸ガスの有効利用が可能となり、コスト的なインセンティブが働くような技術が望まれる。
【０００６】
そのように産業的に有効利用する技術として、炭酸ガスを産業廃棄物や天然鉱物に固定化して、炭酸塩すなわち炭酸マグネシウム等を製造し、これをセメント混和剤として利用することがあげられる。
【０００７】
炭酸マグネシウムのセメント混和剤への適用例としては、凝結促進剤として炭酸マグネシウム類、及び、硫酸アルミニウム類からなる群より選ばれた一種又は二種以上の成分αと、増粘剤及び減水剤とを有効成分とするセメント混和剤がある（特許文献１、参照）。
【０００８】
【特許文献１】特許第３１７１８７９号公報
【非特許文献１】飯塚他、「廃コンクリートを用いた新規な二酸化炭素固定プロセス」、化学工学論文集、Vol.28,No.5,(2002)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明者は、前記特許文献１の方法を適用しようと試みた。その結果、炭酸マグネシウムを添加すると強度が低下するという問題が起こった。
【００１０】
本発明では、この問題を解決し、炭酸マグネシウムのセメント混和剤への適用の際に、強度低下を抑制して、セメント系の建設、土木材料として有効利用が可能で、炭酸ガスの固定化率を向上させた、炭酸ガスの固定化方法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】
【００１１】
本発明の概要は、以下の通りである。
【００１２】
（１）セメントが１０〜２０質量％、細骨材が３５〜４５質量％、粗骨材が４０〜５５質量％で、合計１００質量％のセメント混合物に、水を添加してコンクリートを製造する際に、セメントの０質量％を越えて１５質量％以下に換えて炭酸ガスを含むガスと酸化マグネシウム含有物質から生成した炭酸マグネシウムを添加し、細骨材の０．３〜１．２質量％に換えてシリカを添加し、更に、セメント及び炭酸マグネシウムの総量に対して凝結遅延剤を０．０５〜０．１５質量％添加することを特徴とする炭酸ガスの利用方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、地球温暖化ガスである炭酸ガスを安全且つ経済的に有効利用することが出来る。炭酸マグネシウムはセメント混和剤として有効利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下で、本発明について詳細に説明する。
【００１５】
本発明は、地球温暖化ガスの１つである炭酸ガスの排出量を削減するための炭酸ガスの有効利用を行う方法である。炭酸ガスは、各種燃焼排ガス、高炉ガス、転炉ガス等に含まれている。その含有量は一般に２体積％以上である。
【００１６】
本発明の実施形態の例としては、先ずは、炭酸ガスを含むガスと酸化マグネシウム含有物質から炭酸マグネシウムを生成する。
【００１７】
ここで酸化マグネシウム含有物質とは、ＭｇＯを１０質量％以上含むものであり、蛇紋岩、カンラン石、滑石、緑泥石、石綿、フェロニッケルスラグなどが挙げられる。炭酸マグネシウムの生成方法としては、例えば、炭酸ガスを含むガスとして高炉ガスをアンモニア溶液に通し、炭酸ガスとアンモニアを反応させて炭酸アンモニウム溶液を得る。
【００１８】
また、マグネシウム含有物質として蛇紋岩を塩酸溶液と接触させ、蛇紋岩中のＭｇＯと塩酸を反応させて塩化マグネシウム溶液を得る。該塩化マグネシウム溶液と蛇紋岩の未反応分をろ過して分離する。
【００１９】
次に、炭酸アンモニウム溶液と塩化マグネシウム溶液を反応させる。すると、炭酸マグネシウムが沈殿し、溶液中には塩化アンモニウムが生成する。塩化アンモニウム溶液は蒸留塔に送り、塩酸とアンモニアに分離する。溶液をろ過して回収することで、炭酸マグネシウムを得ることができる。
【００２０】
次に、この炭酸マグネシウムをセメント混和剤として利用する。すなわち、通常のコンクリートは、セメント、細骨材（砂等）、粗骨材（安山岩等）に、水又は水及び混和剤を加えて混合して製造するが、本実施形態では、セメントの一部に換えて上記炭酸マグネシウムを添加し、細骨材の一部に換えてシリカを添加し、更に、凝結遅延剤を添加することで、炭酸ガスを固定化した炭酸マグネシウムを有効利用することができる。
【００２１】
各物質の添加量の割合は、セメントと細骨材と粗骨材の合計を１００質量％としたとき、セメント１０〜２０質量％、細骨材３５〜４５質量％、粗骨材４０〜５５質量％をベースとして、好ましい範囲を持つ。
【００２２】
炭酸マグネシウムの添加量は、セメント量に対して、０質量％超、１５質量％以下が好ましい。セメントに対する置換率がわずかでもあれば炭酸ガス固定化効果があるので、０質量％を越えればよいが、１５質量％を越えるとセメント不足により強度が低下する。
【００２３】
炭酸マグネシウムの形態としては、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ3）、正炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ3・３Ｈ2Ｏ）、塩基性炭酸マグネシウム｛ａＭｇＣＯ3・Ｍｇ（ＯＨ）2・ｂＨ2Ｏ、（ａ，ｂ）＝（３，３）、（４，４）、（１，３）、（４，５）、（４，８）｝のいずれでもよい。
【００２４】
シリカの添加量は、細骨材量に対して、０．３〜１．２質量％と置換することが好ましい。０．３質量％未満では強度発現効果が不十分であり、１．２質量％を越えると充填性が悪化して強度が低下する。なお、シリカとしては、結晶質シリカ微粉末、非晶質シリカ微粉末、シリカヒュームなどが利用できる。
【００２５】
凝結遅延剤の添加量は、セメントと炭酸マグネシウムの合計量に対して０．０５〜０．１５質量％が好ましい。０．０５質量％未満では凝結遅延効果が不十分であり、０．１５質量％を越えるとセメントの凝結が阻害される。なお、凝結遅延剤としては、グルコン酸塩、リグニンスルホン酸塩などが利用できる。
【実施例】
【００２６】
本発明における実施例を示す（表３、参照）。
【００２７】
本実施例における炭酸ガスを含むガスは高炉ガスを対象とした。その化学組成を表１に示す。マグネシウム含有物質として蛇紋岩を用いた。その化学組成を表２に示す。
【００２８】
高炉ガスをアンモニア溶液に通して炭酸ガスを吸収させ炭酸アンモニウム溶液を得た。なお、アンモニア溶液はコークス炉から発生する安水より得られたものを用いてもよい。
【００２９】
また、蛇紋岩を粉砕し塩酸溶液と接触させ、蛇紋岩中のＭｇＯと塩酸を反応させて塩化マグネシウム溶液を得た。次に、炭酸アンモニウム溶液と塩化マグネシウム溶液を反応させた。炭酸マグネシウムが沈殿し、溶液中には塩化アンモニウムが生成した。
【００３０】
塩化アンモニウム溶液は蒸留塔に送り、塩酸とアンモニアに分離した。アンモニアは高炉ガス中の炭酸ガスの吸収に、塩酸は蛇紋岩との反応に再び用いた。炭酸マグネシウムをろ過して回収し、表３に示す割合でセメント混和剤として用いた。ここで、炭酸マグネシウムは、ＭｇＣＯ3である。凝結遅延剤、シリカとして、各々、グルコン酸ナトリウム、非晶質シリカ微粉末を用いた。
【００３１】
２８日養生後にコンクリートの圧縮強度を測定した。その結果を、表３の本発明例１〜７に示す。表３で水セメント比はいずれも５５％とした。ここで、水セメント比とは、セメント質量を１００としたときの、加える水の質量比である。
【００３２】
一方、従来法については、以下の方法により確認を行った。従来法１は、混和剤等を配合しない標準的な試験条件である。従来法２は、前記特許文献１に示されるように、炭酸マグネシウム類、及び、硫酸アルミニウム類からなる群より選ばれた一種又は二種以上の成分αと、増粘剤及び減水剤とを有効成分とするセメント混和剤に関するものである。従来法１及び２について材令２８日圧縮強度を測定した。その結果を、表３の従来法１及び２に示す。
【００３３】
表３の結果を見ると、材令２８日圧縮強度について、従来法が２９〜３４ＭＰａに対して、本発明例は４０〜５７ＭＰａであり、全て従来法よりも高い強度を発現できた。表３の比較例は、いずれも製造条件が特許請求の範囲を外れる場合である。比較例は、本発明例よりも圧縮強度がやや低い。しかし、従来法よりは高い値を示している。
【００３４】
【表１】
2006076825.tif 000002
【００３５】
【表２】
2006076825.tif 000003
【００３６】
【表３】
2006076825.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明によれば、前述したように、地球温暖化ガスである炭酸ガスを安全且つ経済的に有効利用することができるので、本発明は、地球環境保全技術としての利用可能性が大きいものである。