(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二水石膏に無水石膏を配合して混合物を得る工程と、前記工程で得られた混合物を水蒸気雰囲気下で加熱する工程とを含むことを特徴とする無水石膏の製造方法。
【請求項２】
二水石膏 １００重量部に対して、無水石膏 １〜１００重量部を配合して得られた混合物を水蒸気雰囲気下で加熱する、請求項１記載の無水石膏の製造方法。
【請求項３】
該混合物が、水をさらに配合して得られたものである、請求項２記載の無水石膏の製造方法。
【請求項４】
該水蒸気雰囲気が、１６０℃〜１８０℃の水蒸気雰囲気である、請求項１〜３いずれか１項に記載の無水石膏の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無水石膏の製造方法に関する。より詳しくは、本発明は、二水石膏等を原料として用いる無水石膏の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無水石膏は、石膏廃材、天然二水石膏、副生二水石膏等を焼成させること（例えば、特許文献１等）、半水石膏、天然二水石膏、副生二水石膏等に水を添加して得られたスラリーを水熱処理すること（例えば、特許文献２等）等により製造されている。
【特許文献１】特開２００５−１５２６３号公報
【特許文献２】特開昭５３−６９２２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記特許文献１記載の方法のように、焼成により無水石膏を製造する場合には、通常、６００℃以上の温度条件での焼成が必要とされ、また、前記特許文献２記載の方法のように、水熱処理により二水石膏から無水石膏を製造する方法において、無水石膏を得るには、通常、２００℃以上〔圧力１５４９４５０．７Ｐａ（１５．８ｋｇ／ｃｍ2以上）〕の条件での水熱処理が必要となる。したがって、前記特許文献に記載の方法では、製造の際に要するエネルギーの消費が多くなるという欠点がある。また、前記特許文献に記載の製造方法によれば、製造環境によっては、製造が困難な場合がある。そのため、これらの製造方法による無水石膏の製造には、極めて高いコストを要する場合がある。
【０００４】
本発明は、上記従来の欠点に鑑みてなされたものであり、製造の際に要するエネルギーの消費を低減できる、無水石膏の製造方法を提供することを課題とする。本発明の他の課題は、本明細書の記載から明らかである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、二水石膏に無水石膏を配合して混合物を得る工程と、前記工程で得られた混合物を水蒸気雰囲気下で加熱する工程とを含むことを特徴とする無水石膏の製造方法に関する。かかる方法では、例えば、二水石膏 １００重量部に対して、無水石膏 １〜１００重量部を配合して得られた混合物を水蒸気雰囲気下で加熱する。前記混合物は、好ましくは、水をさらに配合して得られたものである。また、前記水蒸気雰囲気は、好ましくは、１６０℃〜１８０℃の水蒸気雰囲気である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の無水石膏の製造方法によれば、製造の際に要するエネルギーの消費を低減できるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、１つの側面では、二水石膏に無水石膏を配合して混合物を得る工程と、前記工程で得られた混合物を水蒸気雰囲気下で加熱する工程とを含むことを特徴とする、無水石膏の製造方法に関する。
【０００８】
本発明の無水石膏の製造方法によれば、無水石膏の存在下に二水石膏を水蒸気雰囲気下で加熱するため、製造の際に要するエネルギーの消費を低減できる。例えば、本発明の無水石膏の製造方法によれば、二水石膏を焼成して無水石膏を製造する場合や、無水石膏が配合されていない二水石膏を用いて水蒸気雰囲気下で無水石膏を製造する場合に比べても、製造の際に要するエネルギーの消費をより低減できる。
【０００９】
また、本発明の無水石膏の製造方法によれば、二水石膏を上記水蒸気雰囲気条件下に加熱するに際して存在させる物質が無水石膏であるため、加熱するに際して存在させた無水石膏が残存していても製造された無水石膏の純度は高いものとなり、例えば、得られた無水石膏そのままの状態であっても、例えば、セメント、コンクリート等の品質劣化等を及ぼす物質を実質的に含まない（例えば、０．１重量％未満）無水石膏が得られるという優れた効果を発揮する。
【００１０】
本発明の製造方法は、例えば、二水石膏  １００重量部に対して、無水石膏  １〜１００重量部を配合して得られた混合物を少なくとも１６０℃の水蒸気雰囲気下で加熱することにより行なわれる。この場合、二水石膏  １００重量部に対して、無水石膏  １〜１００重量部を配合した混合物を用いているため、二水石膏単味を用いる場合と比べて、低い温度で無水石膏を生成させることができ、製造の際に要するエネルギーの消費をより良好に低減できる。
【００１２】
本発明の無水石膏の製造方法としては、１つの実施態様では、
（Ａ）二水石膏  １００重量部に対して、無水石膏  １〜１００重量部を配合する工程、及び
（Ｂ）前記工程（Ａ）で得られた混合物を少なくとも１６０℃の水蒸気雰囲気下で加熱する工程、
を含む方法が挙げられる。
【００１３】
本発明の無水石膏の製造方法に用いられうる二水石膏としては、例えば、天然二水石膏、副生二水石膏（例えば、脱硫二水石膏等）等が挙げられる。
【００１４】
本発明の無水石膏の製造方法においては、二水石膏に対して、無水石膏として、例えば、天然無水石膏、フッ酸石膏、リン酸石膏等を配合してもよい。この場合、「無水石膏の配合量」は、前記天然無水石膏、フッ酸石膏又はリン酸石膏中に含まれる硫酸カルシウム（ＣａＳＯ4）〔無水石膏標品〕の量に換算した量を示す。
【００１５】
二水石膏  １００重量部に対する無水石膏の配合量は、エネルギーの消費を低減させるための有効量を確保する観点から、１重量部以上が好ましく、２重量部以上がより好ましく、５重量部以上がさらに好ましく、製造効率の観点から、１００重量部以下が好ましく、５０重量部以下がより好ましい。
【００１６】
水蒸気雰囲気は、具体的には、無水石膏を効率よく高い収率で得る観点及び良好なエネルギー効率を得る観点から、好ましくは、１６０℃〜１８０℃、より好ましくは、１７０℃〜１８０℃、さらに好ましくは、１７５℃〜１８０℃の温度の水蒸気雰囲気である。なお、前記水蒸気雰囲気は、例えば、かかる範囲の温度で、オートクレーブ中、高温の水蒸気を用いることにより設定できる。かかるオートクレーブ内では、温度の上昇ともに、圧力も上昇する。したがって、圧力は、温度により定まる条件であればよい。
【００１７】
前記水蒸気雰囲気下での加熱の時間は、前記温度に応じて適宜設定できる。かかる加熱の時間は、例えば、前記水蒸気雰囲気下での加熱の進行に伴い生じる産物中における無水石膏の含有量をモニターすることにより設定することもできる。
【００１８】
他の実施態様では、前記混合物は、二水石膏からの結晶水の離脱を容易にさせ、無水石膏の析出を早める観点から、好ましくは、水をさらに配合して得られたもの、すなわち、二水石膏と、無水石膏と、水とを配合した混合物である。
【００１９】
かかる実施態様では、本発明の無水石膏の製造方法としては、
（Ａ’）二水石膏  １００重量部に対して、無水石膏  １〜１００重量部と、水とを配合する工程、及び
（Ｂ’）前記工程（Ａ’）で得られた混合物を少なくとも１６０℃の水蒸気雰囲気条件下で加熱する工程、
を含む方法が挙げられる。
【００２０】
本発明の無水石膏の製造方法において、水を配合する場合、水の配合量は、無水石膏の析出を促進しうる量であればよく、例えば、得られる無水石膏の用途、所望する製造温度、製造時間等に応じて、適宜設定されうる。前記混合物に水を配合する場合、二水石膏  １００重量部に対する水の配合量は、二水石膏からの結晶水の離脱を促進させ、無水石膏の析出を早める観点から、０重量部を超える量であり、好ましくは、１０重量部以上、より好ましくは、２０重量部以上である。また、前記水の配合量は、得られる産物（すなわち、無水石膏と水との混合物）からの水の除去を簡便に行なう観点から、１００重量部以下、好ましくは、９０重量部以下、より好ましくは、８０重量部以下である。
【００２１】
なお、本発明の無水石膏の製造方法では、無水石膏は、水との混合物として得られる場合がある。この場合、得られた混合物から水を除去することにより、無水石膏を得てもよい。水の除去は、例えば、その方法には特に限定されるものではなく、自然乾燥、加熱乾燥等により行なわれうる。また、良好な効率を発揮せしめる観点から、例えば、デカンター等を用いて、得られた混合物の脱水を行ない、その後、乾燥させることにより水の除去を行なってもよい。
【００２２】
本発明の無水石膏の製造方法により得られる無水石膏は、示差走査熱量測定装置を用い、直径０．５ｍｍのピンホールを開けたアルミニウム製密封容器に無水石膏  ２０ｍｇ程度を封入し、水容器に３０μｌの水を添加し、昇温速度５℃／分で室温から２００℃まで昇温させる条件下で、半水石膏から無水石膏への脱水ピーク（熱量J／ｇ）を測定し、標準試料（無水石膏及び半水石膏の含有量等が既知である試料）の脱水ピークから作成した検量線を用いて、半水石膏の残存量を求めることにより評価される。
【００２３】
本発明の無水石膏の製造方法により得られる無水石膏は、半水石膏との混合物として得られたものであってもよく、好ましくは、無水石膏からなるものであることが望ましい。本発明の無水石膏の製造方法により得られる産物が、無水石膏のみでなく半水石膏を含んでいる場合、水蒸気雰囲気条件下での加熱の時間をさらに延ばすこと、配合する水の量を増加させること、前記範囲において温度を上昇させること等を行なえばよい。
【００２４】
以下、本発明を実施例等により詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００２５】
（実施例１）
二水石膏〔キシダ化学株式会社製、商品名：特級  硫酸カルシウム（２水和物）〕  ２４０ｇと、水  １６０ｇと、無水石膏〔キシダ化学株式会社製、商品名：特級  硫酸カルシウム（無水）〕  ４．８ｇ（二水石膏  １００重量部に対して２重量部）とを混合した。得られた混合物を、オートクレーブ（株式会社  栗原製作所製、商品名：オートクレーブD２０１、容積：１５０L）内で、１８０℃の条件で５時間維持して、水熱処理をした。その後、オートクレーブ内の蒸気を放出させ、水分を除去して、産物を得た。
【００２６】
（実施例２）
二水石膏  １００重量部に対する無水石膏の配合量を５重量部としたことを除き、実施例１と同様の手法により、産物を得た。
【００２７】
（実施例３）
二水石膏  １００重量部に対する無水石膏の配合量を５０重量部としたことを除き、実施例１と同様の手法により、産物を得た。
【００２８】
（比較例１）
無水石膏を配合しなかったことを除き、実施例１と同様の手法により、産物を得た。
【００２９】
（比較例２）
無水石膏に代えて、半水石膏を配合したことを除き、実施例１と同様の手法により、産物を得た。
【００３０】
（比較例３）
無水石膏に代えて、半水石膏を配合したことを除き、実施例２と同様の手法により、産物を得た。
【００３１】
（実施例４）
水を配合しなかったことを除き、実施例１と同様の手法により、産物を得た。
【００３２】
（実施例５）
水を配合しなかったことを除き、実施例２と同様の手法により、産物を得た。
【００３３】
（比較例４）
無水石膏を配合しなかったことを除き、実施例４及び５と同様の手法により、産物を得た。
【００３４】
（実施例６）
オートクレーブの条件を、１７５℃としたことを除き、前記実施例１と同様に操作を行なった。
【００３５】
（比較例５）
無水石膏を配合しなかったことを除き、実施例６と同様の手法により、産物を得た。
【００３６】
（実施例７）
オートクレーブの条件を、１７０℃としたことを除き、前記実施例１と同様に操作を行なった。
【００３７】
（比較例６）
無水石膏を配合しなかったことを除き、実施例６と同様の手法により、産物を得た。
【００３８】
（試験例１）
実施例１〜７、比較例１〜６それぞれの産物を、示差走査熱量測定装置（株式会社リガク製、商品名：DSC  ８２４０）に供し、二水石膏、半水石膏及び無水石膏の形態別に定量した。その結果を、表１に示す。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
表１の結果より、実施例１〜７のように、水熱処理に際して、無水石膏を配合した場合、二水石膏から無水石膏が効率よく得られることがわかる。
【００４１】
例えば、水熱処理に際して、無水石膏を配合し、かつ水を配合した実施例１〜３と、無水石膏を配合せず、かつ水を配合した比較例１とを比べた場合、実施例１〜３では、得られた産物中における無水石膏の含有量が格段に増加したことがわかる。実施例１〜３は、無水石膏の配合量の条件を変えたものであるが、これらより配合量を多くした場合にも、同様に、無水石膏を得ることができる。
【００４２】
さらに、水熱処理に際して、水を配合せずに、二水石膏の配合量、最高温度及び保持時間を実施例１と同じ条件とした場合、無水石膏を配合しない比較例４に比べ、無水石膏を配合した実施例４及び５では、得られた産物中における無水石膏の含有量が格段に増加したことがわかる。
【００４３】
また、最高温度を１７５℃とし、二水石膏の配合量、水の配合量及び保持時間を実施例１と同じ条件とした場合、無水石膏を配合しない比較例５では、半水石膏しか得られなかったが、無水石膏を配合した実施例６では、無水石膏が得られることがわかる。最高温度を１７０℃とした場合にも、無水石膏を配合しない比較例６では、半水石膏しか得られなかったが、無水石膏を配合した実施例７では、無水石膏が得られることがわかる。
【００４４】
一方、無水石膏に代えて、半水石膏を配合した比較例２及び３は、比較例１と比べて、二水石膏の配合量、水の配合量、最高温度及び保持時間を同じ条件とした場合では、何ら効果が認められないことがわかる。すなわち、かかる効果は、無水石膏を用いるからこそ得られるものであることが示唆される。
【００４５】
このように、水熱処理により二水石膏から無水石膏を製造するに際して、無水石膏を配合することにより、得られた産物中における無水石膏の含有量を増加させることができることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明によれば、低エネルギーで効率のよい無水石膏の製造が可能になる。