(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然海水に、当該天然海水より塩分濃度の高い塩水及び苦汁を添加して塩分濃度１８〜２２質量％の高濃度海水を形成する濃化工程と、前記高濃度海水中の水分を減少させて高濃度塩水を形成する一次濃縮工程と、前記高濃度塩水を静置して硫酸カルシウムを沈殿させる沈静工程と、沈殿した前記硫酸カルシウムを前記高濃度塩水から除去する精製工程と、前記硫酸カルシウムが除去された高濃度塩水中の水分を減少させて飽和塩水を形成する二次濃縮工程と、を備えたことを特徴とする製塩方法。
【請求項２】
前記一次濃縮工程が、前記高濃度海水中の水分を蒸発させる加熱工程と、前記加熱工程で減少した水分と略同量の天然海水または塩水を添加する補給工程と、を含むことを特徴とする請求項１記載の製塩方法。
【請求項３】
前記沈静工程中に、前記高濃度塩水を冷却する工程を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の製塩方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海洋から採取した天然海水を原料として食塩を製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
天然海水から塩を製造する技術については、従来、様々な装置や方法が開発され、実施されているが、製塩作業中に食用に適さない硫酸カルシウムが生じるので、これを除去する必要がある。製塩工程で発生する硫酸カルシウムは、水に溶け難く、沈殿する性質があるため、濃縮釜にて、塩分濃度が１２〜１５％になるまで煮詰めた海水を沈殿除去槽へ移して沈静状態に保って硫酸カルシウムを沈殿させ、沈殿した硫酸カルシウムを沈殿除去槽の下端に設けられたドレインパイプから排出、除去する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２１３６２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１記載の製塩方法の場合、濃縮釜で煮詰めた海水を沈殿除去槽へ移して沈静状態に保つとことにより、当該沈殿除去槽内に沈殿した硫酸カルシウムを除去することはできる。しかしながら、硫酸カルシウムは、濃縮釜で海水を煮詰める段階において析出し始め、これがスケールとなって当該濃縮釜の内面に付着することが多い。これらの硫酸カルシウムは、煮詰めた海水を沈殿除去槽へ移す際に濃縮釜内面にそのまま残留するため、特許文献１記載の沈殿技術によって除去することはできない。従って、特許文献１記載の製塩装置を実際に稼働させた場合、定期的あるいは必要に応じて、濃縮釜の内面に付着した硫酸カルシウムを除去しなければならない。
【０００５】
このような硫酸カルシウム除去作業は、濃縮釜における濃縮工程を中止して実施しなければならならないので、製塩作業が遅延することが多い。また、スケール化して濃縮釜内面に付着した硫酸カルシウムは簡単に除去することができないため、その除去作業には多大な労力と時間が必要であり、製塩作業の効率化を阻む要因の一つとなっている。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、製塩作業の効率化を図ることのできる製塩技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の製塩方法は、天然海水に、当該天然海水より塩分濃度の高い塩水及び苦汁を添加して塩分濃度１８〜２２質量％の高濃度海水を形成する濃化工程と、前記高濃度海水中の水分を減少させて高濃度塩水を形成する一次濃縮工程と、前記高濃度塩水を静置して硫酸カルシウムを沈殿させる沈静工程と、沈殿した前記硫酸カルシウムを前記高濃度塩水から除去する精製工程と、前記硫酸カルシウムが除去された高濃度塩水中の水分を減少させて飽和塩水を形成する二次濃縮工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
濃化工程で形成された高濃度海水を処理容器内に収容し、当該高濃度海水中の水分を減少させていくと（一次濃縮工程）、処理容器内に形成される高濃度塩水中に硫酸カルシウムが析出するが、前記高濃度海水の状態から前記一次濃縮工程を開始した場合に析出する硫酸カルシウムは処理容器内面に付着し難いという現象が発見された。そこで、前記一次濃縮工程を経て形成された高濃度塩水を静置すると、析出した硫酸カルシウムはスケール化して処理容器内面などに付着することなく、処理容器内に沈殿する（沈静工程）。
【０００９】
そして、処理容器内に沈殿した硫酸カルシウムは、当該処理容器の下端部などに設けられたドレインパイプを経由して排出したり、当該処理容器内に吸引パイプを挿入して吸引除去したりすることができる（精製工程）。このため、従来は必要であった、処理容器内面に付着した硫酸カルシウムの除去作業が不要となり、製塩作業の効率化を図ることができる。前記高濃度海水の塩分濃度が１８質量％より低い場合は前記一次濃縮工程において硫酸カルシウムがスケール化し、２２質量％より高い場合はスケール化を回避できるものの、濃化工程が煩雑化するため、塩分濃度は１８〜２２質量％が適切範囲である。なお、濃化工程の煩雑化を厭わないのであれば、前記高濃度海水の塩分濃度を２８質量％まで増大させて前記一次濃縮工程を開始することも可能であり、この場合も硫酸カルシウムのスケール化を回避することができる。
【００１０】
また、前記濃化工程を、天然海水に、当該天然海水より塩分濃度の高い塩水及び苦汁を添加する構成としたことにより、簡単な操作で、塩分濃度１８〜２２質量％の高濃度海水を比較的短時間で形成することができるため、濃化工程の簡易化、時間短縮を図ることができる。
【００１１】
また、前記一次濃縮工程が、前記高濃度海水中の水分を蒸発させる加熱工程と、前記加熱工程で減少した水分と略同量の天然海水または塩水を添加する補給工程と、を含むことが望ましい。このような構成とすれば、所定の処理容器に収容された高濃度海水を他の処理容器へ移動させることなく、一つの処理容器のみを使用して、高濃度海水中の塩分濃度を段階的に高めていくことが可能となるため、製造設備を簡略化することができる。また、複数の処理容器の間における高濃度海水の移動が不要となるため、製塩作業の効率も高めることができる。
【００１２】
一方、前記沈静工程中に、前記高濃度塩水を冷却する工程を設ければ、硫酸カルシウムの沈殿速度が高まるため、沈静工程に要する時間が短縮化され、製塩作業の効率をさらに高めることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の製塩方法によれば、製塩工程中に生成する硫酸カルシウムがスケール化せずに沈殿するため、その除去が極めて容易となり、製塩作業の効率化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明に係る製塩方法を実施するための製塩装置を示す平面図、図２は図１における矢線Ａ方向から見た一部省略側面図、図３は図１における矢線Ｂ方向から見た一部省略正面図、図４は図１における矢線Ｃ方向から見た一部省略背面図である。
【００１５】
図１〜図４に示すように、製塩装置１０は、海洋などから採取した天然海水を収容してその後の製塩作業を行うための気密性の処理容器１１と、処理容器１１を加熱する水蒸気を通すためのジャケット１６と、処理容器１１内の天然海水などを撹拌するための撹拌機構１２と、処理容器１１内で発生する水蒸気を排出するための吸引ポンプ１９及び凝縮器２０と、処理容器１１と凝縮器２０とを連通する排気管１８と、凝縮器２０と吸引ポンプ１９とを連通する吸引管２１と、を備えている。
【００１６】
処理容器１１は、中央部１１ｃが円筒形状で、その天井部１１ａ及び底部１１ｂがそれぞれ滑らかな凸曲面状をした気密性容器であり、設置面Ｇ上に立設された複数の支柱１５により、中央部１１ｃの軸心（図示せず）が鉛直方向をなす姿勢で固定されている。図２に示すように、撹拌機構１２は、処理容器１１内の前記軸心位置に配置されたシャフト１２ａと、その下端部に取り付けられたプロペラ状の撹拌翼１２ｂと、シャフト１２ａを回転駆動するため処理容器１１の天井部１１ａに配置されたモータ１３及び減速機１４と、を備えている。モータ１３の回転は減速機１４を介してシャフト１２ａに伝達され、シャフト１２ａの回転に伴って撹拌翼１２ｂが底部１１ｂの内面に沿って回転する。
【００１７】
図２，図３に示すように、処理容器１１の天井部１１ａには、処理容器１１内に連通した状態で排気管１８の先端部が接続されるとともに、開閉式の外蓋１７ａ付きの開口部１７ｂが設けられている。外蓋１７ａを開くと露出する開口部１７ｂ内には、開閉蓋１７ｄを有する内蓋１７ｃが開閉可能に設けられている。開閉蓋１７ｄを開くと処理容器１１内の様子を目視確認することができ、更に内蓋１７ｃを開くと、人間が開口部１７ｂを通って処理容器１１内へ出入りしたり、所定の物質を処理容器１１内へ投入したりすることができる。内蓋１７ｃ及び外蓋１７ａを閉じると、処理容器１１は気密状態に保たれる。
【００１８】
図３，図４に示すように、ジャケット１６は、処理容器１１の底部１１ｂの下面に沿って設けられ、ジャケット１６内へ水蒸気を供給するための給気チューブ１６ａと、ジャケット１６内を循環した水蒸気を排出するための排気チューブ１６ｂとが、ジャケット１６の下面に接続されている。また、ジャケット１６内に溜まった水分などを排出するため、その下面にドレイン１６ｃが設けられている。後述するように、給気チューブ１６ａを経由してジャケット１６内へ冷水を供給し、ジャケット１６内を循環した冷水を排気チューブ１６ｂから排出することもできる。
【００１９】
次に、図２，図５〜図６を参照しながら、製塩装置１０を使用する製塩方法について説明する。図５は沈静工程中の処理容器内の状態を示す模式図、図６は二次濃縮工程中の処理容器内の状態を示す模式図、図７は二次濃縮工程完了後の処理容器内の状態を示す模式図である。
【００２０】
図２に示すように、処理容器１１内に収容した天然海水（図示せず）に、当該天然海水より塩分濃度の高い塩水（図示せず）を添加することにより、塩分濃度１８〜２２質量％の高濃度海水ＳＷを形成する（濃化工程）。そして、モータ１３の駆動により撹拌翼１２ｂを回転させながら、処理容器１１のジャケット１６へ高温水蒸気を供給することによって高濃度海水ＳＷを加熱して水分を蒸発させる（加熱工程）。これにより、処理容器１１内の高濃度海水ＳＷの水分は徐々に減少していく（一次濃縮工程の開始）。
【００２１】
前記加熱工程において、内蓋１７ｃ及び外蓋１７ａなどは閉じられ、処理容器１１は気密状態に保たれているため、加熱された高濃度海水ＳＷから発生する水蒸気は、図１に示す吸引ポンプ１９により排気管１８を経由して排出される。処理容器１１から排出された水蒸気は凝縮器２０に集められ、この凝縮器２０内で液化した後、所定の場所へ排出される。
【００２２】
前記加熱工程の水分蒸発により高濃度海水ＳＷの水分が減少したら、吸引ポンプ１９による吸引を停止し、前記減少した水分と略同量の天然海水を処理容器１１内へ補給し（補給工程）、その後、前記加熱工程を再開する。加熱工程の再開により、処理容器１１内の高濃度海水ＳＷ中の水分が所定量まで減少したら、前記と同様の手順で天然海水を補給する。このような加熱工程と補給工程とを何回か反復すると、高濃度海水ＳＷは徐々に濃縮されていき、さらに塩分濃度の高い高濃度塩水が形成されるとともに、当該高濃度塩水中に硫酸カルシウムが析出する（一次濃縮工程の終了）。
【００２３】
前記一次濃縮工程により、処理容器１１内に高濃度塩水が形成されたら、モータ１３及び吸引ポンプ１９を停止するとともに、ジャケット１６への水蒸気供給を停止して、その状態で静置すると（沈静工程）、図５に示すように、処理容器１１内に、硫酸カルシウム４０の沈殿層４０ａと、その上澄みである高濃度塩水３０とが出現する。なお、沈静工程中に、ジャケット１６内へ冷水を供給して高濃度塩水を冷却すると、硫酸カルシウム４０の沈殿速度を速めることができる。
【００２４】
図５に示す状態となった後、処理容器１１の底部に接続されたドレインパイプ２４の開閉弁２４ａを開けば、処理容器１１内に沈殿している硫酸カルシウム４０がドレインパイプ２４内を通過して排出される（精製工程）。また、処理容器１１内面あるいはシャフト１２ａや撹拌翼１２ｂなどに対する硫酸カルシウム４０の付着量は僅かであるため、前記一次濃縮工程で析出した硫酸カルシウム４０のほぼ全量を、ドレインパイプ２４を経由して排出することができる。
【００２５】
また、硫酸カルシウム４０のその他の除去方法として、図５に示すように、吸引ポンプ２２に接続された吸引パイプ２３の先端開口部を処理容器１１内の硫酸カルシウム４０の沈殿層４０ａ中に差し込んで吸引ポンプ２２を作動させ、吸引パイプ２３を通じて硫酸カルシウム４０を吸引除去するという方法を採用こともできる。この場合、吸引パイプ２３を処理容器１１内に固定配管した構造あるいは吸引パイプ２３の先端開口部を処理容器１１内の適切な位置に配置するため吸引パイプ２３を昇降可能に配管した構造などを採用することもできる。
【００２６】
ドレインパイプ２４あるいは吸引パイプ２３による硫酸カルシウム４０の排出が完了したら、処理容器１１を気密状態とし、モータ１３及び吸引ポンプ１９を作動させ、ジャケット１６へ高温水蒸気を供給して処理容器１１内の高濃度塩水３０を加熱することにより、高濃度塩水３０中の水分を蒸発させる（二次濃縮工程）。二次濃縮工程において高濃度塩水３０から所定量の水分が蒸発すると、図６に示すように、処理容器１１内に結晶化した塩粒子Ｓが沈殿し、その上澄みとして飽和塩水５０が生成される。
【００２７】
二次濃縮工程が完了したら、図６に示すように、吸引ポンプ２２に接続された吸引パイプ２３の先端開口部を処理容器１１内に差し込み、上澄みである飽和塩水５０を吸い込んで、その一部を排出し、貯留容器２５に収容する。なお、貯留容器２５に収容された飽和塩水５０は、前述した濃化工程において高濃度海水ＳＷを形成する際に天然海水に添加する「当該天然海水より塩分濃度の高い塩水」として使用することができる。
【００２８】
処理容器１１内の飽和塩水５０の一部排出が終わったら、図７に示すように、モータ１３（図１参照）を作動させて撹拌翼１２ｂを回転させることにより、処理容器１１内の飽和塩水５０と塩粒子Ｓとを十分に撹拌する。前記撹拌により、飽和塩水５０と塩粒子Ｓとが混じり合った状態になったら、底部１１ｂに設けられたドレインパイプ２４の開閉弁２４ａを開き、飽和塩水５０と塩粒子Ｓとの混合流体を所定の遠心分離装置（図示せず）へ送り込む。そして、前記遠心分離装置において塩粒子Ｓから飽和塩水５０を分離除去すると、製品である食塩（塩粒子Ｓの集合体）が得られる。
【００２９】
このように、海洋から採取した天然海水の塩分濃度を１８〜２２質量％まで高めて形成された高濃度海水ＳＷを処理容器１１内で加熱濃縮する際に析出する硫酸カルシウムは処理容器１１内面などに付着し難いので、前述した沈静工程及び浄化工程を経ることにより、製塩作業中に生成する硫酸カルシウムのほぼ全量を除去することができる。従って、従来は必要であった、処理容器１１内面に付着した硫酸カルシウムの除去作業は不要となり、製塩作業の効率化を図ることができる。
【００３０】
また、一次濃縮工程の前段階で、処理容器１１内に収容された天然海水に苦汁及び高濃度塩水を添加することにより、塩分濃度１８〜２２質量％の高濃度海水を比較的短時間で形成することができるため、濃化工程を簡略化することができる。なお、一次濃縮工程の前段階で天然海水に添加する高濃度塩水及び苦汁として、図５に示す飽和塩水５０を使用したり、当該製塩工程において生成される苦汁を使用したりすることもできる。
【００３１】
さらに、一次濃縮工程においては、処理容器１１内の高濃度海水ＳＷを加熱して水分を蒸発させる加熱工程と、加熱工程で減少した水分と略同量の天然海水または塩水を補給する補給工程と、を反復している。従って、高濃度海水ＳＷの移動を伴うことなく、一つの処理容器１１のみを用いて、高濃度海水ＳＷの塩分濃度を段階的に高めて高濃度塩水３０を形成することができる。このため、製造設備を簡略化し、製塩作業の効率を高めることができる。
【００３２】
一方、図５に示す沈静工程において処理容器１１のジャケット１６に冷水を供給し、処理容器１１内の高濃度塩水３０を冷却することにより、析出した硫酸カルシウム４０の沈殿速度を高めることができるため、沈静工程が短縮化され、製塩作業の効率をさらに高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明に係る製塩方法は、天然海水を原料として食塩を製造する製塩産業の分野において広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る製塩方法を実施するための製塩装置を示す平面図である。
【図２】図１における矢線Ａ方向から見た一部省略側面図である。
【図３】図１における矢線Ｂ方向から見た一部省略正面図である。
【図４】図１における矢線Ｃ方向から見た一部省略背面図である。
【図５】沈静工程中の処理容器内の状態を示す模式図である。
【図６】二次濃縮工程中の処理容器内の状態を示す模式図である。
【図７】二次濃縮工程完了後の処理容器内の状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  製塩装置
１１  処理容器
１１ａ  天井部
１１ｂ  底部
１１ｃ  中央部
１２  撹拌機構
１２ａ  シャフト
１２ｂ  撹拌翼
１３  モータ
１４  減速機
１５  支柱
１６  ジャケット
１６ａ  給気チューブ
１６ｂ  排気チューブ
１６ｃ  ドレイン
１７ａ  外蓋
１７ｂ  開口部
１７ｃ  内蓋
１７ｄ  開閉蓋
１８  排気管
１９，２２  吸引ポンプ
２０  凝縮器
２１  吸引管
２３  吸引パイプ
２４  ドレインパイプ
２４ａ  開閉弁
３０  高濃度塩水
４０  硫酸カルシウム
４０ａ  沈殿層
５０  飽和塩水
Ｇ  設置面
Ｓ  塩粒子
ＳＷ  高濃度海水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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