(57)【要約】      （修正有）【課題】廃コンクリートから骨材を分離させた後の廃コンクリート微粉末の再利用を図る炭酸カルシウムの製造方法及び炭酸カルシウム製造システムを提供する。【解決手段】主反応容器１内に水と酢酸と廃コンクリート微粉末とを供給し攪拌することで廃コンクリート微粉末内のカルシウムイオンを抽出する工程と、カルシウムイオンを含有する溶液から第１の濾過装置１８により反応残渣を分離させる工程と、該反応残渣を分離させた溶液を副反応容器２３内に送給する工程と、該副反応容器内に二酸化炭素を供給し攪拌することで炭酸カルシウムを析出させる工程と、析出させた炭酸カルシウムを第２の濾過装置３６により回収する工程とを有する。【選択図】図１
2013129543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主反応容器内に水と酢酸と廃コンクリート微粉末とを供給し攪拌することで廃コンクリート微粉末内のカルシウムイオンを抽出する工程と、カルシウムイオンを含有する溶液から第１の濾過装置により反応残渣を分離させる工程と、該反応残渣を分離させた溶液を副反応容器内に送給する工程と、該副反応容器内に二酸化炭素を供給し攪拌することで炭酸カルシウムを析出させる工程と、析出させた炭酸カルシウムを第２の濾過装置により回収する工程とを有す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】
前記第２の濾過装置により炭酸カルシウムを回収する工程では残液として酢酸含有水が分離され、分離された酢酸含有水を循環させて再度前記主反応容器内に供給する工程とを更に有する請求項１の炭酸カルシウムの製造方法。
【請求項３】
水と酢酸と廃コンクリート微粉末とを攪拌しカルシウムイオンを抽出する主反応容器と、該主反応容器内に水を供給する水供給系と、前記主反応容器内に酢酸を供給する酢酸供給系と、前記主反応容器内に廃コンクリート微粉末を供給する廃コンクリート微粉末供給系と、カルシウムイオンを含有する溶液から反応残渣を分離する第１の濾過装置と、前記反応残渣が分離された溶液に二酸化炭素含有ガスを導入させて炭酸カルシウムを析出させる副反応容器と、該副反応容器内に二酸化炭素含有ガスを供給する二酸化炭素供給系と、前記副反応容器内で析出した炭酸カルシウムを回収する第２の濾過装置とを具備することを特徴とする炭酸カルシウム製造システム。
【請求項４】
前記主反応容器と、前記第１の濾過装置と、前記副反応容器と、前記第２の濾過装置とを有するサブシステムが複数設けられ、該サブシステムを順次作動させることで、擬似的に連続運転を可能とする請求項３の炭酸カルシウム製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃コンクリートから骨材を分離させた後、残った廃コンクリート微粉末の再利用を図る炭酸カルシウムの製造方法及び炭酸カルシウム製造システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート建造物の解体時に発生する廃コンクリートの総量は、年間４億トンに達する。この総量は、高度経済成長期以降に建設されたコンクリート建造物の老朽化に伴い、２０２５年には５億トンに迄増加すると予想されている。
【０００３】
現在、発生したコンクリート廃材は路盤材としての再利用、若しくは最終処分場にて処理されている。然し乍ら、今後のコンクリート廃材の発生量増加分は路盤材の需要だけでは賄いきれず、又最終処分場の処理能力を超えることが予想されており、コンクリート廃材を再利用する方法が求められている。
【０００４】
廃コンクリートの再利用方法としては、排出された廃コンクリートを粉砕し、骨材と廃コンクリート微粉末（フィラー）とを分離させ、取出した骨材を再度コンクリートの骨材として利用する方法があるが、骨材と分離させることで大量に発生するフィラーについてはそのまま廃棄され、殆ど再利用が行われていなかった。
【０００５】
尚、特許文献１には、廃セメント微粉末を塩酸溶液に溶解させて不純物を沈殿させ、不純物を除去した溶液にアンモニア水を滴下することで溶液中の金属イオンを水酸化物として沈殿させ、更に不純物を除去した溶液に炭酸ガスを導通させるか、又は炭酸アンモニウム水溶液を滴下することで炭酸カルシウムを析出させる構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１４３７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は斯かる実情に鑑み、廃コンクリートから骨材を分離させた後の廃コンクリート微粉末の再利用を図る炭酸カルシウムの製造方法及び炭酸カルシウム製造システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、主反応容器内に水と酢酸と廃コンクリート微粉末とを供給し攪拌することで廃コンクリート微粉末内のカルシウムイオンを抽出する工程と、カルシウムイオンを含有する溶液から第１の濾過装置により反応残渣を分離させる工程と、該反応残渣を分離させた溶液を副反応容器内に送給する工程と、該副反応容器内に二酸化炭素を供給し攪拌することで炭酸カルシウムを析出させる工程と、析出させた炭酸カルシウムを第２の濾過装置により回収する工程とを有する炭酸カルシウムの製造方法に係るものである。
【０００９】
又本発明は、前記第２の濾過装置により炭酸カルシウムを回収する工程では残液として酢酸含有水が分離され、分離された酢酸含有水を循環させて再度前記主反応容器内に供給する工程とを更に有する炭酸カルシウムの製造方法に係るものである。
【００１０】
又本発明は、水と酢酸と廃コンクリート微粉末とを攪拌しカルシウムイオンを抽出する主反応容器と、該主反応容器内に水を供給する水供給系と、前記主反応容器内に酢酸を供給する酢酸供給系と、前記主反応容器内に廃コンクリート微粉末を供給する廃コンクリート微粉末供給系と、カルシウムイオンを含有する溶液から反応残渣を分離する第１の濾過装置と、前記反応残渣が分離された溶液に二酸化炭素含有ガスを導入させて炭酸カルシウムを析出させる副反応容器と、該副反応容器内に二酸化炭素含有ガスを供給する二酸化炭素供給系と、前記副反応容器内で析出した炭酸カルシウムを回収する第２の濾過装置とを具備する炭酸カルシウム製造システムに係るものである。
【００１１】
更に又本発明は、前記主反応容器と、前記第１の濾過装置と、前記副反応容器と、前記第２の濾過装置とを有するサブシステムが複数設けられ、該サブシステムを順次作動させることで、擬似的に連続運転を可能とする炭酸カルシウム製造システムに係るものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、主反応容器内に水と酢酸と廃コンクリート微粉末とを供給し攪拌することで廃コンクリート微粉末内のカルシウムイオンを抽出する工程と、カルシウムイオンを含有する溶液から第１の濾過装置により反応残渣を分離させる工程と、該反応残渣を分離させた溶液を副反応容器内に送給する工程と、該副反応容器内に二酸化炭素を供給し攪拌することで炭酸カルシウムを析出させる工程と、析出させた炭酸カルシウムを第２の濾過装置により回収する工程とを有するので、前記廃コンクリート微粉末から炭酸カルシウムを製造することで廃棄物の量を減少させることができると共に、二酸化炭素の処理を低コストで行うことができる。
【００１３】
又本発明によれば、水と酢酸と廃コンクリート微粉末とを攪拌しカルシウムイオンを抽出する主反応容器と、該主反応容器内に水を供給する水供給系と、前記主反応容器内に酢酸を供給する酢酸供給系と、前記主反応容器内に廃コンクリート微粉末を供給する廃コンクリート微粉末供給系と、カルシウムイオンを含有する溶液から反応残渣を分離する第１の濾過装置と、前記反応残渣が分離された溶液に二酸化炭素含有ガスを導入させて炭酸カルシウムを析出させる副反応容器と、該副反応容器内に二酸化炭素含有ガスを供給する二酸化炭素供給系と、前記副反応容器内で析出した炭酸カルシウムを回収する第２の濾過装置とを具備するので、前記廃コンクリート微粉末から炭酸カルシウムを製造することで廃棄される破棄物の総量を軽減できると共に、二酸化炭素の処理を低コストで行うことができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例に係る炭酸カルシウム製造システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００１６】
図１に於いて、本発明の実施例に係る炭酸カルシウム製造システムについて説明する。
【００１７】
図１中、１は主反応容器を示しており、該主反応容器１は、給水管２を介して貯水タンク等の水供給源３に接続され、酢酸供給管４を介して酢酸貯留タンク等の酢酸供給源５に接続されると共に、フィラー供給管６を介して図示しない廃コンクリート粉砕装置に接続されている。前記フィラー供給管６及び前記廃コンクリート粉砕装置により廃コンクリート微粉末供給系７が構成される。
【００１８】
前記給水管２には前記水供給源３の水を前記主反応容器１内に供給する為の給水ポンプ８が設けられると共に、工場排ガス等で得られたスチームを熱源とする熱交換器９が設けられており、該熱交換器９により、前記主反応容器１内に供給する水を所定の温度、例えば６０℃迄加熱する様になっている。尚、前記給水管２、前記水供給源３、前記給水ポンプ８、前記熱交換器９により水供給系１１が構成される。
【００１９】
前記酢酸供給管４には前記酢酸供給源５の酢酸を前記主反応容器１内に供給する為の酢酸供給ポンプ１２が設けられ、前記酢酸供給管４、前記酢酸供給源５、前記酢酸供給ポンプ１２により酢酸供給系１３が構成される。
【００２０】
又、前記主反応容器１内には、第１駆動モータ１４により回転される第１攪拌機構１５が設けられており、該第１攪拌機構１５により前記主反応容器１内に供給された水と酢酸と廃コンクリート微粉末とが攪拌される様になっている。
【００２１】
更に、前記主反応容器１は、ポンプ１６が設けられた混合溶液送給管１７を介して第１の濾過装置１８と接続されている。該第１の濾過装置１８は密閉容器１９内に、フィルタプレス、フンダバックフィルタ等所要のフィルタ２１が設けられた構造となっており、該フィルタ２１により後述するカルシウムイオン溶液と反応残渣とからなる混合溶液が濾過される様になっている。
【００２２】
前記密閉容器１９には溶液送給管２２の一端が接続され、該溶液送給管２２の他端は副反応容器２３に接続されており、前記溶液送給管２２には該溶液送給管２２を閉塞可能なバルブ２０が設けられている。
【００２３】
前記副反応容器２３には第２駆動モータ２４により回転され、前記副反応容器２３内に供給された溶液を攪拌する第２攪拌機構２５が設けられる。前記副反応容器２３は二酸化炭素供給管２６を介して二酸化炭素供給源２７と接続され、該二酸化炭素供給源２７には液化二酸化炭素が貯留されている。
【００２４】
前記二酸化炭素供給管２６にはファン等により常温の空気を送風し、液化二酸化炭素を気化させる為の熱交換器２８が設けられると共に、前記副反応容器２３内が大気圧となる様圧力を調整する調整バルブ２９及び圧力調整器３１が設けられている。尚、前記二酸化炭素供給管２６、前記二酸化炭素供給源２７、前記熱交換器２８、前記調整バルブ２９、前記圧力調整器３１により二酸化炭素供給系３２が構成される。
【００２５】
又、密閉容器３４と該密閉容器３４内に設けられたフィルタ３５とで構成される第２の濾過装置３６と前記副反応容器２３とが混濁液送給管３３を介して接続され、該混濁液送給管３３に設けられたポンプ３７により、前記副反応容器２３内で攪拌生成された混濁液が前記第２の濾過装置３６に送給される様になっている。尚、該第２の濾過装置３６内の前記フィルタ３５は、フィルタプレスやフンダバックフィルタ等所要のフィルタが用いられる。
【００２６】
又、前記第２の濾過装置３６は、残液送給管３８を介して残液貯留部３９に接続され、該残液貯留部３９には残液循環管４１の一端が接続され、該残液循環管４１の他端は前記給水管２に接続されている。前記残液循環管４１には循環ポンプ４２が設けられ、該循環ポンプ４２により前記残液循環管４１を介して前記残液貯留部３９内の残液を循環させ、前記給水管２を介して前記主反応容器１に供給する様になっている。尚、前記残液貯留部３９、前記残液循環管４１、前記循環ポンプ４２により残液循環系４３が構成される。
【００２７】
ここで、前記主反応容器１に供給されるフィラー中のカルシウムは、主にケイ酸カルシウム（ＣａＳｉＯ3 ）等の形で存在しており、フィラー中に存在する酸化カルシウム（ＣａＯ）と酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）の割合は６：４程度である。
【００２８】
従って、ケイ酸カルシウムと二酸化炭素とを反応させることで、以下の式が成立つと考えられる。
【００２９】
ＣａＳｉＯ3 ＋ＣＯ2 →ＣａＣＯ3 ↓＋ＳｉＯ2 
【００３０】
以下では、上述した炭酸カルシウム製造システムを用いて上記反応を進行させる炭酸カルシウムの製造工程について説明する。
【００３１】
先ず、図示しない廃コンクリート粉砕装置により粉砕された廃コンクリートの内、骨材が取除かれた後のフィラーが前記フィラー供給管６を介して前記主反応容器１に供給されると共に、前記酢酸供給源５より前記酢酸供給管４を介して酢酸が前記主反応容器１に供給される。更に、反応を促進させる様、又酢酸を適切な濃度及び温度とする様前記熱交換器９により例えば６０℃に加熱された水が、前記水供給源３より前記給水管２を介し前記主反応容器１に供給される。
【００３２】
該主反応容器１内にフィラーと水と酢酸とが供給された状態で、前記第１駆動モータ１４により前記第１攪拌機構１５が駆動され、フィラーと水と酢酸とが、該第１攪拌機構１５により所要時間、例えば６０分程度攪拌される。
【００３３】
前記主反応容器１内のフィラーと酢酸とが反応することで、以下の式の様に、ケイ酸カルシウムよりカルシウムイオンが抽出され水に溶解すると共に、酸化ケイ素が分離され沈殿する。又、前記第１攪拌機構１５によりフィラーと水と酢酸とを攪拌することで、以下の反応が促進される。
【００３４】
ＣａＳｉＯ3 ＋２ＣＨ3 ＣＯＯＨ→Ｃａ2+＋２ＣＨ3 ＣＯＯ- ＋Ｈ2 Ｏ＋ＳｉＯ2 
【００３５】
尚、上記式には記載されていないが、水中に溶解しきれなかったカルシウムイオンは、酸化カルシウム（ＣａＯ）として酸化ケイ素と同様に沈殿し、沈殿した酸化カルシウムと酸化ケイ素とが上記式に於ける反応残渣となる。
【００３６】
前記第１攪拌機構１５により６０分程攪拌を行い、ケイ酸カルシウムと酢酸とを充分に反応させた後、前記バルブ２０を開放し、前記ポンプ１６を駆動させ、前記混合溶液送給管１７を介してカルシウムイオン溶液と反応残渣とからなる混合溶液を前記第１の濾過装置１８に送給する。
【００３７】
該第１の濾過装置１８に送給された混合溶液は、前記フィルタ２１により濾過され、濾過されたカルシウムイオン溶液が前記溶液送給管２２を介して前記副反応容器２３に送給されると共に、前記フィルタ２１により反応残渣が分離される。
【００３８】
該フィルタ２１により混合溶液から反応残渣が充分に分離され、カルシウムイオン溶液が充分に前記副反応容器２３内に送給されると、前記ポンプ１６を停止すると共に前記バルブ２０を閉塞する。その後、前記フィルタ２１により分離された反応残渣は、前記密閉容器１９の下端部に形成された取出し口より排出される。
【００３９】
又、前記バルブ２０を閉塞した後、前記二酸化炭素供給源２７より液化二酸化炭素が供給され、前記熱交換器２８により気化された後、前記二酸化炭素供給管２６を介して二酸化炭素が前記副反応容器２３内に供給され、カルシウムイオン溶液に導入される。尚、カルシウムイオン溶液内に導入される二酸化炭素は、二酸化炭素を含有するガスであれば他のガスであってもよいが、本実施例では純二酸化炭素を用いている。又この時、該副反応容器２３内の圧力が所定の圧力、例えば大気圧と等しくなる様前記調整バルブ２９及び前記圧力調整器３１により調整される。
【００４０】
又、カルシウムイオン溶液に二酸化炭素が導入された状態で、前記第２駆動モータ２４により前記第２攪拌機構２５が駆動され、カルシウムイオン溶液が該第２攪拌機構２５により所要時間、例えば１０分程度攪拌される。
【００４１】
カルシウムイオン溶液中に二酸化炭素が導入されることで、カルシウムイオン及び二酸化炭素が以下の式の様に反応し、炭酸カルシウムが析出する。又、前記第２攪拌機構２５によりカルシウムイオン溶液を攪拌することで以下の反応が促進される。
【００４２】
Ｃａ2+＋２ＣＨ3 ＣＯＯＨ- ＋ＣＯ2 ＋Ｈ2 Ｏ→ＣａＣＯ3 ↓＋２ＣＨ3 ＣＯＯＨ
【００４３】
前記第２攪拌機構２５の攪拌により、充分に炭酸カルシウムを析出させると、前記第２攪拌機構２５が停止され、前記ポンプ３７が駆動される。
【００４４】
該ポンプ３７が駆動されると、前記混濁液送給管３３を介して前記副反応容器２３内の炭酸カルシウムと水と酢酸とから成る混濁液が前記第２の濾過装置３６に送給され、該第２の濾過装置３６内の前記フィルタ３５により混濁液中の炭酸カルシウムが分離される。
【００４５】
前記第２の濾過装置３６により炭酸カルシウムが回収された後の残液、即ち酢酸と水とからなる酢酸含有水は、前記残液送給管３８を介して前記残液貯留部３９に送給され、該残液貯留部３９に貯留される。最後に前記第２の濾過装置３６内に残った炭酸カルシウムを回収することで、一連の炭酸カルシウムの製造工程が完了する。
【００４６】
又、再度炭酸カルシウムの製造を行う際には、前記循環ポンプ４２を駆動させ、前記残液循環管４１を介して前記残液貯留部３９に貯留されていた残液を循環させ、前記給水管２に送給する。該給水管２に送給された残液は、該給水管２を介して再度前記主反応容器１内に供給される。
【００４７】
該主反応容器１内に供給される水の不足分は、別途前記給水ポンプ８を駆動することで前記水供給源３より前記給水管２を介して前記主反応容器１内に供給され、酢酸の不足分は別途前記酢酸供給ポンプ１２を駆動することで、前記酢酸供給源５より前記酢酸供給管４を介して前記主反応容器１内に供給される。従って、２回目以降の処理に関しては、前記水供給源３より供給される水の量、及び前記酢酸供給源５より供給される酢酸の量は僅かでよい。
【００４８】
以降の工程は上述した工程と同様であるので説明を省略する。
【００４９】
上述の様に、本実施例では、従来ではそのまま廃棄されていた廃コンクリートのフィラーより炭酸カルシウムを製造するので、廃コンクリートの粉砕処理後の廃棄物の量を減少させることができる。
【００５０】
又、本実施例では、二酸化炭素含有ガスとして純二酸化炭素を使用しているので、製造される炭酸カルシウムは高純度のものであり、再度コンクリートの原料とする等様々な用途に用いることができる。
【００５１】
更に、本実施例では、炭酸カルシウム製造後に残液として酢酸含有水が排出されるが、再び炭酸カルシウムを製造する際に、残液である酢酸含有水を循環させて再度前記主反応容器１内に供給し、フィラーと反応させる様にしたので、２回目以降の処理では酢酸の供給量を減少させることができ、ランニングコストの低減を図ることができる。
【００５２】
尚、本実施例では、液化二酸化炭素を気化させた純二酸化炭素を使用しているが、二酸化炭素を含有するガスであればよく、例えば純二酸化炭素の代りに工場排ガスを用いることで、上記した効果だけでなく工場より排出される二酸化炭素の排出量が低減され、環境負荷の低減を図ることができる。又、炭酸カルシウム製造の原料として廃コンクリートを使用するので、排ガス中の二酸化炭素の処理を低コストで行うことができる。
【００５３】
更に、本実施例では、前記主反応容器１、前記第１の濾過装置１８、前記副反応容器２３、前記第２の濾過装置３６等を１つずつ設けバッチ式に稼働しているが、それぞれ複数設けてサブシステムを複数構成し、交互に稼働することで、一連の炭酸カルシウムの製造工程の完了を待つことなく、次の炭酸カルシウムの製造工程を実行することができ、炭酸カルシウム製造システムの擬似的な連続運転を行うことができる。
【符号の説明】
【００５４】
１              主反応容器
７              廃コンクリート微粉末供給系
１１            水供給系
１３            酢酸供給系
１８            第１の濾過装置
２３            副反応容器
３２            二酸化炭素供給系
３６            第２の濾過装置
４３            残液循環系
【図１】
2013129543.tif 000003