(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粉末炭酸カルシウムを製造する方法であって、ＣＯ2を含んだ加熱ガスを供給し、ガスの流れにより不活性物質の媒体粒子を流動化して流動層を形成し、この流動層に、水酸化カルシウムを水に分散したスラリーを供給し、媒体粒子の表面において水スラリーの水分を蒸発させて乾燥するとともに、水酸化カルシウムとガス中のＣＯ2とを反応させて炭酸カルシウムとし、媒体粒子の表面から離脱した炭酸カルシウムの乾燥粉末をガスの流れに乗せて運び去り、固・気分離手段により回収することからなり、流動層内の温度と、流動層を去るガスの飽和温度との差として定義される「飽和接近度」が１０〜８３℃の範囲となるように反応条件を選択して実施する製造方法。
【請求項２】
流動層を形成する不活性物質の媒体粒子として、シリカサンド、川砂、アルミナ粒子、ジルコニア粒子、ガラスビーズおよび石灰石粒子からえらんだものを使用する請求項１の製造方法。
【請求項３】
流動層として、ガス分散板を用いない噴流型流動層を採用した請求項１の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微粉末炭酸カルシウムの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サブミクロンから数１０μｍの範囲の粒度を有する微粉末炭酸カルシウムは、紙やプラスチック、ゴムなどへの充填剤として有用であり、インクや塗料の材料としても用途がある。また、脱硫・脱塩素剤としても使用されている。
【０００３】
この種の微粉末炭酸カルシウムは、従来、液相沈殿法により製造されている。液相沈殿法は、まず石灰石ＣａＣＯ3を焼成して生石灰ＣａＯを得、この生石灰を消化して消石灰Ｃａ(ＯＨ)2とし、その希薄溶液中にＣＯ2を吹き込んで、再びＣａＣＯ3とするものである。この方法は、技術的にはすでに確立されているが、多段階にわたる工程と大規模な製造設備とを必要とし、製品の粒度のコントロールには、さまざまな困難がある。たとえば、ごく微細な粉末を製造しようとすると、沈殿操作に長い時間がかかるという問題もある。したがって、少ない工程と簡易な装置で、かつコントロールが容易なやり方で、微粉末炭酸カルシウムを製造できるようにすることが望ましい。
【０００４】
発明者の一人は、さきに、共同研究者とともに、流動層を利用した微粉末消石灰の製造方法を発明し、すでに開示した（特開平９−２６８０１２号）。その方法は、不活性物質たとえばシリカサンドの、粒度範囲１００〜１５００μｍで粒度分布の狭いものを、加熱されたガスで流動化させて温度３０〜３００℃の一定温度の流動層を形成し、そこへ粒度５０μｍ以下の消石灰粉末を水に分散させたスラリーを供給することからなり、スラリーの乾燥により、微粉末状の消石灰を得るものである。
【０００５】
その後の研究により、発明者らは、この流動層を利用する消石灰スラリーの乾燥にあたり、ＣＯ2を含有するガスを流動層形成に使用するとき、消石灰がガス中のＣＯ2と速やかに反応して、微粉末の炭酸カルシウムとなることを知った。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、発明者らが得たこの新しい知見を活用し、流動層を利用した新規で簡易な微粉末炭酸カルシウムの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の微粉末炭酸カルシウムを製造する方法は、ＣＯ2を含んだ加熱ガスを供給し、ガスの流れにより不活性物質の媒体粒子を流動化して流動層を形成し、この流動層に、水酸化カルシウムを水に分散したスラリーを供給し、媒体粒子の表面において水スラリーの水分を蒸発させて乾燥するとともに、水酸化カルシウムとガス中のＣＯ2とを反応させて炭酸カルシウムとし、媒体粒子の表面から離脱した炭酸カルシウムの乾燥粉末をガスの流れに乗せて運び去り、固・気分離手段により回収することからなり、流動層内の温度と、流動層を去るガスの飽和温度との差として定義される「飽和接近度」が１０〜８３℃の範囲となるように反応条件を選択して実施する製造方法である。
【０００８】
【発明の実施形態】
流動層を形成する不活性物質の媒体粒子としては、シリカサンド、川砂、アルミナ粒子、ジルコニア粒子、ガラスビーズおよび石灰石粒子からえらんだ、流動時の衝突によって摩耗することが少ないものが好ましい。流動層は、ガス分散板を使用しない噴流型流動層が有利であるが、もちろん、ガス分散板をそなえた通常の流動層を用いてもよい。
【０００９】
流動層内の温度を、流動層を流出するガスの露点つまり飽和温度に対して適切な値になるように、流動化ガスの温度および供給速度、水スラリーの温度および供給速度を調節して操業することが推奨される。この、流動層内の温度とガスの飽和温度との差を「飽和接近度」（approach to saturation temperature）と称する。
【００１０】
本発明の方法においては、流動層へ水酸化カルシウムを含むスラリーを供給すると、スラリーは激しく流動している媒体粒子の表面に付着し、層内に均一に分散する。このため、全体としては広い面積となる媒体粒子の表面において、スラリーの乾燥と、ガス中のＣＯ2との反応が同時に起こり、短時間で炭酸カルシウムの生成が行なわれる。
【００１１】
このような機構のもとでは、流動層内の温度とガスの露点との間にどのくらいの差があるか、つまり上記の飽和接近度がどの程度であるか、が重要である。飽和接近度が小さいと、流動層内でのスラリーの乾燥速度が遅くなるため、上記した微粉末状のＣａＣＯ3の生成が起こりやすくなるとともに、微粒子状の水酸化カルシウムの層内滞留時間も長くなるので、高い効率をもって炭酸カルシウムの生成が実現する。ところが、流動層の温度が低すぎると、水分の蒸発が不十分となり、媒体粒子表面に付着したスラリーがバインダーのように作用して媒体粒子どうしを固着させてしまい、流動層の維持が困難になる。この兼ね合いから、飽和接近度には自ずから好適範囲がある。
【００１２】
生成した炭酸カルシウムは、ガスの流れに乗って流動層を去り、バグフィルターまたはサイクロン＋バグフィルターのような固・気分離装置により分離回収される。
【００１３】
供給された消石灰の炭酸カルシウムへの転化率を決定する因子は、上述の飽和接近度のほか、スラリー中の水酸化カルシウムの粒子径、反応温度つまり流動層内の温度、ガス中の炭酸ガス濃度、流動層内のガスの平均滞留時間などである。
【００１４】
【実施例】
図１に示す構成の実験装置を組み立てた。装置の主要部は、媒体粒子の流動層を内部に形成する反応器（９）であり、この反応器は、ＰＰＳＢ（粉末粒子スパウテッド型流動層反応器）タイプである。反応器の内径は１０４ｍｍ、高さは１ｍで、ガス入り口は、内径２８ｍｍ、コーンの角度４５度である。
【００１５】
流動層形成用のガス混合物は、炭酸ガスボンベ（７）からのＣＯ2を、空気と混合することにより用意し、予熱器（８）で所定の温度に加熱した。空気は、コンプレッサー（１）で加圧され、オイルフィルター（２）およびバルブ（３）を通ったのち、シリカゲル塔（５）で乾燥されて、反応器に入る。空気の流量はオリフィス（４）で、ＣＯ2の流量はロータメーター（６）で測定した。
【００１６】
消石灰の水スラリーは、スラリータンク（１１）にたくわえた。反応器へは、チューブポンプ（１２）通して供給した。温度の制御は、ＰＩＤコントローラ（１３）で行なった。流動層を形成する不活性物質の粒子には、径８５０μｍのガラスビーズを使用した。
【００１７】
原料として、径５μｍの生石灰粉末を使用した。反応器から出た製品炭酸カルシウムは、バグフィルター（１０）で捕集した。反応器の操業条件としてつぎの事項を一定にし、
水対生石灰比  ２４．６
ガス空塔速度  ７５ｃｍ／ｓ
入口温度      １３０℃
静止層高さ    ８８ｍｍ
ガス中のＣＯ2濃度を、容積で２．７％または５．４％に選び、「飽和接近度」を１０〜８３の範囲で変化させて、Ｃａ(ＯＨ)2からＣａＣＯ3への転化率を測定した。
【００１８】
結果は、図２のグラフに示すとおりで、転化率は、ガス中の濃度を高いほど、また飽和接近度が小さい方が高くなる。得られた炭酸カルシウムの粒度は、１．２３〜１．８８μｍの範囲にあり、その比表面積は１５〜２５ｍ2／ｇの範囲にあった。転化率は８７％。この微粉末炭酸カルシウムは、脱硫・脱塩素用吸収剤に要求される特性を備えていた。
【００１９】
【発明の効果】
本発明により、きわめて微細な粒度の炭酸カルシウムの粉末を、流動層反応器を用いて、コントロールの容易な操業条件下に製造することができる。Ｃａ(ＯＨ)2からＣａＣＯ3への転化率は、条件の選択により、たとえばＣＯ2濃度を高めることにより、向上させることができる。この方法によれば、液相沈殿法のように大規模な装置を必要とせず、少ない工程で、簡単に微粉末炭酸カルシウムを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の製造方法を実施した実験装置の構成を示す、概念的な縦断面図。
【図２】  図１の装置を使用して行なった実験のデータであって、「飽和接近度」と転化率との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１  コンプレッサー      ２  オイルフィルター
３  バルブ              ４  オリフィス
５  シリカゲル塔        ６  ロータメーター
７  炭酸ガスボンベ      ８  予熱器
９  粉末粒子スパウテッド型流動層反応器
１０  バグフィルター      １１  スラリータンク
１２  チューブポンプ      １３  ＰＩＤコントローラ
【図１】
0004051857.tif 000002
【図２】
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