特開 2024-55082 炭酸カルシウムの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024055082

(43)【公開日】2024-04-18

(54)【発明の名称】炭酸カルシウムの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C01F 11/18 20060101AFI20240411BHJP

【ＦＩ】

C01F11/18 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022161697

(22)【出願日】2022-10-06

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）２０２１年度国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構カーボンリサイクル・次世代火力発電等技術開発／ＣＯ２排出削減・有効利用実用化技術開発委託事業、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100159499

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 義典

(74)【代理人】

【識別番号】100120329

【弁理士】

【氏名又は名称】天野 一規

(74)【代理人】

【識別番号】100159581

【弁理士】

【氏名又は名称】藤本 勝誠

(74)【代理人】

【識別番号】100106264

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 耕治

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 達弥

(72)【発明者】

【氏名】飯島 勝之

(72)【発明者】

【氏名】村上 和希

(72)【発明者】

【氏名】小堀 竜一

(72)【発明者】

【氏名】堺 康爾

(72)【発明者】

【氏名】木下 繁

(72)【発明者】

【氏名】高橋 佑輔

【テーマコード（参考）】

4G076

【Ｆターム（参考）】

4G076AA16

4G076AB28

4G076BA13

4G076BA43

4G076BB01

4G076BB08

4G076BC02

4G076BC04

4G076BC07

4G076BD01

4G076BE11

4G076CA22

4G076DA15

(57)【要約】

【課題】本発明は、炭酸カルシウム中の着色成分を抑制し、低コストで白色度の高い炭酸カルシウムを得ることができる炭酸カルシウムの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の一態様に係る炭酸カルシウムの製造方法は、鉄、マンガン、ケイ素、アルミニウム、及びマグネシウムから選択される一種以上の元素と、カルシウムとを含む溶液又はスラリーに二酸化炭素を導入することでｐＨを７以下に制御する工程と、前記制御工程でｐＨが制御された前記溶液又は前記スラリー中に析出物を析出させる工程と、前記析出工程で析出した前記析出物を前記溶液又は前記スラリーから除去する工程と、前記除去工程後の前記溶液又は前記スラリーを脱気して炭酸カルシウムを得る工程とを備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄、マンガン、ケイ素、アルミニウム、及びマグネシウムから選択される一種以上の元素と、カルシウムとを含む溶液又はスラリーに二酸化炭素を導入することでｐＨを７以下に制御する工程と、
前記制御工程でｐＨが制御された前記溶液又は前記スラリー中に析出物を析出させる工程と、
前記析出工程で析出した前記析出物を前記溶液又は前記スラリーから除去する工程と、
前記除去工程後の前記溶液又は前記スラリーを脱気して炭酸カルシウムを得る工程と
を備える炭酸カルシウムの製造方法。

【請求項2】

前記元素が、鉄及びマンガンの少なくとも一方を含む請求項１に記載の炭酸カルシウムの製造方法。

【請求項3】

前記元素が、鉄鋼スラグに由来するものである請求項１又は請求項２に記載の炭酸カルシウムの製造方法。

【請求項4】

前記溶液又は前記スラリーが、水を含む請求項１又は請求項２に記載の炭酸カルシウムの製造方法。

【請求項5】

前記溶液又は前記スラリーが、ポリオール化合物をさらに含む請求項４に記載の炭酸カルシウムの製造方法。

【請求項6】

前記ポリオール化合物が、ジオール化合物又はトリオール化合物である請求項５に記載の炭酸カルシウムの製造方法。

【請求項7】

前記ポリオール化合物が、エチレングリコール、プロピレングリコール及びジエチレングリコールよりなる群から選択される一又は二以上のジオール化合物である請求項５に記載の炭酸カルシウムの製造方法。

【請求項8】

前記ポリオール化合物が、グリセリンである請求項５に記載の炭酸カルシウムの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、炭酸カルシウムの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、二酸化炭素が地球温暖化への影響が大きいと考えられている。この地球温暖化問題に対する有効な対策として、二酸化炭素を、カルシウムを含む溶液又はスラリーに固定して炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）を生成する技術が注目されている。このようにして得られる炭酸カルシウムは、白色度を向上することで広い用途に使用することができる。このため、炭酸カルシウムの白色度を向上する方法が発案されている（特開昭５１－４７５９７号公報）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭５１－４７５９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の方法によっても、炭酸カルシウム中に鉄などの着色成分が存在していると、その着色成分が白色化処理を行った後に発色して白色度を低下させることがある。また、特許文献１の方法では、ハイドロサルファイト等の薬剤を用いており、炭酸カルシウムを白色化するためのコストを低減することが困難になる。

【0005】

このような事情に鑑み、本発明は、炭酸カルシウム中の着色成分を抑制し、低コストで白色度の高い炭酸カルシウムを得ることができる炭酸カルシウムの製造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】

【0006】

前記課題を解決する本発明の一態様に係る炭酸カルシウムの製造方法は、鉄、マンガン、ケイ素、アルミニウム、及びマグネシウムから選択される一種以上の元素と、カルシウムとを含む溶液又はスラリーに二酸化炭素を導入することでｐＨを７以下に制御する工程と、前記制御工程でｐＨが制御された前記溶液又は前記スラリー中に析出物を析出させる工程と、前記析出工程で析出した前記析出物を前記溶液又は前記スラリーから除去する工程と、前記除去工程後の前記溶液又は前記スラリーを脱気して炭酸カルシウムを得る工程とを備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明の炭酸カルシウムの製造方法は、炭酸カルシウム中の着色成分を抑制し、低コストで白色度の高い炭酸カルシウムを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に用いられる炭酸カルシウムの製造装置を示す模式図である。

【図2】図２は、実施例で得た炭酸カルシウムの白色度を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明の一態様に係る炭酸カルシウムの製造方法は、鉄、マンガン、ケイ素、アルミニウム、及びマグネシウムから選択される一種以上の元素と、カルシウムとを含む溶液又はスラリーに二酸化炭素を導入することでｐＨを７以下に制御する工程と、前記制御工程でｐＨが制御された前記溶液又は前記スラリー中に析出物を析出させる工程と、前記析出工程で析出した前記析出物を前記溶液又は前記スラリーから除去する工程と、前記除去工程後の前記溶液又は前記スラリーを脱気して炭酸カルシウムを得る工程とを備える。

【0010】

当該炭酸カルシウムの製造方法（以下、単に「当該製造方法」ともいう）は、鉄などの着色成分とカルシウム（Ｃａ）とを含む溶液又はスラリーに二酸化炭素を導入して反応させている。この反応によって、前記溶液中又は前記スラリー中に析出物として前記着色成分を含む炭酸カルシウムが析出する。この析出物を除去した前記溶液中又は前記スラリー中には炭酸水素カルシウムイオンの形態でカルシウム成分が残存するため、前記析出物を除去した前記溶液又は前記スラリーを脱気することで着色成分が抑制された白色度の高い炭酸カルシウムを得ることができる。また、当該製造方法は、薬剤などを要しないため、低コストで白色度の高い炭酸カルシウムを得ることができる。

【0011】

前記元素が、鉄又はマンガンの少なくとも一方を含むとよい。鉄及びマンガンは、発色し易いため、炭酸カルシウム中から特に除去されるべき元素である。当該製造方法は、前記析出物中に鉄やマンガンを析出させているため、前記析出物を除去した前記溶液中又は前記スラリー中に前記鉄及び前記マンガンが残存することを抑制できる。

【0012】

前記元素が、鉄鋼スラグに由来するものであるとよい。すなわち、鉄鋼スラグを含む溶液中又はスラリーから炭酸カルシウムを得るとよい。このようにすることで、より低コストで炭酸カルシウムを得ることができる。

【0013】

前記溶液又は前記スラリーが、水を含むとよい。カルシウムは水に溶解するため、前記溶液又は前記スラリーが水を含むことで炭酸カルシウムを得る効率性を向上することができる。

【0014】

前記溶液又は前記スラリーが、ポリオール化合物をさらに含むとよい。カルシウムはポリオール化合物に溶解しやすいため、前記溶液又は前記スラリーがポリオール化合物をさらに含むことで炭酸カルシウムを得る効率性をより向上することができる。

【0015】

前記ポリオール化合物が、ジオール化合物又はトリオール化合物であるとよい。このようにすることで、炭酸カルシウムを得る効率性をさらに向上することができる。

【0016】

前記ポリオール化合物が、エチレングリコール、プロピレングリコール及びジエチレングリコールよりなる群から選択される一又は二以上のジオール化合物であるとよい。このようにすることで、炭酸カルシウムを得る効率性をよりさらに向上することができる。

【0017】

前記ポリオール化合物が、グリセリンであるとよい。このようにすることで、炭酸カルシウムを得る効率性をより一層向上することができる。

【0018】

ここで、「ポリオール化合物」とは、複数のアルコール性水酸基（脂肪族炭化水素の水素原子をヒドロキシ基（－ＯＨ）で置換した基）を有する有機化合物をいう。同様に、「ジオール化合物」とは、二の前記アルコール性水酸基を有する有機化合物をいい、「トリオール化合物」とは、三の前記アルコール性水酸基を有する有機化合物をいう。

【0019】

［発明を実施するための形態の詳細］
以下、適宜図面を参照しながら本発明を詳説する。なお、図面は説明用の図であり、各構成（各部材）は模式的に描かれたものであって、形状、縮尺などは、実際のものと異なることがあり、液体（後述の溶媒など）を移送させるためのポンプ、又は液体を適切なタイミングで移送させるための弁等の部材は省略しているものがある。また、本明細書では、本発明の構成の数値範囲として複数の上限値と複数の下限値とを記載していることがある。これら複数の上限値と複数の下限値とは、いずれか一方の任意の値を選択することができ、又は任意の上限値と下限値とを組み合わせることができるものとして記載されている。

【0020】

［炭酸カルシウムの製造方法］
当該製造方法は、鉄、マンガン、ケイ素、アルミニウム、及びマグネシウムから選択される一種以上の元素と、カルシウムとを含む溶液又はスラリーに二酸化炭素を導入することでｐＨを７以下に制御する工程と、前記制御工程でｐＨが制御された前記溶液又は前記スラリー中に析出物を析出させる工程と、前記析出工程で析出した前記析出物を前記溶液又は前記スラリーから除去する工程と、前記除去工程後の前記溶液又は前記スラリーを脱気して炭酸カルシウムを得る工程とを主に備える。

【0021】

鉄、マンガン、ケイ素、アルミニウム、及びマグネシウムから選択される一種以上の元素（以下、「着色成分」という）としては、鉄鋼スラグに由来するものが好ましい。鉄鋼スラグは、鉄鋼の製造過程で不可避的に生じる副産物であり、着色成分とカルシウムとを含む。鉄鋼スラグには、転炉スラグ又は電気炉スラグといった製鋼の過程で生じる製鋼スラグ、製銑の過程で生じる高炉スラグ等がある。これらの鉄鋼スラグにおいて、カルシウムは、例えば、酸化カルシウム（ＣａＯ）の形態で存在している。

【0022】

前記元素が、鉄及びマンガンの少なくとも一方を含むことが好ましい。鉄及びマンガンは、発色し易いため、炭酸カルシウム中に残存すると白色度を低下することがある。例えば、前記溶液中又は前記スラリー中に３価の鉄イオン（鉄元素）が含まれていると、この鉄元素がＦｅ_２Ｏ_３やＦｅ（ＯＨ）_３として赤い沈殿物を生じさせることがある。当該製造方法は、後述する析出工程で鉄やマンガンを析出させることができるため、前記溶液中又は前記スラリー中に鉄及びマンガンが残存することを抑制でき、白色度の高い炭酸カルシウムを得ることができる。

【0023】

前記溶液又は前記スラリーは、水を含むことが好ましい。水は、前記溶液中又は前記スラリー中に導入される二酸化炭素をイオン化（炭酸イオン化）するためのプロトン（Ｈ^＋）の供給源となる。前記溶液中又は前記スラリー中に溶解したカルシウムはカルシウムイオンとして水に移行（拡散）し、この水に導入される二酸化炭素が炭酸イオン（ＣＯ_３ ^２－）として溶解する。その結果、この水を反応の場としてカルシウムイオンと炭酸イオンとが反応し、炭酸カルシウムとなる。このような水としては、上述のように触媒的に機能するものであれば特に限定されず、例えば、純水が挙げられる。

【0024】

前記溶液又は前記スラリーが、ポリオール化合物をさらに含むことが好ましい。カルシウムはポリオール化合物に溶解しやすいため、前記溶液又は前記スラリーがポリオール化合物をさらに含むことで炭酸カルシウムを得る効率性をより向上することができる。

【0025】

前記ポリオール化合物は、前記スラグからカルシウムを抽出するための媒体である。前記ポリオール化合物は、複数のアルコール性水酸基を有する有機化合物である。アルコール性水酸基は、脂肪族炭化水素の水素原子を置換したヒドロキシ基であり、芳香環を構成する炭化水素の水素原子を置換したヒドロキシ基（例えば、フェノールのヒドロキシ基）は含まれない。

【0026】

前記ポリオール化合物としては、複数のアルコール性水酸基を有する有機化合物であれば特に限定されないが、ジオール化合物又はトリオール化合物であることが好ましい。ジオール化合物及びトリオール化合物は、通常、常温常圧で液状であるため、比較的容易に前記水と混合することができる。

【0027】

前記ジオール化合物としては、二のアルコール性水酸基を有する有機化合物であれば特に限定されるものではなく、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ブタンジオール、又はジエタノールアミンが挙げられる。これらのうち、前記ジオール化合物としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール及びジエチレングリコールよりなる群から選択される一種又は二種以上が好ましい。

【0028】

例えば、エチレングリコールに対するカルシウムの溶解度は、水に対する溶解度の１０倍程度であることが一般に知られている。つまり、エチレングリコールに対するカルシウムの溶解度は水に対する溶解度よりも遥かに大きい。よって、エチレングリコール等のジオール化合物を用いることで、前記鉄鋼スラグからカルシウムをより効率的に抽出することができる。

【0029】

前記トリオール化合物としては、三のアルコール性水酸基を有する有機化合物であれば特に限定されないが、グリセリンが好ましい。グリセリンを用いることで、前記鉄鋼スラグからカルシウムをより効率的に抽出することができる。

【0030】

前記溶液又は前記スラリーが、水とポリオール化合物とを含む場合、前記水の質量（Ｗ）に対する前記ポリオール化合物の質量（Ｐ）の比率（Ｐ／Ｗ）が、０．２以上０．９３以下であることが好ましい。前記比率（Ｐ／Ｗ）の上限としては、０．９０がより好ましく、０．８９がさらに好ましい。前記比率（Ｐ／Ｗ）が前記上限を超えると、ポリオール化合物に対して水が不足することになり、後述する制御工程におけるカルシウムイオンと炭酸イオンとの反応がし難くなるおそれがある。前記比率（Ｐ／Ｗ）が前記下限に満たないと、ポリオール化合物に対して水の量が過剰になり、前記鉄鋼スラグからのカルシウムの抽出効率が低下するおそれがある。

【0031】

当該製造方法は、例えば、図１に示すような炭酸カルシウムの製造装置を用いて行われる。この製造装置は、鉄鋼スラグを充填してスラグ層Ｓを形成するための容器１と、この容器１に溶液Ｍを供給する供給部２と、前記スラグ層Ｓを流通して前記容器１から排出されるカルシウム抽出液を貯留する貯留部３と、この貯留部３に貯留した前記抽出液Ｍ１に二酸化炭素Ｃを導入する導入部４と、前記導入部４による二酸化炭素の導入によって得られる混合液Ｍ２中の析出物Ｄを固液分離する分離部５とを主に備える。

【0032】

〔制御工程〕
制御工程では、着色成分とカルシウムとを含む鉄鋼スラグを容器内に充填して形成されたスラグ層Ｓに、溶液Ｍを流通させる手順と、前記スラグ層Ｓを流通した溶液（カルシウム抽出液Ｍ１）に二酸化炭素Ｃを導入する手順とを有する。

【0033】

前記流通手順で、容器１内に形成したスラグ層Ｓに、供給部２が供給する溶液Ｍを流通させることで、スラグ層Ｓを形成している鉄鋼スラグ中の着色成分とカルシウムとが溶液Ｍ中に抽出される。前記カルシウムは、カルシウムイオン（Ｃａ^２＋）として抽出される。供給部２は、容器１と供給部２とを連通する溶媒供給管Ｐ１を介して溶液Ｍを容器１に供給する。着色成分とカルシウムとが抽出された溶液Ｍは、カルシウム抽出液Ｍ１として、抽出液供給管Ｐ２を介して貯留部３に供給される。着色成分やカルシウムが抽出された鉄鋼スラグは、容器１から取り出して乾燥させることで、路盤材（道路用材料）、肥料などの資源として利用することができる。

【0034】

前記導入手順では、導入部４が貯留部３に貯留されているカルシウム抽出液Ｍ１に二酸化炭素Ｃを導入する。導入部４としては、特に限定されるものではなく、例えば、公知のガス吹き込み装置が挙げられる。導入部４による二酸化炭素Ｃの導入は、貯留部３内のカルシウム抽出液Ｍ１を攪拌しつつ行うことが好ましい。

【0035】

導入部４は、カルシウム抽出液Ｍ１のｐＨが７以下になるように二酸化炭素Ｃを導入する。カルシウム抽出液Ｍ１のｐＨの上限値としては、７未満が好ましく、６．９未満がより好ましい。カルシウム抽出液Ｍ１のｐＨの下限値としては、特に限定されるものではないが、例えば４．０以上とすることができる。カルシウム抽出液Ｍ１のｐＨが前記上限値を超えないようにすることで、得られる炭酸カルシウムの白色度が向上する。

【0036】

導入部４から導入されるのは、二酸化炭素からなるガスであってもよいし、二酸化炭素を含む大気（空気）であってもよく、工場、発電所、輸送などの産業活動で排出される二酸化炭素を含む排ガス等であってもよい。

【0037】

〔析出工程〕
カルシウム抽出液Ｍ１に二酸化炭素を導入することで、カルシウム抽出液Ｍ１中に二酸化炭素Ｃが炭酸イオンとして溶解する。前記カルシウムイオンと前記炭酸イオンとが反応すると、炭酸カルシウムが析出物Ｄとして析出する。当該製造方法は、二酸化炭素Ｃが導入されるカルシウム抽出液Ｍ１をｐＨ７以下に制御しているため、カルシウム抽出液Ｍ１中の多くの着色成分が析出物Ｄ中に取り込まれることを向上できる。

【0038】

二酸化炭素Ｃを導入することでｐＨ値が制御されたカルシウム抽出液Ｍ１は、析出物Ｄと共に、混合液Ｍ２として混合液供給管Ｐ３を介して分離部５に供給される。

【0039】

〔除去工程〕
貯留部３から分離部５に供給された混合液Ｍ２は、固液分離される。すなわち、分離部５は、析出物Ｄと、析出物Ｄが除去された混合液Ｍ２（分離液Ｍ３）とに分離する。分離部５としては、特に限定されるものでなく、例えば、公知の遠心分離器が挙げられる。分離した析出物Ｄは、例えば、樹脂のフィラー等の資源として利用することができる。

【0040】

〔取得工程〕
分離部５で析出物Ｄが除去された分離液Ｍ３には、カルシウムイオンが残存している。この分離液Ｍ３を脱気することで炭酸カルシウムがさらに得られる。鉄鋼スラグ中の着色成分は、析出物Ｄ中に析出しているため、分離液Ｍ３中の残存量は低減されている。このため、分離液Ｍ３を脱気することで得られる炭酸カルシウムは白色度が高い。このような白色度の高い炭酸カルシウムは、樹脂、紙、コンクリート等の白色度が高い製品の原料の一部として好適に用いられる。

【0041】

脱気の方法としては、分離液Ｍ３中の炭酸ガスを取り除くことが可能であれば特に限定されるものではなく、大気養生脱気、加熱沸騰脱気、超音波脱気、真空減圧脱気、遠心脱気、ガス吹き込み脱気などの公知の方法を採用することができる。ガス吹き込みによる脱気を行う場合の吹き込みガスは、窒素、アルゴン等の不溶性ガスであることが好ましい。

【0042】

〔利点〕
当該製造方法は、着色成分とカルシウムとを鉄鋼スラグから抽出した溶液にｐＨを制御しつつ二酸化炭素を導入して析出物を析出させているため、前記着色成分は、前記析出物中に析出し、前記析出物を除去した溶液中での残存量は低減されている。このため、当該製造方法は、前記析出物を除去した溶液を脱気することで得られる炭酸カルシウムの白色度を向上することができる。また、当該製造方法は、副産物である鉄鋼スラグを用い、炭酸カルシウムの白色度を向上するための薬剤などを用いていないため、白色度の高い炭酸カルシウムを低コストで製造することができる。

【0043】

［その他の実施形態］
前記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、前記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて前記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。

【0044】

着色成分とカルシウムとが抽出されるのは、必ずしも溶液である必要はなく、スラリーであってもよい。

【0045】

着色成分とカルシウムとを含むものは、鉄鋼スラグに限定されるものでなく、例えば、セメント、コンクリート廃材、ガラス廃材、石炭灰、汚泥焼却灰、木質バイオマス灰などであってもよい。

【0046】

溶液又はスラリーは、ポリオール化合物、水以外の他の溶剤、添加剤などをカルシウムの抽出効率を阻害しない範囲で含んでいてもよい。他の溶剤、添加剤などとしては、例えば、親水性溶液などである。親水性溶液としては、エタノール、又はメタノール等が挙げられる。また、流通工程では、ポリオール化合物と、溶剤以外の添加剤を水に溶解させた水溶液との混合液として用いてもよい。

【実施例0047】

以下、実施例により本発明をさらに説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

【0048】

第一の試験として、析出物と炭酸カルシウムとの白色度の比較試験を行った。着色成分とカルシウムとを含む物質として二つの製鋼スラグを用意した。この二つの製鋼スラグが含有していた着色成分を表１に示す。二つの製鋼スラグは、ジョークラッシャーで粉砕して４．７５ｍｍ未満のものを使用した。

【0049】

【表1】

【0050】

製鋼スラグからカルシウムを抽出する溶液として、グリセリン（富士フィルム和光純薬株式会社製、純度９９．５％超）と純水とを用意した。

【0051】

４００ｇの上記グリセリンと６００ｇの上記純水とを準備した容器で混合して溶液とした。この溶液に、窒素ガスを０．５Ｌ／ｍｉｎで１０分吹き込んだ後、１００ｇの製鋼スラグ１を投入した。その後、窒素ガスを０．５Ｌ／ｍｉｎで容器内の気相部に流通させながら、撹拌機を用いて９０分間、３００ｒｐｍで攪拌し、カルシウムの抽出を行った。抽出後、５分間、３０００ｒｐｍでの遠心分離を行い、ろ紙（５種Ａ）を用いて溶液をろ過してカルシウム抽出液を得た。

【0052】

このカルシウム抽出液の含有成分を分析した結果を表２に示す。上記カルシウム抽出液中にはカルシウムの他に着色成分である鉄やマンガンが含まれていることがわかる。なお、上記分析はＩＣＰ発光分析装置を用いて行った。

【0053】

【表2】

【0054】

他の容器と、上述の方法で得たカルシウム抽出液とをそれぞれ五つ用意した。それぞれの容器に、９００ｇの前記カルシウム抽出液を注入し、ｐＨ計（ハンナ インスツルメンツ・ジャパン株式会社製 卓上型ｐＨ／ＥＣ ＨＩ ５５２２）を挿入した。

【0055】

それぞれの容器内におけるカルシウム抽出液に、ｐＨを制御しつつ０．５Ｌ／ｍｉｎで二酸化炭素を導入した。所定のｐＨに到達した時点で、ろ紙（５種Ｃ）を用いてカルシウム抽出液のろ過を行い析出物と分離液とに分離した。前記析出物は純水１００ｇを用いて洗浄処理を行った後、１０ｍｍＨｇ、１０５℃の条件で３時間以上の真空乾燥処理を行った。前記分離液は、それぞれさらに他の容器に注入し、室温下で４８時間以上大気養生して脱気した。脱気後、ろ紙（５種Ｃ）を用いて炭酸カルシウムを得た。炭酸カルシウムは純水１００ｇを用いて洗浄処理を行った後、１０ｍｍＨｇ、１０５℃の条件で３時間以上の真空乾燥処理を行った。各カルシウム抽出液のｐＨ、析出物の白色度、炭酸カルシウムの白色度の値を表３に示す。白色度は分光測色計（コミカミノルタ株式会社製 ＣＭ－６００ｄ）を用いて各々ハンター白色度を評価した。

【0056】

【表3】

【0057】

ｐＨを７超とした試験例１～３では、析出物のハンター白色度に対して炭酸カルシウムのハンター白色度は低い。一方、ｐＨを７以下とした試験例４～５では、析出物のハンター白色度に対して炭酸カルシウムのハンター白色度は高い。また、試験例４～５の炭酸カルシウムのハンター白色度は、試験例１～３のハンター白色度より高い。これらのことから、カルシウム抽出液のｐＨが７以下になるように二酸化炭素を導入することで、白色度の高い炭酸カルシウムが得られることが分かる。

【0058】

第二の試験として、製鋼スラグが含有する着色成分の量による炭酸カルシウムの白色度の比較試験を行った。二つの容器を準備し、それぞれの容器で１２０ｇのグリセリンと２８０ｇの純水とを混合して溶液とした。この溶液に、窒素ガスを０．５Ｌ／ｍｉｎで１０分吹き込んだ後、一方の容器に製鋼スラグ１、他方の容器に製鋼スラグ２をそれぞれ４０ｇ投入した。その後、窒素ガスを０．５Ｌ／ｍｉｎで容器内の気相部に流通させながら、撹拌機を用いて９０分間、３００ｒｐｍで攪拌し、カルシウムの抽出を行った。抽出後、５分間、３０００ｒｐｍでの遠心分離を行い、ろ紙（５種Ａ）を用いて溶液をろ過してカルシウム抽出液を得た。

【0059】

他の二つの容器に、それぞれの前記カルシウム抽出液を３００ｇ注入し、ｐＨ計を挿入した。それぞれの容器内のカルシウム抽出液に、ｐＨを制御しつつ０．５Ｌ／ｍｉｎで二酸化炭素を導入した。所定のｐＨに到達した時点で、ろ紙（５種Ｃ）を用いてカルシウム抽出液のろ過を行い析出物と分離液とに分離した。前記析出物は純水１００ｇを用いて洗浄処理を行った後、１０ｍｍＨｇ、１０５℃の条件で３時間以上の真空乾燥処理を行った。前記分離液は、それぞれさらに他の容器に注入し、室温下で４８時間以上大気養生して脱気した。脱気後、ろ紙（５種Ｃ）を用いて炭酸カルシウムを得た。炭酸カルシウムは純水１００ｇを用いて洗浄処理を行った後、１０ｍｍＨｇ、１０５℃の条件で３時間以上の真空乾燥処理を行った。各カルシウム抽出液のｐＨ、析出物の白色度、炭酸カルシウムの白色度の値を表４に示す。

【0060】

【表4】

【0061】

試験例６及び試験例７を比較すると、析出物のハンター白色度の差は比較的大きいが、炭酸カルシウムのハンター白色度の差は僅かである。また、いずれの炭酸カルシウムのハンター白色度も析出物のハンター白色度より高い。これらのことから、製鋼スラグが含有する着色成分の量によらず、カルシウム抽出液のｐＨが７以下になるように二酸化炭素を導入することで、白色度の高い炭酸カルシウムを安定して得られることが分かる。

【産業上の利用可能性】

【0062】

本発明は、低コストで、かつ二酸化炭素を資源として有効利用して高い白色度の炭酸カルシウムを得ることができるため、付加価値の高い炭酸カルシウムを提供することができる。

【符号の説明】

【0063】

１ 容器
２ 供給部
３ 貯留部
４ 導入部
５ 分離部
Ｃ 二酸化炭素
Ｄ 析出物
Ｍ 溶液
Ｍ１ カルシウム抽出液
Ｍ２ 混合液
Ｍ３ 分離液
Ｐ１ 溶媒供給管
Ｐ２ 抽出液供給管
Ｐ３ 混合液供給管
Ｓ スラグ層

【図1】

【図2】