WO2023033039A1 - 炭酸カルシウム生成方法及びシステム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method and system for producing calcium carbonate, particularly to a method and system for producing calcium carbonate from waste containing calcium.
- Calcium carbonate is used in a wide range of industrial fields, including fillers for plastics, paper, and paints, soil conditioners such as agricultural chemicals and fertilizers, food additives, and raw materials for cosmetics. Calcium carbonate is synthesized by blowing carbon dioxide into an aqueous calcium hydroxide solution, or by mixing an aqueous solution containing calcium ions such as calcium chloride with an aqueous sodium carbonate solution.
- Patent Document 1 in order to reduce carbon dioxide, which is a greenhouse gas, calcium carbonate may be generated in the process of fixing carbon dioxide.
- Patent Document 1 in order to supply a large amount of calcium and the like, waste materials such as waste concrete and steel slag, and calcium-containing waste materials such as rocks are used.
- Patent Document 1 nitric acid is used as a method for dissolving calcium from waste containing calcium, but at this stage not only calcium is eluted, but other elements such as magnesium are also dissolved in the aqueous solution.
- an aqueous solution of sodium carbonate produced by contacting sodium hydroxide and carbon dioxide is introduced into an aqueous solution containing calcium nitrate, magnesium nitrate, etc. to precipitate calcium carbonate and magnesium carbonate.
- Patent Document 1 also discloses that sodium nitrate generated in the precipitation process of calcium carbonate or the like is used to generate nitric acid and sodium hydroxide, and that this sodium nitrate is subjected to bipolar membrane electrodialysis treatment.
- the problem to be solved by the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a calcium carbonate production method and system capable of producing high-purity calcium carbonate by utilizing calcium-containing waste. be.
- a calcium carbonate production method for producing calcium carbonate from a calcium-containing waste comprising a calcium dissolving step of adding hydrochloric acid water to the calcium-containing waste to dissolve calcium to produce an aqueous solution containing calcium ions;
- the method is characterized by comprising a calcium carbonate recovery step of generating calcium carbonate using the obtained aqueous solution and an aqueous solution containing potassium carbonate and/or sodium carbonate.
- the hydrochloric acid water is produced by subjecting an aqueous solution containing potassium chloride and/or sodium chloride to bipolar membrane electrodialysis treatment, and the potassium chloride and/or sodium chloride is , characterized by using at least part of the aqueous solution containing potassium chloride and/or sodium chloride generated in the calcium carbonate recovery step.
- an aqueous solution containing potassium hydroxide and/or sodium hydroxide is produced by the bipolar membrane electrodialysis treatment, and the potassium hydroxide and/or sodium hydroxide is Carbon dioxide is brought into contact with an aqueous solution containing potassium carbonate and/or sodium carbonate to generate an aqueous solution containing potassium carbonate and/or sodium carbonate, and the aqueous solution containing potassium carbonate and/or sodium carbonate is used in the calcium carbonate recovery step.
- a calcium dissolving means for adding hydrochloric acid water to the calcium-containing waste to dissolve calcium to produce an aqueous solution containing calcium ions
- a separation means for adjusting the hydrogen ion concentration index of an aqueous solution containing calcium ions and separating a component containing at least one selected from the group consisting of Si, Al, Mg, and heavy metals from the aqueous solution
- It is characterized by comprising calcium carbonate recovery means for producing calcium carbonate using the obtained aqueous solution and an aqueous solution containing potassium carbonate and/or sodium carbonate.
- the hydrochloric acid water is produced from an aqueous solution containing potassium chloride and/or sodium chloride by means of bipolar membrane electrodialysis treatment means, and the potassium chloride and/or sodium chloride is characterized by using at least part of the aqueous solution containing potassium chloride and/or sodium chloride produced by the calcium carbonate recovery means.
- the bipolar membrane electrodialysis treatment means produces an aqueous solution containing potassium hydroxide and/or sodium hydroxide, and the potassium hydroxide and/or sodium hydroxide is brought into contact with carbon dioxide to produce an aqueous solution containing potassium carbonate and/or sodium carbonate, and the aqueous solution containing potassium carbonate and/or sodium carbonate is used for the calcium carbonate recovery means.
- the calcium carbonate generation system described in (8) above is characterized in that carbon dioxide discharged from cement manufacturing equipment is used as the carbon dioxide.
- the calcium-containing waste contains desalted dust obtained from the desalting bypass portion of the cement manufacturing facility.
- the present invention provides a calcium carbonate production method (production system) for producing calcium carbonate from calcium-containing waste, wherein hydrochloric acid is added to calcium-containing waste to dissolve calcium, thereby producing an aqueous solution containing calcium ions.
- a dissolving step (calcium dissolving means) and adjusting the hydrogen ion concentration index of the aqueous solution containing calcium ions to separate a component containing at least one selected from the group consisting of Si, Al, Mg, and heavy metals from the aqueous solution.
- a calcium carbonate recovery step carbonate Calcium recovery means
- high-purity calcium carbonate can be easily obtained.
- the process for producing calcium carbonate is not complicated. Also, the obtained residue can be used for cement production.
- FIG. 1 is a flow diagram of a method for producing calcium carbonate according to the present invention
- FIG. 1 is a diagram showing a carbon dioxide fixation method using the calcium carbonate production method of the present invention.
- FIG. 4 is a graph showing temporal changes in Ca extraction rate in fly ash (FA1) collected at a general waste incineration facility A.
- FIG. It is a graph which shows the time change of the K extraction rate in FA1.
- It is a graph which shows the time change of the Pb extraction rate in FA1.
- It is a graph which shows the time change of the Si extraction rate in FA1.
- It is a graph which shows the time change of the Al extraction rate in FA1.
- 4 is a graph showing temporal changes in Mg extraction rate in FA1.
- FIG. 4 is a graph showing temporal changes in Ca extraction rate in fly ash (FA2) collected at a general waste incineration facility B.
- FIG. 4 is a graph showing temporal changes in Ca extraction rate in ready-mixed concrete sludge (CS1) sampled in the drainage process of ready-mixed concrete factory A.
- FIG. 4 is a graph showing temporal changes in Ca extraction rate in ready-mixed concrete sludge (CS2) sampled in the drainage process of ready-mixed concrete factory B.
- the present invention is a calcium carbonate production method (calcium carbonate production system) for producing calcium carbonate from waste containing calcium (Ca), in which hydrochloric acid is added to waste containing calcium to produce calcium.
- a calcium dissolving step (calcium dissolving means) for dissolving to generate an aqueous solution containing calcium ions, adjusting the hydrogen ion concentration index of the aqueous solution containing calcium ions, and selecting from the group consisting of Si, Al, Mg, and heavy metals.
- a separation step for separating a component containing at least one component from the aqueous solution
- an aqueous solution obtained through the separation step for separating potassium carbonate and / or sodium carbonate
- a calcium carbonate recovery step for generating calcium carbonate.
- double-line arrows indicate solid flow
- single-line arrows indicate liquid flow.
- the method for producing calcium carbonate will be mainly described.
- the Ca-containing waste used in the present invention includes incinerated ash such as general waste and industrial waste, fly ash discharged from thermal power plants, slag, waste concrete, ready-mixed concrete sludge, bio-ash, and the like.
- incinerated ash such as general waste and industrial waste, fly ash discharged from thermal power plants, slag, waste concrete, ready-mixed concrete sludge, bio-ash, and the like.
- desalted dust obtained from a desalting bypass portion in a cement manufacturing facility contains a potassium chloride component, and thus can be suitably used in the present invention.
- the Ca-containing waste is adjusted to a particle size of 1000 ⁇ m or less, more preferably 500 ⁇ m or less, and 100 ⁇ m or more. This makes it possible to facilitate the extraction of Ca.
- Ca dissolving step hydrochloric acid water is added to the Ca-containing waste whose particle size has been adjusted, and the hydrogen ion concentration index is preferably adjusted to pH 5 or less and pH 0.5 or more. At this time, washing water may be added as necessary. Washing is performed to replace the liquid contained in the solid content with clear water during solid-liquid separation.
- the reaction time required for extracting Ca from the Ca-containing waste is 120 minutes or less, more preferably 30 minutes or more and 60 minutes or less. It is also possible to carry out the dissolution extraction in multiple stages, in particular in multistage countercurrent.
- the temperature of the aqueous solution containing hydrochloric acid when extracting Ca is preferably normal temperature or higher, more preferably in the range of 20°C or higher and 70°C or lower. Since the membrane used in the bipolar membrane electrodialysis (BMED) treatment described later is an organic membrane, the temperature of the aqueous solution is set in consideration of the heat resistant temperature of the membrane.
- Ca dissolution step (Ca dissolution means) it is separated into a residue and an aqueous solution, and the residue can be used as a raw material for cement, for example, in cement manufacturing equipment.
- the aqueous solution containing Ca ions obtained in the Ca dissolving step contains impurity ions other than Ca, and in the separating step (separating means), by adjusting the hydrogen ion concentration index, impurity ions separate.
- An aqueous solution containing Ca ions is obtained by adjusting the pH of the aqueous solution containing Ca ions obtained from the Ca dissolving step (Ca dissolving means) to, for example, pH 5 to 6 using sodium hydroxide or potassium hydroxide.
- Si and Al ions contained therein can be removed as gel. If necessary, it is also possible to add washing water such as fresh water to wash the solid content. These gels can be used as raw materials for cement.
- the pH of the Ca ion-containing aqueous solution after removing Si and Al ions is adjusted, for example, to pH 7 to 10 using sodium hydroxide or potassium hydroxide, thereby separating heavy metals such as Pb and Cr ions. be able to. Also, if necessary, it is possible to add washing water such as fresh water, and the solid content is washed by such washing. In addition, it is also possible to add a flocculant to the Ca ion-containing aqueous solution, if necessary, before removing heavy metals. Examples include polymeric flocculants or inorganic flocculants.
- Inorganic flocculants include iron salts such as polyferric sulfate, and aluminum salts such as aluminum sulfate and polyaluminum chloride.
- As the polymer flocculant anionic, nonionic, cationic, etc. suitable for pH and particle properties may be used, and examples thereof include polyacrylamide, sodium polyacrylate, and polyacrylate.
- the contained Mg ions can be removed as a gel. becomes. Also, if necessary, it is possible to add washing water such as fresh water, and the solid content is washed by such washing.
- aqueous solution containing potassium carbonate and/or sodium carbonate By adding an aqueous solution containing potassium carbonate and/or sodium carbonate to the aqueous solution obtained by separating and removing unnecessary impurities from the Ca ion-containing aqueous solution, high-purity calcium carbonate is produced, and calcium carbonate, potassium chloride and/or Or separated with sodium chloride aqueous solution.
- TG thermal analyzer
- the obtained calcium carbonate is used as a filler for plastics, papers, paints, etc., soil conditioners such as agricultural chemicals and fertilizers, food additives, cosmetic raw materials, etc.
- magnesium carbonate, etc. high-purity calcium carbonate containing no impurities.
- these calcium carbonates can be used not only as raw materials for cement, but also as fillers for cement.
- FIG. 2 incorporates a process method for fixing carbon dioxide into the calcium carbonate production method of FIG.
- Ca dissolving means is an aqueous solution containing potassium chloride and/or sodium chloride produced by bipolar membrane electrodialysis (BMED) treatment (BMED treatment means).
- BMED bipolar membrane electrodialysis
- As the potassium chloride and/or sodium chloride an aqueous solution containing potassium chloride and/or sodium chloride generated in the calcium carbonate recovery step (calcium carbonate recovery means) in FIG. 1 can be used.
- Potassium chloride and/or sodium chloride generated in the calcium carbonate recovery step (calcium carbonate recovery means) (indicated as “Ca recovery” in FIG. 2) is, if necessary, removed of fine particles by an MF membrane (filtration membrane), It is also possible to perform pretreatment such as concentration of the aqueous solution with an RO membrane (reverse osmosis membrane).
- Bipolar membrane electrodialysis operates electrically and produces an aqueous solution containing potassium hydroxide and/or sodium hydroxide in addition to hydrochloric acid.
- Carbon dioxide is brought into contact with an aqueous solution containing potassium hydroxide and/or sodium hydroxide to absorb carbon dioxide and produce an aqueous solution containing potassium carbonate and/or sodium carbonate.
- This aqueous solution containing potassium carbonate and/or sodium carbonate can be used in the calcium carbonate recovery step (calcium carbonate recovery means) in FIG.
- the carbon dioxide can be the carbon dioxide contained in the flue gas from thermal power plants or the exhaust gas from cement manufacturing facilities, or it can be used by directly absorbing carbon dioxide from the atmosphere. It is possible.
- desalted dust obtained from the desalting bypass portion of the cement manufacturing facility can also be suitably used in addition to the above-mentioned wastes.
- the desalted dust contains potassium chloride, and as indicated by the arrow A, by using it in the Ca dissolving step, an aqueous solution containing potassium chloride is produced. Therefore, the aqueous solution circulating through the process of FIG. 2 contains more potassium chloride than sodium chloride.
- Potassium chloride is introduced into a bipolar membrane electrodialysis (BMED) means through a calcium carbonate recovery step (calcium carbonate recovery means) (Ca recovery). As the concentration of potassium chloride increases, the current efficiency of the BMED improves, contributing to power saving.
- the desalted dust is washed with water to produce an aqueous solution containing potassium chloride, and after being subjected to water treatment to remove impurities and the like, it is separated into a separation step and a calcium carbonate recovery step. It is also possible to configure it to feed in between.
- the aqueous solution containing potassium chloride obtained from the desalted dust can also be introduced in the middle of the route from the blow waste water to the BMED.
- the washed desalted dust can be dehydrated and the dehydrated cake can be returned to the cement production process as a raw material for cement.
- FIG. 3 to 9 show changes over time in the extraction rate of Ca and the like from fly ash (FA1) collected at general waste incineration facility A.
- the extraction ratio means "ratio of the amount of dissolved components to the total amount of components contained in the waste”.
- the particle size of the fly ash was 150 ⁇ m (only FIG. 3) and 500 ⁇ m
- the temperature of the aqueous solution was normal temperature (20° C.) and 40° C. (only FIG. 3)
- the hydrogen ion concentration index was pH 0.5, 1, 2, 3, 6. was measured.
- 3 shows Ca
- FIG. 4 shows K
- FIG. 5 shows Cr
- FIG. 6 shows Pb
- FIG. 7 shows Si
- FIG. 8 shows Al
- FIG. 9 shows Mg.
- the pH required for Ca extraction is 3 or less. After 30 minutes, especially after 60 minutes, the Ca extraction rate gradually changes with the reaction time (elapsed time), and it is understood that Ca dissolution extraction is almost completed after 30 minutes.
- the reaction time elapsed time
- the smaller the particle size the higher the extraction rate.
- the case of pH 1 the higher the temperature of the aqueous solution, the higher the extraction rate. It is understood.
- Fig. 10 is fly ash (FA2) collected from general waste incineration facility B
- Fig. 11 is ready-mixed concrete sludge (CS1) collected from the drainage process of ready-mixed concrete factory A
- Fig. 12 is collected from the drainage process of ready-mixed concrete factory B.
- It is raw consludge (CS2), and is a graph showing the time change of the Ca extraction rate of each sample.
- the pH of the aqueous solution is set to 0.5, 1, 3, and 6, the particle size is set to 150 ⁇ m and 500 ⁇ m, and the temperature of the aqueous solution is set to room temperature (20°C) and 40°C.
- the fly ash in FIG. 10 also has a high Ca extraction rate at pH 3 or less, more preferably pH 1 or less. 11 and 12, the Ca extraction rate is high even at pH 6 or less. In both cases, after 30 minutes have passed, the change in the extraction rate becomes gentle. Also, the smaller the particle size and the higher the temperature of the aqueous solution, the higher the elution rate.
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Abstract
Description
炭酸カルシウムは、水酸化カルシウム水溶液に二酸化炭素を吹き込むことで合成したり、塩化カルシウム等のカルシウムイオンを含む水溶液と炭酸ナトリウム水溶液を混合させることで合成される。
しかも、プラスチックなどの充填材などでは、高い純度の炭酸カルシウムの生産が求められていた。
(1) カルシウム含有廃棄物から炭酸カルシウムを生成する炭酸カルシウム生成方法において、カルシウム含有廃棄物に塩酸水を添加して、カルシウムを溶解させ、カルシウムイオンを含む水溶液を生成するカルシウム溶解工程と、前記カルシウムイオンを含有する水溶液の水素イオン濃度指数を調整し、Si、Al、Mg、及び重金属からなる群より選ばれる少なくとも一つを含む成分を該水溶液から分離する分離工程と、該分離工程を経て得られた水溶液と、炭酸カリウム及び/又は炭酸ナトリウムを含む水溶液とを用いて、炭酸カルシウムを生成する炭酸カルシウム回収工程とを有することを特徴とする。
特に、水素イオン濃度指数を調整するだけで、様々な不純物を容易に除去することができるため、炭酸カルシウムの生成工程を複雑化させることもない。
また、得られた残渣物は、セメント製造に利用することも可能である。
本発明は、図1に示すように、カルシウム(Ca)含有廃棄物から炭酸カルシウムを生成する炭酸カルシウム生成方法(炭酸カルシム生成システム)において、カルシウム含有廃棄物に塩酸水を添加して、カルシウムを溶解させ、カルシウムイオンを含む水溶液を生成するカルシウム溶解工程(カルシウム溶解手段)と、前記カルシウムイオンを含有する水溶液の水素イオン濃度指数を調整し、Si、Al、Mg、及び重金属からなる群より選ばれる少なくとも一つを含む成分を該水溶液から分離する分離工程(分離手段)と、該分離工程(分離手段)を経て得られた水溶液と、炭酸カリウム及び/又は炭酸ナトリウムを含む水溶液とを用いて、炭酸カルシウムを生成する炭酸カルシウム回収工程(炭酸カルシウム回収手段)とを有することを特徴とする。
なお、図1中、二重線矢印は固体の流れ、一重線矢印は液体の流れを示す。また、以下の説明では、炭酸カルシウムの生成方法を中心に説明する。
特に、後述するように、セメント製造設備における脱塩バイパス部分から得られる脱塩ダストは、塩化カリウム成分を含有するため、本発明に好適に用いることが可能である。
この際に、必要に応じて洗浄水を添加してもよい。洗浄は、固液分離の際、固形分に含まれる液体を清水と置換するために実施されるものである。
Ca含有廃棄物からのCa抽出に要する反応時間としては、120分以下、より好ましくは30分以上、60分以下である。また、多段階で、特に多段向流で溶解抽出を行うことも可能である。
Ca溶解工程(Ca溶解手段)から得られたCaイオンを含有する水溶液のpHを、例えば、pH5~6に、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムを用いて調整することで、Caイオンを含有する水溶液中に含まれるSiやAlイオンを、ゲルとして除去することが可能である。また、必要に応じて、清水等の洗浄水を添加して、固形分を洗浄することも可能である。これらのゲルはセメント原料として利用することができる。
なお、重金属を除去する前に、必要に応じて、Caイオン含有水溶液に凝集剤を添加することも可能である。例えば、高分子凝集剤または無機凝集剤があげられる。無機凝集剤としては、ポリ硫酸第二鉄、等の鉄塩、または硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、等のアルミ塩がある。高分子凝集剤としては、アニオン、ノニオン、カチオン性等のpHおよび粒子性状により適したものを用いればよく、ポリアクリルアミド系、ポリアクリル酸ソーダ系、ポリアクリル酸エステル系等がある。
得られた炭酸カルシウムは、上述したプラスチック、紙、塗料などの充填材(フィラー)、また農薬・肥料などの土壌改良剤、食品添加物や化粧品原料などに利用され、本発明では、炭酸マグネシウムなどの不純物を含まない、純度の高い炭酸カルシウムが得られる。
また、これらの炭酸カルシウムは、セメント原料として利用できるだけでなく、セメントの増量材としても利用可能である。
なお、図2中、二重線矢印は固体の流れ、一重線矢印は液体の流れ、点線は気体の流れを示す。
Ca溶解工程(Ca溶解手段)で使用する塩酸水は、塩化カリウム及び/又は塩化ナトリウムを含む水溶液をバイポーラ膜電気透析(BMED)処理(BMED処理手段)により生成している。
また、この塩化カリウム及び/又は塩化ナトリウムは、図1の炭酸カルシウム回収工程(炭酸カルシウム回収手段)で生成される塩化カリウム及び/又は塩化ナトリウムを含む水溶液が使用可能である。
この炭酸カリウム及び/又は炭酸ナトリウムを含む水溶液は、図1の炭酸カルシウム回収工程(炭酸カルシウム回収手段)に用いることが可能である。
当該二酸化炭素は、火力発電設備などの燃焼排ガスや、セメント製造設備での排ガスに含まれている二酸化炭素を使用することができ、また、大気中の二酸化炭素を直接吸収させて利用することも可能である。
これは、脱塩ダストが塩化カリウムを含有しており、矢印Aで示すように、Ca溶解工程で利用することで、塩化カリウムを含む水溶液が生成される。
このため、図2の工程を循環する水溶液中には、塩化カリウムが塩化ナトリウムよりも多くなる。
塩化カリウムは炭酸カルシウム回収工程(炭酸カルシウム回収手段)(Ca回収)を経てバイポーラ膜電気透析(BMED)手段に導入される。塩化カリウムの濃度が高くなるに従い、BMEDでの電流効率が向上し、省電力化にも寄与する。
水洗いした脱塩ダストは脱水し、脱水ケーキをセメント原料としてセメント製造プロセスに戻すことも可能である。
フライアッシュの粒度を150μm(図3のみ)と500μmとし、水溶液の温度を常温(20℃)と40℃(図3のみ)で、水素イオン濃度指数をpH0.5,1,2,3,6における抽出率を測定した。
図3はCa、図4はK、図5はCr、図6はPb、図7はSi、図8はAl、図9はMgを各々示している。
Caの抽出率は30分以降、特に60分以降は、反応時間(経過時間)による変化が緩やかになっており、Ca溶解抽出は30分以降にほぼ完了していることが理解される。
また、一般的な傾向として、pH1と3の場合を比較すると、粒度が小さくなるに従い、抽出率が高くなっており、pH1の場合を比較すると、水溶液の温度が高いほど、抽出率が高くなることが理解される。
水溶液のpHを0.5,1,3,6とし、粒度を150μm,500μm、水溶液温度を常温(20℃),40℃に設定している。
図11や図12の生コンスラッジでは、pH6以下でもCa抽出率が高くなっている。
いずれも30分経過後は、抽出率の変化は緩やかになっている。また、粒度が小さい方が、また水溶液の温度が高い方が溶出率は高くなる傾向がある。
また、得られた残渣をセメント原料等に利用することが可能である。
Claims (10)
- カルシウム含有廃棄物から炭酸カルシウムを生成する炭酸カルシウム生成方法において、
カルシウム含有廃棄物に塩酸水を添加して、カルシウムを溶解させ、カルシウムイオンを含む水溶液を生成するカルシウム溶解工程と、
前記カルシウムイオンを含有する水溶液の水素イオン濃度指数を調整し、Si、Al、Mg、及び重金属からなる群より選ばれる少なくとも一つを含む成分を該水溶液から分離する分離工程と、
該分離工程を経て得られた水溶液と、炭酸カリウム及び/又は炭酸ナトリウムを含む水溶液とを用いて、炭酸カルシウムを生成する炭酸カルシウム回収工程とを有することを特徴とする、炭酸カルシウムの生成方法。 - 請求項1に記載の炭酸カルシウム生成方法において、該塩酸水は、塩化カリウム及び/又は塩化ナトリウムを含む水溶液をバイポーラ膜電気透析処理により生成され、前記塩化カリウム及び/又は塩化ナトリウムは、該炭酸カルシウム回収工程で生成される塩化カリウム及び/又は塩化ナトリウムを含む水溶液の少なくとも一部を使用することを特徴とする、炭酸カルシウムの生成方法。
- 請求項2に記載の炭酸カルシウム生成方法において、該バイポーラ膜電気透析処理により水酸化カリウム及び/又は水酸化ナトリウムを含む水溶液を生成し、前記水酸化カリウム及び/又は水酸化ナトリウムを含む水溶液に二酸化炭素を接触させ、炭酸カリウム及び/又は炭酸ナトリウムを含む水溶液を生成し、前記炭酸カリウム及び/又は炭酸ナトリウムを含む水溶液を該炭酸カルシウム回収工程に用いることを特徴とする、炭酸カルシウムの生成方法。
- 請求項3に記載の炭酸カルシウム生成方法において、該二酸化炭素は、セメント製造設備から排出される二酸化炭素を使用することを特徴とする、炭酸カルシウムの生成方法。
- 請求項1乃至4のいずれかに記載の炭酸カルシウム生成方法において、該カルシウム含有廃棄物には、セメント製造設備の脱塩バイパス部分から得られる脱塩ダストを含むことを特徴とする、炭酸カルシウムの生成方法。
- カルシウム含有廃棄物から炭酸カルシウムを生成する炭酸カルシウム生成システムにおいて、
カルシウム含有廃棄物に塩酸水を添加して、カルシウムを溶解させ、カルシウムイオンを含む水溶液を生成するカルシウム溶解手段と、
前記カルシウムイオンを含有する水溶液の水素イオン濃度指数を調整し、Si、Al、Mg、及び重金属からなる群より選ばれる少なくとも一つを含む成分を該水溶液から分離する分離手段と、
該分離手段を経て得られた水溶液と、炭酸カリウム及び/又は炭酸ナトリウムを含む水溶液とを用いて、炭酸カルシウムを生成する炭酸カルシウム回収手段とを有することを特徴とする、炭酸カルシウムの生成システム。 - 請求項6に記載の炭酸カルシウム生成システムにおいて、該塩酸水は、塩化カリウム及び/又は塩化ナトリウムを含む水溶液からバイポーラ膜電気透析処理手段により生成され、前記塩化カリウム及び/又は塩化ナトリウムは、該炭酸カルシウム回収手段で生成される塩化カリウム及び/又は塩化ナトリウムを含む水溶液の少なくとも一部を使用することを特徴とする、炭酸カルシウムの生成システム。
- 請求項7に記載の炭酸カルシウム生成システムにおいて、該バイポーラ膜電気透析処理手段により水酸化カリウム及び/又は水酸化ナトリウムを含む水溶液を生成し、前記水酸化カリウム及び/又は水酸化ナトリウムを含む水溶液に二酸化炭素を接触させ、炭酸カリウム及び/又は炭酸ナトリウムを含む水溶液を生成し、前記炭酸カリウム及び/又は炭酸ナトリウムを含む水溶液を該炭酸カルシウム回収手段に用いることを特徴とする、炭酸カルシウムの生成システム。
- 請求項8に記載の炭酸カルシウム生成システムにおいて、該二酸化炭素は、セメント製造設備から排出される二酸化炭素を使用することを特徴とする、炭酸カルシウムの生成システム。
- 請求項6乃至9のいずれかに記載の炭酸カルシウム生成システムにおいて、該カルシウム含有廃棄物には、セメント製造設備の脱塩バイパス部分から得られる脱塩ダストを含むことを特徴とする、炭酸カルシウムの生成システム。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116730447A (zh) * | 2023-08-08 | 2023-09-12 | 杭州匠容道环境科技有限公司 | 飞灰水洗液资源化利用的方法和设备 |
| JP7485125B1 (ja) | 2023-02-27 | 2024-05-16 | 住友大阪セメント株式会社 | セメント製造プロセスから生じる廃棄物の再利用循環方法及びそのシステム |
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|---|---|---|---|---|
| KR102762214B1 (ko) | 2024-04-26 | 2025-02-04 | 주식회사 엑스카본 | Cbs 더스트를 이용한 탄산칼슘 제조 방법 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001026418A (ja) * | 1999-07-16 | 2001-01-30 | Taiheiyo Cement Corp | 工業的に有用な無機材料の回収方法及び該回収方法によって回収した工業的に有用な無機材料 |
| JP2003027153A (ja) * | 2001-07-19 | 2003-01-29 | Hitachi Zosen Corp | 飛灰からの重金属の回収方法 |
| JP2005246226A (ja) * | 2004-03-03 | 2005-09-15 | Dowa Mining Co Ltd | 飛灰の処理方法 |
| JP2006263651A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Osaka Gas Co Ltd | 炭化物の炭酸化処理物、その製造方法、焼却炉飛灰からの亜鉛の回収方法および焼却炉における排ガス中の酸性ガスの処理方法 |
| JP2012096975A (ja) | 2010-11-05 | 2012-05-24 | Univ Of Tokyo | 二酸化炭素固定化装置 |
| WO2014007331A1 (ja) * | 2012-07-05 | 2014-01-09 | アイシン精機株式会社 | アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属の抽出方法 |
| JP2015506413A (ja) * | 2011-12-21 | 2015-03-02 | コレックス・マテリアルズ・インコーポレーテッドCorex Materials, Inc. | カルシウム抽出とpcc製造を継続的に行うための回収方法 |
| JP2019527178A (ja) * | 2016-07-12 | 2019-09-26 | ザ ユニバーシティー コート オブ ザ ユニバーシティー オブ アバーディーンThe University Court Of The University Of Aberdeen | 二酸化炭素を捕捉及び変換する方法及びシステム |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI103664B1 (fi) * | 1996-09-27 | 1999-08-13 | Markus Blomquist | Menetelmä kalsiumin talteenottamiseksi jätemateriaalista tai epäpuhtaasta luonnon kalsiummateriaalista |
| US5961941A (en) * | 1997-06-17 | 1999-10-05 | Thermo Fibergen, Inc. | Production of precipitated calcium carbonate from papermaking sludge and sludge-derived ash |
| JP2003260439A (ja) * | 2002-03-11 | 2003-09-16 | Takuma Co Ltd | 灰の処理方法およびそのシステム |
| JP2012188338A (ja) * | 2011-02-23 | 2012-10-04 | Shimizu Corp | 再生細骨材の製造方法 |
| KR101549980B1 (ko) * | 2014-01-02 | 2015-09-03 | 한국과학기술연구원 | 전기분해 시스템을 이용한 알칼리이온의 탄산염 제조방법 |
| KR101854116B1 (ko) * | 2016-02-19 | 2018-05-03 | 한국과학기술연구원 | 알칼리 이온을 함유하는 무기물로부터 고순도 탄산칼슘을 제조하는 방법 |
| JP7378213B2 (ja) * | 2018-07-11 | 2023-11-13 | 太平洋セメント株式会社 | 二酸化炭素の固定化方法 |
| JP7514463B2 (ja) * | 2019-02-14 | 2024-07-11 | 太平洋セメント株式会社 | 二酸化炭素の固定化方法 |
-
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001026418A (ja) * | 1999-07-16 | 2001-01-30 | Taiheiyo Cement Corp | 工業的に有用な無機材料の回収方法及び該回収方法によって回収した工業的に有用な無機材料 |
| JP2003027153A (ja) * | 2001-07-19 | 2003-01-29 | Hitachi Zosen Corp | 飛灰からの重金属の回収方法 |
| JP2005246226A (ja) * | 2004-03-03 | 2005-09-15 | Dowa Mining Co Ltd | 飛灰の処理方法 |
| JP2006263651A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Osaka Gas Co Ltd | 炭化物の炭酸化処理物、その製造方法、焼却炉飛灰からの亜鉛の回収方法および焼却炉における排ガス中の酸性ガスの処理方法 |
| JP2012096975A (ja) | 2010-11-05 | 2012-05-24 | Univ Of Tokyo | 二酸化炭素固定化装置 |
| JP2015506413A (ja) * | 2011-12-21 | 2015-03-02 | コレックス・マテリアルズ・インコーポレーテッドCorex Materials, Inc. | カルシウム抽出とpcc製造を継続的に行うための回収方法 |
| WO2014007331A1 (ja) * | 2012-07-05 | 2014-01-09 | アイシン精機株式会社 | アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属の抽出方法 |
| JP2019527178A (ja) * | 2016-07-12 | 2019-09-26 | ザ ユニバーシティー コート オブ ザ ユニバーシティー オブ アバーディーンThe University Court Of The University Of Aberdeen | 二酸化炭素を捕捉及び変換する方法及びシステム |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| See also references of EP4397624A4 |
| VANDERZEE STERLING; ZEMAN FRANK: "Recovery and carbonation of 100% of calcium in waste concrete fines: Experimental results", JOURNAL OF CLEANER PRODUCTION, vol. 174, 24 October 2017 (2017-10-24), AMSTERDAM, NL , pages 718 - 727, XP085313436, ISSN: 0959-6526, DOI: 10.1016/j.jclepro.2017.10.257 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7485125B1 (ja) | 2023-02-27 | 2024-05-16 | 住友大阪セメント株式会社 | セメント製造プロセスから生じる廃棄物の再利用循環方法及びそのシステム |
| JP2024121199A (ja) * | 2023-02-27 | 2024-09-06 | 住友大阪セメント株式会社 | セメント製造プロセスから生じる廃棄物の再利用循環方法及びそのシステム |
| WO2024180977A1 (ja) * | 2023-02-27 | 2024-09-06 | 住友大阪セメント株式会社 | セメント製造プロセスから生じる廃棄物の再利用循環方法及びそのシステム |
| AU2024230870B2 (en) * | 2023-02-27 | 2025-11-13 | Sumitomo Osaka Cement Co.,Ltd. | Method for reusing and recycling waste generated from cement production process, and system therefor |
| CN116730447A (zh) * | 2023-08-08 | 2023-09-12 | 杭州匠容道环境科技有限公司 | 飞灰水洗液资源化利用的方法和设备 |
| CN116730447B (zh) * | 2023-08-08 | 2023-11-14 | 杭州匠容道环境科技有限公司 | 飞灰水洗液资源化利用的方法和设备 |
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