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公開番号2024126992
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-20
出願番号2023035803
出願日2023-03-08
発明の名称炭酸塩硬化物の製造方法
出願人UBE三菱セメント株式会社,株式会社大林組
代理人個人,個人,個人
主分類B01D 53/62 20060101AFI20240912BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】二酸化炭素を含む排気ガスからオンサイトで、二酸化炭素を効率よく固定化することが可能であり、普通コンクリート用の骨材として有用な強度を有する炭酸塩硬化物を製造することが可能な方法を提供すること。
【解決手段】本開示は、二酸化炭素を含む排気ガスから炭酸塩硬化物を製造する方法であって、Caを構成元素として有する塩基性化合物を含む原料を撹拌させながら、排気ガス中の二酸化炭素に接触させることによって、炭酸化物を得る炭酸化工程と、上記炭酸化物及び水硬性材料を含む混合物を撹拌造粒することによって炭酸塩硬化物を得る造粒工程と、を有し、上記原料は、乾燥質量100質量部に対して、15～40質量部の水を含む、製造方法を提供する。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
二酸化炭素を含む排気ガスから炭酸塩硬化物を製造する方法であって、
Ｃａを構成元素として有する塩基性化合物を含む原料を撹拌させながら、排気ガス中の二酸化炭素に接触させることによって、炭酸化物を得る炭酸化工程と、
前記炭酸化物及び水硬性材料を含む混合物を撹拌造粒することによって炭酸塩硬化物を得る造粒工程と、を有し、
前記原料は、乾燥質量１００質量部に対して、１５～４０質量部の水を含む、製造方法。
続きを表示（約 740 文字）【請求項２】
前記炭酸化物は、炭酸カルシウム及び水酸化カルシウムを含み、
前記混合物において、前記炭酸カルシウム、前記水酸化カルシウム及び前記水硬性材料の乾燥質量の合計量を１００質量部として、前記炭酸カルシウムの含有量が３１～５５質量部であり、前記水酸化カルシウムの含有量が５～１９質量部であり、前記水硬性材料の含有量が２６～６４質量部である、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記炭酸化工程において、前記原料と、前記二酸化炭素とが接する時間が３～２０分間である、請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記炭酸化工程において、二酸化炭素１モルに対して、前記塩基性化合物が酸化カルシウム換算量にて１～２モルとなるように調整する、請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項５】
前記造粒工程において、前記混合物の乾燥質量１００質量部に対して、水が１０～３５質量部となるように調整して、撹拌造粒する、請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項６】
前記炭酸化物に対して、少なくとも前記水硬性材料を添加することによって、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム及び前記水硬性材料の乾燥質量の合計量を１００質量部として、前記炭酸カルシウムの含有量が３１～５５質量部であり、前記水酸化カルシウムの含有量が５～１９質量部であり、前記水硬性材料の含有量が２６～６４質量部である前記混合物を調製する調製工程を更に有する、請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項７】
前記造粒工程は、前記炭酸塩硬化物の平均粒径が０．４ｍｍ以上となるように調整される、請求項１又は２に記載の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、二酸化炭素を含む排気ガスから炭酸塩硬化物を製造する方法に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
カーボンニュートラル社会の実現に向け、二酸化炭素（ＣＯ
２
）の貯留、固定化に関する技術が注目されている。ＣＯ
２
を炭酸塩として固定化し、その炭酸塩をコンクリート等の建設材料として利用することができれば、大量のＣＯ
２
の固定化を見込めることから、実用的かつ汎用性のある技術確立が強く望まれている。
【０００３】
炭酸塩をコンクリート用材料として利用する場合、粉体混合材として使用するか、骨材として使用するかに応じて、適正な配合量や要求される特性が異なる。コンクリートの構成材料の大部分は骨材（細骨材又は粗骨材）であるため、上記炭酸塩を骨材として使用可能であれば、その使用量に照らしてＣＯ
２
の固定化への寄与が増大し得る。さらに、このような骨材を普及させ脱炭素社会に貢献するためには、二次製品や特殊用途のコンクリートではなく、普通コンクリートとして使用されることが望まれる。
【０００４】
従来、このような炭酸塩を製造する技術としては、一定の強度を有する粒状又は塊状の固体にＣＯ
２
を含む排気ガスを反応させる手法が用いられている。具体的には、例えば、ケイ酸カルシウム組成物を部分的に炭酸化して、結着成分との複合組織を得る技術（特許文献１）、高炉徐冷スラグを炭酸化して骨材を得る技術（特許文献２）、及びコンクリート等のセメント質硬化体を特定の条件で炭酸化する技術（特許文献３，４）が開示されている。さらに、カルシウムやマグネシウムの炭酸塩スラリーを調製し、これを骨材基質の表面に被覆させる技術も知られている（特許文献５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２２－０３１６５７号公報
特開２０１４－２３７５５９号公報
特開２０２０－１３１０７６号公報
特開２０２０－０１５６５９号公報
特表２０２２－５１７７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＣＯ
２
の固定化を、ＣＯ
２
を含む排気ガスが発生する場所で行うことができれば、ＣＯ
２
を貯蔵する設備の必要がなく、実用上より望ましい。このようなオンサイトでのＣＯ
２
の固定化、炭酸塩の製造を行うためには、連続的に排出されるＣＯ
２
を含む排気ガスから炭酸塩への変換を比較的短時間とすること、及びＣＯ
２
固定化率を高めることが求められる。しかし、一般に、反応時間の低減とＣＯ
２
固定化率の向上とはトレードオフの関係にある。上述の先行技術においては、使用材料の炭酸化率のみに着目されており、オンサイトでの製造の際に懸念されるＣＯ
２
の散逸を抑制するとの着想は無く、このような観点での検討においては改善の余地がある。
【０００７】
また、普通コンクリートにも適用できる汎用性を確保するには、上記炭酸化物を骨材として用いた場合に、普通コンクリートに十分な強度を与える強度を有することが望ましい。しかし、上述の先行技術では炭酸化物又はその造粒物としての強度の点で改善の余地がある。
【０００８】
本開示は、二酸化炭素を含む排気ガスからオンサイトで、二酸化炭素を効率よく固定化することが可能であり、普通コンクリート用の骨材として有用な強度を有する炭酸塩硬化物を製造することが可能な方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示は、以下の［１］～［７］を提供する。
【００１０】
［１］
二酸化炭素を含む排気ガスから炭酸塩硬化物を製造する方法であって、
Ｃａを構成元素として有する塩基性化合物を含む原料を撹拌させながら、排気ガス中の二酸化炭素に接触させることによって、炭酸化物を得る炭酸化工程と、
前記炭酸化物及び水硬性材料を含む混合物を撹拌造粒することによって炭酸塩硬化物を得る造粒工程と、を有し、
前記原料は、乾燥質量１００質量部に対して、１５～４０質量部の水を含む、製造方法。
［２］
前記炭酸化物は、炭酸カルシウム及び水酸化カルシウムを含み、
前記混合物において、前記炭酸カルシウム、前記水酸化カルシウム及び前記水硬性材料の乾燥質量の合計量を１００質量部として、前記炭酸カルシウムの含有量が３１～５５質量部であり、前記水酸化カルシウムの含有量が５～１９質量部であり、前記水硬性材料の含有量が２６～６４質量部である、［１］に記載の製造方法。
［３］
前記炭酸化工程において、前記原料と、前記二酸化炭素とが接する時間が３～２０分間である、［１］又は［２］に記載の製造方法。
［４］
前記炭酸化工程において、二酸化炭素１モルに対して、前記塩基性化合物が酸化カルシウム換算量にて１～２モルとなるように調整する、［１］～［３］のいずれかに記載の製造方法。
［５］
前記造粒工程において、前記混合物の乾燥質量１００質量部に対して、水が１０～３５質量部となるように調整して、撹拌造粒する、［１］～［４］のいずれかに記載の製造方法。
［６］
前記炭酸化物に対して、少なくとも前記水硬性材料を添加することによって、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム及び前記水硬性材料の乾燥質量の合計量を１００質量部として、前記炭酸カルシウムの含有量が３１～５５質量部であり、前記水酸化カルシウムの含有量が５～１９質量部であり、前記水硬性材料の含有量が２６～６４質量部である前記混合物を調製する調製工程を更に有する、［１］～［５］のいずれかに記載の製造方法。
［７］
前記造粒工程は、前記炭酸塩硬化物の平均粒径が０．４ｍｍ以上となるように調整される、［１］～［６］のいずれかに記載の製造方法。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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