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公開番号2024145581
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-15
出願番号2023057998
出願日2023-03-31
発明の名称二酸化炭素の固定化方法、及びセメント混合材の製造方法
出願人UBE三菱セメント株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類B28B 11/24 20060101AFI20241004BHJP(セメント,粘土,または石材の加工)
要約【課題】
セメント質硬化体にCO₂を効率よく固定化する方法を提供すること。
【解決手段】
セメント質硬化体へ二酸化炭素を固定化する方法であって、前記セメント質硬化体と水とを含む混合物に二酸化炭素を含むガスを接触させる二酸化炭素固定化工程を備え、前記二酸化炭素固定化工程が、予め算出した当該工程における水分蒸発速度に基づいて前記混合物に加水しながら、前記混合物における水分量が、固液比で0.1～0.5の範囲で予め設定された水分量の80～150質量%の範囲内に保たれつつ行われる、方法。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
セメント質硬化体へ二酸化炭素を固定化する方法であって、
前記セメント質硬化体と水とを含む混合物に二酸化炭素を含むガスを接触させる二酸化炭素固定化工程を備え、
前記二酸化炭素固定化工程が、予め算出した当該工程における水分蒸発速度に基づいて前記混合物に加水しながら、前記混合物における水分量が、固液比で０．１～０．５の範囲で予め設定された水分量の８０～１５０質量％の範囲内に保たれつつ行われる、方法。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記二酸化炭素固定化工程が、水分蒸発速度を監視しながら容器内で行われ、
前記容器が前記ガスを流入させるための入口と、容器内のガスを排出可能な出口を備え、
前記出口において排出されるガスに含まれる水蒸気量と前記入口において流入するガスに含まれる水蒸気量との差から前記水分蒸発速度を算出する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
セメント質硬化体へ二酸化炭素を固定化する方法であって、
前記セメント質硬化体と水とを含む混合物に二酸化炭素を含むガスを接触させる二酸化炭素固定化工程を備え、
前記二酸化炭素固定化工程が、予め算出した当該工程における水分蒸発速度に基づいて前記混合物に加水しながら、前記混合物における水分量が、固液比で０．０８～０．７５の範囲内に保たれつつ行われる、方法。
【請求項４】
前記二酸化炭素固定化工程において、前記混合物に２０～１２０℃の前記ガスを接触させる、請求項１又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記セメント質硬化体の粒度が４０ｍｍ以下である、請求項１又は３に記載の方法。
【請求項６】
前記二酸化炭素固定化工程が、すりもみ装置内で前記セメント質硬化体を粉砕しながら行われる、請求項１又は３に記載の方法。
【請求項７】
セメント質硬化体へ二酸化炭素を固定化して得られるセメント混合材の製造方法であって、
前記セメント質硬化体と水とを含む混合物にガスを接触させる二酸化炭素固定化工程を備え、
前記二酸化炭素固定化工程が、予め算出した当該工程における水分蒸発速度に基づいて前記混合物に加水しながら前記混合物における水分量が、固液比で０．１～０．５の範囲で予め設定された水分量の８０～１５０質量％の範囲内に保たれつつ行われる、製造方法。
【請求項８】
セメント質硬化体へ二酸化炭素を固定化して得られるセメント混合材の製造方法であって、
前記セメント質硬化体と水とを含む混合物にガスを接触させる二酸化炭素固定化工程を備え、
前記二酸化炭素固定化工程が、予め算出した当該工程における水分蒸発速度に基づいて前記混合物に加水しながら前記混合物における水分量が、固液比で０．０８～０．７５の範囲内に保たれつつ行われる、製造方法。
【請求項９】
前記二酸化炭素固定化工程が、すりもみ装置内で、前記すりもみ装置によりコンクリート塊が粉砕されて得られたセメント質硬化体と前記ガスとを接触させることにより行われる、請求項７又は８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の固定化方法、及びセメント混合材の製造方法に関する。
続きを表示（約 3,200 文字）【背景技術】
【０００２】
２０５０年カーボンニュートラルを達成するためには、セメント工場をはじめ工場から排出されるＣＯ
２
の削減が課題となっている。そこで、セメント硬化体等のカルシウムを多く含む材料中にＣＯ
２
をＣａＣＯ
３
として固定化する方法が技術開発されている。例えば、特許文献１では、セメント質硬化体に、水分量が１．５％以上で且つ温度が７５～１７５℃の二酸化炭素含有ガスを接触させて二酸化炭素を固定化する方法が提案されている。特許文献２では、ＣａＯ及び／又はＣａ（ＯＨ）
２
を含む固体粒子の集合体にＣＯ
２
を含むガスを接触させて、排ガス中のＣＯ
２
を固体粒子に固定化する方法が提案されている。また、特許文献３には廃コンクリートを摩砕して骨材とセメントペーストを分別し、セメントペーストを得る補法が提案されている。特許文献４には、廃コンクリートを破砕して得た材料を集積し、水分供給して攪拌して、湿潤・乾燥の交互工程を繰り返すことでＣＯ
２
を固定化する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－１５６５９号公報
特開２０００－１９７８１０号公報
特開２０２２－１２６２５４号公報
特開２００９－９０１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、特許文献１及び特許文献２の方法ではセメント質硬化体に水分を供給して炭酸化を行うことが記載されているが、水分を供給しても処理温度によっては水分が蒸発してしまうため最終的な炭酸化度が低くなる。
特許文献３の方法では、ＣＯ
２
固定化したセメントペーストを効率よく（短時間、高炭酸化度）回収することまでは記載されていない。
特許文献４の方法では、材料を断続的に乾燥及び湿潤とすることを繰り返すため、効率が悪い。
【０００５】
本開示は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、セメント質硬化体にＣＯ
２
を効率よく固定化する方法、及びセメント混合材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】
［１］
セメント質硬化体へ二酸化炭素を固定化する方法であって、
前記セメント質硬化体と水とを含む混合物に二酸化炭素を含むガスを接触させる二酸化炭素固定化工程を備え、
前記二酸化炭素固定化工程が、予め算出した当該工程における水分蒸発速度に基づいて前記混合物に加水しながら、前記混合物における水分量が、固液比で０．１～０．５の範囲で予め設定された水分量の８０～１５０質量％の範囲内に保たれつつ行われる、方法。
［２］
前記二酸化炭素固定化工程が、水分蒸発速度を監視しながら容器内で行われ、
前記容器が前記ガスを流入させるための入口と、容器内のガスを排出可能な出口を備え、
前記出口において排出されるガスに含まれる水蒸気量と前記入口において流入するガスに含まれる水蒸気量との差から前記水分蒸発速度を算出する、［１］の方法。
［３］
セメント質硬化体へ二酸化炭素を固定化する方法であって、
前記セメント質硬化体と水とを含む混合物に二酸化炭素を含むガスを接触させる二酸化炭素固定化工程を備え、
前記二酸化炭素固定化工程が、予め算出した当該工程における水分蒸発速度に基づいて前記混合物に加水しながら、前記混合物における水分量が、固液比で０．０８～０．７５の範囲内に保たれつつ行われる、方法。
［４］
前記二酸化炭素固定化工程において、前記混合物に２０～１２０℃の前記ガスを接触させる、［１］～［３］のいずれか一つの方法。
［５］
前記セメント質硬化体の粒度が４０ｍｍ以下である、［１］～［４］のいずれか一つの方法。
［６］
前記二酸化炭素固定化工程が、すりもみ装置内で前記セメント質硬化体を粉砕しながら行われる、［１］～［５］のいずれか一つの方法。
［７］
セメント質硬化体へ二酸化炭素を固定化して得られるセメント混合材の製造方法であって、
前記セメント質硬化体と水とを含む混合物にガスを接触させる二酸化炭素固定化工程を備え、
前記二酸化炭素固定化工程が、予め算出した当該工程における水分蒸発速度に基づいて前記混合物に加水しながら前記混合物における水分量が、固液比で０．１～０．５の範囲で予め設定された水分量の８０～１５０質量％の範囲内に保たれつつ行われる、製造方法。
［８］
セメント質硬化体へ二酸化炭素を固定化して得られるセメント混合材の製造方法であって、
前記セメント質硬化体と水とを含む混合物にガスを接触させる二酸化炭素固定化工程を備え、
前記二酸化炭素固定化工程が、予め算出した当該工程における水分蒸発速度に基づいて前記混合物に加水しながら前記混合物における水分量が、固液比で０．０８～０．７５の範囲内に保たれつつ行われる、製造方法。
［９］
前記二酸化炭素固定化工程が、すりもみ装置内で、前記すりもみ装置によりコンクリート塊が粉砕されて得られたセメント質硬化体と前記ガスとを接触させることにより行われる、［７］又は［８］の製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、セメント質硬化体にＣＯ
２
を効率よく固定化する方法、及びセメント混合材の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、実施例で使用した反応装置の概略図である。
図２は、各参考例及び参考比較例について反応時間と炭酸化度との関係を示す図である。
図３は、参考例３及び参考例３Ｂについて、反応時間と炭酸化度又は固液比との関係を示す図である。
図４は、実施例１及び２について、反応時間と炭酸化度又は固液比との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本実施形態のセメント質硬化体へ二酸化炭素を固定化する方法（二酸化炭素の固定化方法）は、セメント質硬化体と水とを含む混合物に二酸化炭素を含むガスを接触させる二酸化炭素固定化工程を備え、以下の（１）又は（２）の条件を満たす。
（１）二酸化炭素固定化工程が、予め算出した当該工程における水分蒸発速度に基づいて混合物に加水しながら、混合物における水分量が、固液比で０．１～０．５の範囲で予め設定された水分量の８０～１５０質量％の範囲内（以下、変動幅とも呼ぶ。）に保たれつつ行われる。
（２）二酸化炭素固定化工程が、予め算出した当該工程における水分蒸発速度に基づいて混合物に加水しながら、混合物における水分量が、固液比で０．０８～０．７５の範囲内に保たれつつ行われる。
なお、本明細書において「固液比」とは、固形分（セメント質硬化体の量）に対する液量（水分量）の割合（質量比）である。
【００１０】
従来の方法では、二酸化炭素の固定化反応中に試料（セメント質硬化体と水とを含む混合物）中の水分量が保持されず、反応がすすむにつれ水分量が少なくなり、反応効率が低下していたところ、本実施形態の二酸化炭素の固定化方法によれば、二酸化炭素の固定化反応中に水分量が一定範囲に保持されるため、反応効率を高めることが可能である。
（【００１１】以降は省略されています）

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