JP2018131355A - 石膏の製造方法およびセメント組成物の製造方法 - Google Patents
石膏の製造方法およびセメント組成物の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018131355A JP2018131355A JP2017025926A JP2017025926A JP2018131355A JP 2018131355 A JP2018131355 A JP 2018131355A JP 2017025926 A JP2017025926 A JP 2017025926A JP 2017025926 A JP2017025926 A JP 2017025926A JP 2018131355 A JP2018131355 A JP 2018131355A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gypsum
- solution
- sulfuric acid
- fluorine
- calcium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Removal Of Specific Substances (AREA)
Abstract
Description
[1]フッ素を含有する廃硫酸にホウ素化合物を添加する工程(A)、ホウ素化合物を添加した廃硫酸にカルシウム源を添加して石膏を析出させる工程(B)、析出させた石膏を除去した後に残る溶液中のテトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程(C)、テトラフルオロホウ酸イオンを分解した溶液にカルシウム源を添加してフッ化カルシウムを析出させる工程(D)、および工程(D)における析出させたフッ化カルシウムを除去した溶液を、工程(A)におけるフッ素を含有する廃硫酸に添加する工程(E)を含む石膏の製造方法。
[2]工程(E)は、フッ素を含有する廃硫酸にホウ素化合物を添加する前、フッ素を含有する廃硫酸にホウ素化合物を添加した後、および、ホウ素化合物と一緒の少なくともいずれかのタイミングで析出させたフッ化カルシウムを除去した溶液を、フッ素を含有する廃硫酸に添加する上記[1]に記載の石膏の製造方法。
[3]工程(C)は、析出させた石膏を除去した後に残る溶液にアルミニウム塩を添加することにより、テトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程である上記[1]または[2]に記載の石膏の製造方法。
[4]アルミニウム塩が硫酸アルミニウムである上記[3]に記載の石膏の製造方法。
[5]ホウ素化合物は、酸化ホウ素、ホウ酸およびホウ酸塩からなる群から選択される少なくとも1種である上記[1]〜[4]のいずれか1つに記載の石膏の製造方法。
[6]上記[1]〜[5]のいずれか1つに記載の石膏の製造方法により石膏を製造する工程、および石膏を製造する工程で製造された石膏を用いてセメント組成物を製造する工程を含むセメント組成物の製造方法。
以下、図1を参照して、本発明の一実施形態(以下、「本実施形態」と称する)における石膏の製造方法を説明する。図1は、本実施形態の石膏の製造方法を説明するためのフローチャートである。本実施形態の石膏の製造方法は、フッ素を含有する廃硫酸1にホウ素化合物2を添加する工程(A)、ホウ素化合物2を添加した廃硫酸3にカルシウム源4を添加して石膏6を析出させる工程(B)、析出させた石膏6を除去した後に残る溶液7中のテトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程(C)、テトラフルオロホウ酸イオンを分解した溶液にカルシウム源10を添加してフッ化カルシウム12を析出させる工程(D)、および工程(D)における析出させたフッ化カルシウム12を除去した溶液13を、工程(A)におけるフッ素を含有する廃硫酸1に添加する工程(E)を含む。
工程(A)では、フッ素を含有する廃硫酸1にホウ素化合物2を添加する。
工程(A)で使用される廃硫酸1はフッ素を含有するものであれば、とくに限定されない。フッ素を含有する廃硫酸1は、例えば、硫化精鉱を原料とする非鉄金属精錬炉の排ガス中のSO2を回収して製造された廃硫酸である。この排ガスはフッ素を含有するので廃硫酸もフッ素を含有する。
工程(A)で使用されるホウ素化合物2は、廃硫酸中のフッ素と反応してテトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)を生成するものであり、かつ、後述のフッ化カルシウムを除去した溶液以外のものおよびフッ化ホウ素化合物以外のものであれば、とくに限定されない。ホウ素化合物2には、例えば、オルトホウ酸、メタホウ酸およびテトラオキソニホウ酸などのホウ酸、ホウ酸カリウム、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸マグネシウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸リチウム、ホウ酸アンモニウムおよびホウ酸バリウムなどのホウ酸塩、ならびに酸化ホウ素などが挙げられる。これらは、1種を単独で、または2種以上を組み合わせて使用することができる。廃硫酸中のフッ素と反応しやすいことから、好ましいホウ素化合物2はホウ酸である。
廃硫酸1中のフッ素含有量を4Xmolとし、廃硫酸1に添加するホウ素化合物2中のホウ素含有量をYmolとした場合、好ましくは、Y/X=0.6〜1.2になるような量のホウ素化合物2を、より好ましくはY/X=0.8〜1.1になるような量のホウ素化合物2を、さらに好ましくはY/X=0.9〜1.0になるような量のホウ素化合物2を、廃硫酸1に添加してもよい。Y/X=0.6〜1.2になるような量のホウ素化合物2を廃硫酸1に添加することによって、フッ化カルシウムの析出の原因となる廃硫酸1中のフッ化物イオン(F−)の濃度を低減させることができる。この場合、廃硫酸1中のフッ素含有量を調べるために、フッ素を含有する廃硫酸1にホウ素化合物2を添加する前に、廃硫酸中のフッ素濃度を測定する必要がある。そして、測定したフッ素濃度に基づいてホウ素化合物2の添加量を決定することができる。廃硫酸1中のフッ素濃度を測定する方法には、例えば、ランタンアリザリンコンプレキソン法およびイオンクロマト法などが挙げられる。
工程(B)では、ホウ素化合物2を添加した廃硫酸3にカルシウム源4を添加して石膏6を析出させる。
工程(B)で使用されるカルシウム源4は、カルシウムを含む化合物およびそれらを主成分とする各種材料であり、石膏以外のものであれば、とくに限定されない。カルシウム源4には、例えば、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、塩化カルシウムおよびリン酸カルシウムなどが挙げられる。また、貝殻や生コンスラッジなどのカルシウムの含有量の大きな廃棄物をカルシウム源4として使用してもよい。これらは、1種を単独で、または2種以上を組み合わせて使用することができる。これらの中で、好ましいカルシウム源4は、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウムおよび塩化カルシウムからなる群から選択される少なくとも1種である。なお、粉末の状態のカルシウム源4を廃硫酸3に添加してもよいし、スラリーの状態のカルシウム源4を廃硫酸3に添加してもよい。
廃硫酸3中のフッ素は、テトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の形態で存在する。このため、廃硫酸3中のフッ素は、廃硫酸3のpHが高くなっても析出せず、イオンの状態で廃硫酸3中に存在することになる。これにより、廃硫酸3のpHが高くなっても、フッ化カルシウムの析出は抑制され、工程(B)で析出させる石膏6中のフッ素の含有量を低減させることができる。
従来は、廃硫酸のpHが高くなると石膏と一緒に析出させるフッ化カルシウムの析出量が増えるため、廃硫酸に添加できるカルシウム源の量は限られていた。このため、石膏を析出させた後の廃硫酸に残存するSO4 2−の量が大きかった。しかし、本実施形態によれば、上述したように、廃硫酸3中のフッ素はテトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の形態で存在するため、フッ化カルシウムの析出が抑制させる。その結果、従来よりも廃硫酸のpHが高くなるまでカルシウム源4を添加することができ、カルシウム源4の添加量をかなり増やすことができる。そして、石膏6が析出させるときの廃硫酸のpHの範囲を従来よりも広くすることができる。析出させる石膏6中のフッ素の濃度の観点から、石膏6が析出させるときの廃硫酸5のpHは、好ましくは1.0〜7.0であり、より好ましくは1.5〜7.0であり、さらに好ましくは2.0〜7.0であり、さらに好ましくは4.0〜7.0であり、さらに好ましくは5.0〜7.0である。なお、石膏6が析出させるときの廃硫酸5のpHとは、廃硫酸3にカルシウム源4を添加して石膏6が析出させた後のpHである。
石膏6が析出させるときの廃硫酸5のpHの範囲が、好ましくは1.0〜7.0、より好ましくは1.5〜7.0、さらに好ましくは2.0〜7.0、さらに好ましくは4.0〜7.0、さらに好ましくは5.0〜7.0になれば、カルシウム源4の廃硫酸3への添加量はとくに限定されない。
析出させた石膏6中のフッ素の含有量は、析出させた石膏6の用途によって変わるが、例えば、好ましくは3500mg/kg以下であり、より好ましくは3000mg/kg以下であり、さらに好ましくは2500mg/kg以下である。
工程(C)では、析出させた石膏6を除去した後に残る溶液(石膏除去溶液)7中のテトラフルオロホウ酸イオンを分解する。例えば、工程(C)では、析出させた石膏6を除去した後に残る溶液(石膏除去溶液)7中のテトラフルオロホウ酸イオンはフッ化物イオンおよびホウ酸イオンに分解される。
工程(C)では、まず、析出させた石膏6を廃硫酸5から除去する。例えば、石膏6を沈降させることによって、廃硫酸5から石膏6を除去してもよいし、石膏6を含有する廃硫酸5をろ過することによって廃硫酸5から石膏6を除去してもよい。また、液体サイクロン、デカンター、遠心分離機、フィルタープレスなどの固液分離装置を用いる分離方法を採用して廃硫酸5から石膏6を除去してもよい。これらの除去方法は、単独で実施してもよいし、2種以上を組み合わせて実施してもよい。また、石膏6の除去をより速やかにするために廃硫酸5に高分子凝集剤を添加してもよい。
析出させた石膏6を除去した後に残る溶液7中のテトラフルオロホウ酸イオンを分解する。これにより、テトラフルオロホウ酸イオンを構成していたホウ素を、フッ素と再び反応させることができる。溶液7中のテトラフルオロホウ酸イオンを分解する方法は、溶液7中のテトラフルオロホウ酸イオンを分解することができれば、とくに限定されない。例えば、アルミニウム、鉄、チタニウムなどの多価金属またはその金属塩を、石膏を除去した後に残る溶液7に添加するとともに、その溶液7のpHを4以下に保持し、紫外線を照射して、溶液中のテトラフルオロホウ酸イオンを分解してもよい。また、カルシウム塩、アルミニウム塩、第二鉄塩などの多価金属塩を、石膏を除去した後に残る溶液7に添加するとともに、その溶液7に超音波を照射することによって、溶液7中のテトラフルオロホウ酸イオンを分解してもよい。さらに、石膏を除去した後に残る溶液7を酸性条件下に調整し、常温および常圧下でフッ化ホウ素分解材(水酸化ジルコニウムや水酸化チタニウム等)と接触させて、溶液7中のテトラフルオロホウ酸イオンを分解してもよい。また、石膏を除去した後に残る溶液7に、多価金属またはその金属塩を添加するとともに、溶液7のpHを4以下に保持し、紫外線を照射して溶液7中のテトラフルオロホウ酸イオンを分解してもよい。なお、多価金属またはその金属塩を構成する金属元素は、アルミニウム、鉄及びチタニウムから選択される少なくとも1種である。また、石膏を除去した後に残る溶液7を加熱して溶液7中のテトラフルオロホウ酸イオンを分解してもよい。
石膏6を除去した後に残る溶液7にアルミニウム塩8を添加することによって、溶液7中のテトラフルオロホウ酸イオンを分解する場合、石膏6を除去した後に残る溶液7におけるアルミニウム塩の添加量は、アルミニウム元素換算で、好ましくは500〜2000質量ppmであり、より好ましくは1000〜2000質量ppmであり、さらに好ましくは1000〜1500質量ppmである。アルミニウム塩の添加量が1000〜2000質量ppmであると、溶液7中のテトラフルオロホウ酸イオンの大部分を分解することができる。
工程(D)では、テトラフルオロホウ酸イオンを分解した溶液9にカルシウム源10を添加してフッ化カルシウム12を析出させる。これにより、テトラフルオロホウ酸イオンを分解した溶液9からフッ素を除去することができる。これにより、テトラフルオロホウ酸イオンの分解により生成したホウ酸イオンが、溶液9中のフッ素と再び反応してテトラフルオロホウ酸イオンとなることを抑制することができる。そして、石膏6を除去した後に残る溶液を、フッ素を含有する廃硫酸1に添加することにより、石膏6を除去した後に残る溶液中のホウ素の有効活用を図ることができる。なお、フッ化カルシウム12を溶液11から除去する際、テトラフルオロホウ酸イオンを分解するために添加したアルミニウム塩も一緒に溶液11から除去される。
工程(D)で使用されるカルシウム源10は、カルシウムを含む化合物およびそれらを主成分とする各種材料であれば、とくに限定されない。カルシウム源10には、例えば、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、塩化カルシウムおよびリン酸カルシウムなどが挙げられる。また、貝殻や生コンスラッジなどのカルシウムの含有量の大きな廃棄物をカルシウム源10として使用してもよい。これらは、1種を単独で、または2種以上を組み合わせて使用することができる。これらの中で、好ましいカルシウム源10は、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウムおよび塩化カルシウムからなる群から選択される少なくとも1種である。なお、粉末の状態のカルシウム源10を溶液9に添加してもよいし、スラリーの状態のカルシウム源10を溶液9に添加してもよい。
フッ化カルシウム12が析出させるときの溶液11のpHの範囲が、好ましくは5.0〜7.0、より好ましくは5.5〜7.0、さらに好ましくは5.5〜6.5になるような添加量であれば、カルシウム源10の溶液9への添加量はとくに限定されない。フッ化カルシウム12が析出させるときの溶液11のpHの範囲が5.0〜7.0であると、溶液11中のフッ化物イオンの大部分をフッ化カルシウムとして析出させることができる。
工程(E)では、工程(D)における析出させたフッ化カルシウム12を除去した溶液13を、工程(A)におけるフッ素を含有する廃硫酸1に添加する。これにより、廃硫酸1のフッ素をテトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)に転化させるために必要なホウ素化合物2の添加量を小さくすることができ、廃硫酸からフッ素濃度が低い石膏を製造するためのコストを低減できるとともに、ホウ素を含有した溶液を処理して廃棄してしまうことを抑制できる。
本発明のセメント組成物の製造方法は、本発明の石膏の製造方法で製造した石膏を用いてセメント組成物を製造する。例えば、セメントクリンカに、本発明の石膏の製造方法で製造した石膏と少量混合成分とを加えて、セメント組成物を製造してもよい。また、本発明の石膏の製造方法で製造した石膏をクリンカ原料の1つとして用いて製造したセメントクリンカに、本発明の石膏の製造方法で製造した石膏またはその他の石膏と少量混合成分とを加えて、セメント組成物を製造してもよい。これにより、本発明の石膏の製造方法によって製造された石膏をセメント組成物の原料として有効利用できる。なお、少量混合成分は、例えば、高炉スラグ、シリカ質混合材、フライアッシュおよび石灰石からなる群から選択される少なくとも1種である。なお、セメント組成物中の石膏の含有量は、SO3換算で、例えば、1.0〜3.0質量%である。また、セメント組成物中の少量混合成分の含有量は、例えば、セメントクリンカ、石膏および少量混合成分の合計100質量部に対して5質量部以下である。
本発明のセメント組成物の製造方法は、本発明の石膏の製造方法で製造した石膏を用いてセメント組成物を製造する。例えば、セメントクリンカに、本発明の石膏の製造方法で製造した石膏と少量混合成分とを加えて、セメント組成物を製造してもよい。また、本発明の石膏の製造方法で製造した石膏をクリンカ原料の1つとして用いて製造したセメントクリンカに、本発明の石膏の製造方法で製造した石膏またはその他の石膏と少量混合成分とを加えて、セメント組成物を製造してもよい。これにより、本発明の石膏の製造方法によって製造された石膏をセメント組成物の原料として有効利用できる。なお、少量混合成分は、例えば、高炉スラグ、シリカ質混合材、フライアッシュおよび石灰石からなる群から選択される少なくとも1種である。なお、セメント組成物中の石膏の含有量は、SO3換算で、例えば、1.0〜3.0質量%である。また、セメント組成物中の少量混合成分の含有量は、例えば、セメントクリンカ、石膏および少量混合成分の合計100質量部に対して5質量部以下である。
本発明の石膏の製造方法における、析出させた石膏を除去した後に残る溶液中のテトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程(C)、およびテトラフルオロホウ酸イオンを分解した溶液にカルシウム源を添加してフッ化カルシウムを析出させる工程(D)は、テトラフルオロホウ酸イオンを含む溶液の処理方法に適用することができる。すなわち、析出させた石膏を除去した後に残る溶液以外のテトラフルオロホウ酸イオンを含む溶液についても、テトラフルオロホウ酸イオンを分解するとともに、分解により生じたフッ化物イオンを除去することができる。これにより、テトラフルオロホウ酸イオンを含む溶液を、ホウ酸を含む溶液を必要とする用途に利用することができる。
フッ素を含有する硫酸および実施例の石膏の製造方法により製造された石膏を以下のように測定および評価した。
(1)溶液のpH
pH計((株)堀場製作所 製、商品名:pHメータ D−51)、pH電極((株)堀場製作所 製、商品名:スリーブTough電極 9681−10D)を使用して、溶液のpHを測定した。
(2)析出物の同定
X線回折装置を使用して、廃硫酸にカルシウム源を添加して廃硫酸から析出させた析出物の同定を行った。その結果、析出物は石膏であった。
(3)析出させた石膏中のフッ素の含有量
燃焼式イオンクロマトグラフ装置を使用して、フッ素を含有する硫酸にカルシウム源を添加して析出させた石膏中のフッ素含有量を測定した。
(4)溶液中のフッ化物イオン(F−)およびテトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度
イオンクロマトグラフ装置を使用して、溶液中のフッ化物イオン(F−)、テトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度を測定した。
(5)溶液中のホウ素換算のホウ酸の濃度
ICP発光分光分析装置を使用して、溶液中のホウ素(B)の濃度を測定した。
(フッ素含有硫酸)
40%硫酸のフッ素の濃度が0.5質量%になるようにフッ化水素酸(関東化学(株)製、グレード:特級)を40%硫酸に添加して、フッ素含有硫酸(図1の符号1に相当)を製造した。なお、フッ素含有硫酸中のフッ化物イオン(F−)の濃度は6500mg/Lであった。
フッ素含有硫酸のホウ素の濃度が0.07質量%になるような量のホウ酸(和光純薬工業(株)製、グレード:試薬特級)をフッ素含有硫酸に添加して、フッ素−ホウ素含有硫酸(図1の符号3に相当)を製造した。なお、フッ素−ホウ素含有硫酸中のフッ化物イオン(F−)の濃度は2,450mg/Lであり、テトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度は4,810mg/Lであった。
(実施例1の石膏の製造方法)
<カルシウム源を添加する工程>
フッ素−ホウ素含有硫酸に同重量の純水を加えた。そして、純水を加えたフッ素−ホウ素含有硫酸のpHが5.0になるまでフッ素−ホウ素含有硫酸に炭酸カルシウム(関東化学(株)製、グレード:鹿1級)を添加し、石膏を析出させた。
石膏を析出させたフッ素−ホウ素含有硫酸を吸引ろ過にて固液分離を行い、フッ素−ホウ素含有硫酸から石膏を除去した。除去した石膏を水洗した。水洗した後の石膏(図1の符号6に相当)中のフッ素の含有量を後述の表1に示す。水洗した後の水洗水は、析出させた石膏を除去した後に残る溶液と混合した。析出させた石膏を除去した後に残る溶液および水洗水を混合した混合溶液(図1の符号7に相当)中のフッ化物イオン(F−)の濃度およびテトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度を後述の表2に示す。
2日間放置後の溶液のpHが6.0になるまで2日間放置後の溶液に炭酸カルシウム(関東化学(株)製、グレード:鹿1級)を添加し、フッ化カルシウムを析出させた。フッ化カルシウムを析出させた溶液を吸引ろ過にて固液分離を行い、溶液からフッ化カルシウムを除去した。析出させたフッ化カルシウムを除去した後に残る溶液(図1の符号13に相当)中のフッ化物イオン(F−)の濃度、テトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度およびホウ素換算のホウ酸イオンの濃度を後述の表4に示す。
<カルシウム源を添加する工程>
実施例2におけるカルシウム源を添加する工程は、実施例1におけるカルシウム源を添加する工程と同じであった。
実施例2におけるテトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程は、混合溶液に、硫酸アルミニウム溶液を、アルミニウム元素換算で混合溶液中の硫酸アルミニウムの濃度が2000質量ppmになるように添加した点を除いて、実施例1におけるテトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程と同じであった。水洗した後の石膏(図1の符号6に相当)中のフッ素の含有量を後述の表1に示す。析出させた石膏を除去した後に残る溶液および水洗水を混合した混合溶液(図1の符号7に相当)中のフッ化物イオン(F−)の濃度およびテトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度を後述の表2に示す。さらに、2日間放置後の溶液(図1の符号9に相当)中のフッ化物イオン(F−)の濃度およびテトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度を後述の表3に示す。
実施例2におけるフッ化カルシウムを析出させる工程は、実施例1におけるフッ化カルシウムを析出させる工程と同じであった。析出させたフッ化カルシウムを除去した後に残る溶液(図1の符号13に相当)中のフッ化物イオン(F−)の濃度、テトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度およびホウ素換算のホウ酸イオンの濃度を後述の表4に示す。
<カルシウム源を添加する工程>
実施例3におけるカルシウム源を添加する工程は、純水を加えたフッ素−ホウ素含有硫酸のpHが6.0になるまでフッ素−ホウ素含有硫酸に炭酸カルシウムを添加して、石膏を析出させた点を除いて、実施例1におけるカルシウム源を添加する工程と同じであった。
実施例3におけるテトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程は、実施例1におけるテトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程と同じであった。水洗した後の石膏(図1の符号6に相当)中のフッ素の含有量を後述の表1に示す。析出させた石膏を除去した後に残る溶液および水洗水を混合した混合溶液(図1の符号7に相当)中のフッ化物イオン(F−)の濃度およびテトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度を後述の表2に示す。さらに、2日間放置後の溶液(図1の符号9に相当)中のフッ化物イオン(F−)の濃度およびテトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度を後述の表3に示す。
実施例3におけるフッ化カルシウムを析出させる工程は、実施例1におけるフッ化カルシウムを析出させる工程と同じであった。析出させたフッ化カルシウムを除去した後に残る溶液(図1の符号13に相当)中のフッ化物イオン(F−)の濃度、テトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度およびホウ素換算のホウ酸イオンの濃度を後述の表4に示す。
<カルシウム源を添加する工程>
実施例4におけるカルシウム源を添加する工程は、純水を加えたフッ素−ホウ素含有硫酸のpHが6.0になるまでフッ素−ホウ素含有硫酸に炭酸カルシウムを添加して、石膏を析出させた点を除いて、実施例1におけるカルシウム源を添加する工程と同じであった。
実施例4におけるテトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程は、混合溶液に、硫酸アルミニウム溶液を、アルミニウム元素換算で混合溶液中の硫酸アルミニウムの濃度が2000質量ppmになるように添加した点を除いて、実施例1におけるテトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程と同じであった。水洗した後の石膏(図1の符号6に相当)中のフッ素の含有量を後述の表1に示す。析出させた石膏を除去した後に残る溶液および水洗水を混合した混合溶液(図1の符号7に相当)中のフッ化物イオン(F−)の濃度およびテトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度を後述の表2に示す。さらに、2日間放置後の溶液(図1の符号9に相当)中のフッ化物イオン(F−)の濃度およびテトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度を後述の表3に示す。
実施例4におけるフッ化カルシウムを析出させる工程は、実施例1におけるフッ化カルシウムを析出させる工程と同じであった。析出させたフッ化カルシウムを除去した後に残る溶液(図1の符号13に相当)中のフッ化物イオン(F−)の濃度、テトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度およびホウ素換算のホウ酸イオンの濃度を後述の表4に示す。
<カルシウム源を添加する工程>
実施例5におけるカルシウム源を添加する工程は、純水を加えたフッ素−ホウ素含有硫酸のpHが7.0になるまでフッ素−ホウ素含有硫酸に炭酸カルシウムを添加して、石膏を析出させた点を除いて、実施例1におけるカルシウム源を添加する工程と同じであった。
実施例5におけるテトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程は、実施例1におけるテトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程と同じであった。水洗した後の石膏(図1の符号6に相当)中のフッ素の含有量を後述の表1に示す。析出させた石膏を除去した後に残る溶液および水洗水を混合した混合溶液(図1の符号7に相当)中のフッ化物イオン(F−)の濃度およびテトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度を後述の表2に示す。さらに、2日間放置後の溶液(図1の符号9に相当)中のフッ化物イオン(F−)の濃度およびテトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度を後述の表3に示す。
実施例5におけるフッ化カルシウムを析出させる工程は、実施例1におけるフッ化カルシウムを析出させる工程と同じであった。析出させたフッ化カルシウムを除去した後に残る溶液(図1の符号13に相当)中のフッ化物イオン(F−)の濃度、テトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度およびホウ素換算のホウ酸イオンの濃度を後述の表4に示す。
<カルシウム源を添加する工程>
実施例6におけるカルシウム源を添加する工程は、純水を加えたフッ素−ホウ素含有硫酸のpHが7.0になるまでフッ素−ホウ素含有硫酸に炭酸カルシウムを添加して、石膏を析出させた点を除いて、実施例1におけるカルシウム源を添加する工程と同じであった。
実施例6におけるテトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程は、混合溶液に、硫酸アルミニウム溶液を、アルミニウム元素換算で混合溶液中の硫酸アルミニウムの濃度が2000質量ppmになるように添加した点を除いて、実施例1におけるテトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程と同じであった。水洗した後の石膏(図1の符号6に相当)中のフッ素の含有量を後述の表1に示す。析出させた石膏を除去した後に残る溶液および水洗水を混合した混合溶液(図1の符号7に相当)中のフッ化物イオン(F−)の濃度およびテトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度を後述の表2に示す。さらに、2日間放置後の溶液(図1の符号9に相当)中のフッ化物イオン(F−)の濃度およびテトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度を後述の表3に示す。
実施例6におけるフッ化カルシウムを析出させる工程は、実施例1におけるフッ化カルシウムを析出させる工程と同じであった。析出させたフッ化カルシウムを除去した後に残る溶液(図1の符号13に相当)中のフッ化物イオン(F−)の濃度、テトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度およびホウ素換算のホウ酸イオンの濃度を後述の表4に示す。
<カルシウム源を添加する工程>
実施例8におけるカルシウム源を添加する工程は、ホウ酸をフッ素含有硫酸に添加して製造したフッ素−ホウ素含有硫酸の代わりに、実施例1の石膏の製造方法で作製された、析出させたフッ化カルシウムを除去した後に残る溶液と、ホウ酸をフッ素含有硫酸に添加してフッ素−ホウ素含有硫酸を製造したときのホウ酸の添加量に対して、17%の量のホウ酸とを添加して製造したフッ素−ホウ素含有硫酸を用いた点を除いて、実施例1におけるカルシウム源を添加する工程と同じであった。なお、フッ素−ホウ素含有硫酸中のフッ化物イオン(F−)の濃度は2600mg/Lであり、テトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度は4600mg/Lであった。石膏を析出させたフッ素含有硫酸を吸引ろ過にて固液分離を行い、フッ素含有硫6に相当)中のフッ素の含有量を後述の表1に示す。
実施例8におけるテトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程は、実施例1におけるテトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程と同じであった。水洗した後の石膏(図1の符号6に相当)中のフッ素の含有量を後述の表1に示す。析出させた石膏を除去した後に残る溶液および水洗水を混合した混合溶液(図1の符号7に相当)中のフッ化物イオン(F−)の濃度およびテトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度を後述の表2に示す。さらに、2日間放置後の溶液(図1の符号9に相当)中のフッ化物イオン(F−)の濃度およびテトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度を後述の表3に示す。
実施例8におけるフッ化カルシウムを析出させる工程は、実施例1におけるフッ化カルシウムを析出させる工程と同じであった。析出させたフッ化カルシウムを除去した後に残る溶液(図1の符号13に相当)中のフッ化物イオン(F−)の濃度、テトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度およびホウ素換算のホウ酸イオンの濃度を後述の表4に示す。
<カルシウム源を添加する工程>
比較例1におけるカルシウム源を添加する工程は、実施例1におけるカルシウム源を添加する工程と同じであった。
比較例1におけるテトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程は、析出させた石膏を除去した後に残る溶液および水洗水を混合した混合溶液に硫酸アルミニウム溶液を添加しなかった点、および混合溶液を40℃の液温を維持した状態で5日間放置した点を除いて、実施例1におけるテトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程と同じであった。水洗した後の石膏(図1の符号6に相当)中のフッ素の含有量を後述の表1に示す。析出させた石膏を除去した後に残る溶液および水洗水を混合した混合溶液(図1の符号7に相当)中のフッ化物イオン(F−)の濃度およびテトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度を後述の表2に示す。さらに、5日間放置後の溶液(図1の符号9に相当)中のフッ化物イオン(F−)の濃度およびテトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度を後述の表3に示す。
テトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程でテトラフルオロホウ酸イオンはほとんど分解しなかったので、比較例1では、フッ化カルシウムを析出させる工程を実施しなかった。
<カルシウム源を添加する工程>
比較例2におけるカルシウム源を添加する工程は、純水を加えたフッ素−ホウ素含有硫酸のpHが6.0になるまでフッ素−ホウ素含有硫酸に炭酸カルシウムを添加して、石膏を析出させた点を除いて、実施例1におけるカルシウム源を添加する工程と同じであった。
比較例2におけるテトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程は、析出させた石膏を除去した後に残る溶液および水洗水を混合した混合溶液に硫酸アルミニウム溶液を添加しなかった点、および混合溶液を40℃の液温を維持した状態で5日間放置した点を除いて、実施例1におけるテトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程と同じであった。水洗した後の石膏(図1の符号6に相当)中のフッ素の含有量を後述の表1に示す。析出させた石膏を除去した後に残る溶液および水洗水を混合した混合溶液(図1の符号7に相当)中のフッ化物イオン(F−)の濃度およびテトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度を後述の表2に示す。さらに、5日間放置後の溶液(図1の符号9に相当)中のフッ化物イオン(F−)の濃度およびテトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度を後述の表3に示す。
テトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程でテトラフルオロホウ酸イオンはほとんど分解しなかったので、比較例2では、フッ化カルシウムを析出させる工程を実施しなかった。
<カルシウム源を添加する工程>
比較例3におけるカルシウム源を添加する工程は、純水を加えたフッ素−ホウ素含有硫酸のpHが7.0になるまでフッ素−ホウ素含有硫酸に炭酸カルシウムを添加して、石膏を析出させた点を除いて、実施例1におけるカルシウム源を添加する工程と同じであった。
比較例3におけるテトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程は、析出させた石膏を除去した後に残る溶液および水洗水を混合した混合溶液に硫酸アルミニウム溶液を添加しなかった点、および混合溶液を40℃の液温を維持した状態で5日間放置した点を除いて、実施例1におけるテトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程と同じであった。水洗した後の石膏(図1の符号6に相当)中のフッ素の含有量を後述の表1に示す。析出させた石膏を除去した後に残る溶液および水洗水を混合した混合溶液(図1の符号7に相当)中のフッ化物イオン(F−)の濃度およびテトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度を後述の表2に示す。さらに、5日間放置後の溶液(図1の符号9に相当)中のフッ化物イオン(F−)の濃度およびテトラフルオロホウ酸イオン(BF4 −)の濃度を後述の表3に示す。
テトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程でテトラフルオロホウ酸イオンはほとんど分解しなかったので、比較例3では、フッ化カルシウムを析出させる工程を実施しなかった。
<カルシウム源を添加する工程>
比較例4におけるカルシウム源を添加する工程は、フッ素−ホウ素含有硫酸の代わりにフッ素含有硫酸を用いた点を除いて、実施例1におけるカルシウム源を添加する工程と同じであった。石膏を析出させたフッ素含有硫酸を吸引ろ過にて固液分離を行い、フッ素含有硫6に相当)中のフッ素の含有量を後述の表1に示す。
カルシウム源を添加する工程で析出させた石膏中のフッ素の含有量が高かったため、比較例4では、テトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程を実施しなかった。
カルシウム源を添加する工程で析出させた石膏中のフッ素の含有量が高かったため、比較例4では、フッ化カルシウムを析出させる工程を実施しなかった。
<カルシウム源を添加する工程>
比較例5におけるカルシウム源を添加する工程は、フッ素−ホウ素含有硫酸の代わりにフッ素含有硫酸を用いた点および純水を加えたフッ素含有硫酸のpHが6.0になるまでフッ素含有硫酸に炭酸カルシウムを添加して、石膏を析出させた点を除いて、実施例1におけるカルシウム源を添加する工程と同じであった。石膏を析出させたフッ素含有硫酸を吸引ろ過にて固液分離を行い、フッ素含有硫酸から石膏を除去した。除去した石膏を水洗した。水洗した後の石膏(図1の符号6に相当)中のフッ素の含有量を後述の表1に示す。
カルシウム源を添加する工程で析出させた石膏中のフッ素の含有量が高かったため、比較例5では、テトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程を実施しなかった。
カルシウム源を添加する工程で析出させた石膏中のフッ素の含有量が高かったため、比較例5では、フッ化カルシウムを析出させる工程を実施しなかった。
<カルシウム源を添加する工程>
比較例6におけるカルシウム源を添加する工程は、フッ素−ホウ素含有硫酸の代わりにフッ素含有硫酸を用いた点および純水を加えたフッ素含有硫酸のpHが7.0になるまでフッ素含有硫酸に炭酸カルシウムを添加して、石膏を析出させた点を除いて、実施例1におけるカルシウム源を添加する工程と同じであった。石膏を析出させたフッ素含有硫酸を吸引ろ過にて固液分離を行い、フッ素含有硫酸から石膏を除去した。除去した石膏を水洗した。水洗した後の石膏(図1の符号6に相当)中のフッ素の含有量を後述の表1に示す。
カルシウム源を添加する工程で析出させた石膏中のフッ素の含有量が高かったため、比較例6では、テトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程を実施しなかった。
カルシウム源を添加する工程で析出させた石膏中のフッ素の含有量が高かったため、比較例6では、フッ化カルシウムを析出させる工程を実施しなかった。
実施例1〜6では、フッ素を含有する廃硫酸にホウ素化合物を添加し、ホウ素化合物を添加した廃硫酸にカルシウム源を添加して石膏を析出させ、析出させた石膏を除去した後に残る溶液中のテトラフルオロホウ酸イオンを分解し、テトラフルオロホウ酸イオンを分解した溶液にカルシウム源を添加してフッ化カルシウムを析出させ、析出させたフッ化カルシウムを除去することによって得られた溶液中のフッ素の濃度が低いことがわかった。これより、その溶液を、廃硫酸中のフッ素をテトラフルオロホウ酸イオンに変化させるためのホウ素化合物として使用できることがわかる。
一方、比較例1〜3では、溶液中のテトラフルオロホウ酸イオンの大部分は分解されないため、溶液中のホウ素の多くは、テトラフルオロホウ酸イオンの状態で残り、溶液中のホウ酸の多くは、廃硫酸中のフッ素と反応しない。このため、比較例1〜3で得られた溶液にカルシウム源を添加してフッ化カルシウムを析出させ、析出させたフッ化カルシウムを除去することによって得られた溶液を、廃硫酸中のフッ素をテトラフルオロホウ酸イオンに変化させるためのホウ素化合物として使用しても、廃硫酸中のフッ素をテトラフルオロホウ酸イオンに変化させる効果が低いことがわかる。
実施例1〜6と比較例4〜6とを比較することにより、廃硫酸中にホウ素化合物を添加することにより、廃硫酸にカルシウム源を添加することによってフッ素の濃度が低い石膏を得ることのできるpHの範囲を広げられることがわかった。これにより、廃硫酸から得られる石膏の量を増やすことができる。
実施例8より、フッ素を含有する廃硫酸にホウ素化合物を添加し、ホウ素化合物を添加した廃硫酸にカルシウム源を添加して石膏を析出させ、析出させた石膏を除去した後に残る溶液中のテトラフルオロホウ酸イオンを分解し、テトラフルオロホウ酸イオンを分解した溶液にカルシウム源を添加してフッ化カルシウムを析出させ、析出させたフッ化カルシウムを除去することによって得られた溶液を用いて、フッ素を含有する廃硫酸へのホウ素化合物の添加量を低減できること、およびフッ素の含有量の低い石膏を製造できることがわかった。また、実施例8で得られた、析出したフッ化カルシウムを除去した後に残る溶液も、フッ素の濃度が低いので、廃硫酸中のフッ素をテトラフルオロホウ酸イオンに変えるために用いることができることがわかった。
Claims (6)
- フッ素を含有する廃硫酸にホウ素化合物を添加する工程(A)、
前記ホウ素化合物を添加した廃硫酸にカルシウム源を添加して石膏を析出させる工程(B)、
前記析出させた石膏を除去した後に残る溶液中のテトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程(C)、
前記テトラフルオロホウ酸イオンを分解した溶液にカルシウム源を添加してフッ化カルシウムを析出させる工程(D)、および
前記工程(D)における析出させたフッ化カルシウムを除去した溶液を、工程(A)におけるフッ素を含有する廃硫酸に添加する工程(E)を含む石膏の製造方法。 - 前記工程(E)は、前記フッ素を含有する廃硫酸に前記ホウ素化合物を添加する前、前記フッ素を含有する廃硫酸に前記ホウ素化合物を添加した後、および、前記ホウ素化合物と一緒の少なくともいずれかのタイミングで前記析出させたフッ化カルシウムを除去した溶液を、前記フッ素を含有する廃硫酸に添加する請求項1に記載の石膏の製造方法。
- 前記工程(C)は、前記析出させた石膏を除去した後に残る溶液にアルミニウム塩を添加することにより、前記テトラフルオロホウ酸イオンを分解する工程である請求項1または2に記載の石膏の製造方法。
- 前記アルミニウム塩が硫酸アルミニウムである請求項3に記載の石膏の製造方法。
- 前記ホウ素化合物は、酸化ホウ素、ホウ酸およびホウ酸塩からなる群から選択される少なくとも1種である請求項1〜4のいずれか1項に記載の石膏の製造方法。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の石膏の製造方法により石膏を製造する工程、および
前記石膏を製造する工程で製造された石膏を用いてセメント組成物を製造する工程を含むセメント組成物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017025926A JP6862890B2 (ja) | 2017-02-15 | 2017-02-15 | 石膏の製造方法およびセメント組成物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017025926A JP6862890B2 (ja) | 2017-02-15 | 2017-02-15 | 石膏の製造方法およびセメント組成物の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018131355A true JP2018131355A (ja) | 2018-08-23 |
| JP6862890B2 JP6862890B2 (ja) | 2021-04-21 |
Family
ID=63248077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017025926A Active JP6862890B2 (ja) | 2017-02-15 | 2017-02-15 | 石膏の製造方法およびセメント組成物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6862890B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110590013A (zh) * | 2019-09-15 | 2019-12-20 | 北京航天国环技术有限公司 | 一种含氟废硫酸的处理方法及系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS577812A (en) * | 1980-06-13 | 1982-01-16 | Nippon Mining Co Ltd | Removing method for fluorine from waste sulfuric acid |
| JPS59193190A (ja) * | 1983-04-15 | 1984-11-01 | Chiyoda Chem Eng & Constr Co Ltd | 石炭火力排煙脱硫排水中のフツ素の除去法 |
| JP2014050841A (ja) * | 2013-11-08 | 2014-03-20 | Waseda Univ | 水処理方法 |
| JP2014200743A (ja) * | 2013-04-05 | 2014-10-27 | オルガノ株式会社 | ホウフッ化物イオン含有排水の処理方法およびホウフッ化物イオン含有排水の処理装置 |
-
2017
- 2017-02-15 JP JP2017025926A patent/JP6862890B2/ja active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS577812A (en) * | 1980-06-13 | 1982-01-16 | Nippon Mining Co Ltd | Removing method for fluorine from waste sulfuric acid |
| JPS59193190A (ja) * | 1983-04-15 | 1984-11-01 | Chiyoda Chem Eng & Constr Co Ltd | 石炭火力排煙脱硫排水中のフツ素の除去法 |
| JP2014200743A (ja) * | 2013-04-05 | 2014-10-27 | オルガノ株式会社 | ホウフッ化物イオン含有排水の処理方法およびホウフッ化物イオン含有排水の処理装置 |
| JP2014050841A (ja) * | 2013-11-08 | 2014-03-20 | Waseda Univ | 水処理方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110590013A (zh) * | 2019-09-15 | 2019-12-20 | 北京航天国环技术有限公司 | 一种含氟废硫酸的处理方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6862890B2 (ja) | 2021-04-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106477616B (zh) | 石膏的制造方法及水泥组合物的制造方法 | |
| CN111498940B (zh) | 一种含磷含氟磷石膏水洗废液的分离处理方法 | |
| WO2024045536A1 (zh) | 一种含氟化钙污泥资源化的方法 | |
| CN104030344A (zh) | 一种四氯化钛收尘渣的综合处理方法 | |
| CN114477516A (zh) | 一种氟化物废水的处理工艺 | |
| CN105503007B (zh) | 一种基于磷石膏的水泥缓凝剂 | |
| JP4174708B2 (ja) | フッ素を含む副生混合塩からフッ化カルシウムを回収及び精製方法 | |
| JP6862890B2 (ja) | 石膏の製造方法およびセメント組成物の製造方法 | |
| CN106745139B (zh) | 一种含氟废盐酸的处理方法 | |
| JP2016138006A (ja) | 無水石膏の製造方法 | |
| CN104944554A (zh) | 用于去氟的水处理用无机凝结剂及其制造方法 | |
| JP2009233605A (ja) | ホウフッ化物含有水の処理方法 | |
| JP6638602B2 (ja) | 石膏の製造方法およびセメント組成物の製造方法 | |
| JP2002254049A (ja) | セメント製造装置抽気ダストの処理方法 | |
| CN113697834A (zh) | 提钛渣制备弗里德尔盐的方法和弗里德尔盐 | |
| JP2014184370A (ja) | フッ素含有排水の処理方法 | |
| KR102449716B1 (ko) | 석고의 제조 방법 및 시멘트 조성물의 제조 방법 | |
| CN118455244A (zh) | 一种飞灰无害资源化处理系统及工艺 | |
| JP5493903B2 (ja) | 水銀除去方法 | |
| CN116655270A (zh) | 一种硫酸法酸性废水预处理钛石膏制备建筑石膏的方法 | |
| JP2009255070A (ja) | ダストの処理方法 | |
| JP4573893B2 (ja) | 重金属安定化組成物の製造方法 | |
| JP4718420B2 (ja) | フッ素捕集材及びそれを用いてなる水質浄化方法 | |
| JP2011125791A (ja) | ホウ素含有水の処理方法及びホウ素除去剤 | |
| JP7275608B2 (ja) | フッ素を含有する溶液からのフッ素濃縮物の回収方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190807 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200608 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200616 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20200729 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201012 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210302 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210315 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6862890 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |