JPH0316913A - 高純度炭酸ソーダの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は高純度炭酸ソーダの製造法、特にカルシウム濃
度の低い高純度炭酸ソーダを経済的に製造する方法に関
する。

（従来技術） 炭酸ソーダは工業的に重要な無機薬品として通常は塩化
アンモニウムと重炭酸ナトリウム（以下重曹という）を
交互に析出せしめる所譚塩安ソーダ法、あるいは重曹の
みを析出せしめ、塩化アンモ′ニウムは蒸留してアンモ
ニアは回収し、これを循環使用する所讃アンモニアソー
ダ法等により製造されている。

これらの方法により製造された炭酸ソーダは、通常Ｃａ
Ｏが７０〜１５０ｐｐ’ｍ程度含まれており高純度の品
質確保の上では障害となっている。

そのため原料の精製、更には工程内における循環母液に
石灰乳、消石灰等を添加し溶存するＣａ，　Ｍｇ等の不
純物を共沈除去する方法（特公昭４６−１００５８）、
更には塩安分離母液の温度を５〜４０゜Ｃの範囲内にお
いて浮遊するＭｇＣＯ．・（ＮＩ＋４）２ＣＯ３・４１
ｈＯあるいはＣａＣ０３・Ｎａ２ＣＯ．，　Ｈ　５８２
０の複塩を除去分離する方法（特公昭６１−８０１７）
。更には塩安分離母液の部分的炭酸化により生或する重
曹に、不純物を吸着共沈させたのち上澄液を再度炭酸化
する分割炭酸化法による精製法（特願昭６３−８０９１
）などがある。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、かかる方法においては添加された石灰乳
、消石灰の大部分は、不純物の除去に寄与しながら炭酸
カルシウムの沈澱を生威、これは沈降分離されるが、な
お溶存するカルシウム等は炭酸化工程でその大部分は析
出する重曹側へ移行する。

また、冷却により析出するカルシウム等含有複塩はその
冷却手段等エネルギー的にまた操作上煩雑であり、分割
炭酸化は炭酸化装置の区分化など設備が複雑となり投資
額も大きくなる。

なお、ＣａＯを低減した高純度炭酸ソーダを得るには、
電解苛性ソーダの炭酸化により数ｐｐｍ〜２０ｐｐｍの
炭酸ソーダ、更には苛性ソーダの製造原料である精製塩
水を用いてアンモニアソーダ法でＣａＯの極めて少ない
高純度炭酸ソーダを製造する方法も考えられるが、いず
れも設備費および原料代等が高く、ひいては得られる炭
酸ソーダの製造コスト高につながる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記諸点を解消するため、炭酸ソーダ溶液にＣ
Ｏ２ガスを吹込み炭酸化して重曹が晶出する際に、カル
シウムイオンが吸着することに着目しこれを利用するも
のである。

第１図は炭酸化ラボテストにおける重曹晶出量と重曹を
沈降させたのち、上澄液中ＣａＯ濃度との関係を示した
ものである。該図からも判るように重曹晶出量の増加に
伴い上澄液のカルシウム濃度は急激に減少し、この傾向
は炭酸化工程に供給する炭酸ソーダ溶液中のＣａＯ濃度
に比例する。

通常、炭酸ソーダ溶液中のカルシウムは炭酸カルシウム
として沈澱除去してある程度の除去は可能であるが、カ
ルシウムは温度による溶解度差がマグネシウム等他の不
純物に比べて殆どないため数ｐｐｍ以下にすることは濾
過及び再結晶法等の手段では不可能である。

したがって、本発明ではこれら微量の含有カルシウムを
除去するために炭酸化による重曹の晶出初期段階の晶出
重曹あるいはセスキ炭酸ソーダ自身にカルシウムの吸着
を行わせるものである。

３ＮａｚＣＯａ＋ＣＯｚ＋５ＨｚＯ ’＝　２（Ｎａｚｃｏａ　’　ＮａＨＣＯ３’　２Ｈｚ
Ｏ）Ｎａ２ＣＯ３＋ＣＯ２＋ｔｌｚＯ　→２ＮａＨＣＯ
３即ち、炭酸化工程において重曹あるいはセスキ炭酸ソ
ーダ晶出量の一部を晶出させこれにカルシウム等の不純
物を吸着共沈せしめて生威する重曹と共に系外に取出し
、不純物除去後の精製母液に苛性ソーダ溶液を添加し残
存する重曹を分解して完全な炭酸ソーダ溶液としてから
これを濃縮して炭酸ソーダＩ水塩を析出、仮焼して高純
度の炭酸ソーダを得ることができる。

５− ＮａＨＣＯ３＋ＮａＯＨ　　−＋　ＮａｚＣＯ３　Ｈ　
Ｈ２ｏここで炭酸化工程での重曹晶出量を調節すること
により所望するＣａＯ濃度の炭酸ソーダを容易に得るこ
とができるが、一般的には炭酸ソーダ溶液中の全Ｎａｚ
ＣＯ３の５〜５０重量％が適当、好ましくは２０〜３５
重量％である。５％以下では脱カルシウム効果が乏し＜
、５０％以上ではそれ相応の効果は得られない。また、
炭酸化の反応温度が３５℃以上の場合には、カルシウム
は重曹結晶に吸着されにくくなるので反応温度は３５℃
以下にする必要がある。

なお、炭酸化に供する炭酸ソーダ溶液の濃度は晶出させ
る重曹、セスキ炭酸ソーダによって異なるが重曹の場合
は大略２１％以下であることが望まし《、それ以上の濃
度のものを炭酸化するとセスキ炭酸ソーダが重曹と共に
晶出し重曹の純度低下を招く。またＮａ２ＣＯ３濃度が
低いと製造コストが対応して高くなるため１０〜２１％
の範囲が望ましい。

一方、セスキ炭酸ソーダを晶出させる場合は、６ 炭酸ソーダの溶解度が３３％で３５℃であることから、
飽和溶液はそれ以下の温度ではＮａ２ＧＯ．，・１０｝
１２０が晶出するため取扱いが煩雑であり、Ｎａ２ＧＯ
３濃度が低いとセスキ炭酸ソーダの晶出量が少なくなり
脱カルシウムの効果が劣るためその濃度は２１〜３３％
程度が望ましい。

炭酸化の反応温度は、供給する炭酸ソーダ溶液の温度に
左右され、また炭酸化反応は発熱反応であるため、効率
的な炭酸化のためには冷却が必要であるが、反応温度を
あまり下げると重曹あるいはセスキ炭酸ソーダの晶出速
度が速くなり脱カルシウム効果が薄れ、エネルギー的に
も不利である。

従って、経済的（冷却エネルギー）な反応温度は４０〜
２０℃の範囲、より好適には３５〜２５℃である。この
ようにして生威する重曹またはセスキ炭酸ソーダあるい
はこれらの混合物にはカルシウム等の不純物を効率よく
吸着共沈させることができる。結晶は分離し、母液には
ＮａＨＣＯ．が溶存しているため、Ｍａｉｌを添加して
分解を行いＮａ２ＣＯ．・ＨｚＯとなしこれを濃縮して
炭酸ソーダ１水塩を析出させるものである。ＮａＯＨの
添加量はＮａＨＣ０３当量分が必要であるが、これより
多いとＮａＯＨがＮａｚＣＯｉ　Ｈ　ｔｔＺｏ中に移行
し、少ないと未分解となりいずれも炭酸ソーダ製品の純
度低下を招く。これら当量添加の目標として通常はｐｎ
制伽、例えば３０℃におけるｐ旧２．５を目途に当量添
加を行えばよい。

なお、添加するＮａＯＨ濃度はＮａＣＯ３・ＨｚＯ晶出
工程での濃縮負荷を考慮すると、高純度ほど望ましいが
実用上は３５〜４８％程度の使用が推奨される。

なお、苛性ソーダ溶液の使用量は、アンモニアソーダ法
あるいは塩安ソーダ法により得られる粗重曹と苛性ソー
ダ溶液との反応で炭酸ソーダ１水塩を得る方法（特開昭
６１−２９１４１２）に比べ、本システムでは重曹晶出
３０％のとき炭酸化率はたかだか５５％で、重曹分離後
の精製母液中の重曹濃度は約８重量％であり、炭酸ソー
ダ１トンを得るのに使用する苛性ソーダ溶液の量は少な
くてすむ。また、セスキ炭酸ソーダを晶出する場合はさ
らに苛性ソーダ溶液の使用量を低減できるのでより経済
的である。

なお、本発明は炭酸化工程に供給する炭酸ソーダの濃度
を変更することにより重曹とセスキ炭酸ソーダを任意に
得ることができ、生威した重曹及びセスキ炭酸ソーダは
高純度を要求されない一般向製品として扱うため全く無
駄は生じない。

以上の如く本発明は、苛性ソーダまたは精製塩水から高
純度炭酸ソーダを得る方法に比べ、経済面、設備面とも
に非常に有効な方法と云える。

以下、本発明を実施例によって説明するがこれらによっ
て本発明が限定されるものではない。

実施例１ 塩安ソーダ法で製造した軽灰を用い、２０重量％Ｎａｚ
ＣＯ３溶液２　１　（Ｃａ０　１４．６ｐｐｍ）をつく
りこれに炭酸ガスを吹き込み３５℃、４時間で全Ｎａｚ
ＣＯ．，の約２９％の重曹を晶出させた。重曹を沈降分
離９ 後の上澄液のＣａＯは１．５ｐｐｍであった。この上澄
液に、４８％ＮａＯＨ（４７１ｋｇ／ｔ　・ソーダ灰）
を添加したのち、減圧下（−５５０■／Ｈｇ、温度６８
℃）で濃縮して炭酸ソーダ、１水塩を析出、水洗分離後
、仮焼して無水炭酸ソーダを製造した。得られたＮａｇ
ＣＯｉ中のＣａＯ濃度は１０ｐｐｍであった。一方、炭
酸ソーダ分離母液はソーダ灰１水塩濃縮工程に循環使用
した。

実施例２ 実施例１と同一濃度のＮａ．ＣＯ．溶液で、但し、Ｃａ
Ｏ　１３．４ｐｐｍのものをもちいてこれに炭酸ガスを
吹き込み２８℃、５時間で全ＮａｚＣＯ３の約１２％の
重曹を析出させ、重曹を沈降分離後の上澄液のＣａＯは
４．　０ｐｐｍであった。この上澄液に４８％ＮａＯＨ
（３７５ｋｇ／ｔ・ソーダ灰）を添加し以下実施例１と
同様に無水炭酸ソーダを製造した。Ｎａ．Ｃ０３中のＣ
ａＯ濃度は２０ｐｐｍであった。

実施例３ 実施例１と同一濃度のＮａ２ＣＯ３溶液で、但し、Ｃａ
０　１７．５ｐｐｍのものをもちいてこれに炭酸ガス１
〇一 を吹き込み２８℃、２時間で全ＮａｚＣＯ，，の約１５
％の重曹を析出させ、重曹を沈降分１１ｆ＆の上澄後の
ＣａＯはｓ．２ｐｐｍであった。実施例ｌ同様に無水炭
酸ソーダを製造した。Ｎａ２ＧＯ＝中のＣａＯ濃度は３
８ｐｐｍであった。

比較例 実施例１と同一濃度（ＣａＯ　１４．６ｐｐｍ）の炭酸
ソーダ溶液に炭酸ガスを吹き込み、炭酸化を完結して重
曹を析出、仮焼して得たＮａｚＣＯｉ中のＣａＯは５０
ｐｐｍであった。

（発明の効果） 本発明によって製造された炭酸ソーダは、不純物特にカ
ルシウムの低減ができるため、カルシウムの存在を嫌う
例えば過炭酸ソーダの製造原料として極めて有用である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）炭酸ソーダ溶液を炭酸化し、炭酸ソーダの一部を重
   炭酸ソーダあるいはセスキ炭酸ソーダとして晶出させ、
   これにカルシウム等の不純物を吸着共沈せしめて系外に
   取出し、不純物除去後の精製母液に苛性ソーダ溶液を加
   えたのち、濃縮して炭酸ソーダ１水塩を析出、母液と分
   離し、該母液は炭酸ソーダ溶液として循環使用し、炭酸
   ソーダ１水塩を仮焼することを特徴とする高純度炭酸ソ
   ーダの製造法。 ２）重炭酸ソーダまたはセスキ炭酸ソーダの一部晶出量
   が炭酸ソーダ溶液中の全Ｎａ＿２ＣＯ＿３の５〜５０重
   量％である請求項１記載の高純度炭酸ソーダの製造法。 ３）炭酸化の反応温度が０〜３５℃の間で行う請求項１
   記載の高純度炭酸ソーダの製造法。