JPH03170320A - ケイ酸ナトリウムの製法 - 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、少なくとも２０重量％の固形物を有す？水ガ
ラス溶液から、０．３ないし６重量％、好ましくは０．
５ないし２重量％の含水量および（ｌ．９ないし２．８
）　：　１のＳｉＯ２対ＮａｚＯのモル比を有する無定
形ケイ酸ナトリウムを製造する方法に関する。

〔従来の技術および発明が解決しようとする問題点〕

米国特許第３，４７１，２５３号から、４２重量％のカ
セイソーダ液および砂（二酸化ケイ素）を約２：ｌの重
量比において撹拌機付オートクレープ内に導入し、そし
てその中で２１０℃および１６バールにおいて３時間滞
留せしめることによって、水ガラス溶液が得られること
が知られている。オートクレープの内容物を８５℃まで
冷却した後に取り出された熱いケイ酸ナトリウム溶液は
、過剰の砂およびその他の不純物の濾別後に固形物５７
．５％を含有しそして１．６４：１のＳｉｎ．対Ｎａ　
ｚｏの比を示す。

ドイツ特許出願公開第３．７１８．３５０号の方法によ
れば、層構造および（１．９ないし３．５）　：　１の
ＳｉＯ■対Ｎａ２Ｏのモル比を有する結晶性ケイ酸ナト
リウムは、２０ないし６５重量％の固形物含量を有する
水ガラス３ 溶液を噴霧乾燥帯域中で処理して含水無定形ケイ酸ナト
リウムを形成せしめ、その際噴霧乾燥帯域から流出する
廃ガスが少なくとも１４０″Ｃという高温であるという
方法によって製造される。二〇含水無定形ケイ酸ナトリ
ウムは、予め灼熱帯域から取り出された結晶性ケイ酸ナ
トリウムの機械的粉砕によって得られた少なくとも１０
重量％の還流物の存在丁に、灼熱帯域において５００な
いし８００℃においてｌないし６０分間熱処理される。

上記の方法においては、噴霧乾燥の際に生ずる物質は、
１００ないし２５０ｇ＃！というその低いかさ密度のた
めに大きな容積を必要とし、そしてダストが多量に生ず
るという欠点がある。更に、熱処理の間の還流物の使用
は、装置の著しい支出増加によって条件付けられ、そし
て高い原料の供給のゆえにより大きな寸法の回転管を必
要とする。

ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明によれば、上記の欠点は、少なくとも２０重量％
の固形物を有する水ガラス溶液から無定形ケイ酸ナトリ
ウムを製造するにあたり、４ ａ）　１８０ないし２４０℃の温度および１０ないし３
０バールの圧力においてケイ砂をカセイソーダ液と（２
、０ないし２．８）　：　１のＳｉｎ．対ＮａｚＯのモ
ル比において反応せしめることによって水ガラス溶液を
得； ｂ）　　ｌ記水ガラス溶液を噴霧乾燥帯域において１０
ないし２５秒の滞留時間および噴霧乾燥帯域を出る廃ガ
スの温度９０ないし１３０℃において２００ないし３０
０℃の熱空気を用いて処理してｌ５ないし２３重量％の
（７００℃における灼熱減量として測定された）含水量
および３００ｇ／　１以上のかさ密度を有する粉末状の
無定形ケイ酸ナトリウムを形成せしめ、 ｃ）　ｂ）による粉末状のケイ酸ナトリウムを、傾斜し
て配置された、固形物流動装置を装備した回転式管炉（
Ｄｒｅｈｒｏｈｒｏｆｅｎ）内に装入し、そしてその中
で２５０℃以上５００℃までの温度において煙道ガスで
向流において１ないし６０分間処理し、その際上記回転
管状炉はその外壁の温度が６０℃以Ｆとなるように断熱
されており： ｄ）　回転管状炉から出てくる無定形ケイ酸ナトリウム
を機械的破砕機を用いて０．１ないし１２１の粒度まで
粉砕する、 ことによって克服される。

本発明による方法は、更に下記事項を実施の態様として
選択することもできる： ａａ）粉砕されたケイ酸ナトリウムをミルを用いて２な
いし４００μｍの粒度まで粉末化する：ｂｂ）　０．５
ないし６０ＩＩ／ｓの周速度をもって運転される機械的
ミルを使用する： ｃｃ）エアー・ジェット・旦ルを使用する；ｄｄ）セラ
ミックでライニングされたポールくルを使用する： ｅｅ）セラくツタでライニングされた振動ミルを使用す
る： ｆｆ）回転管状炉よりの廃ガスがその中間領域および粉
末状の無定形ケイ酸ナトリウムの導入に用いられる端部
の領域において吸引濾過され、そして乾弐除塵フィルタ
ーを用いて精製され、その際乾式除塵フィルターより取
り出されたケイ酸ナトリウムが回転管状炉に導入すべく
定められた粉末状の無定形ケイ酸ナトリウムに準連続的
に混合される； ｇｇ）粉末化されたケイ酸ナトリウムをローラーコンパ
クタ−（Ｗａｌｚｅｎｋｏｓｐａｋｔｉｅｒｅｒ）に装
入し、それによって上記ケイ酸ナトリウムをローラー幅
ｌｃｍあたり２０ないし４０ｋＮのローラープレス圧力
において緻密化部材にまでプレスする；ｈｈ）緻密化さ
れた部材を貫通プレスによる前粉砕の後に、ふるいによ
って７００ないし１０００ｇ／　ｌのかさ密度を有する
顆粒に加工する。

〔発明の効果〕

ケイ酸ナトリウムは、水軟化剤として使用されうる。

本発明による方法においては、水ガラス溶液の噴霧の際
における低い温度および短い滞留時間のゆえに、高いか
さ密度を有する、取扱性の優れたケイ酸ナトリウムが得
られる。

本発明による方法においては、回転管状炉の優れた断熱
性のゆえに、壁部を介する熱伝達が低いので、ケイ酸ナ
トリウムの付着する傾向が妨げられる。

本発明による方法においては、粉末化手段（Ｍａｈｒｗ
ｅｒｋｚｅｕｇｅｎ）の鉄の摩耗を避けるために、緩や
かに作動する機械的ミル（例えば、ディスク旦ル、衝撃
ミル、ハンマーミルまたはローラーごル）使用すること
が必要である。

本発明による方法において、微細生威物、すなわち、６
ないし１０μｍの直径を有する生底物のためには、セラ
ミックでライニングされたボールごルまたは振動ξルあ
るいはエアー・ジェット・壽ルを使用すれば、同様に金
属の摩耗によるケイ酸ナトリウムの汚染が起こらない。

本発明による方法においては、回転管の中間領域および
出口側の端部の領域におけるダスト含有廃ガスの同時的
吸引濾過によって廃ガス中のダストの負荷が著しく減少
せしめられる。なぜならば、ダストはまず第一にケイ酸
ナトリウムの供給の際に回転管状炉において遊離される
からであり、そしてまた無定形の含水ケイ酸ナトリウム
の出口領域におけるガス速度が低減せしめられるからで
ある。

本発明による方法を用いることにより、緻密化によって
、水中で急速に崩壊する耐摩耗性の顆粒が得られる。

〔実施例〕

例２および３において示されている残留硬度（Ｒｅｓｔ
ｈａｒｔｅｎ）は、以下の規約によって測定されたもの
である： １８”　ｄＨ（１７！あたりＣａ　８５ｍｇおよびＭｇ
　１５＋ｎｇの含量に相当）の水道水１０００＋ｗｊ２
中にケイ酸ナトリウム２．５ｇを懸濁せしめた。この懸
濁液を約５０Ｏ　ｒｐｍの電磁攪拌機を用いて６０℃に
おいて３０分間攪拌した。氷水中で２０℃に急速に冷却
した後、上記懸濁液を膜フィルター（細孔の大きさ：０
．４５μ階）上で濾過した。透明な濾液中でカルシウム
およびマグネシウムの含量を原子吸光によっ−て測定し
た。

例Ｉ　（従来技術による） ４５％の固形物含量を有する水ガラス溶液から、熱空気
噴霧塔（廃ガス温度：１４５℃）において、？９％の７
００℃における灼熱減量および２２０　Ｒ／ｆのかさ密
度を有する無定形のニケイ酸ナトリウムを製造した。

１８重量％の（７００℃における灼熱減量として測定さ
れた）含水量を有する無定形二ケイ酸ナトリウム６０　
ｋｇ／ｈおよび事前のバッチにおいて得られた生底物を
２５０μ閘以下まで粉砕することによって得られた還流
物１５　ｋｇ／ｈを、配量スクリューを介して、直接加
熱型回転管状炉（長さ：５ｌｌ：直径：１８ｃｔａ：　
１ｍ斜：１．２゜）の火炎に対向する端部に装入し、一
方結晶性生底物を火炎側から取り出した。

回転管状炉の最高温部分の温度は、７４０℃であった。

回転管状炉の壁部には、付着物は形成されず、取り出さ
れたニケイ酸ナトリウムは、充分に粉末状であった。

例２（本発明による） 攪拌装置を備えた、ニッケルでライニングされた円筒状
のオートクレープに、砂（Ｓｉ０■９９重量％：粒度：
９０％＜　０．５ｍｍ）および５０重量％のカセイソ？
ダ液を２．１５：１のＳｉＯ２対ＮａｚＯのモル比にお
いて装入した。この混合物を攪拌機付オートクレープに
おいて水蒸気（１６バール）の圧入によって２００℃に
加熱しそしてこの温度に６０分間保った。ついで上記オ
ートクレープの内容物を蒸発容器を介して一つの容器内
で弛緩せしめ、そして濾過助剤としてのパーライト０．
３重量％の添加後に、９０℃において不溶性物質の分離
のために円板圧力フィルターを介して濾過した。濾液と
して２．０４：１のＳｉＯ■対ＮａｚＯのモル比を有す
る透明な水ガラス溶液が得られた。水で希釈することに
よって５０％の固形物含量に調整された。

ガスで加熱された燃焼室を介して加熱されそして生底物
の分離のための空気で清掃される管状フィルターに結合
されている、円板噴霧機を装備した熱空気噴霧塔におい
て、水ガラス溶液を噴霧し、その際、燃焼室は、塔頂か
ら入゛る熱ガスが２６０℃の温度を示すように調節され
た。噴霧されるべき水ガラス溶液の量は、噴霧塔を出る
ケイ酸塩−ガス混合物の温度が１０５℃に達するように
調節された。

噴霧塔の容量とこの噴霧塔に通すガスの供給量から滞留
時間は、１６秒までと算出された。管状フィルターにお
いて分離された無定形のニケイ酸ナトリウムは、僅少な
ダスト傾向において４８０ｇ／ｊ２のかさ密度、０．０
１重量％の鉄含量、２．０４：１のＳｉＯｚ　：　Ｎａ
ｚＯ比および１９．４％の（７００℃における灼熱減量
として測定された）含水量を示し、そしてその平均粒径
は、５２μ一であった。

例１において記載された回転管状炉は、３９０℃のその
内部温度においてその外殻の温度が最高３８℃となるよ
うに、多層の鉱物綿および金属板ジャケットによって断
熱されていた。この回転管状炉に無定形のニケイ酸ナト
リウム毎時６０ｋｇを導入したが、その際付着物は形成
されなかった。０．７重量％の（７００℃における灼熱
減量として測定された）含水量を有する、上記回転管状
炉を出る無定形二ケイ酸ナトリウム（Ｎａｇｓｉｇｏｓ
）を、機械的粉砕機を用いて６ｍｌｌＩ以下の粒度まで
粉砕し、そして中間冷却の後にディスク逅ル（直径＝　
３０ｃｍ）で４００　＋＊ｉｎにおいて９５μ請の平均
粒径まで粉末化したが、そ１２ の際粉末化された生成物の鉄含量は、回転管状炉に導入
されたニケイ酸ナトリウムのそれと同しのままであった
。

回転管状炉の廃ガスは、１９．４重量％の（７００℃に
おける灼熱減量として測定された）含水量を有する無定
形二ケイ酸ナトリウムのための導入領域において吸引濾
過され、そして洗浄塔に装入された。

廃ガスと共に毎時３ｋｇのニケイ酸ナトリウムが取り出
された。

そのようにして製造されたニケイ酸ナトリウムの残留硬
度は、Ｃａ　２．５　ｍｇ＃！およびＭｇ　１　ｅｒｇ
／ｌ以下であった。

例３（本発明による） 回転管状炉の内部における温度を３００℃に、そしてそ
の外殻における温度を３５℃に変えて、例２を繰り返し
た。その際、回転管状炉から出る無定形二ケイ酸ナトリ
ウムは、５重量％の（７００″Ｃにおける灼熱減量とし
て測定された）含水量を示した。

そのようにして製造されたニケイ酸ナトリウムの残留硬
度は、Ｃａ　３．５　ｍｇ／ｌおよびＨｇ　１．５　ｔ
ａｇ／Ｉ！であった。

例４（本発明による） 例２によって得られた９５μｍの平均粒径を有する生威
物を、組み込まれた機械的篩分け装置を備えた流動床一
対流ミルを用いて更に粉砕した。調整された篩分け機の
回転数に依存して、２ないし１５μｍの平均粒径を有す
る耐摩耗性のニケイ酸ナトリウムが得られた。

例５（本発明による） 例２に従って得られた生底物を磁製ライニングされそし
てコランダム製のポールを充填したボールくルを用いて
更に粉砕した。粉末化時間に依存する５ないし１４μｍ
の平均粒径を有する耐摩耗性のニケイ酸ナトリウムが得
られた。

例６（本発明による〉 例２に従って得られた生戒物を、ローラー幅１ｃＩＩｌ
あたり３０ｋＮのコンパクターローラーのプレス圧力を
用いるローラーコンパクターにおいて、ついでスクリー
ン造粒機において、９００μｍの平均粒径、８７０ｇ＃
！のかさ密度および高い耐摩耗性を有する、ダストを含
まない顆粒へと加工された。

耐摩耗性を測定するためには、顆粒５０　ｇがロールボ
ールミル（長さ：　１０ｃｍ；直径：　１１．５ｃｍ；
　２ｃ＋ｗの直径を有する８個のスチールポール）にお
いて１００　ｗｉｎ−’の回転数で５分間処理される。

摩耗試験の実施後の平均粒径は、なお７２０μｍであり
、これは２０％の減少に相当する。

例７（本発明による） 回転管状炉の廃ガスを２箇所において吸引濾過するとい
う変更を加えて例２を繰り返した；すなわち、１９．４
重量％の含水量を有する無定形のニケイ酸ナトリウムの
ための導入領域のほかに、更に回転管状炉の上記の導入
領域から回転管軸の方向に約２＋ｓ隔たった位置におい
ても吸引濾過を行った。両方の廃ガス流を精製し、そし
てそれらの中に含有された固形物を耐熱性の管状フィル
ターを用いて分離した。分離された固形物は、１９．４
重量％の含水量を有する無定形のニケイ酸ナトリウムと
共に再び回転管状炉に導入され、従ってニケイ酸ナトリ
ウムは、失われなかった。それによって回転管状炉の供
給量は、７０　ｋｇ／ｈへと増大したが、それでもなお
回転管状炉の内部における付着物は生しなかった。

例８（比較例） 熱空気噴霧塔の頂部から入る熱ガスが３３０℃の温度を
有するように変更を加えて例２を繰り返した。噴霧塔を
出るケイ酸塩−ガス混合物の温度は１４０℃であった。

管状フィルターから分離されたニケイ酸ナトリウムは、
２５０ｇ／Ｉ！．のかさ密度、１７．９重量％の（７０
０℃における灼熱減量として測定された）含水量および
６０１１ｇの乎均粒径を示した。

このニケイ酸ナトリウムは、多量のダストを有していた
。

例９（比較例） ４９０℃の回転管状炉の内部温度の場合に、その外殻に
おいては最高１５０℃の温度が生ずるようにのみ回転管
状炉を断熱するように変更を加えて、例２を繰り返した
。それによって回転管状炉の内壁に広い面にわたって付
着物が形成され、それはしばしば機械的に除去しなけれ
ばならなかった。

回転管状炉から一部フットボールの大きさを有しそして
機械的粉砕機によっても粉砕することが困難な生威物が
取り出された。

例】０（比較例） 機械的破砕機を用いて粉砕されたニケイ酸ナトリウムを
インパクトξルを用いて１００００　Ｉｌｌｉｎ　−’
において８３μ一の平均粒径となるまで粉末化するとい
う変更を加えて例２を繰り返した。粉砕された生或物は
、グレーステッチ（Ｇｒａｕｓｔｉｃｈ）を有しそして
０．０２重量％の鉄含量を示した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも２０重量％の固形物を有する水ガラス溶
   液から、０．３ないし６重量％、好ましくは０．５ない
   し２重量％の含水量および（１．９ないし２．８）：１
   のＳｉＯ＿２対Ｎａ＿２Ｏのモル比を有する無定形ケイ
   酸ナトリウムを製造する方法において、 ａ）１８０ないし２４０℃の温度および１０ないし３０
   バールの圧力においてケイ砂をカセイソーダ液と（２．
   ０ないし２．８）：１のＳｉＯ＿２対Ｎａ＿２Ｏのモル
   比において反応せしめることにより水ガラス溶液を得； ｂ）上記水ガラス溶液を噴霧乾燥帯域において１０ない
   し２５秒の滞留時間および噴霧乾燥帯域を出る廃ガスの
   温度９０ないし１３０℃において２００ないし３００℃
   の熱空気を用いて処理して１５ないし２３重量％の（７
   ００℃における灼熱減量として測定された）含水量およ
   び３００ｇ／ｌ以上のかさ密度を有する粉末状の無定形
   ケイ酸ナトリウムを形成せしめ、 ｃ）ｂ）による粉末状のケイ酸ナトリウムを、傾斜して
   配置された、固形物流動装置を装備した回転管状炉内に
   装入し、そしてその中で ２５０℃以上５００℃までの温度において煙道ガスで向
   流において１ないし６０分間処理し、その際上記回転管
   状炉はその外壁の温度が６０℃以下となるように断熱さ
   れており；ｄ）回転管状炉から出てくる無定形ケイ酸ナ
   トリウムを機械的破砕機を用いて０．１ないし１２ｍｍ
   の粒度まで粉砕する、 ことを特徴とする上記無定形ケイ酸ナトリウムの製造方
   法。 ２、粉砕されたケイ酸ナトリウムをミルを用いて２ない
   し４００μｍの粒度まで粉末化する請求項１に記載の方
   法。 ３、回転管状炉よりの廃ガスを、その中間領域および１
   ５ないし２３重量％の含水量を有する粉末状の無定形ケ
   イ酸ナトリウムの導入に用いられる端部の領域において
   吸引濾過し、そして乾式除塵フィルターを用いて精製し
   、その際乾式除塵フィルターより取り出されたケイ酸ナ
   トリウムを回転管状炉に導入すべく定められた粉末状の
   無定形ケイ酸ナトリウムに準連続的に混合することを特
   徴とする請求項１または２に記載の方法。 ４、粉末化されたケイ酸ナトリウムをローラーコンパク
   ターに装入し、それによって上記ケイ酸ナトリウムをロ
   ーラー幅１ｃｍ当たり２０ないし４０ｋＮのローラープ
   レス圧力において緻密な部材となるまでプレスすること
   を特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれか一つに
   記載の方法。 ５、緻密化された部材を貫通プレスによる前粉砕の後に
   、ふるいによって７００ないし１０００ｇ／ｌかさ密度
   を有する顆粒まで加工することを特徴とする請求項４に
   記載の方法。