JPH0741317A

JPH0741317A - カセイソーダ固形物及びその製造法

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Publication number: JPH0741317A
Application number: JP22521293A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Akiyama; 一則秋山; Masahiro Kondo; 雅博近藤; Shinji Abiko; 真司我彦
Original assignee: Tsurumi Soda Co Ltd
Current assignee: Tsurumi Soda Co Ltd
Priority date: 1993-05-28
Filing date: 1993-08-18
Publication date: 1995-02-10

Abstract

(57)【要約】【目的】品質が十分で、かつ強度も十分なカセイソー
ダ固形物及びその製造法を提供すること、及びニッケル
の腐蝕性を抑え、濃縮装置の使用寿命を長くすることが
できる製造法を提供すること。【構成】本発明のカセイソーダ固形物は、ＩＭ法また
はＨｇ法により得られるカセイソーダに塩類（例えばＮ
ａＣｌ）を２．５重量％以下の割合で添加してなる。本
発明のカセイソーダ固形物の製造法は、ＩＭ法またはＨ
ｇ法により得られた液体カセイソーダ（電解液）を溶融
カセイソ−ダとする前に当該液体カセイソーダ中に塩類
の水溶液を添加してカセイソーダ固形物を製造するか、
またはＩＭ法またはＨｇ法により得られた液体カセイソ
ーダを濃縮して溶融カセイソーダを得た後に固体の塩類
を添加してカセイソーダ固形物を製造する。またカセイ
ソ−ダに塩類を添加することにより、ニッケルの腐蝕性
が抑えられ、濃縮装置の使用寿命が長くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カセイソーダ固形物及
びその製造法に関するものである。本発明のカセイソー
ダ固形物は、一般洗浄用、中和用、メッキ用、食品添加
物用、合成樹脂添加用、その他の種々の用途に使用され
るものである。

【０００２】

【従来の技術】カセイソーダの製造法としては、従来、
隔膜法（以下「Ｄ法」という。）、イオン交換膜法（以
下「ＩＭ法」という。）、水銀法（以下「Ｈｇ法」とい
う。）が知られている。

【０００３】図５は、Ｄ法の製造プロセスの概要を示
し、このＤ法においては、原塩を原塩溶解装置４１で溶
解し、塩水精製装置４２で原塩中の不純物であるＣａ、
Ｍｇ、Ｆｅ等、隔膜に害のあるものをＮａＯＨ、Ｎａ₂
ＣＯ₃を加えて除き、その後ＨＣｌで中和し電解槽４３
へ送る。電解槽４３では、石綿繊維及び石綿綿布を隔膜
として用いて陰極室と陽極室に分け、陽極室では金属電
極を陽極とし、陰極室では鉄を陰極とし、これらの電極
にシリコン整流器４４により得られた直流を加える。

【０００４】陽極室に注入された精製飽和塩水は電解さ
れて陽極に９５％前後の塩素ガス、陰極に１０〜１２％
のカセイソーダ（ＮａＯＨ）及び約９９．５％の水素ガ
スが生成する。陰極室のＯＨ^-が陽極室に拡散しないよ
う塩水を陽極室に注入して陽極室の塩水レベルを上げ
る。隔膜は陰極室で発生した水素ガスが陽極室の塩素ガ
スと混合するのを防ぎ、かつ酸性陽極液とアルカリ性陰
極液とを分離して次亜塩素酸ナトリウムや塩素酸ナトリ
ウム等の生成による電流効率の低下を防ぐために用いら
れる。供給塩水中のＮａＣｌがカセイソーダに変化する
率（分解率）は５０〜６０％で、電解槽４３からの流出
液の組成は、カセイソーダ１０〜１２％、塩化ナトリウ
ム１１〜１５％である。

【０００５】電解槽４３から流出したカセイソーダ液
は、蒸発缶４５で濃縮してＮａＯＨ４５〜５０％の液に
する。蒸発缶４５の下部には析出する塩を分離するため
に精製塩分離装置４６が設けられ、これを遠心分離等で
分離して循環再使用する。濃縮カセイソーダ液中にはな
お塩分があるので、これを冷却静置して析出塩を除去す
ると塩分が１．０〜１．４％程度となる。

【０００６】次いで、この濃縮カセイソーダを煮詰釜に
より無水物にまで煮詰め、例えばフレーカーを用いてリ
ン片状のカセイソーダ固形物とする。このカセイソーダ
固形物における塩分（ＮａＣｌ）の残存割合は通常３％
以上となる。これは、カセイソーダを液状から固形物に
する際に、元々含有されていたＮａＣｌにＮａＣｌＯが
分解してできたＮａＣｌが加えられてしまうからであ
る。

【０００７】図６は、ＩＭ法の製造プロセスの概要を示
し、このＩＭ法においては、電解槽５３に至るまでの工
程はＤ法と同様であるが、電解槽５３においては、液不
浸透性の陽イオン交換膜で陽極室と陰極室との間を仕切
り、交換膜自身の陽イオン選択透過性によって陰極で生
成するＯＨ^-が陽極へ電気泳動するのを防いでいる。ま
た、陽イオン交換膜はＮａ⁺のみを通過させ、陽極室か
ら陰極室への陰イオンの移動を妨害しているので、陰極
液タンク５４から塩分の非常に少ない高純度のカセイソ
ーダが得られる。

【０００８】図７は、Ｈｇ法の製造プロセスの概要を示
し、このＨｇ法においては、電解槽６３に至るまでの工
程はＤ法と同様であるが、電解槽６３においては、陽極
に金属電極（人造黒鉛）、陰極に水銀を用いている。こ
の両極に直流を通して塩水を電気分解すると、陽極に塩
素ガスが生成し、陰極の水銀にＮａ⁺が放電してナトリ
ウムアマルガムが生成する。さらにこのアマルガムを解
汞塔６４に移して水と反応させると、５０％カセイソー
ダと水素ガスが発生する。このカセイソーダは塩分が非
常に少ない高純度のものである。尚、Ｈｇ法は公害防止
のための政府の行政指導により国内では現在使用されて
いないため、Ｈｇ法によるカセイソーダ固形物は専ら外
国からの輸入による。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｄ法で
は、上述したように電解槽４３からの流出液には塩化ナ
トリウムが１１〜１５％の割合で残留し、その後の塩分
分離工程を経ても塩化ナトリウムを完全には除去できな
いため、結果的にはカセイソーダ固形物中に不可避的に
塩分（ＮａＣｌ）が３％以上残留し、品質が劣る問題が
ある。

【００１０】一方、ＩＭ法やＨｇ法では、上述したよう
に原理的に電解槽５３又は６３からの流出液には塩分が
ほとんど残留しないため、カセイソーダ固形物中の塩分
（ＮａＣｌ）はきわめて少なく、品質が良好である。し
かし、これらのＩＭ法やＨｇ法で得られたカセイソーダ
固形物をフレーク状、ビーズ状、粉状にして例えばホッ
パーやミキサー等へ投入して処理しようとすると、固形
物が粉化したり、発塵する現象が生じて、作業環境が悪
化することが判明した。

【００１１】またＤ法やＩＭ法では、蒸発缶４５からな
る濃縮装置を用いてカセイソ−ダ液を濃縮しているが、
蒸発缶４５の材料となるニッケル（Ｎｉ）は、カセイソ
−ダに対する耐蝕性が低く、使用寿命が短かった。この
ため蒸発缶４５の取換えが必要となり、製造コストが高
くなるという問題があった。

【００１２】本発明は、以上のような事情に基づいてな
されたものであって、その目的は、品質が十分で、かつ
強度も十分なカセイソーダ固形物及びその製造法を提供
することにある。

【００１３】本発明の他の目的は、ニッケルの腐蝕性を
抑えて、濃縮装置の使用寿命を長くすることができるカ
セイソ−ダ固形物の製造法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、カセイソーダ
固形物における塩類の割合が固形物の強度に大きな影響
を与えており、当該割合を２．５重量％以下に設定する
ことにより、強度的にも十分な固形物が得られることを
見出し、さらには固形物の強度は塩類を添加することに
よっても十分なものとすることができることを見出して
本発明を完成するに至ったものである。

【００１５】即ち、本発明のカセイソーダ固形物は塩類
を２．５重量％以下の割合で含有することを特徴とす
る。また、ＩＭ法又はＨｇ法で得られたカセイソーダに
塩類を添加して得られるものであることが好ましい。さ
らに塩類としては塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）が好まし
い。

【００１６】本発明のカセイソーダ固形物の製造法は、
ＩＭ法又はＨｇ法により得られたカセイソーダに塩類を
添加してカセイソーダ固形物を得ることを特徴とする。
また、塩類の添加は、ＩＭ法又はＨｇ法により得られた
液体カセイソーダを濃縮する前に、つまり電解液を例え
ば２段階で濃縮して溶融カセイソ−ダとする前に行って
もよいし、ＩＭ法又はＨｇ法により得られた液体カセイ
ソーダを濃縮して溶融カセイソーダを得た後に行っても
よい。

【００１７】

【作用】詳細は後述する実施例で説明するが、カセイソ
ーダ固形物中における塩類の含有割合が２．５重量％以
下であると、当該固形物をフレーク状、ビーズ状、粉状
とした場合にも、脆さがなくなり、壊れにくくなる。ま
た、ニッケルの腐蝕が抑えられて、濃縮装置の使用寿命
が長くなる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。本
発明のカセイソーダ固形物は、塩類を２．５重量％以下
の割合で含有してなるが、かかる塩類としては、例えば
塩化物（ＮａＣｌ等）、硫酸塩（Ｎａ₂ＳＯ₄等）チオ
硫酸塩、亜硫酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、ケイ酸塩類（Ｎ
ａ₂Ｓｉ₂Ｏ₃等）、炭酸塩（Ｎａ₂ＣＯ₃等）、過塩
素酸塩類、リン酸塩類、ホウ酸塩類、アルカリ又はアル
カリ土類金属塩等が挙げられる。これらの中でも特にＮ
ａＣｌ（塩化ナトリウム）が好ましい。

【００１９】本発明においては、品質が良好で強度的に
十分なカセイソーダ固形物を得るために、塩類の含有割
合が２．５重量％以下であることが必要であるが、さら
に０．５〜１．７５重量％であることが好ましく、特に
１．０〜１．５重量％であることが好ましい。この割合
が２．５重量％を超える場合は、不純物が多くなるた
め、カセイソーダ固形物がやや着色し、品質面で劣るよ
うになる。

【００２０】固形物の形態としては、特に限定されない
が、ホッパーやミキサー等に投入されて処理されるよう
な用途においては、例えばフレーク状、ビーズ状、粉状
等とされる。

【００２１】本発明のカセイソーダ固形物は、ＩＭ法又
はＨｇ法で得られたカセイソーダに塩類を添加して得ら
れるものであることが好ましい。ＩＭ法又はＨｇ法によ
れば、不純物（塩分）のきわめて少ないカセイソーダが
得られるので、塩類の添加割合を大きな自由度で選択し
て調整することができる。

【００２２】図１は、本発明の製造法に使用することが
できるカセイソーダ固形物の製造システムの一例を示
す。例えばＩＭ法で得られた例えば３５重量％の液体カ
セイソーダ（電解液）は、蒸発濃縮器１０により蒸発濃
縮されて４８重量％の液体カセイソーダとされてＮａＯ
Ｈ受槽１１に送られる。このＮａＯＨ受槽１１中のカセ
イソーダは蒸発煮詰め器１２に送られて煮詰められ、シ
ールポット１３に送られる。シールポット１３からの濃
縮カセイソーダはフレーカー１４に送られてフレーク状
のカセイソーダ固形物とされる。このフレーク状のカセ
イソーダ固形物は、例えば充填ホッパー１５に供給され
るか、又は系外に排出される。

【００２３】本発明においてカセイソーダに塩類を添加
する方法としては、次の２つの方法を挙げることができ
る。（１）製造法１ＩＭ法又はＨｇ法により得られた液体カセイソーダを蒸
発煮詰め器１２で濃縮する前に、塩類受槽１６より当該
液体カセイソーダ中に塩類の水溶液を予め混合する。次
いで、この混合物を蒸発煮詰め器１２で濃縮して上記と
同様に処理してカセイソーダ固形物を得る。ここで液体
カセイソーダ中に塩類を混合するタイミングとしては、
ＩＭ法あるいはＨｇ法で得られた液体カセイソーダ（電
解液）に塩類を混合してもよいし、蒸発濃縮器１０で電
解液を濃縮した後の（図１のフローの前段側に示す工
程）例えばＮａＯＨ受槽１１内に塩類を添加するように
してもよい。（２）製造法２ＩＭ法又はＨｇ法により得られた液体カセイソーダを蒸
発煮詰め器１２で濃縮して溶融カセイソーダ（濃度約１
００％）を得た後に、塩類受槽１７より当該溶融カセイ
ソーダ中に固体の塩類を添加し、これを熱拡散により溶
融カセイソーダ中に均一に分散させる。次いで、この分
散物を上記と同様に処理してカセイソーダ固形物を得
る。

【００２４】次に、本発明の効果を確認するために行っ
たカセイソーダ固形物の強度試験について説明する。カ
セイソーダ固形物をフレーク状にしたものを約４１０℃
で溶融し、これを型に流し込み、凝固させた後、型から
取り出して試験片（５×２５×４５ｍｍ）を作成した。
これらの試験片の抗折力を、抗折力試験機「２万トン用
万能試験機（島津社製、フルスケール２００Ｋｇを使
用）」を用いてＪＩＳＨ５５０１に準拠して測定した。

【００２５】即ち、抗折試験片テスト用ジグ（荷重は刃
で加える）上に試験片を所定通り載せた後、上記試験機
で試験片の厚み方向に荷重をほぼ等速度で加えていき、
破断した時の荷重を読み取り、この値より下記に示した
計算式に従って抗折力を算出した。尚、実施例１〜２１
におけるカセイソーダ固形物は、上記製造法２により製
造したものである。結果を後記表１、表２、表３に示
す。但し、各表中「％」は「重量％」を表し、「攪拌あ
り」は塩類と溶融カセイソーダとを攪拌しながら分散さ
せたことを表し、「攪拌なし」は塩類と溶融カセイソー
ダとを攪拌せずに分散させたことを表す。また、「ＩＭ
法＋ＮａＣｌ」はＩＭ法により得られたカセイソーダに
ＮａＣｌを添加したことを表す。

【００２６】抗折力＝３ｐｌ／２ｂｔ²（Ｋｇｆ／ｍｍ
²、Ｎ／ｍｍ²）ここに、ｐは破断した時の荷重（Ｋｇｆ（Ｎ））、ｂは
試験片の幅（ｍｍ）、ｔは試験片の厚さ（ｍｍ）、ｌは
両支点間の距離（ｍｍ）を表し、ｌは３０ｍｍに設定し
た。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】

【表３】図２及び図３は、上記製造法１及び製造法２によりＮａ
Ｃｌを添加したカセイソーダ固形物の抗折力と当該Ｎａ
Ｃｌの添加割合との相関関係を示すグラフである。尚、
図２中■はＮａＣｌ添加、□はＩＭ法単独、○はＤ法単
独である。また図３中□は攪拌した場合の平均値、■は
攪拌した場合の平均値を近似回帰して回帰曲線を求めた
もの、○は攪拌しない場合の平均値、●は攪拌しない場
合の平均値を近似回帰して回帰曲線を求めたものであ
る。

【００３０】以上の表１、表２、表３及び図２及び図３
の抗折力のデータから明らかなように、本発明の製造法
により得られたカセイソーダ固形物は塩類が２．５重量
％以下の割合で含有されているため、その抗折力は、Ｉ
Ｍ法で得られたカセイソーダ固形物よりも大きく、Ｄ法
で得られたカセイソーダ固形物とほぼ同等であることが
分かる。従って、本発明の製造法によるカセイソーダ固
形物をフレーク状、ビーズ状、粉状としてホッパーやミ
キサー等に投入した際に、粉化や発塵の発生が従来より
低く抑えられ、作業環境を改善することができる。

【００３１】このように塩類の添加により抗折力が高く
なる理由は、Ｘ線回折の結果から次のように推察され
る。例えばＮａＣｌを添加した溶融カセイソーダ系の状
態は、溶融カセイソーダ液の中にＮａＣｌが溶けた状態
であり、これが冷却することによりＮａＣｌ或いはカセ
イソーダ（ＮａＯＨ）の結晶が生成していく。この場
合、個々に結晶が生長しそれらが偏析或いは混晶してい
くと考えられるが、そのＸ線回折像はカセイソーダ（Ｎ
ａＯＨ）或いはＮａＣｌのピーク強度は著しく弱くなっ
ており、特にＮａＯＨでは著しい。また、高角度側（５
０〜６０゜）に未知のピークが出現しており、これは新
たな結晶組成を持つ化合物の生成を示唆している。

【００３２】以上の事実から、ＮａＯＨの持つ層状結晶
の二重平面間にＮａＣｌ結晶が侵入すると考えられ、イ
オン半径の違いから層状構造或いは岩塩型構造がきし
み、結晶の持つ方向性がなくなり非晶化する一方、結合
方向は二重平面間（ＮａＯＨの結晶）ではなく、ＮａＣ
ｌを含めて多次元（配位度が増す）となって密に結合
し、その結果、ＮａＣｌを含んだＮａＯＨの強度が増す
ものと考えられる。一般に、侵入型固溶体の場合、硬く
て耐水性があるといわれているが、塩類を添加した場合
についてもこの現象が該当していると考えられる。

【００３３】また、品質の面においても、本発明の製造
法により得られた実施例１〜２１のカセイソーダ固形物
は不純物が少なく、良好であった。

【００３４】次に本発明者らは、４８重量％の液体カセ
イソ−ダを濃度約１００重量％の溶融カセイソ−ダに濃
縮する工程で使用される蒸発煮詰め器１２からなる濃縮
装置がニッケルを材料としているため、ニッケルがカセ
イソ−ダに添加される塩類により腐蝕し、蒸発煮詰機１
２の使用寿命が短縮されることを懸念して、ニッケルに
対する塩類の影響を確認することを目的とし、以下の実
験を試みた。

【００３５】即ち実験例１として、図４のフロ−チャ−
トに示すように、ＩＭ法により得られた４８重量％液体
カセイソ−ダにＮａＣｌを５重量％添加したものをジル
コニウムるつぼに満たし、２ｃｍ×２ｃｍ×０．５ｃｍ
の大きさのＮｉ板を添加して、濃度約１００重量％の溶
融カセイソ−ダの状態になるまで濃縮し（濃縮工程）、
その後これを４１０℃に設定した電気炉内で保温して、
１２０時間後及び２４０時間後のＮｉ板の重量を測定
し、その増減を計算した。実験は３回繰り返して行い、
その平均値を求めた。

【００３６】また実験例２として、Ｎｉ板を濃縮工程が
終了した後に添加した場合についても同様の実験を試み
た。さらに実験例１、２の比較実験として、ＮａＣｌを
添加せずＩＭ法により得られた４８重量％カセイソ−ダ
のみを用いて同様の実験を行った（実験例３、実験例
４）。

【００３７】実験結果は表４に示すが、Ｎｉ板の重量は
実験例１〜４のいずれにおいても減少し、その減少量は
ＮａＣｌを添加したカセイソ−ダの方がカセイソ−ダの
みより１／４以下に少なく、また濃縮工程後にＮｉ板を
添加した場合の方が少なかった。さらにこの結果は電気
炉内での保温時間を２４０時間に延長した場合も同様で
あった。

【００３８】

【表４】以上の結果により、ＮａＣｌをカセイソ−ダに添加する
ことにより、濃縮工程及び保温工程におけるニッケルの
耐蝕性が向上することが明らかとなった。即ち、本発明
の方法でカセイソ−ダを製造することにより、従来の方
法と比較して、ニッケルを材料とする濃縮装置の使用寿
命が長くなることが確認された。従って本発明のカセイ
ソ−ダの製造方法によれば、濃縮装置の交換回数が少な
くなるためカセイソ−ダの製造コストを低減できる。

【００３９】なお実験例は本発明においてカセイソ−ダ
にＮａＣｌを添加する方法として掲げた製造法１に対応
するものであり、また実験例２はその製造法２に対応す
るものであるが、製造法２によれば、さらに濃縮装置の
使用寿命を長くすることができる。

【００４０】また本発明の製造法では、例えば塩類を３
５重量％カセイソ−ダに添加した後に蒸発濃縮器１０で
濃縮してもよく、この場合には蒸発煮詰め器１２と同様
に、ニッケル製の蒸発濃縮器１０の腐蝕が抑えられ、使
用寿命を長くすることができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明のカセイソーダ固形物によれば、
品質が良好であり、かつ、強度が十分であり、例えばホ
ッパーやミキサーに投入した際の粉化や発塵が起こりに
くく、作業環境を十分に改善することができる。

【００４２】また、本発明の製造法によれば、塩類の添
加割合の調整が容易であり、上記の優れた性能を有する
カセイソーダ固形物を確実かつ簡単に製造することがで
きる。

【００４３】さらに本発明の製造法によれば、ニッケル
の腐蝕性が抑えられるので、濃縮装置の使用寿命を長く
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造法に使用することができるカセイ
ソーダ固形物の製造システムの一例の説明図である。

【図２】本発明の製造法１によりＮａＣｌを添加したカ
セイソーダ固形物の抗折力と当該ＮａＣｌの添加割合と
の相関関係を示すグラフである。

【図３】本発明の製造法２によりＮａＣｌを添加したカ
セイソーダ固形物の抗折力と当該ＮａＣｌの添加割合と
の相関関係を示すグラフである。

【図４】本発明の製造法の効果を確認するために行った
実験例のフロ−チャ−トを示す説明図である。

【図５】Ｄ法の製造プロセスの説明図である。

【図６】ＩＭ法の製造プロセスの説明図である。

【図７】Ｈｇ法の製造プロセスの説明図である。

【符号の説明】

１０蒸発濃縮器１１ＮａＯＨ受槽１２蒸発煮詰め器１３シールポット１４フレーカー１５充填ホッパー１６、１７塩類受槽４３、５３、６３電解槽

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】塩類を２．５重量％以下の割合で含有す
ることを特徴とするカセイソーダ固形物。
【請求項２】イオン交換膜法又は水銀法で得られたカ
セイソーダに塩類が添加されてなることを特徴とする請
求項１のカセイソーダ固形物。
【請求項３】塩類が塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）であ
ることを特徴とする請求項１又は請求項２のカセイソー
ダ固形物。
【請求項４】イオン交換膜法又は水銀法により得られ
たカセイソーダに塩類又は糖類を添加して請求項１のカ
セイソーダ固形物を得ることを特徴とするカセイソーダ
固形物の製造法。
【請求項５】イオン交換膜法又は水銀法により得られ
た液体カセイソーダを濃縮する前に当該液体カセイソー
ダ中に塩類の水溶液を添加することを特徴とする請求項
４のカセイソーダ固形物の製造法。
【請求項６】イオン交換膜法又は水銀法により得られ
た液体カセイソーダを濃縮して溶融カセイソーダを得た
後に固体の塩類を添加することを特徴とする請求項４の
カセイソーダ固形物の製造法。