JPS582216A - 固体の結晶質、無水メタ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】 無水のメタケイ酸ナトリウムをソーダおよび砂を一緒に
溶融し、または−緒に焼結することにより無水のメタケ
イ酸ナトリウムを製造することは一般に公知である。こ
うして得られる生成物は引続き細砕する、したがって不
可避的に著量のダストを含有する。実地においてメタケ
イ酸ナトリウムの溶液から水を蒸発させて結晶化生成物
を得ようとする場合には著しい困難が生じる。すなわち
熱交換面が短時間後に無水のメタケイ酸ナトリウムの硬
質被膜で覆われ、これは経済的な熱の伝達を妨げる。メ
タケイ酸ナトリウム溶液の噴霧により無水の生成物を得
ようとする場合にも同様に必要とする高い温度のために
特定の困難が現れる。特に噴霧乾燥生成物は著量のダス
トを含有する。

前記の欠点を回避するために西ドイツ国特許出願公告第
１５６７５７２号公報によれば、１３０°Ｃを上回る温
度に加熱し、かつ持続的に運動状態に保った、微細に分
割された固体のアルカリケイ酸塩にアルカリケイ酸塩水
溶液を噴霧することにより皮膜を形成し、かつ付加的な
熱ガス流により水の蒸発を行ない、その際被覆−および
乾燥工程を結晶質、無水のアルカリケイ＠塩粒子の大き
さが所望の程度に成長するま〒繰返すことにより無水の
結晶質アルカリケイ酸塩、有利にメタケイ酸ナトリウム
を製造することが提案、された。一般にその際生じる十
分に無水のアルカリケイ酸塩の一部を出発成分とじて再
び連続工程に供給する。

西ドイツ国特許出願公告第２１００５４４号公報によれ
ば無水のメタケイ酸ナトリウムが、４０〜６０重量％−
メタケイ酸ナトリウム溶液をノズルを介してメタケイ酸
ナトリウム粒子が温度１２５〜３５０°Ｃに保持された
濃厚な流動層中に噴入させ、その際流動層はその速度が
２２．９〜６１ｍ／分子ある上昇する加熱空気流によっ
て形成させることにより製造される。

これらの公知方法の欠点は、常時運動下に保たれるメタ
ケイ酸ナトリウム中もしくは流動層中に大量のメタケイ
酸ナトリウム粒子を種晶として必要とし、したがって得
られた噴霧顆粒の大きな割合を再び粉砕し、かつ流動層
に戻さなければならず、そのために最終的にはこの方法
の収率が小さいことにある。

更に西ｒイツ国特許第９６８０３４号明細書から、微細
に分割されたケイ酸、例えばケイ砂または石英粉を水性
苛性ソーダ液と製造すべき生成物中における酸化アルカ
リ対５ｉｎ２の比にはぼ相当する割合ｆ均質に混合し、
混合物を連続的に反応管にこの中を支配する圧力に対し
て供給し、かつ混合物を約１７５°Ｃを上回る温度で、
混合物中マのケイ酸の均一な分配を流れの線速度を制御
しながら保証する条件で反応管に導くことにより固体の
結晶水含有メタケイ酸ナトリウムを製造することが公知
！ある。引続き熱い反応生成物を反応管から放圧弁によ
って排出させる、その際形成された反応生成物の当初高
い含水量が放圧時に生じる水の蒸発の結果低下して所望
の含水量の最終生成物が得られる。このようにして９モ
ルよりも少ない結晶水を有するメタケイ酸ナトリウムを
製造することが可能である。

更にヨーロツ・ξ特許出願公開第０００１３６８号明細
書から、メタケイ酸塩水溶液を無水メタケイ酸塩の粉末
状の攪拌された物質に噴霧し、その際この混合ゾーンを
熱ガスを用いて形成される顆粒に十分な結合が与えられ
、更に顆粒中に約１〜８％の水が残留するように加熱す
ることにより２〜６重１％の水を含有するメタケイ酸塩
を製造することが公知フある。引続きこうして得られる
顆粒に、少なくとも部分的にメタケイ酸塩・五水和物へ
の変換が得られるように攪拌容器内で加熱処理を施す。

更にオランダ特許出願公開第７８０２６９７号明細書か
ら、砂を苛性ソーダ液と一緒に高めた圧力および少なく
とも２００　’Ｃの温度マ、−一キサイトの連続的砕解
に使用することができ、かつ西ドイツ国特許第２１０６
１９８号明細書並びに同第２５１４３３９号明細書から
公知である管に導くことによりケイ酸ナトリウム溶液を
製造することが公知１ある。メタケイ酸塩生成物の製造
には有利に温度２００〜２４０°Ｃで操作する。より高
い、ＳｉＯ２：　Ｎａ２Ｏの割合を有する生成物の製造
には有利に温度２４０〜２８０′Ｃを使用する。管内の
圧力は有利に１００００〜２００００ｋＰａである。こ
の特許公開公報に記載された方法によれば溶液のみで固
体の生成物は製造されない。

本発明の課題は前記の欠点の現われない、固体、結晶質
の無水メタケイ酸ナトリウムの製法を見い出すことであ
る。

ところで明確な結晶形の無水のメタケイ酸ナトリウムが
製造されることが判明した。本発明によれば、５１０２
含有物質、例えばケイ砂および／または石英粉を濃苛性
ソーダ水溶液を用いてＳ１０□：Ｎａ２Ｏのモル比約１
．２　：　１〜ｌ　：　１．２で高めた圧力および高め
た温度〒砕解し、その際生を しる懸濁液と濾過し、かつこうして得られる濾滓を高め
た温度で細砕し、引続き乾燥し、他方懸濁液の濾過で得
られる濾液を先ず濃縮し、かつそうして得られる濃縮母
液を砕解反応混合物に戻すことより成る。

意想外にも濃縮した母液（これについては、これから固
体のメタケイ酸ナトリウムは著しい技術的経費をかけて
のみ得ること□ができることが知られていたにすぎない
）からこの中に溶けた、結晶化する傾向のないメタケイ
酸ナトリウムを結晶形で得、更にメタケイ酸ナトリウム
の結晶成長に最適に影響を与えることが本発明方法によ
り可能となった。

濃縮母液を砕解反応混合物に戻すことは種々の方法で実
施することができる。例えば濃縮母液を砕解前の反応成
分１種または数種と混合し、かつ砕解反応器に供給する
がまたは母液を直接砕解反応器に供給するがまたは母液
を砕解で得られる懸濁液に初めて添加混合することが可
能である。

更に濃縮母液を２つ以上に分割し、かつこれらをそれぞ
れ種々の箇所〒砕解反応器に戻すがまたは所望により１
部分のみを循環に入れてもよい。

本発明においては濃縮母液を単独でがまたは反応成分と
一緒に砕解反応器に戻すのが有利である。本発明のもう
１つの優れた実施形によれば濃縮母液を砕解の際に生じ
る懸濁液に添加混合する。

母液を砕解反応器に戻すこと並びに得られる砕解懸濁液
に戻すことはメタケイ酸す）　ＩＪウムの結晶化を惹き
起す。この結晶化は温度−および時間依存性であること
が示された。実地で好適な時間内では約８０°Ｃを下回
る温度で比較的少量の結晶生成物が母液から形成される
。はぼ１２０〜１３０°Ｃ（この温度では濃縮母液は大
気川下で沸騰する）′ｔ％約１０％が結晶生成物として
析出し、それに対して１５０℃およびより高い温度では
きわめて良好な収率で結晶化物質が得られる。したがっ
て本発明の意味においては濃縮母液を１５０’Ｃを上回
る温度およびその圧力で全混合物が液状である相応する
圧力〒砕解成分もしくは砕解懸濁液と混合するのが有利
である。

低い温度でもより長い滞留時間〒は結晶生成物の収量を
改善し得る。しかし長い滞留時間は本発明方法の大工業
的実施では一般に余り好適ではなく、シたがって通常不
所望である。

いかなる条件下で本発明による方法を前記の範囲内ｆ特
別な場合に最上に実施できるかまたはメタケイ酸ナトリ
ウムの結晶成長を最適にすることが〒きるかは相応する
予備試験により容易に測定することができる。

本発明の意味における無水のメタケイ酸ナトリウムとは
一般に平均５重量％以下の水、有利には３重量％までの
水を含むメタケイ酸す）　ＩＪウムである。

本発明による方法は連続的にも非連続的にも実施するこ
とができる。

本発明による方法ではＳｉＯ□含有物質として有利に相
応する粒度を有するケイ砂および／または石英粉を使用
する。

一般にこの粒度は約０．１〜０．８．ｍである。比較的
長い加熱、反応および冷却時間を用いる、方法の非連続
的な実施〒は約２３％が粒度０．４〜０．８龍、約７３
％が０．２〜０．４　ｍｙｘおよび約４％力０．１〜０
．２．．であるケイ砂を使用することができる。方法の
連続的実施では有利に０．３．。

を越えない、より微細な粒度のケイ砂または石英粉が推
奨される。

砕解に使用される苛性ソーダ液は一般に水酸化ナトリウ
ムの濃度４０〜６０重量％、有利に約５０重量％の濃度
を持つ。

砕解処理は一般に温度約２００〜４００℃、有利に２４
０〜３００℃で実施される。必要な圧力は、砕解処理の
際に例えば砕解を圧力容器中で実施するかまたは方法の
連続的実施〒は圧力管中で操作し、その際相応するポン
プおよび弁により所望の圧力、を形成し、かつ維持する
ことにより得ることが〒きる。本発明による方法の実施
には西ドイツ国特許出願公開第２１０６１９８号明細書
中でデーキサイドの連続的砕解に関して記載された装置
が好適である。

本発明による方法の非連続的な実施では一般に濃縮母液
を砕解で生じる懸濁液に添加混合する。その際有利に１
５０℃を上回る温度を維持すべきである。この温度は通
常母液を砕解反応器中の懸濁液と混合するこン１によっ
て既に得ることができる。

砕解反応器または砕解懸濁液に母液を添加後得られる懸
・濁液を引続き温度７０〜１３０°Ｃ１有利に９０〜１
０５°Ｃに冷却する、その際ケイ酸塩の全量の約４０〜
５０％を微細な結晶質沈澱物の形状で含有する。この沈
澱物は比較的良好に濾過することができ、かつその際フ
ェルト様にまとまった層の形状〒生じ、該層はＨ２Ｏと
して計算してフィルターケーキの全重量に対して約５〜
２０％の含水量を有する。

濾過は前記の温度７０〜１３０’Ｃ，有利に９０〜１０
５℃で加圧濾過として実施する。しかし他の濾過方法も
本発明による方法の実施で使用することが！きる。

フィルターケーキは温度７０〜９０°Ｃで軟かく、かつ
成形可能であり、したがって例えば押出機で所望の直径
の、例えば約１龍の顆粒に成形することができ、かつ僅
かな凝集物−および微細ダスト形成で流動層中ですなわ
ち移動接触乾燥器中″ｔ％３重量％１を下回る含水量ま
で乾燥する。乾燥した生成物から所望により粗大すぎる
部分を更に粉砕し、かつ残りの乾燥生成物に再供給する
、この後全生成物を場合により篩分けすることが〒きる
。

本発明の意味において濾滓を温度７０〜９０°Ｃ−’Ｑ
細砕するのが優れている。

濾過の際に生じる濾液は経費上有利にかつエネルギー節
約的に多段蒸発装置で当初の・々ツチ比に相当する濃度
に蒸発濃縮することがｆきる。その際得られた濃縮した
母液は粘稠溶液の形状で生じ、これからは高い温度で実
質的に固体は析出しない。濃縮した母液は前記のように
循環で方法に戻すことができる。

本発明により製造されるメタケイ酸ナトリウムはＸ線回
折４真および電子走査写真によれば平均長さ約５〜１０
珈および平均直径約１〜３廂を有する結晶を含有する高
度に結晶質の生成物である。メタケイ酸ナトリウムの含
水量は一般に平均して５重量％を下回る。

次いで実施例につき本発明を詳説するが、本発明はこれ
に限定されるものではない。

例１ 次の粒度スペクトル： ０．４〜０．８　ｍｍ、　　約２３％、０．２〜０．４
　ｌｌ　　約７３％、０．１〜０．２朋　約４％ を有するケイ砂４８９に９を５１ｏ２：Ｎａ２ｏのモル
比１：１の５０重量％−苛性ソーダ液を用いて回転圧力
容器中で２５０′ｃ′ｔ％１時間砕解した。反応時間終
了後加圧（３０〜４ｏ−々−ル）下にある反応生成物に
前の、Ｓツチからの温度約１００°Ｃを有する濃縮母液
２２０４に９を添加した。引続きこうして得られた懸濁
液を更にｌｏｏ’ｃに冷却し、かっ圧濾機〒濾過した。

濾液２８２゜今およびフィルターケーキ１１８０１１９
が得られた。フィルターケーキを約８０’（で押出機で
成形して直径ｌ龍の顆粒にし、り１続き流動床で乾燥し
、その除水１８０１１９が排出された。得られた生成物
を篩分けした。１重量％を下回る含水量を有する結晶質
メタケイ酸ナトリウム１０００に９が生じた。

濾過の際に得られた濾液を多段蒸発装置〒蒸発濃縮し、
その除水６１６＆９および濃縮母液２２０４１１’９が
得られた。濃縮母液はメタケイ酸すトリウム］１９８．
５１＋９を含んでいた。これは新しい砕解懸濁液に再度
添加した。

例２ この例は本発明による方法の連続的実施を詳説する。

０．３龍を下回る粒度を有するケイ砂およびＳ１０□：
Ｎａ２Ｏのモル比−１：１の５０重量％−苛性ソーダ液
並びに循環で導かれている濃縮母液を装入した攪拌機を
備えた・々ツク釜から混合物をピストンダイヤフラムポ
ンゾを用いて圧力６０〜７０・２−ル下にある反応管に
供給し、かつ冷却すべき反応生成物の利用下に十分な熱
交換で２７０〜２８０°Ｃに加熱し、１０〜１５分この
温度に保ち、引続き冷却し、かつ放圧した。

得られた懸濁液の濾液並びにフィルターケーキおよび母
液のその後の処理は例１のようにして実施した。

９７−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　固体の結晶質、無水メタケイ酸ナトリウムを製造す
   るための方法において、５１０２含有物質を濃苛性ソー
   ダ水溶液を用いてＳｉＯ□：Ｎａ２Ｏのモル比約１．２
   　：　１〜１　：　１．２〒高めた圧力および高めた温
   度で砕解し、その際生じる懸濁液を濾過し、かつこうし
   て得られる濾滓を高めた温度で細砕し、引続き乾燥し、
   他方懸濁液の濾過で得られる濾液を先ず濃縮し、かつそ
   うして得られる濃縮母液を砕解反応混合物に戻すことを
   特徴とする、固体の結晶質、無水メタケイ酸ナトリウム
   の製法。 ２　濃縮母液を単独でまたは反応成分と一緒に砕解反応
   器に戻す、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３　ｍ縮母液を砕解時に生じる懸濁液に添加混合する、
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４　砕解処理を温度２００〜４００’Ｃ，有利に２４０
   〜３００　’Ｃで実施する、特許請求の範囲第１項〜第
   ３項のいずれが１項に記載の方法。 ５　懸濁液を温度７ｏＡ−１００℃、有利ニ９０〜１０
   ５℃〒濾過する、特許請求の範囲第１項〜第４項のいず
   れが１項に記載の方法。 ６　濾滓を温度７０〜９０℃で細砕する、特許請求の範
   囲第１項〜第５項のいずれが１項に記載の方法。