JPS59199527A - ケイ酸ナトリウム水溶液の製法 - 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】 本発明は、ケイ酸ナトリウムガラスをまずアルカリ不含
の水に溶解して溶液中の５ｊ−０□含儀を少なくとも２
０重量％（ニジ、次いで、希アルカリ液での希釈後さら
Ｃニケイ酸ナトリウムガラスを添カロして少なくと＠Ｚ
６Ｚ量％の侠求されたＳｉＯ温度（二連するまでさら（
二浴解する、ユニ根方式でいわゆる希アルカリ液の使用
Ｔ−二龜縮ケイ酸ナトリウム水溶液を製造する方法（二
関する。

工業用のケイ酸ナトリウム溶ｉ（前記Ｃ二“水ガラス溶
液″と呼称）は、有利には１３５〜１５５℃で、所縞の
自然発生圧下に固形ケイ酸ナトリウＪ・ガラス（下記（
：”浴融ガラス”と呼セ」・）を水（二溶解する事によ
り製造され、この場合有利Ｃ：は２６〜３０重量％の縄
いＳｉ０，１７［を有する０ この水沼腋のための固ノ１ａガラスは、工業的（：はも
っばらアルカリ成分としてのソーダを使用しならび（二
Ｓ１０２／Ｎ　ａ　２０の重量比（−ト記（二”比′と
呼称）３．０〜３．５、特に有オ０には３．３〜３．４
で俗（ｄする。

０名、に比べて低いたとえば２．０までのＥＩｉＯ２／
Ｎａ２Ｏの比を梅する水溶液を製造するためには、これ
までの先行技術によれば≧２．０までの相当に低い比を
有する特殊で費用のかかるアルカリ溶融ガラスを溶解工
程のため（二俗融し、引続き溶解するか、あるいは３．
３〜３．４の比を有する容易に入手可能准品質の固形ガ
ラスを常法で溶解し、水ガラスを可能な限り＠厚な力性
ソーダ浴液で所望の比Ｃ二調節し、この調節でれた水溶
液を引続き要求されたＳｉＯ□涙ｙ駁に蒸発碗鰯する。

この場合、わずかなカ性ンーダ溶液含量を有する戻欣な
いしは希沙７液の使用によって、使用芒れだ浴液のアル
カリ含量に直接依存して蒸発Ｉｋ　細コストが尚くなり
、てり（：俗解−／蒸発龜縮法の空一時収率が著しく減
少する。

従前の技術水準によれば、浴融ガラスをアルカリ不含の
水の代わりに直接“希薄液″、即ち５〜２０■量％（有
利には１０〜１４％）のＮａＯＨ含量を有するカ性ンー
ダ浴液（二箔解する事は可能でなかった。設定された”
＠解水″のＮａＯＨ含量に依存して、力性ソーダ溶液の
冷加は溶解時間の著しい延長をもたらし、許容しつる反
応肋間（アルカリ添加なしの通常の溶解時間の２〜３倍
）内（二ｓｉｏ□約１５〜２０免の工業的に必要な濃度
も得られなかった。きらに、廃液ないし希薄液の添加は
、溶解工程の間に固形ガラスの団塊化が起きるという操
作上の障害を生じる。

従って、本発明の課題は、前述の欠点が避けられる、希
薄な希薄液ないしは廃液のアルカリ含量を１更用して濃
アルカリ性ケイ酸ナトリウム治液の製法を開発する事で
おる。付加的（二この課題の設定は、希薄廃液を最大限
にオＵ用し、溶解工程内での出来る１仮りわずかなエイ
・ルギー消費（二おいて出来る限り高い空一時一収率を
得る事Ｃ二関する。

ところで意外（二も、浴融ガラスを予めアルカリ不含の
水で１＠液中のＳｉＯ□最低２０〜最筒３０里量％の蓚
厩（二なるまで溶解した場合、溶融ガラスは溶解してい
るＳｉ０□１００に＃、１−ｚたりＮａ　２０１５　ｋ
ｇまでの希薄液の形でアルカリを添加するにもかかわら
ず、溶解速度を著しく損なう事なしにｔ１解する事が見
出された。

従って、本発明の対象は、最高２０血漱％、有利に１４
Ｍ量％より下のＮａＯＨを有する希薄イ俟ｌらび（二５
ｉｎ２：　Ｎａ２Ｏの重量比３．０〜３．５、有利（二
３．０〜３．４を使用してＳｉＯ３少なくとも２６亘量
％およびＳ１０□：Ｎａ２Ｏの１量比２．０〜３．０、
有利じ２．７〜２．９を有するケイ飲ナトリウム水漕敢
の製法であり、該方法は ａ）固形ガラスをまずアルカリ不含の水Ｃ二、１３５〜
１５５℃およびこれ一二’ｒｊｒ属する水の願気仕で、
ＳｉＯ□最低２０１歓％〜最商３０重蒲％をイ１′つる
ケイ酸ナトリワム水溶液が得られるまで溶解し、 ｂ）それに次いで希薄液を、両成分の混合物中ニ８ｉ０
２：　Ｎａ２Ｏの重量比１．８〜２−６が、希薄液の濃
度に左右される固形物含量で得られるような世で添加し
、 Ｃ）次い１第２の溶解工程で、この混合物にさらにケイ
酸ナトリウム固形ガラスを、溶液中フ少なくとも２３％
のＳｉＯ３濃度が得られるまで俗解する 事を持合！とする。

引続き、上述のようにして得られたケイ酸ナトリウム溶
液を熱の回収下じ分離し、場合によりｉ４９過し、これ
Ｃ二さら（二希薄液を加える事が出来る０ 本発明による方法は、先行技術（二より装備された溶解
装；にむ中で実施できる。溶解反応器は、たとえば長手
軸を中心Ｃ二回転し、軸Ｃ二懸架された容器とじで有孔
底上（二存在する同形ガラスを通して液相を圧送する事
（二より容器内容物の十分な混合が配慮される固定容器
として設計これていでもよい。溶解工程の出来る限り低
いニオ・ルギー消費の点で、先行技術（二よるこの種の
溶ｗＦ、容器は熱回収装置を備えている。

不発Ｌ！ｊ」ｆ二よる方法では、第１土程でまず溶解容
器にイ〕利には熱い塊状ガラスを、生じる水ガラスｆａ
ｌＪｌに関して２００％までの大過剰Ｃ二充填する。そ
の後にはじめて、わずかに冷たい水を熱い塊状ガラスの
破壊のために送入し、それに直接引続いて固形ガラスを
熱の回収によって加熱さノ１．た、１００℃までの流度
を有する主要量の溶解水を常圧下に送入し、反応器を閉
鎖する。出来る限りわずかな工業的出費および高い空一
時一収率の点で、溶解は工業的１ｍ　１３５〜１５５℃
、特に１４０〜１５０℃、および所属する水の蒸気圧↑
実施する。熱い塊状ガラスを装入し、主に熱い溶解水を
使用する際、溶解工程の発熱のため、　１４　（１〜１
５０℃の有利な溶解湿匹を調ν１゛ｊするため（二は、
反厖混合物にほんのわずかな付加的熱エネルギー（たと
えば４パールの蒸気圧）を供給するだけでよい。この温
度で約６０〜９０分かかる溶解の後、水溶液は既（二２
０〜３０％の１ｌｌＩｉｏ□含量、ならびＣ二（使用さ
れた固形ガラス中に存在する比に相応して）所槙するア
ルカリ含量をイｊ゛する。

先行技術によるこれまでの溶解方法では、この溶液を、
固有圧力により溶液を相当する装置に移すために常圧に
放圧し、即ち約１００℃に冷却し、その場合放圧の際に
形成する水蒸気が次の溶解工程のための溶解水を１００
℃にまで加熱する。この冷却された水２テラスは、意図
された使用目的（二より引続＠場合によりＩ’５を望の
Ｓｉ’０２／Ｈａ２０の比≦二調節し、および／または
濾過しおよび／または蒸発濃縮してよりｈい固形物含量
Ｃ二する。

これ（二叉して本発明（二よる方法では、溶液中の目指
すＳｉＯ２含量に到達した後、希薄液を反応器中へおよ
びそれＬ：より直接に１３５〜１５５℃の熱い水ガラス
浴液中−＼圧送し、本発明による溶解方法の第２工程に
おける反応を、古び十分な濃厚水ガラス溶液が存在する
まで続行する。次いでそれ（二、通常の方法で水ガラス
溶液の目指す使用目的に依存して放圧、濾過、調節また
は蒸発濃縮のような他の処理工程が引続く４′、が出来
る。

しかし、存在する運転装置に応じて、一方で装入り゛べ
き水ガラス浴液の製造および他方で後溶解を異なる溶解
反応器中で実施する、つまり双方の上程を空間的に分け
る事は、特（二双方の溶解工程のバッチおよび濃度条件
に応じて異なる作用物質が最適雫ある場合（−工業的に
有意義である。従って、装入すべき水ガラス溶液をたと
えば通常の方法で定置の溶解番中で調製し、次いで常ｊ
上（二欣圧した後エネルギー回収−ト≦二たとえば回転
する他の溶解反応器中へ移し、そこで常圧で１にカポン
プの節約下に希薄液を加え、回転溶解器中１熱い固形ガ
ラスの添加下に１３５〜１５５℃、粕に１４０〜１５０
℃で、所望のＳｉＯ□二Ｎａ□Ｏ比（二連するまで処理
する事が出来る。

本発明を仄の実施例（二つき詳述するが、これに限定さ
れるもの１はない。

世」 例は大工業的規模で同じ原料を使用して実施した。溶融
ガラスとしては、１短間％より少ない全羊純物を有する
、組成１すａ２０・３−３５５ｉＱ２の工業用品質のケ
イ酸ナトリウム塊状ガラスを使用した。水ガラス溶液と
して（例８を除（）、Ｎａ２ＯＢ、０％およびＳｉｎ。

２６．８％を有するこの溶液ガラスの水浴液を使用した
。不発明の範囲内で使用しべき廃液は、Ｎａ０１１１４
．＋１重臥％を冷していた。希薄液のより低いカ性ソー
ダ龜度は、そのつど軟化された水の添加により調節した
。

成分は熱時（約２００℃の固形ガラス、約７０〜９５℃
の希薄液および水ガラス浴液）（二送入した。

全ての例では、反応混合物中へ水歇気を直接（二吹込む
事！−よって１４５±２℃の山度（二近した。そのつと
１２０分間の反に６１ｈ４間後に、生じた浴液の試料を
採取し、七のＮ　ａ　２０およびＳ１０２含量について
分析した。

個々の成分の使用量ならびに混合物の組成は表１によと
めた。表２（−は、熱水処理後Ｃ：得られる１υ然の収
蔽および組成が記載され１いる。

レリ２〜５　＜：　９！Ｉ　１−比較例）は、その長手
軸を中ノ）（二６　ｒ、ｐ、ｍ、テ回転し、かツ２４　
ｍ３のｇ　１１１を有する、鋼板で内張すされた反応器
中で実施した。この際、記載量の塊状ガラスおよび液体
成分（希薄液を含む）を常Ｊ上で、反応混合物を加熱す
る前（−光項口かり反応器中へ入肛、次いで反応器を閉
鎖し、回転させ、加熱した。

ｙ１１６〜８（二は、２５ｍ：（の容量を有する、有孔
妊を備えた固定容器を使用した。この型の反応器では、
塊状ガラスは有孔底上（二存在し、液相は循環ポンプを
用いて固形ガラスを貫通きゼる。

例６および例７では一前述のようＣニー全成分をγ；；
圧で、反几：混合・吻を加熱する前（ユ反応器中へ光λ
した。

しかし％”Ｉｓではそれとは異なりまず水ガラス浴赦を
希薄液の添加なしに製造した。次いで、この溶液中へ中
間Ｃ二冷却する事々しＣかつ反兄、混合物の圧力に抗し
て希薄液を反応器中へ圧入した。そＡ（二応じて、始め
から著しく人垣の固形プｒラスを装入した。６０分間の
溶解時間抜（１４０〜１４５℃）、この方法でｉ（ａ　
２　Ｕ　７．５　ＡおよびＳｉＯ□２５．１％を有する
水ガラス浴液が得られた。希薄液のポンプを送入しッた
後、他の汐１」【ニニｔｃｆ　Ｉするｊ、うに、塊状）
ガラスの久Ｙ臼解のためさら（二１２０分ＩＵｊの反応
時間を維持した。

＆１１１（比１１！Ｘ例）は、゛溶解水″として１ｑａ
ＯＨ４％のみを有する非常（：希薄な溶液を使用する場
合に溶解されたケイ酸塩の不在で著しい俗解限界が生じ
る事を示す。１２０分後に得られる水ガラス浴液は１．
菜的に甘党できない低い固）１３物含量を有し、望−１
侍収率（よ（）（′Ｊ　８　における僅か６０分間の第
１溶解上程と比較して）極端（二低い。

従って、別２〜例８は本発明しよる方法の利点を明らか
にする。

全てのパーセント数値は＊ｍ−ξ−ｍ−ミーセント

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　８ｉＯ□含量少なくとも２６重石′％およびｏ　
   ｉＯ２；　ｈ　ａ　２０のＡ１１量比２０〜３．０を有
   するケイ酸ナトリウム水溶液を、ＮａＯＨ最高２０重量
   ％を有する希薄液ならび（二５ｉｎ２：　Ｎａ２Ｏの１
   量比３．０〜３．５を有するケイ酸ナトリウム固形ガラ
   スを使用して製造する方法（二おいて、ａ）固ノ１′／
   ：／ｆラスをまずアルカリ不含の水に、１３５〜１５５
   ℃およびこれ（二Ｐ’）Ｔ属する水の蒸気圧で、５ｉｎ
   ２最低２０那量％〜最尚３０重量％を有するケイ酸ナト
   リウム水浴液が得られるまで浴解し、 ｂ）それＣ二次いで希薄液を、両成分の混合物中（：Ｉ
   　Ｓ　ｉＯ２：　Ｎａ　２０の１情比１．８〜２．６が
   、希薄液の殆度に左右される固形物含量で得られるよう
   な量で添加し、 Ｃ）仄いて第２の溶解工程でこの混合物に、さらにケイ
   酸ナトリウム固形ガラスを、溶液中↑少なくとも２３％
   のＳｉ０２磯度力１得られるまで、溶解する事を特徴と
   する、ケイ酸ナトリウム水溶液の製法。