JPS641411B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は珪酸ソーダの新規な製法とその装置に
関するものである。詳しくはアルカリと珪酸との
モル比（珪酸／アルカリ）（以下MRと略す）が
３以上の珪酸ソーダを容易に製造できる方法と装
置に関する。

従来珪酸ソーダの製造方法としては白土に代表
される溶解しやすい珪酸原料をアルカリ溶液（主
として苛性ソーダ溶液）と共にオートクレーブ内
で加熱反応させる湿式法及び珪砂とアルカリ（主
として炭酸ソーダ）を1300〜1500℃で加熱溶融し
てカレツトをつくり、更にこれを高圧容器内で加
熱溶解する乾式法が知られている。しかしながら
このような従来法には次のような欠点があつた。
すなわち湿式法では製造に要するエネルギーは少
なくて済むものの、珪酸原料に含まれる不純物の
ために着色しまた濾過性も悪くMRが2.5以上の
高モル比の製品は製造することができないという
欠点があつた。もつとも珪酸原料としてホワイト
カーボン、シリカゲル等の高純度可溶性シリカを
使用すれば高モル比製品が製造できないことはな
いが、これらの高純度可溶性シリカは高価で経済
的に引き合わなかつた。また乾式法では高モル比
の製品を製造することはできるが、製造に要する
熱エネルギーは膨大で、熱効率を改善しようにも
莫大な付帯設備を必要とする欠点があつた。言い
換えればエネルギー消費量の少なく、しかも高モ
ル比の珪酸ソーダの工業的製造法は未だ存在して
おらず省エネルギーの叫ばれている今日強く要望
されている。

本発明者はかかる要望に応える為鋭意検討の結
果、特殊な反応装置を用いアルカリと珪酸との反
応を反応物がガラス化状態へ移行前に終了すれば
良いことを見出し本発明を完成した。

すなわち本発明の目的は、エネルギー消費量の
少ない高モル比珪酸ソーダの製造法とその装置を
提供することにあり、かかる目的はアルカリ含有
物質で被覆された珪酸原料を加熱して反応させ、
反応物がガラス化状態に移行しないうちに高温域
から分離することを特徴とする方法と、反応容器
内に熱源を設置し、該熱源の周囲に反応板を配設
し、前記反応容器上部に原料入口を設け、下部に
反応物出口を設けることを特徴とする珪酸ソーダ
の製造装置にある。

以下に本発明を詳細に説明するに、本発明では
原料として、第３図のようなアルカリ含有物質ａ
で被覆された珪酸ｂ原料を使用する。ここにアル
カリ含有物質ａとしそては、メタ珪酸ソーダ、オ
ルソ珪酸ソーダ、苛性ソーダ、カリ類等を挙げる
ことができ、通常これらのうちメタ珪酸ソーダが
使用される。これらの多くはガラス原料として公
知のもので、例えばメタ珪酸ソーダで被覆された
珪酸原料は、苛性ソーダと珪砂を320〜450℃に加
熱すると珪砂の表面と苛性ソーダが反応し顕粒状
の状態で得られるものである。このような珪酸原
料を使用するのは、次工程で溶融し易く反応が容
易に進行するからである。

次にこの原料を850〜900℃に加熱しアルカリ含
有物質と珪酸を反応させ、反応物がガラス化状態
に移行しないうちに高温域から分離する。ガラス
化状態に移行すると、反応物の特質であるフオー
ム状態がガラス化進行に比例して失われ、溶解に
際し例えばオートクレーブの如き高温高圧の装置
を必要とし、同時にそのための熱源も更に必要と
なる。

反応は例えば図面のような装置で行うことがで
きる。第１図はこの装置の第１実施例であつて１
は鉄板式または赤レンガ式の反応容器で、上部は
原料入口１３として開放されており、下部中心に
は漏斗状の反応物出口２が設けられている。反応
容器１内部中央付近には、電気ヒーター、ガスバ
ーナー等の熱源３が設置されており、その周囲に
は多段状に反応板４が配設され、熱源３上方には
円錐板５が設けてあり、該円錐板５には温度計１
４が差し込まれている。当然のことながら反応板
４及び円錐板５は耐火材料で作られている。勿論
金属板で製作しても良い。６は反応物出口２下方
に設置されている溶解槽で、内部には撹拌機７が
備えられている。

さてこのような装置に熱源３を作動させて装置
内を850℃以上に加熱することによつて装入され
ているアルカリ含有物質で被覆された珪酸原料８
が連続的に反応を起す。反応すると反応物９は微
小な気泡を多数含んだ白色のフオーム状粘性流体
となり、自重により反応板４より自然に矢印のよ
うに落下し反応物出口２より反応容器１外へ出
る。反応板４より落下したあとは、次の珪酸原料
８が反応して同様に粘性流体となり、この反応物
も自重により落下し高温域から分離される。つま
り反応すると粘性流体となりガラス化状態に移行
するまでもなく直ちに系外に取出される。反応容
器から出た反応物９は水又は珪酸ソーダの満たさ
れた溶解槽６に入り、ここで気泡を放出しつつ30
秒前後で粉化する。落下するフオーム状反応物９
は反応の際加熱された熱量（約850〜900℃）を有
しているので、撹拌によつて自然に完全に溶液化
した珪酸ソーダが得られる。

なお第２図は製造装置の第２実施例を示し、本
実施例では反応板４を独立して設けず、反応容器
の壁材１０にテーパー面１１を形成し、このテー
パー面１１を反応板と兼用している。なお１４は
蓋１２より容器内部に差し込まれている温度計で
ある。珪酸原料は壁材１０と蓋１２の間の原料入
口１３より投入され、テーパー面１１に沿つて落
下していく間に熱源３よりの熱で反応し、反応物
出口２より出る際にはちようどフオーム状粘性流
体となる。

なお本発明で得られるフオーム状粘性流体は冷
却して固化すると見掛比重約1.9前後を示す従来
存在しなかつた新規な物質で、その化学構造は定
かでなく今後の研究を待たなくてはならない。

また本発明では既述の装置のように反応物出口
２と溶解槽６とは必ずしも直結していなくても良
い。従つて場合によつては工程を分けて溶解して
も良い。ただ直結しておくと反応物自身９の保有
する熱を溶解槽６にて活用することができるので
好ましい。

以上のように本発明は珪酸原料を反応させ、ガ
ラス化状態に移行せぬうちに反応物自身の自重に
より高温域から分離することを特徴とする珪酸ソ
ーダの製造法とその装置に関する。そのため次の
ような効果を奏する。

(1) フオーム状反応物は極めて易溶性であるた
め、従来製造困難とされていたMR4以上の珪
酸ソーダも自由に製造することができる。その
理由は定かでなく今後の研究を待たなくてはな
らない。また本発明による超高モル比の珪酸ソ
ーダは特殊な用途に使用できると共に新しい用
途の創造も可能となつた。従来周知の用途にお
いても、例えばシリカゲルを製造する場合製造
コストに大きな比率を占めるアルカリ及び酸の
使用量を減らすことができるので、シリカゲル
の製造コストを著しく低下させることができ
る。

(2) 本発明で得られるアルカリと珪酸の反応物
は、温水中で簡単に自壊し溶解すると共に、原
料中に含有しているアルミナ、マグネシウム、
鉄類等の不純物を容易に濾別することができ
る。このため極めて純度の高い珪酸ソーダを製
造することができる。従来無水珪酸ソーダ硝子
の溶解には高圧容器及びボイラーを必要として
いたが、本発明ではこれらを必要とせず簡単に
溶解することができる。

(3) 従来の乾式法、程反応に高温を要せず、所要
熱エネルギーが少なくて済む。特に本発明装置
では、容器中央に熱源を設置しその周囲に原料
を充填するようにしたので熱が逃げ難く、熱効
率が高い。放熱による熱損失はほとんど零に等
しい。

(4) アルカリ含有物質で被覆された珪酸原料は顆
粒状であるため、反応容器内に充填された原料
は次々と移動し自然に反応が進行する。また反
応板上の原料は30〜35゜の接触角を有し熱を受
ける面は広く、この面で反応が短時間で行わ
れ、能率的である。

次に本発明を実施例により更に詳細に説明する
が、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施
例により限定されるものではない。

実施例 １ 第２図に示す第２実施例の装置を用い、熱源３
として電気ヒーターを使用した。まず電気ヒータ
ー３に通電し、温度計１４が1100℃に達した時点
で苛性ソーダ１重量部と珪砂2.5重量部とから製
造したメタ珪酸ソーダで被覆された珪酸原料８を
入口１３より、反応状況に合わせて徐々に投入し
たところ、投入後約５分でテーパー面１１の上か
ら１／３位の位置で徐々に反応が開始され、フオ
ーム状粘性流体９となり、その後約２分で出口２
に達し反応容器１より流出し、900℃の温度のま
まで溶解槽６内の水１５に投入され、水中で気泡
を放出しつつ約30秒間で粉化した。粉化したもの
をビーカーで煮沸すると約１時間後完全に溶液化
したMRが１：3.1の珪酸ソーダが得られた。

実施例 ２ 第１図に示す第１実施例の装置を用い、熱源３
として燈油をバーナーで燃焼させた。苛性ソーダ
１重量部と珪砂2.5重量部とから製造したメタ珪
酸ソーダで被覆された珪酸原料８を容器上部の原
料入口１３より投入したところ、熱源３付近の温
度が約900℃になると反応板４の上で珪酸原料８
の反応が開始され、約1100℃に達すると急速な反
応が起こり、フオーム状粘性流体９の落下が激し
くなり、約1200℃に達するとさらに粘性流体９の
落下量は多くなるがそれ以上は温度上昇しなかつ
た。粘性流体９が落下し投入される溶解槽６の水
１５の水温は上昇し沸点を保持し、粘性流体９は
水中でまず粉体となり順次溶解しMRが１：3.0
の珪酸ソーダが得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の第１実施例に原料を充填
した状態を示す断面図、第２図は同第２実施例に
原料を充填した状態を示す断面図、第３図は本発
明で使用する原料を示す断面図である。 １…反応容器、２…反応物出口、３…熱源、４
…反応板、６…溶解槽、１３…原料入口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルカリ含有物質で被覆された珪酸原料を加
   熱して反応させ、フオーム状反応物がガラス化状
   態に移行しないうちに高温域から分離することを
   特徴とする珪酸ソーダの製造法。 ２ 反応容器内に熱源を設置し、該熱源の周囲に
   反応板を配設し、前記反応容器上部に原料入口を
   設け、下部にフオーム状反応物出口を設けること
   を特徴とする珪酸ソーダの製造装置。