JP3432546B2 - カセイソーダ固形物及びその製造法 - Google Patents

カセイソーダ固形物及びその製造法

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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2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鋳鉄製の
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Na
ClOやNaClO3 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3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4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%以上残留する。このためこの方
法により製造されたカセイソ−ダ固形物は、強度があり
取扱いが容易であるが、不純物が多く、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、不純物が少なく、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は強度がなく脆いため、これら
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】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。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するためにカセイソ−ダ固形物における塩分の割
合が固形物の品質や強度に影響を与えていることに着目
し、さらに研究を重ねた結果、固形物の強度は糖類を添
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。
【0013】即ち、本発明のカセイソーダ固形物は糖類
0.5重量%〜2.5重量%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
ソーダに糖類を添加して得られるものであることが好ま
しい。
【0014】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糖類を
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、糖類の添加は、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。
【0015】
【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糖類の含有割合が0.5重量%〜
2.5重量%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。
【0016】
【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、糖類を2.5重量%以下
の割合で含有してなるが、かかる糖類としては、例えば
ブドウ糖、砂糖、マンニット、ガラクト−ス等が挙げら
れる。
【0017】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、糖類の含有割
合が2.5重量%以下であることが必要であるが、さら
に0.5〜2.0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の純度が劣るようになる。
【0018】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。
【0019】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糖類を添加して得ら
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、糖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。
【0020】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、蒸発缶11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NaOH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。
【0021】本発明においてカセイソーダに糖類を添加
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1 IM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、糖類受槽16より当該
液体カセイソーダ中に糖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
カセイソーダ中に糖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)に糖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内に糖類を添加するように
してもよい。 (2)製造法2 IM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、糖類受槽17より当該溶融カセイ
ソーダ中に固体の糖類を添加し、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。この製造法2によれば、糖類が蒸発煮詰め器12内
に混入することがないため蒸発煮詰め器12の使用寿命
を短縮することがない点で好ましいが、溶融カセイソ−
ダの温度と接触時間の長短により糖類の一部が炭化する
ことがあり、この場合は糖類の添加後出来るだけ速やか
に冷却・固形化出来る様、糖添加場所・添加時期を選定
する。
【0022】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。
【0023】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1〜5に
おけるカセイソーダ固形物は上記製造法1により製造し
たものであり、実施例6、7におけるカセイソ−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に示す。但し、各表中「%」は「重量%」を表
す。また、「IM法+ブドウ糖1.0%」はIM法によ
り得られたカセイソーダにブドウ糖を1.0重量%添加
したことを表す。
【0024】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。
【0025】
【表1】 以上の表1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糖類が
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、IM法で得られたカセイソーダ固形物よりも大
きいことが分かる。従って、本発明の製造法によるカセ
イソーダ固形物は、従来のIM法で得られたカセイソ−
ダ固形物に比べて強度があり、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。
【0026】このように糖類の添加により抗折力が高く
なる理由は、例えばブドウ糖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ブドウ糖が溶
けた状態であり、これが冷却することによりブドウ糖或
いはカセイソーダ(NaOH)の結晶が生成していくた
めと考えられる。
【0027】また、品質の面においても、本発明では不
純物が少なく品質の良いカセイソ−ダ固形物が得られる
IM法またはHg法でカセイソ−ダ固形物を製造してい
るので、実施例1〜7のカセイソーダ固形物は、不純物
が少なく、良好であった。
【0028】
【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。
【0029】また、本発明の製造法によれば、糖類の添
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。
【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】D法の製造プロセスの説明図である。
【図3】IM法の製造プロセスの説明図である。
【図4】Hg法の製造プロセスの説明図である。
【符号の説明】
11 NaOH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 糖類受槽 43、53、63 電解槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭38−23154(JP,B1) 特公 昭46−18381(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01D 1/00 - 1/44

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 糖類を0.5重量%〜2.5重量%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。
  2. 【請求項2】 イオン交換膜法又は水銀法で得られたカ
    セイソーダに糖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。
  3. 【請求項3】 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。
  4. 【請求項4】 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
    ダ中に糖類の水溶液を添加することを特徴とする請求項
    3のカセイソーダ固形物の製造法。
  5. 【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して溶融カセイソーダを得た
    後に固体の糖類を添加することを特徴とする請求項3の
    カセイソーダ固形物の製造法。
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