JP5260019B2 - 粒状ヨウ化ナトリウムの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、粒状ヨウ化ナトリウムの製造方法に関し、より詳細には、特定条件で粒状物を形成させる粒状ヨウ化ナトリウムの製造方法に関する。
金属ヨウ化物は、種々の化学反応や分析などに供せられる試薬として有用であり、去炎剤、利尿剤、変質剤としての医薬、写真用乳剤、シンチレーションカウンター用単結晶レンズなどの素材ともなり、最近では、ナイロン繊維添加剤、液晶ディスプレー（ＬＣＤ）、偏光フィルム素材としての用途例など、その需要は増大している。
金属ヨウ化物の水溶液を製造する方法としては、ヨウ素を鉄粉で処理する鉄還元法や、ギ酸、シュウ酸などの有機酸またはその金属塩による還元法、水加ヒドラジンによる還元法、ヨウ素を金属水酸化物と反応させ、副生するヨウ素酸の金属塩を除去する方法、ヨウ化水素酸水溶液と金属水酸化物との中和反応法など種々の方法があり、これらいずれかの方法により供された金属ヨウ化物の水溶液を適当な方法で濃縮し、一部の金属ヨウ化物を析出させ、濾別、乾燥、粉砕または全量乾固、粉砕して粉末の金属ヨウ化物が製造されている。
このような金属ヨウ化物のうち、特にヨウ化ナトリウムは、ヨード欠乏症の治療や予防にも使用され、さらにこのヨウ化ナトリウムの結晶は放射線の検出に利用される。
従来において、粒状金属ヨウ化物を安定かつ連続的に製造し得る造粒金属ヨウ化物の製造方法として、例えば特許文献１に示す開示技術が提案されている。
この特許文献１に示す開示技術では、金属ヨウ化物を造粒する際に、温度８０〜９５℃の雰囲気下に、平均粒子径５０〜２５０μｍの金属ヨウ化物と濃度４５〜５５質量％の金属ヨウ化物水溶液とを供給し、前記種結晶の表面に金属ヨウ化物を被覆する工程を有することを特徴としている。
しかしながら、上記特許文献１の開示技術では、ヨウ化ナトリウムに限定することなく、その上位概念としての金属ヨウ化物を製造する点に着目している。また、この開示技術では、上記ヨウ化ナトリウム水溶液及び種結晶を供給する際の雰囲気を８０〜９５℃に限定している。
また特許文献２においても、金属ヨウ化物の造粒方法が開示されているものの、ヨウ化ナトリウムの製造方法について着目した場合に、その詳細な条件は開示されていない。
特開２００５−４７７６４号公報
特開平０９−１５６９２０号公報
前記の公知の方法で製造されたヨウ化ナトリウム製品を貯蔵しておくと、ヨウ化ナトリウムの潮解性により固結現象（ケーキング、ブロッキング）が起き、使用時における包装容器からの取り出し等の作業性や取り扱い性に劣るため、固結を起こさない性状が望まれている。そのため、特許文献１、２において粒径２５０μｍ以上の顆粒状の金属ヨウ化物を製造する方法について述べているが、ヨウ化ナトリウムに関しては６５℃以下では結晶水を保有する２水塩を生成し、潮解性も高く、８０〜９５℃の雰囲気下での乾燥造粒条件では製品規格の水分値０．５％以下にすることができない。
また、特許文献１、２においては種結晶として微粉末や塊状製品の一部を粉砕して使用しており、造粒工程が煩雑になっていると共に、粉砕工程での微粉末の閉塞、粉砕設備からの異物が混入してしまうおそれがある。
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、金属ヨウ化物のうち、特にヨウ化ナトリウムに着目し、安定かつ連続的に製造し、固結を起こさない粒状ヨウ化ナトリウムの製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意研究した結果、種結晶を使用しない流動層噴霧造粒乾燥機を用いて、乾燥造粒温度を１５１〜２００℃にすることにより、水分値０．１％以下で、粒径２００〜３００μｍの顆粒状で、常温で１年間保管しても固結現象を起こさないヨウ化ナトリウムの製造方法を見いだし、本発明を完成するに至った。
即ち、本願請求項１に係る発明は、温度１５１〜２００℃の造粒室内で、濃度４５〜６０質量％のヨウ化ナトリウム水溶液を供給することによりヨウ化ナトリウム粉末を乾燥造粒することを特徴とする。
また、本願請求項２に係る発明は、請求項１記載の発明において、前記ヨウ化ナトリウム水溶液を上方に向け噴霧し、これに熱風を吹き付けることにより、前記乾燥させたヨウ化ナトリウム粉末の表面に順次積層させることを特徴とする。
また、本願請求項３に係る発明は、請求項１記載の発明において、粒子径５０〜２５０μｍのヨウ化ナトリウムの種結晶を更に供給し、前記種結晶の表面に前記ヨウ化ナトリウム水溶液を順次積層させることを特徴とする。
上述した構成からなる本発明では、乾燥造粒温度を高くすることにより、作業工程も少なく、固結現象を起こさない顆粒状のヨウ化ナトリウムを効率良く製造することが可能である。特に請求項２に係る発明では種結晶を使用する必要もなくなることから、製造プロセスの効率化をより促進させることが可能となる。
以下、本発明を適用した粒状ヨウ化ナトリウムの製造方法について図面を参照しながら詳細に説明をする。
本発明は、ヨウ化ナトリウムを造粒する際に、温度１５１〜２００℃の雰囲気下に、濃度４５〜６０質量％のヨウ化ナトリウム水溶液を供給することにより、ヨウ化ナトリウムを乾燥造粒する。本発明では、濃度４５〜６０質量％のヨウ化ナトリウム水溶液を供給し、かつ、造粒温度、すなわち粒状ヨウ化ナトリウムの乾燥熱風温度を１５１〜２００℃に調整して含まれる水分を除去することで、粒度分布が均一な粒状ヨウ化ナトリウムを製造するものである。造粒工程を上記条件下で行うと、水分が造粒装置内の雰囲気によって除去され、乾燥させたヨウ化ナトリウム粉末の表面に順次積層させることができる。この積層を繰り返すことにより粒子径の大きい粒状のヨウ化ナトリウムを製造することができる。
本発明の粒状ヨウ化ナトリウムの製造に使用できる造粒装置としては特に制限はなく、従来公知の流動層噴霧造粒乾燥機を使用することができる。
以下に、本発明の粒状ヨウ化ナトリウムの製造に好適な装置を模式的に示す図１を参照して説明する。この装置は、図１に示すように、造粒装置１と、温風６７と、温風導入口６９と、目皿板１５と、ヨウ化ナトリウム水溶液用ノズル４と、噴霧ヨウ化ナトリウム水溶液５３と、ヨウ化ナトリウム水溶液タンク１６と、高圧空気１４と、排気ガス６と、排気口１１と、高圧空気１２と、粒状ヨウ化ナトリウム７と、造粒室８と、製品出口３３と、流動層２５とにより、所期の動作を実現するものである。
まず、温風導入口６９から温風６７を導入する。次にヨウ化ナトリウム水溶液タンク１６に貯蔵されたヨウ化ナトリウム水溶液を、ノズル４から圧縮空気１４によって供給して噴霧ヨウ化ナトリウム水溶液５３を発生させる。
造粒室内８で噴霧ヨウ化ナトリウム水溶液５３の乾燥と付着を繰り返し、粉末表面にヨウ化ナトリウムを積層して、漸次粒子径の大きなヨウ化ナトリウムに造粒され、温風６７の風圧で浮遊出来ない大きな粒子が降下する。降下した粒子が流動層２５を形成し、温風６７により撹拌されながら更に乾燥、造粒が繰り返され、平均粒子径が予め所定範囲となった粒子が製品出口３３から排出される。高圧空気１２は、造粒室内８上部に微粉末ヨウ化ナトリウム集塵のためのバッグフィルター１８が設けられており、そのフィルター目詰まり防止のために、逆方向から間欠的に吹き付けることにより微粉末を落下させるためのものである。
なお、造粒室内８に導入された温風６７を供給する際に導入された高温空気、噴霧ヨウ化ナトリウム水溶液５３を供給する際に導入された高圧空気１４は、排気ガス６として排気口１１から装置外に排出される。なお、本発明では、造粒室内の温度を１５１〜２００℃に調整でき、かつ濃度４５〜６０質量％のヨウ化ナトリウム水溶液を供給できる。より詳細に流動層床面積０．１〜０．３ｍ２の造粒室内８を有する装置を用いて造粒する場合で説明する。
温風導入口６９の温風温度は１７１〜２２０℃、より好ましくは１８０〜２１０℃、特に好ましくは１９０〜２００℃の乾燥した温風６７を導入し、造粒室内８の温度を１５１〜２００℃に調整する。該造粒温度が１５１℃未満の場合には、造粒室内での造粒乾燥に長時間を要し、ヨウ化ナトリウム水溶液の噴霧速度も低く抑える必要があるなどコストアップにつながるため好ましくなく、また、得られる粒状ヨウ化ナトリウム中の水分が多くなってしまうという問題点もある。
また２００℃を超える場合には、噴霧するヨウ化ナトリウム水溶液の液滴の大きさによっては、造粒が起こらず微粉末粒子として流動層上部に設けたバッグフィルター１８の目詰まりを起こす恐れがあるなど好ましくない。また、２００℃を超える場合には、粒子径が小さくなってしまうという問題が生じる。
ヨウ化ナトリウム水溶液の濃度は４５〜６０質量％、より好ましくは４８〜５５質量％、特に好ましくは４８〜５０質量％のヨウ化ナトリウム水溶液をノズル４から造粒室内８の上方に向けて供給する。該濃度は、造粒温度や造粒室内静圧、流動層差圧などと相まって、粒度分布や平均粒子径に関与する粒状ヨウ化ナトリウム製造時の重要な要素である。特に、４５質量％を下回ると含まれる水分の除去が困難となるため、造粒時間が過大に延長され生産性が低下し、造粒時間の延長は造粒物の物理的な破損にもつながり、品質を低下させる場合がある。一方、６０質量％を上回ると粒子径の大きな粒状ヨウ化ナトリウムが製造され、平均粒子径が揃った粒状ヨウ化ナトリウムの製造が困難となる場合がある。
なお、ヨウ化ナトリウムの水溶液を製造するには、ヨウ素を鉄粉で処理する鉄還元法、ギ酸、シュウ酸などの有機酸またはその金属塩による還元、水加ヒドラジンによる還元、ヨウ素を金属水酸化物と反応させ、副生するヨウ素酸の金属塩を除去する方法、ヨウ化水素酸水溶液と金属水酸化物との中和反応法などいずれの方法で製造されたものも用いることができる。
該水溶液を貯蔵するヨウ化ナトリウム水溶液タンク１６は、ノズル４の上方に配置し、自然落下によって造粒室内８に供給してもよい。また、ヨウ化ナトリウム水溶液タンク１６がノズル４より下方に配置される場合には、ポンプを使用して該水溶液をくみ上げ、造粒室内に供給してもよい。供給されたヨウ化ナトリウム水溶液は高圧空気１４を用いてノズル４から噴霧する。該水溶液の噴霧は、噴霧空気圧０．１〜０．３ＭＰａＧ、好ましくは０．１５〜０．２５ＭＰａＧ、３本のスプレーノズルを使用した場合に、ノズルの一本当たりの噴霧空気量３．５〜７．０Ｎｍ3／ｈで噴霧することが好ましい。一本当たりのノズルの噴霧空気量が３．０Ｎｍ3／ｈ未満の場合には噴霧ヨウ化ナトリウム水溶液５３で噴霧されず、乾燥、造粒が出来なかったり、ノズルの目詰まりを生じる場合がある。一方、７．０Ｎｍ3／ｈを超える場合には噴霧粒子径が小さくなり、造粒に長時間を要する場合があり不利である。また、噴霧空気圧が０．２５ＭＰａＧを超える場合には、噴霧液の到達距離が延びて排気口１１前に取り付けてあるバッグファイルター１８にあたり、バッグフィルター１８の目詰まりを起こし、乾燥、造粒が出来ない場合がある。
噴霧ヨウ化ナトリウム水溶液５３の平均粒子径は、１０〜５０μｍ、好ましくは２０〜４０μｍとすることが好ましい。該液滴の大きさが１０μｍ未満の場合には、ヨウ化ナトリウム水溶液が微粉末となり装置内に滞留し、または排気フィルターの目詰まりの原因になったりする場合がある。
本発明では、好ましくは噴霧空気圧０．１５〜０．２５ＭＰａＧ、３本のスプレーノズルを使用し、各ノズルの一本当たりのノズルの噴霧空気量３．５〜７．０Ｎｍ3／ｈで噴霧する。一本当たりの噴霧空気量が３．５Ｎｍ3／ｈ未満の場合には、ヨウ化ナトリウム水溶液が噴霧されず、乾燥、造粒が出来ない。
粒状ヨウ化ナトリウムが連続的に生産される場合には、造粒後の粒状ヨウ化ナトリウム７が流動層２５に堆積し、かつ所定量の製品が製品出口３３から排出され、流動層２５は常に変動している。本発明では、流動層２５における結晶滞留量（以下、流動層差圧とも称する。）は、１．５〜３．０ｋＰａＧ、より好ましくは２．０〜２．３ｋＰａＧである。この流動層差圧は、目皿板１５に向けて供給する温風６７の圧力と、流動層２５上の温風６７の圧力との差で示すことができる。造粒によって所定粒子径に成長した粒状ヨウ化ナトリウムは、流動層２５上の温風６７の圧力を超える降下圧力を有する場合に流動層２５に落下し流動層２５と混合する。このため、流動層差圧は、この落下を調整するものとなり、ひいては粒子径を特定する要素となる。流動層差圧が３ｋＰａＧを超えると流動層２５から粉塵が発生しやすく、製品の平均粒子径を大きくすることができない。なお、流動層２５を形成することによって、原料を供給して製品製造を開始してから製造終了までの間、連続的に均一な品質の粒状ヨウ化ナトリウムを製造することができる。
加えて本発明では、造粒室内８に供給される温風６７の装置断面積当たりの圧力と排気口から排出されるガスの装置断面積当たりの圧力との差（以下、造粒室内静圧とも称する。）が、０〜−０．２ｋＰａＧ、より好ましくは０〜−０．１ｋＰａＧとする。ヨウ化ナトリウム水溶液の乾燥と付着によって粒状ヨウ化ナトリウムが形成されるが、粒状物形成効率や目皿板１５近傍に落下する粒状ヨウ化ナトリウムの平均粒子径、水分や滞留量は上記流動層差圧によって変動する。造粒室内流動層差圧が上記範囲内に制限されると、特に乾燥効率に優れる結果、粒度分布の均一性に優れ、かつ平均粒子径が大きい粒状ヨウ化ナトリウムが得られる。造粒室内静圧は、造粒室内８に導入される気体量と、流動層の滞留量との差圧によって決定されるため、該差圧を０〜−０．２ｋＰａＧに制御するには、例えば造粒室内８から製品出口３３に層内顆粒体の排出量の調整機構を設ければよい。流動層２５の流動速度は、通常１．４〜１．８ｍ／ｓ、好ましくは１．５〜１．６ｍ／ｓの範囲の流動速度とする。１．４ｍ／ｓ未満の場合には、粒子自重などから流動層を形成し制御することが困難となり、層内全体を利用した造粒操作が不十分となる場合がある。また、該流動速度が１．８ｍ／ｓを越える場合には、層内で層流が渦巻いたりするなどにより顆粒同志が激しく衝突したり顆粒が層内壁に激しく衝突し成長した顆粒の一部が欠けたりするなど好ましくない。該流動速度は温風６７の風量を変更することで調整することができる。
本発明によれば、粒度分布が均一で、平均粒子径が２００〜３００μｍの粒状ヨウ化ナトリウムを製造することができる。この平均粒子径は、ヨウ化ナトリウム水溶液の流量速度や温度等の各種条件を制御することにより、所期の粒子径にコントロールすることができることは勿論である。また、平均粒子径を２００〜３００μｍに揃えることで固結現象が起きず、常温で１年間流動性を保つことができた。
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、粒子径５０〜２５０μｍのヨウ化ナトリウムの種結晶を更に供給するようにしてもよい。この種結晶の表面にヨウ化ナトリウム水溶液を順次積層させて乾燥造粒していくことになる。このとき、ヨウ化ナトリウム水溶液を上方に向けて噴霧することは必須とならない。
以下、本発明の実施例により具体的に説明する。
図１に示す造粒装置に準じて粒状ヨウ化ナトリウムを製造した。
造粒室下部から１８５〜１９０℃の乾燥温風を送り込み、流量速度１．５５〜１．６５ｍ／ｓに調整し、流動層を形成させた。
次に、この流動層に濃度５０質量％のヨウ化ナトリウム水溶液を造粒室下部から上方に向けて、３本のノズルを用いて噴霧した。各１本のノズルからの噴霧量は１３Ｌ／ｈｒ、噴霧空気圧は０．２ＭＰａＧ、噴霧空気量を４．６Ｎｍ３／ｈに調製して噴霧した。噴霧平均粒子径は３５μｍであった。造粒室内温度が１７０℃前後になるように導入する温風量を調整した。
分級および仕上げ乾燥を温度１８５〜１９０℃前後で行い、篩目開 φ１ｍｍを通過したものを製品とし、製造量は３０ｋｇ／ｈｒであった。得られた製品の粒度子径は０．２〜０．３ｍｍの間が９０％であり、常温で１年間保管しても固結現象はおこさなかった。
１ 造粒装置
４ ヨウ化ナトリウム水溶液用ノズル
６ 排気ガス
７ 粒状ヨウ化ナトリウム
８ 造粒室
１１ 排気口
１２ 高圧空気
１４ 高圧空気
１５ 目皿板
１６ ヨウ化ナトリウム水溶液タンク
１８ バッグフィルター
２５ 流動層
３３ 製品出口
５３ 噴霧ヨウ化ナトリウム水溶液
６７ 温風
４ ヨウ化ナトリウム水溶液用ノズル
６ 排気ガス
７ 粒状ヨウ化ナトリウム
８ 造粒室
１１ 排気口
１２ 高圧空気
１４ 高圧空気
１５ 目皿板
１６ ヨウ化ナトリウム水溶液タンク
１８ バッグフィルター
２５ 流動層
３３ 製品出口
５３ 噴霧ヨウ化ナトリウム水溶液
６７ 温風
Claims (3)
- 温度１５１〜２００℃の造粒室内で、濃度４５〜６０質量％のヨウ化ナトリウム水溶液を供給することによりヨウ化ナトリウムを乾燥造粒すること
を特徴とする粒状ヨウ化ナトリウムの製造方法。 - 前記ヨウ化ナトリウム水溶液を上方に向けて噴霧してこれに熱風を吹き付けることにより、前記乾燥させたヨウ化ナトリウム粉末の表面に順次積層させること
を特徴とする請求項１記載の粒状ヨウ化ナトリウムの製造方法。 - 粒子径５０〜２５０μｍのヨウ化ナトリウムの種結晶を更に供給し、前記種結晶の表面に前記ヨウ化ナトリウム水溶液を順次積層させること
を特徴とする請求項１記載の粒状ヨウ化ナトリウムの製造方法。
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