JPH01261218A - 繊維状集合体シリカゲル - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、蛇紋岩をシリカ源とする繊維状集合体組織を
有するシリカゲルに関する。

〔従来の技術〕

従来、シリカゲルの製造法としては、四塩化珪素の火炎
酸化分解による乾式法と、珪酸アルカリ水溶液を鉱酸で
中和反応する湿式法が代表的なものとして知られており
、工業的に実施されている。

ところが、近時、用途の多様化に伴ってより易反応性、
高純度性あるいは特殊な粒子構造性など機能性に富む性
状のシリカゲルが要求されてきている。

ところで、我国に多量に産出するシリカ含何鉱石に蛇紋
岩がある。この蛇紋岩を工業資源として有効利用する試
みは古くからなされているが、未だその利用分野は極く
限られている。例えば、蛇紋岩を硫酸分解してマグネシ
ウムおよび少量含まれているニッケルなどの有価金属を
回収する研究についてはすでに多くの技術雑文に紹介さ
れているが、この過程で残留するシリカ成分を活用する
ことについてはこれまであまり関心が向けられていなか
った。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明者らは蛇紋岩中に４０νｔ９’ｏ前後含有されて
いるシリカ源に注目し鋭意研究を重ねた結果、蛇紋岩を
鉱酸処理して得られるシリカゲルは機能性、とくに著る
しく易反応性に富む特殊性状を有することを見出した。

本発明は上記の知見に基づいてなされたもので、その目
的は安価な鉱物資源から回収された高機能性シリカゲル
を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち、本発明は蛇紋岩を鉱酸処理して得られる繊維
状集合体シリカゲルを構成対象とするものである。

本発明において、シリカ成分の供給源となる蛇紋岩（Ｓ
ｃｒｐｅｎｔｌｎｌｔｅ）はマグネシウムに富んだ珪酸
質岩石で、岩石学的にはかんらん岩（Ｐｅｒｉｄｏｔｉ
Ｌｅ）とともに超塩基性岩に分類される。

この両者は化学組成としては類似しているが、かんらん
岩がフォルステライト（Ｐｏｒｓｔｅｒｉｔｅ）、エン
スタタイト（ＥｎｓＬａｔｉｔｅ）を主要構成鉱物とす
るのに対し、蛇紋岩はクリソタイル（Ｃｈｒｙｓｏｔｌ
ｌｅ）、リサルダイト（Ｌ［ｚａｒｄｉｔｅ）、アンチ
ボライト（Ａｎｔｉｇｏｒｌｔｅ）からなる蛇紋石鉱物
（Ｓｅｒｐｅｎｔ　ｉｎｅＭｉｎｅｒａｌｓ）を主要構
成鉱物としており、まったく異なるものである。多くの
場合、蛇紋岩はかんらん岩が熱水作用で変質することに
より生成したものであるため、蛇紋石鉱物のほかに未変
質のフォルステライトやエンスタタイト、あるいはカル
サイト（Ｃａｌｃｉｔｅ）、り０フイト（Ｃｈｒｏｍｉ
ｔｅ）、マグネタイト（Ｍａｇｎｅｔｉｔｅ）などの不
純物鉱物を含むことがある。

また、蛇紋岩中に存在する蛇紋石鉱物は、時として肉眼
で見ても明瞭な繊維状の集合体、いわゆる石綿（Ａｓｂ
ｅｓｔｏｓ）として産出することもある。

このような蛇紋岩は、鉱産資源としてわが国土に広く分
布しており、北海道日高地区や四国に大規模な着体が知
られていて、その埋蔵量は莫大なものである。

本発明にかかる繊維状集合体シリカゲルの出発原料は、
上記した蛇紋岩であれば特にその履歴は限定されないが
、蛇紋石鉱物の含有量が多い方が好ましい。原料中に不
純物がある場合は、必要に応じ未変質のフォルステライ
トやエンスタタイトについては選択粉砕や手選により、
また、クロマイト、マグネタイトなどの磁着鉱物は磁選
により容易に除去することができる。蛇紋石鉱物のマグ
ネシウムと置換して存在する鉄や、鉄の水酸化物のよう
な鉱酸に可溶な不純物および微量成分は、生成したシリ
カゲルには実質的に残留することはなく、処理溶液中に
溶出するためあまり問題とはされない。

原料となる蛇紋岩は粉砕品を用いるが、粒度はあまり限
定する必要はない。しかし、大きすぎると完全に反応さ
せるのに長時間を要するので好ましくなく、−１００ｍ
ｅｓｈ程度が好ましい。

本発明の繊維状集合体シリカゲルは、上記の蛇紋岩原料
を鉱酸で処理することにより生成される。

鉱酸としては硫酸または塩酸が好適で、通常、ＩＮ以上
の水溶液で使用に供される。しかし、水溶液濃度を余り
高くすると目的とする繊維状の集合体組織が維持できな
くなるため、上限を１２Ｎ程度に設定することが望まし
い。鉱酸の使用量は、少くとも蛇紋岩原料中に含有する
マグネシウム成分がすべて塩−化物または硫酸塩に転化
するために要する化学的量論量よりも過剰とする必要が
ある。

また、スラリー濃度については特に制限はなく専ら作業
性と経済性の面を考慮して設定されるが、通常、１０〜
２５０ｇ／Ω、好ましくは５０〜２００ｇ／Ωの範囲で
ある。

処理の条件として、温度は常温から１００°Ｃまでの低
温度域で十分であり、用いる鉱酸濃度が高い場合には寧
ろ余り温度を上げない方が良い結果を与える。処理時間
は、鉱酸の濃度、処理の温度等によって変動するが、少
くとも３時間は保持する必要がある。なお、処理は撹拌
下でおこなうことが反応を円滑に進めるための望ましい
要件となる。

上記の条件によって処理された原料は、常法に従って母
液と分離し、ついで水洗、乾燥および所望により粉砕ま
たは分級したのちシリカゲルとして回収する。この際、
母液中には多量の塩化マグネシウムまたは硫酸マグネシ
ウムが溶解されているため、これらを水酸化物、酸化物
その他の形態に転換して有効利用することができる。ま
た、同時に少量溶解しているニッケル、コバルト、クロ
ム等の有価金属成分についても分離回収することができ
る。

このような鉱酸処理を施して得られた白色粉末は、原料
の蛇紋岩か有する謙維状集合体の基本組織を実質的に破
壊されることなく保持した組織形態を呈しており、酸ｆ
ヒマグネシウムの含有量が０．３ｗｔ％以下の高純度非
晶質シリカゲルである。

〔作　　用〕

本発明により提供される蛇紋岩をシリカ源とした上記の
繊維状集合体シリカは、鉱酸処理の過程で、蛇紋岩の主
要構成成分である蛇紋石鉱物の５ｔ−Ｏ四面体シートは
そのままの形態で残留する一方、蛇紋石鉱物を構成する
Ｍｇ　−（０，ＯＨ）八面体シート中のＭｇ２＋および
その他の含有金属イオンは選択的に溶出されていて、微
視的に特異な多孔質組織に構造転換がなされている。

本発明のシリカゲルが特に優れた易反応性を示す理由は
、上述の特異な多孔質組織と蛇紋岩の基本組織を保持し
た繊維状集合組織とからなる独特な骨格性状によっても
たらされるものと考えられる。

〔実　施　例〕

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

実施例　１ 高知県日高鉱山産の蛇紋岩（Ｓ　ＩＯ２３８重量％。

ＭｇＯ３８重二％、Ｆｅ２０３８重二％、ＡΩ２０３０
．８重量％、ＣａＯ０，６重−％、Ｎｉ０Ｏ，３重量％
、Ｈ２Ｏ１４重量％）を２８０ｍｅｓｈ以下が９０重量
９６以上となるように粉砕した後、湿式磁選により磁る
物約３０重量％を分離除去して、精製蛇紋岩（第１図）
を得た。

１ｇの丸底フラスコに精製蛇紋岩２５ｇと６Ｎの塩酸１
５０ｍ１を入れマントルヒーターで１００°Ｃに保温し
、撹拌しながら１０時間処理した。

処理終了後、すみやかに濾過して液相を分離しイオン交
換水により十分洗浄した。ン戸液と洗浄液はあわせて、
原子吸光法によりＭｇの濃度を測定した結果、抽出率は
ほぼ１００％であった。回収固体を乾燥および粉砕した
後、Ｘ線回折法で４１１１定したところ全くの非晶質で
、原鉱中の蛇紋石鉱物のピークは認められなかった。ま
た、この試料を電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察したところ、
原鉱の繊維状集合体の形態を残していることが確認され
た（第２図）。

実施例　２ 精製蛇紋岩５ｇをＩＮの塩酸３００ｍ１で１００℃４８
時間処理した。この場合には撹拌は行なわなかった。そ
の結果マグネシウムの溶出率はほぼ１００％で、実施例
１と同様にして得た処理物は完全に非晶質であった。ま
た、このものは、繊維状集合体であることが認められた
。

実施例　３ 精製蛇紋岩１２．５Ｋを３Ｎの塩酸１５０ｍ１で１００
℃２０時間撹拌しながら処理を行なった。

回収固体は実施例１と同様に原鉱の繊維状集合体の組織
をもつ非晶質シリカゲルであった。

実施例　４ 精製蛇紋岩１５ｇを３Ｎ塩酸３００ｍ１で１００℃４８
時間撹拌なしで処理を行なった。

マグネシウムの溶出率は１００％で、生成物はやはりＸ
線回折パターンでは顕著なピークを示さす、電子顕微鏡
（ＳＥＭ）写Ａ（第３図）では原鉱の組織を保持した繊
維状集合体のシリカゲルであることがわかった。

実施例　５ 精製蛇紋岩３０ｇを１２Ｎ塩酸１５０ｍ１で８０℃２４
時間撹拌しながら処理を行なった。

その結果マグネシウムの溶出率は１００％であった。以
下実施例１と同様にして得られた固体は、繊維状集合体
の非晶質シリカゲルであることが認められた。

〔発明の効果〕

以上のとおり、本発明に係る繊維状集合体シリカゲルは
その特有の組織性状に基づ（優れた易反応性を有してい
る。したがって、水ガラス、合成ゼオライトをはじめ炭
化珪素、窒化珪素などを製造する際のシリカ源として有
用されるほか、それ自体触媒担体、充填剤等として十分
に期待することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は蛇紋岩、第２図は実施例１、第３図は実施例４
でそれぞれ得られた本発明に係るｍＱ（１状集合体シリ
カケルの粒子構造を示した電子顕＠境拡大写真（倍率３
００００倍）である。 特許出願人　　工　業　技　術　院　長日本化学工業株
式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、蛇紋岩を鉱酸処理して得られる繊維状集合体シリカ
   ゲル。