JPH0193416A - アルミン酸ソーダの製造法 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、土壌改良剤、浄水９！Ｕ理、製紙工業、セ
メント急結剤等の多くの分野で使用されるアルミン酸ソ
ーダの製造法に関する。

［従来の技術］ 従来、アルミン酸ソーダの製造法については、例えば、
所定量の酸化ナトリウムと水酸化アルミニウムを先ず１
００〜１５０℃の高温で一旦溶解させてアルミン酸ソー
ダ溶液を調製し、次いで４０℃以上の温度で１時間以上
保持して熟成・晶析処理する方法（特開昭６１−１０．
０２７号公報）や、酸化ナトリウムと酸化アルミニウム
とをモル比１゜Ｏ〜２．０で含有するアルミン酸ソーダ
溶液を酸化ナトリウムｍ度１８〜２７重最％まで濃縮し
、次いでこの溶液を沸点温度以下に冷却して溶液中にア
ルミン酸ソーダの結晶を存在せしめ、その後に回転式ド
ラムドライヤーで乾燥する方法（特開昭６０−２２１，
３１７号公報）等が知られている。

しかしながら、これらいずれの方法も、その基本的な原
理は苛性ソーダ水溶液と水酸化アルミニウムとを約１０
０〜１５０℃という高温に加熱して一旦溶解さけること
により反応させてアルミン酸ソーダ溶液を調製し、次い
で所定の温度にまで冷却してアルミン酸ソーダの結晶を
析出せしめるものであり、アルミン酸ソーダ溶液を調製
する際に高温に加熱するので、反応容器の腐蝕の問題が
生じ、反応容器としてニッケル製等の高価な反応容器を
使用しなければならず、また、反応のための加熱と晶析
のための冷却とに多大なエネルギーを必要とし、装置が
大型化するとそれだけエネルギー損失が大きくなり、し
かも、晶析工程では過飽和の状態から急冷によってアル
ミン酸ソーダの結晶が析出してくるために結晶が微細化
し、晶析後の固液分離が困難になって反応系からアルミ
ン酸ソーダを結晶として取出すことがはなはだ困難にな
るという問題があった。

［発明が解決しようとする問題点］ そこで、本発明者は、上記種々の問題点を解決すること
ができるアルミン酸ソーダの製造法について鋭意研究を
重ねた結果、苛性ソーダ水溶液と水酸化アルミニウムと
を混合し、酸化ナトリウム、酸化アルミニウム及び水の
三成分系組成について所定の組成を有する原１１スラリ
ー溶液を調製することにより、低温でアルミン酸ソーダ
のスラリー溶閥を調製し１ｑることを見出し、本発明に
到達した。

従って、本発明の目的は、上記反応系を高温に加熱する
ことによる反応容器腐蝕の問題や加熱・冷却に伴なうエ
ネルギー損失の問題を解決し、さらに、種子添加を行え
ば晶析工程で生じるアルミン酸ソーダの結晶を大きくし
て晶析後の固液分離を容易に行うことができるアルミン
酸ソーダの製造法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、本発明は、苛性ソーダ水溶液と水酸化アルミ
ニウムとを混合し、酸化ナトリウム、酸化アルミニウム
及び水の三成分系組成を示す三角線図において所定の領
域内の組成を有する原料スラリー溶液を調製し、この原
料スラリー溶液を水酸化アルミニウムが検出されなくな
るまで攪拌下に室温〜８０℃の温度で反応させてアルミ
ン酸ソーダのスラリー溶液を調製するアルミン酸ソーダ
の製造法である。

本発明方法において、原料スラリー溶液の調製は、第１
図に示す酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ＞、酸化アルミニウ
ム（Ａ、ｌ！　２　ｏ３　）及び水（］」２Ｏ）の三成
分系組成を示す三角線図において、水酸化アルミニウム
の組成を示す点（ａ）と３８重最％濃度の酸化ナトリウ
ム水溶液の組成を示す点（ｂ）とを結ぶ直線１、水酸化
アルミニウムの組成を示す点（ａ）と５７重量％濃度の
酸化ナトリウム水溶液の組成を示す点（ｃ）とを結ぶ直
線ｍ１酸化ナトリウム／酸化アルミニウムのモル比１を
示す直線ｎ及び酸化ナトリウム／酸化アルミニウムのモ
ル比２を示す直線０と上記直線ｍとの交点ＣとＮａ２Ｏ
　・Ａ、ｌ！　２Ｏ３　”　２．５８２Ｏの組成を示す
点（ｄ）とを結ぶ直線ｐによって区画される領域（ＡＢ
ＣＤ　）内の組成となるように、原料の苛性ソーダ水溶
液と水酸化アルミニウムとを配合し混合すればよい。

ここで、上記三成分系組成の三角線図において、ｂ点の
３８重量％濃度の酸化ナトリウム水溶液、いわゆるバー
ジン溶液と称される濃度のものであって苛性ソーダ水溶
液として工業的に製造される標準的濃度のものであり、
０点は５７重量％濃度の酸化ナトリウム水溶液であり、
ｄ点の組成を有するＮａ２Ｏ”Ａ、１Ｆ２Ｏ３　・２．
５Ｈ２Ｏは領域（ＡＢＣＤ　）から析出するアルミン酸
ソーダの結晶である。そして、上記三成分系組成の三角
線図において、直線ρより左の組成領域では寄られるア
ルミン酸ソーダの溶液中からその結晶が析出する効率が
悪く、直線ｍより右の組成領域では得られたアルミン酸
ソーダのスラリー溶液が固化して取扱困難になり、直線
ｎより上の組成領域ではアルミン酸ソーダの結晶が析出
せず、また、直線ｐより右下の組成領域では酸化ナトリ
ウム／酸化アルミニウムのモル比１のアルミン酸ソーダ
を得ることができない。

また、本発明方法において、原料スラリー溶液の反応温
度については、原料スラリー溶液の組成や使用する反応
容器の材質等にＪ：つても異なるが、通常室温〜８０℃
、好ましくは２Ｏ〜８０℃の範囲の温度で行う必要があ
る。８０℃以下の温度であればわざわざ冷却下に反応さ
せる必要はなく、２Ｏ’Ｃより低くなると原料スラリー
溶液の粘度が高くなって取扱ずらくなり、また、８０℃
より高くなると反応容器に対する腐蝕の問題が生じて反
応容器の材質の選択が必要になる。そして、原料スラリ
ー溶液の反応時間については、原則的に水酸化アルミニ
ウムが検出されなくなるまでであり、反応温度による影
響が大きいが、反応温度が上記範囲内であると通常３〜
４８時間程度であり、反応温度を調整して好ましくは５
〜２４時間程度とするのがよい。

原料スラリー溶液の調製時に粉末アルミン酸ソーダの種
子添加をしない場合、原料スラリー溶液の状態は、当初
スラリー状態であったものが反応して−Ｈアルミン酸ソ
ーダの透明溶液に変化し、引続き攪拌を継続することに
よりアルミン酸ソーダの析出に伴って再度スラリー化す
る。そして、。

このように透明溶液に変化するまでの時間については反
応温度によって著しく異なり、例えば反応温度２５℃で
は４８時間程度であって、反応温度６０℃では３時間程
度である。また、−旦透明溶液に変化してから再度スラ
リー化するまでの１１．１間についても反応温度によっ
て著しく異なり、例えば反応温度２５℃では１００時間
程度であって、反応温度６０℃では４８時間程度で必る
。

また、この原料スラリー溶液中に粉末アルミン酸ソーダ
を種子として添加し、所定の温度に保持して苛性ソーダ
水溶液と水酸化アルミニウムとを反応させてアルミン酸
ソーダを製造覆る場合には、反応系で生成したアルミン
酸ソーダが添加した粉末アルミン酸ソーダの種子を核と
して成長し、透明な溶液に変化することなくスラリー状
態のまま反応が進み、これによって反応系で生成したア
ルミン酸ソーダを効率良く結晶として析出させることが
できる。この目的で添加する粉末アルミン酸ソーダの添
加量は、通常０．０１〜１０重量％の範囲内でよく、ま
た、この種子添加は、原料スラリー溶液の調製時に行う
のが好ましい。

このようにして生成したアルミン酸ソーダのスラリー溶
液は、真空濾過あるいは圧搾濾過等の通常の濾過操作に
より容易に結晶と溶液とに分離される。そして、得られ
た結晶アルミン酸ソーダについては、そのままあるいは
ざらに乾燥して製品とすることができる。なお、原料ス
ラリー溶液中に粉末アルミン酸ソーダを種子として添加
せずに得られたアルミン酸ソーダの透明溶液は、再度ス
ラリー化させる以前においては、そのまま液体アルミン
酸ソーダとして使用できるほか、濃縮乾燥して結晶アル
ミン酸ソーダを製造してもよい。

ところで、アルミン酸ソーダのモル比は、結晶アルミン
酸ソーダを濾過して得る場合には、付着液のモル比が大
きいために付着液量によって変化するが、本発明方法に
よって得られるアルミン酸ソーダは、種子添加の場合、
結晶アルミン酸ソーダの粒径が大きいので濾過時に付着
液量が少なくなってモル比の小さいものが得られる。ま
た、スラリーをそのまま乾燥させる場合には、原料スラ
リーの成分組成を変えることにより、モル比１゜０以上
の値で任意のものを製造することができる。

［作　用］ 本発明方法によれば、苛性ソーダ水溶液と水酸化アルミ
ニウムとで原料スラリー溶液を調製し、これを常温〜８
０℃という低温で反応させ、生成したアルミン酸ソーダ
の一部を反応系内に順次結晶として析出させることによ
りアルミン酸ソーダのスラリー溶液を調製しているので
、１００〜１５０℃という高温で反応させて得られるア
ルミン酸ソーダ水溶液を冷却して晶析させる従来の方法
に比べ、晶析時の溶液中のアルミナ濃度とアルミす溶解
度との差を小さく維持することができ、これによって反
応系内に順次結晶として析出するアルミン酸ソーダの結
晶を大きくすることができるものと考えられる。

［実施例］ 以下、実施例及び比較例に基いて、本発明方法を具体的
に説明する。

実施例１ 攪拌装置と加熱装置とを備えた蓋付反応槽内にＮａ２Ｏ
５ａ度３８重量％の苛性ソーダ水溶液と水酸化アルミニ
ウムとを仕込み、Ｎａ２Ｏ：２７゜５重量％、Ａρ２Ｏ
３：１７．５重量％及び１１２Ｏ５５重量％の組成を有
する原料スラリー溶液を調製した。

この原料スラリー溶液を第１表に示す温度に加温しなが
ら攪拌下に反応させ、原料スラリー溶液が透明になり、
反応系内において水酸化アルミニウムが検出されなくな
るまでに要した時間（Ａ−Ｎ時間）、−旦透明になった
溶液が再度スラリー化し始めるまでに要した時間（Ｔ−
３時間）及び２４時間経過後に固液分離して得られた結
晶アルミン酸ソーダの収量（スラリー１Ｋｇ当り）を観
察及び測定した。結果を第１表に示す。なお、水酸化ア
ルミニウムの検出については、Ｘ線回折分析の方法で行
った。

実施例２ 原料スラリー溶液を調製した後、種子として粉末アルミ
ン酸ソーダを１重量％添加した以外は上記実施例１の場
合と同様にして反応時間とアルミン酸ソーダの結晶の析
出状況を調べた。結果を第２表に示す。なお、第２表中
の数値は、結晶アルミン酸ソーダの析出量をスラリーＩ
　Ｋｇ当りの９故で表した値である。

第２表 原料スラリー溶液の組成がＮａ２Ｏ：２４．０重Ｍ％、
Ａｊ！　２Ｏ３　：　２５　、０１重％及びＨ２Ｏ：５
１重量％となるように調製し、これに粉末アルミン酸ソ
ーダを種子として０．０５重（６）％、１゜０重量％、
３．０重量％又は１２．０重量％添加し、６０℃で２４
時間攪拌下に反応させ、反応終了後、濾過して結晶アル
ミン酸ソーダを得た。得られた結晶の平均粒径とスラリ
ー溶液１鴎当りの結晶析出量を調べた。結果を第３表に
示す。

比較例１ 原料スラリー溶液の組成は上記実施例３と全く同じにし
、−旦１３０℃まで加熱して完全に溶解さＶ、次いで９
０℃まで冷却し、種子として１゜０重量％の粉末アルミ
ン酸ソーダを添加して晶析せしめ、８０℃まで温度が下
った時点で濾過してアルミン酸ソーダの結晶を回収した
。１ｑられた結晶の平均粒径とスラリー溶液１　Ｋｇ当
りの結晶析出量を調べた。結果を第３表に示す。なお、
このときの濾過操作は、結晶が微粒子化していたために
濾紙を目詰りさせ、濾過が著しく困難であった。

第３表 原料スラリー溶液の組成がそれぞれ第１図の組成領域（
ＡＢＣＤ　）から外れたＮ　ａ２Ｏ　：　２Ｏ．　Ｏｆ
ａ聞％、ＡＩ！２ｏ３：２５．０重量％及びｌ−１２Ｏ
：５５重Ｍ％（組成Ａ）又はＮａ２Ｏ：３５．Ｏ重量％
、ＡｆＪ２Ｏ３：３．０重量％及び町０：６２重量％（
組成り）となるように調製し、これに粉末アルミン酸ソ
ーダを種子として１．０ｆｆｌｆｆ１％添加し、６０℃
で２４時間攪拌下に反応させ、反応終了後、濾過して結
晶アルミン酸ソーダを得た。

得られた結晶のスラリー溶液１に３当りの結晶析出量を
調べた結果、組成Ａでは１０ｇであって、組成りでは２
５ｇであり、上記実施例３の場合に比べていずれの場合
も結晶アルミン酸ソーダの析出量が少なかった。

［発明の効果］ 本発明方法によれば、苛性ソーダ水溶液と水酸化アルミ
ニウムとを混合して得られた原料スラリー溶液を常温か
ら８０℃までという低温で反応ざ−せるので、反応容器
の腐蝕の問題を考慮する必要がなく、安価な軟鋼製反応
容器を使用し得るほか、加熱・冷却に必要なエネルギー
も従来に比べて著しく少なくてすむので、加熱冷却装置
は極めて小型のものでよく、さらに、種子添加の場合、
晶析工程で生じるアルミン酸ソーダの結晶を大きくして
晶析後の固液分離を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る酸化ナトリウム・酸化アルミニウ
ム・水の三成分系組成の三角線図である。 特許出願人　　　日本軽金属株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）苛性ソーダ水溶液と水酸化アルミニウムとを混合
   し、酸化ナトリウム（Ｎａ＿２Ｏ）、酸化アルミニウム
   （Ａｌ＿２Ｏ＿３）及び水（Ｈ＿２Ｏ）の三成分系組成
   を示す三角線図において、水酸化アルミニウムの組成を
   示す点（ａ）と３８重量％濃度の酸化ナトリウム水溶液
   の組成を示す点（ｂ）とを結ぶ直線ｌ、水酸化アルミニ
   ウムの組成を示す点（ａ）と５７重量％濃度の酸化ナト
   リウム水溶液の組成を示す点（ｃ）とを結ぶ直線ｍ、酸
   化ナトリウム／酸化アルミニウムのモル比１を示す直線
   ｎ及び酸化ナトリウム／酸化アルミニウムのモル比２を
   示す直線ｏと上記直線ｍとの交点ＣとＮａ＿２Ｏ・Ａｌ
   ＿２Ｏ＿３・２．５Ｈ＿２Ｏの組成を示す点（ｄ）とを
   結ぶ直線ｐによって区画される領域（ＡＢＣＤ）内の組
   成を有する原料スラリー溶液を調製し、この原料スラリ
   ー溶液を水酸化アルミニウムが検出されなくなるまで攪
   拌下に室温〜８０℃の温度で反応させてアルミン酸ソー
   ダ溶液を調製することを特徴とするアルミン酸ソーダの
   製造法。
2. （２）原料スラリー溶液の調製時に粉末アルミン酸ソー
   ダ０．０１〜１０重量％を種子として添加する特許請求
   の範囲第１項記載のアルミン酸ソーダの製造法。