JPS62288110A - モミガラから高純度シリカを製造する方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 発明の目的 （産業上の利用分野］ 本発明は、農産廃棄物であるモミガラから、高純度シリ
カを製造する方法に関する。

［従来の技術１ シワ力は、天然物でおるケイ石やケイ砂の主成分として
多足に産出するが、それらはかなりの不純物を含むので
、フッインセラミックスの原料としては不満足なもので
ある。　半導体や太陽電池の製造に必要な高純度シリコ
ンを製造する技術が確立されているが、それに使用する
高純度のシリカは、きわめて高価である。

従って、かなりの純度、たとえば９９．９％程度の純度
のシリカを、低価格で供給することが要求されている。

一方、モミガラは多量に出る農産廃棄物であるか、その
利用の途は乏しい。　発明者らは、モミガラを飼料とし
て実用できるようにすることを意図して研究し、水蒸気
蒸煮に先立ってフッ化水素酸で処理するとよいことを見
出し、すてに提案したく特願昭６０−６８２１７号）。

　これは、モミガラ中のセルロース成分をおおっている
シリカを’（ＦＪ解除去してセルロース含有率を高める
とともに、水蒸気蒸煮を効果的にするものでおる。

モミガラ中のケイ素成分の利用法としては、炭化ケイ素
の’ｈＪ　３２が行なわれているほか、モミカラを焼却
してその灰の中からシリカを回収することが検討されて
いる。　焼却法は簡易で低コス１〜ではめるが、ｊ琴ら
れるシリカのに！度は高くない。

もし精製を十分に行なえば、コストが高くなって意味か
なくなる。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、モミガラを原料として、高純度のシリ
カを低コストで製造する方法を提供することにある。

発明の構成 ［問題点を解決するための手段］ 本発明のモミガラから高純度シリカを製造する方法は、
下記の諸工程からなっている。

（ａ）　　モミガラをフッ化水素酸溶液で処理して、そ
の中に含まれているケイ素化合物をヘキサフルオロケイ
酸として抽出する工程、 （ｂ）　　抽出液にアンモニアを加えて、ヘキサフルオ
ロケイ酸を、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムをへて
、フッ化アンモニウムとシリカとに分解する工程、 （ｃ）　　非晶質の粉末として析出したシリカを濾過分
離し、水洗および乾燥して高純度シリカを１ｑる工程、
および （ｄ）　　フッ化アンモニウムを含む濾液に強酸を加え
てフッ化水素を生成させ、前記（ａ）工程に循環使用す
る工程。

最初の工程（ａ）は、フッ化水素酸の濃度が１〜１０％
の溶液を使用するとよい。　処理したモミガラを続いて
水蒸気蒸煮して飼料にする方法と組み合わせて実施する
場合は、３〜５％が適当でおる。　温度は、高い方が反
応が速やかに進むが、常温でも実用上支障ない。

次の工程（ｂ）は、好ましくは温度２５〜５０°Ｃにお
いて、抽出液中に適量のアンモニアガスを吹き込むか、
または濃厚なアンモニア水を添加して実施する。　シリ
カの析出は、非晶質体として沈でんするものではあるが
、比較的ゆるやかに反応を進める方が、不純物を包含す
ることの少い沈でんが得られて好ましい。　従って、撹
拌下に少量ずつアンモニアを加える方式が適当でおる。

続く工程（ｃ）は、濾過分離に若干の技術を必要とする
。　工業的な濾過装置としては加圧型濾過機を使用し、
ひきつづき洗浮を行なうことが有利である。　乾燥は、
温度１３０〜２００’Ｃとし、少なくとも４時間加熱し
て行なう。

最後の工程（ｄ）で使用する強酸は、硫酸が最適である
。

硫酸の添加によって、フッ化水素とともに硫酸水素アン
モニウムが生成するが、これはざらにアンモニアを加え
て［２アンモニウムとすることができる。　この操作は
、合成硫安の製造技術において知られているところに従
い実施すればよい。

【作　用］ フッ化水素酸で処理することにより、モミガラ中のシリ
カは、まず四フッ化ケイ素になり、それが処理液中の水
により加水分解されて、直ちにコロイド状ケイ酸とへキ
サフルオロケイ酸が生成する。

Ｓ！　０２　＋４ｌ−ＩＦ−＋Ｓｉ　Ｆ４＋２Ｈ２０・
・・・・・（ｉ）３ＳＩ　Ｆ４　＋　４　Ｈ２０ →２ＨＳｉ　ＦＢ　＋３ｉ　　（ＯＨ）４・・・（１１
〉コロイド状ケイ酸は、過剰にあるフッ化水素酸と反応
して、ヘキサフルオロケイ酸になる。

Ｓｉ　（ＯＨ）４＋４ＨＦ−３ｉ　Ｆ４　＋４Ｈ２０・
・・・・・（ｉｉｉ） このようにして冑たヘキサフルオロケイ酸にアンモニア
を加えると、まず中和が起り、Ｈ２Ｓｉ　ＦＢ　＋２Ｎ
Ｈ３→（ＮＨ４）２３ｉ　ＦＢ・・・・・・（ｉＶ） 生成したヘキサフルオロケイ酸アンモニウムは、ざらに
アンモニアを加えると、分解する。

（ＮＨ４）２３！　ＦＢ　＋４ＮＨ３＋２Ｈ２０＝　６
　Ｎ　Ｈ４Ｆ　十Ｓ　！　０２↓　　　・−−−−−＜
　ｖ　＞反応は、Ｉ）Ｈが中性〜弱アルカリ性の範囲で
行なう。　析出したシワ力を分離した液に硫酸を加えれ
ば、フッ化水索が′ｔｉ離してくる。

Ｎ　ト１４　　Ｆ＋１−１２　３０４　　→Ｎ　Ｈ４Ｈ
８Ｏ４＋　トＩ　Ｆ　Ｔ・・・・・・（Ｖｉ） ざらにアンモニアを加えると、硫安に至る。

ＮＨ４Ｈ３Ｏ４＋Ｎ町→（ＮＨ４＞２Ｓ○４・・・・・
・（Ｖｉｉ） ［実施例］ ５％フッ化水素酸１０ｊにモミカラ１　Ｋｓを浸漬し、
常温で３０分間放置した。　モミ刀うを分ｉｔした液に
、温度３０’Ｃの条件で、２５％アンモニア水１．５１
を約１時間かけて滴下し、その間、ゆっくりと撹拌した
。

析出したシリカを分離して温水でよく洗い、温度１５０
℃のエアバス中に６時間放置して乾燥した。　乾燥した
シリカはボールミルで軽度に粉砕し、得られた製品を分
析したところ、粒径１５ミクロン以下の微粉末であって
、Ｘ線回折分析によればアモルファスシリカであった。

　化学分析の結果、シリカの純度は９９．９％以上であ
ることを確認した。

シリカの収量は１５５ｇで、これは原料モミガラの重量
の１５．５％に相当する。

次に、シリカを分離したフッ化アンモニウムを含む濾液
に９８％町Ｓ０４の３５０ｒｄ！を時間をかけて加え、
加熱蒸発させ、稀薄フッ化水素酸溶液を回収した。　こ
れを定量したところ、使用したフッ化水素酸の７２％の
回収率であった。

発明の効果 本発明の方法に従えば、モミガラ中の重量で１７〜２２
％を占めるシリカが、９９．９％以上という高純度で取
得できる。　この製品は微粉末状であり、反応しやすい
非晶質の形態であることが高純度とおいまって、通常の
ファインセラミックス原料として申し分のないものであ
る。

この方法の実施に使用する原料のうち、比較的高価なフ
ッ化水素酸は回収再利用でき、少量のロスを補えば足り
る。　実施例におけるフッ化水素酸の回収率は低かった
が、これは主にモミガラを分離したときの、付着水の損
失によるものである。

工業的実施に当っては、モミガラを圧搾脱水し、できる
だけ液を回収することにより、フッ化水素酸の回収率を
高めることができる。　そのほか、消費する薬剤は硫酸
のような安価なものに限られる。

使用する装置は耐フツ酸性を要求されるが、反応条件は
穏和であるから、常用のグレードで足りる。

従って、本発明の方法により製造されるシリカは、その
純度との対比において、十分に廉価ということができる
。　さぎに開示したモミガラの飼料化技術と組み合わせ
て実施するとき、本発明の方法は、いっそう有利になる
。

モミガラは製産廃棄物として年々多量に排出されるもの
であるから、本発明の完成によって、無尽蔵のシリカ資
源が確保できたことになる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）下記の諸工程からなる、モミガラから高純度シリ
   カを製造する方法： （ａ）モミガラをフッ化水素酸ＨＦ溶液で処理して、そ
   の中に含まれているケイ素化合物をヘキサフルオロケイ
   酸Ｈ＿２ＳｉＦ＿６として抽出する工程、 （ｂ）抽出液にアンモニアを加えて、ヘキサフルオロケ
   イ酸を、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウム（ＮＨ＿４
   ）＿２ＳｉＦ＿６をへて、フッ化アンモニウムＮＨ＿４
   ＦとシリカＳｉＯ＿２とに分解する工程、 （ｃ）非晶質の粉末として析出したシリカを濾過分離し
   、水洗および乾燥して高純度シリカを得る工程、および （ｄ）フッ化アンモニウムを含む濾液に強酸を加えてフ
   ッ化水素を生成させ、前記（ａ）工程に循環使用する工
   程。
2. （２）前記（ｄ）工程において強酸として硫酸を使用し
   、フッ化水素を回収した後の硫酸水素アンモニウムにア
   ンモニアを加えて硫酸アンモニウムを得る工程を含む特
   許請求の範囲第１項の方法。