KR20010078768A

KR20010078768A - 쌀겨로부터 실리카를 추출하는 방법

Info

Publication number: KR20010078768A
Application number: KR1020010004668A
Authority: KR
Inventors: 빅토르비노그라도브; 빅토르드미트리; 알렉산드라브리코프
Original assignee: 김진경; 알케이케미칼 주식회사
Priority date: 2000-02-09
Filing date: 2001-01-31
Publication date: 2001-08-21
Also published as: US6696036B2; CN1362935A; KR100414888B1; CN1168657C; JP2003522703A; AU3420501A; US20030012720A1; WO2001058808A1; EP1200345A1

Abstract

본발명은 쌀겨로부터 99.99%이상의 무정형 또는 고체상 고순도 실리카(SiO₂)를 추출하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 반도체등의 산업분야에서 엄격한 순도를 요구하는 99.99%의 실리카를 얻을 수 있으며, 아울러 상기 실리카 제조공정중 쌀겨의 연소과정에서 발생하는 환경에 유해한 부산물인 그으름을 효율적으로 제거하고 이를 이용하여 피틴, 피틴산 및 자일리톨 등을 제조하거나 고무나 소독제품의 제조에 사용할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 값싼 재료인 쌀겨를 이용하여 고순도의 실리카를 제조하고 환경에 무해한 실시카 제조방법을 제공한다.

Description

쌀겨로부터 실리카를 추출하는 방법{METHOD OF PREPARATION FOR SILICA(SiO2) FROM RICE BRAN}

본 발명은 쌀겨를 원료로 하여 환경에 무해하며 부산물을 유용하게 이용할 수 있는 고순도 무정형(amorphous) 실리카 또는 고체형 실리카를 추출하는 방법에 관한 것이다.

무정형 실리카를 제조하는 방법은 중국에서 출원(출원번호 : 86-104705)되었고 인도에서 제159017호로 등록되었으며, 러시아에서는 특허등록번호 제2061656호로 등록된 바 있다. 상기 방법을 사용하여 제조되는 실리카의 순도는 82~99.9%로서 이러한 순도로는 반도체분야에서 요구되는 실리카의 순도에 부합하지 않다. 상기 방법은 제조된 실리카는 쌀겨를 태우고 남은 코크스의 함량이 높아서 99.99% 이상의 고순도의 실리카를 얻기는 불가능하다. 또한, 쌀겨의 연소시 그음을을 방출시키고, 쌀겨를 연소한 연기속에 CO, CO₂가 약 32%로 포함되어 환경에 유해하다.

또한, 한국특허공고공보 97-5090호에서는 쌀겨 또는 볏짚에 효소처리를 함으로써 벼의 성장과정에서 형성되는실리카의 조직구조를 변형시키기 않고 실리카를 추출하는 방법과, 효소양과 반응시간을 조절함으로써 실리카-탄소비율을 조정하는방법이 기재되어 있다. 그러나, 이는 실리카구조의 문제에 관한 것이고 또한 탄소잔류량이 14중량%이상으로 매우 높아서 본발명에서 요구하는 순도의 실리카 제조방법에 대해서는 어떠한 언급도 없다. 또한 상기 문헌에 의하면 중국 특허(CN 1,039,568)과 소련특허(SU 1,699,918)에서는 700-900℃에서 산처리하여 셀룰로스 결정을 파괴한 후에 쌀겨를 연소하는 방법이 기재되어 있다고 개시하고 있어, 본발명의 산용액으로 세척한 후에 가압탈수하고 2단계로 연소하는 쌀겨에서 고순도 실리카를 제조하는 방법에 대해서는 어떠한 언급도 없다.

또한, 1996년 7월10일자 공표된 러시아 공개특허공보 제94031518 A1호, 1978년11월15일자 공표된 독일공개특허공보 제1532398A호, 1978년 3월3일자 공표된 프랑스공개특허공보 제2356595 A1호가 있으며, 이들 공보에 기재된 방법은 체로 쳐서 불순물을 제거하고, 물로 세척하고, 산용액으로 세척하고, 건조하고, 연소하여 분쇄하는 공정으로 이루어져 있다. 이들 방법에 의해서 얻어진 실리카 산물은 99.0~99.5% 순도를 가지며, 부산물인 그을음에는 피틴(phytin) 피틴산(phytic acid, C₆H₆[OPO(OH)]₆) 및 자일리톨(CH₂OH(CHOH)₃CH₂OH)이 부산물로 생성된다.

따라서, 반도체에 사용될 수 있는 99.99%의 고순도 실리카를 용이하게 얻을 뿐만 아니라, 쌀겨의 연소과정에서 부산물로 생성되는 그을음을 팬으로 빼내 실리카 산물의 순도를 증가시키고, 이러한 그을음을 걸려낸 저수조의 상등액에서부터 피틴산과 자일리톨을 포함하고 있어 이를 분리할 수 있고, 저수조에 가라앉은 그을음은 고무나 소독액으로 이용되므로 부산물로 인한 환경공해를 해결하고 아울러 유용한 산물을 얻을 수 있는 고순도 실리카 방법이 절실히 요구된다.

상기와 같은 종래의 쌀겨로부터 실리카를 추출하는 방법의 문제점을 해결하고자, 환경에 유해한 부산물인 그을음을 제거하여 실리카 산물의 순도를 증가시키고 그을음으로부터 유용한 산물을 생산하는 효과적인 실리카 추출방법을 제공하기 위해서, 본발명에서는 (a) 불순물을 제거 및 세척하여 물위에 뜬 불순물을 제거하는 전처리단계, (b) 산용액 및 물로 순차적으로 세척하는 것을 2회 이상 행하는 세척단계, (c) 상기 세척된 쌀겨를 가압탈수하는 단계, (d) 상기 탈수된 쌀겨를 건조하는 단계, (e) 교반 및 분쇄하면서, 상기 건조된 쌀겨를 350-400℃에서 연소하는 1차 연소단계, (f) 산소 또는 공기를 제공하고 교반하면서, 700-1000℃에서 10-60분간 산화연소하는 제 2차 연소단계로 이루어지는, 쌀겨로부터 99.99%이상의 고순도 실리카를 추출하는 방법을 제공하고자 한다.

본발명은 쌀겨로부터 99.99%의 고순도 실리카를 추출하고 부산물인 그을음을 효과적으로 제거하며 부산물로부터 유용한 화학산물을 얻는 유용한 실리카 추출방법에 관한 것이다.

구체적으로, 본발명은 (a) 쌀겨를 체로 쳐서 불순물을 제거하고 물로 쌀겨를 세척하면서 물위에 뜬 불순물을 제거하는 전처리단계, (b) 증류수에 희석한 산용액 및 증류수로 순차적으로 세척하는 것을 2회 이상 행하는 세척단계, (c) 상기 세척된 쌀겨를 가압탈수하는 단계, (d) 상기 탈수된 쌀겨를 건조하는 단계, (e) 교반 및 분쇄하면서, 상기 건조된 쌀겨를 350-400℃에서 연소하는 1차 연소단계, (f) 산소 또는 공기를 제공하고 교반하면서, 700-1000℃에서 10-60분간 산화연소하는 제 2차 연소단계로 이루어지는, 쌀겨로부터 99.99%이상의 고순도 실리카를 추출하는 방법을 제공하는 것이다. 본발명의 쌀겨로부터 고순도 실리카를 제조하는 공정을 단계별로 자세히 설명하면 다음과 같다.

(a) 전처리 단계: 쌀겨를 체로 쳐서 찌꺼기를 걸러낸 후에 물로 세척하며, 이 때 물위에 부유하는 불순물을 제거한다. 세척과정에서 가장 많은 불순물이 제거되게 되며, 이 때 제거되는 불순물은 2차 연소과정에서 700-1000℃ 고열로 처리하더라도 없어지지 않아 실리카내에 존재하게 되므로 세척단계에서 이러한 불순물을 제거하는 것이 매우 중요하다. 상기 세척단계에서 물에 부유하는 불순물을 제거하지 않고 수분을 제거하여 실리카를 제조하는 경우에 최종적으로 얻어진 실리카의 순도가 떨어진다는 문제점이 있다.

또한, 상기 세척과정에서 찬물로 세척할 수도 있으나, 85-95℃의 더운물을 사용하는 것이 불순물 제거에 더욱 효과적이다. 이 경우 85-95℃의 물을 사용하는 경우에는 연속적으로 교반하면서 세척을 행한다. 다만 더운물을 사용할 경우에 생산비용이 증가한다는 문제점이 있으므로 경제성 및 순도를 고려한다면 찬물과 더운물을 병용하는 것도 가능하다. 사용하는 물은 통상의 물이라면 무관하나 얻어진 실리카의 순도 및 이후의 공정을 고려할 때 증류수를 사용하는 것이 바람직하다.

본발명의 일례에서, 끓는 세척수, 즉 100℃ 세척수로 30분 내지 120분간 세척하면, 물이 끓을 때 생기는 거품이 쌀겨를 교반하게 되므로, 추가의 교반장치 없이 쌀겨를 세척할 수 있다는 장점이 있다. 따라서, 120분에서 30분으로 시간이 감소할수록 실리카의 순도가 높아진다. 또한 끓는 세척수로 세척하는 경우에, 쌀겨를 세척하여 얻어진 세척수에는 피틴산과 자일리톨 성분이 많아지고 세척된 쌀겨에는 유기물이 줄어들 뿐만 아니라 연기의 그을음이 줄어들고, 가스를 방출하는 경우에 유독가스(CO, NO₂)가 줄어든다는 잇점이 있다.

또한, 산용액으로 세척하기 전에, 임의로 유기물을 제거하기 용이하도록 쌀겨의 구조를 변화시키는 단계를 추가할 수도 있다. 즉 상기 세척된 쌀겨를 영하 10 - 영하 140℃에서 10-300 분 정도 두면, 최종 실리카의 순도가 높아진다. 쌀겨에 포함된 액체가 결빙되면서 쌀겨의 구조를 깨트려 부서지기 쉬운 형태로 쌀겨 구조를 변화시키므로, 냉동처리후에 쌀겨를 산용액으로 세척하면 더 용이하고 빠르게 쌀겨에 포함된 유기물을 제거할 수 있다. 쌀겨를 냉동하는 방법은 본 기술분야의 전문가에게 널리 알려진 냉동방법을 사용할 수 있다. 또한, 세척된 쌀겨를 산용액으로 세척하기 전에, 낮은 압력, 예컨대 약 0.5 - 200 Pa, 더욱 바람직하게는 0.5 - 100 Pa 범위의 밀폐실에 쌀겨를 두면, 쌀겨에 포함된 액체가 증발하여 쌀겨속에 과잉의 압력이 생기게 된다. 이러한 과잉압력으로 쌀겨 구조가 깨지므로, 산용액 세척으로 더 용이하고 빠르게 유기물을 제거할 수 있다. 밀폐실의 압력을 0.5 Pa미만으로 하면 최종 제품의 순도가 더 이상 높아지질 않고, 200 Pa을 초과하면 진공효과가 더 이상 제품의 순도에 영향을 미치지 않는다.

(b) 산용액으로 세척하는 단계: 쌀겨를 살균하고 불순물을 녹여서 제거하기 위해서 산용액으로 세척한다. 예컨대, 황산이나 염산, 질산 및 초산등을 사용할 수 있으며 사용가능한 산의 종류는 무관하다. 산용액의 산농도가 높을수록 최종 실리카의 순도가 높아진다. 증류수에 산을 포함하는 산용액으로 교반하면서 세척하여 불순물을 제거하고, 증류수로 다시 세척하며, 높은 최종순도의 실리카를 얻기 위해서는 이러한 세척단계는 반드시 2회 이상 실시한다. 가능한한 반복해서 시행하는 것이 바람직하다. 고순도의 실리카를 얻기 위해서는 증류수를 사용하는 것이 바람직하며, 사용하는 산용액 및 물의 온도는 85-95℃의 더운물이 바람직하다.

본발명의 또다른 일례에서, 85-95℃ 산용액을 사용하는 경우에는 교반을 하면서 세척해야 하므로 추가적인 장치가 필요하며 산용액의 온도가 낮아서 고속으로 세척할 수 없으나, 산용액 온도를 100℃로 올여 끓는 산용액으로 쌀겨를 세척하는 경우에는 용액이 끓으면서 쌀겨와 용액이 연속적으로 움직이므로 별도의 교반없이도 쌀겨에 포함된 유기물을 빨리 효과적으로 제거할 수 있다.

(c) 가압탈수단계: 통상의 실리카 제조방법과는 달리, 본발명에서는 탈수과정에서 프레스등으로 가압탈수 하는 것이 특징적이다. 일정한 압력으로 수분을 제거하므로 다음 단계인 건조과정이 단시간내에 이루어지고 세척단계에서 제거되지 않은 잔류 불순물이 제거된다. 0.005 MPa이하의 압력에서 탈수처리하는 공정의 경우에 쌀겨에 포함된 불순물이 증가하여 최종적으로 99.99%이상의 순도를 갖는 실리카를 얻을 수 없다. 따라서, 가압 탈수 과정에서 가해지는 압력은 0.01 내지 15MPa가 적합하며, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 10MPa이다. 임의로, 가압탈수 후에 세척단계를 추가할 수도 있다.

또한, 상기 세척단계 (a)에서도 세척한 후에 상기와 같은 탈수과정을 행함으로써 불순물을 추가로 제거할 수도 있다.

(d) 건조단계: 건조는 통상의 건조방법으로 수행할 수 있으며, 예를 들면 110℃ 정도의 열풍건조, 또는 전자레인지를 이용하여 건조할 수도 있다. 바람직하게는 세척 및 탈수한 쌀겨를 전자레인지에서 15초 내지 400초, 더욱 바람직하게는 30-300초 동안 건조시킨다. 전자레인지에서의 건조시간을 15초 미만으로 하면 탄소불순물로 인해 최종제품의 순도가 낮아지고, 400초를 초과하면 최종제품의 순도가 낮아진다.

(e) 1차 연소단계: 상기 단계를 거쳐 처리된 쌀겨를 300-500 ℃의 온도에서 교반 및 분쇄함과 동시에, 연소시 연기가 없어질 때가지 연소시킨다. 이 공정을 거치면 쌀겨의 용량이 1.6 내지 1.8배 감소하게 되고, 1차 연소과정에서 쌀겨는 부서지기 쉬운 상태로 되어 분쇄가 용이하다. 이 단계에서 교반하지 않으면 실리카의 순도가 낮아지고 최종적으로 NO₂의 함량이 높아진다. 또한, 연소와 동시에 분쇄하는 것은 쌀겨입자를 작게하여 연소속도를 증가시키고 쌀겨에 남아있는 불순물을 완전히 제거하기 위함이다.

이 단계에서 가열실내에서 발생하는 연기를 펌프나 팬등으로 뽑아서 그으름을 별도로 분리한다. 가열실내에서 발생하는 연기를 펌프등으로 제거하여 그으름을 분리하는 별도의 과정이 진행되지 않는다면, 연기에 포함된 유해성분, 예컨대, CO, 및 NO₂가 많이 포함되게 되어 환경에 유해하게 된다. 이들 분리된 그을름은 다른 용도로 활용할 수 있어 환경에 유해한 부산물을 이용할 수 있어 유용하다.

또한 연기를 제거하는 이유는 그을음을 채취하기 위한 것이며 필터에서 걸러지지 않은 그을음은 마지막으로 물을 담가놓은 저수조에 가라앉게 된다. 저수조에 가라앉은 그을음의 양은 2.8~3.2% 정도이다. 저수조의 상등액에서 피틴, 피틴산, 및 자일리톨등 유용성분을 분리할 수 있으며, 파종을 위한 종자의 소독수로 사용할 수 있다. 상기 그을음에 존재하는 성분의 분석을 표 2에 나타내고 있다.

(f) 2차 연소단계: 상기 처리단계를 거친 쌀겨를 700-1000℃의 가열기에서 공기 또는 산소를 공급하면서 연소시킨다. 2차 연소단계에서도 연소시 발생하는 연기를 팬이나 펌프등으로 제거하며, 이후의 그을음 처리방법은 상기 1차 연소과정과 동일하다. 쌀겨의 연소를 2단계로 나누어 실시하는 것은 2차 연소과정에서 교반 및 분쇄와 동시에 연소가 이루어진다면 2차 연소단계에서 바람직한 가열기의 내벽이 석영으로 이루어지므로 교반 및 분쇄기로 인해 석영내벽이 부서질 수 있고, 1차 연소과정을 거친 쌀겨의 부피가 1.6배 내지 1.8배가 감소하므로 값비싼 석영으로 제조된 2차 연소용 가열기의 제조 단면적이 감소되어 경제적이다. 또한 1차 연소과정을 거친 쌀겨는 불순물이 상당히 제거되므로, 높은 실리카 순도를 갖는 쌀겨를 별도의 공정으로 2차 산화연소처리함으로써 고순도의 실리카를 얻을 수 있다.

본발명에서 얻어지는 실리카의 구조는 2차 연소온도에 따라 고체 실리카 또는 무정형 실리카가 된다. 즉, 2차 연소온도가 950℃이상에서는 고체 실리카가 얻어지고 그 이하의 온도에서 연소되면 무정형 실리카가 얻어진다. 본발명의 연소온도는 700-1000℃이 바람직하나, 반도체에서 주로 사용되는 무정형 실리카의 경우에 더욱 바람직하게는 700-800℃이다. 또한 2차 연소과정에서 연소시간은 10분내지 60분이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10분 내지 40분이다.

본발명의 구체예에서 행한 특징적인 반응조건과 얻어진 결과치를 각각 표 1 에 나타냈다. 본실시예에서 얻어진 실리카 및 그을음의 성분분석은 통상의 화학물질의 성분분석방법을 사용하여 실리카 및 그을음등의 성분분석을 하였으며, 이 결과 얻어진 성분분석은 표 2에 나타냈다.

다음의 실시예를 들어 본발명을 더욱 자세히 설명할 것이나, 본발명의 보호범위를 다음의 실시예로 한정하려는 의도는 아니다.

실시예

실시예 1

쌀겨를 전동체로 쳐서 찌꺼기를 걸러낸 후 찬물로 씻고 85~90℃의 더운물로 1시간 30분~2시간정도 저으면서 씻었다. 이때 물위에 뜨는 불순물은 걸러냈다. 다음으로 상기 결과물을 85~95℃온도의 10% 산용액에 2시간동안 저으면서 씻어 불순물을 제거하였다. 산용액에 씻은 후 85~90℃의 더운물로 10분~15분 동안 씻어 찌꺼기를 걸러냈다. 다시 차가운 물로 씻은 후 압력 0.1MPa로 탈수하였다. 다시 10분~15분동안 물로 씻고 85~95℃의 5%산에 1시간30분~2시간 동안 씻은 후, 85~90℃의 증류수로 20~30 분동안 씻어 차가운 증류수로 10~15분씩 4번 헹구었다. 그 다음 쌀겨를 80~100℃로 골고루 섞어가며 열풍으로 건조하고, 350~400℃의 에나멜 코팅된 오븐에서 골고루 섞어가며 태운다. 이때 발생하는 연기는 빨아내 필터로 그을음을 걸러내고 마지막까지 남은 연기를 수조에 저장하였다. 그후 석영 아래 부분에 체를 장치한 유리관에 넣고 적당히 산소를 공급해주면서 700~800℃온도에서 30분간 태운다. 이때 발생하는 연기에는 그을음이 거의 발생하지 않으며 CO, NO_2,표준 허용치 이하로 낮아진다. 이 방법에 의하여 순도 99.993%의 SiO₂를 얻을 수 있었다. 이때 처음 태울 때 순도 99.51%의 그을음이 발생하였다.

본실시예에서 얻어진 실리카 및 그을음의 성분분석은 통상의 화학물질의 성분분석방법을 사용하여 실리카 및 그을음등을 성분분석을 하며, 이 결과 얻어진 성분분석은 표 2에 나타냈다.

실시예 2

실시예 1의 제조방법과 동일하나 탈수압력을 0.01MPa로 하였다. 본 실시예에 의한 경우에, 쌀겨에 섞여있는 불순물이 실시예 1에 비하여 0.005%정도 늘어났으며, 순도 99.991%의 SiO₂를 얻을 수 있었다. 실시예 1과 동일한 방법으로 제조과정의 성분분석을 하였으며, 자세한 성분분석결과는 표 2에 나타냈다.

실시예 3

실시예 1의 제조 방법과 동일하나 탈수압력을 0.005MPa로 하였다. 본실시예에 의한 경우에, 쌀겨에 섞여있는 불순물이 실시예 1에 비하여 0.2%정도 늘어났으며, 순도 99.98%의 SiO₂를 얻을 수 있었다. 실시예 1과 동일한 방법으로 제조과정의 성분분석을 하였으며, 자세한 성분분석결과는 표 2에 나타냈다.

실시예 4

실시예 1의 제조 방법과 동일하나 탈수압력을 10MPa로 하였다. 본실시예에 의한 경우에, 쌀겨에 섞여있는 불순물이 방법1)에 비하여 0.005%정도 늘어났으며, 순도 99.997%의 SiO₂를 얻을 수 있었다. 실시예 1과 동일한 방법으로 제조과정의 성분분석을 하였으며, 자세한 성분분석결과는 표 2에 나타냈다.

실시예 5

실시예 1의 제조 방법과 동일하나 탈수압력을 15MPa로 하였다. 순도 99.9971%의 SiO₂를 얻을 수 있었다. 실시예 1과 동일한 방법으로 제조과정의 성분분석을 하였으며, 자세한 성분분석결과는 표 2에 나타냈다.

실시예 6

실시예 1의 제조 방법과 동일하나 세척단계에서 물에 뜨는 찌꺼기를 제거하지 않고 탈수압력을 10MPa로 하였다. 본실시예의 제조과정에서 쌀겨에 섞여있는 불순물이 0.6%이고 SiO₂에 포함되어 있는 C의 함유량은 0.1%이며 순도 99.86%의 SiO₂를 얻을 수 있었다. 실시예 1과 동일한 방법으로 제조과정의 성분분석을 하였으며, 자세한 성분분석결과는 표 2에 나타냈다.

실시예 7

실시예 1의 제조 방법과 동일하나 탈수압력 10MPa로 하고 2차 연소과정을 700~1000℃ 온도에서 10분간 실시하였다. 본실시예에서 순도 99.99%의 SiO₂를 얻었다. 실시예 1과 동일한 방법으로 얻어진 산물의 성분분석을 하였으며, 자세한 성분분석결과는 표 2에 나타냈다.

실시예 8

실시예 7의 제조 방법과 동일하나 2차 연소과정를 700~800℃온도에서 40분간 실시하였다. 순도 99.998%의 SiO₂를 얻었다. 실시예 1과 동일한 방법으로 성분분석을 하였으며, 자세한 성분분석결과는 표 2에 나타냈다.

실시예 9

실시예 7의 제조 방법과 동일하나 2차 연소과정을 700~800℃ 온도에서 5분간 실시하였다. 순도 99.98%의 SiO₂를 얻었다. 실시예 1과 동일한 방법으로 성분분석을 하였으며, 자세한 성분분석결과는 표 2에 나타냈다.

실시예 10

실시예 4의 제조 방법과 동일하나, 1차 연소과정은 실시예 1과 동일하나 2차연소과정은 700~800℃ 온도에서 60분간 실시하였다. 본실시예의 결과, 60분간 2차 연소과정을 실시하더라도 40분간 실시한 것과 효과는 같았다.

실시예 11

실시예 7의 제조 방법과 동일하나 1차 연소과정에서 350~400℃온도로 볶지만 쌀겨를 교반하지 않는다. 본실시예에서 순도 99.815%의 SiO₂를 얻었으며 최종적으로 NO₂의 양이 많아진다.

실시예 12

실시예 4의 제조 방법과 동일하나 1차 연소과정에서 350~400℃로 태울 때 연소로 발생하는 가스를 제거하는 공정과 그이후의 그을음 처리과정을 생략하였다. CO, NO₂등의 유해성분양을 많이 함유되게 되어 환경에 유해하다.

실시예 13

세척단계에서 100℃의 끓는 물을 사용하여 15분간 세척한 후에, 1MPa하에서 가압탈수하는 단계를 수행하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다. 이 방법에 의하여 순도 99.990%의 SiO₂를 얻을 수 있었다. 이때 처음 태울 때 순도 99.51%의 그을음이 발생하였다.

실시예 14

세척단계에서 100 ℃ 끓는 물을 사용하여 30분간 세척한 것을 제외하고는,실시예 13과 동일한 방법으로 수행하였다. 이 방법에 의하여 순도 99.993%의 SiO₂를 얻을 수 있었다. 나머지 자세한 성분분석을 표 2에 나타냈다.

실시예15

세척단계에서 100℃ 끓는 물을 사용하여 60분간 세척한 것을 제외하고는, 실시예 13과 동일한 방법으로 수행하였다. 이 방법에 의하여 순도 99.995%의 SiO₂를 얻을 수 있었다. 나머지 자세한 성분분석을 표 2에 나타냈다.

실시예 16

세척단계에서 100℃ 끓는 물을 사용하여 90분간 세척한 것을 제외하고는, 실시예 13과 동일한 방법으로 수행하였다. 이 방법에 의하여 순도 99.995%의 SiO₂를 얻을 수 있었다. 나머지 자세한 성분분석을 표 2에 나타냈다.

실시예 17

산용액 세척단계에서 100℃의 10% 황산용액으로 10분간 쌀겨를 세척한 후에 100 ℃의 물로 20분간 세척한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다. 이 방법에 의하여 순도 99.993%의 SiO₂를 얻을 수 있었다. 나머지 자세한 성분분석을 표 2에 나타냈다.

실시예 18

산용액 세척단계에서 100℃의 10% 황산용액으로 20분간 세척하는 것을 제외하고는 실시예17과 동일한 방법으로 수행하였다. 이 방법에 의하여 순도 99.994%의 SiO₂를 얻을 수 있었다. 나머지 자세한 성분분석을 표 2에 나타냈다.

실시예 19

산용액 세척단계에서 100℃의 10% 황산용액으로 60분간 세척하는 것을 제외하고는 실시예 17과 동일한 방법으로 수행하였다. 이 방법에 의하여 순도 99.996%의 SiO₂를 얻을 수 있었다. 나머지 자세한 성분분석은 표 2에 나타냈다.

실시예20

산용액 세척단계에서 100℃의 10% 황산용액으로 120분간 세척하는 것을 제외하고는 실시예 17과 동일한 방법으로 수행하였다. 이 방법에 의하여 순도 99.998%SiO₂를 얻을 수 있었다. 나머지 자세한 성분분석은 표 2에 나타냈다.

실시예21

산용액 세척단계에서 100℃의 10% 황산용액으로 240분간 세척하는 것을 제외하고는 실시예 17과 동일한 방법으로 수행하였다. 이 방법에 의하여 순도 99.998% SiO₂를 얻을 수 있었다. 나머지 자세한 성분분석은 표 2에 나타냈다.

실시예 22

물로 세척하는 단계이후 산용액으로 세척하기 전에, 세척된 쌀겨를 영하 10℃에서 40분간 유지하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다. 이 방법에 의하여 순도 99.995% SiO₂를 얻을 수 있었다. 나머지 자세한 성분분석을 표 2에 나타냈다.

실시예23

물로 세척하는 단계이후 산용액으로 세척하기 전에, 세척된 쌀겨를 영하 70℃에서 40분간 유지하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다. 이 방법에 의하여 순도 99.997% SiO₂를 얻을 수 있었다. 나머지 자세한 성분분석을 표 2에 나타냈다.

실시예 24

물로 세척하는 단계이후 산용액으로 세척하기 전에, 세척된 쌀겨를 영하 140℃에서 10분간 유지하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다. 이 방법에 의하여 순도 99.996% SiO₂를 얻을 수 있었다. 나머지 자세한 성분분석을 표 2에 나타냈다.

실시예 25

물로 세척하는 단계이후 산용액으로 세척하기 전에, 세척된 쌀겨를 영하 5℃에서 400분간 유지하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다. 이 방법에 의하여 순도 99.993% SiO₂를 얻을 수 있었다. 나머지 자세한 성분분석을 표 2에 나타냈다.

실시예 26

물로 세척하는 단계이후 산용액으로 세척하기 전에, 세척된 쌀겨를 영하 170℃에서 냉동하여 10분간 유지하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다. 이 방법에 의하여 순도 99.997 % SiO₂를 얻을 수 있었다. 나머지 자세한 성분분석을 표 2에 나타냈다.

실시예 27

물로 세척하는 단계이후 산용액으로 세척하기 전에, 세척된 쌀겨를 부정압력 100 Pa의 밀폐실에 두는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다. 이 방법에 의하여 순도 99.995% SiO₂를 얻을 수 있었다. 나머지 자세한 성분분석을 표 2에 나타냈다.

실시예 28

물로 세척하는 단계이후 산용액으로 세척하기 전에, 세척된 쌀겨를 부정압력 10 Pa의 밀폐실에 두는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다. 이 방법에 의하여 순도 99.996% SiO₂를 얻을 수 있었다. 나머지 자세한 성분분석을 표 2에 나타냈다.

실시예 29

물로 세척하는 단계이후 산용액으로 세척하기 전에, 세척된 쌀겨를 부정압력 1 Pa의 밀폐실에 두는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다. 이 방법에 의하여 순도 99.997 % SiO₂를 얻을 수 있었다. 나머지 자세한 성분분석을 표 2에 나타냈다.

실시예 30

물로 세척하는 단계이후 산용액으로 세척하기 전에, 세척된 쌀겨를 부정압력 200 Pa의 밀폐실에 두는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다. 이 방법에 의하여 순도 99.993% SiO₂를 얻을 수 있었다. 나머지 자세한 성분분석을 표 2에 나타냈다.

실시예 31

물로 세척하는 단계이후 산용액으로 세척하기 전에, 세척된 쌀겨를 부정압력 0.5 Pa의 밀폐실에 두는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다. 이 방법에 의하여 순도 99.997 % SiO₂를 얻을 수 있었다. 나머지 자세한 성분분석을 표 2에 나타냈다.

실시예 32

쌀겨 건조단계에 있어서, 전자레인지에서 쌀겨를 30초간 처리하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다. 이 방법에 의하여 순도 99.993 % SiO₂를 얻을 수 있었다. 나머지 자세한 성분분석을 표 2에 나타냈다.

실시예 33

쌀겨 건조단계에 있어서, 전자레인지에서 쌀겨를 100초간 처리하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다. 이 방법에 의하여 순도 99.994 % SiO₂를 얻을 수 있었다. 나머지 자세한 성분분석을 표 2에 나타냈다.

실시예 34

쌀겨 건조단계에 있어서, 전자레인지에서 쌀겨를 300초간 처리하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다. 이 방법에 의하여 순도 99.995 % SiO₂를 얻을 수 있었다. 나머지 자세한 성분분석을 표 2에 나타냈다.

실시예 35

쌀겨 건조단계에 있어서, 전자레인지에서 쌀겨를 15초간 처리하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다. 이 방법에 의하여 순도 99.990 % SiO₂를 얻을 수 있었다. 나머지 자세한 성분분석을 표 2에 나타냈다.

실시예 36

쌀겨 건조단계에 있어서, 전자레인지에서 쌀겨를 400초간 처리하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다. 이 방법에 의하여 순도 99.995 % SiO₂를 얻을 수 있었다. 나머지 자세한 성분분석을 표 2에 나타냈다.

본발명은 쌀겨로부터 99.99%이상의 고순도 무정형 또는 고체상 실리카(SiO2)를 추출하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체등의 산업분야에서 엄격한 순도를 요구하는 99.99%의 실리카를 얻을 수 있으며, 아울러 상기 실리카 제조공정중 쌀겨의 연소과정에서 발생하는 환경에 유해한 부산물인 그을름을 효율적으로 제거하고 이를 이용하여 피틴, 피틴산 및 자일리톨등을 제조하거나 고무나 소독제품을 제조하는에 유용하게 사용할 수 있는 장점이 있어, 값싼 재료인 쌀겨를 이용하여 고순도의 실리카를 제조하고 환경에 무해한 실시카 제조방법을 제공한다.

Claims

(a) 쌀겨를 체로 쳐서 불순물을 제거하고 물로 쌀겨를 세척하면서 물위에 뜬 불순물을 제거하는 전처리단계,

(b) 산성 용액 및 물로 순차적으로 세척하는 것을 2회 이상 행하는 세척단계,

(c) 상기 세척된 쌀겨를 가압탈수하는 단계,

(d) 상기 탈수된 쌀겨를 건조하는 단계,

(e) 교반 및 분쇄하면서, 상기 건조된 쌀겨를 350-400℃에서 연소하는 1차 연소단계와,

(f) 산소 또는 공기를 제공하고 교반하면서, 700-1000℃에서 10-60분간 산화연소하는 제 2차 연소단계로 이루어지는, 쌀겨로부터 99.99%이상의 고순도 실리카를 추출하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 실리카가 무정형 또는 고체상인 것이 특징인, 쌀겨에서 실리카를 추출하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 (a) 및 (b)의 세척과정에서 85-95℃의 더운 증류수를 사용하여 교반하면서 세척하는 것이 특징인 쌀겨에서 실리카를 추출하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 (a) 및 (b)의 세척과정에서 100℃의 끓는 물을 사용하여 0.5 - 2 시간동안 세척하는 것이 특징인 쌀겨에서 실리카를 추출하는 방법.
제 1항 또는 4항에 있어서, 상기 (b)의 산용액으로 세척하는 단계에서 100℃의 산용액으로 10-30분간 세척하는 것이 특징인 쌀겨에서 실리카를 추출하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 (b)의 산용액으로 세척하기 전에, 영하 10 - 영하 170 ℃에서 10-300분간 냉동하는 것이 특징인 쌀겨에서 실리카를 추출하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 (b)의 산용액으로 세척하기 전에, 세척된 쌀겨에 1-100 Pa압력의 감압처리를 행하는 것이 특징인 쌀겨에서 실리카를 추출하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 (c)의 탈수단계에서, 탈수압력이 0.01 내지 15 MPa인 것인 특징인 실리카를 추출하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 (d)의 건조단계에서, 전기오븐, 열풍, 또는 쌀겨를 전자레인지에서 30-300초간 처리하는 것이 특징인 쌀겨에서 실리카를 추출하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 (e) 및 (f)의 연소과정에서 그을음을 제거하는 것을특징으로 하는 쌀겨에서 실리카를 추출하는 방법.
제 10 항에 있어서, 추가로 상기 제거된 그을음이 통과된 물의 상등액으로부터 피틴(phytin), 피틴산(phytic acid) 또는 자일리톨(xylitol)을 추출하는 단계가 추가되는 것이 특징인, 쌀겨에서 실리카를 추출하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기(f)의 산화연소단계에서 연소온도는 700-800 ℃이고, 연소시간은 10-60분인 것이 특징인 실리카를 추출하는 방법.