JP2005008492A

JP2005008492A - Method for producing sodium aluminate

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Publication number: JP2005008492A
Application number: JP2003175870A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Shirai; 健太郎白井; Yukio Sasagawa; 幸男笹川; Tetsuya Ando; 哲也安藤
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2023-06-20
Also published as: JP4252373B2

Abstract

【課題】設定モル比（Ｎａ_２ＯとＡｌ_２Ｏ_３のモル比）に対して、出来た製品のモル比のバラツキが低減され、安定したモル比の製品を製造できるアルミン酸ソーダの製造方法を提供する。
【解決手段】水酸化ナトリウム水溶液と水酸化アルミニウム等のアルミナ原料とを反応させることによるアルミン酸ソーダの製造方法において、前記水酸化ナトリウム水溶液を予め保温する（例えば、５０〜８０℃の恒温槽で１時間〜３時間保温する）ことを特徴とする。Disclosed is a method for producing sodium aluminate, in which variations in the molar ratio of products made with respect to a set molar ratio (Na ₂ O and Al ₂ O ₃ molar ratio) are reduced, and a product having a stable molar ratio can be produced. I will provide a.
In a method for producing sodium aluminate by reacting an aqueous sodium hydroxide solution with an alumina raw material such as aluminum hydroxide, the aqueous sodium hydroxide solution is kept warm in advance (for example, in a thermostatic bath at 50 to 80 ° C.). 1 to 3 hours).

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミン酸ソーダの製造方法に関するものである。さらに詳しくは、出来た製品のモル比（品質）のバラツキを低減できるアルミン酸ソーダの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、セメントに添加する急結材としてアルミン酸ソーダが知られているが、アルミン酸ソーダの製造方法としては、一般に、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）と炭酸ソーダ（Ｎａ_２ＣＯ_３）等を混合し、１０００〜１３００℃で焼成して製造する方法が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１０５４２６号公報（特許請求の範囲の請求項１）
【０００４】
【特許文献２】
特開平１０−１５２３２１号公報（段落〔０００７〕）
【０００５】
しかしながら、上記のように焼成品として製造される市販のアルミン酸ソーダは吸湿性があり、セメントとブレンドする際にダマが生じやすく、ブレンド作業性が良好でなく、また、急結反応性が極めて高く、セメントとの混合物に水を混ぜると、数秒間で反応して発熱し、流動性が失われるため、取扱いが容易でないといった問題点があった。
【０００６】
そこで、焼成品であるアルミン酸ソーダの前記問題点を解消し、比較的吸湿性が低く、セメントの急結反応が緩やかに進行する、ブレンド作業性に優れ、取扱いの容易なアルミン酸ソーダを製造することを目的として、水酸化ナトリウムと水酸化アルミニウムを溶液で反応させ、蒸発乾固させる方法が開発された。
【０００７】
このような方法として、製品中において、Ｎａ_２Ｏが３８重量％以上、Ａｌ_２Ｏ_３が４８重量％以上となるように配合量を定めた苛性ソーダ（水酸化ナトリウム水溶液）と水酸化アルミニウムを液温１００〜１３５℃で溶解し、反応させた後に蒸発乾固させることを特徴とするアルミン酸ソーダの製造方法の発明（特許文献３参照）がある。
【０００８】
【特許文献３】
特開平２００１−３９７５０号公報（特許請求の範囲の請求項１、請求項２、段落〔０００９〕、〔００１０〕）
【０００９】
この発明の方法は、原料となる苛性ソーダ及び水酸化アルミニウムの配合量が前記量的規定を外れる、すなわち、製品中において、Ｎａ_２Ｏが３８重量％未満、Ａｌ_２Ｏ_３が４８重量％未満の場合には、急結材としての本質的な性能を確保しにくくなること、また、苛性ソーダ及び水酸化アルミニウムを溶解する際の液温が前記規定を外れる、すなわち、液温が１００℃未満の場合には、反応速度が遅くなり、製造効率の低下をきたし、一方、１３５℃を超えると、苛性ソーダは強アルカリであるため、取扱いが難しくなり、製造管理上好ましくないことから、苛性ソーダ及び水酸化アルミニウムの配合量、両者を溶解する際の液温を規定したものである。
さらに、この発明には、苛性ソーダと水酸化アルミニウムの配合比が、製品中のＮａ_２ＯとＡｌ_２Ｏ_３のモル比（Ｎａ_２Ｏ／Ａｌ_２Ｏ_３）で１．１〜１．６の範囲から外れる場合には、Ｎａ_２Ｏ又はＡｌ_２Ｏ_３のいずれかが過多となり、市販品以上の性能を発揮しにくくなることも指摘されているが、設定モル比と出来た製品のモル比との関係については示されておらず、安定したモル比（品質）の製品を製造することを意図するものではない。
【００１０】
また、溶液からアルミン酸ソーダ（アルカリ金属アルミン酸塩）を製造する別の方法として、アルカリ金属水酸化物の水溶液とアルミナ原料とを、アルカリ金属アルミン酸塩の原料として混合し、溶融、反応、及び乾燥・脱水してアルカリ金属アルミン酸塩を製造する際に、混合、溶融、反応、及び乾燥・脱水のうちの一つ又は二つ以上の工程で、アルカリ金属アルミン酸塩の原料、中間生成物、及び／又は最終生成物に炭酸ガスを接触させることにより、炭酸成分をアルカリ金属アルミン酸塩中に含有させることを特徴とする炭酸成分を含有してなるアルカリ金属アルミン酸塩の製造方法の発明（特許文献４参照）がある。
【００１１】
【特許文献４】
特開平２００１−３１６１１３号公報（特許請求の範囲の請求項４、段落〔００３０〕、〔００３３〕、〔００３６〕）
【００１２】
この発明には、実施例として、水酸化ナトリウム水溶液と水酸化アルミニウムの混合比を、製品中のＮａ_２ＯとＡｌ_２Ｏ_３のモル比（Ｎａ_２Ｏ／Ａｌ_２Ｏ_３）で０．９〜１．５の範囲で変えて、アルミン酸ソーダを製造することが示されているが、設定モル比に対して、出来た製品のモル比にバラツキがあり、安定したモル比（品質）の製品が製造できないという問題点があった。
【００１３】
さらに、水和酸化アルミニウム及び／又は水酸化アルミニウムを過剰量の水酸化ナトリウムと、Ａｌ：Ｎａの重量比を１：１．０３〜１：１．５０に保ちまたＮａＯＨ含有量２５〜５５重量％の水酸化ナトリウム水溶液を使用して反応させ、反応後混合物を熱媒体として加熱ガス又は蒸気を使用して噴霧乾燥により脱水処理する形式の、一般式ＮａＡｌＯ_２、ＮａＡｌＯ_２・１．５Ｈ_２Ｏ及び／又はＮａＡｌＯ_２・ＸＨ_２Ｏのアルミン酸ナトリウムを製造する方法において、混合容器内で撹拌しながら過剰量の水酸化ナトリウム中の水和酸化アルミニウム及び／又は水酸化アルミニウムの縣濁液を２０〜１２０℃の温度で製造し、引続き各反応体を反応させるためこの縣濁液を、混合容器と間接的にか又は直接連結されている少なくとも１つの加熱反応管に加圧下に導入し、得られたアルミン酸ナトリウム溶液を噴霧乾燥し、噴霧乾燥に際して使用したガスのガス排出温度又は蒸気排出温度を１３０〜１９０℃に調整することを特徴とする、アルミン酸ナトリウムの製法の発明（特許文献５参照）がある。
【００１４】
【特許文献５】
特開平２−２８３６１３号公報（特許請求の範囲の請求項１、第３頁左下欄〜右下欄参照）
【００１５】
この発明は、噴霧器ノズルに皮殻を形成することなく、噴霧乾燥及び流動床乾燥によって細かく分配され、流動性でかつ極めて反応性の高い生成物を生じる、安定剤不含の清澄なアルミン酸塩溶液をもたらすために、加熱可能の予備混合容器を使用して、過剰量の水酸化ナトリウム中の水和酸化アルミニウム及び／又は水酸化アルミニウムの縣濁液を２０〜１２０℃、有利には３０〜８０℃の温度で製造するものであるから、設定モル比に対して、出来た製品のモル比のバラツキを低減することを意図するものではなく、水和酸化アルミニウム及び／又は水酸化アルミニウムと混合する前の水酸化ナトリウム水溶液を予め加熱（保温）するものでもない。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術の問題点を解決し、設定モル比に対して、出来た製品のモル比のバラツキが低減され、安定したモル比の製品を製造できるアルミン酸ソーダの製造方法を提供しようとするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明者らは鋭意検討の結果、水酸化ナトリウム水溶液と水酸化アルミニウム等のアルミナ原料とを反応させることによりアルミン酸ソーダを製造する際に、原料である水酸化ナトリウム水溶液を予め保温しておき、この保温した水酸化ナトリウム水溶液と水酸化アルミニウム等のアルミナ原料とを反応させると、設定モル比に対して、出来た製品のモル比のバラツキが低減され、安定したモル比のアルミン酸ソーダを製造できることを見出し、本発明に至った。
【００１８】
（１）本発明は、水酸化ナトリウム水溶液とアルミナ原料を反応させることによるアルミン酸ソーダの製造方法において、前記水酸化ナトリウム水溶液を予め保温することを特徴とするアルミン酸ソーダの製造方法である。そして、具体的な態様としては以下のものを含んでいる。
【００１９】
（２）水酸化ナトリウム水溶液を５０〜８０℃の恒温槽で予め保温することを特徴とする前記（１）に記載のアルミン酸ソーダの製造方法である。
【００２０】
（３）保温時間が１時間〜３時間であることを特徴とする前記（２）に記載のアルミン酸ソーダの製造方法である。
【００２１】
（４）恒温槽内の攪拌棒の回転数が０．５〜２．０ｒｐｍであることを特徴とする前記（２）又は（３）に記載のアルミン酸ソーダの製造方法である。
【００２２】
（５）予め保温した水酸化ナトリウム水溶液にアルミナ原料を６０℃〜１４０℃で溶解して反応させることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれか一に記載のアルミン酸ソーダの製造方法である。
【００２３】
（６）反応後、蒸発乾固させることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれか一に記載のアルミン酸ソーダの製造方法である。
【００２４】
（７）アルミナ原料が水酸化アルミニウムである前記（１）〜（６）のいずれか一に記載のアルミン酸ソーダの製造方法である。
【００２５】
（８）水酸化ナトリウム水溶液と水酸化アルミニウムの配合量を、製品中において、Ｎａ_２Ｏが３８重量％以上、Ａｌ_２Ｏ_３が４８重量％以上となるように定めることを特徴とする前記（７）に記載のアルミン酸ソーダの製造方法である。
【００２６】
（９）水酸化ナトリウム水溶液と水酸化アルミニウムの配合比を、製品中のＮａ_２ＯとＡｌ_２Ｏ_３のモル比で０．９〜１．５となるようにすることを特徴とする前記（７）又は（８）に記載のアルミン酸ソーダの製造方法である。
【００２７】
（１０）前記配合比を、製品中のＮａ_２ＯとＡｌ_２Ｏ_３のモル比で０．９９〜１．０５となるようにすることを特徴とする前記（９）に記載のアルミン酸ソーダの製造方法である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を更に詳細に説明する。
本発明は、水酸化ナトリウム水溶液と水酸化アルミニウム等のアルミナ原料を原料として、簡単な製造方法と装置により、安定したモル比のアルミン酸ソーダの製造を可能とするものである。
【００２９】
水酸化ナトリウム水溶液としては、一般に水酸化ナトリウム５０％溶液が用いられるが、従来技術で使用されている２０〜８０％、好ましくは４０〜６０％の濃度の水酸化ナトリウム水溶液を使用することができる。水酸化ナトリウム水溶液の濃度が２０％未満と薄いと、アルミン酸ナトリウムの生成が遅くなったり、結晶が析出しにくくなる場合があり、逆に、８０％を超えて、濃度が濃すぎると溶液の粘性が大きくなり、ハンドリングに支障をきたす場合がある。
【００３０】
アルミナ原料としては、Ａｌ_２Ｏ_３純度で５０％以上のものが好ましく、鉱物としてＡｌ（ＯＨ）_３（水酸化アルミニウム）を主体とするものが、常圧条件下でアルミン酸塩を生成しやすく好ましく、粉末水酸化アルミニウムが最も好ましい。Ａｌ_２Ｏ_３の純度が低かったり、α−Ａｌ_２Ｏ_３や金属アルミニウムを主体としたものではアルミン酸ナトリウムが得られにくい場合がある。
【００３１】
本発明において、水酸化ナトリウム水溶液を水酸化アルミニウム等のアルミナ原料と反応させる前に予め保温するのは通常、恒温槽を使用して実施するが、使用する恒温槽は合金製のもので大きさは２ｍ^３程度である。
【００３２】
水酸化ナトリウム水溶液の保温温度は特に限定されるものではないが、恒温槽における保温温度は５０℃〜８０℃が好ましく、６０〜７０℃がより好ましい。保温温度が５０℃未満では、顕著なモル比（品質）のバラツキ低減効果が得られない場合があり、また、８０℃を超えると恒温槽に弊害を与える場合があるから、保温温度は、前記の範囲に設定するのが好ましい。
【００３３】
また、恒温槽における水酸化ナトリウム水溶液の保温時間は適宜調整し得るものであるが、１〜３時間が好ましく、２時間程度がより好ましい。保温時間が１時間未満では十分な保温がされず、顕著なモル比（品質）のバラツキ低減効果が期待できない場合があり、また、３時間を超えると過剰な保温によりモル比（品質）のバラツキ低減効果は低下する場合があるから、保温温度は、前記の範囲に設定するのが好ましい。
【００３４】
さらに、恒温槽は撹拌しなくてもモル比（品質）のバラツキ低減効果はあるが、恒温槽内の攪拌棒の回転数を０．５〜２．０ｒｐｍとすることにより、効果は顕著となる。攪拌棒の回転数は１．０〜１．５が好ましく、１．２〜１．４がより好ましい。攪拌棒の回転数が０．５ｒｐｍ未満では水酸化ナトリウム水溶液は十分な保温がされない場合があり、また、２．０ｒｐｍを超えると過剰に保温される場合があるから、撹拌による効果を奏させるためには、前記の範囲とする。
【００３５】
保温した水酸化ナトリウム水溶液と粉末水酸化アルミニウム等のアルミナ原料を反応缶にて溶解させ、蒸発乾固させる。溶解温度は従来技術より広い範囲に設定可能であるが、６０〜１４０℃が好ましく、１００℃〜１２０℃がより好ましい。溶解温度が６０℃未満では未反応の水酸化アルミニウム等のアルミナ原料が残存して、顕著なモル比（品質）のバラツキ低減効果が得られない場合があり、また、１４０℃を超えると水酸化ナトリウム水溶液の蒸発が起こり、モル比（品質）のバラツキ低減効果が減退する場合があるから、溶解温度は、前記の範囲に設定するのが好ましい。
【００３６】
本発明において、アルミナ原料として水酸化アルミニウムを使用する場合、水酸化ナトリウム水溶液と水酸化アルミニウムの配合量は任意に設定可能であるが、従来技術と同様に、製品中において、Ｎａ_２Ｏが３８重量％以上、Ａｌ_２Ｏ_３が４８重量％以上となるように配合量を定めた水酸化ナトリウム水溶液と水酸化アルミニウムを反応させ、アルミン酸ソーダを製造することができる。
【００３７】
本発明において、水酸化ナトリウム水溶液と水酸化アルミニウムの配合比も任意に設定可能であるが、従来技術と同程度とすることができ、製品中のＮａ_２ＯとＡｌ_２Ｏ_３のモル比（Ｎａ_２Ｏ／Ａｌ_２Ｏ_３）で０．９〜１．５の範囲で顕著なモル比（品質）のバラツキ低減効果が得られる。前記の配合比を、製品中のＮａ_２ＯとＡｌ_２Ｏ_３のモル比で０．９９〜１．０５に設定すると、特に偏差が小さくなるので好ましい。製品中のＮａ_２ＯとＡｌ_２Ｏ_３のモル比で０．９未満であるか、１．５を超えると顕著なモル比バラツキ低減が得られない場合がある。
【００３８】
【実施例】
以下の実施例によりさらに詳細に説明する。
【００３９】
（実施例１）
水酸化ナトリウム５０％溶液１６５０ｋｇを７０℃の恒温槽で２時間保温後、粉末水酸化アルミニウム１６００ｋｇと１００℃で溶解反応させ、出来た製品のモル比のバラツキを確認した。恒温槽の温度、時間を表１に示すように変化させて試験を行った。
【００４０】

【００４１】
〈測定方法〉
恒温槽で予め保温した水酸化ナトリウム５０％溶液と粉末水酸化アルミニウムを１００℃で溶解反応させて出来たアルミン酸ソーダのモル比と、未保温の水酸化ナトリウム５０％溶液と粉末水酸化アルミニウムを１００℃で溶解反応させた出来たアルミン酸ソーダのモル比のバラツキを測定した。
【００４２】
【表１】

【００４３】
表１の結果より、水酸化ナトリウム５０％溶液を予め保温して出来たアルミン酸ソーダのモル比（品質）のバラツキは大きく低減されていることが分かる。
【００４４】
（実施例２）
実施例１の実験Ｎｏ．１−５を使用して、表２に示すように恒温槽内の攪拌棒の回転数を変化させたこと以外は実施例１と同様に行った。
【００４５】
【表２】

【００４６】
表２の結果より、恒温槽内の攪拌棒の回転数が０．５〜２．０ｒｐｍでは優れたモル比（製品）のバラツキ低減効果を示すことが分かる。
【００４７】
（実施例３）
溶解温度を表３に示すように変化させたこと以外は、実施例２の実験Ｎｏ．２−５（水酸化ナトリウム５０％溶液を７０℃、２時間、恒温槽の攪拌棒の回転数１．２ｒｐｍで予め保温した場合）と同様に行った。
【００４８】
【表３】

【００４９】
表３の結果より、溶解温度６０〜１４０℃で溶解した場合には優れたモル比（製品）のバラツキ低減効果を示すことが分かる。
【００５０】
（実施例４）
設定するモル比を表４に示すように変化させたこと以外は、実施例３の実験Ｎｏ．３−５（水酸化ナトリウム５０％溶液を７０℃、２時間、恒温槽の攪拌棒の回転数１．２ｒｐｍで予め保温し、溶解温度を１２０℃とした場合）と同様に行った。
また、未保温の水酸化ナトリウム５０％溶液と粉末水酸化アルミニウムを１２０℃で溶解反応させてアルミン酸ソーダを得たものを、比較例とした。
【００５１】
【表４】

【００５２】
表４の結果より、モル比を０．９〜１．５に設定した場合には、モル比のバラツキ低減効果があり、特に、０．９９〜１．０５に設定すると、偏差が０．００４以下になり、優れたモル比のバラツキ低減効果を示すことが分かる。
また、モル比が０．９以下や１．２５以上になると、未保温の水酸化ナトリウム溶液を使用した場合、４−１、４−３、４−１５、４−１７に示されるようにモル比のバラツキが大きくなるが、予め保温した水酸化ナトリウム溶液を使用すると、４−２、４−１４、４−１６に示されるようにモル比のバラツキが顕著に低減されるのが分かる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明においては、水酸化ナトリウム水溶液を予め保温をすることで、水酸化アルミニウム等のアルミナ原料との反応により出来たアルミン酸ソーダのモル比（品質）のバラツキが低減するという効果を奏するものであり、工業的価値は極めて大きい。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing sodium aluminate. More specifically, the present invention relates to a method for producing sodium aluminate that can reduce variations in the molar ratio (quality) of the finished product.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, sodium aluminate is known as a rapid setting material to be added to cement. Generally, alumina (Al ₂ O ₃ ), sodium carbonate (Na ₂ CO ₃ ) and the like are used as a method for producing sodium aluminate. A method of mixing and baking at 1000 to 1300 ° C. is known (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-105426 (Claim 1 of Claims)
[0004]
[Patent Document 2]
JP-A-10-152321 (paragraph [0007])
[0005]
However, commercially available sodium aluminate produced as a fired product as described above is hygroscopic, and is likely to cause lumps when blended with cement, blending workability is not good, and rapid setting reactivity is extremely high. However, when water is mixed in a mixture with cement, it reacts within a few seconds and generates heat and loses its fluidity, which makes it difficult to handle.
[0006]
Therefore, it solves the above-mentioned problems of sodium aluminate, which is a fired product, and produces sodium aluminate that is relatively low in hygroscopicity, has a rapid cementation reaction, and has excellent blending workability and is easy to handle. For this purpose, a method has been developed in which sodium hydroxide and aluminum hydroxide are reacted in a solution and evaporated to dryness.
[0007]
As such a method, caustic soda (sodium hydroxide aqueous solution) and aluminum hydroxide having a blending amount determined so that Na ₂ O is 38 wt% or more and Al ₂ O ₃ is 48 wt% or more in the product are liquidized. There is an invention of a method for producing sodium aluminate characterized in that it is dissolved at a temperature of 100 to 135 ° C., reacted, and evaporated to dryness (see Patent Document 3).
[0008]
[Patent Document 3]
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-39750 (Claims 1 and 2 of the claims, paragraphs [0009] and [0010])
[0009]
In the method of the present invention, the blending amounts of caustic soda and aluminum hydroxide as raw materials deviate from the above quantitative specification, that is, in the product, Na ₂ O is less than 38% by weight and Al ₂ O ₃ is less than 48% by weight. In such a case, it is difficult to ensure the essential performance as a quick setting material, and the liquid temperature when dissolving caustic soda and aluminum hydroxide deviates from the above definition, that is, the liquid temperature is less than 100 ° C. However, when the temperature exceeds 135 ° C., since caustic soda is a strong alkali, it becomes difficult to handle and is not preferable for production management. And the liquid temperature when both are dissolved.
Furthermore, in this invention, the compounding ratio of caustic soda and aluminum hydroxide is 1.1 to 1.6 in terms of the molar ratio of Na ₂ O to Al ₂ O _{3 in} the product (Na ₂ O / Al ₂ O ₃ ). When it is out of the range, it is pointed out that either Na ₂ O or Al ₂ O ₃ becomes excessive and it becomes difficult to exhibit the performance over the commercial product, but the set molar ratio and the molar ratio of the finished product Is not shown, and is not intended to produce a product with a stable molar ratio (quality).
[0010]
In addition, as another method for producing sodium aluminate (alkali metal aluminate) from a solution, an alkali metal hydroxide aqueous solution and an alumina raw material are mixed as an alkali metal aluminate raw material, melted, reacted, And when producing alkali metal aluminate by drying and dehydration, the raw material of alkali metal aluminate, intermediate production in one or more of mixing, melting, reaction, drying and dehydration The method for producing an alkali metal aluminate comprising a carbonic acid component, comprising bringing the carbonic acid component into an alkali metal aluminate by contacting carbon dioxide with the product and / or the final product. There is an invention (see Patent Document 4).
[0011]
[Patent Document 4]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-316113 (claim 4 of claims, paragraphs [0030], [0033], [0036])
[0012]
In this invention, as an example, the mixing ratio of the sodium hydroxide aqueous solution and aluminum hydroxide is 0.9 in terms of the molar ratio of Na ₂ O to Al ₂ O _{3 in} the product (Na ₂ O / Al ₂ O ₃ ). It has been shown to produce sodium aluminate by changing in the range of ~ 1.5, but there is variation in the molar ratio of the finished product with respect to the set molar ratio, and the stable molar ratio (quality) There was a problem that the product could not be manufactured.
[0013]
Further, the hydrated aluminum oxide and / or aluminum hydroxide is kept in an excess amount of sodium hydroxide and the weight ratio of Al: Na at 1: 1.03 to 1: 1.50 and the NaOH content is 25 to 55% by weight. Of the general formula NaAlO ₂ , NaAlO ₂ .1.5H ₂ O, and NaH2O in the form of dehydration treatment by spray drying using a heated gas or steam as a heating medium. In the method for producing sodium aluminate of NaAlO ₂ .XH ₂ O, a suspension of hydrated aluminum oxide and / or aluminum hydroxide in an excess amount of sodium hydroxide is stirred while stirring in a mixing vessel. This suspension is produced at a temperature of 120 ° C. and subsequently reacted with each reactant at least indirectly or directly connected to the mixing vessel. It is characterized in that it is introduced into one heated reaction tube under pressure, the obtained sodium aluminate solution is spray-dried, and the gas discharge temperature or vapor discharge temperature of the gas used for spray-drying is adjusted to 130 to 190 ° C. There is an invention of a method for producing sodium aluminate (see Patent Document 5).
[0014]
[Patent Document 5]
JP-A-2-283613 (refer to claim 1, claim 3, page 3 lower left column to lower right column).
[0015]
This invention relates to a stabilizer-free, clear aluminate that is finely distributed by spray drying and fluidized bed drying to form a flowable and highly reactive product without forming a shell on the sprayer nozzle. In order to provide a solution, a heatable premixing vessel is used to bring the suspension of hydrated aluminum oxide and / or aluminum hydroxide in excess sodium hydroxide to 20-120 ° C., preferably 30- Since it is manufactured at a temperature of 80 ° C., it is not intended to reduce the variation in the molar ratio of the resulting product with respect to the set molar ratio, and is mixed with hydrated aluminum oxide and / or aluminum hydroxide. It is not intended to heat (keep warm) the aqueous sodium hydroxide solution before the heating.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention solves the problems of the prior art, and provides a method for manufacturing sodium aluminate that can reduce the variation in the molar ratio of the product to the set molar ratio and can manufacture a product with a stable molar ratio. It is what.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have intensively studied, and as a result, when producing sodium aluminate by reacting an aqueous sodium hydroxide solution with an alumina raw material such as aluminum hydroxide, water as a raw material is produced. When the sodium oxide aqueous solution is kept warm in advance, and the heated sodium hydroxide aqueous solution is reacted with an alumina raw material such as aluminum hydroxide, the variation in the molar ratio of the resulting product with respect to the set molar ratio is reduced, The inventors have found that sodium aluminate having a stable molar ratio can be produced, and have reached the present invention.
[0018]
(1) The present invention is a method for producing sodium aluminate characterized in that, in the method for producing sodium aluminate by reacting an aqueous sodium hydroxide solution with an alumina raw material, the aqueous sodium hydroxide solution is pre-heated. Specific embodiments include the following.
[0019]
(2) The method for producing sodium aluminate according to (1) above, wherein the aqueous sodium hydroxide solution is preliminarily kept in a thermostatic bath at 50 to 80 ° C.
[0020]
(3) The method for producing sodium aluminate according to (2) above, wherein the heat retention time is 1 to 3 hours.
[0021]
(4) The method for producing sodium aluminate according to (2) or (3), wherein the number of revolutions of the stirring rod in the thermostatic bath is 0.5 to 2.0 rpm.
[0022]
(5) The production of sodium aluminate according to any one of the above (1) to (4), wherein an alumina raw material is dissolved in a sodium hydroxide aqueous solution previously kept at 60 ° C to 140 ° C and reacted. Is the method.
[0023]
(6) The method for producing sodium aluminate according to any one of (1) to (5), wherein the reaction mixture is evaporated to dryness after the reaction.
[0024]
(7) The method for producing sodium aluminate according to any one of (1) to (6), wherein the alumina raw material is aluminum hydroxide.
[0025]
(8) The amount of sodium hydroxide aqueous solution and aluminum hydroxide is determined so that, in the product, Na ₂ O is at least 38% by weight and Al ₂ O ₃ is at least 48% by weight ( 7) A method for producing sodium aluminate according to 7).
[0026]
(9) The above-mentioned, wherein the mixing ratio of the aqueous sodium hydroxide solution and aluminum hydroxide is 0.9 to 1.5 in terms of the molar ratio of Na ₂ O to Al ₂ O _{3 in} the product ( 7) A method for producing sodium aluminate according to (8).
[0027]
(10) The sodium aluminate according to (9), wherein the mixing ratio is 0.99 to 1.05 in terms of a molar ratio of Na ₂ O to Al ₂ O _{3 in} the product. It is a manufacturing method.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The present invention makes it possible to produce sodium aluminate with a stable molar ratio by a simple production method and apparatus using a sodium hydroxide aqueous solution and an alumina raw material such as aluminum hydroxide as raw materials.
[0029]
As the sodium hydroxide aqueous solution, a 50% sodium hydroxide solution is generally used, but an aqueous sodium hydroxide solution having a concentration of 20 to 80%, preferably 40 to 60%, used in the prior art can be used. . If the concentration of the aqueous sodium hydroxide solution is less than 20%, sodium aluminate formation may be delayed or crystals may be difficult to precipitate. Conversely, if the concentration exceeds 80% and the concentration is too high, Viscosity may increase and handling may be hindered.
[0030]
As the alumina raw material, an Al ₂ O ₃ purity of 50% or more is preferable, and a mineral mainly composed of Al (OH) ₃ (aluminum hydroxide) is easy to generate aluminate under normal pressure conditions. Preferably powdered aluminum hydroxide is most preferred. When the purity of Al ₂ O ₃ is low or the main component is α-Al ₂ O ₃ or metallic aluminum, sodium aluminate may be difficult to obtain.
[0031]
In the present invention, it is usually carried out using a thermostatic bath before the aqueous sodium hydroxide solution is reacted with an alumina raw material such as aluminum hydroxide, but the thermostatic bath used is made of an alloy and has a size. Is about 2 m ³ .
[0032]
Although the heat retention temperature of sodium hydroxide aqueous solution is not specifically limited, 50 to 80 degreeC is preferable and the heat retention temperature in a thermostat has more preferable 60 to 70 degreeC. If the heat retention temperature is less than 50 ° C, the effect of reducing the significant molar ratio (quality) variation may not be obtained, and if it exceeds 80 ° C, the thermostatic bath may be adversely affected. It is preferable to set in the range.
[0033]
Moreover, although the heat retention time of the sodium hydroxide aqueous solution in a thermostat can be adjusted suitably, 1-3 hours are preferable and about 2 hours are more preferable. If the heat retention time is less than 1 hour, sufficient heat retention may not be achieved, and a significant molar ratio (quality) variation reduction effect may not be expected. Since the reduction effect may decrease, it is preferable to set the heat retention temperature within the above range.
[0034]
Furthermore, although the thermostatic bath has an effect of reducing the variation in the molar ratio (quality) even if it is not stirred, the effect becomes remarkable by setting the rotation speed of the stirring rod in the thermostatic bath to 0.5 to 2.0 rpm. . 1.0-1.5 are preferable and, as for the rotation speed of a stirring rod, 1.2-1.4 are more preferable. If the rotation speed of the stirring rod is less than 0.5 rpm, the sodium hydroxide aqueous solution may not be kept warm enough, and if it exceeds 2.0 rpm, it may keep warm excessively. In the above range.
[0035]
A heated sodium hydroxide aqueous solution and an alumina raw material such as powdered aluminum hydroxide are dissolved in a reaction vessel and evaporated to dryness. The melting temperature can be set in a wider range than the prior art, but is preferably 60 to 140 ° C, more preferably 100 to 120 ° C. If the melting temperature is less than 60 ° C, unreacted alumina raw materials such as aluminum hydroxide may remain, and a significant molar ratio (quality) variation reduction effect may not be obtained. Since the sodium aqueous solution may evaporate and the effect of reducing the variation in the molar ratio (quality) may be reduced, the dissolution temperature is preferably set in the above range.
[0036]
In the present invention, when using aluminum hydroxide as an alumina raw material, but the amount of aluminum hydroxide and sodium hydroxide aqueous solution can be arbitrarily set, as in the prior art, in the product, Na 2 _O 38 A sodium aluminate can be produced by reacting an aqueous solution of sodium hydroxide and aluminum hydroxide whose blending amount is determined so that the amount of Al ₂ O ₃ is 48% by weight or more.
[0037]
In the present invention, the mixing ratio of the aqueous sodium hydroxide solution and aluminum hydroxide can be arbitrarily set, but can be set to the same level as in the prior art, and the molar ratio of Na ₂ O to Al ₂ O _{3 in} the product ( significant molar ratio in the range of 0.9 to 1.5 with _{_{_{Na 2 O / Al 2 O 3}}} ) variation reduction effect (quality) is obtained. It is preferable that the blending ratio is set to 0.99 to 1.05 in terms of the molar ratio of Na ₂ O to Al ₂ O _{3 in} the product, since the deviation becomes particularly small. If the molar ratio of Na ₂ O and Al ₂ O _{3 in} the product is less than 0.9 or exceeds 1.5, a significant reduction in the molar ratio may not be obtained.
[0038]
【Example】
The following examples further illustrate details.
[0039]
(Example 1)
After keeping 1650 kg of 50% sodium hydroxide solution in a constant temperature bath at 70 ° C. for 2 hours, it was dissolved and reacted with 1600 kg of powdered aluminum hydroxide at 100 ° C., and the variation in the molar ratio of the finished products was confirmed. The test was performed by changing the temperature and time of the thermostatic bath as shown in Table 1.
[0040]

[0041]
<Measuring method>
A molar ratio of 50% sodium hydroxide solution preliminarily kept in a thermostatic bath and powdered aluminum hydroxide dissolved at 100 ° C. and a sodium aluminate 50% solution and powdered aluminum hydroxide that were not kept warm. The variation in the molar ratio of sodium aluminate produced by dissolution reaction at 100 ° C. was measured.
[0042]
[Table 1]

[0043]
From the results in Table 1, it can be seen that the variation in the molar ratio (quality) of sodium aluminate produced by preheating the 50% sodium hydroxide solution is greatly reduced.
[0044]
(Example 2)
Experiment No. 1 of Example 1 1-5 was used, and the same procedure as in Example 1 was performed except that the number of rotations of the stirring rod in the thermostatic bath was changed as shown in Table 2.
[0045]
[Table 2]

[0046]
From the results shown in Table 2, it can be seen that when the rotational speed of the stirring rod in the thermostatic bath is 0.5 to 2.0 rpm, the effect of reducing the variation in the molar ratio (product) is excellent.
[0047]
Example 3
Except that the dissolution temperature was changed as shown in Table 3, Experiment No. This was carried out in the same manner as 2-5 (when a 50% sodium hydroxide solution was kept warm at 70 ° C. for 2 hours at a rotation speed of the stirring rod of the thermostatic bath at 1.2 rpm in advance).
[0048]
[Table 3]

[0049]
From the results in Table 3, it can be seen that when the dissolution is performed at a dissolution temperature of 60 to 140 ° C., an excellent variation reduction effect of the molar ratio (product) is exhibited.
[0050]
(Example 4)
Except that the molar ratio to be set was changed as shown in Table 4, the experiment No. This was carried out in the same manner as 3-5 (when a 50% sodium hydroxide solution was preliminarily kept at 70 ° C. for 2 hours at a rotation speed of the stirring rod of the thermostatic bath at 1.2 rpm and the dissolution temperature was 120 ° C.).
Further, a comparative example was obtained by dissolving and reacting an unheated sodium hydroxide 50% solution and powdered aluminum hydroxide at 120 ° C. to obtain sodium aluminate.
[0051]
[Table 4]

[0052]
From the results of Table 4, when the molar ratio is set to 0.9 to 1.5, there is an effect of reducing the variation in the molar ratio. In particular, when the molar ratio is set to 0.99 to 1.05, the deviation is 0.004. It becomes below, and it turns out that the variation reduction effect of the outstanding molar ratio is shown.
Further, when the molar ratio is 0.9 or less or 1.25 or more, when an uninsulated sodium hydroxide solution is used, the molar ratio is as shown in 4-1, 4-3, 4-15, 4-17. Although the variation in the ratio increases, it can be seen that the use of a preliminarily maintained sodium hydroxide solution significantly reduces the variation in the molar ratio as shown in 4-2, 4-14, and 4-16.
[0053]
【The invention's effect】
In the present invention, by maintaining the aqueous sodium hydroxide solution in advance, there is an effect of reducing the variation in the molar ratio (quality) of sodium aluminate produced by the reaction with the alumina raw material such as aluminum hydroxide. Yes, the industrial value is extremely large.

Claims

In the manufacturing method of sodium aluminate by making sodium hydroxide aqueous solution and an alumina raw material react, the said sodium hydroxide aqueous solution is heat-retained previously, The manufacturing method of sodium aluminate characterized by the above-mentioned.

The method for producing sodium aluminate according to claim 1, wherein the sodium hydroxide aqueous solution is preliminarily kept in a thermostatic bath at 50 to 80 ° C.

The method for producing sodium aluminate according to claim 2, wherein the heat retention time is 1 to 3 hours.

The method for producing sodium aluminate according to claim 2 or 3, wherein the number of revolutions of the stirring rod in the thermostat is 0.5 to 2.0 rpm.

The method for producing sodium aluminate according to any one of claims 1 to 4, wherein an alumina raw material is dissolved and reacted in a sodium hydroxide aqueous solution preliminarily kept at 60 ° C to 140 ° C.

The method for producing sodium aluminate according to any one of claims 1 to 5, wherein the reaction mixture is evaporated to dryness after the reaction.

The method for producing sodium aluminate according to any one of claims 1 to 6, wherein the alumina raw material is aluminum hydroxide.

8. The amount of sodium hydroxide aqueous solution and aluminum hydroxide is determined so that Na ₂ O is 38% by weight or more and Al ₂ O ₃ is 48% by weight or more in the product. Manufacturing method of sodium aluminate.

The mixing ratio of the sodium hydroxide aqueous solution and aluminum hydroxide is set to 0.9 to 1.5 in terms of the molar ratio of Na ₂ O and Al ₂ O _{3 in} the product. Item 9. A method for producing sodium aluminate according to Item 8.

The blend ratio, a manufacturing method of the sodium aluminate according to claim 9, in a molar ratio of Na ₂ O and _Al 2 _{O 3} in the product, characterized in that so as to be 0.99 to 1.05.