JPS62153111A - 高純度シリカの製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はシリカ源として利用可能な化合物又は混合物か
ら、高純度シリカを製造する方法に関する。

［従来の技術］ シリカはゴム、樹脂などの補強用充填剤として、あるい
はまた農薬の希釈分散剤として従来から広く利用されて
来ているが、最近ではファインセラミックス、エレクト
ロニクス、新素材の分野での需要が高まっている。なか
でも、シリカ純度が少なくとも４ナイン以上である高純
度シリカは、エレクトロニクスの分野で、その需要が益
々増大する傾向にある。

ところで、シリカの典型的な製造方法としては、珪酸ナ
トリウム水溶液をイオン交換１樹脂と接触させることで
ナトリウムイオンを除去して酸性シリカゾルとし、この
酸性シリカゾルからシリカを沈殿させて母液から回収し
、これを焼成する方法が知られている。この方法によれ
ば。

ナトリウム、カルシウムなどを殆ど含まないシリカを得
ることができるものの、このシリカにはアルミニウム、
鉄、ウラン、トリウムなどの金属成分が夕景ながら含ま
れているため、エレクトロニクスの分野で使用できるほ
どの純度を備えていない。

また、シリカ製造の別法として、特開昭５９−１４１４
３号公報には、ヘキサフルオロ珪酸溶液に少トよのアミ
ノポリカルボン酸又はその塩を添加し、次いで水酸化ア
ンモニウム溶液を加えてシリカを沈殿させ、これを濾過
、洗浄する方法が記載されている。この方法を利用する
と。

比較的純度の高いシリカを製造することができるが、原
料として極めて高純度なヘキサフルオロ珪酸溶液を使用
しない限り、エレクトロニクスの分野で使用できるほど
高純度のシリカを得ることができない。事実、当該公報
の実施例で得られるシリカの純度は高々４ナイン程度に
過ぎない。

こうした事情から、４ナイン以上の高純度シリカを製造
せんとする場合には、四塩化珪素を酸水素炎中で分解す
る方法が、従来は専ら採用されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記の通り、エレクトロニクスの分野でも充分使用でき
る高純度シリカは、一般に、四塩化珪素を酸水素炎中で
分解する方法で製造されているが、この方法は原料とし
て高純度な四塩化珪素を使用しなければならないために
、四塩化珪素そのものを充分に精製する必要があり、高
純度シリカの製造コストが嵩む不利を免れない。

本発明は四塩化珪素以外にシリカ源を求め、純度の低い
シルカ含有化合物又は混合物を原料に用いて、少なくと
も４ナイン以上の純度を有し、エレクトロニクスの分野
にも充分使用可能な高純度シリカを製造する方法を提供
する。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る高純度シリカの製造方法は、シリカ源とし
て利用可能な化合物又は混合物を、弗化水素酸と硫酸の
混合液に溶解させ、得られた溶液を蒸留して珪素の弗化
物と水からなる留分を回収し、これにアンモニア水を加
えてシリカゲルを生成させ、次いでこのシリカゲルを濾
別後、水洗、乾燥、焼成することからなる。

［作　　　用］ 本発明の方法に於いて、シリカ源として利用可能な化合
物又は混合物としては、シリカを含有する化合物又は混
合物が使用可能であって、典型的には、ホワイトカーボ
ン、氷晶石合成時に副生されるシリカ（廃シリカ）、使
用済み流動接触分解触媒（廃触媒）、珪砂などが使用さ
れる。

本発明のシリカ源は、弗化水素酸と硫酸の混合液にまず
溶解される。この際の弗化水素酸の使用量は、原料に含
まれる珪素を弗化物に転化させるにたる量とするのが好
ましく、また硫酸の使用量は、原料に含まれる夾雑金属
を硫酸塩に転化させるに足る量とすることが好ましい。

従って、シリカ源に用いる物質の量と、これに含まれて
いることが予想される珪素の量に応じて、弗化水素酸と
硫酸の使用量を決めることを可とする。そして弗化水素
酸としては、４５％程度の濃度のものを、硫酸としては
、６０％程度の濃度のものを使用するのが実用的である
。

弗化水素酸と硫酸の混合液と、シリカ源に使用した化合
物又は混合物とを混合すると、シリカ源中の珪素は弗化
物を形成して、また夾雑金属は硫酸塩を形成してそれぞ
れ液中に溶解する。

この場合、加温は必ずしも必要としないが、加温によっ
て溶解を促進させることができる。

こうして得られた溶液は、次いで蒸留に付されるが、こ
れによって液中に存在する珪素の弗化物（ヘキサフルオ
ロ珪酸であると思われる）は、水と共に系外に留出し、
一方、夾雑金属の硫酸塩は系内に蒸留残として留まるの
で、珪素の弗化物を極めて純度の高い状態で夾雑金属か
ら分離することができる。蒸留は１２０℃程度め温度で
行なうことが好ましい。

蒸留で得られた留分には、アンモニア水を加えてシリカ
ゲルを生成させるが、当該留分は強酸溶液であるので、
アンモニア水を添加した際の突沸を未然に防止する目的
で、アンモニア水の添加に先立ち、電気伝導度が０．８
μｓ／■以下の純度の高い水で当該留分を希釈しておく
ことが望ましい。しかし、希釈に用いる水の量が多すぎ
ると、含水量の高いシリカゲルが生成し、その濾過洗浄
が極めて困難になる。従って、希釈に用いる水の量は、
容量基準で、前記留分とほぼ同量とするのが適当である
。水で希釈された１盲記留分に加えられるアンモニア水
の量は、液中に存在する珪素の実質的すべてを、シリカ
ゲルに転化できる量とするのが通常である。この場合、
アンモニア水の濃度が低すぎると、上に述べた場合と同
様な不都合が生ずるので、アンモニア水の濃度は、２５
％程度としておくのが好ましい。

アンモニア水の添加によって珪素の弗化物は、シリカゲ
ルと弗化アンモニウムに転化して沈殿する。従ってこの
沈殿を濾別し、得られたフィルターケーキを水洗して弗
化アンモニウムを除去することにより、高純度のシリカ
ゲルを得ることができる。フィルターケーキの洗浄に際
しては、洗浄水からの不純物の混入を避ける意味で、電
気伝導度が０．８μＳ／Ｑｌ以下の純度の高い水を使用
すべきである。水洗後はケーキを乾燥し、次いで焼成す
ることにより、目的とする高純度の、典型的には４ナイ
ン以上の純度を有するシリカを取得することができる。

尚、シリカゲルを濾別した際に得られる濾液や、ケーキ
を水洗した際に得られる洗浄水を回収してこれを加熱濃
縮し、この濃縮液に硫酸を加えて液中に含まれる弗化ア
ンモニウムを硫酸アンモミラムとした後、蒸留して弗化
水素酸を回収すれば、この回収弗化水素酸は、シリカ源
の溶解に循環再使用することができる。

［実　施　例］ 実施例　１ シリカ源として、ホワイトカーボンを使用した。このホ
ワイトカーボンに含まれる不純物の分析結果は、次の通
りであった。

第１表 Ｓｉｎ、として５００ｇのホワイトカーボンを、テフロ
ン製蒸発釜に取り、これに濃度４６％の弗化水素酸３２
５７ｇを加えてゆっくり攪拌し、続いて濃度６５％の硫
酸１３６ｇを添加した。しかる後、蒸留釜に蓋をしてリ
ービッヒ冷却管を接続し、リービッヒ冷却管の一方をポ
リエチレン製受器に接続した。蒸留釜を徐々に加熱し、
留出温度約１２０℃までの留分を採取した。

得られた留分に等容量の純水を加えて攪拌し。

さらに濃度２９％のアンモニア水５２７６ｇを添加して
シリカゲルを生成させた。この時、反応熱が発生するの
で、ポリエチレン製受器を冷却しながらアンモニア水を
徐々に加えた。アンモニア水の添加終了後、シリカゲル
をそのまま数時間放置熟成した。

次いで、濾布を敷いた平板濾過器で上記のゲルを減圧濾
過し、引き続きゲルの洗浄を行なった。ゲルの洗浄はケ
ーキ状のゲルを純水に分散させて充分攪拌し、これを減
圧濾過する操作を繰り返す方法で行なった。

充分洗浄されたゲルを石英製の蒸発皿に移し換え、１１
０℃に調温した乾燥器でゲルが白くなるまで脱水乾燥し
た後、電気炉中６００℃で２時間予備焼成し、さらに１
１００℃で２時間焼成してシリカ粉末を得た。

このシリカに含まれる不純物の分析結果を第３表に示す
。

実施例　２ シリカ源として、流動接触分解触媒を使用した。この流
動接触分解触媒に含まれる不純物の分析結果は、次の通
りであった。

第２表 クロム　　　　ｉ　　　　　　６０　　ｐｐｍＳｉＯ□
として２５０ｇに相当する流動接触分解触媒をテフロン
製蒸発釜に入れ、触媒を湿らす程度の適当量の純水を加
えた。以下実施例１と同様に、濃度４６％の弗化水素酸
１６２８ｇを加えてゆっくり攪拌し、続いて濃度６５％
の硫酸８７８ｇを添加した後、蒸留して留出温度約１２
０　’Ｃまでの留分を採取した。

得られた留分に純水を加えて希釈した後、濃度２９％の
アンモニア水２６３８ｇを添加してシリカゲルを生成さ
せ、得られたシリカゲルを実施例１と同様に処理して高
純度シリカを得た。

このシリカに含まれる不純物の分析結果を第３表に示す
。

実施例　３ 実施例Ｙでシリカゲルを濾別した際に得られた母液と、
ゲルを洗浄した際に出る洗浄濾液を混合して鉛製の蒸留
釜で５００ｍ１まで濃縮した。この濃縮液をテフロン製
蒸留釜に移し、希硫酸を加えて蒸留し、留出温度約１２
０℃で弗化水素酸を回収した。この弗化水素酸の濃度は
約２０％で１回収率は約９０％であった。

実施例１で使用した弗化水素酸に代えて上記の回収弗化
水素酸を用いた以外は実施例１と同一のシリカ源を、同
一の条件で処理して高純度シリカを得た。

このシリカに含まれる不純物の分析結果を第３表に示す
。

比較例 硫酸を使用しなかった以外は実施例１と同一条件で、同
一のシリカ源を処理し、シリカ粉末を得た。このシリカ
に含まれる不純物の分析結果を第３表に示す。

（以下余白） 第３表　　シリカの分析結果 ［発明の効果コ 本発明の方法によれば、純度の低いシリカ源を使用して
も、弗化水素酸と硫酸との併用によってシリカ源中の夾
雌金属を硫酸塩の形で固定できるので、５ナイン以上の
純度を有するシリカを表造することができる。また、シ
リカ源の溶解に使用した弗化水素酸は、これを回収して
再使用することができ、その再使用によって製品シリカ
の純度が低下することがない。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、シリカ源として利用可能な化合物又は混合物を、弗
   化水素酸と硫酸の混合液に溶解させ、得られた溶液を蒸
   留して珪素の弗化物と水からなる留分を回収し、これに
   アンモニア水を加えてシリカゲルを生成させ、次いでこ
   のシリカゲルを濾別後、水洗、乾燥、焼成することから
   なる高純度シリカの製造方法。