KR100337051B1 - 백탄의제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일종의 백탄(93 % 이상의 SiO₂을 포함하는 비순수 이산화규소)의 제조방법에 관한 것이다. 본 방법에 따라, 적절한 양의 해수를 규산나트륨에 첨가시켜서, 실온 및 정상압력에서 충분히 휘젖는다. 이로써, 상기 규산나트륨은 분말형 백탄으로 처리될 이산화규소를 분리시키며, 반면에, 산화나트륨은 해수에 용해된다. 본 발명은 다음과 같은 장점을 갖는다. 경제적인 방법으로 백탄을 대량으로 생산할 수 있다. 그것의 방출시킨 폐액은 주변을 오염시키지도 않는다.

그리고 상기 방법에 의해 생산된 백탄은 알칼리성이며, 그것의 부산물의 질은 개선된다.

Description

백탄의 제조방법

본 발명은 백탄의 제조방법에 관한 것이다. 예컨대, SiO₂의 93 % 이상을 함유하는 일종의 조악한 비순수 이산화규소의 제조방법에 관한 것이다.

근래, 백탄 (이산화규소의 함량이 93 % 이상) 을 제조하기 위하여 산 - 염기 접촉방법을 채택하고 있다. 상기 방법은 규산나트륨에 물을 첨가시키고 ; 그 다음 소정량의 산 (예컨대, 황산 또는 염산) 을 혼합시켜서, 상기 액을 가능한 많이 교반하면 상기 액은 유백색 (일반적으로 백색) 으로 되게 하는 방법이다.

분리후에, 유백색의 페이스티 물질이 얻어진다. 건조, 분쇄 및 연마가 된 후에는, 상기 백색 페이스티 물질은 백색 분말형 물질이 되며, 이를 백탄이라고 일컫는다. 상기 백탄은 강화제로서 사용될 수 있다. 상기 방법에 의해 얻어진 이산화규소는 여전히 산성 (pH값이 5.5 내지 6.5) 이며, 이는 SiO₂93 내지 95 중량%, 물 6 중량 %, 염화물 0.1 중량 % 미만, 산화마그네슘 및 산화칼슘 0.1 중량 % 미만을 함유한다.

상술한 산 - 염기 접촉방법은 황산과 같은 산에 의해 규산나트륨의 희석액을 중화시킨다. 이 방법은 다음과 같은 단점을 갖고 있다.

규산나트륨이 산화나트륨 (Na₂O) 약 50.69 중량 % 및 이산화규소 49.31 중량% 로 구성되어 있고, 상기 산화나트륨은 산과 알칼리와 혼합하는 도중에 높은 열을 발생시키며, 산성을 띠면서, 불결하고 독성이 있는 이산화황 냄새를 풍기기 때문에 사람이나 살아있는 가축들에게 해롭다. 상기 방법에서 사용된 황산은 강산이며, 이것을 취급하고 조작하는데 고용되어 있는 사람들에게는 위험하다. 중화 후의 산-알칼리 혼합액이 방출될 때 주변을 오염시킨다. 인간은 환경보호에 가장 중요성을 두기 때문에, 상기 방법은 개선되어야 한다.

이산화규소는 일종의 가장 좋은 강화제이며, 이것은 널리 사용된다. 그러나, 상술된 방법에 의해 처리된 이산화규소는 산성 이산화규소 (일반적으로 백탄이라 불리워짐.) 이며, 그것은 반친화력을 갖는다. 이러한 종류의 산성 이산화규소를 사용함으로써 제조된 생성물 (예컨데, 타이어 및 종이) 은 소정의 시간동안 사용된후에 벗겨지고 망가지기 쉽다는 결점을 갖고 있다.

상술한 산 - 염기 접촉제조 방법 이외에도, 몇개의 방법이 있는데, 이것들은 비용이 많이 발생하기 때문에 널리 사용되지 않는다.

본 발명의 목적은 알칼리성 백탄을 대량으로 생산할 수 있고, 그것의 생성물의 질을 개선할 수 있는 가장 경제적인 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 목적은 다음과 같은 단계에 의해 얻어진다. 즉, 실온 및 정상압력에서 규산나트륨을 해수에 혼합시켜서, 상기 혼합물을 교반하는 단계와, 백색 물질을 분리시키고, 이 물질을 분말형 백탄으로 처리하는 단계에 의해 얻어진다.

규산나트륨과 해수의 중량관점에서의 혼합비는 1 : 50 내지 1 : 100 이다. 최적치로서는 1 : 60 이다. 규산나트륨은 해수와 혼합되기 전에 담수에서 용해될 수 있다. 상기 분리된 백색물질은 분말형 백탄 생성물로 처리되기 전에 담수로 세척될 수 있다.

본 발명의 현저한 장점은 다량의 백탄이 해수를 사용함으로서 간단한 기술과 저비용으로 생산될 수 있다는데 있다. 즉, 그것의 방출물질은 주변을 전혀 오염시키지 않으며, 상기 방법에 의해 생성된 백탄이 산성이 아니기 때문에 그것의 생성물의 질이 개선될 수 있기 때문이다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 하기와 같이 상세히 기술한다.

제 1 도는 본 발명에 관련된 백탄 제조방법의 흐름도이다.

상기 방법에 따라, 규산나트륨 (Na₂SiO₃) 은 이산화규소를 분리하기 전에 실온 및 정상 압력에서 해수와 교반하여 혼합된다. 사용된 상기 해수는 황산염 약 0.2714 중량 %, 염화물 약 1.9353 중량 %, 나트륨 약 1.0760 중량 %, 마그네슘 약 0.1294 중량 %, 칼슘 약 0.0387 중량 %, 칼륨 약 0.0142 중량 %, 브롬 약 0.0087 중량 %, 스트론튬 약 0.0008 중량 %, 붕소 약 0.0004 중량 % 및 플루오르화물 약 0.0001 중량 % 를 함유하는 깨끗한 해수이다.

규산나트륨 (Na₂SiO₃) 은 산화나트륨(Na₂O) 및 이산화규소 (SiO₂) 로 분해될수 있다.

본 발명에 관련된 백탄의 제조방법은 제 1 도에 도시되어 있다. 우선, 규산나트륨 (1) 의 원료에 담수 (2) 를 첨가하고, 교반해서, 사용하기에 적절한 유동성을 갖는 액체 규산나트륨 (3) 을 생성한다. 그 다음, 상기 언급된 액체 규산나트륨 (3) 에 상기 규산나트륨의 중량보다 약 50 배 내지 100 배 (최적치로서는 60 배) 의 해수 (4) 를 첨가하여 가능한 많이 교반한다. 이때, 규산나트륨의 산화나트륨은 상기 해수에서 용해되는 한편, 해수에 용해되지 않는 이산화규소는 분리될 것이다. 즉, 완전히 교반한 후에, 상기 액체 규산나트륨을 정체시키면, 산화나트륨 (6) 을 함유하는 해수와, 분리가능한 백색물질 (5) 이 생성된다. 상기 백색물질 (5) 은 이산화규소 및 소량의 잔여 산화나트륨이다.

그 다음, 담수 (7) 를 상기 백색물질 (5) 에 첨가하여, 교반하면서 그것을 세척한다. 산화나트륨은 물에 용해될 수 있고, 반면에 이산화규소는 용해되지 않기 때문에, 상기의 잔존하는 산화나트륨은 담수를 첨가함으로써 제거될 수 있다.

그 결과, 순수 백색물질 (8) 이 분리될 수 있고, 수용액 (9) 이 획득된다. 그 이후의 추가 처리후, 상기 백색물질 (8) 은 매우 높은 순도의 이산화규소를 함유하는 백탄 (10) 이 되는 반면에, 상기 수용액 (9) 은 잔여의 용해된 산화나트륨 및 다른 물질을 함유할 것이다. 순수하고, 깨끗한 백색물질인, 상기 백탄은 매우 높은 순도의 이산화규소를 함유한다. 테스트 결과, 상기 물질의 pH 값은 약간 알칼리성임을 보여주고 있다. 상기의 순수하고 깨끗한 백색 물질 (8) 을 제조 하기 위하여 종래의 탈수, 건조, 분쇄 및 그라인딩방법을 사용함으로써, 상기 백탄 생성물 (10) 이 획득될 수 있다. 그렇지만, 상기의 순수하고 깨끗한 백색물질 (8) 은 또한 다른 종래의 방법을 사용해서도 백탄 생성물 (10) 같은 분말을 제조할 수 있다.

산화나트륨 (6) 을 함유하는 상기 해수는 해수, 담수 및 소정량의 산화나트륨으로 혼합되기 때문에, 상기 산화나트륨은 추가의 공정용 실험 체믹트(experienced chemict) 에 의해 용이하게 획득될 수 있다. 이하에서, 하나의 실시예가 기술된다.

또한, 산화나트륨 (6) 을 함유하는 상기의 해수에 도데실벤젠술폰산 (11)을 첨가시켜, 교반함으로써, 상기 도데실벤젠술폰산 및 산화나트륨이 결합되어, 도데실벤젠술폰산 나트륨(12)이 얻어진다. 상기의 방법에서, 본 발명의 제조방법의 비용을 절감시키도록 도데실벤젠술폰산 나트륨(12)이 생성된다. 상기 도데실벤젠술폰산 나트륨은 세탁정제에 사용될 수 있다. 상기 도데실벤젠술폰산나트륨 (12) 과 분리된 최종액(13) 은 해수와 유사하지만 재순환될 수 없으며 또한 사용될 수 없다. 상기 방법에서 분리된 최종액 (13) 은 깨끗하고, 무해하다.

반복된 테스트를 통하여, 규산나트륨내의 이산화규소는 규산나트륨의 1 중량부를 해수의 60 중량부 이상과 혼합시켜 교반되기만 하면 완전히 분리될 수 있다.

만약 상기 해수가 상기 규산나트륨의 40 내지 50 배만 되면, 약간의 분리는 가능하지만 이산화규소가 완전히 분리되지는 않는다. 유백색의 존재는 이산화규소의 분리를 가리킨다. 그러나, 표 1 에 도시된 바와 같이 탈수후의 습식의 백색 이산화규소의 중량은 상기 해수의 배수가 감소함과 함께 점진적으로 감소한다.

깨끗한 해수를 분리기기 내의 폐액에 첨가하여 교반한다면, 여전히 반응을 일으키며, 유백색의 이산화규소가 상기 폐액의 상부에 부유하고, 그후 그것을 정제시키면, 백색의 이산화규소가 감소된 양으로 분리될 수 있다. 만약, 규산나트륨의 1 중량부를 해수의 2 중량부와 혼합시켜 교반하면, 전혀 반응이 일어나지 않을 것이다. 즉, 유백색 반응이 전혀 일어나지 않으면, 유백색 물질도 탈수후 여과지에 전혀 남아있지 않는다. 그것은 규산나트륨으로 부터 이산화규소가 완전히 분리되기 위해서는 규산나트륨 중량부의 60 배인 해수가 첨가되어야 한다는 것을 의미한다.

실시예

규산나트륨의 1 중량부에 해수의 60, 80 또는 100 중량부를 혼합시켜서 정체 시키고 탈수시키면, 규산나트륨에 함유된 이산화규소의 중량 (49.31 중량%) 에 매우 근접한 중량의 백색의 습식 이산화규소가 생성된다. 그러므로, 규산나트륨과 해수 사이의 혼합물의 중량비는 1 : 50 내지 1 : 100 이 되어야 되고, 최적치로서는 1 : 60 이다. 즉, 규산나트륨의 1 중량부가 해수의 60 중량부와 혼합될때, 규산나트륨에 함유된 이산화규소의 거의 100 % 가 분리될 수 있다.

상술한 바와 같이, 먼저, 규산나트륨의 원료를 희석시키고, 그 다음, 그것을 해수와 혼합시키고 교반하면, 백색물질이 생성되고, 그것은 백탄으로 처리될 수 있다. 상기 백탄이 pH 값이 엄격하게 요구되지 않는 약간의 제품용으로 사용될때는 세척을 하지 않아도 된다.

요약하면, 본 발명에 따라 규산나트륨이라는 원료를 적절한 양의 해수와 혼합시킴으로써, 알칼리성 백탄이 최종적으로 분리된다. 더우기, 산화나트륨 (6)을 함유하는 해수는 실험 체믹트에 의해 용이하게 획득할 수 있는 소정량의 산화나트륨을 함유하여 소정의 귀중한 부산물을 생성한다. 분해된 산화나트륨을 함유하는 해수에 도데실벤젠술폰산을 첨가시켜 교반하면, 도데실벤젠술폰산이 산화나트륨과 결합되어, 도데실벤젠술폰산 나트륨이 생성되고, 도데실벤젠술폰산 나트륨의 부산물이 처리후 수득될 수 있다.

제 1 도는 본 발명에 따른 백탄의 제조방법의 흐름도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

1 : 규산나트륨 2, 7 : 담수

3 : 액체 규산나트륨 4 : 해수

5, 8 : 백색물질 6 : 산화나트륨

9 : 수용액 10 : 백탄

Claims (3)

1. 규산나트륨과 해수를 중량비 1 : 50 내지 1:100으로 실온 및 정상압력에서 혼합시키고 교반하여 백색물질을 분리시키는 단계와, 상기 백색물질을 처리하여 분말형 백탄 생성물을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 백탄의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 규산나트륨과 해수를 혼합시키고 교반하기 전에 먼저 규산나트륨을 담수에서 용해시키는 것을 특징으로 하는 백탄의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 규산나트륨과 해수의 반응결과로서 생성된 상기 백색물질은 또한 분말형 백탄 생성물로 처리되기 전에 담수로 세척되는 것을 특징으로 하는 백탄의 제조방법.