(57)【要約】【課題】第一の液体の粘度が高くても、生成した非液体物質が第二の液体の液面を被覆する等の現象が生じず、第一の液体と第二の液体との反応を円滑に行なうことができる方法の提供。【解決手段】第一の液体６と第二の液体８を混合して、第一の液体６と第二の液体８が反応してなる非液体物質を製造する方法であって、第一の液体６を、第一の液体６を一定の方向に流動させるための流路３の上流側の地点に供給し、流路３において、第一の液体６に振動を付与しながら、第一の液体６を流路３の下流側に流動させる振動工程と、流路３の下流側にある先端部５から、第一の液体６の液滴を第二の液体８に滴下、混合して、第一の液体６と第二の液体８が反応してなる非液体物質を生成する生成工程と、を含む非液体物質の製造方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の液体と第二の液体を混合して、第一の液体と第二の液体が反応してなる非液体物質を製造する方法であって、
第一の液体を、第一の液体を一定の方向に流動させるための流路の上流側の地点に供給し、該流路において、第一の液体に振動を付与しながら、第一の液体を流路の下流側に流動させる振動工程と、
前記流路の下流側にある先端部から、第一の液体の液滴を第二の液体に滴下、混合して、第一の液体と第二の液体が反応してなる非液体物質を生成する生成工程と、
を含むことを特徴とする非液体物質の製造方法。
【請求項２】
前記第一の液体がケイ酸アルカリ水溶液であり、かつ、前記第二の液体が鉱酸であって、これら二つの液体の混合によって非晶質シリカを析出させる、請求項１に記載の非液体物質の製造方法。
【請求項３】
前記振動工程の前に、ケイ酸アルカリ水溶液とカーボン粉末を混合して攪拌する攪拌工程を含み、攪拌工程で得られたカーボン含有ケイ酸アルカリ水溶液と鉱酸の混合によってカーボン含有非晶質シリカを析出させる、請求項２に記載の非液体物質の製造方法。
【請求項４】
前記振動工程において、振動を付与する際の第一の液体の、前記流路の底面から液面までの高さが４〜１０ｍｍとなるように第一の液体の供給量を調整する請求項１〜３のいずれか１項に記載の非液体物質の製造方法。
【請求項５】
前記振動工程において、前記流路を流動する第一の液体を加温する請求項１〜４のいずれか１項に記載の非液体物質の製造方法。
【請求項６】
第一の液体と第二の液体を混合して、第一の液体と第二の液体が反応してなる非液体物質を製造するための装置であって、
第一の液体を一定の方向に流動させ、かつ、先端部から第一の液体を第二の液体に滴下するための流路と、
前記流路に、第一の液体を供給するための供給手段と、
前記流路内を流動する第一の液体に振動を付与するための振動手段と、
第二の液体を貯液するための反応槽と、
を含む非液体物質の製造装置。
【請求項７】
前記第一の液体がケイ酸アルカリ水溶液であり、かつ、前記第二の液体が鉱酸であって、これら二つの液体の混合によって非晶質シリカを析出させるための、請求項６に記載の非液体物質の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非液体物質の製造方法、及び非液体物質の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、異なる二種類の液体を混合して、非液体物質を得る方法として、様々な方法が知られている。
例えば、ケイ酸アルカリ水溶液と鉱酸を混合し、中和反応を生じさせることで非晶質シリカを得る方法が知られている。中でも、ケイ酸アルカリ水溶液と鉱酸を混合し、中和反応を生じさせる際に、寒天状のケイ酸ゲルが生じないように制御することで、非晶質シリカを粒子として析出及び沈降する方法（沈降法）は、ろ過等の操作が容易であり、製造コストも低い点で優れている。
上記方法で得られた非晶質シリカは、機能性フィラー材として、インクの増粘剤、紙の填料、ゴムおよびプラスチックの充填剤等様々な用途で使用されている。また、最近では太陽電池用シリコンの原料やパワー半導体用の炭化ケイ素等の原料としても利用されている。
【０００３】
沈降法を用いた非晶質シリカの製造方法としては、例えば、ノズルやホース等からケイ酸アルカリ水溶液等を反応液等に滴下して沈降シリカを得る工程と、合成された沈降シリカと水溶液とを分離する分離工程と、沈降シリカを乾燥する乾燥工程を含む製造方法が挙げられる（特許文献１〜２）。
また、沈降法を用いたカーボンを含有する非晶質シリカの製造方法としては、ケイ酸アルカリ水溶液とカーボンを混合して、カーボン含有ケイ酸アルカリ水溶液を得る工程と、カーボン含有ケイ酸アルカリ水溶液と鉱酸を混合して、シリカとカーボンからなる粒子の集合体であるシリカとカーボンの混合物を得る工程を含む製造方法が挙げられる（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２２８１２６号公報
【特許文献２】特開２０００−３５１６１８号公報
【特許文献３】国際公開第２０１３／００５７４１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したようなノズルやホース等を用いてケイ酸アルカリ水溶液等の液体（以下、「第一の液体」ともいう。）を鉱酸等の他の液体（以下、「第二の液体」ともいう。）に滴下して非晶質シリカ等の非液体物質を製造する方法は、滴下する第一の液体の粘度が上昇した場合、ノズルやホース等から第一の液体を安定的に滴下することが困難になるとともに、第一の液体を混合、攪拌する際に第一の液体中に巻き込まれた空気が抜けにくくなるという問題があった。
第一の液体中に巻き込まれた空気の粒（気泡）が多くなると、液滴の比重が小さくなって、滴下した液滴が第二の液体の表面近くに密集してしまい、非液体物質の生成反応が速やかに進行しなくなる。さらに、生成した非液体物質も、気泡を含む粒子となるため、該粒子が沈降せずに第二の液体の表面に浮遊し、第二の液体の表面を被覆してしまうことから、次の反応が阻害されるという問題もあった。
なお、第一の液体の粘度が上昇する場合の具体例としては、上記沈降法において、生産性を高めるためにケイ酸アルカリ水溶液等の濃度を高くした場合や、比重の軽いカーボンや無機フィラーをケイ酸アルカリ水溶液等に混合した場合や、冬場などケイ酸アルカリ水溶液等の液温が低下した場合等が挙げられる。
【０００６】
上記問題に対して、第一の液体中の気泡を除去する方法としては、第一の液体を調製する際に、脱気処理を行うことが挙げられる。一般的な液体またはスラリーの脱気方法としては、真空状態下で脱気する方法、液体またはスラリーを容器に入れて振動を加える方法、及び消泡剤等の薬品を用いる方法等が知られている。
しかしながら、液体またはスラリーを真空状態において脱気する方法は、本発明で対象とするような高粘度の液体またはスラリーの場合、水分が蒸発してしまうことから粘度がさらに大きくなる恐れがあり、好ましいとはいえない。液体またはスラリーを容器に入れて振動を加える方法は、十分な振動を与えるには大きなエネルギーが必要であり、多大な設備コストがかかる。また、バッチ式での処理となるため、量産には不向きである。さらに、消泡剤等の薬剤を加える方法は、液体またはスラリーに対して有効な薬剤があるとは限らず、また非液体物質中に残った薬剤が不純物となって最終製品に悪影響を与える問題がある。
本発明の目的は、上記事情を鑑みてなされたものであり、第一の液体の粘度が高くても、生成した非液体物質が第二の液体の液面を被覆する等の現象が生じず、第一の液体と第二の液体との反応を円滑に生じさせることができ、安定的にかつ経済的に非液体物質を製造することができる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、鋭意検討した結果、第一の液体に振動を付与しながら流動させる振動工程と、第一の液体の液滴を第二の液体に滴下、混合して、非液体物質を生成する生成工程と、を含む非液体物質の製造方法によれば、上記目的を達成することができることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［７］を提供するものである。
［１］  第一の液体と第二の液体を混合して、第一の液体と第二の液体が反応してなる非液体物質を製造する方法であって、第一の液体を、第一の液体を一定の方向に流動させるための流路の上流側の地点に供給し、該流路において、第一の液体に振動を付与しながら、第一の液体を流路の下流側に流動させる振動工程と、前記流路の下流側にある先端部から、第一の液体の液滴を第二の液体に滴下、混合して、第一の液体と第二の液体が反応してなる非液体物質を生成する生成工程と、を含むことを特徴とする非液体物質の製造方法。
［２］  前記第一の液体がケイ酸アルカリ水溶液であり、かつ、前記第二の液体が鉱酸であって、これら二つの液体の混合によって非晶質シリカを析出させる、前記［１］に記載の非液体物質の製造方法。
［３］  前記振動工程の前に、ケイ酸アルカリ水溶液とカーボン粉末を混合して攪拌する攪拌工程を含み、攪拌工程で得られたカーボン含有ケイ酸アルカリ水溶液と鉱酸の混合によってカーボン含有非晶質シリカを析出させる、前記［２］に記載の非液体物質の製造方法。
［４］  前記振動工程において、振動を付与する際の第一の液体の、前記流路の底面から液面までの高さが４〜１０ｍｍとなるように第一の液体の供給量を調整する前記［１］〜［３］のいずれかに記載の非液体物質の製造方法。
［５］  前記振動工程において、前記流路を流動する第一の液体を加温する前記［１］〜［４］のいずれかに記載の非液体物質の製造方法。
［６］  第一の液体と第二の液体を混合して、第一の液体と第二の液体が反応してなる非液体物質を製造するための装置であって、第一の液体を一定の方向に流動させ、かつ、先端部から第一の液体を第二の液体に滴下するための流路と、前記流路に、第一の液体を供給するための供給手段と、前記流路内を流動する第一の液体に振動を付与するための振動手段と、第二の液体を貯液するための反応槽と、を含む非液体物質の製造装置。
［７］  前記第一の液体がケイ酸アルカリ水溶液であり、かつ、前記第二の液体が鉱酸であって、これら二つの液体の混合によって非晶質シリカを析出させるための、前記［６］に記載の非液体物質の製造装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、粘度が高い第一の液体を用いても、生成した非液体物質が第二の液体の液面を被覆する等の現象が生じず、第一の液体と第二の液体の反応を円滑に生じさせることができ、安定的にかつ経済的に非液体物質を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の製造方法の一例を示すフロー図である。
【図２】本発明の製造方法に用いられる振動滴下装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の非液体物質の製造方法は、第一の液体を一定の方向に流動させるための流路の上流側の地点に、第一の液体を供給し、該流路において、第一の液体に振動を付与しながら、第一の液体を流路の下流側に流動させる振動工程と、前記流路の下流側にある先端部から、第一の液体の液滴を第二の液体に滴下、混合して、第一の液体と第二の液体が反応してなる非液体物質を生成する生成工程と、を含む。
また、振動工程の前に、第一の液体と粉末を混合、攪拌してスラリーを調製する攪拌工程を設けてもよい。
さらに、生成工程の後に、生成した非液体物質を回収する回収工程を設けてもよい。
本発明において、第一の液体および第二の液体は、各々特に限定されるものではなく、溶媒に固体、液体または気体が溶解した溶液であってもよく、スラリー状であってもよい。また、第一の液体と第二の液体が反応してなる非液体物質は、特に限定されるものではない。
第一の液体の粘度は、特に限定されないが、好ましくは０．１５〜３Ｐａ・ｓ、より好ましくは０．２５〜２Ｐａ・ｓである。
【００１２】
以下、本明細書では、第一の液体としてケイ酸アルカリ水溶液を、粉末としてカーボン等のフィラー材を、第二の液体として鉱酸を用いた場合について説明するが、第一の液体、粉末及び第二の液体はこれらに限定されるものではない。
ケイ酸アルカリ水溶液の液滴と鉱酸を混合することで、中和反応が起こり非晶質シリカを析出させることができる。本発明の非液体物質の製造方法は、非晶質シリカの製造に適している。
以下、図１及び図２を参照しつつ本発明を説明する。
［攪拌工程］
本工程は、ケイ酸アルカリ水溶液とカーボン粉末等のフィラー材を混合して攪拌することで、スラリーを調製する工程である。本工程は、本発明において必須の工程ではなく、ケイ酸アルカリ水溶液にカーボン粉末等を混合する場合に、振動工程の前に任意で追加される工程である。ケイ酸アルカリ水溶液とカーボン粉末等を混合することで、カーボン等を含む非晶質シリカを製造することができる。
ここで、明細書中のケイ酸アルカリ水溶液とは、化学式中にケイ酸（ＳｉＯ２）を含む物質を含有するアルカリ性の水溶液をいい、例えば、一般式：Ｍ２Ｏ・ｎＳｉＯ２・ｘＨ２Ｏ（一般式中、Ｍはアルカリ金属原子であり、好ましくはナトリウム又はカリウムである。ｎ及びｘは、通常１〜２０の数である。）で表されるものである。
本工程において用いられるケイ酸アルカリ水溶液は、特に限定されないが、例えば、シリカ含有鉱物とアルカリ水溶液を混合調製して得られたケイ酸アルカリ水溶液、及び水ガラス等が挙げられる。
本発明で用いられる水ガラスは、市販のものを使用することができ、ＪＩＳ規格で規定されている１号、２号、３号の他に、水ガラスメーカーで製造販売されているＪＩＳ規格外の製品も使用することができる。
ケイ酸アルカリ水溶液中のＳｉの濃度は、好ましくは８質量％以上、より好ましくは１０〜２０質量％、さらに好ましくは１２〜１８質量％である。上記Ｓｉの濃度が８質量％未満であると、後述する生成工程において非晶質シリカがゲル状で析出する場合があり、固液分離に要する時間が長くなるとともに、得られる非晶質シリカの量が低下する。上記Ｓｉの濃度が２０質量％を超えると、ケイ酸アルカリ水溶液のハンドリング（輸送等）が悪化するとともに、得られる非晶質シリカに不純物が含まれる場合がある。
ケイ酸アルカリ水溶液にカーボン粉末等のフィラー材を混合する場合、その混合方法は特に限定されるものではないが、好ましくはケイ酸アルカリ水溶液にカーボン粉末を加える方法である。
本工程において、攪拌の方法は特に限定されるものではなく、液体またはスラリーを混合攪拌できる攪拌装置のいずれも使用することができる。中でも、ケイ酸アルカリ水溶液にカーボン粉末等のフィラー材を混合する場合には、混合液が特に高粘度になることから、高い粘性でも十分な攪拌能力を有する装置が適している。具体的には、スクリュー式混合攪拌装置、ハンドミキサーやパドルミキサーやプロシェアミキサー等が挙げられる。中でも、生産性の観点から、ヘンシェルミキサーが好ましい。
本工程で用いられる、ケイ酸アルカリ水溶液、またはカーボン含有ケイ酸アルカリ水溶液の粘度は、特に限定されないが、好ましくは０．１５〜３Ｐａ・ｓ、より好ましくは０．２５〜２Ｐａ・ｓである。該粘度が０．１５Ｐａ・ｓ未満であると、後述する生成工程において、ケイ酸アルカリ水溶液を液滴の形態で滴下することが困難となる場合がある。該粘度が３Ｐａ・ｓを超えると、後述する振動工程において、気泡の抜けが悪くなる場合がある。
【００１３】
［振動工程］
本工程は、ケイ酸アルカリ水溶液に振動を付与しながら、ケイ酸アルカリ水溶液を下流側に流動させる工程である。
本工程で使用される振動滴下装置１は、例えば、図２に示されるように、ケイ酸アルカリ水溶液の供給手段９、ケイ酸アルカリ水溶液を一定の方向に流動させるための流路３、流動するケイ酸アルカリ水溶液に振動を与えるための振動手段１０を有する。
流路３は、底面と側面を有する樋型の構造体である。流路３の下流側の先端部５はケイ酸アルカリ水溶液を排出するために開放されている。流路３の上流側の端部は開放されていてもよく、閉じていてもよい。先端部５の反対側の端部の上方には、ケイ酸アルカリ水溶液を流路に供給するための供給手段９が位置している。また、流路３には、流路内を一定の方向に流動しているケイ酸アルカリ水溶液に振動を付与するための振動手段１０が接続されている。
流路３の形状は、ケイ酸アルカリ水溶液を一定の方向に流動させることができれば特に限定されないが、好ましくは、ケイ酸アルカリ水溶液が流動する方向が長手方向である矩形である。具体的には、流路３の長手方向の長さが、好ましくは１００〜１０００ｍｍ、より好ましくは４００〜８００ｍｍであり、流路３の短手方向の長さが、好ましくは１００〜８００ｍｍ、より好ましくは１２０〜４００ｍｍである。
流路３の底面の形状は、凹凸又は平坦等、第一の液体の粘度に応じて選択することが可能である。
流路３はケイ酸アルカリ水溶液を一定の方向に流動させるため、所定の傾斜角度をもって設置される。該傾斜角度は、ケイ酸アルカリ水溶液の粘度によっても異なるが、水平方向に対して、好ましくは３〜３０°、より好ましくは５〜２５°ある。該傾斜角度が３°未満では、ケイ酸アルカリ水溶液が流路を流れにくくなるとともに、先端部５から滴下される液滴の大きさにばらつきが生じる場合がある。該傾斜角度が３０°を超えると、気泡の除去が不十分になる場合がある。
先端部５の形状は、ケイ酸アルカリ水溶液が液滴状で滴下できればよく、平坦であってもよい。また、ケイ酸アルカリ水溶液が適当な大きさの液滴となり易いように先端部５の形状を平坦以外の形状に工夫してもよい。具体的には、先端部５に溝を作成したり、先端部５付近の傾斜角度を大きくしたり、曲線を構成したりすることができる。
【００１４】
ケイ酸アルカリ水溶液は、スラリーポンプ等によって、供給手段９（例えば、ノズル、ホース等）から流路３に適当な量が供給される。流路３は所定の傾斜角度を持って設置されているため、ケイ酸アルカリ水溶液は、ケイ酸アルカリ水溶液が流路に供給された位置（供給部２）から先端部５へと、一定の方向に流動する。
供給手段９から流路３に供給されるケイ酸アルカリ水溶液の量は、先端部５においてケイ酸アルカリ水溶液が適当な大きさの液滴となるように調整すればよく、供給手段９から連続的、または液滴の状態で流路３に供給すればよいが、非晶質シリカを大量に生成する観点から、連続的に供給することが好ましい。
さらに、非晶質シリカを大量に生成する観点から、供給手段９を複数（例えば、１〜３個）設けてもよい。
流路３には、流路３内を流動するケイ酸アルカリ水溶液に振動を付与するための振動手段１０が接続されており、供給部２と先端部５の間にある所定の部分（振動付与部４）において、ケイ酸アルカリ水溶液に振動を付与することができる。振動手段１０の設置位置は、流路３内を流動するケイ酸アルカリ水溶液に振動を付与することができれば特に限定されないが、流路３の底面のケイ酸アルカリ水溶液が流動する面とは反対側の面に接続することが好ましい。また、振動手段１０は、好ましくは流路３の供給部２と先端部５の間に設置され、ケイ酸アルカリ水溶液を滴下する直前に振動を加える観点から、より好ましくは供給部２と先端部５の中間から先端部５の直前に亘る領域のいずれかに設置される。
ケイ酸アルカリ水溶液は、供給部２から、振動付与部４を通過して、先端部５へと流動するが、振動手段１０が振動することで、振動付与部４を通過する際にケイ酸アルカリ水溶液に振動が付与される。
ケイ酸アルカリ水溶液に振動が付与されることで、ケイ酸アルカリ水溶液中の気泡の一部が除去されるとともに、流動性が改善される。
ケイ酸アルカリ水溶液が振動付与部４を通過する際の、ケイ酸アルカリ水溶液の、流路３の底面から液面までの高さは、好ましくは４〜１０ｍｍ、より好ましくは５〜７ｍｍである。供給されたケイ酸アルカリ水溶液の量が多く、上記液面まで高さが１０ｍｍを超えると、振動が十分に伝わらなくなるとともに、開放されている上方面からの気泡の抜けが悪くなり、十分な効果が得られなくなる場合がある。上記液面までの高さが４ｍｍ未満であると、生産性が悪くなるとともに、液面が激しく振動し、振動を付与しない場合に比べて多くの気泡が混入する場合がある。
振動手段１０の振動数は、好ましくは３０〜１００Ｈｚ、より好ましくは４５〜９０Ｈｚ、特に好ましくは６０〜８０Ｈｚである。上記振動数が３０Ｈｚ未満であると、気泡の抜けが悪くなり、十分な効果が得られなくなる場合がある。上記振動数が１００Ｈｚを超えると、液面が激しく振動し、振動を付与しない場合に比べて多くの気泡を巻き込む場合がある。振幅は、好ましくは１〜５ｍｍ、より好ましくは２〜３ｍｍである。上記振幅が１ｍｍ未満であると、気泡の抜けが悪くなり、十分な効果が得られなくなる場合がある。上記振幅が５ｍｍを超えると、液面が激しく振動し、振動を付与しない場合に比べて多くの気泡を巻き込む場合がある。また、振幅の方向は、ケイ酸アルカリ水溶液中の気泡を効率的に抜く観点から、流路の底面に対して、好ましくは垂直方向である。
振動付与部４を通過したケイ酸アルカリ水溶液は、開放された先端部５から、液滴状となって、鉱酸８に滴下される。
【００１５】
振動滴下装置１には、さらに加熱装置を設置してもよい。例えば、流路３に発熱体を設置することが可能である。
発熱体を設置することにより、ケイ酸アルカリ水溶液が流路３を通過する際に加温され、ケイ酸アルカリ水溶液の粘度が低下する。粘度が低下することでケイ酸アルカリ水溶液の流動性が改善されるとともに、脱泡率も向上する。
加温後のケイ酸アルカリ水溶液の温度は、好ましくは３０℃〜８０℃、より好ましくは３５〜６０℃である。該温度が３０℃未満の場合、加温によって脱泡率が向上する効果が少なくなる。該温度が８０℃を超える場合、ケイ酸アルカリ水溶液の水分が蒸発するため、粘度が上がり、流動性や脱泡率が悪くなる場合がある。
【００１６】
［生成工程］
本工程は、前記流路３の先端部５からケイ酸アルカリ水溶液の液滴を鉱酸に滴下、混合して、非晶質シリカを生成する工程である。
なお、上記攪拌工程において、カーボン粉末とケイ酸アルカリ水溶液を混合、攪拌した場合は、カーボンが分散した非晶質シリカを生成することができる。
本工程において用いられる鉱酸としては、例えば硫酸、塩酸、硝酸等が挙げられる。中でも、薬剤コスト低減の観点から、硫酸が好ましい。
鉱酸の濃度は、好ましくは１体積％以上、より好ましくは５〜２０体積％、特に好ましくは１０〜１５体積％である。鉱酸の濃度が１体積％未満の場合には、非晶質シリカがゲル状で生成するおそれがある。非晶質シリカがゲル状で生成すると、固液分離に時間がかかるとともに、得られる非晶質シリカの量が低下する。また、最終生成物中の不純物の濃度が高くなる。鉱酸の濃度が２０体積％を超えるとコストが高くなる。
また、鉱酸のｐＨは、好ましくは１．０以下、より好ましくは０．９以下である。ｐＨが１．０を超えると非晶質シリカがゲル状で析出する場合があり、固液分離に時間がかかるとともに、得られる非晶質シリカの量が低下する。
本工程において、非晶質シリカを生成させる際の鉱酸の温度は、特に限定されるものではないが、好ましくは１０〜８０℃、より好ましくは１５〜４０℃、特に好ましくは２０〜３０℃であり、通常、常温（例えば１０〜４０℃）である。上記温度が８０℃を超えると、エネルギーコストが上昇するとともに、設備の腐食が生じ易くなる。
ケイ酸アルカリ水溶液の液滴が鉱酸に滴下されると、直ちに鉱酸と反応して粒子状の非晶質シリカが析出する。生成する非晶質シリカ粒子の大きさは、ほぼケイ酸アルカリ水溶液の液滴のサイズに相当する。生成した非晶質シリカ粒子は、液滴中の気泡が低減されていることから、通常、緩やかに反応槽１１の底に沈降していく。非晶質シリカ粒子が沈降せずに液面の表層に浮遊している場合は、その後のケイ酸アルカリ水溶液と鉱酸の反応を阻害することになるため好ましくない。その場合は、振動滴下装置１の条件（例えば、流路３の傾斜角度、ケイ酸アルカリ水溶液の供給量、振動手段１０の設定等）が調整される。
【００１７】
［回収工程］
本工程は、生成工程で生成した非晶質シリカを回収する工程である。本工程は、本発明において必須の工程ではなく、任意で追加される工程である。
鉱酸が入れられた反応槽１１に、生成された非晶質シリカが十分に蓄積したら、該非晶質シリカを回収ネット等を用いてすくい取り、フィルタープレス等の固液分離手段を用いて、非晶質シリカを含む固形分と、液分に分離し、回収する。得られた非晶質シリカはゲル状ではなく、粒子状であるため、固液分離に要する時間を短くすることができる。
得られた非晶質シリカに対して、さらに酸処理、水洗処理等を行ってもよい。酸処理、水洗処理等を行うことで、Ａｌ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｂ、Ｐ等の不純物がさらに低減された非晶質シリカを得ることができる。
また、攪拌工程において、ケイ酸アルカリ水溶液にカーボン粉末を混合、攪拌した場合、カーボンを含む非晶質シリカを生成することができる。カーボンの添加率を所定のシリカ／カーボン比に調整することによって、粒子内にシリカとカーボンが均質に分散した粒子を得ることができる。このシリカとカーボンからなる粒子は、焼成時の反応性が高く、容易に高純度の炭化ケイ素やシリコンを得ることができる。
【００１８】
なお、前記攪拌工程及び／又は生成工程において、ケイ酸アルカリ水溶液及び鉱酸の少なくともいずれか一方と過酸化水素を混合してもよい。過酸化水素を混合することで、より不純物（特にＴｉ）が低減された非晶質シリカを得ることができる。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
水ガラス溶液（富士化学（株）製：ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ（モル比）＝３．２０）１４０ｇに、水３５ｇを加えて混合し、Ｓｉ濃度１０質量％の水ガラス溶液を得た。
得られた水ガラス溶液にカーボン粉末（東海カーボン社製、平均粒径：１ｍｍ、）を２７．０ｇ加え、カーボン含有水ガラス溶液を調製した。該カーボン含有水ガラス溶液をスクリュー式混合攪拌装置で１０分間攪拌した。
振動滴下装置として、長さ５５０ｍｍ、幅１５０ｍｍ、高さ７０ｍｍのＳＵＳ製フィーダーの下部に電磁式振動体（振動数：４５Ｈｚ〜９０Ｈｚ）を取り付けたものを用意した。上記フィーダーは、水平方向に対して傾斜角度が４°となるように設置した。また、上記電磁式振動体はフィーダーの底面の中央に位置するように取り付けた。
上記カーボン含有水ガラス溶液６５．８ｇを振動滴下装置のフィーダーの上端部分に、流動しているカーボン含有水ガラス溶液の液高（フィーダーの底面からカーボン含有ガラス溶液の液面までの長さ）が５ｍｍとなるように調整しながら供給した。なお、カーボン含有水ガラス溶液の液温は常温（２５℃）であり、粘度は１．６４Ｐａ・ｓであった。
電磁式振動体を７５Ｈｚ、振幅２ｍｍの条件で、フィーダーに対して垂直方向に振動させながら、カーボン含有水ガラス溶液をフィーダーの上端部から下端部に向かって流動させたところ、上記カーボン含有水ガラス溶液はフィーダーの下端部において液滴状になり、フィーダーの下端部から、フィーダーの下に設置された鉱酸反応槽内の、１０．７体積％の硫酸に滴下され、粒子状のカーボン含有非晶質シリカが析出した。硫酸のｐＨは滴下終了時まで１．０以下に保った。なお、これらの作業は常温（２５℃）下で行った。
析出したカーボン含有非晶質シリカ粒子の浮遊率を測定したところ、該浮遊率は８．１％であった。浮遊率とは、析出したカーボン含有非晶質シリカの全量に対する、カーボン含有水ガラス溶液を全て鉱酸に滴下した直後の鉱酸反応槽の液面に浮遊している粒子の割合である。結果を表１に示す。
析出後、硫酸中から析出物を回収し、減圧下でブフナー漏斗を用いて固液分離し、カーボン含有非晶質シリカを含む固形分を得た。
上記固形分に対して酸処理、及び水洗処理を行い、その後、水洗した固形分を１０５℃で１日乾燥させ、カーボン含有非晶質シリカ２４．４ｇを得た。乾燥後のカーボン含有非晶質シリカのＣとＳｉＯ２の含有率の合計は、９９．９９質量％であり、Ｓｉの回収率は９８．１％であった。
また、得られたシリカとカーボンの混合物（Ｃ／ＳｉＯ２のモル比：３．５）１０ｇを管状炉に入れて、１６５０℃で３時間、アルゴン雰囲気下で焼成したところ、高純度炭化珪素を得ることができた。
【００２０】
［実施例２］
実施例１で用いた振動滴下装置のフィーダーに発熱体を配置し、加温が可能な装置を用意した。発熱体は、フィーダーの温度が４０℃となるように設定した。フィーダーの温度を４０℃とした以外は実施例１と同様にしてカーボン含有非晶質シリカを析出した。析出したカーボン含有非晶質シリカ粒子の浮遊率を測定したところ、該浮遊率は４．２％であった。結果を表１に示す。
【００２１】
［実施例３］
水ガラス溶液にカーボン粉末を加えず、かつ、水ガラス溶液の液温を１０℃に調整する以外は、実施例１と同様にして非晶質シリカを析出した。析出した非晶質シリカ粒子の浮遊率を測定した結果、９．８％であった。結果を表１に示す。
【００２２】
［比較例１］
振動滴下装置を使用せずに、供給装置からカーボン含有水ガラス溶液を鉱酸反応槽内の硫酸に直接滴下させた以外は、実施例１と同様にしてカーボン含有水ガラス溶液を析出した。
なお、ケイ酸アルカリ水溶液が液滴状で鉱酸に滴下するように、供給装置を調整した。
本比較例においては、浮遊したカーボン含有非晶質シリカ粒子が多かったことから、適宜液面から除去しながら実施した。
析出したカーボン含有非晶質シリカ粒子の浮遊率を測定した結果、２０．５％であった。結果を表１に示す。
【００２３】
［比較例２］
振動滴下装置を使用せずに、供給装置からカーボン含有水ガラス溶液を鉱酸反応槽内の硫酸に直接滴下させた以外は、実施例３と同様にしてカーボン含有水ガラス溶液を析出した。
なお、供給装置は、ケイ酸アルカリ水溶液が液滴状で鉱酸に滴下するように調整した。
本比較例においては、浮遊したカーボン含有非晶質シリカ粒子が多かったことから、適宜液面から除去しながら実施した。
析出したカーボン含有非晶質シリカ粒子の浮遊率を測定した結果、３２．２％であった。結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
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【符号の説明】
【００２５】
１      振動滴下装置
２      供給部
３      流路
４      振動付与部
５      先端部
６      ケイ酸アルカリ水溶液（第一の液体）
７      ケイ酸アルカリ水溶液の液滴
８      硫酸（第二の液体）
９      供給手段
１０    振動手段
１１    反応槽
【図１】
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【図２】
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