(57)【要約】  硫酸ナトリウムを用いるシリカと亜硫酸ナトリウムとの製造方法が提供され、その際、珪砂、硫酸ナトリウム及び炭素の混合物を反応させて、固体ケイ酸ナトリウム及び二酸化硫黄を製造し、これを次の工程によりシリカ及び亜硫酸ナトリウムの製造のために使用する：（１）前記固体ケイ酸ナトリウムを水中に溶かし、次いで濾過して、ケイ酸ナトリウム溶液を得て、亜硫酸水素ナトリウム溶液を前記ケイ酸ナトリウム水溶液に添加して、沈降シリカ及び亜硫酸ナトリウム溶液を製造し、生じた混合物を濾過し、（２）工程（１）の終わりで得られた濾液の一部を前記二酸化硫黄と接触させて、生成物の亜硫酸水素ナトリウムを工程（１）にリサイクルし、（３）工程（１）の終わりで得られた前記フィルターケーキを酸性化し、次いで濾過を行い、洗浄し、乾燥してシリカを得る、（４）工程（１）の終わりに得られた濾液の他方の分を濃縮し、乾燥して、固体亜硫酸ナトリウムを得る。本発明の方法は、その簡単な工程、有用な副生成物及び低い製造コストのために工業的に大きな有用性がある。【特許請求の範囲】
【請求項１】
−  珪砂、硫酸ナトリウム及び炭素を、１１８．３〜１４７．９：１００：４〜１２の質量比で混合し、次いで炉内に運び、１２００〜１５００℃の温度に加熱し、固体ケイ酸ナトリウムと二酸化硫黄とを製造し、
−  前記固体ケイ酸ナトリウム及び二酸化硫黄を、シリカ及び亜硫酸ナトリウムの製造のために次の工程で使用する：
（１）  前記固体ケイ酸ナトリウムを水中に１００：１８０〜４８８の質量比で溶かし、濾過して、ケイ酸ナトリウム溶液を製造し、１〜４０％の濃度を有する亜硫酸水素ナトリウム溶液を、前記ケイ酸ナトリウム溶液中に、亜硫酸水素ナトリウム対ケイ酸ナトリウムの２：１のモル比で添加し、この混合物を７０〜９５℃で１〜４時間反応させて、沈降シリカと亜硫酸ナトリウム溶液とを製造し、こうして得られた混合物を濾過し、
（２）  工程（１）の終わりに得られた濾液の一部を、ケイ酸ナトリウムの製造の間に得られた二酸化硫黄と２０〜５０℃で接触させて、亜硫酸水素ナトリウムを製造し、これを工程（１）の反応のために再使用し、
（３）  工程（１）の終わりで得られた前記フィルターケーキのｐＨ値を、３．５〜６．０に調節し、次いで濾過を行い、洗浄し、乾燥してシリカを得て、
（４）  工程（１）の終わりに得られた濾液の他方の分を濃縮し、乾燥して、亜硫酸ナトリウムを得ること
を特徴とする、硫酸ナトリウムを使用することによるシリカと亜硫酸ナトリウムとの製造方法。
【請求項２】
前記炉が断熱の馬蹄型火炎炉であることを特徴とする、請求項１記載のシリカと亜硫酸ナトリウムとの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硫酸ナトリウムを用いてシリカと亜硫酸ナトリウムとを製造する方法を提供することである。
【０００２】
沈降シリカ（軽質二酸化ケイ素又はホワイトカーボンともいわれる）は、ゴム用の充填剤として利用される；同様にプラスチック、滑剤、絶縁材料、紙、塗料及びテキスタイルの充填材料として及び白色顔料としても使用される。現在では、シリカを製造する最も一般的な方法は、この沈降法である。この方法において使用される水ガラス（ケイ酸ナトリウム）は、珪砂とソーダ（無水炭酸ナトリウム）との反応により製造される。しかしながら、このプロセスは大量のソーダを必要とし、製造コストが高くなる。
【０００３】
本発明の課題は、製造コストを低減しかつ環境問題も減らす、沈降シリカを提供するための新規の方法を提供することである。
【０００４】
本発明は、次の反応式：
【化１】
2008542187.tif 000002
を有する。
【０００５】
本発明の実施態様は、硫酸ナトリウムを用いてシリカと亜硫酸ナトリウムとを製造する方法を提供することである。この特徴は、ケイ酸ナトリウムの製造のためにソーダの代わりに硫酸ナトリウムを使用することにある。さらに、硫酸の代わりに亜硫酸水素ナトリウムがシリカの沈降のために使用される。
【０００６】
特に、珪砂、硫酸ナトリウム及び炭素の１１８．３〜１４７．９：１００：４〜１２の質量比の混合物は、１２００〜１５００℃の温度に加熱され、固体ケイ酸ナトリウムと二酸化硫黄とが製造される。前記固体ケイ酸ナトリウム及び二酸化硫黄は、シリカ及び亜硫酸ナトリウムの製造のために次の工程を介して使用される：
（１）  前記固体ケイ酸ナトリウムを１００：１８０〜４８８の質量比で水で溶解し、次いで濾過して、ケイ酸ナトリウム溶液を得る。亜硫酸水素ナトリウム（濃度：１％〜４０％）を前記ケイ酸ナトリウム溶液に２：１のモル比で添加して、沈降シリカと亜硫酸ナトリウム溶液を製造する。この反応を７０〜９５℃で１〜４時間の期間にわたり実施し、生じた混合物を濾過する。
【０００７】
（２）  二酸化硫黄を、工程（１）の終わりで得られた濾液の一部に２０〜５０℃で添加し、亜硫酸水素ナトリウムを形成させ、これは工程（１）で再使用することができる。
【０００８】
（３）  工程（１）の終わりで得られた前記フィルターケーキを、ｐＨ３．５〜６．０に酸性化し、次いで濾過を行い、洗浄し、乾燥してシリカを得る、
（４）  工程（１）の終わりで得られ、工程（２）で使用していない前記濾液の他方の分を濃縮し、次いで乾燥して固体の亜硫酸ナトリウムを得る、これは化学工業及び製紙工業のための有用な原材料である。
【０００９】
本発明の一実施態様の場合に、硫酸ナトリウムを用いたケイ酸ナトリウムの製造のために、断熱の馬蹄型火炎炉（thermal insulation horseshoe-flame furnace）が使用される。本発明のこの方法は、バッチプロセスとして又は連続的プロセスとして使用することができる。水ガラスの連続的製造又は全体の連続的方法が有利である。
【００１０】
現在の技術と比較して、本発明は次の利点を有する：
（Ｉ）  水酸化ナトリウム又はソーダは必要としない、つまり硫酸ナトリウムはソーダよりも安価であるため低い製造コストである。
【００１１】
（ＩＩ）  シリカの沈降のために硫酸又は塩酸は必要とされず、フィルターケーキの酸性化のために少量の酸が必要なだけであり、つまり低い製造コストである。
【００１２】
（ＩＩＩ）  副生成物の亜硫酸ナトリウムは、化学工業における他の適用のために有用な材料であり、従って商業化することができる。
【００１３】
（ＩＶ）  廃棄物がない。
【００１４】
次の実施例は、本発明を実施及び説明するためのものであり、本発明の範囲を限定又は制限するものではない。
【００１５】
実施例
珪砂、硫酸ナトリウム及び炭素（クラッシュド）を１００：８１．４：６．５の質量比で混合した。前記混合物を、連続的に断熱の馬蹄型火炎炉中へ装入し、１４２０〜１４５０℃に加熱した。得られた固体ケイ酸ナトリウムを水中に溶かし、濾過して３．５Ｍ及び２９Ｂｅ’ケイ酸ナトリウム（水ガラス）溶液が得られた。
【００１６】
６リットルの反応器に前記ケイ酸ナトリウム（水ガラス）溶液０．０４３リットル及び水１．８７５リットルを装入し、８５℃に加熱した。９０分間、前記ケイ酸ナトリウム溶液０．７０６リットル及び８．２５％の亜硫酸水素ナトリウム溶液２．２３７リットルとを同時に計量供給した。この反応生成物を濾過し、亜硫酸ナトリウム溶液を含有する濾液をリサイクルした。
【００１７】
所望の沈降シリカを得るために、フィルターケーキのｐＨ値を酸で４．５に調節した。濾過し、洗浄し、乾燥した後に、ＢＥＴ１７２ｍ2／ｇのシリカ２０９．５ｇが得られた。
【００１８】
濾液の再使用のために、ケイ酸ナトリウムの製造の間に得られる二酸化硫黄（５％）を、亜硫酸水素ナトリウム（８．２５％の溶液）の製造のために濾液の半分に添加し、これをシリカの製造のためにリサイクルした。
【００１９】
濾液の他方の半分を乾燥し、固体亜硫酸ナトリウム１１２．３７ｇが得られ、これは商業化することができる。
【００２０】
本発明の方法は、その簡単な工程及び低い製造コストのために工業的に大きな有用性がある。
【国際調査報告】
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