(57)【要約】【課題】  有色の鋳物廃砂を利用して白色の合成ゼオライトを製造することができ、鋳物廃砂を付加価値を高めて再利用化することができ、省資源化も図ることができる鋳物廃砂を原料とする合成ゼオライトの製造方法を提供すること。【解決手段】  鋳物廃砂からケイ酸ソーダ溶液を途中にろ過行程を入れて製造する第１工程と、アルミニウム源からのアルミン酸ソーダ溶液を製造する第２工程と、前記第１工程によって製造されたケイ酸ソーダ溶液と前記第２工程によって製造されたアルミン酸ソーダ溶液とから合成ゼオライトを合成する第３工程とによって有色の鋳物廃砂から白色の合成ゼオライトを製造する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳物廃砂からケイ酸ソーダ溶液を途中にろ過行程を入れて製造する第１工程と、アルミニウム源からのアルミン酸ソーダ溶液を製造する第２工程と、前記第１工程によって製造されたケイ酸ソーダ溶液と前記第２工程によって製造されたアルミン酸ソーダ溶液とから合成ゼオライトを合成する第３工程とによって有色の鋳物廃砂から白色の合成ゼオライトを製造することを特徴とする廃砂を用いた合成ゼオライトの製造方法。
【請求項２】
前記第１工程においては、鋳物廃砂を微細化し、３．５モル以上のＮａＯＨ水溶液中に鋳物廃砂の微粉末を入れてスラリーをつくり、当該スラリーをオートクレーブにおいて１５０℃以上で２時間以上加熱し、冷却後に溶解物をろ過することにより鋳物廃砂から不純物の少ないケイ酸ソーダ溶液を製造し、
前記第２工程においては、３．５モル以上のＮａＯＨ水溶液中にアルミスラッジＡを入れてスラリーをつくり、当該スラリーをオートクレーブにおいて１１０〜１６０℃で１時間以上加熱してアルミニウム源からのアルミン酸ソーダ溶液を製造し、
前記第３工程においては、前記第１工程によって製造されたケイ酸ソーダ溶液と前記第２工程によって製造されたアルミン酸ソーダ溶液を混ぜ合わせ、混ぜた溶液を反応槽において８０〜１００℃で２時間以上加熱して反応させて白色の合成ゼオライトを合成することを特徴とする請求項１に記載の鋳物廃砂を原料とする合成ゼオライトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳物廃砂を原料とする合成ゼオライトの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、合成ゼオライトは触媒、吸着剤やイオン交換物質として広く利用されている。
【０００３】
この合成ゼオライトの製造方法としては、ケイ酸ソーダとアルミン酸ソーダを原料とする方法が採用されている。
【０００４】
また、天然物質を原料として合成ゼオライトを製造する方法としては、モンモリロナイトに属する粘土鉱物である酸性白土を原料として活性ケイ酸ゲルを得て、そこにアルミン酸ソーダを反応させることにより、結晶径が均一で二次凝集のない微細なゼオライト結晶を製造することが提案されている（特許文献１および２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特公昭５５−１８２７７号公報
【特許文献２】特公昭５５−１８４７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年の省資源化、資源のリサイクル化に対応して、種々の廃材の再利用化が盛んに検討されている。
【０００７】
その検討対象の１つに鋳物の廃砂があるが、その再利用方法がなかなか見いだせないものであった。
【０００８】
本究明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、有色の鋳物廃砂を利用して白色の合成ゼオライトを製造することができ、鋳物廃砂を付加価値を高めて再利用化することができ、省資源化も図ることができる鋳物廃砂を原料とする合成ゼオライトの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために本発明者等は鋭意研究し、有色の鋳物廃砂よりケイ酸ソーダを製造することにより白色の合成ゼオライトを製造することができることを発見して本発明を完成させた。
【００１０】
即ち、本発明の鋳物廃砂を原料とする合成ゼオライトの製造方法は、鋳物廃砂からケイ酸ソーダ溶液を途中にろ過行程を入れて製造する第１工程と、アルミニウム源からのアルミン酸ソーダ溶液を製造する第２工程と、前記第１工程によって製造されたケイ酸ソーダ溶液と前記第２工程によって製造されたアルミン酸ソーダ溶液とから合成ゼオライトを合成する第３工程とによって有色の鋳物廃砂から白色の合成ゼオライトを製造することを特徴とする。
【００１１】
このように本発明においては、第１工程において鋳物廃砂よりケイ酸ソーダを途中にろ過行程を入れて製造することによって不純物の少ないケイ酸ソーダを製造することができ、第２工程において得たアルミン酸ソーダとにより合成ゼオライトを製造することができる。ここで、第１工程と第２工程とはそれぞれ別工程であるので、順番に若しくは逆順にまたは同時に工程を実行することができる。
【００１２】
また、更に具体的には、前記第１工程においては、鋳物廃砂を微細化し、３．５モル以上のＮａＯＨ水溶液中に鋳物廃砂の微粉末を入れてスラリーをつくり、当該スラリーをオートクレーブにおいて１５０℃以上で２時間以上加熱し、冷却後に溶解物をろ過することにより鋳物廃砂から不純物の少ないケイ酸ソーダ溶液を製造し、前記第２工程においては、３．５モル以上のＮａＯＨ水溶液中にアルミスラッジＡを入れてスラリーをつくり、当該スラリーをオートクレーブにおいて１１０〜１６０℃で１時間以上加熱してアルミニウム源からのアルミン酸ソーダ溶液を製造し、前記第３工程においては、前記第１工程によって製造されたケイ酸ソーダ溶液と前記第２工程によって製造されたアルミン酸ソーダ溶液を混ぜ合わせ、混ぜた溶液を反応槽において８０〜１００℃で２時間以上加熱して反応させて合成ゼオライトを製造し、冷却後にろ過器にかけて反応物を分離して合成ゼオライトを製造するとよい。
【００１３】
これによって確実に有色の鋳物廃砂を用いて白色の合成ゼオライトを製造することができる。
【００１４】
また、工程中における酸化ケイ素とアルミニウムとの比を任意に決めることができるために、種々の特性を備えた合成ゼオライトを製造することができる。
【発明の効果】
【００１５】
このように本発明の鋳物廃砂を原料とする合成ゼオライトの製造方法は構成され作用するものであるから、有色の鋳物廃砂を利用して白色の合成ゼオライトを製造することができ、鋳物廃砂に付加価値を高めて再利用化することができ、省資源化も図ることができる等の優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
本発明の鋳物廃砂を原料とする合成ゼオライトの製造方法においては、第１工程として鋳物廃砂からケイ酸ソーダ溶液を途中にろ過行程を入れて製造し、第２工程としてアルミニウム源からのアルミン酸ソーダ溶液を製造し、第３工程として前記第１工程によって製造されたケイ酸ソーダ溶液と前記第２工程によって製造されたアルミン酸ソーダ溶液とから合成ゼオライトを合成するものである。
【００１８】
更に具体的には、前記第１工程においては、鋳物廃砂を微細化し、３．５モル以上のＮａＯＨ水溶液中に鋳物廃砂の微粉末を入れてスラリーをつくり、当該スラリーをオートクレーブにおいて１５０℃以上で２時間以上加熱し、冷却後に溶解物をろ過することにより鋳物廃砂から不純物の少ないケイ酸ソーダ溶液を製造する。
【００１９】
このように先ず鋳物廃砂を微細化することと、最後にろ過することにより不純物の少ないケイ酸ソーダ溶液を得ることができる。鋳物廃砂としては、鉄の鋳造を行った際に排出される鋳物廃砂である。廃砂は約５０μｍ以下の微粉末とするとよい。５０μｍを超えると最終的に合成ゼオライトが合成されにくいからである。鋳物廃砂のスラリーを造る場合には、例えば、水３００Ｌに４８％ＮａＯＨ水溶液を１００ｋｇ入れて３．５モル以上（本実施形態においては３．５モル）のＮａＯＨ水溶液を調整し、続いて鋳物廃砂の微粉末５０ｋｇをＮａＯＨ水溶液中に入れてスラリーをつくるとよい。３．５モルより少ないとケイ酸ソーダが得られにくいからである。このＮａＯＨ水溶液の量と鋳物廃砂の微粉末の量との比率を維持して鋳物廃砂のスラリーを製造するとよい。加熱温度と時間を１５０℃以上で２時間以上とするのは、これらより少ないとケイ酸ソーダが得られにくいからである。オートクレーブの加熱後のろ過は、約５０μｍのメッシュのろ布を用いてアルミン酸ソーダと反応可能な不純物の少ないケイ酸ソーダを得るとよい。５０μｍを超えると最終的に白色の合成ゼオライトが得られにくいからである。
【００２０】
次に、前記第２工程においては、３．５モル以上（本実施形態においては３．５モル）のＮａＯＨ水溶液中にアルミスラツジＡを入れてスラリーをつくり、当該スラリーをオートクレーブにおいて１１０〜１６０℃で１時間以上加熱してアルミニウム源からのアルミン酸ソーダ溶液を製造する。３．５モルより少ないとアルミン酸ソーダ溶液が得られにくいからである。加熱温度が１１０℃より低いとアルミン酸ソーダ溶液が得られにくく、１６０℃より高いと反応が激しくなりすぎるからである。また、加熱時間を１時間以上とするのは、これより少ないとアルミン酸ソーダ溶液が得られにくいからである。
【００２１】
本第２工程に用いるアルミスラッジＡとしては、公知の市販されているものを用いるとよい。アルミスラッジＡのスラリーを造る場合には、例えば、水２００Ｌに４８％ＮａＯＨ水溶液を４０ｋｇ入れて３．５モルのＮａＯＨ水溶液を調整し、続いてアルミスラッジＡをＮａＯＨ水溶液中に２２ｋｇ入れてスラリーをつくるとよい。このＮａＯＨ水溶液の量とアルミスラッジＡの量との比率を維持してアルミスラッジＡのスラリーを製造するとよい。
【００２２】
更に、前記第３工程においては、前記第１工程によって製造された不純物の少ないケイ酸ソーダ溶液と前記第２工程によって製造されたアルミン酸ソーダ溶液を混ぜ合わせ、混ぜた溶液を反応槽において８０〜１００℃で２時間以上加熱して反応させて合成ゼオライトを製造し、冷却後にろ過器にかけて反応物を分離してを合成ゼオライトを製造する。
【実施例】
【００２３】
更に本発明の実施例を説明する。
【００２４】
第１工程
鋳物廃砂からのケイ酸ソーダ溶液を製造する工程を以下のようにして行う。
１）鋳物廃砂の微細化
鋳物廃砂を適宜なミルを用いて約５０μｍの微粉末とする。
２）３．５モルのＮａＯＨ水溶液の調整
水３００Ｌに４８％ＮａＯＨ水溶液を１００ｋｇ入れる。
３）廃砂の微粉末５０ｋｇをＮａＯＨ水溶液中に入れて廃砂のスラリーをつくる。
４）スラリーをポンプでオートクレーブに注入
この場合、ポンプでスラリーを全部吸い上げることができないときは、２）の操作において水２５０Ｌに４８％ＮａＯＨ水溶液を１００ｋｇ入れて溶液を調整しておき、最後に水５０Ｌを用いてスラリーをオートクレーブに送り込む。
５）オートクレーブにおいて１６０℃で２時間加熱する。
６）加熱終了後に冷却し、溶解物を取り出す。
７）溶解物をろ過する。
８）容器に貯蔵する。
【００２５】
第２工程
アルミニウム源からのアルミン酸ソーダ溶液を製造する工程を以下のようにして行う。
１）３．５モルのＮａＯＨ水溶液の調整
水２００Ｌに４８％ＮａＯＨ水溶液を４０ｋｇ入れる。
２）アルミスラッジＡをＮａＯＨ水溶液中に２２ｋｇ入れてアルミスラッジＡのスラリーをつくる。この時、２００Ｌでは数量不足の場合、水を３００Ｌ、４８％ＮａＯＨ水溶液を１００ｋｇ、アルミスラッジＡを６０ｋｇの分量でスラリーを作り、その１／３を添加する。
３）スラリーをポンプでオートクレーブに注入
ここでスラリーを全部送り込むことができないときは、第１工程の操作４）に準じて行う。
４）オートクレーブにおいて１１０〜１６０℃で１時間加熱する。
５）加熱終了後に冷却し、溶解物を取り出す。
６）容器に貯蔵する。
【００２６】
第３工程
ケイ酸ソーダ溶液とアルミン酸ソーダ溶液とから合成ゼオライトを合成する工程を以下のようにして行う。
１）ケイ酸ソーダ溶液とアルミン酸ソーダ溶液を混ぜ合わせる。
２）混ぜた溶液を反応槽に入れ、８０〜１００℃で２時間加熱して、反応させて合成ゼオライトを製造する。
３）加熱後に冷却し、ろ過器にかけて反応物を分離する。
４）乾燥する。
【００２７】
これによりメッシュが５０μｍ以下の白色の合成ゼオライトが得られた。得られた合成ゼオライトはＡ型若しくはＸ型である。一方のＡ型の合成ゼオライトは、Ａｌ：Ｓｉの成分重量比が１：１であり、図１に示す結晶構造を有している。他方のＸ型の合成ゼオライトは、Ａｌ：Ｓｉの成分重量比が１：２であり、図２に示す結晶構造を有している。本発明による合成ゼオライトは、利用範囲が広く、付加価値の高い合成ゼオライトである。この合成ゼオライトの用途としては、通常の合成ゼオライトと同様に触媒、吸着剤やイオン交換物質として広く利用することができる。
【００２８】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のＡ型の合成ゼオライトの結晶構造を示す正面図
【図２】本発明のＸ型の合成ゼオライトの結晶構造を示す正面図
【図１】
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【図２】
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