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公開番号2024067564
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-17
出願番号2022177748
出願日2022-11-07
発明の名称アルミン酸ソーダ含有溶液と、該アルミン酸ソーダ含有溶液から粉末体を製造する方法、またはそのための装置
出願人個人,個人
代理人個人
主分類C01F 7/04 20220101AFI20240510BHJP(無機化学)
要約【課題】
アルミン酸ソーダ含有溶液の製造方法と、水素発生工程と、アルミ酸ソーダ製造後に副産物として、水酸化アルミニウムや混合粉末体の硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、アルミナ、水酸化アルミニウム含有の粉末を製造可能にする一連が関連した製造方法またはその装置を提供する。
【解決手段】
アルミニウムと苛性ソーダ溶液とを圧力容器内で反応させ、得られたアルミン酸ソーダ含有溶液を一次受けタンクから三次受けタンクまで通過させることで、超高純度のアルミン酸ソーダ含有溶液を得るとともに、前記圧力容器内に発生した水素ガスを予備タンク、洗浄タンクおよび貯留タンクにより純度の高い水素を得ることができるようにした。
【選択図】なし

特許請求の範囲【請求項１】
アルミニウムと苛性ソーダ溶液とを反応させて、アルミン酸ソーダ含有容器を製造することを特徴とするアルミン酸ソーダ含有溶液の製造方法。
続きを表示（約 4,000 文字）【請求項２】
アルミニウムと苛性ソーダ溶液とを反応させて、アルミン酸ソーダ含有容器を製造し、さらに水素をも回収することを特徴とするアルミン酸ソーダ含有溶液の製造方法。
【請求項３】
アルミニウムと、苛性ソーダ溶液とを投入する圧力容器と、
前記アルミニウムと、苛性ソーダ溶液との反応がピークに到達した段階で前記反応を強制終了させ、アルミニウムが苛性ソーダ溶液に完全溶解して得られたアルミン酸ソーダ含有溶液を移動させて５０度以下まで冷却させるとともに、前記アルミン酸ソーダ含有溶液に含まれる水酸化アルミニウムを沈降させる、アルミン酸ソーダ含有溶液の第一次受けタンクと、
前記一次受けタンクから冷却された前記アルミン酸ソーダ含有溶液移動させ、前記アルミン酸ソーダ含有溶液に含まれる水酸化アルミニウムを沈降させる二次受けタンクと、
前記二次受けタンクから前記アルミン酸ソーダ含有溶液を移動させ、前記アルミン酸ソーダ含有溶液に含まれる水酸化アルミニウムを沈降させる三次受けタンクと、
前記三次受けタンクにおいて得られたアルミン酸ソーダ含有溶液と同量又はそれ以下の水を添加し、次に希硫酸を添加し、その後全体を攪拌しよく混ぜ合わせ、乾燥させる乾燥装置と、
からなることを特徴とするアルミン酸ソーダ含有溶液と、該アルミン酸ソーダ含有溶液から粉末体を製造する装置。
【請求項４】
アルミニウムと、苛性ソーダ溶液とを投入する圧力容器と、
前記アルミニウムと、苛性ソーダ溶液との反応がピークに到達した段階で前記反応を強制終了させ、アルミニウムが苛性ソーダ溶液に完全溶解して得られたアルミン酸ソーダ含有溶液を移動させて５０度以下まで冷却させるとともに、前記アルミン酸ソーダ含有溶液に含まれる水酸化アルミニウムを沈降させる、アルミン酸ソーダ含有溶液の第一次受けタンクと、
前記一次受けタンクから冷却された前記アルミン酸ソーダ含有溶液移動させ、前記アルミン酸ソーダ含有溶液に含まれる水酸化アルミニウムを沈降させる二次受けタンクと、
前記二次受けタンクから前記アルミン酸ソーダ含有溶液を移動させ、前記アルミン酸ソーダ含有溶液に含まれる水酸化アルミニウムを沈降させる三次受けタンクと、
前記三次受けタンクにおいて得られたアルミン酸ソーダ含有溶液と同量又はそれ以下の水を添加し、次に希硫酸を添加し、その後全体を攪拌しよく混ぜ合わせ、乾燥させる乾燥装置と、
前記圧力装置前から発生した水素ガスのみを移動させ、前記水素ガス中の水分および前記アルミニウムと前記苛性ソーダ溶液との反応液からなる蒸気を回収する予備タンクと、
前記予備タンクから排出された水素ガスを移動させ、予めタンク内の下部３分の１位までの水位として投入された水又はアルコール中に放出する洗浄タンクと、
前記洗浄タンクから排出された水素ガスを移動させる貯留タンクと、
からなることを特徴とするアルミン酸ソーダ含有溶液と、該アルミン酸ソーダ含有溶液から粉末体を製造する方法。
【請求項５】
圧力容器と、
冷却機能を備えた、アルミン酸ソーダ含有溶液の一次受けタンクと、
アルミン酸ソーダ含有溶液の二次受けタンクと、
アルミン酸ソーダ含有溶液の三次受けタンクと、
乾燥装置と、
からなる製造装置を用いたアルミン酸ソーダ含有溶液と、該アルミン酸ソーダ含有溶液から粉末体を製造する方法であって、
前記圧力容器にアルミニウムと、苛性ソーダ溶液とを投入する第１工程と、
前記第１工程を経て、前記アルミニウムと、苛性ソーダ溶液との反応がピークに到達した段階で前記反応を強制終了させる第２工程と、
前記第２工程を経て、アルミニウムが苛性ソーダ溶液に完全溶解して得られたアルミン酸ソーダ含有溶液を前記圧力容器から前記一次受けタンクへ移動させ、前記アルミン酸ソーダ含有溶液を５０度以下まで冷却させるとともに、前記アルミン酸ソーダ含有溶液に含まれる水酸化アルミニウムを沈降させる第３工程と、
前記第３工程を経て、冷却された前記アルミン酸ソーダ含有溶液を前記二次受けタンクへ移動させ、前記アルミン酸ソーダ含有溶液に含まれる水酸化アルミニウムを沈降させる第４工程と、
前記第４工程を経て、さらに前記アルミン酸ソーダ含有溶液を前記三次受けタンクへ移動させ、前記アルミン酸ソーダ含有溶液に含まれる水酸化アルミニウムを沈降させる第５工程と、
前記第５工程を経て、得られたアルミン酸ソーダ含有溶液と同量又はそれ以下の水を添加し、次に希硫酸を添加し、その後全体を攪拌しよく混ぜ合わせ、前記乾燥装置を用いて乾燥させて粉末体を得る第６工程と、
からなることを特徴とするアルミン酸ソーダ含有溶液と、該アルミン酸ソーダ含有溶液から粉末体を製造する方法。
【請求項６】
圧力容器と、
冷却機能を備えた、アルミン酸ソーダ含有溶液の一次受けタンクと、
アルミン酸ソーダ含有溶液の二次受けタンクと、
アルミン酸ソーダ含有溶液の三次受けタンクと、
乾燥装置と、
発生した水素ガスの予備タンクと、
前記予備タンクと接続された洗浄タンクと、
前記洗浄タンクと接続された貯留タンクと、
からなる製造装置を用いたアルミン酸ソーダ含有溶液と、該アルミン酸ソーダ含有溶液から粉末体を製造する方法であって、
前記圧力容器にアルミニウムと、苛性ソーダ溶液とを投入する第１工程と、
前記第１工程を経て、前記アルミニウムと、苛性ソーダ溶液との反応がピークに到達した段階で前記反応を強制終了させる第２工程と、
前記第２工程を経て、アルミニウムが苛性ソーダ溶液に完全溶解して得られたアルミン酸ソーダ含有溶液を前記圧力容器から前記一次受けタンクへ移動させ、前記アルミン酸ソーダ含有溶液を５０度以下まで冷却させるとともに、前記アルミン酸ソーダ含有溶液に含まれる水酸化アルミニウムを沈降させる第３工程と、
前記第３工程を経て、冷却された前記アルミン酸ソーダ含有溶液を前記二次受けタンクへ移動させ、前記アルミン酸ソーダ含有溶液に含まれる水酸化アルミニウムを沈降させる第４工程と、
前記第４工程を経て、さらに前記アルミン酸ソーダ含有溶液を前記三次受けタンクへ移動させ、前記アルミン酸ソーダ含有溶液に含まれる水酸化アルミニウムを沈降させる第５工程と、
前記第５工程を経て、得られたアルミン酸ソーダ含有溶液と同量又はそれ以下の水を添加し、次に希硫酸を添加し、その後全体を攪拌しよく混ぜ合わせ、前記乾燥装置を用いて乾燥させて粉末体を得る第６工程と、
前記第１工程を経て、発生した水素ガスのみを前記予備タンクへ移動させ、前記水素ガス中の水分および前記アルミニウムと前記苛性ソーダ溶液との反応液からなる蒸気を回収する第７工程と、
前記第７工程を経て、前記予備タンクから排出された水素ガスを前記洗浄タンクの、予めタンク内の下部３分の１位までの水位として投入された水又はアルコール中に放出する第８工程と、
前記第８工程を経て、前記洗浄タンクから排出された水素ガスを前記貯留タンクへ移動させる第９工程と、
をからなることを特徴とするアルミン酸ソーダ含有溶液と、該アルミン酸ソーダ含有溶液から粉末体を製造する方法。
【請求項７】
前記アルミニウムが、アルミニウム溶解炉からアルミニウム溶解液を特定の型に流し込み、形成し冷めたアルミニウムを押し出して製造されることにより得られるアルミニウム、または、アルミニウム溶解炉からアルミニウム溶解液を円盤状のターンテーブルに垂らし、冷却させて粒状に製造されるにことにより得られるアルミニウム、
のいずれかの製造方法によって得られるものであり、
かつ、前記アルミニウムの形状が、直径２ｃｍ以上１０ｃｍ未満の円盤形状であることを特徴とする請求項３または４に記載のアルミン酸ソーダ含有溶液と、該アルミン酸ソーダ含有溶液から粉末体を製造する装置。
【請求項８】
前記苛性ソーダ溶液が、１０重畳％以上３１重畳％未満の濃度であり、
かつ、１２度以上５１度未満の温度である、
ことを特徴とする請求項３または４に記載のアルミン酸ソーダ含有溶液と、該アルミン酸ソーダ含有溶液から粉末体を製造する装置。
【請求項９】
前記アルミニウムが、アルミニウム溶解炉からアルミニウム溶解液を特定の型に流し込み、形成し冷めたアルミニウムを押し出して製造されることにより得られるアルミニウム、または、アルミニウム溶解炉からアルミニウム溶解液を円盤状のターンテーブルに垂らし、冷却させて粒状に製造されるにことにより得られるアルミニウム、
のいずれかの製造方法によって得られるものであり、
かつ、前記アルミニウムの形状が、直径２ｃｍ以上１０ｃｍ未満の円盤形状であることを特徴とする請求項５または６に記載のアルミン酸ソーダ含有溶液と、該アルミン酸ソーダ含有溶液から粉末体を製造する方法。
【請求項１０】
前記苛性ソーダ溶液が、１０重畳％以上３１重畳％未満の濃度であり、
かつ、１２度以上５１度未満の温度である、
ことを特徴とする請求項５または６に記載のアルミン酸ソーダ含有溶液と、該アルミン酸ソーダ含有溶液から粉末体を製造する方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
アルミン酸ソーダ含有溶液の製造方法と、水素発生工程と、アルミ酸ソーダ製造後に副産物として、水酸化アルミニウムや混合粉末体の硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、アルミナ、水酸化アルミニウム含有の粉末を製造可能にする一連が関連した製造方法またはその装置に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、セメントに添加する急結材としてアルミン酸ソーダが知られているが、アルミン酸ソーダの製造方法としては、一般に、アルミナ（Ａｌ
2
Ｏ
3
）と炭酸ソーダ（Ｎａ
2
ＣＯ
3
）等を混合し、１０００～１３００℃で焼成して製造する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平５－１０５４２６号公報
特開平１０－１５２３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、アルミニウムと苛性ソーダ溶液を接触させると水素が発生することは知られているが、単純にアルミニウムにアルカリ系の液体、代表的には苛性ソーダ溶液を接触させることで水素が発生するものの、アルミニウムの表面だけ反応したり、アルミニウム表面の酸化皮膜の発生が行われ完全にアルミニウムが反応しきれない状態があった。また、反応後の溶液には反応の残渣が残ることが多くあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明では、アルミニウムの反応残渣がなく、反応に使用する苛性ソーダ溶液が反応後に透明で完全に反応後のアルミニウムが水酸化アルミニウムとして溶液中に溶解しアルミン酸ソーダ含有溶液として成り立つ製造工程を特徴とするものである。
また、本発明は、アルミニウムと苛性ソーダを接触させて水素を発生させる工程とその後の溶液がアルミン酸ソーダ含有溶液である工程を有するが、一度に大量かつ安全で一定の反応を一定の時間内で行うことを目的とし、アルミニウムの形状や純度、苛性ソーダ溶液の濃度、反応温度、反応を強制的かつ効率よく特定した方法で行う製造工程を有する方法をも特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明は、アルミニウムと苛性ソーダ溶液とを反応させて、アルミン酸ソーダ含有容器を製造することをも特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明は、アルミニウムと苛性ソーダ溶液とを反応させて、アルミン酸ソーダ含有容器を製造し、さらに水素をも回収することをも特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明は、アルミニウムと、苛性ソーダ溶液とを投入する圧力容器と、前記アルミニウムと、苛性ソーダ溶液との反応がピークに到達した段階で前記反応を強制終了させ、アルミニウムが苛性ソーダ溶液に完全溶解して得られたアルミン酸ソーダ含有溶液を移動させて５０度以下まで冷却させるとともに、前記アルミン酸ソーダ含有溶液に含まれる水酸化アルミニウムを沈降させる、アルミン酸ソーダ含有溶液の第一次受けタンクと、前記一次受けタンクから冷却された前記アルミン酸ソーダ含有溶液移動させ、前記アルミン酸ソーダ含有溶液に含まれる水酸化アルミニウムを沈降させる二次受けタンクと、前記二次受けタンクから前記アルミン酸ソーダ含有溶液を移動させ、前記アルミン酸ソーダ含有溶液に含まれる水酸化アルミニウムを沈降させる三次受けタンクと、前記三次受けタンクにおいて得られたアルミン酸ソーダ含有溶液と同量又はそれ以下の水を添加し、次に希硫酸を添加し、その後全体を攪拌しよく混ぜ合わせ、乾燥させる乾燥装置と、からなることをも特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明は、アルミニウムと、苛性ソーダ溶液とを投入する圧力容器と、前記アルミニウムと、苛性ソーダ溶液との反応がピークに到達した段階で前記反応を強制終了させ、アルミニウムが苛性ソーダ溶液に完全溶解して得られたアルミン酸ソーダ含有溶液を移動させて５０度以下まで冷却させるとともに、前記アルミン酸ソーダ含有溶液に含まれる水酸化アルミニウムを沈降させる、アルミン酸ソーダ含有溶液の第一次受けタンクと、前記一次受けタンクから冷却された前記アルミン酸ソーダ含有溶液移動させ、前記アルミン酸ソーダ含有溶液に含まれる水酸化アルミニウムを沈降させる二次受けタンクと、前記二次受けタンクから前記アルミン酸ソーダ含有溶液を移動させ、前記アルミン酸ソーダ含有溶液に含まれる水酸化アルミニウムを沈降させる三次受けタンクと、前記三次受けタンクにおいて得られたアルミン酸ソーダ含有溶液と同量又はそれ以下の水を添加し、次に希硫酸を添加し、その後全体を攪拌しよく混ぜ合わせ、乾燥させる乾燥装置と、前記圧力装置前から発生した水素ガスのみを移動させ、前記水素ガス中の水分および前記アルミニウムと前記苛性ソーダ溶液との反応液からなる蒸気を回収する予備タンクと、前記予備タンクから排出された水素ガスを移動させ、予めタンク内の下部３分の１位までの水位として投入された水又はアルコール中に放出する洗浄タンクと、前記洗浄タンクから排出された水素ガスを移動させる貯留タンクと、からなることをも特徴とするものである。
【００１０】
圧力容器と、冷却機能を備えた、アルミン酸ソーダ含有溶液の一次受けタンクと、アルミン酸ソーダ含有溶液の二次受けタンクと、アルミン酸ソーダ含有溶液の三次受けタンクと、乾燥装置と、からなる製造装置を用いたアルミン酸ソーダ含有溶液と、該アルミン酸ソーダ含有溶液から粉末体を製造する方法であって、前記圧力容器にアルミニウムと、苛性ソーダ溶液とを投入する第１工程と、前記第１工程を経て、前記アルミニウムと、苛性ソーダ溶液との反応がピークに到達した段階で前記反応を強制終了させる第２工程と、前記第２工程を経て、アルミニウムが苛性ソーダ溶液に完全溶解して得られたアルミン酸ソーダ含有溶液を前記圧力容器から前記一次受けタンクへ移動させ、前記アルミン酸ソーダ含有溶液を５０度以下まで冷却させるとともに、前記アルミン酸ソーダ含有溶液に含まれる水酸化アルミニウムを沈降させる第３工程と、前記第３工程を経て、冷却された前記アルミン酸ソーダ含有溶液を前記二次受けタンクへ移動させ、前記アルミン酸ソーダ含有溶液に含まれる水酸化アルミニウムを沈降させる第４工程と、前記第４工程を経て、さらに前記アルミン酸ソーダ含有溶液を前記三次受けタンクへ移動させ、前記アルミン酸ソーダ含有溶液に含まれる水酸化アルミニウムを沈降させる第５工程と、前記第５工程を経て、得られたアルミン酸ソーダ含有溶液と同量又はそれ以下の水を添加し、次に希硫酸を添加し、その後全体を攪拌しよく混ぜ合わせ、前記乾燥装置を用いて乾燥させて粉末体を得る第６工程と、からなることをも特徴とするものである。
（【００１１】以降は省略されています）

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