JPH0645454B2 - カオリナイト様鉱物の製造方法 - Google Patents
カオリナイト様鉱物の製造方法Info
- Publication number
- JPH0645454B2 JPH0645454B2 JP2230229A JP23022990A JPH0645454B2 JP H0645454 B2 JPH0645454 B2 JP H0645454B2 JP 2230229 A JP2230229 A JP 2230229A JP 23022990 A JP23022990 A JP 23022990A JP H0645454 B2 JPH0645454 B2 JP H0645454B2
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- JP
- Japan
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- kaolinite
- gel
- minerals
- producing
- aqueous solution
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- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、陶磁器原料、セラミックスバインダー、製紙
用フィラー等として大量に利用されているカオリナイト
様鉱物の製造方法に関するものである。
用フィラー等として大量に利用されているカオリナイト
様鉱物の製造方法に関するものである。
カオリナイトを主成分とする天然の粘土鉱物は、耐火
性、可塑性に優れることから、従来よりセラミックス原
料として大量に用いられている。特に愛知県瀬戸地方に
産出する木節粘土、蛙目粘土は可塑性に優れ、世界でも
最も優れたセラミックス原料といわれている。しかし、
近年その枯渇が問題となっており、天然粘土に代わる材
料の必要性が問題となってきた。また、天然にない高純
度な粘土鉱物を合成すれば新たな機能や用途も期待でき
ることから、人工粘土の研究開発が推進されている。
性、可塑性に優れることから、従来よりセラミックス原
料として大量に用いられている。特に愛知県瀬戸地方に
産出する木節粘土、蛙目粘土は可塑性に優れ、世界でも
最も優れたセラミックス原料といわれている。しかし、
近年その枯渇が問題となっており、天然粘土に代わる材
料の必要性が問題となってきた。また、天然にない高純
度な粘土鉱物を合成すれば新たな機能や用途も期待でき
ることから、人工粘土の研究開発が推進されている。
上記粘土中の主成分であるカオリナイトの製造手段とし
ては通常水熱合成法が用いられている。この水熱合成法
とは、原材料を水分の存在下でオートクレーブ内に密閉
して一定時間高温高圧状態に保持することによって所望
の鉱物を得る方法であり、各種人工鉱物の合成手段とし
て広く用いられている。このような水熱合成法による従
来のカオリナイトの製造方法を具体的に説明すると、原
料には芝崎，渡村（Clays and Clay Minerals,1983
年）らによる工業試薬として市販されているシリカゾ
ル，アルミナゾルを用いる方法とアロフェン、珪藻
土、モンモリロナイト、ゼオライト等の天然物と、アル
ミニウム化合物を用いる方法があり、これらの原料を混
合し、次いで水熱処理することによりカオリナイトを製
造する方法が一般に知られている。
ては通常水熱合成法が用いられている。この水熱合成法
とは、原材料を水分の存在下でオートクレーブ内に密閉
して一定時間高温高圧状態に保持することによって所望
の鉱物を得る方法であり、各種人工鉱物の合成手段とし
て広く用いられている。このような水熱合成法による従
来のカオリナイトの製造方法を具体的に説明すると、原
料には芝崎，渡村（Clays and Clay Minerals,1983
年）らによる工業試薬として市販されているシリカゾ
ル，アルミナゾルを用いる方法とアロフェン、珪藻
土、モンモリロナイト、ゼオライト等の天然物と、アル
ミニウム化合物を用いる方法があり、これらの原料を混
合し、次いで水熱処理することによりカオリナイトを製
造する方法が一般に知られている。
しかしながら上記の方法では、原料の均一性に乏しく、
水熱処理において高い反応温度（250〜300℃）で長時間
（７日間以上）を要するという問題点がある。また天然
原料を用いた場合は、その原料中に含まれる鉄、チタン
等の金属酸化物や石英等の不純物が生成物中に残存し、
高純度なカオリナイトが得られないばかりか、白色性、
粘土特性が低下するという問題がある。
水熱処理において高い反応温度（250〜300℃）で長時間
（７日間以上）を要するという問題点がある。また天然
原料を用いた場合は、その原料中に含まれる鉄、チタン
等の金属酸化物や石英等の不純物が生成物中に残存し、
高純度なカオリナイトが得られないばかりか、白色性、
粘土特性が低下するという問題がある。
本発明の目的は、従来の方法よりもマイルドな条件でよ
り高純度なカオリナイト様鉱物を製造できる方法を提供
することにある。
り高純度なカオリナイト様鉱物を製造できる方法を提供
することにある。
本発明者は鋭意検討した結果、シリカ原料にケイ酸ナト
リウム水溶液、アルミナ原料に硫酸アルミニウム水溶液
を夫々用い、pH＝４〜12に維持しながら均一に混合、ゲ
ル化することでケイ素とアルミニウムが原子レベルで混
合したシリカ・アルミナ混合ゲルを調製でき、次いで該
ゲルを水熱処理することにより従来の方法よりもマイル
ドな条件で結晶化できるカオリナイト様鉱物の製造方法
を見いだした。
リウム水溶液、アルミナ原料に硫酸アルミニウム水溶液
を夫々用い、pH＝４〜12に維持しながら均一に混合、ゲ
ル化することでケイ素とアルミニウムが原子レベルで混
合したシリカ・アルミナ混合ゲルを調製でき、次いで該
ゲルを水熱処理することにより従来の方法よりもマイル
ドな条件で結晶化できるカオリナイト様鉱物の製造方法
を見いだした。
以下その詳細について説明する。
本発明におけるカオリナイト様鉱物とは化学式が｛Ｓｉ
２Ａｌ２Ｏ５（ＯＨ）４｝であらわされ、シリカの４面
体積とアルミナの８面体層が１：１で重なって１つの層
を形成した層状アルミノケイ酸塩で、具体的にはカオリ
ナイト、ハロイサイト、ディッカイト等のカオリナイト
族鉱物が挙げられる。
２Ａｌ２Ｏ５（ＯＨ）４｝であらわされ、シリカの４面
体積とアルミナの８面体層が１：１で重なって１つの層
を形成した層状アルミノケイ酸塩で、具体的にはカオリ
ナイト、ハロイサイト、ディッカイト等のカオリナイト
族鉱物が挙げられる。
本発明におけるシリカ・アルミナ混合ゲルはケイ酸ナト
リウム水溶液、硫酸アルミニウム水溶液を用いこれらを
混合して得る。混合はpH＝４〜12の範囲、好ましくはpH
＝７付近に維持しながら行い、必要により酸、アルカリ
を添加して行う。混合方法は均一に分散できれば特に限
定しないが、シリカ、アルミナの分散性をより良くする
ために撹拌しながら連続的に混合を行うことが好まし
い。また原料の混合割合は水熱処理での副生物を抑制す
るためカオリナイトの化学組成であるＳｉ／Ａｌ＝１近
傍であることが好ましい。該ゲルは過、洗浄により副
生成物を除去する。洗浄方法は特に限定しないが、効率
よくナトリウムイオン、硫酸イオン等の副生成物を除去
するため温水により洗浄することが好ましい。この様に
して得られたゲルの組成分析を行ったところＳｉ／Ａｌ
＝１、Ｎａ／Ａｌ＝0.01〜0.5であった。ナトリウム含
有量の異なるゲル（Ｎａ／Ａｌ＝0.1，0.3，0.5）を220
℃で３日間水熱処理したところ、ナトリウム含有量がＮ
ａ／Ａｌ＝0.3以上のゲルからはカオリナイトは生成し
なかったが、Ｎａ／Ａｌ＝0.1以下のゲルからは生成す
ることが判った。即ち水熱処理においてナトリウムはカ
オリナイトの結晶化を阻害しているため、その含有量は
Ｎａ／Ａｌ＝0.1以下であることが必要である。
リウム水溶液、硫酸アルミニウム水溶液を用いこれらを
混合して得る。混合はpH＝４〜12の範囲、好ましくはpH
＝７付近に維持しながら行い、必要により酸、アルカリ
を添加して行う。混合方法は均一に分散できれば特に限
定しないが、シリカ、アルミナの分散性をより良くする
ために撹拌しながら連続的に混合を行うことが好まし
い。また原料の混合割合は水熱処理での副生物を抑制す
るためカオリナイトの化学組成であるＳｉ／Ａｌ＝１近
傍であることが好ましい。該ゲルは過、洗浄により副
生成物を除去する。洗浄方法は特に限定しないが、効率
よくナトリウムイオン、硫酸イオン等の副生成物を除去
するため温水により洗浄することが好ましい。この様に
して得られたゲルの組成分析を行ったところＳｉ／Ａｌ
＝１、Ｎａ／Ａｌ＝0.01〜0.5であった。ナトリウム含
有量の異なるゲル（Ｎａ／Ａｌ＝0.1，0.3，0.5）を220
℃で３日間水熱処理したところ、ナトリウム含有量がＮ
ａ／Ａｌ＝0.3以上のゲルからはカオリナイトは生成し
なかったが、Ｎａ／Ａｌ＝0.1以下のゲルからは生成す
ることが判った。即ち水熱処理においてナトリウムはカ
オリナイトの結晶化を阻害しているため、その含有量は
Ｎａ／Ａｌ＝0.1以下であることが必要である。
本発明における水熱処理は反応容器に通常のオートクレ
ーブまたは高圧反応容器を用いて行うことが出来る。水
熱処理におけるスラリー濃度，反応温度，時間は特に限
定されないが、スラリー濃度は１〜40wt％、反応温度は
100℃以上、反応時間は１時間以上行うのが好ましい。
また、必要により撹拌または種晶を添加することにより
反応温度、反応時間を短縮することができる。
ーブまたは高圧反応容器を用いて行うことが出来る。水
熱処理におけるスラリー濃度，反応温度，時間は特に限
定されないが、スラリー濃度は１〜40wt％、反応温度は
100℃以上、反応時間は１時間以上行うのが好ましい。
また、必要により撹拌または種晶を添加することにより
反応温度、反応時間を短縮することができる。
以下、実施例により本発明を詳細に述べるが、本発明は
これらに限定されるものではない。
これらに限定されるものではない。
実施例１ 原料としてシリカ源にケイ酸ナトリウム水溶液（３号水
ガラス；ＳｉＯ２＝29.3wt％，Ｎａ２Ｏ＝9.35wt％）、
アルミナ源に硫酸アルミニウム水溶液（Ａｌ２Ｏ３＝8.
02wt％）を用い、Ｓｉ／Ａｌ＝１となるように撹拌しな
がら原料を連続的に混合、ゲル化した。その際、反応液
のpHが常に４〜12に保たれるように水酸化ナトリウム水
溶液を添加した。該ゲルの過、洗浄によりナトリウム
イオン、硫酸イオン等の副生成物を除去した。このゲル
の組成分析値はＳｉ／Ａｌ＝１、Ｎａ／Ａｌ＝0.1であ
った。
ガラス；ＳｉＯ２＝29.3wt％，Ｎａ２Ｏ＝9.35wt％）、
アルミナ源に硫酸アルミニウム水溶液（Ａｌ２Ｏ３＝8.
02wt％）を用い、Ｓｉ／Ａｌ＝１となるように撹拌しな
がら原料を連続的に混合、ゲル化した。その際、反応液
のpHが常に４〜12に保たれるように水酸化ナトリウム水
溶液を添加した。該ゲルの過、洗浄によりナトリウム
イオン、硫酸イオン等の副生成物を除去した。このゲル
の組成分析値はＳｉ／Ａｌ＝１、Ｎａ／Ａｌ＝0.1であ
った。
該ゲルを用いて５wt％のスラリーを調製し、オートクレ
ーブに仕込み、220℃、５日間水熱処理を行った。冷却
後水洗、過、乾燥し生成物を得た。得られた生成物の
粉末Ｘ線回折の測定、及び熱重量分析（ＴＧ）を行っ
た。粉末Ｘ線回折の結果を第１図に示す。
ーブに仕込み、220℃、５日間水熱処理を行った。冷却
後水洗、過、乾燥し生成物を得た。得られた生成物の
粉末Ｘ線回折の測定、及び熱重量分析（ＴＧ）を行っ
た。粉末Ｘ線回折の結果を第１図に示す。
第１図から明らかなように生成物のＸ線回折図はカオリ
ナイト様鉱物のみを示しており、不純物のピークのない
ことから生成物は高純度なカオリナイト様鉱物が結晶化
していることがわかる。また、500℃付近のカオリナイ
トの構造水の脱水反応にともなう重量減少量を熱重量分
析（ＴＧ）で測定しカオリナイトの生成率を算出したと
ころ、生成物中のカオリナイト含有率は80％であった。
ナイト様鉱物のみを示しており、不純物のピークのない
ことから生成物は高純度なカオリナイト様鉱物が結晶化
していることがわかる。また、500℃付近のカオリナイ
トの構造水の脱水反応にともなう重量減少量を熱重量分
析（ＴＧ）で測定しカオリナイトの生成率を算出したと
ころ、生成物中のカオリナイト含有率は80％であった。
実施例２ 実施例１で合成したゲルを用い、200℃、５日間水熱処
理を行った以外は実施例１と同様の操作を行い生成物を
得た。
理を行った以外は実施例１と同様の操作を行い生成物を
得た。
生成物は実施例１と同様に高純度なカオリナイト様鉱物
であった。熱重量分析により生成物中のカオリナイト含
有率は75％であった。
であった。熱重量分析により生成物中のカオリナイト含
有率は75％であった。
比較例１ コロイダルシリカ、アルミナゾルをＳｉ／Ａｌ＝１とな
るように混合し、600℃で焼成して安定剤を除去したシ
リカ・アルミナゲルを用いて、実施例１の条件に従い22
0℃、３日間水熱処理を行ったところ、カオリナイトは
生成したがその含有率は約50％であった。
るように混合し、600℃で焼成して安定剤を除去したシ
リカ・アルミナゲルを用いて、実施例１の条件に従い22
0℃、３日間水熱処理を行ったところ、カオリナイトは
生成したがその含有率は約50％であった。
比較例２ ケイ酸ナトリウム水溶液中に直接硫酸アルミニウム水溶
液を滴下して混合、ゲル化した。次いで該ゲルを実施例
１の条件に従い220℃、３日間水熱処理を行ったところ
カオリナイトは生成しなかった。
液を滴下して混合、ゲル化した。次いで該ゲルを実施例
１の条件に従い220℃、３日間水熱処理を行ったところ
カオリナイトは生成しなかった。
以上述べた通り、本発明によればケイ酸ナトリウム水溶
液と硫酸アルミニウム水溶液を用い、常にpH４〜12に保
ちながら混合することにより均一なゲルを調製し、該ゲ
ルを水熱処理することで、従来法より低い反応温度、短
い反応時間で高純度なカオリナイト様鉱物を合成するこ
とができる。
液と硫酸アルミニウム水溶液を用い、常にpH４〜12に保
ちながら混合することにより均一なゲルを調製し、該ゲ
ルを水熱処理することで、従来法より低い反応温度、短
い反応時間で高純度なカオリナイト様鉱物を合成するこ
とができる。
第１図は実施例１で得られたカオリナイト様鉱物のＸ線
回折測定の結果である。
回折測定の結果である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 雅喜 愛知県知多郡阿久比町大字草木字境目49― １ (72)発明者 里川 重夫 愛知県名古屋市北区田幡２丁目14番８号 (72)発明者 稲岡 亘 山口県新南陽市政所４丁目６番１号306 (72)発明者 大崎 恭 山口県新南陽市大神１丁目26番22号 (72)発明者 鮫島 宗一郎 山口県新南陽市宮の前２丁目６番10号 東 ソー自彊寮 審査官 山岸 勝喜
Claims (1)
- 【請求項１】ケイ酸ナトリウム水溶液と硫酸アルミニウ
ム水溶液をpH＝４〜12の範囲に維持しながら均一に混
合、ゲル化し、次いで該ゲルを水熱処理することを特徴
とするカオリナイト様鉱物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2230229A JPH0645454B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | カオリナイト様鉱物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2230229A JPH0645454B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | カオリナイト様鉱物の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04114912A JPH04114912A (ja) | 1992-04-15 |
| JPH0645454B2 true JPH0645454B2 (ja) | 1994-06-15 |
Family
ID=16904567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2230229A Expired - Lifetime JPH0645454B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | カオリナイト様鉱物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0645454B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103570033B (zh) * | 2012-11-21 | 2015-05-06 | 济南大学 | 一种低温制备高岭土的方法 |
-
1990
- 1990-08-31 JP JP2230229A patent/JPH0645454B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04114912A (ja) | 1992-04-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |