Method for producing high purity sodium carbonate in the salt weaker soda process

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、塩安ソーダ法における高純度炭酸ソーダの製造法に関し、更に詳しくは塩化アンモニウムを析出させた分離母液から、重炭酸ソーダを析出させる炭酸化工程の分割炭酸化処理にする高純度炭酸ソーダの製造法に関する。

（従来技術） 食塩、アンモニアおよび炭酸ガスから重炭酸ソーダ（以下重曹と云う）を経由して炭酸ソーダを工業的に製造する方法として所謂アンモニアソーダ法と塩安ソーダ法とがあることは周知である。

該方法はいずれも原料を同じくし、また重曹生成に至る主化学反応も同様であるが、構成的には異なった工程から成り立っており、そのため重曹ひいては炭酸ソーダの純度並びにその純度確保の手段においては著しい相違がある。 即ち、精製かん水にアンモニアを吸収させ、これに炭酸ガスを反応させて重曹と塩化アンモニウム（以下塩安と云う）とし、晶出した重曹は濾別し、ついで焼成分解して炭酸ソーダを製造する。

一方、重曹を濾別した塩安を含む循環母液は石灰乳と反応させアンモニアと塩化カルシウム溶液に分解し、アンモニアは回収し再使用する所謂アンモニアソーダ法。

あるいは重曹分解後の塩安を含む母液に精製固方食塩を加えて塩安を晶出分離し、濾液は再びアンモニア吸収工程に循環する所謂塩安ソーダ法とがある。

上記アンモニアソーダ法においてはカルシウム、マグネシウム等不純物を含む原料食塩は飽和水溶液とし石灰乳や消石灰等の難溶性カルシウム塩を加えこれら不純物を水酸化物として沈澱除去、更には該液に炭酸化塔からのアンモニアを含む炭酸ガスを吸収、または炭酸ソーダ溶液を添加しカルシウム等を炭酸塩として析出除去する精製手段が採用できるため、不純物の除去には特に支障はない。

しかし乍ら、塩安ソーダ法においては水バランス上、精製した固形食塩を添加混合し、冷却して塩安を晶出させるため、工程内ではアンモニアソーダ法の如きかん水精製あるいは水分の減少を計る蒸発工程等がないため、系内の保有液量の増加は極力抑えなければならない。 そのため原料食塩は固形のまま循環母液に添加し塩安を晶出させるため、母液の精製は従来塩安晶出後の分離母液に石灰乳、消石灰等を添加し溶存するCa、Mg等の不純物を共沈除去する方法（特公昭46-10058）、更には塩安分離母液の温度を５〜40℃の範囲内において浮遊するMgCO ₃
・(NH ₄ ) ₂ CO ₃・4H ₂ O、あるいはCaCO ₃・Na ₂ CO ₃・5H ₂ Oの複塩を除去分離する方法（特公昭61-8017）などが行なわれていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、かかる方法においては添加された石灰乳の大部分は、不純物の除去に寄与しながら炭酸カルシウムの沈澱を生成し、これはシックナー等で沈降分離する。 しかし、かかる方法において精製された母液中には、なお僅かなカルシウムが溶存しており炭酸化工程でその大部分は、重曹側へ移行してしまい高純度の品質確保の上で障害となっている。

（問題を解決するための手段） 本発明は、上記欠点を解消するため、既存設備の改良により不純物特に、カルシウム濃度低減化の妨げとなっている重曹のカルシウムイオン吸着を逆利用しようとするものである。

第１図は炭酸化のラボテストにおける析出重曹と重曹を沈降させたのち、上澄液中のCaO濃度との関係を示したものである。 該図からも判るように重曹析出量の増加に伴い上澄液のカルシウム濃度は急激に減少し、この傾向は炭酸化工程へ供給する安液中のCaO濃度に比例する。
通常、炭化塔へ供給する塩安分離母液は石灰乳、消石灰等の難溶性カルシウム化合物を添加し炭酸カルシウム、
炭酸マグネシウム等の化合物として共沈除去、あるいは冷却による複塩晶出でこれら不純物のある程度の除去は可能であるが、カルシウムは温度による溶解度差がマグネシウム等他の不純物に比べて殆んどないため数ppm以下にすることは工業的手段では不可能である。 したがって、本発明ではこれら微量の含有カルシウム除去を炭酸化による重曹の析出初期段階の析出重曹自身にカルシウム吸着を行わせるものである。

即ち、炭酸化工程において重曹析出量の一部を前段で析出させこれにカルシウム等の不純物を吸着共沈せしめて生成する重曹と共に系外に取出し、不純物除去後の母液は後段の炭酸化塔に供給し、より高純度な重曹析出を行う分割の炭酸化処理法であんて、この段階的炭酸化処理を更に二段三段とくり返すことにより、より高純度の炭酸ソーダを得ることができる。 ここで前段炭化塔における析出重曹量は所望する炭酸ソーダの純度にもよるが、
全析出重曹の５〜50％、好ましくは10〜35％が適当である。 ５％以下では脱カルシウム効果が乏しく、50％以上ではその相応の効果は得られない。

なお、前段炭酸化塔で生成した重曹は、高純度を要求されない一般向製品として扱うため全く無駄は生じない。

以上の如く本発明は、上記システムを採用することで既存設備の改良を行うだけで、本目的に即した製品を確保することが可能となり、経済面、設備面からも非常に有効な方法と云える。

以下、本発明を実施例によって説明するがこれらによって本発明が限定されるものではない。

実施例１ 塩安ソーダ法における塩安析出分離後の循環母液である安液（組成：T-Cl 160〜200g/、F-NH ₃ 40〜80g/、C
-NH ₃ 10〜40g/、CO ₂ 13〜15ppm）を60〜70m ³ ／Ｈの割合で前段の炭酸化塔に供給し炭酸ガスを吹込み全析出重曹の約16％を析出させ、重曹を沈降分離後の上澄液中の
CaO濃度は6.6ppmであった。 この上澄液は引続き後段の炭酸化塔に供給し、炭酸化を完結させたのち生成重曹を分離、ついでこれを仮焼して無水炭酸ソーダを製造した。 Na ₂ CO ₃中のCaO濃度は49ppmであった。

実施例２ 実施例１と同一組成の安液で、但しCaO濃度は18〜22ppm
のものを用いて、前段炭酸化塔に供給し全析出重曹の約
14％を析出させたのち重曹を沈降分離、その上澄液中の
CaO濃度は10.5ppmであった。 上澄液は後段の炭酸化塔で炭酸化処理し全重曹を析出、ついで仮焼後Na ₂ CO ₃中のCa
Oを測定したところ75ppmであった。

実施例３ 実施例１と同様にCaO濃度６〜８ppmの安液を前段炭酸化塔に供給し、全析出重曹の約33％を析出、上澄液中のCa
Oは2.0ppmであった。 この上澄液を後段炭酸化塔に供給し全重曹を析出、ついで仮焼Na ₂ CO ₃中のCaOの濃度は20p
pmであった。

比較例 実施例１と同一組成(CaO 13〜15ppm)の安液を炭酸化塔に供給し、一段で炭酸化処理した以外は実施例１と同様に処理して得たNa ₂ CO ₃中のCaOは131ppmであった。

（発明の効果） 本発明によって製造された炭酸ソーダは、不純物特にカルシウムの低減下ができるため、カルシウムの存在を嫌う例えば過炭酸ソーダの製造原料として極めて有用であり特殊な設備を必要とせず、簡便な操作が容易で高純度の炭酸ソーダを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は炭酸化工程における析出重曹量と上澄液のCaO
との関係を示したグラフである。