JP2002523326A - 改良されたアルミナ処理性能のための供給物処理 - Google Patents
改良されたアルミナ処理性能のための供給物処理Info
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Abstract
Description
dstock)の鉱物学的及び化学的組成物の改良に関する。本発明は、特にバイヤー
法によりアルミナ及びアルミナ化学物質の製造で用いられるベーマイトボーキサ
イトの濃化に特に適している。
の除去、又はアルミナ生成供給原料の水性相蒸解で抽出されない形への有機炭素
の転化を行わせる一般的特徴を有する。下に記載するように、付加的工程も用い
ることができる。
ある。バイヤー法では、粉砕したアルミナ生成供給原料を熱苛性溶液と、一般に
加圧下で接触させ、そこからアルミナを溶解することによりアルミナ生成供給原
料(最も常用的にはボーキサイトの形)からアルミナを抽出する。もしアルミナ
生成供給原料が主にギブサイト(アルミナ三水和物の形の鉱物)を含有するなら
ば、ボーキサイトからのアルミナの抽出は、一般に100〜175℃の範囲の温
度で苛性溶液を用いて行われる。アルミナ生成供給原料が主にベーマイト、又は
ダイアスポア(アルミナ一水和物の形の鉱物)を含有するならば、一般に200
〜300℃の程度の一層高い温度が必要になる。これらの場合には比較的高い温
度での蒸解が必要である。なぜなら、一水和物形のものは、後の処理で望まれる
高水準の溶解アルミナを含有する苛性溶液を、そのような液体が安定になる温度
で蒸解によりそれらの形態のものを高度に除去出来ない限り、不安定にする働き
をするからである。高温蒸解は、遥かに多量の液体加熱及びフラッシュ装置(例
えば、3に対して11の段階)及びそれらを建造するための一層高価な材料及び
設計事項を要する多大の設備コストの欠点を伴う。多くの天然産ボーキサイトの
場合のように、混合三水和・一水和形のものでは、低温第一段階蒸解からの残渣
を高温第二段階蒸解で更に蒸解する二重蒸解法を用いている。
ることにより大気圧へ戻す。固体残渣(通常赤泥と呼ばれている)を、通常沈降
又は濾過及び洗浄の組合せにより濃化苛性アルミン酸塩含有液体から分離し、濃
化液体と洗浄液体の両方は加圧濾過により透明になる。一緒にした透明化液体を
沈殿回路へ送り、そこで冷却し、三水和アルミナ固体粒子を種子として添加し、
液体からの固体アルミナ三水和物の沈澱を誘発する。得られた沈澱スラリーを分
離して使用済み液体流と固体流とに分離し、その固体流は粒径、沈降、サイクロ
ン又は濾過、又はそれらの工程の組合せにより分別する。粗い粒子は生成物とな
り、洗浄し、か焼段階へ移し、そこでそれらをか焼してアルミナを生成する。中
間的及び微粒の固体は分離し、例えば、サイクロン又はフィルターで屡々少なく
とも粗製脱液して凝集させた後、沈澱回路へ戻し、種子を与える。
た固相蓚酸塩(沈澱工程で微細材料が粗い複合粒子に取込まれるのを妨害するこ
とがある)を除去するか、又はさもなければ種子の活性を低くする有機化合物を
除去する。
砕したアルミナ生成供給原料と接触させる。
知られている。
囲の不純物を含有する。主な不純物は、鉄、チタニア及びシリカの化合物であり
、それらは、凝集剤、石灰、及び苛性ソーダのような消費物質、及びスケール形
成及び生成物品質に対する影響を含め、バイヤー法で種々の有害な影響を与える
が、主に固体泥漿残渣へ移行する。
.02%〜0.35%)でしか存在しないが、それは主な重要な不純物である。
供給原料中の有機炭素から誘導された有機化合物、炭酸塩及び蓚酸塩は、循環す
る液体中に蓄積する性質をもち、苛性ソーダをイオン封鎖し、それがなければそ
の苛性ソーダは蒸解からのアルミナを沈澱物へ送ることができたはずであり、従
って、その方法の生産性に大きな影響を与える。炭酸塩及び蓚酸塩は、種々の洗
浄液体又は沈澱物を石灰で苛性化することにより除去することができるが、他の
有機炭素誘導体含有量の減少は、加圧酸化(爆発の危険を伴い、多量の蓚酸塩及
び炭酸塩を発生し、それらも除去しなければならない)か、又は苛性溶液を抜き
取り、中和又は廃棄する(苛性補充コストにより主な経済的負担になる)か、又
は蒸発した後燃焼により分解する(大きなエネルギー及び資本コストがかかる)
ことにより達成することができるだけである。有機化合物も沈澱工程を妨害し(
種子の活性点に吸着し、種子被毒効果を与える)、汚染物質としてソーダを沈澱
生成物中へ持ち込む。有機炭素から誘導された蓚酸塩は比較的不溶性であり、ア
ルミナ三水和物と一緒に蓚酸ナトリウムとして沈澱し、生成物の粒径、形態、及
び化学性を阻害し、粒子摩耗抵抗を減少する。これらの効果により、沈澱するア
ルミナ水和物の初期部分により微細アルミナが複合体粒子として結合される同じ
沈澱タンク中で蓚酸塩が沈澱しないようにする必要性があり、蓚酸塩のその溶解
度より上での安定性は液体濃度の強い逆関数になるので、アルミナを運ぶのに有
効な苛性濃度も、他の有機物の酸化により発生する蓚酸塩前駆物質及び蓚酸塩が
入ることにより殆どのアルミナ精製器中で限定されている。
定し、このソーダがアルミナを送り出すその有用な目的からイオン封鎖される程
度を決定し、沈澱工程の有害物質として働くことにより、バイヤー法での生産性
に対する限界を確定する大きな要因になっている。
影響については既に言及した。一水和アルミナの幾つかの他の影響についても言
及すべきであろう。高い蒸解温度でのアルミナ生成供給原料の消化は、消化効率
を減少する副反応(例えば、チタニア相の生成)を与える結果になる。このため
石灰添加が屡々行われている。この目的及び苛性化及び蓚酸塩分解のための、石
灰消費速度は、多くの環境中での専用石灰キルンの建造を正当化するのに充分な
ものになっている。また、蒸解温度はボイラーが安全且つ効率的に作動する圧力
により屡々限定され、それが低温蒸解よりも高温蒸解のための液体アルミナ濃度
に対し一層大きな限界を与える結果になり、依然として不安定化を起こす一水和
アルミナを含有する固体残渣の存在により高いアルミナ濃度の液体を不安定にし
ている。従って、一水和アルミナを含有するアルミナ生成供給原料の消化は、当
然殆ど又は全く一水和アルミナを含まないアルミナ生成供給原料の蒸解よりも生
産性が低い。この欠点を補うため、或るアルミナ処理プラントでは、殆ど又は全
く一水和アルミナを含まないアルミナ含有供給物を、高温蒸解残渣中の一水和ア
ルミナが迅速には液体分解を起こさない温度及び接触時間で、フラッシュ用容器
中の冷却蒸解液体中へ注入している。この方法はスイートニングとして知られて
いる。この方法は処理の複雑性をかなり増大し、注入された一水和アルミナ含有
量の低い供給物のための別の粉砕及びスラリー用装置を必要とする。固体アルミ
ノ珪酸ナトリウムを形成する供給原料中のシリカをもたらす重要な反応は、注入
供給原料のための液体/固体接触の時間及び温度では完結できないので、スイー
トニング工程も蒸解液体中に溶解したシリカの量を増大し、アルミナ水和物と共
に後で沈澱するシリカの量を増大する結果になり、蒸発、アルミナ生成供給原料
のスラリー化、及び液体及びスラリーの加熱でスケール発生問題を起こす。スケ
ール発生問題を防ぐため、水和物沈澱工程後に、アルミノ珪酸塩種子添加による
脱珪酸塩操作を工程経路に追加する。
珪酸ナトリウムへ転化する結果になり、それは、シリカの一層反応性の形態のも
のから形成されたアルミノ珪酸ナトリウムと共に蒸解残渣に付着する。石英は低
温蒸解では余り蒸解されない。大きな一水和アルミナ含有量を有するアルミナ生
成供給原料は、同等の石英及び全シリカ含有量について、一層多くの苛性ソーダ
を消費し、この高価な化学物質を一層多量に補充する必要がある。従って、更に
そのような供給原料は、通常アルミナ精製工程へ供給する前に遊離石英粒子を除
去するための処理により有利にはなるが、コストが一層高く、工程は一層複雑に
なり、通常価値のある鉱物をかなり失うことになる。
ド状物に転化し、それらが清澄化装置を通過し、沈澱アルミナ水和物に大部分付
着することである。アルミナ水和物に含まれる鉄分は、それに含まれるシリカと
共に、アルミニウム精錬業者にとっては価値のあるか焼水和物の重要な汚染物質
である。なぜなら、それは製造される高純度金属の品質に影響を与えるからであ
る。清澄化液体(アルミナ生成供給原料中の一水和アルミナにより運ばれた)多
量の鉄は、アルミナ水和物沈澱工程での(アルミナ生成供給原料中の一水和アル
ミナと同様、アルミナ生成供給原料中の有機不純物により上で示したように起こ
される)低いアルミナ収率と一緒になって、生成物品質に対する潜在的に大きな
障害になり、特にスイートニング工程の水和物中にシリカが含有されることと一
緒になった場合そのようになる。
ミナ生成供給原料には、それが供給されるバイヤー法での複雑性及び生産性に大
きな影響を与えると共に、水和生成物の品質に大きな悪影響を与え、更に、建造
及び操作コスト、特に消費物コストに悪影響を与える二つの性質がある。第一は
一水和アルミナ含有量であり、第二は抽出可能な有機炭素(蓚酸塩前駆物質有機
物及び水和種子有害物質を含む)含有量である。
反応を含めた処理を別として、それらの問題の後者、即ち、抽出可能な有機炭素
を一部取扱う従来法は、バイヤー法で有機導入物から誘導された化合物の除去及
び分解のために苛性溶液の分流を処理することに一般に依存している。或る従来
法では、苛性液体の分流を蒸発し、アルミナ含有ダスト及び再循環固体か焼材料
の流れと混合し、然る後、高温か焼工程へ送り、そこで全ての有機物質を熱分解
及び燃焼工程により破壊する。主にアルミノ珪酸ナトリウムからなる固体か焼生
成物を生成物部分と再循環部分に分割する。生成物部分はバイヤー工程で溶解す
るために再循環し、アルミナ及びソーダ成分を回収するか、又は特別なアルミナ
水和物生成物を生成させるための溶解に使用する。
stream, サイドストリーム)としてか、又は恐らく主流として)注入し、有機不
純物を酸化ガス状物質、溶解した炭酸ナトリウム、一層簡単な有機化合物、及び
蓚酸ナトリウムへ転化する効果を与えるようにする。この方法は、例えば炭酸塩
を除去するための石灰による苛性化などにより、常に加圧酸化の生成物を除去す
るための分流処理と組合されており、分流「塩析蒸発」では分流をアルミン酸塩
、炭酸塩、蓚酸塩、及び有機化合物を含むナトリウム塩残渣になるまで本質的に
蒸発する。この残渣は廃棄するか、又はナトリウム及びアルミナ分を回収するた
めに熱分解にかける。
体の蒸発分流からの結晶化により形成された固体蓚酸塩の流れについて行われる
。蓚酸塩は石灰と反応して蓚酸カルシウム沈澱物を生じ、それは固体蓚酸塩の場
合には赤泥として廃棄されるか、又は通常濃厚液体中に含まれる他の有機物の分
解のための工程で熱分解することができる。
からの洗浄液体を用いて行われる。
伴われる問題点は、それらの不純物が既に高いレベルに達して、蒸解及び沈澱工
程を通る主たる液体循環物中にかなりの妨害物質分を通常既に含有する場合にし
かその分流処理が効果的にならないことである。これらの処理の液体精製効果は
限られている。なぜなら、他のやり方では一層大きな問題になるようなことを少
なくするのに、これらの方法が有効であるためには、既に永続する問題が存在し
ていなければならないからである。
温度で主に三水和物にアルミナ生成供給原料を熱処理することを含む方法は、文
献による技術検討と共にリジュケベール(Rijkeboer)により報告されている。こ
の方法では、三水和アルミナを脱水し、苛性溶液中で抽出することができる有機
材料の含有量を著しく減少する。特にコバヤシ及びブラウン(Brown)の特許が言
及されている。これらの従来法の文献は、いずれもそのような熱処理は、適切に
適用されたならば、最初のギブサイト系ボーキサイトに比較してアルミナ抽出性
の低下を与える結果にはならないことを述べている。コバヤシは、結合水対アル
ミナ(Al2O3)のモル比を0.5より低く維持した場合に成功することを示し
ている。ブラウンは、特に300℃〜400℃の範囲で10〜120分間温度を
維持することを要求している。リジュケベールは、バイヤー法で(疑似使用済み
バイヤー液体の代わりに純粋苛性ソーダ液体を用いて開始しているため)抽出の
楽観的観点を与える抽出試験を用いてさえも、ブラウンによって示された条件は
、現実的熱処理装置で、供給物中の三水和アルミナがベーマイトの形で一水和ア
ルミナに転化するため、抽出の低下を与える結果になることを実証している。リ
ジュケベールは、400〜600℃の最終的温度範囲及びコバヤシが限定したも
のよりも低い化学的水を維持することを推奨している。彼は、もし抽出性が悪影
響を受けないとするならば、その方法の限界は、2kPaよりも低い水蒸気圧で
最高温度処理を行わなければならないことであることも示している。この限界は
、殆ど工業的燃料が、必要な温度で脱水を与えるのに充分な熱を導入するために
燃焼した時、燃焼ガス中に2kPaを越える水蒸気圧を生ずるので、工業的処理
の観点からは極端なものである。従って、その方法を行う唯一の手段は、電気的
か又は燃料の燃焼により加熱される加熱用部材による熱伝導によるものであろう
。年間少なくとも数十万トン(殆ど恐らく数百万トン)の供給物を処理する工業
的方法では、必要な伝導面積(加熱用部材)は、経済的に魅力のある結果を与え
ることにはならないであろう。更に、供給物の完全脱水に伴われる水蒸気圧は、
空気又は或る他のガスで非常に高度に希釈されない限り、2kPaより高くなり
、そのことは加熱用部材による加熱を用いたとしても、多量の高温ガスの発生を
もたらすことになり、それらかの供給物の予熱及び乾燥による熱回収は実際的で
はなくなるであろう。結局、アルミナ生成供給原料からのアルミナの抽出性に重
大な影響を与えないようにしながら、加熱脱水により伴われる有機物質の除去の
影響を有する従来法で提案されている熱処理は、いずれも工業的に実現性のある
条件下で操作することはできない。
できるようなやり方で行われる、水和アルミナの形の水含有量を低下するため、
空気中でベーマイトを加熱することにより、ベーマイト形の一水和アルミナを消
失させる従来法の文献〔ラッセル(Russell)1955〕も存在する。しかし、殆
どのアルミナ生成供給原料は一水和物及び三水和物の形の両方のものを含み、こ
の従来法は三水和分解生成物の性質に影響を与えない一水和物及び三水和物形の
同時脱水のための条件を含まず、かなりの水蒸気圧が確実に存在するように試み
られてもいないので、その記載はリジュケベールにより指摘された水蒸気感応性
の問題を何等解決するものではない。従って、この開示は、通常三水和アルミナ
を同様に含有するアルミナ生成供給原料中の一水和物の作用を向上させるか、又
はそのような工業的に実現性のある条件下で有機化合物を除去する工業的に実現
性のある手段を示すものではない。
含めた他の化学薬品と高温で反応させる方法を除いて、アルミナ生成供給原料中
の一水和アルミナにより起こされる問題に対する解決を与える工業的に現実性の
ある従来法は知られていない。これらの方法は、一般に大きなシリカ含有量を有
するアルミナ生成供給原料に適用され、そのシリカはこの付加的工程を用いずに
操作されるバイヤー法では蒸解され、アルミノ珪酸ナトリウムとしてソーダを消
費する。それらの方法は、アルミノ珪酸ナトリウムの代わりに珪酸カルシウム(
副生成物として)を生じ、供給物中の実質的に全ての水和アルミナ(三水和物及
び一水和物の両方)がアルミン酸ナトリウムに転化する。約10%までのシリカ
を含有するアルミナ生成供給原料の場合には、バイヤー法を適用するのが一般に
一層経済的である。即ち、殆どのアルミナ生成供給原料に対しては、これらの方
法は資本コスト及びエネルギー消費で著しい経済的悪条件を伴っている。
改良し、アルミナ精製装置の複雑性及び資本コストのためこれらの特性を含めた
多くの不都合な点を改良することができる工業的に現実性のある方法が必要であ
ることは、従来法で明確に認識されてきている。この要求を満たすように提案さ
れてきた実質的に全ての方法がアルミナ精製問題を完全には解決しないか、又は
正味の経済的悪条件を伴うか又は実際にアルミナ精製を一層複雑にするか、又は
アルミナ精製に関連して現実性のある工業的適用には適合しない点で欠点を有す
るものである。
いずれをも持たない方法を提案する。
及び抽出可能な有機炭素の減少を同時に行うアルミナ生成供給原料の処理方法を
与えるものであり、その方法は、 (a) アルミナ生成供給原料を燃焼ガスと直接接触させることにより400℃〜
650℃の温度に加熱し、そして (b) 前記加熱した供給原料を、取扱うことができ、アルミナ生成工程へ供給す
ることができる温度へ冷却する、 工程を有し、 然も、前記方法は、上記範囲の温度での固体アルミナ生成供給原料の滞留時間
間を調節して、 (i) 三水和アルミナから一水和アルミナを実質的に形成しないようにし、或
は (ii) 残留結合水を、抽出が悪影響を受ける程減少させないようにし、或は (iii) 水蒸気との接触時間を、遅い水蒸気依存性の抽出性損失が経験される
程充分にならないように、 しながら、存在する三水和アルミナ及び一水和アルミナを脱水により確実に分解
することを特徴とする。
記温度範囲を観察しながら限定することにより、有機炭素の抽出可能な部分を極
めて著しく減少することができ、一水和アルミナを著しく消失させることができ
、三水和アルミナを一層容易に抽出される可溶性の形に転化することができるこ
とを全く思いがけなく発見した。
る影響を受けにくくなり、1〜10秒の範囲の接触時間では水蒸気圧増大の測定
可能な影響はなくなるまでに至ることが発見された。長い接触時間では、水蒸気
圧が増大する効果を持ち、約5分を越える接触時間で、水蒸気がアルミナ抽出性
に著しい有害な影響を与えるようになる。最も短い接触時間でさえも、殆ど完全
な一水和及び三水和アルミナの除去(X線回折で本質的に無定形である脱水生成
物の形成)を達成することができ、有機炭素の大部分を、排気ガス中へ入るか、
又は抽出不可能になるか、又は蓚酸塩又は炭酸塩を形成しない形態のものへ転化
することができる。
分布を制御することが有利であることも更にここに開示する。単位表面積当たり
大きな熱量(thermal mass)を有し、且つ大きな粒径で、それを越えると伝導が有
効になる必要がある粒径を持つ大きな粒子は、芯まで加熱効果が浸透するまで一
層長い時間がかかり、粒子の外殻を水蒸気と接触させて一層長い時間一層高い温
度に曝すことになる。同時に、微細な粒子は早く加熱され、恐らく過熱されるの
で、これらの粒子のための温度での接触時間は理想的には一層短くなるべきであ
る。従って、アルミナ生成供給原料の平均粒径は、粒子の外殻が過熱されず、さ
もなければ水蒸気によって影響を受けなくなるように比較的細かいのが好ましい
。更に、粒径分布は狭く、粗い粒子の芯の熱処理を完了させながら、非常に微細
な粒子が過熱されないか、さもなければ水蒸気によって影響を受けないようにな
っているのが好ましい。過剰の粉砕は回避すべきである。なぜなら、アルミナ精
製工程が、主に1mmの孔を通過する供給原料を通常処理することができるもの
として、それは殆ど得にならないコストになるからであり、本発明の方法は、こ
の粒径仕様条件を有する材料に対して極めて効果的に働くことができる。一層粗
い粒径仕様を有する材料は、通常本発明に従い、アルミナ精製工程へ供給する前
に、通常再粉砕する必要がある。従って、最良の粉砕度は、過剰な量の微細材料
は生じないようなやり方で行われる、アルミナ精製工程のために望ましい粒径仕
様に丁度適合する粉砕度である。
量で数%以下であり、一層好ましくは5重量%以下であるように粉砕するのが好
ましい。
粒子の含有量が重量で数%以下であり、一層好ましくは5重量%以下であるよう
に粉砕する。
粒子の含有量が重量で数%以下であり、一層好ましくは5重量%以下であるよう
に粉砕する。
れるアルミナ生成供給原料は、20μの孔を通過する材料の含有量が約30重量
%以下であるのが好ましい。
れるアルミナ生成供給原料は、20μの孔を通過する材料の含有量が約20重量
%以下であるのが一層好ましい。
れるアルミナ生成供給原料は、20μの孔を通過する材料の含有量が約10重量
%以下であるのが最も好ましい。
式でロッド又はボールミル中で行なってもよく、半自然発生的にロール又は加圧
ロール粉砕機、ローラーミル又は振動ミルで行なってもよい。希望の粒径分布調
節は、分別装置を具えた閉鎖回路中で粉砕することにより最もよく達成できるで
あろうが、これについての必要性は、アルミナ生成供給原料の粉砕特性に依存し
、即ち、開回路粉砕で過剰に粉砕される傾向を有する程度に依存する。
自然発生的空気吹掃ミルのような空気吹掃装置中で行うのが有利であろう。この
ようにして加熱工程からの熱ガスを、乾燥及び粉砕生成物輸送目的のために用い
ることができ、それに伴って装置及びエネルギーコストを経済的にすることがで
きる。
料とを、短い充分制御された接触時間で接触させ、次にガスと固体を分離するの
に適したどのような装置で行なってもよい。適当な範囲内で長い接触時間に対し
ては静止(気泡発生及び吹き出し)流動床が適しているであろうが、中間的接触
時間に対しては循環流動床が適し、新しいガスとの再接触のために粗い固体を循
環させる前に空気による分別を可能にすることにより、粒径に従った滞留時間の
調節に役立つであろう。一層細かく、一層狭い粒径分布の粒子のための一層短い
接触時間のためには、サイクロン予熱器を具えたガス懸濁物か焼器を含めたフラ
ッシュ・サイクロン接触装置が適しているであろう。
をもたらす一つ以上の予熱工程を先に行い、熱的負荷、水蒸気圧力、及び最終加
熱及びガス接触工程で必要な接触時間を減少させ得ることもここに開示する。こ
れら一つ以上の予熱段階は、場合により上記装置のいずれかで、最終ガス接触工
程から、又は後の予熱段階から出たガスと接触させることにより行うことができ
る。このようにして向流熱交換を行うことができ、工程燃料消費の利点を与え、
アルミナ生成供給原料は注意深く調整して、天然産の性質の変動がその工程の生
成物に与える影響を少なくすることができる。これらの一層低い温度での加熱工
程で接触時間又は水蒸気圧についての上記条件内で大きな実際的束縛はないが、
低温での非常に長い時間は幾らかの一水和アルミナを生ずることがある(それに
も拘わらず、それは依然として最終ガス接触段階で分解するであろう)。
の加熱で生成物の熱の幾らかを用いることができるので、周囲温度まで冷却する
必要はなく、幾らかのエネルギーを節約できる。工程で使用するために予熱され
た空気を(予熱された燃焼空気として、或は最終段階から予熱段階への熱キャリ
ヤーとして、或は予熱又は乾燥段階へ直接添加される熱空気として)用いて適当
な温度(恐らく100〜200℃)へ直接冷却することは、生成物冷却の最も効
果的なやり方であろう。なぜなら直間接却法は、交換部材を通る熱移動を必要と
し、工程の複雑性及び装置コストを著しく増大するからである。しかし、間接冷
却は、もし望むならば、冷却流体からの熱回収を用いて、又は用いずに他の必然
的な欠点を伴うことなく適用することができる。
合性に従って、アルミナ生成供給原料を分割することもできる。三水和アルミナ
及び一水和アルミナの分解生成物の中で、最も大きな抽出性を有するのはアルミ
ナ生成処理供給原料中の三水和アルミナの分解生成物であり、その抽出性は、水
蒸気感応性及び加熱感応性を含め、工程条件に対し最も敏感なものであることも
ここに開示する。従って、潜在的抽出性の低下に対し、供給物の中で最も影響を
受け易い成分は、供給物の比較的微細な部分中の三水和アルミナである。更に、
三水和アルミナは一層穏やかな温度及び接触時間条件で一水和アルミナよりも適
当に分解することができ、それらの条件下ではその分解生成物は、潜在的抽出性
の低下による影響は受けにくい。
冷却され、これらのガスを用いて微細三水和アルミナ含有又は三水和アルミナに
富む供給物を分解すると同時に、粗い一水和アルミナ含有供給物を導入して一層
高い温度の位置での分解過程で熱を消費させることにより、抽出性低下の可能性
が遥かに減少する位置を、その熱交換の過程中に選択することが可能である。従
って、ガス懸濁又はフラッシュか焼装置でのように、同時加熱工程では、温度に
敏感な部分を、高温を必要とする(例えば、粗い一水和アルミナ含有)部分の導
入点よりも下流の熱ガス中に導入し、その結果その温度に敏感な部分が最も高い
温度条件に曝される点にこないようにすることができる。
/固体接触時間と、有機物質の希望の又は最も効果的な除去のための高い温度で
必要な時間とが一致していない場合の本発明の更に別な態様では、固体を、水蒸
気含有ガスからその工程の最も高い温度段階での生成物を分離した後、例えば、
冷却前の、絶縁回転ドラム中で、又は高温貯蔵サイロ中で、又は流動床中で、上
昇させた温度に付加的時間維持させることが可能である。現在開示する方法での
実験は、上昇させた温度で一層長い時間は、生成物の全炭素含有量を低下する効
果を有するが、アルミナ精製工程で抽出可能な炭素含有量に対しては遥かに小さ
な影響しか持たない。なぜなら、短い滞留時間でも供給物中の有機物質から誘導
された炭素化合物のどのような残留物でも抽出しにくくする効果を有するからで
ある。従って、本発明の方法にそのような保持工程を組込むことは必ずしも必要
又は有利にはならない。
料の処理過程の一部分を形成する。従って、別の態様として、本発明は現在開示
する方法を含むバイヤー法を与える。供給原料の特別な特性及びこの処理過程で
設定した基礎技術に適するように構成することができる本発明の多くの修正が可
能であり、それらはアルミナ供給原料の処理及びアルミナ精製の当業者には本発
明の方法についての記載から明らかになるであろう。他の修正も、固体粒状材料
の熱処理又は熱移動についての当業者には本発明の方法についての記載から明ら
かになるであろう。そのような修正は、特許請求の範囲内に入るものである。
)ワイパ(Weipa)ボーキサイトの試料を、連続的に11.5kg/時で外部加熱
150mm直径の実験室流動床へ供給し、その流動床は予熱された空気で流動化
した。流動床は溢流により排出され、生成物は直ちに閉じた容器中に収集し、冷
却した。
滞留時間に対し2.5kgとして決定された。流動床は540℃の温度に維持し
た。流動用空気は、床温度で0.7m/秒の床直径を通る表面速度を与えるのに
充分な速度で導入した。
的に注入し、流動化ガス中に18kPaの水蒸気圧を生成させた。他方の試験(
試験1)では水蒸気圧は、ボーキサイトの分解及び流動化用空気の湿分含有量に
より自然に得られたものだけからなっていた(合計約5kPa)。
ナトリウムとして表して苛性強度280g/l、炭酸ナトリウム強度30g/l
、アルミナAl2O3濃度112g/l)と共に小さな加圧容器へ導入した。
が蒸解されるとしたならば、最終アルミナ濃度が最終苛性強度(炭酸ナトリウム
として表して)g/lで74%になるようなやり方で決定した。次に円筒状加圧
容器を密封し、175℃の一定温度に30分間加熱し、その間70rpmで円周
回転させた。この時間が終わった時、容器を冷水流中で急冷し、内容物を固体/
液体分離にかけ、固体を洗浄し、秤量し、化学的に分析した。その分析から、抽
出に利用できるアルミナの抽出度を決定した。この値を表2に記録する。元のボ
ーキサイトに関連した有機炭素及び蓚酸塩形成についての液体分析は、処理した
ボーキサイトからの有機炭素及び蓚酸塩形成を示しており、それらは分析に使用
した方法の検出限界より低かった。最初のボーキサイトについての比較値は、ボ
ーキサイト1t当たり0.20%及び0.9kgであった。
それは最初にベーマイト(一水和アルミナ含有)ボーキサイトについて比較的低
い温度で行われ、苛性濃度に対する高いアルミナ濃度が目標になっているからで
ある。原料ボーキサイトに適用されたそのような試験では、同じ基準での抽出は
利用可能なアルミナの80%より少ない。処理された試料についての一層高い抽
出は、2時間まで蒸解を延長することにより幾らか更に増大し、それは一水和物
含有アルミナ生成供給原料の蒸解の場合には観察されなかった挙動であり、その
場合には、蒸解残渣中の一水和物種子結晶上への分解により、初期液体アルミナ
濃度は時間の増大と共に持続されなくなる。処理生成物又は蒸解残渣のいずれの
中にもX線回折により三水和アルミナ、一水和アルミナ、又はその他の一水和又
は三水和アルミナの結晶質分解生成物は検出されなかった。
のために非常によく似た水蒸気の影響を示す結果になった。
的低い温度での蒸解で改良された抽出性を与えるその方法の効果を実証している
。また、それは、これらのガス固体接触時間で水蒸気が工程の利点を失わせるこ
とはないが、実質的に有害な影響を有することも示している。
乾燥粉砕ワイパボーキサイトの試料を、外部加熱150mm直径のパイロットフ
ラッシュ管状か焼器へ40kg/時で連続的に供給し、プロパンの燃焼生成物と
空気とを混合することにより生成した予熱空気と共に9.8mの距離その中で搬
送した。フラッシュ管の長さに沿って四つの点(1.8m、3.8m、6.0m
、及び7.1m)の所で、更にプロパンバーナーを用いて高温燃焼ガスを導入し
、この小規模な装置での熱損失を補償した。サイクロンによりフラッシュか焼器
排出ガスから分離された生成物固体を、200リットルのドラム中に収集し、冷
却した。
度に依存する。アルミナの一水和物及び三水和物の両方の形のものを含有するワ
イパボーキサイトを、この装置に2度通過させ、1度は、供給物予熱器で起きる
ような予備脱水のために低温で行い、もう1度は希望の生成物を生成するように
完全な脱水のために高温で行なった。夫々の通過で8m/秒の平均ガス速度を用
いた。従って、夫々の通過でガス/固体接触時間は1〜2秒であった。各通過の
温度プロファイルを図1に記載する。
aの水蒸気圧を生じさせる試験を行なった。
成物は4.3%のLOIを維持した。この最終生成物を、例1に記載したのと同
じやり方で蒸解試験にかけ、利用可能なアルミナの抽出は88.7%であった。
この生成物中の抽出可能な有機炭素は0.01%以下であり、蓚酸形成速度は原
料ボーキサイト1t当たり約0.045kgであった。処理生成物又は蒸解残渣
のいずれにもX線回折により、三水和アルミナ、一水和アルミナ、又はその他の
一水和又は三水和アルミナの結晶質分解生成物は検出できなかった。
の範囲の温度で非常に短いガス/固体接触時間を有する系では、生成物の性質、
特に抽出性に対する水蒸気圧の顕著な有害な影響はないことである。非常に短い
接触時間は、一水和アルミナを消失すること、及び分解した三水和アルミナの不
活性化による抽出性の低下を起こすことなく有機物が抽出されない形態へ転化す
ることから、ボーキサイトの脱水に効果的である。
によるガス/固体分離を行う三つのフラッシュ予熱管及びそれに続く、同じよう
にガス/固体分離のためのサイクロンを具えたフラッシュか焼器からなる向流ガ
ス接触装置に通して0.6t/時の供給速度で処理した。フラッシュか焼器から
のガスをガス/固体分離後、第三フラッシュ予熱管へ導入し、第二フラッシュ加
熱段階からの固体と混合し、続く更にガス/固体分離を行なった後、第二フラッ
シュ予熱管へ送り、第一フラッシュ加熱段階からの固体と混合し、最後に更に別
のガス/固体分離工程を行なった後、第一フラッシュ予熱管へ送り、新しい供給
物と混合した。前の段階からの固体はサイクロンの底にある停止バルブから自然
落下による供給で次のフラッシュ加熱段階へ送った。
10℃の平均温度、導入ガス中の20kPaの水蒸気圧で、フラッシュか焼器中
で6m/秒の平均ガス速度を与えるように制御した。フラッシュか焼器へ供給し
た予熱材料は、7.0%の化学結合水を含有し、約415℃の温度になっていた
。フラッシュか焼器中でのガス滞留時間は、1秒より短いと計算された。生成物
は例2に記載したか焼生成物と実質的に性質の差はなく、約88%以上の抽出性
を持っていた。
クル)で、工程条件及び生成物の性質が維持された。
置のための設計パラメーターを得ることが可能であった。
Claims (22)
- 【請求項1】 処理済みアルミナ供給原料から精製アルミナを抽出するため
に前記処理済みアルミナ供給原料をアルミナ生成工程へ移す前に、アルミナ生成
供給原料を処理する方法において、 (a) アルミナ生成供給原料を燃焼ガスと直接接触させることにより400℃〜
650℃の温度に加熱し、次いで (b) 前記の加熱した供給原料を、取扱うことができアルミナ生成工程へ供給す
ることができる温度へ冷却する、 諸工程を有し、 然も、前記方法は、工程(a)で、上記範囲の温度での固体アルミナ生成供給原
料の接触時間を調節して、 (i) 三水和アルミナから一水和アルミナを実質的に形成しないようにし、或
は (ii) 残留結合水を、抽出が悪影響を受ける程減少させないようにし、或は (iii) 水蒸気との接触時間が、遅い水蒸気依存性の抽出性損失が経験される
程充分にならないように、 しながら、存在する三水和アルミナ及び一水和アルミナの脱水による分解を確実
に行わせることを特徴とする、上記処理方法。 - 【請求項2】 工程(a)中の接触時間が5分より短い、請求項1に記載の処
理方法。 - 【請求項3】 工程(a)中の接触時間が1分より短い、請求項1に記載の処
理方法。 - 【請求項4】 工程(a)中の接触時間が10秒より短い、請求項1に記載の
処理方法。 - 【請求項5】 工程(a)に供給されたアルミナ生成供給原料の平均粒径が比
較的細かく、粒子殻が水蒸気により過熱されず、或は他の影響を受けないように
する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の処理方法。 - 【請求項6】 工程(a)に供給されるアルミナ生成供給原料の粒径分布が狭
く、非常に細かい粒子が水蒸気により過熱されず、或は他の影響を受けないよう
にしながら、粗い粒子の芯の熱処理を完了する、請求項1〜5のいずれか1項に
記載の処理方法。 - 【請求項7】 工程(a)へ供給原料を供給する前に、アルミナ生成供給原料
を粉砕することを含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の処理方法。 - 【請求項8】 工程(a)へ供給されるアルミナ生成供給原料の、5mm開口
上に維持される材料の含有量が5重量%以下である、請求項1〜7のいずれか1
項に記載の処理方法。 - 【請求項9】 工程(a)へ供給されるアルミナ生成供給原料の、2mm開口
上に維持される材料の含有量が5重量%以下である、請求項1〜8のいずれか1
項に記載の処理方法。 - 【請求項10】 工程(a)へ供給されるアルミナ生成供給原料の、1mm開
口上に維持される材料の含有量が5重量%以下である、請求項1〜9のいずれか
1項に記載の処理方法。 - 【請求項11】 工程(a)へ供給されるアルミナ生成供給原料の、20μ開
口を通過する材料の含有量が30重量%以下である、請求項1〜10のいずれか
1項に記載の処理方法。 - 【請求項12】 アルミナ生成供給原料の、20μの開口を通過する材料の
含有量が20重量%以下である、請求項1〜11のいずれか1項に記載の処理方
法。 - 【請求項13】 アルミナ生成供給原料の、20μの開口を通過する材料の
含有量が10重量%以下である、請求項1〜12のいずれか1項に記載の処理方
法。 - 【請求項14】 工程(a)へ供給原料を供給する前に、アルミナ生成供給
原料を予熱することを含む、請求項1〜13のいずれか1項に記載の処理方法。 - 【請求項15】 アルミナ生成供給原料を、温度感応性、又は水蒸気感応性
に基づいて分割し、前記分割した供給原料流を、感応性(一種又は多種)に関連
した工程(a)中へ選択的に導入することを含む、請求項1〜14のいずれか1
項に記載の処理方法。 - 【請求項16】 アルミナ生成供給原料の三水和アルミナ部分を工程(a)
へ導入し、そこで燃焼ガスを充分冷却し、この部分中のアルミナ三水和物を分解
するために一層熱いガスを使用することによる抽出性損失が起きる可能性を少く
することを含む、請求項15に記載の処理方法。 - 【請求項17】 アルミナ生成供給原料の微細部分を工程(a)へ導入し、
そこで燃焼ガスを充分冷却し、この部分中の微粒子を分解するために一層熱いガ
スを使用することによる抽出性損失が起きる可能性を少くすることを含む、請求
項15に記載の処理方法。 - 【請求項18】 工程(a)中で使用する燃焼ガスを過剰の空気中で生成さ
せ、前記燃焼ガスと空気とを工程(a)へ供給することを含む、請求項1〜17
のいずれか1項に記載の処理方法。 - 【請求項19】 工程(a)が、アルミナ生成供給原料を燃焼ガス及び空気
と直接接触させることにより400℃〜650℃の温度へ加熱することを含む、
請求項1〜17のいずれか1項に記載の処理方法。 - 【請求項20】 請求項1〜19のいずれか1項に記載の処理方法を組み込
んだ、ここに記載したのと実質的に同じバイヤー法。 - 【請求項21】 請求項1〜17のいずれか1項に記載の方法により製造さ
れた処理済みアルミナ生成供給原料。 - 【請求項22】 処理済みアルミナ供給原料から精製アルミナを抽出するた
めに前記処理済みアルミナ供給原料をアルミナ生成工程へ移す前に、アルミナ生
成供給原料を処理する方法において、 (a) アルミナ生成供給原料を燃焼ガスと直接接触させることにより400℃〜
650℃の温度に加熱し、次いで (b) 前記の加熱した供給原料を、取扱うことができアルミナ生成工程へ供給す
ることができる温度へ冷却する、 諸工程を有し、 然も、前記方法は、工程(a)で上記範囲の温度での固体アルミナ生成供給原料
の接触時間を5分未満に調節することを特徴とする、上記処理方法。
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