JP2002525261A - アルミナプロセス性能を改善するための供給原料の処理 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 精製したアルミナを、処理したアルミナプロセス原料から抽出するためのアルミナプロセスへ、該処理したアルミナプロセス原料を移動させる前に、該アルミナプロセス原料を処理する方法を開示する。該処理方法は、(a)アルミナプロセス原料を、燃焼ガスとの直接接触により、４００^oＣ〜６５０^oＣの温度まで加熱する工程と、(b) 該加熱した原料を、操作することができ前記アルミナプロセスへ送り出すことのできる温度まで冷却する工程とを含む。該処理方法はまた、(i) 前記アルミナプロセス原料の接触時間を工程(a)での温度で制御して、存在するアルミナ三水和物及びアルミナ一水和物の分解を確実にする。更に該処理方法は、供給ガスの最高温度を、該アルミナプロセス原料が上記４００^oＣ〜６５０^oＣの温度範囲に到達するプロセスの段階（以下「最高温度段階」と呼ぶ）に制限する工程、及び／又は(ii) 前記アルミナプロセス原料の熱脱水に係る主要熱負荷が、最高温度段階の入口ガスの温度より高い温度で燃焼ガスが加えられる初期の段階（又は諸段階）で除かれるのを確実にすることによって、入熱を最高温度段階に限定する工程を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、天然に存在するアルミナ及び合成アルミナのプロセス原料の鉱物組
成及び化学組成の改善に関する。本発明は、特にバイヤー法によって、アルミナ
及びアルミナ化学製品を製造するのに使用されるベーマイトボーキサイト(boehm
itic bauxites)を増加させるのにとりわけ適している。

【０００２】 本発明の具体例は、アルミナのプロセス原料を加熱して、熱脱水を引き起こし
、有機炭素を除去するか又は有機炭素をアルミナのプロセス原料の水相温浸にお
いて抽出できない形態に転化するという共通の特徴を有する。追加の諸工程を、
以下に記述される通りに用いてもよい。

【０００３】 アルミナのプロセス原料から、精製されたアルミナを抽出するための最も有力
な技術は、バイヤー法である。バイヤー法では、ミルド (milled, 摩砕された)
アルミナプロセス原料を、通常、加圧下に熱苛性アルカリ溶液に接触させ、アル
ミナを溶解することによって、アルミナプロセス原料(大抵はボーキサイトの形
態のもの)から抽出される。アルミナプロセス原料が主として、ギブサイト(三水
和物アルミナの鉱物形態)を含有する場合、ボーキサイトからのアルミナ抽出は
、通常、１００〜１７５^oCの範囲の温度で苛性アルカリ溶液を使用することによ
って行われることがある。アルミナプロセス原料が主として、ベーマイト又はダ
イアスポア(一水和物アルミナの鉱物形態)を含有する場合、通常、２００〜３０
０^oC程度の一層高い温度が必要である。これらの場合、一層高い温度での温浸が
必要である。なぜなら、それらの一水和物形態は、もし、そのような溶液が安定
である温度で温浸することによって、これらの形態が大幅には除去されないなら
ば、後続の工程にとって望ましい溶解済みアルミナを高レベルで含有する苛性ア
ルカリ溶液の不安定性を生じるように作用するからである。高温の温浸は、遥か
に多量の溶液を加熱して蒸発させる装置（例えば、３の段階と比べて１１の段階
）の点で、また、建設するための一層高価な材料及び仕様の点で、装置コストが
不利となる。天然に産出する多くのボーキサイトの場合がそうであるが、混合さ
れた三水和物と一水和物の形態に対しては、一層低い温度での第一段階温浸が一
層高い温度での第二段階温浸において更に温浸される二段階温浸方法が使用され
ることがある。

【０００４】 温浸の後、温浸の固形残渣／苛性アルカリ貴液の混合物は、水を蒸発させて(f
lashing)ボイルオフすること(boil off)によって、大気圧まで戻される。通常、
貴液と加圧フィルタを通して浄化された洗液(wash liquor)とを用い、沈降又は
濾過と洗浄とを組み合わせることによって、固形残渣(通常、赤泥と呼ばれる)は
、アルミネートを含有する苛性アルカリ貴液から分離される。浄化され組み合わ
された上記の溶液は、沈降回路に送られる。沈降回路では、その溶液は冷却され
、次いで、その溶液にアルミナ三水和物の固形粒子が入れられて、その溶液から
固形のアルミナ三水和物の沈降が引き起こされる。得られた沈降スラリーは、沈
降、サイクロニング(cycloning)若しくは濾過、又はこれらプロセスの組み合わ
せによって、粒径により選別された固形分流れと使用済み溶液流れとに分離され
る。粗固形分は生成物に相当し、洗浄されて、か焼段階へ送られる。か焼段階で
、粗固形分はか焼されてアルミナを生じる。中間固形分及び微粒固形分は、しば
しば少なくとも大ざっぱな脱溶液(deliquoring)を、例えばサイクロン又はフィ
ルタで行って、凝塊を形成し種を提供した後、分離されて沈降回路へ戻される。

【０００５】 微粒種子は通常、沈降工程に再循環させる前に洗浄して、アルミナと共に沈降
した固相の蓚酸塩を除去するか又は有機化合物を除去する。固相蓚酸塩は、沈降
工程において複合粗粒子中に微細材料を取り込むのを妨げるであろう。また、有
機化合物は除去しなければ、種子を不活性にするであろう。

【０００６】 使用済み溶液は通常、蒸発によりかなり再濃縮した後、温浸工程に戻され、そ
こで、その溶液はミルドアルミナプロセス原料と更に接触させる。

【０００７】 バイヤー法は商業的に約１００年間使用されてきており、当業者には周知であ
る。

【０００８】 ミルドアルミナプロセス原料（特にボーキサイト）は、水和物形態のアルミナ
に加えて、一定範囲の不純物を含有する。主な不純物は鉄、チタン及びシリカの
化合物であり、それらはバイヤー法において、凝集剤、石灰、苛性ソーダ等の消
耗品に関する悪影響、並びにスケール形成及び製品の品質に関する悪影響を含む
種々の悪影響を及ぼし、また、固形泥残渣に支配されて挙動する。

【０００９】 抽出可能な有機炭素（０．０２％〜０．３５％）は、典型的なバイヤー法の供
給原料には低レベルでしか存在しないものの、重大な不純物である。供給原料中
の有機炭素から誘導される有機化合物、炭酸塩及び蓚酸塩は、苛性ソーダを封鎖
しながら(sequestering)、循環する溶液中に蓄積し得る可能性がある。苛性ソー
ダは封鎖されなければ、アルミナを温浸工程から沈降工程まで運んでしまう可能
性があり、従って、この方法の生産性に強い影響を及ぼす。炭酸塩及び蓚酸塩は
、種々の洗浄溶液を苛性化するか、又は石灰と共に沈降させることによって、回
路から除去することができるが、他の有機炭素誘導体のレベルの減少は、加圧酸
化によるか（加圧酸化は、爆発の危険性を伴うし、多量の蓚酸塩及び炭酸塩を生
じ、これら蓚酸塩及び炭酸塩は、次いで除去しなければならない。）；又は、中
和して処分するために（これは苛性アルカリを補給するコストのために経済的負
担が高い）若しくは燃焼による破壊によって生じる蒸発により濃縮するために（
これは高いエネルギーと資本コストとを有する）苛性溶液から抜き取ることによ
ってのみ達成することができる。有機化合物もまた、沈降工程を害し、汚染物と
してのソーダを沈降した生成物の中に運ぶ。これら有機化合物は、種を被毒する
作用を有しており、種上の活性点の上に吸着することによって沈降工程を害する
。有機炭素から誘導された蓚酸塩は比較的溶解し難く、生成物の大きさ、形態及
び化学的性質に影響を及ぼし、かつ、粒子摩擦の抵抗を低減しながら、アルミナ
三水和物と共に蓚酸ナトリウムとして沈降し得る。これらの諸作用が、同一の沈
降タンク内で蓚酸塩が沈降しないのを確実にするために不可欠であるという理由
によって（同一の沈降タンク内で、微細アルミナは、沈降しているアルミナ水和
物の初期部分によって結合して複合粒子になるべきである）、また、蓚酸塩の安
定性はその溶解度とは関係なく、溶液強度の強い逆関数であるという理由によっ
て、アルミナを運ぶために使用できる苛性アルカリ強度もまた、他の有機物の酸
化によって生成する蓚酸塩及び蓚酸塩前駆体の投入量によって、大抵のアルミナ
精錬所では制限されている。

【００１０】 即ち、アルミナプロセス原料中の有機化合物は、溶液中のソーダの最大レベル
を設定し；このソーダが、アルミナを運ぶというその有用な目的から封鎖される
(sequestered)程度を決定し；更に、沈降工程のための毒として作用する；こと
によって、バイヤー法の生産性に限界を確定するための大きな原因となっている
。

【００１１】 高温温浸の必要性を主張するに際して、アルミナプロセス原料中のアルミナ一
水和物の影響については既に記述してきた。アルミナ一水和物の他の影響につい
ても幾つか述べなければならない。高い温浸温度でアルミナプロセス原料を温浸
すれば、温浸効率を低下させる（チタニア相の生成等の）諸副反応が生じる結果
となる。この理由により、石灰の追加をしばしば行う。この目的のための、また
、苛性化及び蓚酸塩の破壊のための石灰の消費速度は、多くの環境における専用
石灰がま(dedicated lime kilns)の建造を正当化するのに十分なものである。ま
た、温浸温度は、ボイラーを安全かつ効率的に操作し得る圧力によってしばしば
制限され、それによって、高温温浸のための溶液のアルミナ濃度が、低温温浸の
ためのものより一層大幅に制限されることとなり、依然として不安定性のアルミ
ナ一水和物を含有する固形分残渣の存在下で、高アルミナ濃度の溶液の不安定性
が与えられる。従って、アルミナ一水和物を含有するアルミナプロセス原料の温
浸は、アルミナ一水和物をほとんど又は全く含有していないアルミナ含有原料の
温浸よりも、生産性が当然に劣っている。この欠点を補うため、幾つかのアルミ
ナ加工処理プラントでは、アルミナ一水和物をほとんど又は全く含有していない
アルミナが、高温温浸残渣中のアルミナ一水和物が急速には溶液の分解を生じな
い温度及び接触時間で、フラッシュ容器(flashing vessels)中の冷却用温浸溶液
の中に注入される。この方法は、スイートニング(sweetening)として知られてい
る。この方法は、工程処理の複雑さに加えて、重要なことであるが、アルミナ一
水和物を低含有量で有する注入済み供給原料のための、分離した粉砕しスラリー
化する装置を必要とする。固体アルミノケイ酸ナトリウムを形成する原料中でシ
リカを生じる（従って、残渣に作用する）重要な諸反応は、注入された供給原料
のための溶液／固形分の接触時間及び接触温度では完結され得ないのであるから
、スイートニング方法もまた、温浸溶液中に溶解シリカのレベルを上昇させ；そ
の後にアルミナ水和物と共に沈降したシリカのレベルを上昇させ；蒸発とアルミ
ナプロセス原料のスラリー化と溶液及びスラリーの加熱とにおけるスケーリング
の諸問題を生じさせる。スケーリングの諸問題を防ぐためには、アルミノケイ酸
塩の種を入れる、水和物が沈降した後の脱シリカ操作を、フローシートに付け加
えてもよい。

【００１２】 更に、高温温浸によって、アルミナプロセス原料中のあらゆる石英がかなりの
割合でアルミノケイ酸ナトリウムに転化される。このアルミノケイ酸ナトリウム
は、シリカの一層反応性の高い形態から形成されるアルミノケイ酸ナトリウムと
共に、温浸残渣として振る舞う。石英は、低温温浸ではあまり温浸されない。ア
ルミナ一水和物を高含有率で含有するアルミナプロセス原料は、同等の石英及び
全シリカの含有のために、一層多くの苛性ソーダを消費し、この高価な化学薬品
を一層多量に調製する必要がある。また、そのようなアルミナプロセス原料はそ
れ故に、アルミナ精製工程に供給する前に、一層高いコストと工程の複雑さとで
、また、通常は鉱物値(mineral values)のかなりの損失のために、遊離した石英
粒子を除去するための処理から通常、利益を得る。

【００１３】 高温温浸の他の影響は、アルミナプロセス原料中のある種の鉄が可溶性且つコ
ロイド状の形態に転化することにある。可溶性コロイド状形態のものは、清浄化
装置を通って通過し、沈降アルミナ水和物に対して大いに作用し得る。シリカ含
有率に加えて、アルミナ水和物の鉄含有率は、アルミニウム製錬所顧客にとって
、か焼したアルミナ水和物の価値の重要な決定要素である。なぜなら、その鉄含
有率は、製造することのできる高純度金属の品質に悪影響を及ぼすからである。
（アルミナプロセス原料中のアルミナ一水和物によって追い出された）浄化され
た溶液中の多量の鉄と、（アルミナプロセス原料中のアルミナ一水和物と同様、
アルミナプロセス原料中の有機不純物によって上述のように追い出された）アル
ミナ水和物の沈降中のアルミナの低収率との組み合わせは、潜在的に生成物の品
質に大きな損傷を与える（特に、スイートニング法における水和物状態のシリカ
を含有する場合はそうである）。

【００１４】 アルミナプロセス原料には２つの特性（これらの諸特性は、アルミナプロセス
原料が供給されるバイヤー法の複雑さ及び生産性に対して主要な影響力を持って
いる）と、水和物生成物の品質に及ぼす相当な悪影響と、建造コスト及び操業コ
スト（とりわけ、消耗品コスト）に及ぼす更なる悪影響とが存在することは、ア
ルミニウム精製のバイヤー法に関する上記検討から明らかである。第一の特性と
はアルミナ一水和物の含有量であり、第２特性とは抽出可能な有機炭素の含有量
である（蓚酸塩の前駆体有機物及び水和物の種の毒を含む）。

【００１５】 アルミナプロセス原料と高温の反応物との高温反応、及びアルミナプロセス原
料の高温反応を含む諸プロセスを除いて（下記を参照）、部分的にこれらの問題
の後者を扱う先行技術の諸プロセス、即ち、抽出可能な有機炭素は、一般的には
、有機物の投入から誘導される諸化合物を除去し破壊するためのバイヤー法にお
ける苛性アルカリ溶液の側流の処理に依存する。一つの先行技術の方法によると
、苛性アルカリ溶液の側流は蒸発し、高温か焼工程に送られる前に、アルミナ含
有ダスト(dust, 粉塵)及び循環した固体のか焼済み材料と混合する。この高温か
焼工程では、熱分解工程及び燃焼工程によって全有機物が破壊される。主として
アルミン酸ナトリウムから成る固体か焼済み生成物は、生成物成分と再循環成分
とに分けられる。生成物成分は、バイヤー法の中に再循環されて溶解され、それ
によって、アルミナ成分とソーダ成分とを回収するか；又は溶解して特にアルミ
ナ水和物生成物を生成するために使用する。

【００１６】 もう一つの先行技術の方法によると、循環する高温温浸溶液の中に（側流とし
てだけでなく主流としても）加圧された工業用酸素を注入して、有機不純物が、
酸化されたガス状化学種(species)、溶解した炭酸ナトリウム、一層単純な有機
化合物及び蓚酸ナトリウムに転化されるという効果が生じる。この方法は、炭酸
塩を除去するための石灰を用いた苛性化、側流の「塩析蒸発(salting out evapo
ration)」等によって加圧酸化の生成物を除去するために、複数の側流プロセス
と常に連結されている。塩析蒸発において、側流は蒸発して、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のケーキとなる。このケーキは
、熱分解によって処理されるか又は熱分解にかけられ、ナトリウム等価物及びア
ルミナ等価物として回収される。

【００１７】 回路からの蓚酸塩の除去もまた、側流（微細種子の洗浄溶液か、又は使用済み
溶液の蒸発させた側流からの結晶化によって造られる固形蓚酸塩の流れ）で行わ
れる。その蓚酸塩は石灰と反応して、蓚酸カルシウムの沈降物を生成する。この
沈降物は赤泥と一緒に処理されるか又は固形蓚酸塩の場合は通常、濃縮された溶
液に含有される他の有機物を破壊する方法によって、熱分解することができる。

【００１８】 石灰を用いた反応による炭酸塩の除去もまた、側流（この場合、固形残渣の洗
浄工程からの洗浄溶液）で行われる。

【００１９】 有機物、及び炭酸塩、蓚酸塩等の諸有機物誘導体を除去するための側流工程処
理の困難性は、温浸及び沈降を通しての主要溶液回路において、これらの不純物
が既に高レベルに到達しているときのみ（通常は、既にかなりの妨害効果(nuisa
nce value)がある）、側流工程処理が有効であるということである。溶液を浄化
する上でこれら諸工程の有効性は制限される。なぜなら、持続性の問題が既に存
在する筈だからであり、これら諸工程にとってその問題が存在しなければ一層大
きな問題となるであろうものを減少させる上で有効である。

【００２０】 熱分解及び熱酸化によって有機炭素を部分的に除去するのに十分な温度で、主
流をなす三水和物のアルミナプロセス原料を熱処理することを含む方法は、レイ
ケボー(Rijkeboer)により、先行技術の文献を検討しながら述べられている。こ
の方法では、アルミナ三水和物は脱水されて、苛性アルカリ溶液中で抽出可能な
有機材料レベルはかなり低減される。特に、コバヤシ及びブラウン(Brown)の複
数の特許に言及されている。これらの先行技術資料はそれぞれ、そのような処理
を適切に適用するならば、初期のギブザイトボーキサイトと比べて、アルミナの
抽出性の損失が全くなくなることを開示する。コバヤシは、成功が［結合水］対
［アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）］のモル比を０．５以下に維持することにあることを指
摘している。ブラウンは、特に温度は３００^oＣ〜４００^oＣの範囲に１０〜１２
０分間の間維持すべきことを要求している。レイケボーは、バイヤー法における
抽出に関して楽観的見解を与える抽出試験を行ってさえも（この抽出試験は、模
擬の使用済みバイヤー溶液の代わりに純苛性ソーダ溶液を用いて開始される）、
ブラウンにより指摘された諸条件によれば、供給原料中のアルミナ三水和物がベ
ーマイト形態のアルミナ一水和物に転化されるので、現実的な熱処理装置に抽出
の損失が生じるということを証明している。レイケボーは、最終温度範囲が４０
０^oＣ〜６００^oＣであることと、保持されている化学水(chemical water)がコバ
ヤシによるものより少ないこととを推奨している。彼はまた、抽出性が悪影響を
受けないならば、この方法の制限は、最高温度処理が２ｋＰａ未満の水蒸気圧で
行われるべきであるということを指摘している。この制限は、工業的工程処理の
観点から見れば、非常に厳しいものである。なぜなら、大抵の工業用燃料は、所
要温度で脱水するのに充分な熱を導入するための燃焼の時に、燃焼ガス中に２ｋ
Ｐａを越える水蒸気レベルを生成するからである。従って、この方法を実施する
唯一の手段は、加熱用要素(heating elements)（加熱用要素自体が電気によるか
又は燃料の燃焼によって加熱される）を媒介する熱移動によるものである。工業
的諸プロセスでは１年間当り少なくとも数十万トン（大抵は、恐らく数百万トン
）の供給原料が処理されるため、（加熱用要素の）所要熱移動面積は、経済的に
魅力のある結果にはならないであろう。更に、もし、空気又はある種の他のガス
で非常に大幅に希釈されなければ、供給原料の脱水の完了に係る水蒸気圧は、２
ｋＰａより大きいであろう。この空気又はある種の他のガスは、加熱用要素を媒
介して加熱を行ったとしても、大量の熱ガス（その大量の熱ガスから、供給原料
を予熱し乾燥するための熱回収を行うことは実用的でないであろう）が発生する
結果となろう。その結果として、先行技術に提案されている諸熱工程（これらの
諸熱工程は、熱脱水によって伴われる有機物質の除去に対しては強い影響を持つ
であろうが、アルミナプロセス原料からのアルミナの抽出性にはあまり影響を及
ぼさない）のいずれもが、工業的に現実的な条件の下で操業することができる。

【００２１】 生成物が高温の苛性溶液中でもとのアルミナ一水和物よりも大きな範囲で溶解
できるようなやり方で実施され、空気中でベーマイトを加熱して水和アルミナの
形状の水含有量を低下させることにより、ベーマイトの形状のアルミナ一水和物
を消失させることに関する従来技術の引例（ラッセル(Russell),1955）もまたあ
る。しかし、ほとんどのアルミナプロセス原料は一水和物及び三水和物の両方の
形状を含有し、この従来技術は、三水和物の分解生成物の特性に影響を与えない
一水和物と三水和物の形状の同時脱水のための条件を包含しておらず、そして、
有意な水の蒸気圧が存在することを確証する何の試みもなかったので、その開示
は、レイケボーにより確認された水蒸気感受性の問題をいかなる方法でも解決し
なかった。したがって、この開示は、アルミナプロセス原料中で一水和物を処理
する工業的に現実的な手段あるいはそのような工業的に現実的な条件下で有機化
合物を除去する工業的に現実的な手段を示さなかった。

【００２２】 ソーダ（またはソーダ灰）及び石灰（または石灰石）を含む他の化学試薬と該
アルミナプロセス原料を高温で反応させるプロセスを除いて、アルミナプロセス
原料中のアルミナ一水和物により引き起こされる問題に対する解決を表すいかな
る公知の工業的に現実的な従来技術のプロセスもない。これらのプロセスは、こ
の追加の工程なしに操作されるバイヤー法でアルミノケイ酸ソーダ類としてソー
ダを消化し消費する高含有量のシリカを有するアルミナプロセス原料に一般的に
適用される。この方法はアルミノケイ酸ソーダ類の代わりに（副生成物として）
ケイ酸カルシウム類を製造し、そして、原料中の実質的にすべての水和アルミナ
（一水和物及び三水和物の両方）がアルミン酸ナトリウムに転化される。約１０
％以下のシリカを含有するアルミナプロセス原料にとって、それはバイヤー法に
適用されるのが一般的により経済的である。すなわち、ほとんどのアルミナプロ
セス原料にとって、これらのプロセスは、資本コスト及びエネルギー消費の点で
、重大な経済的な不利益がついて来る。

【００２３】 アルミナ精錬の複雑さ及び資本コストに対するこれらの特性の多くが否定的に
関係されるように有機炭素とアルミナ一水和物との両方を含有するアルミナプロ
セス原料を有意に改善することができる工業的に現実的な方法に対する要望が、
従来技術において明白に認識されてきた。この要望を満たすために提案されてき
た実質的にすべての方法も、アルミナ精錬の困難性を完全には解決しない点で、
あるいは、正味の経済的な不利益がついて来る点で、あるいは、正味のアルミナ
精錬の複雑さを加える点で、あるいは、アルミナ精錬の背景下に現実的で工業的
な適用をするのは非実用的である点のどれかの点で、不完全である。

【００２４】 この要望を満たすのに効果的であるがいかなる上記の不完全性もない方法が確
認された。驚くべきことに、この方法は特定の範囲の条件下で最も効果的に適用
される方法であることが、発見された。これらの条件は、エネルギー消費及び装
置コストの点で重大な経済的な不利益を与える該確認された方法の熱効率を、通
常は制限するだろう。

【００２５】 従って、本発明によると、使用済み溶液の単位容積当りの達成可能なアルミナ
温浸の同時エンハンスメント(simultaneous enhancement)を提供し、抽出可能な
有機炭素を減少させるための、アルミナプロセス原料を処理するための方法が改
善される。その改善によって、本方法の有用性は最適化されるか又は熱効率の損
失が低減される（但し、それが最適化されなくても、又はその損失が低減されな
くても、本方法の有用性は低減されない）。

【００２６】 これらの改善が適用される方法は、 (a) アルミナプロセス原料を、燃焼ガスとの直接接触によって、４００^oＣ〜
６５０^oＣの温度まで加熱する工程と、 (b) 前記の加熱した原料を、操作することができ前記アルミナプロセスへ送り
出すことのできる温度まで冷却する工程と を含む。

【００２７】 この方法は、前記アルミナプロセス原料の接触時間を上述の範囲の温度で制御
して、存在するアルミナ三水和物及びアルミナ一水和物の脱水による分解を確実
にする工程を更に含むが、 (i) アルミナ三水和物からアルミナ一水和物を実質的に形成することはせず、 (ii) 抽出に悪影響が出る程度までは残渣結合水を減少させることもせず、 (iii) 抽出性の一層遅い水蒸気依存損失(slower water vapour dependent los
s)が体験されるのに十分な時間の間、水蒸気と接触させることもしない、 上記方法である。

【００２８】 これらの改善は、 (i) 供給ガスの最高温度を、前記アルミナプロセス原料が前記の４００^oＣ〜
６５０^oＣの温度範囲に到達するプロセスの段階（以下、「最高温度段階」と呼
ぶ）に制限する工程；及び／又は (ii) 前記アルミナプロセス原料の熱脱水に係る主要熱負荷が、最高温度段階
の入口ガスの温度より高い温度で燃焼ガスが加えられる初期段階（又は初期諸段
階）で除かれるのを確実にすることによって、入熱をプロセスの最高温度段階に
限定する工程を更に含む。

【００２９】 最高ガス温度（この最高ガス温度にアルミナプロセス原料が最高温度段階での
一定の出口温度のために曝されている）を制限し、同時に、出口温度に関する他
の必要な制約と、固形分が水蒸気含有熱ガスに曝される時間とを観測することに
よって、有機炭素の抽出可能な部分が極めて顕著に減少し、アルミナ一水和物が
大幅に消失し、アルミナ三水和物が一層容易に抽出され溶解可能な形態に転化さ
れるだけでなく、アルミナ精製諸工程での上記のように処理されたアルミナプロ
セス原料の最適抽出性もまた保証し得る、ということを本発明者等は意外にも発
見した。

【００３０】 プロセスの最高温度段階で固形分と接触する最高ガス温度は好ましくは、７５
０^oＣ未満である。 プロセスの最高温度段階で固形分と接触する最高ガス温度は一層好ましくは、
７００^oＣ未満である。

【００３１】 プロセスの最高温度段階で固形分と接触する最高ガス温度は最も好ましくは、
６８０^oＣ未満である。

【００３２】 約６６０^oＣの固形分と接触する最高ガス温度において、固形物の微細分級物
に及ぼす増大した水蒸気圧の影響又は過熱工程の影響がほとんどなくなるか又は
全く測定できなくなるまで、最高ガス温度が減少して本方法の最高温度段階から
出口温度に接近するにつれて、微細固形分を過熱することと、アルミナプロセス
原料中の固形分の微細分級物に及ぼす水蒸気の影響とによって、本発明の方法は
悪影響を受けにくくなる。固形分と接触する一層高い最高ガス温度において、一
層微細な分級物中のアルミナの抽出性は減少し、そして、約７５０^oＣ以上の温
度においては、一層微細な分級物中のアルミナの抽出性に及ぼすかなり好ましく
ない影響によって、抽出性が低減され、当初の供給原料の抽出性に接近するよう
になる。更に、５１０^oＣという低い最高ガス温度においてさえも、最高温度段
階において、水蒸気がプロセスの有効性をあまり低減しないのを確実にするのに
十分に短い接触時間（典型的には５分間未満）内で、アルミナ一水和物及びアル
ミナ三水和物（これらは、本質的にＸ線回折アモルファスである脱水済み生成物
を形成している）のほとんど完全な除去を達成し；しかも、支配的な大きな割合
の有機炭素を、オフガス(off gases)に入り込むか又は抽出可能とならず、蓚酸
塩も炭酸塩も形成しないような形態に転化することが可能である。

【００３３】 ガス温度を高くせず、固形分と接触させて、水蒸気と接触する所望の短い接触
時間を達成するためには、加熱工程にかけられるアルミナプロセス原料の粒径分
布を制御することが有益である。一定の接触時間に対して、単位表面積当りの一
層大きい熱量と、有効であるためには伝導が必要である一層大きい直径とを有す
る一層大きい粒径は、粒子の外殻を水蒸気と接触する一層高い温度に曝しながら
、加熱効果が粒子の芯まで到達するための一層高いガス温度を必要とする。同時
に、一層微細な粒子は迅速に加熱され、恐らくは過熱されるので、これらの粒子
と接触する最高ガス温度は理想的に言えば一層下げるべきである。従って、工程
(a)に供給されるアルミナプロセス原料の平均粒径は、比較的微細にして、粒子
の外殻が過熱しないのを確実にするか又は水蒸気によって悪影響を受けないよう
にすべきである。更に、工程(a)に供給されるアルミナプロセス原料の粒径分布
は狭くして、一層粗い粒子の芯の熱処理が完了する間、非常に微細な粒子が過熱
されないか又は水蒸気によって悪影響を受けないようにすべきである。アルミナ
精製の諸工程によって、主として１ｍｍ開口を通過する供給原料を通常処理する
ことができ、しかも、本方法は、この粒径仕様を有する材料に対して非常に有効
に働くということを考えれば、過剰に粉砕することほとんど見返りのない労力で
あるから、過剰粉砕は避けるべきである。一層粗い仕様を有する材料は通常、ア
ルミナ精製工程に送る前に、本方法に従って再粉砕する必要がある。従って、粉
砕の最良の度合は、アルミナ精製工程のために望ましい粒径分布に適合するもの
であって、過剰量の微細材料が生成されないようなやり方で成し遂げられる。

【００３４】 アルミナプロセス原料は好ましくは、粉砕機にかけて、５ｍｍの開口を有する
スクリーン上に保持されている粒子が数重量％以下、一層好ましくは５重量％以
下で含まれるようにする。

【００３５】 アルミナプロセス原料は一層好ましくは、粉砕機にかけて、２ｍｍの開口を有
するスクリーン上に保持されている粒子が数重量％以下、一層好ましくは５重量
％以下で含まれるようにする。

【００３６】 アルミナプロセス原料は最も好ましくは、粉砕機にかけて、１ｍｍの開口を有
するスクリーン上に保持されている粒子が数重量％以下、一層好ましくは５重量
％以下で含まれるようにする。

【００３７】 大部分が１００μｍの開口を通過するように粉砕されていないならば、この方
法に対して供給されるアルミナプロセス原料は好ましくは、２０μｍの開口を通
過する材料を約３０重量％以下で含有する。

【００３８】 大部分が１００μｍの開口を通過するように粉砕されていないならば、この方
法によって供給されるアルミナプロセス原料は一層好ましくは、２０μｍの開口
を通過する材料を約２０重量％以下で含有する。

【００３９】 大部分が１００μｍの開口を通過するように粉砕されていないならば、この方
法によって供給されるアルミナプロセス原料は一層好ましくは、２０μｍの開口
を通過する材料を約１０重量％以下で含有する。

【００４０】 粉砕工程(milling)は、適切な装置であれば如何なるものを用いても実施する
ことができる。粉砕工程は例えば、湿式又は乾式で；ロッドミル(rod mills)又
はボールミル(ball mills)で；半自生粉砕的に(semi-autogenously)；ハンマミ
ル等の衝撃式製粉機(impact crushers)で；ロールクラッシャー若しくは加圧ロ
ールクラッシャーで；ローラーミルで；又は振動ミル(vibro-mills)で行っても
よい。粒径分布の望ましい制御は、分級装置を備えた閉回路中で粉砕することに
よって行うのが最良である。これの必要性は、アルミナプロセス原料の破壊特性
、即ち、アルミナプロセス原料が開回路粉砕において、アルミナプロセス原料が
どの程度まで過剰に粉砕される傾向があるかに依存する。

【００４１】 乾燥が行われる場合には、次いで、閉じた回路での粉砕を、例えばローラーミ
ル、ハンマーミル、またはロッド、ボール若しくは半自動空気掃引ミルのような
空気掃引装置で行うことが有益となるであろう。このように、加熱工程からの熱
いガスは、装置及びエネルギーコストを節約しながら、乾燥や粉砕された製品を
運ぶために用いられる。

【００４２】 加熱／ガス接触工程は、短時間で充分に制御された接触時間、そしてそれに続
くガス固体分離の間の、予熱された空気と混合された燃焼ガスと細粒材料との接
触に適する装置であれば何れの装置で行ってもよい。固定（発泡及び噴出）流動
層が、適当な範囲内に有るより長い接触時間とより低い最高平均ガス温度に適し
ている。また、固定流動層の循環は、中間の接触時間とより低い最高平均ガス温
度に適しており、また、新鮮な空気との再接触のための粗固体循環前の空気分級
による粒径に基づく滞留時間の制御に役立つであろう。そしてまた、サイクロン
予熱器を備えたガス懸濁か焼器を有するフラッシュ・アンド・サイクロン接触シ
ステムは、より細かくより狭い分布の粒子径のためのより短い接触時間及びより
高い最高平均ガス温度に適している。

【００４３】 更に、１またはそれ以上の予熱段階が、臨界的温度範囲内での最終加熱及び固
体のガス接触に先立って行われる。この予熱段階は、引き続いて行われる加熱及
びガス接触段階における熱負荷、水蒸気圧及び必要となる接触時間を低減させな
がら、熱による脱水をもたらす。このような１またはそれ以上の予熱段階は、最
終ガス接触段階からの、またはその後の予熱段階からの流出ガスとの接触により
、何れの装置においても任意に行うことができる。このように、工程における燃
料消費を有効にしながら、向流熱交換を行うことができる。更にまた、アルミナ
プロセス原料は、本質的に生じ得る特性のバラツキが、工程での製品にほとんど
影響を及ぼさないよう注意深く制約される。このような低温加熱工程における接
触時間又は水蒸気圧に関する上記状況の範囲内において、実用上明らかな制約は
存在しない。ただし、低温で長時間とした場合には、アルミナ一水和物が多少生
じる（最終ガス接触工程においても分解しない）。

【００４４】 固体と接触させるための最高ガス温度を制限することの経済面での注目すべき
結果は、最高ガス温度が、プロセスの最高温度の段階からの所望の排出温度に近
づくにつれ、最高温度段階での固体への定められた熱伝導量のために、プロセス
に加えられる高熱ガスの量が増加し、その結果、前熱処理段階で回収し得る程度
を超えてエネルギー蓄積が生じ、より大きなガス容積を取り扱うための高い資本
コストが必要となることである。

【００４５】 この結果を、プロセスの最高温度段階で行われる脱水の量を制限することによ
る多段階向流（countercurrent）プロセスにおいて、顕著に減少することができ
、より多い量の所望の脱水を前熱処理段階で行うことによる損失なしにプロセス
を達成することができることを、本願明細書は記載するものである。驚くべきこ
とに、前熱処理段階においてプロセスを新たに始める高熱ガスの最大温度におい
て、これらの新たな開始のための高熱ガスが（向流プロセスにおいての）最高温
度段階で排出するガスで希釈され、これらのガスが、その温度で起こる、より大
きい割合でより高い程度の脱水によって、及び、前熱処理段階の、より不完全な
脱水固体のために非常に速く冷却される場合に、最高温度段階を開始する最高ガ
ス温度においてよりも非常に小さい拘束しかないことを見出した。混合された新
鮮なガス、及び、750℃の最高温度段階から始まるガスの最大平均温度まで、何
ら拘束がないことは確実である。実際の目的のために、これは通常、この時点か
ら約1500℃未満までの新鮮な流入ガスの温度を拘束しないだろう。新鮮な高熱ガ
ス、通常は空気で希釈された燃焼ガスを、ガスが最高温度段階に導入される温度
よりも高い温度で、最終の前熱処理段階を始めるガスに導入することによって、
プロセスを開始する高熱ガスの全容積を減少することができるので、より大きい
熱脱水が、より大きな全体の熱効率のためのこの段階で達成され得る。最高温度
段階で生じる低程度の脱水が、上記の拘束内では、局所の加熱または水蒸気で誘
導される、アルミナプロセス原料のより微小の分画の抽出性の損失に係る問題を
悪化させることはなく、より低い温度の熱前処理段階で生じる高程度の脱水が、
如何なる様式においても、たとえば材料がアルミナ三水和物のアルミナ一水和物
への変換が予測されるであろう前熱処理での温度及び蒸気圧まで熱せられたとし
ても、全体の生産物の抽出性に影響しないことを、本願明細書は記載するもので
ある。実際、プロセスがこの様式で行われ、プロセスの経済性を本質的に改善す
ることを目指すとき、アルミナ三水和物のアルミナ一水和物へのより大きな変換
の証拠はない。

【００４６】 固体が、本願のプロセスにおける、損失のない最高温度段階で曝され得るガス
の最大温度が、前熱処理段階におけるアルミナプロセス原料の脱水の、前段階に
おける程度に依存し、より高程度の前段階の脱水では、高温度段階での幾分低い
最高ガス温度が必要となることも、本願明細書は記載するものである。即ち、燃
焼での７％損失までの前熱処理では、約685℃未満の高温度段階において、最高
ガス温度を必要とする一方、燃焼での11％損失までの前熱処理では、750℃まで
の対応の最高ガス温度が許容された。即ち、高アルミナ一水和物含有原料につい
て、それに対する、最終段階からの排出ガスで前熱処理による脱水は、より限定
されたものになり、燃焼ガスの前熱処理段階への導入を経由する付加的な熱処理
の使用の燃料消費における利益は、より限定されたものになる。

【００４７】 製品の冷却はいかなる実用的な方法によって行っても良い。製品のいくらかの
熱は、アルミナ精製液の加熱に用いることができ、エネルギーを削減することが
できるので、周囲温度まで冷却する必要はない。空気を用いる、適当な温度（多
分100から200℃）までの直接冷却であって、当該空気を工程で用いる（前加熱し
た燃焼空気として、最終段階から前加熱工程への熱キャリアーとして、又は前加
熱若しくは乾燥段階へ直接加えられる熱空気として）上記冷却、が最も効率的な
方法であろう。非直接冷却法では、交換要素を経る熱輸送が必要となり、方法に
複雑さと設備コストが加わるからである。しかしながら、所望により、他の必然
的な不利益なしに、冷却液からの熱回収の有無を問わず、非直接冷却を適用する
こともできる。

【００４８】 本発明の他の面において、アルミナプロセス原料を、工程のうちの異なる条件
を有する異なる点における導入への適合性にしたがって、分割することができる
。アルミナ三水和物及びアルミナ一水和物の分解生成物のうち、最も高い抽出性
を有するのは、アルミナプロセス原料中のアルミナ三水和物の分解生成物である
。そして、その抽出性は工程の条件に最も感受性であり、水蒸気感受性及び過剰
加熱感受性を含む。したがって、高い抽出性の損失を最も受け易い原料成分は、
原料のより微細な分級物中のアルミナ三水和物である。さらに、アルミナ三水和
物は、アルミナ一水和物に比べ、より穏やかな温度及び接触条件下で適宜分解さ
れ、当該条件下において、その分解生成物は高い抽出性の損失をより受け難い。

【００４９】 高温ガスと原料固体との間の熱交換が存在する本方法において、方法中の当該
熱交換の位置を選択することができる。当該位置では、微細なアルミナ三水和物
を有する、又はアルミナ三水和物に富む原料を分解するためのこれらのガスの使
用による抽出性の損失可能性がかなり低くなる程度に当該ガスが十分に冷却され
ている。そして、その一方で、同時に、より高温の位置において、粗い一水和物
を有する原料を導入し、分解プロセスにおいて熱を消費する。したがって、例え
ば、ガス懸濁又はフラッシュか焼装置内における同時加熱工程において、熱に感
受性の分級物が最も高い温度条件に暴露されることが全くないように、熱に感受
性の分級物を、高温を要求する（例えば、粗い一水和物を有する）分級物の導入
よりも下流において導入することができる。

【００５０】 本発明のさらに他の面において、アルミナプロセス原料中のアルミナ三水和物
又はアルミナ一水和物の分解に必要とされる短いガス／固体接触時間と、有機物
の望ましい、又は最も効率的な除去のため要求される高温における時間との間に
不一致がある場合、冷却前であって、水蒸気を有するガスから工程の最も高温段
階の生成物の分離の後に、例えば、断熱ロータリードラム、高温保存サイロ、又
は流動床において、固体を高い温度において付加的な時間維持することができる
。ここに開示される本方法の経験では、より長時間高温におくことは、生成物の
総炭素含有量を減らす効果を有するが、アルミナ精製プロセスにおいて抽出する
ことができる炭素の含量に対する影響ははるかに小さい。なぜなら、短い滞留時
間であっても、原料中の有機物から誘導される炭素化合物のあらゆる残留物をす
べて、抽出に対し抵抗性にしてしまう効果を有するからである。したがって、本
発明の方法に、そのような保持工程を組み込むことは、通常、必要でも、有利で
もない。

【００５１】 更にここで、アルミナプロセス供給原料を上手に処理することにより、本願明
細書に記載したプロセス及び改良プロセスをより一層改善できることを開示する
。例えば、本願プロセスは、アルミナ一水和物対アルミナ三水和物の比率がまち
まちの供給原料に対しては、アルミナ一水和物の含有量が便宜的に選択された限
界を超えないような度合いに供給原料をブレンドすることによって利益を得るこ
とになろう。供給原料中のアルミナ三水和物はアルミナ一水和物より低温におい
て脱水可能なのであるから、上のようにブレンドすれば相対的な脱水度が増大し
（これは所定の仕上げ温度に対して予備加熱することにより達成できる）、その
結果、予備加熱工程へ高温の燃焼ガスを導入できる程度が増大する。かくして、
本願プロセスから出て行く高温ガスの総体積を低減する機会を上記のように利用
することにより、全体を通してのエネルギー消費が低減される。かかる低減は、
高水準のアルミナ一水和物を含有する供給原料を、アルミナ三水和物を有する供
給原料とブレンドすることなく導入したならば、これほどには達成できなかった
はずのものである。

【００５２】 本願明細書開示のプロセスは、採掘から仕上げに至るまでのアルミナプロセス
原料の加工の連鎖の一部を形成するものである。したがって、別の観点からする
と、本発明は本願明細書開示のプロセスを含むバイヤー法を提供するものである
。本発明には、上記の一連の加工工程において、具体的な供給材料の特性や既設
の技術基盤への適応を可能にする多くの修正があり得るであろう。それらの修正
は、本発明のプロセスの記載内容から、アルミナ原料加工及びアルミナ精錬技術
の当業者には明らかなものとなるであろう。他の修正は、本発明のプロセスの記
載内容から、固体粉末材料の加熱処理又は伝熱技術の当業者には明らかなものと
なるであろう。以上のような修正は、添付のいずれの請求項の範囲内にも入るこ
とが意図される。

【００５３】 （諸例） 例１ 選鉱し、乾燥し、ミル粉砕し、ふるい分けした（−１．０ｍｍ ＋０．３ｍｍ
）、表１に規定の組成を有するワイパ(Weipa)ボーキサイトを直径１５０ｍｍの
実験用外部加熱流動床へ１１．５ｋｇ／時間で連続的に供給した。この流動床は
予熱空気で流動化した。この流動床は過剰に負荷し、生成物は直ちに密閉容器に
集め、冷却した。

【００５４】

【００５５】 流動床中の固形分の重量は、供給原料に基づき２．５ｋｇと決定し、流動床中
の平均固形分滞留時間は約５分間と決定した。流動床は一定温度に維持した。流
動用空気は、その流動床温度で流動床直径を横切る空塔速度(superficial veloc
ity, 見掛け流速) ０．７ｍ／秒を与えるのに十分な速度で導入した。水は流動
床の底面に慎重にゆっくり注入して、流動性ガス中の水蒸気圧 １０ｋＰａを生
じさせた。

【００５６】 諸試験は、５１１、５４０、５７０及び５９８^oＣの温度で行った。分解試験
の生成物の特性は、表２に示す通りであった。

【００５７】

【００５８】 各生成物の秤量した試料を、１００ｍｌの使用済み合成バイヤー溶液（炭酸ナ
トリウムで表した苛性アルカリ強度２８０ｇ／ｌ、炭酸ナトリウム強度３０ｇ／
ｌ、アルミナＡｌ₂Ｏ₃濃度 １１２ｇ／ｌ）の入った小さな圧力容器の中に導い
た。添加した試料の量は、それの化学分析に依存し、もし、温浸のために利用可
能なアルミナの全てが温浸される予定であるなら、最終アルミナ濃度（ｇ／ｌ）
が最終苛性アルカリ強度（ｇ／ｌ）の７４％であるという仕方で決定された。次
いで、円筒状圧力容器は、密封し、１７５^oＣの内容温度(contents temperature
)まで３０分間加熱した。その時間の間、その容器は、周囲方向に７０ｒｐｍで
回転させた。この時間の最後に、この容器は冷水流れで冷却した。次いで、その
内容物は固／液分離にかけ、固形分は洗浄し、秤量し、化学分析を行った。分析
結果から、抽出に利用できるアルミナの抽出限界を決定した。この値を表２に示
す。アルミナ三水和物、アルミナ一水和物、並びにアルミナ一水和物及びアルミ
ナ三水和物の他の結晶分解生成物のいずれも、工程処理生成物又は温浸残渣のい
ずれの物のＸ線回折によっても検出することはできなかった。

【００５９】 この試料によって、アルミナ抽出の工程処理温度の効果が説明される。５４０ ^o Ｃの温度での抽出は、５１１^oＣでの試験の抽出に類似する。しかし、５７０^o
Ｃ及び５９８^oＣの工程処理温度での抽出は、顕著に減少している。これらの諸
試験に使用した粉砕済み供給原料は篩にかけて、０．３ｍｍ以下の全材料を除去
した。即ち、ほとんどの温度感受性材料は除去しておいた。

【００６０】 例２： 例１のものと本質的に同一の組成と、表３に与えられた粒径分析結果とを有す
る、選鉱し乾燥し且つ粉砕したワイパ・ボーキサイトの試料は、直径１５０ｍｍ
の外部加熱済みパイロット・フラッシュチューブか焼炉(pilot flash tube calc
iner)に４０ｋｇ／時間で連続的に供給した。このか焼炉中で、試料は、空気を
プロパンの燃焼生成物と混合することによって生成される予熱済み空気と一緒に
９．８ｍの距離の間搬送した。フラッシュチューブの長さに沿った４箇所で（１
．８ｍ、３．８ｍ、６．０ｍ及び７．１ｍの位置で）、更にプロパンバーナーを
使用して熱燃焼ガスを導入し、この小規模装置内の熱損失を補った。そのフラッ
シュか焼炉の吐出しガスから分離された生成物の固形分は、サイクロンによって
２００リットルドラムに集めて冷却した。

【００６１】

【００６２】 このシステムにおける固形分の接触時間は、ガス滞留時間と同程度であった。
このガス滞留時間自体は、平均ガス速度に依存した。アルミナの一水和物形態と
三水和物形態の両方が含まれるワイパ・ボーキサイトを、上記の装置に２回通過
させた。１回だけ、供給原料の予備ヒータを用いて一層低い温度で予備脱水を行
い、次いで、１回だけ、一層高い温度で脱水を完全に行い所望の生成物を生成し
た。各々通過工程において、８ｍ／秒の平均ガス速度を使用した。従って、各々
通過工程のためのガス／固形分の接触時間は、１〜２秒であった。

【００６３】 第１回目の通過工程におけるガス温度は、７００^oＣを越えなかったものの、
第２回目の通過工程におけるガスは、７４８^oＣでフラッシュチューブに入り、
６０１^oＣで出た。両方の通過工程において、フラッシュチューブの諸燃焼ガス
の中に水を慎重に注入し、２６ｋＰａの供給ガス中に水蒸気圧を生成した。

【００６４】 第１回目の通過による生成物は１０．５％のＬＯＩを保持したが、第２回目の
通過による生成物は３．８％のＬＯＩを保持した。この最終生成物は、例１で述
べたやり方と同じやり方で温浸試験を行った結果、利用可能なアルミナの抽出は
８８．８％であった。アルミナ三水和物、アルミナ一水和物、並びにアルミナ一
水和物及びアルミナ三水和物の他の結晶分解生成物のいずれも、工程処理生成物
又は温浸残渣のいずれのＸ線回折によっても検出することはできなかった。

【００６５】 この試験は、フラッシュ・チューブを通過させる第１回目の通過工程の類似条
件で繰り返した（１０．５％のＬＯＩまで脱水）が、第２回目の通過工程のため
の入口ガス温度は７７１^oＣまで増大させた。出口温度は６０２^oＣであまり変化
しなかった。第２回目の通過工程からの生成物は、利用可能なアルミナの８４．
０％の抽出率と４．０％のＬＯＩとを有した。これらは当初述べた温浸試験で測
定した。

【００６６】 繰り返し試験では、アルミナ三水和物、アルミナ一水和物、並びにアルミナ一
水和物及びアルミナ三水和物の他の結晶分解生成物のいずれも、工程処理生成物
又は温浸残渣のいずれのＸ線回折によっても検出することはできなかった。

【００６７】 例１の試験と比較した場合、この試験からの重要な結論は、７５０^oＣ以下の
温度でのガス／固形分の非常に短い接触時間を設けた装置では、固形分が曝され
る最高温度に起因する生成物の特性（特に、抽出性）に及ぼす有意な程の悪影響
はない。非常に短い接触時間ならば、アルミナの抽出性を害することなく、一層
長い接触時間（何分のオーダーの）のために可能である最高ガス温度よりも一層
高い最高ガス温度が使用される。しかし、この例で示される通り、７７１^oＣの
入口ガス温度では、７４８^oＣの試験と比較して抽出率の減少があった。従って
、ガス／固形分の非常に短い接触時間でさえも、固形分が、抽出率に悪影響を受
けずに暴露され得る温度の上限が依然として存在する。この最高温度は、ガス／
固形分の接触時間と、最も熱いガスと接触するボーキサイトの脱水の程度との関
数である。

【００６８】 例３： 例２で使用されたのと同様の、選鉱し粉砕し乾燥したボーキサイトは、３本の
フラッシュ予熱用チューブ(flash preheating tubes)からなる向流ガス接触装置
を通し、複数のサイクロンによる複数の段階の間でガス／固形分を分離し、次い
で、ガス／固形分を分離するためのサイクロンをも備えたフラッシュか焼炉を経
て、０．６トン／時間の供給速度で処理した。フラッシュか焼炉からの諸ガスは
、ガス／固形分を分離した後、第３のフラッシュ予備加熱用チューブに導いて、
第２のフラッシュ加熱用段階からの固形分と混合した。次いで、更にガス／固形
分を分離した後、第２のフラッシュ予備加熱用チューブに導いて、第１のフラッ
シュ加熱用段階からの固形分と混合した。次いで最終的に、もう一つのガス／固
形分分離工程を行った後、第１のフラッシュ予備加熱用チューブに導いて、新た
な供給材料と混合した。当初の段階からの固形分は、複数のサイクロンの底部の
ロッキング弁(locking valves)から次のフラッシュ加熱用段階まで重力供給方式
(gravity feed)によって導いた。

【００６９】 この方法は、フラッシュか焼炉に６ｍ／秒の平均ガス速度を与えるように制御
し、６８５^oＣの供給ガス温度、６３０^oＣのか焼炉の出口ガス温度、約６４６^o
Ｃの平均温度、及び２０ｋＰａの供給ガスの水蒸気ガスを得た。フラッシュか焼
炉に送られた予熱済み材料は、１１．９％の化学結合水を含有し、温度は約３１
６^oＣであった。フラッシュか焼炉内でのガス滞留時間は１秒未満と計算された
。生成物の諸特性は、例２で述べたか焼の生成物と実質的には異なっておらず、
８５％以上の抽出性を有した。生成物の種々の粒群(size fractions)に対する抽
出性は、表１（試験１と分類したデータを参照）に示す。粒子が微細であれば微
細である程、抽出性は中間粒径の粒子の抽出性よりも低くなることに注目すべき
である。これは微細粒子の過熱に起因する。一層粗い粒子の抽出性が低いのは、
フラッシュか焼炉内の滞留時間の相違に依存する粒径分布又は粒径を越えた鉱物
学的相違に起因するのかも知れない。

【００７０】

【００７１】 次いで、試験は繰り返されたが、今回は、一層低い入口ガス温度６７４^oＣと
、フラッシュか焼炉への一層高度に脱水された（９．４％のＬＯＩ）供給原料と
を用いた。図１は、この試験（試験２）からの生成物の粒径に対してプロットし
た抽出性を示す。フラッシュか焼炉に入る一層低いＬＯＩの材料は、最終予熱用
サイクロン中のガス温度を高めることによって得た。予熱用サイクロンでのこの
追加的脱水は、最終予熱用サイクロンへの入口で、フラッシュか焼炉の出口ガス
と混合した新たな燃焼ガスの量を増大させることによって達成した。

【００７２】 この例によって、フラッシュか焼炉に入るガスの温度を低下させることによっ
て（即ち、フラッシュか焼炉内での最終段階の間に固形分が曝される最高温度を
低下させることによって）、粗い分級物に害を与えることなく、材料の微細分級
物の抽出性を改善することが可能であることが証明される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ， ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，Ｓ Ｌ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 キスラー、ジョン、ピーター オーストラリア国 ビクトリア、ウェンダ ウリー、シャーリー ストリート 10 (72)発明者 ビービイ、コリン、ジョン オーストラリア国 ビクトリア、チェルテ ナム、レンダー コート ２ Ｆターム(参考） 4G076 AA02 AA10 AB02 AB06 BE18

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 精製されたアルミナを、処理されたアルミナプロセス原料か
   ら抽出するためのアルミナプロセスへ、該処理されたアルミナプロセス原料を移
   動させる前に、該アルミナプロセス原料を処理する方法において、 (a) アルミナプロセス原料を、燃焼ガスとの直接接触によって、４００^oＣ〜
   ６５０^oＣの温度まで加熱する工程と、 (b) 前記の加熱した原料を、操作することができ前記アルミナプロセスへ送り
   出すことのできる温度まで冷却する工程と を含む上記処理方法であって、前記アルミナプロセス原料の接触時間を工程(a)
   での前記範囲の温度で制御して、存在するアルミナ三水和物及びアルミナ一水和
   物の脱水による分解を確実にする工程を更に含むが、 (i) アルミナ三水和物からアルミナ一水和物を実質的に形成することはせず、 (ii) 抽出に悪影響が出る程度までは残渣結合水を減少させることもせず、 (iii) 抽出性の一層遅い水蒸気依存損失(slower water vapour dependent los
   s)が体験されるのに十分な時間の間、水蒸気と接触させることもしない、 上記処理方法であって、供給ガスの最高温度を、前記アルミナプロセス原料が前
   記の４００^oＣ〜６５０^oＣの温度範囲に到達するプロセスの段階（以下、「最高
   温度段階」と呼ぶ）に制限する工程を更に含む、上記処理方法。
2. 【請求項２】 精製されたアルミナを、処理されたアルミナプロセス原料か
   ら抽出するためのアルミナプロセスへ、該処理されたアルミナプロセス原料を移
   動させる前に、該アルミナプロセス原料を処理する方法において、 (a) アルミナプロセス原料を、燃焼ガスとの直接接触によって、４００^oＣ〜
   ６５０^oＣの温度まで加熱する工程と、 (b) 前記の加熱した原料を、操作することができ前記アルミナプロセスへ送り
   出すことのできる温度まで冷却する工程と を含む上記処理方法であって、前記アルミナプロセス原料の接触時間を工程(a)
   での前記範囲の温度で制御して、存在するアルミナ三水和物及びアルミナ一水和
   物の脱水による分解を確実にする工程を更に含むが、 (i) アルミナ三水和物からアルミナ一水和物を実質的に形成することはせず、 (ii) 抽出に悪影響が出る程度までは残渣結合水を減少させることもせず、 (iii) 抽出性の一層遅い水蒸気依存損失が体験されるのに十分な時間の間、水
   蒸気と接触させることもしない、 上記処理方法であって、前記アルミナプロセス原料の熱脱水に係る主要熱負荷が
   、最高温度段階の入口ガスの温度より高い温度で燃焼ガスが加えられる初期段階
   （又は初期諸段階）で除かれるのを確実にすることによって、入熱をプロセスの
   最高温度段階に限定する工程を更に含む、上記処理方法。
3. 【請求項３】 アルミナプロセス原料の熱脱水に係る主要熱負荷が、最高温
   度段階の入口ガスの温度より高い温度で燃焼ガスが加えられる初期段階（又は初
   期諸段階）で除かれるのを確実にすることによって、入熱をプロセスの最高温度
   段階に限定する工程を更に含む、請求項１記載の処理方法。
4. 【請求項４】 アルミナプロセス原料を工程(a)に供給する前に、該アルミ
   ナプロセス原料を予熱する工程を含む、請求項１記載の処理方法。
5. 【請求項５】 入熱をプロセスの最高温度段階に限定する工程が、アルミナ
   プロセス原料を初期段階（又は初期諸段階）で予熱する工程を含む、請求項２又
   は３に記載の処理方法。
6. 【請求項６】 燃焼ガスで、アルミナプロセス原料を４００^oＣ未満の温度
   まで予熱し；次いで、該アルミナプロセス原料を少なくとも部分的に熱脱水し；
   そうすることによって、工程(a)での所要接触時間、熱負荷及び水蒸気圧を低減
   する工程を含む、請求項４又は５に記載の処理方法。
7. 【請求項７】 最高温度段階からの出口ガスで燃焼ガスを希釈し；次いで、
   得られたガス混合物でアルミナプロセス原料を予熱する工程を含む、請求項６記
   載の処理方法。
8. 【請求項８】 最高温度段階からの出口ガスと燃焼ガスとの混合物が、７５
   ０^oＣ未満の温度である、請求項７記載の処理方法。
9. 【請求項９】 工程(a)が、アルミナプロセス原料を、燃焼ガス及び空気と
   直接に接触させることによって、４００^oＣ〜６５０^oＣの温度まで加熱すること
   を含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の処理方法。
10. 【請求項１０】 燃焼ガスを過剰空気と混合し、次いで、この燃焼ガスと空
    気とを工程(a)に供給することを含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の処
    理方法。
11. 【請求項１１】 プロセスの最高温度段階での固形分に接触する最高ガス温
    度が７５０^oＣ未満である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の処理方法。
12. 【請求項１２】 プロセスの最高温度段階での固形分に接触する最高ガス温
    度が７００^oＣ未満である、請求項１１項記載の処理方法。
13. 【請求項１３】 プロセスの最高温度段階での固形分に接触する最高ガス温
    度が６８０^oＣ未満である、請求項１２項記載の処理方法。
14. 【請求項１４】 工程(a)に供給されるアルミナプロセス原料の平均粒径が
    かなり微細であり、粒子の殻が水蒸気によって過熱されないか又は悪影響を受け
    ないのを確実にする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の処理方法。
15. 【請求項１５】 工程(a)に供給されるアルミナプロセス原料の粒径分布は
    狭くて、非常に微細な粒子が水蒸気によって悪影響を受けないか又は過熱されず
    、他方、一層粗い粒子の芯の熱処理が達成される、請求項１〜１４のいずれか１
    項に記載の処理方法。
16. 【請求項１６】 アルミナプロセス原料を工程(a)に供給する前に、該アル
    ミナプロセス原料を粉砕する工程を含む、請求項１〜１５のいずれか１項に記載
    の処理方法。
17. 【請求項１７】 工程(a)に供給されるアルミナプロセス原料は、５ｍｍの
    開口上に保持される材料を５重量％以下で含有する、請求項１〜１６のいずれか
    １項に記載の処理方法。
18. 【請求項１８】 工程(a)に供給されるアルミナプロセス原料は、２ｍｍの
    開口上に保持される材料を５重量％以下で含有する、請求項１〜１７のいずれか
    １項に記載の処理方法。
19. 【請求項１９】 工程(a)に供給されるアルミナプロセス原料は、１ｍｍの
    開口上に保持される材料を５重量％以下で含有する、請求項１〜１８のいずれか
    １項に記載の処理方法。
20. 【請求項２０】 工程(a)に供給されるアルミナプロセス原料は、２０μｍ
    の開口を通過する材料を３０重量％以下で含有する、請求項１〜１９のいずれか
    １項に記載の処理方法。
21. 【請求項２１】 アルミナプロセス原料は２０μｍの開口を通過する材料を
    ２０重量％以下で含有する、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の処理方法。
22. 【請求項２２】 アルミナプロセス原料は２０μｍの開口を通過する材料を
    １０重量％以下で含有する、請求項１〜２１のいずれか１項に記載の処理方法。
23. 【請求項２３】 温度感度又は水蒸気感度に基づいてアルミナプロセス原料
    を分割し、次いで、分割されたアルミナプロセス原料の流れを、前記の感度又は
    諸感度に対する関係を有する工程(a)の中に選択的に導入することを含む、請求
    項１〜２２のいずれか１項に記載の処理方法。
24. 【請求項２４】 アルミナプロセス原料のアルミナ三水和物の分級物を工程
    (a)の中に導入する工程であって、該分級物中のアルミナ三水和物を分解するた
    めの一層熱いガスを使用することによる抽出性の損失可能性を低減させるのに十
    分な程度に燃焼ガスを冷却する上記導入工程を含む請求項１８記載の処理方法。
25. 【請求項２５】 アルミナプロセス原料の微細分級物を工程(a)の中に導入
    する工程であって、該分級物中の微細物を分解するための一層熱いガスを使用す
    ることによる抽出性の損失可能性を低減させるのに十分な程度に燃焼ガスを冷却
    する上記導入工程を含む、請求項２３記載の処理方法。
26. 【請求項２６】 請求項１〜２５のいずれか１項に記載の処理方法が組み込
    まれている、実質的に本明細書中に記載のバイヤー法。
27. 【請求項２７】 請求項１〜２５のいずれか１項に記載の処理方法によって
    製造された、処理されたアルミナプロセス原料。