JP2004284925A

JP2004284925A - 赤泥に含まれる塩素分の除去方法

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Publication number: JP2004284925A
Application number: JP2003082343A
Authority: JP
Inventors: Shoei Gen; 鍾泳玄; Kaoru Masuda; 薫増田; Shigehisa Endo; 茂寿遠藤
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2023-03-25
Also published as: JP4096097B2

Abstract

【課題】赤泥中に含まれる塩素分を化学薬品や特殊な反応を利用することなく、選択的に大量にしかも低コストで効率よく分離回収できる方法を提供する。
【解決手段】赤泥を分級し塩素分を含有するソーダライト成分を選択的に分離する。赤泥を分級し塩素分を含有するソーダライト成分を選択的に分離し、塩素分の低減された赤泥を回収し、このものをセメント原料組成物等として利用する。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤泥中から塩素分を分離し、塩素分の低減された赤泥を低コストで大量に選択的に分離・回収する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アルミナは軽量、伝導性、耐食性，機械的強度などの物理的性質に優れ、その上、加工性が容易なため広範な分野に深く関わりを保ちながら、基板材料として使用量は飛躍に増大し、たとえば日本における，アルミナの生産量は６０〜７０万トン／年以上を超している。
【０００３】
このアルミナは工業的にはボーキサイトを原料としてバイヤー法により生産されているが、その生産の伸びに比例しその精製過程で発生する残渣いわゆる、赤泥の量も年間１５０万トンに達し、その発生量を抑制するための技術改革や資源再利用の観点からの研究が模索されている。
【０００４】
このような研究報告としては、たとえば、▲１▼赤泥を酸処理することにより得られるＮａ_２Ｏ含量とＦｅ_２Ｏ_３含量が低減された組成物を製鉄用原料組成物として利用する方法（特許文献１）、▲２▼反応性シリカの溶出を可能な限り抑制し得る条件下でアルミナを抽出した後、抽出液中に溶出した反応性シリカが実質的に脱珪生成物として析出しない間に抽出液と溶解残さを分離し分離後の溶解残さを選鉱処理及び／又は化学処理し、得られる組成物をＮａ_２Ｏ含量とＦｅ_２Ｏ_３含量が低減された組成物を製鉄用原料組成物として利用する方法（特許文献２）、▲３▼脱珪生成物の生成を極力抑制する条件下で、ボーキサイトからアルカリ水溶液中にアルミナ分を抽出し、アルカリ含有量の少ない第１の溶解残さとアルミナ分及びシリカを含む水溶液とを分離する工程と分離した水溶液に種子を添加して脱珪生成物を析出させた後、固形の脱珪生成物とアルミナ分を含む水溶液とを分離する工程と分離された脱珪生成物とカルシウム化合物を混合し焼成した後、焼成物を水洗濾過してアルカリ分の減少した第２の溶解残さとアルカリ分を含む水溶液とを分離する工程からなるボーキサイトの処理方法（特許文献３）が提案されている。
【０００５】
しかし、これらの方法は、いずれも赤泥の含まれる塩素分の除去を意図したものでなく、また酸処理やアルカリを含む脱珪生成物の生成工程や分離工程を必要とする上、その操作管理が煩雑であるといった難点を有するものであった。
したがって、赤泥の利用法としては、そのわずかな一部が、その処理量が少なく、コスト面などから赤泥の大量消費を期待することが困難な土地造成のための海面埋立あるいは耐火物、研磨剤等の一部の産業用原料としての適用の試みがなされているに過ぎず、大部分の処分・処理はやむなく海洋投棄に依存していたの現状である。
【０００６】
しかしながら、近年の環境問題の高揚の中でロンドン条約により赤泥の海洋投棄の制限・禁止が表面化するに至り、赤泥の海洋投棄に代わる新たな処理処分のあり方、資源有効利用の観点からの新たな技術が強く要請されているが現状である。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−１６６２５２号公報
【特許文献２】特開平６−１７２８７６号公報
【特許文献３】特開２００１−１９２２０７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の実状に鑑みなされたものであって、赤泥をセメント原料組成物や添加剤などとして有効に利用するに当たっては、鉄成分等を除去するだけではなくそれに含まれる塩素分を除去することが極めて重要なことであり、かつそのための、低コストで大量処理の可能な塩素分の除去方法を確立することが急務であるとの認識にたち、赤泥中に含まれる塩素分を化学薬品や特殊な反応を利用することなく、選択的に大量にしかも低コストで効率よく分離回収できる方法を提供することを目的としたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記課題を解決するために、種々の分析機器により赤泥中の組成分析を行った結果、赤泥中の塩素分はソーダライトを形成している組成に取り込まれていることを見いだし、この成分を単に分級すれば、赤泥中の塩素分が除去できるとの知見を得た。本発明はこのような知見に基づいてなされたものである。
すなわち、本発明によれば以下の発明が提供される。
（１）赤泥を分級し塩素分を含有するソーダライト成分を選択的に分離することを特徴とする赤泥に含まれる塩素分の除去方法。
（２）赤泥を分級し塩素分を含有するソーダライト成分を選択的に分離し、塩素分の低減された赤泥を回収する方法。
（３）分級手段として、液体サイクロンを用いることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の方法。
（４）上記（２）又は（３）に記載の方法で得られる赤泥からなるセメント原料用組成物。
（５）赤泥に含まれる塩素分の除去装置であって、赤泥を分級し塩素分を含有するソーダライト成分を選択的に分離する手段と分離されたソーダライト成分を赤泥から除去する手段とを備えたことを特徴とする赤泥に含まれる塩素分の除去装置。
（６）ソーダライト成分が除去された赤泥を回収する手段を更に備えたことを特徴とする上記（５）に記載の赤泥に含まれる塩素分の除去装置。
（７）選択的に分離する手段が液体サイクロンであることを特徴とする上記（５）又は（６）に記載の赤泥に含まれる塩素分の除去装置。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、赤泥中に含まれる塩素分の効率的な除去方法を模索する過程において、赤泥中の組成を蛍光Ｘ線、Ｘ線解析、蛍光Ｘ線ＥＤＸを利用して解析した結果、赤泥組成中の主な組成は、ヘマタイト（３０〜４０％）、アナタ−ゼ（２〜１０％）、石英（５〜１０％）、ソ−ダライト（３０〜５０％）で有ること及び塩素分はこの組成中でソ−ダライト成分の中に主に（Ｎａ_４Ｃｌ）^３＋の形で存在していることを確認した。
【００１１】
また、本発明者等の赤泥の粒径分布測定によれば、ソーダライトを含む成分の粒径分布は測定対象となる赤泥の種類によって異なるが、通常、約６ミクロン以下、例えば５〜６ミクロンの範囲内に集中していることが確認された。したがって、赤泥スラリーを酸などの試薬や特殊な反応を施すことなく、これをそのまま分級処理し、塩素分を含有する赤泥から好ましくは平均粒径６ミクロン以下のソーダーライト成分を除去すれば、必然的にそれに含まれる塩素分が除去されこととなり、赤泥中に含まれる塩素分を選択的に大量にしかも低コストで簡便な操作で取り除くことが可能となる。また、粒径約６ミクロン以下の粒子だけを取り除くことが好ましいが、その除去効率と工程数の短縮や効率化などを比較考慮して、６ミクロンより若干大きい粒子を含む成分、たとえば約１０ミクロン以下、約１５ミクロン以下，約２０ミクロン以下の粒子などを取り除き、それに含まれるソーダライト成分を除く方法などを採用してもよい。
【００１２】
本発明の処理対象となる赤泥は特に限定されず、原鉱石（ボーキサイト）をカセイソーダで処理し、アルミン酸ソーダを抽出した後の残さが一般を対象とすることができる。
赤泥の組成はボーキサイトの種類その抽出条件などの処理条件によって一義でないものの、通常Ｆｅ_２Ｏ_３（２０−５０％），Ａｌ_２Ｏ_３（１０−２５％），ＳｉＯ_２（５−２０％），ＴｉＯ_２（２−１０％），Ｎａ_２Ｏ（５−１０％）を組成を有する。その中で塩素分としては２０００−３０００ｐｐｍ程度含有している。
【００１３】
赤泥を分級する方法は、塩素分を含有するソーダーライト成分を分離できる方法、例えば、サイクロン法、磁気分離方法、比重分離方法、浮遊選別方法などが利用できるが、この中でも液体サイクロン法を利用する方法が好ましい。
これは、赤泥は通常スラリ−状態で廃棄されるために、水流を利用したサイクロンに直接投入できる利便性があるからである。この液体サイクロンを利用することにより、赤泥粒子を連続的に分級し、ソーダーライト成分を、選択的に分離することにより、セメント原料用組成物、セメント原料添加剤、補助剤として利用可能な、塩素分の低減された赤泥を単に既存の液体サイクロンを利用するだけで低コストで回収することが可能となる。
【００１４】
液体サイクロンとしては、従来公知のもの、たとえば、単体サイクロン、マルチサイクロンなどを利用することができる。
また、液体サイクロンへの赤泥スラリーの流入量はサイクロンの流入径、流出径などは赤泥に含まれる成分組成等によって適宜選定すればよいが、通常は流体の性状、サイクロンの形状、作用する遠心力、滞留時間で決定される。
【００１５】
本発明で好ましく使用される液体サイクロンの装置を図１に示す。図１において、１は水流調節部、２は試料連続投入部，３は液体サイクロンである。
この装置を用いて、赤泥からソーダーライト成分を分離するには、たとえば（１）水量調節→（２）圧力調整→（３）赤泥投入→（４）第１〜第五サイクロンの分離条件設定→（５）各サイクロンからの試料採取→（６）ＸＲＦを用いて採取試料からのソーダーライト成分評価（塩素分の測定）などをこの順に行えばよい。
【００１６】
本発明方法で処理された赤泥は、塩素含量が極めて少ないものとなることから、たとえば、赤泥の有効利用を目的としてセメント原料組成物、添加剤として有効に利用することができる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
実施例１
図１の液体サイクロン装置を用いて赤泥からそれに含まれる塩素分の除去を、赤泥の投入量及び液体サイクロンの操作条件は以下のようにして行った。なお、赤泥としては、表１に示される基本組成のものを用いた（塩素含有量０．２３重量％）。またこの赤泥中は、図２に示される成分組成からなる。
▲１▼赤泥の投入量：５０ｇ
▲２▼サイクロン操作条件を表２のように設定した。また、１．水量：１２Ｌ／ｍｉｎ、水温：２０度、滞留時間：１０分での予備実験結果を表２、図３に示す。
【００１８】
【表１】

【００１９】
【表２】

【００２０】
図３から、各サイクロンにおける採取試料のＸ線回折により、ソ−ダライトの強度は確認されなかった。しかし、オ−バ−フロ−での試料にはソ−ダライトの強度が確認された。この結果から、オーバーフロー分には、０．２２８３％（７６．１×０．３０）の塩素分が含有されていることが判る。処理前の塩素含有量は表１に示されるように０．２３％であることから、本法においては、赤泥中の塩素分の殆どがオーバーフロー分に移行し、このオーバーフロー分を除去することにより、赤泥に含まれる塩素分をほぼ完全に除去できることが理解される。また、このオーバーフロー分を選択的に分離した赤泥には塩素がほとんど含まれていないから、各サイクロンに滞留した成分を集合化させた赤泥（２３．９％）は塩素を含まない赤泥として回収することができる。すなわち、本方法においては、処理前の赤泥の約２５％が塩素を含まない赤泥として、回収できることになる。このように回収された赤泥は塩素を実質的に含まないので、セメント原料用組成物、セメント原料添加剤、補助剤として有効に利用することができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、赤泥中に含まれる塩素分を化学薬品や特殊な反応を利用することなく、選択的に大量にしかも低コストで効率よく分離回収することができる。また塩素分が低減された分級処理後の赤泥は、塩素分を含有しないといった性質を有することに加えて、セメント組成と同等の組成等するためにセメント原料として有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を実施するために用いられる好ましい液体サイクロンの説明図
【図２】Ｘ線回折により測定された赤泥の組成成分図
【図３】液体サイクロンにより分離された赤泥の粒径別のＸ線回折図

Claims

赤泥を分級し塩素分を含有するソーダライト成分を選択的に分離することを特徴とする赤泥に含まれる塩素分の除去方法。
赤泥を分級し塩素分を含有するソーダライト成分を選択的に分離し、塩素分の低減された赤泥を回収する方法。
分級手段として、液体サイクロンを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
請求項２又は３に記載の方法で得られる赤泥からなるセメント原料用組成物。
赤泥に含まれる塩素分の除去装置であって、赤泥を分級し塩素分を含有するソーダライト成分を選択的に分離する手段と分離されたソーダライト成分を赤泥から除去する手段とを備えたことを特徴とする赤泥に含まれる塩素分の除去装置。
ソーダライト成分が除去された赤泥を回収する手段を備えたことを特徴とする請求項５に記載の赤泥に含まれる塩素分の除去装置。
選択的に分離する手段が液体サイクロンであることを特徴とする請求項５又は６に記載の赤泥に含まれる塩素分の除去装置。