JP2006199568A

JP2006199568A - 低ソーダアルミナの製造法、その装置およびアルミナ

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Publication number: JP2006199568A
Application number: JP2005176303A
Authority: JP
Inventors: Kiichi Kimura; 喜一木村; Takayoshi Komiya; 崇義小宮
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2004-06-16
Filing date: 2005-06-16
Publication date: 2006-08-03

Abstract

【課題】水酸化アルミニウムを原料にして、従来よりもソーダ含有量の低い低ソーダアルミナを効率よく製造する方法を提供すること。
【解決手段】水酸化アルミニウムを脱ソーダ剤と共に焼成炉に供給し、焼成する。焼成炉には集塵機が設けられている。この集塵機は焼成炉からのダストを粒度別に分級できるようになっている。ここで分級された粒度の小さい側のダストの少なくとも一部はスラリー状等で脱ソーダ化され焼成炉に戻される。また一部は径外に排出したり、直接焼成炉にもどされる。微粒部はソーダ含有量が高いので、これを優先的に系外に排出する。そしてこれらの量をコントロールすることにより効率的に脱ソーダ化ができる。また、その低ソーダアルミナを引き続いて酸性水溶液で洗浄する。
【選択図】図１

Description

この発明は低ソーダアルミナ及びその製造方法に関し、詳しくはソーダ分の含有率を効率よく低くすることができ、かつ連続的に製造することができる低ソーダアルミナの製造方法、装置及びその方法、装置を用いて製造した低ソーダアルミナに関する。

アルミナは化学的安定性や機械的強度及び物理的特性に優れていることから、各種の機械部品や電気部品などに利用されている。このような工業的に用いられるアルミナは、その大部分がバイヤー法で得られる水酸化アルミニウムを焼成して生産されている。しかし、バイヤー法によって得られる水酸化アルミニウムには、ソーダ分がアルミナ換算でＮａ₂Ｏとして通常０．１５〜０．８０質量％程度は不可避的に含まれている。セラミック原料としてＩＣ基板などの電気絶縁材料やスパークプラグなどに使用された場合、ソーダ分がそのまま持ち込まれると絶縁不良などの要因となり好ましくない。また半導体製造装置部品に使用される場合においては、ソーダ分を低減することが極めて重要である。これは、微量のナトリウムが存在していても、半導体膜の性質に対して悪影響を及ぼすからである。

そこで、従来からアルミナ中のソーダ分を除去する方法が提案されている。例えば、水酸化アルミニウム又はアルミナ粒子を原料とし、この原料に弗化物系鉱化剤と酸化珪素含有粒子を添加する方法が開示されており（特許文献１参照）、また水酸化アルミニウムに微粒アルミナとフッ素化合物を添加、脱ソーダ剤として、シリカ系化合物を添加する方法が開示され（特許文献２及び３参照）、更に、水酸化アルミニウムにフッ化物系の鉱化剤とαアルミナ粉末を添加し、脱ソーダ剤として塩化物系化合物を添加する方法が開示されている（特許文献４参照）。しかし、これらの提案されている方法は、脱ソーダ剤として珪砂などのシリカ系化合物を添加しているため、得られたアルミナはシリカを含むため汚染されていることになり、焼結特性を低下させる。

また、水酸化アルミニウムを鉱化剤の存在下で、二段階焼成する方法が開示されている（特許文献５参照）。この方法で得られたアルミナはシリカで汚染される恐れは無いが、焼成を二回行うため、経済的ではない。更に本出願人は先に水酸化アルミニウムの脱ソ−ダ化の焼成炉からダストとして排出されるアルミナを捕集して、その一部を脱ソーダ化して焼成炉に循環させる方法を提案した（特許文献６参照）。この方法では捕集されるアルミナは全体として一つからなっているので、効率的脱ソーダ化にはさらなる改良が望まれる。
特公昭６３−３５５７３号公報特開平１０−１６７７２５号特開平１１−４９５１５号公報特開平７−４１３１８号公報特開平６−３２９４１２号公報ＷＯ２００２／０３４６９２号パンフレット

近年、低ソーダアルミナはＩＣ基板やＩＣパッケージなどの電子材料セラミックスの分野などにおいて用いられているが、低コストの低ソーダアルミナが求められてきた。近年、低ソーダの要求はさらに強く、従来のＮａ₂Ｏ含有量が０．１０質量％以下から、さらなる低減が切望されるようになった。
本発明は、上記目的を解決すべくなされたものであり、その目的は、ソーダ成分の含有量が従来より低く、安定した品質、安価な低ソーダアルミナ及びその効率的な製造方法、装置を提供することにある。

本発明は上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、水酸化アルミニウムを脱ソーダ剤の存在下で焼成する低ソーダアルミナの製造法において、特定の装置を用い、集塵機で回収されるダストを分級して脱ソーダして焼成炉に戻し、焼成する場合には、上記目的とする低ソーダアルミナが得られることを見出したものである。また、その低ソーダアルミナを引き続いて酸性水溶液で洗浄することによって、半導体製造装置等に用いるのにより好ましい、０．０１質量％以下にまで低ソーダ化が可能であることを見出したものである。
（１）焼成炉において原料アルミナ源を脱ソーダ剤の存在下で焼成する低ソーダアルミナの製造法において、焼成炉で発生するダストを捕集する工程と、粒度別に分級する工程と、分級したダストの少なくとも一部を脱ソーダ化して焼成炉に戻す工程を含むことを特徴とする低ソーダアルミナの製造法。
（２）ダストを捕集および分級する工程を集塵機で行なう、上記（１）に記載の低ソーダアルミナの製造法。
（３）集塵機がダストを粒度別に少なくとも２水準に分級する機能を備えた集塵機である、上記（２）に記載の低ソーダアルミナの製造法。
（４）集塵機が二つ以上の集塵機でダストを粒度別に少なくとも２水準に分級する、上記（２）に記載の低ソーダアルミナの製造法。
（５）分級した粒度の小さい側のダストの少なくとも一部を脱ソーダ化して焼成炉に戻す、上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の低ソーダアルミナの製造法。
（６）分級した粒度の小さい側のダストの少なくとも一部を系外に排出する、上記（１）〜（５）のいずれか１項に記載の低ソーダアルミナの製造法。
（７）分級した粒度の大きい側のダストの少なくとも一部を焼成炉に戻し、残部を脱ソーダ化して焼成炉に戻す、上記（１）〜（６）のいずれか１項に記載の低ソーダアルミナの製造法。
（８）ダストの脱ソーダ化をスラリー状で行う、上記（１）〜（７）のいずれか１項に記載の低ソーダアルミナの製造法。
（９）上記（１）〜（８）のいずれか１項に記載の製造法で得た低ソーダアルミナをさらに酸性水溶液で洗浄処理することを特徴とする低ソーダアルミナの製造法。
（１０）酸性水溶液での洗浄前の低ソーダアルミナに含まれるＮａ₂Ｏ含有量と等量以上の酸で洗浄処理する、上記（９）に記載の低ソーダアルミナの製造法。
（１１）酸性水溶液での洗浄を、低ソーダアルミナ２００〜６００g／ｌ、５０℃以上で１５分以上攪拌して行い、水洗濾過、乾燥、必要により篩い分けする、上記（９）または（１０）に記載の低ソーダアルミナの製造法。
（１２）酸洗浄後の低ソーダアルミナに含有される不純物であるＮａ₂Ｏ含有量が０．０１質量％以下である、上記（９）〜（１１）のいずれか１項に記載の低ソーダアルミナの製造法。
（１３）上記（１）〜（１２）のいずれか１項に記載の低ソーダアルミナの製造法で得た、α結晶の平均粒径が０．５〜１０μmの範囲内である低ソーダアルミナ。
（１４）上記（１）〜（１２）のいずれか１項に記載される製造法で得られた、低ソーダアルミナに含まれるＮａ₂Ｏ含有量が０．０４質量％以下である低ソーダアルミナ。
（１５）上記（１）〜（１２）のいずれか１項に記載される製造法で得られた、低ソーダアルミナに含まれる不純物であるNa₂O、K₂O、SiO₂、Fe₂O₃の合計含有量が０．０１質量％以上０．１０質量％以下である低ソーダアルミナ。
（１６）原料アルミナ源を脱ソーダ剤の存在下で焼成する焼成炉と、該焼成炉に連結し焼成炉からのダストを粒度別に捕集する装置と、捕集したダストの少なくとも一部をスラリー状で脱ソーダ化する装置と、脱ソーダ化後のダストを前記焼成炉に戻す回路と、を備えたことを特徴とする低ソーダアルミナの製造装置。
（１７）捕集装置で捕集したダストを焼成炉に戻す分岐回路をさらに有する、上記（１６）に記載の低ソーダアルミナの製造装置。
（１８）ダストを粒度別に捕集する装置が分級機能を備えた集塵機である、上記（１６）または（１７）に記載の低ソーダアルミナの製造装置。
（１９）ダストを粒度別に捕集する装置が集塵機を二つ以上備えたものである、上記（１６）〜（１８）のいずれか１項に記載の低ソーダアルミナの製造装置。
（２０）上記（１）〜（１２）のいずれか１項に記載の製造法で得られた低ソーダアルミナ。
（２１）上記（１６）〜（１９）のいずれか１項に記載の製造装置を用いて製造された低ソーダアルミナ。
（２２）上記（１３）〜（１５）のいずれか１項に記載の低ソーダアルミナを用いて製造された磁器。

集塵機で捕集されるダストは微粒になるほどソーダ分の含有量が高くなる。本発明によれば、捕集されたダストを粒度別に分け、それらを目的に応じ、系外に排出するもの、脱ソーダ化して焼成炉に戻すもの、直接焼成炉に戻すもの、の量を制御することにより、効率的に脱ソーダ化することができる。例えば、特に低濃度のソーダ含有のアルミナが要求される場合や微粒のアルミナは望ましくない場合は捕集したダストの微粒部分は多く系外に排出したり、それ程ソーダ分の低濃度化が要求されない場合は捕集した粒度の大きいダストは直接焼成炉に戻すことができる等である。

本発明は原料アルミナ源（水酸化アルミニウム）を脱ソーダ剤の存在下で焼成して低ソーダアルミナを得る際に、ダスト中のアルミナは微粒程アルミナ中のソーダ分の含有量が高いことの知見に基づくもので、ダストから捕集したアルミナを粒度別に分級し、それらを系外に排出するもの、脱ソーダ化して焼成炉に戻すもの等目的に応じ制御して低ソーダアルミナを効率よく得ることを特徴としている。

以下図面を参考にして本発明を詳しく説明する。
図１は本発明の低ソーダアルミナの製造工程を示すブロック図、図２は図１の集塵機等の部分を示すブロック図である。
図１において、原料アルミナ源、例えばバイヤー法により得られる水酸化アルミニウムはライン１を通して焼成炉２に供給され、脱ソーダ剤はライン３を介して焼成炉２に供給される。焼成炉としては例えばローターリキルンが用いられる。その焼成温度は1,000〜1,400℃程度が一般的である。焼成されたアルミナ源の排ガスはライン４を通り、集塵機５に導入され、排ガス中のダストはここで捕集される。排ガス中のダストはアルミナのダストのほか原料アルミナ源の未焼成ダストも含む可能性があるが、以下では、簡単のため原料アルミナ源のダストも含めて、単にダストあるいはアルミナダストという。
図１に示す集塵機５はダストを粒度別に大小二つに分ける場合を示す。この集塵機はダストを粒度別に二つに分ける機能を備えたもので、集塵機に例えば遠心分級機、ミクロンセパレータ等の分級機が付設されているものである。
図２には粒度別に分級する二つの集塵機５、５´を接続した場合を示す。例えば初めの集塵機５で相対的に大きい粒を捕集し、次の集塵機５’で小さい粒を捕集する。集塵機を３個接続すれば粒度別に３分割することができる。図２では集塵機５、５’からダストの一部をライン７を介して系外に排出することができ、また集塵機５、５’からのダストの一部をライン６を介して直接焼成炉に戻すこともできる。

本発明においてダストの収集と分級はその順序は問わず、両方同時でもよいものである。
用いられる集塵機としては、特に制限ないが、例えば、沈降室等の重力集塵装置、ルーパーダンパー等の慣性集塵装置、電気式集塵機、マルチサイクロン・多段サイクロン等の遠心力集塵装置、バグフィルター等のろ過集塵装置、スクラバー等の洗浄装置などが挙げられる。
二つ以上の集塵機を用いる場合、例えば、粗粒部を捕集するには慣性力集塵装置、中粒部までを捕集するには遠心力集塵装置、微粒部までを捕集するには洗浄装置、電気集塵装置を用いることができる。
これらの集塵機を用い必要な粒度にコントロールし、アルミナダストを処理することで、効率的に低ソーダアルミナを得ることができ、Ｎａ₂Ｏ量として０．０４質量％以下とすることが可能である。好ましくは０．０３質量％以下とすることができる。また、アルミナに含まれる不純物であるＮａ₂Ｏ、K₂O、SiO₂、Fe₂O₃の合計含有量が０．０１質量％以上、０．１０質量％以下とすることが可能である。好ましくは０．０６質量％以下とすることができる。
捕集したダストの粒度を、例えば微粒、粗粒の二つに分ける場合、平均粒径で２５〜４０μm、より好ましくは２５〜３０μm程度を境にして分けるのがよい。微粒、中粒、粗粒の場合では、一例として中粒を２０〜５０μm程度とする。より好ましくは２５〜３０μｍである。

本発明の方法において、捕集されたダストは、少なくとも一部は脱ソーダ化装置であるスラリー設備１１に導入され、焼成炉に戻される。
この場合、微粒部の一部もしくは全部を優先して脱ソーダ化して焼成炉に戻すことが本発明の目的から好ましい。微粒部の一部もしくは全部は系外にライン７を通して排出することも好ましい。ソーダは微粒部により多く濃縮しているので、微粒部を優先して脱ソーダ化して焼成炉に戻すかまたは排出することで、効率よく低ソーダ化できる。したがって、目的とするアルミナのソーダ分を特に少なくしたい場合には、微粒部のより多くを脱ソーダ化して焼成炉に戻すかまたは排出することが好ましい。ダストを脱ソーダ化して焼成炉に戻す方法としては、ライン８を通してスラリー設備に導入すればよい。粗粒部は全部ライン６を通して直接焼成炉に送ることも可能であり、また一部はライン１０を通してスラリー設備１１に、残部は焼成炉２に戻すこともできる。あるいは粗粒部の一部を排出してもよい。アルミナ中のソーダ分をさらに少なくしたい場合には、粗粒部についてもより多くスラリー設備１１に戻すことが望ましい。捕集ダストを粒度別に三分割する場合には、中粒部は系外に排出するもの、スラリー設備に送るもの、焼成炉に戻すものを目的とするアルミナのソーダ分に応じ適宜定める。ダストが捕集された後の排ガスはライン９を介して集塵機から排出される。なお、ダストを焼成炉に戻す場合は鉱化剤を添加することが望ましい。

スラリー設備で脱ソーダ化されたダストはライン１４を通してろ過洗浄装置１２に送られ、そこでろ過洗浄された後ライン１５を通して焼成炉に送られる。
上記のようにして得られた低ソーダアルミナは焼成炉からライン１６を介して取り出される。
なお、各ラインにはコック（弁）等が設けられており、必要に応じて弁が開閉するようになっている。例えば、ライン６とライン１０の弁の開閉を調節することにより焼成炉２とスラリー装置１１へ供給する、ダスト量の比率を調整することができ、ライン７と８の分岐する点の弁の開閉を調節することにより系外へ排出するダストとスラリー設備に送るダスト量を調節することができる。また、脱ソーダ剤、鉱化剤等の添加剤の供給量は適宜、決定されるものとする。尚、鉱化剤は、捕集したダストの一部と共に焼成炉へ循環させることがプロセス上好ましいが、直接焼成炉へ供給しても良い。本発明において、供給されるダスト等の量の調節手段は、上記弁等によるものに限定させることなく、適当な他の手段を用いることができる。

本発明において、複数の集塵機等で分級捕集されたダストは、その粒度別にソーダの濃縮度、鉱化剤の濃縮度が異なる。微粒部分ほどその濃縮度は高く、系外に排出するダスト、及びスラリー装置に供給するダストは、複数の集塵機のうち、微粒部を捕集する装置から選択的に順次排出、スラリー装置に供給することで、少量の処理で大きな効果を上げることが出来る。
上記の如く、本発明によれば、原料等の装入、捕集ダストの戻し等を連続的に行えば低ソーダアルミナを簡易に連続的に製造することができる。
本発明に適用される原料アルミナ源はバイヤー法により得られたものが好ましく使用される。原料アルミナ源の粒子形状等は特に限定されるものではないが、例えばバイヤー法により得られる水酸化アルミニウムでは、ギプサイト型水酸化アルミニウムを用いることが経済的に有利である。

本発明方法で使用する原料水酸化アルミニウムが、ソーダ分をアルミナ換算でＮａ₂Ｏとして０．０４質量％以上含有する場合には、脱ソーダ剤を原料アルミナ源中のソーダ分に対し、理論添加量の１〜１５倍の割合で添加して焼成することが好ましい。ここで用いられる脱ソーダ剤は、加熱によりソーダ分と反応してソーダ分を除去できるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、塩酸、塩化アンモニウム、塩化マグネシウム、塩素含有化合物などの塩化物系脱ソーダ剤等が挙げられ、これらは１種のみを単独で、あるいは２種以上を混合物として用いてもよい。本発明においては、脱ソーダ剤を原料アルミナ源と対向流するように添加することが好ましく、ガス化させて原料アルミナ源と接触、反応させる。

焼成炉で発生する排ガス中のダストは、ソーダ分がアルミナ換算でＮａ₂Ｏとして０．３〜１．５質量％に濃縮させられているが、このダストをスラリーにして洗浄濾過することにより、ソーダ分を５０〜８０質量％除去することができる。このスラリーの洗浄濾過工程においては、スラリーのｐＨを７〜１１となるようにコントロールすることが必要である。ｐＨ値がこの範囲以外の値となる場合には、ソーダ除去効率を阻害するだけではなく設備的な不具合も発生することがある。また、ｐＨを７〜１１の範囲内で、スラリー化し、洗浄濾過を行うことにより、濃縮したフッ素等の鉱化作用成分を除去することができる。より好ましくはｐＨを７〜９の範囲内とする。

集塵機５で分級捕集されたダストは、スラリーにされ洗浄濾過され濾過ケーキとなるものと、捕集した状態のままで焼成炉へ戻（循環）されるものとに分けられる際、洗浄濾過工程に付されるダストの量（ａ）と、捕集した状態のままで焼成炉へ循環されるダストの量（ｂ）との比率を制御することによって、すなわち、ダストの量（ａ）が、捕集したダスト全量もしくはその一部とすることによって、焼成温度や他の焼成条件が同じであってもα結晶粒径を変化させることができ、洗浄濾過工程に付されるダスト量が多くなると、ソーダ分は低減し鉱化作用成分も低減する。
更に捕集した、ソーダ分や鉱化作用成分が濃縮したダストの一部を例えば図１におけるライン７等により系外へ排出すると、焼成条件が同じでも得られる低ソーダアルミナはより低ソーダ化でき、またα結晶粒径のバラツキも小さくすることができる。これは、濃縮されたソーダ分を系外へ排出することになるので低ソーダ化が図られ、また、鉱化作用成分を系外へ排出することによって、鉱化作用による焼成への影響を少なくすることができるからである。

集塵機で捕集され循環されたダストは、フッ素系化合物の含有量が２００〜１，８００ｐｐｍ（Ｆ換算）の範囲となるように、捕集したダストをスラリー化及び洗浄濾過工程に付される比率及び集塵機から系外へ排出されるダスト量や添加されるフッ素系化合物等の鉱化剤の量によって制御されることが望ましい。鉱化剤の添加量が少な過ぎる場合には、十分に発達したアルミナのα結晶粒子を得ることが難しく、一方、多すぎる場合には、板状結晶になってしまう。
鉱化剤として適用されるフッ素化合物としては、弗化アルミニウム、弗化水素、弗化アンモニウム、弗化ナトリウム、弗化マグネシウム、弗化カルシウムから選ばれた少なくとも一種を用いることができる。製造される低ソーダアルミナは、α結晶の平均粒径が０．５〜１０μmの範囲以内にあることが好ましく、より好ましくは０．５〜２μｍの範囲内である。フッ素系化合物含有量や焼成温度と時間を適宜選択することによって、上記範囲内のα結晶粒径を得ることができる。

また、さらなる低ソーダ化が望まれる場合には、本発明の上記方法で得られる低ソーダアルミナをさらに酸性水溶液で洗浄処理を行うことが有効である。酸性水溶液による洗浄処理は、塩酸、硝酸、硫酸、クエン酸等の酸性水溶液を用い、例えば、スラリー濃度を２００〜６００ｇ／ｌとし、５０℃以上の温度で、１５分以上攪拌処理して行い、その後は濾過し水洗することで行うことができる。酸性水溶液のｐＨは特に限定されないが、０〜５が好ましい。これによってアルミナ表面からナトリウムが除去、低減され低ソーダアルミナ中に含まれるソーダ分をNa₂Oとして０．０１質量％以下にすることが可能である。この工程を経た後は、適宜乾燥・篩い分けされる。
本発明により製造される低ソーダアルミナは、例えばＩＣ基板やＩＣパッケージなどの電子部品、スパークプラグ、半導体製造装置用部品等のセラミックス製品の原料として好的使用される。

以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例に示される各測定方法は下記の方法を採用した。
（１）組成分析
Ｎａ₂Ｏ：ＩＣＰ発光分光分析装置により測定した。
（２）ｐＨの測定
粉末３０ｇ／精製水７０ｍｌを温湯で２時間加熱し、冷却後測定した。
（３）粒度分布の測定
マイクロトラックＨＲＡＸ−１００（日機装製）を使用して測定した。
（４）α結晶粒径の測定
マイクロトラックＨＲＡＸ−１００（日機装製）を使用して測定した。

実施例１：
ソーダ分をＮａ₂Ｏとして０．２０質量％（アルミナ換算値に対し）有する、バイヤー法で得られた水酸化アルミニウムを、水分約１０質量％含んだ状態で焼成炉へ供給した。これに対向流させて、３５質量％塩酸を、水酸化アルミニウム中のソーダ分に対する理論量（Ｎａ₂Ｏ１モルに対し、ＨＣｌ２モル）の約７倍投入して、焼成を行なった。焼成には回転炉を使用し、１，１００℃で焼成した。水酸化アルミニウムの焼成時に発生するダスト（アルミナダストという）を集塵機で捕集した。集塵機には遠心力集塵機と電気集塵機を使用し、粒度別に二つに分けた。大きい方は平均粒径が約６０μmで全体の６０質量％、小さい方は約２０μmで４０質量％であった。このうちの微粒の８０質量％を、ｐＨ＝８．５でスラリーにし濾過洗浄して、焼成炉へ戻し、１，１００℃で再び焼成を行なった。アルミナダストで系外に排出したものはなく、直接焼成炉に戻したものは粗粒で１００質量％、微粒で２０質量％とした。
得られたアルミナは、Na₂O含有量が０．０３０質量％、K₂Oが０．００４質量％、Fe₂O₃が０．０１６質量％、SiO₂が０．０１０質量％の低ソーダアルミナであった。α結晶の平均粒径は１．１μmであった。

実施例２：
実施例１と同様にして、ソーダ分をＮａ₂Ｏとして０．２０質量％（アルミナ換算値に対し）有する、バイヤー法で得られた水酸化アルミニウムを、水分約１０質量％含んだ状態で焼成炉へ供給した。これに対向流させて、３５質量％塩酸を、水酸化アルミニウム中のソーダ分に対する理論量の約７倍投入して実施例１同様に焼成を行なった。水酸化アルミニウムの焼成時に発生したダスト（アルミナダスト）を集塵機で捕集した。集塵機には遠心力集塵機、電気集塵機を接続して用い、平均粒径約６０μmのアルミナダスト６０質量％、平均粒径約２０μmのアルミナダスト４０質量％を得た。
このうちの粗粒の約５０質量％を、ｐＨ＝８．５でスラリーにし濾過洗浄して、焼成炉へ戻した。また、粗粒の５０質量％は直接焼成炉に戻し（鉱化剤は無添加）、微粒の２５質量％は系外に排出した。微粒の７５質量％は直接焼成炉に戻した。そして１，１００°Ｃで再び焼成を行ない、低ソーダアルミナを得た。
得られたアルミナは、Na₂O含有量が０．００９質量％、K₂Oが０．００４質量％、Fe₂O₃が０．０１９質量％、SiO₂が０．０１０質量％であった。α結晶の平均粒径は１．２μmあった。

実施例３：
実施例１で得られたαアルミナ１００ｇを、２５０ｍｌの水に２ｇの濃硫酸を添加して調製したｐH約１の硫酸水溶液中に投入し（スラリー濃度４００ｇ／ｌ）、８０℃で１時間攪拌処理した後、３倍容量の水で通水洗浄し、続いて２００℃で１２時間乾燥処理した。
得られたアルミナは、Na₂O含有量が０．００５質量％、K₂Oが０．００２質量％、Fe₂O₃が０．０１５質量％、SiO₂が０．００７質量％であった。

実施例４：
実施例２で得られたαアルミナ１００ｇを、２５０ｍｌの水に２ｇの濃硫酸を添加して調製したｐH約１の硫酸水溶液中に投入し（スラリー濃度４００ｇ／ｌ）、８０℃で１時間攪拌処理した後、３倍容量の水で通水洗浄し、続いて２００℃で１２時間乾燥処理した。
得られたアルミナは、Na₂O含有量が０．００４質量％、K₂Oが０．００２質量％、Fe₂O₃が０．０１７質量％、SiO₂が０．００６質量％であった。

比較例１：
実施例１と同様に焼成し、水酸化アルミニウムの焼成時に発生したダストを集塵機で捕集し、集合ダストを得た。捕集したダスト全体量の約３０質量％を、ｐＨ＝８．５でスラリーにし濾過洗浄して、焼成炉へ戻し、残りの微粒７０質量％は直接焼成炉に戻し、１，１００℃で再び焼成を行なった。
得られたアルミナは、Na₂O含有量が０．０５４質量％、K₂Oが０．００４質量％、Fe₂O₃が０．０１７質量％、SiO₂が０．００９質量％であった。

比較例２：
比較例１で得られたαアルミナ１００ｇを２５０ｍｌの水に２ｇの濃硫酸を添加して調製したｐH約１の硫酸水溶液中に投入し（スラリー濃度４００ｇ／ｌ）、８０℃で１時間攪拌処理した後、3倍容量の水で通水洗浄し、続いて２００℃で１２時間乾燥処理した。
得られたアルミナは、Na₂O含有量が０．０１２質量％、K₂Oが０．００３質量％、Fe₂O₃が０．０１５質量％、SiO₂が０．００６質量％であった。

本発明方法によれば、シリカ汚染など発生させることなく、焼結特性に優れ、安定した収率を得ることができる、安価な低ソーダアルミナを、効率よく連続的に製造することができる。そして本発明の方法により製造された低ソーダアルミナは、磁器製品、例えばＩＣ基板やＩＣパッケージ、スパークプラグ、半導体製造装置用部品等のセラミックス製品などの用途に好適であり、工業的価値の高いものである。

本発明に用いられる低ソーダアルミナの製造工程を示す概略ブロック図である。図１の集塵機等の部分の別の態様を示すブロック図である。

符号の説明

１原料供給ライン
２焼成炉
３脱ソーダ剤供給ライン
４排ガスを集塵機へ導入するライン
５、５´ 集塵機
６ダストを焼成炉に戻すライン
７ダストを系外へ排出するライン
８、１０ダストをスラリー設備に導入するライン
９排ガスの排出ライン
１１スラリー設備
１２洗浄ろ過装置
１３鉱化剤供給ライン
１４スラリーを洗浄ろ過装置へ導入するライン
１５洗浄ろ過したものを焼成炉へ導入するライン
１６低ソーダアルミナの取り出しライン

Claims

焼成炉において原料アルミナ源を脱ソーダ剤の存在下で焼成する低ソーダアルミナの製造法において、焼成炉で発生するダストを捕集する工程と、粒度別に分級する工程と、分級したダストの少なくとも一部を脱ソーダ化して焼成炉に戻す工程を含むことを特徴とする低ソーダアルミナの製造法。
ダストを捕集および分級する工程を集塵機で行なう、請求項１に記載の低ソーダアルミナの製造法。
集塵機がダストを粒度別に少なくとも２水準に分級する機能を備えた集塵機である、請求項２に記載の低ソーダアルミナの製造法。
集塵機が二つ以上の集塵機でダストを粒度別に少なくとも２水準に分級する、請求項２に記載の低ソーダアルミナの製造法。
分級した粒度の小さい側のダストの少なくとも一部を脱ソーダ化して焼成炉に戻す、請求項１〜４のいずれか１項に記載の低ソーダアルミナの製造法。
分級した粒度の小さい側のダストの少なくとも一部を系外に排出する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の低ソーダアルミナの製造法。
分級した粒度の大きい側のダストの少なくとも一部を焼成炉に戻し、残部を脱ソーダ化して焼成炉に戻す、請求項１〜６のいずれか１項に記載の低ソーダアルミナの製造法。
ダストの脱ソーダ化をスラリー状で行う、請求項１〜７のいずれか１項に記載の低ソーダアルミナの製造法。
請求項１〜８のいずれか１項に記載の製造法で得た低ソーダアルミナをさらに酸性水溶液で洗浄処理することを特徴とする低ソーダアルミナの製造法。
酸性水溶液での洗浄前の低ソーダアルミナに含まれるＮａ₂Ｏ含有量と等量以上の酸で洗浄処理する、請求項９に記載の低ソーダアルミナの製造法。
酸性水溶液での洗浄を、低ソーダアルミナ２００〜６００g／ｌ、５０℃以上で１５分以上攪拌して行い、水洗濾過、乾燥、必要により篩い分けする、請求項９または１０に記載の低ソーダアルミナの製造法。
酸洗浄後の低ソーダアルミナに含有される不純物であるＮａ₂Ｏ含有量が０．０１質量％以下である、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の低ソーダアルミナの製造法。
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の低ソーダアルミナの製造法で得た、α結晶の平均粒径が０．５〜１０μmの範囲内である低ソーダアルミナ。
請求項１〜１２のいずれか１項に記載される製造法で得られた、低ソーダアルミナに含まれるＮａ₂Ｏ含有量が０．０４質量％以下である低ソーダアルミナ。
請求項１〜１２のいずれか１項に記載される製造法で得られた、低ソーダアルミナに含まれる不純物であるNa₂O、K₂O、SiO₂、Fe₂O₃の合計含有量が０．０１質量％以上０．１０質量％以下である低ソーダアルミナ。
原料アルミナ源を脱ソーダ剤の存在下で焼成する焼成炉と、該焼成炉に連結し焼成炉からのダストを粒度別に捕集する装置と、捕集したダストの少なくとも一部をスラリー状で脱ソーダ化する装置と、脱ソーダ化後のダストを前記焼成炉に戻す回路と、を備えたことを特徴とする低ソーダアルミナの製造装置。
捕集装置で捕集したダストを焼成炉に戻す分岐回路をさらに有する、請求項１６に記載の低ソーダアルミナの製造装置。
ダストを粒度別に捕集する装置が分級機能を備えた集塵機である、請求項１６または１７に記載の低ソーダアルミナの製造装置。
ダストを粒度別に捕集する装置が集塵機を二つ以上備えたものである、請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の低ソーダアルミナの製造装置。
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の製造法で得られた低ソーダアルミナ。
請求項１６〜１９のいずれか１項に記載の製造装置を用いて製造された低ソーダアルミナ。
請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の低ソーダアルミナを用いて製造された磁器。