JP2623379B2 - アルミニウム含有無機酸より高純度アルミナを製造する方法 - Google Patents

アルミニウム含有無機酸より高純度アルミナを製造する方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム含有無機
酸(特には廃酸)より六角板状硫酸アルミニウム結晶を
晶析させ、この結晶から高純度アルミナを製造する方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】アルミニウム泊やアルミニウム材料の表
面処理工程からは、アルミニウムを含有する廃酸が排出
される。これらの廃酸の処理方法としては、苛性ソー
ダ、消石灰又は炭酸カルシウム等で廃酸を中和する方
法、又は廃酸濃縮液を排水処理用の凝集剤として使用す
る方法が主に行われている。本発明者等は、先に特公昭
48−41157号及び特公昭49−29821号各公
報において、硫酸アルミニウム溶液から、厚みのある六
角板状硫酸アルミニウム結晶を製造する方法を提案し
た。更に、この技術を利用してアルミニウム含有廃酸の
処理方法を開発し、特公昭51−6034号、特公昭5
1−6035号及び特開平1−153517号各公報に
開示した。本発明は、上記の技術を更に改良した方法に
よって得られる厚みのある六角板状硫酸アルミニウム結
晶を焼成することによって高純度アルミナを製造する方
法を提供するものである。
【0003】一方、高純度アルミナの製造方法として
は、高純度アルミニウムを炎火で細かい結晶にして酸化
する方法が知られているが、原料として用いる高純度ア
ルミニウムが高価であるだけでなく、生成されるアルミ
ナの粒度を一定にするのが困難であった。
【0004】更に、高純度アルミナの製造方法として
は、バイヤー法で得た水酸化アルミニウムを硫酸に溶解
して硫酸アルミニウム溶液とし、この溶液にアンモニア
ガスを吹き込んでアンモニウムミョウバン溶液としてか
らアンモニウムミョウバン結晶を取り出し、この結晶を
再溶解してから炭酸ガスを吹き込み、炭酸アルミニウム
結晶として沈澱させ、これを分離して焼成する方法も知
られている。しかしながら、この方法では、不純物を徐
々に除去するために工程が複雑になるだけでなく、途中
の濾過工程で生じるアンモニアミョウバン濾液及び炭酸
アンモニウム濾液の処理が問題となり、その満足な再利
用法も未だ開発されていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、アルミニ
ウム含有廃酸の有効利用が可能になる処理方法と、高純
度アルミナの製造方法について鋭意研究を重ねた結果、
アルミニウム含有廃酸を含有する硫酸溶液を減圧下で加
熱して濃縮した後に六角板状硫酸アルミニウム結晶を種
結晶として少量添加して冷却すると、硫酸アルミニウム
が六角板状結晶として晶析すること、及びこうして得ら
れた硫酸アルミニウム結晶を焼成することにより、9
9.99%以上の純度を有するAl2 3 (α─アルミ
ナ)が得られることを見出した。本発明は、かかる知見
に基づくものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は、アル
ミニウムを含む塩酸、硫酸、硝酸又は塩酸─硫酸の少な
くとも1種類の無機酸を含有する硫酸溶液を減圧及び加
熱下で濃縮して硫酸アルミニウム飽和溶液を調製し、こ
の硫酸アルミニウム飽和溶液に六角板状硫酸アルミニウ
ム結晶を添加してから冷却して六角板状硫酸アルミニウ
ム結晶を晶析させ、こうして得られた六角板状硫酸アル
ミニウム結晶を酸素存在下で焼成することを特徴とす
る、アルミニウム含有無機酸より高純度アルミナを製造
する方法に関する。
【0007】本発明方法ではアルミニウムを含む無機酸
として、一般にはアルミニウム箔やアルミニウム材料等
の表面処理工程から排出される廃酸を用いる。このアル
ミニウム含有廃酸に、必要に応じて硫酸を加えて、硫酸
溶液を調製する。
【0008】次に、前記の硫酸溶液を、減圧下(例え
ば、700mmHg〜400mmHgゲージ圧、好まし
くは700mmHg〜600mmHgゲージ圧)で加熱
(例えば、90〜55℃、好ましくは65〜60℃)し
て濃縮する。この濃縮工程において、加熱温度が65℃
(700mmHgゲージ圧にて)を越えると、冷却工程
が必要になるので経済的でなく、55℃(700mmH
gゲージ圧にて)よりも低いとノリ状結晶が晶析し易く
なるので好ましくない。。
【0009】こうして得られた濃縮液に、種晶として、
六角板状硫酸アルミニウム結晶(特には、厚みのある六
角板状硫酸アルミニウム結晶)を、好ましくは5〜20
重量%(特には7〜10重量%)の量で添加する。六角
板状硫酸アルミニウム結晶は、例えば、前記の特公昭4
8−41157号、特公昭49−29821号、特公昭
51−6034号又は特公昭51−6035号各公報に
記載の方法で得ることができる。種晶の添加量が5重量
%未満であると六角板状結晶が生成されずにノリ状結晶
が生成し、20重量%を越えるとスラリーの濃度が高く
なって結晶の精製操作が困難になるので好ましくない。
【0010】続いて、種晶を添加した濃縮液を、徐々に
(例えば、2〜5℃/h、好ましくは3〜4℃/hの速
度で)冷却して、六角板状硫酸アルミニウム結晶を晶析
させる。冷却速度が2℃/hよりも遅いと結晶晶析効率
が極端に低下し、5℃/hよりも早いと六角板状結晶が
生成されずにノリ状結晶が生成するので好ましくない。
こうして得られた六角板状硫酸アルミニウム結晶を分離
する。
【0011】本発明方法により得られる硫酸アルミニウ
ム結晶は、通常の18水塩とは異なり、16水塩なので
結晶が堅く、付着水が少ない。従って、次の焼成工程で
必要なエネルギーが少なくなる。また、六角板状硫酸ア
ルミニウム結晶を分離した後の濾液は、そのままアルミ
ナ等のエッチング用液として再使用することができ、廃
液処理が不要となり、閉回路システムの構築が可能とな
る。
【0012】続いて、得られた六角板状硫酸アルミニウ
ム結晶を酸素存在下(例えば、空気又は酸素気流中)
で、好ましくは1200〜1300℃、特には1230
〜 1280℃にて焼成して、アルミナを生成する。こ
うして、99.99%以上のAl2 3 (α─アルミ
ナ)を得ることができる。この焼成工程では硫酸(SO
3 )ガスが発生するが、本発明方法において発生する廃
硫酸ガスを石灰乳に吸収させると良質の石膏を得ること
ができる。従って、廃ガス処理により有用な生成物を得
ることができる。
【0013】
【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
するが、これらは本発明の範囲を限定するものではな
い。以下の実施例において、化学組成は、誘導結合型プ
ラズマ発光分析(ICP)によって測定した。
【0014】実施例1:アルミニウム箔を硫酸及び塩酸
で表面処理した際に排出される廃酸〔Al(20.2g
/l)、SO4 (219g/l)、Cl(9.9g/
l);比重=1.192〕3リットルに、70%硫酸
〔H2O(106g)及びH2 SO4 (319g)〕4
25gを添加した。得られた硫酸溶液3.4リットルを
濃縮槽に注入し、700mmHg(ゲージ圧)にて60
℃で4時間真空濃縮した。蒸留液〔Cl(3.7g/
l)含有〕1.7リットルに対して、晶析液〔Al(3
7.9g/l)、SO4 (616g/l)、Cl(1
5.5g/l);比重=1.408〕1.7リットルが
得られた。この晶析液1.7リットルに、厚みのある六
角板状硫酸アルミニウム結晶〔Al2 (SO4 3 ・1
6H2 O〕20.3重量%を含有するスラリー590g
を加え、3℃/hの冷却速度で60℃から25℃まで冷
却した。厚みのある六角板状硫酸アルミニウム結晶が析
出したので、遠心分離機で分離した。得られた結晶及び
濾液の組成は、後記表1に示す通りである。
【0015】得られた結晶910gを白金ボートに入
れ、1250℃で3時間焼成したところ、アルミナ(9
9.99%)147gが得られた。
【0016】実施例2:実施例1で用いた廃酸3リット
ルと70%硫酸425gとの混合液3.4リットルを濃
縮槽に注入し、650mmHg(ゲージ圧)にて65℃
で5時間真空濃縮した。蒸留液〔Cl(4.7g/l)
含有〕1.7リットルに対して、晶析液〔Al(37.
9g/l)、SO4 (628g/l)、Cl(14.2
g/l);比重=1.414〕1.7リットルが得られ
た。この晶析液1.7リットルに、実施例1で用いた六
角板状硫酸アルミニウム結晶含有スラリー590gを加
え、3℃/hの冷却速度で65℃から25℃まで冷却し
た。厚みのある六角板状硫酸アルミニウム結晶が析出し
たので、遠心分離機で分離した。得られた結晶及び濾液
の組成は、後記表2に示す通りである。
【0017】得られた結晶910gを白金ボートに入
れ、1250℃で3時間焼成したところ、アルミナ(9
9.99%)147gが得られた。
【0018】実施例3:アルミニウム箔を硫酸及び塩酸
で表面処理した際に排出される廃酸〔Al(19.6g
/l)、SO4 (225g/l)、Cl(8.5g/
l);比重=1.188〕3リットルに、70%硫酸
〔H2O(106g)及びH2 SO4 (319g)〕4
25gを添加した。得られた硫酸溶液3.4リットルを
濃縮槽に注入し、700mmHg(ゲージ圧)にて60
℃で4時間真空濃縮した。蒸留液1.7リットルに対し
て、晶析液1.7リットルが得られた。この晶析液1.
7リットルに、厚みのある六角板状硫酸アルミニウム結
晶〔Al2 (SO4 3 ・16H2 O〕160gを加
え、3℃/hの冷却速度で60℃から25℃まで冷却し
た。厚みのある六角板状硫酸アルミニウム結晶が析出し
たので、遠心分離機で分離した。得られた結晶及び濾液
の組成は、後記表3に示す通りである。
【0019】得られた結晶750gを白金ボートに入
れ、1230℃で4時間焼成したところ、アルミナ(9
9.99%)121gが得られた。
【0020】実施例4:実施例3で用いた廃酸3リット
ルと70%硫酸425gとの混合液3.4リットルを濃
縮槽に注入し、650mmHg(ゲージ圧)にて65℃
で4時間真空濃縮した。蒸留液1.7リットルに対し
て、晶析液1.7リットルが得られた。この晶析液1.
7リットルに、実施例3で用いた六角板状硫酸アルミニ
ウム結晶160gを加え、3℃/hの冷却速度で65℃
から25℃まで冷却した。厚みのある六角板状硫酸アル
ミニウム結晶が析出したので、遠心分離機で分離した。
得られた結晶及び濾液の組成は、後記表4に示す通りで
ある。
【0021】得られた結晶810gを白金ボートに入
れ、1250℃で3時間焼成したところ、アルミナ(9
9.99%)131gが得られた。
【0022】実施例5:実施例3で用いた廃酸3リット
ルと70%硫酸425gとの混合液3.4リットルを濃
縮槽に注入し、700mmHg(ゲージ圧)にて60℃
で4時間真空濃縮した。蒸留液1.7リットルに対し
て、晶析液1.7リットルが得られた。この晶析液1.
7リットルに、実施例3で用いた六角板状硫酸アルミニ
ウム結晶160gを加え、3℃/hの冷却速度で60℃
から25℃まで冷却した。厚みのある六角板状硫酸アル
ミニウム結晶が析出したので、遠心分離機で分離した。
得られた結晶及び濾液の組成は、後記表5に示す通りで
ある。
【0023】得られた結晶850gを白金ボートに入
れ、1250℃で3時間焼成したところ、アルミナ(9
9.99%)137.5gが得られた。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】
【表3】
【0027】
【表4】
【0028】
【表5】
【0029】
【発明の効果】本発明方法によれば、アルミニウムを含
有する廃酸から高純度アルミナを製造することができ
る。こうして得られる高純度アルミナは、半導体基板、
ナトリウムランプ、クロマトグラフィー等の材料として
用いることができる。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミニウムを含む塩酸、硫酸、硝酸又
    は塩酸─硫酸の少なくとも1種類の無機酸を含有する硫
    酸溶液を減圧及び加熱下で濃縮して硫酸アルミニウム飽
    和溶液を調製し、この硫酸アルミニウム飽和溶液に六角
    板状硫酸アルミニウム結晶を添加してから冷却して六角
    板状硫酸アルミニウム結晶を晶析させ、こうして得られ
    た六角板状硫酸アルミニウム結晶を酸素存在下で焼成す
    ることを特徴とする、アルミニウム含有無機酸より高純
    度アルミナを製造する方法。
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CN106745143A (zh) * 2017-01-18 2017-05-31 中信锦州金属股份有限公司 一种用副产铝泥制备固体硫酸铝的方法

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