JP3395689B2

JP3395689B2 - アルミドロス残灰の処理方法

Info

Publication number: JP3395689B2
Application number: JP01477599A
Authority: JP
Inventors: 寛渡邉; 雅春杉山; 彰森田; 昇杉山; 正敏南波
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 1999-01-22
Filing date: 1999-01-22
Publication date: 2003-04-14
Anticipated expiration: 2019-01-22
Also published as: JP2000210635A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム（以
下「アルミ」とも略称する）又はアルミ合金からなるア
ルミ原料を溶解するアルミ溶解工程で不可避的に発生す
るアルミドロスより金属状のアルミ又はアルミ合金を回
収した後のアルミドロス残灰を、その残灰中に含まれる
不純物に起因する悪臭の発生や発火等の危険性もなく、
有用資源化することができる処理方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】アルミ又はアルミ合金からなるアルミ製
品は、その耐蝕性、導電性、伝熱性等において優れた特
性を有するため、車輛、船舶、機械、電気、建築、日用
品、飲料用缶等のきわめて多くの分野で広範囲に利用さ
れており、また、その形態も鋳塊品、圧延品、押出品、
鋳造品等の種々の製品として多岐に及んでいる。

【０００３】そして、このようなアルミ製品の製造は、
一般に、アルミ新地金、アルミ母合金、工場内で生じる
製品のアルミ切れ端（工場内リターン材）、二次アルミ
塊、二次アルミ母合金塊、回収アルミスクラップ等のア
ルミ原料（原材料）を溶解して基本的な形態のスラブ、
ビレット、アルミ塊、アルミ合金塊等のアルミ鋳塊品を
製造した後、このアルミ鋳塊品に圧延、押出、鋳造等の
加工を施して所望の形状に形成し、このうちの多くは、
その後において、その表面の洗浄化やその表面に耐蝕性
や意匠性を付与する目的で陽極酸化処理等の表面処理を
施することにより、最終的な種々のアルミ製品とするよ
うに行われている。

【０００４】ところで、アルミ原料からアルミ鋳塊品を
製造するには、上述したようにアルミ原料を溶解するア
ルミ溶解工程が不可欠である。ところが、かかるアルミ
溶融工程においては、アルミ又はアルミ合金が元来酸化
されやすい金属であることから、その溶湯表面が酸化さ
れる。そこで、この溶湯表面の酸化を防止するために通
常フラッスが使用されるが、その酸化を完全に防止する
ことが困難であり、溶湯表面にアルミ酸化物を主成分と
する、いわゆるアルミドロスが不可避的に発生してい
る。

【０００５】そして、このアルミドロスについては、通
常それが８０重量％に及ぶアルミを含んでいるので、溶
湯表面上から掻き出されたアルミドロスを回転羽根式等
のしぼり機を用いてあるいは加圧下で溶融金属アルミを
絞り出して回収している。また、この一次回収処理した
後に冷却して固化したアルミドロスを再び溶解処理し
て、上記した回収処理を同様に行うことにより金属アル
ミを可及的に回収している。

【０００６】このようにしてアルミドロスから金属アル
ミを可及的に回収した後の残滓、すなわちアルミドロス
残灰は、主としてアルミ酸化物からなるものであるが、
依然として金属アルミ（その合金も含む）を含んでお
り、また、水分と反応してアンモニアや塩化水素を発生
し、悪臭等の公害の原因になる窒化アルミ（ＡｌＮ）や
フラックス由来の塩素含有成分をも含んでいる。

【０００７】このため、このアルミドロス残灰につい
て、これまでに無公害化したり、あるいは、アルミナ源
として再利用することが種々検討されている。しかしな
がら、このアルミドロス残灰は、不純物である窒化アル
ミが含まれており、その窒化アルミの含有量が通常５〜
２０重量％にも達し、放置ないし保管中には窒化アルミ
が空気中の水分と反応してアンモニアを発生するため、
安全性や環境上の問題を引き起こしたり、また、その窒
化アルミが中性ないしは還元性雰囲気中では高温でもか
なり安定しているため、例えば化学工業原料、窯業原
料、金属精錬溶造滓剤としての有用資源化の障害となっ
ている。

【０００８】また、本出願人は、アルミドロス残灰から
窒化アルミ等のような有害不純物を効率よく除去して有
用資源化できるようにするため、アルミドロス残灰に水
を（実際には含水ＳｉＯ₂化合物等と共に）添加したも
のを混練した後、造粒してから焼成する処理方法につい
てすでに提案している（特願平９−３４９４５７号公
報）。

【０００９】しかしながら、アルミドロス残灰に単に水
を添加して造粒した場合には、その造粒段階又はその造
粒物を保管している期間中に、アルミドロス残灰に含ま
れる窒化アルミの分解により可燃性のアンモニアが常に
発生して悪臭や発火等の原因になることがある。しか
も、このようにして発生したアンモニアが水溶液となっ
て金属アルミと反応して水酸化アルミニウムを生成する
と同時に水素ガスを短時間で急激に発生するため、その
反応をさらに加速させてゆき瞬間的な爆発限界に達する
こともある。特に、このような発火の原因となったり爆
発限界に達するような現象は、散発的に発生してその発
生の時期が明確ではないため、その防止対策が難しいも
のになっている。

【００１０】ちなみに、一般の作業工程中においてアン
モニアや水素ガス等を除去する必要がある場合には、通
常、その作業設備の周辺環境の空気を集めて清浄塔に導
き、その清浄塔で清浄してから外部に放出する方法が採
られることが多い。しかし、この方法は、上記したよう
な短時間で急激なガスの発生があり、その発生時期が一
定していないような作業工程に対しては、最大のガス発
生時にも対応し得るような大容量の設備を設置しなけれ
ばならず、逆に、通常のガス処理能力を有する設備を設
置すると、急激なガス発生時には対応できないという不
具合がある。このため、この方法だけでは十分かつ的確
に対処することができない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うな実情に鑑みてなされたものであり、その目的とする
ところは、アルミドロス残灰の処理工程において窒化ア
ルミ等の不純物に起因して発生する悪臭を容易に抑制す
ることができ、また、アンモニアや水素ガス等の予期せ
ぬ発生に起因して起こる発火や爆発等の現象を容易に防
止することができるアルミドロス残灰の処理方法を提供
することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成し得る
本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる
アルミ原料を溶解するアルミ溶解工程で発生するアルミ
ドロスより金属状のアルミニウム又はアルミニニウム合
金を回収した後のアルミドロス残灰に、酸性水を水分濃
度が２５〜３５重量％となるように加えて混練し造粒し
た後、その造粒したアルミドロス残灰を焼成するアルミ
ドロス残灰の処理方法である。

【００１３】本発明において処理の対象となるアルミド
ロス残灰は、それがアルミやアルミ合金からなるアルミ
原料を溶解するアルミ溶解工程で副生されるものであれ
ば特に限定されるものではなく、具体的には、例えば、
前述したようなアルミ新地金、アルミ母合金、工場内で
生じる製品のアルミ切れ端、二次アルミ塊、二次アルミ
母合金塊、回収アルミスクラップ等のアルミ原料（原材
料）を溶解して基本的な形態のスラブ、ビレット、アル
ミ塊、アルミ合金塊等のアルミ鋳塊品を製造する際のア
ルミ溶解工程で副生するアルミドロスから得られる残滓
である。このようなアルミドロス残灰の組成は、概ね、
金属アルミ１０〜１５重量％、酸化アルミ（Ａｌ
₂Ｏ₃）５０〜６０重量％、窒化アルミ（ＡｌＮ）５〜
２０重量％、珪素（Ｓｉ）０．５〜１０重量％、鉄（Ｆ
ｅ）０．５〜２重量％、マグネシア（ＭｇＯ）０〜６重
量％、アルカリ（Ｎａ＋Ｋ）１．５〜３重量％、カルシ
ウム（Ｃａ）０〜１重量％、塩素（Ｃｌ）０．５〜５重
量％、フッ素（Ｆ）０．５〜２重量％等である。

【００１４】本発明では、このようなアルミドロス残灰
に酸性水を水分濃度が２５〜３５重量％となるように加
えて調整しながら混練し、取り扱いを容易にする観点か
らその混練物を造粒する。この際、水分濃度が２５〜３
５重量％となるように調整するのは、アルミドロス残灰
が団粒状になる程度に造粒されるようにする観点から特
定するものである。この水分濃度が２５重量％未満では
アルミドロス残灰が十分に団粒状にならず、反対に３５
重量％以上になるとアルミドロス残灰がスラリー状とな
って団粒状にできない。

【００１５】この混練と造粒は、例えば、アルミドロス
残灰に酸性水を所定量添加したものをパドルミキサー、
ニーダーミキサー、二重円型混合機等の回転式混練機や
スクリューミキサー等の連続式混練機により混練した
後、その混練後の湿潤混練物をブリケッター等の造粒装
置により圧縮打錠して造粒する方法、あるいは、回転皿
式造粒装置にアルミドロス残灰を回転皿に入れて回転さ
せた状態において酸性水を所定量散布して混練造粒する
方法等を用いて行えばよい。造粒するアルミドロス残灰
造粒物の平均粒径は、輸送の容易性や焼成時の窒化アル
ミの分解効率を確保する等の観点から３〜３０ｍｍ程度
が好ましい。

【００１６】本発明では、このように造粒したアルミド
ロス残灰を焼成する。このときの焼成は、酸性雰囲気下
において、８００〜１８００℃の焼成温度で２〜４８時
間程度行う。また、この焼成を行うための焼成装置の形
式や焼成方式等は特に限定されるものではなく、公知の
ものを適宜選択して適用する。

【００１７】また、本発明で使用する酸性水は、通常、
ｐＨがほぼ４以下の水であればよいが、好ましくは有機
酸又は無機酸によりｐＨが１以上４以下、より好ましく
は１以上２以下に調製された水である。この酸性水のｐ
Ｈが「４」よりも大きな値になるとアルミドロス残灰に
含有されている窒化アルミの分解を抑制しにくくなり、
また、その分解により生成するアンモニアを中和する能
力が低下する。このような窒化アルミの分解の抑制効果
とアンモニアの中和効果がより確実に得られる観点から
は、そのｐＨは「２」以下であるとよい。反対に、その
ｐＨが「１」よりも小さな値になるとアルミドロス残灰
に含まれる金属アルミの分解を促進し、水素ガスの発生
を助長してしまう問題があるほか、酸の使用量が飛躍的
に増えて経済的にも不利となる。

【００１８】酸性水のｐＨを調製するための酸は、硫
酸、塩酸、硝酸等の無機酸であってもよいが、排ガス処
理の負荷軽減や機器の防腐等の観点から、好ましくは有
機酸である。また、有機酸は、水との溶解性やアルミド
ロスとの混合性が良好である等の観点から、酢酸、グル
コン酸又はクエン酸であることが好ましい。

【００１９】このような本発明の処理方法によれば、造
粒したアルミドロス残灰を焼成することにより、その残
灰に含まれる窒化アルミが分解されるとともに金属状ア
ルミも酸化されて酸化アルミ（アルミナ）となり、ま
た、その焼成時に発生するアンモニアガスや水素ガスが
燃焼分解されて無害化される。そして、アルミドロス残
灰の造粒に際し、酸性水を加えて特定の水分濃度にして
いることにより、造粒中やその造粒物の保管中における
窒化アルミの分解が抑制（あるいは平均化）され、これ
によりアンモニアの生成が抑えられる。また、生成した
アンモニアが中和されて塩基性水の発生が抑えられ、こ
れにより金属アルミの分解も抑制される。このような酸
性水を加えることによる作用効果は、そのｐＨを１以上
４以下に設定することにより確実に得られる。

【００２０】また、酸性水のｐＨ調製を有機酸を使用し
て行った場合には、アルミドロス残灰の造粒時における
窒化アルミの分解がより確実に抑制され、これによりア
ンモニアの発生も確実に抑えられる。しかも、その造粒
物を焼成する際には、有機酸が分解されて水と炭酸ガス
になり、このため焼成時における排気ガスの特別な処理
が不要となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、実施例及び比較例を挙げ
て、本発明について具体的に説明する。

【００２２】［実施例１〜１２］２５ｋｇのアルミドロ
ス残灰に表１に示す酸及びｐＨからなる酸性水を１０リ
ットル（比較例の場合の水道水も１０リットル）加え
て、その残灰を表１に示す各造粒法により造粒してドロ
ス粒を得た。なお、酸性水等を加えた際のドロス残灰の
水分濃度はいずれも３０重量％であった。また、硫酸と
しては５％濃度（比重１．０５）のものを使用した。得
られたドロス粒は、鉄製の保管箱に入れて焼成時まで保
管した。次いで、そのドロス粒を酸化雰囲気下にした焼
成炉を用いて１０００℃、１時間の条件で焼成した。こ
の焼成は、酸性水を残灰へ加えてから８時間経過する前
に行った。

【００２３】「打錠式」の造粒法では、酸性水を添加し
たアルミドロス残灰を回転式の混練機により混練した
後、ブリケッターの造粒装置により型押して平均粒径が
１５ｍｍのドロス粒を得るようにした。一方、「回転皿
式」の造粒法では、回転皿型造粒装置により収容されて
回転するアルミドロス残灰に酸性水を噴霧して造粒する
ことにより平均粒径が２０ｍｍのドロス粒を得るように
した。また、この処理設備においては、その各混練機、
造粒装置及び保管箱の上部に天蓋フードをそれぞれ設置
し、その各天蓋フードを排気ダクトにて連結して、１０
０ｍ³／分の吸引力で各装置等の周辺にある空気を集め
て吸引し、排ガス洗浄装置を通した後に外部に排出する
ようにした。

【００２４】そして、この処理工程を行うなかで、排気
ダクトの洗浄装置の手前において吸引される排気ガスを
採取してアンモニアの濃度をＪＩＳＫ００９９−８３
の測定法に準拠して継続的に測定し、その濃度の最高到
達値とその到達時の処理工程の内容（混練時、造粒時、
保管時のいずれか）を調べた。また、このアンモニア濃
度測定に加え、混練機、造粒装置及び保管箱の各機器か
ら１ｍ手前側に離れた位置で床上１．５ｍの高さから採
取された各処理工程の作業空間におけるアンモニア濃度
の測定を同じ測定法にて行い、前記した排気ダクトでの
最高到達濃度の到達時における処理工程に係る機器の作
業空間のアンモニア濃度の最高到達値を調べた。このと
きの各測定結果を表１に示す。

【００２５】また、造粒後と焼成後における各ドロス粒
を化学分析し、その各ドロス粒における窒化アルミ（Al
Ｎ）及び金属状アルミ（M-Al）の減少率について測定し
た。このときの各減少率は、窒化アルミについてはケル
ダール法、金属状アルミについてはＢｒ−メタノール分
解濾別ＩＣＰ発光法によりそれぞれの含有量を測定し、
原料となったアルミドロス残灰における窒化アルミ及び
金属状アルミの初期含有量に対する減少率として求め
た。このときの測定結果を表１に示す。

【００２６】［比較例１〜２］比較例１と比較例２は、
実施例１と実施例２における酸性水に代えて表１に示す
ｐＨからなる水道水を共に使用した以外は実施例１と実
施例２とそれぞれ同様の工程を経てアルミドロス残灰の
処理を行うとともに同様の各種測定を行った。このとき
の各測定結果を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１から明らかなように、実施例１〜１２
では、焼成後における窒化アルミ及び金属状アルミの減
少率がいずれの実施例でもほとんど９９％であり、焼成
により窒化アルミ及び金属状アルミがドロス錠から効率
よく除去されている。

【００２９】また、酢酸を使用したｐＨ２の酸性水をア
ルミドロス残灰に加えて混練し造粒した実施例１、２
と、硫酸を使用したｐＨ２の酸性水をアルミドロス残灰
に加えて混練し造粒した実施例９、１０では、造粒後に
おける窒化アルミ及び金属状アルミの減少率がいずれも
０％であり、造粒時及びその後においても窒化アルミ及
び金属状アルミが減少せず残っている。これは、言い換
えれば、造粒時及びその後においても窒化アルミ及び金
属状アルミのいずれもがほとんど分解されておらず、そ
の分解が確実に抑制されていることを示している。特
に、窒化アルミがほとんど減少していないことから、ア
ンモニア濃度も他の実施例（３〜８、１１〜１２）に比
べて低い値になっている。また、実施例では処理設備内
において発火や爆発が発生することもなかった。

【００３０】これに対し、酢酸を使用したｐＨ４の酸性
水をアルミドロス残灰に加えて混練し造粒した実施例
３、４と、グルコン酸を使用した酸性水をアルミドロス
残灰に加えて混練し造粒した実施例５〜８と、硫酸を使
用したｐＨ４の酸性水をアルミドロス残灰に加えて混練
し造粒した実施例１１〜１２では、前記した実施例
（１、２、９、１０）に比べて、造粒後における窒化ア
ルミ及び金属状アルミの減少率が若干多くなり、アンモ
ニア濃度（特に排気ダクトにおけるもの）が少し高くな
った。なお、作業環境におけるアンモニア濃度について
は、ほとんど差異がなかった。

【００３１】一方、酸性水に代えてｐＨ６．８の水道水
を使用した比較例１、２では、焼成後における窒化アル
ミ及び金属状アルミの減少率が９９％と多かった点で実
施例１〜１２の場合と差異がなかったものの、造粒後に
おける窒化アルミ及び金属状アルミの減少率が実施例１
〜１２の場合に比べてきわめて多かった。また、アンモ
ニア濃度の最高到達値について実施例１〜１２の場合と
対比してみれば、「打錠」式の造粒法を採用した比較例
１では排気ダクトで７倍〜４７倍、作業空間で５倍〜１
６倍という割合で高く、「回転皿」式の造粒法を採用し
た比較例２では排気ダクトで８倍〜３４倍、作業空間で
４倍〜９倍という割合で高かった。実際、比較例１、２
の処理を行った作業空間においてはアンモニア等による
異臭が臭覚によって確認された。

【００３２】なお、実施例１〜１２の処理を行って得ら
れた焼成物は、窒化アルミ及び金属状アルミの含有量が
きわめて少なく、酸化アルミ（アルミナ）を主成分とす
る粒状のものであった。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の処理方法
によれば、特にアルミドロス残灰に酸性水を加えて混練
し造粒するので、その造粒の段階において残灰に含まれ
る窒化アルミの分解さらには金属状アルミの分解が抑制
されるため、アルミドロス残灰の処理工程（特に造粒時
とその造粒後で焼成前までの保管時）において窒化アル
ミの分解により発生するアンモニア等の悪臭が容易かつ
的確に抑制される。また、これにより、アンモニアや水
素ガス等の予期せぬ発生に起因して起こる発火や爆発等
の現象が容易に防止される。このようなことから、作業
環境や安全性により優れたアルミドロス残灰の処理を行
うことが可能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩ // Ｃ０１Ｆ 7/02 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０４ＤＺＡＢ (72)発明者森田彰静岡県庵原郡蒲原町蒲原１丁目34番１号日本軽金属株式会社グループ技術センター内 (72)発明者杉山昇静岡県庵原郡蒲原町蒲原１丁目34番１号日本軽金属株式会社グループ技術センター内 (72)発明者南波正敏東京都品川区東品川２丁目２番20号日本軽金属株式会社内 (56)参考文献特開平11−179322（ＪＰ，Ａ) 特開平６−135761（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−291678（ＪＰ，Ａ) 特開平11−130515（ＪＰ，Ａ) 特開平８−192127（ＪＰ，Ａ) 特開平10−244241（ＪＰ，Ａ) 特開平６−93348（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B09B 3/00 - 5/00 C22B 7/00 - 7/04 C22B 21/00 - 21/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウム又はアルミニウム合金から
なるアルミ原料を溶解するアルミ溶解工程で発生するア
ルミドロスより金属状のアルミニウム又はアルミニニウ
ム合金を回収した後のアルミドロス残灰に、酸性水を水
分濃度が２５〜３５重量％となるように加えて混練し造
粒した後、その造粒したアルミドロス残灰を焼成するこ
とを特徴とするアルミドロス残灰の処理方法。
【請求項２】酸性水は、有機酸又は無機酸によりｐＨ
が１以上４以下に調製された水である請求項１記載の処
理方法。
【請求項３】有機酸は、酢酸、グルコン酸又はクエン
酸である請求項２記載の処理方法。