JP3438240B2 - アルミナ含有鉱石からの水酸化アルミニウムの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルミナ含有鉱石から
の水酸化アルミニウムの製造方法に関するものである。

【０００２】さらに詳細には、アルミナ含有鉱石（以
下、ボーキサイトと称する）をアルカリで溶解して得た
アルミン酸ソーダ溶液を加水分解して水酸化アルミニウ
ムを析出させる、所謂バイヤー法による水酸化アルミニ
ウムの製造方法により、原料アルミナ含有鉱石として可
溶性シリカ含有量の多い低品位ボーキサイトの使用に於
いても、アルカリ損失量が少なく、アルミナ収量が高
く、シリカ汚染が少なく、且つエネルギー原単位も低
く、経済的に水酸化アルミニウムを収得し得る水酸化ア
ルミニウムの製造方法に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】ボーキサイトからの水酸化アルミニウム
の製造に最も普通に用いられる方法はバイヤー法であ
る。この方法は、ボーキサイトを苛性ソーダ或いは苛性
ソーダと炭酸ソーダとの混合液のようなアルカリ水溶液
で処理してスラリー状とし、ボーキサイト中のアルミナ
分をアルミン酸ソーダとして抽出し（抽出工程）、その
後該スラリーから酸化鉄、珪酸塩、酸化チタンなどの不
溶解残渣を分離し（赤泥分離工程）、不溶解残渣を分離
した後の清澄アルミン酸ソーダ溶液に種子として水酸化
アルミニウムを添加し、通常５０〜７０℃の温度で水酸
化アルミニウムを析出させ、析出水酸化アルミニウムを
アルミン酸ソーダ溶液から分離し（析出工程）、分離し
た析出水酸化アルミニウムの一部を種子として循環使用
し、残余の水酸化アルミニウムを製品として取出し、他
方、分離後のアルミン酸ソーダ溶液（以下分解液と称
す）はそのまま、または濃縮した後ボーキサイトの溶解
工程へ循環使用する工程より構成されている。

【０００４】通常ボーキサイト中には採鉱地の違いによ
り差はあるもののアルカリ可溶性シリカ（以下、反応性
シリカ又はＲ−ＳｉＯ₂ と称する）を含有している。こ
のため上記抽出工程においては、ボーキサイト中のアル
ミナ分の抽出と同時にボーキサイト中に含まれる反応性
シリカも溶出する。この液中に溶出した反応性シリカを
含む抽出液（アルミン酸ソーダ溶液）を析出工程でその
まま水酸化アルミニウムを得るために析出処理を行う場
合には、水酸化アルミニウムとともに液中のシリカも分
解沈澱し水酸化アルミニウムの品質の低下を招く。それ
ゆえ抽出液中の反応性シリカは析出工程に送る前にアル
ミナ及びアルカリ溶液の一部と反応させて、アルカリ不
溶のソーダライトあるいはゼオライトとして析出させ
（脱硅工程）、続く赤泥分離工程で酸化鉄、酸化チタン
等の他の不溶性物質とともに分離し廃棄している。従
来、最も一般的には抽出工程での滞留時間を３０分〜６
時間と比較的長くし、該工程で十分な反応性シリカの溶
出と、この溶出した反応性シリカの脱珪生成物への転化
並びに析出を行わせている。しかしながら、該方法は、
上記した如く抽出液中の可溶性シリカを多量のアルミナ
とアルカリを用いて脱硅生成物として除去するため経済
的でない。

【０００５】このボーキサイト中の反応性シリカに起因
するアルカリ損失の低減法として、ボーキサイト中のア
ルミナと反応性シリカの苛性アルカリ液又はアルミン酸
ソーダ溶液への溶解速度差を利用してアルミナ分を選択
的に溶解させることによって反応性シリカの含有量の多
いボーキサイトを利用し得るようにした方法（特公昭37
-8257 号公報）、アルミナ分は充分に溶解させるが、反
応性シリカの溶出を抑えて抽出残渣を合成有機高分子凝
集剤を用いて分離する方法（特公昭48-37678公報）、管
型反応器によってアルミナ分を抽出し、抽出後直ちに抽
出液、溶解残渣の混合液をフラッシュ冷却し、溶解残渣
を分離除去し、抽出液は脱硅処理した後、水酸化アルミ
ニウムを析出させる方法（特開昭62-230613 公報）等が
知られている。

【０００６】

【本発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公
昭37-8257 号はボーキサイトとして反応性シリカ含有量
の多いものと通常含有量のものの２種類を併用し、かつ
抽出も別々の条件で行うため、これを通常の反応性シリ
カ含有量のボーキサイトや反応性シリカ含有量の高いボ
ーキサイトを各々単独で用いる場合には適用できない。

【０００７】特公昭48-37678号は、抽出残渣の高速分離
という意味からは優れた発明であるが、アルミナの抽出
に際し、いかに効率よく反応性シリカの溶出を抑制する
かについては詳述されておらず、加えてアルミナ収量の
低下抑制を意図したプロセスは開示されていない。

【０００８】また、特開昭62-230613 号は抽出後直ちに
抽出液、抽出残渣の混合液をフラッシュ冷却してボーキ
サイトからアルカリ溶液中への可溶性シリカの溶出を抑
え、溶解残渣を分離除去し、次いで抽出液を脱硅処理す
る方法であるが、この方法に於いて加熱は混合ヘッダー
や管状反応器に生蒸気を直接吹き込む方法が記載されて
いるが、この場合には系内の水バランスをとるために、
別途大きな蒸発装置を設置する必要が生じるとともに経
済的でなく、また混合ヘッダーで回収蒸気及び生蒸気を
用いて循環分解液等のアルカリ水溶液とボーキサイトよ
りなる混合スラリーを抽出温度まで加熱する場合には、
抽出温度に至る予熱過程においてもＲ−ＳｉＯ₂ の溶出
が生起するためＲ−ＳｉＯ₂ の溶出抑制が十分ではな
い。また脱硅処理はフラッシュ冷却後８０〜１１０℃の
低温で行なわれるため、反応速度が遅く、製品水酸化ア
ルミニウムのシリカ汚染を回避するためには非常に大き
な脱硅処理装置を設置する必要があるなどの問題点があ
る。さらには脱硅工程において所望濃度までシリカ含有
量を低下させるべく長時間保持する場合には抽出液中の
アルミナ分が水酸化アルミニウムとして同時に析出する
ため、ボーキサイト中よりのアルミナの抽出率は高いも
のの工程全体としてはアルミナ収量が低下するとの不都
合を生起する。

【０００９】かかる事情下に鑑み、本発明者等は、エネ
ルギー原単位を悪化せしめることなく、苛性ソーダ損失
量を減少させ、アルミナの収量の低下を減少せしめ、か
つシリカ汚染の少ない水酸化アルミニウムを析出させる
ボーキサイトから水酸化アルミニウムの経済的な製造方
法を見いだすべく鋭意研究した結果本発明を完成するに
至った。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、アル
ミナ含有鉱石からアルカリ水溶液によりアルミナを抽出
する水酸化アルミニウムの製造方法に於いて、少量のア
ルカリ溶液を用いてスラリー化した高濃度アルミナ含有
鉱石スラリーと、該スラリーと混合後のスラリー温度が
アルミナの抽出温度以上になる如く予熱したアルカリ水
溶液を同時に、或いは混合後、管状反応器よりなる抽出
装置内に仕込み、温度１２０℃〜１６０℃、１０分以内
の抽出条件でアルミナ含有鉱石からアルミナを抽出後、
直ちに、抽出温度と等温で抽出液より溶解残渣を分離除
去し、次いで該抽出液を脱硅処理した後、脱硅生成物分
離後の抽出液に種子水酸化アルミニウムを添加し水酸化
アルミニウムを析出させることを特徴とするアルミナ含
有鉱石からの水酸化アルミニウムの製造方法を提供する
にある。

【００１１】以下、本発明方法をさらに詳細に説明す
る。本発明方法において、原料として使用するアルミナ
含有鉱石は、含有するアルミナの結晶形態がアルミナ３
水和物を主体（通常、アルミナ３水和物の含有量が鉱石
中の含有アルミナに対し約５０重量％以上、好ましくは
約７０重量％以上）とし、かつ反応性シリカを含有する
ボーキサイト、ラテライト鉱等が挙げられる。反応性シ
リカの含有量は特に制限されるものではないが、通常鉱
石に対し約０．５重量％〜約１５重量％、普通には約
０．５重量％〜約１０重量％であり、反応性シリカの含
有量の多いボーキサイトを原料とする場合、本発明方法
は特に経済性を発揮する。

【００１２】本発明の実施に際し、原料ボーキサイトは
そのまま、または粗砕した後、スラリー化溶液を用いて
スラリー状となし、そのまま、または湿式粉砕した後、
必要に応じて予熱装置に送られる。

【００１３】予熱装置に送られる原料ボーキサイトの粒
径は、アルミナと反応性シリカの溶解速度差を大きくす
るためには、細かいほど有利であるが、抽出液と溶解残
渣の分離工程では一般に粒径が大きくなるほど分離が容
易となるので、通常１０メッシュ以下、好ましくは６０
メッシュ以下で使用される。

【００１４】予熱時に於けるボーキサイトのスラリー化
溶液は、ボーキサイトを輸送可能なスラリーとする量で
あればよく、ボーキサイトの種類、粒径等によって変わ
るが、一般にはスラリーの固形分濃度が約２０重量％以
上、好適には３０〜６５重量％となるように調整され
る。

【００１５】スラリー化に用いる溶液としては、特に限
定されるものではないが、分解液或いはこれを濃縮した
溶液（循環分解液と称す）、または、溶解残渣洗浄液や
析出水酸化アルミニウムの洗浄液等、バイヤー工程内を
循環使用される溶液が使用可能であり、特に溶解残渣洗
浄液は循環分解液に比べてＮａ₂ Ｏ濃度が低く、かつ少
量ではあるが溶解残渣の洗浄過程において反応性シリカ
が溶出混入しているため、ボーキサイトスラリーの予熱
の間の反応性シリカの溶出を抑制でき、同時に溶解残渣
洗浄液に含まれていた反応性シリカを後につづく脱硅工
程で脱硅処理できるので好ましく用いられる。

【００１６】ボーキサイトスラリーの予熱される温度
は、ボーキサイトの種類、スラリー溶液のＮａ₂ Ｏ濃
度、スラリー予熱装置の形式などに依存するが、その上
限は約１２０℃、好ましくは約１１０℃に設定される。
予熱温度が約１２０℃を越えるとボーキサイトスラリー
の予熱の間に反応性シリカの溶出がおこり好ましくな
い。ボーキサイトスラリーの予熱の間にも反応性シリカ
の溶出は進行するのでこの予熱に要する時間は１０分以
内、好ましくは５分以内に設定される。ボーキサイトス
ラリーの予熱は必ずしも必要ではないが、抽出後スラリ
ーから熱回収し熱の有効利用を行う場合には約７０℃以
上、より好ましくは約８０℃以上に予熱することが好ま
しい。

【００１７】ボーキサイトスラリーの予熱装置として
は、一般に二重管型熱交換器、多管式熱交換器等の逆混
合が少なく短時間に予熱できる装置を用いる。

【００１８】また、本発明方法の実施にあたり、予熱後
のボーキサイトスラリーと混合するもう一方のアルカリ
水溶液は、特に制限されるものではないが循環分解液を
主体とし、他に工程内で発生するアルカリ含有溶液がそ
のまま、或いは濃縮後使用される。

【００１９】これらアルカリ水溶液は公知の方法、すな
わち回収蒸気及び生蒸気によってボーキサイトスラリー
流との混合後の温度が抽出温度に達するように、一般的
には１５０℃〜１７０℃に間接的に予熱される。アルカ
リ水溶液の予熱装置としては、一般に二重管型熱交換
器、多管式熱交換器、スパイラル型熱交換器等の間接加
熱型熱交換器が用いられる。

【００２０】予熱後のボーキサイトスラリーと予熱後の
アルカリ水溶液は各々別々に、または混合した後、抽出
装置に送られる。予熱後のボーキサイトスラリーと予熱
後のアルカリ水溶液の混合比率はボーキサイトの種類、
ボーキサイトスラリーの固体濃度、分解液の組成などに
よって決まるが、抽出装置出口の液組成がモル比（Ｎａ
₂ Ｏ／Ａｌ₂ Ｏ₃ ）１．３０〜１．６０、好ましくは
１．３５〜１．５０になるように調整される。本発明に
於いては抽出装置入口で混合されたスラリー温度は目的
とする抽出温度に達する。より高温での抽出を望む場合
には抽出装置に供給する直前の予熱後のアルカリ水溶液
に、或いは抽出装置に供給する直前にボーキサイトスラ
リーと予熱後のアルカリ水溶液を混合し該混合スラリー
を抽出装置に導入する方法にあっては該混合スラリー
に、一部生蒸気を直接吹き込み加熱してもよい。

【００２１】ボーキサイト中のアルミナと反応性シリカ
のアルカリ水溶液に対する溶解速度及び脱硅生成物の生
成速度に時間的差があることは特公昭３７−８２５７号
公報、或いは特開昭６２−２３０６１３号公報等にも記
載の如くよく知られている。しかしてボーキサイト中の
アルミナ及び反応性シリカの溶出速度を更に詳細に検討
したところ、溶解反応速度は各成分について一次反応で
あるとでき、反応速度定数は第３図に示すように、アル
ミナの方が反応性シリカよりも勾配が高いこと、即ちボ
ーキサイト中アルミナの結晶形態がアルミナ三水和物
（ギブサイト）であるものは、該アルミナ三水和物の溶
出は反応性シリカの溶出に比較し非常に速くＮａ₂ Ｏ濃
度、温度で決まる溶解平衡に達し、一定のＮａ₂ Ｏ濃度
では温度依存性が大きいので、ボーキサイト中のアルミ
ナを十分に溶解させ、反応性シリカの溶出を抑えるアル
ミナの抽出方法としては、従来行われているような粉砕
後の高濃度アルミナ含有鉱石スラリーに抽出用のアルカ
リ水溶液を混合し、該混合スラリーを加熱しながら析出
温度迄昇温する方式よりも、反応器入口に於いてボーキ
サイトスラリーとアルカリ水溶液を別個に予熱しておき
混合によって瞬時にアルミナの溶解に必要な温度に昇温
する方式が理想的であることを見出した。

【００２２】本発明者らは上記条件を満たす方法を鋭意
検討した結果、ボーキサイトスラリー及びアルカリ水溶
液を各々間接加熱形式の予熱装置で予熱し、予熱後のス
ラリーと予熱後のアルカリ水溶液とを混合し、抽出装置
に仕込む、所謂二流体方式を用い、かつ二流体方式での
ボーキサイトスラリーの予熱温度は反応性シリカの溶出
が可能な限りおこらないように低く、しかし熱回収は一
部達成出来る程度に高く設定するとともに、シリカの溶
出の心配のないアルカリ水溶液の予熱温度は予熱後の二
流体を混合した時直ちにアルミナの抽出温度に達するよ
うに高く条件設定することにより本発明を完成するに至
った。勿論、アルカリ水溶液を十分高温になし得る場合
にはボーキサイトスラリーは未加熱であってもよい。

【００２３】アルミナの抽出装置としては、逆混合の少
ない管型反応器が断熱的に用いられる。この反応器の形
状は、特に限定されるものではなく、例えば予熱後のボ
ーキサイトスラリーと予熱後のアルカリ水溶液よりなる
二流体を混合し、該ボーキサイト中よりアルミナを抽出
し得るのであれば、次の分離工程までスラリーを移送す
るための導管を保温して反応器として機能させることも
出来る。

【００２４】該抽出装置は特に外部よりの加熱機能を有
する必要はなく、抽出装置入口でのスラリー温度を最も
高くし、以降は装置を保温するのみで熱を供給しない、
所謂断熱的に反応を生起することが推奨される。これは
アルミナとシリカのアルカリ溶液に対する溶解速度が異
なることを巧みに利用するもので、同一抽出時間でかつ
同一熱量を付与する場合には、加熱機能により常にスラ
リー温度を一定に保持するよりも抽出装置入口を高温に
し抽出装置入口より出口にかけて温度が低下してゆく方
法を採用する方が、シリカの溶出量を抑制して同一アル
ミナ量を抽出することができるためである。さらに該抽
出装置を特に外部よりの加熱機能を有さないものとする
ことによって管状反応器の使用に於いては大きな問題と
なるスケーリングによる伝熱速度の低下の問題もなく、
また実質的にアルカリ水溶液及びアルカリ含有鉱石スラ
リーの予熱に用いられる機器へのスケーリングも大幅に
低減させるという副次的効果を有する。

【００２５】抽出に必要な温度と時間は、ボーキサイト
の種類、粒径、アルカリ水溶液のＮａ₂ Ｏ濃度、Ａｌ₂
Ｏ₃ 濃度、仕込みモル比などによって異なり、ボーキサ
イト、苛性ソーダの原単位と単価；装置費用、分離装置
の性能及び脱硅工程性能等より、経済的最適点に設定さ
れるが、一般的に抽出液のＮａ₂ Ｏ濃度は約１００〜約
１６０ｇ／ｌ、抽出温度（抽出装置出口温度を言う。）
は、約１２０℃〜約１６０℃、抽出時間は１０分以内、
好ましくは抽出温度は約１２５℃〜約１５０℃、抽出時
間は約５分以内に設定される。この抽出温度、抽出時間
以上ではボーキサイトよりのアルミナの抽出率を高くし
て反応性シリカの溶出を抑制しカ性ソーダ損失量を減少
させる本発明の目的を達成することが困難となる。

【００２６】抽出工程に於いてはボーキサイトよりアル
ミナの抽出率は出来る限り高く、かつ反応性シリカの溶
出は出来る限り抑制する条件に設定するが、通常アルミ
ナの抽出率は約７０％以上、好ましくは約８０％以上、
またシリカの溶出は約７０％以下、好ましくは５０％以
下になるよう設定すればよい。

【００２７】アルミナ抽出後のスラリーは、直ちに固液
分離装置に送られ、抽出液（液）と溶解残渣（固）とに
分離される。この固液分離は抽出温度とほぼ等温で実施
される。

【００２８】本発明方法で用いられる固液分離装置とし
ては、固液、特に溶解残渣の滞留時間が短かく、溶解残
渣に同伴される抽出液量が少なく出来る装置であればよ
く、一般的に高速分離型シックナー、遠心分離器（デカ
ンター）などが用いられる。分離に際しスラリーに公知
の凝集剤、例えばポリアクリル酸系高分子凝集剤を添加
することにより分離を促進することが可能である。該凝
集剤の添加量は公知の添加範囲であればよく、通常溶解
残渣（乾体基準）に対し約０．００５重量％−約０．１
重量％の割合で使用される。分離はできる限り短時間で
行うことが必要であり、通常、抽出後約１０分以内、好
ましくは約５分以内で実施される。ここで言う分離時間
は分離装置内での溶解残渣の滞留時間である。本方法に
於いては固液分離温度が抽出温度と略等温と高いので、
従来法に比較し固液の高速分離が可能になったものと推
測し得る。分離時間が長くなると残渣中の反応性シリカ
が溶出するので好ましくない。

【００２９】固液分離工程において分離された抽出液
は、そのまま、または必要に応じて間接加熱、又は冷却
された後、次いで脱硅反応槽（脱硅工程）に送られる。
脱硅工程においては、抽出液はそのまま、または必要に
応じて固体硅酸塩物質を主成分とする種子を添加して、
脱硅反応槽へ送られ、抽出液中に溶解したシリカをアル
ミナ及びアルカリ溶液の一部と反応させ、不溶性のソー
ダライトあるいはゼオライト等の硅酸塩物質とする。

【００３０】原料ボーキサイト中の反応性シリカの含有
量が多く、抽出液中のシリカ濃度が約１０ｇ／ｌ以上の
ときは自然核発生によって脱硅反応は進むが、脱硅時間
を短縮し、かつ生成した脱硅物の固液分離性を改良する
目的よりソーダライトやゼオライトを主成分とする固体
硅酸塩物質からなる種子を添加するのが好ましい。

【００３１】脱硅反応槽としては抽出液中より反応性シ
リカを脱硅生成物として析出せしめる滞留時間を与える
ものであれば、特にその形状を制限するものではない
が、好ましくは逆混合の少ない多段型の攪拌機付き反応
槽が使用される。

【００３２】脱硅条件は、フラッシュ蒸発等による抽出
液からの熱回収工程を脱硅処理前後のいずれに於いて実
施するかにより異なるので一義的ではないが、脱硅温度
は約８０〜約１６０℃、処理時間約１５分〜約１０時
間、好ましくは脱硅温度約１１５〜約１６０℃、処理時
間約１５分〜約５時間、より好ましくは温度約１２０℃
〜約１４０℃、処理時間約０．５時間〜約３時間に設定
される。処理温度が高い程、脱硅速度は速く、また脱硅
処理時に於ける水酸化アルミニウムの析出が少ないが、
処理温度が高い場合は加圧装置となるので経済性を考慮
して脱硅条件を選定すればよい。脱硅処理後の抽出液は
必要に応じ冷却後、脱硅生成物と清澄化されたアルミン
酸ソーダ溶液に固液分離され、該溶液は水酸化アルミニ
ウムの析出工程に送られる。

【００３３】抽出液の冷却にはフラッシュ蒸発や間接型
熱交換器が用いられ、フラッシュ蒸発ではフラッシユし
た蒸気は回収蒸気としてボーキサイトスラリーや循環分
解液の予熱に、また間接型熱交換器も同様にボーキサイ
トスラリーや循環分解液の予熱に用いられる。本発明に
於いて抽出液の冷却は抽出液と溶解残渣の分離後直ち
に、或いは脱硅処理後のいずれで実施してもよい。

【００３４】脱硅生成物の抽出液からの分離には、シッ
クナー、遠心分離機、ろ過機などが単独に、または適宜
組み合わせて用いられる。分離された脱硅生成物の一部
を脱硅処理の種子として循環使用する場合には、脱硅工
程へ循環する前に粉砕、篩別、洗浄等の操作により、種
子の活性を回復させることが推奨される。就中、得られ
た脱珪生成物をボールミル等で粉砕し、以下に示す条件
の種子として使用することにより著しく脱珪処理時間を
短縮することが可能である。種子として使用する脱硅生
成物は脱硅温度、抽出液中の可溶性シリカ濃度、脱硅時
間等により一義的ではないが、通常平均粒子径約１μｍ
〜約３０μｍ、好ましくは約５μｍ〜約２０μｍ、種子
添加量約５ｇ／ｌ〜約１５０ｇ／ｌ、好ましくは約２０
ｇ／ｌ〜約１００ｇ／ｌの範囲で実施される。

【００３５】一方、本発明方法において固液分離工程で
分離された溶解残渣は冷却し、溶解残渣に同伴する抽出
液を回収するため洗浄される。溶解残渣の冷却にはフラ
ッシュ蒸発や間接型熱交換器が用いられる。フラッシュ
蒸発ではフラッシュした蒸気は回収蒸気としてボーキサ
イトスラリーや循環分解液の予熱に、また間接熱交換器
も同様にボーキサイトスラリーや循環分解液の予熱に用
いられる。また、溶解残渣の洗浄、脱液に用いる装置は
特に制限されないが、ソーダ含有量の高い溶解残渣の洗
浄には、洗浄時に残渣からのＲ−ＳｉＯ₂ の溶出を防止
し得る高速シックナー、遠心分離機、ろ過機などが単独
に、または、適宜組み合わせて用いることが出来る。

【００３６】以下に本発明を図面によりさらに詳細に説
明するが本発明方法はこれによって制限されるものでは
ない。

【００３７】図１は本発明方法を実施する場合の一つの
実施形態のフローシートを示すものであり、図２は従来
公知のバイヤー工程の一実施形態を示すフローシートで
ある。図中５０はボールミル等よりなるスラリー調製
槽、５１〜５６は予熱器、５７は抽出装置、５８は固液
分離装置、５９は脱硅反応槽、６０〜６２は冷却用フラ
ッシュ蒸発缶、６３は固液分離装置、６４は粉砕機、１
はボーキサイト、２は循環分解液、３〜４７はライン
（導管）を示す。

【００３８】図１において、２は循環分解液でありライ
ン３、４に分割供給されている。ボーキサイトはライン
１からボールミル５０へ供給され、ライン３より供給さ
れる循環分解液の一部とともにボールミル中で粉砕、混
合され輸送可能なスラリーとなし、次いで該スラリーは
ライン５を経て、通常二重管式熱交換器から成り、熱が
冷却用フラッシュ蒸発缶６２及び６１からライン３１、
３０を経て供給されるように構成された予熱器５１及び
５２において所定温度まで予熱される。

【００３９】ライン４よりの循環分解液の主流はライン
８、９及び１０を経て通常多管式熱交換器から成り熱が
冷却用フラッシュ蒸発缶６２、６１及び６０からライン
２９、２８及び２７を経て供給されるように構成された
予熱器５３、５４及び５５において予熱され、さらにラ
イン１０を経て通常多管式熱交換器から成り、熱が生蒸
気によってライン２６を経て供給されるように構成され
た予熱器５６において予熱される。ライン２６よりの生
蒸気の一部は分解液中に直接吹込んでもよいが、予熱器
５６にて間接加熱形態として使用することが、系内の水
バランスを取り蒸気使用量を削減し蒸発缶規模を小型化
できるので好ましい。予熱器５６における予熱温度は特
に制限されないが、抽出装置への導入に際しライン７か
らのボーキサイト含有スラリーとの混合時、所望のアル
ミナの抽出温度になるように予熱される。

【００４０】予熱後のボーキサイトスラリーと予熱後の
分解液は各々ライン７及び１１により取出し、混合し、
ライン１２をへて抽出装置５７に導入される。抽出装置
は逆混合の少ない管型反応器が使用され、抽出温度は一
般に約１２０℃〜約１６０℃の範囲である。

【００４１】抽出装置５７において鉱石中のアルミナ分
をアルミン酸ソーダとして抽出したスラリーはただちに
ライン１３により取出され固液分離装置５８に導入され
溶解残渣と抽出液に分離し、抽出液中への溶解残渣より
のシリカの溶出を防止する。固液分離装置５８に導入さ
れるスラリー中に、ライン１３の一部より分離効果を高
める目的で公知の高分子凝集剤が添加される。固液分離
装置５８は可能な限り短時間、通常溶解残渣の装置内で
の滞留時間が約１０分以内で固液分離ができる装置であ
れば特にその形式は制限されないが、通常高速分離型シ
ックナー、遠心分離機が使用される。

【００４２】固液分離装置５８に導入されたスラリーは
溶解残渣（赤泥）と抽出液に分離され、溶解残渣（赤
泥）はライン１５より溶解残渣処理工程に送られ熱回
収、アルカリ回収された後工程外に排出される。 他方
抽出液はライン１４を経て脱硅反応槽５９に導入し液中
に溶解されたシリカ成分が所望量の脱硅生成物となるま
で保持する。脱硅反応槽５９としては一般に攪拌機能を
有するタンクが用いられる。脱硅処理時、反応を促進さ
せる目的でライン２５より固体硅酸塩物質を種子として
添加される。種子は市販の固体硅酸塩物質を工程外より
導入し使用することもできるが、一般的には後の工程で
分離された脱硅生成物をそのまま、或いは洗浄、粉砕等
の種子としての活性化処理をした後、循環使用される。
脱硅反応槽５９における処理温度は約１１５℃〜約１６
０℃、処理時間は約１５分〜約５時間、好ましくは処理
温度約１２０℃〜約１４０℃、処理時間は約０．５時間
〜約３時間、種子としての脱硅生成物は平均粒子径約１
μｍ〜約３０μｍ、添加量約５ｇ／ｌ〜約１５０ｇ／ｌ
の範囲で実施される。

【００４３】脱珪反応槽５９にて抽出液中に溶解された
シリカを脱硅生成物として析出し、抽出液中のシリカ濃
度を所望の濃度まで低下させた脱硅生成物を含有する抽
出液はライン１６により導出され、各々ライン１７、１
８を通り冷却用フラッシュ蒸発缶６０、６１、６２で冷
却されライン１９より脱硅生成物を分離する固液分離装
置６３に送られる。冷却用フラッシュ蒸発缶６０、６１
および６２で回収される蒸気は前述したアルカリ水溶液
である循環分解液の主流とボーキサイト含有スラリーの
予熱源として利用される。

【００４４】ライン１９より脱硅生成物を分離する固液
分離装置６３に送られたスラリーは脱硅生成物と清澄な
抽出液（アルミン酸ソーダ溶液）に分離され、脱硅生成
物はライン２１を経てライン２３より回収される。この
ようにして得られた脱硅生成物は酸化鉄や酸化チタン等
の不純物含量が少ないのでライン２３を経て取出し、触
媒や無機充填材等の既存用途への有効利用が可能であ
る。また脱珪生成物の一部はライン２２を経て粉砕機６
４に導入し脱硅反応槽５９に用いる所望の種子粒径に粉
砕する。固液分離装置６３により分離された清澄な抽出
液はライン２０を経て図示していない水酸化アルミニウ
ムの析出工程に送り、種子を添加して水酸化アルミニウ
ムを析出した後析出水酸化アルミニウムを分離し、一方
水酸化アルミニウム分離後の分解液はライン２に循環使
用する工程となっている。

【００４５】図２は従来公知のボーキサイトよりアルミ
ナを抽出するバイヤー法の一例であり、図２に於いては
循環分解液はライン２よりスラリー調製槽５０に導入さ
れ、ライン１より導入されたボーキサイトを粉砕すると
ともにスラリー化して、ライン３２、３３及び３４を経
て予熱器５１、５２及び抽出装置５７に送られる。予熱
器５１、５２及び抽出装置５７には図１と同様に抽出後
スラリーより冷却用フラッシュ蒸発缶６２、６１及び６
０にて回収した熱がライン４７、４６及び４５により導
入され、更にライン４４より抽出装置５７に生蒸気が導
入され所望のアルミナ抽出温度に加熱され、ボーキサイ
ト中よりアルミナが抽出される。抽出処理後のスラリー
はライン３５を経て導出される。抽出後スラリーは冷却
用フラッシュ蒸発缶６０、６１及び６２にて熱回収され
た後、ライン３８を経て固液分離装置５８に導入され、
抽出液と溶解残渣に分離される。抽出液はライン４０よ
り脱硅反応槽５９に導入され脱硅処理した後ライン４１
を経て固液分離装置６３に導入され、清澄アルミン酸ソ
ーダ溶液と脱硅生成物に分離される。脱硅生成物はライ
ン４２を経て系外に導出され、一部は種子として循環使
用する工程となっている。尚、図１及び図２においては
冷却用フラッシュ蒸発缶、分解液予熱器、スラリー予熱
器を特定数示したが、これらは勿論任意数にて構成すれ
ばよい。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、ボーキサイトからアル
ミナの抽出に際し、従来法に比較しアルミナの抽出率を
実質的に低下させることなく反応性シリカの溶出を著し
く抑制し得るので、溶出した反応性シリカを脱硅生成物
として除去することにより生じる苛性ソーダ及びアルミ
ナの損失量を大幅に削減することが可能である。また、
スラリーの予熱を間接加熱による二流体方式で行い、断
熱型反応器（加熱機能のない反応器）を用いたアルミナ
抽出方法を採用することにより、従来法の生蒸気吹き込
みによる加熱、更には反応器内でアルミナ抽出温度まで
加熱しながらアルミナを抽出する方法に比較し、スケー
リングによる伝熱速度の低下や水バランス上要求される
蒸発操作等より派生するエネルギー原単位の悪化を招く
ことなく、苛性ソーダ及びアルミナの損失量を大幅に削
減することが可能である。更には、本発明に於いて脱硅
処理を溶解残渣分離後直ちに行う場合、即ち抽出液の冷
却前に高温で脱硅処理を行う場合には、従来法に比較し
脱硅速度が速いため脱硅装置を小型化し得ると共に、該
工程でのアルミナの析出を減少せしめ得るので、結果と
してアルミナ収量の低下を著しく減少し得る効果を有す
る。このように本発明方法によれば、従来使用が困難と
されていた反応性シリカ含有量の高いアルミナ含有鉱石
から経済的に、かつシリカ汚染の少ない水酸化アルミニ
ウムの製造方法を提供し得るもので、その工業的価値は
頗る大である。

【００４７】

【実施例】以下に実施例により本発明方法を更に詳細に
説明するが、本発明方法はこれにより限定されるもので
はない。 〔実施例１〕図１に示すような装置を用いて表１に示す
分析値（単位は重量％である）を有するボーキサイトか
らアルミナを抽出した。

【００４８】

【表１】

【００４９】ライン１からボーキサイト、ライン３より
Ｎａ₂ Ｏ濃度１５２ｇ／ｌ，Ａｌ₂Ｏ₃ ８２ｇ／ｌの循
環分解液をボールミルよりなるスラリー調製槽５０にボ
ーキサイト濃度が６００ｇ／ｌとなるように供給し粉砕
した。続いて粉砕したボーキサイトスラリーを１．７ｍ
／秒の流速で管直径２５ｍｍ、全長３６０ｍ（５１＋５
２）の二重管式熱交換器５１および５２でライン３１お
よび３０より導入される抽出後スラリーの回収蒸気を用
い７℃／分の昇温速度で７０℃より９５℃まで予熱し
た。スラリーの予熱時間は３．５分であった。他方、ラ
イン４からの循環分解液は、ライン２９、２８および２
７より導入される抽出後スラリーの回収蒸気で１０４℃
まで予熱し、更にライン２６より生蒸気を二重管の外筒
に吹込み間接加熱で１６０℃まで予熱した。二重管式熱
交換器５２から出たボーキサイトスラリーはライン７を
経てライン１１よりの多管式熱交換器で予熱された循環
分解液とともにライン１２に導入して混合し、この混合
液を２．１ｍ／秒の流速で管直径４０ｍｍ、長さ２９０
ｍの管型反応器よりなる抽出工程５７に導入し、ここで
短い時間にアルミナを断熱的（加熱せずに）に抽出し
た。抽出工程５７でのスラリー出口温度は１３０℃で、
抽出時間は２．３分であった。 ボーキサイトよりのア
ルミナの抽出率及びＲ−ＳｉＯ₂ の溶出率を調べる目的
より抽出工程５７の出口に設けたサンプル取出口からス
ラリーを取出しフラッシャーにて急冷後直ちにボーキサ
イト残渣を分離し、ボーキサイト残渣の化学分析値から
Ａｌ₂ Ｏ₃ の抽出率とＲ−ＳｉＯ₂ の溶出率を算出し
た。その結果を表２に示す。

【００５０】〔比較例１〕図２に示すような装置を用い
て、実施例１と同一の循環分解液とボーキサイトを用い
てアルミナを抽出した。循環分解液をボーキサイト濃度
が６００ｇ／ｌとなるように添加し、６０メッシュまで
ボールミルで粉砕した。粉砕したボーキサイトスラリー
に残部の循環分解液を混合し２．１ｍ／秒の流速で管直
径４０ｍｍ、全長１０７０ｍ（５１＋５２＋５７）の二
重管式熱交換器よりなる予熱器５１、５２及び抽出装置
５７にてライン４７、４６及び４５より回収蒸気、及び
ライン４４からの生蒸気で７０℃から１３０℃まで７℃
／分の昇温速度で加熱しボーキサイト中のＡｌ₂ Ｏ₃ を
抽出させた。 実施例１と同様の方法でボーキサイトよ
りのアルミナの抽出率及びＲ−ＳｉＯ₂ の溶出率を調べ
た。その結果を表２に示す。

【００５１】〔比較例２〕比較例１と同一プロセスを用
い二重管式熱交換器の全長を７３０ｍとして予熱器及び
反応器内のスラリー滞留時間を５．８分となる如く加熱
してボーキサイトよりアルミナの抽出率及びＲ−ＳｉＯ
₂ の溶出率を調べた。その結果を表２に示す。

【００５２】〔比較例３〕実施例１と同一の抽出原液、
ボーキサイト、ボーキサイト添加量、抽出温度で抽出操
作をオートクレーブを用い６０分行ない、スラリー中の
ボーキサイトからのアルミナ抽出率及びＲ−ＳｉＯ₂ の
溶出率を調べた。その結果を表２に示す。

【００５３】

【表２】 表中の抽出時間はボーキサイトスラリーの昇温時間とそ
の後に設けた抽出装置での滞留時間を示す。Ａｌ₂ Ｏ₃
抽出率の欄の”抽出 ”は抽出装置出口の抽出率（extr
acted alumina)、”有効”は抽出液中に溶出したＲ−Ｓ
ｉＯ₂ を脱珪生成物に換算し、これによるアルミナの損
失分を補正したＡｌ₂ Ｏ₃ 抽出率(available alumina)
を示すものである。また、Ｎａ₂ Ｏ損失量は抽出液中に
溶出したＲ−ＳｉＯ₂ を脱珪生成物に換算し、これによ
るソーダ損失分を計算により求めたものであり、単位は
（ｋｇ／ｔ−Ａｌ₂ Ｏ₃ ）である。

【００５４】〔実施例２〕実施例１で示した管型反応器
５７から出たスラリーに高分子凝集剤を溶解残渣に対し
０．０４重量％添加した後高速シックナー５８に導入
し、直ちにボーキサイト残渣を分離した。抽出液中のＲ
−ＳｉＯ₂ 濃度は３ｇ／ｌであった。この液を脱硅反応
槽５９に導入し予め平均粒子径１０μｍに粒度調製した
脱硅生成物を種子として５０ｇ／ｌ添加し１２６℃、１
２０分脱硅操作を行った。脱硅スラリーを冷却用フラッ
シュ蒸発缶６０〜６２に導きフラッシュによって温度１
００℃まで下げ、重力式の固液分離装置６３で脱硅生成
物を分離した。脱硅物の一部を種子として分割しボール
ミル６４で粒度調製し、種子として５０ｇ／ｌとなるよ
うに脱硅反応槽にリサイクルした。残量の脱硅物は高速
シックナーで分離したライン１５より導出され図示され
ていない冷却装置により冷却されたボーキサイト残渣と
混合し、図示されていない多段向流洗浄機で洗浄して残
渣に付着するアルミン酸ソーダ溶液を回収した。固液分
離器６３で分離された抽出液はライン２０を経て図示さ
れていない清澄濾過機で精密濾過した後、析出工程に導
入し、水酸化アルミを析出させた。固液分離装置６３よ
り導出された抽出液中のＲ−ＳｉＯ ₂ 濃度は０．６ｇ／
ｌで充分脱硅されていた。

【００５５】〔比較例４〕比較例１で示した多管式反応
器から出たスラリーを冷却用フラッシュ蒸発缶６０〜６
２に導き１００℃に急冷した。冷却後のスラリーに実施
例２と同一、同量の凝集剤を添加した後高速シックナー
５８で抽出液とボーキサイト残渣を直ちに分離し、抽出
液は脱硅反応槽５９に導入した後、予め平均粒子径１０
μｍに粒度調製した脱硅物の種子を５０ｇ／ｌ添加し１
００℃、７５０分脱硅操作を行った。次いで、脱硅処理
後の抽出液はライン４１を経て重力式の固液分離装置６
３で脱硅生成物を分離した。脱硅物の一部を分割し、ボ
ールミルで粒度調製し種子として脱硅反応槽５９にリサ
イクルした。残量の脱硅物はライン４２より導出しライ
ン３９より導出される高速シックナー５８で分離したボ
ーキサイトと混合し、図示されていない多段向流洗浄機
で洗浄して残渣に付着するアルミン酸ソーダ溶液を回収
した。固液分離装置６３で分離された抽出液はライン４
３を経て図示されていない清澄濾過機で精密濾過した
後、析出工程に導入し、水酸化アルミを析出させた。固
液分離装置６３より導出された抽出液中のＲ−ＳｉＯ₂
濃度は０．６ｇ／ｌで充分脱硅されていた（図２に示し
た従来法において固液分離装置５８に高速シックナーの
使用例及び脱硅物のボールミル粉砕による活性化の例を
挙げたがこの適用は実施例１と効果の比較を正当に行う
べく用いたもので、従来より固液分離器５８として高速
シックナーが使用されていたこと、さらには種子として
脱硅物のボールミル粉砕により活性化が行われていたこ
とをを認めるものではない）。

【００５６】実施例２と比較例４の各工程に於ける操業
条件を表３に、又管型反応器５７の出口からサンプリン
グした溶解残渣及び残渣洗浄機出口のボーキサイト残渣
の化学分析値からＡｌ₂ Ｏ₃ の抽出率とＲ−ＳｉＯ₂ の
溶出率を算出した結果を表４に示す。

【００５７】

【表３】

【００５８】

【表４】

【００５９】表４に於いて、実施例２と比較し比較例４
における多段向流洗浄機出口でのアルミナ抽出率の４％
の減少は、脱硅工程に於けるアルミナの析出による損失
である。

【００６０】〔実施例３〕実施例２に於いて脱硅生成物
の一部を種子として分割しボールミル６４で粉砕処理
し、脱硅反応槽にリサイクルし、リサイクル回数と種子
粒径及び抽出液中のＲ−ＳｉＯ₂ 濃度の変化を調べた。
その結果を表５に示す。

【００６１】〔比較例５〕実施例２に於いて脱硅生成物
の一部を種子として分割したが、実施例３のような粉砕
を行わず脱硅反応槽にリサイクルし、リサイクル回数と
種子粒径及び抽出液中のＲ−ＳｉＯ₂ 濃度の変化を調べ
た。その結果を表５に示す。

【００６２】

【表５】

【図面の簡単な説明】

【図１】は本発明方法を実施する場合の一つの実施形態
のフローシート、

【図２】は従来公知のバイヤー工程の一実施形態を示す
フローシート、

【図３】はボーキサイト中のアルミナと反応性シリカの
アルカリ水溶液に対する溶解速度係数の温度依存性を示
す図である。

【符号の説明】

図１及び図２において、５０はスラリー調製槽、５１
〜５６は予熱器、５７は抽出装置、５８は固液分離装
置、５９は脱珪反応槽、６０〜６２は冷却用フラッシュ
蒸発缶、６３は固液分離装置、６４は粉砕機、１はボー
キサイト、２は循環分解液、３〜４７はライン（導管）
を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲見 道和 愛媛県新居浜市惣開町５番１号 住友化 学工業株式会社内 (72)発明者 石橋 和久 愛媛県新居浜市惣開町５番１号 住友化 学工業株式会社内 (72)発明者 村上 光明 愛媛県新居浜市惣開町５番１号 住友化 学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−230613（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−18798（ＪＰ，Ａ) 特公 昭37−8257（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭48−37678（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C01F 7/06 C01F 7/47

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルミナ含有鉱石からアルカリ水溶液によ
   りアルミナを抽出する水酸化アルミニウムの製造方法に
   於いて、少量のアルカリ溶液を用いてスラリー化した高
   濃度アルミナ含有鉱石スラリーと、該スラリーと混合後
   のスラリー温度がアルミナの抽出温度以上になる如く予
   熱したアルカリ水溶液を同時に、或いは混合後、管状反
   応器よりなる抽出装置内に仕込み、温度１２０℃〜１６
   ０℃、１０分以内の抽出条件でアルミナ含有鉱石からア
   ルミナを抽出後、直ちに、抽出温度と等温で抽出液より
   溶解残渣を分離除去し、次いで該抽出液を脱珪処理した
   後、脱珪生成物分離後の抽出液に種子水酸化アルミニウ
   ムを添加し水酸化アルミニウムを析出させることを特徴
   とするアルミナ含有鉱石からの水酸化アルミニウムの製
   造方法。
2. 【請求項２】アルミナ含有鉱石中のアルミナ形態が主と
   してアルミナ３水和物であることを特徴とする請求項１
   記載の方法。
3. 【請求項３】抽出液より溶解残渣を分離除去し、次いで
   該抽出液を温度１１５℃〜１６０℃で脱珪処理した後、
   フラッシュ冷却し、脱珪生成物分離後の抽出液に種子水
   酸化アルミニウムを添加し水酸化アルミニウムを析出さ
   せることを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】少量のアルカリ溶液を用いてスラリー化し
   た高濃度アルミナ含有鉱石スラリーを８０℃〜１１０℃
   に予熱し、該高濃度アルミナ含有鉱石スラリーと混合す
   るアルカリ水溶液を混合後のスラリー温度がアルミナの
   抽出温度以上になる如くアルカリ水溶液を予熱すること
   を特徴とする請求項１記載の方法。
5. 【請求項５】分離した脱硅生成物を粉砕処理し、脱硅処
   理時、種として使用することを特徴とする請求項１記載
   の方法。