JPH0234885B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアルミナ焼結粒の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

アルミナ焼結粒は耐火物等の骨材や触媒担体と
してよく利用されているが、焼結したアルミナを
粉砕し、脱鉄を行ない、篩分けにより適当な範囲
の粒度をもつものを製品とするアルミナ焼結粒の
製造方法では、粉砕、脱鉄、篩分けといつた手間
がかかり、また目標粒度外のものが生じることに
より歩留りが低下し、さらには製品の形状が不ぞ
ろいになるなどの欠点がある。

そこで高アルミナ質粉末原料に水を添加して造
粒した後、これを高温に加熱して焼結することに
よつてアルミナ焼結粒を製造することも行なわれ
ている。例えば特公昭58−50930号公報には、バ
イヤー法アルミナを1250℃以上の温度に焼成して
得た焼成アルミナを粒径1μ以下のものが40重量
％以上になるように磨砕し、この磨砕アルミナを
少量の水をもつて適宜に造粒し、この造粒物を
1700℃以上の温度に加熱し焼結させることにより
アルミナ焼結粒を製造する方法が開示されてい
る。しかしながらこの特許公報記載の方法は、(イ)
焼結に先立ちアルミナを1250℃以上の温度で焼成
する必要がある、(ロ)焼結温度を1700℃以上にしな
いと高強度のアルミナ焼結粒が得られない、(ハ)造
粒に際してバインダーを用いず、水しか用いてい
ないので、造粒物は焼結前の強度が弱く、衝撃な
どにより破壊して球状のアルミナ焼結粒が得られ
ないなどの欠点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明が解決しようとする課題は、前記した従
来技術の欠点を改良し、製造操作面および製品の
品質面において利点を有するアルミナ焼結粒の製
造方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のアルミナ焼結粒の製造方法は、アルミ
ナ及び／又は水酸化アルミニウムをバインダー水
溶液と混合して得たスラリーを、前記バインダー
を硬化させるとができる硬化剤の水溶液中に噴射
あるいは滴下して球状粒子に造粒し、次いで該球
状粒子を硬化剤水溶液から取り出した後、1400〜
1900℃の温度で焼結することを特徴とする。

本発明のアルミナ焼結粒の製造方法において原
料物質として用いられるものはアルミナである。
アルミナの粒度は平均粒子径30μ以下が好まし
く、それ以上の粒度のものは30μ以下に粉砕して
使用するのが好ましい。粉砕機としてはボールミ
ル、振動ミル、ジエツトミル、アトライタなどが
使用される。このアルミナとして最適なものは例
えばバイヤー法で得た水酸化アルミニウムをα晶
が0.3〜0.5μになるように仮焼し、このアルミナ
を単粒子（α晶）まで粉砕したものである。

なお水酸化アルミニウムは本発明の方法におい
て採用されるアルミナの焼結条件下にアルミナに
転化されるので、前記アルミナとともにまたは前
記アルミナの代りに水酸化アルミニウムを用いる
こともできるが、便宜上、以下の説明は原料とし
てアルミナ粉末を用いた場合について行なう。

以下に本発明の方法における各工程を順次説明
する。

〓スラリー調製工程〓 本発明の方法によれば、先ず原料アルミナをバ
インダー水溶液と混合してアルミナのスラリーを
得る。

このアルミナのスラリーを得る具体的な方法と
しては以下のものが挙げられるが、これに限定さ
れるものではないことはもちろんである。

(イ) 原料アルミナを乾式粉砕した後、バインダー
水溶液と混合分散する。

(ロ) 原料アルミナを粉砕せずにそのままバインダ
ー水溶液と混合分散する。

(ハ) 原料アルミナを湿式粉砕した後、バインダー
水溶液と混合分散する。

(ニ) 原料アルミナをバインダー水溶液中で湿式粉
砕する。

この工程において用いられるバインダーとして
は例えば水溶性高分子が好ましく用いられる。水
溶性高分子の好ましい例としてはアルギン酸塩
（特にナトリウム塩）、ポリビニルアルコール
（PVA）、リグニンスルホン酸塩（特にナトリウ
ム塩）、可溶性コラーゲン、デキストリン、ポリ
アクリル酸塩（特にナトリウム塩）、アラビアゴ
ム、カルボキシメチルセルロース（CMC）、カゼ
イン、ニカワ、ゼラチンが挙げられる。これらの
水溶性高分子は単独で又は混合して用いられる。

スラリー中のバインダー濃度は0.5〜5.0重量％
であるのが好ましい。またスラリーの粘度は高い
と後続の造粒工程においてスラリーの硬化剤水溶
液中への噴射、滴下が困難になり、また低いと粒
子になりにくいので、20〜2000cpであるのが好
ましい。

〓造粒工程〓 スラリー調製工程で得られたアルミナのスラリ
ーを、該スラリー中に含まれるバインダーを硬化
させることができる硬化剤の水溶液中に噴射ある
いは滴下して球状粒子に造粒する。

前記の硬化剤としては塩化カルシウム、硫酸ア
ルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、ホルマリ
ン、塩酸、硫酸、硫酸ジルコニア、オキシ塩化ア
ルミニウム、塩基性乳酸アルミニウム、アルミニ
ウムヒドロキシクロライド、キトサン、ニカワ、
ゼラチン、可溶性コラーゲンなどが挙げられる。
これらの硬化剤は単独でまたは混合して用いられ
る。

たとえばバインダーである水溶性高分子として
アルギン酸ナトリウムを使用した場合は、これを
不溶化するカルシウム塩（例えば塩化カルシウ
ム）やアルミニウム塩（例えば硫酸アルミニウ
ム）が硬化剤として好ましく用いられ、とくにア
ルミニウム塩用いた場合は該アルミニウム塩は後
続の焼結工程によりアルミナに転化されるから高
純度のアルミナ焼結粒が得られるという利点があ
る。また、アニオン系のポリマーをバインダー用
高分子として用い、硬化剤としてカチオン系のポ
リマーを用いて中和反応させて硬化させることも
可能である。バインダーとしてのアニオン系ポリ
マーとしてはアルギン酸ナトリウムやポリアクリ
ル酸ナトリウムを用いることができ、また硬化剤
としてのカチオン系ポリマーとしてはキトサン、
ゼラチン、ニカワ、可溶性コラーゲンなどが使用
できる。さらにカルシウム塩やアルミニウム塩に
よるアルギン酸ナトリウムの不溶化反応と、アニ
オン系ポリマーとカチオン系ポリマーとの中和反
応とを組合せることにより、より強固な粒をつく
ることもできる。さらにポリビニルアルコールの
硬化のため、塩酸とホルマリンを硬化剤として用
いることもできる。

また粘着性のある水溶性高分子を各種組み合せ
ることにより、皮膜の強度をさらに高めることも
可能である。

上記硬化剤の水溶液中の濃度は0.5〜5.0重量％
であるのが好ましい。

アルミナスラリーの硬化剤水溶液中への噴射あ
るいは滴下は、ノズル、オリフイス、遠心デイス
ク、スプレーなどを用いて行なわれる。

硬化剤水溶液中へのアルミナスラリーを噴射あ
るいは滴下すると、スラリー滴は表面張力により
球状粒子となり、該球状粒子の表面では前記バイ
ンダーと前記硬化剤とが反応して、表面に硬化皮
膜を有する球状造粒品が得られる。

なお前記球状粒子の径は、ノズル径や遠心デイ
スクの回転数などの噴射、滴下方法あるいはスラ
リーの粘度をコントロールすることにより任意に
変動させることができるが、通常0.05〜10mmφで
あるのが好ましい。

〓焼結工程〓 造粒工程で得られた、表面に硬化皮膜を有する
球状造粒品を次いで硬化剤水溶液より分離する。
この分離はスクリーンなどの濾過手段を用いて通
常行なわれる。

分離された球状造粒品は、直ちに乾燥しても良
いが、乾燥に先立ち水、塩酸、硫酸などの鉱酸を
用いて洗浄すると、ナトリウム分が除去され（脱
ソーダ化され）、より強固な造粒品を得ることが
できる。

乾燥後球状造粒品を1400〜1900℃の温度で焼結
することにより均一な大きさと形状を有する高強
度の球状アルミナ焼結粒が高収率（高歩留り）で
得られる。

実施例 以下実施例により本発明をさらに説明するが本
発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。

実施例 １ α晶の大きさが0.3〜0.5μmからなるアルミナ
を、アルミナボールミルを用いて48時間粉砕を行
い、これを1.0wt％アルギン酸ナトリウム水溶液
とよく混合し、600ｇ／の均一なスラリーとし
た。これを２mmφのノズルより液体硫酸アルミニ
ウム（Al₂O₃8.0wt％）中に滴下し、５分後スク
リーンを用いて硬化浴より分離してよく水洗し、
110℃で24時間乾燥後、マツフル炉にて1700℃で
２時間焼成することにより2.5〜3.0mmφの均一な
大きさの圧壊強度182Kgの強固なアルミナ焼結粒
を得た。

実施例 ２ α晶の大きさが0.3〜0.5μmからなるアルミナ
を、アルミナボールミルを用いて48時間粉砕を行
い、これを1.0wt％のアルギン酸ナトリウムと
2.5wt％のカルボキシメチルセルロース（CMC）
を含む水溶液とよく混合分散し450ｇ／の均一
なスラリーとした。これを遠心デイスクを用いて
5wt％塩化カルシウム水溶液中に噴射した。５分
後、スクリーンを用いて硬化浴より分離してよく
水洗し、110℃で24時間乾燥後、マツフル炉にて
1700℃で２時間焼成することにより0.2〜0.5mmφ
の均一な大きさの圧壊強度120Kgの強固なアルミ
ナ焼結粒を得た。

実施例 ３ 1.0wt％のアルギン酸ナトリウムと2.5wt％のア
ラビアゴムを含む水溶液をバインダーとして用
い、2wt％のキトサンと5wt％の塩化アルミニウ
ムを含む水溶液を硬化浴に用いた以外は実施例１
を繰り返した。得られたアルミナ焼結粒（2.5〜
3.0mmφ）の圧壊強度は185Kgであつた。

実施例 ４ 3wt％のアクリル酸ナリウムと3wt％のデキス
トリンを含む水溶液をバインダーとして用い、
5wt％の塩化カルシウムと2wt％のゼラチンを含
む水溶液を硬化浴に用いた以外は本発明１を繰り
返した。得られたアルミナ焼結粒（2.5〜3.0mm
φ）の圧壊強度は180Kgであつた。

実施例 ５ 2.5wt％ポリビニルアルコール水溶液をバイン
ダーとして用い、2wt％の塩酸と15wt％のホルマ
リンと80wt％の水からなる硬化浴を用いた以外
は実施例２を繰り返した。得られたアルミナ焼結
粒（0.2〜0.5mmφ）の圧壊強度は116Kgであつた。

実施例 ６ バイヤー法で得られた水酸化アルミニウムを振
動ボールミルで平均粒子径13〜15μmに粉砕し、
これを2.5wt％のポリビニルアルコールと2.0wt％
のアルギン酸ナトリウム2.5wt％のカルボキシメ
チルセルロース（CMC）と2wt％のゼラチンか
らなる水溶液とよく混合して500ｇ／の均一な
スラリーとした。これを２mmφのノズルより5wt
％塩化カルシウム水溶液中に滴下した。５分後、
スクリーンを用いて硬化浴より分離し、110℃で
24時間乾燥後マツフル炉にて1700℃で２時間焼成
することにより2.5〜3.0mmφの均一な大きさの圧
壊強度170Kgの強固なアルミナ焼結粒が得られた。

〔発明の効果〕

本発明の方法により得られる主たる効果を挙げ
ると以下の通りである。

(a) アルミナスラリーを噴射あるいは滴下するこ
とにより球状粒子に造粒するので、ほぼ均一な
大きさ（粒径）を有する球状のアルミナ焼結粒
が得られる。

(b) 球状粒子の表面に、バインダーと硬化剤との
反応により不溶性硬化皮膜が形成されるので、
球状粒子はその焼結前に機械的衝撃等により破
壊することがなく、その結果均一な形状を有す
るアルミナ焼結粒が高収率で得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルミナ及び／又は水酸化アルミニウムをバ
   インダー水溶液と混合して得たスラリーを、前記
   バインダーを硬化させることができる硬化剤の水
   溶液中に噴射あるいは滴下して球状粒子に造粒
   し、次いで該球状粒子を硬化剤水溶液から取り出
   した後、1400〜1900℃の温度で焼結することを特
   徴とするアルミナ焼結粒の製造方法。 ２ バインダーが水溶性高分子である特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ３ 球状粒子を硬化剤水溶液から取り出した後、
   焼結する前に水又は鉱酸を用いて洗浄する特許請
   求の範囲第１項記載の方法。