JPH04231323A - 水酸化アルミニウムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は有機着色成分などのアル
カリ可溶性のアルミナ製造用原料中の不純物を含むアル
ミン酸ソーダ溶液から不純物を除去し、汎用品より若干
高純度の水酸化アルミニウムを製造する方法に関するも
のである。汎用品より若干高純度の水酸化アルミニウム
はゴム・プラスチック用高白色フィラー、歯磨き用基材
、製紙用コーティング材・充填材として使用されるほか
、セラミック原料用アルミナの原料などとして使用され
る。

【０００２】

【従来の技術】当該水酸化アルミニウムの製造方法につ
いては、アルミナ製造用原料をアルミン酸ソーダ溶液も
しくは苛性ソーダ溶液と混合し、高圧高温条件下でアル
ミナ分などを抽出した後、その抽出液を濾過し、得られ
た濾過液から水酸化アルミニウムを析出させることによ
り水酸化アルミニウムを製造する方法が一般的である。 その代表的フローを“図１”に示す。“図１”において
、アルミナ製造用原料としてボーキサイトを用いる場合
が最も周知であり、バイヤー法と呼ばれている。その際
アルミナ分のみ抽出できれば理想的であるが、実際には
アルミナ分の他に有機着色成分、シリカ（特にアルカリ
可溶性のシリカを反応性シリカと呼ぶ）、Ｐ２　Ｏ５　
，Ｆｅ２　Ｏ３　，Ｆ，ＣａＯなどのさまざまな不純物
が同時に溶出してくる。これらの不純物は得られる水酸
化アルミニウムの品質に悪い影響を与え、特に含有量が
高い有機着色成分とシリカ分とが強い影響を与える。原
料としてボーキサイトを用いない場合には低価格の水酸
化アルミニウムたとえばアルミニウム電解精錬の原料用
のアルミナを製造するための水酸化アルミニウム（これ
を電解用水酸化アルミニウムと呼ぶ）が用いられる場合
もある。この場合には“図１”中で示す不溶解残渣が皆
無に近く、結果的に工程２は省略されるが、有機着色成
分、シリカ分などが蓄積するため同様に問題となる。そ
こで従来よりこれら２成分の除去方法が提案されてきた
。

【０００３】アルミナ分などの抽出溶液（以下アルミネ
ート液と呼ぶ）中の有機着色成分の除去方法としては、
アルカリ土類金属をアルミネート液中に添加する方法（
特公昭５７−３１５２７）、活性アルミナを利用した方
法（特開昭４７−８５１０）、鉄鋼石などを利用した方
法（特開昭４９−２４８９９）、アルミネート液と反応
するＭｇ化合物を利用した方法（特開昭５１−１３０６
９８）が知られている。しかしながら、これらの方法で
はシリカは同時に除去されない。一方、アルミネート液
中のシリカ分の除去方法としてはプロセス的な変法がほ
とんどであるが、ボーキサイトからアルミネート液中へ
のアルミナ分・シリカ分の溶出速度の違いを利用した方
法（特公昭３７−８２５７）、粉砕ボーキサイトの粒度
が細かいほど反応性シリカ含有量が高いことと、アルミ
ナ分とシリカ分の溶出速度差が大きいこととを利用した
方法（特開昭６３−１９０７０９）、反応性シリカ分の
溶出を抑えるような条件でアルミナ分抽出を行う方法（
特公昭４８−３７６７８）、ボーキサイト中の反応性シ
リカ分とアルミナ分の溶出を別々の工程で行い、シリカ
溶出液を脱珪処理し生成物を分離後、アルミナ分抽出液
に合流させる方法（特開昭５６−１６０３２１）、ソー
ダライト種子添加による方法（特開昭６２−２３０６１
３）等が知られている。しかしながら、これらの方法で
はアルミネート液中のシリカ分のみ除去され、有機着色
成分は除去されない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】現在、当該水酸化アル
ミニウムを製造する際、有機着色成分とシリカ成分とを
各々別の工程で除去する方法が一般に行われており、設
備上、製造コスト上大きな負担になっている。したがっ
てアルミネート液中の有機着色成分とシリカ分とを同時
に除去する方法の確立が大きな課題となっている。シリ
カ分の除去方法については工程上様々な方法がとられて
いる。それらの原理についてはボーキサイトの溶解時、
アルミナ分と共に溶出したシリカ分が液中で過飽和とな
り、核発生をおこして晶析することにより、結果的に液
中のシリカ濃度を低下させる方法と、核発生には至らな
いシリカ濃度であってもソーダライト組成物を添加し、
これを種子として晶析させ、液中のシリカ濃度を低下さ
せる方法とに分けられる。また、ボーキサイト等に比べ
て相対的に不純物含有量が少ない電解精錬用水酸化アル
ミニウムなどをアルミナ製造用原料として用いた場合は
シリカの液中飽和度が高い状態になりにくい為、晶析が
起こらずシリカ含有量は低下し難い。一方、有機着色成
分の除去方法は原理的には添加物との共沈・吸着反応に
よって行われるが、その量は極少である。したがって除
去機構上シリカ分と有機着色成分を同時に除去すること
は極めて難しいことであると考えられていた。従ってこ
れらの機構を考慮した上で、アルミネート液中の主とし
てシリカ分と有機着色成分を同時に除去し、より安価な
汎用品より若干高純度の水酸化アルミニウムの製造方法
を提供することが本発明の目的である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に検討した結果、本発明者らはアルミネート液に加えら
れた易溶解性のソーダライト組成物が有機物を多く取り
込むことに着想を得て本発明に到達した。すなわち、「
アルミナ製造用原料をアルミン酸ソーダ溶液もしくは苛
性ソーダ溶液と混合し、高圧高温下でアルミナ分等を抽
出した後、該抽出液を濾過し、得られた濾過液から水酸
化アルミニウムを析出させることにより、水酸化アルミ
ニウムを製造する方法において、該抽出液に含水ナトリ
ウム・アルミノ珪酸塩を添加して該抽出液中不純物を除
去することを特徴とする水酸化アルミニウムの製造方法
」が本発明の要旨である。

【０００６】以下本発明を詳細に説明する。不純物除去
発明の基本はＡｌ３＋，Ｓｉ４＋，Ｎａ＋　，Ｏ２−，
結晶水以外の成分を実質的に含まないナトリウム・アル
ミノ珪酸塩を高温のアルミネート液に添加し、それによ
り当該溶液中のシリカ濃度を過飽和状態にいたらしめ、
この結果生成したナトリウム・アルミノ珪酸塩の核が成
長すると同時に当該溶液中の有機着色成分を結晶格子中
にとりこみ、または表面に吸着し、溶液中のシリカ分・
有機着色成分濃度を下げる機構を示すナトリウム・アル
ミノ珪酸塩を合成することにある。したがってここで希
求されるナトリウム・アルミノ珪酸塩の品質の特徴はア
ルミネート液に易溶性であることと、十分に溶解したと
きに液中不純物濃度を増加させない程度に高純度である
ことの２点である。通常の難溶解性のソーダライト組成
物は高温で安定であり、溶解することはなく、有機物を
取り込んだりすることはない。たとえ取り込んだとして
も、液中シリカ濃度値は高くても３〜４ｇ／ｌであるの
で取り込まれる有機着色成分の絶対値もわずかである。 この点を改良したナトリウム・アルミノ珪酸塩はアルミ
ネート液に十分に溶解し、アルミネート液の不純物濃度
を増大させず、核発生・成長と共に効果的に有機着色成
分を取り込むことができる。

【０００７】このナトリウム・アルミノ珪酸塩の製造方
法を詳述すれば下記のとおりである。このナトリウム・
アルミノ珪酸塩は、ＮａＯＨ濃度８０ｇ／ｌ〜２００ｇ
／ｌ、望ましくは１２０ｇ／ｌ〜１７０ｇ／ｌの範囲に
ある水溶液に、Ａｌ２　Ｏ３　分とＮａＯＨ分との比（
Ａｌ２　Ｏ３　／ＮａＯＨ、以後Ａ／Ｃと称する）が０
．３０〜０．８５であり、望ましくは０．４〜０．８と
なるようなアルミナ分を、またＡｌ２　Ｏ３　分とＳｉ
Ｏ２　分との比（Ａｌ２　Ｏ３　／ＳｉＯ２　）が６よ
り大きく、望ましくは８〜１５となるようにシリカ分を
加え、十分に溶解し、温度１０５℃〜１３０℃、望まし
くは１２０℃以下で１５分から３時間程度水熱合成を行
うことに依って得られる。合成成分の割合がこの範囲よ
りはずれると生成したナトリウム・アルミノ珪酸塩結晶
中の水分が著しく減少したり、または結晶中に他のイオ
ンを取り込んだりして溶解しにくいナトリウム・アルミ
ノ珪酸塩になる。そして結果的に有機着色成分を取り込
みにくい組成物になる。合成温度、合成時間についても
同様のことが言え、温度が高くなるほど、合成時間が長
くなるほど有機着色成分を取り込みにくい組成物になっ
てしまう。ここで原料としてアルミナ源に市販の水酸化
アルミニウムや、シリカ源に市販の珪酸ナトリウムなど
が用いられる。ただし、それらを添加した際、実質的に
有機物などの不純物を含まないことが大切である。実質
的に含まないとは合成後のソーダライト組成物が着色し
ていないこと、具体的レベルとして全有機炭素（ＴＯＣ
）が３００ｐｐｍ　を超えないことである。こうして製
造されたナトリウム・アルミノ珪酸塩は外見的にも白色
粉体であり、純度の高い、強く水和物化したソーダライ
ト組成物の一つとなる。

【０００８】次にそのナトリウム・アルミノ珪酸塩を使
い、有機着色成分を含むアルミネート液の不純物を低下
させる方法について述べる。当該ナトリウム・アルミノ
珪酸塩を有機着色成分を含むアルミネート液にＢ．Ｅ．
Ｔ比表面積基準で２０ｍ２　／ｌ〜６００ｍ２　／ｌと
なるように添加する。この値以下だと不純物除去の効果
が不十分であり、この値以上だとスラリー粘度が上昇し
、液のハンドリングが悪化したり濾別効率の低下を招い
たりする。従って取扱上の観点から総添加量はＢ．Ｅ．
Ｔ比表面積基準で４０ｍ２　／ｌ〜３００ｍ２　／ｌが
望ましい。添加の後オートクレーブなどで加熱・撹拌す
る。温度はナトリウム・アルミノ珪酸塩を合成したとき
の温度、即ち１０５℃以上で最高１６０℃まで、反応時
間は３０分以上が望ましい。というものそれ以下だとナ
トリウム・アルミノ珪酸塩の溶解・再晶出反応が十分に
進まないと考えられるからである。ナトリウム・アルミ
ノ珪酸塩は溶解しソーダライト組成物として再晶出して
くる際に有機着色成分をはじめ、ＣａＯ，Ｐ２　Ｏ５　
，Ｆ等を取り込むため当該溶液中の不純物濃度は低減す
る。不純物除去の工程“図２”のようになり、このプロ
セスを適宜、既設プロセス中に設置する。なお“図２”
の工程１と３を同時に行っても差し支えない。つまり工
程１に添加する苛性ソーダ溶液を有機着色成分を含むア
ルミネート液に変え、工程３を省けばよく、条件は工程
１のものを採用できる。この不純物除去工程は図１で示
すアルミナ製造工程でいえば工程２と工程３の間、もし
くは工程３と６、工程６と１の間に設けられるのがよい
。この不純物が低下したアルミネート液をバイヤー法に
代表される通常の水酸化アルミニウム析出工程に用いる
ことにより、当該水酸化アルミニウムを製造することが
できる。

【０００９】

【作用】アルミナ製造用原料をアルミン酸ソーダもしく
は苛性ソーダ溶液と混合し、高圧高温下でアルミナ分な
どを抽出し、得られた抽出液にナトリウム・アルミノ珪
酸塩を添加し、当該液中の不純物主として有機着色成分
とシリカ分を同時に除去する機構について、発明者らは
以下のとおりと推察する。ソーダライト組成物の結晶は
“図３”に示すとおりの面取りされた八面体のかご構造
が連ねる構造をしている。当該結晶構造の枠部分をなし
ているのはＳｉ，Ａｌ，Ｏであり、かごの中には様々な
原子が入ることができる。例えばＮａ，Ａｒ，ＮＨ３　
，Ｈ２　Ｏなどの小分子や、Ｃｌ−　，Ｂｒ−　，Ｉ−
　，ＣｌＯ−　，ＰＯ４　３−などの大分子が挙げられ
る。小分子のものはかごの大きさに比べて小さいので出
入りし易い。一方大分子のものは大きいので一度取り込
まれるとかごの外に出にくい。易溶解性のナトリウム・
アルミノ珪酸塩はソーダライト組成物の一つであり、“
図３”に極めて類似した構造をしているが不完全な枠構
造である。不完全な部分にはＨ２　Ｏ分子が存在し、そ
のため易溶解性になっているものと考えられる。この易
溶解性のナトリウム・アルミノ珪酸塩に高温のアルミネ
ート液を添加すると枠が壊れると共にソーダライト組成
物が晶出する。その際に有機物がかごのなかに取り込ま
れるものと考えられる。またこの枠構造が成長する過程
でＳｉがかごの中に取り込まれ、すなわちシリカが除去
されると考えられる。

【００１０】

【実施例】次に実施例により、本発明の内容を具体的に
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 珪酸ナトリウム溶液（和光純薬社製試薬１級）２１６ｇ
とアルミン酸ナトリウム（昭和電工社製ＳＡ−２０１９
，Ａｌ２　Ｏ３　２０％，Ｎａ２　Ｏ　　１９％、比重
１．４８）３．３１とをイオン交換水２．７１に残渣の
ないよう溶解した。このときＮａＯＨ濃度は１５５ｇ／
ｌ、Ａ／Ｃは０．８１６であり、Ａｌ２　Ｏ３　／Ｓｉ
Ｏ２　＝約１２となっている。この液を撹拌しながらオ
ートクレーブで１１０℃に昇温し、そのまま１時間保持
した後、濾過した。濾液のＮａＯＨ濃度は１４０ｇ／ｌ
、Ａ／Ｃは０．７９３であった。濾紙上のケーキを水で
洗浄し静置乾燥したところ、生成した約２００ｇの白色
粉体はＢ．Ｅ．Ｔ比表面積（ＱＵＡＮＴＡ−ＣＨＲＯＭ
Ｅ社製ＱＵＡＮＴＡＳＯＲＢで測定）が４．９ｍ２　／
ｇのナトリウム・アルミノ珪酸塩（理学電機社製Ｘ線回
折装置ＳＧ−９０で測定）であった。このナトリウム・
アルミノ珪酸塩１０ｇを有機着色成分を含むアルミネー
ト液（ＮａＯＨ＝１４９ｇ／ｌ，Ａ／Ｃ＝０．７９６）
５００ｃｃに添加し、オートクレーブ中で撹拌しつつ１
４０℃で約１時間保持した後、濾別した。加熱処理前と
処理後の液の分析値を“表１”に示す。処理後の方が濃
度は低下しており、不純物除去の効果が出ているのが分
かる。なお、濾別した残渣は着色しており（スガ試験機
（株）ＳＭカラーコンピューターＳＭ−４で測定、Ｌ＝
８５．３２，ａ＝３．８５，ｂ＝１０．０４）、Ｘ線回
折で調べたところソーダライト組成物であった。

【００１１】実施例２ 珪酸ナトリウム溶液（和光純薬社製試薬１級）２１６ｇ
とアルミン酸ナトリウム（昭和電工社製ＳＡ−２０１９
，Ａｌ２　Ｏ３　２０％，Ｎａ２　Ｏ　　１９％、比重
１．４８）３．３１とをイオン交換水２．７１に残渣の
ないよう溶解した。この液を撹拌しながらオートクレー
ブで１２０℃に昇温し、そのまま４０分保持した後、濾
過した。濾液のＮａＯＨ濃度は１４６ｇ／ｌ、Ａ／Ｃは
０．７９９であった。濾紙上のケーキを水で洗浄し静置
乾燥したところ、生成した約２００ｇの白色粉体はＢ．
Ｅ．Ｔ比表面積が４．５ｍ２／ｇのナトリウム・アルミ
ノ珪酸塩であった。このナトリウム・アルミノ珪酸塩２
０ｇと不純物の多い電解用水酸化アルミニウム（Ｔ．Ｏ
．Ｃ＝８５０ｐｐｍ　，ＳｉＯ２　＝３３０ｐｐｍ）９
３ｇとを苛性ソーダ水溶液（ＮａＯＨ＝１５２ｇ／ｌ）
５００ｃｃに添加し撹拌しつつ１５０℃で保持した。約
９０分後残渣と液とを分離し、液を分析したところ“表
１”のようになった。なお、“表１”実施例２において
処理前の値は電解用水酸化アルミニウムがすべて苛性ソ
ーダ溶液中に溶解したと仮定したときの値を示す。一方
、濾別した残渣は着色しており（Ｌ＝８２．７０，ａ＝
２．０７，ｂ＝１０．６９）、Ｘ線回折で調べたところ
ソーダライト組成物であった。

【００１２】比較例１ 珪酸ナトリウム溶液（和光純薬社製試薬１級）２１６ｇ
とアルミン酸ナトリウム（昭和電工社製ＳＡ−２０１９
，Ａｌ２　Ｏ３　２０％，Ｎａ２　Ｏ　　１９％，比重
１．４８）３．３１とをイオン交換水２．７１に残渣の
ないよう溶解した。このときＮａＯＨ濃度は１５４ｇ／
ｌ、Ａ／Ｃは０．７９５であった。この液を撹拌しなが
らオートクレーブで１５０℃に昇温し、そのまま１．５
時間保持した後、濾過した。濾液のＮａＯＨ濃度は１４
８ｇ／ｌ、Ａ／Ｃは０．７５７であった。濾紙上のケー
キを水で洗浄し静置乾燥したところ、生成した白色粉体
はＢ．Ｅ．Ｔ比表面積が３．８ｍ２　／ｇのソーダライ
ト組成物であった。このソーダライト組成物２０ｇを有
機着色成分の多いアルミネート液（ＮａＯＨ＝１４９ｇ
／ｌ，Ａ／Ｃ＝０．７９６）５００ｃｃに添加・撹拌し
、１４０℃で保持した。３時間後、濾過し液を分析した
結果“表１”に示す。なお、濾紙上のケーキは水洗浄後
も添加前と変わらない白色粉体（Ｌ＝９３．６８，ａ＝
−０．６８，ｂ＝２．４８）、であり、Ｘ線回折で調べ
たところ処理前と変わらないソーダライト組成物であっ
た。

【００１３】比較例２ 珪酸ナトリウム溶液（和光純薬社製試薬１級）１２．２
ｇと不純物の多い電解用水酸化アルミニウム（Ｔ．Ｏ．
Ｃ＝８５０ｐｐｍ　、ＳｉＯ２　＝３３０ｐｐｍ）３７
ｇとを苛性ソーダ水溶液（ＮａＯＨ＝１５２ｇ／ｌ）４
００ｃｃに添加した。添加量はＡｌ２　Ｏ３　／ＳｉＯ
２　＝６、溶解後のＡ／Ｃ＝約０．４となるように調節
している。この液を撹拌しながらオートクレーブで１１
０℃に昇温し、そのまま４５分保持した後、濾過した。 濾液のＮａＯＨ濃度は１４２ｇ／ｌ、Ａ／Ｃは０．３２
５であり、表１に示すように不純物の除去はされていな
かった。なお、“表１”比較例２の処理前の値は電解用
水酸化アルミニウムがすべて溶解したと仮定したときの
不純物濃度を示す。 濾紙上のケーキを乾燥したところ、生成した白色粉体は
ソーダライト組成物であった。

【００１４】

【表１】

【００１５】

【発明の効果】本発明により、アルミネート液中の有機
着色成分をはじめ、シリカ成分などの不純物を同時に除
去することが可能となり、汎用品より若干高純度の水酸
化アルミニウム製造工程を簡略化できるだけでなく、設
備投資負担がより軽くなり、品質が安定しより低コスト
で汎用品より若干高純度の水酸化アルミニウムを製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な水酸化アルミニウム製造工程を示す図
である。

【図２】本発明の不純物除去プロセスの概要を示す図で
ある。

【図３】ソーダライト組成物の結晶構造の模式図である
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　アルミナ製造用原料をアルミン酸ソー
   ダ溶液もしくは苛性ソーダ溶液と混合し、高圧高温下で
   アルミナ分などを抽出した後、該抽出液を濾過し、得ら
   れた濾過液から水酸化アルミニウムを析出させることに
   より、水酸化アルミニウムを製造する方法において、該
   抽出液に含水ナトリウム・アルミノ珪酸塩を添加して該
   抽出液中不純物を除去することを特徴とする水酸化アル
   ミニウムの製造方法。
2. 【請求項２】　　前記ナトリウム・アルミノ珪酸塩の添
   加量が比表面積の合計で２０ｍ２　／ｌ〜６００ｍ２　
   ／ｌである請求項１記載の方法。