JPH05238727A - 改良アルミナ製造方法 - Google Patents

改良アルミナ製造方法

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JPH05238727A
JPH05238727A JP4036468A JP3646892A JPH05238727A JP H05238727 A JPH05238727 A JP H05238727A JP 4036468 A JP4036468 A JP 4036468A JP 3646892 A JP3646892 A JP 3646892A JP H05238727 A JPH05238727 A JP H05238727A
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    • C01F7/04Preparation of alkali metal aluminates; Aluminium oxide or hydroxide therefrom
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 バイヤ−工程にて水酸化アルミニウムまたは
アルミナを製造する方法において、多量に生成する不溶
解残渣の赤泥には有用な成分が含まれているにも拘らず
産業廃棄物として捨て他なかったが、セメント用副原料
等の用途に有効に利用できる低アルカリ赤泥を効率良く
且つ多額の設備投資をしないで製造できる方法を提供す
る。 【構成】 特定量のボーキサイトを粉砕1した後、苛性
カリウム溶液で可溶性シリカを抽出2し、液と不溶解残
渣とに固液分離3し、液からソーダライトとして晶析4
し分離5し、分離後の液はボーキサイト粉砕工程1に戻
す各工程を循環する前段処理工程と、該不溶解残渣は洗
滌6または洗滌しないで、苛性アルカリ溶液にてアルミ
ナ抽出7し、固液分離8により不溶解残渣として赤泥を
分離し、液から水酸化アルミニウムを析出分離9し、分
離後の液はアルミナ抽出工程7に戻す各工程を循環する
本工程とからなる改良アルミナ製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はボーキサイトを苛性カリ
ウム溶液で高温処理し、可溶性シリカ分を抽出し分離す
る各工程からなる前段処理工程と、シリカ分抽出後の固
液分離での不溶解残渣からアルミナ分を抽出し、水酸化
アルミニウムを析出せしめる本工程とからなる改良アル
ミナ製造方法に於て発生する不溶解残渣、すなわち赤泥
に関するものである。詳しくは、低廉なセメント原料
や、アスファルトフィラー・土木建築材料用骨材原料な
どとして最適なソーダ低含有赤泥の製造効率を著しく向
上させる方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ボーキサイトを苛性ソーダ溶液またはア
ルミン酸ソーダ溶液(以下アルミネ−ト液という)で高
温処理することにより、ボーキサイトからアルミナ分を
抽出し、析出により水酸化アルミニウムを製造するとい
ういわゆるバイヤー法において発生する不溶解残渣、す
なわち赤泥は、アルミナ1tonあたり700〜800
kgと大量に副生し、産業廃棄物として投棄されてい
る。しかし、近年、環境規制が強化されつつあるため、
早急に赤泥の有効利用対策の確立が求められているにも
かかわらず、実用化されている施策はない。したがって
バイヤー法によってアルミナを製造している企業にとっ
てはその利用方法の確立が大きな課題となっている。
【0003】バイヤー法の原料であるボーキサイトは第
1成分として水酸化アルミニウム、第2成分として酸化
鉄、その他の成分としてシリカ、チタニア等から成り立
っている。高温高圧溶解処理によりボーキサイト中の水
酸化アルミニウム、シリカなどがアルミネート液中に部
分的に溶け出す。このアルミネート液等の苛性アルカリ
溶液に溶け出すシリカ分を反応性シリカ(R−SiO
2 )と呼び、溶けない石英質シリカ(Q−SiO2 )と
区別している。水酸化アルミニウムは種子が加えられ、
析出するまで比較的安定にアルミネ−ト液中に存在する
が、溶け出した反応性シリカは溶解開始後短時間で過飽
和状態となるため不安定であり、複合珪酸塩鉱物の一つ
であるソーダライトとして晶出し易い。ソーダライトは
高温で安定であり、Al23 およびSiO2 とNa2
Oとからなる物質なので、晶析の際アルミネート液中の
シリカを取り込み、液中シリカ濃度は著しく低下する。
また液中にシリカがなければ、ソーダライトは晶析しな
い。したがって、不溶解残渣として排出される赤泥の中
には、第2成分であった酸化鉄と、溶解時に晶析したソ
ーダライトとが主成分として含まれ、アルミネート液中
のシリカは水酸化アルミニウムの品質に影響の無いレベ
ルまで低下する。この赤泥の組成は原料ボーキサイトの
組成によっても若干異なるが、Fe23 が40〜50
重量%、ソーダライトが20〜50重量%の範囲にあ
る。その他には石英、TiO2 、アルミナ水和物および
石灰石のそれぞれが数重量%含まれる。
【0004】このような赤泥の有効利用を阻んでいるの
は、赤泥に含まれるアルカリ分にあり、他物質との反応
性に富むうえ、腐食・生体への悪影響なども引き起こす
ためである。このソーダ分はソーダライトとして含ま
れ、それは技術的にはボーキサイト中の反応性シリカの
分離である。ボーキサイト中の反応性シリカを分別する
ために、さまざまな方法が考案されており、例えば、ソ
ーダライトの構成分であるシリカをボーキサイトから予
め抽出し除くことによりソーダライトの生成を抑えよう
とする方法(特公昭58ー3969)、粉砕ボーキサイ
トの粒度が細かいほどボーキサイトの反応性シリカ含有
量が高いことと、アルミネート液中でのアルミナ分とシ
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)などがある。しかしながらこ
れらの方法では、シリカ抽出を十分になしえず、結果的
に赤泥中のソーダ含有量が望ましい数値である1重量%
以下とはならない。というのは、これらのプロセスに用
いたアルミネート液は水酸化アルミニウムを製造する工
程と同じ組成の液を使用しており、反応性シリカを十分
に抽出するには不適切な条件であるためである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】赤泥中のソーダ含有量
が1重量%以下となる製造方法に関する先行技術として
は、唯一特願平3−339054の発明である。シリカ
抽出液としてアルミネート液を使用している本出願発明
では、ボーキサイト中の反応性シリカが溶出しきらない
うちにソーダライト生成反応が始まり易い為に、両反応
を全く別々に生ぜしめるように厳しい運転条件で管理す
ることが必須要件であり。その後でシリカを複合珪酸塩
鉱物の一つのソーダライトとして別途分離する必要もあ
った。また抽出液粘度が高いことと不溶解残渣の粒度が
細かいことにより次工程の固液分離は非常に困難をとも
なうという問題点があった。更にシリカを十分に抽出す
るため抽出液の苛性ソーダ濃度をかなり高くするための
濃縮設備が新たに必要であり、莫大な設備投資が求めら
れるという問題点もあった。
【0006】前記出願発明における厳しい運転条件管理
の緩和、固液分離性の向上および設備投資額の低減を実
現するために用いるシリカ抽出液の最も望ましい特性と
しては、下記の〜の事項に合致する必要がある。特
にととの両立は極めて難しい。 抽出液の単位容積当たりのシリカ溶解量が大きいこ
と。この溶解量がボーキサイト処理効率を左右する。 溶存しているシリカが容易に晶析しないこと。 シリカ抽出後の液粘度が十分に低いこと。不溶解残渣
は微粒化し易いため濾別効率が悪くなり易い。 溶存しているシリカを緩やかな運転条件管理で晶析さ
せられること。 したがって上記の〜を同時に両立できるシリカ抽出
液を使用して効率良くかつ新規大型投資を要しないで、
不溶解残渣としての赤泥中のアルカリ分が酸化物基準で
1重量%以下である水酸化アルミニウムまたはアルミナ
等を製造する方法の確立が本発明の課題である。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは製造効率が
よく且つ新規の大型投資を要しないで低アルカリ赤泥と
従来の場合と全く品質が変わらない水酸化アルミニウム
またはアルミナとを製造する方法について鋭意研究した
結果、シリカ抽出液として水酸化カリウム溶液またはア
ルミン酸カリウム溶液(以下これらを苛性カリ溶液とい
う)を用いることが極めて好ましいことを見出し本発明
を完成するに到った。本発明の第1の要旨は「ボーキサ
イトを苛性アルカリ溶液で溶解処理し、固液分離後不溶
解残渣として赤泥を排出し、赤泥分離溶液から水酸化ア
ルミニウムを析出せしめ、これを焼成してアルミナを製
造する方法において、ボーキサイトを予め苛性カリウム
溶液で処理して可溶性シリカ分を抽出し、液と不溶解残
渣とに固液分離し、該液から複合珪酸塩鉱物を晶析分離
する各工程からなる脱珪工程を循環する前段処理工程
と、該不溶解残渣は洗滌後または洗滌することなく苛性
アルカリ溶液に溶解処理し、固液分離後不溶解残渣は赤
泥として排出し、赤泥分離液から水酸化アルミニウムを
析出せしめる各工程を循環する本工程とからなることを
特徴とする改良アルミナ製造方法」である。
【0008】本発明の第2の要旨は「赤泥に含まれるア
ルカリ分が酸化物基準で1重量%以下であることを特徴
とする請求項1記載の改良アルミナ製造方法」である。
本発明の第3の要旨は「ボーキサイトを予め苛性カリウ
ム溶液で処理して可溶性シリカ分を抽出し、液と不溶解
残渣とに固液分離し、該液から複合珪酸塩鉱物を晶析分
離する各工程を循環する脱珪工程からなることを特徴と
する脱珪方法」である。
【0009】以下、本発明の詳細について述べる。改良
アルミナ製造方法の工程概要は図5に示す通り、前段処
理工程と本工程とからなっており、まず前段処理工程で
ある脱珪工程について述べる。ボーキサイトからシリカ
を十分に抽出するに用いる苛性カリ溶液の濃度は2mo
l/Lから20mol/L、望ましくは6.5mol/
Lから12mol/Lが良い。この濃度範囲より高い
と、液粘度が高くなりすぎて実用的ではなく、低いとシ
リカ溶解能が十分でない。また、該抽出液にアルミネー
ト液が混入しても抽出液のシリカ溶解能は劣化しないの
で、実際の使用に当たっては意図的に混入させても構わ
ない。
【0010】液濃度が決定されると、下記の(1)式か
らボーキサイトの仕込量が規定される。実際の仕込量は
(1)式で求められるボーキサイト量の40%から10
0%の範囲が望ましい。
【数2】
【0011】次に溶存シリカ安定性は液温度にも依存す
る。150℃以下で且つ上記の濃度範囲内では3時間以
上経過しても晶析してこない。したがって、処理時間の
範囲は0.5時間から5時間、望ましくは0.5時間か
ら4時間が良い。その際の液温度は、90℃から150
℃、望ましくは100℃から140℃の範囲で処理する
のがよい。この温度範囲でなら、一律の処理時間で構わ
ない。したがってこの融通性は、実操業の安定度に大き
な好ましい効果を与える。上記の液濃度であれば液温度
によってその程度は異なるが、苛性カリ溶液の液粘度は
苛性ソーダ溶液のそれより低くなる。通常のケリーフィ
ルター、またはフィルタープレス等が使用される固液分
離に要する時間は苛性カリ溶液の方の液粘度が低いた
め、苛性ソーダ溶液を用いた場合より短くなる。
【0012】しかしながら溶解能および液中安定性とも
に高い苛性カリ溶液での脱珪は、たとえ種子添加による
促進効果が付加されても非常に困難であり、シリカは液
温が140℃以下では晶析し難い。したがってシリカの
晶析方法に工夫が必要であった。シリカリッチな苛性カ
リ溶液に特定の種子を添加した場合は、液温として14
0〜300℃、望ましくは160℃から240℃の範囲
が良い。種子を加えない場合は液温として160〜30
0℃、望ましくは180℃から240℃の範囲が良い。
その際シリカはカリ沸石として晶析する。カリ沸石は、
シリカ・アルミナ・酸化カリウムを主成分とする物質で
ある。140℃以下では、カリ沸石は生成しないので、
液中シリカ濃度は低下しないか、もしくは低下してもそ
の度合は低く実用的でない。また特定の種子添加の場合
でも、カリ長石またはカンクリナイトを比表面積0.5
〜20m2 /gまで粉砕したもの、望ましくは5〜20
2 /gまで粉砕したものを用いる。種子添加率は5〜
50m2 /L、望ましくは10〜40m2 /Lの範囲で
行うのが良い。この範囲より高くても種子効果に著しい
差異はみられず、低いと十分な脱珪が図れない。
【0013】処理時間は1時間以上、望ましくは1.5
時間から4時間の範囲内で行うのが良い。次に本工程が
バイヤー工程による場合は、前段処理工程の固液分離後
の不溶解残渣には苛性カリ溶液が付着しているので、水
等で十分に洗滌処理する必要がある。アルミナ抽出液と
して苛性カリ溶液を使用する場合は洗滌する必要はな
く、アルミナ抽出溶液のKOH濃度は2mol/L〜1
0mol/Lの範囲で、液温は40℃〜100℃の範囲
である。
【0014】
【作用】シリカ溶解能とは単位体積中に溶かし込めるシ
リカの量を意味し、図1に示す通り、苛性カリ溶液のシ
リカ溶解能はアルミネート液のそれとほぼ同等である。
また図2は液中水酸化アルカリ分に対するアルミナ分の
モル比を0.3と等しくした場合を示し、液粘度を同じ
モル濃度で比較した場合、苛性カリ溶液の方がアルミネ
ート液よりかなり低く、温度が低下しても増粘傾向が小
さいことが理解でき、この性質は安定操業に多大の効果
を与える。これから苛性カリ溶液とアルミネート液の粘
度が同レベルになるよう調整した場合、苛性カリ溶液の
方がモル濃度が高くなる。すなわち、実際の使用では液
粘度が制限因子となるので、苛性カリ溶液の方がアルミ
ネート液よりシリカ溶解能は高いことになる。したがっ
て苛性カリ溶液がシリカ溶解能が大きく、固液分離がし
易いというシリカ抽出に最適な特性を示すことは明白で
ある。
【0015】シリカ溶解能が大きくなると液中に溶存し
ているシリカの安定性が問題になる。この溶存安定性を
アルミネート液の場合と比較するため、それぞれの溶液
中に、含まれる反応性シリカが全部溶けた場合シリカ溶
解能の値に近くなるようにインドネシア産ボーキサイト
を投入し、105℃で加熱して液中溶存シリカの経時変
化を調べたところ、図3に示す通りになった。これから
もわかるようにアルミネート液に比較して苛性カリ溶液
の方がシリカの溶存安定性が非常に高い。これらの特徴
はボーキサイトから反応性シリカを分離する際に絶大な
効果を発揮し、より高製造効率でアルカリ低含有赤泥を
製造できる。また、抽出液は循環使用されるので、その
液からシリカを除く必要があるが、一般に溶存シリカ安
定性が高いと脱珪しにくいので、実用的な脱珪処理を特
別に工夫する必要があった。通常脱珪処理は種子を添加
して行ない、これに加えて温度制御を行うと液中シリカ
濃度が非常に低下することが判明した。
【0016】
【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、本発明はこれに限定されるものではない。 (実施例1)粉砕したインドネシア産ボーキサイト(反
応性シリカ含有量3.7重量%)約540gをKOH濃
度10mol/L、Al23 濃度3mol/Lの組成
を持つ溶液1000ccに加え、オートクレーブ中で1
20℃で攪拌しつつ、熱処理した。約2時間後、このス
ラリーを加圧濾過によってただちに分離に要する時間は
約20分で固液分離し、不溶解残渣と液とに分け脱珪生
成物を除いた。一方、不溶解残渣はNaOH濃度150
g/l、Al23 濃度60g/lの組成を持つアルミ
ネート液に、抽出後のAl23 モル濃度/NaOHモ
ル濃度比が0.8となるように加え、140℃で約1時
間アルミナ分の抽出を行った。次に不溶解残渣と液とに
固液分離し、液は水酸化アルミニウムの析出に用いた。
この液のSiO2 濃度は0.5g/lであり、水酸化ア
ルミニウムの析出には支障の無いレベルであった。不溶
解残渣として排出された赤泥は水洗し、湿式分析したと
ころ、Na2 O分は0.3重量%しか含まれていなかっ
た。
【0017】(実施例2)粉砕したインドネシア産ボー
キサイト(反応性シリカ含有量3.7重量%)約380
gをKOH濃度6.3mol/L、Al23 濃度1.
9mol/Lの組成を持つ溶液1000ccに加え、1
40℃で攪拌しつつ、熱処理した。約3時間後、このス
ラリーを加圧濾過によってただちに分離に要する時間は
約15分で固液分離し、不溶解残渣と液とに分けた。こ
の液に1m2 /gまで粉砕したカリ長石を7m2 /Lの
割合で添加し、170℃で約2時間保持し、脱珪を行っ
た。この後、固液分離し脱珪生成物を除いた。一方、不
溶解残渣はNaOH濃度150g/l、Al23 濃度
60g/lの組成を持つアルミネート液に、抽出後のA
23 モル濃度/NaOHモル濃度比が0.8となる
ように加え、140℃で約1時間アルミナ分の抽出を行
った。次に不溶解残渣と液とに固液分離し、液は水酸化
アルミニウムの析出に用いた。この液のSiO2 濃度は
0.5g/lであり、水酸化アルミニウムの析出には支
障の無いレベルであった。不溶解残渣として排出された
赤泥は水洗し、湿式分析したところ、Na2 O分は0.
4重量%しか含まれていなかった。
【0018】(実施例3)粉砕したオーストラリア産ボ
ーキサイト(反応性シリカ含有量2.8重量%)約34
0gをKOH濃度5mol/L、Al23 濃度1.5
mol/Lの組成を持つ溶液1000ccに加え、10
0℃で攪拌しつつ、熱処理した。約4時間後、このスラ
リーを加圧濾過によってただちに分離に要する時間は約
10分で固液分離し、不溶解残渣と液とに分けた。この
液に7m2 /gまで粉砕したカリ長石を10m2 /Lの
割合で添加し、160℃で約2.3時間保持し、脱珪を
行った。この後、固液分離し脱珪生成物を除いた。一
方、不溶解残渣はNaOH濃度150g/l、Al2
3 濃度60g/lの組成を持つアルミネート液に、抽出
後のAl23 モル濃度/NaOHモル濃度比が0.8
となるように加え、140℃で約1時間アルミナ分の抽
出を行った。次に不溶解残渣と液とに固液分離し、液は
水酸化アルミニウムの析出に用いた。この液のSiO2
濃度は0.5g/lであり、水酸化アルミニウムの析出
には支障の無いレベルであった。不溶解残渣として排出
された赤泥は水洗し、湿式分析したところ、Na2 O分
は0.6重量%しか含まれていなかった。
【0019】(実施例4)粉砕したオーストラリア産ボ
ーキサイト(反応性シリカ含有量2.8重量%)約34
0gをKOH濃度5mol/L、Al23 濃度1.5
mol/Lの組成を持つ溶液1000ccに加え、10
0℃で攪拌しつつ、熱処理した。約4時間後、このスラ
リーを加圧濾過によってただちに分離に要する時間は約
10分で固液分離し、不溶解残渣と液とに分けた。この
液に7m2 /gまで粉砕したカリ長石を10m2 /Lの
割合で添加し、160℃で約2.3時間保持し、脱珪を
行った。この後、固液分離し脱珪生成物を除いた。一
方、不溶解残渣を、KOH濃度210g/l、Al2
3 濃度60g/lの組成を持つ苛性カリ溶液に、抽出後
のAl23 モル濃度/KOHモル濃度比が0.3とな
るように加え、150℃で約1時間アルミナ分の抽出を
行った。次に不溶解残渣と液とに固液分離し、液は水酸
化アルミニウムの析出に用いた。この液のSiO2 濃度
は0.63g/lであり、水酸化アルミニウムの析出に
は支障の無いレベルであった。不溶解残渣として排出さ
れた赤泥は水洗し湿式分析したところ、K2 O分は0.
4重量%しか含まれていなかった。
【0020】(比較例1)粉砕したインドネシア産ボー
キサイト(反応性シリカ含有量3.7重量%)約210
gをNaOH濃度3.75mol/L、Al23 濃度
1.1mol/Lの組成を持つ溶液1000ccに加
え、60℃で攪拌しつつ、熱処理した。約1.3時間
後、このスラリーを加圧濾過によってただちに分離に要
する時間は約25分で固液分離し、不溶解残渣と液とに
分けた。この液に2m2 /gまで粉砕したバイヤー工程
スケールを1m2 /Lの割合で添加し、100℃で約
0.5時間保持し、脱珪を行った。この後、固液分離し
脱珪生成物を除いた。一方、不溶解残渣はNaOH濃度
150g/l、Al23 濃度60g/lの組成を持つ
アルミネート液に、抽出後のAl23 モル濃度/Na
OHモル濃度比が0.8となるように加え、140℃で
約1時間アルミナ分の抽出を行った。次に不溶解残渣と
液とに固液分離し、液は水酸化アルミニウムの析出に用
いた。この液のSiO2 濃度は0.7g/lであり、水
酸化アルミニウムの析出には支障の無いレベルであっ
た。不溶解残渣として排出された赤泥は水洗し、湿式分
析したところ、Na2 O分は5.1重量%含まれてい
た。
【0021】(比較例2)粉砕したインドネシア産ボー
キサイト(反応性シリカ含有量3.7重量%)約410
gをNaOH濃度4.25mol/L、Al23 濃度
1.3mol/Lの組成を持つ溶液1000ccに加
え、80℃で攪拌しつつ、熱処理した。約2.7時間
後、このスラリーを加圧濾過によってただちに分離に要
する時間は約60分で固液分離し、不溶解残渣と液とに
分けた。この液に3.7m2 /gまで粉砕した合成ソー
ダライトを3m2 /Lの割合で添加し、90℃で約0.
5時間保持し、脱珪を行った。この後、固液分離し脱珪
生成物を除いた。一方、不溶解残渣はNaOH濃度15
0g/l、Al23 濃度60g/lの組成を持つアル
ミネート液に、抽出後のAl23 モル濃度/NaOH
モル濃度比が0.8となるように加え、140℃で約1
時間アルミナ分の抽出を行った。次に不溶解残渣と液と
に固液分離し、液は水酸化アルミニウムの析出に用い
た。この液のSiO2 濃度は0.5g/lであり、水酸
化アルミニウムの析出には支障の無いレベルであった。
不溶解残渣として排出された赤泥は水洗し、湿式分析し
たところ、Na2 O分は6.9重量%含まれていた。
【0022】(比較例3)粉砕したオーストラリア産ボ
ーキサイト(反応性シリカ含有量2.8重量%)約21
0gをNaOH濃度3.75mol/L、Al23
度1.1mol/Lの組成を持つ溶液1000ccに加
え、150℃で攪拌しつつ、熱処理した。約0.8時間
後、このスラリーを加圧濾過によってただちに分離に要
する時間は約25分で固液分離し、不溶解残渣と液とに
分けた。この液を90℃で約0.1時間保持し、脱珪を
行った。この後、固液分離し脱珪生成物を除いた。一
方、不溶解残渣はNaOH濃度150g/l、Al2
3 濃度60g/lの組成を持つアルミネート液に、抽出
後のAl23 モル濃度/NaOHモル濃度比が0.8
となるように加え、140℃で約1時間アルミナ分の抽
出を行った。これを抽出後、不溶解残渣と液とに固液分
離し、液は水酸化アルミニウムの析出に用いた。この液
のSiO2 濃度は0.3g/lであり、水酸化アルミニ
ウムの析出には支障の無いレベルであった。不溶解残渣
として排出された赤泥は水洗し、湿式分析したところ、
Na2 O分は4.4重量%含まれていた。
【0023】
【発明の効果】本発明により、多額の費用をかけて投棄
している赤泥の商業的活用が可能になると共に、多額の
新規設備投資をかけないで、従来より可なり高い製造効
率で処理できる方法が確立できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】水酸化カリウム溶液のモル濃度に対する反応性
シリカの溶解能を示す。
【図2】シリカ抽出液のアルカリ分に対するアルミナ分
のモル比(Al23 /NaOH、またはAl23
KOH)を0.3に調製した場合の、溶液温度に対する
液粘度の違いを示した。
【図3】水酸化カリウム溶液と水酸化ナトリウム溶液と
を用いてボーキサイト中からシリカの抽出を行った際
の、液中シリカ濃度の経時曲線を示した。なお、この際
の処理温度は105℃である。
【図4】改良アルミナ製造方法の工程概要を示す。
【符号の説明】
1 ボーキサイト粉砕 2 反応性シリカ抽出 3 固液分離 4 ソーダライト晶析 5 固液分離 6 洗滌 7 アルミナ抽出 8 固液分離 9 水酸化アルミニウム析出 10 固液分離
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年4月8日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0001
【補正方法】変更
【補正内容】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はボーキサイトを苛性カリ
ウム溶液で高温処理し、可溶性シリカ分を抽出し分離す
る各工程からなる前段処理工程と、シリカ分抽出後の固
液分離での不溶解残渣からアルミナ分を抽出し、水酸化
アルミニウムを析出せしめる本工程とからなる改良アル
ミナ製造方法に於て発生する不溶解残渣、すなわち赤泥
に関するものである。詳しくは、低廉なセメント原料
や、アスファルトフィラー・土木建築材料用骨材原料な
どとして最適なアルカリ低含有赤泥の製造効率を著しく
向上させる方法に関するものである。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】
【発明が解決しようとする課題】赤泥中のソ−ダ含有量
が1重量%以下となる製造方法に関する先行技術として
は、唯一特願平3−339054の発明である。シリカ
抽出液としてアルミネート液を使用している本出願発明
では、ボーキサイト中の反応性シリカが溶出しきらない
うちにソーダライト生成反応が始まり易い為に、両反応
を全く別々に生ぜしめるように厳しい運転条件で管理す
ることが必須要件であり、その後でシリカを複合珪酸塩
鉱物の一つのソーダライトとして別途分離する必要もあ
った。また抽出液粘度が高いことと不溶解残渣の粒度が
細かいことにより次工程の固液分離は非常に困難をとも
なうという問題点があった。更にシリカを十分に抽出す
るため抽出液の苛性ソ−ダ濃度をかなり高くするための
濃縮設備が新たに必要であり、莫大な設備投資が求めら
れるという問題点もあった。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】以下、本発明の詳細について述べる。改良
アルミナ製造方法の工程概要は図4に示す通り、前段処
理工程と本工程とからなっており、まず前段処理工程で
ある脱珪工程について述べる。ボ−キサイトからシリカ
を十分に抽出するに用いる苛性カリ溶液の濃度は2mo
l/Lから20mol/L、望ましくは6.5mol/
Lから12mol/Lが良い。この濃度範囲より高い
と、液粘度が高くなりすぎて実用的ではなく、低いとシ
リカ溶解能が十分でない。また、該抽出液にアルミネ−
ト液が混入しても抽出液のシリカ溶解能は劣化しないの
で、実際の使用に当たっては意図的に混入させても構わ
ない。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】処理時間は1時間以上、望ましくは1.5
時間から4時間の範囲内で行うのが良い。次に本工程が
バイヤ−工程による場合は、前段処理工程の固液分離後
の不溶解残渣には苛性カリ溶液が付着しているので、水
等で十分に洗滌処理する必要がある。アルミナ抽出液と
して苛性カリ溶液を使用する場合は洗滌する必要はな
く、アルミナ抽出溶液のKOH濃度は2mol/L〜1
0mol/Lの範囲で、液温は60℃〜300℃の範囲
である。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】
【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、本発明はこれに限定されるものではない。 (実施例1)粉砕したインドネシア産ボーキサイト(反
応性シリカ含有量3.7重量%)約540gをKOH濃
度10mol/L、Al23 濃度3mol/Lの組成
を持つ溶液1000ccに加え、オートクレーブ中で1
20℃で攪拌しつつ、熱処理した。約2時間後、このス
ラリーを加圧濾過によってただちに分離に要する時間は
約20分で固液分離し、不溶解残渣と液とに分け脱珪生
成物を除いた。一方、不溶解残渣はNaOH濃度150
g/l、Al23 濃度60g/lの組成を持つアルミ
ネート液に、抽出後のAl23 モル濃度/NaOHモ
ル濃度比が0.31となるように加え、140℃で約1
時間アルミナ分の抽出を行った。次に不溶解残渣と液と
に固液分離し、液は水酸化アルミニウムの析出に用い
た。この液のSiO2 濃度は0.5g/lであり、水酸
化アルミニウムの析出には支障の無いレベルであった。
不溶解残渣として排出された赤泥は水洗し、湿式分析し
たところ、Na2 O分は0.3重量%しか含まれていな
かった。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】変更
【補正内容】
【0018】(実施例3)粉砕したオーストラリア産ボ
ーキサイト(反応性シリカ含有量2.8重量%)約34
0gをKOH濃度5mol/L、Al23 濃度1.5
mol/Lの組成を持つ溶液1000ccに加え、10
0℃で攪拌しつつ、熱処理した。約4時間後、このスラ
リーを加圧濾過によってただちに分離に要する時間は約
10分で固液分離し、不溶解残渣と液とに分けた。この
液に7m2 /gまで粉砕したカリ長石を10m2 /Lの
割合で添加し、160℃で約2.3時間保持し、脱珪を
行った。この後、固液分離し脱珪生成物を除いた。一
方、不溶解残渣はNaOH濃度150g/l、Al2
3 濃度60g/lの組成を持つアルミネート液に、抽出
後のAl23 モル濃度/NaOHモル濃度比が0.3
1となるように加え、140℃で約1時間アルミナ分の
抽出を行った。次に不溶解残渣と液とに固液分離し、液
は水酸化アルミニウムの析出に用いた。この液のSiO
2 濃度は0.5g/lであり、水酸化アルミニウムの析
出には支障の無いレベルであった。不溶解残渣として排
出された赤泥は水洗し、湿式分析したところ、Na2
分は0.6重量%しか含まれていなかった。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0020
【補正方法】変更
【補正内容】
【0020】(比較例1)粉砕したインドネシア産ボー
キサイト(反応性シリカ含有量3.7重量%)約210
gをNaOH濃度3.75mol/L、Al23 濃度
1.1mol/Lの組成を持つ溶液1000ccに加
え、60℃で攪拌しつつ、熱処理した。約1.3時間
後、このスラリーを加圧濾過によってただちに分離に要
する時間は約25分で固液分離し、不溶解残渣と液とに
分けた。この液に2m2 /gまで粉砕したバイヤー工程
スケールを1m2 /Lの割合で添加し、100℃で約
0.5時間保持し、脱珪を行った。この後、固液分離し
脱珪生成物を除いた。一方、不溶解残渣はNaOH濃度
150g/l、Al23 濃度60g/lの組成を持つ
アルミネート液に、抽出後のAl23 モル濃度/Na
OHモル濃度比が0.31となるように加え、140℃
で約1時間アルミナ分の抽出を行った。次に不溶解残渣
と液とに固液分離し、液は水酸化アルミニウムの析出に
用いた。この液のSiO2 濃度は0.7g/lであり、
水酸化アルミニウムの析出には支障の無いレベルであっ
た。不溶解残渣として排出された赤泥は水洗し、湿式分
析したところ、Na2 O分は5.1重量%含まれてい
た。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0021
【補正方法】変更
【補正内容】
【0021】(比較例2)粉砕したインドネシア産ボー
キサイト(反応性シリカ含有量3.7重量%)約410
gをNaOH濃度4.25mol/L、Al23 濃度
1.3mol/Lの組成を持つ溶液1000ccに加
え、80℃で攪拌しつつ、熱処理した。約2.7時間
後、このスラリーを加圧濾過によってただちに分離に要
する時間は約60分で固液分離し、不溶解残渣と液とに
分けた。この液に3.7m2 /gまで粉砕した合成ソ−
ダライトを3m2 /Lの割合で添加し、90℃で約0.
5時間保持し、脱珪を行った。この後、固液分離し脱珪
生成物を除いた。一方、不溶解残渣はNaOH濃度15
0g/l、Al23 濃度60g/lの組成を持つアル
ミネート液に、抽出後のAl23 モル濃度/NaOH
モル濃度比が0.31となるように加え、140℃で約
1時間アルミナ分の抽出を行った。次に不溶解残渣と液
とに固液分離し、液は水酸化アルミニウムの析出に用い
た。この液のSiO2 濃度は0.5g/lであり、水酸
化アルミニウムの析出には支障の無いレベルであった。
不溶解残渣として排出された赤泥は水洗し、湿式分析し
たところ、Na2 O分は6.9重量%含まれていた。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0022
【補正方法】変更
【補正内容】
【0022】(比較例3)粉砕したオーストラリア産ボ
ーキサイト(反応性シリカ含有量2.8重量%)約21
0gをNaOH濃度3.75mol/L、Al23
度1.1mol/Lの組成を持つ溶液1000ccに加
え、150℃で攪拌しつつ、熱処理した。約0.8時間
後、このスラリーを加圧濾過によってただちに分離に要
する時間は約25分で固液分離し、不溶解残渣と液とに
分けた。この液を90℃で約0.1時間保持し、脱珪を
行った。この後、固液分離し脱珪生成物を除いた。一
方、不溶解残渣はNaOH濃度150g/l、Al2
3 濃度60g/lの組成を持つアルミネート液に、抽出
後のAl23 モル濃度/NaOHモル濃度比が0.3
1となるように加え、140℃で約1時間アルミナ分の
抽出を行った。これを抽出後、不溶解残渣と液とに固液
分離し、液は水酸化アルミニウムの析出に用いた。この
液のSiO2 濃度は0.3g/lであり、水酸化アルミ
ニウムの析出には支障の無いレベルであった。不溶解残
渣として排出された赤泥は水洗し、湿式分析したとこ
ろ、Na2 O分は4.4重量%含まれていた。
【手続補正10】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ボーキサイトを苛性アルカリ溶液で溶解
    処理し、固液分離後不溶解残渣として赤泥を排出し、赤
    泥分離溶液から水酸化アルミニウムを析出せしめ、これ
    を焼成してアルミナを製造する方法において、 ボーキサイトを予め苛性カリウム溶液で処理して可溶性
    シリカ分を抽出し、液と不溶解残渣とに固液分離し、該
    液から複合珪酸塩鉱物を晶析分離する各工程からなる脱
    珪工程を循環する前段処理工程と、該不溶解残渣は洗滌
    後または洗滌なしで苛性アルカリ溶液に溶解処理し、固
    液分離後不溶解残渣は赤泥として排出し、赤泥分離液か
    ら水酸化アルミニウムを析出せしめる各工程を循環する
    本工程とからなることを特徴とする改良アルミナ製造方
    法。
  2. 【請求項2】 赤泥に含まれるアルカリ分が酸化物基準
    で1重量%以下であることを特徴とする請求項1記載の
    改良アルミナ製造方法。
  3. 【請求項3】 ボーキサイトを予め苛性カリウム溶液で
    処理して可溶性シリカ分を抽出し、液と不溶解残渣とに
    固液分離し、該液から複合珪酸塩鉱物を晶析分離する各
    工程からなる脱珪工程を循環することを特徴とする脱珪
    方法。
  4. 【請求項4】 脱珪工程における苛性カリウム溶液の苛
    性アルカリ濃度が2mol/L〜20mol/Lである
    ことを特徴とする請求項1記載の改良アルミナ製造方法
    または請求項3記載の脱珪方法。
  5. 【請求項5】 本工程における苛性アルカリ溶液の水酸
    化アルカリ濃度が2mol/L〜10mol/Lである
    ことを特徴とする請求項1記載の改良アルミナ製造方
    法。
  6. 【請求項6】 ボーキサイト仕込量が下記の式(1)で
    求められる量の40〜100%であることを特徴とする
    請求項1記載の改良アルミナ製造方法または請求項3記
    載の脱珪方法。 【数1】
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2001047809A1 (fr) * 1999-12-28 2001-07-05 Showa Denko K. K. Processus de traitement d'aluminosilicate de sodium
WO2017101746A1 (zh) * 2015-12-18 2017-06-22 郑州中绿环保新材料有限公司 一种铝土矿高效快速脱硅方法

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WO2001047809A1 (fr) * 1999-12-28 2001-07-05 Showa Denko K. K. Processus de traitement d'aluminosilicate de sodium
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