JPH06172876A - ボーキサイト溶解残渣よりなる製鉄用原料組成物の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ボーキサイトとアルカリ溶液を混合しスラリー状とな
し、該スラリーを抽出装置内に仕込み、ボーキサイトか
ら抽出可能なアルミナの大部分は抽出するが、反応性シ
リカの溶出は可能な限り抑制し得る条件でアルミナを抽
出後、抽出液中に溶出した反応性シリカが実質的に脱硅
生成物として析出しない間に抽出液と溶解残渣を分離
し、該分離後の溶解残渣を、選鉱処理及び／又は化学処
理し、溶解残渣中のＮａ₂ Ｏ含量が３重量％以下、Ａｌ
₂ Ｏ₃ 含量を１０重量％以下としてなるボーキサイト溶
解残渣よりなる製鉄用原料組成物の製造方法。 【効果】 ボーキサイト溶解残渣を、バイヤー法本来の
目的であるアルミナの製造原単位を低下せしめることな
く製鉄用原料として使用可能とした。

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溶解残渣よ
りなる製鉄用原料組成物の製造方法に関する。さらに詳
細には、ボーキサイトをアルミン酸ナトリウム溶液で処
理してアルミナを製造するいわゆるバイヤー法におい
て、製鉄用原料または副原料（以下、両者を合わせて製
鉄用原料と称する場合がある。）として利用し得るボー
キサイト溶解残渣の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】よく知られているように、ボーキサイト
からアルミナ分を抽出するバイヤー法においては、多量
の溶解残渣が排出される。この残渣については過去、種
々の観点から、その有効利用の方法が営々と研究、検討
されてきた。

【０００３】例えば溶解残渣を分解し、有価成分を回収
する方法（特開昭６３−２６１３５０号公報）や溶解残
渣を固めコンクリート、タイル、道路舗装剤等を製造し
て有効利用する方法（特開昭６２−３１９２５９号公
報）や、さらには溶解残渣中の特殊成分を触媒や触媒担
体として利用する方法等がある。

【０００４】しかし、以上のように文献上では種々の利
用法が教示されているにもかかわらず、今日これら溶解
残渣は、埋め立て用以外の用途としては道路用材料等と
してわずかの量が利用されている状況にある。その理由
は、この溶解残渣の固形分が４５０ｇ／ｌ程度のスラ
リー状であり、脱水が困難なこと。利用目的に対して
相反する種々の成分を持つ混合物であり、何れの成分の
特徴も生かしきることができないこと。ソーダ分が多
く、耐火物、セラミック用原料としては不適であるこ
と。粒子が非常に細かく、ハンドリングが難しいこ
と、等が挙げられる。それゆえ、現在では殆どが埋め立
て用材料として使用されているにすぎない。

【０００５】しかし、昨今では埋立て可能な海岸線や内
陸部は減少しつつあり、加えて溶解残渣は酸化鉄、酸化
珪素等を多量に含有しており資源保護の立場から、ボー
キサイト溶解残渣の有効利用について、一段と真剣な解
決方法が求められている。

【０００６】周知のように従来のバイヤー法では使用す
るボーキサイトやその処理条件によって一義的ではない
ものの、乾燥後の溶解残渣（赤泥という場合がある）の
組成は、灼熱減量（ＬＯＩ）８〜１２重量％、Ａｌ₂ Ｏ
₃ １８〜２５重量％、ＳｉＯ ₂ １５〜２０重量％、Ｆｅ
₂ Ｏ₃ ３０〜４０重量％、Ｎａ₂ Ｏ８〜１２重量％、Ｔ
ｉＯ₂ ２〜８重量％程度である（アルミニウム工業、北
川二郎著、誠文堂新光社発行、第７６頁参照）。

【０００７】ところで、かかるボーキサイト溶解残渣の
有効利用との観点から酸化鉄に着眼する場合、鉄の含有
量は上記範囲で許容されるものの、他の成分としてはＮ
ａ₂Ｏ含量は３重量％以下、好ましくは１重量％以下、
灼熱減量は含量が１０重量％以下、好ましくは約８重量
％以下であることが要求される。

【０００８】製鉄用原料中にナトリウム分が多量に存在
すると、炉内でナトリウム分が気化し蒸気となり、これ
が高炉上部の低温域で析出、蓄積して耐火物を脆化させ
る等の悪影響を与えると同時に炉内ガスの流通を阻害す
る。また、灼熱減量が多い場合には、該灼熱減量は焼結
鉱やペレットの焼成設備の炉内温度を下げる方向に働
き、著しいエネルギーの損失となる。

【０００９】また、Ａｌ₂ Ｏ₃ はその存在量が多いとス
ラグが酸性となり、脱硫黄、脱燐が困難となり、生石灰
等のアルカリ性フラックスを多量に要し、生産性が悪く
なる。またＡｌ₂ Ｏ₃ が多くなると、焼結鉱やペレット
の還元粉化性が増し、塊の強度劣化を起こし、高炉内で
均質かつ円滑なガスの通過を妨げる結果となり、銑鉄の
品質及び生産性に悪影響を与えることとなる。それゆ
え、Ａｌ₂ Ｏ₃ 含量は通常２０重量％以下、好ましくは
１０重量％以下がよい。

【００１０】しかるに、上記「アルミニウム工業」に見
られるごとく、従来のボーキサイト溶解残渣はＮａ₂ Ｏ
含量は勿論、灼熱減量、Ａｌ₂ Ｏ₃ 含量においても製鉄
用原料として要求される組成を必ずしも満足しておら
ず、組成中のＦｅ₂ Ｏ₃ 含量には着目されるものの適用
を断念されていた。

【発明が解決しようとする課題】

【００１１】以上の事象を鑑み、本発明者らは製鉄用原
料又は副原料として利用可能なボーキサイト溶解残渣を
得るべく鋭意検討した結果、何らバイヤー工程における
本来の目的、即ち、アルミナ製造原単位を低下させるこ
となく製鉄用原料としての組成を満足するボーキサイト
溶解残渣よりなる製鉄用原料組成物の製造方法を見出
し、本発明方法を完成するに至った。

【課題を解決するための手段】

【００１２】即ち、本発明はボーキサイトとアルカリ溶
液を混合しスラリー状となし、該スラリーを抽出装置内
に仕込み、ボーキサイトから抽出可能なアルミナの大部
分は抽出するが、反応性シリカの溶出を可能な限り抑制
し得る条件でアルミナを抽出後、抽出液中に溶出した反
応性シリカが実質的に脱硅生成物として析出しない間に
抽出液と溶解残渣を分離し、該分離後の溶解残渣を水
洗、脱水することを特徴とするＮａ₂ Ｏ含量が３重量％
以下、灼熱減量の含量が１０重量％以下のボーキサイト
溶解残渣よりなる製鉄用原料組成物の製造方法を提供す
るにある。

【００１３】また、本発明は、上記の方法により得られ
た該分離後の溶解残渣を選鉱処理及び／又は化学処理
し、溶解残渣中のＮａ₂ Ｏ含量が３重量％以下、灼熱減
量含量が１０重量％以下、Ａｌ₂ Ｏ₃ 含量が１０重量％
以下のボーキサイト溶解残渣よりなる製鉄用原料組成物
の製造方法を提供するものである。

【００１４】以下、本発明方法を更に詳細に説明する。
本発明において、製鉄用原料組成物としてのボーキサイ
ト溶解残渣の組成（何れも乾体基準）は、Ｎａ₂ Ｏ含量
が３重量％以下、Ａｌ₂ Ｏ₃ 含量が２０重量％以下、灼
熱減量の含量が１０重量％以下である。ボーキサイト原
料により一義的ではないが、主要な他の成分含量は、Ｆ
ｅ₂ Ｏ₃ 含量が３５重量％以上、ＳｉＯ ₂ ２０重量％以
下、ＴｉＯ₂ １０重量％以下であり、より好ましくはＦ
ｅ₂ Ｏ₃含量が４０重量％以上、Ｎａ₂ Ｏ含量が１重量
％以下、灼熱減量の含量が８重量％以下、Ａｌ₂ Ｏ₃ １
０重量％以下、ＳｉＯ₂ １５重量％以下およびＴｉＯ₂
１０重量％以下である。

【００１５】このような組成を有するボーキサイト溶解
残渣は、ボーキサイトとアルカリ溶液を混合しスラリー
状となし、該スラリーを抽出装置内に仕込み、ボーキサ
イトから抽出可能なアルミナの大部分は抽出するが、反
応性シリカを可能な限り抑制し得る条件でアルミナを抽
出後、抽出液中に溶出した反応性シリカが実質的に脱硅
生成物として析出しない間に抽出液と溶解残渣を分離
し、該分離後の溶解残渣を水洗、乾燥することにより得
られる。

【００１６】原料として使用するボーキサイトは含有す
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
に対して約５０重量％以上、好ましくは約７０重量％以
上）とするボーキサイトであり、該鉱石中の反応性シリ
カの含有量は特に制限されるものではないが、通常鉱石
に対して約０．１重量％〜約１５重量％である。

【００１７】原料ボーキサイトはそのまま、または粗砕
した後、アルカリ溶液と混合しスラリー状となし、その
まま、または湿式粉砕した後抽出装置に送る。また、こ
のスラリーは直接抽出装置に送らず、当該分野で二流体
方式として知られている、少量のスラリー化溶液でボー
キサイトをスラリー化した後、そのまま、または湿式粉
砕した後一方の予熱装置で予熱し、もう一方の予熱装置
で多量の循環アルミン酸ソーダ溶液等のアルカリ溶液を
予熱した後、両者を抽出装置に導入する方法もある。

【００１８】アルミナの抽出装置としては、逆混合の少
ない管型反応器が用いられる。この反応器の形状は特に
限定されるのではなく、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できる。

【００１９】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が設定され
るが、一般的に抽出液のＮａ₂ Ｏ濃度は約１００〜約１
６０ｇ／ｌ，抽出温度（抽出装置出口温度を言う）は、
約１１０℃〜約１６０℃、抽出時間は１０分以内、好ま
しくは抽出温度は約１２０℃〜約１５０℃、抽出時間は
５分以内に設定される。この抽出温度、抽出時間以内で
あれば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可能な限り抑制し得ることができ
る。

【００２０】抽出工程にお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重量％以下、好ましくは５０
重量％以下になるように設定すればよい。

【００２１】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、抽出液と溶解残渣とに分離される。
この固液分離は通常抽出温度と略等温で実施されるが、
固液接触時間が短く、処理過程で溶解残渣からの反応性
シリカの溶出、或いは抽出液中に溶出した反応性シリカ
の脱硅物の生成が生じないならば、フラッシュ冷却等に
よりスラリー温度を下げた後、固液分離することも可能
である。

【００２２】本発明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く、溶解残渣に
同伴される抽出液量が少なくでき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。分離は出来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５分以内で実施される。かかる条件であれば ”抽
出液中に溶出した反応性シリカが実質的に脱硅生成物と
して析出しない間に抽出液と溶解残渣を分離する”との
本発明の要件を満たすことができる。

【００２３】固液分離装置で分離された溶解残渣は冷却
し（抽出後、直ちに冷却処理した場合は不要）、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
渣の冷却には通常フラッシュ蒸発や間接型熱交換器が用
いられる。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反応性シリカの溶出を防止し得
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できる。

【００２４】このようにして得られたボーキサイトから
の溶解残渣は実質的にソーダライトやゼオライトのよう
な脱硅生成物を含有しておらず、そのＮａ₂ Ｏ含量は３
重量％以下、灼熱減量も１０重量％以下である。より効
率的な操業を望むならば上記した方法により得られたボ
−キサイト溶解残渣を更に選鉱処理及び／又は化学処理
し、溶解残渣中のＡｌ₂ Ｏ₃ 含量を１０重量％以下とす
る。

【００２５】上記バイヤー法で得られたボーキサイト溶
解残渣は、選鉱処理、例えば、磁力選鉱、浮遊選鉱、比
重選鉱等の方法でＦｅ₂ Ｏ₃ と他の成分、例えばギブサ
イト、ベーマイト、ダイアスポア、カオリナイト等のＡ
ｌ₂ Ｏ₃ 含有物質、石英、カオリナイトのようなＳｉＯ
₂ 含有物質、ルチル、アナターゼ等のＴｉＯ₂ 含有物
質、ソーダライト、ゼオライト等のＮａ₂ Ｏ含有物質等
とを分離することが可能である。選鉱処理条件はボーキ
サイトの種類、選鉱方法、使用機器、目的とする選鉱程
度等により一義的ではないが、例えば磁力選鉱に於いて
は、ボーキサイトスラーリーを固形分濃度１〜３０重量
％でかつｐＨ９以上に調整し、このスラリーを磁場強度
１〜１０キロガウスで選鉱すればよい。また化学的な処
理方法により、溶解残渣からＡｌ₂ Ｏ₃ 成分を分離除去
することも可能である。例えば塩酸、硫酸、硝酸等の酸
処理が最も一般的であるが、これに限定されるものでは
ない。

【００２６】しかしながら、この選鉱分離は、従来法で
あるアルカリ液でボーキサイトからアルミナ分を抽出
し、未溶解残渣を分離せず、溶解したシリカをソーダラ
イトとして脱硅しその後固液分離をする方法で得られた
ソーダライトの共存する溶解残渣では選鉱分離は困難で
ある。これは該従来法においては、脱硅時析出するソー
ダライトの結晶は、一部、未溶解残渣を構成する鉱物粒
子を核として生長し、一粒子を形成するため、ソーダラ
イトの分離が困難なものと予想される。

【００２７】本発明方法で得られた溶解残渣には、ソー
ダライト等のＮａ₂ Ｏ含有物質が実質的に入っておら
ず、またＡｌ₂ Ｏ₃ 含有物質は未溶解のギブサイト、ベ
ーマイト及び粘土鉱物（カオリナイト）等であるため、
溶解残渣スラリーを湿式粉砕することで容易に単体分離
が可能であり、Ａｌ₂ Ｏ₃ 含有物を分離除去することが
できる。

【００２８】かくして本発明で得られるボーキサイト溶
解残渣はＮａ₂ Ｏ含有量３重量％以下、灼熱減量も１０
重量％以下、Ａｌ₂ Ｏ₃ 含有量２０重量％以下の１００
ｇ／ｌ〜８００ｇ／ｌ、通常３００ｇ／ｌ〜６００ｇ／
ｌ程度のボーキサイト溶解残渣を有するスラリーであ
る。

【００２９】上記方法により分離されたボーキサイト溶
解残渣を脱水し、乾体とするためには、例えば多段シッ
クナー、サイクロン、磁力等により濃縮し、フィルター
プレスにより濾過し、天日乾燥或いはロータリーキルン
やドライヤーにより製鉄用原料組成物として要求される
含水率まで乾燥させればよい。しかしながら、天日乾燥
は広い乾燥面積や搬送費用を必要とするし、勿論ロータ
リーキルンやドライヤーによる強制乾燥の場合には多大
の設備費とエネルギーを要し、経済性において問題が生
じる場合がある。

【００３０】本発明者等は製鉄用原料の使用形態につい
て検討したところ、製鉄用の主原料、副原料が製鉄に用
いられる場合、通常各種の粉状鉱はブレンドされ塊状化
された後、炉内に投入使用されており、塊状化の方法と
しては、１）焼結法、２）ペレタイジング法、３）団鉱
法等が知られている。

【００３１】焼結法としては設備的にも大量生産に適し
た連続式のドワイトロイド式の設備が開発され、主流と
なっている。焼結鉱を製造するドワイトロイド式焼結設
備に於いては、各原料槽から−５ｍｍ程度の主原料の鉄
鉱石、各種副原料及び焼結のためのコークス等とバイン
ダーとしての水約５〜１０重量％をミルまたはミキサー
内に添加し、混合、造粒し、得られた混合物をサージホ
ッパーを経てパレット上に敷き詰め、焼成炉中を通過さ
せる間に混合物中のコークスに点火し、自焼させて焼結
体とする。この焼結体を破砕し篩別して、＋５ｍｍを高
炉用の原料とする。

【００３２】一方、ペレタイジング法では、主として前
述の微粉の鉄鉱石及び副原料である各種鉱石に生ペレッ
トの落下抵抗と乾燥時のバースティングを抑制するため
のベントナイトを添加混合し、原料に対しバインダーと
して水を約５〜１０重量％添加して、ディスク型又はド
ラム型造粒機によって造粒し、生ペレットを製造する。
この生ペレットはトラベリン・グレート炉、グレートキ
ルン、シャフト炉及びロータリーキルン等によって焼成
し、高炉用原料に供される。

【００３３】ここで注目すべきことは、焼成法、ペレタ
イジング法のいずれにおいても、粉鉱を塊鉱にする為、
ある程度の水分を加えて成形し、その後焼成して高炉用
塊状原料を得ている点である。

【００３４】従って本発明者等は、本発明で得られた組
成のボーキサイト溶解残渣を乾燥をせず、水分を含んだ
まま、該ボーキサイト溶解残渣の有する水を焼成法、ペ
レタイジング法に添加、使用する水として、他の製鉄用
原料と混合、成形して使用する場合には、バイヤー工程
より洗浄、濾過されて排出される上記したボーキサイト
溶解残渣を予め乾燥することなく使用し得ることを見い
だした。

【００３５】前記したドワイトロイド式焼結機の場合に
は、ミル又はミキサ等での原料の混練時、バインダーと
して添加する水の代わりに未乾燥のボーキサイト溶解残
渣を用いる。勿論ボーキサイト溶解残渣が含有する酸化
鉄等の成分は製鉄用原料組成物として換算使用すればよ
い。またペレタイジング法に於いてもドワイトロイド式
焼結機の場合と略同様に原料の混練時、バインダーとし
て添加する水の代わりに未乾燥のボーキサイト溶解残渣
を用いればよい。即ち、未乾燥のボーキサイト溶解残渣
を他の製鉄用原料と混合、成形して製鉄用原料成形体と
して適用するのである。

【００３６】一方、前述のバイヤー工程での固液分離工
程において分離された抽出液は、そのまま、または必要
におおじて間接加熱、または生蒸気の吹き込みにより加
熱された後、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。

【００３７】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。このようにして得られたソー
ダライトは純度が高いものが得られるので、ゼオライト
原料、充填剤、ソーダやアルミナの回収原料等として使
用可能である。

【００３８】以下に本発明方法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限定されるもの
ではない。

【００３９】図１は本発明のボーキサイト溶解残渣を得
るバイヤー工程の一実施形態を示すフローシートであ
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、６０〜６
２は冷却用フラッシュ蒸発缶、６３は固液分離装置、６
４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。

【００４０】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。

【００４１】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を経て通常二重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へ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
の水のバランスを取るための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、所望のアルミナ抽
出温度になるように予熱される。

【００４２】予熱後のボーキサイトスラリーと予熱後の
分解液主流は各々ライン７及び１１により取出し、混合
し、ライン１２を経て抽出装置５７へ導入される。抽出
装置としては、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。

【００４３】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直ちにラ
イン１３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は可能な限り
短時間、通常処理開始より約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−、遠心分離機が使用される。

【００４４】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水洗・脱水し、そのまま、或
いは必要に応じて成形し、乾燥して製鉄用原料として回
収する。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１６０℃、処理時間は約１５分〜約５時間、種子
としての脱硅生成物は平均粒子径約１μｍ〜約３０μ
ｍ、添加量約５ｇ／ｌ〜約１５０ｇ／ｌの範囲で実施さ
れる。

【００４５】脱硅反応槽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６３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。

【００４６】ライン１９より脱硅生成物を分離する固液
分離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を経て放出し、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
た脱硅生成物の一部はライン２２を経て粉砕機６４に導
入し脱硅反応槽５９に用いる所望の粒子径に粉砕する。
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。

【００４７】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
６０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。この方法に於いて
は、予熱器及び抽出装置はオートクレーブ群より成り、
該予熱器及び抽出装置内で可溶性アルミナと可溶性シリ
カの十分な溶解及び溶液中に溶出した可溶性シリカを脱
珪生成物として析出せしめ得るに十分な時間保持され
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、６
１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。溶解残渣はライン
３９より系外に排出される。

【００４８】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。

【００４９】

【発明の効果】以上詳述した本発明方法によれば、従来
経済的使途の見出せていなかったボーキサイト溶解残渣
を製鉄用原料として使用可能としたもので、その工業的
価値は頗る大である。

【００５０】

【実施例】以下に本発明を実施例により説明するが、本
発明はこれにより限定されるものではない。尚、分析は
ＪＩＳ Ｍ８３６１に準拠し測定した。

【００５１】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水酸化アル
ミニウムを析出した。

【００５２】

【表１】

【００５３】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及び５２でライン３１及び
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及び２７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５
２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２９０ｍ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
にアルミナを抽出した。

【００５４】抽出工程５７でのスラリー出口温度は１３
０℃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、Ａｌ₂ Ｏ₃ の抽出装置出口の抽出率
は９１％、抽出液中に溶出したＲ−ＳｉＯ₂ を脱硅生成
物に換算し、これによるアルミナの損失分を補正したＡ
ｌ₂ Ｏ₃ 抽出率（以下、有効抽出率）は８８％であり、
Ｎａ₂ Ｏ損失量は２７Kg／Ｔ−Ａｌ₂ Ｏ ₃ であった。
尚、Ｎａ₂ Ｏ損失量は抽出液中に溶出したＲ−ＳｉＯ₂
を脱硅生成物に換算し、これによるソーダ損失分を計算
により求めた。

【００５５】次いで管型反応器５７から出たスラリーを
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径１０
μｍに粒度調製した脱硅生成物を種子として５０ｇ／ｌ
添加し１２６℃、１２０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１００℃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。脱珪物の一部を種子
として分割したボールミル６４で粒度調製し、脱硅反応
槽にリサイクルした。残量の脱硅物はライン２１及び２
３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、図示されていない多段向流洗浄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６
３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ＳｉＯ₂ 濃度は０．６ｇ／ｌ で充分
脱硅されていた。高速シックナー５８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は、図示されていない多段向流
洗浄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。得られたボーキサイト溶解残渣の組成を表２
の実施例の選鉱処理前の欄に示す。

【００５６】比較例１ 図２に示す装置を用い、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分行い、次いで、固液分離
器により抽出液とボーキサイト溶解残渣を分離した。ボ
ーキサイト溶解残渣は実施例１と同様に洗浄、脱水処理
した。得られたボーキサイト溶解残渣の組成を表２比較
例の選鉱処理前の欄に示す。またスラリー中のボーキサ
イトから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、抽出装置出口のＡｌ₂ Ｏ₃ 抽出率
は９６％、有効抽出率は８８％、Ｎａ₂ Ｏ損失量は６７
Kg／Ｔ−Ａｌ₂ Ｏ₃ であった。

【００５７】実施例２ 実施例１で得られたボーキサイト溶解残渣スラリー（固
形分の平均粒子径約３μｍ）を湿式ボールミルで２５時
間粉砕し、十分な分散を行った後、湿式の高勾配磁力選
別機（ＳＡＬＡ社製ＨＧＭＳ）で、給鉱スラリー濃度５
重量％（固形分、給液速度０．８ｌ／ｍｉｎ、磁場強度
４７００ガウスで３回の選鉱を行い、非磁性スラリーと
磁性体スラリーとをそれぞれ乾燥固化した。選鉱処理後
の磁性体の分析値を表２の実施例の選鉱処理後の欄に示
す。尚、比較例１で得られたボーキサイト溶解残渣スラ
リーをも上記方法と同様に選鉱処理し、乾燥固化後の分
析を行った。その結果を表２の比較例の選鉱処理後の欄
に示す。選鉱後の磁性体の収率は実施例は６５％、比較
例は６９％であった。

【００５８】

【表２】

【００５９】実施例３ 実施例１で得られたボーキサイト溶解残渣を塩酸（濃度
９％）溶液中に常温で６０分間浸漬処理し、可溶分を抽
出した後、液を濾別し、固体部分を乾燥固化した。その
分析結果を表３に示す。この場合アルミナ、シリカの抽
出率は５４％、５７％であった。

【００６０】

【表３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のボーキサイト溶解残渣を得るバイヤー
工程のフローシートである。

【図２】従来公知のバイヤー工程のフローシートであ
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は脱硅反応槽、６０〜６２は冷却用フラッシュー蒸
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 (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｂ 3/04 (72)発明者 齋藤 文良 宮城県仙台市泉区高森６−37−13 (72)発明者 葛西 栄輝 宮城県仙台市泉区松陵２−42−11

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボーキサイトとアルカリ溶液を混合しス
   ラリー状となし、該スラリーを抽出装置内に仕込み、ボ
   ーキサイトから抽出可能なアルミナの大部分は抽出する
   が、反応性シリカの溶出を可能な限り抑制し得る条件で
   アルミナを抽出後、抽出液中に溶出した反応性シリカが
   実質的に脱硅生成物として析出しない間に抽出液と溶解
   残渣を分離し、該分離後の溶解残渣を水洗、脱水するこ
   とを特徴とするＮａ₂ Ｏ含量が３重量％以下、灼熱減量
   の含量が１０重量％以下のボーキサイト溶解残渣よりな
   る製鉄用原料組成物の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１の方法に於いて、該分離後の溶
   解残渣を、選鉱処理及び／又は化学処理し、溶解残渣中
   のＮａ₂ Ｏ含量が３重量％以下、Ａｌ₂ Ｏ₃含量が１０
   重量％以下、灼熱減量の含量が１０重量％以下のボーキ
   サイト溶解残渣よりなる製鉄用原料組成物の製造方法。