JPH09263406A

JPH09263406A - アルミドロスの処理方法及び酸化アルミニウムの製造方法

Info

Publication number: JPH09263406A
Application number: JP8099300A
Authority: JP
Inventors: Takeaki Ookami; 剛章大神; Tadashi Sueoka; 忠士末岡; Satoru Fujii; 悟藤井
Original assignee: Chichibu Onoda Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1996-03-28
Filing date: 1996-03-28
Publication date: 1997-10-07

Abstract

(57)【要約】【課題】３０μｍ以上の金属アルミニウムを分離する
ことにより、アルミドロスを廃棄することなく資源とし
て有効に利用することができる、アルミドロスの処理方
法及び酸化アルミニウムの製造方法を提供する。【解決手段】金属アルミニウムと酸化アルミニウムの
被粉砕性の差を利用し、アルミドロスを粉砕することに
より、アルミドロス中に含有する酸化アルミニウム粒子
を、同時に含有する金属アルミニウムの粒子より微粉に
することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム精錬
工程、アルミニウムスクラップよりアルミニウムを回収
する際に発生するアルミドロスを廃棄することなく、資
源化を図るアルミドロスの処理方法及び酸化アルミニウ
ムの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アルミニウム精錬工程、またはア
ルミニウムスクラップよりアルミニウムを回収する際
に、酸化物として発生するアルミドロスは、僅かに利用
されているのみでその殆どが産業廃棄物として投棄され
ている。周知のようにアルミドロスは、金属アルミニウ
ムや窒化アルミニウム、さらには炭化アルミニウム等が
残存しており、これらが水と接触した場合、アンモニア
や塩化水素、および不快臭の炭化水素等を発生する。こ
のため管理型の廃棄物に指定されており、無害化処理
等、何等かの処理を行わないと投棄処理は不可能となっ
ている。また近年では投棄場所の枯渇も懸念され、今後
の処理は益々困難となる。

【０００３】過去、アルミドロスの有効利用は多々試み
られたが、含有する金属アルミニウム、および窒化アル
ミニウム等が、酸化や分解せずに残存するため大量使用
には至って無い。特に窯業原料として使用する場合、完
全に酸化物に転化していないと目的の鉱物を生成するこ
とは不可能である。また、残存する金属アルミニウムが
他の原料を還元し反応鉱物を生成しないばかりか、高温
で蒸気となり生成物が発泡軽量化するという欠点があっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このため、アルミドロ
スは処理費を払って投棄されているのが現状である。一
方でアルミドロスの主成分は金属アルミニウム、窒化ア
ルミニウム及び酸化アルミニウムであり、酸化アルミニ
ウムベースで８０〜９０％の純度である。本純度が確保
可能であれば酸化アルミニウム原料としての用途は無限
にある。しかし上述したように金属アルミニウムの完全
酸化は難しく、また金属アルミニウムが残存するため還
元雰囲気となり窒化アルミニウムは分解（酸化）困難と
なる。

【０００５】本発明者が研究を重ねた結果、金属アルミ
ニウムが完全に酸化しない主因は、金属アルミニウムの
粒度に起因していることを見出した。すなわち、３０μ
ｍ以上の金属アルミニウム粒子は、加熱酸化処理におい
て完全酸化する前に溶融し、含有する酸化アルミニウム
や窒化アルミニウムを巻込み凝集粒を生成する。凝集粒
内部では金属アルミニウムは酸素との接触が阻害され、
酸化には至らず窒化アルミニウムも分解されない。従っ
て、この発明は、３０μｍ以上の金属アルミニウムを分
離することにより、アルミドロスを廃棄することなく資
源として有効に利用することができる、アルミドロスの
処理方法及び酸化アルミニウムの製造方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明のアルミドロスの処理方法によれば、金属
アルミニウムと酸化アルミニウムの被粉砕性の差を利用
し、アルミドロスを粉砕することにより、アルミドロス
中に含有する酸化アルミニウム粒子を、同時に含有する
金属アルミニウムの粒子より微粉にすること（請求項
１）、粉砕時にジエチレングリコール等の粉砕助剤を用
いること（請求項２）、粉砕物を分級し、金属アルミニ
ウムに富む粗粉と酸化アルミニウムに富む微粉に分離す
ること（請求項３）、遠心式風力分級手段により粉砕物
を分級すること（請求項４）、微粉（精粉）の最大粒子
径を３０μｍ以下とすること（請求項５）を特徴とす
る。

【０００７】また、この発明の酸化アルミニウムの製造
方法によれば、前記アルミドロスの処理で得た酸化アル
ミニウムに富む微粉を焼成すること（請求項６）を特徴
とする。以下、この発明を詳細に説明する。

【０００８】

【発明の実施の形態】アルミドロス中に含有する金属ア
ルミニウムは、金属アルミニウム粒子への他成分の付
着、および凝集粒の中に取り込まれた状態で存在する。
このため、本発明では、まずアルミドロスを粉砕して金
属アルミニウム粒子を独立粒にする。しかも、粉砕にお
いては、金属アルミニウムは展性（延性）に富み、粉砕
され難いが、酸化アルミニウム及び塩化ナトリウム等は
粉砕が進行し微粉になる。すなわち、本発明は、この金
属アルミニウムと酸化アルミニウムの被粉砕性の差を利
用し、アルミドロスを粉砕することにより、アルミドロ
ス中に含有する酸化アルミニウム粒子を、同時に含有す
る金属アルミニウムの粒子より微粉にすることを第一の
特徴とする。

【０００９】次いで、粉砕物は金属アルミニウムに富む
粗粉と酸化アルミニウムに富む微粉に分離するが、粉砕
物の分離は遠心力式風力分級手段が好ましく、遠心力式
風力分級手段の適用に当たっては、後述するように金属
アルミニウム粒子と酸化アルミニウム粒子の粒度差を
１：０．８以下にする必要がある。また、前述したよう
に、アルミドロス中に３０μｍ以上の金属アルミニウム
粒子を含有すると、加熱酸化処理において金属アルミニ
ウムが完全に酸化せずに残存する。従って、分離に当た
っては、３０μｍを目安に分離するが、このためには、
酸化アルミニウム粒子の最大粒子が２４μｍ程度以下に
なる様に粉砕することが好ましい。このための粉砕手段
としては、衝撃式、剪断式、摩砕式、あるいはこれらを
組み合わせた各種の粉砕手段を適用することができる
が、好適にはボールミルが好ましく、例えば、１０〜２
０ｍｍ程度の粉砕媒体を使用し、１５分以上粉砕するこ
とにより、金属アルミニウム粒子と酸化アルミニウム粒
子の粒度差ある粉砕物を容易に得ることができる。

【００１０】尚、金属アルミニウム粒子と酸化アルミニ
ウム粒子の粒度差は、これが１：０．６未満となると、
分級効率以上に粉砕動力が上昇し好ましくない。従っ
て、アルミドロスの粉砕は、酸化アルミニウムの最大粒
子径が、金属アルミニウムの最小分離目標径の０．６〜
０．８倍、すなわち、金属アルミニウムの３０μｍ分離
であれば、酸化アルミニウム粒子の最大粒子が１８〜２
４μｍ程度になれば十分である。

【００１１】また、粉砕に当たっては、アルミドロス中
に含有する塩化ナトリウム等の塩化物、および酸化アル
ミニウムがミル内でコーティングし粉砕が進まなくなる
ため、ジエチレングリコール、トリエタノールアミン等
の粉砕助剤を粉砕物がコーティングしない最低量、具体
的には、アルミドロスに対して０．０５〜０．２重量％
程度添加することが好ましい。

【００１２】次ぎに、粉砕物の分離は、前述したように
遠心力式風力分級手段が好ましい。これが目開き３０μ
ｍ程度の篩網よる分離では、粉砕物が篩網に粘着し分離
は不可能である。このため、発明者らは、種々の分離方
法を検討した結果、遠心力式風力分級手段が精度及び効
率の面より、アルミドロスの分級に好ましいことを見出
したものである。

【００１３】遠心力式風力分級手段としては、Ｏ−ＳＥ
ＰＡ（秩父小野田社製）、セポール（ポリシウス社
製）、セパックス（エフエルスミス社製）等の高性能分
級機のほか、スターテバント型エアセパレータ、サイク
ロン式エアセパレータ、ミクロンセパレータ等各種の汎
用分級機が使用できるもので、比較的精密分級が可能な
ものであれば、特に制限されない。このような遠心力式
風力分級手段による粉砕物の分離では、分級粒子が受け
る遠心力と分級風力の抗心抵抗のバランスにより分級点
が決定される。すなわち、分級風量一定の条件で分級す
る場合は、分級点を粗にする場合は遠心力を小、分級点
を微にする場合は遠心力を大にする。本方式で分級する
場合の分級点Ｃｐは次式で示される。

【００１４】

【数１】

【００１５】数１において、Ｄｒ（周速）、μ（空気粘
度）、Ｖｒ（分級機面の風速）、Ｒ（分級機径）一定条
件において、アルミドロスを分級して金属アルミニウム
に富む部分と酸化アルミニウムに富む部分を分離する場
合、アルミドロスが未粉砕であれば、アルミドロス中の
金属アルミニウムと酸化アルミニウムの粒度、およびρ
（比重）が異なり、また互いに近似した粒度分布である
ため、両者の分離は不可能である。すなわち、遠心力は
質量で受けるため比重が２．７０ｇ／ｃｃの金属アルミ
ニウムと比重が３．９２ｇ／ｃｃの酸化アルミニウムで
は、同一径であれば分離可能であるが、互いに近似した
粒度分布を持っているため分級しても分離不可能であ
る。互いに分級する場合は、粒度差を上記数１により酸
化アルミニウム粒子径／金属アルミニウム粒子径＝０．
８３にする必要がある。

【００１６】前述したようにこの発明は、アルミドロス
を粉砕することにより金属アルミニウム粒子と酸化アル
ミニウム粒子の粒度差を１：０．８以下、好適には１：
０．６〜０．８にしてなるものであり、このような粉砕
物は、遠心式風力分級手段で両者を好適に分離すること
ができる。

【００１７】次ぎに、分級して得られた微粉（精粉）を
１０００〜１５００℃で焼成する。前述したように微粉
は、酸化アルミニウムに富むものであり、微粉中に含ま
れる金属アルミニウム、および窒化アルミニウムも最大
粒子径が３０μｍ以下とされており、これをそのまま、
あるいは造粒等の成型をして焼成することにより、容易
に酸化、分解して酸化アルミニウムとすることができ
る。これを耐火材やアルミナ原料等の窯業原料等に好適
に使用できる。尚、得られる酸化アルミニウムは、一部
存在する酸化マグネシウムと反応した若干の低温型のス
ピネルを含むが、耐火材としての使用はむしろ好適であ
る。

【００１８】以上、主として分級して得られる微粉（精
粉）の活用について述べたが、粗粉は金属アルミニウム
の含有率が高いものであり、再び金属アルミニウムの回
収に利用できるほか、鉄精錬の脱酸材等として再利用が
可能であることはいうまでもない。

【００１９】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説
明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
尚、以下に示す含有率％、および収率％等は、すべて重
量％である。

【００２０】（主原料）アルミニウムスクラップより金
属アルミニウムを回収する際に発生した、金属アルミニ
ウム含有率の異なる３種のアルミドロスを主原料とし
た。表１に金属アルミニウム含有率を示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】（原料処理）主原料の粉砕は、粉砕助剤と
してエチレングリコールを原料に対し０．１％添加し、
ボールミルを用いて３０分間行った。粉砕した原料の分
級は、遠心式風力分級機（秩父小野田製、商品名Ｏ−Ｓ
ＥＰＡ）を用いて行った。この遠心式風力分級機は、ロ
ーターの回転数、および分級風力を変化させることで自
由に分級点を設定することが可能な装置である。本実施
例での分級条件は、微粉（精粉）の最大粒子径として６
０μｍ（水準Ａ）、および２２μｍ（水準Ｂ）となるよ
う設定した。

【００２３】（分級物の物性値）粉砕分級物の金属アル
ミニウム含有率及び収率を測定すると共に、微粉部につ
いては平均粒子径、最大粒子径を測定した。表２は、前
記表１の主原料ＮＯ１を上述の要領で粉砕し、異なる分
級条件にて分級した微粉、および粗粉の各測定値を示す
ものである。同様に主原料をＮＯ２、ＮＯ３とした場合
での分級物の諸物性を表３、および表４に示す。

【００２４】

【表２】

【００２５】

【表３】

【００２６】

【表４】

【００２７】表２に示すように、主原料ＮＯ１を粉砕、
分級処理することで、粗粉への金属アルミニウムの濃縮
が効果的に行われていることがわかる。さらに、微粉の
最大粒子径を２２μｍに設定し分級したもの（水準Ｂ）
は、微粉側の金属アルミニウム含有率が１０％以下へ低
減することが可能であった。すなわち、アルミドロスを
粉砕、分級処理することで、酸化アルミニウムに富む微
粉と、金属アルミニウムに富む粗粉を回収することが可
能であった。

【００２８】また、上述の傾向は、表３、および表４に
示す主原料ＮＯ２、およびＮＯ３を用いた実施例におい
ても確認される。すなわち、アルミドロス中の金属アル
ミニウム含有率が増加した場合においても、酸化アルミ
ニウムに富む微粉と、金属アルミニウムに富む粗粉を回
収することが可能である。

【００２９】（造粒）主原料ＮＯ１、ＮＯ２、ＮＯ３、
Ｂ水準の分級条件にて分級した微粉に対し、適量の水を
加え混練した後、約１ｇを秤取り造粒した。これを乾燥
ペレットとした。ペレットの平均乾燥重量は０．８±
０．０５ｇ、平均直径は８±０．２ｍｍであった。

【００３０】（焼成）上記ペレットを、１３００℃に設
定した電気炉内に１０分間保持して焼成した後、電気炉
より取り出し自然冷却を行った。次いで焼成ペレット中
の金属アルミニウム含有率を測定し、易酸化性の判定を
行った。結果を表５に示す。

【００３１】

【表５】

【００３２】表５に示す焼成ペレットの金属アルミニウ
ム含有率からもわかるように、分級微粉を焼成すること
で、ほぼ完全に金属アルミニウムを酸化するとが可能で
あった。すなわち、分級処理により３０μｍ以上の金属
アルミニウムを除去することで、粉砕アルミドロスの微
粉部を完全酸化し、窯業原料等へ再利用することが可能
となる。

【００３３】

【発明の効果】以上の通り、本発明によると、従来は廃
棄処理されていたアルミドロスを金属アルミニウム原
料、耐火物原料、脱酸材等として再利用が可能となり、
資源の有効利用、および環境保護を図ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属アルミニウムと酸化アルミニウムの
被粉砕性の差を利用し、アルミドロスを粉砕することに
より、アルミドロス中に含有する酸化アルミニウム粒子
を、同時に含有する金属アルミニウムの粒子より微粉に
することを特徴とするアルミドロスの処理方法。
【請求項２】粉砕時にジエチレングリコール等の粉砕
助剤を用いることを特徴とする請求項１記載のアルミド
ロスの処理方法。
【請求項３】粉砕物を分級し、金属アルミニウムに富
む粗粉と酸化アルミニウムに富む微粉に分離することを
特徴とする請求項１若しくは２記載のアルミドロスの処
理方法。
【請求項４】遠心式風力分級手段により粉砕物を分級
することを特徴とする請求項３記載のアルミドロスの処
理方法。
【請求項５】微粉（精粉）の最大粒子径を３０μｍ以
下とすることを特徴とする請求項３若しくは４記載のア
ルミドロスの処理方法。
【請求項６】請求項３〜５のいずれか一で得た酸化ア
ルミニウムに富む微粉を焼成することを特徴とする酸化
アルミニウムの製造方法。