JPS6186418A - アルミナ焼結粒の製造方法 - 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】 技術分野 本発明はアルミナ焼結粒の製造方法に関する。

従来技術 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、
篩分けといった手間がかかり、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侵
、これを高温に加熱して焼結することによってアルミナ
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１
．２５０℃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重足％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って適宜に造粒し、
この造粒物を１，７００℃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１ｊ法は、（
イ）焼結に先立ちアルミナを１．２５０℃以上の温度で
焼成する必要がある、（ロ）焼結温度を１．７００℃以
上にしないと高強度のアルミナ焼結粒が１募られない、
（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
」；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。

発明の目的 本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を改良し、製
造操作面ｄ５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。

発明の要約 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ことがで
きる硬化剤の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溶液から取り出した
後焼結することを特徴とする。

１里遣実施するために好ましいＩｒ３様本発明のアルミ
ナ焼結粒の製造す法において原料物質として用いられる
ものはアルミナでおる。

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以上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
ェットミル、ア］〜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０品が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１５する。

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、これに限定されるしのではな
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
溶波と混合分散する。

（ニ）ＩＪ！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（特にす１〜リウムｊｇ　）、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 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、２
０〜２０００ｃｐであるのが好ましい。

く造粒工程） 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を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。ざ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溶液中への噴射あるいは滴下
は、ノズル、オリフィス、遠心ディスク、スプレーなど
を用いて行なわれる。

硬化剤溶液中へ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、ノズル径や遠心ディスクの回
覧数などの噴射、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０．０５〜１０繭φ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、直ら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例えば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烏強
度の球状アルミナ焼結粒が高収率（高歩留り）で得られ
る。

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．Ｑｗｔ％アルギン酸ナトツナトリウム水溶液混
合し、６００ｆｆ／ｊ！の均一なスラリーとした。これ
を２Ｈφのノズルより液体Ｗ！ｔＭ７）Ｌｉミ”）ム（
Ａ　Ｉ　２０３８　、０ｗｔ％）中に滴下し、５分侵ス
クリーンを用いて硬化浴より分離してよく水洗し、１１
０℃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２．５〜３．０Ｈφの均一な大
きさの圧壊強度１８２　Ｋ９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０．３〜０．５μ汎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．Ｑｗｔ％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−ス（ＣＭ　Ｃ）を含む水
溶液とよく混合分散し４５０ａ／ｊ！の均一なスラリー
とした。これを遠心ディスクを用いて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０．２〜０．５ｎａφ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１４だ。

実施例３ １．３ｗｔ％のアルギン酸ナトリウムと２．５Ｗし％の
アラビアゴムを含む水溶液をバインダーとして用い、２
ｗｔ％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（２，５〜３．０＃φ）の圧壊
強度は１８５　Ｋｇであった。

実施例４ ３ｗｔ％のアクリル酸ナトリウムと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実施例１を繰り返した。得られたア
ルミナ焼結粒（２，５−・３、Ｏｍφ）の圧壊強度は１
８０Ｋｇであった。

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１５Ｗ（％のホルマリン
と８０Ｗ［％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
．５閤φ）の圧壊強度は１１６Ｋｇであった。

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２．３ｗｔ％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 ２ｗｔ％のゼラチンからなる水溶液とよく混合して５０
０ｇ／ｊ！の均一なスラリーとした。これを２Ｍφ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．Ｏｓφ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１ 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Ｃ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、はぼ均一な大きさく
粒径）を有寸る球状のアルミナ焼結粒が＋ｊｆ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右するアルミナ焼結粒が高収率
で得られる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （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
   剤溶液から取り出した後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. （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. （３）球状粒子を硬化剤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。
4. （４）焼結を１４００〜１９００℃の温度で行なう特許
   請求の範囲第１項記載の方法。