JPS6335572B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、バイヤー法によるアルミナ水和物ま
たはアルミナの製造工程において、その工程物質
より有機化合物および炭酸ソーダ等の炭素化合物
を除去する方法に関する。 さらにくわしくは、Na成分に対するAl成分の
モル比をAl₂O₃／Na₂O＝１〜５の範囲に調整し
た炭素化合物含有バイヤー工程循環液および／ま
たは該循環液を濃縮固化せる物質を、500〜1350
℃の温度範囲において加熱処理し、実質的にアル
ミン酸ソーダおよび炭酸ガスを化成せしめること
により、有機化合物および炭酸ソーダ等の炭素化
合物を同一工程で一括して除去する方法に関す
る。 バイヤー法によつてアルミナ水和物またはアル
ミナを製造するには、含アルミナ鉱石、通常はボ
ーキサイト鉱石を苛性ソーダ水溶液と共に高温高
圧蒸解して鉱石中のアルミナ分をアルミン酸ソー
ダとして溶解抽出すること。赤泥等の不溶解分を
分離したあとのアルミン酸ソーダ清澄液に種子
（アルミナ水和物結晶）を添加撹拌して加水分解
反応を生起せしめ、アルミナ水和物結晶を析出さ
せること、得られたアルミナ水和物結晶は分離洗
浄、乾燥してそのまま製品とし、さらにこれを高
温焼成してアルミナ製品とすることの３工程から
構成されている。そしてアルミナ水和物結晶を分
離した母液および一部の洗浄液は濃縮され、再び
工程に循環使用される。 以上の説明から明らかなようにバイヤー法アル
ミナ製造工程ではNa成分、およびAl成分を含有
する液が連続して工程内に循環している。本願に
おいては、これらの液をすべてバイヤー工程循環
液と称する。本願発明は後述する種々の原因から
バイヤー工程循環液に含有されるに至つた炭素化
合物を除去することを目的とするものであるが、
本明細書において炭素化合物とは、蓚酸ソーダ等
の有機化合物、および炭酸ソーダを包含するすべ
ての炭素化合物をいう。 炭素化合物がバイヤー循環液に入るのは、原鉱
石中の有機物（フミン、ビチユーメン、ブテン
等）が蒸解工程において溶解、蓄積すること。工
程中に添加される合成または天然の凝集沈降剤、
あるいは有機質消泡剤が蓄積すること。原料苛性
ソーダ中の炭酸塩、および工程循環液が空気と接
触することによる炭酸化によつて炭酸ソーダが蓄
積すること等がその主たる原因である。 バイヤー循環液中に炭素化合物が多く存在する
と析出アルミナ水和物の結晶微細化、および析出
率の低下、バイヤー工程装置内へのスチーリング
による操業トラブル、アルミナ水和物結晶の固液
分離性悪化、製品アルミナ水和物の白色度低下
等々、バイヤー工程の生産性および製品々質の低
下をもたらす。さらに赤泥の有機化合物随伴量が
増大し、埋立等陸上投棄に伴つてCODによる環
境汚染を惹起する。一方、最近の原料鉱石事情も
少なからずこの問題と関連があり、難溶性のボー
キサイト鉱が多くなつているため、蒸解温度の高
温化が不可避であり、これに伴つて鉱石中の有機
化合物の溶解量が増大してきている。 これらの理由からバイヤー工程循環液中の炭素
化合物の効率的な除去方法の開発が強く要請され
ている。 本発明はバイヤー工程循環液中の炭素化合物を
効率よく除去する方法を確立し、これによつてバ
イヤー工程自体の生産性を高め、かつ工程排出物
による環境汚染を防止することを目的とするもの
である。そして、本発明の他の目的は、白色度の
高いアルミナ水和物および高純度の固、液アルミ
ン酸ソーダを製造する方法を提供することにあ
る。 バイヤー工程循環液中の炭素化合物の除去方法
としては、従来からいくつかの提案がなされてい
る。即ち、加圧酸素法（特公昭45−30548）、紫外
線照射法（特開昭49−20097）、冷却法（アメリカ
特許第3508884号）、水酸マグネシウム共沈法（特
開昭51−130692）、苛性化法（アメリカ特許第
3120996号、第3341286号）、蓚酸ソーダ除去法
（アメリカ特許第3649185号、第3372985号、特公
昭48−11480、特公昭53−398400）ボーキサイト
焼成法（特開昭47−21395）等がある。これらの
うち工業的に実用化されている主なものは苛性化
法および蓚酸ソーダ除去法である。苛性化法の基
本は、バイヤー循環液中の炭酸ソーダを消石灰と
反応せしめて生成する炭酸石灰を系外に分離する
もので、処理液は低濃度で炭酸塩の除去率も充分
でないのみならず、実質的に炭酸塩のみしか除去
できない。 蓚酸ソーダ除去法は基本的にはアルミナ水和物
析出工程において蓚酸ソーダも微細粒として晶出
するので、アルミナ水和物の過、洗浄処理によ
り、蓚酸ソーダを溶解し、この溶解液に消石灰を
添加して蓚酸石灰としてこれを除去するのであ
る。しかしこの方法は、蓚酸ソーダの晶出条件に
制限があるうえ、蓚酸ソーダ結晶の溶解のために
新に工程に水を持込む等の欠点がある。なおバリ
ウムイオン添加法（特公昭52−92900、仏特許第
7532169号）は炭酸根、蓚酸根をバリウム塩とし
て析出分離しようとするものであるが高価なバリ
ウム化合物を使用し、且つ工程がやゝ複雑化する
欠点がある。 本発明者等は、上記のごとき従来の諸法に比し
処理効果がすぐれ、工程外物質による循環液の汚
染がなく、且つ炭素化合物の種類に関係なく除去
し得る方法を開発し、先に出願中である。（特開
昭55−10461）その方法を要約すれば、Al成分、
Na成分、および炭素化合物を含有するバイヤー
工程循環液および／またはバイヤー工程循環液を
濃縮固化せる物質のNa成分に対するAl成分のモ
ル比をAl₂O₃／Na₂O＝１〜５の範囲に調整し、
ついで500〜1350℃の温度範囲において加熱処理
して実質的にアルミン酸ソーダと炭酸ガスを生成
せしめることにより、炭素化合物を炭酸ガスとし
て除去する方法である。 本発明者等はその後、上記方法の工業的実施段
階における改良、とりわけ加熱処理工程について
種々研究の結果、確実且つ安定して操業し得る改
善された方法を確立するに至り、本発明に到達し
たものである。すなわち本発明は、バイヤー工程
循環液および／または該循環液を濃縮固化せる物
質のNa成分に対するAl成分のモル比をAl₂O₃／
Na₂O＝１〜５の範囲に調整し、ついで500〜
1350℃の温度範囲において加熱処理するに際し
て、上記被加熱処理物質を、内周壁上に凸設した
環状壁によつて長手方向を500℃を超えない温度
に保持された上流域の第１壁と、500〜1350℃の
温度範囲に保持された下流域の第２室とに区画さ
れたロータリーキルン内を通過させることにより
加熱処理することを特徴とする。 本発明者が先に発明し出願中の特開昭55−
10461公報明細書には、その第６頁左上欄13行に
加熱装置としてロータリーキルンが挙げられ、さ
らに実施例１においてロータリーキルンの使用例
が記載されているが、その後の研究により、通例
の直胴式ロータリーキルンでは工業的操業上甚だ
困難を伴うことが判明した。すなわち、被加熱処
理物質は200℃付近においてアルミナ水和物の脱
水による吸熱反応があり、350〜500℃の温度範囲
において有機酸ソーダの炭酸ソーダへの転化が起
る。こゝに至る迄被加熱処理処理物質は安息角の
低い易流動性の粉末であり、ロータリーキルンに
装入すると急速にキルン内の最高温度領域に流れ
込み、反応を激発する結果として発塵を増大し、
また炭素化合物除去反応を完結することなくキル
ンを通過する分も多くなる。本発明はこの点に着
目して被加熱処理物質が易流動性である温度領域
すなわち500℃以下に保持された領域を、キルン
内周壁上に凸設した環状壁によつて区画し、その
区画において500℃以下の予備反応を事実上完結
せしめる。この領域を通過した後、被加熱処理物
質は流動性は低下しキルン内滞在性は向上する。
従つてキルン内の環状壁による区画は２区画をも
つてほとんどその目的を達するが、被加熱処理物
質中に遊離炭素を多く含むような場合は、この酸
化反応領域（酸550〜800℃）を区画するのが効果
的であり、キルン内は長手方向に３室に区画され
る。そして500℃を超える温度領域では温度上昇
に伴つて炭酸ソーダとアルミナの反応が加速さ
れ、アルミン酸ソーダと炭酸ガスを化成する。
1350℃を超える温度において加熱生成物が融体化
して操業が甚しく困難となるのみでなく、エネル
ギー経済上不利である。 被加熱物質はロータリーキルン内において加熱
昇温に伴つて物性を変化しつゝ、区画された各室
において充分に反応し、環状壁をオーバーフロー
して次壁に移動する。各室の滞留時間は同一キル
ンにあつては主として被加熱物質の装入速度、お
よび環状壁の高さによつて決定される。またロー
タリーキルンの内周壁上にキルンの長手方向にリ
フターを列設するのが望ましい。キルンの回転に
伴つてリフターはキルン底部に滞留する被加熱処
理物質をすくい上げ次いでそれを散布落下させ
る。これによつて、キルン熱源からの被加熱処理
物質への熱伝達が改善され、反応が均一化され
る。とくに前記した遊離炭素酸化領域において
は、キルン内気圏の酸素との接触を増大し酸化を
促進する効果が大きい。 リフターの列設数は各室毎に変えることができ
る。 被加熱処理物質の発塵化を抑制するため、予め
造粒化することも有効であることは本発明者等が
先に発明し出願中の特開昭55−10461公報明細書
の第５頁右下欄下３行〜１行にも記載のとおりで
あるが、この造粒サイズが過大であると、500℃
以下における粒子内部の酸素分圧が低いため、有
機酸ソーダの遊離炭素発生反応が多くなるほか、
アルミナ水和物の脱水反応も阻害される。かゝる
障害のない粒子サイズとしては直径0.5〜３mm程
度の顆粒状が良い。この程度の顆粒に被加熱処理
物質を成形する方法について種々研究の結果、原
料粉末を実質的に水平に保持した筒体の一端の口
より装入し、他端の口より吐出する間、該筒体内
において製粒液を撒布しつゝ、該筒体を長手方向
に貫通して回転する撹拌羽根付回転軸の作動によ
つて顆粒体に成形される方法がきわめて上記諸目
的に合致することを認めた。撹拌羽根は装入物を
吐出口方向に移動する角度をもつて回転軸に固定
される。製粒液としてはバイヤー工程外から得ら
れたアルミン酸ソーダの苛性アルカリ水溶液ある
いは炭素化合物含有バイヤー循環液、炭素化合物
除去後のバイヤー工程循環液のいづれであつても
よい。これらの液は工程外物質による汚染をもた
らさないうえ、意外にも120〜200℃、好ましくは
140〜170℃の温度範囲において粉体の凝集顆粒化
に富み、製粒液として有効であることがわかつ
た。上記製粒液の撒布量は温度、粉体の装入速
度、粉体の組成等にもよるが、粉体100重量部に
対して５〜20重量部の範囲であり、成型粒体中の
Al₂O₃／Na₂Oモル比が本発明の所定範囲内にあ
るように撒布される。上記の方法により成形され
た顆粒は筒体の吐出口において付着水分0.2〜0.8
％に止まり、顆粒自体の飛散性は少く、かつロー
タリーキルン第１室における付着水分の蒸発は極
めて平隠である。 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明す
るが、本発明はかゝる実施態様に限定されるもの
ではない。 実施例 第１図は本実施例において使用したロータリー
キルンで、同図ａはキルン軸心方向断面図、同図
ｂはＡ−A′部分の半径方向断面図である。 耐火レンガ内張り２を施したロータリーキルン
１の内径は1.0ｍ、長さ7.0ｍ、傾斜角度5゜、回転
数は0.7r.p.m.である。内周壁上に凸設した環状壁
８Ａによつてキルン長手方向を最高温度480℃に
保持された第１室５を区画し、下流域はそれぞれ
500〜800℃ 800〜1100℃に保持された室６と室
７を環状壁８Ｂによつて区画した。加熱用オイル
バーナー焔１１はキルン下流端から上流に向つて
噴射され装入物質と向流接触した後、被加熱処理
物質の反応生成ガス、蒸気と共に排気口１３から
排出されるがこの排熱は、バイヤー循環液の濃縮
固化工程および後述の顆粒化工程の熱源として利
用された。 被加熱処理物質は装入口３より傾斜管４を径て
キルン内第１室５の底部に装入され、こゝに滞留
中に500℃未満の温度における予備反応をほとん
ど終了した後、環状壁８Ａをオーバーフローして
下流域に移動し、500〜1100℃において遊離炭素
の酸化反応、および炭酸ソーダとアルミナの反応
を充分に生起せしめた後、キルン末端より吐出口
１２を経て吐出され、冷却された。キルン装入物
質は濃茶色を呈していたが、加熱処理物質はほと
んど純白であつた。キルン内周壁面には第１図ｂ
に示すように等間隔４列にキルン長手方向にリフ
ター９を列設し、被加熱処理物質の撹拌による反
応の均一化および熱伝達のほか酸素との接触を促
した。 第２図は本実施例において使用した被加熱処理
物質の顆粒体成型装置である。水平に固定設置さ
れた円筒体１４の一端に設けた装入口１５より粉
末状被加熱処理物質を装入し、電動機１６により
回転する軸１７に等間隔に撹拌羽根１８を取り付
け装入物層１９を撹拌しつゝ円筒体１４の他端の
吐出口２２に向けて移動せしめるよう撹拌羽根は
適度の角度をもつて固定された。また円筒体の上
部壁面には、配管２０を経て圧送されたバイヤー
工程循環液を噴霧せしめるスプレーノズル２１を
設け、液を噴霧撒布した。円筒体１４は前記ロー
タリーキルン排ガスにより図示してない装置によ
り筒体外周から加熱し、装入物層１９の温度を
160℃±10℃に保持した。得られた顆粒体は直径
0.7〜2.2mmの範囲にある飛散性の少ないものであ
り、キルン装入後の流動性も、顆粒成形処理しな
い粉末に比して相当低いものであつた。なお顆粒
体の付着水分は0.6±0.1重量％に止まつた。顆粒
体は冷却することなく、吐出口２２と第１図のキ
ルン装入口３とを接続して被加熱処理物質の顆粒
化と加熱処理を連続して行つた。 比較例 (イ) 環状壁８Ａ，８Ｂを設けないロータリーキル
ンを使用したほかは実施例と同一条件で行つ
た。 (ロ) 環状壁８Ａ，８Ｂを設けないロータリーキル
ンを使用し、かつ被加熱処理物質の顆粒化成形
を行なわないほかは実施例と同一条件で行つ
た。 実施例と比較例について、加熱処理生成物の組
成および発塵量を第１表に示す。表一値から明ら
かなように、ロータリーキルンに環状壁を設ける
ことが炭素化合物除去反応の達成率の改善に大き
く寄与すること、また被加熱処理物質の本発明の
方法による顆粒化により、発塵量の低減および炭
素除去反応の達成率がさらに増進することが認め
られる。なお環状壁を設けることにより、これを
装置面からみればロータリーキルンの長さを大巾
に短縮化できるため、実用上甚だ有利である。

【表】

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例において使用したロータリー
キルンの説明図で、同図ａはキルン軸心方向断面
図、同図ｂはキルン半径方向Ａ−A′断面図、第
２図は本実施例において使用した被加熱処理物質
の顆粒成型装置の説明図である。 １……ロータリーキルン、８Ａ，８Ｂ……環状
壁、９……リフター、３……被加熱処理物質装入
口、１４……水平円筒体、１５……粉末装入口、
１７……回転軸、１８……撹拌羽根、２０……バ
イヤー循環液撒布用スプレーノズル、２２……顆
粒吐出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ バイヤー法アルミナ製造工程の循環液およ
   び／または該循環液を濃縮固化せる物質のNa成
   分に対するAl成分のモル比をAl₂O₃／Na₂O＝１
   〜５の範囲に調整し、ついで500〜1350℃の温度
   範囲において加熱処理するに際して、上記被加熱
   処理物質を、内周壁上に凸設した環状壁によつて
   長手方向を500℃を超えない温度に保持された上
   流域の第１室と、500〜1350℃の温度範囲に保持
   された下流域の第２室とに区画されたロータリー
   キルン内を通過させることにより加熱処理するこ
   とを特徴とするバイヤー工程循環液中の炭素化合
   物除去方法。 ２ 下流域の第２室が内周壁上に凸設した環状壁
   によつて少くとも２区画されたロータリーキルン
   内を通過させることにより加熱処理することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のバイヤー工
   程循環液中の炭素化合物除去方法。 ３ ロータリーキルンが、その内周壁上長手方向
   にリフターを列設してなることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項または第２項記載のバイヤー工
   程循環液中の炭素化合物除去方法。 ４ 被加熱物質が、バイヤー工程循環液を濃縮固
   化した粉末を、実質的に水平に保持した筒体の一
   端の口より装入し、他端の口より吐出する間、該
   筒体内において製粒液を撒布しつつ、該筒体を長
   手方向に貫通して回転する撹拌羽根付回転軸の作
   動によつて成形される顆粒体であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のバイヤー工程循
   環液中の炭素化合物除去方法。 ５ 製粒液がアルミン酸ソーダ溶液またはバイヤ
   ー工程循環液であることを特徴とする特許請求の
   範囲第４項記載のバイヤー工程循環液中の炭素化
   合物除去方法。 ６ 顆粒体が、120〜200℃の温度範囲に保持され
   た筒体内において成形されることを特徴とする特
   許請求の範囲第４項記載のバイヤー工程循環液中
   の炭素化合物除去方法。