JPS583969B2 - アルミナ製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、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
いて残渣として排出される赤泥を酸化鉄やチタニアのよ
うなアルカリ不溶の成分とソーダライト組成物のような
脱硅生成物とに分離する方法に関するものである。

良く知られでいるように、バイヤー法において多量の赤
泥が排出されるが、現在の処では道路用材料などとして
僅かな量が利用されているに過ぎない。

この理由は赤泥の脱水が困難なこと、取扱いが不便なこ
となどの他に、後出の表１に示す代表的な分析例から明
らかなように赤泥は種々の成分から成っており、何れの
成分の特徴も活かすことができないからである。

表１に示された赤泥成分のなかで、Ｒ−８１０２（粘土
型のシリカ）はアルカリ可溶であり、石英質のＳｉＯ２
（この量とＲ−８１０２量の合計がＴ一８１０２）、酸
化鉄および酸化チタンは実質的にアルカリ不溶である。

従って赤泥をアルカリ可溶分とアルカリ不溶分に巧みに
分離できれば、前者は各種充填剤、軽量骨材、吸着剤な
どとしての応用面が開かれ、一方後者はセメントや製鉄
の副原料、顔料などとしで利用され易くなり、従来廃棄
に種種の問題を生じていた赤泥が有効に活用されること
になる。

赤泥中の各種成分の分離は、排出後の赤泥を公知の方法
で適宜処理することによって容易に行なうことができる
が、このように別の工程で処理する方法は、経済性を考
慮すれば工業的実施は殆ど不可能なことは明らかである
。

一方、バイヤー法はアルカリ側で操業が行われるわけで
あるから、同法の工程の中に上記成分の分離を行なう工
程を巧みに組み込むことができれば、工業的にその分離
を行なうことができる筈である。

ボーキサイト中のＳｉ０２を予め除く方法としてＲ−Ｓ
ｉＯ２含有量の大きなボーキサイトを高温で焼成し、希
薄アルカリ液で溶出除去するＬａｕｔａｗｅｒｋ法が知
られているが、莫大な熱エネルギーと、アルミナの特定
抽出条件を必要とし、通常のボーキサイトに適用するこ
とは経済性から見て不可能である。

バイヤー法において、ボーキサイトからのアルミナ抽出
液に対するＲ−８１０２の挙動は、次のようであること
が判っている。

すなわち、それは一旦アルミン酸ナトリウム溶液に溶出
するが、溶液中のシリカ濃度が一定値を超えるとソーダ
ライト等の核が発生して、これが種子効果を示し、シリ
カがソーダライトを主成分とする組成物として析出する
ようになる。

Ｒ−８１０２のアルミン酸ナトリウム溶液に対する溶解
速度はアルミナと同様であって、抽出液の温度、ソーダ
濃度およびＮａ２０／Ａｌ２０３モル比（以下単にモル
比と称する）が高い程、大きくなるが溶解したＲ−８１
０２がソーダライト化合物となって析出する臨界濃度は
、抽出液の温度が低い程、ソーダ濃度が高い程、そして
モル比が低い程高くなり、このような条件では析出速度
も小さくなる。

従って、原理的にはＲ−ＳｉＯ２が溶解するが析出しな
い条件でボーキサイトを抽出液で処理した後濾過し（こ
の工程を以後Ｒ−８１０２溶出工程と称する）、濾滓を
通常のバイヤ一工程へ、また濾液に必要に応じて種子を
添加して溶解しているＲ一Ｓｉ０２をソーダライト等の
組成物として析出せしめたのち、濾過し（この工程を以
後Ｒ−８１０２析出工程と称し、上記工程と合わせた全
工程を脱硅工程と称する）、濾液を、このプロセスに循
環するようにすれば、Ｒ−Ｓｉ０２成分の分離が行われ
るようになる。

然しなから、このようなプロセスにおいて、Ｒ−ＳｉＯ
２溶出工程でＲ−８１０２の析出を避けるためには、例
えば抽出液のソーダ濃度を高くするか、あるいは大量の
抽出液を用いるようにしなければならず、そうなると、
Ｒ−ＳｉＯ２析出工程でのＲ−Ｓｉ０２の析出が困難と
なる。

また、このようなピロセスをバイヤ一工程の前工程とし
で組み入れ、その工程内でアルカリ溶液を循環せしめる
と、この工程内の循環液はアルミナで直ちに飽和するの
で、最早ボーキサイト中のアルミナを溶解しなくなり、
その結果ボーキサイト粒子が崩壊しなくなってＲ−Ｓｉ
０２の溶解量も低下するので、この工程のなかに循環液
からアルミナを抜く工程が必要となって来る。

上記したように、バイヤ一工程を利用して赤泥をＲ−Ｓ
ｉ０２含有物とアルカリ不溶性物の二種に分離すること
は実際面で多くの困難があり、従来は工業規模で実施さ
れでいない。

本発明は、通常のバイヤー法において排出される赤泥を
、通常のアルミナ生産能率を維持しつつ、アルカリ可溶
部分とアルカリ不溶部分に効果的に分離することを目的
としたものであって、通常のバイヤー法の工程の前段に
脱硅工程を設け、この工程をアルミナ抽出工程と有機的
に結びつけ、赤泥成分の分別とアルミナの抽出とを同時
に行なうことを、その要旨とするものである。

すなわち、本発明方法は、ボーキサイトをアルミン酸ナ
トリウム溶液（以下単に溶液という）で処理して不溶解
残渣を赤泥としで排出し、一方赤泥を分離した溶液から
水酸化アルミニウムを析出せしめ、これを焼成してアル
ミナとし、水酸化アルミニウム分離後の溶液を循環使用
する、いわゆるバイヤー法において、ボーキサイトを溶
液で処理してアルカリ可溶性シリカを溶出せしめ、溶出
したシリカをソーダライト組成物として析出分離する脱
硅工程と、該脱硅処理されたボーキサイトを溶液で処理
してアルミナを抽出する主工程を設け、主工程の水酸化
アルミニウムを分離した溶液と、脱硅工程の析出したソ
ーダライト組成物を分離した溶液の少なくとも一部との
混合溶液を脱硅工程用の溶液とし、残余の溶液を主工程
用の溶液とすることを特徴とするものである。

本発明方法を、回分方式の実施態様に基づいて詳細に説
明するが、連続方式による実施も可能であることは言う
までもない。

第１図は、本発明方法の一つの実施態様を示した概略の
工程図で、左側の系が脱硅工程、そして右側の系が主工
程である。

ボーキサイトＡは、Ｒ−ＳｉＯ２溶出槽１において、Ｒ
−Ｓｉ０２溶出処理を受けた後、濾過機２によって濾液
と濾滓（すなわち脱硅されたボーキサイト）に分離され
る。

濾液は次のＲ−８１０２析出槽３に送られ、必要に応じ
てソーダライト種子が添加されて溶存しているシリカが
ソーダライト組成物として析出する。

析出が終った液は濾過機４によってソーダライト組成物
Ｂと濾液に分離され、濾液は一部を分岐され、残余は貯
槽１２に入れられる。

脱硅されたボーキサイトは、通常のバイヤー法と全く同
様に処理される。

すなわち、蒸煮缶５においてアルミナ溶出処理を受けた
後、シックナー６によって鉄分含有量の高い残渣を含む
泥漿とアルミナ含有量の高い溶液とに分けられる。

前者は濾過機７において、鉄分含有量の高い残渣Ｃ（従
来の赤泥よりもシリカ分の少ないもの）と濾液に分離さ
れるが、濾液はそのなかの微粒子の回収のため、シツク
ナー６に循環される。

アルミナ含有量の高い溶液は、水酸化アルミニウム析出
槽８において、水酸化アルミニウム種子が添加されで、
溶存しているアルミナ分が水酸化アルミニウムとして析
出する。

析出が終った液はシックナ−９において水酸化アルミニ
ウムを含む泥漿と清澄液に分けられ、前者は濾過機１０
によって濾過された後、水酸化アルミニウムはロータリ
ーキルン１１によって焼成されてアルミナＤとなり、後
者は必要に応じて蒸発濃縮（図示せず）などの処理を受
けた後、貯槽１２に入れられる。

この実施態様において、溶液は次のように循環利用され
る。

すなわち、脱硅工程における濾過機４の濾液（以下脱硅
工程終了液という）の一部は、主工程用の溶液として用
いられ、残余の脱硅工程終了液は、主工程におけるシツ
クナー９の清澄液（以下主工程終了液という）と混合さ
れて脱硅工程用の溶液としで用いられる。

このような循環利用の仕方をすることによって、脱硅工
程において望ましいモル比を持った溶液を得ることがで
きると共に、脱硅工程でシリヵと同時に溶出したアルミ
ナ分は、主工程におけるアルミナ生産に有効に利用され
るという利点が得られる。

第２図は、もう一つの実施態様を示したものである。

本態様は、上記第１図に示した実施態様と溶液の循環方
法が異なるのみであるから、工程の説明は省略する。

本態様においては、脱硅工程終了液と主工程終了液は貯
槽１２において混合され、その一部が主工程用に、また
残余が脱硅工程用に用いられる。

この方法は、溶液の循環操業が容易になるという利点が
あるが、脱硅工程の操業の自由度が減ずるという欠点も
あるので、これを回避するためには脱硅工程終了液の一
部を抜き出して、それを主工程用溶液に加えるようにす
ればよい。

このような方法を採れば、第１図における方法と同様の
効果を挙げることができることは明らかである。

以上述べたことから判るように本発明方法によるときは
、通常の赤泥をソーダライト組成物と鉄分含有量の高い
成分とに容易に分離し得るのみならず、バイヤ一工程に
付加する設備は簡単であって、しかもアルミナ生産能率
には何等影響を与えないという効果を挙げることができ
る。

本発明方法における脱硅工程の好ましい操業条件は、次
のようである。

１．Ｒ−８１０２溶出条件 （１）后液 Ｎａ２０濃度 ９０〜２００ｇ／ＩＮａ２０／Ａ
１２０３モル比 ２．０ 〜４．０（２）溶液とボーキ
サイトの比 ５〜３０ｍ３／ｔ（３）反応温度
６０〜１１０℃（４）反応時間
０．５〜１０ｈｒ２，ソーダライト組成物析出条件 （１）温度 ９０〜２ｏｏ℃（２）反
応時間 ０．１〜１ｏｈｒ上記において
、溶液のモル比および溶液／ボーキサイトの比は、それ
ぞれ大きい程好ましいが、あまり大きくすると工程全体
のバランスが取り難くなるので、生産するアルミナの品
種または生産能率を考慮して、上記範囲で適宜決めれば
よい。

なお、本発明方法において、ボーキサイト中のＲ−Ｓｉ
０２の一部は未溶解のまま主工程へ入り、蒸煮缶の中で
アルミナと共に溶出するが、シリヵ濃度が低いためソー
ダライト組成物としては析出し難いので、この一部は水
酸化アルミニウムと共に析出して製品アルミナを汚染す
ることもある。

このようなシリカ分を除く必要がある場合には、主工程
の前において、脱硅されたボーキサイトに溶液を加え、
例えば泥漿濃度６ｏｏｇ／１、Ｎａ２０濃度１３０ｇ／
ｌ１温度９０〜１４０℃の条件で１〜２０ｈｒ処理すれ
ば、未溶解のＲ−Ｓｉ０２は溶解し、ついで、ソーダラ
イト組成物として析出し、これは蒸煮によっても溶解し
ないので、鉄分含有量の高い赤泥とともに排出される。

以下に本発明方法を回分方式で実施した例を示す。

実施例１ 三水和物型ボーキサイト（シーバ鉱）を用い、第１図に
示された工程図に従ってアルミナ生産（但し水酸化アル
ミニウムの焼成は不実施）を行なった。

９メッシュ以下に紛砕したボーキサイト２ｔをＲ−８１
０２溶出槽に入れ、これにＮａ２０：１３５、ｇ／ｘ、
モル比２．４０の溶液２８ｍ３を加えて１００℃で２ｈ
ｒ処理し、直ちに加圧葉状濾過機を用いて濾過して、脱
硅ボーキサイト濾液に分離した。

モル比２．０となった濾液２８ｍ３をＲ−Ｓｉ０２析出
槽に送り、３５０メッシュ以下のソーダライト種，子２
００ｋｇを添加しで、１４０℃でｌｈｒ処理したのち、
加圧葉状濾過機で濾過して、ソーダライト組成物正味（
種子添加量を除いた量。

以下同じ）１５２ｋ９を得た。

この濾液（モル比２．００）２８ｍ’のうち１４ｍ’．
を主工程に分岐し、脱硅処理されたボーキサイトととも
に蒸煮缶において１５０℃でｌｈｒ処理し、シツクナー
および真空回転型濾過機によってモル比１．５０の濾液
と高鉄分の赤泥とに分離した。

上記濾液を析出槽に入れ、これに１５０メツシユ以下の
水酸化アルミニウム種子１，４００ｋｇを添加し、６０
℃から５０℃まで自然冷却させながら、４８ｈｒ析出処
理を行なった。

析出終了後シツクナーおよび真空回転型濾過機によって
、モル比３．００の濾液１４ｍ３と水酸化アルミニウム
正味１，５０６ｋｇ（アルミナ換算９８５ｋｇ）に分離
した。

シツクナーから得られた濾液吉、脱硅工程終了液の残り
（モル比２．００）１４ｍ３を貯槽において混合し、モ
ル比２、４０の溶液２８ｍ３を得た。

（脱硅工程用の溶液となる） 本実施例においで得られた高鉄分赤泥の組成を表１に、
ソーダライト組成物の組成を表２に、それぞれ示す。

実施例２ 実施例１と同じボーキサイトを用い、第２図に示された
工程図に従ってアルミナ生産（但し水酸化アルミニウム
の焼成は不実施）を行なった。

９メッシュ以下に粉砕したボーキサイト２ｔをＲ−Ｓｉ
Ｏ２溶出槽に入れ、これにモル比２．２５の溶液２８ｍ
３を加えてＩＱＯ℃で２ｈｒ処理し、直ちに加圧葉状濾
過機を用いて濾過して、脱硅ボーキサイトと濾液に分離
した。

モル比２．００となった濾液２８ｍ３をＲ−８１０２析
出槽に送り、３５０メッシュ以下のソーダライト種子２
００ｋｇを添加して１４０℃でｌｈｒ処理した後、加圧
葉状濾過機で濾過して、ソーダライト組成物正味１４４
ｋ９を得た。

この溶液（モル比２．００）２８ｍとモル比３．ＤＯの
主工程終了液１４ｍ３を貯槽において混合し、モル比２
．２５の溶液４２ｍ゜を得た。

該溶液のうち、脱硅工程に用いた残りの１４ｍ３を脱硅
ボーキサイトとともに蒸煮缶に入れ、１４０℃でｌｈｒ
処理した後、シツクナーおよび真空回転型濾過機によっ
て、モル比１．５０の濾液と高鉄分の赤泥とに分離した
。

上記濾液を析出槽に入れ、これに１５０メッシュ以下の
水酸化アルミニウム種子Ｌ４００ｋｇを添加し、６０℃
から５０℃まで自然冷却させながら、４８ｈｒ析出処理
を行なった。

析出終了後、シツクナーおよび真空回転型濾過機によっ
て、モル比３．００の濾液１４ｍ３と、水酸化アルミニ
ウム正味１，５０２ｋｇ（アルミナ換算９８２ｋｇ）に
分離した。

本実施例によって得られた高鉄分赤泥の組成を表１に、
またソーダライト組成物の組成を表２にそれぞれ示す。

以上の実施例から判るように本発明方法によれば、従来
のバイヤ一工程に簡単な設備を付加するだけで、いわゆ
る赤泥をソーダライト組成物と鉄分含有量の多い成分に
容易に分離することができ、しかも実施例において得ら
れた正味の水酸化アルミニウム析出量のボーキサイト量
に対する比は、通常のバイヤー法のそれとほぼ同じであ
るから、生産性においても問題のないことは明らかであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれ本発明方法の実施態様
を示す概略の工程図である。 図中、ｌ：Ｒ−Ｓｉｎ２溶出槽、３：Ｒ−ＳＩＯ２析出
槽、５：蒸煮缶、８：水酸化アルミニウム析出槽をそれ
ぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ボーキサイトをアルミン酸ナトリウム溶液で処理し
   て不溶解残渣を赤泥として排出し、一方赤泥を分離した
   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、 ボーキサイトをアルミン酸ナトリウム溶液で処理しで、
   アルカリ可溶性シリカを溶出せしめ、溶出したシリカを
   ソーダライト組成物として析出分離する脱硅工程と、脱
   硅処理された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抽出する主工程とを設け、主工程
   の析出した水酸化アルミニウムを分離した溶液と、脱硅
   工程の析出したソーダライト組成物を分離した溶液の少
   なくとも一部との混合溶液を脱硅工程用の溶液とし、残
   余の溶液を主工程用の溶液とすることを特徴とするアル
   ミナ製造法。 ２ 主工程の析出した水酸化アルミニウムを分離した溶
   液と、脱硅工程の析出したソーダライト組成物を分離し
   た溶液の一部との混合溶液を脱硅工程用の溶液とし、後
   者の残余の溶液を主工程用の溶液とすることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のアルミナ製造法。 ３ 主工程の析出した水酸化アルミニウムを分離した溶
   液と脱硅工程の析出したソーダライト組成物を分離した
   溶液とを混合し、その一部を脱硅工程用の、また残余を
   主工程用の溶液とすることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のアルミナ製造法。