JPH024532B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はバイエル法を経由するアルミナ製造の
方法に関する。バイエル法はアルミナの製造に殆
ど普遍的に使用されている方法である。最も大ざ
つぱに言つて、その一面では、この方法は殆ど例
外なしに水溶液中で行なわれ、そしてそれによつ
てアルミナが可溶性アルミン酸塩の形に変形され
る水蒸気加熱の圧力釜中でのボーキサイトと苛性
ソーダまたはライムの如き強塩基との反応によつ
て達成される。この段階でかなりの量の不溶性不
純物が生じ、或いはボーキサイトから放出される
が、この廃物は望みのアルミナ成分から分離しな
ければならない。一般に赤泥として知られている
この残渣物は、酸化鉄類、アルミノケイ酸ナトリ
ウム、酸化チタンおよび他の材料を含有する。一
般に、これらの泥は、分離し去るのが困難な非常
に細かい粒子として出現する。しかし、普通、鉱
石の約10乃至50重量％を構成する赤泥は、この特
定の段階を経済的に有効なものとするためには、
可溶化したアルミナ液から急速且つ清浄に分離し
なければならない。もし分離の速度が遅すぎる場
合は、生産量が実質的に少なくなり、そして全体
のプロセス効率にも害となる。同様に、もし分離
が清浄でなければ、アルミン酸塩の形の生成した
アルミナはかなり粗であり、数々の末端使用には
望ましくない。製造プロセスからそのまま運びこ
まれたアルミナ中に存在する不溶性不純物は、多
様な目的のためにアルミン酸塩で処理される、水
の如き特定の媒質の中へ異質の不活性材料を加え
る傾向がある。例えば、比較的大量の泥不純物を
含有する低級なアルミン酸ナトリウムは、水を処
理するのに使用されると、不溶性不純物が存在す
る直接の結果としてどろどろした塊を形成する傾
向が増大し、この塊が供給装置を詰まらせる傾向
があるといつた情況をひき起す。また、もし粗製
アルミン酸ナトリウムが実体的な量の不純物を混
和物として含有していれば、アルミン酸塩を固体
の形で供給する場合は、溶解の問題が克服が極め
て難しい。 上記の問題を克服し、そしてアルミナからの赤
泥の分離を著しく迅速化し、更に成分のより清浄
な分離を達成する一つの方法が米国特許第
3390959号に開示されており、そこでは、他のエ
チレン的に不飽和な重合し得る有極性モノマーを
20％以下だけ含有する。アクリル酸およびアクリ
レートのホモポリマーまたはコポリマーを赤泥凝
集剤として使用するとバイエル法の全体の効率が
改善されると開示されている。 この、959特許はアクリル酸またはアクリレー
トとエチレン的に不飽和なモノマーとのコポリマ
ーを赤泥凝集剤として使用することを教えている
が、この特許は同様に、しかしながら、エチレン
的に不飽和なモノマーが５モル％より多く含まれ
る時は分離速度が劇的に落ち、20モル％より多い
時は顕著な分離は全く得られないということも開
示している。この教えは循環工程回収回路の最
初、或いは「冒頭の」段階に対しては正確である
が、循環工程の後者の更に希薄な段階に得られる
結果に対しては、驚くべきことに、適用できない
ことが判つた。 本発明は、バイエル法経由のアルミナを回収す
る新規な方法にして、回収回路の少なくとも最初
の段階に、デンプン、アクリル酸もしくはアクリ
レートのホモポリマー、少なくとも80モル％のア
クリル酸もしくはアクリレートモノマーを含有す
るアクリル酸もしくはアクリレートのコポリマー
およびこれらのものの組み合せから成る群から選
ばれた有効な量の凝集剤を加え、そして然る後
に、それに続くある段階に、約35乃至75モル％の
アクリル酸もしくはアクリレートおよび約65乃至
25モル％のアクリルアミドから成るコポリマーを
有効量加えることによつて、循環工程から赤泥を
凝集させることから成る方法を提供する。系が更
に希薄であつて条件が比較的苛酷でない場合に循
環工程の後段に第二の異なつたポリマーを使用す
ると、驚くべきことに、赤泥な有効な凝集が示さ
れた。 本発明に従い、ボーキサイトからアルミナを回
収するバイエル法において副生成物として製造さ
れる赤泥を凝集するための新規な方法が提供され
る。本方法は、循環工程の少なくとも最初或いは
「冒頭の」段階に通常の赤泥凝集剤を利用し、そ
してそれに続く或る段階で約35乃至75モル％のア
クリル酸もしくはアクリレートおよび約65乃至25
モル％のアクリルアミドのコポリマーを赤泥凝集
剤として使用することから成る。 少なくとも最初の段階に使用すべき通常の凝集
剤には、デンプン、アクリル酸もしくはアクリレ
ートのホモポリマー、コポリマーが少なくとも80
モル％のアクリル酸もしくはアクリレートモノマ
ーを含有することから成るアクリル酸もしくはア
クリレートのコポリマー、加水分解されたアクリ
ルアミドモノマーもしくはポリマーおよびこれら
のものの組み合せが含まれる。アクリレートとい
う語によつて意味されるものは、アクリル酸の塩
であり、ここで、そのような塩はアルカリ金属塩
か或いはアンモニウム塩とする。アクリル酸もし
くはアクリレートのコポリマーを使用する時は、
広い範囲の多様性のコモノマーを約20モル％まで
の量だけ使用し得る。典型的なコモノマーには次
のものが含まれる：アクリルアミド、メタクリル
アミド、アクリロニトリル、アクリル酸およびメ
タクリル酸の低級アルキルエステル、ビニルメチ
ルエーテル、メタクリル酸塩、無水マレイン酸お
よびその塩、イソプロペニルアセテート、イタコ
ン酸、ビニルアセテート、α―メチルスチレン、
スチレン、フマル酸、アコニツト酸、シトラコン
酸、上記の全ての酸のアミド、アルカリ金属誘導
体（例えばナトリウム、カリウムおよびリチウ
ム）、および上記のモノマー酸その他のあらゆる
もののアンモニウム塩、種々の多価カルボン酸の
部分アルキルエステルアミドおよび塩、ビニルト
ルエン、クロロスチレン、ビニルクロリド、ビニ
ルホルメート、エチレン、プロピレン、イソブチ
レン等。今挙げたコモノマーの中で、これらのも
のの中で極めて好ましい材料は、エチレン的に不
飽和な炭化水素基から外れた側鎖中に親水性の基
を含有するものである。そのような親水性溶解補
助基を含有しないようなモノマーは、存在するモ
ノマーの全重量を基準として例えば約１乃至５重
量％という少ない量で使用すべきである。 アクリル酸またはアクリル酸塩成分と組み合せ
て使用し得る尚他のモノマー性物質には、スルホ
エチルアクリレート、カルボキシルエチルアクリ
レート、ジエチルビニルホスホネート、クロトン
酸またはその塩、ビニルスルホネート、またはそ
の塩、ビニルアルコールおよびスルホネートの如
き溶解補助基を含有するビニルアリール炭化水素
等の如き材料が含まれる。 上記の種類の殊に有用なホモポリマーまたはコ
ポリマー、好ましくは50000を超え、更に好まし
くは100000を超える分子量を有さなければならな
い。優秀な添加ポリマーは10000000位に大きな分
子量をさえ有する。 本発明で有用なデンプン材料には、イモ、コー
ン、タピオカ、アミロース、モロコシおよび他の
容易に入手できるデンプンがある。 循環工程の少なくとも最初の段階で使用する通
常の凝集剤の有効量は、処理される特定のボーキ
サイト組成、循環工程に存する条件、即ち温度、
PH、固体濃度等および使用される赤泥凝集剤によ
つて変動する。しかし、一般には、デンプンまた
はデンプンを含有する組み合せを使用する時は、
有効量は乾燥泥残渣物の0.05乃至2.0重量％の範
囲となる。合成ポリマーまたはコポリマーを使用
する時は、有効量は乾燥泥残渣物１トンあたり一
般に、化学品0.01乃至2.0ポンドの間とする。 循環工程の引き続く或る段階に加えるコポリマ
ーは、特定的には、約35乃至75モル％のアクリル
酸もしくはアクリレート（アクリレートとは上に
提示した如く定義されたものとする）および約65
乃至25モル％のアクリルアミドから成るコポリマ
ーとする。経済性、入手し易さおよび性能の如き
考察からはアクリルアミドの他にエチレン的に不
飽和なモノマーもこのコポリマー中に有効に使用
し得ると考えられるが、本発明で使用するにはア
クリルアミドコモノマーが好ましいコモノマーで
ある。これらの引き続いて加えられるコポリマー
は、1MNaCl中のポリマーの0.15％溶液のPH８お
よびULアダプター60r.p.m.におけるブルツクフ
イールド（Brookfield）粘度が少なくとも2.0セ
ンチポアズ、好ましくは少なくとも3.0センチポ
アズとなるような分子量を有さなければならな
い。 これらの引き続いて加えるコポリマーの有効量
もまた、加工されている特定のボーキサイト組成
および循環工程に存する条件によつて変動する。
しかし、一般に、有効量は乾燥赤泥固体１トンあ
たりコポリマー0.01乃至1.0ポンドの間、好まし
くは乾燥赤泥固体１トンあたりコポリマー約0.05
乃至0.5ポンドとする。 循環工程の最初の或いは「冒頭の」段階に続く
どの特定の段階に、約35乃至75モル％のアクリル
酸もしくはアクリレートおよび約65乃至25モル％
のアクリルアミドから成るコポリマーが有効であ
るかということは、回収系内の数々の変数に依存
する。温度、PH、液体の希釈、および赤泥固体の
濃度の如き段階の条件が重要な役割を果すと考え
られる。ボーキサイト鉱自身の種類もまた有効位
置に寄与し得る。凝集剤および赤泥固体の間の相
互作用の厳密な機構が末だ知られていない限りで
は、どの段階或いは階段変数がコポリマーの有効
性を制御するのかを予測することは、単純な類別
の外にとどまつている。一般に、溶液中の
NaOH＋Na₂CO₃の濃度が100ｇ／より小さい
場合には、コポリマーは第四またはそれ以後の段
階で極めて有効であることが観測された。この数
字は極めて近似的であり、そして同時共存の時は
この制御段階変数よりも多い水準となり得るの
で、所与の循環工程のどの段階がコポリマーを加
えるべき有効な場所であるかを決めるためには、
次の試験を行なうのが推奨される。この試験では
以下の一般手順を課す： 試験すべき循環工程の段階を、但しこの段階は
「冒頭の」段階ではないが、本試験の目的のため
に「ｎ番目の段階」とよぶ。（ｎ―１）番目の段
階の洗滌機底流をｎ番目の段階の洗滌機流量で
１：４に希釈して、模擬的なｎ番目の段階の洗滌
機供給液を製造する。この希釈の高い水準は、試
験シリンダー、好ましくは500乃至1000mlのメス
シリンダーの中である水準の再現性のある自由な
沈降を起させるのに必要である。 この模擬的なｎ番目の段階の洗滌機供給液に、
試験すべき凝集剤を0.05重量％の溶液の中で加え
る。この溶液は、水か或いは希釈された使用済の
液体（NaOH）の何れかとすることができる。
試験される投薬量の凝集剤をシリンジによつて加
え、そして模擬水供給の中へ５ストロークの穴あ
きプランジヤーによつて混合する。液体／固体界
面の降下を時間あたりのフイート数で速さを測定
し、試験されている段階に対する凝集剤の有効性
を決定する。 本発明の厳密な範囲は冒頭の特許請求の範囲に
提示されているが、次の特定的な実施例は本発明
の或る面を例示しており、更に特定的には、これ
を評価する方法を指摘している。しかし、実施例
は例示のためだけに提示されているものであり、
冒頭の特許請求の範囲に提示する如きものの外に
本発明を限定するものとは考えてはならない。全
ての部および％は他に特定しなければ重量基準の
ものである。 実施例 １ 上記に提示した一般試験手段に従つて、
5000000乃至10000000の間の分子量を有する、60
重量％のアクリル酸ナトリウムおよび40重量％の
アクリルアミドを含有する赤泥凝集剤コポリマー
を、最初の段階が95重量％のアクリル酸ナトリウ
ム、５重量％のアクリルアミドモノマーで処理さ
れたオーストラリアン（Australian）赤泥回路の
模擬洗滌機供給に加える。用いた投薬量および
個々の段階に対して得られた沈降速度を下記の第
表に提示する。 比較例 Ａ 95重量％のアクリル酸ナトリウム、５重量％の
アクリルアミドコポリマーを試験段階で赤泥凝集
剤として使用した点以外は実施例１の手順を全て
の材料の詳細にまで追う。試験結果は下記の第
表に提示する。 比較例 Ｂ 実施例１の赤泥凝集剤の他に比較例Ａで使用し
た赤泥凝集剤を使用する点以外は実施例１の手順
を全ての材料の詳細にまで追う。試験結果は下記
の第表に提示する。 比較例 Ｃ 5000000乃至10000000の分子量を有するアクリ
ル酸ナトリウム乳剤を赤泥凝集剤としてここで使
用する点以外は実施例１の手順を全ての材料の詳
細にまで追う。試験結果は下記の第表に提示す
る。

【表】

【表】 実施例 ２ ジヤマイカン（Jamaican）赤泥回路からの試
料を洗滌機段階の底流から取り、そして一般試験
手順に従つて希釈する。これにNaOHの0.05重量
％溶液中の凝集剤を加える。試験する凝集剤はア
クリル酸ナトリウムおよびアクリルアミドの第
表に提示する比率の5000000乃至10000000の分子
量のコポリマーである。全ての材料の詳細にわた
つて一般試験手順に従い、第表に列記する結果
を得る。

【表】 前出のデータから容易に判る如く、アクリル酸
ナトリウムおよびアクリルアミドのコポリマーを
使用することにより、循環工程の後段における凝
集に劇的な増加が創出出される。アクリル酸ナト
リウム40重量％およびアクリルアミド60重量％の
コポリマーは試験の初期の段階では著しい効果は
何も示さなつたが、同じコポリマーが驚く程優秀
な結果を後段では創出したが、これは従つて、使
用するコポリマーに関連して個々の段階の適当さ
を評価することの重要性を強調している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ バイエル法によるアルミン酸ソーダ循環液か
   らの赤泥を凝集する方法にして、循環工程の少な
   くとも最初の段階に、デンプン、アクリル酸もし
   くはアクリレートのホモポリマー、少なくとも80
   モル％のアクリル酸もしくはアクリレートモノマ
   ーを含有するアクリル酸もしくはアクリレートの
   コポリマーおよびこれらのものの組み合せから成
   る群から選ばれた有効な量の凝集剤を加え、そし
   て然る後に、循環工程のそれに続く１つ或いは複
   数の或る段階に、約35乃至75モル％のアクリル酸
   もしくはアクリレートモノマーおよび約65乃至25
   モル％のアクリルアミドモノマーを含有するコポ
   リマーの有効量を加えることを特徴とする方法。 ２ 循環工程の少なくとも最初の段階に添加する
   凝集剤が少なくとも90モル％のアクリル酸もしく
   はアクリレートモノマーおよび10モル％以下のア
   クリルアミドモノマーを含有するアクリル酸もし
   くはアクリレートのコポリマーである特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ３ 循環工程の引き続いての１つ或いは複数の或
   る段階に加える凝集剤が50乃至70モル％のアクリ
   ル酸もしくはアクリレートモノマーおよび50乃至
   30モル％のアクリルアミドモノマーを含有するコ
   ポリマーである特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ４ 循環工程の少なくとも最初の段階に加える凝
   集剤が少なくとも90モル％のアクリル酸もしくは
   アクリレートモノマーおよび10モル％以下のアク
   リルアミドモノマーを含有するアクリルアミド酸
   もしくはアクリレートのコポリマーであり、そし
   て循環工程の引き続いての１つ或いは複数の或る
   段階に加える凝集剤が50乃至70モル％のアクリル
   酸もしくはアクリレートモノマーおよび50乃至30
   モル％のアクリルアミドモノマーを含有するコポ
   リマーである特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５ 最初に加える凝集剤の有効量が乾燥泥残渣物
   １トンあたり凝集剤0.01乃至2.0ポンドの間であ
   り続いて加える凝集剤の有効量が乾燥泥残渣物１
   トンあたり凝集剤0.01乃至1.0ポンドの間である
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ６ 引き続いて加えるべき凝集剤を、NaOH＋
   Na₂CO₃の溶液中の濃度が約100ｇ／より小で
   ある単数または複数の段階に加える特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ７ 引き続いて加えるべき凝集剤を循環工程の四
   番目またはそれ以降の段階に加える特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ８ 引き続いて加えるべき凝集剤が70モル％のア
   クリル酸ナトリウムおよび30モル％のアクリルア
   ミドを含有する、5000000乃至10000000の範囲内
   の分子量を有するコポリマーである特許請求の範
   囲第１項記載の方法。