JPH0433729B2 - - Google Patents
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Description
（産業上の利用分野）
本発明は、アルミニウム滓とスケールを原料と
して溶融アルミナ等を製造する工程において、ア
ルミニウム滓および必要に応じてスケールを前処
理する方法に関する。 （従来の技術） アルミニウム滓とは、金属アルミニウムの精
錬、スクラツプアルミニウムの溶解精製、アルミ
ニウム合金の溶解精製等の際に、その溶融物の表
面に浮かび出るAl2O3を主体としたスラグを、粉
砕、ふるい分け等の処理をして金属アルミニウム
の一部を回収した残余のものである。 溶解精製により得られるアルミニウム滓は、そ
の溶解精製の工程において不活性の窒素ガスを吹
き込む場合にはAlNを含有し、活性の塩素ガス
を吹き込む場合にはAlCl3を含有する。最近では
窒素ガスと塩素ガスの混合ガスを吹き込むことも
あり、この場合ではAlNとAlCl3の両方を含有す
る。また、溶解精製で、ガス吹き込みを行なわな
ず、フラツクスを使う場合にも、AlNまたは
AlCl3のいずれか一方または両者を含有すること
が多い。 また、スケールとは、スチールや特殊鋼を連続
鋳造、圧延、鍛造等する工程で鋼塊等の表面に薄
く生じて剥がれ落ちたものであり、酸化鉄を主成
分とする。 スケールとアルミニウム滓とから、鉄と溶融ア
ルミナを製造する方法は、特開昭59−121153号公
報に見られるように公知である。詳述すると、乾
燥したスケールとアルミニウム滓とを混合して溶
融炉に投入し、炉内においてアルミニウム滓中に
含まれていた金属アルミニウムとスケール中に含
まれていた酸化鉄との間にテルミツト反応を起こ
させ、このテルミツト反応により、酸化鉄を還元
して鉄を得るとともに金属アルミニウムを酸化さ
せて溶融アルミナを得るものである。この技術で
は、２種の産業廃棄物に準ずるような副産物を利
用し少ないエネルギーで有用な鉄と溶融アルミナ
を得られる利点を有している。 （発明が解決しようとする問題点） 上記方法では、例えばAlNを含有するアルミ
ニウム滓を用いた場合には、このAlNが炉内の
水蒸気と反応して、アンモニアガスが生じ、公害
問題となる可能性があつた。また、AlNが溶融
アルミナ中に残留することにより、性質の劣化を
もたらすこともあつた。 また、AlCl3を含有するアルミニウム滓を用い
た場合には、このAlCl3と炉内の水蒸気が反応し
て塩化水素が生じ、公害問題となる可能性があつ
た。 （問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解決するためになされた
もので、その要旨は、窒化アルミニウムおよび塩
化物（塩化アルミニウムを主とし場合によつては
MgCl2やCaCl2を含む）の両者を含有するアルミ
ニウム滓と、水分とを有する配合物を、炉内にお
いて加熱することにより、上記窒化アルミニウム
と水分とを反応させてアンモニアを生じさせ、上
記塩化物と水分とを反応させて塩化水素を生じさ
せ、最終的にアンモニアと塩化水素とを反応させ
て塩化アンモニウムを生じさせ、この塩化アンモ
ニウムを集塵機で捕収し、上記配合物中の窒化ア
ルミニウム、塩化物、水の各含有量を、上記反応
を実現するようほぼ過不足なく調製することを特
徴とするアルミニウム滓の処理方法にある。 （作用） アルミニウム滓と水を含む配合物を炉内におい
て加熱すると、窒化アルミニウムと水分とが反応
してアンモニアが生じる。また、塩化物と水分と
が反応して塩化水素が生じる。最終的にアンモニ
アと塩化水素とが反応して塩化アンモニウムが生
じ、この塩化アンモニウムを集塵機で捕収する。
上記配合物中の窒化アルミニウム、塩化物、水分
は、上記反応を実現するよう過不足なく含有され
ているので、殆ど無公害でアルミニウム滓の処理
を行なえ、肥料やフラツクスとして有用な塩化ア
ンモニウムを得ることができる。また、アルミニ
ウム滓は、スケールとのテルミツト反応に必要な
金属アルミニウムを殆ど失なうことなく上記窒化
アルミニウムや塩化物等の有害物が除かれるの
で、テルミツト反応により溶融アルミナ等を製造
するための原料として最適なものとなる。 （実施例） 以下、本発明の一実施例を説明する。 アルミニウム滓 アルミニウム滓は、下記の成分になるように調
製する。 (イ) 金属アルミニウムは20〜50％（重量％、以下
同じ）とする。20％以上としたのはテルミツト
反応を確実に生じさせるためであり、50％以下
としたのは、テルミツト反応が炉壁を損傷する
程激しく生じるのを他の物質で抑制するためで
ある。 (ロ) Al2O3を40％以上とする。 (ハ) Mg及びMgの化合物（MgCl2，MgO等）の
総重量を９％以下にする。９％としたのは、最
終的に得られる後述の溶融アルミナにおけるス
ピネルの含有率を40％以下に制限するためであ
る。MgおよびMg化合物は最終的にMgOとな
り、このMgOはテルミツト反応によつて還元
されることがなく揮発も少ないため、溶融アル
ミナの製造工程において除去困難であり最終的
にスピネルとなつて溶融アルミナ中に残るもの
である。したがつて、スピネルの含有率を上記
のように制約する場合にはアルミニウム滓中で
の含有率を制限する必要がある。 (ニ) Ca及びCaの化合物（CaCl2，CaO等）の総
重量を１％以下とする。これらは、最終的に
CaOとなり、Mgの場合と同様に溶融アルミナ
の製造工程において除去困難であり、最終的に
溶融アルミナへの混入が避けられない、CaOは
溶融アルミナの性質に悪影響を及ぼすから上記
含有率を厳格に制約する必要がある。 (ホ) AlNを15％以下好ましくは10％以下とする。 (ヘ) AlCl3の含有率を後述する反応式(1)，(2)，(5)
に基づいて過不足がないように調整し、重量比
がAlN：AlCl3＝１：1.07となるようにする。
なお、実際には、AlCl3とほぼ同じ化学的反応
が生じるMgCl2，CaCl2が微量ではあるが含ま
れており、これら塩化物の反応式(3)，(4)を考慮
して、AlNと塩化物（AlCl3，CaCl2，MgCl2）
が過不足ないように上記重量比を決める。操業
に際しては、AlNと上記塩化物の総重量とを
ほぼ等しくする程度に調整すればよい。 (ト) 上記以外の不純物（Si，Ti，Fe，Cu，Cr，
Znおよびその化合物、NaCl，KClおよびAl4
C3等）を５％以下にする。 アルミニウム滓は前述したように、AlNを含
むもの、AlCl3を含むもの、およびその両者を含
むものがあるが、通常はこれら３種のアルミニウ
ム滓の内二種以上を配合することにより、上記
AlNとAlCl3等の塩化物を上記重量比になるよう
に調製する。 スケール スケールは普通鋼、特殊鋼いずれでもよい。大
規模工場では連続鋳造、圧延、鍛造等の製造ライ
ンにおいて、スケールを水輪送で回収して水槽に
貯えられるので、水槽から取り出した状態では20
〜30％の水分を含んでいる。このままでは水分が
多すぎるから、適量含有するまで乾燥する。ここ
で適量とは、後述の反応式(1)〜(5)に基づきほぼ過
不足ないように決定され、具体的にはアルミニウ
ム滓とスケールを混合して得られた配合物におい
て、AlNとAlCl3の総重量の85％の重量となる量
である。 混 合 上記アルミニウム滓とスケールをミキサーで良
く混合して配合物を作る。この際、二種以上のア
ルミニウム滓を用いる場合でも、これらを予め混
合することなくスケールと一緒にして混合するの
が作業能率上好ましい。アルミニウム滓とスケー
ルの重量比は後述のテルミツト反応式(7)〜（16）
に基づいて決定される。スケールが多いと、スラ
グにFe2O3が残留するし、スケールが少ないと合
金鉄にAlが入り込む。スラグの質を確保するた
めには、スケールの量を計算値より５〜10％少な
くする。なお、この混合は後述の加熱処理と同時
に行なうこともできる。 加熱処理 次に、乾燥炉または後述のテルミツト反応を生
じさせる溶融炉において、100〜300℃で加熱す
る。この結果、下記の(1)式に示すようにアルミニ
ウム滓に含まれていたAlNが水分と反応してア
ンモニアが生じ、また、(2)〜(4)式に示すようにア
ルミニウム滓中のAlCl3やこれよりも少量の
MgCl2やCaCl2が水分と反応して塩化水素が生
じ、さらに(5)式に示すように上記アンモニアと塩
化水素とが最終的に反応して塩化アンモニウムが
生じる。 AlN＋3H2Ｏ ＝NH3＋Al（OH）3 (1) AlCl3＋3H2Ｏ ＝3HCl＋Al（OH）3 (2) 又は、2AlCl3＋（３＋Ｘ）H2Ｏ ＝6HCl＋Al2O3−XH2Ｏ (2)′ MgCl2＋2H2Ｏ ＝2HCl＋Mg（OH）2 (3) CaCl2＋2H2Ｏ ＝2HCl＋Ca（OH）2 (4) NH3＋HCl＝NH4Cl (5) なお、上記加熱温度を100℃以上としたのは、
混合物に含まれている水分が水蒸気となるので上
記(1)式の反応が100℃で急激になり、またこれよ
り低い温度において(2)〜(4)式の反応に基づいて生
じた塩化水素が100℃以上で活発に蒸発し、この
結果、(5)式の反応が急激に行なわれるようになる
からである。また、300℃以下としたのは、300℃
を超えると上記(5)式とは逆の反応が生じて塩化ア
ンモニウムが分解してしまうからである。なお、
塩化アンモニウムの分解が起きるのは337℃（炉
内圧によつて変動する）であるから、温度制御を
正確に行なえる場合には300℃以上でも上記分解
温度未満であれば可能である。炉内が分解温度以
上であつても、炉外の構成を工夫すれば分解した
塩化アンモニウムは炉外で再び結合でき、上記処
理は可能である。 なお、水分とアルミニウム滓の金属アルミニウ
ムとは下記のように反応するが、この反応は上記
(1)〜(5)式の反応に比べて非常に遅いから、失なわ
れる金属アルミニウムは少量である。 2Al＋6H2Ｏ ＝3H2＋2Al（OH）3 (6) また、スケールの予備乾燥により水分が殆ど過
不足なく調整されているため、残つた水分が(6)式
のように金属アルミニウムと反応して金属アルミ
ニウムが失なわれることがない。 また、前述したようにAlNとAlCl3等の塩化物
と水分の重量比が前述したように調整されている
ため、(1)〜(4)式で生じたアンモニアや塩化水素は
殆ど全て(5)の反応によつて塩化アンモニウムとな
るから、単独でアンモニアや塩化水素が飛散する
ことは殆どないかあつても微量であり、公害が生
じることがない。 上記加熱に伴なう(1)〜(5)式の反応により白煙が
生じ、この白煙を集塵機で捕収すると、塩化アン
モニウムを主成分とする粉末が得られる。この粉
末は肥料として、またはアルミニウム合金の溶解
精製等に用いられるフラツクスとして有用であ
る。 また、上記配合物にはスケールとのテルミツト
反応に必要な金属アルミニウムが殆どそのまま含
まれており、AlNやAlCl3等が含有されていない
から、後述の溶融アルミナ製造の原料として最適
である。この加熱処理の過程で、スケールがほぼ
完全に乾燥される。 テルミツト反応 上記加熱処理を乾燥炉で行なう場合には、処理
済みのアルミニウム滓を溶融炉に移し変える。溶
融炉で行なう場合には配合物はそのままでよい。
そして、溶融炉内の配合物の表面に少量の電極屑
を投入し、電力を供給してアークで静かに着火す
ると、最初に、僅かに残つていたAlNとAlCl3等
の塩化物と炉内の水蒸気とで上記(1)〜(5)式の反応
が起き若干の白煙が生じる。やがて配合物の温度
が1000℃に達すると、主に、アルミニウム滓に含
まれていた金属アルミニウムと、スケールに含ま
れていた酸化鉄とで、下記のテルミツト反応が生
じる。 Al＋Fe2O3＝2Fe ＋Al2O3−194800 (7) 2Al＋3/4Fe3O4＝9/4Fe ＋Al2O3−189800 (8) 2Al＋3FeO＝3Fe ＋Al2O3−197900 (9) また、特殊鋼スケールの場合は、上記金属アル
ミニウムとスケール中の他の金属酸化物とで下記
のテルミツト反応が生じる。 2Al＋Cr2O3＝2Cr ＋Al2O3−123800 (10) 2Al＋3NiO＝3Ni ＋Al2O3−216000 （11） 2Al＋3/2MoO2＝3/2Mo ＋Al2O3−192900 （12） 2Al＋3/2W02＝3/2Ｗ ＋Al2O3−196800 （13） 2Al＋3/2SiO2＝3/2Si ＋Al2O3−81600 （14） 2Al＋3/2TiO2＝3/2Ti ＋Al2O3−68850 （15） ΔH（Cal／molAl2O3） なお、上記以外の微量の金属酸化物と金属アル
ミニウムとで上記と同様のテルミツト反応が生じ
る。 また、アルミニウム滓中のAl4C3とスケール中
の酸化鉄等とで次に例示するようなテルミツト反
応が生じる。 3/2Fe2O3＋1/2Al4C3 ＝3Fe＋Al2O3 ＋3/2CO−ΔH （16） さらにアルミニウム滓に含まれていたSiO2と
TiO2も、（14），（15）式で示すように金属アルミ
ニウムとテルミツト反応を起こす。 上記テルミツト反応は急激で高温を生じるが、
テルミツト反応に関与しない物質、すなわち、ア
ルミニウム滓中に含まれていたAl2O3や上記反応
によつて得られたAl2O3によつて、反応が緩和さ
れるため、炉の損傷を防止できる。 テルミツト反応の高温でNaCl，KCl等の塩化
物は表面に浮かび出、アーク熱により1500℃で殆
ど全て揮発し、集塵機で捕収される。 テルミツト反応の高熱とアーク熱によつてスラ
グが2100℃に達するまで加熱されて完全溶融状態
になると、還元された合金鉄は比重差により底へ
沈む。これによりスラグと合金鉄が完全に分離さ
れる。 なお、上記テルミツト反応および溶融は、抵抗
炉、弧光炉、誘導炉のいずれの形式の電気炉で行
なつてもよい。 合金鉄の回収 2100℃に達したら、電力の供給を停止し、電極
を上昇させる。そして、この止電前に炉の底部の
栓を外して（タツピング）、合金鉄を炉から流出
させて取鍋に受け、溶けたまま鉄鋼溶解炉へ供給
すればよい（ホツトチヤージ）。また、鋳型に鋳
込んでインゴツトとして製鋼または鋳鉄溶解用と
して販売してもよい。 スラグの徐冷 止電後に炉頂に保温カバーをしてスラグを徐冷
する。徐冷したスラグは粉砕整粒して、研削研摩
工具の砥粒として又は耐火材として使用する。 アルミニウム滓中の不純物の含有率を制約した
ので、上記スラグにおいて、Al2O3を91％以上、
MgOを８％以下、その他（CaO，Fe2O3，SiO2，
TiO2，Cr2O3，Na2Ｏ，K2Ｏ）を1.5％以下とす
ることができる。MgOは殆ど全てAl2O3と結合し
てスピネル結晶になつている。また、残りのAl2
O3の殆ど全てはαアルミナ結晶となつている。
αアルミナ結晶はスピネル結晶によつて包囲され
ている。また、αアルミナ結晶を60％以上、スピ
ネル結晶を40％以下とすることができる。 上記スラグを粉砕、ふるい分けして得られた粒
径3.36〜1.68mmの溶融アルミナの気孔率および嵩
比重を、同じ粒径の白色アルミナ質研削材と比較
すると、下記の表のように、気孔率が小さく嵩比
重が大であり、研削材として優れている。また、
硬度、靱性も白色アルミナ質研削材に比べて同等
以上である。
して溶融アルミナ等を製造する工程において、ア
ルミニウム滓および必要に応じてスケールを前処
理する方法に関する。 （従来の技術） アルミニウム滓とは、金属アルミニウムの精
錬、スクラツプアルミニウムの溶解精製、アルミ
ニウム合金の溶解精製等の際に、その溶融物の表
面に浮かび出るAl2O3を主体としたスラグを、粉
砕、ふるい分け等の処理をして金属アルミニウム
の一部を回収した残余のものである。 溶解精製により得られるアルミニウム滓は、そ
の溶解精製の工程において不活性の窒素ガスを吹
き込む場合にはAlNを含有し、活性の塩素ガス
を吹き込む場合にはAlCl3を含有する。最近では
窒素ガスと塩素ガスの混合ガスを吹き込むことも
あり、この場合ではAlNとAlCl3の両方を含有す
る。また、溶解精製で、ガス吹き込みを行なわな
ず、フラツクスを使う場合にも、AlNまたは
AlCl3のいずれか一方または両者を含有すること
が多い。 また、スケールとは、スチールや特殊鋼を連続
鋳造、圧延、鍛造等する工程で鋼塊等の表面に薄
く生じて剥がれ落ちたものであり、酸化鉄を主成
分とする。 スケールとアルミニウム滓とから、鉄と溶融ア
ルミナを製造する方法は、特開昭59−121153号公
報に見られるように公知である。詳述すると、乾
燥したスケールとアルミニウム滓とを混合して溶
融炉に投入し、炉内においてアルミニウム滓中に
含まれていた金属アルミニウムとスケール中に含
まれていた酸化鉄との間にテルミツト反応を起こ
させ、このテルミツト反応により、酸化鉄を還元
して鉄を得るとともに金属アルミニウムを酸化さ
せて溶融アルミナを得るものである。この技術で
は、２種の産業廃棄物に準ずるような副産物を利
用し少ないエネルギーで有用な鉄と溶融アルミナ
を得られる利点を有している。 （発明が解決しようとする問題点） 上記方法では、例えばAlNを含有するアルミ
ニウム滓を用いた場合には、このAlNが炉内の
水蒸気と反応して、アンモニアガスが生じ、公害
問題となる可能性があつた。また、AlNが溶融
アルミナ中に残留することにより、性質の劣化を
もたらすこともあつた。 また、AlCl3を含有するアルミニウム滓を用い
た場合には、このAlCl3と炉内の水蒸気が反応し
て塩化水素が生じ、公害問題となる可能性があつ
た。 （問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解決するためになされた
もので、その要旨は、窒化アルミニウムおよび塩
化物（塩化アルミニウムを主とし場合によつては
MgCl2やCaCl2を含む）の両者を含有するアルミ
ニウム滓と、水分とを有する配合物を、炉内にお
いて加熱することにより、上記窒化アルミニウム
と水分とを反応させてアンモニアを生じさせ、上
記塩化物と水分とを反応させて塩化水素を生じさ
せ、最終的にアンモニアと塩化水素とを反応させ
て塩化アンモニウムを生じさせ、この塩化アンモ
ニウムを集塵機で捕収し、上記配合物中の窒化ア
ルミニウム、塩化物、水の各含有量を、上記反応
を実現するようほぼ過不足なく調製することを特
徴とするアルミニウム滓の処理方法にある。 （作用） アルミニウム滓と水を含む配合物を炉内におい
て加熱すると、窒化アルミニウムと水分とが反応
してアンモニアが生じる。また、塩化物と水分と
が反応して塩化水素が生じる。最終的にアンモニ
アと塩化水素とが反応して塩化アンモニウムが生
じ、この塩化アンモニウムを集塵機で捕収する。
上記配合物中の窒化アルミニウム、塩化物、水分
は、上記反応を実現するよう過不足なく含有され
ているので、殆ど無公害でアルミニウム滓の処理
を行なえ、肥料やフラツクスとして有用な塩化ア
ンモニウムを得ることができる。また、アルミニ
ウム滓は、スケールとのテルミツト反応に必要な
金属アルミニウムを殆ど失なうことなく上記窒化
アルミニウムや塩化物等の有害物が除かれるの
で、テルミツト反応により溶融アルミナ等を製造
するための原料として最適なものとなる。 （実施例） 以下、本発明の一実施例を説明する。 アルミニウム滓 アルミニウム滓は、下記の成分になるように調
製する。 (イ) 金属アルミニウムは20〜50％（重量％、以下
同じ）とする。20％以上としたのはテルミツト
反応を確実に生じさせるためであり、50％以下
としたのは、テルミツト反応が炉壁を損傷する
程激しく生じるのを他の物質で抑制するためで
ある。 (ロ) Al2O3を40％以上とする。 (ハ) Mg及びMgの化合物（MgCl2，MgO等）の
総重量を９％以下にする。９％としたのは、最
終的に得られる後述の溶融アルミナにおけるス
ピネルの含有率を40％以下に制限するためであ
る。MgおよびMg化合物は最終的にMgOとな
り、このMgOはテルミツト反応によつて還元
されることがなく揮発も少ないため、溶融アル
ミナの製造工程において除去困難であり最終的
にスピネルとなつて溶融アルミナ中に残るもの
である。したがつて、スピネルの含有率を上記
のように制約する場合にはアルミニウム滓中で
の含有率を制限する必要がある。 (ニ) Ca及びCaの化合物（CaCl2，CaO等）の総
重量を１％以下とする。これらは、最終的に
CaOとなり、Mgの場合と同様に溶融アルミナ
の製造工程において除去困難であり、最終的に
溶融アルミナへの混入が避けられない、CaOは
溶融アルミナの性質に悪影響を及ぼすから上記
含有率を厳格に制約する必要がある。 (ホ) AlNを15％以下好ましくは10％以下とする。 (ヘ) AlCl3の含有率を後述する反応式(1)，(2)，(5)
に基づいて過不足がないように調整し、重量比
がAlN：AlCl3＝１：1.07となるようにする。
なお、実際には、AlCl3とほぼ同じ化学的反応
が生じるMgCl2，CaCl2が微量ではあるが含ま
れており、これら塩化物の反応式(3)，(4)を考慮
して、AlNと塩化物（AlCl3，CaCl2，MgCl2）
が過不足ないように上記重量比を決める。操業
に際しては、AlNと上記塩化物の総重量とを
ほぼ等しくする程度に調整すればよい。 (ト) 上記以外の不純物（Si，Ti，Fe，Cu，Cr，
Znおよびその化合物、NaCl，KClおよびAl4
C3等）を５％以下にする。 アルミニウム滓は前述したように、AlNを含
むもの、AlCl3を含むもの、およびその両者を含
むものがあるが、通常はこれら３種のアルミニウ
ム滓の内二種以上を配合することにより、上記
AlNとAlCl3等の塩化物を上記重量比になるよう
に調製する。 スケール スケールは普通鋼、特殊鋼いずれでもよい。大
規模工場では連続鋳造、圧延、鍛造等の製造ライ
ンにおいて、スケールを水輪送で回収して水槽に
貯えられるので、水槽から取り出した状態では20
〜30％の水分を含んでいる。このままでは水分が
多すぎるから、適量含有するまで乾燥する。ここ
で適量とは、後述の反応式(1)〜(5)に基づきほぼ過
不足ないように決定され、具体的にはアルミニウ
ム滓とスケールを混合して得られた配合物におい
て、AlNとAlCl3の総重量の85％の重量となる量
である。 混 合 上記アルミニウム滓とスケールをミキサーで良
く混合して配合物を作る。この際、二種以上のア
ルミニウム滓を用いる場合でも、これらを予め混
合することなくスケールと一緒にして混合するの
が作業能率上好ましい。アルミニウム滓とスケー
ルの重量比は後述のテルミツト反応式(7)〜（16）
に基づいて決定される。スケールが多いと、スラ
グにFe2O3が残留するし、スケールが少ないと合
金鉄にAlが入り込む。スラグの質を確保するた
めには、スケールの量を計算値より５〜10％少な
くする。なお、この混合は後述の加熱処理と同時
に行なうこともできる。 加熱処理 次に、乾燥炉または後述のテルミツト反応を生
じさせる溶融炉において、100〜300℃で加熱す
る。この結果、下記の(1)式に示すようにアルミニ
ウム滓に含まれていたAlNが水分と反応してア
ンモニアが生じ、また、(2)〜(4)式に示すようにア
ルミニウム滓中のAlCl3やこれよりも少量の
MgCl2やCaCl2が水分と反応して塩化水素が生
じ、さらに(5)式に示すように上記アンモニアと塩
化水素とが最終的に反応して塩化アンモニウムが
生じる。 AlN＋3H2Ｏ ＝NH3＋Al（OH）3 (1) AlCl3＋3H2Ｏ ＝3HCl＋Al（OH）3 (2) 又は、2AlCl3＋（３＋Ｘ）H2Ｏ ＝6HCl＋Al2O3−XH2Ｏ (2)′ MgCl2＋2H2Ｏ ＝2HCl＋Mg（OH）2 (3) CaCl2＋2H2Ｏ ＝2HCl＋Ca（OH）2 (4) NH3＋HCl＝NH4Cl (5) なお、上記加熱温度を100℃以上としたのは、
混合物に含まれている水分が水蒸気となるので上
記(1)式の反応が100℃で急激になり、またこれよ
り低い温度において(2)〜(4)式の反応に基づいて生
じた塩化水素が100℃以上で活発に蒸発し、この
結果、(5)式の反応が急激に行なわれるようになる
からである。また、300℃以下としたのは、300℃
を超えると上記(5)式とは逆の反応が生じて塩化ア
ンモニウムが分解してしまうからである。なお、
塩化アンモニウムの分解が起きるのは337℃（炉
内圧によつて変動する）であるから、温度制御を
正確に行なえる場合には300℃以上でも上記分解
温度未満であれば可能である。炉内が分解温度以
上であつても、炉外の構成を工夫すれば分解した
塩化アンモニウムは炉外で再び結合でき、上記処
理は可能である。 なお、水分とアルミニウム滓の金属アルミニウ
ムとは下記のように反応するが、この反応は上記
(1)〜(5)式の反応に比べて非常に遅いから、失なわ
れる金属アルミニウムは少量である。 2Al＋6H2Ｏ ＝3H2＋2Al（OH）3 (6) また、スケールの予備乾燥により水分が殆ど過
不足なく調整されているため、残つた水分が(6)式
のように金属アルミニウムと反応して金属アルミ
ニウムが失なわれることがない。 また、前述したようにAlNとAlCl3等の塩化物
と水分の重量比が前述したように調整されている
ため、(1)〜(4)式で生じたアンモニアや塩化水素は
殆ど全て(5)の反応によつて塩化アンモニウムとな
るから、単独でアンモニアや塩化水素が飛散する
ことは殆どないかあつても微量であり、公害が生
じることがない。 上記加熱に伴なう(1)〜(5)式の反応により白煙が
生じ、この白煙を集塵機で捕収すると、塩化アン
モニウムを主成分とする粉末が得られる。この粉
末は肥料として、またはアルミニウム合金の溶解
精製等に用いられるフラツクスとして有用であ
る。 また、上記配合物にはスケールとのテルミツト
反応に必要な金属アルミニウムが殆どそのまま含
まれており、AlNやAlCl3等が含有されていない
から、後述の溶融アルミナ製造の原料として最適
である。この加熱処理の過程で、スケールがほぼ
完全に乾燥される。 テルミツト反応 上記加熱処理を乾燥炉で行なう場合には、処理
済みのアルミニウム滓を溶融炉に移し変える。溶
融炉で行なう場合には配合物はそのままでよい。
そして、溶融炉内の配合物の表面に少量の電極屑
を投入し、電力を供給してアークで静かに着火す
ると、最初に、僅かに残つていたAlNとAlCl3等
の塩化物と炉内の水蒸気とで上記(1)〜(5)式の反応
が起き若干の白煙が生じる。やがて配合物の温度
が1000℃に達すると、主に、アルミニウム滓に含
まれていた金属アルミニウムと、スケールに含ま
れていた酸化鉄とで、下記のテルミツト反応が生
じる。 Al＋Fe2O3＝2Fe ＋Al2O3−194800 (7) 2Al＋3/4Fe3O4＝9/4Fe ＋Al2O3−189800 (8) 2Al＋3FeO＝3Fe ＋Al2O3−197900 (9) また、特殊鋼スケールの場合は、上記金属アル
ミニウムとスケール中の他の金属酸化物とで下記
のテルミツト反応が生じる。 2Al＋Cr2O3＝2Cr ＋Al2O3−123800 (10) 2Al＋3NiO＝3Ni ＋Al2O3−216000 （11） 2Al＋3/2MoO2＝3/2Mo ＋Al2O3−192900 （12） 2Al＋3/2W02＝3/2Ｗ ＋Al2O3−196800 （13） 2Al＋3/2SiO2＝3/2Si ＋Al2O3−81600 （14） 2Al＋3/2TiO2＝3/2Ti ＋Al2O3−68850 （15） ΔH（Cal／molAl2O3） なお、上記以外の微量の金属酸化物と金属アル
ミニウムとで上記と同様のテルミツト反応が生じ
る。 また、アルミニウム滓中のAl4C3とスケール中
の酸化鉄等とで次に例示するようなテルミツト反
応が生じる。 3/2Fe2O3＋1/2Al4C3 ＝3Fe＋Al2O3 ＋3/2CO−ΔH （16） さらにアルミニウム滓に含まれていたSiO2と
TiO2も、（14），（15）式で示すように金属アルミ
ニウムとテルミツト反応を起こす。 上記テルミツト反応は急激で高温を生じるが、
テルミツト反応に関与しない物質、すなわち、ア
ルミニウム滓中に含まれていたAl2O3や上記反応
によつて得られたAl2O3によつて、反応が緩和さ
れるため、炉の損傷を防止できる。 テルミツト反応の高温でNaCl，KCl等の塩化
物は表面に浮かび出、アーク熱により1500℃で殆
ど全て揮発し、集塵機で捕収される。 テルミツト反応の高熱とアーク熱によつてスラ
グが2100℃に達するまで加熱されて完全溶融状態
になると、還元された合金鉄は比重差により底へ
沈む。これによりスラグと合金鉄が完全に分離さ
れる。 なお、上記テルミツト反応および溶融は、抵抗
炉、弧光炉、誘導炉のいずれの形式の電気炉で行
なつてもよい。 合金鉄の回収 2100℃に達したら、電力の供給を停止し、電極
を上昇させる。そして、この止電前に炉の底部の
栓を外して（タツピング）、合金鉄を炉から流出
させて取鍋に受け、溶けたまま鉄鋼溶解炉へ供給
すればよい（ホツトチヤージ）。また、鋳型に鋳
込んでインゴツトとして製鋼または鋳鉄溶解用と
して販売してもよい。 スラグの徐冷 止電後に炉頂に保温カバーをしてスラグを徐冷
する。徐冷したスラグは粉砕整粒して、研削研摩
工具の砥粒として又は耐火材として使用する。 アルミニウム滓中の不純物の含有率を制約した
ので、上記スラグにおいて、Al2O3を91％以上、
MgOを８％以下、その他（CaO，Fe2O3，SiO2，
TiO2，Cr2O3，Na2Ｏ，K2Ｏ）を1.5％以下とす
ることができる。MgOは殆ど全てAl2O3と結合し
てスピネル結晶になつている。また、残りのAl2
O3の殆ど全てはαアルミナ結晶となつている。
αアルミナ結晶はスピネル結晶によつて包囲され
ている。また、αアルミナ結晶を60％以上、スピ
ネル結晶を40％以下とすることができる。 上記スラグを粉砕、ふるい分けして得られた粒
径3.36〜1.68mmの溶融アルミナの気孔率および嵩
比重を、同じ粒径の白色アルミナ質研削材と比較
すると、下記の表のように、気孔率が小さく嵩比
重が大であり、研削材として優れている。また、
硬度、靱性も白色アルミナ質研削材に比べて同等
以上である。
【表】
また、本発明では、粒径0.5〜2.0mmの溶融アル
ミナの粒径比（短径と長径の比、顕微鏡観察によ
る）は下記の表の通りであり、粒径比が小さいも
のが多く研削材として優れている。
ミナの粒径比（短径と長径の比、顕微鏡観察によ
る）は下記の表の通りであり、粒径比が小さいも
のが多く研削材として優れている。
【表】
実験 １
活性ガス法でアルミニウム合金を溶解精製した
際生じたアルミニウム滓と、不活性ガス法でアル
ミニウム合金を溶解精製した際生じたアルミニウ
ム滓とを、ミキサーで混合して20Kgのアルミニウ
ム滓を調製した。化学組成（単位重量％、以下同
じ）は下記の表の通りである。
際生じたアルミニウム滓と、不活性ガス法でアル
ミニウム合金を溶解精製した際生じたアルミニウ
ム滓とを、ミキサーで混合して20Kgのアルミニウ
ム滓を調製した。化学組成（単位重量％、以下同
じ）は下記の表の通りである。
【表】
なお、他の塩化物は0.9％である。
上記のアルミニウム滓20Kgに予備乾燥した水分
８％を含む下記化学組成のステンレス鋼スケール
22Kgをミキサーで混合して配合物42Kgを調製し
た。
８％を含む下記化学組成のステンレス鋼スケール
22Kgをミキサーで混合して配合物42Kgを調製し
た。
【表】
上記混合物42Kgを300℃に予熱した乾燥炉に装
填し、100〜300℃で15分間保持した。その間発生
する白煙を集塵装置で捕収した。 集塵装置に捕収された粉塵は1.8Kgで化学組成
は下記の表の通りであつた。
填し、100〜300℃で15分間保持した。その間発生
する白煙を集塵装置で捕収した。 集塵装置に捕収された粉塵は1.8Kgで化学組成
は下記の表の通りであつた。
【表】
したがつて、この粉塵は肥料またはアルミニウ
ム合金のスクラツプを溶解する際のフラツクス等
として使用できることが確認された。 炉内で無公害処理された配合物は38.5Kgで水分
が0.2％、金属アルミニウムが16％であり、AlN
およびAlCl3は認められず、後述のようにテルミ
ツト反応を活用して良質の溶融アルミナを製造す
るための優れた配合物であることが確認された。 次に、上記の配合物38.5Kgを三相エルー式小型
電気炉（130KVA）に装填し、その表面に電極屑
を投入して電力を供給すると、配合物はテルミツ
ト反応を起こしながら溶融する。炉内の溶融物の
温度が2100℃に達した時に炉の電力供給を停止し
た。 次に、電極を上昇させて炉頂部を保温カバーで
覆い、溶融物を徐冷する。 炉内で凝固した生成物では、上部のスラグと下
部の合金鉄が完全に分離している。生成された合
金鉄の化学組成は下記の通りである。
ム合金のスクラツプを溶解する際のフラツクス等
として使用できることが確認された。 炉内で無公害処理された配合物は38.5Kgで水分
が0.2％、金属アルミニウムが16％であり、AlN
およびAlCl3は認められず、後述のようにテルミ
ツト反応を活用して良質の溶融アルミナを製造す
るための優れた配合物であることが確認された。 次に、上記の配合物38.5Kgを三相エルー式小型
電気炉（130KVA）に装填し、その表面に電極屑
を投入して電力を供給すると、配合物はテルミツ
ト反応を起こしながら溶融する。炉内の溶融物の
温度が2100℃に達した時に炉の電力供給を停止し
た。 次に、電極を上昇させて炉頂部を保温カバーで
覆い、溶融物を徐冷する。 炉内で凝固した生成物では、上部のスラグと下
部の合金鉄が完全に分離している。生成された合
金鉄の化学組成は下記の通りである。
【表】
又、生成されたスラグの化学組成は下記の表の
通りである。
通りである。
【表】
上記スラグをＸ線回析により分析すると、殆ど
全てのMgOがAl2O3と化学的に結合してスピネル
になつており、残りの殆ど全てのAl2O3がαアル
ミナ結晶となつている。顕微鏡で観察の結果、α
アルミナ結晶を取り囲むようにしてスピネル結晶
が認められ、不純物は少なかつた。 本発明は上記実施例に制約されず、例えば予め
乾燥されたスケールを用い、このスケールにアル
ミニウム滓と水とを混合して配合物を得てもよ
い。また、アルミニウム滓と水だけで本発明方法
の処理を行ない、その後で、乾燥したスケールを
混合してもよい。 本発明によつて処理されたアルミニウム滓とス
ケールとの配合物を溶融スピネルの製造およびア
ルミナセメントの製造等に用いてもよい。 （発明の効果） 以上説明したように、本発明では、アルミニウ
ム滓に含まれていた窒化アルミニウムおよび塩化
アンモニウム等の塩化物と、水分とを反応させて
最終的に塩化アンモニウムを生じさせ、この塩化
アンモニウムを集塵機で捕収するものであり、殆
ど無公害でアルミニウム滓の処理を行なえ、肥料
やフラツクスとして有用な塩化アンモニウムを得
ることができる。また、アルミニウム滓は、スケ
ールとのテルミツト反応に必要な金属アルミニウ
ムを殆ど失うことなく、上記窒化アルミニウムや
塩化物等の有害物が除かれるので、テルミツト反
応により溶融アルミナ等を製造するための原料と
して最適なものとなる。
全てのMgOがAl2O3と化学的に結合してスピネル
になつており、残りの殆ど全てのAl2O3がαアル
ミナ結晶となつている。顕微鏡で観察の結果、α
アルミナ結晶を取り囲むようにしてスピネル結晶
が認められ、不純物は少なかつた。 本発明は上記実施例に制約されず、例えば予め
乾燥されたスケールを用い、このスケールにアル
ミニウム滓と水とを混合して配合物を得てもよ
い。また、アルミニウム滓と水だけで本発明方法
の処理を行ない、その後で、乾燥したスケールを
混合してもよい。 本発明によつて処理されたアルミニウム滓とス
ケールとの配合物を溶融スピネルの製造およびア
ルミナセメントの製造等に用いてもよい。 （発明の効果） 以上説明したように、本発明では、アルミニウ
ム滓に含まれていた窒化アルミニウムおよび塩化
アンモニウム等の塩化物と、水分とを反応させて
最終的に塩化アンモニウムを生じさせ、この塩化
アンモニウムを集塵機で捕収するものであり、殆
ど無公害でアルミニウム滓の処理を行なえ、肥料
やフラツクスとして有用な塩化アンモニウムを得
ることができる。また、アルミニウム滓は、スケ
ールとのテルミツト反応に必要な金属アルミニウ
ムを殆ど失うことなく、上記窒化アルミニウムや
塩化物等の有害物が除かれるので、テルミツト反
応により溶融アルミナ等を製造するための原料と
して最適なものとなる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 窒化アルミニウムおよび塩化物（塩化アルミ
ニウムを主とし場合によつてはMgCl2やCaCl2を
含む）の両者を含有するアルミニウム滓と、水分
とを有する配合物を、炉内において加熱すること
により、上記窒化アルミニウムと水分とを反応さ
せてアンモニアを生じさせ、上記塩化物と水分と
を反応させて塩化水素を生じさせ、最終的にアン
モニアと塩化水素とを反応させて塩化アンモニウ
ムを生じさせ、この塩化アンモニウムを集塵機で
捕収し、上記配合物中の窒化アルミニウム、塩化
物、水の各含有量を、上記反応を実現するようほ
ぼ過不足なく調製することを特徴とするアルミニ
ウム滓の処理方法。 ２ 上記加熱温度が100〜300℃である特許請求の
範囲第１項に記載のアルミニウム滓の処理方法。 ３ アルミニウム滓は、上記窒化アルミニウムを
含むもの、上記塩化物を含むもの、これら両者を
含むものの内、少なくとも２種類を配合調製して
得られる特許請求の範囲第１項に記載のアルミニ
ウム滓の処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61120300A JPS62278120A (ja) | 1986-05-27 | 1986-05-27 | アルミニウム滓の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61120300A JPS62278120A (ja) | 1986-05-27 | 1986-05-27 | アルミニウム滓の処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62278120A JPS62278120A (ja) | 1987-12-03 |
| JPH0433729B2 true JPH0433729B2 (ja) | 1992-06-03 |
Family
ID=14782824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61120300A Granted JPS62278120A (ja) | 1986-05-27 | 1986-05-27 | アルミニウム滓の処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62278120A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991009978A1 (en) * | 1989-12-27 | 1991-07-11 | Alcan International Limited | Process for converting dross residues to useful products |
| JP4738048B2 (ja) * | 2005-04-28 | 2011-08-03 | 株式会社トクヤマ | 窒化アルミニウム廃材の処理方法 |
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| JP6223286B2 (ja) * | 2014-06-04 | 2017-11-01 | 株式会社神戸製鋼所 | 溶銑の脱硫方法 |
-
1986
- 1986-05-27 JP JP61120300A patent/JPS62278120A/ja active Granted
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| JPS62278120A (ja) | 1987-12-03 |
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