JPH07501851A - アルミニウム滓からの塩の除去法 - 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】 本発明はアルミニウム滓からの塩の除去法に係り、更に詳細には塩を含有するア ルミニウム滓に対する逐次二段階浸出法に関するものである。

発明の背景 使用済みの飲料容器なとのようなアルミニウムスクラップの製錬の際に、通常は 塩化ナトリウムおよび（または）カリウムを含む多量の塩フラックスか製錬炉に 加えられる。このフラックスは溶湯の最上部に蓄積し、金属アルミニウム並びに 金属アルミニウムおよび金属塩の形態でアルミニウム値を典型的に含む滓を形成 する。

二次的なアルミニウム滓または塩ケーキを処理するには、様々な方法か知られて いる。一つの方法には、衝撃およびボールミル加工法により滓の粒度を最初に減 少させる方法か採られている。粒度の減少に続いて、滓を塩フラックスカバーの 下で溶融して、その中に含まれるはとんとか酸化アルミニウムである異物を溶解 して、アルミニウム金属を回収するのである。典型的には、富有（リッチ）滓（ ３０〜７０％のアルミニウムを含有）および低品位滓（５〜３０％のアルミニウ ムを含有）は、２〜５９６のクリオライトを含む塩化ナトリウム−塩化カリウム フランクスを用いて回転炉で溶融される。フラックスか酸化アルミニウムで汚染 されてくると、これは（除滓またはレーキングによって）塩スラッジとして取り 出された後、固化される。この塩スラッジは回収することかできれば重要な材料 となる可能性のあるものか含まれているが、実際には埋め立て地で塩スラッジか 処理されているのか通例である。しかしながら、このスラッジに含まれている可 溶性塩か、地表および地下水供給に対する汚染源となる可能性がある。従って、 経済的並びに環境上の理由からも、これらの塩スラッジの埋め立て処理をなくす るのか増々重要になってきている。

二次アルミニウム滓の処理に以前用いられていた池の方法にはアルミニウム滓を 破砕し、大きめの粒子と小さめの粒子とを分離し、大きめの粒子と小さめの粒子 を別個の浸出作業で同時に処理することから成っている。この一般的なタイプの 内の特定の従来法では、塩化マグネシウムを浸出液に加え、このよう疫を用いて 大きめの粒子を浸出し、その溶液のｐＨを約７〜８．５の範囲に保持する。この 方法は、１９９１年９月９日出願の同時係属且つ共同所有になる米国特許出願連 続番号下０７／７５６，３５９号明細書に記載されており、この特許出願の明細 書の記載を本明細書に援用する。

これらの既知の従来法はアルミニウム滓から金属塩を除去することを意図するも のであるが、これらの方法ではアルミニウム滓から極限まで塩を除去することは できず、従って残渣の固形物は埋め立て処理用には十分不活性であるとはいい難 い。

発明の要約 本発明方法は、二段階の逐次浸出法で金属塩を可溶化することによって二次的ア ルミニウム滓から金属塩含有物のほとんど総てを除去するのに利用できる。可、 溶化した塩を含む浸出液を処理して、それから塩（主として塩化ナトリウムおよ び塩化カリウム）を回収することができ、残渣の固形物は、典型的には不活性で あり、セメントや耐火材料の製造の原料として用いることかでき、またはそれら は不活性であるから埋め立て用に安全に処理することができる。

好ましい態様では、本発明の方法は、塩を含有するアルミニウム滓に多連過粉砕 作業を施して、滓を後の処理段階に適当な粒度まて粉砕し、各通過の終了時にア ルミニウムを大きすぎる画分として除去することから成っている。その後、粉砕 された滓は、第一の処理段階てｐＨか約６〜７に保持された第一の浸出液で処理 される。この第一の浸出液のｐＨは、必要に応して十分な量の塩酸を定期的また は連続的に添加することにより所望範囲に保持するのか好ましい。この第一の処 理段階中で、粉砕された滓の塩含有物の実質的な部分は、溶解して滓から除去さ れるのであり、高めのｐＨては幾らか分解する塩化マグネシウム（ＭｇＣ１，） のような分子種を含んでいる。次に、第一の浸出段階からの残渣の固形物を第一 の浸出液から濾別し、濾過された浸出液または塩水は蒸発作業に供給され、含水 固形物流は第二の浸出段階へと供給される。

濾過段階を出た残渣の含水固形物は外の塩類を含んでいるか、第二の処理段階で 、ｐＨを約８を越えて、好ましくは約９を越えて保持した第二の浸出液で処理さ れる。第一の浸出段階を出た残渣の固形物の塩含有物は、この第二の浸出段階て ほぼ完全に除去される。窒化アルミニウム（ＡＩＮ）、炭化アルミニウムおよび 残留アルミニウムのような反応性化合物は、はぼ完全に酸化される。第二の浸出 液のｐＨは、水酸化カリウムまたは水酸化すｌ−リウムあるいはその混合物を、 定期的または連続的に且つ所望なｐＨの水準を保持するのに十分な量で添加する ことによって約８を越えて、好ましくは約９を越えて保持されている。

次に、第二の浸出段階を出た残渣固形物を、第二の浸出液から濾過する。実質的 に透明な弱く濾過した塩水を再循環させ、塩酸と組み合オっせて、第一の浸出段 階での第一の浸出溶液として用いることかできる。第二の濾過段階を出た残渣固 形物は、実質的に不活性な酸化物または水酸化物であり、セメントまたは他の耐 火材料の製造の原料として用いることかできる。あるいは、これらの不活性な固 形物は、環境問題を引き起こすことなく埋め立て用として処理することができる 。

好ましい態様では、本発明の方法の濾過段階は適当なフィルター中で行う。第一 の浸出段階からの残渣固形物から分離された透明な塩水濾液に、次に蒸発・結晶 化を施して、そこから塩化ナトリウムおよび塩化カリウムの塩を回収する。この 目的には、任意の好適な蒸発・結晶化装置を用いることができる。蒸発・結晶化 装置中のスラリーの一部は取り除いて、スラリー中の塩化マグネシウムおよび塩 化カルシウムといった塩か沈着するのを防止するのが好ましく、これらの塩は溶 解度か比較的高いため、取り除かなければスラリーの沸点が上昇して蒸発装置を 頻繁に停止しなければならなくなる。

蒸発・結晶化装置で生成される混合塩フラックス生成物は、二次的アルミニウム 滓か得られる最初の製錬作業で用いられるフラックス塩と実質的に同じ内容であ るへきである。従って、この混合塩フラックス生成物は、製錬施設で再使用する のに好適である。

本発明の前記および他の特徴および利点は、付図に関して行った下記の詳細な説 明から明らかになるだろう。

図は本発明の方法の好ましい態様を模式的に表わした流れ線図である。

発明の詳細な説明 図について説明すれば、アルミニウム滓または塩ケーキから塩を除去するための 処理装置は、全体として符号１０て示されている。処理を行う二次的アルミニウ ム滓は、トラックや鉄道によって輸送され、あるいは収容および保管場所へ運ば れる。この滓の組成は供給源によって変化するか、典型的には約５〜５０％のア ルミニウム、１５〜５０％の塩を含み、残りは酸化物および窒化物である。金属 塩の内容どしては、塩化すトリウムおよび塩化カリウム、並びに比較的少量の塩 化マグネ７ウムおよび塩化カルシウムおよび（または）クリオライトか挙げられ る。

滓は任意の適当な固形物処理装置によって滓破砕場所１４に輸送される。典型的 な破砕作業は、ロール破砕装置による滓の破砕の後、米国特許第４，１２６゜６ ７３号明細書（その記載を本明細書に援用する）に記載の方法のような選別法に よって大きめの粒子の粒度を減少させて、粒子か好ましくは０．Ｏ１〜００３″ の範囲であるかまたは約０．０５“を超過しない粉砕された滓生成物を生成させ ることから成っている。前記のもの以外の粒度減少装置を本発明の方法に用いる ことかできることか理解されるであろう。

乾燥スクリーニング作業】６からの粉砕された滓は適当なタンク（図示せず）に 供給され、第一の浸出段階１８を行う。この第一の浸出段階では、粉砕された滓 をｐＦ（か好ましくは約６〜７の範囲に保持されている第一の浸出液で処理する 。

第一の浸出液は、ｐＨを約６〜７の範囲内にするのに十分な塩酸を含む水性原液 であることかてきる。しかしながら、第一の浸出液は、以下に詳細に説明するよ うに、第二の浸出段階からの再循環されて濾過された塩水であるのか好ましい。

図示されているように、この塩水はライン２０を介して再循環される。第一の浸 出液は、それか原液であろうとまたは再循環された塩水であろうと、或いは両者 の組み合わせてあろうと、工程ライン２２を通って粉砕された滓粒子か充填され ている適当なタンク（図示せず）に供給される。第一の浸出作業の際に、滓に含 まれる可溶性の金属塩の少なくとも一部は可溶化されて、滓から除去される。こ の第一の浸出作業は、通常は大気圧で、できるだけ多量の塩を抽出するためてき るだけ少ない量の浸出液を用いて行われるのであり、理解されることと思うか、 工程のこの段階で添加される浸出液は後で蒸発によって除去しなければならない からである。

適当なｐＨ感知装置（図示せず）を用いて、第一の浸出段階の際には第一の浸出 液のｐＨを連続的に観察する。ｐＨ６〜７て浸出を行うことにより、塩化マグネ シウムのように、高ｐＨては部分的に分解しまたは水と反応する塩を溶解して回 収することかできる。塩酸は、第一の浸出液のｐＨを約６〜７の所望な範囲に保 持する必要があるときには、工程ライン２４を通って第一の浸出段階１８に加え られる。塩酸を第一の浸出液に加えることによって、塩酸を加えなければ塩水の ｐＨを上昇させる傾向のある反応を抑制することによって、浸出作業中に浸出液 のｐＨを安定化し且つ所望な水準に保持することができ、従ってｐＨを安定化す ることにより望ましくない副生成物ガスの生成をできるだけ少なくすることがで きる。

第一の浸出液のｐＨは、塩酸を加えることによって約６と７の間に維持するのか 好ましい。過剰の塩酸を加えると、液のｐＨか酸性領域に移るので望ましくない 。鉛の溶解度は７より大きいｐＨてはＯ付近であり、ｐＨか４に近づくにしたか って著しく大きくなり、第一の浸出液か酸性か強くなると望ましくないほとの量 の鉛か可溶化されることかあるので、この溶液の処理に問題が生しる。一方、塩 水のｐＨ力力性性溶液ら増大するにしたかって、陣中に含まれ、水と反応してＮ Ｈ，とＡＩｔＯｉを生成する窒化アルミニウム（ＡＩＮ）の反応速度も増加する 。ＮＨ，は望ましくない反応の副生成物であるので、その生成をできるだけ少な くするのか重要であり、これは塩水のｐＨを中性付近または以下の点まで下げて ＡＩＮの反応を抑制することによって行うことができる。更に、ｐＨが９より高 ければ、金属アルミニウムは水と反応して水酸化アルミニウム（Ａｌ　（ＯＨ） ２　）を生成し、これは可溶性であり、塩水のｐ）［水準を更に引き上げる働き をすることにより、ＡＩＮの反応が増加する。

塩酸を第一の浸出液に添加することにより、浸出液のｐＨを増加させる反応を抑 制する機能か助長される。浸出液に加えるのに必要な塩酸の特定量は、第一の浸 出段階で処理される滓の組成および反応性によって変化する。第一の浸出段階中 に発生するガス状の副生成物は、蒸気排出ライン２３を通って排出される。

第一の浸出段階は、好ましくは約３〜２０分の範囲の期間であり、更に好ましく は約５〜ｌＯ分の範囲である。この作業中に、滓に含まれる塩の実質的な部分は 可溶化して、滓から除去される。その後、浸出タンクの内容物を汚れた塩水の保 存場所２６に供給する。例示した態様では、汚れた塩水の保存場所２６の内容物 は、濾過作業２８に供給されて加工される。その作業では、清浄な塩水の濾液て あって、清浄な塩水保存タンク３０に供給されるものと、第一の浸出段階からの 残渣固形物を含む含水固形物流とが分離される。含水固形物流は、工程ライン３ ２を通って第二の浸出作業３４に供給される。濾過作業２８は、任意の適当な濾 過装置を用いて行うことができる。

清浄な塩水保存場所３０としては、適当な大きさの１個以上の保存タンク（図示 せず）であって、それぞれか好ましくは撹拌装置を備えているものを挙げること かできる。図示されているように、保存場所３０からの清浄塩水は、蒸発装置供 給保存場所３６に供給される。所望であれば、図示はしていないが、清浄な塩水 と蒸発装置供給保存場所、それぞれ３０および３６、の間に予備加熱装置を設置 することかてきる。蒸発装置供給保存場所３６は、撹拌装置を備えた蒸発装置供 給タンクであるのか好ましい。任意の蒸発・結晶化装置を本発明方法において用 いることかできる。蒸発装置への供給を、加熱手段として蒸発装置の加熱装置か らの凝縮水を用いる１個以上の予備加熱装置（図示せず）て加熱するのが好まし い。蒸発装置は、通例は図では参照番号３８て表わされる。

蒸発装置の洗浄脚（ｅｌｕｔｒｉａｔｉｏｎ　ｌｅｇ）からのスラリー排出物は 、遠心分離機４０に供給され、遠心分離機からの含水塩ケーキは配合場所４２に 供給され、ここてケーキは混練ミル（ｐｕｇ　ｍ１ｌｌ）または同等なミキサー で乾燥した塩と配合することかてきる。次に、ミキサーまたは配合場所４２から の排出液を乾燥場所４４に送り、所望ならば、これはガス点火のエアーヒーター を備えた在来の回転乾燥機を挙げることかできる。乾燥機からの混合塩フラック ス生成物を、元の滓か得られたタイプの製錬作業で塩フラックスとして用いるこ とかできる。更に、乾燥機からの排出物の一部をライン４６を通って配合場所４ ２に再循環させて、配合場所４２の乾燥塩源として利用することかできる。

蒸発作業中に、塩水の塩化カリウムおよび塩化ナトリウム含有物は容易に結晶化 するが、塩化マグネシウムおよび塩水に含まれることかある他の極めて可溶性の 塩は典型的には溶液のままであることか理解されるであろう。それはそれとして 、蒸発装置の作業を続ければ、結局はスラリーの沸点が上昇することになるので 、結局は蒸発装置を停止することが必要になる。蒸発装置のスラリーの沸点は、 パージライン４８を介して蒸発装置のスラリーからパージ流を除去することによ って効果的に安定させることができる。図示されているように、パージライン４ ８は蒸発装置３８から引き出されたパージ流を配合作業４２に供給し、ここで含 まれている混合塩に排出され、溶解した塩の総てまたは実質的に総てか回収され るようになっている。

蒸発装置３８からの凝縮水は第二の浸出液として利用でき、ライン５１を通って 清浄な水保存タンク５２に供給された後、供給ライン５８を通って第二の浸出段 階３４に供給されることかできる。

第一の浸出段階を出た残渣固形物を含む含水固形物流に第二の浸出段階３４を施 し、この含水固形物流を工程ライン３２を通って該段階へ供給する。この第二の 浸出段階では、第二の浸出液を用いて、濾過された固形物を、約８を越えて保持 され、好ましくは約９を越えて保持されているｐＨを有する浸出液で処理する。

第二の浸出液のｐＨを適当なｐＨ監視装置（図示せず）で連続的に観察し、第二 の浸出液のｐＨを水酸化カリウム、水酸化ナトリウムまたはそれらの混合物を添 加することによって所望な水準に制御し且つ保持する。各種の他の化合物を用い て第二の浸出段階の所望なｐＨを保持することができるが、水酸化カリウムおよ び水酸化ナトリウムか好ましい化合物であることか理解されるであろう。実際の 観点からは、第二の浸出液のｐＨは好ましくは約９を越える値であるが、更にｐ Ｈが高くなれば、ＡＩＮの失活か早くなり、残りの金属アルミニウムの反応は早 くなる。

第二の浸出段階の期間は、粉砕された滓の粉末度によって変わる。しかしながら 、環境上の理由からは、滓を完全にまたは実質的に完全に失活させるのか望まし い。これを行うのに要する時間は、約２〜５時間の範囲である。第二の浸出液は 、滓の中に含まれているＡＩＮおよびＡ１４Ｃ，を水酸化アルミニウムに転換す ることによって滓を失活させ、アンモニア、メタンおよび他の炭化水素ガスを発 生する。これらのガスは蒸気排出ライン６０を通って第二の浸出段階から排出さ れる。第二の浸出段階からの残渣固形物を、次に、全体として６２て表わされる 適当な濾過装置で濾過する。この固形物はアルミニウムおよび他の金属の不活性 な酸化物または水酸化物であるか、これは後で使用する目的で保存場所に運ぶこ とかできる。これらの不活性な固形物は、セメントや他の耐火材料の製造の原料 として用いるのに好適なことかある。それらは環境上の危険を引き起こすことは ないので、所望ならは埋め立てることもできる。この浸出液は、濾過の後で、工 程ライン２０を通って再循環させ、第一の浸出液の構成流体の少なくとも一部と して使用される。

本発明の各種の態様は、請求の範囲に定義されている発明の精神および範囲から 離反することなく改質することかできることは、当業者には明らかであろう。

手続補正書（自発） 、ｌ、￥オ、−５−あ、よ、　“５°”５”３囚１、事件の表示 平成５手持Ｎｉｌ第５０６３４５号 ＰＣＴ／ＵＳ９２１０８０７７ ２、発明の名称 国際調査報告 国際調査報告 フロントページの続き （７２）発明者　パン　リンデン、ヤシ、エッチ９．エル。

アメリカ合衆国１５１０１　ペンシルバニア州アリソン　パーク、ダンカン　ア ベニュー

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．塩を含むアルミニウム津を処理して、この津から塩を除去する方法であって 、 （ａ）第一の処理段階で、ｐＨが約６〜７の範囲に保持されている第一の浸出液 で滓を処理することによって、滓の塩含量の実質的な部分をそこから除去し、（ ｂ）第一の浸出液から残渣固形物を濾過し、（ｃ）第二の浸出段階で濾過された 固形物を、ｐＨが約８を越える第二の浸出液で処理することによって、更に塩を そこから除去し、（ｄ）残渣固形物を第二の浸出液から濾過することを特徴とす る方法。
2. ２．滓に粉砕作用を施した後、前記の第一の処理段階を行う請求の範囲第１項に 記載の方法。
3. ３．第一の浸出溶液のｐＨが、塩酸を添加することによって約６〜７の範囲に保 持される請求の範囲第１項に記載の方法。
4. ４．前記の第一の処理段階の時間が約３〜２０分間の範囲である請求の範囲第１ 項に記載の方法。
5. ５．前記の第一の処理段階の時間が約５〜１０分間の範囲である請求の範囲第４ 項に記載の方法。
6. ６．第二の浸出液のｐＨが約９を越えて保持される請求の範囲第１項に記載の方 法。
7. ７．第二の浸出液のｐＨが、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムおよびそれらの 混合物から成る群から選択される塩基を添加することによって約８を越えて保持 される請求の範囲第１項に記載の方法。
8. ８．前記の第二の処理段階の時間が約２〜５時間の範囲である請求の範囲第１項 に記載の方法。
9. ９．前記の第一の処理段階の後の第一の浸出液から塩が回収される請求の範囲第 １項に記載の方法。
10. １０．前記の第二の処理段階の後の第二の浸出液から塩が回収される請求の範囲 第１項に記載の方法。
11. １１．塩を含むアルミニウム滓を処理して、その滓から塩を除去する方法であっ て、 （ａ）滓に粉砕作用を施し、 （ｂ）粉砕された滓を第一の処理段階で、塩酸を添加することによってｐＨが約 ６〜７の範囲に保持された第一の浸出液で処理することによって、滓の塩含量の 実質的な部分をそこから除去し、 （Ｃ）第一の浸出液から残渣固形物を濾過し、（ｄ）第二の処理段階で、濾過さ れた固形物を、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムおよびそれらの混合物から成 る群から選択される塩基を添加することによってｐＨが約８を越えて保持された 第二の浸出液で処理することにより、更に塩をそこから除去し、 （ｅ）第二の浸出液から残渣固形物を濾過することを特徴とする方法。
12. １２．塩を含むアルミニウム滓を処理して、その滓から塩を除去する方法におい て、 滓に粉砕作用を施し、 （ａ）粉砕された滓を第一の処理段階で、ｐＨが約６〜７の範囲に保持された第 一の浸出液で処理することによって、滓の塩含量の実質的な部分をそこから除去 し、 （ｂ）第一の浸出液から残渣固形物を濾過し、（ｃ）第二の処理段階で濾過され た固形物を、ｐＨが約８を越えて保持された第二の浸出液で処理することにより 、更に塩をそこから除去し、（ｄ）第二の浸出液から残渣固形物を濾過すること を特徴とする改良法。
13. １３．第一の浸出液のｐＨを、塩酸を添加することによって約６〜７の範囲に保 持する請求の範囲第１２項に記載の方法。
14. １４．前記の第一の処理段階の時間が約３〜２０分間の範囲である請求の範囲第 １２項に記載の方法。
15. １５．前記の第一の処理段階の時間が約５〜１０分間の範囲である請求の範囲第 １４項に記載の方法。
16. １６．第二の浸出液のｐＨが約９を越えて保持される請求の範囲第１２項に記載 の方法。
17. １７．第二の浸出液のｐＨが、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムおよびそれら の混合物から成る群から選択される塩基を添加することによって約８を越えて保 持される請求の範囲第１２項に記載の方法。
18. １８．前記の第二の処理段階の時間が、約２〜５時間の範囲である請求の範囲第 １２項に記載の方法。
19. １９．前記の第一の処理段階を行った後の第一の浸出液から塩が回収される請求 の範囲第１２項に記載の方法。
20. ２０．前記の第二の処理段階を行った後に第二の浸出液から塩が回収される請求 の範囲第１２項に記載の方法。