JPS5850930B2 - アルミナ焼結造粒体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、バイヤー法アルミナを原料として、純度高く
、気孔率が小さく、かつ、圧環強度の大きいアルミナ焼
結造粒体を製造する方法に関するものである。

従来、耐火物の骨材や触媒担体なととして使用する高純
度のアルミナ造粒体は、高アルミナ質粉末原料（こ水を
添加して造粒した後、これを高温に加熱して焼結するこ
とによって製られていた○しかして、一般に高アルミナ
質原料粉末は焼結性が悪く、これをその侵水をもって造
粒し、加熱焼結させたのでは、十分な強度をもった焼結
体が得られないので、高アルミナ質原料粉末に少量の粘
土などの無機質粘結剤をバインダーとして配合して造粒
した後、焼結させることが行われている○しかし、この
ようにアルミナ原料に粘土のようなバインダー類を配合
することは、得られた焼結体の純度を低下させるだけで
なく、耐熱性をも低下させることになるので、好ましい
こととはいい難かた。

本発明者らは、工業的に大量生産されているバイヤー法
のアルミナを原料として使用し、バインダーを全く使用
せずに強度の大きい高アルミナ質の焼結造粒体を得るこ
とについて、種々研究を重ねた結果、本発明を完成した
ものである。

すなわち、本発明は、バイヤー法アルミナを１．２５０
°Ｃ以上の温度に焼成した後、この焼成アルミナを粒径
１μ以下のものが４０重量φ以上になるようＯこ磨砕し
、この磨砕アルミナを少量の水をもって適宜Ｏこ造粒し
、この造粒物を１，７００℃以上の温度Ｉこ加熱し焼結
させるアルミナ焼結造粒体の製造方法である。

本発明の方法Ｑこよるときは、純度９９φ以上であって
、見掛気孔率３０１）以下、圧環強度１３０に９以上の
アルミナ造粒体を容易に工業的規模において大量生産す
ることができる。

以下、本発明の方法について、更に具体的に述べる。

本発明の方法においては、所謂バイヤー法によって製ら
れたアルミナを１，２５０°Ｃ以上、好ましくは１，２
５０〜１，３５０’Ｃの温度範囲に焼成したアルミナを
原料として使用する。

すなわち、バイヤー法は、アルミニウム製錬用の純度の
高いアルミナを工業的に多量に生産する方法であって、
その大要は、ボーキサイト鉱をアルカリ水溶液中で蒸煮
し、鉱石中のアルミナ分をアルミン酸ナトリウムとして
溶液中に抽出し、このアルミン酸ナトリウム溶液に少量
の水酸化アルミニウムを析出用種子として添加し、溶液
を攪拌し加水分解することによって溶液から水酸化アル
ミニ・クムを析出させ、この水酸化アルミニウムを焼成
してアルミナを得る方法である。

しかして、バイヤー法におけるアルミナの焼成は、溶液
から分離した水酸化アルミニウムを通常１，０００〜１
，１００°Ｃ程度の温度に焼成してアルミニウム電解精
錬に供されている０ 本発明の方法においては、上記バイヤー法によって得ら
れた水酸化アルミニウム、または、これを焼成して得た
アルミニウム電解製錬用アルミナを１，２５０’Ｃ以上
、好ましくは１，２５０’Ｃ乃至１．３５０’Ｃの温度
範囲に焼成したものを原料として使用するのであるが、
バイヤー法水酸化アルミニウムまたはアルミナをこのよ
うに焼成することによって、アルミナ粉体を構成する個
々の単粒子に多数の微細な亀裂を生じ、次の磨砕工程に
おける磨砕性を高めるだけでなく、造粒焼結性の著しく
改善されたアルミナ粒子を得られることが見出された。

すなわち、バイヤー法によって得られたアルミナ粉末は
、これを顕微鏡的に観察すると、径数μ程度の微細な単
粒子が多数集合して、径数１０μ程度の粉末粒子が形成
されているものであるが、本発明の方法におけるアルミ
ナの焼成は、アルミナ粉末粒子を構成する個々の単粒子
に、多数の微細な亀裂を生ずるごとくに高温で焼成する
ことにある。

このような焼成は、１，２５０℃と以上の温度で１０分
間以上行えばよく、工業的には内熱直火式ロータリーキ
ルンを使用して行うことができる０ 図面は、バイヤー法アルミナ粉末粒子を走査型電子顕微
鏡によって観察した拡大写真である（倍率Ｘ３０００）
。

第１図は、バイヤー法水酸化アルミニウムを１，１００
°Ｃに焼成して得た市販のアルミニウム電解用アルミナ
であり、第２図は、これを更に１３００℃に３０分間加
熱保持したものである。

図に示されるように、１．１００’Ｃに焼成されたバイ
ヤー法アルミナの粉末粒子を構成する単粒子（第１図）
には、はとんど亀裂は認められないが、これを１．３０
０℃に焼成したもの（第２図）には、多数の微細な亀裂
を生じていることが判る。

次いで、上記のように焼成されたアルミナを磨砕するの
であるが、この磨砕には、振動ミルのごとき装置を使用
すればよい。

磨砕によって焼成アルミナの粉体粒子は、それを構成す
る個々の単粒子に解きほぐされ、更に個々の単粒子は高
温焼成によって生じた細かい亀裂に沿って極微細に解砕
される。

望ましい気孔率および圧壊強度をもったアルミナ焼結造
粒体を得るためには焼成アルミナを径１μ以下のものが
全量の４０重重量風上、より望ましくは５０重量係以上
になるように磨砕することである。

上記のように磨砕されたアルミナは、これに適宜量の水
を散布しながら造粒する。

この造粒にはドラム型造粒機、回転皿型造粒機、コーン
型造粒機、圧縮成型機など、通常この種の粉末を造粒す
るのに使用される造粒機から適宜選択すればよい。

また、造粒に使用する水の量は、使用する造粒機の種類
によって異なるも、通常磨砕アルミナに対して１〜２０
重量多重量多節囲の使用によって造粒することができる
○造粒体の形状は、目的とするアルミナ焼結造粒体の用
途に応じて適宜に選べばよいが、一般的には径１０〜２
０耶程度の球状に造粒すると、造粒操作が容易であり、
かつ、次の焼結を能率的に行うことができるので望まし
い。

次に、このようにして造粒した磨砕アルミナを加熱して
焼結させるのであるが、この焼結は、マツフル炉その他
の定置炉を使用して行うこともできるが、能率よく、か
つ、均一に焼結を行わすためには、内熱直火式のロータ
リーキルンを使用することである。

焼結に要する加熱温度は、１，７００℃以上、好ましく
は１，７５０℃乃至１，９００℃の範囲内であって、こ
の加熱によって磨砕アルミナの造粒物は、原形を崩すこ
となく強固に焼結される０ 第１表は、温度を変えて焼成したバイヤー法アルミナを
、それぞれ震動ミルを使用し、時間を変えて磨砕して得
た磨砕アルミナを、回転コーン型造ね機を使用して水を
散布しながら径約２０朋の球状に造粒し、この造粒物を
内熱直火型のロータリーキルンを使用して１，８００℃
の温度（こ加熱焼結させて得たアルミナ焼結造粒体につ
いての物理的性質を測定した結果を示したものである。

また、第２表は、１，３００℃（こ焼成したバイヤー法
アルミナを第１表におけると同様にして磨砕造粒して得
た磨砕アルミナ造粒物を、加熱温度を変えて焼結させた
アルミナ焼結造粒体の物理的性質を示したものである。

第１表および第２表に示されるように、本発明の方法に
よるときは、同−磨砕塵をもった磨砕アルミナを得るた
めの磨砕時間が著しく短縮されるだけでなく、このよう
にして磨砕されたアルミナを使用することによって、気
孔率および圧壊強度の優れた焼結造粒体を得ることがで
きる。

また、本発明の方法によれば、純度の高いアルミナを原
料とするのであるから、９９％以上の純度を有するアル
ミナ焼結造粒体を容易に得ることができる。

本発明の方法によって得られた製品中の主な不純分はア
ルカリ分である。

これは原料としてのバイヤー法アルミナに不可避的（こ
混入している不純分である。

しかして、特にアルカリ分の少ない製品としての焼結ア
ルミナを要求される場合においては、本発明のいずれか
の工程において、アルミナに微量のホウ酸、ホウ酸塩の
ごとき脱アルカリ剤を添加しておくことによって、焼結
に際してアルカリ分が揮発除去されて、アルカリ分の少
ない焼結造粒体を得ることができる。

望ましい脱アルカリ剤の添加量は、アルミナに対して１
重量饅程度であるが、０．１〜３重量係程度の範囲内で
適宜増減することは差支えない。

この程度の添加によって、アルミナの焼結性を害うこと
なく脱アルカリ効果を発揮さすことができる。

本発明の方法においては、まず、バイヤー法アルミナを
１，２５０℃以上の温度に焼成して焼成アルミナとする
のであるが、出発原料としてバイヤー法水酸化アルミニ
ウムを使用し、これを直接１．２５０℃以上の温度に焼
成して得た焼成アルミナを使用することもできる。

この場合、水酸化アルミニウムの焼成Ｏこ際して、上記
の脱アルカリ剤を添加することは、避けることが望まし
い。

それは、バイヤー法水酸化アルミニウムに脱アルカリ剤
を添加して高温に焼成すると、脱アルカリ剤鉱化作用に
よって、焼成過程においてアルミナの結晶の成長が促進
され、このために爾後の磨砕工程における焼成アルミナ
の磨砕性が著しく損われるばかりでなく、磨砕して得た
アルミナの焼結性が低下するからである。

望ましい脱アルカリ剤の添加は、焼成アルミナの磨砕時
に、または、磨砕アルミナの造粒時に水と共に、もしく
は水に溶解してアルミナに添加することである。

上記のよう（こして得られたアルミナ焼結造粒体は、そ
の使用目的に応じてミそのままの形状で、または、適宜
粒度に破砕して耐火物の骨材や触媒担体その他の用途に
供することができる。

上述のように、本発明の方法によるときは、工業的に大
量生産されているバイヤー法水酸化アルミニウムまたは
アルミナを原料として使用し、バインダー類を全く使用
せずに、または、極く微量のバインダーの使用によって
、機械的強度の大きい高純度のアルミナ焼結造粒体を大
量生産し得る次に、本発明の実症例を掲げる。

実施例 １ バイヤー法アルミナ（バイヤー法水酸化アルミニウムを
ｉ、ｏｏｏ〜１，１００℃に焼成したもの）をロータリ
ーキルンを使用し、更に１，３００’Ｃに３０分間焼焼
成て焼成アルミナを得た。

この焼成アルミナを、径１．８朋の磁製ボール１９０ｋ
ｇを収容した容量３０１の振動ミルを使用し１２０分間
磨砕した。

得られた磨砕アルミナの粒度分布は、次の如くであった
。

次いで、磨砕アルミナをコーン型造粒機を使用し、アル
ミナに対して２０重量悌の水を散布しながら、平均粒径
２０ｍｍに造粒した。

造粒物を内熱直火式ロータリーキルン（径１ｍ×長さ１
２ｍ）を使用し、１，８００℃に加熱して、焼結造粒体
を得た。

得られた焼結造粒体の分析値および見掛気孔率、嵩比重
、圧壊強度は、次のごとくであった。

比較例 実施例１と同じバイヤー法アルミナを、その侵（１，２
５０°Ｃ以上の温度に再焼成することなく）、実施例１
におけると同様に、振動ミルを使用して、１２０分間磨
砕を行った。

得られた磨砕アルミナを、実施例１と同様に、コーン型
造粒機を使用して、水を散布しながら造粒した。

造粒物を、実施例１と同様に、内熱直火式ロータリーキ
ルンを使用し、ｉ、ｓｏｏｏＣに加熱して、焼結造粒体
を得た。

得られた焼結体の見掛気孔率、嵩比重および圧壊強度は
、次のごとくであって、実施例１のものに比べて遥かに
焼結性の悪いものであった。

実施例 ２ 実施例１と同様にして得られた磨砕アルミナに脱アルカ
リ剤として１重量φのホウ酸を添加し、実施例１と同様
に、コーン型造粒機を使用して、平均粒径が約２０１ｎ
ｒＩＬになるように造粒した〇造粒物を、実施例１と同
様に、内熱直火式ロータリーキルンを使用してｉ、ｓｏ
ｏ℃に加熱し、焼結造粒体を得た。

得られた焼結造粒体の分析値および見掛気孔率、嵩比重
、圧壊強度は、次のごとくであった。

本実施例において得られた焼結造粒アルミナの機械的性
質は、実施例１におけるものとはぼ同様であったが、そ
のアルカリ含有量は遥かに少ないものであった。

【図面の簡単な説明】

図面は、バイヤー法アルミナ粉末の電子顕微鏡写真（倍
率３，０００倍）であって、第１図は、バイヤー法水酸
化アルミニウムを約１，１００℃に焼成したアルミナ、
第２図は、第１図のアルミナを更に１，３００’Ｃに３
０分間焼成したアルミナであるＯ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ バイヤー法アルミナを１，２５０℃以上の温度に焼
   成して得た焼成アルミナを粒径１μ以下のものが４０重
   重量風上になるように磨砕し、この磨砕アルミナを少量
   の水をもって適宜（こ造粒し、この造粒物を１，７００
   ℃以上の温度に加熱し焼結させることを特徴とするアル
   ミナ焼結造粒体の製造方法。