JPS5983732A

JPS5983732A - アルミニウム金属の生産方法

Info

Publication number: JPS5983732A
Application number: JP18295283A
Authority: JP
Inventors: デビツド・ウエストン
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-09-29
Filing date: 1983-09-29
Publication date: 1984-05-15
Also published as: ZA836510B

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】載皿分遣この発明は、アルミニウム金属の生産方法、詳しくは、
基本的に、ボーキサイト、粘土、および、種々の鉱物形
態で鉄、チタンを主不純物とする混合物等の材料を対象
として用いる方法に関する。

Ｍｒ　Ｍｊ的背景ホーキサイドおよび粘土等の原料から鉄を比較釣合まな
い塩化アルミニウムを生産するための多くの研究および
多くの著書か゛ある。しかるに、これ等の提案された方
法で経済的に成功したものがない。

この問題点を以下のものを参考にして記述す之：　ラン
スバーグ′°鉱物を担うアルミニウムの塩素化運動（Ｃ
ｈｌｏｒｉｎａｔｉｏｎ　　Ｋ　１ｎｅｔｉｃｓ　　ｏ
ｆ　　Ａ　１ｕｔｎｉｎ＋１１１１　　Ｂｅａｒｉｎ）
ＨＭｉｎｅｒａｌｓ）　：冶金紀要（！Ｖ、’ｌｅＬａ
ｌｌｕｒｇｉｃａｌ　　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ）＋
第６Ｂ巻、１９７５年６月；　２０７〜２０８頁。゛ ′“７オーリ（Ｆｏｌｅｙ）およびチトル（Ｔｌｔｌｅ
）は難溶融性級のアルミナを生成すべく塩素化によって
予備還元されたボーキサイトから鉄を除去し得ることを
明らかにしている。第２図は、還元状態下での最初の急
激な鉄の塩素化に実質的なアルミナの損失を伴うことを
示している。たとえ、この損失が許容し得るものであろ
うとも、セルグレードアルミナあるいは塩化アルミニウ
ムを生成するためには、鉄の残留分が余りにも多過ぎる
゛ニー・ニス・ラッセル（Ａ、　Ｓ、　Ｒｕ５ｓｅｌｌ）
等により“塩化アルミニウムの製造゛と表題が（＝Ｉけ
られ、米国のアルミニウム会社に譲渡された米国特許第
３．８４２，１６３号の第４５行〜５８行が引用される
　： “一般に、塩化アルミニウムを生成するためにある形態
で還元カーボンの存在下で塩素によりアルミニウム含有
の原材料を還元することは、旧式のかつ周知の反応であ
りかつアルミナを含有する原材料として上述の利用され
たボーキサイトに関係し５て示唆された手段の１つであ
る。

しかるに、ボーキサイトは一般に酸化鉄、シリカ、およ
びチタニアを含む多くの不紳物を含有している。これ等
の不純物は、鉄、シリコンおよび塩化チタンを形成する
ために炭素の存在の下で塩素によって容易に反応するた
めに、イこから流出する通常の力゛叉状塩化アル５２９
ム反応は、たとえこれ等の不純塩化物が満足のゆく純粋
なアルミニウム生成物を提供するように分離されようと
し、面倒なかつ高価な後精製手段を購しねばならない。

゛ロバートエル・デビューチャン７’（Ｒｏｂｅｒ↑１、
、、（］ｅ１３ｅａｕｃ１１ａ＋ｎｐ）による米国の国
内情報サーキュラ−１４１２号は、第Ｃ・頁、最終節に
種々の材料からＡ　Ｉ　ＣＩ　、を生成する際の問題を
、以下のように要約している： △ＩＣｌ３を準備するために用いられる原料は、ボーキ
サイト、粘土、頁岩、アメルソサイト、石炭灰および池
の種々のアルミニ・クム含有＋Ａ料を含んでいる。ボー
キサイトあるいは粘土は、Ａ　Ｉ　２０３の含量がより
高くかつこれ等の材料の利用が非常に多く見込まれてい
るので最も論理的に選定される。鉄は塩素を使いはだし
かつ該生成物から除去し鑓いので当該方法にとって最も
障害があるものである。パ〕９３９年にグロス（Ｇｒｏｗｔｈ）によるカナダ国特
許第５６９．８３０号には、温度６００℃〜９００°Ｃ
で塩化アルミニウム蒸気と一緒に原料を脱水しかつ粉砕
する処理によってアルミニウムを含むキイ料を塩素化す
る方法が記載されてお）フ、塩化鉄および塩化チタンを
含む加熱反応ガスを除去し、塩素および還元剤によって
残留物を処理し、温度８００　’Ｃ以上でアルミナある
いは鉄およびチタンを含まないアノベニウｌ、含有側斜
とともに塩化珪素および一酸化炭素を含んだ回収された
塩化アルミニウム蒸気を処理するものである１、塩素化
工程から回収された力スは、凝縮する前に少なくとも鉄
およびチタンの塩化物をそれ等の酸化物に変換するため
に酸化される。したかって、酸化工程のために、材料の
塩化物は再使用でとる形態で回収されない。さらに、回
収された蒸気混合物は、酸化工程が実行し得るようにす
るためにＣＯで稀釈されることもない。

グロスは、第１欄、第２８行〜第３２行に述べている： “９００°Ｃ〜１１５０’Ｃで処理されると、チタンは
原料から四塩化チタンの形態で鉄と一緒に、多量の過剰
の塩化アルミニウムか用いられるにもかかわらず少祉の
みか除去されることは真実である。゛ウニストンＤＶｅｓ１．ｏｎ）による米国特許第１］、
２．７７□４４６号【こは、最初の塩素化工程において
、過剰の塩化アルミニウムの使用に応じて、当該回路か
ら回収されたものはＦｅＣｌ３を含みがっＦｅ２（］）
、を塩素化するために戻される。第８欄、第３０〜３４
行を引用する： ′“使用された過剰のＡ　Ｉ　Ｃ１，は、Ｆ　ｅ　Ｃｌ
　３を含む不純なＡ　Ｉ　Ｃ＋３として安価に回収され
るとともに、含有する鉄およびチタン鉱物を塩素１ヒす
るに際しどのような有害な作用もなく第１番ｌ」の塩素
化工程に戻される。゛二み澄明の目的この発明の第１の目的は、鉄、チタン、並びにボーキサ
イト、ボーキサイト性粘土、粘土、およびそｈ等の混合
物等の原料に対して経済的に用ν′る、二とにより一般
的に生しる不純物の痕跡を、実質的に含まないアルミニ
ウム金属およびアルミニウムーシリコン合金を生産する
ための新規かつ安価な方法を提Ｏ（することｉこある。

さらに、この発明の１］的は、鉄、チタンナ３よび不純
物の痕跡が塩化第１アルミニウムを生成するための大量
塩素化工程に先立って予め原料から除去されており、ボ
ーキサイト、ボーキサイト性粘土および粘土から実質的
に純粋なアルミニウム金属を生産するための新規なかつ
安価な方法を提供することにある。

さらに、この発明のもう１つの目的は、バイヤーホール
法から生成されるような実質的に純粋なアルミナからア
ルミニウム金属を生産するための新規なかつ安価な方法
を提供することにある。

この方法における好ましい段階はっぎのとおりである：（ａ）自由水および化学的結合水を除去するために供給
材料をか焼し、そこでカオリナイト等の鉱物はＡ　Ｉ　
２０３．５ｉｎ２およびｌ−１２０の化学的結合か現実
に解除され、該Ｈ２０を水蒸気として放遂するとともに
、アモルファス（非晶質）Ａ１２０３お上びアモルファ
スＳ　；　０２を形成し、これ等の物は微分的な塩素化
処理に応答して生成される（＋１）　ｕｓ　］　ノｆ＋
ｇ　素化工程ニｔ；　イテ、ＣＩ２、ＣＯＣｌ２、ＣＣ
１，、ｔｌ　Ｃｌ、５ｉＣ１，、ＡｌＣｌ３およびＡｌ
Ｃ１から成る一群のものから少なくとも１つの塩素化剤
が選択されるとともに、好ましくは、Ｃ１Ｃ０およびＣ
ｌ−１から成る一群のものから選択された還元剤か存在
し、かつ、約７５　＋’、１　℃〜１６０　（１°Ｃの
温度範囲において少なくとも鉄を微分的に塩素化される
。実質的に純粋なアルミナが各工程に対する供給材料と
されるところでは、この工程および（Ｃ）に記述される
工程は省略される。

（ｃ）少なくとも第１の塩素化工程に従って、精製され
たＡ　Ｉ　２０３　８　ｉ　Ｏ２混合物を含む残留固体
物の温度は、約１１５０°Ｃ〜１６００°Ｃの温度範囲
内に、好ましくは少なくとも前の１つの塩素化工程で使
用し得るようにより低い温度で形成された非揮発性の塩
化物を除去するために約１２　（’）　０°Ｃ〜１５０
　（：）　’Ｃの温度範囲内のものとなるように漸増さ
せられる。これは、当該方法において随意選択的な工程
である。

（ｄ）供給原料に含まれたＡｌ２Ｏ３の大量塩素化を含
む少なくとも大量塩素化工程において、最初、好ましく
は、炭素および一酸化炭素から成る一群のものから選択
された還元剤と結合さぜた塩素、ＣＣｌ４、あるいはＣ
ＯＣｌ、が用いられる。

上記Ａ　Ｉ　２０３の最初の大量塩素化に従って、少な
くとも塩素剤の一部分としてこの大量塩素化工程、ある
いはその一部分に返還するＡ　Ｉ　Ｃ１３が続いて生成
される。

それとも、この大量塩素化工程に対する全比的の塩素化
剤としてｌ〜ＩＣｌ３が用いられ、好ましくは、ＣＩ２
、Ｃ０ＣＬおよびＣＣｌ４から成る一群のものから選択
された塩素化剤と結合された少なくともＡｌＣｌ３を用
いるようにしてもよい。

さらに、もし次の処理工程で生成されたＡｌＣｌ３を商
品とするような方法でより経済的に処置できるのであれ
ば、この塩素化剤は、好ましくは、ＣＩ２、ＣＯＣｌ２
およびＣＣｌ４から成る一群のものから選択される。こ
の大量塩素化を実行する方法は還元状態下にある。

この工程における好ましい温度範囲は約１２００℃〜１
５００°Ｃとされる。この温度範囲において、塩化アル
ミニウムは、純粋なアルミニウム金属を生成するための
ベースを形成する次の処理工程で形成される。

（ｅ）上記（ｄ）で記載された塩素化工程で生成された
ガス流は、ボーキサイトおよび粘土等の材料か処理され
た際の少量の塩化珪素を伴った、多量のＡ　Ｉ　ＣＩお
よびＣＯ２と、塩素化剤からの残留物の少量のＣＩ２ラ
ジカルとである。このガス流は、好ましくは約１２００
’Ｃ〜１６　（ｌ　ＯｏＣの温度範囲において、炭およ
び脱蔵コークスから成る一群のものから選択された還元
剤の少なくとも１つの床を通過させられて上記ＣＯ２を
ＣＯに変換する。

（ｆ）上記（ｅ）における還元剤の処理に従ったガス流
は、多量のＡｌＣｌおよびＣＯと、少量のＣＩ。

ラジカルと、出来れば塩化珪素とを含む。また、上記ガ
ス流は、ＣＣｌ４のような複合炭素塩化物としてのＣＩ
、ラジカルを含むようにしてもよい。

このガス流は、好ましくは約１２００υ〜１６００℃の
温度範囲で溶融したアルミニウム浴槽を通過させられ、
そこで、ＣＩ２ラジカルはＡｌＣｌに変換される；そし
て、塩化珪素が、もし存在するならば、シリコン金属お
よびＡ　Ｉ　ＣＩに変換され、実質的にＣＩ２ランカル
、鉄および珪素の塩化物を含まないＡｌＣｌお上びＣＯ
を含むガス流が生成される。さらに、そのような複合炭
素塩化物かＣＣ１、として現われると、このＣＣ１，は
、溶融したアルミニウムの槽にカーボンを残してＡｌＣ
ｌを生成するためにアルミニウム金属と反応する。次の
精製工程において、この残留カーボンは公知の手段を用
いてシ濾過される。

（ｇ）上記（ｆ）で生成された力゛ス流は、好ましくは
約６７０°Ｃ〜１０５０°Ｃの温度範囲（こおいて溶融
状態のアルミニウム金属を生成するために、それとも、
６６０　’Ｃ以下の温度において固体のアルミニウム金
属を生成するために、凝縮工程に付される。

次に、この発明の記述における種々の用語を定義する：か焼−脱水として知られているｍ：の明細書で用いられ
ているこの術語は次のことを意味する：（、）蒸気のよ
うないかなる自由な湿気をも除去すること。

（１〕）化学分析Ａ１２０３ＸＨ２０を有する酸化アル
ミニウム鉱物の結晶体における水の結合を解除すること
であり、ここで結晶における水の高い割合は蒸気として
放出される。

（ｃ）化学的結合あるいはカオリナイ）、Ａｌ２Ｏ３゜
２８ｉＯ７，２１（２０等におけるアルミニウムの複合
鉱物の結合を解除することであり、ここでｌ−１２０は
蒸気として放出されるとともに、Ａｌ２Ｏ，とＳｉＯ２
は、それぞれ、アモルファス（非晶質）Ａｌ□Ｏ８とア
モルファスＳ　ｉ　Ｏ２に変換される。ボーキサイトお
よび粘土の十分なか焼を行なうには、６２５℃〜約１５
００°Ｃの温度範囲が用いられる。

か焼段階の効率はラノカル本的に温度と時間の関数であ
り、経済的に理想な点は、当該技術の熟練者であれば何
れの者も容易に定めることができる。

この処理を行う工程では、当該技術におり・て良く知ら
れている装置が使用され、該装置は水平回転炉、竪型炉
、補助ガス洗浄器を備えたフリュオソリッド反応器およ
び集塵ユニッ）等から構成されたものである。

粘土−ｍ＝般的に、Ａｌ２Ｏ３・ＸＨ２Ｏ鉱物を少量含
むかあるいは全く含まない鉱物を示し、そのアルミニウ
ム鉱物の主成分は本質的にカオリナイトである。

鉄およびチタンーーアルミ工業の標準作業では、Ｆｅ２
Ｏ３およびＴｌＯ２としてＦｅおよびＴ１の分析か報告
されている。アルミニウムを担う材料に含まれる鉄およ
びチタン鉱物は非常に変化し、まれにＦｅ２Ｏ３および
ＴｉＯ２を形成する。例えば、アーカンソーボーキサイ
トにおける主要鉄鉱物はシダライト（菱鉄鉱）、Ｆｅ２
Ｃ０＝であり、チタンの最も生じ易い形態はイルメナイ
ト、Ｆｅ０ＴｉＯ２である。ここで、Ｆｅ２Ｏ，とＴｉ
Ｏ２との割合について言えば、ＦｅとＴｉとの化学分析
は、それぞれＦｅ２Ｏ３とＴｉＯ２に変換された。

カーボンーーこの発明の方法における所定のスーツにお
いて、ここで記述される方法に使用される原料における
含有金属酸化物に対する還元剤として使用し得、かつ、
所望の最終製品への重大な有害作用を有する付加された
不純物を誘導しない形態の力〜ボンである。

そのようなカーボンの例は、炭、親縄石炭コークス、親
縄石油コークス等である。使用されるコークスのタイプ
は、純粋な一塩化アルミニウムを生成するために当該工
程において重大な有害作用を有する比較的多量の不純物
が誘導されることのないような慎重に選択しなければな
らない。

親縄−−石炭あるいは石油コークス等の固形燃料が参考
とされ、そこで所定の材料は、原料に含まれる水蒸気と
して含有される水およびどのような自由水素をも実質的
に全て放出するに十分に高い温度に加熱される。

中性状態−一自由酸素が丁度反応に必要な量となったこ
とである。

ＣＩ２ラジカル−−この明細書においては、自結合され
た塩素、あるいはその混合物お上びＣＯＣｌ□を意味す
る。

酸化性状態−一過剰の自由酸素が反応に必要となるとと
もに自由酸素が特定の工程の端部に現れること。

還元性状態−一過剰のＣｏ、Ｈ，、あるいはＣＨラジカ
ルが反応ｔこ必要となって現れること。

中和性乃至還元性状態−一ガス流中にどのような自由酸
素、Ｃｏ、）（２あるいはＣＨラジカルも存在しない状
態から該ガス流中にＣｏ、Ｉ２あるいはＣＨラジカルが
現れる状態となること。

塩素化剤の飢餓あるいは少量−一この明細書におけるこ
の文言は、基本的に多量の塩素化剤に付加するか、それ
ともそれ自体でシリカを除いてボーキサイＹおよび粘土
に生じる不純物を通常に塩素化するかのいずれのために
当該回路に加えられる少量の塩素化剤をさす。

三塩化アルミニウムー−ＡＩＣＩ、あるいはＡｌ２Ｃ１
，あるいはこれ等の混合物である。

−塩化アルミニウムー−ＡＩＣＩ塩化アルミニウム　−−ＡＩＣ１，、Ａｌ２Ｃｌ６、Ａ
　Ｉ　ＣＩ４塩化珪素　　　　−５ｉｌ１４２塩化珪素　　　　−Ｓ　；　Ｃｌ　２塩化珪素　　　
　　−−３ｉＣ］４およびＳ　ｉ　Ｃｌ　２シリカ　　
　　　　−−３ｉ○２アルミナ　　　　　−−ＡＩ２０３実施例の説明次に、この発明の実施例を、添付図面とともに説明する
。

第１図は、多量のＡｌＣｌおよびＣｏを含みかつ実質的
にＣＯ２、塩化珪素、およびＣ１，ラシ゛カルを含まな
い精製されたＡｌＣｌのガス流を生成するためのこの発
明に係る好ましい７０−シートを示す。

第２図は、第１図にもとづいて生成された〃ス状の生成
物を処理してアルミニウム金属およびアルミニウムシリ
コン合金を生成するためのこの発明に係る好ましいフロ
ーシートを示す。

第１図および第２図において、フリュオソリ・ンド反応
器、水平回転窯炉、竪型炉等の固体物を処理するために
用いられる装置は公知であり、この理由から、これ等の
装置は図示しなし）。同様１こ、種々の生成物を分離し
て得るためのガスの取扱り・、温度調整凝縮、あるいは
縮合および分別蒸留は、塩素化処理を用いてルチルある
いはイルメナイトから酸化チタン顔料を生成する工業に
おり・でよく知られており、よって、そのような装置に
図示しない。

第２図におけると同様に、調整された温度でアルミニウ
ム金属の浴槽を保持することは当該技術においてはよく
知られており、そのような装置は図示しない。

第１図において、ここに記載された前処理工程あるいは
バイヤー法で生成された符号１０で示される固体は、実
質的に鉄およびその他の不純物を含まない実質的に純粋
なアルミナ、あるり）はＡｌ２ｏ３およびＳｉＯ□であ
る。

符号１１で示される大量塩素化工程におり・て用いられ
る塩素化剤は、好ましくは、ＡｌＣｌ３、Ｃ１２、Ｃ０
ＣＬ、およびＣＣ１，を含むグループから選択される。

使用される還元剤は、好ましくは、木炭、脱蔵コークス
およびＣｏを含むグループから選択される。

温度範囲は、約１２　（ｌ　Ｏ°Ｃ〜１６００　’Ｃと
される。

この温度範囲に上昇した時、ＡｌＣｌ３は次のように分
解する。

ＡｌＣｌ、十温度１２００°Ｃ−１６００’（：→Ａｌ
Ｃｌ　＋　ＣＩ２塩素および過剰炭素は含有されたＡｌ２Ｏ３と以下のよ
うに反応する：２ＡＩ２０．　＋３Ｃ＋２ＣＩ２→４ＡＩＣ１十ＣＯ２正確に制御された量の塩素ランカルを用いて符号１３の
工程から放出される固体生成物は、実質的に、少量の非
塩素化Ａ　Ｉ　２０３を伴ったＳｉｏ２である。この生
成物は、通常符号１５で示されるように廃棄されよう。

含有されるＡｌ２Ｏ３の全てを還元するために少量のあ
るいは過剰でない炭素が用いられる塩素化工程１２にガ
ス流が示され、このガス流の成分は、運び去られる固体
Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ□と一緒に微量の塩化珪素、Ｃ
ＯおよびＣＩ２ランカルを伴った多量のＡｌＣｌおよび
Ｃｏ、を含んでいる。

符号１６で示すように、この技術において良く知られて
いるサイクロン、ドロップボックス等の機械的手段を介
して一塊りの運び去られる固体として除去するのが好ま
しい。

符号１７で示すように、そのガス流に含まれるＣＯ２の
全てを実質的にＣｏに変換するために約１２００℃〜１
６００℃の温度範囲において、ガス流がカーボン床、好
ましくは脱蔵コークスあるいは木炭を通過させられる。

この化学反応は次のようである：Ｃｏ２＋　Ｃ→２ＣＯこれは、この工程においては、第２図に符号２３で示す
ようにアルミニウム金属の生成時に現われるＣＯ２がそ
の酸素の１つを取り去ってアルミニウム金属の酸化を行
なわせる、重要な段階である。

符号１つで示すように、ガス流がアルミニウム金属の浴
槽を介して、好ましくは、約１２００　’Ｃ−１６００
℃の温度範囲において通過させられる。

このガス流に含まれるどのような塩化珪素も次のように
反応する：４　Ａ　ｌ　＋　Ｓ　ｉ　Ｃｌ　ｔ→４ＡＩＣＩ　＋　
Ｓｉこのようにして生成されたシリコンはアルミニウム
金属の浴槽に残留したままであり、そして、アルミニウ
ムーシリコン合金を生成するためにア、ルミニウム金属
と一緒に取り出される。

上記ガス流に存在する少量の自由塩素は、次のように反
応する：２ＡＩ　＋ＣＬ→２　ＡｌＣｌこのようにして符号２１で示すように溶融したアルミニ
ウム槽から放出されるガス流は実質的にＣＯ２およびＣ
Ｉ□ラジカル、鉄、シリコンのない実質的なＡｌＣｌと
ＣＯとである。

１４において、大量塩素化工程１１により含有されるＡ
１□０．の全てを還元するために過剰のカーボンを用い
て生成されたガス流は、運び去られる固体と一緒に微量
の塩化珪素およびＣ１２ラジカルを伴った多量のＡｌＣ
ｌおよびＣｏを含む。また、それは少量のＣｏ２をも含
む。

１４に示すガス流の処理において、１８で示す機械的手
段によって一塊りの含有固体か除去される。

１２に示すガス流の処理におけるように、アルミニウム
金属を生成するに先立ってこの塩素化工程における好ま
しい段階は、符号２１で示すように、溶融したアルミニ
ウム金属の浴槽にガス流を通過させることにより含有さ
れるどのような塩化珪素あるいはＣＩ　２ラジカルをも
除去することである。　第２図において、２２に示すよ
うに、アルミニウム金属の精製工程への供給原料は、実
質的にＡｌＣｌおよびＣＯである。

２１で示すように、ガス流の温度は好ましくは約１２５
０°Ｃ〜１５２５℃の範囲内のものとされる６このガス流は、２３に示すように温度が約６７０℃〜１
０５０℃の範囲内のものに低下させられるアルミニウム
金属凝縮ユニット内に供給される。

この温度低下にともなって次の反応が生起する：３ＡＩ
ＣＩ　＋温度６７０′Ｃ〜１０５０　”Ｃ→ＡｌＣ１，
＋　２ＡＩこの反応に見られるように、ＡｌＣｌ中に含まれるアル
ミニウムの２／３はアルミニウム金属として回収される
。もし、所望であれば生成された全てのＡｌＣｌ３と一
緒に１１に示す塩素化工程に循環され、当該回路が冶金
平衡状態となったとぎ、１２あるいは１４に示すように
生成されたＡｌＣｌに含まれる全てのアルミニウムは、
１９（こ示すようにアルミニウムーシリコン合金として
回収されるとともに３０に示すように純粋なアルミニウ
ム金属として回収される。

２３に示す凝縮工程を追従するにつれて、２４に示すよ
うにガス流は実質的に純粋なＡｌＣｌ３およびＣＯ２を
含む。

上記ＡｌＣ１，は、好ましくは、１８３℃以下の温度で
凝縮される（図示しない）。

全てのＡｌＣｌ、は、前述したように１０における最初
の塩素化工程に循環されるかそれとも実施例に記載され
るように１つあるいはそれ以上の前の塩素化工程におい
て種々の所望量が使用されるようにすることもでとる。

１０に示すように生成物を生成するために最初の塩素化
工程に循環される部分に加えて、ガス流のＣ○酸成分か
焼工程を含むいずれかの先行工程に循環される。

２７に示すように、生成されたアルミニウム金属は、約
６７０℃〜１０　Ｓ　ＯｏＣの温度範囲において溶融状
態とされ、６６０℃以下で固体とされる。

凝縮工程で形成された溶融アルミニウム金属の部分は、
これ等の場合に浸出されたアルミニウムーシリコン合金
と置換するためにアルミニウムの浴槽に循環され、そこ
では精製された固体物質１０は５Ｉ０２を含み、かつ、
溶融アルミニウムの浴槽１９内を通過するガス流はＣ１
２ラジカルを含み、このようにしてＡｌＣｌを形成する
。これは２８に示す。

２９に示すように、ＡＩ、Ｏ’、、５１０２およびカー
ボン等の運び出される少量の固体は、３０に示すように
、精製されたアルミニウム金属を生成するためにスキミ
ングおよび濾過等の当該技術に良く知られた公知の手段
によって除去されよう。

アルミナ含有物は大量塩素化する前にボーキサイトおよ
び粘土から鉄および池の不純物を除去するためのこの発
明に係る実施例：以下の実施例１，２および３において、実質的に鉄が含
まれないアルミナ−シリカ生成物、したがって、実質的
に鉄が含まれない塩化アルミニウム、および、実質的に
鉄が含まれない塩化アルミニウムから最終的にアルミニ
ウム金属を生成するために、実質的に鉄のないアルミニ
ウム金属を最終的に生成するための３種類の方法が説明
される。

実施例１において、鉄とチタンを微分塩素化するために
、最初の塩素化工程は、第１の工程でＳｉ　ＣＩ　＜を
用いる一方第２の工程でＡＩＣＬを用いる２つの微分形
塩素化工程とした。

実施例２において、最初の塩素化工程は、少なくとも鉄
を微分的に塩素化するためにＨＣＬＣＩハＣＯＣｌ、お
よびＣＣ１，を含むグループから選択された少な（とも
１つの塩素化剤と、Ａ＋ｃＬ＋、ＡｌＣｌおよび５ｉＣ
１，を含むグループから選択された少なくとも１つの塩
素化剤とが用いられる単独の微分形塩素化工程とされる
。

実施例３１こおいて、最初の塩素化工程は、少なくとも
鉄を微分的に塩素化するために、Ｃ１□、Ｉ（Ｃ１、Ｃ
ＯＣｌ２、ＣＣ１，、ＡＩＣＬ、ＡｌＣｌ。

５ｉＣ１，を含むグループから選択された少なくとも１
つの塩素化剤を用いる単独の微分形塩素化工程とされる
。

次のこの発明の実施例は、アメリカ合衆国の南西部に分
布した鉱床からの一塊りのカオリン性粘土の試料に対し
てなされた。

受は取られた試料は、実質的に米国規格の−１０＋１０
０の生成物を生成するために、高磁界密度のフルパーン
実験装置内で磁気的に打撃され、湿気が概略５％となる
ように乾燥され、粉砕され、ロール間を通過させられ、
そして、１０メ・ンシュ〜１００メツシユでふるい分け
された。この生成物ハ？　ＯＯ’Ｃ−７５０°ｃでか焼
され、が焼抜、言うまでもなく供給材料が次の実施例に
付された。

か焼生成物の化学分析は、次のとおりであった４４．０
　５１．５　１，２７　２，７７　０．３全ての実施例
は、バッチチャージ２５０ｇを用いた２２７１インチの
フルオソリッド反応器で実施された。

上記全ての試験において用いられた総ガス容量は、温度
２１．１℃での演算値５，０７分の一定値に合理的に保
持され、ＣＯとともに５．０リツトルに調整された。

実施例１この実施例における条件はっぎのとおりであった：１も
よび２の工程温度、１０１０°Ｃ１両工程におけるＣＯ
は、総ガス容量５．０１７分に対して調整された。

工程１　−５ｉＣ１，０，７ｇ／分、２゜工程２−　Ａ
ｌＣ１，４，９ｇ／分、４０分間工程１において、５ｉＣｌ＝はガス流の略２，０％のみ
が形成され、差別的にＦｅ２Ｏ３が９８．３５％、Ｔｌ
Ｏ２が８２．１％塩素化された。全ての５ｉＣｌ。

は、Ｆ″ｅ、０３とＴ　ｉ　０２との化学反応を行ない
、ウニストン（Ｗｅｓｔｏｎ　）の米国特許第４　＋　
２７　？　＋　４４６号（こおけるよ′うに余分な塩素
化剤を再循環する必要は全くない。

これは、塩素化時間に２０分間の差異があるという驚く
べき結果であった。

っぎのような化学反応が含まれる：２Ｆｅ２０３＋３ＳｉＣＬ−＋４ＦｅＣ１：＋＋３Ｓｉ
Ｏ２ＴｉＯｚ　＋５ｉＣ１４→Ｔ　ｉ　Ｃｌ　４　＋　
Ｓ　ｉＯ２好ましくは高濃度の５ｉＣ１，を用いれば、
結果は繰り返えされない。これは、全体的に予期しない
現象であって理論的に説明し難い。

理想的な結果に対するガス流における５ｉＣ１゜の最大
濃度は約１（）％である。

工程１における塩素化ガス流は過剰なＣＯの％とともに
低減されることが注目される。これは鉄の微分塩化工程
において好ましい条件である。一方、５ｉＣ１４、Ａｌ
Ｃｌ、、ＡｌＣｌ、ＣＩ２、ＣＯＣｌ、ＨＣｌ、および
ＣＣ１，を含むグループから選択された１つ又はそれ以
上の塩素化剤と別の鉄用の塩素化剤を用いる場合には、
中性状態から還元性状態までの間で変化するガス流を用
いることができる。

当該工程の工程２において、最終生成物は互いに異なっ
て塩素化されたＦｅ２Ｏ，が９９．０５％、ＴｉＯ２が
９０．２５％示された。この生成物は、削代未聞の最高
の耐熱性に対するＦｅ２Ｏ，の仕様のみならず、付加的
に、後記するようにＡｈＯ３を含んだ大量塩素化に遭遇
し、そして、ＡｌＣｌ３の微分温度凝縮は満足な純粋ア
ルミニウム金属を生成しよう。

犬施倒スこの実施例の条件は、つぎのとおりであった：塩素化工
程における温度、９１３°Ｃ０使用剤：　ＨＣＩを１　
、５　ｇ／分と、５ｉＣ１４を１゜０ｇ１分と、ｃｏと
一緒に生成されたＳ、Ｏｆ！、７分のガス流。

処理時開：２５分供給固体の２５分間の処理の終了時に残留固体生成物は
Ｆｅ２０−が０，０１．６％と分析された。この分析は
、供給原料におけるＦ（！２０．の９８，７％か実質的
に鉄を含まないアルミナシリカ生成物を生成するために
塩素化されたことを示す。

これは、飢餓量のＨＣＩと５ｉＣ１，を用いたことおよ
び微分塩素化処理を短期間としたことによる顕著な結果
である。アルミナ−シリカ生成物は鉄が著しく低含量と
され、その結果、アルミニウム金属の生成に適した実質
的に鉄を含まないアルミニウム塩化生成物とされる。

実施例３この実施例の条件はつぎのとおりであった：塩素化工程
における温度：９８５°Ｃ０使用剤：　　Ｃ１２を１−
．０６ｇ／分と、ｃｏと一緒１こ生成された約５．０夕
／分のガス流。

処理時間−２０分供給固体の２０分間の処理の終了時に、残留固体生成物
はＦｅ２Ｏ３が０．０２２％と分析された。

この分析結果は、供給原料中のＦｅ２０３９８．３％が
実質的に鉄を含まないアルミナシリカ生成物を生成する
ために塩素化されたことを示す。

これは飢餓量のＣＩ２を用いたことおよび微分塩素化処
理を短期間としたことによる顕著な結果である。アルミ
ナ−シリカ生成物は著しく鉄の低含量のもの、したがっ
て、塩化アルミニウムの２次産物とされ、この生成され
た塩化アルミニウムは実質的に鉄を含まず、アルミニウ
ム金属の生産に適したものとされる。

太施狙１おけると同様に、−１８メツシユ＋１００メツシユの粒
体を生成するように粒状化された塊状のか焼された供給
材料か用いられ、か焼が行なわれた。

そして、第１の塩素化工程において、含有されたＦ、Ｃ
２０３の９９％を超過した分が微分的に塩素化されると
ともに、大量塩素化工程においてか焼された供給材料に
含まれたＡｌ２Ｏ，の約９０％は、温度１２００’Ｃ〜
１２１０℃で塩化アルミニウムに変換された。

鉄の第１の微分塩素化工程において、０　、４　ｇ／分
のＣ１２がＣＯガス流に加えられた。全ガス流は、温度
２１．１℃において４．５！／分と計算された。

温度は１１００°Ｃ１時間間隔は３０分とされた。

この第１の微分塩素化工程からの生成物はＦｅ２Ｏ３が
０．００６％と分析され、供給材料における元の鉄の９
９．５％が微分的に塩素化された。

含有されるＡｌ２Ｏ３の第２の大量塩素化工程において
、次の条件が用いられた：温度：　１２００℃〜１２１０℃ 時間二９０分Ｃ１２：最初の６０分間　４．６７ｇ／分最後の３０分
間　４　、８　ｇ／分木炭−元の床に対して２５ｇ；該床に対して６０分間に２０ｇ触媒として加えられたＫＡＣＬ　：１　、７　ｇ／分；Ｃ○は温度２１．１℃で計算して５
．ＯＲ１分のガス流とされた。元のか焼された供給材料におけるＡＩ　２０　ｓの９２％が塩化アルミニウムに変換さ
れた。

塊状の生成物を用いる場合、生成された塊状のＡｈ０３
の含量を制御するために、そのような供給原料は、ボー
キサイトを備えたカオリナイト性の粘土もしくはボーキ
サイト性の粘土、あるいはバイヤー法のアルミナを備え
たカオリナイト性の粘土もしくはボーキサイト性粘土と
して混合することが選定される。

この発明は、いくつかの好ましい実施例を参照しつつ記
載された。しかるに、これ等の実施例により当該技術の
熟練者に対して種々の変形例が明らかなものとされ、し
たがって、この発明はこれ等の実施例に限定されるもの
ではなり・。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る純幹なＡｌＣｌガス流を生成
するための好ましい７０−シートの一例を示す図、第２
図は、第１図にもとづいて生ｒ＃、された力゛ス状の生
成物を処理するための好ましいフローシートの一例を示
す図である。１１・・・・・・大量塩素化工程、１２．１４・・・・・・ガス流の処理工程、１３・・・
・・・固体の処理工程、１９・・・・・・アルミニウムの溶融工程、２２・・・
・・・原料供給工程、２３・・・・・・凝縮工程、２５．２６・・・・・循環工程、２８・・・・・・分離工程、３０・・・・・・精製アルミニウムの取出し工程。特許出願人　デビット・ウニストン

Claims

【特許請求の範囲】（１）アルミナ、ボーキサイト、ボーキサイト性粘土、
粘土およびそれ等の混合物から選択された少なくともＡ
　Ｉ　２０３鉱物を含有し、がっ該Ａｌ２Ｏ３鉱物が化
学的に結合されたＩ−１２０を有しているような原祠料
からアルミニウム金属を生産するにあたり、上記原材料を約６２５°Ｃ〜１５００　’Ｃの温度範囲
でか焼して実質的に上記化学的に結合されたｒ−１２０
を含まないか焼物を得、少なくともＣＩ２ラジカルを含みかっＣ１２、ＣＯＣｌ
２、ＣＣ１，およびＡｌＣｌ：ｌがら選択された塩素化
剤とＣおよびＣＯがら選択された還元剤の存在下約１２
００℃〜１６００℃の温度範囲において大量塩素化工程
に付して」二記Ａｌ２Ｏ３をガス状ＡｌＣ１に変化せし
め、その結果生成した該ＡｌＣｌと少なくともＣＯ２お
よびＣ１２ラジカルを含有するガス流を得、該ガス流を炭および脱蔵コークスから選択された少なく
とも１つの床に約１２０　＋’１℃−１６００°Ｃの温
度範囲で通過させて上記ＣＯ２をＣＯに変換せしめて少
なくとも上記ＡｌＣｌおよび上記ＣＯを含む第１変成ガ
ス流を生成し、該第１変成ガス流を約１２００′Ｃ〜１６００℃の温度
範囲において溶融したアルミニウム金属内に通過させて
、上記塩素化剤Ｃ１２ラジカルの少なくとも一部をＡｌ
Ｃｌに変化させて少なくとも該ＡＩｃＩとＣＯを含む第
２変成ガス流全生成せしめ、該第２変成ガス流の温度を
約６７０　’Ｃ〜１（）５０℃の温度範囲内に低下させ
て溶融アルミニウム金属並びに少なくともＡｌＣｌ３お
よびＣＯを含む第３変成ガス流を生成することを特徴と
するアルミニウム金属の生産方法。（２）ＡＩ、Ｏ，鉱物がＡｌ２Ｏ，ＸＨ２ＯおよびＡ１
□０３・２ＳｉＯ２２Ｈ２０から選択されたものである
特許請求の範囲第１項に記載の方法。＜３）ＡＩＣＩおよびＣＯを含む第２変成ガス流は、上
記アルミニウム金属を固体として生成するため６６０°
Ｃｖ、下の温度に低下させた特許請求の範囲第１項に記
載の方法。（４）Ｊ、記大量塩素化工程は触媒の存在下で実行され
かつ該触媒はＮａＡｌＣｌ、、Ｋ　Ａ　Ｉ　Ｃｌ　４、
ＮａＣ１およびＫＣＩから選択されたものである特許請
求の範囲第１項に記載の方法。（Ｓ）Ｊ：記か焼を行うに先立って上記原料材は約１０
〜１００メツシユの範囲内の粒状体とした特許請求の範
囲第１項に記載の方法。（６）　Ａ　Ｉ　ＣＩ　＊およびＣＯを含む第３変成ガ
ス流の少なくとも一部分は上記大量塩素化工程に循環さ
れるようにした特許請求の範囲第３項に記載の方法。（７）ボーキサイト、ボーキサイト性粘土、粘土および
それ等の混合物から選択された少なくともＡＩ、Ｏ，鉱
物を含有し、かつ該Ａｌ２Ｏ３鉱物が化学的に結合され
たＨ２Ｃを含有しているような原材料からアルミニウム
金属を生産するにあたり、上記原材料を約６２５℃〜１
５００℃の温度範囲でか焼して実質的に」−配化学的に
結合されたＨ２Ｃを含まないか焼物を得、該か焼物を、Ｃ１２、ＣＯＣｌ□、ＣＣＬ、ＨＣＩ、Ａ
　Ｉ　ＣＩ　３、ＡｌＣｌおよび５ｉＣ１＋から選択さ
れた塩素化剤並びに還元性乃至中性の第１の塩素化ガス
流の存在下温度約７５０°Ｃ〜１５００℃で少なくとも
１つの第１の塩素化工程にイ」シて、実質的に鉄を含ま
ないＡ１２０３−３ｉ○２固体物を得、該Ａ　Ｉ　、（
’、）　３−　Ｓ　ｉ○２固体物ヲＣ１２、ＣＯＣｌ２
、ＣＣ１，、およびＡｌＣ１，から選択された塩素化剤
とＣおよびＣＯから選択された還元剤との存在下的１２
　（１０°Ｃ〜１６００°Ｃの温度範囲において少なく
とも大量塩素化工程１こ付して上記Ａ１□０３をガス状
のＡｌＣｌに変化せしめ、その結果生成した該ＡｌＣｌ
を含む第２の塩素化ガス流を得、該第２の塩素化ガス流
を炭および脱蔵コークスから選択された少なくとも１つ
の床に約１２００°Ｃ〜１６００°Ｃの温度範囲で通過
させて上記ＣＯ２をＣＯに変換せしめ、少なくとも上記
ＡｌＣｌ、Ｃ１２ラジカル、塩化珪素、および上記ＣＯ
を含む第１変成ガス流を生成し、該第１変成ガス流を約１２００℃〜１６００℃の温度範
囲においで溶融アルミニウム金属内に通過させて上記塩
素化剤のＣ１２ラジカルの少なくとも一部を）＼ＩｃＩ
に変化させ、少なくとも該ＡｌＣｌとＣＯおよび上記溶
融アルミニウム金属内に残留する珪素を含む第２変成ガ
ス流を生成し、該第２変成ガス流の温度を約６７　（１
”（：、〜１０５０　’Ｃの温度範囲内に低下させて溶
融アルミニウム金属並びに少なくともＡｌＣｌ３および
ＣＯを含む第３変成力゛ス流を生成せしめることを特徴
とするアルミ、ニウム金属の生産方法。（８）Ａ１２０．鉱物がＡ１２０３ＸＨ２０およびＡｌ
２Ｏ３・２Ｓ１０２・２Ｈ２０がら選択されたものであ
る特許請求の範囲第７項に記載の方法。（９）ＡＩＣＩおよびＣＯを含む上記第２変成ガス流は
６６０℃以下の温度に低下させて上記アルミニウム金属
を固体として得るようにした特許請求の範囲第７項に記
載の方法。（１０）上記大量塩素化工程は触媒の存在の下で実行さ
れかつ該触媒はＮａＡｌＣ１，、ＫＡＩＣＬ、ＮａＣ１
およびＫＣＩから選択したものである特許請求の範囲第
７項に記載の方法。（１１）上記か焼を行うに先立って」二記原材料は約１
０〜１００メツシユの範囲内の粒状体とした特許請求の
範囲第７項に記載の方法。（１，２）　ＡＩＣ’ｌ、およびｃｏを含む第３変成ガ
ス流の少なくとも一部分は一１１記大量塩素化工程１こ
循環されるようにした特許請求の範囲第７項に記載の方
法。（１３）　ｌ記還元性乃至中性の第１の塩素化ガス流は
還元性のものとした特許請求の範囲第７項に記載の方法
。（１４）上記速性元状態は過剰のＣＯの存在によって得
られた特許請求の範囲第１３項に記載の方法。