JPH0692610A

JPH0692610A - 窒化アルミニウム含有反応性材料とその提供の方法

Info

Publication number: JPH0692610A
Application number: JP17493293A
Authority: JP
Inventors: Richard Dale Lindsay; リチャード．デール．リンドセイ
Original assignee: Plasma Processing Corp
Current assignee: Plasma Processing Corp
Priority date: 1992-06-22
Filing date: 1993-06-22
Publication date: 1994-04-05
Also published as: EP0576254A3; CA2098776A1; AU4141393A; AU671121B2; EP0576254A2; NZ247944A

Abstract

(57)【要約】【目的】ドロスの経済的に不利な徹底的脱塩処理なら
びに材料を埋立てに持込む従来の技術を改め、簡単な処
理により有用な材料を提供する。【構成】芒硝又は黒色ドロスから得られる非金属生成
物を処理して、処理材料内の窒化アルミニウムを濃縮
し、処理材料の正味エネルギー価を増大させて反応性非
金属生成物を提供する方法で、前記非金属生成物を低エ
ネルギー供給量を用いて耐火材もしくは研磨材に転換す
る。【効果】従来廃棄物と考えられてきた材料から高度に
有用な材料を提供し、従来の廃棄に先立つ徹底処理なら
びに廃棄物処分に要する費用の低減。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアルミニウムドロスから
の非金属生成物（ＮＭＰ）の回収に関する。詳述すれ
ば、本発明は黒色ドロスから得られる塩もしくはアルミ
ニウムドロスを炉で塩で処理して遊離アルミニウムを除
去する工程で得られる塩を含む非金属生成物の処理方法
に関する。本明細書で用いられる「黒色ドロス」は塩を
含み、アルミニウム鉱石を処理してアルミニウムを回収
する時に通常添加されるドロスである。「芒硝」は塩
が、前記ドロスの処理に用いられるドロスを処理してド
ロスから遊離アルミニウムを回収した残液である。黒色
ドロスと芒硝からの前記ＮＭＰには相当な量の好ましく
ない塩と、そのうえ、成分例えばアルミニウム窒化物と
回収できない遊離アルミニウムなどが含まれる。本発明
は黒色ドロスと芒硝からの前記ＮＭＰを塩化物を除去す
る程度に処理しながら高成分の窒化アルミニウムと可能
な程度に前記回収不能の遊離アルミニウムを保持して反
応性ＮＭＰを提供することである。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウムを鉱石又は同種のものから
回収する目的でアルミニウムの物体を炉で溶融する時、
ドロスが前記溶融アルミニウムの表面に生じ、それを定
期的に、例えばスキミングもしくは同様の作業で除去す
る必要がある。除去ドロスには一般にかなりの量の遊離
アルミニウムのみならず酸化アルミニウムと一定の他の
金属と、マグネシウム、マンガンとリチウムの金属塩
が、処理されるアルミニウムもしくはアルミニウム合金
の種類により含まれる。いくつかの工程では、前記アル
ミニウム鉱石を塩で処理すると、スキムしたドロスには
塩が含まれ、それを「黒色ドロス」とラベルを貼付け
る。前記アルミニウムドロスから可能の程度に前記遊離
アルミニウムを回収することが好ましい。それはこの遊
離アルミニウムがかなりの経済価値からなるからであ
る。ドロスを処理して遊離アルミニウムを回収する１つ
の在来の方法では、塩例えば塩化ナトリウムを用いて溶
融ドロスのブランケットに用いる。前記遊離アルミニウ
ムをその後、前記ドロスから分離して遊離アルミニウム
と、酸化アルミニウム及び他の材料例えば窒化アルミニ
ウム、塩化アルミニウムと炭化アルミニウムを含む非金
属生成物のみならず、かなりの量の塩を供給する。前記
ドロス処理から回収される全非金属材料をこの明細書で
非金属生成物（ＮＭＰ）と言う。これらの非金属生成物
で通常の塩処理を用いるか、あるいは黒色ドロスから得
られるかなりの部分に対し、廃棄材料と考えられ、通常
の通りに埋立て用として処分される。

【０００３】これらの非金属生成物は、塩と窒化アルミ
ニウム（ＡＩＮ）を含んでいるので、処理しないで通常
の埋め土に処分できないが、しかし、前記塩は降雨中の
浸出し、又前記窒素が水分と接触すると反応して、アン
モニウムを生成することがある。この反応性と生態学的
考慮の結果として、前記ＮＭＰ類を埋立て地に運ぶ前に
塩と窒化アルミニウムを黒色ドロス又は芒硝から回収し
たＮＭＰ類から除去することが必要であった。これは、
芒硝もしくは黒色ドロスからのＮＭＰ類を徹底的に洗浄
して処理して塩と窒化アルミニウムの量を可能な限り少
なく、なるべくならば１％以下にすることができる脱塩
プラントを用いてしきたり通りに行うことができた。処
理は高価につき、埋立てを続けることがほとんどできな
くなっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明によれば、芒硝
もしくは黒色ドロスからのＮＭＰを処理しないで窒化ア
ルミニウムを除去することが有利であることがわかっ
た。それどころか、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含む
非金属生成物を微粉砕して選別でき、その後、有用な耐
火材、研磨材その他同種の物品の生産に有利に利用でき
ることがわかった。非金属生成物中のＡｌＮは非金属生
成物を有用な耐火材その他同種の物品に転換して所望の
耐火材その他同種の物品形成に有用な熱エネルギー供給
の工程で反応できる。従って、本発明の目的は、ドロス
の経済的に不利な徹底的脱塩処理の必要性を除くだけで
なく、有用な原料供給を提供し、材料を埋立てに持込む
必要性も除去することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる窒化アル
ミニウム含有反応性材料を提供する方法は、芒硝、黒色
ドロスと白色ドロスから得られる非金属生成物、黒色ド
ロス、白色ドロス及びその混合物からなる群より選ばれ
る材料を処理して、前記材料内に含まれる窒化アルミニ
ウムを濃縮する条件の下で前記材料から塩化物を、約３
％以下まで除去し、前記処理材料の正味エネルギー価を
増大させて反応性ＮＭＰを提供し、又前記ＮＭＰを回収
して後続の用途に向けることを要旨とするものである。

【０００６】次に本発明に係わる芒硝、黒色ドロスと白
色ドロスから得られる非金属生成物、黒色ドロス、白色
ドロス及びその混合物からなる群より選ばれる材料を、
本明細書に規定するように処理して、前記材料から塩化
物を、前記材料中の窒化アルミニウムを濃縮する条件下
で約３％以下になるまで除去するよう処理する方法の生
成物である窒化アルミニウムを含む反応性材料は、前記
処理された材料の正味エネルギー価を増大させて、反応
性窒化アルミニウムを含む材料を提供することを要旨と
するものである。

【０００７】

【作用】従って本発明は、黒色ドロスからの芒硝又はＮ
ＭＰの洗浄もしくは微粉砕に設計構成された脱塩装置を
ドロス処理操作と関連させた方法を提供し、それによっ
て塩の量を約３％以下まで低下させるが、前記ＡｌＮの
量を可能な限り、好ましくは７％以上、更に好ましくは
１２％乃至２４％の範囲に維持させる。本発明の方法
は、反応性材料すなわち反応性ＡｌＮを含む、ドロスか
らの反応性ＮＭＰを提供する。本方法は、黒色ドロスか
らの芒硝もしくはＮＭＰを処理して塩化物を約３％以下
に除去、又前記反応材料中のＡｌＮを好ましくは約７％
以上、更に好ましくは１２％乃至２４％範囲内に濃縮し
て、処理材料の正味エネルギー価を増大させる工程から
なる。前記ＡｌＮ成分を著しく減少させないよう条件を
管理する。本発明による好ましい処理法は、黒色ドロス
からの芒硝もしくはＮＭＰの水洗浄、微粉砕と乾燥によ
るか、あるいは黒色ドロスからの芒硝又はＮＭＰを微粉
砕した後、洗浄及び乾燥することである。

【０００８】反応性ＮＭＰに含まれるＡｌＮは出発原料
によって変化する。しかし通常、処理ＮＭＰには約７％
乃至２４％のＡｌＮが含まれている。そのうえ、処理Ｎ
ＭＰには回収不能の遊離アルミニウムが約２％乃至８％
の量で含まれている。前記ＡｌＮと遊離アルミニウム
は、前記ＮＭＰを有用物品に転換すると利用できるエネ
ルギー源となる。従って、含有量をＡｌが６％、ＡｌＮ
が１８％と仮定すると、１トン当りのＮＭＰの利用でき
るエネルギーは次の通りである：２，０００ポンド×１８％＝３６０ポンドＡｌＮ２，０００ポンド× ６％＝１２０ポンドＡｌ１００ポンドＡｌ＝４００Ｋｗ−時エネルギー１００ポンドＡｌＮ＝２１８Ｋｗ−時エネルギー１２０ポンドＡｌ＝４８０Ｋｗ−時３６０ポンドＡｌＮ＝７８４Ｋｗ−時利用できるエネルギー＝１トン当り１，２６４Ｋｗ／時前記ＮＭＰの研磨材もしくは耐火材料への加工に必要な
エネルギーは、いったん反応温度に達すると、熱のかな
りの供給なしに反応が進み、予想された加工費を著しく
低減させる。

【０００９】

【実施例】通常のアルミニウム加工作業では、アルミニ
ウム鉱石を炉で溶融し、金属アルミニウムを鉱石のスキ
ミング作業でできるドロスと共に回収する。鉱石の処理
で塩を使用しない作業では、無塩ドロスもしくは「白色
ドロス」を回収する。窒化アルミニウムを多量に含んだ
白色ドロスは米国特許第４，８７７，４４８号、第４，
９９７，４７６号と第５，０３０，２７３号に開示のプ
ラズマエネルギー炉で直接処理して遊離アルミニウム
と、反応性窒化アルミニウムを含む価値のある非金属生
成物を回収できる。しかし、塩を鉱石処理作業に用いる
アルミニウムの塩析工程で、黒色ドロスもしくは塩を含
むドロスが得られる。通常のドロスを処理して遊離アル
ミニウムを回収する通常の方法では、すなわちプラズマ
エネルギーの用法が知られる前は、前記白色又は黒色の
ドロスを超耐熱性炉で遊離アルミニウムの融点以上の温
度に加熱する。前記遊離アルミニウムのＮＭＰからの分
離を助けるために、前記ドロスに塩をかける。この方法
を用いると多量の塩を含む芒硝のみならず前記反応性窒
化アルミニウムを含む非金属生成物も提供する。

【００１０】上述のように、通常の通りにこの材料を脱
塩プラントで徹底的に洗浄して塩と窒化アルミニウムの
全部を除去して埋立てに送れる適当な廃棄生成物とす
る。本発明によれば、この材料をここで塩化物の除去に
必要なだけの洗浄ですむので、加工費をかなり低減する
一方、前記窒化アルミニウムを保持して、耐火材、研磨
材その他同種のものに加工できる価値のある材料を提供
する。

【００１１】図１に示すように、黒色ドロスからの芒硝
もしくはＮＭＰを多段式インパクトケージミル１０に供
給する。このインパクトミルは槌打ち作用により前記ア
ルミニウム金属粒子を塩と金属酸化物から分離する。従
って、前記槌打ちは塩と金属酸化物粒子を金属から叩き
出して、これらの粒子を分別しながら、前記アルミニウ
ム粒子をせいぜいその形を幾分か変形させる程度でほぼ
その本来の形を保たせる。インパクトミル１０からの材
料をその後、選別ステーション２０に送り、そこで粒子
の大きさが−２０メッシュ以下の材料を分離してミニマ
ム．コンタクト．ウォーター．ダイジェスター（ｍｉｎ
ｉｍｕｍ．ｃｏｎｔａｃｔ．ｗａｔｅｒ．ｄｉｇｅｓｔ
ｅｒ）か、ウルトラ．グラインド．ステーション（ｕｌ
ｔｒａ．ｇｒｉｎｄ．ｓｔａｔｉｏｎ）４０のいずれか
に送る。前記選別ステーション２０からの材料が２０メ
ッシュの篩上以上の粒子の大きさのものを前記多段式イ
ンパクトミル１０に戻す。前記インパクトミル１０はバ
ッチ型ミルで、「新規」材料は、前記ミルを通る一連の
パス後、最初の回分のすべてが加工されて、約＋２０メ
ッシュ以上の粒子ができ、又前記非金属材料の粒子の大
きさが約−２０メッシュ以下に小さくなるまで前記イン
パクトミルには戻されない。図１では、ミル１０を通る
３つのパスが示されている。しかし、材料によって、追
加のパスが必要となる。

【００１２】粒子の大きさが＋２０メッシュの材料は非
常に高い金属成分と低い塩分を有している。この材料を
ビン５０に送り、そこでそれを、米国特許第４，８７
７，４４８号、第４，９９７，４７６号と第５，０３
０，２７３号に開示された形式のプラズマアルミニウム
回収炉６０に送り、遊離アルミニウムを前記ＮＭＰから
分離する。前記ＮＭＰをその後、ＮＭＰ後処理ステーシ
ョン７０に送り、更なる加工をして酸化物として収集す
る。

【００１３】粒子の大きさが−２０メッシュ以下の材料
で前記ミニマム．コンタクト．ウォーター．ダイジェス
ター３０に送られた材料をその後、前記ミニマム．コン
タクト．ウォーター．ダイジェスターからスクリュー分
類機を通して送り、濾過器８５を通してポンピングす
る。固体ＮＭＰを前記濾過器により除去、固形物の少な
い水を蒸発器、晶析装置、遠心機、濾過器と乾燥器から
なり、塩生成物９５を除去するステーション９０を通過
させる。前記蒸発器からの水を前記ミニマム．コンタク
ト．ウォーター．ダイジェスター３０に戻し、必要の場
合補給水を添加する。

【００１４】濾過器８５からの一連の乾燥器７５を通過
させた前記ＮＭＰには３％以下の塩化物成分と高い含有
量好ましくは約１２％乃至２４％の窒化アルミニウムが
備わっている。乾燥後、前記材料をＮＭＰ後処理部７０
に送る。

【００１５】別の実施例では、粒子の大きさが−２０以
下の材料をウルトラ．グラインダ４０に送り、粒子の大
きさを−２００メッシュに縮小させ、それを風選室６５
に送る。この室で、３％以下の塩化物を含むＮＭＰであ
る重物質をＮＭＰ後処理部７０に送る。３％以上の塩化
物を含む軽物質を前記ミニマム．コンタクト．ウォータ
ー．ダイジェスター３０に送って上述の加工を行う。微
粉砕と水洗浄は前記ＮＭＰ中の塩化物のほとんど全てを
除去する傍ら前記ＡｌＮを濃縮する設計となっている。

【００１６】

【発明の効果】本発明は従来廃棄物と考えられていた材
料から高度に有用な材料を提供するものである。しか
し、廃棄物として、以前に埋立てに処分できた材料でさ
えも、広範で費用の嵩む処理を必要とした。従って、本
発明の利点は少くとも２つの部分を有する：廃棄物とし
ての処分に先立って廃棄副生成物処理の必要性の排除
と、有用な用途に有用な特性を備える材料の提供とであ
る。

【００１７】本発明は主として、黒色ドロスと芒硝から
のＮＭＰに関して具体的に説明されているが、時には、
黒色ドロスと白色ドロスを金属とＡｌＮの成分向上に資
するような材料との混合が好ましいことがある。そのう
え、本発明は黒色ドロスと白色ドロスで、ここでも金属
とＡｌＮ成分の向上に用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による好ましい処理順序を示す略図であ
る。

【符号の説明】

１０多段式インパクトケージミル２０選別ステーション３０ミニマムコンタクトウォーターダイジェスター４０ウルトラグラインドステーション５０ビン（金属濃縮物貯蔵）６０プラズマアルミニウム回収炉６５風選室７０ＮＭＰ後処理ステーション７５乾燥器８０スクリュー分類機８５濾過器９０蒸発器、晶析装置、遠心機、濾過器と乾燥器から
なるステーション９５塩生成物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】窒化アルミニウム含有反応性材料を提供
する方法において、芒硝、黒色ドロスと白色ドロスから
得られる非金属生成物、黒色ドロス、白色ドロス及びそ
の混合物からなる群より選ばれる材料を処理して、前記
材料内に含まれる窒化アルミニウムを濃縮する条件の下
で、前記材料から塩化物を約３％以下まで除去し、前記
処理材料の正味エネルギー価を増大させて反応性非金属
生成物を提供し、又前記非金属生成物を回収して後続の
用途に向けることを特徴とする反応性材料提供の方法。
【請求項２】前記処理が水洗浄処理に続く乾燥からな
ることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項３】前記処理が微粉砕、水洗浄と乾燥からな
ることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項４】芒硝、黒色ドロスと白色ドロスから得ら
れる非金属生成物、黒色ドロス、白色ドロス及びその混
合物からなる群より選ばれる材料を、本明細書に規定す
るように処理して、前記材料から塩化物を、前記材料中
の窒化アルミニウムを濃縮する条件下で約３％以下にな
るまで除去するよう処理する方法の生成物である窒化ア
ルミニウムを含む反応性材料であって、前記処理された
材料の正味エネルギー価を増大させて、反応性窒化アル
ミニウムを含む材料を提供することを特徴とする窒化ア
ルミニウムを含む反応性材料。
【請求項５】前記窒化アルミニウムが３％乃至２４％
の前記材料からなることを特徴とする請求項４の材料。
【請求項６】前記窒化アルミニウムが１２％乃至１８
％の前記材料からなることを特徴とする請求項４の材
料。