JPS6144756A - アルミナ焼結粒の製造方法 - 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】 技術分野 本発明はアルミノ焼結粒の製造方法に関する。

従来技術 従来、耐火物の骨材や触媒担体などとして使用するアル
ミナ焼結粒は、高アルミナ質粉末原料に水を添加して造
粒した後、これを８編に加熱して焼結づることによって
ｌ１１３１ｉされていた。しかして、一般に高アルミナ
質原料粉末は焼結性が悪く、これをそのまま水をもって
造粒し、加熱焼結させたのでは、十分な弾痕をもった焼
結粒が得られないので、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、得られた焼結粒の純度を低下させるたり
てなく、耐熱性をも低Ｆさせることになるので、好まし
いこととはいい難かった。

アルミナ原料に粘土の如ぎバインダー類を配合すること
による前記の欠点を解消するために、バインダーを使用
せずド強痩の大きいアルミナ焼結粒を製造する試みも行
なわれており、例えば特公昭５　ｇ−５０９３０号公報
には、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
噛吊％以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に造粒し、この造粒物を１．７００
℃以上の温度に加熱し焼結さけることによりアルミナ焼
結粒を製造するｈ払が開示されている。しかしながらこ
の特檜公報記載の方法は、（イ）焼結に先立ちアルミナ
を１．２５０℃以上の４瓜で焼成する必要がある、（ロ
）焼結温度を１．７００℃以上にしないと高強度のアル
ミナ焼結粒が得られない、（ハ）造粒に際してバインダ
ーを用いず、水しか用いていないので、造粒物は焼結前
の強電が弱く、衝撃などにより破壊して球状のアルミナ
焼結粒が得られないなどの欠点がある。

発明の目的 本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を改良し、製
造操作面および製品の品質面において利点を有するアル
ミナ焼結粒の製造方法を提供Ｊることにある。

発明の要約 本発明のアルミナ焼結粒の製造方法は水溶性高分子から
なる有機バインダーと水溶性アルミニウム塩からなる無
機バインダーとを水を存在させながらアルミナ及び／又
は水酸化アルミニウム粉末に加えた後、混合して造粒物
を稈る−１．、程と、萌−［程で得られた造粒物を１４
００〜１９００℃の温度で加熱焼結してアルミナ焼結粒
を得る工程とを含むことをネ１徴とす゛る。

発明を実施するために好ましい態様 本発明のアルミナ焼結粒の製造方法において原料物質と
して用いられるものはアルミナである。

このアルミ上としては例えばバインダー類で得た水酸化
アルミニウムを０品が０．３〜０．５μになるように仮
焼し、このアルミナを単粒子（０品〉まで粉砕したもの
が好ましく用いられる。

なお水酸化アルミニウムは本発明の方法において採用さ
れるアルミノ−の焼結条件下にアルミナに転化されるの
で、前記アルミナとともにまたは前記アルミナの代りに
水酸化アルミニウムを用いることもできるが、便宜上、
以下の説明は原料としてアルミナ粉末を用いた態様につ
いて行なう。

以下に本発明の方法を順次詳説する。

（造粒工程） 本発明のｈ払によればｊ先ず水溶性高分子がうなる有機
バインダーと水溶性アルミニウム塩からなる無機バイン
ダーとを水を存イＦさμながら、アルミナ粉末に加えた
後、混合してアルミ犬造粒物を得る。

前記有１幾バインダーと無機バインダーとを水を存在さ
Ｖながらアルミナ粉末に加えた後、混合してアルミノ造
粒物をｌＨｙる尺体的イア方法としては、以下のものが
挙げられる。

（イ）　有機バインダーと無機バインターの両者を水に
溶解して冑たバインター水溶液をアルミナ粉末に加えｒ
：混ＩＩで予め混合して造粒覆るかまたは前記バインダ
ー水溶液をアルミナ粉末にスプレーしなから造粒ツる。

（ロ）　有機バインターと無機バインダーのうちの一方
を粉末のままアルミナ粉末に加えた後、次いで他方のバ
インダーの水溶液を添をアルミナ粉末に加え、次いで４
１機バインダー水溶液を添加しＬ造粒するのが好ましい
　ン　。

（ハ）　アルミナ粉末に水を加えて混合し、これに有機
バインダーと無機バインダーとをいずれも粉末のままで
又はいずれかを粉末のまま、他を水溶液として加えて混
合して造粒する。

（ニ）　アルミノ−粉末に有機バインダーと無機バイン
ダーとをいずれも粉末のままで加え水をスプレー添加し
なから造粒する。

（ホ）　アルミナからなる核物質例えば焼結アルミナの
小さな粒などを用い、これにバインダー水溶液をスプレ
ーし、ざらにアルミナ粉末を付着させながら造粒する。

本発明のアルミナ粉末と両バインダーとの混合処理及び
アルミナ造粒処理においては水の存在を必須とするが、
水の存在が確保されれば、前記（インへ・（ホ）の方法
以外の方法を用いてもよいことはもらろんぐある。

造粒機としては攪拌混合型造粒間、パン！Ｉ！迄粒機な
どが用いられる。また押出し造粒後球形整粒機を用いて
もよい。

粒径０．１へ・３　ｍ／ｍφのアルミナ造粒物を得るに
は攪拌混合型造粒機を用いるのが好ま【ノく、圧密で真
球麿のあるアルミナ造粒物が得られる。

まｌＣ粒径３ＩＲ／Ｉｌｌφ以上のアルミナ造粒物を得
る場合には遠心流動型コーティング装＠（ＯＦココ−−
）や押出し造粒機ど球形整粒機との組み合せ等を用いる
ことができる。

造粒操作を容易にし、貞球瓜及び強度を更に向」ユさせ
るために、造粒「ｙにノｌルミナに対し１〜１０Ｗ【％
の結晶セルロースを添加することもできる。

また本発明にＪ３いて６機バインダーと無機バインダー
の両者を併用Ｊる理由は、有機バインダーはアルミナ粉
末の造粒後、造粒物の加熱処理前の機械的強度を高め、
加熱処理前において造粒物が衝撃などにより欠損、破壊
覆るのを防＋Ｌ　１−る働ぎをするものであり、また無
機バインダーは、アルミナ造粒物の加熱後であってアル
ミｉが焼結される前の温度（通常３００へ、１０００℃
）においてアルミナ造粒物が崩壊するのを防止４る働き
をするものであり、これらのうらの１つが存在しない場
合には、下記のような欠点が生ずるからである。

（ｉ）：０機バインダーのみの使用では、前述の如く加
熱処理前のアルミナ造粒物の機械的強度は紺持されるが
、有機バインダーはアルミナ造粒物の加熱後、前記アル
ミナ焼結前の温度で燃焼してしまうので、アルミナの焼
結が起る前のアルミナ造粒物の崩壊を防止できない。

（ｉｉ）　　無機バインダーは有機バインダーと比べ接
６竹に劣るので、無機バインダーのみの使用では加熱処
理前のアルミナ造粒物の機械的強度を、有機バインダー
のみの使用の場合と比べて高めることができないから、
加熱前において造粒物の欠損、破壊が生じやすい。

すなわち本発明にお番プる有機バインダーと無機バイン
ターとの併用は、それぞれを甲独で使用した場合の欠点
を巧みに解消するものである。

本発明で用いられる水溶性高分子からなる布拭バインダ
ーとしてはポリじニルアルコール（ＰＶＡ）、カルボキ
シメチルセルロース（ＣＭＣ）、デキストリン、アラビ
アゴム、アルギン酸塩（特にナトリウム塩）、リグニン
スルボン酸塩（特にす１−リウム塩）、ニカワ、ピラ升
ンなどが挙げられる。これらのイ４　ｆＦ！バインダー
の２梗以上を併用してもよい。

また水溶性アルミニウムｆＭ　ｈｓ　Ｉらなる無機バイ
ンダーとしではオキシ塩化アルミニウム、リン酸アルミ
ニウム、アルミニウムホルムアセデート、アルミナゾル
、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、アルミニ
ウムヒドロ↓シク［］ライｉ−すどを用いるのが好まし
い。水溶性アルミニウム塩からなる無機バインダーを用
いる本発明によれば、これら無機バインダーは本発明の
方法におけるアルミナ焼結条件下に分解しアルミナに転
化されるので、得られたアルミを焼結粒に不純物が１１
人ずるのが防止され、ＰｉｌｉＩ！ｅ（例えばアルミナ
９９％以上）のアルミナ焼結粒が得られるという利点が
ある。これらの無機バインダーの２種以、Ｆを併用して
もよい。

（焼結工程） 上で得られたアルミ）造粒物を次いで１４００〜１９０
０℃の温痕で加熱焼結してアルミナ焼結粒を橿１１る。

焼成炉としては、マツフル炉、シャトルキルン、１−ン
ネルニ１ニルン、ロータリーキルンなどのいづれも使用
できるが生産性を高めかつ均一に焼成づるためには、Ｅ
ｌ−タリーキルンを使用することか望ましい。またロー
タリーキルンを使用づることにより造粒物はキルン内部
で転動し、リリ合う、いわゆるともずり（共摺）の効果
があり更に真球度の高いアルミナ焼結粒が得られる。

焼結を促進するためにアルミナに対し０．０５〜１．０
重量％のＭＧＯ，Ｎ　ｉ　Ｏ，Ｍｎ０１ＭｎＯ２、Ｃｕ
Ｏ１Ｆ（］２０３、ＺｒＯ２、Ｔ　＋　０２等を焼結助
剤として添加しても良い。

この様にして造粒し焼結リ−ることにＪ、り造粒時の形
を崩すことなく緻密（しかも強固な焼結粒が得られる。

以下実施例により本発明を史に説明するが、本発明はこ
れらの実施例に限定されるものではない。

実施例１ α晶０．３〜０．５μからなるアルミナを内容積３４ｊ
！の小型振動ミル（アルミナ・ボール２０ｍ７ｍφを６
０Ｋｏ充填）に加え、７．５Ｋ（］／１−１ｒで連続粉
砕処即した。

得られたアルミナの粒径分布は、次の如くであった。

攪拌混合型造粒様を使用し、アルミナに対し３．０重量
％のポリ塩化アルミニ・クムと０．５重量％の酸化マグ
ネシウムを粉砕アルミナに加え混合後、アルミナに対し
２５川吊％のポリビニルアルコール１％水溶液をスプレ
ーにより添加し造粒し、球形で平均ｔ＆　１　　ｍ／　
ｍφのアルミ）’ｌｌｉ粒物を得た。

次いで得られた造粒物をロータリーキルンで１６００℃
に加熱焼結し−（アルミナ焼結粒を得た。

ロータリーキルンで１６００℃に加熱して得ら。

れた焼結粒の崩壊ＧＪ　５％前後であり、均一粒径を有
し、真球度の高いものが（ｑられた。

得られた焼結粒は、見＃１）気孔率　　２．５％高比重
　　　　３．６５ 圧壊強度　１７５Ｋ（］ であった。

実施例２ 実施例１と同様にアルミナを小型振動ミルぐ連続わ）砕
したしのを内容積１０１の捏和機に入れ、次いで、アル
ミナに対して１重量％のポリ塩化アルミニウムと、０．
５重量％の酸化マグネシウムと、５重量％の結晶ｅルロ
ースと、２５重量％のポリビニルアル」・−ル１％水溶
液とを添加して混練した。その後押出し造粒機で棒状に
造粒後、球形整粒機で５ｍ／ＩＩＩφ程麿の球状に造粒
してアルミナ造粒物を得た。

次いで、この造粒物をＤ−タリー二１ルンで１６００℃
に加熱焼結さけてアルミナ焼結粒を４ｊｆだ。

得られた焼結粒は、見掛気孔率　　２．０％嵩比重　　
　　３．６５ 圧壊強度　１８５Ｋ（］ であり真球度の高いものであつｌこ。

実施例３ 実施例１と同様にアルミナを小ヘリ振動ミルで連続粉砕
した後、アルミナに対し５．０重量％のオキシ塩化アル
ミニウムを加え、混合後２３重量％のアラビア・ゴム：
）Ｎｍ％水溶液をスプレーにより添加し攪拌型造粒機で
造粒しく球形で平均経２、Ｏｍ／ＩＩＩφのアルミナ造
粒物を得た。

次いて・（りられた造粒物を目−タリー４ルンで１６０
０℃で加熱し焼結してアルミナ焼結粒を得た。

得られた焼結粒は、見掛気孔ｆｔ　　２．０％高比重　
　　　３．６０ 圧壊強１良　１８０Ｋｔｌ であった。

比較例 比較のために実施例１と同様に小型振動ミルで連続粉砕
したアルミナ粉末に、水溶性のアルミニウム塩からなる
無（幾バインダーを添加せずに有機バインダーのみを添
加し、実施例１と同、様に、攪拌混合型造粒機を使用し
造粒した後、得られたアルミナ造粒物をロータリー４〜
ルンで１６００℃に加熱焼結さびてアルミナ焼結粒を得
た。

得られた焼結粒の６０〜７０％（よ崩壊しており造粒時
の原形をとどめておらず不揃いであり見掛気孔率　　９
，８％ 嵩比重　　　　３．４５ 圧壊強度　１３０Ｋｌ］ であった。

実施例４ 実施例１ど同様にアルミナを連続粉砕した後アルミナに
対し５重量％のアルミニウムホルムアセテートと３重量
％のデキストリンを加え混合後、アルミノに対して２３
３重丸の水をスプレーにより添加しながら、攪拌型造粒
機で造粒し、球形で平均径２．０１／Ｉｌｌφのアルミ
ナ造粒物を得た。

得られた造粒物を［１−クリ−１−ルンで１６００℃に
加熱し焼結さけてアルミナ焼結粒を）りた。

得られた焼結粒は、見掛気孔″４１　１．７％高比Φ　
　　　３．６７ 圧壊強度　１８５Ｋ（１ であった。

発明の効架 本発明によれば有機バインダーと無機バインダーとが併
用されているので、アルミを造粒物が加熱処理前に欠損
、破壊することがなく、またアルミナ造粒物の加熱後、
アルミノの焼結する前の温度（３００〜１３００℃）に
おいてアルミナ造粒物が崩壊覆ることがない。従つ゛（
高断熱性、高強度などの種々の特性を右する均一なアル
ミナ焼結粒を高い回収率（歩留り）で得ることができる
。

また無機バインダーとして用いられた水溶性アルミニウ
ム塩からなるバインダーは本発明の加熱条件下にアルミ
ナに添加されるので得られるアルミナ焼結粒が高純瓜で
あるという利点を有する。さらに上述の如クツアルミナ
造粒物はイの焼結前の３００〜１３００℃の＃Ａ麿にお
いて」分に強度があるのでロータリキルンでの回転運動
にも十分に耐え、しかもキルン内部での転動にＪ、ると
もずり（共摺）により真球磨、粒径の均一・性を有する
アルミナ焼結粒が得られる。さらにまた焼結４麿が従来
のｈ法よりも低くてすむという利点もある。

代即人　浅　　利　　　皓

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）水溶性高分子からなる有機バインダーと水溶性ア
   ルミニウム塩からなる無機バインダーとを水を存在させ
   ながらアルミナ及び／又は水酸化アルミニウム粉末に加
   えた後、混合して造粒物を得る工程と、前工程で得られ
   た造粒物を１４００〜１９００℃の温度で加熱焼結して
   アルミナ焼結粒を得る工程とを含むことを特徴とするア
   ルミナ焼結粒の製造方法。
2. （２）更に結晶セルロースをアルミナ及び／又は水酸化
   アルミニウム粉末に添加する特許請求の範囲第１項記載
   の方法。
3. （３）ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＭｎＯ、、ＭｎＯ＿２、ＣｕＯ
   、Ｆｅ＿２Ｏ＿３、ＺｒＯ＿２及びＴｉＯ＿２からなる
   群から選択される焼結助剤をアルミナ及び／又は水酸化
   アルミニウム粉末に対して０．０５〜１．０重量％添加
   する特許請求の範囲第１項記載の方法。
4. （４）有機バインダーがポリビニルアルコール（ＰＶＡ
   ）、カルボキシメチルセルロース （ＣＭＣ）、デキストリン、アラビアゴム、アルギン酸
   塩、リグニンスルホン酸塩、ニカワ及びゼラチンからな
   る群から選択される特許請求の範囲第１項記載の方法。
5. （５）無機バインダーがオキシ塩化アルミニウム、リン
   酸アルミニウム、アルミニウムホルムアセテート、アル
   ミナゾル、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム及
   びアルミニウム、ヒドロキシクロライドからなる群から
   選択される特許請求の範囲第１項記載の方法。
6. （６）焼結をロータリーキルン内で行なう特許請求の範
   囲第１項記載の方法。