(57)【要約】【課題】高性能光学レンズ、又は電気・電子材料用としても好適な高純度水酸化アルミニウムの製造方法を提供する。【解決手段】粗製アルミン酸ナトリウム水溶液に酸化剤を作用させて有機物を分解する第１工程、該有機物が分解されたアルミン酸ナトリウム水溶液に種結晶水酸化アルミニウムと水を添加し、水酸化アルミニウムを析出させ、析出した水酸化アルミニウムを該水酸化アルミニウムに付着した不純物と共に該アルミン酸ナトリウム水溶液から分離除去する第２工程、及び該不純物が除去されたアルミン酸ナトリウム水溶液にキレート剤を添加した後、炭酸ガスを吹き込み、高純度水酸化アルミニウムを析出させる第３工程をこの順に行うことを特徴とする高純度水酸化アルミニウムの製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗製アルミン酸ナトリウム水溶液に酸化剤を作用させて有機物を分解する第１工程、
該有機物が分解されたアルミン酸ナトリウム水溶液に種結晶水酸化アルミニウムと水とを添加し、水酸化アルミニウムを析出させ、析出した水酸化アルミニウムを該水酸化アルミニウムに付着した不純物とともに該アルミン酸ナトリウム水溶液から分離除去する第２工程、及び
該不純物が除去されたアルミン酸ナトリウム水溶液にキレート剤を添加した後、炭酸ガスを吹き込み、高純度水酸化アルミニウムを析出させる第３工程
をこの順に行うことを特徴とする高純度水酸化アルミニウムの製造方法。
【請求項２】
前記第３工程は、析出した高純度水酸化アルミニウムをキレート剤を含有する水溶液で洗浄する工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の高純度水酸化アルミニウムの製造方法。
【請求項３】
前記第３工程は、種結晶水酸化アルミニウムの存在下に炭酸ガスを吹き込むことを特徴とする請求項１又は２に記載の高純度水酸化アルミニウムの製造方法。
【請求項４】
前記粗製アルミン酸ナトリウム水溶液は、鉄の含有量が金属換算で１０ｐｐｍ以上で炭素分（ＴＯＣ）の含有量が２００ｐｐｍ以上である粗製水酸化アルミニウムを水酸化ナトリウム水溶液に溶解して調製されたものであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の高純度水酸化アルミニウムの製造方法。
【請求項５】
前記酸化剤は、亜塩素酸、次亜塩素酸及び過酸化水素から選ばれる１以上の化合物であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の高純度水酸化アルミニウムの製造方法。
【請求項６】
前記キレート剤は、エチレンジアミン四酢酸及びその塩ならびにニトリロトリスメチレンホスホン酸及びその塩から選ばれる１以上の化合物であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の高純度水酸化アルミニウムの製造方法。
【請求項７】
前記種結晶水酸化アルミニウムは、平均粒子径が２μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の高純度水酸化アルミニウムの製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の方法によって得られ、鉄の含有量が金属換算で２ｐｐｍ以下で、炭素分（ＴＯＣ）の含有量が１００ｐｐｍ以下であり、且つ平均粒子径が１０〜１００μｍであることを特徴とする高純度水酸化アルミニウム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高性能光学レンズ等の製造原料として、あるいは、電気・電子材料として有用な高純度の水酸化アルミニウム及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光学レンズや電気、電子材料の高機能化、高性能化に伴い、原料となる水酸化アルミニウムに対する高い品質が求められている。
水酸化アルミニウムは一般的にバイヤー法により製造されているものの、バイヤー法によって製造された水酸化アルミニウムは、多量の有機物や鉄化合物等を不純物として含んでいる。これら不純物は光学レンズや電気、電子材料の性能を低下させる原因となるため、従来から有機物や鉄化合物などの不純物除去方法が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、過飽和アルミン酸ナトリウム溶液に所定の性状を有する種結晶水酸化アルミニウムを添加して少量の水酸化アルミニウムを析出させ、この水酸化アルミニウムを析出させる際に過飽和アルミン酸ナトリウム溶液中のＦｅを始めとするＣａ、Ｍｇ、Ｔｉ等の金属の酸化物、水和物、塩等の不純物を吸着せしめてこの水酸化アルミニウムと共に除去し、次いで再び所定の性状を有する種結晶水酸化アルミニウムを添加して水酸化アルミニウムを析出させることにより、高純度の水酸化アルミニウムを製造することが記載されている。しかしながら、この方法では種結晶として添加する水酸化アルミニウムとして少なくとも８ｍ2／ｇのＢＥＴ比表面積を有する粉砕状水酸化アルミニウムを用いる必要があり、得られた水酸化アルミニウム中の鉄不純物も１７５ｐｐｍ存在していることから、性能的に十分ではない。
【０００４】
また、特許文献２には、溶解Ｎａ2Ｏ濃度１００ｇ／リットル以上及び液中Ｆｅ濃度０．４ｍｇ／リットル以下であって、溶解Ｎａ2Ｏ分と溶解Ａｌ2Ｏ3分とのモル比（Ｍ、溶解Ｎａ2Ｏ分／溶解Ａｌ2Ｏ3分）が１．６〜２．０である過飽和アルミン酸ナトリウム溶液を原料溶液として用い、平均粒子径が１５〜４０μｍであって、全Ｎａ2Ｏ分が０．１質量％以下であり、且つＦｅ分が４ｐｐｍ以下の高純度水酸化アルミニウムを得る方法が記載されている。しかしながらこの方法によって得られる平均粒子径１０μｍ以上の水酸化アルミニウム中の鉄不純物は２ｐｐｍ以上であり、高性能光学レンズ等の製造原料として、あるいは、電気・電子材料用としても好適に使用できるようにするため、さらなる高純度化が求められている。
【０００５】
【特許文献１】特公平３−５１６５４号公報
【特許文献２】特開平１１−２７８８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明は、高性能光学レンズ又は電気・電子材料として好適な高純度水酸化アルミニウムの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる実情において、本発明者らは鋭意検討を行った結果、バイヤー法等によって得られた水酸化アルミニウムから、粗製アルミン酸ナトリウム水溶液を調製したものであっても特定の工程を順次行うことにより、高性能光学レンズ又は電気・電子材料用として好適な高純度水酸化アルミニウムが製造可能であることを知見し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、粗製アルミン酸ナトリウム水溶液に酸化剤を作用させて有機物を分解する第１工程、該有機物が分解されたアルミン酸ナトリウム水溶液に種結晶水酸化アルミニウムと水とを添加し、水酸化アルミニウムを析出させ、析出した水酸化アルミニウムを該水酸化アルミニウムに付着した不純物とともに該アルミン酸ナトリウム水溶液から分離除去する第２工程、及び該不純物が除去されたアルミン酸ナトリウム水溶液にキレート剤を添加した後、炭酸ガスを吹き込み、高純度水酸化アルミニウムを析出させる第３工程をこの順に行うことを特徴とする高純度水酸化アルミニウムの製造方法である。
また、前記第３工程は、析出した高純度水酸化アルミニウムをキレート剤を含有する水溶液で洗浄する工程を更に含むことが好ましい。
また、前記第３工程は、種結晶水酸化アルミニウムの存在下に炭酸ガスを吹き込むことが好ましい。
また、前記粗製アルミン酸ナトリウム水溶液は、鉄の含有量が金属換算で１０ｐｐｍ以上で炭素分（ＴＯＣ）の含有量が２００ｐｐｍ以上である粗製水酸化アルミニウムを水酸化ナトリウム水溶液に溶解して調製されたものであることが好ましい。
前記酸化剤は、亜塩素酸、次亜塩素酸及び過酸化水素から選ばれる１以上の化合物であることが好ましい。また、前記キレート剤は、エチレンジアミン四酢酸及びその塩ならびにニトリロトリスメチレンホスホン酸及びその塩から選ばれる１以上の化合物であることも好ましい。
また、前記種結晶水酸化アルミニウムは、平均粒子径が２μｍ以下であることが好ましい。
また、本発明は、前記の方法によって得られ、鉄の含有量が金属換算で２ｐｐｍ以下で、炭素分（ＴＯＣ）の含有量が１００ｐｐｍ以下であり、且つ平均粒子径が１０〜１００μｍである高純度水酸化アルミニウムである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、粗製水酸化アルミニウムを出発原料として用いても、鉄の含有量が２ｐｐｍ以下で、炭素分（ＴＯＣ）の含有量が１００ｐｐｍ以下の高性能光学ガラスや電気・電子材料の製造原料としても好適な高純度水酸化アルミニウムを簡便かつ経済的に得ることができる。
更に、本発明の高純度水酸化アルミニウムの製造方法は、従来の高純度水酸化アルミニウム製造方法と比べ、広い粒子径範囲において低い有機不純物の含有量および低い鉄不純物の含有量を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係る高純度水酸化アルミニウムの製造方法は、以下の３つの工程：
第１工程；粗製アルミン酸ナトリウム水溶液に酸化剤を作用させて有機物を分解する工程、
第２工程；該有機物を分解したアルミン酸ナトリウム水溶液に種結晶水酸化アルミニウムと水を添加し、水酸化アルミニウムを析出させ、析出した水酸化アルミニウムを該水酸化アルミニウムに付着した不純物と共に分離除去する工程、及び
第３工程；該不純物を除去したアルミン酸ナトリウム溶液にキレート剤を添加した後、炭酸ガスを吹き込み、高純度水酸化アルミニウムを析出させる工程を必須の工程として含むことを特徴とする。
本発明においては、上記工程を第１工程、第２工程、第３工程の順に行うことが本発明の高純度水酸化アルミニウムを得る上で極めて重要であり、その技術的な意義について、以下に説明する。
【００１１】
｛第１工程｝
第１工程は、有機不純物および鉄をはじめとする無機不純物を含有する粗製アルミン酸ナトリウム水溶液中の有機不純物を酸化剤によりＣＯ2やＨ2Ｏ等まで酸化分解する工程である。
本発明において粗製アルミン酸ナトリウム水溶液とは、アルミン酸ナトリウムをＡｌ2Ｏ3基準で少なくとも２０重量％含む水溶液であって、鉄の含有量が金属換算で４ｐｐｍ以上、炭素分（ＴＯＣ）の含有量が５０ｐｐｍ以上のアルミン酸ナトリウム水溶液を示す。
この粗製アルミン酸ナトリウム水溶液はボーキサイト等のアルミナ含有鉱石をカセイソーダ溶液中で加熱することにより、鉱石中のアルミナ分をアルミン酸ナトリウムとしてアルカリ液中に抽出して得られるものや、水酸化アルミニウムと水酸化ナトリウムを使用して得られる粗製アルミン酸ナトリウム水溶液を使用することもできる。
【００１２】
本発明において、前記粗製アルミン酸ナトリウム水溶液は、バイヤー法によって得られた水酸化アルミニウム（以下粗製水酸化アルミニウムと記す）を水酸化ナトリウム水溶液に溶解して調製されたものを使用することが、除去すべき不純物が少なく、より高純度の水酸化アルミニウムを得られるという観点から特に好ましい。この場合、使用することができる粗製水酸化アルミニウムとしては、市販の工業用グレードが使用できる。これらの粗製水酸化アルミニウム中の鉄や炭素分（ＴＯＣ）の含有量は本発明の各工程を順次行うことにより、各不純物を低減できる関係上、特に制限されるものではないが、もっとも、本実施形態の実用面を考えれば、鉄の含有量が１０ｐｐｍ以上で、炭素分（ＴＯＣ）の含有量が２００ｐｐｍ以上のものを使用することがもっとも望ましい。市販の工業用グレードの水酸化アルミニウムとしては、例えば日本軽金属株式会社製水酸化アルミニウムＢ５２、昭和電工株式会社製水酸化アルミニウムＨ−Ｗ等を使用することができる。本発明で使用する水酸化ナトリウムとしては、市販の工業用グレードが使用できる。
【００１３】
また、水酸化ナトリウム水溶液に粗製水酸化アルミニウムを溶解してアルミン酸ナトリウム水溶液を調製する方法は、特に制限はなく、公知の加熱溶解で行うことができる。
なお、本発明の各工程で使用する水は、少なくとも逆浸透膜、限外濾過膜、イオン交換樹脂等を通過させて、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｃｌ、ＳＯ４等のイオン性不純物を除去した純水を用いることが、溶解させる水に由来する不純物の混入を防止できる点で特に好ましい。
逆浸透膜、限外濾過膜又はイオン交換樹脂に通水される被処理水としては、例えば、工業用水、市水、河川水などの原水を凝集濾過装置及び活性炭等からなる前処理装置で処理し、原水中の懸濁物及び有機物の大半を除去したもの、あるいは、更に、イオン交換樹脂を用いる純水装置で処理されたものなどが用いられる。
【００１４】
使用することができる酸化剤としては、例えば亜塩素酸、次亜塩素酸、過酸化水素等が挙げられ、これらの中でも、亜塩素酸、次亜塩素酸が安価かつ取り扱いが簡便である点で特に好ましく用いられる。酸化剤の添加量はＴＯＣのＣ（炭素）の当量に対して１〜３倍当量、好ましくは１．５〜２．５倍当量である。この理由は酸化剤の添加量が１倍当量未満では有機不純物の分解が不十分となる傾向があり、一方、３倍当量を超えると過剰な酸化剤による装置の腐蝕が発生する傾向があるためである。
【００１５】
上記粗製アルミン酸ナトリウム水溶液濃度は、溶解Ｎａ2Ｏ濃度として１．６モル／リットル以上であればよく、溶解Ｎａ2Ｏ分／溶解Ａｌ2Ｏ3分のモル比は１．６〜２．０程度であればよい。この粗製アルミン酸ナトリウム水溶液は９０℃以上の温度で作製し、純水により希釈した後に７５℃以下に冷却したときに水酸化アルミニウムを析出する濃度の過飽和アルミン酸ナトリウム水溶液となるように調製することが望ましい。
【００１６】
第１工程での反応操作は、所定量の粗製アルミン酸ナトリウム水溶液に酸化剤を添加して３０〜１２０℃、好ましくは５０〜１００℃で、０．５〜５時間、好ましくは１〜３時間反応を行う。
【００１７】
｛第２工程｝
第２工程は、第１工程後に得られた有機物の分解を行ったアルミン酸ナトリウム水溶液中に種結晶水酸化アルミニウムと水を添加し、加水分解によって少量の水酸化アルミニウムを析出させ、当該水酸化アルミニウムを該水酸化アルミニウムに付着した不純物と共に濾過等により分離除去する工程である。
この第２工程において、水酸化アルミニウムと共に析出される一部のＦｅ、Ｔｉ、Ｓｉ等を含む不溶分を除去し、後述する第３工程を効果的に実施して実質的にＦｅ、更にはＣｕ、Ｍｇ、Ｎａ等も含有しない水酸化アルミニウムを得ることができる。
この工程において、析出させる水酸化アルミニウム量を増加させれば、それに伴い除去できるＦｅ等の無機不純物量も増加するが、その分高純度水酸化アルミニウムとして得られる収率が低下する。したがって、析出させる水酸化アルミニウム量は粗製アルミン酸ナトリウム中の全アルミニウム量に対して２〜１７重量％、好ましくは５〜１０重量％とすることが望ましい。
【００１８】
使用することができる種結晶水酸化アルミニウムの諸物性等は、例えば特公平３−５１６５４号公報等に記載されているＢＥＴ比表面積８ｍ2／ｇ以上等の諸物性を有するものを使用することができる。また、市販の水酸化アルミニウムを用いることもできる。この種結晶水酸化アルミニウムの添加により、アルミン酸ナトリウム水溶液から水酸化アルミニウムが効率的に析出し、その一方で、析出した水酸化アルミニウムは共に析出される微細なＦｅ等の金属酸化物や水酸化物の吸着剤として効果的に作用するため、濾過等の単純な操作によりＦｅ等の不純物を次の第３工程で完全に除去可能な濃度まで低減させることができる。
また、本発明において、平均粒子径が２μｍ以下、好ましくは０．３〜２μｍの種結晶水酸化アルミニウムを使用することで、Ｆｅ等の金属酸化物の除去効果を更に高めることができる。
【００１９】
第２工程での反応操作は、前記第１工程終了後の処理液に種結晶水酸化アルミニウムと水とを加え加水分解を行い少量の水酸化アルミニウムを析出させる。
水の添加量は溶解しているアルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）濃度が１割から２割低下する量にしてＮａ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−Ｈ2Ｏ系の加水分解域組成にすることが望ましい。この理由は水の添加量が１割未満では析出する水酸化アルミニウム量が不十分になる傾向があり、一方、２割を超えると析出量が多すぎて第３工程で高純度水酸化アルミニウムとして得られる収率が低下する傾向があるためである。
一方、種結晶水酸化アルミニウムの添加量は粗製アルミン酸ナトリウム中のＡｌ（ＯＨ）3に対して１〜１０重量％、好ましくは３〜７重量％である。この理由は種結晶水酸化アルミニウムの添加量が１重量％未満では種結晶水酸化アルミニウム表面積が小さくなり、無機不純物の除去量が小さくなる傾向があり、一方、１０重量％を超えると不純物を含有し、廃棄される水酸化アルミニウム量が増大するので経済的に不利になるためである。
加水分解温度は８５℃以下、好ましくは６０〜８０℃である。この理由は加水分解温度が８５℃を超えると加水分解が起こらなくなる傾向があるからである。また、加水分解を行う時間は、１〜４時間、好ましくは２〜３時間である。
反応終了後、濾過等の常法の分離手段で析出した水酸化アルミニウムを該水酸化アルミニウムに付着した不純物と共にアルミン酸ナトリウム水溶液から除去する。
【００２０】
｛第３工程｝
第３工程は、第２工程後に得られた不純物の除去を行ったアルミン酸ナトリウム溶液にキレート剤を添加して均一に混合した後、炭酸ガスを吹き込んで高純度水酸化アルミニウムを析出させる工程である。第３工程では、第２工程により完全に分離除去できなかった主としてＦｅ等の金属不純物について、キレート剤の添加によりキレート錯体を形成させる一方で水酸化アルミニウムを高純度品として析出させる。
【００２１】
第３工程で使用するキレート剤としては、鉄と結合して水溶性の錯体を形成するキレート剤であれば使用できる。キレート剤としては、本発明の効果を損なわない限り、任意のものを用いることができ、カルボン酸のようなものも使用できるが、窒素原子又は燐原子を有するキレート剤であって、金属の多座配位子として金属と結合し、錯体を形成するものが好ましい。より好ましくは、キレート剤としては、分子中にイミノ二酢酸骨格を構造の一部に有する化合物又は水溶性の有機リン酸が好ましい。
【００２２】
具体的には、例えば、（１）エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、（２）ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸（ＨＥＤＴＡ）、（３）ジヒドロキシエチルエチレンジアミン二酢酸（ＤＨＥＤＤＡ）、（４）ジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ）、（５）トリエチレンテトラミン六酢酸（ＴＴＨＡ）、（６）ヒドロキシエチルイミノ二酢酸（ＨＩＭＤＡ）、（７）１，３−プロパンジアミン四酢酸（１，３−ＰＤＴＡ）、（８）ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）、（９）ジピコリン酸、（１０）ニトリロトリメチレンホスホン酸（ＮＴＰ）若しくは（１１）ヒドロキシエタンジホスホン酸、又はこれらの誘導体若しくはこれらの塩が挙げられる。（１）〜（１１）の塩としては、具体的には、例えば、（１ａ）エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸三ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸四ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸二アンモニウム、エチレンジアミン四酢酸三アンモニウム、エチレンジアミン四酢酸四アンモニウム、（２ａ）ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸三ナトリウム、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸三アンモニウム、（３ａ）ジヒドロキシエチルエチレンジアミン二酢酸二ナトリウム、ジヒドロキシエチルエチレンジアミン二酢酸二アンモニウム、（４ａ）ジエチレントリアミン五酢酸五ナトリウム、ジエチレントリアミン五酢酸五アンモニウム、（５ａ）トリエチレンテトラミン六酢酸六ナトリウム、トリエチレンテトラミン六酢酸六アンモニウム、（６ａ）ヒドロキシエチルイミノ二酢酸二ナトリウム、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸二アンモニウム、（１０ａ）ニトリロトリメチレンホスホン酸四ナトリウム、ニトリロトリメチレンホスホン酸五ナトリウム、（１１ａ）ヒドロキシエタンジホスホン酸三ナトリウム、ヒドロキシエタンジホスホン酸四ナトリウム等が挙げられる。また、キレート剤は、結晶水を含むものであっても、無水物であってもよい。また、キレート剤は、１種単独又は２種類以上の併用であってもよく、併用する場合、任意の割合で用いることができる。
本発明で使用されるキレート剤の量は、原料の水酸化アルミニウムやアルミン酸ナトリウム水溶液に含まれる鉄や二価金属のような金属性不純物の量をもとにして決定できるが、使用する水酸化アルミニウムやアルミン酸ナトリウムの種類やロットによるバラツキが大きく、使用量の範囲は特に限定することができない。ただし目安としては金属性不純物の１０〜１００倍当量が適切である。主とするキレート剤の添加は炭酸ガス中和の前に行われるが、中和によって得られた水酸化アルミニウムの濾過・洗浄時の洗浄水にも更に補助的にキレート剤を添加することもできる。このときの使用量はより少量で目安としては金属性不純物の１〜１０倍当量が適切である。
【００２３】
次にキレート剤を加えたアルミン酸ナトリウム水溶液に炭酸ガスを吹き込み中和反応を行って高純度水酸化アルミニウムを析出させる。
炭酸ガスはアルミン酸ナトリウム水溶液の液底部に吹き込んで中和を行うことが好ましい。アルミン酸ナトリウム水溶液は強く攪拌していることが好ましく、炭酸ガスはできるだけ細いノズル（噴出口）から吹き込むようにすると炭酸ガスの吸収効率を向上させることができるため好ましい。
炭酸ガスの使用量は、中和の度合いで決められる。すなわち、アルミン酸ナトリウム水溶液のｐＨが７．５〜１１の範囲になるようにすればよい。好ましくはｐＨは８．５〜１１である。この理由はｐＨが７．５より低くなると炭酸ガスの吸収率が低下するため不経済であり、ｐＨが１１より高いと水酸化アルミニウムの析出率が低下して収率が下がるため好ましくない。更に好ましくは、ｐＨは１０．０〜１１である。ｐＨが１０．０より低くなるとＮａ含有量が多くなる傾向がある。
【００２４】
炭酸ガスによる中和に先立って、種結晶水酸化アルミニウムの添加を行うこともできる。この場合、種結晶水酸化アルミニウムを加えないで反応を行った場合に比べ、微細な結晶の発生を防止することができるという利点を有する。この際添加する種結晶水酸化アルミニウムとして本発明で得られた高純度水酸化アルミニウムを用いると、種結晶水酸化アルミニウム由来の不純物が低減でき、更に不純物含有量の小さい高純度水酸化アルミニウムが製造できるため好ましい。また、種結晶水酸化アルミニウムの添加量はアルミン酸ナトリウム中のＡｌ（ＯＨ）3に対して１〜１０重量％、好ましくは３〜７重量％とすることが好ましい。
炭酸ガスによる中和を行う際のアルミン酸ナトリウム水溶液の温度は、多くの場合は０〜１００℃であり、かかる温度範囲で温度が低くなるほど析出する水酸化アルミニウムの平均粒子径が小さくなる一方で、Ｆｅの含有量が低い高純度水酸化アルミニウムが得られる傾向がある。本発明において得られる水酸化アルミニウムの平均粒子径が１０μｍより小さくなると水酸化アルミニウム結晶の表面積が増大して、不純物の結晶表面への吸着が優勢となるのに加え、続く洗浄工程において晶析母液の主成分であるＮａを除去するのに多量の洗浄水を使用しなければならなくなるため好ましくない。従って平均粒子径が１０〜１００μｍ、好ましくは２０〜８０μｍの高純度水酸化アルミニウムが得られるように、炭酸ガスによる中和を行う際のアルミン酸ナトリウム水溶液の温度は、３０〜９０℃、好ましくは４５〜８０℃とすることが特に好ましい。上記温度範囲で中和を行うことにより、鉄含有量を更に低減できる。
【００２５】
炭酸ガスによる中和を行った後、炭酸ガスの供給を停止し、反応温度はそのままに反応溶液の攪拌を継続することで、高純度水酸化アルミニウムの熟成を行うことができる。上記した反応条件以外に当該熟成工程によっても、高純度水酸化アルミニウムの平均粒子径を制御することが可能である。
【００２６】
得られた高純度水酸化アルミニウムに、必要に応じて濾過、洗浄および乾燥を更に行う。濾過には公知の方法を用いることができ、例えばフィルタープレスにより行うと、濾過が迅速に行え、かつ、反応溶液を大量に処理できることから好ましい。
また、洗浄は純水を用いて行うが、この際キレート剤を添加した純水を用いて洗浄を行うと、高純度水酸化アルミニウム表面に残存する不純物をキレート化して除去することができるため好ましい。キレート剤の添加量は洗浄液量や洗浄回数等により適宜変更することが望ましいが、高純度水酸化アルミニウムに残存する不純物はアルミン酸ナトリウム水溶液中の不純物量よりも低減されていることから、前述したような添加量の範囲で通常は高純度水酸化アルミニウム析出時の使用量よりも少量でよい。
なお、キレート剤が高純度水酸化アルミニウムに残存することで有機不純物となることを防ぐため、最後は純水による洗浄を行うことが好ましい。
本発明の製造方法で得られる高純度水酸化アルミニウムは、鉄の含有量が金属換算で２ｐｐｍ以下、好ましくは１．５ｐｐｍ以下、特に好ましくは１ｐｐｍ以下で、炭素分（ＴＯＣ）の含有量が１００ｐｐｍ以下、好ましくは５０ｐｐｍ以下、特に好ましくは３０ｐｐｍ以下であって、レーザー光散乱法により求められる平均粒子径が１０〜１００μｍ、好ましくは２０〜８０μｍの高純度水酸化アルミニウムであり、本発明の高純度水酸化アルミニウムは特に高性能光学ガラスや電気・電子材料用の製造原料として好適に使用することができる。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明の好適な実施の形態を説明する。
なお、各実施例及び比較例で使用した水はイオン交換樹脂を供えた純水製造装置で処理した水を限外濾過モジュール（旭化学工業社製、分画分子量６０００）で処理したものである。また、不純物量測定、平均粒子径測定及び粒子形状観察は下記の方法で行った。
【００２８】
｛不純物分析方法｝
（アルミン酸ナトリウム水溶液中のアルミニウム（Ａｌ）、ナトリウム（Ｎａ）、鉄（Ｆｅ）の分析方法）
アルミン酸ナトリウム水溶液１ｇに硝酸１ｍｌを加えて強酸性にして純水を加えて全量を２０ｇとし、均一溶液を調製した。当該水溶液をＩＣＰ（Ｖａｒｉａｎ社製、ＬＩＢＥＲＴＹ  II型）によってアルミニウム、鉄、ナトリウムを定量した。
【００２９】
（水酸化アルミニウム中の鉄（Ｆｅ）の分析方法）
水酸化アルミニウム２ｇを純水１０ｍｌに分散させ硝酸４０ｍｌを加えて加熱溶解し、ＩＣＰ（Ｖａｒｉａｎ製ＬＩＢＥＲＴＹ  II型）によって定量した。
【００３０】
（試料中の有機物由来炭素量の分析方法）
全有機炭素計（島津製作所製、ＴＯＣ−５０００Ａ）により炭素量を測定した。以下、ＴＯＣ（Ｔｏｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃａｒｂｏｎ）量と記載する。
【００３１】
｛水酸化アルミニウムの平均粒子径の測定｝
マイクロトラック（日機装製  ＨＲＡ型）を用いて、レーザー光散乱法による平均粒子径（Ｄ50）の測定をした。
【００３２】
｛粒子の形状の観察｝
得られた高純度水酸化アルミニウムをＳＥＭ（日立製作所製Ｓ−４５００型）により観察した。
【００３３】
各実施例及び比較例で使用した種結晶水酸化アルミニウム及び粗製アルミン酸ナトリウム水溶液は、下記の方法に従って調製した。
【００３４】
｛種結晶水酸化アルミニウムの調製｝
市販のアルミン酸ナトリウム水溶液(Ａｌ2Ｏ3=２０ｗｔ％、Ｎａ2Ｏ=１９ｗｔ％、昭和電工株式会社製ＳＡ２０１９)２２５．０ｋｇを７５℃に加熱して、市販の２５ｗｔ％水酸化ナトリウム水溶液１１．１ｋｇおよび純水７１．９ｋｇを混合して、Ａｌ2Ｏ3=１４．６ｗｔ％、Ｎａ2Ｏ=１４．６ｗｔ％のアルミン酸ナトリウム水溶液３０８ｇを作製し、７５℃に保って２時間熟成した。このアルミン酸ナトリウム水溶液に９３ｋｇの純水を加えて、再び７５℃とし、種結晶として市販の水酸化アルミニウム（日本軽金属株式会社製Ｂ５２、水分９ｗｔ％の湿粉）０．４５ｋｇを添加して７５℃を保って２時間熟成した。この過飽和のアルミン酸ナトリウム水溶液を２４時間かけて４５℃まで徐々に冷却し、少量の水酸化アルミニウムを析出させた。析出した水酸化アルミニウムをろ過して、透明度の高いアルミン酸ナトリウム水溶液を得た。このアルミン酸ナトリウム水溶液中の鉄含有量は６．２ｐｐｍであった。また、分離した水酸化アルミニウムは不純物付着で褐色を帯びており、乾燥重量は１１ｋｇであった。次いで、アルミン酸ナトリウム水溶液に炭酸ガスを吹き込んでｐＨ９．５に中和して、水酸化アルミニウムを析出させ、ろ過水洗し、１１０℃で乾燥して、５２ｋｇの水酸化アルミニウムを得た。この水酸化アルミニウムを分析したところ、鉄(Ｆｅ)含有量は４．７ｐｐｍ、ＴＯＣ量は２５０ｐｐｍ、平均粒子径は３μｍであった。
【００３５】
｛粗製アルミン酸ナトリウム水溶液の調製｝
市販の２５ｗｔ％水酸化ナトリウム水溶液８８．８ｋｇに市販の９９ｗｔ％フレーク水酸化ナトリウム２４．０ｋｇを攪拌下に加えて溶解し、次いで市販の水酸化アルミニウム（日本軽金属株式会社製Ｂ５２、水分９ｗｔ％の湿粉、Ｆｅ含有量１５ｐｐｍ、ＴＯＣ量３００ｐｐｍ）６０．０ｋｇを加えて、１０５℃で２時間加熱して水酸化アルミニウムを溶解し、粗製アルミン酸ナトリウム水溶液（Ｆｅ含有量５．２ｐｐｍ、ＴＯＣ量１０４ｐｐｍ）を調製した。
【００３６】
〔実施例１〕
第１工程：先に調製した粗製アルミン酸ナトリウム水溶液を９０℃に保持した後、次亜塩素酸ナトリウム溶液（純正化学株式会社製、試薬、有効塩素（Ｃｌ）濃度８ｗｔ％）１．２ｋｇを純水２０ｋｇで希釈して加えて３時間攪拌を続けて有機物を分解除去した。処理後のＦｅ含有量は４．７ｐｐｍ、ＴＯＣ量は７．７ｐｐｍであった。第２工程：次いで、純水４５．６ｋｇを加え、７５℃まで冷却し、種結晶水酸化アルミニウム４．４ｋｇを加えて２時間加水分解を行って水酸化アルミニウムを析出させた。析出した水酸化アルミニウムをろ過により分離除去し、透明度が高く無色のアルミン酸ナトリウム水溶液を得た。このアルミン酸ナトリウム水溶液中の鉄含有量は４．４ｐｐｍ、ＴＯＣ量は６．２ｐｐｍであった。また、ろ過により分離された水酸化アルミニウムは８．５６ｋｇであったことから、粗製アルミン酸ナトリウム水溶液中から析出した水酸化アルミニウム（種結晶として加えた水酸化アルミニウムを除く）は４．１５ｋｇであった。したがって、この工程における粗製アルミン酸ナトリウム水溶液中からの水酸化アルミニウム析出量は、粗製アルミン酸ナトリウム水溶液中の全アルミニウム量に対して７．７重量％であった。第３工程：このアルミン酸ナトリウム溶液に、純水７５．５ｋｇに０．４５ｋｇのエチレンジアミン四酢酸四ナトリウム四水和物（ＥＤＴＡ）（純正化学株式会社製、試薬）を溶解して調製したＥＤＴＡ水溶液と種結晶水酸化アルミニウム１．４９ｋｇを加えて攪拌分散し、再び９０℃まで加熱した。９０℃を保ったままアルミン酸ナトリウム水溶液に炭酸ガスを吹き込んでｐＨ１０．０まで中和して、水酸化アルミニウムを析出させた。水酸化アルミニウムはろ過した後、０．０５ｋｇのＥＤＴＡを溶解した純水４００リットルにリパルプし、更にろ過・純水（ＥＤＴＡを含まない）リパルプを２回繰り返すことで洗浄を行った。その後、１１０℃で乾燥し、４４．７ｋｇの高純度水酸化アルミニウムを得た。得られた高純度水酸化アルミニウムの鉄（Ｆｅ）含有量、ＴＯＣ量、平均粒子径（Ｄ50）を表１に示す。また、ＳＥＭ観察では粒子は５〜９μｍの一次粒子の凝集体であることが判った。
【００３７】
〔実施例２〕
実施例１の第３工程において、使用したキレート剤をニトリロトリスメチレンホスホン酸（以下、ＮＴＰと記載）に代えた以外は実施例１と同じ方法で高純度水酸化アルミニウムを作製した。ＮＴＰは日本化学工業株式会社より販売されている５０ｗｔ％ＮＴＰ水溶液（商品名「デフロックＮＨ０５」）を使用した。使用量は、アルミン酸ナトリウムへの添加を０．２６ｋｇ、洗浄時の添加を０．１３ｋｇとした。得られた高純度水酸化アルミニウムの鉄（Ｆｅ）含有量、ＴＯＣ量、平均粒子径（Ｄ50）を表１に示す。また、ＳＥＭ観察では粒子は５〜９μｍの一次粒子の凝集体であることが判った。
【００３８】
〔実施例３〕
実施例１の第３工程において、水酸化アルミニウムの洗浄時にキレート剤を使用せず、純水のみで洗浄を行った以外は実施例１と同じ方法で高純度水酸化アルミニウムを作製した。得られた高純度水酸化アルミニウムの鉄（Ｆｅ）含有量、ＴＯＣ量、平均粒子径（Ｄ50）を表１に示す。また、ＳＥＭ観察では粒子は５〜９μｍの一次粒子の凝集体であることが判った。
【００３９】
〔実施例４〕
実施例１の第２工程において、高純度水酸化アルミニウム析出用種結晶として用いた水酸化アルミニウムの代わりに実施例１で得られた高純度水酸化アルミニウムを用いた以外は実施例１と同じ方法で高純度水酸化アルミニウムを作製した。得られた高純度水酸化アルミニウムの鉄（Ｆｅ）含有量、ＴＯＣ量、平均粒子径（Ｄ50）を表１に示す。また、ＳＥＭ観察では粒子は５〜９μｍの一次粒子の凝集体であることが判った。
【００４０】
〔実施例５〕
実施例１の第２工程において、高純度水酸化アルミニウム析出用種結晶として市販の平均粒子径１．３μｍの水酸化アルミニウム（日軽金属社製、商品名ＢＦ０１３；鉄（Ｆｅ）含有量２８ｐｐｍ、ＴＯＣ量７０ｐｐｍ）を用い、第３工程において、６０℃を保ったままアルミン酸ナトリウム水溶液に炭酸ガスを吹き込んでｐＨ１０．６まで中和して、水酸化アルミニウムを析出させた以外は実施例１と同じ方法で高純度水酸化アルミニウムを作製した。得られた高純度水酸化アルミニウムの鉄（Ｆｅ）含有量、ＴＯＣ量、平均粒子径（Ｄ50）を表１に示す。また、ＳＥＭ観察では粒子は４〜７μｍの一次粒子の凝集体であることが判った。
【００４１】
〔比較例１〕
実施例１の第３工程の水酸化アルミニウム析出工程でキレート剤を使用せず、また、純水のみで水酸化アルミニウムの洗浄を行った以外は実施例１と同じ方法で高純度水酸化アルミニウムを作製した。得られた水酸化アルミニウムの鉄（Ｆｅ）含有量、ＴＯＣ量、平均粒子径（Ｄ50）を表１に示す。また、ＳＥＭ観察では粒子は５〜９μｍの一次粒子の凝集体であることが判った。
【００４２】
〔比較例２〕
実施例１の第３工程の水酸化アルミニウム析出工程でキレート剤を使用せず、キレート剤を添加した水で水酸化アルミニウムの洗浄を行った以外は実施例１と同じ方法で水酸化アルミニウムを作製した。得られた水酸化アルミニウムの鉄（Ｆｅ）含有量、ＴＯＣ量、平均粒子径（Ｄ50）を表１に示す。また、ＳＥＭ観察では粒子は５〜９μｍの一次粒子の凝集体であることが判った。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
表１より、アルミン酸ナトリウム水溶液にキレート剤を添加することで、鉄含有量が低減できることがわかる。
また、実施例１と実施例４の比較から、高純度水酸化アルミニウム析出用の種結晶として本発明により得られた高純度水酸化アルミニウムを用いることで、鉄不純物を更に低減させた高純度水酸化アルミニウムを製造することが可能であることがわかる。
更に、実施例１と実施例３の比較から、高純度水酸化アルミニウム洗浄時にキレート剤を用いることで、鉄含有量を更に低減できることがわかる。
また、実施例１と実施例５の比較から、種結晶として平均粒子径が２μｍ以下の水酸化アルミニウムを用い、炭酸ガスによる中和を６０℃で行うことで、鉄含有量を更に低減できることがわかる。
本発明に係る高純度水酸化アルミニウムの製造方法によれば、水酸化アルミニウム中の鉄不純物含有量が２ｐｐｍ以下であり、かつ、炭素分（ＴＯＣ）の含有量が１００ｐｐｍ以下である、平均粒子径が１０〜１００μｍの高純度水酸化アルミニウムを簡便な一連の工程により製造することができることがわかる。