(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
破砕された結晶形態でクロルヒドロキシアルミニウムの粒子を含むクロルヒドロキシアルミニウム生成物であって、５０％から約８５．６％の範囲の塩基性度、１立方メートル当たり６４１から１０４０キログラムの嵩密度および約１０から約１５ミクロンの範囲の平均粒子サイズを有する、クロルヒドロキシアルミニウム生成物。
【請求項２】
破砕された結晶形態でクロルヒドロキシアルミニウムの粒子を含むクロルヒドロキシアルミニウム生成物であって、５０％から約８５．６％の範囲の塩基性度、１立方メートル当たり６４１から１０４０キログラムの嵩密度、およびレーザー回折により測定されたときの２９５から７０５ｍ２／ｋｇの表面積対重量の比を有する、クロルヒドロキシアルミニウム生成物。
【請求項３】
前記塩基性度が約８３％であり、レーザー回折により測定されたときに、前記表面積対重量の比が１キログラム当たり約５７５から約７００平方メートルの範囲にある、請求項２に記載のクロルヒドロキシアルミニウム生成物。
【請求項４】
前記塩基性度が約８５％である、請求項１に記載のクロルヒドロキシアルミニウム生成物。
【請求項５】
前記塩基性度が約７２％である、請求項１に記載のクロルヒドロキシアルミニウム生成物。
【請求項６】
前記塩基性度が約５０％である、請求項１に記載のクロルヒドロキシアルミニウム生成物。
【請求項７】
所望の塩基性度の塩化アルミニウム水和物粒子を生成するための方法であって、
加熱された気体流をサーキュラーミルに適用して、２００°Ｆから４００°Ｆ（９３℃から２０４℃）の間の範囲の操作温度で前記ミル内に循環気体流を確立し維持するステップと、
塩化アルミニウム６水和物結晶を前記サーキュラーミルに供給するステップであって、クロルヒドロキシアルミニウム粒子を形成し、得られた粒子を粒子密度に基づき分離し、前記粒子が操作温度の関数である塩基性度を有する、ステップと、
乾燥したクロルヒドロキシアルミニウム粒子を、前記粒子が前記サーキュラーミルから出るときに収集するステップと
を含む方法。
【請求項８】
前記ミルから収集された前記乾燥した粒子が、０から８５．６％の塩基性度範囲を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記操作温度が２２０から２４０°Ｆ（１０４℃から１１６℃）の間の範囲である、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
収集された前記乾燥した粒子が、Ａｌ２Ｃｌ６を含み、０から５％の塩基性度を有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記操作温度が２６０から２８０°Ｆ（１２７から１３８℃）の間の範囲である、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
収集された前記乾燥した粒子が、Ａｌ２（ＯＨ）Ｃｌ５を含み、１４から１８％の塩基性度を有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記操作温度が３００から３１０°Ｆ（１４９から１５５℃）の間の範囲である、請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
収集された前記乾燥した粒子が、Ａｌ２（ＯＨ）２Ｃｌ４を含み、３１から３５％の塩基性度を有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記操作温度が３４０から３５０°Ｆ（１７１から１７７℃）の間の範囲である、請求項７に記載の方法。
【請求項１６】
収集された前記乾燥した粒子が、Ａｌ２（ＯＨ）３Ｃｌ３を含み、３８から５２％の塩基性度を有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記操作温度が３５０から３６０°Ｆ（１７７から１８２℃）の間の範囲である、請求項７に記載の方法。
【請求項１８】
収集された前記乾燥した粒子が、Ａｌ２（ＯＨ）４Ｃｌ２を含み、６４から６８％の塩基性度を有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記操作温度が３８０から４００°Ｆ（１９３から２０４℃）の間の範囲である、請求項７に記載の方法。
【請求項２０】
収集された前記乾燥した粒子が、Ａｌ２（ＯＨ）５Ｃｌを含み、８１から８５％の塩基性度を有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記気体流が、周囲空気および水蒸気を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項２２】
前記乾燥した粒子が、１立方メートル当たり６４１から１０４０キログラムの嵩密度を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項２３】
レーザー回折により測定されたときに、収集された前記乾燥した粒子が、１キログラム当たり約３００平方メートル超および１キログラム当たり約７００メートル未満の表面積を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項２４】
レーザー回折により測定されたときに、収集された前記乾燥した粒子が、１キログラム当たり５００平方メートル超および１キログラム当たり６００メートル未満の表面積を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項２５】
収集された前記乾燥した粒子が約１０から約１５ミクロンの範囲の平均粒子サイズを有する、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、２０１４年９月１２日に出願された米国仮出願番号第６２／０４９，４５７号の利益を主張しており、この仮出願は、その全体が本明細書によって参考として本明細書中に援用される。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、特定の塩基性度の乾燥塩化アルミニウム生成物が生成されるように塩化アルミニウム６水和物（ＨＥＸ）を処理する改善されたプロセスの使用を経た、原材料の非元素供給源を使用するゼロパーセント塩基のＨＥＸから８５．６パーセント塩基のクロルヒドロキシアルミニウム（ＡＣＨ：アルミニウムクロロハイドレートとも言われる）に及ぶある系統の乾燥塩化アルミニウム生成物の生成に関する。
【背景技術】
【０００３】
（背景）
塩化アルミニウムの市場では、遊離塩酸を含有する溶液から、増加するレベルの塩基性度の液体および乾燥の両方の生成物に及ぶ、生成物が求められている。塩化アルミニウムは、Ａｌｎ（ＯＨ）ｍＣｌ３ｎ−ｍの一般化学式を有する。塩基性度は、ｍ／３ｎ（式中、ｍは５．２未満またはそれに等しい）の比として定義される。
【０００４】
これらの生成物を生成するのに、アルミニウムの供給源として元素アルミニウムを使用することは、コモディティー市場におけるこの金属の制御された利用可能性および価格設定の変動性が原因となって、望ましくない。アルミニウム鉱石（ボーキサイト）、精錬されたアルミニウム鉱石（アルミニウム３水和物（ＡＴＨ））、または様々な予備可溶化形態などの、アルミニウムの供給源は、それらの利用可能性および比較的安定した価格設定によって、より望ましい。
【０００５】
非金属供給源からのアルミニウムから開始する高塩基性度生成物の生成は、塩基性度が増大するにつれてエネルギーの量を迅速に増加させる必要がある。エネルギーに加え、最終生成物の安定性は、塩基性度比が０．３超になると低下し始める。この点（塩基性度比０．３）から０．８３の塩基性度比まで、特許第５，９８５，２３４号に開示されたものに類似した技術を、典型的には出発材料としてアルミニウム金属を用いて使用することができる。
【０００６】
塩基性度比を増大させるための代替の手法は、アルミニウムを添加するのではなく分子から塩化物を除去することである。この手法の下で、塩化アルミニウムの単なる溶液を、アルミニウムの非元素供給源を使用して生成する。塩化アルミニウムの溶液は飽和を超えて濃縮されると塩化アルミニウム６水和物の結晶を形成し、これらの結晶は熱に曝露されると分解し、塩化水素および水を放出することが公知である。この手法は、高純度酸化アルミニウムを生成するのに、かつより少ない程度で塩基性塩化アルミニウムを生成するのに適用されてきたが、バッチ処理操作においてのみなされてきた。バッチ処理操作の要件を削減するプロセスは、高い生成効率、より低いコスト、および改善された安全性をもたらすだろう。
【０００７】
いくつかの刊行物は、材料の脱水および乾燥をするのにミルおよび回転運動を利用するシステムについて記述している。例えば、米国特許第６，１４５，７６５号；第５，１６７，３７２号；第４，３９０，１３１号；第３，４６２，０８６号；第２，４７０，３１５号；および米国公開第２００４／００４０１７８号を参照されたい。これらのシステムは、特定の塩基性度の塩化アルミニウム生成物の生成において対処しなければならない、発生した塩酸の取扱いなどの、厳格な要件に関連した課題に対処しない。別の手法において、気流乾燥機システムでは、乾燥機上にスラリーを噴霧し、高温を適用して気体成分および液体成分を蒸発させる。例えば米国特許第５，５７３，５８２号を参照されたい。
【０００８】
形成された結晶の蒸発、結晶化、および回収は、当技術分野で周知である。例えば、ＭｃＣａｂｅおよびＳｍｉｔｈ  １９７６年、Ｕｎｉｔ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、特に下記のセクション：Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ、４２５〜４６３頁、Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ、８５２〜８９４頁、およびＦｉｌｔｒａｔｉｏｎ、９２２〜９５３頁；ならびにＰｅｒｒｙ’ｓ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ（７版、ＰｅｒｒｙおよびＧｒｅｅｎ、１９９９年）、セクション：Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ、１１−１０７〜１１−１１８頁、Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ、１８−３５〜１８−５５頁、およびＦｉｌｔｒａｔｉｏｎ、１８−７４〜１８−１２５頁を参照されたい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６，１４５，７６５号明細書
【特許文献２】米国特許第５，１６７，３７２号明細書
【特許文献３】米国特許第４，３９０，１３１号明細書
【特許文献４】米国特許第３，４６２，０８６号明細書
【特許文献５】米国特許第２，４７０，３１５号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００４／００４０１７８号明細書
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】ＭｃＣａｂｅおよびＳｍｉｔｈ  １９７６年、Ｕｎｉｔ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、
【非特許文献２】Ｐｅｒｒｙ’ｓ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ（７版、ＰｅｒｒｙおよびＧｒｅｅｎ、１９９９年）
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（実施形態の要旨）
本明細書に開示される実施形態は、破砕された結晶形態のクロルヒドロキシアルミニウムの粒子を含む、クロルヒドロキシアルミニウム生成物であって、粒子が、０％から約８５．６％の範囲の塩基性度、および約２９５から約７０５ｍ２／ｋｇの表面積と重量との比を有し、これらの範囲の両方の端点およびそれらの間の全ての数値が含まれ、この比がレーザー回折によって測定される、クロルヒドロキシアルミニウム生成物を含む。関連する実施形態では、破砕された結晶粒子は、約１０から約１５ミクロンの範囲の平均粒子サイズを有する。さらなる実施形態では、粒子は、約８３％の塩基性度、およびレーザー回折で測定した場合に１キログラム当たり約５７５から約７００平方メートルの範囲の表面積と重量との比を有する。別の関連する実施形態では、破砕した結晶粒子は、約５０％、約６０％、約７２％、約８３％、または約８５％の塩基性度を有する。
【００１２】
本明細書に開示される実施形態は、所望の塩基性度の塩化アルミニウム６水和物粒子を生成するための方法であって、高温気体流をサーキュラーミルに適用して、一定温度でミル内に循環気体流を確立し維持するステップを含む方法も含む。塩化アルミニウム６水和物結晶を、加熱されたサーキュラーミルに導入し、そこで結晶はクロルヒドロキシアルミニウム粒子に形成され、粒子密度に基づいて分離される。得られた粒子は、一定温度の関数である塩基性度を有し、粒子がサーキュラーミルから出るときに乾燥し収集される。関連する実施形態では、一定温度は２００°Ｆ（９５℃）から４００°Ｆ（２００℃）の範囲であり、ミルから収集された乾燥粒子は、約５０％から約８５．６％の塩基性度範囲を有する。さらに関連する実施形態では、一定温度は２２０°Ｆ（１０５℃）から２４０°Ｆ（１１５℃）の範囲であり、乾燥粒子は０から５％の塩基性度でＡｌ２Ｃｌ６を含む。
【００１３】
別の関連する実施形態では、一定温度は２６０から２８０°Ｆの範囲であり、粒子は約１４から１８％の塩基性度でＡｌ２（ＯＨ）Ｃｌ５を含む。さらに関連する実施形態では、一定温度は約３００〜３１０°Ｆであり、乾燥粒子はＡｌ２（ＯＨ）２Ｃｌ４を含み、約３１から３５％の塩基性度を有する。
【００１４】
別の関連する実施形態では、一定温度は約３４０〜３５０°Ｆ（１７０〜１７７℃）であり、乾燥粒子はＡｌ２（ＯＨ）３Ｃｌ３を含み、約３８から５２％の塩基性度を有する。さらに関連する実施形態では、一定温度は約３５０から３６０°Ｆ（１７７から１８２℃）であり、乾燥粒子はＡｌ２（ＯＨ）４Ｃｌ２を含み、約６４から６８％の塩基性度を有する。さらに別の関連する実施形態では、一定温度は約３８０から４００°Ｆ（１９３から２０４℃）であり、乾燥粒子はＡｌ２（ＯＨ）５Ｃｌを含み、約８１から８５％の塩基性度を有する。
【００１５】
別の関連する実施形態では、気体流は、周囲空気および水蒸気を含む。
【００１６】
さらに別の関連する実施形態では、乾燥粒子は１立方フィート当たり約４０から約６５ポンド（１立方メートル当たり６４０から約１０４０キログラム）の嵩密度；および／または１キログラム当たり約３００平方メートル超であり１キログラム当たり約７００メートル未満の表面積；および／または１キログラム当たり５００平方メートル超であり１キログラム当たり６００メートル未満の表面積を有する。
【００１７】
本発明のある実施形態では、様々な塩基性度の塩化アルミニウム水和物を生成するための方法が提供され；方法は、高温気体流をサーキュラーミルに適用して一定温度を維持することにより、加熱された循環流を創出するステップと；ＨＥＸ粒子をサーキュラーミルに供給し、そこでＨＥＸ粒子が分解し始めて、様々な塩基性度および密度の粒子を形成するステップと；サーキュラーミル内の遠心力により、粒子を粒子密度に基づいて分離させるステップと；一定の出口温度が維持されるように供速度を変化させるステップと；粒子がサーキュラーミルから出るときに乾燥粒子を収集するステップとを含む。
【００１８】
本発明の実施形態は、本明細書に記述される方法によって生成されかつ／または本明細書に記述される１つもしくは複数の粒子特性を持つ、クロルヒドロキシアルミニウム粒子であって、０％から約８５．６％の範囲の塩基性度；約２９５から約７０５ｍ２／ｋｇの表面積と重量との比；および１立方フィート当たり約４０から約６５ポンド（６４０から約１０４０ｋｇ/ｍ３）の嵩密度を含む粒子も含む。
【００１９】
本明細書に記述される塩化アルミニウム生成物は、所望の塩基性度を有する塩化アルミニウム生成物を調製するのに必要なエネルギーを大幅に削減する、したがってそれに相応して生成コストが削減される、方法およびシステムを使用して、効率的に生成される。
【００２０】
本発明の実施形態は、廃水処理、触媒担体システムの製造、および塩化アルミニウム生成物の他の適用例などの適用例で、本明細書に記述されるクロルヒドロキシアルミニウム粒子を利用するための方法も含む。
【００２１】
実施形態の前述の特徴は、添付図面を参照しながら解釈される以下の詳細な説明を参照することによって、より容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の実施形態による、様々な塩基性度の塩化アルミニウムを生成するための方法の流れ図である。
【００２３】
【図２】図２は、図１の方法による様々な塩基性度の塩化アルミニウム水和物を生成するためのシステムの、一実施形態の概略図である。
【００２４】
【図３】図３は、ミリング（第１のピーク）、噴霧乾燥（第２のピーク）、または流動床乾燥機を使用すること（第３のピーク）によって生成された、塩化アルミニウム粒子の粒子サイズ分布分析の結果を示す、グラフ（Ａ）である。粒子サイズ分布の数値を示す、表（Ｂ）も示される。ミリングによって生成される塩化アルミニウム粒子は、本発明の実施形態により生成され、約８３％の塩基性度を有する。噴霧乾燥によって生成された粒子は、従来技術の方法によって生成した。同様に、流動床乾燥機を使用して生成された粒子は、従来技術の方法によって生成した。
【００２５】
【図４】図４は、噴霧乾燥によって生成された従来技術の塩化アルミニウム粒子の（粒子は、図３の対象でもある）、走査型電子顕微鏡法（ＳＥＭ）の結果を示し、ＳＥＭ写真は粒子サイズのマーキングを含んでいる。
【００２６】
【図５】図５は、流動床乾燥機（ＦＢＤ）で生成された従来技術の塩化アルミニウム粒子の（粒子は、図３の対象でもある）、走査型電子顕微鏡法の結果を示し、ＳＥＭ写真は粒子サイズのマーキングを含んでいる。
【００２７】
【図６】図６は、本発明の実施形態によるミリングによって生成された、塩化アルミニウム粒子（粒子は、図３の対象でもある）の走査型電子顕微鏡法の結果を示し、ＳＥＭ写真は粒子サイズのマーキングを含んでいる。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（特定の実施形態の詳細な説明）
定義。この記述および添付される特許請求の範囲で使用される、以下の用語は、文脈が他に必要としない限り、示される意味を有するものとする：
【００２９】
ポリ塩化アルミニウム：ポリ塩化アルミニウムは、塩化水酸化アルミニウム、ＡｌＣｌ（ＯＨ）２、ＡｌＣｌ２（ＯＨ）、およびＡｌ２Ｃｌ（ＯＨ）５の生成物である。代表的な式は：Ａｌ２Ｃｌ６−ｎ（ＯＨ）ｎであり、式中、本明細書に開示されたプロセスを介して形成された生成物に関してｎ＝２．７から５である。これらの生成物が希釈された場合：Ａｌ１３Ｏ４（ＯＨ）２４（Ｈ２Ｏ）１２＋７Ｃｌなどのポリマー種が形成されると考えられる。
【００３０】
塩基性塩化アルミニウム：これらは、式：Ａｌ２（ＯＨ）ｎ（Ｃｌ）６−ｎを有する化合物であり、式中、ｎはゼロより大きくかつ１．５未満またはそれに等しい。これらの化合物の溶液は：Ａｌ（Ｈ２Ｏ）６＋３Ｃｌ；Ａｌ２（ＯＨ）２（Ｈ２Ｏ）８＋４Ｃｌ；およびＡｌ（ＯＨ）（Ｈ２Ｏ）５＋２Ｃｌを含有すると考えられる。
【００３１】
反応生成物のアルミニウム塩の濃度：反応生成物中に存在すると主張されるアルミニウム塩の濃度は、生成物を作製するのに必要であったであろう酸化アルミニウムの量を指す。このように生成物は、酸化アルミニウムが生成物中に実際に存在していない可能性があるとしても、ある特定のパーセンテージのＡｌ２Ｏ３を有するとして記述される。これは当技術分野で一般的な慣習であり、生成物を、それらの化学的性質に基づいて比較することが可能になる。
【００３２】
レーザー回折：レーザー回折は、とりわけ、ＩＳＯ  １３３２０：２００９「Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｓｉｚｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ−Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」に記載される光学回折を使用して、重量の単位当たりの表面積を決定する方法である。
【００３３】
塩基性度：塩化アルミニウムは、Ａｌｎ（ＯＨ）ｍＣｌ３ｎ−ｍの一般化学式を有する。塩基性度は、ｍ／３ｎの比であり、式中、ｍは５．２未満またはそれに等しい。
【００３４】
上記にて概説された本発明は、以下の記述、添付図面、および以下に列挙する請求項を参照することによって、より良く理解することができる。本発明の実現例を実施することができるように以下に述べる記述的実施形態は、好ましい実施形態を限定するものではなく、その特定の例として機能するものである。当業者なら、本発明の同じ目的を達成するための他の方法およびシステムを修正しまたは設計するための基礎として、開示される概念および具体的な実施形態を容易に使用できることを理解すべきである。当業者なら、そのような同等なアセンブリは本発明の精神および範囲から逸脱しないことにも気付くべきである。
本発明は、例えば、以下の項目を提供する。
（項目１）
破砕された結晶形態でクロルヒドロキシアルミニウムの粒子を含むクロルヒドロキシアルミニウム生成物であって、５０％から約８５．６％の範囲の塩基性度、およびレーザー回折により測定されたときに２９５から７０５ｍ２／ｋｇの表面積と重量との比を有する、クロルヒドロキシアルミニウム生成物。
（項目２）
平均粒子サイズが約１０から約１５ミクロンの範囲にある、項目１に記載のクロルヒドロキシアルミニウム生成物。
（項目３）
前記塩基性度が約８３％であり、前記表面積と重量との比が１キログラム当たり約５７５から約７００平方メートルの範囲にある、項目１に記載のクロルヒドロキシアルミニウム生成物。
（項目４）
前記塩基性度が約８５％である、項目１に記載のクロルヒドロキシアルミニウム生成物。
（項目５）
前記塩基性度が約７２％である、項目１に記載のクロルヒドロキシアルミニウム生成物。
（項目６）
前記塩基性度が約５０％である、項目１に記載のクロルヒドロキシアルミニウム生成物。
（項目７）
所望の塩基性度の塩化アルミニウム水和物粒子を生成するための方法であって、
高温気体流をサーキュラーミルに適用して、一定温度で前記ミル内に循環気体流を確立し維持するステップと、
塩化アルミニウム６水和物結晶を前記サーキュラーミルに供給するステップであって、クロルヒドロキシアルミニウム粒子を形成し、得られた粒子を粒子密度に基づき分離し、前記粒子が一定温度の関数である塩基性度を有する、ステップと、
乾燥したクロルヒドロキシアルミニウム粒子を、前記粒子が前記サーキュラーミルから出るときに収集するステップと
を含む方法。
（項目８）
前記一定温度が２００°Ｆから４００°Ｆの間である、項目７に記載の方法。
（項目９）
前記ミルから収集された前記乾燥した粒子が、０から８５．６％の塩基性度範囲を有する、項目８に記載の方法。
（項目１０）
前記一定温度が２２０から２４０°Ｆの間である、項目７に記載の方法。
（項目１１）
収集された前記乾燥した粒子が、Ａｌ２Ｃｌ６を含み、０から５％の塩基性度を有する、項目１０に記載の方法。
（項目１２）
前記一定温度が２６０から２８０°Ｆの間である、項目７に記載の方法。
（項目１３）
収集された前記乾燥した粒子が、Ａｌ２（ＯＨ）Ｃｌ５を含み、１４から１８％の塩基性度を有する、項目１２に記載の方法。
（項目１４）
前記一定温度が３００から３１０°Ｆの間である、項目７に記載の方法。
（項目１５）
収集された前記乾燥した粒子が、Ａｌ２（ＯＨ）２Ｃｌ４を含み、３１から３５％の塩基性度を有する、項目１４に記載の方法。
（項目１６）
前記一定温度が３４０から３５０°Ｆの間である、項目７に記載の方法。
（項目１７）
収集された前記乾燥した粒子が、Ａｌ２（ＯＨ）３Ｃｌ３を含み、３８から５２％の塩基性度を有する、項目１６に記載の方法。
（項目１８）
前記一定温度が３５０から３６０°Ｆの間である、項目７に記載の方法。
（項目１９）
収集された前記乾燥した粒子が、Ａｌ２（ＯＨ）４Ｃｌ２を含み、６４から６８％の塩基性度を有する、項目１８に記載の方法。
（項目２０）
前記一定温度が３８０から４００°Ｆの間である、項目７に記載の方法。
（項目２１）
収集された前記乾燥した粒子が、Ａｌ２（ＯＨ）５Ｃｌを含み、８１から８５％の塩基性度を有する、項目１８に記載の方法。
（項目２２）
前記気体流が、周囲空気および水蒸気を含む、項目７に記載の方法。
（項目２３）
前記乾燥した粒子が、１立方フィート当たり４０から６５ポンドの嵩密度を有する、項目７に記載の方法。
（項目２４）
収集された前記乾燥した粒子が、１キログラム当たり約３００平方メートル超および１キログラム当たり約７００メートル未満の表面積を有する、項目７に記載の方法。
（項目２５）
収集された前記乾燥した粒子が、１キログラム当たり５００平方メートル超および１キログラム当たり６００メートル未満の表面積を有する、項目７に記載の方法。
（項目２６）
項目７に記載の方法によって生成されたクロルヒドロキシアルミニウム粒子。
【００３５】
塩化アルミニウム６水和物結晶を生成するための最適化された方法を、図１の流れ図に示し、この方法は、以下のステップ：（１）蒸発／結晶化２００、（２）結晶回収２２０、（３）結晶乾燥および／または分解２３０、ならびに（４）結晶収集および加工２４０を含む。
【００３６】
（１）蒸発／結晶化２００：
【００３７】
塩化アルミニウム６水和物結晶を、塩化アルミニウム溶液から創出するが、このとき、華氏２３０〜２５０度（１１０〜１２１セルシウス度）の一般的範囲の熱で望ましくない水を蒸発させる。蒸発／結晶化ステップ２００を行う１つの方法は、バッチシステムにおけるものである。
【００３８】
ある実施形態では、Ａｌ２Ｏ３が１０．７％またはＡｌ２Ｃｌ６が２８．０％の濃度の標準的な市販の塩化アルミニウム溶液を、撹拌プロセスタンクに投入する。溶液を、外部熱交換機を通して循環させ、プロセス水蒸気を使用して溶液の温度を沸点近く（２３０°Ｆから２３５°Ｆ（１１０から１１３℃）の間）に上昇させる。加熱された液体を、ベンチュリを通して引き出し、プロセスタンクに戻して、誘導ドラフトファンからの減圧により、システムからの水の局在化された沸点および蒸発を引き起こす。溶液からの水の除去は、Ａｌ２Ｏ３が１２．４％またはＡｌ２Ｃｌ６が３２．４％の飽和点に塩化アルミニウムの濃度を上昇させる。溶液濃度が飽和濃度を超えたとき、塩化アルミニウム６水和物（ＨＥＸ）結晶は形成し始める。このプロセスを、再循環溶液中の結晶の体積が３０体積パーセントを超えるまで継続する。
【００３９】
３０体積パーセントの結晶濃度に到達したら、水蒸気の流れを止め、溶液を撹拌収集タンクに移し、そこで１６０°Ｆから１８０°Ｆ（７１から８２℃）の間に冷却して、結晶を成熟させ、名目上３０から４０Ｔｙｌｅｒメッシュの間のサイズに成長させる。このステップは、結晶回収ステップに供給する回収ステップで結晶から母液を除去するのを容易にする。蒸発機システムに、塩化アルミニウム溶液を再投入し、プロセスを繰り返す。
【００４０】
（２）結晶回収２２０：
【００４１】
プロセスの、好ましい一実施形態の第２のステップ２２０では、ＨＥＸ結晶を含有する塩化アルミニウム溶液を板枠式フィルターに供給し、そこで結晶を溶液から分離する。溶液を、蒸発機システムに供給する塩化アルミニウム貯蔵タンクに戻す。フィルターチャンバーが結晶で一杯になったら、ケーキに含有される母液を、１０から２０ＰＳＩＧ（６９から１３８キロパスカル）の間の圧縮乾燥空気を使用して結晶ケーキから吹き飛ばす。次いで結晶をフィルターから排出させ、変速フィーダーを備えた供給ホッパーに収集する。
【００４２】
（３）結晶乾燥および／または分解−２３０：
【００４３】
プロセスの第３のステップ２３０では、変速フィーダーが、解凝集された凝集体をフラッシュエネルギー乾燥／粉砕ミル５４０に排出する。乾燥／粉砕ミル５４０は、円形管である。一部の実施形態では、管は図２に示されるように細長いが、他の円形状を利用してもよいことが考えられ、しかしこの技術の全ての適用例では、密度に基づき粒子の分離を誘導するように遠心力または重力を適用するシステムが、必要とされる。
【００４４】
乾燥／粉砕ミル５４０は、ステップ２からのＨＥＸが、それを経て導入される取入れ口５８５を有する。供給速度は、ミルから一定の出口温度が維持されるように変化する。これは生成物の塩基性度が時間および温度依存的反応でありかつＨＥＸにより吸収することができるエネルギーの量に基づくので、重要である。ミル内の接触時間は短く一定（５〜１０秒）であるので、気体供給温度に連結されたミル５４０の出口温度を維持することにより、所望の生成物を生成するのを支援する。
【００４５】
ミルへの供給材の自由水分のばらつきは、生成される生成物の生成速度に影響を及ぼす。水分が増加するにつれ、より多くのエネルギーが、水分を蒸発させるのに消費される。存在するエネルギーが少ない場合、ミルへの供給材は、乾燥ＨＥＸと吸収されるエネルギーとの比が分解反応を行うため維持されるように、調整する必要がある。
【００４６】
供給材がミル内の熱エネルギーに曝露される滞留時間は短いので、システムからの一定の出口温度が維持するために、供給速度に対する一定の調整を行って供給ストックの任意のばらつきに合わせた調整を行わなければならない。これは、ミル出口温度５４６が制御変数であり、フィーダー５５０の速度が制御要素である、フィードバック制御ループを使用することによって実現される。各生成物のミル５４０出口温度に関連した典型的な生成物塩基性度を、以下の表１に示す。
【表１】
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【００４７】
エネルギーは、ミル内で対流によって適用され、接線方向ノズル（複数可）５４２、５４３、５４４を通して加熱された空気および／または過熱された水蒸気から得られる。供給気体への水蒸気の添加は、生成速度を増大させることがわかった。ある実施形態では、空気の一部を凝縮可能な気体に置き換えて、回収システムでのＨＣｌを含む気体の体積を緩和することができる。しかし好ましい実施形態では、水蒸気が使用される。この混合物は、４００°Ｆから１，２００°Ｆ（２０４から６４９℃）の間でミルに供給され、１分当たり３０００から６０００フィート（１秒当たり１５から３０メートル）のミル内の速度を生成する。
【００４８】
ＨＥＸの粒子が乾燥および／または分解するにつれ、粒子から水およびＨＣｌが除去されることにより、嵩密度が減少し、結晶格子をより多孔質にする。粒子の内側部分を、適用される熱から絶縁させ、したがって分解に耐えるようにするのは、粒子の表面のこの多孔性である。ミル内での他の粒子との衝突およびミルの壁に対する衝撃は、粒子がミル内を循環するときに結晶が凝集するのを防止する。そのような衝突および運動は、完成した生成物を、粒子の表面から擦り落とし、より湿潤しかつ／または分解されにくい材料をシステム内のエネルギーに曝露する役割もする。そのような曝露は、従来の公知のプロセスに勝る、全く異なるかつ予期せぬ利点をもたらし、本プロセルを所望の生成物を製造する他の公知の方法より有益にする。ミル内でのこの擦り落としおよび／または粉砕がないと、粒子の外面は過剰に分解されるようになり、その一方で内部は分解が不十分なままである。過剰に分解された生成物は、不溶性になり、したがって役に立たない生成物になり、そして／または生成物の適用において使用するのが難しいかまたは十分に機能しない高粘度溶液が生成される。
【００４９】
本明細書に記述されるように、そして従来技術の分解プロセスは、生成中にまたは設備の清浄時に、希酸溶液を生成する。本明細書に記述されるプロセスによって生成される生成物の重要な態様は、これらの生成物を、８３％よりも高い塩基性度で作製できることである。高塩基性度の生成物は、分解によって生成された上記酸性溶液で希釈し、塩基性度が８３％よりも高い液体ＡＣＨをさらに発生させることができる。本発明者らの知識によれば、これは任意の従来から公知の生成物では不可能であるが、その理由は、平均が８３％よりも高い塩基性度で生成された材料は、粒子の外側に過剰に分解した生成物を、および中心に分解が不十分な材料を含有するからである。このため、濾過するのが極めて難しい不溶性材料が発生し、その結果、原材料が失われる。
【００５０】
乾燥ＡＣＨの現行の商用生成物は、塩化アルミニウム、塩基性塩化アルミニウム、または塩酸と、金属アルミニウムとを反応させることによって作製される。このためＡＣＨの５０％溶液が発生し、次いでこの溶液を噴霧乾燥する。これは、蒸発させなければならない全ての水に関するエネルギー集約的プロセスであり、金属アルミニウムの生成も同様にエネルギー集約的である。この噴霧乾燥プロセスの生成物は、その９０パーセントが７１ミクロン未満である、クロルヒドロキシアルミニウム２水和物の球状結晶である。図３を参照されたい。レーザー光回折は、これらの生成物が、１キログラム当たり１００平方メートル未満の比表面積を有することを決定した。小さい比表面積は、乾燥化学反応物としての生成物の有用性を限定する可能性がある。２つの水和水も、ＡＣＨ２水和物が冷水に急速に溶解するので、乾燥反応物としての使用を妨げる。
【００５１】
初期流動床乾燥機技術の生成物も、１キログラム当たり１００平方メートル未満の小さい比表面積を有する。これらの生成物は、材料の９０パーセントが３６９ミクロン未満である長い結晶質の円筒である。図４を参照されたい。これらの生成物は、２つ未満の水和水を含有するが、乾燥反応物として良好な反応性のための比表面積は不十分である。小さい表面積は、より長い反応時間をもたらす可能性があり、これはいくつかの反応で問題になる可能性がある。
【００５２】
本発明の生成物は、その９０パーセントが１７ミクロン未満の破砕された結晶である。これらの生成物の、特に固有の特徴は、形成された粒子の大きい表面積である。図６を参照されたい。レーザー回折分析に基づく８３％の塩基性度でのこれら生成物の比表面積は、１キログラム当たり約５７５から約７００平方メートルの範囲にある。塩基性度が増大するにつれて、より多くの水および塩酸が６水和物結晶から放出されるので、より低い塩基性度の生成物は、より高い塩基性度の生成物よりも小さい表面積を有する可能性があることを実証することができる。以下の表２は、何を予測できるかを実証する。
【表２】
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【００５３】
適切な条件が維持されない場合、分解の平均は所望の値になり得るが、標準偏差は広くなり、所望の性質または安定性を有することができない生成物が生成される。ミル内の遠心力は、内側の材料を、粒子密度に基づき分離させる。より稠密な材料（より湿潤した／より分解されにくい）は、ミルの外半径に移行し、ミル排出５９０から離れることになり、より長く保たれるが、それほど稠密ではない（より乾燥した／より分解した）ものは、ミルの内半径に向かって移動し、ミル排出５９０を経て、所望の生成物としてシステムから出る。分解は、粒子が分解するときに、粒子から水と気体形態の塩化水素とを放出する。
【００５４】
水和水は、生成される生成物の塩基性度に応じて変化する。約７０％の塩基性度の材料は、２つの水和水を有し、８３％の塩基性度は水和水の約半分を有し、生成物は、８５％を超える塩基性度で全体として無水物になる。市販のＡＣＨ（塩基性度８３％）は、２つの水和水を有する。
【００５５】
（４）結晶収集および加工。
【００５６】
最終ステップ２４０では、適切な塩基性度の結晶が収集され、加工される。生成物は、ミル排出５９０から出て、やはり塩化水素および水を気状形態で含有する。一次分離は、サイクロン分離機５７０によって行われる。サイクロンから排出された材料は、塩化水素の気体および水蒸気を依然として含有する。これらの成分が凝縮し、生成物に吸収される機会が生じる前に、流動床内の生成物に空気を通すことによってまたはサイクロンを減圧条件下で操作することによって、システムから成分を取り除く。生成物が気体流から分離されると、生成物は貯蔵ビンへ搬送される。貯蔵ビンに入ったら、生成物をそのまま包装しまたは追加の加工に送って液体生成物を生成する。
【００５７】
流動床乾燥機（ＦＢＤ）技術による先の設計に勝るこのプロセスに対する１つの利点は、生成物の、より重い嵩密度である。より重い嵩密度は、貯蔵ビン空間をより少なくし、輸送時に少ない容積しか必要としなくなる。このプロセスから作製されたＡＣＨの嵩密度は、１立方フィート当たり５５から６０ポンド（１立方メートル当たり８８１から９６１キログラム）に及ぶことができる、一方ＦＢＤシステムからの材料は、１立方フィート当たり１８から２５ポンド（１立方メートル当たり２８８から４００キログラム）に及ぶことができる。
システムの構成要素
【００５８】
一実施形態では、様々な塩基性度の塩化アルミニウムを生成するためのシステムを、図２に示す。システムでは、塩化アルミニウム６水和物結晶を、変速結晶フィーダー５５０に入れる。変速結晶フィーダーを、ミルの取入れ口５８５に取着するコンジット５０１によって粉砕ミル５４０に接続する。空気、水蒸気、または気体を粉砕ミル５４０に供給する。周囲空気を、空気加熱機５３０に接続された空気供給送風機５２０を通して提供する。水蒸気を、水蒸気供給源を通して供給し、水蒸気流量計５１０が、システム内への水蒸気の初期流量を測定する。水蒸気供給流量は、水蒸気流量制御弁５１１によって制御される。水蒸気または気体および周囲空気を混合し、混合気体供給ヘッダー５４１に送出する。混合空気の圧力および温度は、混合供給圧力計５３１および混合気体供給温度計５３２を通して送風機および加熱機で測定する。
【００５９】
次いで混合空気を、いくつかの混合気体供給ノズル５４３、５４３、５４４に分割する。ノズルの数は、粉砕ミル５４０のサイズに応じて異なってもよいと考えられる。生成物は、生成物搬送ライン５６０に接続するミル排出５９０で、ミル５４０から出る。出口の温度および圧力は、粉砕ミル出口圧力計５４５および粉砕ミル出口温度計５４６によって、ミル放出５９０または生成物搬送ライン５６０で測定する。
【００６０】
生成物搬送ライン５６０は、生成物を、空気／固体分離サイクロン５７０に送出する。空気／固体分離サイクロン５７０は、システム誘導ドラフトファン５８０に接続される。システム誘導ドラフトファン５８０は、過剰な空気、水、およびＨＣｌの回収を支援する。空気／固体分離サイクロン５７０は、乾燥塩化アルミニウム生成物を生成物空気ロック５７２へ堆積し、次いで生成物を収集することができる。
【００６１】
市販のＡＣＨは、ＨＣｌまたは塩化アルミニウム溶液中でのアルミニウムの元素消化によって作製される。次いで乾燥した生成物は、ＡＣＨ溶液を噴霧乾燥することによって一般に作製されるが、これは費用のかかるプロセスである。そのようなシステムを使用する場合、エアロゾル噴霧機の詰まりを防止するために、１００ミクロン未満の粒子を処理することが有利である。本明細書に記述されるように生成された、クロルヒドロキシアルミニウム生成物は、費用のかかる噴霧乾燥ステップをなくし、それでも高表面積および所望の塩基性度の小さい粒子が得られるように、生成される。
【００６２】
上述の本発明の実施形態は、単なる例示を目的とし；数多くの変形例および修正例が当業者には明らかであろう。そのような全ての変形例および修正例は、任意の添付される特許請求の範囲で定義された本発明の範囲内にあるものとする。
この記述で参照された公開特許および出願ならびに他の公表された文書は、その全体を参照により本明細書に組み込まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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