(57)【要約】【課題】アルミニウムを高濃度に含むアルカリ廃液から、アルミニウム成分を簡便にかつ効率よく沈殿させ、アルカリ溶液を再利用する処理技術を提供すること。【解決手段】押出成形用ダイスに付着したアルミニウム含有物を除去するために用いたアルカリの廃液から高濃度に含まれるアルミニウムを除去する方法であって、廃液に水酸化リチウムを添加し、のち固液分離することを特徴とするアルミニウム含有アルカリ廃液の処理方法。【効果】アルミニウムを高濃度に含むアルカリ廃液を今までそのままの状態で業者に高額の費用を支払って委託して廃棄していたのを、当該廃液を固液分離して沈殿物だけを廃棄に回し、ろ液の方は再利用することによって、経済的にも多大なメリットが生じ、のみならず環境問題に対しても大きく貢献できる。【選択図】                      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出成形用ダイスに付着したアルミニウムを除去するために使用したアルカリの廃液から、あるいはアルミニウム材をエッチング処理するために使用したアルカリの廃液から、高濃度に含まれるアルミニウムを除去する方法であって、
前記廃液に水酸化リチウムまたは炭酸リチウムを添加し、のち固液分離することを特徴とするアルミニウム含有アルカリ廃液の処理方法。
【請求項２】
押出成形用ダイスに付着したアルミニウムを除去するために使用したアルカリの廃液から、あるいはアルミニウム材をエッチング処理するために使用したアルカリの廃液から、高濃度に含まれるアルミニウムを除去すべく、前記廃液に添加する処理剤であって、
水酸化リチウムまたは炭酸リチウムからなるアルミニウム含有アルカリ廃液用処理剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアルミニウム含有アルカリ廃液（以下、単に「廃液」あるいは「アルカリ廃液」ともいう）の処理方法、及びこれに用いる処理剤に関し、押出成形用ダイスに付着したアルミニウムを除去するため、又はアルミニウム材をエッチング処理するために用いたアルカリの廃液から高濃度に含まれるアルミニウムを除去するアルミニウム含有アルカリ廃液の処理方法および該方法に用いる処理剤に関する。
【０００２】
なお、本明細書において「アルミニウム」なる文言は、「アルミニウムおよびアルミニウム合金」を意味する。
【０００３】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
周知のように、アルミニウム製サッシなどのアルミニウム材は、押出し成形用のダイスを使用して製造される。ダイスを一定期間使用すると、当然のことながら次第にアルミニウムがダイスに付着するため、ダイスを繰り返し使用するためには、付着したアルミニウムを除去する必要が生じる。
【０００４】
付着したアルミニウムの除去処理は、当該使用済みダイスを高温で高濃度のアルカリ溶液、例えば９０℃、５Ｍ水酸化ナトリウム溶液中に数時間浸漬することにより行なわれている。
【０００５】
また、押出し成形とは別にアルミニウム製品をエッチング処理する際も上記と同様、当該アルミニウム製品をアルカリ溶液に数時間浸漬する。
【０００６】
そして、いずれの場合にも、処理済みの水酸化ナトリウム廃液中には、高濃度のＡｌ（ＯＨ）４−イオンやＡｌ（ＯＨ）３などが存在することになるが、この廃液は、そのままの状態で業者に高額の費用を支払って委託して廃棄しているのが実情である。
【０００７】
もし、廃液中のＡｌ（ＯＨ）４−イオンやＡｌ（ＯＨ）３を除去することができ、そして水酸化ナトリウムなどのアルカリ溶液を、エッチング処理やダイスの清掃に再利用することができれば、経済的にも多くのメリットが生じるばかりでなく、環境問題に対しても大きく貢献できる。
【０００８】
アルミニウムを高濃度に含むアルカリ廃液から、アルミニウム成分を簡便に、かつ効率よく（元のアルカリ濃度を極力低下させることなく）沈殿させてアルカリを再利用する処理技術は今まで無く、その技術の開発が待たれていた。
【０００９】
［発明の目的］
本発明は上記の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アルミニウムを高濃度に含むアルカリ廃液から、アルミニウム成分を簡便にかつ効率よく沈殿させ、アルカリ溶液を再利用する処理技術を提供するところにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のアルミニウム含有アルカリ廃液の処理方法は、押出成形用ダイスに付着したアルミニウムを除去するために使用したアルカリの廃液から、あるいはアルミニウム材をエッチング処理するために使用したアルカリの廃液から、高濃度に含まれるアルミニウムを除去する方法であって、前記廃液に水酸化リチウムまたは炭酸リチウムを添加し、のち固液分離することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載のアルミニウム含有アルカリ廃液用処理剤は、押出成形用ダイスに付着したアルミニウム含有物を除去するために使用したアルカリの廃液から、あるいはアルミニウム材をエッチング処理するために使用したアルカリの廃液から、高濃度に含まれるアルミニウムを除去すべく、前記廃液に添加する処理剤であって、水酸化リチウムまたは炭酸リチウムからなる。
【００１２】
【発明の実施の態様】
アルカリ
アルミニウム材を押出し成形するためのダイスの洗浄用の処理溶液、あるいはアルミニウム材のエッチング処理溶液に用いるアルカリとしては、従来公知の化合物を使用することができ、具体的には水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。
【００１３】
また、ダイス洗浄処理、エッチング処理の方法、装置に関しては、従来公知のものを用いることができる。
【００１４】
廃液用処理剤
本発明のアルミニウム含有アルカリ廃液の処理は、当該廃液に処理剤を投入（添加）することにより行われる。
【００１５】
本発明における廃液用の処理剤としては、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）、炭酸リチウム（Ｌｉ２ＣＯ３）が挙げられる。そのなかでも、処理後のアルカリ溶液の再利用の都合の点、価格および炭酸イオンを含まないという点で水酸化リチウムを用いることが最も好ましい。
【００１６】
前記リチウム化合物は固形状（粉末状、顆粒状、ペレット状など）のものを用いてもよく、また溶液にしたものを使用することもできる。
【００１７】
リチウム化合物を廃液に対して添加することにより、Ａｌ（ＯＨ）４−イオンやＡｌ（ＯＨ）３を沈殿物とすることができ、のち公知の方法によって固液分離することにより廃液中からアルミニウムを除去することができるとともに、ろ液を再度、エッチングあるいはダイス洗浄のためのアルカリ処理液として用いることができる。
【００１８】
その他（配合割合など）
上記のリチウム化合物の配合割合（添加割合）に関しては、廃液中に含まれるアルミニウム濃度がどの程度であるかを予め測定し、その測定により算出されたアルミニウム濃度に依存する。
【００１９】
廃液中に存在するアルミニウム１モルに対して、リチウムが０．５モル以下であることが好ましく、０．５０モル〜０．３０モルであることがさらに好ましい。リチウムの添加割合が０．５モルを超えると、過剰のリチウムが廃液中に存在することになり、経済的な不利益を招くばかりでなく、アルカリ溶液の再利用においてアルミニウムが溶解しにくくなるといった悪影響が生じる可能性がある。また０．３モル未満の場合には、廃液に対するアルミニウムの除去処理が充分に行なわれない可能性が生じる。なお、アルミニウム１モルを処理するに値するリチウムの理論値は０．５モルであるが、その０．５モルでも過剰の（未反応の）リチウムが廃液中に残存することがあるため、好ましいのは０．４８モル以下、更に好ましいのは０．４６モル以下、すなわちＬｉ／Ａｌ＝０．３０〜０．４６（モル比）である。
【００２０】
【実施例】
本発明の一実施例を以下に説明するが、本発明はこれによって限定するものではない。
【００２１】
１．実験室レベルでのアルミニウム除去処理
０．５ＭのＮａＯＨ水溶液（キシダ化学（株）製）２５０ｍｌを９０〜９５℃に加熱し、この溶液にＡｌ合金（６０６３）約２０ｇを溶解した。このように調製した溶液をＡｌ廃液と見立て、種々濃度に希釈したＬｉＯＨ水溶液２５０ｍｌを加え、９０℃付近で１時間保持したのち、２時間攪拌しながら放冷した。放冷後、ろ過により沈殿物とろ液を分離した。
【００２２】
（ＬｉＯＨ添加による沈殿物の同定）
ＬｉＯＨを添加した後の沈殿物の組成を調べるために、粉末Ｘ線回析（ＸＲＤ）測定を行った。測定はＲＩＮＴ２５００（理学電気（株）製）を用い、Ｘ線源はＣｕ−Ｋα、管電流４０ｋＶ−８０ｍＡ、測定範囲２θ＝５〜５５℃の条件下で行った。沈殿物のＸＲＤパターンを、ＬｉＯＨの濃度ごとに、図１に示す。
【００２３】
０．５ＭのＮａＯＨ溶液にＡｌ合金を溶解した廃液中（ＬｉＯＨ無添加）には沈殿物が存在していたので、これをろ過した。ろ過後の沈殿物はＡｌ（ＯＨ）３であることがわかった（図１、最も下のパターン参照）。したがって、この廃液中にはＡｌ（ＯＨ）４−イオンとＡｌ（ＯＨ）３が共存しているといえる。
【００２４】
Ｌｉ／Ａｌ（モル比）＝０．３３の割合（図１、下から２つ目）でＬｉＯＨを添加して沈殿物をろ過した得られた沈澱物には、ＬｉＡｌ２（ＯＨ）７・２Ｈ２Ｏ、ＬｉＡｌ２（ＯＨ）７・ｘＨ２Ｏに帰属されるピークが発現し、Ａｌ（ＯＨ）３のピーク強度は減少している。このことから、ＬｉＯＨの添加によりＡｌ（ＯＨ）４−イオンだけでなく、Ａｌ（ＯＨ）３もＬｉ−Ａｌ複合水酸化物として析出しているといえる。
【００２５】
Ｌｉ／Ａｌ（モル比）が０．４６（図１、上から２つ目のパターン参照）及び０．５０（図１、最も上のパターン参照）では、Ａｌ（ＯＨ）３に帰属される回折ピークは完全に消失しており、Ｌｉ−Ａｌ複合水酸化物のピーク強度が一段と大きくなっている。
【００２６】
（ろ液のｐＨ滴定）
一方、ろ液中のＡｌ（ＯＨ）４−イオンの有無や、ＯＨ−イオン量を確認するために、ろ液を１ＭのＨＣｌでｐＨ滴定した。ＬｉＯＨ無添加および添加（Ｌｉ／Ａｌ＝０．４６）後、沈殿物を除去し、そのろ液を１ＭのＨＣｌ溶液でｐＨ滴定したときの結果を図２に示す。
【００２７】
図２における（ａ）はＬｉＯＨ無添加のときのろ液のｐＨ滴定曲線で、（ｂ）はＬｉＯＨ添加後のろ液のｐＨ滴定曲線である。まず、（ａ）ではＨＣｌの滴下量の増加にともなって、主に遊離のＯＨ−イオンが消費され（図中の（１））、滴定値が４０ｍｌあたりで一旦ｐＨが１１程度にまで低下する。その後、さらに滴定を続けると、Ａｌ（ＯＨ）４−イオンとの反応が続いてＡｌ（ＯＨ）３の析出が起こり（図中の（２））、ついには終点に達するといえる。（ｂ）のＬｉＯＨ添加系では、（ａ）の（１）に相当する部分の滴定値が大幅に増加し（図中の（３））、（２）に相当する部分が大幅に減少している（図中の（４））。なお、破線で示した、（１）と（２）、（３）と（４）の境界線あたりからＡｌ（ＯＨ）３の析出が認められたことからも、以上のことは支持される。
【００２８】
以上の結果から、ＬｉＯＨ無添加の場合のろ液中には、Ａｌ（ＯＨ）４−イオンが大量に存在しているといえる。これに対して、ＬｉＯＨを添加して沈殿物を生じさせ、のち固液分離した後のろ液中には、多くの遊離ＯＨ−イオンが存在し、その代わりにＡｌ（ＯＨ）４−イオンの存在は極めて少ないといえる。換言すると、ＬｉＯＨの添加により、廃液中に含まれる大部分のＡｌ（ＯＨ）４−イオンやＡｌ（ＯＨ）３は沈澱、除去され、逆に遊離のＯＨ−イオンの低下は、著しく少なく、極少量といえる。
【００２９】
つまり、図２に示したように、０．５Ｍ  ＮａＯＨ２５０ｍｌを１ＭのＨＣｌで滴定したときの終点は１２５ｍｌであった（滴定曲線は省略）ので、ＬｉＯＨ無添加系における遊離ＯＨ−イオンの元の原液（０．５Ｍ  ＮａＯＨ）に対する低下量は１ＭのＨＣｌ換算で約９０ｍｌであるのに対し、ＬｉＯＨ添加系のそれは約３０ｍｌであり、ＬｉＯＨ添加系では遊離ＯＨ−イオンの減少は１／３におさえられているといえる。
【００３０】
（Ａｌ合金の再溶解試験）
Ｌｉ／Ａｌ＝０．４６の比率でＬｉＯＨを添加してＡｌ（ＯＨ）４−イオンやＡｌ（ＯＨ）３を除去したのち、そのろ液中を９０〜９５℃まで加熱し、その後Ａｌ合金約２０ｇを新たに加え、このＡｌ合金が再溶解するかどうか確認した。その結果、まったく問題なく、前記Ａｌ合金は再溶解した。
【００３１】
しかし、Ｌｉ／Ａｌ＝０．５０の理論値とした場合にあっては、再溶解しにくくなった。これは、未反応（過剰）のＬｉ＋イオンが溶液中に残存し、これがＡｌ合金上で反応し、表面に不溶性のＬｉ−Ａｌ複合水酸化物の薄膜を形成するためと推測される。
【００３２】
２．実用レベルでのアルミニウム除去処理
アルミニウム製サッシの製造業者から出されたダイス洗浄処理廃液（Ａｌを高濃度に含むアルカリ廃液）に対し、まずＡｌの濃度測定を行なった。なお、実用レベルでは、５．０ＭのＮａＯＨ水溶液をアルカリ処理液として使用している。
【００３３】
廃液中のＡｌの濃度を測定したのち、この廃液２０リットルに対し、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）を、Ｌｉ／Ａｌ＝０．４６（モル比）となるように添加し、１時間攪拌しながら放冷した。放冷後、ろ過により沈殿物とろ液を固液分離した。
【００３４】
（ＬｉＯＨ添加による沈殿物の同定）
実用レベルの実験では、高濃度のアルカリ（５．０ＭのＮａＯＨ溶液）が用いられているため、ＬｉＯＨを加える前の廃液中にはＡｌ（ＯＨ）３の沈殿物はほとんど存在せず、廃液中にはＡｌ（ＯＨ）４−イオンのみが存在していたが、ＬｉＯＨを添加することにより、Ｌｉ−Ａｌ複合水酸化物として析出させることができた。
【００３５】
この複合水酸化物のＸＲＤパターンは、図１のＬｉ／Ａｌ＝０．４６（あるいは０．５０）のものと同じであった（同じであるので省略する）。
【００３６】
（ろ液のｐＨ滴定）
ろ液のｐＨ滴定は４ＭのＨＣｌにより行った。他の操作は前述と同様である。以上のことは、５．０ＭのＮａＯＨ溶液を処理液として用いた実用レベルにおいても、ろ液中に含まれるＡｌ（ＯＨ）４−イオンが著しく減少しており（図３）、実用レベルでも本発明を充分に活用できることが分かる。
【００３７】
（Ａｌ合金の再溶解試験）
ＬｉＯＨを添加してＡｌ（ＯＨ）４−イオンやＡｌ（ＯＨ）３を除去したのち、そのろ液を９０〜９５℃まで加熱し、当該加熱ろ液がＡｌを再度溶解するかどうかをみた。
【００３８】
すなわち、前記加熱ろ液に、約４０ｇのＡｌ合金を加え、このＡｌ合金が再溶解するかどうか観察した。その結果、まったく問題なく、前記Ａｌ合金は再溶解した。
【００３９】
３．他のリチウム化合物の使用
Ｌｉ２ＣＯ３を用いて上記と同様の試験を行なった。おおよそのところ同様の結果が得られたが、危惧していたとおり、再溶解実験においてＡｌ合金の再溶解速度が低下するという問題が発生し、この点で、処理剤としてはＬｉ２ＣＯ３よりもＬｉＯＨの使用の方が最も好ましいことが分かった。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は、アルミニウムを高濃度に含むアルカリ廃液からアルミニウム成分を簡便にかつ効率よく沈殿させることができ、これによりアルカリ溶液を再利用するのに適している。
【００４１】
アルミニウムを高濃度に含むアルカリ廃液を今までそのままの状態で業者に高額の費用を支払って委託して廃棄していたのを、当該廃液を固液分離して沈殿物だけを廃棄に回し、ろ液の方は再利用することによって、経済的にも多大なメリットが生じ、のみならず環境問題に対しても大きく貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＬｉＯＨ添加後の沈殿物の粉末Ｘ線回析（ＸＲＤ）パターン図である。
【図２】ＬｉＯＨ無添加および添加系におけるろ液の１Ｍ−ＨＣｌによる滴定曲線グラフ図である。
【図３】実用レベル実験でのろ液の４Ｍ−ＨＣｌによる滴定曲線グラフ図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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