(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水酸化アルミニウムの供給ライン（１）、供給された水酸化アルミニウムを焼成する焼成炉（２）、焼成後のアルミナを系外に導出するライン（３）、焼成炉（２）より排出されるガスを集塵装置（５）へ導入する排ガスライン（４）、排ガス中に含まれる粉体を捕集する集塵装置（５）、粉体捕集後の排ガスを集塵装置（５）より排出するライン（６）、捕集した粉体を系外に排出するライン（７）よりなる焼成装置を用い連続的にαアルミナを製造する方法に於いて、該装置に集塵装置（５）で捕集した粉体を焼成炉（２）に循環供給するライン（８）を設け、集塵装置（５）で捕集した粉体の少なくとも一部を焼成炉（２）中へ循環しつつ、焼成炉（２）中に、バイヤー法により得られた水酸化アルミニウムと平均粒子径１５μｍ〜１５０μｍ、Ｘ線回折法により測定した（１１０）面｛２θ＝３７．７°｝、（３００）面｛２θ＝６８．２°｝、（１１６）面｛２θ＝５７．５°｝の線強度を下記の式１
（Ｉ(110)＋Ｉ(300)）／（２×Ｉ(116)）      式１
に代入し求めた値が０．３〜１．０であるアルミナ（アルミナＡと称する）を、該水酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3換算）に対して５〜１５０重量％（Ａｌ2Ｏ3換算）及び、水酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3換算）とアルミナＡの合量に対して弗素系化合物を２０〜２００ｐｐｍ（Ｆ換算）の範囲で添加、調製し、焼成後ライン（３）より排出されるアルミナ中の弗素系化合物含有量が１〜２００ｐｐｍ（Ｆ換算）となるが如く焼成することを特徴とするαアルミナの連続的製造法。
【請求項２】
弗素系化合物が、弗化アルミニウム、弗化水素、弗化アンモニウム、弗化ナトリウム、弗化マグネシウム、弗化カルシウムから選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする請求項１記載のαアルミナの連続的製造法。
【請求項３】
シリカ系化合物を脱ソーダ剤として１〜２０重量％添加することを特徴とする請求項１記載のαアルミナの連続的製造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はαアルミナの連続的製造法に関する。さらに詳細には、得られるアルミナ粒子が球状で、かつ粒度分布がシャープなαアルミナの連続的製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
αアルミナは化学的安定性や優れた機械的強度、さらには物理的特性に優れていることより、成形、焼結し各種機械部品や電気部品として使用されている。これらの用途においては、廉価で寸法安定性や高い焼結密度が要求されることより、球状で粒度分布がシャープなアルミナ粉体が必要とされる。
【０００３】
バイヤー法で得られる水酸化アルミニウムを焼成することによるアルミナの製造方法としては、粒子径や粒度分布、ＢＥＴ比表面積等の特性コントロールを目的に、各種多様な製法が提案されている。例えば（１）鉱化剤として弗素、塩素、ホウ素の少なくとも１種を添加し焼成する方法、（２）脱ソーダ剤として硅砂等のシリカ系化合物、塩素系化合物を使う方法、（３）上記の鉱化剤と脱ソーダ剤を組み合わせ用ちいる方法、さらには（４）焼成時、水酸化アルミニウム中にアルミナの微粒子を添加し、これに上記方法を組み合わせて焼成する方法も提案されている（特公平６−１０４５７０号公報、特開平７−４１３１８号公報）。
【０００４】
しかしながら、鉱化剤として塩素系化合物及び／または弗素系化合物等のハロゲン系化合物を使う場合には、原料に鉱化剤として添加するハロゲン系化合物量に比例して、αアルミナ中に残存するハロゲン系化合物の量が増加し、焼成時に生成する凝集体が多くなる。かかる対策として０．１体積％以上であるハロゲン含有ガス雰囲気で焼成した後、該組成物を脱ハロゲン処理する方法が提案されている（特開平７−２０６４３２号公報）。この方法によればハロゲン含有量が低く粒度分布のシャープなαアルミナが得られるものの、新たに脱ハロゲン処理が必要であるとの問題を有する。また脱ソーダ剤であるシリカ系化合物を添加している場合には、原料に添加する弗素系化合物に比例してシリカ汚染も高くなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかる事情下に鑑み、本発明者はバイヤー法により得られる廉価な水酸化アルミニウムを用い、これを連続的に焼成して、球状で粒度分布がシャープなαアルミナ粉体を得るべく鋭意検討した結果、特定の焼成装置を用い、原料である水酸化アルミニウムに、特定物性を有するアルミナを添加、混合して焼成すると共に、焼成後のアルミナ中に含有される弗素系化合物の存在量が特定範囲になる如く、特定量の弗素系化合物の添加と、捕集した粉体の循環使用量を調製し、焼成する場合には、上記目的とするαアルミナが連続的に製造し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、水酸化アルミニウムの供給ライン（１）、供給された水酸化アルミニウムを焼成する焼成炉（２）、焼成後のアルミナを系外に導出するライン（３）、焼成炉（２）より排出されるガスを集塵装置（５）へ導入する排ガスライン（４）、排ガス中に含まれる粉体を捕集する集塵装置（５）、粉体捕集後の排ガスを集塵装置（５）より排出するライン（６）、捕集した粉体を系外に排出するライン（７）よりなる焼成装置を用い連続的にαアルミナを製造する方法に於いて、該装置に集塵装置（５）で捕集した粉体を焼成炉（２）に循環供給するライン（８）を設け、集塵装置（５）で捕集した粉体の少なくとも一部を焼成炉（２）中へ循環しつつ、焼成炉（２）中に、バイヤー法により得られた水酸化アルミニウムと平均粒子径１５μｍ〜１５０μｍ、Ｘ線回折法により測定した（１１０）面｛２θ＝３７．７°｝、（３００）面｛２θ＝６８．２°｝、（１１６）面｛２θ＝５７．５°｝の線強度を下記の式１
（Ｉ(110)＋Ｉ(300)）／（２×Ｉ(116)）      式１
に代入し求めた値が０．３〜１．０であるアルミナ（アルミナＡと称する）を、該水酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3換算）に対して５〜１５０重量％（Ａｌ2Ｏ3換算）及び、水酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3換算）とアルミナＡの合量に対して弗素系化合物を２０〜２００ｐｐｍ（Ｆ換算）の範囲で添加、調製し、焼成後ライン（３）より排出されるアルミナ中の弗素系化合物含有量が１〜２００ｐｐｍ（Ｆ換算）となるが如く焼成することを特徴とするαアルミナの連続的製造法を提供するにある。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を用いてさらに詳細に説明する。
図１は本発明方法に使用する水酸化アルミニウムの連続的焼成装置のブロック構成図であり、（１）は水酸化アルミニウムの供給ライン、（２）は焼成炉、（３）は焼成後のアルミナを系外に導出するライン、（４）は焼成炉（２）より排出されるガスを集塵装置（５）へ導入する排ガスライン、（５）は排ガス中に含まれる粉体を捕集する集塵装置、（６）は粉体捕集後の排ガスを集塵装置（５）より排出するライン、（７）は捕集した粉体を系外に排出するライン、（８）は集塵装置（５）で捕集した粉体を焼成炉（２）に循環供給するラインを示す。
【０００８】
本発明の実施に於いては、焼成炉（２）中に、バイヤー法により得られた水酸化アルミニウムと平均粒子径が約１５μｍ〜約１５０μｍであり、Ｘ線回折法により測定した（１１０）面｛２θ＝３７．７°｝、（３００）面｛２θ＝６８．２°｝、（１１６）面｛２θ＝５７．５°｝の線強度を下記の式１
（Ｉ(110) ＋Ｉ(300) ）／（２×Ｉ(116) ）      式１
に代入し求めた値が０．３〜１．０であるアルミナＡを、該水酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 換算）に対して５〜１５０重量％（Ａｌ2 Ｏ3 換算）及び、水酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 換算）とアルミナＡの合量に対して弗素系化合物を２０〜２００ｐｐｍ（Ｆ換算）の範囲で添加、焼成する。また、焼成炉（２）の排ガスは排ガスライン（４）により集塵装置（５）へ導入し、排ガス中のアルミナ粉体を捕集し、捕集した粉体の少なくとも一部をライン（８）により焼成炉（２）に循環供給し焼成に供する。
【０００９】
本発明方法に於いて、焼成後の製品アルミナは焼成炉（２）よりライン（３）を経て、系外に取り出すが、ライン（３）より系外に取り出す製品アルミナ中の弗素系化合物含有量が１〜２００ｐｐｍ（Ｆ換算）であることを必須とする。かかる範囲の弗素系化合物を含有する製品アルミナは、焼成炉（２）に添加する弗素系化合物量ならびにライン（８）より焼成炉（２）に循環供給する粉体の量により、調整することができる。
【００１０】
焼成時に、水酸化アルミニウムに添加するアルミナＡとしては、αアルミナが使用される。アルミナＡはＸ線回折法において、
（１１０）面｛２θ＝３７．７°｝、（３００）面｛２θ＝６８．２°｝、（１１６）面｛２θ＝５７．５°｝のＸ線強度が上記した式１において、０．３〜１．０、好ましくは約０．３〜約０．８の値を満たし、平均粒子径（平均二次粒子径）は約１５μｍ〜約１５０μｍ、好ましくは約３０μｍ〜約７０μｍのものが使用される。
【００１１】
添加量は水酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３換算）に対して約５〜約１５０重量％、好ましくは約１０重量％〜約１００重量％である。アルミナＡの添加量が上記範囲よりも少ない場合には得られるアルミナの粒度分布がシャープでなく、他方上記範囲を超えても、添加に見合う効果の発現はない。アルミナＡが式１に於いて上記した範囲を満たさない場合、すなわち、上記式１による値が約０．３未満（粒子形状が薄片状）である場合には所定量のアルミナＡを添加したとしても、粒度分布のシャープなαアルミナを得ることはできない。また、上記式１による値が約１．０を超える場合にも粒度分布のシャープなαアルミナを得ることはできない。
【００１２】
アルミナＡとしては、平均粒子（二次）径が約１５μｍ〜約１５０μｍ、式１による値が約０．３〜約１．０のアルミナであればよく、特にその製造方法を制限するものではないが、例えば、水酸化アルミニウムＣ−１２（住友化学工業株式会社製）をバッチ式静置炉中で約１２５０℃、2 時間焼成することにより得ることができる。
【００１３】
本発明に於いて、適用する弗素系化合物としては、特に制限されないが、通常、弗化アルミニウム、弗化水素、弗化アンモニウム、弗化ナトリウム、弗化マグネシウムおよび弗化カルシウムから選ばれた少なくとも１種を用いればよい。
【００１４】
本発明に適用する集塵装置としては、特に制限されないが、例えばサイクロン、電気式集塵機、バグフィルター、スクラバー等が挙げられる。また焼成炉としては、ロータリーキルン、ＳＰロータリーキルン、ＮＳＰロータリーキルン、流動床炉が使用できる。熱効率を上げるために、熱媒である燃焼ガスとアルミナ粉体が向流式である内燃式焼成炉の使用が推奨される。
【００１５】
水酸化アルミニウムの焼成条件は、使用する焼成炉の種類、焼成量、要求される水酸化アルミニウムの焼成程度等により一義的ではないが、通常焼成温度約１１００℃〜約１５００℃、焼成炉に於けるアルミナの滞留時間として約１時間〜約１０時間の範囲で実施される。
【００１６】
また、本発明方法の効果を損わない範囲に於いて、脱ソーダ剤としてのシリカ系化合物を焼成時、水酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 換算）に対し約１〜約２０重量％の範囲で添加し、使用することもできる。他の添加剤を併用することも可能である。
【００１７】
【発明の効果】
以上、詳述した如く、本発明方法に於いてはバイヤー法により得られた廉価な水酸化アルミニウムを用い、これに焼成助材として特定物性を有するアルミナを添加し、剤集塵装置で捕集した粉体の少なくとも一部と弗素系化合物の焼成炉への添加量を調整し、焼成品中に含有される弗素系化合物の含有量を特定範囲にするアルミナの連続的製造方法により、廉価で、かつ球状で、粒度分布がシャープ（通常Ｄ９０／Ｄ１０が４．０未満、好適には３．５未満）なアルミナが得られることを見出したものであり、各種機械部品や電気部品の原料供給面よりその工業的価値は頗る大である。
【００１８】
【実施例】
次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。尚、実施例に示す測定は、下記方法を採用した。
【００１９】
（１）アルミナＡの値：  粉末Ｘ線回折法（ＣｕＫα、管電圧４０ｋＶ、管電流２０ｍＡ、走査速度２°／分、発散スリット１°、散乱スリット１°、受光スリット０．６ｍｍ）により（１１０）面｛２θ＝３７．７°｝、（３００）面｛２θ＝６８．２°｝、（１１６）面｛２θ＝５７．５°｝の線強度を測定し、式１に代入し求めた。
（Ｉ(110) ＋Ｉ(300) ）／（２×Ｉ(116) ）      式１
【００２０】
（２）ＢＥＴ比表面積：  窒素吸着によるＢＥＴ法により測定した。
【００２１】
（３）組成分析
弗素（Ｆ）            ：  水蒸気蒸留−イオン電極法により測定した。
酸化ソーダ（Ｎａ2 Ｏ）：  ＪＩＳ  Ｈ１９０１に準じる。
二酸化硅素（ＳｉＯ2 ）：  ＪＩＳ  Ｈ１９０１に準じる。
【００２２】
（４）粒度分布          ：  マイクロトラックＨＲＡ  Ｘ−１００を使って測定した。
【００２３】
（５）粉砕試験
方法１：３．３Ｌアルミナポットに直径１５ｍｍのアルミナボール３ｋｇと試料αアルミナ４００ｇを入れ、回転数８０ｒｐｍで１２時間処理した。
方法２：３．３Ｌアルミナポットに直径１５ｍｍのアルミナボール３ｋｇと試料αアルミナ４００ｇに二酸化珪素８ｇ（和光純薬製）、水酸化マグネシウム７ｇ（和光試薬製）、炭酸カルシウム２ｇ（和光試薬製）を入れ、回転数８０ｒｐｍで粉砕した。
【００２４】
（６）成形密度          ：水銀アルキメデス法により測定した。
【００２５】
（７）焼結密度          ：水中アルキメデス法により測定した。
【００２６】
実施例１
バイヤー法により得られた水酸化アルミニウムＣ−１２（中心粒径５０μｍ、Ｎａ2 Ｏ  ０．２％、Ｆ  ２０ｐｐｍ、住友化学工業株式会社製）６９５０ｇ、平均粒径５０μｍ、上記式１に於ける値が０．４のアルミナ（商品名：アルミナＡ−２６，住友化学工業株式会社製）４５５ｇ、弗化アルミニウム（和光純薬製）１．１ｇを添加混合した後、アルミナセラミックス製回転式小型焼成炉（内径７ｃｍ、長さ１４０ｃｍ、１３００℃均一温度ゾーン６０ｃｍ、傾斜角４５゜、回転数２ｒｐｍ、焼成炉上部にアルミナの回収用にガラスファイバー製フィルターを設置し、回収したアルミナは振動機によりフィルターから除去した後、キルン内に戻した）に供給速度１００ｇ／ｈで連続的に供給した。焼成炉内のアルミナの滞留時間は、６時間であった。
焼成後に得られたαアルミナのＢＥＴ比表面積は０．９ｍ2 ／ｇ、弗素含有量は１７０ｐｐｍであった。方法１により粉砕したアルミナの中心粒径は１．６μｍ、Ｄ９０／Ｄ１０は３．０であった。方法２により９時間粉砕したアルミナを成形圧３００ｋｇ／ｃｍ2 でＣＩＰ成形した後、１６５０℃、２時間焼結した。粉砕したアルミナの中心粒径は２．２μｍ、Ｄ９０／Ｄ１０は３．１、成形密度は２．１２ｇ／ｃｍ3 、焼結密度は、３．８４ｇ／ｃｍ3 であった。
【００２７】
実施例２
実施例１において、水酸化アルミニウムＣ−１２  ３８３０ｇ、平均粒径５０μｍ、指数０．４のアルミナＡ−２６  ２５００ｇを、弗化アルミニウム（和光純薬製）１．１ｇ混合した以外は、実施例１と同じ操作を行った。得られたαアルミナのＢＥＴ比表面積は２．１ｍ2 ／ｇ、弗素含有量は１８０ｐｐｍであった。方法１により粉砕したアルミナの中心粒径は１．０μｍ、Ｄ９０／Ｄ１０は３．５であった。
【００２８】
実施例３
実施例１において、弗化アルミニウム０．１ｇに変えた以外は、実施例１と同じ操作を行った。得られた焼成αアルミナのＢＥＴ比表面積は２．３ｍ2 ／ｇ、弗素含有量は２５ｐｐｍであった。方法１により粉砕したアルミナの中心粒径は１．０μｍ、Ｄ９０／Ｄ１０は３．５であった。
【００２９】
実施例４
実施例１において、粒子径１ｍｍ前後の硅砂を５００ｇをあらたに混合し、焼成後に目開き１４９μｍの篩により硅砂をアルミナから篩別した以外は、実施例１と同じ操作を行った。得られた焼成αアルミナのＢＥＴ比表面積は０．９ｍ2 ／ｇ、弗素含有量は１６５ｐｐｍ、Ｎａ2 Ｏ  ０．０６％、ＳｉＯ2   ０．０４％であった。方法１により粉砕したアルミナの中心粒径は１．７μｍ、Ｄ９０／Ｄ１０は３．０であった。
【００３０】
比較例１
実施例１において、平均粒径５０μｍのαアルミナＡ−２６を混合しない以外は、実施例１と同じ操作を行った。得られた焼成αアルミナのＢＥＴ比表面積は０．５ｍ2 ／ｇ、弗素含有量は１９０ｐｐｍであった。方法１により粉砕したアルミナの中心粒径は２．３μｍ、Ｄ９０／Ｄ１０は４．８であった。
【００３１】
比較例２
実施例１において、アルミナＡ−２６に変えて平均粒径５０μｍ、上記式１に於ける値が０．２のアルミナ（水酸化アルミニウムＣ−１２を５００℃で仮焼し、これに弗化水素酸を弗素換算でＡｌ2 Ｏ3 当たり１重量％添加した後、アルミナ製ルツボに入れ１３００℃で２時間焼成して得たアルミナ）を使用した以外は実施例１と同じ操作を行った。得られた焼成αアルミナのＢＥＴ比表面積は１．１ｍ2 ／ｇ、弗素含有量は１８０ｐｐｍであった。方法１により粉砕したアルミナの中心粒径は１．６μｍ、Ｄ９０／Ｄ１０は４．３であった。方法２により９時間粉砕したアルミナを成形圧３００ｋｇ／ｃｍ2 でＣＩＰ成形した後、１６５０℃、２時間焼結した。粉砕したアルミナの中心粒径は２．２μｍ、Ｄ９０／Ｄ１０は４．７、成形密度は２．０８ｇ／ｃｍ3 、焼結密度は３．７９ｇ／ｃｍ3 であった。
【００３２】
比較例３
実施例１において、混合した粉体を、回転式小型焼成炉に供給する変わりにシャモット質容器に入れ、静置式電気炉にて１３００℃、６時間焼成した以外は、実施例１と同じ操作を行った。得られた焼成αアルミナのＢＥＴ比表面積は４．４ｍ2 ／ｇ、弗素含有量は５ｐｐｍであった。方法１により粉砕したアルミナの中心粒径は０．８μｍ、Ｄ９０／Ｄ１０は６．８であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法に用いる連続的焼成装置の概略図を示す。
【符号の説明】
（１）は水酸化アルミニウムの供給ライン
（２）は焼成炉
（３）は焼成後のアルミナを系外に導出するライン
（４）は排ガスライン
（５）は集塵装置
（６）は粉体捕集後の排ガスを集塵装置より排出するライン
（７）は捕集した粉体を系外に排出するライン
（８）は捕集した粉体を焼成炉に循環供給するライン
を示す。
【図１】
0003975513.tif 000002