バイエルプロセスとは

Bayerプロセスは、ボーキサイトをアルミナまたは酸化アルミニウムに精製する工業プロセスです。 19世紀後半に開発したカールバイエルにちなんで名付けられたこのプロセスは、アルミニウム金属の生産における重要な中間ステップです。 アルミナは、天然に産出するアルミニウム鉱石であるボーキサイトからの一連の制御された化学反応によって生成されます。 バイエルプロセスには、抽出、沈殿、および焼成という3つの主要なステップが含まれます。

ボーキサイトには、アルミニウムを含む鉱物ベーマイト、ギブサイト、ダイアスポアが含まれています。 これらの鉱物とその中のアルミナを抽出するには、ボーキサイトを小さな粒子に粉砕し、苛性液体である水酸化ナトリウムに溶解する必要があります。 この消化プロセス中に蒸気と圧力が適用されます。 鉱物中のアルミナは水酸化ナトリウムと反応し、アルミン酸ナトリウムを形成します。

酸化鉄やケイ酸塩などのボーキサイトの一部の成分は、消化中に溶解しません。 これらの物質は赤泥のスラリーを生成し、沈殿物と呼ばれるプロセスを介してアルミナ含有液からろ過されます。 赤泥は元の水酸化ナトリウムをリサイクルするために洗浄され、最終的には保持池に保管されます。 リサイクルすることはできず、処分や保管が非常に難しいため、赤泥はバイエルプロセスを使用する生産施設にとって廃棄物の問題です。

降水量は、抽出後の次のステップです。 アルミナ混合物が冷却されると、水酸化アルミニウムが沈殿します。 結晶成長を促進するために処理タンクに懸濁された粒子であるアルミナの「種」の周りにアルミナ結晶を形成することにより、この結晶状態に固化します。 粗いアルミナ結晶は次のステップで除去され、小さくて細かい粒子は沈殿反応の種として再利用されます。

バイエルプロセスの最後のステップは焼成です。 前のステップからの沈殿混合物は、約1,922°F（1,050°C）の温度に加熱されます。 これにより、水酸化アルミニウムが水蒸気中の水分を放出し、最終製品であるアルミナに化学的に分解します。 理想的には、生成されるアルミナの粒子は小さく、細かく、ほぼ砂粒のサイズになります。

世界のほぼすべてのアルミニウムは、バイエルプロセスで生成されたアルミナを使用して製造されています。 アルミナはボーキサイトから精製された後、アルミニウム金属に精錬されます。 アルミニウムの用途は広範で多様であり、消費者向け包装から自動車部品、塗料、化粧品、さらには医薬品にまで及びます。 アルミニウムのリサイクルの増加は、新しいアルミナが過去ほど頻繁に生産されないため、赤泥廃棄物の問題を軽減するのに役立ちました。