アルミナが最も環境に優しい工業製品である理由

アルミナ三水和物は本質的に難燃剤であり、ポリマーに添加すると充填剤と延展剤の両方の役割を果たし、吸熱脱水および吸熱蒸発の際に水分子と結合しながら、火災や煙を抑制するのに役立つ。

ボーキサイトをアルミニウムに精錬すると、副産物としてシリカが発生するが、このアルミナの1/3をアルミニウム・インゴット鋳造所と電極アルミニウム・スクラップ製錬所を経由させることで、副産物のシリカを完全に回避すると同時に、エネルギー効率を改善することができる。

高品質ボーキサイト

ボーキサイトは、Boehmite-AlO(OH)、Gibbsite-AlO(OH)3、Diaspore-AlO(OH)などのアルミニウム含有物質を高濃度に含む岩石鉱物である。ボーキサイトの採掘は、多くの国に重要な収入源を提供している。アルミニウムの生産は、これらの鉱物を多数の用途に幅広く使用し、複数の用途で信じられないほど耐久性があるため、その人気は数十年にわたって劇的に増加し続けている。しかし、その品質は地理的な場所と深さによって鉱床間で大きく異なるため、採掘に関連する多くの問題が残っている；

SiO2（シリカ弾性率）は、岩石鉱物中に存在する可溶性シリカの量を測定するもので、ボーキサイト鉱床を評価する際の重要な指標の1つである。この測定値は、処理中に鉱石から溶出する可溶性シリカの量を示し、アルミナを生産するための品質が存在するかどうかを示す。SiO2の値が高いほど、生産に適した高品質の鉱床であることを示す。

ボーキサイトは様々なプロセスで生産することができるが、世界のボーキサイトのほとんどは露天掘りやストリップマイニングの方法で採掘され、アルミナやその誘導体に加工するために精錬所に運ばれ、セラミック製造やセメント製造など様々な用途のために世界中に出荷される。世界のボーキサイト生産量の約85%は、この生産方法のみに使用され、残りはセラミック製造やセメント製造などの他の用途に使用される。

コートジボワールは、ボーキサイト鉱床の新たな発見により、まもなくギニアを抜いて第4位の生産国になる可能性がある。

コートジボワールのボーキサイト鉱床は主にラテライト質であり、ギブサイトをかなりの割合含んでいるため、SiO2の値が高く、石英の含有量が少ない金属アルミニウムの生産に適した鉱床となっている。モザンビークとタンザニアは、ザンビアのセメント工場で使用するためにボーキサイトを輸出しているが、カメルーン、ガーナ、ギニアのような他の生産国は、ヨーロッパや中国のようなアフリカ国内よりも海外に多くの製品を輸出している。

エネルギー消費の削減

アルミナを生産すること自体に大きなエネルギー使用は必要ないが、その生産プロセス全体は非常にエネルギーを消費する。生産におけるこのエネルギー浪費的な側面を軽減するために、エネルギー効率と工場生産高の両方を改善する様々な技術が実施されてきた。

アルミナを製造する際に消費されるエネルギーの大部分は、消化、蒸発、脱珪のプロセスによるもので、これらのエネルギー集約的な作業には大量の電力が使用される。これらの使用量を減らす一つの方法は、選鉱または直接消化によって、原料として使用するボーキサイトの生産比率を高めることである。この比率を高めることは、大幅なエネルギー節約につながり、産業全体のエネルギー集約度の減少に貢献する。

電流は、アルミナ製造におけるもう一つの重要なエネルギー消費であり、セル内の電解反応を促進する。エネルギー使用量を減らすには、アノード効果の頻度と時間を減らす。これは、カソード電位を下げるか、電流密度を上げることで実現できます。最近のプリベーク・セルには、アノード効果を経験することなく数週間運転し続ける能力があります！

さらなる省エネ対策として、正極の上にアルミナを断熱材として使用することで、炭素陽極からの熱損失と空気の燃焼を最小限に抑えることができる。アルミナはまた、最近のセルでは腐食に対する保護膜の役割も果たしている。

アルミナのカーボルマイト還元は、電気を使用しない代替製造方法を提供するが、二酸化炭素と炭化アルミニウムの気体生成物を生成し、液体アルミニウムに容易に変換できる。しかし、残念なことに、このプロセスに関連する反応は2000℃を超える温度で行われるため、かなりの熱損失が生じ、温室効果ガスによる大きな罰則が課される。

実行可能な選択肢と考えるには、技術や新しいプラントの運転に多額の投資が必要となる。さらに、炭素熱プロセスはスケールアップが難しく、反応生成物からの熱回収に膨大なエネルギーを必要とする。

環境にやさしい

アルミナは、その性能や品質を失うことなく、何度でもリサイクルすることができるためです。さらに、再生アルミニウムを製造する際に使用するエネルギーは、バージン資源を製造する場合よりも最大95%少なく、これは温室効果ガスの削減と天然資源の保護を意味します！

ボーキサイトの採掘、精製、一次アルミニウムへの加工に関連するエネルギーコストは相当なものになる。ラテライトの採掘は、貴重な金属を抽出するために、熱帯の土壌からラテライトに富むラテライトを抽出する複雑な化学的バイエルプロセスによって行わなければならない。残念なことに、ボーキサイトの採掘はしばしば手つかずの森林を破壊するため、アルミニウムの採掘工程は環境破壊を引き起こす可能性があります。露天掘り鉱山から発生する汚染、先住民のコミュニティへの大規模なダムの氾濫、有毒重金属による河川の汚染は、採掘工程に関連する2つの問題にすぎません。

ボーキサイト精錬工程から出る赤泥廃棄物も重大な問題を引き起こしている。その有毒な汚泥は、漏れたり壊れたりする可能性のある大きな尾鉱池に保管しなければならず、環境破壊につながるからだ。さらに、赤泥に含まれる重金属は、皮膚病、脱水症状、さらには近隣住民の死亡といった健康被害をもたらす。

しかし現在、アルミニウム生産によるこうした環境への影響を最小限に抑えるための努力が進められている。一部の企業は、低炭素の一次アルミニウムを提供しており、その最大二酸化炭素排出量は、アルミニウム生産量1キログラム当たり4キロ・CO2eと予想されている。これらの企業は、再生可能エネルギーと効率的な電解技術を用いて、アルミナと一次アルミニウムの両方を生産している。

製造業者は、ポータブル蛍光X線分析装置を利用して、アルミナ製造の入出荷を監視し、環境に脅威を与える汚染物質を迅速かつ効率的に特定することができる。

サティスファクション・アルミナは耐食性に優れ、鋼鉄のような連続的な有機塗料や無機皮膜を必要としないため、環境に優しい。さらに、その自己修復特性は、構造物の寿命を延ばしながら、メンテナンスコストを大幅に削減するのに役立つ可能性がある。

リサイクル可能

満足のいくアルミナのリサイクルは、アルミニウム産業にとって不可欠な要素であり、それぞれの消費者によって廃棄されたまま放置されている飲料缶、窓枠、電気配線、調理器具などの消費者以前のスクラップ（産業廃棄物）と消費者以降のスクラップの両方を回収する。スクラップは溶解され、品質や特性を失うことなく新しいアルミニウム製品に再生される。このプロセスは、原材料から新しいアルミニウムを生産するよりも、最大95%少ないエネルギーしか使用しない。

アルミニウムのリサイクル可能な性質は、その原子構造に由来しており、本質的な特性を変えることなく、繰り返し溶解・改質することができる。このため、アルミニウムはプラスチックよりも分別が容易で、長期にわたって再利用することができます。気候変動がますます深刻になる時代には、天然資源とエネルギーの節約は不可欠です。

アルミニウムは、製錬中の純度を確保するシステムさえ整えば、無期限にリサイクルすることが可能であり、さまざまな用途に応用できる汎用性の高い素材である。

発泡ボードはその汎用性により、建築・建設資材として使用するためのさまざまな形状やサイズに簡単に成形することができる。さらに、軽量でありながら、電気的、熱的、化学的耐性において耐久性のある絶縁特性を備えています。

アルミナは、高純度ボーキサイトまたは廃アルミナ粉末のいずれかを使用して製錬プロセスを通じてリサイクルすることができる。本研究では、最大20乾燥重量パーセントの廃アルミナ粉末を使用して焼結した場合の焼結特性を調べた。温度、時間、助剤などの焼結パラメータを変化させ、それらが最終的な機械的特性にどのような影響を及ぼすかを調べた。その結果、廃アルミナの添加は、焼結試料の緻密化、微細構造、硬度、圧痕破壊靭性を有意に変化させないことが実証された。

機械的特性に有意な影響を与えなかった焼結パラメータには、温度と時間のパラメータが含まれた。さらに、焼結助剤の濃度と粒径を変えることで、機械的特性に対する焼結助剤の影響を調べた。廃アルミナを添加した試料と添加しない試料のラマンスペクトルから、コランダムがどちらの場合にも存在することが示され、純粋な焼結では、廃アルミナを添加した試料よりも高い強度と狭いピークベースが得られた。