バフボーキサイト（ボーキサイト鉱石またはボーキサイトとも呼ばれる）は、アルミナ、耐火物、高アルミナ製品の製造における重要な原料です。竪型窯はボーキサイト焼成の主要設備の一つであり、主に焼成ボーキサイトクリンカーの製造に使用され、耐火物、セラミックス、建材などの産業で広く利用されています。以下では、ボーキサイトの特性、竪型窯焼成プロセス、製品の用途などについて、詳しくご紹介します。
1. ボーキサイトの基本特性
（1）化学組成および鉱物組成
ボーキサイトの主成分は酸化アルミニウム（Al₂O₃）で、SiO₂、Fe₂O₃、TiO₂などの不純物が含まれています。鉱物組成に応じて、次のように分類されます。
一水和物タイプ（Al₂O₃·H₂O）：アルミニウム含有量が高く、シリコン含有量が低いため、高純度アルミナの製造に適しています。
ギブサイト型（Al₂O₃·3H₂O）：アルカリに溶けやすく、主にバイヤー法によるアルミナの製造に使用されます。
カオリナイト型（Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O）：シリコン含有量が高く、鉱石の選鉱と精製が必要です。
（2）ボーキサイトの分類 品位
Al₂O₃ 含有量（％） 用途
特級 ≥85 高純度耐火物、コランダム製品
一級 75-85 耐火レンガ、セラミックス
二級 65-75 セメント、普通耐火物
三級 50-65 アルミ製錬、建築材料
2. ボーキサイトの垂直窯焼成プロセス 垂直
窯は、垂直連続焼成装置であり、焼成ボーキサイトクリンカーの大規模生産に適しており、熱効率が高く、エネルギー消費量が少なく、生産量が大きい。
（１）竪窯構造
窯本体：高さ10～20m、直径2～4m、耐火レンガで内張りされている。
供給システム：上部ディストリビューター、鉱石を均等に分配します。
燃焼システム：石炭ガス、天然ガスまたは石炭粉末の燃焼、温度は1500℃に達します。
冷却システム：底部送風冷却、排出温度<100℃。
（2）焼成工程
粉砕およびふるい分け
原鉱石は30〜80mmのブロックサイズに粉砕され、土壌の不純物が除去されます。
予熱（200～600℃）
自由水と結晶水を除去します（ダイアスポアの脱水温度は約450℃です）。
高温焼成（1200～1500℃）
Al₂O₃をα-Al₂O₃（コランダム相）に変換し、体積安定性を向上させます。
不純物SiO₂はAl₂O₃と反応してムライト（3Al₂O₃・2SiO₂）を形成し、耐火性を高めます。
冷却と排出
熱衝撃による割れを防ぐためにゆっくり冷却されるため、クリンカーは高い硬度と密度を持ちます。
（3）主要なプロセスパラメータ
パラメータ 制御範囲 影響
焼成温度 1400〜1500℃ Al₂O₃の結晶転移を決定
滞留時間 8〜12時間 焼結度に影響
燃料の種類 天然ガス/石炭ガス 不純物含有量に影響
冷却速度 <50℃/分 クリンカーの爆発を防止
3. 焼成ボーキサイトクリンカーの性能
高耐火性：≥1770℃（Al₂O₃>85%の場合）。
体積安定性：焼成後の収縮率<3%、高温環境に適しています。
耐食性：酸およびアルカリに対する耐性があり、冶金炉のライニングに適しています。
4.焼成ボーキサイトの用途
（1）耐火物（主な用途、70％以上を占める）
高アルミナ質レンガ：高炉、電気炉、セメント回転窯で使用される。
鋳造材料：アルミネートセメントと組み合わせて、取鍋のライニングに使用されます。
ムライト製品：高温窯用家具、陶芸窯。
（２）窯業工業 陶磁器
釉薬の白色化剤として（焼成後、Fe₂O₃含有量が減少する）。
耐摩耗性セラミックス（ボールミルライニングなど）の製造。
（3）その他の用途
研磨産業：ブラウンコランダム、ホワイトコランダムの製造。
建築資材業界：高アルミナセメントの原料。
化学産業：硫酸アルミニウムおよびポリ塩化アルミニウム（PAC）の製造。
5. 垂直窯と回転窯：焼成方法
の比較 比較項目 垂直窯 回転窯
熱効率 高（> 60%） 中（40-50%）
適切な粒子サイズ 塊（30-80mm） 粉末/小粒子（<10mm）
温度均一性 やや劣る（均一な分布が必要） 良好（回転と均一加熱）
投資コスト 低い 高い
適用製品 中高アルミクリンカー（Al₂O₃> 70%） 高純度アルミナ（バイエル法原料）
6. 業界の発展傾向
省エネへの転換：蓄熱燃焼技術を採用してエネルギー消費量を削減（< 100kg標準石炭/トンクリンカー）。
高純度：浮選と磁気分離により Fe₂O₃ と TiO₂ の含有量を減らし、電子グレードのアルミナの需要を満たします。
環境保護のアップグレード：排ガス脱硫（SO₂）および粉塵除去（PM<10mg/m³）が排出基準を満たしています。
