JPH0316950A - 精製鉱物被膜製法 - Google Patents

精製鉱物被膜製法

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JPH0316950A
JPH0316950A JP2081467A JP8146790A JPH0316950A JP H0316950 A JPH0316950 A JP H0316950A JP 2081467 A JP2081467 A JP 2081467A JP 8146790 A JP8146790 A JP 8146790A JP H0316950 A JPH0316950 A JP H0316950A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は微粉砕砿物、特に有機物質を含有する砿物の精
製法に関する。
本発明の方法は紙の被覆又は充填に又は触媒、触媒支持
物等として使用するに十分な砿物の精製法である。
(従来技術) 米国特許第3,589,922号は高い明度をもつカオ
リン粘土及び他の鉱物顔料が紙被覆工業に使用されるこ
とを開示している。軟質粘土型の沈降ジョージア粗カオ
リンの処理加工によって極めて白い粘土製品かえられた
。この軟粗粘土からえられたカオリン粘土は独特のオレ
ンジイエロー色合いをもち1た脱砂、分離、浮選及びハ
イドロサルファイト漂白を含む湿式処理によって生成さ
れる。従来90%以上の明度をもつカオリン源であった
軟籾粘土の供給は減少している。
グレイカオリン粗粘土沈降物は広く米国内でも発見され
ている。沈降状粘土は極めて微粒であシまたしばしば極
め−5− て高純席である。しかし最近に至る1でこの硬質粘度は
独特な灰色のため顔料糾カオリンとしての使用に適しな
いと考えられていか。軟質粘土に適合し使用されていた
漂白剤は沈降ジョージアグレイ粘土に応用しても効果は
殆んどなく、あっても小さい。グレイカオリンの他の特
性はそれらが通常他のカオリンよりかなシ微小であり1
た極めてよい光沢性をもっていることである。例えば普
通の沈降法によって検べたとき145μmより細かい粒
子が約50重量傅である白色ジョージア粗カオリンと比
較して代表的グレイジョージアカオリンでは粒子の約5
0重量多が0.4μmより細かいのである。理論上グレ
イカオリンけ化学分析に基づいて容易に白カオリン粘土
と区別できるであろうと期待される。しかし許、チタニ
アむよび炭累含量をも含む実質的に同じ化学分析領をも
つカオリン粘土が存在するため上記は当ては筐らない。
それにもかかわらず1の粘土は明らか−6− ?グレイであ!){tt+f:t白色である。
タルク、チョーク、大習石、炭酸カルシウム及びゼオラ
イトの様な微粉の他の砿物は紙やプラスチックの被覆ト
よび充堆にしばしば使われる。これらの砿物もしばしば
グレイ色をもち、それは除去を要する。この鉱物は1た
触媒又は触媒担体として、特に極微小結晶が多結晶性凝
集体を形戒するとき使われる。
ダレイカオリン又は他の砿物質はフ■ン酸の様々炭素質
物質によって生ずると思われる。砿物質触媒及び触媒支
持体はフミン酸及び溶ffを含む炭素質物質によって悪
影響をうけると思われる。
グレイカオリン利用方法の発達は粘土中の着色不純物(
主として黄色チタニア砿物)の浮遊選砿に選択的な試薬
の存在下で粘土を泡浮遊選砿に供することによってなさ
れている。不純物選砿後精製した粘土はグレイ粘土、好
1し?は浮選した粘土、の水性バルプ金酸化剤で処理後
還元剤で舛理して化学的に漂白される。好1しいや化剤
は過マンガンW8塩であり、その残基は米国特許第3,
353,668号により還元剤で処理して脱色される。
試験された酸化剤にill.酸素ガス、アルカリ重クロ
ム酸塩、塩素■ナトリウム、アルカリ亜塩素酸塩、過硫
酸アンモニウム、過酸化ナ} IJウム及び過酸化水素
がある。これらすべての敞化剤を用いて漂白の主要部、
通常本質的に漂白のすべては酸化された粘土のスリップ
に還元性漂白剤が加えられた後にかこった。
この方法の主なる欠点は副成塩が粘土中に導入されるこ
とである。90+の浮選粘土生成に十分な過マンガン酸
塩及び水硫化物を使用したときは副成可溶性塩は漂白さ
れた粘土のレオロジーに悪影響をかよぼした。グレイ粘
土粒子は極微小なので漂白されたグレイ粘土のP過it
.>そい。副成塩存在によりおこる問題解決のため十分
に塩を除去する粘土洗浄はR費がかかる。
米国特許第3,61 6,9 0 0号はレオロジー問
題解決の酸化漂白剤としてのオゾン使用を教示している
米国特許第3,6 5 5,0 3 8号は粘土の水性
スラリー(スリツプ)をオゾンによ.!l)酸化後チタ
ンその他の砿物質を浮( 遊選砿法で除去するダレイカオリンの光沢付与改良法を
開示している。この特許は粘土の明度は浮遊選砿前に過
酸化水素添加により改良されるとしている.,1たカオ
リンの明度は過酸化水素、次亜鉛素酸ナ} IJウム、
及び亜塩素酸ナトリウムによる娘理をオゾンで置排して
も改良されないが、浮遊選砿直前にグレイカオリンスラ
リーに添加したときのみ効果があったとしている。
プルの米国特許第4.74&381号はシアン化物の様
な耐火性炭素質物質は分子ふるいの様な砿物質上に支持
され−9− た遷移金属触媒によるJPII{ト水素の活性化により
醇化できるとしている。しかしある触媒使用には遷移金
属残基を含!ないことが好1しい。
(発明の開示) 本発明は微粉砕した無機砿物に十分な水性媒質を加えて
水性混合物100重量部当り砿物固体約5乃至約75重
量部を含む水性混合物としかつ上記水性混合物をオゾン
より成るガスと接触させて上記無機砿物が紙用被膜又は
充夢材として、又は触媒又は触媒支持体として使用に十
分適合させる様上記無機砿物を接触させる炭素質物質の
酸化方法に卦いて、水性混合物pH′f:5乃至12に
調節しかつ水性混合物中に過酸素化合物の有効量を添加
し同時に上記水性混合物にオゾンより成るガスを接触さ
せる無機砿物中の炭素質物質を階化する改良法である。
炭素質物質は砿物表面に吸着され、鉱物又は物質と緊密
一10− 混合された粁状物質に吸収される。
水性混合物のp}{は5乃竿10、好壕しくは7乃至1
0に調節できる。
本発明用の徴粉砕した砿物は有効直径約1 0 pm乃
至0.1μmの粒径をもつものである。微粒砿物は天然
に産出する砿物である必要はなく合或ゼオライトの様な
組成物でもよい。更に微粒径粒子はスラリーとして分散
、分散性かた1シに凝結又は大個別単位に集合のいづれ
でもよい。例えば微小粒径ゼオライト結晶は殆んどの用
途に適していす、その結果この結晶は吸着法又は接触法
用のカラム及び床に詰める大め多結晶集合体に形或する
必要がある。合成ゼオライト結晶の平均粒径は小さい(
1−5μm)が、結晶外面はゼオライト脱水後に有効と
なる内部吸着空間に比べて小さい。直径1μmの球形粒
子に対し計算された外面はゼオライトグラム肖り約3平
方メートルである。脱水後の代?的ゼオライトは8 0
 0 m”/ 9  に相轟する内部面積をもつ。
しかし無轡砿物がグレイカオリン粘土の様な分散又は凝
結秋態にあるときld特に好筐しい本発明の態様は無機
砿物を砿物固体約5乃至約75修を含むスラリーとする
様水性媒質中に十分スラリー化し上記スラリーヲオゾン
よ9成るガスと接触させる方法において、スラリーpH
を5乃至12に調節しかつスラリー中にオゾンガスと共
に過酸素化合物の有効量を添加する改良法を行なって実
施できる。この態様は鼾機物質がグレイカオリンの様な
粘土であり、それヲ漂白する際K%に好ましい。
過酸化水素及びオゾンの景は炭素質物質の俄化量又は望
む明度及びこの方法に許容しうる経費の経済性によるこ
とぱM.験者は容易■諒解するであろう。例えば0.0
2乃至02多の過酸化水素と0.1乃至0.3優のオゾ
ンを使用したとき非常によい結果をえることができる。
過酸化水素1褒とオゾン0. 8 %の様な高使用率が
炭素質物質又は還元剤が高濃度であるとき必要なことが
あるが、この様な多希使用は不経済で望寸しくない。し
かし少量結果がよければ過酸化水素0.002%又はオ
ゾン0.004%の様な少量の過酸化水素及びオゾンも
使用できる。実際の経済的限度はグレイカオリンに対し
過酸化水素0.002乃至0.3%及びオゾン0.00
4乃至0.4優である。集合無機砿物上に支持された貴
金属触媒に対しては5多過酸化水素及び3φオゾンの様
な多量が実用されるであろう。本発明にかいてパーセン
トはすべて水性混合物中の無機砿物全重量に基いて化合
物重tパーセントとしてあらわされ、過酔素化合物は溶
液中で過酸化水素を生ずる化合物と考える。
本発明により過酸素化合物とオゾンの併用は砿物(グレ
イを除く)の明度の改良によってわかるとかり炭素質化
合−1 3− 物の酸化についていづれか1万のみよりも有効であった
紙の被禅又は尤坤用に使われるカオリンについて黄色値
も重嬰である。&質カオリン粘土は通常の還元剤、例え
ばジチオノ酸ナトリウム又は水硫化ナトリウムで漂白さ
れる。
本発明の他の形態によれば3fhm素化合物とオゾンの
単独又は併用いづれかによるグレイカオリンの酸化処理
後試料にいくらか黄色が認められた。
本発明をグレイカオリンについて実施したときオゾンと
過酸化水素の併用法は特にジチオン酸塩( di th
ionite )で漂白後過酸化水素又はオゾンのいづ
れかの単独処理よυも黄色値がしばしば減少される点で
予期しない利点がある。
この黄色値減少の理由はこの時点で説明できないが、グ
レイカオリンと共にある微量の金属イオンの可溶化の結
果であろう。しかし時としては従来認められなかった明
度減少(明度逆戻り)がかこった。
14− 本発明によればジチオン酸塩による処理の明るさ逆戻り
はキレート剤による予処理又はスラリーとオゾンガス接
触前スラリーへの過酸素添加によって防止できる。キレ
ート剤添加の追加の利益は可溶化できる鉄の様な金属イ
オンと錯塩を生成する点である。
逆戻シ問題は従来報告されていない。たぶん以前にはカ
オリン砿物の漂白又ti酸化は殆んど軟質(クリーム状
)カオリンのハイドロサルファイトの様な還元剤による
漂白法にたよっていたので上記問題は認められなかった
のであるう。グレイカオリン漂白法に関する米国特許3
,5 8 9,9 2 2号、3,616,900号、
3,6 3 5,7 4 4号及び3,6 5 5,0
 3 8号も逆戻シ問題について記載していない。
米国特許3,6.16,900号はグレイカオリンは軟
質カオリンとほぼ同量の鉄を含有しているが、鉄が結晶
格子内に結合されていると思われカオリンの色の原因で
はないと述べている。米国特許3,655,038号け
過酔化水素がオゾン処理後のグレイカオリンの浮遊選砿
が有用でありまた漂白工程Kt,−いて過酸化水素をオ
ゾンに置換することは有効でないと記載しているのみで
なくカオリンからカルシウムを可溶化することは重要で
ないとしている。本特許によればキレート剤による砿物
の予処理又は過酸化水素とオゾンの同時使用のいづれも
が砿物漂白の有効工程であろうとは意外である。実際に
この特許は過酸化水素又は過衆素化合物がオゾンのあと
に使われたときにのみ有効であり、したがって浮遊選鉱
促進にのみ有効であるとしている。
どんなキレート剤も用いうる。例えばエチレンジアミン
4酢酸塩、、ジエチレントリアミン5酢酸塩、1−ヒド
ロキシエチリデン−1,1−ジホスホネート等が使用で
きる。ジエチレントリアミン5酢酸ナトリウムが好1し
い。
本発明は更に次の実施例によって例証される。炭素質物
質の酸化度it.通常の明度測定法で容易に測定できる
からカオリンを用いて本発明を例証する。しかし本発明
が炭酸カルシウムかよびタルクの様な他砿物及び砿物ス
ラリー中の炭素質物質のや化に有効なことは明白である
。カオリンの黄色値は普通の方法によっても測定された
多くの変助数消去のため試料用のすべてのグレイカオリ
ン粘土スラリーを次のとかう準備した:ステインレス鋼
ウオーリング混合機中のグレイカオリン粘土の27.φ
スラリ−7 4 3 f?稀硫酸又は水酸化ナトリウム
使用により望むpH(普通s−io)に調節した。必要
ならば攪拌しなから予処理添加物を加えた。ステインレ
ス鋼容器の水性媒質水面下の入口につけたプラスチック
管をとかしてオゾンを30分間にわたり加えk0オゾン
を使わないときはオゾン化中通常ある対照品として酸素
を加えた。スラリーを30分攪拌しEM QUANT 
TAR  (メルー17− ク社製)を用いてH202含量を定期的に検べた。30
分を経た後温度とpHを記録した。30分間中に混度は
26℃から58乃至65℃に上昇した。温度範囲20乃
至75℃がこの方法に適当であると思われ、約50乃至
65℃が好ましい。
酸化直後スラリーをみょうばん及び稀硫酸と処理しpH
4とし分散を破ってF’過を容易にした。スラリーを2
等分し1方をr過し湿固体を乾燥用紙袋に入れた。第2
部分は乾燥粘土基準0.5多ジチオン俄ナトリウム(N
a2Sz04 )を用い60℃にかいて30分処理後P
過し湿固体を紙袋に入れた。
枯土を超短波オーブンに入れ恒号となる宜で約10分間
乾燥した。乾燥粉末を数秒粉砕し円形金型中で圧縮した
テクニブライトミクロTB−ICメーターを用いて明る
さと黄色値測定を行i′5か。(バーセントはすべて乾
燥粘土− 11 8 − 重量基準である)。
実験条件は表Iと■に示されている。
実施例にかいては固体27%の粘土スラリーヲ使用した
がH202− o3混合物による処理には75那1での
スラリーが使用に適している。スラリ一の固体含量の増
加と共に高固体含量にかいて過酸素による漂白は03の
効果減少のため目立ってくる。(ガス固体界面問題)。
対照品 表■は無酸化及びオゾン又は過酸化水素各単独使用酸化
の場合について、つづくジチオナイト還元処理の有無の
場合の対照実施例結果を示している。
対照AFi酸化処理をしない粘土の基本的明るさ測定の
ため行なった。明度も黄色値もジチオナイトによる還元
では殆んど変化しなかった。
対照BとCは酸化漂白剤としてオゾンのみを使用した。
還元前の明度はp}{ 5及びpH10の両方にかいて
高かったが、黄色値け高かった(5.12と4.81)
。還元後黄色値は改良されかが、明度は低値に逆戻りし
た。高pHにおいては逆戻りは更に著しく1た黄色値も
低pHl6−けるよりもよくなかつk0 対照D及びEはジチオナイ13ff前又は後の対照Aよ
りも僅かに明度が改良されている。D及びEの両方の還
元後の黄色は良くなったが、寸だ4.91の様に高く不
適当であり曾たpHは過醇化水素単独の性能に殆んど影
響をもたなかった。
例1及び2 表■はオゾン舛理にH202を使用した場合のえられた
改良結果を示している。オゾンの約1量を等モル量の}
{20.3 で置拗した。過酸化水素はオゾンと同時に加えた。還元
性漂白前に対照BとCに等しい明るさかえられた。しか
し黄色値Fi対照品よりも改良されていた。ジチオン酸
ナトリウA (Na7S204 )処理後の03とH2
o2併用効果は更に目立つfr.,ジチオナイト処理後
pH 5に釦ける明席け高い11で03単独停用よりも
1.36点高がっk0黄色値も対照品より際だって改良
された。pI{10において03単独よりも黄色値改良
は著し(1.72点の黄色値減少となっ六。
対照品BとCK認められた黄色値への高pHの悪影響は
オゾンと過酸化水素併用の場合認められなかった。pH
10における1点明度改良は対照品Cと比べて還元後も
変らなかった。例1勅よび2は03とH.02併用の多
くの利点、オゾン消費量減少、明度改良及び粘土の低黄
色値を示している。
例3及び4 オゾン添加前の過酸化水素添加は予期しない利益をあら
わす。表■はオゾン添加30分前に過酸化水素添加の結
果21ー を示している。pH 5と10の両方にかいてそれぞれ
明度85.03と84.58かえられた。両pHK釦い
て明るさはジチオナイト処理稜、ジチオナイト処理前又
は伊にオゾン単独使用でえられた明度よりも増加した。
更に黄色値は還元後同じpHにかいて対照品ようもよい
か又は同等であった。
例5及び6 表■は1た漂白中のキレート剤存存の結果を示している
ジエチレントリアミン5酢酸存在下H2 o2と03の
同時添加によって還元処理後pH 5及びIOKかいて
それぞれ85.89と86.29という高い明度を示し
た。1たo3単独対称品よりもlた殆んどの03とH2
o2使用の例よりも低い黄色値かえられた。
例7及び8 H202 0.2 2 9及びオゾン0.5fを使用し
pH5(例7)22 卦よびpH10(例8)に釦いて例1及び2に用いた一
設法を反復したつ例7の粘土明度はジチオナイト処理前
は85、66であったが、処理後は僅か8222となっ
た。黄色度は4.73から3.72K減少した。例8の
明度は85.34から82.56に減少し黄色度は4.
73から4.77に増加した。これは例3及び4の方法
によって避けられたジチオナイト処理による従来記録さ
れなかった明度逆戻りを示している。しかし実施例7と
8はジチオナイト漂白の必要ないことを示している。
ジチオナイト(ナトリウム又は亜鉛のいづれか)の漂白
効果はジチオナイト使用量の関数と知られている。この
方法は下記例9から11までに示される様にジチオナイ
ト必要量を減少しうる。
例9 例2の方法をジチオナイト添加まで同様に行なった。但
しジチオン酔ナトリウムとしてジチオナイトを乾燥粘土
重量に基いて僅かに0.25重量多使用し例2の使用量
の半分とした。例2の結果に比べ明度の1.1点の改良
及び黄色度の0.5点の減少も認めらかた。
例10 例4の方法を゛反復した。倶し例4のジチオナイト使用
量の半分量としヤジチオン酸ナトリウムを乾燥粘土重量
に基づいて0.25重景多を使用した。最終明度はジチ
オナイト処理しない粘土よりも0.6点の改良となった
が、例4で実際に認められた1.2点改良の半分であっ
た。黄色値は4.3であシ、ジチオナイト非処理の場合
ようも0.5点改良であった。この場合ジチオナイトの
少t使角の価値は望む明るさ及び黄色値の程度がジチオ
ナイト使用量によって調節できる点である。
例11 例1の方法を反復し*J.L,ジチオン酔ナトリウムを
乾燥粘土重量に基づいて0、25重tqID使用した。
これは実施例1にかけろりチオナイト使用量の半量であ
る。最終明度はジチオナイト処理後85.5であって、
゛ジチオナイト非処理の場合よりも改良されたが、実施
例1において2倍景のジチオナイト使用でえられた明る
さ85.9より僅かに減少した。黄色値11m4.2で
あってジチオナイト非使用でえられた黄色値よりも低か
った。
表  1 0.0 0.0 0,0 0.36 0.36 80.03 85.59 85.52 81.72 82.14 80.79 84.53 82.24 82.22 81.76 5.47 5.12 4.81 5.53 5.41 5.21 3,63 4.91 4.91 4.88 27ly6カオリンスラリー743fを用い0. 5 
% w/wNap 82 04処理した場合としない、
場合の比較である。
一25一 −26− 表  ■ グレイカオリンの酸化 27%v’Gyカオリンスラリー743タを用い0.5
%ψNa2 S2 04処丹した場合としない場合の比
較である。
?   0.140.3  5   85.06  8
5.89   4.25   4.122   0.1
40.310   85.56   83.29   
4,13   3.193*0.22 0.5  5 
  85.03  85.64  4.79  3.6
74*0.220.510   84.58  85.
78  4.77  3.945**0.22 0■5
  8.8  81.96  85.89  5.26
  3.626**0.22 0.5  7.9  8
2.33  86.29  5,09  3.87* 
過酸化水素添加30分後にオゾン添加、*印以外のもの
は過酸化水素とオゾンを実質的に同時添加した。
**キレート剤63g使用。
−27− 手続補正書(方式) 平成2年6月28日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、微粉砕された無機砿物を水性混合物100重量部当
    り砿物固体5乃至75部を含む水性混合物となる様水性
    媒質中に十分に加え、この水性混合物をオゾンより成る
    ガスと接触させることにより上記無機砿物を紙用被膜又
    は充填材として、触媒として又は触媒支持体としての使
    用に十分適合するようにする微粉砕された無機砿物を含
    む炭素質物質の酸化方法において、上記水性混合物のp
    Hを5乃至12に調節し、上記混合物中に過酸素化合物
    の有効量を添加しかつ上記水性混合物をオゾンより成る
    ガスと接触させ、それにより上記無機砿物を紙用被膜又
    は充填材として、触媒として、又は触媒支持体としての
    使用に十分適合するようにすることを特徴とする炭素質
    物質の酸化法。 2、水性混合物をオゾンより成るガスと接触させる前に
    過酸素化合物を水性混合物に添加する請求項1に記載の
    方法。 3、水性混合物100部当り砿物固体20乃至60部を
    含む水性混合物とするに十分な無機鉱物を水性媒質中に
    添加する請求項1に記載の方法。 4、水性混合物のpHを5乃至10に調節する請求項1
    に記載の方法。 5、水性混合物のpHを5乃至10に調節する請求項2
    に記載の方法。 6、水性混合物のpHを5乃至10に調節する請求項3
    に記載の方法。 7、水性媒質中にグレイカオリン粘土固体5乃至75%
    を含むスラリーとするに十分な粘土をスラリーとし上記
    スラリーをオゾンより成るガスと接触させることにより
    上記粘土を紙用被膜又は充填材としての使用に適合させ
    る上記粘土の漂白法において、スラリーpHを5乃至1
    2に調節し、スラリー中に過酸素化合物の有効量を添加
    しかつ上記スラリーをオゾンより成るガスと接触させ、
    それにより粘土を紙用被膜又は充填材としての使用に適
    合する様漂白することを特徴とするグレイカオリン粘土
    の漂白法。 8、スラリーをオゾンガスと接触させる前に過酸素化合
    物をスラリーに添加する請求項7に記載の方法。 9、キレート剤の有効量をスラリーに混合してあとのジ
    チオナイト処理における逆戻りを防止する請求項7に記
    載の方法。 10、砿物固体約20乃至約60%を含むスラリーとす
    るに十分な無機砿物を水性触質中に混合する請求項7に
    記載の方法。 11、スラリーのpHを5乃至10に調節する請求項7
    、8、9及び10のいづれかに記載の方法。 12、スラリーのpHを7乃至10に調節する請求項7
    、8、9及び10のいづれかに記載の方法。 13、砿物固体重量に基いて0.02乃至0.2重量%
    の過酸化水素をスラリー中に添加する請求項7、8、9
    及び10のいづれかに記載の方法。 14、スラリー重量に基いて0.1乃至0.3重量%の
    オゾンを用いる請求項7、8、9及び10のいづれかに
    記載の方法。
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