JPS5958062A - 白色度を改良するためのクレ−の処理方法 - Google Patents

白色度を改良するためのクレ−の処理方法

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JPS5958062A
JPS5958062A JP58153347A JP15334783A JPS5958062A JP S5958062 A JPS5958062 A JP S5958062A JP 58153347 A JP58153347 A JP 58153347A JP 15334783 A JP15334783 A JP 15334783A JP S5958062 A JPS5958062 A JP S5958062A
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flotation
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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】 本発明Q」、クレーを糟白するために変色不純物を、特
にT + 02不純′吻のようなチタン鉱物不純物を除
去する処理方法に関し、さらに詳しくは、気(′包、4
選法および脆化漂白および還元漂白を利用することを含
む高度に有効な方法で、同じくポリアクリル(y+B解
膠剤をこの方法において最も有効な時点で使用する方法
に関する。
カオリンクレーは、機械的に採鉱された時点では不純で
あり、釉々の他の鉱物が含−まれている。純粋なカオリ
ナイトはヒドロキフルー言何アルミノンリケード鉱物で
あり、水素、酸素、アルミニウムおよびンリコン元素か
らなるものである。カオリンクレー中には、これらの元
素に加えて化学分析により、険出される炭素、マグネ7
ウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、鉄およびチ
タンのような他の元素が2タ一ス程度存在する。純粋な
カオリナイトに無色であり、カオリン中にみられる変色
は、クレーとともに有機またけ無機のかたちで見い出さ
れる不純物によるものである。これらの非常に細かい微
粉変色不純物d、高い白色度を持つ顔料が心安とされる
、高品質紙の製造における場合のような多くの用途にお
いて、クレーの価値およヒ有用性を大いに減じている1
、不純な二酸化チタン(TlO2)は、カオリン中にお
ける非常に重大な変色不純物として認められている。多
分鉄が、二酸化チタンの+□(a堆石および金紅石のか
たちの結晶格子中に混入されるようになるために、高度
に着色された6/i l’lとなるのであろう。鋭堆石
および金釘石中に1%以下程度の鉄が存在1−ていても
、高度に着色してし甘う。本発明で使用される、「二酸
化テクノ」とは鋭堆石および金紅石の不純物のかたちの
ものに相当する。
鉱石および、鉱物を、成分に分離し濃縮する方法には、
2つの一般的な方法がある。即ち鉱物の成分の1種寸た
け1神以上に直接化学的な攻撃を与える化学的方法と、
鉱物7P、たは鉱石から1秒′y!たは1種以−ヒを選
択的に分離する物理的方法とがある。カオリンに関して
は、直接的な化学的攻4Rfzl、全く有効ではなく、
経済的にも適さないことが明らかにされている。カオリ
ンクレーの場合、弱酸性下で、強力な還元条件を利用し
た慣用漂白法では、T i O2含有率は本質的には何
ら変化しないままなので、得られる白色度には限界があ
る。
鉱物および鉱石を物理的に分離、濃縮する方法について
は、気泡浮選をも含めて、梗々の方法が知られている。
このような物理的方法による場合は、存在する種々の鉱
物成分の間の機械的インターロックが除去される細かさ
の程度まてに破砕または粉砕することが必須条件となる
。
次に鉱物および鉱石の成分分離を分散剤の助けをかりて
、クレーの水中スラリーまたii: 懸?蜀液をつくる
ことにより行う。従来法による気泡浮選は、スラリーの
l)[4を酸性゛またはアルカ’) lIA:、pH1
直に調節し、コレクターを添加し、スラリーを一定時間
にわたってコンティ/ヨニングしてクレーの中にエネル
ギ゛−を赦らし、このコンティ/ヨニングずみのスラリ
ーに起泡剤を冷加し、このスラリーを低固形分までに希
釈し、pliを8以上に上げ、さらにこのスラリーに磁
気を通す必要がある。慣用例にょる浮選法の改良法は「
超浮選法」と一般には呼ばれているが、これはクレー浮
選供給材料に方解石のような微粉担体鉱物を添加し、次
にこの混合物を気泡浮選にかけるものである。
慣用の浮選法は、いくつかの固有の欠点を持っている。
(1)分散された14(給材料スラリーは、20重M%
捷たは10重、坩係以下といった比較的低い固形分含有
率で処理するのが最適であり、このため乾燥クレーのト
ン当り、多量のスラリーの処理を必要とする。例えば、
スラリー固形分含有率が10係から60%に増加した場
合、1トンのクレーを製造するために除去する必要のあ
る水の量は741%も減少する。従ってスラリーの固形
分の量を上げれば、水を除去するのに要する経費を下げ
ることができる。
(2)最初の気泡生成物は、不純物と共に約50係の供
給鉱物を含有しており、妥当な収率の生成物を得るため
には、再処理する必要があり、多くの場合4段階の浮遊
を行う必要がある。
(6)担体鉱物を使用した場合、これをすべて精製鉱物
から除去する必要がある。」具体鉱物は最終生成物中で
は有害である。
過去においても場合によってはクレーかラチタン鉱物不
純物のような着色不純物を除去するだめの処理方法の一
部として気泡浮選が利用されてきたが得られたクレーは
、満足すべき白色度が達成できなかった。場合によって
は、微粉鉱物粒子を防用する超浮遊法(米国特許第3.
337,048号)とか、磁気分離法(米国特許第3.
974,067号)とかの追加の精製技術が、処理クレ
ーに嫡当な白色度を達成するために必要であった。この
ような追加の処理技術を行うと、それたけ経費とエネル
ギーがかかつてしまう。
例えは、超浮遊法による場合、微粉鉱物粒子を添加する
際に経費がかかりまた、気泡浮遊の後、この粒子を除去
する際に、また経費かがかる。
この微粉粒子の添加および除去に際しては、さらにエネ
ルキー消費を必要とする。米国特許第3.974,06
7号では、コンディショニングの前またはその間であっ
て、コンディショニングの後お」:び浮選の前でない時
点で、水溶性のポリアクリル酸塩を添加しているが、こ
のような時点で添加した場合、充分な白色度の処理クレ
ーを得るためには、磁気分離のような後続の楯製技術を
利用する必要がある。
Leekによる米国特許第2,569,680号には、
クレースリップをソーダ灰およびケイ岐ナトリウムで処
理し、次に得られた混合物を塩酸でわずかに酸性にする
ことを含む白化クレーの浮選法が示されている。ソーダ
灰は、解膠剤として働き、ケイ酸ナトリウムはクレーを
解膠することも助けると述べているが、主に抑制剤(d
epressanl)として添加される。混合物をコン
ディショニングし、脂肪酸と脂肪酸アミンのエマルジョ
ンからなる浮選剤と、コレクターとしてのオレイン酸を
添加する。オレイン酸を添加し、次にこのスリップを、
その中にアミルアルコール混合物が起泡剤として添加し
である浮選にかける。しかし、Leekの特許では、コ
ンディショニングの後および浮選の前に、水溶性ポリア
クリル酸塩またはケイ酸塩解膠剤を利用することについ
ては、何らの記載も示唆もなされていない。さらにこの
特許では、コンディショニングの前に酸化漂白を行い、
浮遊選鉱の後還元漂白を利用することについても何らの
記載も示唆もなされていない。
さらに、いくつかの先行技術においては、浮選の前また
はその間に、ケイ酸ト生およびポリアクリル酸塩とはほ
ど遠いが、解膠剤と考えられる水酸化アンモニウムのよ
うなアルカリ剤を利用することによってクレーのPHを
調整するのが一般的である。
米国特許第2.740,522号の特許には、10,0
00〜500.ODDの分子量を持つポリアクリル酸の
ナトリウム塩またはアンモニウム塩のような、ポリアク
リル酸塩を活況抑制(slime depressio
n)のために使用することが記載されている。この独の
物質は、土壌コンディショニングの技術分野で使用した
場合、強力な凝集剤として知られており、また鉱石の浮
選の際、スライムまたは藤石を降下させるのに有効であ
ることも知られている。この特許では、ポリアクリル酸
塩スライム抑匍1剤は、コンディショニングの前または
コンディショニングの間に添加するとしており、従って
本発明とかけはなれた技術分野の技術者は、ポリアクリ
ル酸塩をコンディショニングの後または浮選の完了前に
添加することに対しては批判的である。この特許ではク
レー物質の処理については何らjホべられていない。ま
た、ここでは、コンディショニングおよび浮選に先立っ
て酸化漂白剤を1史用し、コンディショニングおよび浮
選の後に還元漂白剤を使用するクレーの処理方法につい
ては、何ら記載されておらず示唆されていない。さらに
活性剤の利用についての記載も見当らない。米国特許第
3,224,582号では、+OIJアクリル酸塩の固
形粒子を、発泡体を機械的に安定化させるのを助けるだ
めのコレクター粒子として働かせるために気泡浮選の間
に利用している。
米国特許第3,599,879号においては、ポリアク
リル酸塩を、コンディショニングの後でなく、コンディ
ショニングの間に、クレースリップに添加している。さ
らにこのクレースリップを、コンディショニングの後で
、浮選の前に稀釈しているが、このような稀釈は稀釈の
ために水を供給する際ばかりでなく、クレー製品を単P
I#または濃縮するのが望ましい場合、この水を除去す
る際にも、望ましくないエネルギーの消費を必要とする
。米国特許第3,357,048号、同第6.353,
668号、同第3,450,257号および同第3.7
44,630号を含む他の多くの特許においてはすべて
コンディショニングの後であって浮赳の前に、クレース
リップを希釈する必要がある。
どの特許においてもエネルギーの節約になる希釈工程を
省くことについては何ら言及していない。
本発明者等は、70重量係以上が2μme、s。
d、〔当量球体直径(equivalent 5phe
rical diameter))未満の粒子を含むク
レーを精製してTlO2不純物含量の低い、高白色度製
品を製造することのできる気l包浮選法を発見した。こ
の粒子の当量球体1−径d1マイクロメリテックス セ
ディグラフ(MicromeriIics Scdig
raph) 5000の粒子径分析器によって測定する
。
本発明の新規方法は下記の工程からなるものである。即
ち (1120係以上の固形分含有率を持つクレーの水i生
汁散体を調製し、このスラリーのPl−1を、6〜7に
調節する。
(2)  任意的に、このスラリーに酸化漂白剤を添加
し、約15時間以上にわたって反応を進行させる。
(6)  アルカリ土類金属または重金属から選択され
た金属を持つ金属活性剤の水溶1生塩およびチタン鉱物
不純物用のコレクターを添加する。
(4)  クレースラリーを、20重量%頃上の固形分
含有率で、クレーの固形分の1トン当シ2511PI−
Tのエネルキーがその中に分散するのに充分な時間にわ
たってコンディショニングし、この間スラリーの温度を
何ら調製せずに上昇させる。
(5)  このコンディショニングずみのスラリーに、
ポリアクリル酸塩分散剤を混合する。さらに(6)  
このコンディショニングずみのスラリーを気泡浮選法に
かけ、気泡とともにチタン不純物を除去し、チタン不純
物含有率の低下したクレーを回収する。
一般に、クレー供給月利の水1’lO散体は2゜%以上
の固形分を含んでおり、好ましくは25〜75係の固形
分を含んでいる。60市量4゜裂の固形分がさらに好ま
しい。供給材料は、クレーを、水および分散剤例えば、
好ましくはケイ酸す) IJウム分散剤組成物と、−緒
に攪拌することによる慣用法により製造することができ
る。分散剤は通常、乾燥供給材料の重量基準で005〜
0.5重喰係で使用される。
次にこの分散液を任意的に、次亜塩素酸ナトリウム、過
硫酸アンモニウムまたは過硫酸カリウムのような酸化漂
白剤で処理する。過硫酸カリウムが好ましく、この物質
はデュポン社がらroxoneJの商標名で市販されて
おり入手可能である。使用される酸化漂白剤の量は、水
性クレー供給材料の乾燥重量基イイで001市量%〜1
重itsの範囲である。次に分散液の、H値を、アルカ
リ1生試梨を添加することによって、p+−14,5〜
70好捷しくはP116〜7に調節する。酸化漂白剤を
、工程を進める前に、1.・5時間以十にわたって、例
えば15〜24時間反応させる。このようにして得られ
たスラリーは好ましくは325メツ/ユの篩でスクリー
ニングし、44/1m e、 s、 dより大きい粒子
径を持つ不純物を除去する。この他、過硫酸アンモニウ
ム、過マンガン酸カリウム、過f’if2化水素等のよ
うな、洋白することのできる酸素をすでに分子中に含有
している水溶性無機または有機化合物も酸化漂白剤とし
て使用することもできる。
pH7未満で処理された分散液は、これに活1生剤イオ
ンを添加する。例えば、マグネシウム、カルシウム、ス
トロンチウムまたはバリウムを含むアルカリ土類金属)
イオンのいずれか、またけ、第−銑鉄イオン、第2銅鋼
イオン、第1マンガンマンガンイオンおよび叱鉛イオン
のような重金属イオンのいずれかを塩化物、硝酸塩、酢
酸塩、酸化物またはこれらの混合物のかたちで、乾燥供
給材料の重量基準で0005〜015重+4−%(寸た
け分散液またはスラリー中の固形分の01〜5 ppt
 )の範囲またはそれ以上で、さらに好ましくは001
〜0075申量%(スラリー中の固形分の02〜15p
pt)の範囲で添加する。コンディショニングの前に、
アニオン系親油性コレクター試薬も、添加する。
このようなコレクター試薬には、8〜20の炭素原子を
含む脂肪酸、オレイン酸、リノール酸、リルン酸、ラウ
リン酸、トール酸、レッドオイル、ココナツ油、脂肪酸
およびスルホ−オレイン酸(sulpho−oleic
 acid)が含・まれる。コレクター試薬は通常、乾
燥供給材料の005〜15重量係(捷たはスラリー中の
固形分の1〜ろOpp+ )の範囲、さらに好ましくは
01〜05重量%(またはスラリー中の固形分の2〜1
0ppt )の範囲で添加される。
水1牛クレースラリーのコンディショニングは、活i生
剤イオンおよびコレクターの添加後に行われる。コンデ
ィショニングは、スラリー、活性剤イオンおよびコレク
タ寵薬の混合物を、5〜180分の範囲の期間にわたっ
て攪拌することにより行われる3、通常は、10〜12
0分(W拝する必要がある。最良の結果を得るためには
、非常に強力な混合を行うのが好ましく、例えばニュー
ヨーク州、かラフアローにあるカイイ・チック デス・
ξ−ジョン社製のKady Mi l Iにより得られ
るような強力混合を行うとよい。このコンディショニン
グは、乾燥供給材料のトン肖り25〜1000 tlP
+−1のエネルギー人力に相当する。特に満足すべき装
置については、F、 C。
Bacon 、 7rrおよびR,、T、、 Broo
ksによる「非常に強力なフンディ7ヨニングミルおよ
び方法」という名称で、本発明と同時に出願された出願
特許中に記載されており、特許請求されている。
コンディショニングずみの水陛スラリーは、これにカル
ホキフレート塩の群に属する分散剤を添加して、浮選の
ために準備する。好ましい分散剤は、ポリアクリル酸塩
であり、乾燥供給材料の重量基準で0.05〜03重量
%(またけスラリー中の固形分の1〜6 ppt )の
iHi[:!囲、好ましくは乾燥供給材料の015〜I
J、25重量係の範囲が、好ましい量である。ポリアク
リル酸のリチウム塩が好捷しい。ナトリウム聰、アンモ
ニウム塩も1だよく働くが、カリウム1基捷たけ上述の
塩のいずれかの混合物も使用することができる。特定の
クレー、特に粗粒クレー捷たけ希薄クレースラリーに関
しては、コンディショニングの後および浮選の前または
その間に添加されたポ1ノアクリル酸塩解膠剤の一部ま
たは全部を、ケイ酸ナトリウムまたはポリリン酸塩に1
qき換えることもできる。本発明においては、平均分子
量500〜10,000(好1しくは75o〜24 D
O)を持つ+OIJアクリル酸塩が分散剤として有用で
ある。
高固形分のコンディショニングずみのスフ 1J−は、
従来技術におけるような浮選のための稀釈を行う必要が
ない。分散剤を添加したコンディショニングずみのスラ
リーは、最適な浮選を行うため、そのp+1を調節する
。浮選を行うためのp++は、最初の供給材料によるが
、はとんどカオリンクレーについては60〜8oのij
+i囲、さらに好ましくは72〜78のPH値である。
本発明の浮選に際しては、従来技術において1史用され
た起泡剤のような起泡助剤を添加する必要汐にない。起
泡は好ましくは、F、 C,Bacon。
Jr、による「気泡浮選装置および方法」という名称の
同時出力11の出願特許中に記載された設計の改良浮選
セル中で行う。浮別セルは、theDenver Co
、および口】e %mco Co、により製造発売され
ており、入手可能である。
下記の実施例は、カオリンクレーの浮選について説明す
るためのものであシ、本発明をさら(でよ(Jjlj解
するために示すもので、本発明を何ら制限するものでは
ない。実施例中において、T)I)Iとは、試薬のポン
ド/クレー固形分のトンを意味する。壕だ二酸化チタン
のパーセントハ、X−線蛍光(XRF)にょシ決定し、
白色度は、TAPPIスタンダードク’−6460S−
75により測定した。すべての部および・ξ・−セント
は特記しない限り、重量基準によるものである。温度に
ついても特記しない限り、華氏によるものである。TR
EPとは、本発明によるチタン除去および抽出方法(T
i lanium romoval and extr
actionprocess、)を意味する。
(A+一般: 実施例1および比較例1〜−Eではいずれも、ジョーシ
ア州、スタンダースビレ地帯において産出されたクレー
を使用してクレースラリーを製造した。このクレーは、
プラントにくみ上げられたスラリー供給19!料中に2
μm e、s、 d、未満の粒子径のものが50〜60
%の範囲で含まれる粒子径のものである。
オレイン酸 米国食料等級。
塩化カルシウム・10%水溶液として添加した。
N−フランドケイ酸すトリウム 約377%の固形分(
水溶液) ポリアクリル酸ナトリウム・・約46飴の固形分(水溶
液)分子−:riは約1500 クレースラリーは、1〜3 pplのケイへ9す]・リ
ウム分散剤で処理し次に2507ツ/ユのスクリーンに
かけ、マイカ、砂および他の粗い粒子を除去した。この
スラリーに1 pplのoxo・1、+6(ンユポン社
製の過硫酸カリウム)を加え、そのpHを水酸化ナトリ
ウム水浴液で65〜70に調節した。このほぼ中1生の
スラリーは、利用に先立って約15〜24時間放置した
。この間に、0XOneが相+、rニジf:4中の酸化
性物質に作用をおよぼす。0xone処理後の、スラリ
ーのl)[1は通常65〜68であり、とのl旧におい
てコンテインヨニンクを開始することができる(61程
度の低いpH値を持つスラリーも、満足にトラップされ
た。)コンディショニング: 0XOne−処理ずみの供給スラリーのコンディのオレ
イン酸を防用して行った。パーセント量はIQ水試薬の
使用を基準にする。コンディショニングは、250−0
ψeの前処理ずみの供給材料を使用し、Kinetic
 Dispersion Mill (KADY)中で
行った。化学物質の量(chemical 1evel
)をあらかじめ決めておき、化学物質を測量しておき奈
加にそなえておく。このスラリーをKADYミルセル中
に入れ、羽根車をセル中に降した。
羽根車を降してから、KAI)Y ミルを始動し、試薬
をただちに添加j〜た。
このスラリーを2o分1司コンテイショニンクすると、
最終(、m度は約180’Pまで上った。コンテインヨ
ニング後のI・I]は61〜63の1m囲にすべきであ
る。
すデ一二(?−身(ニーV+−02−こジ列−1勿−9
−除−吉−と一□□□−処−J男−:コンディンヨニン
グずみのスラリーの2500me fデンハーセル中に
入れ、じゃ口の水で41にまで稀釈した。固形分は通常
20−30%であった。ポリアクリル酸ナトリウムを、
コンデインヨニング俊の分1枚液として、4 prNと
なる!71で添加した。そしてこれを、起泡が開始する
前の数分間、スラリー中に混合させる。X +)アクリ
ル(役」に11の添/J111麦、稀釈j晶酸を添加し
てpH値を62〜65まで下げてから、起泡を開始させ
た。デンハーセルを1200 TLPMで45分間動か
した。起?象を続行している間、不純物の除去を改良す
るのに必隻であれば、pH値を78の最高値捷で上げて
もよい。起泡の間に行われるpH調節はすべて、稀イ1
<塩酸(4:1)で下げ、稀釈水酸化アンモニウム(9
:1)で上げることにより行った。
不純物を除去後、スラリーの固形分を10%まで稀釈し
てから、生成物を単離した。分別されなかった生成物は
10%の硫酸で凝集させ、15ボ′ンド/トンl〈−ブ
ライト(亜ジチオン酸ナトリウムの市販品)で漂白させ
た。分別されなかった生成物を濾過し、次にマイクロ波
乾燥させた。
このTAI)PIn色度を、Technidyne S
 −4r3righlness Te5ter上で測定
し、TlO2分析は、X−線螢光により決定した。
(13)  ポリアクリル酸塩分散剤を、コンディショ
ニング工程の後であって、浮、!!γ選鉱の前にスラリ
ーに冷加する場合、他の分散剤による比較例A、 −C
と比較してすぐれていることを示す実施例1 実施例1訃よび比較例A−Cにおいて使用されたスラリ
ーは、36チの固形分の、サンダースビレ産出の粗原料
クレーで、チーフス鉱から採鉱された緻密な圧縮クレー
からなり、27社/トン゛N″ブランドケイ酸ナトリウ
ムト分散さ伊たものである。
供給スラリーは、上記の(A)で与えられた試薬を[小
用し、KA、I)Y ミル中で20分間かけてコンディ
ショニンクヲ行った。コンディショニングずみのスラリ
ーの部分を、浮選に先立って異なる分散剤で処理した。
対照サンプルとして、分散剤を冷加しないものを含めた
。生成物を稀を盆1伎で1116にして凝集させ、15
 pptに相当する亜ンチオン酸ナトリウムによって還
元漂白し、2濾過し、さらに乾燥さぜることによシ単離
した。
乾燥サンプルをT + 02含有量率について分析し、
OEBを、白色度テスター上で測定した。
TflEP方法の有効性は、浮選後、サンプル中に残留
している二酸化チタンの量および供給材料中に存在する
二酸化チタンの量によって測られる。
この実施例における結果を表1に示す。
表  1 浮選における捜々の分散剤の有効性 −供給材料   −1,7684,7−A 対照 0 
1.12 86.0 36.41’3  T8PP/ 
  2  1.06  868  39.8Na2CO
5才 Cケイ酸ナト   2   0.95   873  
 46.。
リウム ポ1ノアク゛ノ”  2   0.53   89,1
   69.91  酸ナトリウム 半TSPP即ちピロリン酸ナトリウム喘とNa2CO3
の、60 T S P P / 40 Na 2cO5
の重量比混合物であって、カオリンクレー用の分散剤と
して非常に一般的なものである。
(C1ポリアクリル酸塩タイプの分散剤を処理法のコン
ディショニング工程に添加する場合の逆効果を示す比較
例りおよびE これらの比較例では、供給材料としてハリソン鉱山がら
採釡、された砂状のもろいクレーである、サンダービレ
粗原料クレーからなる、687係の固形分のスラリーを
使用した。これらの実施例はポリアクリル酸塩分散剤を
コンディショニング工程で添加した場合の逆効果を示す
ために行った。対照(比較例D)は、コンディショニン
グ工程の間に分散剤を何ら添加すること々く行った。第
2の実施(比較例E)においては。
供給スラリー中に、1.7 pptのポリアクリル酸ナ
トリウム分散剤を含有させた。コンディショニングは、
上記と同様にKADYミル中で20分間攪拌することに
より行った。浮選工程は、スラリー中に空気を通しなが
ら、上記と巨1様にデンバー浮選セ/l、中で行った。
生成物を、凝集、還元漂白、濾過および乾tiからなる
う市常の方法で単離した。乾燥サンプルを、  TiO
2のチ(テつき、分析し、GするBを1llll定した
。
この2つの比較例についての結果は表Hに示す。
表  ■ コンディショニングの際にポリアクリル酸塩を添加した
場合の効果 (%) −供給材料        1.83  85.6  
−D  対  照    0    0.55  90
.9  71.0上記の結果からポリアクリル酸1篇分
散剤をコンディショニングに先立って添加すると、Tl
O2の除去に関しては、非常に有害であることを示して
いる。コンディショニングの前にポリアクリル酸ナトリ
ウムを使用した実施例Eと、分散剤を全く使用しなかっ
た実施例りとを比較すると、コンディショニングの間の
ポリアクリル酸分散体を使用すると、コンディショニン
グ中またはコンディショニングと浮選の間に、分散剤を
全く添加しない場合に得られた1’ i 02の除去率
の1/4にしか達しないことを示している。
実施例2 高濃度の化学薬品を使用したコンディショニング ジョージア州ワシントンカントリーから産出された、ケ
イ酸ナトリウムを分散させたカオリンクレーの250ガ
ロンパツチを325メツンユのスクリーンを通してスク
リーニングし、35係の固形分の2μm未満が62%に
相当する粒子径を有するスラリーを得た。このスラリー
を、乾燥クレーの1 pptに相当する福の酸化漂白剤
、過倣酸カリウム(Oxone)で処理し、さらにこの
スラリーのpHを、水酸化ナトリウムの50%溶液によ
り、67に調節した。使用されたアルカリの量は、乾j
栗クレーの0.24 I)I)lであった。
クレースラリーの総バ′ツチを、コンテイショニノク工
程を実施する以前に、20時間にわたって、室温で攪拌
した。
スラリーの少量部分を、硫酸をpH3まで添加すること
により凝集させ、還元漂白剤即ち亜ジチオン酸ナトリウ
ムの151)pH量で処理し、謔過し、乾燥すると、T
 i O2含有率が176係で、Tappi白色度が8
35のクレーが得られた。このサンプルは、分別されて
いないクレーについての対照を示すものである。
元のスラリー(即ち酸化漂白以前のもの)の他の部分を
、10%の固形分となるまで希釈し、45分/インチ・
スラリーの深さの速度で重力により沈降させた。デカン
トされた細かい粒子のカオリン部分は、粒子径が2μm
以下のものが92%であった。硫酸によりPHを28ま
でにすると凝集がおこる。これを、乾燥クレーの10p
ptに相当する龍ジチオン酸ナトリウムで処理後、謔過
し、乾燥させ、サンプルを分析したところT + 02
の含有率が2.21%でありTAPPI白色度は862
であった。このサンプル!d:、il+かい粒子のクレ
一部分についての対照を示すものである。
コンディショニングも浮選も行、F)ない場合クレー 
     TlO2含有率係   白色席末分別   
       176    835細かい粒子部分 
     2.21     86.2醇化ずみのスラ
リーに対し乾燥クレーを基準1てして、各々、0.05
重量%(1ppt )の1蕩化カルシウムおよび酸化カ
ルシウムと1.0 重液%(20ppj )のオレイン
酸を添加してから、コンディショニングを、改良高剪断
ミル中で150分間行った。その結果、約300 鳴カ
時間7/トン・乾燥クレーが入力さ;hた。スラリー〇
最終温度は、137°Fであり、Pl−1は69であっ
た。
この稀釈されていないスラリーを、浮選セル中に移して
から、分子量15DOのポリアクリル酸リチウム塩分散
剤を、乾燥クレーの41)piに相当する邦・で添加し
た。加温スラリーのpHを、水酸化アンモニウムを間欠
的に添加することにより70〜76の純性に保った。浮
選は、攪拌スラリー中に約2時間にわたって空気をバブ
リングし、スラリーの上から濃く着色した気泡をかき集
めることにより完了させた。
スラリー生代物のサンプルを酸i牛にし、亜ジチオン酸
ナトリウムを乾燥クレーのトン当り10ポンド使用して
漂白し、濾過してから乾燥させた。生成物を分析した結
果、T i O2の含有率は016%であり、907%
の高着色1;1Ti02が除去されていることが判った
。この未分別カオリンのTAPPI白色度は898であ
り、コンディショニングにも、74選にもかけなかった
クレーの白色度より、6ろ白色度が向=ヒした。
細かい粒子のカオリン生成物を、浮選後、スラリーを1
0%の固形分まで′44<L、、45分/インチ・スラ
リーの深さで車力沈降させることによって、起泡スラリ
ーのサンプルから単離した。スラリーの細かい粒子の部
分をデカントシ、PIIろ0まで酸i体化し、乾燥クレ
ーの10 ppjに相当する亜ジチオン酸ナトリウムで
漂白しl濾過し、乾燥してから分析した。分析の結果、
TlO2の含有率は021%で、最初のTlO2の90
5%が除去されたことになる。この細かい粒子のカオリ
ン部分のTAPPI白色度は92,0であり白色I砺が
58噌大していた。
コンディショニングおよび浮選ずみのクレークレー  
  T i 02含有率係 白色度 T i O2の除
去率係未分別      0.16   89.8  
90.7細かい粒子部分   0.21    92 
   90.5実施例6 中濃度の化学薬品を使用したコンテインヨニンダンヨー
ジア州、ワシントンカントリーから産出されたカオリン
のスラリーを、ケイ酸ナトリウム分散剤を1史用するこ
とにより製造した。実施例2に記載されたようにして、
過硫酸カリウムで前処理し、スラリーのpl−1をアル
カリにより5.4にした。未分別クレーおよび細かい部
分のクレーを、実施例2に記載されたようにして単離し
たところ下記の分析結果が得られた。
コンデイシヨニングまたは浮選を行わない場合クレー 
     T i 02含有率% Tappi白色度未
分別席末      1.71    81.6細かい
粒子部分    2.19    83.3このスラリ
ーのコンディショニングは、化学添加剤の量を、」晶化
力ルンウムおよび酸化カルシウムの両方については0.
00625%(0,125pp+ )にし、オレイン酸
については0125%(2,5pp+ )にする以外は
、実施例2におけるのと同様に実施した。コンディショ
ニンク時間を3時間にすると、328馬力時間/トン・
乾燥クレー(IIPH)の入力ができた。最終l晶度け
206°I2で、スラリーのPHは5.8であった。分
子量1、500のポリアクリル酸ナトリウム塩分散剤を
、乾燥クレーに対し、4 pptとなるように添加し、
このスラリーを、65%の固形分含量で、前述のように
浮選を行った。浮選生成分を分析したところ、下記に示
すような結果が得られた。
りL/     T i O2含有率 TAPPT白色
度 T + 02の除去潜%未分別    0.44 
   87.1    74.3細かい粒子部分  0
.67     90.6     69.4実施例4 低濃度の化学薬品を使用したコンディショニングこの実
施例も、本発明の浮選方法を利用した場合、満足すべき
結果が得られる化学薬品の変化範囲を示すためのもので
ある。
ジョーシア州、ワシントンカントリー産出ノカオリンス
ラリーを、ケイ酸ナトリウムで分散させ、358%の固
形分スラリーをつくり、これを酸化漂白剤(過硫酸カリ
ウム)を1吏用し、実施例2に示された量と手順により
前Q11.理した。
このスラリーのpHを、67にgl’l i’fl′+
 した。未分別ザンプルおよび#I)Iがい粒子部分の
サンプルの単離は、実施例2に記載されたようにして行
った。
分析の結果は、下記の通りである。
コンディショニングまたは浮選を行わない場合クレー 
    TlO2含有率  TAPPI白色度未分別席
末    1.67    86.3細かい粒子部分 
  2.15      88.6コンデイシヨニング
の際に使用する化学薬品は下記の計で添加した。即ち、
塩化力ルノウムおよびI’+’i化力ルンウムについて
は、同量の0.003125% (0,0625ppt
 )で、オレイン酸については005%(1pl)I 
)で添加した。コンデイシヨニングを、高剪断ミルで2
5時間にわたって行うと、ろ051.IPll / )
ン・乾燥クレーの入力が得らねだ。最終時のスラリ一温
度は、140 ’Fであり、このスラリーは、68のp
H値を持つものであった。分子@15 Q Qの、1−
? +)アクリル酸ナトIJウム分散剤を、4 ppt
の一縫で添加した後、この稀釈を行っていないスラリー
について浮選を行うと、実施例2の手順によ゛す、未分
別および細かい粒子部分のカオリン生成物を単離するこ
とができた。生成物を分析したところ、下記の結果が得
られた。
コンディショニングおよび浮選ずみの場合クレー   
TlO2含有率% TAP P I白色度T i 02
の除去率%未分別     1.00   89.3 
  40.1細かい粒子部分   1.33    9
0.5    38.1実施例5 この実施例は、本発明の処理方法に、平均分子量150
0のポリアクリル酸アンモニウム喘を使用した場合、カ
オリン中から単離された生成物の品質向上にどのように
貢献するかを示すだめのものである。
ジョーシア州、ワシントンカントリーかう産出されたカ
オリン供給拐料を、実施例2に記載されたのと同様にス
ラリーにして、前処理を行った。未分別の供給スラリー
は、PHを68に調節し、2μm以下が61%となる粒
子径分布と、351%の固形分を持つものであった。対
照サンプルを実施例2に記載されたのと同様にして単離
した。分析の結果は、下記の通りである。
コンデイシヨニングまたは浮選を行わない寡易合クレー
      TlO2含有率  Tappi白色度未分
別席末   1.73    83.5細かい粒子部分
    2.21     86.2この供給スラリー
に、乾燥クレーの重量基準で、各々0.0625%(0
,125ppt )の塩化カルシウムおよびIM& 1
ヒカルンウム、さらに0125%(2,5pρ【)のオ
レイン酸を添加した。改良コンティ7ヨニングユニツト
を、35時間にわたって実施したところ、この間に温度
が100°Fから190°Fまて上昇した。コンディ・
ンヨニングによるエネルギーは、ろ811−IP+−1
7)ン・乾燥クレーであった。
コンデイシヨニングずみのスラリーを、浮選タンクに移
し、平均分子量1500の、+O+Jアクリル酸アンモ
ニウム塩を、乾燥クレーに対して4pptに相当する量
で添加し、よく分散されたスラリーをつくつ:toこの
スラリーに、浮選セル中で約6時間にわたって空気吸き
込みを行い疎水性不純物を除去し、次にTolhurs
t遠心機にかけ、各々2μm 以下の粒子径分布が19
%である粗い部分と2μm以下の粒子径分布が91%で
ある靴かい部分との両方が、はぼ50%の収率となるよ
うに分離した。
この2つの部分の分析結果は下記のノ…りであった。
コンデイシヨニングおよび浮選すみの場合部 分   
T Io 7含有率%Tappi白色度T i 02除
去率係粗い粒子部分    0.13   86.6 
    ’92.5才IIIかい゛粒子部分   D、
27    91.1    878細かい粒子部分は
No、 1コーテイングクレードクレーに相当し、これ
を、28のPIA値で硫酸により凝集させ、15 pp
tの亜ジチオン酸ナトリウムで漂白し、E過し、さらに
乾燥させた。乾燥したケークを、商業用途に嫡する70
%固形分のスラリーに、再分散させた。
粗い粒子部分d固形分が65%になるまで稀釈してから
これを、同容積のスチレン−ジビニル(ンゼンビーズと
混合させ、さらにQunmとMorisによる米国特許
第3,171,718号に記載されているようにして、
コーンインペラーブレードを、15 D OR,PMで
60分間にわたって使用して、離層させた。スラリーか
ら離層のために使用したビーズを、100−メツシュの
篩でスクリーニングすることにより除去した。スクリー
ンずみのスラリーを、固形分20%になるまで齢;沢し
、50分/インチ・スラリーの深さで中力沈降させた。
デカントされ、離層された生成物の粒子径は、2 /+
m e、 s、 d以下が80%であった。デカントさ
れたスラリーを、酸で凝集させ、乾燥クレーの10 p
ptに相当する亜ジチオン酸ナトリウムで漂白し、濾過
し、さらに乾燥させた。生成物は分析した結果は、下記
の通りであった。
浮選生成物 T i 02含有率%  0.13 TAPPI白色度   91.4 ツイスト白色度  95.8 実施例6 服焼 F記の実施例中に記載されたカオリンクレーは1300
〜1900°Fの温度純性で脱ヒドロキシル化すること
により、特定用途に増した物性を持つクレーを製造する
ことができる。本発明の(ツ選法がこの方法により製造
された暇焼生成物の白色度に与える影参を決定するため
に実施例5において、t’tl1層ずみで、浮選ずみの
クレー生成物(0,13%のT i 02含有率、91
4のTappi白色度および958のツイスト白色度の
もの)を、棹々の温度で2時間にわたってマツフル炉中
でj代焼した。暇焼生成物の一連の対照を、浮選を行わ
ず、その後の処理も行わず、離層したクレーから同様な
暇焼条件下で製造した。結果を、表6に示す。
表6 (実施例5)   9.1,4     81.0  
  −110  92.0  61.5  91500
  93.9  54.5  61700  95.8
  47.0  91860  96、Q   47.
0  71300  82.5  64  14150
0   B6,5  62.5  181700  9
1.1  60  181860     9ろD  
     58      24<  Einlehn
er 摩耗装置で測定結果は、本発明に記載された方法
によって処理されたカオリンから製造された烟焼生成物
は、においては、1600°F〜1860°Fで烟焼し
た場合TAPPI白色度u:92(1300°Fでの熱
焼)から96 (1860’Fでの熱焼)に増加するが
2μm以下の粒子径をもつもののパーセントは浩ち、生
成物はフ1彎焼温度の上昇とともにさらに粗くなる。さ
らに驚くべきことは、摩耗が非常に低くJlす焼温度が
1300°F〜1860°Fに上っても低いま捷にとど
まっていたことである。これは、浮選せず、その後の処
理も行わなかったクレーの場合では、摩耗が1600°
Fでは14で、1B60’T;’では24に上昇してい
るのと正反対である。
24 m9 / 10 revsの蓼耗1生を持つクレ
ーは、非常に研磨性であり、極短時間にコーター上のド
クターナイフを破損する。
実施例7 生産規模で、ジョーンア州サンダースビレ地帯で産出さ
れ、2μm以下の粒子を50〜65%含有しているクレ
ーのスラリーを、1〜5 pptのケイ酸ナトリウム分
散剤で処理した。得られたスラリーを、250メツシユ
のスクリーンを通過させ、マイカ、砂および他の粗い粒
子を除去シタ。スクリーンずみのスラリーを次に、11
)I)Iの0xone (過硫酸カリウム)と−緒にし
、そのpliを、水酸化ナトリウム溶液で65〜70に
調節した。14られたスラリーを、15時間以−ヒ例え
ば15〜24時間放置し、0XOneを、スラリー中の
酸化は物質と変化させた。0xone処理の完了時のス
ラリーのpHは65〜68であった。
このスラリーを、80〜100°Fに加熱してから、0
25〜o、5pptに相当する塩化カルシウムを、20
%の水溶液として添加した。得られたスラリー混合物を
、F、 C,Bacon、Jr、およびL L、 l1
rooksによる「高強度コンデインヨニングミルおよ
び方法」という名称で同時に出願された特許出願中に記
載され、特許詣求された構造を持つ、5つのコンディシ
ョナーの列の第1番目のコンディショナーの中に供給し
た。第1コンデイシヨナー内のスラリーに、15〜25
pptのオレイン酸を添加し、コンディショニングを、
5つのコンディショナーの列中での総滞留時間が50〜
120分となるようにして行った。流速は、スラリーを
第1コンデイ/ヨナー中に導入した後、50〜120分
以内で、第5コンデ゛イシヨナーを出てゆくようにfj
AI i#自する。
第5コンデイシヨナーから排出した後、スラリーを25
〜4 pptに相当する分子量1500のポリアクリル
酸ナトリウムと混合し、5つの気泡浮選タンクの第1番
目のタンク内に供給した。この時点でのスラリーのPH
は55〜65のi゛・1L囲にあり、温度は160〜1
80°Fである。
気泡浮選タンクはF、 C,Bacon 、 J rに
よる「気泡、?選装置および方法」の名称で同時に出願
された出願特許の中に記載されたタイプのものである。
起/@タンクの列を通過するスラリーの滞留時間は、ス
ラリーが第1浮選タンクに入る時点から、クレー生成物
スラリーが第5浮選タンクから排出されるまでを包括す
る時間であり、6〜5時間である。
41タンクの気泡は捨てる。第1浮遊タンクの底から回
収される生成物は、第2タンク中に供給材料として送ら
れ、p+1値を72〜789鮭囲まで上げるのに充分な
水酸化ナトリウムを添加する。この1hij囲のpHi
d気泡の安定性を改良する。気泡tri pl−111
mがより低くなると、それだけ不安定になるが、司1タ
ンク中には、活1牛剤およびコンディショナーが多情に
存在するので、酸Pl+’lによる気泡の不安定i生を
相殺する。
第2タンクからの生成物は、引き続き第6および萬4タ
ンクの中を通過し、第5タンクからの生成物は、生成物
貯蔵所または次の段階の処理へと移行させる。第2.第
3およびが4起泡タンクから浮き出した気泡はまとめて
、第5浮遊タンクの中に供給する。これらの気泡は、各
々のm2.M<3および第4タンクの1aunderの
中で前もって−1?1.=稀釈させるので、それらは希
釈溶液である。第5#遊タンクからの気泡は捨て、第5
浮遊タンクからの生成物は、第2気泡浮遊タンクの中に
再循環させる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 クレーからチタン鉱物不純物を除去するだめの処理
    力、去であって、 a)20重量係以上の、クレーと上記不純物の固形分含
    有率を持つ、水1生スラリーのかたちにしたクレーを、
    チタン鉱物不純物のコレクターおよびアルカリ土類金属
    および重金属から選択された金属の水溶性塩からなる活
    性剤と混合し、 b)この水i生りレースラリーを、20重量係以上の固
    形分含有率で、この中に25馬力時間/トン固形分以上
    のエネルギーを分散させるのに充分な時間にわたってコ
    ンディショニングを行い、 c)得うれたコンディショニングずみの水性クレースラ
    リーに、ポリアクリル酸塩解膠剤を添加し d)20重量%以上の固形分含有率を持ち、ポリアクリ
    ル酸塩解膠剤を含有している、このコンディショニング
    ずみの水性スラリーを気泡浮諷し、気泡とともにチタン
    不純物を除去し、さらに e)チタン鉱物不純物含有率の低いクレーを回収するこ
    とからなるクレーの処理方法。 2、 クレースラリーを上記コレクターおよび活1生剤
    と混合するに先立って、クレースラリーを、約6〜7の
    PHで酸化漂白剤で漂白しておく、特許請求の範囲第1
    項記載のクレーの処理方法。 3 コンディショニング工程(b)ヲ、コンティンヨニ
    ング槽の中で実施し、得られたコンディショニングずみ
    のクレースラリーを、気泡浮選装置に移しかえ、ここで
    工程(c)および(alを特徴する特許請求の@ 17
    fll第1項記載のクレーの処理方法。 4 酸化還元剤がモノ過硫酸カリウムである、特許請求
    の範囲第1項記載のクレーの処理方法。 5 工程(c)において使用されるポリアクリル酸塩解
    膠剤が、リチウム1である、特許請求の範囲第1項61
    4載のクレーの処理方法。 6 工程(c)において1吏用されるポリアクリル1唆
    塩解11ゼ削が、ナトjJウム1語である、特許1;l
    ’l求の範囲582項記載のクレーの処理方法。 7 工程(c)において使用されるポリアクリル酸塩解
    膠剤が、リチウム塩である、特許、iY+求の範囲第2
    項記載のクレーの処理方法。 8 工程(clにおいて使用されるポリアクリル酸I黙
    A’l膠剤が、アルミニウム1番である、特許請求の範
    囲第2項記載のクレーの処理方法。 9 気泡浮選により処理されるスラリーを、気〆包浮通
    装置から除去し、除去したスラリー中に空気をバ′ブリ
    ングしてから気泡浮選工程(d+に再循環させる、特許
    請求の範囲第3項記載のクレーの処理方法。 10  クレーを漂白するに先立って、スラリーを分散
    剤で分散させておく、特許請求の1jiO囲第5項第5
    のクレーの処理方法。 11  分散剤が、ケイ酸ナトリウムである、特許請求
    の範囲第10項記載のクレーの処理方法。 12  コレクターが、オレイン酸であり、活!iE剤
    か、酸化力ルンウムおよび/または塩化カル/ラムを含
    むものである、特許請求のdIi囲第5頃d己載のクレ
    ーの処理方法。 1ろ コレクターがオレイン酸であり、活は剤が第1鉄
    化合物である、特許請求の範囲第5項記載のクレーの処
    理方法。 14  クレーが鉄麓物不純物を含有しており、活計l
    1llが工程(a)に紐ける活1生剤の一部寸たは全部
    の代りに還元剤を添加することによりその場で形成され
    た第1鉄塩である、特許請求の範囲第5項記載のクレー
    の処理方法。 15  還元剤が、亜ジチオン酸すトリウムである、特
    許請求の1碩四第14項記載のクレーの処理方法。 16  気泡浮選(d)の後スラリーを凝集させ、さら
    に還元漂白剤で漂白する、特許請求の範囲第5項記載の
    クレーの処理方法。 17  スラリーを、硫酸により凝集させ、さらに漂白
    のト是の還元漂白剤が亜ジチオン酸す) IJウムであ
    る、特許請求の範囲第16項記載のクレーの処理方法。 18、めU集および還元漂白の前に、スラリーを沈降さ
    せさらにデカントすることにより除水させる、特許請求
    の範囲第16項記載のクレーの処理方法。 19  コンディンヨニング工程(d)を、pt17以
    下で実施する、特許請求の範囲第5項記載のクレーの処
    理方法。 20  浮選工程((1)の第1段階は酸性p+−1で
    実施し、浮選工程の次回段階がらは、アルカ!Jl;L
    pHで実施する、特許8肯求のI11α囲第19項紀載
    のクレーの処理方法。
JP58153347A 1982-08-25 1983-08-24 白色度を改良するためのクレ−の処理方法 Granted JPS5958062A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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