JPS626876B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は新規な加水分解された小麦、とうもろ
こし又はばれいしよでんぷん組成物、及びその製
造及び使用方法に関する。より詳しくは本発明は
加水分解された小麦、とうもろこし及びばれいし
よでんぷんが希薄な並びに濃厚なスラツジ懸濁液
を不安定化させるのに有効な凝集剤であるという
発見に関する。 一般に、これらの懸濁液は石炭、タールサンド
からのビチユーメン及び金属の様な物質の回収に
於ける採掘操作中に大量に生成される粘度鉱物又
は金属酸化物−水酸化物のいずれかを含んだ水性
コロイド懸濁液である。金属採掘操作の場合には
スライムとして知られる懸濁液が形成され、典型
的にはこれは銅、ニツケル及びチタンの採掘で作
られる燐酸塩スライム又はこれに類似する物質で
ある。石炭及びタールサンドの採掘では、例えば
採掘流出物は典型的には希薄な又は濃厚な粘土鉱
物懸濁液を含んでいる。 発生源のいかんによらず、これらの大量の採掘
排出物を適当に処分するために、凝集剤がこれら
の懸濁液を不安定化させその様にして固形分から
水の効果的な分離が出来る様に慣用的に用いられ
て来た。 特別に一面に於て本発明は、アサバスカタール
サンドの様な瀝青質サンドの処理のための熱水工
程から得られるテイリングポンド（かす池）の水
の処理に関し、より詳しくは上記工程から排出さ
れた水及び粘土含有流出物を加水分解された小麦
でんぷんで処理することに関する。 更に別の面に於て、本発明は燐酸塩採掘操作で
普通に得られる燐酸塩スライムの処理に関する。 タールサンド（これはオイルサンド及び瀝青質
サンドとしても知られている）とは濃厚な粘性あ
る石油で含浸されている砂鉱床である。タールサ
ンドは世界じゆうで普通の石油と同じ地理的な区
域で屡々発見されている。最も大きい鉱床、そし
て現在商業的に重要であるただ一つのものはカナ
ダ、アルバータ州の比東部、アサバスカ区域にあ
る。この鉱床は7000億バレルを越えるビチユーメ
ンを含有していると信じられている。比較のため
に述べると、これはその60％が中東に発見されて
いる世界中の通常の石油の埋蔵量にほゞ等しい。 アサバスカタールサンドはビチユーメン、鉱物
及び水の三成分混合物である。ビチユーメンが値
打があり、その抽出のためにタールサンドが採掘
されて処理される。ビチユーメン含有量は変化す
るもので、平均は鉱床の12重量パーセントである
が、０ないし18重量パーセントの範囲をとる。水
は典型的には混合物の３ないし６重量パーセント
にあり、ビチユーメン含量の減少と共に増加す
る。鉱物含量は比較的一定で４ないし86重量パー
セントの範囲をとる。 ビチユーメンをサンドから分離するのに長年幾
つかの基本的抽出法が知られている。いわゆる冷
水法では分離は砂をビチユーメン成分を溶かし得
る溶媒に混合することにより達成される。混合物
は次に大量の水、表面活性剤が加えられた水、又
は水中の中性塩溶液中に導入される。一緒にされ
た物は次に圧力又は重力分離にかけられる。 ビチユーメンをタールサンドから最初に抽出す
る熱水工程は３つの主要な工程段階からなる（第
４の段階である最終抽出は回収されたビチユーメ
ンを下流処理のために清浄化するのに用いられ
る）。コンデイシヨニングと呼ばれる最初の段階
でタールサンドは水と混合されて直接蒸気で加熱
され、70ないし85重量パーセント固形分の鉱泥を
形成する。PHを8.0〜8.5の範囲に保持するために
要求されるに従つて水酸化ナトリウム又は他の試
薬が加えられる。分離と呼ばれる第２の段階では
コンデイシヨニング（状態調整）された鉱泥は沈
でんが起き得る様に更に希釈される。大量の砂−
サイズマイナーが急速に沈殿し、サンドかすとし
て抜き出される。ビチユーメンの多くはすぐに浮
かび（上方に落付く）フロス（泡）として知られ
る凝集性の塊を形成し、これは沈殿容器をすくう
ことによつて回収される。ミドリングスドラツグ
ストリーム（middlings drag stream）と呼ばれ
るこの流れは第３の処理段階即ち掃去（スカベン
ジング）にかけられうる。この段階は懸濁された
ビチユーメンの増加的回収を与え、慣用の浮遊選
鉱によつて達成出来る。 鉱物粒子の粒度分布は熱水法操作にとつて及び
スラツジ蓄積にとつて特に重要である。砂、シル
ト、粘土、及び微粒（フアイン）の用語は砂が
325メツシユ篩を通過しない珪酸質物質である場
合の粒度表示として使用され、シルトは325メツ
シユを通過するが、２ミクロンより大きく、粘土
は２ミクロンよりも小まい物質であつて、その寸
法の幾つかの珪酸質物質を含む。 ビチユーメンを回収するためのタールサンドの
コンデイシヨニングはタールサンド／水仕込混合
物を処理温度（180゜〜200〓）に加熱すること、
その鉱泥を均一な組成及び稠度になるよう物理的
に混合すること及び（化学反応により）添加され
た苛性アルカリ又は他の試薬を消費させることか
らなる。これらの条件下で、ビチユーメンは個々
の砂粒から取り除かれ、砂粒と同じオーダーの粒
度の別個の滴の形で鉱泥中に混入される。同じ処
理条件がタールサンド仕込み中に自然に起きる粘
土の解膠を達成するのにも理想的であることがわ
かつた。解膠又は分散化は自然に起きる粘土の凝
集物をこわして独立した粒子のスラリーを作るこ
とを意味する。このようにコンデイシヨニングの
間に粘土粒子の大区分が良く分散されて鉱泥じゆ
うに混合される様になる。 当業者には従つて次の処理段階中に効率よく回
収されるようにこの資源（ビチユーメン）を調製
するコンデイシヨニング工程がテイリング（か
す）処理操作で作り扱いの最も困難な粘土をも調
製することが理解されるであろう。 分離と呼ばれる第２の処理段階は実はビチユー
メン回収段階（分離はコンデイシヨニングの間に
すでに起こつている）である。コンデイシヨニン
グされたタールサンド鉱泥は岩石及びコンデイシ
ヨニングが不可能なタールサンド及び粘土の塊を
除くために篩にかけられる。不合格物質即ち篩の
寸法より大きいものは捨てられる。篩われた鉱泥
は沈降と浮上の工程を促進するために水で更に希
釈される。即ち本質的に鉱物の無い、ビチユーメ
ンの球が浮上し（浮いて）、分離セルの表面に泡
の凝集性ある塊を形成し、同時に鉱物粒、特に砂
粒度の鉱物が下に沈降してかすとして分離セルの
底から除かれる。これらの沈降浮上過程がその中
で起るところの媒体はミドリングス
（middlings）と呼ばれている。ミドリングスは主
として水からなり、細かい物質及びビチユーメン
の粒子が懸濁している。 砂及びビチユーメン粒子の粒度及び密度は比較
的固定的である。沈でん過程に最も影響を与える
媒介変数はミドリングスの粘度である。微粉の含
有率があるしきい値を越えると（しきい値は微粉
の組成によつて異なる）特徴的に粘度は急速に高
い値に達し、沈降過程が本質的に止まつてしまう
結果となる。この操作条件に於ては分離室はアツ
プセツト（お手あげ）と言われている。油はほと
んどは全く回収されず、室を出るすべての流は仕
込みと大体同じ組成を有する。 仕込みの微粉含有率が増加するに従つて本工程
でミドリングスの粘度を実施可能な範囲に保つた
めにより多くの水を使用しなければならない。 熱水法の第３の段階は掃去である。仕込の微粉
含量は上に述べた様に粘土／水比率に支配される
ミドリングス粘土を制御する必要から処理水要求
量を規定する。分離室の物質収支を保つために普
通ミドリングスのドラツグ流を抜き出すが必要で
あり、このミドリングスの流はビチユーメンの増
分量の回収のために掃去され得る。このミドリン
グスの流には空気浮揚が有効な清浄方法である。 最終的な抽出又は泡清浄化は普通遠心分離によ
つて達成される。最初の抽出からの泡はナフサに
よつて希釈され、希釈された泡は次に２段階遠心
分離にかけられる。この工程は本質的に純粋な
（希釈された）ビチユーメンの油生成物を生成す
る。泡から除かれた水及び鉱物は処分しなくては
ならない追加的なかすの流を構成する。 抽出処理の用語法に於てテイリングス（かす）
とは鉱石から貴重な物質を抽出する過程中に発生
される、捨てられるべき物質である。タールサン
ド処理に於てはテイリングスはタールサンド鉱石
全体に処理用水の正味添加量を加えたものから回
収されたビチユーメン生成物だけを差し引いたも
のである。タールサンドテイリングは３つの範ち
ゆうに細分類出来る。(1)篩を通らない大きすぎる
もの、(2)砂テイリングス（急速に沈降する区
分）、(3)テイリングススラツジ（ゆつくり沈降す
る区分）。 篩を通らない大きすぎるものは典型的には集め
られてから別の流れとして扱われる。 テイリングスの処分はテイリングスを最終的に
放置しておく場所に置くのに必要とされるすべて
の操作である。明らかな長期的なテイリングス処
分の一目標はこれを満足できる形で掘り出した区
域に戻すことである。従つてテイリングス処分の
ためには２つの主要な操作様式がある。(1)土手建
設−水によるテイリングスの運搬を行なつた後に
砂テイリングス区分を機械的詰め固める方法。(2)
水中への投棄−水による運搬を行なつて機械的に
詰め固めることはしない方法。 最近ではカナダ及び米国で生態学的意識の水準
が高いので、タールサンド操業に於ける技術的興
味はテイリングス処分方法に焦点が合わせられ始
めた。タールサンドテイリングス処分の概念は簡
単なものである。１立方フイートのタールサンド
を採掘したと想像した場合このことによつて１立
方フイートの穴が地面に残ることになる。鉱石は
資源（ビチユーメン）回収のために処理され、処
理物質及び脈石無用鉱物の両方を含むところの残
りが貴重ではなくて処分されるべきテイリングス
を構成する。タールサンド処理に於て主要な処理
物質は水であり、脈石無用鉱物は主に砂であつて
いくらかのシルト及び粘土を伴なう。物理的には
テイリングスは固形分（砂テイリングス）及び多
かれ少なかれ一応流体である部分（スラツジ）か
らなる。これらのテイリングスを処分するのに最
も満足な場所はもちろん地面の既にある１立方フ
イートの穴である。しかし１立方フイートの鉱石
からの砂テイリングスだけでもおよそ１立方フイ
ートを占めることがわかつた。スラツジの量は鉱
石の質及び処理条件に依存して可変であるが0.3
立方フイートまでになり得る。従つてテイリング
スは地面の元の穴には丁度収まり得ないのであ
る。 タールサンドからのビチユーメン回収のための
熱水法を包含している歴史的文献は液体テイリン
グス又はスラツジの正味の蓄積が起こるであろう
という認識に関しては少ししか記載がない。アル
バータ州、フツト、マクマレイ近くのグレート、
カナデイアン、オイルサンズ、プラント設計に導
いた現場試験ユニツト操作の分析に基いてスラツ
ジ蓄積の存在が予想された。この蓄積は「ポン
ド、ウオーター、プロブレム」（池水問題）と呼
ばれるようになつた。フツト、マクマレイでの操
業始めと初期商業的操業の間での観測は予想を確
認するには正確さが不十分であつた。1969年以来
商業的操業のデーターによつて微細物質及び水
（スラツジ）の層の蓄積がグレート、カナデイア
ン、オイルサンズ（GCOS）のテイリング処分区
域で確認された。上記スラツジは数年の後にもし
もするとしても非常にゆつくりと沈降し緻密にな
る。 GCOSプラントに於て土手建設のためにテイリ
ングスは水力によつて処分区域に運ばれ、その中
に含まれる液体の液体だめのための囲い込みとし
ての役割をするように建設された砂土手の上に捨
てられる。土手上では砂は急速に沈降し、微粉の
スラリー、水、及び少量のビチユーメンが池内部
に流入する。沈降した砂は機械的に詰め固められ
て土手をより高い高さに建設する。池内部に流れ
て入るスラリーは何ケ月から何ケ年の時間的尺度
に亘つて沈降していく際に層形成を始める。この
長期間をかけた沈降の結果として２つの層が形成
される。液だめの上部５ないし10フイートは０な
しい５重量パーセントの固形分を含む比較的透明
な水の層である。この透明な水の層の下には固形
分含量についての不連続がある。ほんの数フイー
トで固形分含量は10ないし15重量パーセントに増
加し、その後は固形分含量は池の底に向かつて規
則正しく増加する。池の最も深い部分では50重量
パーセントを越える固形物含量が記録されてい
る。この第二の層はスラツジ層と呼ばれている。
スラツジ層の固形分含量は４〜５の因子で頂部か
ら底部に規則正しく増加する。この層中の粘土−
水比率も増加するが、より低い因子1.5〜2.5で増
加する。粘土は処理の間に分散されているが、明
らかに非常にもろいゲル網状構造に部分的に再凝
集している。このゲルを通じて粘土より大きい粒
度の微粒はゆつくりと沈降する。 投棄はテイリングスが砂土手の頂上を越えて直
接液だめに捨てられる操作である。急速な及びゆ
つくりした沈降過程が起きるが、その区別は土手
建設に及ける程にははつきりしておらず、機械的
詰め固めは行なわれない。テイリングスの砂部分
は急速に沈降し、排棄地点から池内部に向かつて
延びるゆつくりと勾配のついた浜を形成する。砂
が沈降するに従い、微粒と水は液だめ中に流入し
長い期間にわたる沈降を開始する。 まとめれば、(1)タールサンドは粘土鉱物を含有
する。(2)熱水抽出法ではほとんどの粘土が処理流
中に分散され、サーキツトを横切り、テイリング
ス中に出て行く。(3)処理水を入れる量は仕込みの
粘土含量により、及びミドリングス流の粘度を制
御する必要性により定められる。(4)ミドリングス
の粘度制御に要求される水の量は鉱石自体の量と
比べ大量である。(5)処分した場合に粘土は極めて
非常にゆつくりと沈降し、従つてテイリングスの
処理水成分は再循環を通じて再使用するのにほん
の部分的にしか利用できない。再循環できないも
のはテイリングススラツジの正味蓄積を表わす。 池水問題は従つて液体テイリングス又はスラツ
ジの蓄積を除去し、最少限にし、又は永久に処分
するために長期的に亘つて経済的でかつ生態学的
に受け入れられる手段を考案することである。 沈降特性を改良するためのドラツグストリーム
の凝集が先行技術に於て提案され、かつ実施され
てきた。凝集に於て個々の粒子（この場合粘土粒
子）はどちらかと云うとゆるく結合した凝集物又
はフロツク（凝集によつて生ずる独立した粒子と
みなしうるような集合粒子体）に結合される。凝
集の程度は粘土粒子間の衝突の確率及びそれらの
衝突後の付着の傾向によつて制御される。撹拌は
衝突の確率を高め、また付着する傾向は凝集剤の
添加によつて増加される。 凝集剤として試薬は一又は三つの一般的機構の
組み合わせにより作用する。 (1)小さい粒子を取り囲んでいる電気的な反発力
の中和。これによつて一旦粒が衝突したらフアン
デルワールス凝集力が粒子を一緒にして保つこと
が可能にされる。(2)微粒をつかまえる金属水酸化
物の様な大容量のフロツクの沈殿。(3)天然又は合
成の長鎖高分子量の重合体による粒の橋かけ。こ
れらの電解質重合体は固体表面のヒドロキシル基
又はアミド基の吸着（エステル形成又は水素結合
による）によつて作用すると信じられ、各重合体
鎖は懸濁液中の１個より多くの固体粒子の間を橋
かけしている。 粘土凝集に有用であることがわかつた種々の試
薬のなかで次のものがある。塩化アルミニウム、
ポリアルキレンオキシド、例えばポリエチレンオ
キシド、カルシウム化合物例えば水酸化カルシウ
ム、酸化カルシウム、塩化カルシウム、硝酸カル
シウム、燐酸水素カルシウム、硫酸カルシウム、
酒石酸カルシウム、クエン酸カルシウム、スルホ
ン酸カルシウム、乳酸カルシウム、エチレンジア
ミンテトラアセテートのカルシウム塩及び同様な
有機の金属イオン封鎖剤。またクア−フラワー又
は高分子アクリルアミド重合体、例えばポリアク
リルアミド又はアクリルアミドとアクリル酸の様
な共重合可能なカルボン酸の共重合体も又有用で
ある。考えられたそれ以外の凝集剤にはアクリル
酸又はメタクリル酸誘導体、例えばアクリル酸、
メタクリル酸、アクリル酸又はメタクリル酸のア
ルカリ金属塩及びアンモニウム塩、アクリルアミ
ド、メタクリルアミド、アミノアルキルアクリレ
ート、アミノアルキルアクリルアミド、アミノア
ルキルメタクリルアミド及びアクリル酸又はメタ
クリル酸のＮ−アルキル置換アミノアルキルエス
テルの重合体が含まれる。 当業者には「ポンドウオータープロブレム」
（池水問題）の満足な解決法が経済的並びに生態
学的に受け入れられるものでなければならないと
いうことが理解されるであろう。 従つて本発明の一つの目的は希薄な並びに濃厚
なスラツジ懸濁液、特に採掘操作から得られるコ
ロイド状懸濁液を不安定化するのに有効な凝集剤
を提供することである。 懸濁された粘土粒子を選ぶタールサンドテイリ
ング流を処理するのに有効な凝集剤を与えること
が本発明の他に一つの目的である。 タールサンドテイリング流及び燐酸塩採掘操作
から得られる燐酸塩スライムの両方を処理するの
に於て、製造し使用することが経済的であるその
様な凝集剤を与えることが本発明の別の目的であ
る。 他面に於ては取り扱いが安全かつ容易で、それ
自身生態学的に望ましくない副次的影響を与える
ことのないその様な凝集剤を与えることが本発明
の更に別の目的である。 本発明に従えば、前述の及び他の目的が加水分
解された小麦、とうもろこし又はばれいしよでん
ぷんを希薄な及び濃厚なスラツジ懸濁液を不安定
化させるのに凝集剤として使用することによつて
達成されることが見出された。 より詳しく述べると、これらのでんぷんが金属
塩の存在下で加水分解されたとき、その様な懸濁
液を不安定化させるのに高度に有効な組成物が形
成される。更に詳しく述べると、CaAlPO₄小麦
でんぷんが低級脂肪族アルコールと組合わされて
使用されたときに特に有効な凝集組成物が製造さ
れる。別法としてAlPO₄ばれいしよでんぷんも使
用できる。 前述の様に、本発明に従つて処理されたスラツ
ジは粘土鉱物又は採掘操作の間に形成される金属
酸化物、水酸化物のいずれかを含んでいる水性コ
ロイド懸濁液である。例示のため及び単純にする
ことだけの理由で、以下の記載は瀝青質タールサ
ンド採掘から得られるコロイド状粘土懸濁液及び
燐酸塩採掘から得られる燐酸塩酸化物−水酸化物
スライムに関して述べられる。しかし本発明は、
すべてのその様な懸濁液の不安定化が一般に向け
られていることが理解できるであろう。 本発明に従えば、前述の組成物と共にセメント
が懸濁液に加えられたときに生じる不安定化され
たスラツジの透水性と、剪断強度改良が達成され
ることもまた発見された。 凝集剤が製造される方法及びそれらを使用する
方法の両方に関して本発明は次の図面との関連に
於てなされた記載を参照することによつて最も良
く理解されるであろう。図面に於てただ一つの図
は本発明が特定用途を見出すところの熱水抽出方
法の図式的表示である。 さて単一の図を参照するに、瀝青質タールサン
ドが線（管）１を通つて系中に供給され、状態調
整ドラム又は磨砕機１８に入れられる。水と蒸気
が他の線２を通つて磨砕機に導入される。液体と
蒸気の形で導入される合計水量は処理されるター
ルサンドの重量を基準にして少量である。水で状
態調整されたタールサンドは線３を経て仕込み水
だめ１９に通る。この水だめは分離帯２０に到る
通路の前で追加の水で鉱泥を希釈するため帯域と
しての役目をする。 鉱泥タールサンドは、線４を通つて仕込み水だ
め１９から分離器２０中に連続的に流される。分
離器２０中の静置帯は比較的静止しているので、
そのためビチユーメンの泡が頂部に上昇し、線５
を経て取り出され、一方砂のかさばりはかすの層
として底に静置し、これは線６を通つて取り出さ
れる。 ミドリングスの流れ（砂のまじつた）は下記の
様に処理されるため線７を通り取り出される。線
７を通して取り出される流りに比べて、比較的に
油に富んだ他のミドリングスの流れは線８を経て
セルから浮遊選鉱掃去帯２１へ引き取られる。こ
の帯域では空気浮遊選鉱操作が行われ、追加の油
泡沫の生成を起し、この油泡沫は掃去帯から線９
を通り分離器２０からの一次泡末と混合され泡静
置槽（泡すましタンク）２２に送られる。油分の
乏しい水の流れは、更に下記の様に処理されるた
めに、線１０を通して掃去帯２１の底から除かれ
る。静置帯２２中で、更に幾らかの油分の乏しい
水が泡から取り出され、線１１を通して除かれて
浮遊選鉱掃去帯からの油に乏しい水の流れ、分離
帯からの砂かすの流れ及び分離帯から取り出され
た下層のミドリングの一部と混合される。すまし
タンクからのビチユーメンは更に処理するため線
１２を通して除去される。 全部で流出排出物の流れをなす、泡すましタン
ク、掃去帯、分離器からの油に乏しい水、及びす
ましタンクからのかすは、砂分離帯２３におい
て、例えば単純な重力沈降法によつて処理され
る。砂は線１３によつて取り去られて捨てられ、
処理水の流れは線１４により凝集帯２４に取り出
される。 凝集帯２４において、処理水中に懸濁した粘土
の実質量が凝固され、凝固した粘土のスラリーと
処理水は線１５中で遠心分離帯２５へと取り出さ
れる。遠心分離帯では凝固した粘土が処理用水か
ら分離され、線１６を経て捨てられる。流出した
排液に比べて実質的に粘土と砂の含量が減少され
た水は、遠心分離帯から回収され、新らしい水と
混合されるために線１７により循環されて温水工
程中に供給される。 前に述べたように、凝固剤は小麦、をうもろこ
し又は馬鈴薯澱粉からつくられ、これらは加水分
解されている。加水分解は単に水懸濁液の形の澱
粉を約85゜〜95℃、好ましくは約90℃で加熱する
ことにより達成される。澱粉は望ましくは水100
ml当り１ｇ〜５ｇ、好ましくは２〜３ｇの量で存
在せしめられるべきである。澱粉粒子の粒度を調
節しそれらの膨潤を防止するため、加水分解を電
解質として働き粒子の粒度を好ましい寸法内に保
つ、或る種の選ばれた塩の存在下で行うことが必
須であることが見出された。 この目的に使用されうる塩類の中には、ナトリ
ウム、カリウム、アンモニウム、マグネシウム、
カルシウム及びアルミニウムのような金属の塩が
ある。それぞれの陰イオンは、硫酸根、酢酸根、
塩酸根、硝酸根、塩素酸根、臭化水素酸根、ヨウ
化水素酸根、チオシヤ酸根、燐酸根等でありう
る。タールサンドかす池に適用するものとして、
特に本発明の目的に有効なものは、CaAlPO₄小
麦澱粉である。尤もAlPO₄、NaAlPO₄等のような
その他の塩類も使用し得る。 塩類は所望の形態で添加してよいが、塩をその
場で形成すること、特に塩が大体水に不溶性の場
合には、この方法が好ましいことがわかつた。そ
れ故、例えば好ましいCaAlPO₄塩は、特定量の
水酸化カルシウム、硫酸アルミニウム、燐酸ナト
リウムを、水性の小麦澱粉加水分解媒体中に添加
することによつて、その場で形成させるのが好都
合である。いかなる場合でも生成する塩は、澱粉
100ｇ当り約10〜30ｇで、好ましくは澱粉100ｇ当
り15〜20ｇである。 本発明の凝集剤による燐酸塩採掘操業からの既
知燐酸塩鉱泥の処理の場合には、燐酸ナトリウム
のような燐酸塩の存在又は添加は不必要であり、
塩製造から省略してもよい。 本発明によれば、アルコール類、好ましくは１
〜５個の炭素原子を持つメタノール、エタノー
ル、プロパノールのような低級脂肪族アルコール
が加水分解物に添加されるときには、生成する凝
集剤材料の粒度と効果が高められ、本方法は他の
既知の凝集剤に勝つて、更に改良される結果とな
ることも又発見された。 アルコールは二つの方法の内の一方法によつて
澱粉加水分解物に添加されうる。(1)アルコールと
加水分解物のかす池水への同時直接での添加によ
る。(2)加水分解物をかす池に使用する前に、加水
分解物それ自身へのアルコールの添加による。後
者の場合アルコールは通常加水分解物に、実際に
必要な量以上過剰に添加させるから、凝集剤の一
晩の沈降は蒸溜等による過剰のアルコールが回収
され、次で循環されることを許容し、これにより
幾分かの明らかな経済性をもたらす。アルコール
は加水分解物の少くとも1/10〜1/5容の量で添加
されるべきである。その代りに、しかしあまり好
ましくはないが、アルコールの代りにアセトン、
酵母又は乳酸のような他の添加剤が使用できる。 もし希望ならば、生じたアルコール処理加水分
解物は、次にこれを乾燥（即ち、凍結乾燥、空気
乾燥、回転燥（spin drying）等）によつて更に
処理し、本質的にすべての水を除いて取扱い、貯
蔵及び輸送に便利であるが、処理場所で容易に水
中に再分散し得る粉末を提供する。 本発明の更に他の態様では、瀝青質タールサン
ドへの応用時に見出された。塩類とアルコール処
理澱粉加水分解物により得られた結果は、凝集剤
に粉末セメントを、20％の固体を含有する454.6
（100英ガロン）のスラツジ当り少くとも約
1.36Kg（約３ポンド）の基準の濃度希薄なスラリ
ーの形で導入することにより、更に高められる。
凝集剤への粉末セメントの添加の効果は、改善さ
れた剪断強度と滲透性特性を有する迅速に沈降す
るスラツジ層を提供することである。 本発明のこの態様によれば、小麦澱粉凝集剤と
セメントは好ましくは別々の又は一緒にしたスラ
リーとして流出液の流れと混合される。注入され
るセメントの量はフランジ100英ガロン当りセメ
ントは少くとも3.0ポンド〔かつ好ましくは1.633
Kg（3.6ポンド）又はそれ以上〕であり、このス
ラツジはタールサンドのかすの流れの液体フラク
シヨンが池に放出され沈降せしめられるときにた
まることが期待される。注入される澱粉凝集剤の
濃度は、典型的にはスラツジ454.6（100英ガロ
ン）当り45〜91ｇ（0.1〜0.2ポンド）の範囲内で
ある。 実在する池の最初の処理は、スラツジ100英ガ
ロン当り少くとも３ポンドのセメント濃度にする
ために、池の表面上にセメント及び／又は澱粉凝
集剤の必要量のばらまき（又は再循環物の流れ中
への注入による再循環のような他の手段による）
を必要とするであろう。必要なセメントと澱粉凝
集剤の濃度を定義するのみの目的には、“スラツ
ジ”は、約20％重量／容量の固体を含有する“標
準化された”スラツジとして、より特定的に定義
される。 前に注記したように、現実の沈降池中では清澄
された水層とスラツジ層間の区分ははつきりせ
ず、又変り易く、又上部から低部までスラツジ層
の性質が変化するので、セメントと澱粉凝集剤の
最少投与量を定めるため、池から採取したサンプ
ルから“平均的な標準化された”スラツジを計算
することが必要である。 清澄化された水槽からの水は、新らしい水と混
合されるためにポンプによつて引き取られ、温水
工程に仕込まれる。 下記の実施例は例示の目的のため提供される
が、澱粉凝集剤の調製と使用について本発明の範
囲を制限しない。 加水分解された小麦澱粉凝集剤の合成 ５ｇの第一級小麦澱粉〔スーパーゲル
（Supergel）1201−インターナシヨナル、グレ
ン、プロダクツ、リミテツド（International
Grain Products Ltd.、Canada）〕が還流装置を
つけたフラスコ中に計り入れられた。CaAlPO₄
を含有する200mlの水溶液が加えられた。
CaAlPO₄は水溶液中の澱粉の存在下に、0.617ｇ
のAl₂（SO₄）₃・18H₂O、0.704ｇのNa₃PO₄・
12H₂O及び0.436ｇのCa（OH）₂の添加によつてそ
の場で形成された。 懸濁液は同時にかきまぜながら２時間90℃±５
℃で還流された。不溶の澱粉がコロイド状溶液に
転化されたときに、加水分解が完成したと考えら
れた。容量は次で蒸溜水によつて250mlに調整さ
れ、かくして20000ppmのCaAlPO₄小麦澱粉の原
料溶液を与えた。 実施例 １ 固形分含量10％を有する50mlのタールサンドス
ラツジを含有する一連の管を0.5mlの上述の
CaAlPO₄小麦でんぷんで処理し、また下の表で
示される場合ではアルコール又は酵母で処理し
た。スラツジは0.25％のビチユーメンを含有して
いた。管の半分を遠心分離して結果を下の表に
示す。残りの半分の管はそれら自身で沈降するよ
うに放置し、これも結果を表に報告する。

【表】 上のデータからスラツジが小麦と添加物の両方
で処理されて遠心分離されたときに固形分含量は
対照試料よりも優れ、またスラツジをそれ自身で
放置沈降させたときに明らかに優れていることが
明白である。 比較の一連の実験を凝集剤にポリアクリルアミ
ドを使用して行つた。結果を下の表２に示す。

【表】 同じ条件下で加水分解された小麦でんぷんが使
用されたとき、固形分のない透明な上澄が得ら
れ、かくして本発明の小麦でんぷんが先行技術の
ポリアクリルアミドにまさつていることを証明し
ている。 実施例 ２ 実施例１の加水分解されたCaAlPO₄小麦でん
ぷん250mlにエチルアルコール（50ml）を加え混
合物を一夜放置した。実質的にすべての過剰のア
ルコールを次にソツクスレ−抽出器中で混合物を
80℃で20分間加熱することによつて除去し、残渣
をオーブンで乾燥した。 でんぷん２（％）を水中に再分散させた後、初
期固形分含量12％を有するスラツジの50mlの試料
２つを測定して取つた。一つは対照として使用し
た。２番目の試料に再分散された加水分解された
CaAlPO₄小麦でんぷん（200ppm）0.5mlを加え
た。 ２つの試料を320分間遠心分離した後、次の結
果が認められた。 対照………12％、重量／重量（ｗ／ｗ）………
上澄液は透明ではない（固形分1.4％）。 CaAlPO₄でんぷん………28.1％重量／重量……
…上澄液は透明である（固形分なし）。 実施例 ３ 固形分含量2.66％（ｗ／ｗ）及びPH6.34を有す
る燐酸塩スライム（スウイフト、シルバー、シテ
イー、フロリダ）を実施例１の加水分解されたで
んぷんで処理した。比較の目的で２つの商業的に
入手可能なポリアクリルアミド凝集剤〔マグニフ
ロツク（Magnifloc）573C及び1820A、アメリカ
ン、サイアナミド、カンパニー〕も使用した。こ
れらの実験の結果は次の表３に示される。

【表】 上澄はすべての試料につき処理されたものも未
処理のものも透明であつた。上の結果からでんぷ
んは沈降せしめられた固体の量の点で明らかに優
れていたことがわかるであろう。粘度の重要性
は、未処理試料に対する低粘度が固体が本質的に
分散されているということを示していること、及
び他方ポリアクリルアミド試料に対する遥かに高
い粘度が固体が凝集せしめられており、従つて多
量の水を保持していること、一方小麦によつて凝
集された試料の粘度は沈降が著しく遅らされるこ
とがないことを意味し、一方同時それは沈降せし
められた塊に砂を過剰に負荷することを可能にす
ることに気付いたときに最も良く理解される。 燐酸塩スライムの主要な成分は次の通りであ
る。カーボネート−フルオロアパタイト、石英、
モンモリロナイト、及びアタパルジヤイト、 加水分解されたとうもろこし及びばれいしよでん
ぷん凝集剤の合成 加水分解されたでんぷんを調製するために、で
んぷんと、必要量の塩を含んだ水溶液の混合物を
上の小麦でんぷんについてと同じやり方で還流さ
せることにより20000ppmの原料液を調製した。
加水分解は不溶性でんぷんがコロイド状溶液に変
換されたときに完了したと考えられた。調製した
でんぷん凝集剤の要約は次の表４に与えられる。

【表】

【表】 合成されたでんぷん凝集剤の有効性を試験する
ために、それぞれ5.5及び17.3重量％固形分を含
有する２つのスラツジ懸濁液を使用した。更に合
成ポリアクリルアミド凝集剤を比較の目的で使用
した。使用した試験基準は再濾過率レフイルトレ
ーシヨンレート）、自己沈降及び管底の相対遠心
力790ｇで30分間の遠心分離による沈降であつ
た。再濾過試験の結果及び自己沈降についての予
備試験の結果は、ばれいしよでんぷんから造られ
たものよりも優れていたので、従つて表５はばれ
いしよでんぷん凝集剤で行なわれた遠心による沈
降の研究のみを与えている。

【表】 表５に示されたデーターからでんぷん凝集剤が
生成した上澄の質に関してポリアクリルアミド凝
集剤よりも決定的に優れていることが明白であ
る。凝集剤が使用されていないものについては上
澄は2.4重量パーセントまでの固形分を有したの
に対して、でんぷん凝集剤が17.3重量パーセント
のスラツジ濃度で使用された実験では、上澄中に
懸濁された固形分は全くなかつた。でんぷん凝集
剤のなかでAlPO₄を含んでいるでんぷんが最も良
かつた様に思われる。更にでんぷん凝集剤は油除
去スラツジの処理中に於ける様に、油が全然除去
されていないスラツジについても同等に有効であ
る一方、ポリアクリルアミド凝集剤は油が除去さ
れていないスラツジ懸濁液よりも油が除かれてい
るものにより有効であることが見出された。

【図面の簡単な説明】

図面は熱水抽出方法を図式的に表示したもので
ある。 １〜１７：線（管）、１８：状態調整ドラム又
は麿砕機、１９：仕込み水だめ、２０：分離帯、
２１：掃去帯、２２：泡静置槽、２３：砂分離
帯、２４：凝集帯、２５：遠心分離帯。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 粘土鉱物又は金属酸化物−水酸化物を含有す
   るコロイド状スラツジ懸濁液を凝集剤で処理して
   懸濁固体から実質的に水を分離することによる上
   記懸濁液を不安定化させる方法に於て、上記凝集
   剤がその場で形成される不溶性金属塩の存在下で
   でんぷんの水性加水分解によつて得られる加水分
   解された小麦、とうもろこし、又はばれいしよで
   んぷんであることを特徴とする方法。 ２ スラツジ懸濁液がれき青質のタールサンド採
   鉱操作に由来する特許請求の範囲第１項の方法。 ３ スラツジ懸濁液が燐酸塩採掘操作から得られ
   る燐酸塩スライムである特許請求の範囲第１項の
   方法。 ４ 加水分解されたでんぷんが燐酸カルシウムア
   ルミニウム小麦でんぷんである特許請求の範囲第
   １項の方法。 ５ 加水分解されたでんぷんがAlPO₄ばれいしよ
   でんぷんである特許請求の範囲第１項の方法。 ６ 加水分解されたでんぷんがスラツジ懸濁液へ
   の適用に先立ち低級脂肪族アルコール、アセト
   ン、酵母又は乳酸からなる添加剤で更に処理され
   る特許請求の範囲第１項の方法。 ７ 上記添加剤が過剰量のアルコールであり、上
   記過剰量のアルコールが回収されてそれ以上の加
   水分解されたでんぷんの処理のために再循環され
   る特許請求の範囲第６項の方法。 ８ 添加剤処理された加水分解されたでんぷん
   が、水再分散可能固体に乾燥される特許請求の範
   囲第６項の方法。 ９ スラツジ懸濁液が加水分解された小麦でんぷ
   ん及び低級脂肪族アルコール、アセトン、酵母又
   は乳酸からなる添加剤で同時に処理される特許請
   求の範囲第１項の方法。 １０ スラツジ懸濁液中の凝集剤の濃度が少なく
   とも100万分の50部（50ppm）を与えるように制
   御される特許請求の範囲第１項の方法。 １１ セメントがスラツジ懸濁液に加えられる特
   許請求の範囲第１項の方法。 １２ 添加されるセメントの量が、20％の固形分
   を含有するれき青質タールサンドスラツジ454.59
   〓（100帝国ガロン）あたりすくなくとも３ポン
   ド（1.3608キログラム）である特許請求の範囲第
   １１項の方法。 １３ その場で形成された不溶性金属塩の存在下
   にでんぷんの水性加水分解によつて得られる加水
   分解された小麦、とうもろこし、又はばれいしよ
   でんぷんを含む凝集剤組成物。 １４ でんぷんが小麦でんぷんで塩がカルシウ
   ム、アルミニウム及びリン酸イオンを含有する塩
   である特許請求の範囲第１３項の組成物。 １５ でんぷんがばれいしよでんぷんで、塩がそ
   の場で作られるAlPO₄である特許請求の範囲第１
   ３項の組成物。 １６ その場で形成される金属塩の存在下で小麦
   でんぷんの水性加水分解により得られる加水分解
   されたでんぷん、及び低級脂肪族アルコール、ア
   セトン、酵母、又は乳酸からなる添加剤を含む凝
   集剤組成物。 １７ でんぷんが小麦でんぷんで、塩がカルシウ
   ム、アルミニウム及びリン酸イオンを含有する塩
   である特許請求の範囲第１６項の組成物。 １８ 水性加水分解されたでんぷんが乾燥されて
   水で再分散可能な固体が形成される特許請求の範
   囲第１６項の組成物。