JP2015508703A - 鉱物、顔料および/もしくは充填材の精製ならびに/または沈降アルカリ土類炭酸塩の調製のための装置 - Google Patents
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Abstract
Description
a)少なくとも2つの入口および少なくとも1つの出口を備えた少なくとも1つの混合ユニット、
b)分割手段を含む少なくとも1つの分割ユニット、ならびに
c)少なくとも1つの入口および少なくとも1つの出口を備えた少なくとも1つの膜濾過ユニットを含み、
ここで少なくとも1つの混合ユニットの少なくとも1つの出口は、少なくとも1つの膜濾過ユニットの少なくとも1つの入口に接続されており、また少なくとも1つの膜濾過ユニットの少なくとも1つの出口は、少なくとも1つの混合ユニットの少なくとも1つの入口に接続されている。
a)少なくとも2つの入口および少なくとも1つの出口を備えた少なくとも1つの混合ユニット、
b)分割手段を含む少なくとも1つの分割ユニット、ならびに
c)少なくとも1つの入口および少なくとも1つの出口を備えた少なくとも1つの膜濾過ユニットを含み、
ここで少なくとも1つの混合ユニットの少なくとも1つの出口は、少なくとも1つの膜濾過ユニットの少なくとも1つの入口に接続されており、また少なくとも1つの膜濾過ユニットの少なくとも1つの出口は、少なくとも1つの混合ユニットの少なくとも1つの入口に接続されている。
図1は、先行技術に記載されている装置を示す。
図2は、混合ユニット、分割ユニットおよび膜濾過ユニットを含む本発明の装置の実施形態を示し、ここで、少なくとも1つの混合ユニットの少なくとも1つの出口は、少なくとも1つの膜濾過ユニットの少なくとも1つの入口に接続されており、また少なくとも1つの膜濾過ユニットの少なくとも1つの出口は、少なくとも1つの混合ユニットの少なくとも1つの入口に接続されている。
図3は、混合ユニット内に統合された分割ユニットおよび膜濾過ユニットを含む本発明の装置の実施形態を示し、ここで、少なくとも1つの混合ユニットの少なくとも1つの出口は、少なくとも1つの膜濾過ユニットの少なくとも1つの入口に接続されており、また少なくとも1つの膜濾過ユニットの少なくとも1つの出口は、少なくとも1つの混合ユニットの少なくとも1つの入口に接続されている。
図4は、本発明による装置と共にガス入口として用いることができるベンチュリインジェクタを示す。
比表面積(SSA)は、Malvern製Mastersizer2000(フラウンホーファーの式に基づく。)を用いて測定した。
微粒子材料の重量中位粒径および粒径質量分布は、Malvern製Mastersizer2000(フラウンホーファーの式に基づく。)を用いて求めた。
pHは、メトラー・トレド製pH計を用いて測定した。pH電極の校正は、pH値が4.01、7.00、9.21の標準液を用いて実施した。
懸濁液の固形分(「乾燥重量」とも言う。)は、メトラー・トレド社(スイス)の水分分析計HR73を使用して求めた。用いた設定は以下の通り。:温度120℃、自動スイッチ・オフ3、標準乾燥、懸濁液は5から20g。
濁度はHach Lange 2100AN IS Laboratory Turbidimeterを用いて測定し、校正は0.1未満、20、200、1000、4000および7500NTUのStabCal濁度標準液(ホルマジン標準液)を用いて実施した。
硬度は、アルカリ土類炭酸水素塩を含む水性懸濁液中のアルカリ土類イオンの総量を指し、エチレンジアミン四酢酸(EDTA;商品名Titriplex III)および当量点指示薬としてエリオクロムTを用いて錯滴定により測定する。
比較例のために用いた装置の一般的な工程フローシートを図1に示す(機器A)。装置は、撹拌機を含む混合ユニットとして50Lの送液タンク容積を有し45Lの懸濁液を入れた送液タンクおよびクロスフロー膜精密濾過器を含み、ここで混合ユニット内に導入される鉱物、顔料および/もしくは充填材を含む懸濁液は、混合ユニットに位置する出口を通じて取り出され、クロスフロー膜精密濾過器に導かれ、またこれを通過する。クロスフロー膜精密濾過器を出る濾液の少なくとも一部は導かれて混合ユニットに戻る。クロスフロー膜精密濾過器は、総膜面積0.6m2(0.2m2/モジュールを3モジュール直列)およびチューブ内径6mmを有する。
本発明による装置の1つの一般的な工程フローシートを図2に示す(機器B)。装置は、撹拌機を含む混合ユニットとして50Lの送液タンク容積を有し45Lの懸濁液を入れた送液タンクおよびクロスフロー膜精密濾過器および分割ユニットを含み、これらは並列に設置される。従って、混合ユニット内に導入される鉱物、顔料および/もしくは充填材を含む懸濁液は、混合ユニットに位置している少なくとも2つの出口を通じて同時または独立に取り出されてもよく、クロスフロー膜精密濾過器および/または分割ユニットに導かれ、またこれらを通過してもよい。クロスフロー膜精密濾過器を出る濾液および/または分割ユニットを出る懸濁液の少なくとも一部は、導かれて混合ユニットに戻る。クロスフロー膜精密濾過器は、総膜面積0.6m2(0.2m2/モジュールを3モジュール直列)およびチューブ内径6mmを有する。
カルシウム 2mg/l
マグネシウム <1mg/l
°dH 0.3
Microdol A extra(ドロマイト)
本実施例では、Company Norwegian Talc(Knarrevik)から入手したMicrodol A extraドロマイトを少なくとも1つのアルカリ土類炭酸塩として用いた。
試験a)機器A、(タンク温度23℃)
クロスフロー膜精密濾過器への送液流量:2.0m3/h
試験b)機器B、(タンク温度25℃)
クロスフロー膜精密濾過器への送液流量:2.0m3/h
分割機器への送液流量:0.20m3/h
Microdol A extra(ドロマイト)
本実施例では、実施例1に記載されているMicrodol A extraドロマイトを少なくとも1つのアルカリ土類炭酸塩として用いた。
試験c)機器B、(タンク温度40℃)
クロスフロー膜精密濾過器への送液流量:2.0m3/h
分割機器への送液流量:0.20m3/h
未加工の大理石(オーストリア、カリンシア産)
本実施例では、オーストリアのカリンシア地域産の未加工の大理石を用いた。HClに不溶の内容物は7.5重量%であった(マイカ約90重量%および石英10重量%。XRDによる測定)。
クロスフロー膜精密濾過器への送液流量:2.0m3/h
分割機器への送液流量:0.065m3/h
アラゴナイトPCC 97.3重量%
カルサイトPCC 2.7重量%
シリカ/ケイ酸塩(マイカ) <0.1重量%
HCl不溶性 <0.1重量%
従って、XRD結果およびHClに不溶の内容物は、HClに不溶の内容物(不純物)を7.5重量%含む出発原料から、非常に清浄なCaHCO3溶液ならびに非常に純粋な沈降炭酸カルシウムが得られることを示している。
ドロマイト/石灰石ブレンド
パイロットプラント試験
本実施例では、実施例1に記載されているMicrodol A extraドロマイト1部をフランスのアビニョン地域の石灰石2部と混合して、アルカリ土類炭酸塩のブレンドとして使用した。
試験e)機器B、(タンク温度18.5℃)
装置は、撹拌機を含む混合ユニットとして1,000Lの送液タンク容積を有する送液タンクおよびクロスフロー膜精密濾過ユニットとしてクロスフローポリエチレン膜精密濾過器および分割ユニットを含み、これらは並列に設置される。従って、混合ユニット内に導入される鉱物、顔料および/もしくは充填材を含む懸濁液は、混合ユニットに位置している少なくとも2つの出口を通じて同時または独立に取り出されてもよく、クロスフロー膜精密濾過ユニットおよび/または分割ユニットに導かれ、またこれらを通過してもよい。クロスフロー膜精密濾過ユニットを出る濾液および/または分割ユニットを出る懸濁液の少なくとも一部は、導かれて混合ユニットに戻る。クロスフローポリエチレン膜精密濾過器は、総膜面積8m2、チューブ内径5.5mmおよびチューブ長さ3mを有する。さらに、精密濾過器は空孔直径1.0μmを有し、174本のチューブを並列に含む(SeprodynフィルターモジュールSE 150 TP 1L/DF、Microdyn製)。
クロスフロー膜出口での圧力:0.3バール
溶液出口での圧力:0.05バール
懸濁液Sの分割機器への送液流量:0.40m3/h
分割ユニット入口での圧力:0.7から0.8バール
CO2投入:2.0リットル/分(圧力1.5から1.6バール時)。
結果は44時間の連続運転後に測定する。
Claims (29)
- 鉱物、顔料および/もしくは充填材の精製ならびに/または沈降アルカリ土類炭酸塩の調製ならびに/または水のミネラル化のための装置であって、流体連通で、
a)少なくとも2つの入口および少なくとも1つの出口を備えた少なくとも1つの混合ユニット、
b)分割手段を含む少なくとも1つの分割ユニット、ならびに
c)少なくとも1つの入口および少なくとも1つの出口を備えた少なくとも1つの膜濾過ユニット
を含み、前記少なくとも1つの混合ユニットの少なくとも1つの出口は、前記少なくとも1つの膜濾過ユニットの少なくとも1つの入口に接続され、および前記少なくとも1つの膜濾過ユニットの少なくとも1つの出口は、前記少なくとも1つの混合ユニットの少なくとも1つの入口に接続されている、装置。 - 請求項1に記載の装置であって、少なくとも1つの混合ユニットは、撹拌機器を含む、装置。
- 請求項1または請求項2に記載の装置であって、少なくとも1つの混合ユニットは、前記少なくとも1つの混合ユニットの内容物を5℃から90℃の間、および好ましくは20℃から50℃の間の温度に加熱することができる加熱機器を含む、装置。
- 請求項1から3のいずれか一項に記載の装置であって、少なくとも1つの分割ユニットは、少なくとも1つの粉砕機器および/または少なくとも1つの破砕機器であり、および好ましくは少なくとも1つの粉砕機器である、装置。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載の装置であって、少なくとも1つの分割ユニットは、少なくとも1つの縦型粉砕機器および/または少なくとも1つの縦型破砕機器または少なくとも1つの横型粉砕機器および/または少なくとも1つの横型破砕機器である、装置。
- 請求項1から5のいずれか一項に記載の装置であって、少なくとも1つの分割ユニットは、円錐形のアニュラーギャップビーズミルである、装置。
- 請求項1から6のいずれか一項に記載の装置であって、少なくとも1つの分割ユニットは、0.01mmから100mm、好ましくは0.1mmから75mmおよび最も好ましくは0.5mmから5mmの重量中位粒子径d50値を有する分割手段を含む、装置。
- 請求項1から7のいずれか一項に記載の装置であって、少なくとも1つの分割ユニットは、分割手段として、場合により少量の別の鉱物を含む、珪砂、ガラス、磁器、酸化ジルコニウム、ケイ酸ジルコニウムおよびこれらの混合物を含む群から選択される材料でできた流動するビーズを含む、装置。
- 請求項1から8のいずれか一項に記載の装置であって、少なくとも1つの分割ユニットの分割手段は、鉱物、顔料および/もしくは充填材材料でできており、好ましくは前記分割手段と精製ならびに/または調製される鉱物、顔料および/もしくは充填材とが同じ材料でできている、装置。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載の装置であって、少なくとも1つの膜濾過ユニットはクロスフロー膜濾過機器であり、および好ましくはクロスフロー膜精密濾過機器および/またはクロスフロー膜限外濾過機器である、装置。
- 請求項10に記載の装置であって、クロスフロー膜濾過機器は、0.01mmから25mm、好ましくは0.1mmから10mmのチューブの内径を有する少なくとも1つのチューブフィルター膜を含む、装置。
- 請求項1から11のいずれか一項に記載の装置であって、少なくとも1つの膜濾過ユニットは、0.01μmから10μmの間、好ましくは0.05μmから5μmの間および最も好ましくは0.1μmから2μmの間の孔径を有する少なくとも1つの膜を含む、装置。
- 請求項12に記載の装置であって、膜材料は、焼結材料、多孔質磁器、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはテフロン(登録商標)などの合成ポリマーおよびこれらの混合物を含む群から選択される、装置。
- 請求項10から請求項13のいずれか一項に記載の装置であって、クロスフロー膜濾過機器の少なくとも1つの膜を通る流速は0.1m/sから10m/sの間、好ましくは0.5m/sから5m/sの間、および最も好ましくは1m/sから4m/sの間であり、ならびに/または前記クロスフロー膜濾過機器の入口における圧力は0バールから30バールの間、好ましくは0.2バールから10バールの間、および最も好ましくは0.5から5バールの間である、装置。
- 請求項1から14のいずれか一項に記載の装置であって、少なくとも3つの出口、好ましくは少なくとも4つの出口、および、より好ましくは少なくとも5つの出口を含み、ならびに/または、少なくとも4つの入口、好ましくは少なくとも5つの入口、および、より好ましくは少なくとも6つの入口を含む、装置。
- 請求項1から15のいずれか一項に記載の装置であって、少なくとも1つの混合ユニットは、少なくとも2つの出口および/または少なくとも3つの入口、好ましくは少なくとも4つの入口を含む、装置。
- 請求項1から16のいずれか一項に記載の装置であって、少なくとも1つのガス入口、好ましくはCO2入口を含む、装置。
- 請求項1から17のいずれか一項に記載の装置であって、少なくとも1つの混合ユニットは、液体入口である少なくとも2つの入口、好ましくは少なくとも3つの液体入口、および、より好ましくは少なくとも4つの液体入口を含む、装置。
- 請求項1から18のいずれか一項に記載の装置であって、少なくとも1つの混合ユニットの充填レベル、ポンプ速度、pH、伝導率、カルシウムイオン濃度(例えば、イオン感応性電極による。)および/または温度を調整する少なくとも1つの制御ユニットを含む、装置。
- 請求項1から19のいずれか一項に記載の装置であって、少なくとも1つの混合ユニットおよび少なくとも1つの膜濾過ユニットの間に位置している少なくとも1つのポンプを含む、装置。
- 請求項1から20のいずれか一項に記載の装置であって、少なくとも1つの混合ユニットの少なくとも1つの出口は、少なくとも1つの分割ユニットの少なくとも1つの入口に接続され、および前記少なくとも1つの分割ユニットの少なくとも1つの出口は、前記少なくとも1つの混合ユニットの少なくとも1つの入口に接続されている、装置。
- 請求項1から21のいずれか一項に記載の装置であって、さらに、少なくとも1つの混合ユニットと少なくとも1つの分割ユニットとの間に位置している少なくとも1つのポンプを含む、装置。
- 請求項20から請求項22のいずれか一項に記載の装置であって、少なくとも1つの膜濾過ユニットに送液する少なくとも1つのポンプのポンプ容量(m3/hでの合計)は、少なくとも1つの混合ユニットの容積の0.01から100倍であり、ならびに/または少なくとも1つの分割ユニットに送液する少なくとも1つのポンプのポンプ容量(m3/hでの合計)と、少なくとも膜濾過ユニットに送液する少なくとも1つのポンプのポンプ容量(m3/hでの合計)の比は、1:1から1:1000の間、および好ましくは1:5から1:250の間である、装置。
- 請求項1から請求項20のいずれか一項に記載の装置であって、少なくとも1つの分割ユニットは、少なくとも1つの混合ユニット内に統合されている、装置。
- 請求項1から24のいずれか一項に記載の装置であって、ガス入口である少なくとも1つの入口は、少なくとも1つの混合ユニットと少なくとも1つの分割ユニットとの間、より好ましくは前記少なくとも1つの分割ユニットの送液ポンプと前記少なくとも1つの分割ユニットとの間、および最も好ましくは前記分割ユニットの入口に位置している、装置。
- 請求項1から25のいずれか一項に記載の装置であって、ガス入口である少なくとも1つの入口は、少なくとも1つの混合ユニットと少なくとも1つの分割ユニットとの間に位置している、および好ましくは前記少なくとも1つの混合ユニットの出口と前記少なくとも1つの分割ユニットの入口との間に位置しているベンチュリインジェクタである、装置。
- 請求項24に記載の装置であって、ガス入口である少なくとも1つの入口は、少なくとも1つの混合ユニットの撹拌機器の中空軸の上部に位置している、装置。
- 鉱物、顔料および/もしくは充填材の精製ならびに/または水のミネラル化のための請求項1から請求項27のいずれか一項に記載の装置の使用。
- 沈降アルカリ土類炭酸塩の調製のための請求項1から請求項27のいずれか一項に記載の装置の使用。
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