JP4168156B2 - Accelerating dehydration of calcium carbonate slurry - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は炭酸カルシウムスラリーの脱水促進剤に関する。さらに詳しくは、紙・パルプ製造における苛性化工程及び炭酸カルシウム製造工程等から排出される炭酸カルシウムスラリーの真空脱水処理によって得られる炭酸カルシウムケーキの含水率を低下させるために添加する炭酸カルシウムスラリーの脱水促進剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、紙・パルプ製造工程から排出される炭酸カルシウムを主体とするスラリーは、オリバーフィルター，ヤングフィルターあるいはプレコートフィルターと呼ばれる真空脱水機で脱水され、得られた炭酸カルシウムケーキをキルンで強熱乾燥することにより生石灰を得たり、また、脱水後加圧した炭酸カルシウムケーキを埋め立て等の投棄処理に使用している。また最近では、資源の有効利用の観点から顔料、填料への再利用の検討が進められている。
【０００３】
また、炭酸カルシウム製造工程より排出される炭酸カルシウムスラリーも同様に、上記真空脱水機で脱水され、炭酸カルシウムケーキとした後強熱乾燥して生石灰を得ている。
【０００４】
しかしながら、上記真空脱水機での脱水工程で得られた炭酸カルシウムケーキの含水率が高いと、脱水機の目詰まり及び脱水機表面よりの炭酸カルシウムケーキの離脱が不十分となり、脱水処理能力が低下する。さらに、生成された炭酸カルシウムケーキをキルンで強熱乾燥する際の消費熱量が増加する等の問題が生じていた。上記問題点のうち、脱水機の目詰まりの現在の対応策として、脱水機を止めて洗浄し一時的に目詰まりを除去するための薬剤や方法がとられている。例えば、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルとポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルを有効成分とする脱水促進剤（特開昭６２−１２１７００号公報）や特定のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルと特定のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルとを有効成分とするライムマッドの脱水方法（特開２００２−２６６２７３号公報）等が提案されていた。しかしながら、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルは、環境ホルモンに対する問題があり、これらの組合せでは脱水効果が不充分であるなどの問題があり、PRTRに該当せず環境に優しい薬剤が望まれていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６２−１２１７００号公報
【特許文献２】
特開２００２−２６６２７３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、従来に比べて低添加量で高い脱水効果を達成するとともに、近年の環境に対する関心の高まりにも配慮し、環境に優しい炭酸カルシウムスラリーの脱水促進剤を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の発明者は、かかる現場における要求を解決し、顧客の満足を得るため、カルシウムスラリーの脱水促進剤について鋭意研究検討した結果、種々の界面活性剤のうち、特定のエチレンオキサイドとプロピレンオキサイド付加物の高級アルコールと、特定のエチレンオキサイド付加物及び特定のエチレンオキサイドとプロピレンオキサイド付加物から選ばれる１種以上の高級アルコールが、炭酸カルシウムケーキの含水率を顕著に低下させることを見出し、この発明を完成させた。
【０００８】
かくしてこの発明によれば、一般式（Ｉ）：
【０００９】
【化３】
Ｒ１Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｌ（ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）Ｏ）ｍＨ （Ｉ）
（式中、Ｒ１は炭素数６〜２４のアルキル基；ｌは５〜２０でかつｍ以上の整数、ｍは５〜２０の整数；ＨＬＢが６．５〜１４．０である）で表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルと一般式（II）：
【００１０】
【化４】
Ｒ２Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ（ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）Ｏ）ｏＨ （II）
（式中、Ｒ２は炭素数８〜１１のアルキル基；ｎは２〜１０の整数，ｏは０〜２の整数である）で表されるポリオキシエチレンアルキルエーテルまたはポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルを有効成分とする炭酸カルシウムスラリーの脱水促進剤が提供される。
【００１１】
この発明の有効成分である一般式（Ｉ）のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルは、炭素数６〜２４のアルキル基を有する高級アルコールにエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドを付加したものであり、市販のものを使用できる。また、当該高級アルコールとしては、ヤシ油還元アルコール等の天然アルコールでも合成アルコールでもよく、合成アルコールの場合は、チーグラーアルコールやオキソアルコールなどが使用できる。
【００１２】
また、一般式（Ｉ）のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルのＨＬＢは、６．５〜１４．０の間でより望ましい脱水促進効果が得られる。ＨＬＢが６．５より低い場合は、望ましい脱水促進効果は得られない。また、１４．０より高い場合は、発泡性が高くなるため好ましくない。
【００１３】
この発明の有効成分である一般式（II）のポリオキシエチレンアルキルエーテルは、炭素数８〜１１のアルキル基を有する高級アルコールにエチレンオキサイドを付加したものであり、市販のものを使用できる。
【００１４】
この発明の有効成分である一般式（II）のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルは、炭素数８〜１１のアルキル基を有する高級アルコールにエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドを付加したものであり、市販のものを使用できる。また、当該高級アルコールとしては、ヤシ油還元アルコール等の天然アルコールでも合成アルコールでもよく、合成アルコールの場合は、チーグラーアルコールやオキソアルコールなどが使用できる。
【００１５】
また、一般式（II）のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルのＨＬＢは、６．５〜１４．０の間でより望ましい脱水促進効果が得られる。ＨＬＢが６．５より低い場合は、望ましい脱水促進効果は得られない。また、１４．０より高い場合は、発泡性が高くなるため好ましくない。
【００１６】
目的とする好ましい脱水促進効果の点から、一般式（Ｉ）のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルのエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドの付加モル数は、５〜２０の整数であるものが用いられ、エチレンオキサイドの付加モル数は、プロピレンオキサイドの付加モル数以上の整数である。また、一般式（II）のポリオキシエチレンアルキルエーテルのエチレンオキサイドの付加モル数は２〜１０であり、好ましくは５〜９である。
【００１７】
また、一般式（II）のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルは、エチレンオキサイドの付加モル数は、２〜１０であり、好ましくは５〜９で、プロピレンオキサイドの付加モル数は、１又は２の整数である。
【００１８】
この発明の一般式（Ｉ）のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルと、一般式（II）のポリオキシエチレンアルキルエーテルまたはポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルは任意の比率で配合することができるが、どちらか一方だけでは望ましい脱水促進効果は得られず、両化合物を併用することにより高い脱水促進効果を発現する。配合割合としては、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルとポリオキシエチレンアルキルエーテルまたはポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルが、１０：１〜１：１０であり、好ましくは５：１〜１：５である。
【００１９】
本発明の化合物は、炭酸カルシウムスラリーを脱水する真空脱水機のバット等に添加し用いられる。炭酸カルシウムスラリーの固形分濃度により添加量は多少変動するが、例えば、該固形分濃度が１８〜２２％の場合、炭酸カルシウムスラリーに対して３０〜３０００ｐｐｍ、好ましくは６０〜５００ｐｐｍで十分な脱水促進効果が得られる。
【００２０】
また、この発明の化合物は、それぞれ水溶液ないしは均一分散体とするために助剤を任意に配合した製剤として用いることができる。その助剤としては、メチルアルコール，エチルアルコール，エチレングリコール，ジエチレングリコール，プロピレングリコール，エチレングリコールジメチルエーテル等の親水性溶剤、灯油、重油、スピンドル油等の炭化水素溶剤が挙げられる。配合される助剤の添加量は、通常、全組成物中に０〜８０重量％であり、好ましくは、０〜５０重量％である。
【００２１】
【実施例】
この発明を試験例により以下に説明するが、これらの試験例によりこの発明が限定されるものではない。なお、試験例においては、以下の表１〜３の化合物を用いた。
【００２２】
【表１】
Ｒ１Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｌ（ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）Ｏ）ｍＨ
【表２】
Ｒ２Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ（ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）Ｏ）ｏＨ
試験例１（炭酸カルシウムスラリーの脱水効果確認試験）
某製紙会社の苛性化工程から排出した炭酸カルシウムスラリー（固形分濃度２５％）７００mlを５０〜６０℃に加温し、１リットルのビーカーに入れた。このスラリーに、表２に示す化合物を炭酸カルシウムスラリーに対し８０ｐｐｍとなるように添加した後、撹拌羽根を使用して１２０rpm で３分間撹拌を行った。このスラリーをリーフテスター（（株）宮本製作所製）を用いて真空度５０cmHgで吸引濾過した。
【００２５】
このとき生成する炭酸カルシウムケーキの重量を測定する（Ｗ1g）。その後、１０５℃の乾燥器中で６時間乾燥し放冷したときの重量を測定する（Ｗ2g）。炭酸カルシウムケーキの含水率（％）は次式により求められる。
炭酸カルシウムケーキの含水率（％）＝（Ｗ1−Ｗ2）／Ｗ1×１００
試験結果を表３に示す。
（試験結果）
【００２６】
【表３】
試験結果より明らかなように、炭酸カルシウムスラリーの固形分濃度が２５％と高濃度であるにもかかわらず、この発明の実施例である試験Ｎｏ．１〜４においては、添加濃度８０ｐｐｍで炭酸カルシウムケーキの含水率が目標値（この場合３３％未満）を達成していることがわかる。また、無添加時に比べて１１％以上、その他の比較例に比べて約３〜７％以上低下しており、顕著な脱水効果が得られていることがわかる。
【００２８】
【発明の効果】
この発明の炭酸カルシウムスラリーの脱水促進剤を使用することにより、炭酸カルシウムスラリーの脱水性の向上、真空脱水機の目詰まり減少及びキルンでの炭酸カルシウムケーキの強熱乾燥時の消費熱量の減少が達成され、生産性が顕著に向上した。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a dehydration accelerator for calcium carbonate slurry. More specifically, dehydration of the calcium carbonate slurry added to reduce the water content of the calcium carbonate cake obtained by vacuum dehydration of the calcium carbonate slurry discharged from the causticization process and calcium carbonate production process in paper and pulp production. Relates to accelerators.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, slurries mainly composed of calcium carbonate discharged from paper and pulp manufacturing processes are dehydrated with a vacuum dehydrator called an Oliver filter, Young filter or pre-coated filter, and the resulting calcium carbonate cake is ignited in a kiln with high heat. By doing this, quick lime is obtained, and the calcium carbonate cake pressurized after dehydration is used for dumping such as landfill. Recently, the reuse of pigments and fillers has been studied from the viewpoint of effective use of resources.
[0003]
Similarly, the calcium carbonate slurry discharged from the calcium carbonate production process is dehydrated by the vacuum dehydrator to obtain a calcium carbonate cake, which is then baked with heat to obtain quick lime.
[0004]
However, if the water content of the calcium carbonate cake obtained in the dehydration process in the vacuum dehydrator is high, clogging of the dehydrator and detachment of the calcium carbonate cake from the surface of the dehydrator become insufficient, resulting in a decrease in dewatering capacity. To do. Further, there has been a problem that the amount of heat consumed when the produced calcium carbonate cake is ignited with a kiln is increased. Among the above-mentioned problems, as a current countermeasure against clogging of the dehydrator, a medicine or a method for temporarily removing the clogging by stopping the dehydrator and washing it is taken. For example, a dehydration accelerator (Japanese Patent Laid-Open No. 62-121700) containing polyoxyethylene alkylphenyl ether and polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether as active ingredients, a specific polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether and a specific poly A method for dehydrating lime mud (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-266273) or the like using oxyethylene polyoxypropylene alkyl ether as an active ingredient has been proposed. However, polyoxyethylene alkylphenyl ether has a problem with environmental hormones, and there is a problem that the dehydration effect is insufficient with these combinations. Therefore, an environmentally friendly drug that does not fall under PRTR has been desired.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 62-121700 A [Patent Document 2]
JP 2002-266273 A [0006]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide an environment-friendly dehydration accelerator for a calcium carbonate slurry, which achieves a high dehydration effect with a low addition amount as compared with the prior art, and also considers the recent increase in interest in the environment. .
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The inventor of the present invention, as a result of diligent research on a dehydration accelerator for calcium slurry in order to solve the demands in the field and to obtain customer satisfaction, among the various surfactants, specific ethylene oxide and propylene oxide. It has been found that the higher alcohol of the adduct, one or more higher alcohols selected from the specific ethylene oxide adduct and the specific ethylene oxide and propylene oxide adduct significantly reduce the water content of the calcium carbonate cake. Completed the invention.
[0008]
Thus, according to this invention, the general formula (I):
[0009]
[Chemical 3]
R 1 O (CH 2 CH 2 O) l (CH 2 CH (CH 3 ) O) m H (I)
(Wherein R 1 is an alkyl group having 6 to 24 carbon atoms; l is an integer of 5 to 20 and m or more, m is an integer of 5 to 20; HLB is 6.5 to 14.0) Polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether and general formula (II):
[0010]
[Formula 4]
R 2 O (CH 2 CH 2 O) n (CH 2 CH (CH 3 ) O) o H (II)
(Wherein R 2 is an alkyl group having 8 to 11 carbon atoms; n is an integer of 2 to 10, and o is an integer of 0 to 2) or a polyoxyethylene polyoxypropylene represented by A dehydration accelerator for a calcium carbonate slurry containing an alkyl ether as an active ingredient is provided.
[0011]
The polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether of the general formula (I), which is an active ingredient of this invention, is a product obtained by adding ethylene oxide and propylene oxide to a higher alcohol having an alkyl group having 6 to 24 carbon atoms. Things can be used. The higher alcohol may be a natural alcohol such as coconut oil reducing alcohol or a synthetic alcohol. In the case of a synthetic alcohol, Ziegler alcohol or oxo alcohol can be used.
[0012]
In addition, the HLB of the polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether of the general formula (I) has a more desirable dehydration promoting effect between 6.5 and 14.0. When the HLB is lower than 6.5, a desirable dehydration promoting effect cannot be obtained. Moreover, when higher than 14.0, since foamability becomes high, it is unpreferable.
[0013]
The polyoxyethylene alkyl ether of the general formula (II) which is an active ingredient of this invention is obtained by adding ethylene oxide to a higher alcohol having an alkyl group having 8 to 11 carbon atoms, and a commercially available product can be used.
[0014]
The polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether of the general formula (II) which is an active ingredient of this invention is obtained by adding ethylene oxide and propylene oxide to a higher alcohol having an alkyl group having 8 to 11 carbon atoms. Things can be used. The higher alcohol may be a natural alcohol such as coconut oil reducing alcohol or a synthetic alcohol. In the case of a synthetic alcohol, Ziegler alcohol or oxo alcohol can be used.
[0015]
Further, the HLB of the polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether of the general formula (II) has a more desirable dehydration promoting effect between 6.5 and 14.0. When the HLB is lower than 6.5, a desirable dehydration promoting effect cannot be obtained. Moreover, when higher than 14.0, since foamability becomes high, it is unpreferable.
[0016]
From the viewpoint of the desired dehydration promoting effect of interest, ethylene oxide of the polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether of the general formula (I), the number of added moles of propylene oxide is an integer of 5 to 20, and ethylene is used. The number of moles of oxide added is an integer greater than or equal to the number of moles of propylene oxide added. Moreover, the addition mole number of the ethylene oxide of the polyoxyethylene alkyl ether of general formula (II) is 2-10, Preferably it is 5-9.
[0017]
In addition, in the polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether of the general formula (II), the number of added moles of ethylene oxide is 2 to 10, preferably 5 to 9, and the number of added moles of propylene oxide is 1 or 2. Is an integer.
[0018]
The polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether of the general formula (I) of this invention and the polyoxyethylene alkyl ether or polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether of the general formula (II) can be blended in any ratio. However, a desired dehydration promoting effect cannot be obtained with either one of them, and a high dehydration promoting effect is exhibited by using both compounds together. The blending ratio of polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether and polyoxyethylene alkyl ether or polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether is 10: 1 to 1:10, preferably 5: 1 to 1: 5. is there.
[0019]
The compound of the present invention is added to a vat of a vacuum dehydrator for dehydrating calcium carbonate slurry. The amount added varies somewhat depending on the solid content concentration of the calcium carbonate slurry. For example, when the solid content concentration is 18 to 22%, sufficient dehydration is promoted at 30 to 3000 ppm, preferably 60 to 500 ppm with respect to the calcium carbonate slurry. An effect is obtained.
[0020]
In addition, the compound of the present invention can be used as an aqueous solution or a preparation in which an auxiliary agent is arbitrarily blended to make a uniform dispersion. Examples of the auxiliary agent include hydrophilic solvents such as methyl alcohol, ethyl alcohol, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, and ethylene glycol dimethyl ether, and hydrocarbon solvents such as kerosene, heavy oil, and spindle oil. The amount of the auxiliary added is usually 0 to 80% by weight, preferably 0 to 50% by weight in the whole composition.
[0021]
【Example】
The present invention will be described below with reference to test examples, but the present invention is not limited to these test examples. In the test examples, the following compounds in Tables 1 to 3 were used.
[0022]
[Table 1]
R 1 O (CH 2 CH 2 O) l (CH 2 CH (CH 3 ) O) m H
[Table 2]
R 2 O (CH 2 CH 2 O) n (CH 2 CH (CH 3 ) O) o H
Test Example 1 (Test for confirming dehydration effect of calcium carbonate slurry)
700 ml of calcium carbonate slurry (solid content concentration 25%) discharged from the causticizing process of a paper company was heated to 50-60 ° C. and placed in a 1 liter beaker. After adding the compound shown in Table 2 to this slurry so that it might become 80 ppm with respect to a calcium carbonate slurry, it stirred at 120 rpm for 3 minutes using the stirring blade. This slurry was subjected to suction filtration using a leaf tester (manufactured by Miyamoto Seisakusho Co., Ltd.) at a vacuum degree of 50 cmHg.
[0025]
The weight of the calcium carbonate cake produced at this time is measured (W1 g). Thereafter, the weight when dried in a drier at 105 ° C. for 6 hours and allowed to cool is measured (W 2 g). The moisture content (%) of the calcium carbonate cake is obtained by the following equation.
Moisture content of calcium carbonate cake (%) = (W1−W2) / W1 × 100
The test results are shown in Table 3.
(Test results)
[0026]
[Table 3]
As apparent from the test results, despite the solid content concentration of the calcium carbonate slurry being as high as 25%, test no. In 1-4, it turns out that the moisture content of the calcium carbonate cake has achieved the target value (in this case, less than 33%) at an addition concentration of 80 ppm. Moreover, it is 11% or more lower than that without addition and about 3 to 7% lower than other comparative examples, indicating that a remarkable dehydration effect is obtained.
[0028]
【The invention's effect】
By using the dehydration accelerator for the calcium carbonate slurry of the present invention, the dewaterability of the calcium carbonate slurry is improved, the clogging of the vacuum dehydrator is reduced, and the heat consumption during the ignition drying of the calcium carbonate cake in the kiln is reduced. Achieved and productivity improved significantly.
Claims (2)
【化１】
Ｒ１Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｌ（ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）Ｏ）ｍＨ （Ｉ）
（式中、Ｒ１は炭素数６〜２４のアルキル基；ｌは５〜２０でかつｍ以上の整数、ｍは５〜２０の整数；ＨＬＢが６．５〜１４．０である）で表されるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルと一般式（II）：
【化２】
Ｒ２Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ（ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）Ｏ）ｏＨ （II）
（式中、Ｒ２は炭素数８〜１１のアルキル基；ｎは２〜１０の整数，ｏは０〜２の整数である）で表されるポリオキシエチレンアルキルエーテルまたはポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルとを有効成分として含有することを特徴とする炭酸カルシウムスラリーの脱水促進剤。Formula (I):
[Chemical 1]
R 1 O (CH 2 CH 2 O) l (CH 2 CH (CH 3 ) O) m H (I)
(Wherein R 1 is an alkyl group having 6 to 24 carbon atoms; l is an integer of 5 to 20 and m or more, m is an integer of 5 to 20; HLB is 6.5 to 14.0) Polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether and general formula (II):
[Chemical 2]
R 2 O (CH 2 CH 2 O) n (CH 2 CH (CH 3 ) O) o H (II)
(Wherein R 2 is an alkyl group having 8 to 11 carbon atoms; n is an integer of 2 to 10, and o is an integer of 0 to 2) or a polyoxyethylene polyoxypropylene represented by A dehydration accelerator for a calcium carbonate slurry, comprising an alkyl ether as an active ingredient.
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