JP6942715B2 - 白色顔料含有生成物の製造プロセス - Google Patents

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Description

本発明は、白色顔料含有生成物の製造プロセスに関し、より詳細には、白色顔料含有生成物の製造に関して、泡沫浮選によって白色顔料及び不純物を分離するために実施される技術分野に関する。
顔料は、一般に波長選択的吸収の結果として、反射光又は透過光の色を変化させる物質として既知である。この物理プロセスは、物質が光を発する蛍光、燐光及び他の発光形態と異なる。顔料は、例えば、塗料、インク、プラスチック、布、化粧品、食品及び他の物質を着色ために使用される。大部分の顔料は、通常、微細粉末へと粉砕された乾燥着色剤が使用される。
白色顔料は、それらの工業的関連性によって、顔料分野において特別な立場を取る。例えば、製紙業界において、欧州単独で1年当たり1000万トン超の白色顔料が、使用される。白色顔料はまた、塗料及びコーティングに使用される。特に、分散塗料を製造するとき、白色顔料は、着色システムにおいてベースカラーである。
天然に生じる白色顔料は、通常、採掘により得られる。しかし、一般に、このような白色顔料は、例えば、灰色又は黄色などの変色を引き起こす不純物を含有する。更に、これらの不純物は、白色顔料の特性に影響を及ぼし、したがって、それらの使用に著しい弊害をもたらす恐れがある。多量の不純物、例えば、白色顔料内のケイ酸塩などは、研磨特性を増大させる恐れがある。したがって、不純物及び白色顔料は、不純物で汚染されていないか又はほんのわずかに汚染されている白色顔料含有生成物を得るために互いに分離されなければならない。
物理化学的分離によって白色鉱物から不純物を分離することは、従来技術において既知である。物理化学的分離プロセスは、最初に変成岩又は堆積岩を粉砕すること、次に得られた白色顔料及び不純物含有物質を水性環境で従来の泡沫浮選にかけることによって行われる。従来の泡沫浮選は、白色顔料及び不純物含有物質を含有する水性懸濁液における、気泡の特定表面に対する選択的な付着能力の違いに基づき、粒子を物理化学的に分離するための従来技術において既知の汎用性の高い方法である。次に、白色顔料は付着した気泡とともに表面へと運ばれ、取り除かれる一方、完全に湿潤している不純物は、液相にとどまる。
前述のように、従来の泡沫浮選の基本原理は、白色顔料及び不純物の濡れ性の違いである。白色顔料は、もともと疎水性であり得るが、疎水性は、一般に化学処理によって引き起こされる。表面を疎水性にするための化学処理は、適切な化合物層で粒子表面をコーティングするために不可欠な方法である。
しかし、従来の浮選は、大きな欠点を有し、前述のように、気体の発泡によってこれらの粒子を分離するために白色顔料の表面を疎水性にするため、捕収剤による化学処理が使用される。これらの捕収剤は、白色顔料の表面に吸着し、したがって、顔料の特性を変更させる。しかし、この変更は、以下の紙、プラスチック、塗料、コーティング、コンクリート、セメント、化粧品、水処理、食品、製薬、インク及び/又は農業用途における、白色顔料の使用において望ましくない恐れがあり、好ましくは白色顔料含有生成物は、抄紙機のウェットエンドプロセスにおいて、たばこ巻紙、板、及び/若しくはコーティング用途において、又は輪転グラビア印刷及び/若しくはオフセット印刷及び/若しくはインクジェット印刷及び/若しくは連続インクジェット印刷及び/又はフレキソ印刷及び/又は電子写真及び/又は装飾表面の支持体として使用される。更に、所望の白色顔料の直接浮選は、品質及び経済的な理由によって不利である。
あるいは、白色顔料及び不純物を分離するために、逆/間接泡沫浮選を使用することを考慮する場合もある。望ましい白色顔料を、直接浮遊させ、生成した泡沫から回収する従来の浮選と対照的に、逆(間接)浮選は、望ましくない不純物を優先的に浮遊させ、取り除き、望ましい白色顔料に関して濃縮した懸濁液を残すことを目的とする。また逆浮選時に不純物を疎水性にする捕収剤が、使用される。
逆泡沫浮選において捕収剤を使用する、相当する方法は既知であり、捕収剤の種類の1つは、エステルクワットである。
US3,990,966は、方解石の鉱石を粉砕してスラリーを形成し、浮選剤の存在下でそこから不純物を浮選することによって方解石スラリーから不純物を分離し、得られた方解石スラリーを分級し、シックナー内で分級された方解石を沈降させ、生成物質を乾燥することによって、方解石の鉱石を精製するための湿式プロセスに言及している。浮選剤として、カチオン性界面活性剤は、(a)1−ヒドロキシエチル−2−ヘプタデセニルグリオキサリジン(glyoxalidine)、(b)1−ヒドロキシエチル−2−アルキルイミダゾリン及び(c)イミダゾリンの塩誘導体からなる群から選択され、イミダゾリンのアルキル部分は、界面活性剤が、使用時に液体である長さであるような脂肪酸のアルキル部分である。
CA 1 187 212は、ケイ酸塩を含有する炭酸塩の鉱石の浮選による精製プロセスに関し、鉱石は、不純物を放出するために十分な細かさまで粉砕にかけられる。捕収剤は、以下の四級アミン:a)アルキルラジカル内に8〜16個の炭素原子を有するジメチルジアルキルであって、アルキルラジカルが、飽和又は不飽和脂肪族、ノルマル又は分岐状であり;b)ノルマル脂肪族であるラジカルアルキル内に10〜22個の炭素原子を有するジメチルアルキルベンジルであって;c)通常、飽和又は不飽和脂肪族であるアルキルラジカル内に12〜18個の炭素原子を含有するビスイミダゾリンであって;d)四級アミンa)、b)及びc)に由来する塩からなる群から選択されるカチオン性反応物質である。
WO 2008/084391 A1は、少なくとも1つの浮選工程を含む炭酸カルシウム含有鉱物の精製プロセスに言及しており、この工程は、捕収剤として少なくとも1種類の四級イミダゾリンメトスルファート化合物で実施することを特徴とする。
WO 2008/089906 A1は、非硫化物(non−sulphidic)の鉱物又は鉱石の浮選プロセスに関し、破砕粗鉱物又は鉱石が、水及び捕収剤と混合され、懸濁液を形成する。空気が、試薬の系の存在下で懸濁液及び脈石を含む浮選残渣とともにそこに形成される非硫化物(non−sulphidic)の鉱物又は鉱石を含有する浮遊泡沫に導入され、改善としては、アルカノールアミンとモノカルボン酸及びジカルボン酸の混合物を反応させ、任意にアルコキシル化の後、既知の方法で得られたエステルを四級化することによって、得ることのできる、高分子エステルクワットを捕収剤として使用することを含む。
WO 2011/147855 A2は、泡沫浮選プロセスにおいて、捕収剤としての高分子四級エステル生成物の使用、高分子四級エステルを利用する泡沫浮選方法、そのような高分子四級エステル及び高分子四級エステルの生成方法に言及している。
WO2010/051895 A1は、少なくとも1種類のラジカルR2、R3又はR4は、C8〜C24アシルラジカルを表し、x、y、zは、互いに独立して、0〜50の整数を表す条件を有し、x+y+zは、ケイ酸塩浮選における捕収剤として、10〜5000g/トンの量の鉱石において1〜100の整数である条件を有する、A、Bは、互いに独立して、C2〜C5アルキレンラジカルR1、C8〜C24アルキルラジカル又はアルケニルラジカルでR2、R3、R4で互いに独立し、H、又はC8〜C24アシルラジカルである場合、A)アンモニア窒素原子と結合した少なくとも1種類の有機ラジカルを含み、任意にヘテロ原子を含み、1〜36個の炭素原子を有する少なくとも1種類の四級アンモニア化合物及びB)式(1)又はその塩の少なくとも1種類のアミンアルコキシル化エステルの組成物を使用することに関する。
EP 2 659 028 A1は、式R1COOH(I)を有する、脂肪酸又は酸の混合物;及び式(IIa)又は(IIb)を有するジカルボン酸又はその誘導体と式(III)を有するアルコキシル化脂肪族アミン又は部分的に又は全体的に四級化されたその誘導体;との反応によって得ることができる生成物の使用で、任意に脂肪酸、ジカルボン酸及びアルコキシル化脂肪族アミンの間の反応が、更なる反応工程によって続き、一部又は全部の窒素原子が、金属表面の腐食防止剤としての;アルキル化剤R5Xとの反応によって四級化されることに関する。
US5,720,873は、ケイ酸塩不純物を含有する炭酸カルシウム鉱石を洗浄する方法に言及しており、泡沫浮選プロセスは、特定のカチオン性捕収剤の存在下で実施される。
AU 2167883 Aは、燃料油捕収剤及び1モルのアルカノールアミン(I)と≧0.8molの脂肪酸若しくは脂肪酸エステル又はこのような生成物の酸誘導体を縮合させることによって形成される生成物を含む調整剤を含有する水性媒体において効果のある、同じサイズの石炭の泡沫浮選に関する。
WO 00/62937 A1は、ケイ酸塩が、特定の四級アンモニウム化合物を含有する捕収剤の存在下で鉄鉱石から分離される、泡沫浮選プロセスに言及している。この捕収剤は、泡沫物中の濃縮ケイ酸塩に高い選択性を有し、一方高収率の鉄鉱物が、底部の濃縮物に維持される。
WO 97/26995 A1は、非硫化物(non−sulphidic)の鉱物の浮選助剤としてのいわゆる四級エステルの使用に関する。
US4,995,965は、逆浮選によって鉱石からケイ酸塩不純物を除去することによる、炭酸カルシウム鉱石の精製プロセスに言及している。本プロセスは、特定の捕収剤を用いることによって炭酸カルシウム生成物の高収率で低い酸不溶性含有量を達成する。
CN 101337204 Aは、ケイ酸塩鉱物の浮選における、ビ四級アンモニウム化合物(bi−quaternary ammonium compound)及びボーキサイト又は鉄鉱石の逆浮選による脱珪における、特定のビ四級アンモニウム化合物(bi−quaternary ammonium compound)に適用する特定の捕収剤に関する。
CN 101816981 Aは、特定の環境に優しいアミンカチオン性捕収剤及びその使用方法に言及している。
EP 1 584 674 A1は、a)エステルクワット化合物;b)有機溶媒;c)水;d)pH調整剤を含む、低温での布用柔軟剤製品のための適切なエステルクワット濃縮物に関する。
EP 1 806 392 A1は、特定のエステルクワット又は特定のエステルクワットの混合物を含有する水性組成物に言及している。
EP 1 876 224 A1は、50重量%未満の特定のエステルクワット化合物を含有する、安定で均質かつ粘稠な柔軟剤調合物に関する。
US 2005/0189113 A1は、酸性流体及びエステル含有四級アンモニウム化合物(「エステルクワット」)を含む酸性処理流体並びにそれらの使用方法に言及している。
EP 2 700 680 A1は、白色顔料含有生成物の製造プロセスに関する。白色顔料含有生成物は、特定の捕収剤を使用する泡沫浮選を介して少なくとも1種類の白色顔料及び不純物含有物質から得られる。
しかし、従来技術の逆泡沫浮選による生成物の製造方法は、多数の欠点を有する。このような捕収剤を使用することは、非常に高価である。更に、多くの既知の捕収剤は、逆泡沫浮選プロセスにおいて制御不良の泡立ちの原因となる。更に、多くの逆泡沫浮選プロセスは、それらが、選択的、すなわち、所望の生成物においてかなりの部分が、不純物とともに浮遊するという点で制限される。また、従来使用されてきた多数の捕収剤は、水性で有毒かつ環境に有毒であると考えられる。既知の捕収剤の更なる欠点は、それらが、浮選条件下で分解し、それによって効率が悪くなることである。
したがって、既知の方法に関する上記の問題を回避又は減少させる、浮選による白色顔料の改善された製造方法が必要とされている。特に、このような改善された、白色顔料及び不純物含有物質からの白色顔料の製造方法は、取り扱いが容易で環境に優しい方法であるべきである。また有効性も十分であるべきである。少なくとも前述の目的の幾つかは、本発明によって解決された。
本発明の一態様によれば、白色顔料含有生成物の製造プロセスが提供され、プロセスは、以下の工程を含むことを特徴とする。:
a)少なくとも1種類の白色顔料及び不純物含有物質を提供する工程;
b)式(1)の化合物からなる群から選択される少なくとも1種類の捕収剤を提供する工程
Figure 0006942715
式中;
COは、8〜24個の炭素原子を有する、飽和又は不飽和、直鎖又は分岐鎖アシル基を示し;
は、
i)直接結合、
ii)1つ以上の−OH基、1つ以上のメチル基及び/又はメチレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基及び/又はアリーレン基によって任意に置換される、C〜C20、直鎖又は分岐鎖、飽和又は不飽和炭化水素鎖、好ましくは
A)1〜20個、より好ましくは1〜10個の炭素原子を有するアルキレンラジカル、最も好ましくは置換アルキレンラジカルからなる群から選択され、置換アルキレンラジカルは、1又は2つの−OH基、1又は2つのメチル基及び/又はメチレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基及び/又はアリーレン基で置換されているか又は
B)1〜20個、好ましくは1〜10個の炭素原子を有するアルケニレンラジカル、最も好ましくは置換アルケニレンラジカル、からなる群から選択され、置換アルケニレンラジカルは、1又は2つの−OH基、1又は2つのメチル基及び/又はメチレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基及び/又はアリーレン基によって置換され;
は、8〜24個の炭素原子を有するヒドロカルビル基又は式R−O−(A’O)−T−の基からなる群から選択され、式中;
は、8〜24個の炭素原子を有するヒドロカルビル基を示し;
wは、0〜20の範囲内の数であり;
A’Oは、2〜4個の炭素原子を有するアルキレンオキシ基であり;並びに
Tは、1〜6個の炭素原子を有するアルキレン基を示し;;
は、ヒドロカルビル基又はベンジル基からなる群から選択され;
AOは、2〜4個の炭素原子を有するアルキレンオキシ基を示し;
Xは、アルキル化剤RXに由来するアニオンを示し、式中Xは、ハロゲン、サルフェート又はカーボネートを示し;
xは、1〜20の範囲内の数であり;
pは、1〜15の範囲内の数であり;
tは0又は1であり;
yは0又は1であり;並びに
Gは、式(2)の基を示し;
Figure 0006942715
式中;
Bは、1〜4個の炭素原子を有するアルキル基を示すか又はベンジル基を示し;
sは1、2又は3であり;
、X及びtは、上記に定義される通りであり;
は、式(1)内のRに結合しており;並びに
(CHは、式(1)内の四級窒素原子に結合しており;
c)工程a)の白色顔料及び不純物含有物質と工程b)の捕収剤を水性環境で混合し、水性懸濁液を形成する工程;
d)工程c)で形成される懸濁液に気体を通過させる工程;
e)工程d)の後に得られる水性懸濁液から白色顔料担持相を除去することによって白色顔料含有生成物を回収する工程。
本発明者らは、驚くべきことに少なくとも1種類の白色顔料及び不純物含有物質並びに式(1)
Figure 0006942715
の少なくとも1種類の捕収剤からの白色顔料含有生成物の製造プロセスは、前述の捕収剤が、白色顔料の表面よりも不純物の表面にはるかに効果的に結合するため、有利であることを見いだした。更に、本発明の捕収剤は、高い安定性を示し、浮選条件下で臨界量において分解しない。
したがって、本発明の浮選プロセスは、既知の従来技術のプロセスと比較して非常に効果的である。更に、本発明の浮選プロセスは、既知の従来技術の捕収剤と比較して、使用される捕収剤の毒性が少ないため、非常に環境に優しい。本発明のプロセスから得られる白色顔料含有生成物は、良好な輝度を示し、低い黄色度インデックスを有する。
本発明の第二の態様は、紙、プラスチック、塗料、コーティング、コンクリート、セメント、化粧品、水処理、食品、製薬、インク及び/又は農業用途における、本発明のプロセスによって得られる白色顔料担持相の使用に関する。白色顔料含有生成物は、好ましくは抄紙機のウェットエンドプロセスにおいて、たばこ巻紙、板、及び/若しくはコーティング用途において、又は輪転グラビア印刷及び/若しくはオフセット印刷及び/若しくはインクジェット印刷及び/若しくは連続インクジェット印刷及び/又はフレキソ印刷及び/又は電子写真及び/又は装飾表面の支持体として使用される。
本発明の別の態様によれば、白色顔料含有生成物の製造プロセスが提供され、プロセスは、以下の工程を含むことを特徴とする。:
a)少なくとも1種類の白色顔料及び不純物含有物質を提供する工程;
b)式(1)の化合物からなる群から選択される少なくとも1種類の捕収剤を提供する工程
Figure 0006942715
式中;
COは、8〜24個の炭素原子を有する、飽和又は不飽和、直鎖又は分岐鎖アシル基を示し;
は、直接結合、1〜10個の炭素原子を有するアルキレンラジカル、置換アルキレンラジカルからなる群から選択され、アルキレンラジカルは、1又は2つの−OH基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基及びアリーレン基によって置換され;
は、8〜24個の炭素原子を有するヒドロカルビル基又は式R−O−(A’O)−T−の基からなる群から選択され、式中;
は、8〜24個の炭素原子を有するヒドロカルビル基を示し;
wは、0〜20の範囲内の数であり;
A’Oは、2〜4個の炭素原子を有するアルキレンオキシ基であり;並びに
Tは、1〜6個の炭素原子を有するアルキレン基を示し;;
は、ヒドロカルビル基又はベンジル基からなる群から選択され;
AOは、2〜4個の炭素原子を有するアルキレンオキシ基を示し;
Xは、アルキル化剤RXに由来するアニオンを示し;
xは、1〜20の範囲内の数であり;
pは、1〜15の範囲内の数であり;
tは0又は1であり;
yは0又は1であり;並びに
Gは、式(2)の基を示し;
Figure 0006942715
式中;
Bは、1〜4個の炭素原子を有するアルキル基を示すか又はベンジル基を示し;
sは1、2又は3であり;
、X及びtは、上記に定義される通りであり;
は、式(1)内のRに結合しており;並びに
(CHは、式(1)内の四級窒素原子に結合しており;
c)工程a)の白色顔料及び不純物含有物質と工程b)の捕収剤を水性環境で混合し、水性懸濁液を形成する工程;
d)工程c)で形成される懸濁液に気体を通過させる工程;
e)工程d)の後に得られる水性懸濁液から白色顔料担持相を除去することによって白色顔料含有生成物を回収する工程。
本発明の有利な実施形態は、対応する従属請求項で定義される。
一実施形態によれば、本プロセスは、不純物及び白色顔料含有生成物を有する白色顔料担持相を含有する泡沫の形成をもたらす間接浮選工程によって行われる。
別の実施形態によれば、白色顔料は、白色鉱物顔料であり、好ましくは天然炭酸カルシウム又は粉砕炭酸カルシウム、炭酸カルシウム含有鉱物物質、ドロマイト、バライト、酸化アルミニウム、二酸化チタン及び前述の物の混合物からなる群から選択される。
別の実施形態によれば、白色鉱物顔料は、炭酸アルカリ土類金属、好ましくは炭酸カルシウム及び最も好ましくは粉砕炭酸カルシウム(GCC)である。
別の実施形態によれば、白色顔料含有物質は、硫化鉄、酸化鉄、黒鉛、ケイ酸塩及びそれらの混合物からなる群から選択される不純物を含む。ケイ酸塩は、石英、雲母、角閃岩、長石、粘土鉱物及びそれらの混合物からなる群から選択してよく、好ましくは石英である。
別の実施形態によれば、ケイ酸塩は、ウォラストナイト、カオリン、カオリナイト粘土、焼成カオリナイト粘土、モンモリロナイト、タルク、珪藻土、海泡石及びそれらの混合物からなる群から選択される白色ケイ酸塩である。
別の実施形態によれば、工程a)の白色顔料及び不純物含有物質中の白色顔料の量は、乾燥重量に基づいて、0.1〜99.9重量%、好ましくは乾燥重量に基づいて、30〜99.7重量%、より好ましくは60〜99.3重量%及び最も好ましくは80〜99重量%である。
別の実施形態によれば、工程a)の白色顔料及び不純物含有物質中の白色顔料:不純物の比は、乾燥重量に基づいて、0.1:99.9〜99.9:0.1、好ましくは乾燥重量に基づいて、30:70〜99.7:0.3、より好ましくは60:40〜99.3:0.7及び最も好ましくは80:20〜99:1である。
別の実施形態によれば、工程a)の白色顔料及び不純物含有物質は、1〜1000μm、好ましくは3〜700μm、より好ましくは5〜500μm及び最も好ましくは10〜80μm又は100〜400μmの範囲の重量中央粒径を有する。
更に別の実施形態によれば、式(1)の化合物は、次のように特徴付けられる。:
COは、12〜24個、好ましくは14〜24個の炭素原子及びより好ましくは16〜24個の炭素原子を有する、飽和又は不飽和、直鎖又は分岐鎖アシル基からなる群から選択され;
は、2〜6個の炭素原子、より好ましくは4個の炭素原子を有するアルキレンラジカルを示し;
は、12〜24個の炭素原子を有するヒドロカルビル基又は式R−O−(A’O)−T−の基を示し;式中、
は、12〜24個の炭素原子を有するヒドロカルビル基を示し;
wは、0〜10、好ましくは0〜3の範囲の数であり;
A’Oは、2〜4個の炭素原子を有するアルキレンオキシ基を示し;並びに
Tは、1〜4個の炭素原子、好ましくは2〜3個の炭素原子を有するアルキレン基を示し;
は、1〜4個の炭素原子を有するアルキル基を示し;
Xは、ハロゲン、サルフェート又はカーボネートを示し;
AOは、2〜4個の炭素原子を有し、好ましくは2個の炭素原子を有するアルキレンオキシ基を示し;
xは、1〜10の範囲内;より好ましくは1〜6の範囲内の数であり;並びに
pは、1〜10の範囲内、好ましくは1〜5の範囲内の数である。
別の実施形態によれば工程b)で提供される化合物は、式(1a)の化合物からなる群から選択される。:
Figure 0006942715
式中、
AO、p、t、x、R、R、R、R及びXは、第一の実施形態に定義される通りであり、好ましくは上記実施形態に定義される通りである。
更に別の実施形態によれば、式(1a)の化合物は、次のように特徴付けられ:
COは、12〜24個の炭素原子を有し、好ましくは14〜24個の炭素原子を有し、より好ましくは16〜24個の炭素原子を有する、飽和又は不飽和、直鎖又は分岐鎖アシル基からなる群から選択され;
は、1〜20個の炭素原子、好ましくは1〜10個の炭素原子を有し、より好ましくは2〜6個の炭素原子を有し、最も好ましくは4個の炭素原子を有するアルキレンラジカルを示し;
は、8〜24個の炭素原子を有し、好ましくは12〜24個の炭素原子を有するヒドロカルビル基を示し;
は、1〜4個の炭素原子を有するヒドロカルビル基、好ましくは1又は2個の炭素原子を有するアルキル基を示し、より好ましくはメチル基であり;
AOは、アルキレンオキシ基、好ましくはエトキシ基であり;
Xは、アルキル化剤RX;好ましくは塩化物又は硫酸塩に由来するアニオンであり;
xは、1〜15の範囲内、好ましくは2〜10の範囲内及びより好ましくは1〜6の範囲内の数であり;
pは、1〜15の範囲内の数であり;並びに
tは0又は1、好ましくは1である。
別の実施形態によれば、式(1a)の化合物は、少なくとも1つの以下の特徴を有する。:
は、2−エチルヘキサン酸、n−オクタン酸、n−デカン酸、n−ドデカン酸、n−テトラデカン酸、n−ヘキサデカン酸、パルミトレイン酸、n−オクタデカン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エイコサン酸、ドコサン酸、テトラコサン酸、ココ脂肪酸、ナタネ脂肪酸、ダイズ脂肪酸、タロー脂肪酸、パーム油脂肪酸、トール油脂肪酸、ガドレイン酸エルカ酸、これらの酸の水素添加形態及びそれらの混合物からなる群から選択される脂肪酸、好ましくはタロー脂肪酸に由来し;
は、ジカルボン酸、ジカルボン酸塩化物、ジカルボン酸のジエステル、ジカルボン酸の無水物に由来し、好ましくはRは、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、グルタコン酸、アジピン酸、ムコン酸、ピメリン酸、フタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、リンゴ酸、マレイン酸、フマル酸、スベリン酸、メサコン酸、セバシン酸、アゼライン酸、酒石酸、イタコン酸、グルチン酸(glutinic acid)、シトラコン酸、ブラシル酸、ドデカン二酸、トラウマチン酸、タプシン酸、相当する酸塩化物、それらの化合物のメチル若しくはエチルエステル又は無水物及びそれらの混合物からなる群から選択される化合物に由来し、より好ましくはRは、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、フタル酸、テトラヒドロフタル酸、リンゴ酸、酒石酸、相当する酸塩化物、メチル若しくはエチルエステル又はこれらの化合物の無水物及びそれらの混合物からなる群から選択される化合物、最も好ましくはアジピン酸に由来し;
は、2−エチルヘキシルアミン、2−プロピルヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−デシルアミン、n−ドデシルアミン、(ココアルキル)−アミン、(パーム油アルキル)アミン、n−テトラデシルアミン、n−ヘキサデシルアミン、n−オクタデシルアミン、オレイルアミン、(タローアルキル)−アミン、(水素添加タローアルキル)−アミン、(ナタネアルキル)−アミン、(ダイズアルキル)−アミン、エルシルアミン、N−(n−デシル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(n−ドデシル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(ココアルキル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(ナタネアルキル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(ダイズアルキル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(タローアルキル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(水素添加タローアルキル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(エルシル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、イソトリデシルオキシプロピルアミン及びそれらの混合物、好ましくは(ココアルキル)−アミン又は(タローアルキル)−アミンからなる群から選択される脂肪族アミンに由来し;
は、硫酸ジメチル、硫酸ジエチル、炭酸ジメチル、塩化ベンジル、臭化メチル、塩化メチル、ヨウ化メチル、好ましくは硫酸ジメチル又は塩化メチル及びそれらの混合物からなる群から選択されるアルキル化剤に由来する。
別の実施形態によれば、工程b)の捕収剤は、1種類以上の式(1)及び/又は(1a)の化合物からなる。
別の実施形態によれば、工程c)で得られる水性懸濁液は、pH7〜10、好ましくは7.5〜9.5及びより好ましくは8.5〜9.0を有する。
別の実施形態によれば、捕収剤は、工程a)の白色顔料及び不純物含有物質の総乾燥重量に基づいて、1〜5000ppmの量、工程a)の白色顔料及び不純物含有物質の総乾燥重量に基づいて、好ましくは20〜2000ppmの量、より好ましくは30〜1000ppmの量及び最も好ましくは50〜800ppmの量で、工程c)で添加される。
別の実施形態によれば、工程c)で得られる水性懸濁液は、懸濁液中の固形分の総重量に基づいて、5〜80重量%の間、懸濁液中の固形分の総重量に基づいて、好ましくは10〜70重量%の間、より好ましくは20〜60重量%の間及び最も好ましくは25〜55重量%の間の固形分含有量を有する。
別の実施形態によれば、1種類以上の添加剤は、工程c)の前、その間又はその後に水性懸濁液に添加され、添加剤は、pH調整剤、溶媒、抑制剤、高分子電解質、発砲剤及び式(1)及び/又は(1a)の捕収剤以外の捕収剤を含む群から選択される。
別の実施形態によれば、工程c)で得られる水性懸濁液は、工程c)の間及び/又はその後に粉砕される。
別の実施形態によれば、工程d)の気体は、空気である。
別の実施形態によれば、工程d)の懸濁液は、5〜40℃の間、好ましくは10〜40℃の間、より好ましくは10〜30℃の間及び最も好ましくは15〜25℃の間の温度を有する。
別の実施形態によれば、工程e)から得られる白色顔料担持相は、工程e)の前及び/又は後に分散及び/又は粉砕され、好ましくは少なくとも1種類の分散剤及び/又は少なくとも1種類の粉砕助剤の存在下で分散及び/又は粉砕される。
別の実施形態によれば、白色顔料含有生成物は、乾燥重量に基づいて、少なくとも95重量%、乾燥重量に基づいて、好ましくは少なくとも98重量%、より好ましくは少なくとも99重量%及び最も好ましくは少なくとも99.9重量%の白色顔料を含む。
本発明の意味における「顔料」は、定義された化学組成及び特有の結晶構造を有する固形着色物質である。顔料は、無機顔料であり得る。顔料は、合成又は天然顔料であってよい。更に、顔料は、水に不溶性であり、したがって、それらを水と接触させたときに懸濁液をもたらす。
本発明の意味における「白色顔料」は、日光に当てたとき、白色の外観を有する顔料である。
本発明の意味における「白色鉱物顔料」は、天然に及び具体的に得てよい無機白色顔料として、天然炭酸カルシウム又は粉砕炭酸カルシウム(特に石灰岩、白亜、大理石、方解石)、炭酸カルシウム含有鉱物物質(鉱物の重量に基づいて、70重量%のCaCO最小含有量でよい)、ドロマイト、バライト、酸化アルミニウム、二酸化チタン及び前述の物の混合物が挙げられる。
本発明の意味における「炭酸アルカリ土類金属」は、少なくとも1種類のアルカリ土類金属カチオンを含む炭酸塩である。本発明のアルカリ土類金属は、ベリリウムBe2+、マグネシウムMg2+、カルシウムCa2+、ストロンチウムSr2+、バリウムBa2+及びラジウムRa2+である。
本発明の意味における「炭酸カルシウム」として天然炭酸カルシウムが挙げられ、粉砕炭酸カルシウム(GCC)であってよい。
本発明の意味における「天然炭酸カルシウム」は、大理石、石灰岩又は白亜などの天然源から得られる炭酸カルシウム(方解石)である。
本発明の意味における「粉砕炭酸カルシウム」(GCC)は、例えば、サイクロン又は分級機によって、粉砕、ふるい分け及び/又は分画などの湿式及び/又は乾燥処理を通して加工される天然炭酸カルシウムである。
本発明の意味における「不純物」は、所望の白色顔料と化学組成が異なる物質である。
本発明の意味における「捕収剤」は、化学吸着又は物理吸着のどちらかによって、想定される粒子が吸着した化合物である。捕収剤は、不純物の表面をより疎水性にする。
本発明の意味における「気体」は、容器の形と一致し、容器の形を保ち、重力の存在下で容器内の物質の量にかかわらず容器内で均一な密度を得る物質サンプルである。容器に密閉されていない場合、蒸気としても既知のガス状物質は、空間に分散する。用語の気体はまた、この性質を有する物質の状態に関しても使用される。気体は、絶えず続くランダム運動の分子で構成される。本発明によれば、本化合物は、室温(20±2℃)及び標準大気圧(101325Pa又は1.01325bar)で気体状態でなければならない。
本発明の意味における「懸濁液」又は「スラリー」は、水性媒体中に不溶性固形分及び任意に更なる添加剤を含み、通常、大量の固形分を含有し、したがって、懸濁液を担持する水性媒体より粘稠であり、高密度であり得る。
本明細書の微細(すなわち、d50<5μm)な白色顔料及び不純物含有物質の「粒径」は、その分布の粒径dによって記載される。そこで、d値は、x重量%の粒子が、d未満の直径を有することに関する直径を示す。これは、例えば、d20値が、全粒子の20重量%がその粒径よりも小さい粒径であることを意味する。したがって、d50値は重量中央粒径であり、すなわち、全粒子の50重量%がこの粒径より大きく、残りの50重量%がこの粒径より小さい。本発明の目的のため、微細(すなわち、d50<5μm)な白色顔料及び不純物含有物質の粒径は、特に指示がない限り、重量中央粒径d50として明記される。d98値は、全粒子の98重量%が、その粒径より小さい粒径である。微細な粒径(すなわち、d50<5μm)は、Micromeritics Instrument CorporationのSedigraph(商標) 5100又は5120機器を使用して決定した。方法及び機器は、当業者に既知であり、一般的にフィラー及び顔料の粒径を決定するために使用される。0.1重量%Naの水性溶液中で測定を実施した。高速攪拌機及び超音波を使用してサンプルを分散させた。
本明細書の粗い(すなわち、5μm超のd50)白色顔料及び不純物含有物質の「粒径」は、その分布の粒径dによって記載される。そこで、d値は、x重量%の粒子が、d未満の直径を有することに関する直径を示す。これは、例えば、d20値が、全粒子の20重量%がその粒径よりも小さい粒径であることを意味する。したがって、d50値は重量中央粒径であり、すなわち、全粒子の50重量%がこの粒径より大きく、残りの50重量%がこの粒径より小さい。本発明の目的のため、粗い(すなわち、d50>5μm)白色顔料及び不純物含有物質の粒径は、特に指示がない限り、重量中央粒径d50として明記される。d98値は、全粒子の98重量%が、その粒径より小さい粒径である。粗い粒径(すなわち、d50>5μm)は、英国、Malvern社からのMalvern Mastersizer 2000レーザー回折システムを使用して決定した。測定によって得られる生データは、定義される1.57のRI(粒子屈折率)及び0.005のiRI(吸収指数)及びMalvern Application Software5.60を用い、Mie理論を使用して分析される。測定は、水性分散で実施した。この目的のために、高速攪拌機を使用してサンプルを分散させた。全粒子の密度が同じである場合、重量決定粒径分布は、体積決定粒径に相当し得る。
本発明の意味における炭酸カルシウム生成物の「比表面積(SSA)」は、存在する粒子のすべての分布を示す、バルク乾燥(dray)サンプルの固形分の表面積をバルクサンプルの質量で割ることによって定義される。本明細書で使用する場合、比表面積は、BET等温線を使用した吸着作用(ISO9277:2010)によって測定され、m/gで明記される。
本発明の意味における「従来の浮選プロセス」又は「直接浮選プロセス」は、望ましい白色顔料を、直接浮遊させ不純物を含有する懸濁液を残し、生成した泡沫から回収する浮選プロセスである。
本発明の意味における「逆浮選プロセス」又は「間接浮選プロセス」は、不純物を、直接浮遊させ所望の白色顔料を含有する懸濁液を残し、生成した泡沫から回収する浮選プロセスである。
本発明の白色顔料含有生成物の製造プロセスは、少なくとも1種類の「白色顔料及び不純物含有物質」及び少なくとも1種類の発明した捕収剤の供給によって行われる。白色顔料及び不純物含有物質並びに捕収剤は、水性環境で混合され水性懸濁液を形成する。その後又は混合の間、気体は、得られた水性懸濁液に通され、白色顔料含有生成物は、気体を懸濁液に通過させた後に得られる水性懸濁液から白色顔料担持相を除去することによって回収される。
以下では、白色顔料含有生成物の製造プロセスについて、詳細及び好ましい実施形態をより詳細に述べる。これらの実施形態又は詳細はまた、本発明のプロセスによって得られる白色顔料含有生成物及びまた本発明のプロセスによって得られる本発明の白色顔料担持相の使用に適用されると理解すべきである。
白色顔料及び不純物含有物質
本発明のプロセスの工程a)は、少なくとも1種類の白色顔料及び不純物含有鉱物の供給に言及している。
本発明の意味における白色顔料は、日光のもとで見たとき、白色の外観を有する顔料である。白色顔料の白色の特性は、主に顔料−空気界面での非選択的な可視光の光散乱と組み合わされた、比較的低い光吸収に基づく。本発明の白色顔料は、天然及び合成並びに具体的に得てよい無機白色顔料として、天然炭酸カルシウム又は粉砕炭酸カルシウム(特に石灰岩、白亜、大理石、方解石)、炭酸カルシウム含有鉱物物質(鉱物の重量に基づいて、50重量%のCaCO最小含有量であり得る)、ドロマイト、バライト、酸化アルミニウム、二酸化チタン及び前述の物の混合物が挙げられる。
白色顔料は、白色鉱物顔料であってよい。本発明の意味における白色鉱物顔料は、天然に得てよい無機白色顔料である。上述の天然炭酸カルシウム又は粉砕炭酸カルシウム(特に石灰岩、白亜、大理石、方解石)、炭酸カルシウム含有鉱物物質(鉱物の重量に基づいて、50重量%のCaCO最小含有量であり得る)、ドロマイト、バライト、及び前述の物の混合物に加え、白色鉱物顔料として、酸化アルミニウムAl含有鉱物、例えば、立法構造を有するγ−Al及び菱面体(三方晶)構造を有するα−Alが挙げられる。更に、酸化アルミニウム含有鉱物は、例えば一般的に釣魚島石(diaoyudaoit)として既知のNaO・11Al中のナトリウムなどの他の元素を含んでよい。他の発明の白色鉱物顔料は、二酸化チタンTiO含有鉱物、例えばルチル、アナターゼ又はブルッカイトである。更なる白色鉱物顔料は、硫酸バリウム(BaSO)、酸化亜鉛(ZnO)、二酸化ジルコニウム(ZrO)若しくは二酸化スズ(SnO)などの白色酸化鉱物又は白色硫酸塩鉱物及び硫化亜鉛(ZnS)などの白色硫化鉱物又は炭酸鉛(PbCO)である。
好ましくは、白色鉱物顔料は、炭酸アルカリ土類金属である。
本発明の意味における炭酸アルカリ土類金属は、少なくとも1種類のアルカリ土類金属カチオンを含む炭酸塩である。本発明のアルカリ土類金属は、ベリリウムBe2+、マグネシウムMg2+、カルシウムCa2+、ストロンチウムSr2+、バリウムBa2+及びラジウムRa2+であり、好ましくは、マグネシウム及びカルシウムである。本発明の意味における炭酸アルカリ土類金属は、例えば、炭酸ベリリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム又は炭酸ラジウムである。
本発明の一実施形態によれば、炭酸アルカリ土類金属は、1種類のアルカリ土類金属、例えば、カルシウムのみからなる。あるいは、炭酸アルカリ土類金属は、2種類のアルカリ土類金属、例えばカルシウム及びマグネシウムの混合物からなってよく、したがって、炭酸アルカリ土類金属は、カルシウム炭酸マグネシウム、例えば、ドロマイトであってよい。炭酸アルカリ土類金属は、2種類以上のアルカリ土類金属の混合物を含んでよい。更に、炭酸アルカリ土類金属は、カチオン、例えばゲーリュサック石(ナトリウムとカルシウムの炭酸塩)中のナトリウムを更に含んでよい。
白色顔料は、2種類以上の炭酸アルカリ土類金属を含んでよい。例えば、白色顔料は、1種類の炭酸マグネシウム及び1種類の炭酸カルシウムを含んでよい。あるいは、白色顔料は、1種類の炭酸アルカリ土類金属のみからなってよい。
白色顔料は、2種類以上の白色鉱物顔料の混合物を含んでよい。例えば白色顔料は、1種類の炭酸アルカリ土類金属及び二酸化アルミニウム(aluminium dioxide)、二酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛、二酸化ジルコニウム、又は二酸化スズ、白色硫酸塩鉱物若しくは硫化鉱物からなる群から選択される無機白色顔料を含んでよい。
好ましくは、炭酸アルカリ土類金属は炭酸カルシウムであってよい。
炭酸カルシウム又は天然炭酸カルシウムは、石灰岩又は白亜などの堆積岩又は変成大理石岩(metamorphic marble rocks)から採掘される炭酸カルシウムの天然に生じる形態であると理解すべきである。炭酸カルシウムは、3種類の結晶多形:方解石、アラゴナイト及びバテライトが存在することが、既知である。方解石、最も一般的な結晶多形は、炭酸カルシウムの最も安定な結晶形態であると見なされている。分離しているかクラスター状の針状斜方晶結晶構造を有するアラゴナイトは、あまり一般的ではない。バテライトは、最もまれな炭酸カルシウムの多形体であり、一般に不安定である。炭酸カルシウムは、ほぼ方解石の多形体であり、三方晶系−菱面体であるといわれ、最も安定な炭酸カルシウムの多形体を示す。本出願の意味における用語、炭酸カルシウム「源」は、炭酸カルシウムが得られる、天然に生じる鉱物物質を指す。炭酸カルシウム源は、炭酸マグネシウム、酸化アルミニウムなどの天然に生じる成分を更に含んでよい。
炭酸カルシウム源は、大理石、白亜、方解石、ドロマイト、石灰岩又はそれらの混合物から選択してよい。好ましくは、炭酸カルシウム源は、大理石から選択してよい。
好ましくは、炭酸アルカリ土類金属は、粉砕炭酸カルシウム(GCC)であってよい。粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、乾燥炭酸カルシウム、あるいは湿っていて続いてその後に乾燥工程にかける炭酸カルシウムを粉砕することによって得られると理解すべきである。
一般に粉砕工程は、任意の従来の粉砕装置、例えば、精製が、主に二次体、すなわち、1種類以上の:ボールミル、ロッドミル、振動ミル、ロールクラッシャー、遠心衝撃ミル、垂直ビーズミル、アトリションミル、ピンミル、ハンマーミル又は他の当業者に既知のこのような装置との衝突から得られるような条件下で実施できる。炭酸カルシウム含有鉱物粉末が、湿式粉砕炭酸カルシウム含有鉱物物質を含む場合、粉砕工程は、自生粉砕が生じるような条件下で、及び/又は水平型ボールミリング及び/又は他の当業者に既知のこのようなプロセスによって実施してよい。したがって、得られた湿式処理粉砕炭酸カルシウム含有鉱物物質は、周知のプロセス、例えば、ろ過、遠心分離又は脱水の前の強制蒸発によって脱水してよい。追加の乾燥工程は、噴霧乾燥などの単一工程又は少なくとも2つの工程で実施してよい。
好ましくは、白色顔料は、1種類の粉砕炭酸カルシウムのみからなってよい。あるいは、白色顔料は、異なる粉砕炭酸カルシウム源から選択される2種類の粉砕炭酸カルシウムの混合物からなってよい。白色顔料はまた、異なる粉砕炭酸カルシウム源から選択される2種類以上の粉砕炭酸カルシウムの混合物も含んでよい。例えば、白色顔料は、ドロマイトから選択される1種類のGCC及び方解石大理石から選択される1種類のGCCを含んでよい。更に、GCCに対して白色顔料は、更なる白色鉱物顔料を含んでよい。
白色顔料及び不純物含有物質は、上記に定義されるような白色顔料及び不純物を含有する。本発明の意味における不純物は、白色顔料の化学組成と異なる物質であり、したがって、白色顔料ではない。
本発明のプロセスによって取り除かれるか又は減少させられる不純物は、白色顔料物質の白色の外観に影響を及ぼす、例えば灰色、黒、茶色、赤若しくは黄色又は任意の他の色を有する化合物である。あるいは、取り除かれるか又は減少させられる不純物は、白色を有するが白色顔料以外の異なる物理特性を有し、したがって、白色顔料に悪影響を及ぼす。
好ましい実施形態によれば、出発物質、例えば、白色顔料及び不純物含有物質は、硫化鉄から選択される不純物を含んでよい。
本発明の意味における硫化鉄又は硫酸鉄は、広範囲の化学量論式及び異なる結晶構造を含む鉄及び硫黄の化合物であると理解すべきである。例えば硫化鉄は、硫化鉄(II)FeS(magnetopyrite)又は磁硫鉄鉱Fe1−xS(式中、xは、0〜0.2)であり得る。硫化鉄はまた、二硫化鉄(II)FeS(黄鉄鉱又は白鉄鉱)であり得る。次に、硫化鉄はまた、他の元素の鉄及び硫黄、例えば、マッキナワイト(Fe、Ni)1+xS(式中xは、0〜0.1)の形態中のニッケルを含有できる。
白色顔料及び不純物含有物質中の不純物は、酸化鉄であってもよい。
本発明の意味における酸化鉄は、鉄及びオキシドから構成される化合物であると理解すべきである。酸化鉄は、例えばウスタイト(wustite)としても既知の酸化鉄(II)FeO、磁鉄鉱としても既知の酸化鉄(I、III)Fe及び酸化鉄(III)Feを含む。酸化鉄としてはまた、鉄及び酸素元素のもとに、追加の元素として水素を含有する、水酸化鉄及びオキシ水酸化鉄も挙げられる。水酸化鉄は、例えば水酸化鉄(II)Fe(OH)及びバーナライトとしても既知の水酸化鉄(III)Fe(OH)を含む。オキシ水酸化鉄は、例えば、針鉄鋼としても既知の角柱針状結晶を形成するα−FeOOH、鱗鉄鉱としても既知の斜方晶構造を形成するγ−FeOOH、フェロオキシハイトとしても既知の六方晶系で結晶化するδ−FeOOH及びフェリハイドライトFeOOH・0.4HOを含む。酸化鉄は、追加の元素、例えば、シュベルトマナイト(schwertmannite)としても既知のFe(OH)(SO)・nHO中の硫黄又は赤金鉱としても既知のFeO(OH、Cl)中の塩素を含有し得る。
白色顔料及び不純物含有物質は、黒鉛から選択される不純物を含んでよい。
本発明の意味における黒鉛は、炭素の同素体であると理解すべきである。3種類の主な天然黒鉛:結晶性鱗状黒鉛、土壌黒鉛及び塊状黒鉛がある。結晶性鱗状黒鉛(又は略して鱗状黒鉛)六角形の端部を有する分離した、平らな、板状粒子として生じ、破損していない場合、及び破損した場合、端部は、不規則になるか又は角ができる場合がある。土壌黒鉛は、微細な粒子として生じ、石炭の熱変成の結果であり、石炭化の最終段階であり、時としてメタ無煙炭と呼ばれる。非常に微細な鱗状黒鉛は、時として取引においてアモルファスと呼ばれる。塊状黒鉛(lump graphite)(塊状黒鉛(vein graphite)とも呼ばれる)は鉱脈の割れ目又は裂け目に生じ、繊維状又は針状の結晶性凝集体であり、塊状で板状の連晶として現れる。
あるいは白色顔料及び不純物含有物質中の不純物は、ケイ酸塩であってよい。ケイ酸塩は、着色性又は研磨性であってよい。
本発明の意味におけるケイ酸塩又はケイ酸塩鉱物は、ケイ素及び酸素を含む化合物であると理解すべきである。更に、ケイ酸塩は、例えばアルミニウムイオン、マグネシウムイオン、鉄イオン又はカルシウムイオンなどの更なるイオンを含むことができる。ケイ酸塩及びケイ酸塩鉱物は、ネオケイ酸塩(neosilicate)、ソロケイ酸塩、環状ケイ酸塩、イノケイ酸塩、フィロケイ酸塩及びテクトケイ酸塩並びに非晶質ケイ酸塩から選択され得る。ネオケイ酸塩(neosilicate)は、SiO四面体が独立し、近くに金属イオンを有するケイ酸塩鉱物である。一般的に既知のネオケイ酸塩(neosilicate)は、ジルコン、ケイ酸亜鉛鉱、カンラン石、ムライト、苦土カンラン石、アルミノケイ酸塩又は鉄カンラン石である。ソロケイ酸塩は、2:7のケイ素と酸素の比を有し独立した2つの四面体の基を有するケイ酸塩鉱物である。一般的に既知のソロケイ酸塩は、イルバイト、ゲーレン石、緑簾石又はコーネルピンである。環状ケイ酸塩とは、ケイ素と酸素の比が1:3の連結したSiO四面体の環を含有する環状ケイ酸塩である。一般的に既知の環状ケイ酸塩は、ベニトナイト(benitonite)、緑柱石又はトルマリンである。イノケイ酸塩又は鎖状ケイ酸塩は、単鎖に対して1:3の比のSiOか又は二重鎖に対して4:11の比のSi11を有するケイ酸塩四面体の連結鎖を有するケイ酸塩鉱物である。一般的に既知のイノケイ酸塩は、エンスタタイト、ウォラストナイト、ロードナイト、透輝石又は角閃岩、例えばグリュネ閃石(grunerite)、カミングトン閃石、緑閃石又は普通角閃石である。フィロケイ酸塩は、Si又はケイ素と酸素の比が2:5のケイ酸塩四面体の平行シートを形成するシート状のケイ酸塩である。一般的に既知のフィロケイ酸塩は、粘土鉱物、例えばタルク、カオリン、カオリナイト粘土、焼成カオリナイト粘土、ハロイサイト、ディッカイト、バーミキュライト、ノントロナイト、海泡石若しくはモンモリロナイト、雲母鉱物、例えば、黒雲母、白雲母、金雲母、紅雲母若しくは海緑石、又は緑泥石、例えばクリノクロアである。テクトケイ酸塩又はフレームワークケイ酸塩は、SiO四面体又はケイ素と酸素の比が1:2のケイ酸塩四面体における三次元のフレームワークを有する。一般的に既知のテクトケイ酸塩は、石英鉱物、例えば石英、トリジマイト及びクリストバライト、長石鉱物、例えば、正長石及び微斜長石を含むカリ長石、斜長石、曹長石及び中性長石を含むナトリウム又はカルシウム長石又は柱石並びにゼオライトである。非晶質ケイ酸塩は、例えば珪藻土又はオパールである。
ケイ酸塩は、石英、雲母、角閃岩、長石、粘土鉱物及びそれらの混合物からなる群から選択してよく、好ましくは、石英であってよい。
特に、本発明のプロセスは、石英及び/又は追加のケイ酸塩からなる不純物から白色顔料を分離することに関して検討される。
好ましくは白色顔料中の不純物及び不純物含有物質は、石英のみからなる。
あるいは、不純物又は白色顔料及び不純物含有物質中の不純物は、白色を有するケイ酸塩を含んでよい。例えば、不純物は、ウォラストナイト、カオリン、カオリナイト粘土、焼成カオリナイト粘土、モンモリロナイト、タルク、珪藻土又は海泡石などのケイ酸塩を含んでよい。本発明の好ましい実施形態では、不純物は、白色を有するケイ酸塩からなり、より好ましくは不純物は、1種類の白色ケイ酸塩のみからなる。例えば、不純物は、ウォラストナイト、カオリン、カオリナイト粘土、焼成カオリナイト粘土、モンモリロナイト、タルク、珪藻土又は海泡石のみからなってよい。これらの本発明の浮選方法に従って得られ、分離される不純物を、更に加工し適切な用途に使用してよい。本発明のプロセスによって得られる、白色ケイ酸塩のみを含有する不純物及び好ましくは1種類の白色ケイ酸塩のみを含む不純物は、白色顔料含有生成物以外で同様に使用してよい。
好ましい実施形態では、工程a)の白色顔料及び不純物含有物質中の白色顔料の量は、乾燥重量に基づいて、0.1〜99.9重量%、乾燥重量に基づいて、好ましくは30〜99.7重量%、より好ましくは60〜99.3重量%及び最も好ましくは80〜99重量%であり得る。
別の好ましい実施形態では、工程a)の白色顔料:白色顔料及び不純物含有物質中の不純物の重量比は、乾燥重量に基づいて、0.1:99.9〜99.9:0.1、乾燥重量に基づいて、好ましくは30:70〜99.7:0.3、より好ましくは60:40〜99.3:0.7及び最も好ましくは80:20〜99:1であってよい。
工程a)の白色顔料及び白色顔料及び不純物含有物質中の不純物の総量は、白色顔料及び不純物含有物質の総重量と比較して、少なくとも90重量%、白色顔料及び不純物含有物質の総重量と比較して、好ましくは少なくとも95重量%、より好ましくは少なくとも98重量%及び最も好ましくは少なくとも99重量%を示してよい。
前述のように、好ましい実施形態では、白色顔料及び不純物含有物質中の不純物は、ケイ酸塩を含んでよい。この場合、工程a)の白色顔料及び不純物含有物質中の白色顔料及びケイ酸塩の総量は、白色顔料及び不純物含有物質の総重量と比較して、少なくとも90重量%、好ましくは少なくとも95重量%、より好ましくは少なくとも98重量%及び最も好ましくは少なくとも99重量%を示す。
あるいは、白色顔料及び不純物含有物質は、白色顔料及びケイ酸塩からなってよい。好ましくは、白色顔料及び不純物含有物質は、白色顔料及び石英からなってよい。あるいは、白色顔料及び不純物含有物質は、白色顔料及びウォラストナイト、カオリン、カオリナイト粘土、焼成カオリナイト粘土、モンモリロナイト、タルク、珪藻土又は海泡石からなる群から選択される白色ケイ酸塩からなってよい。
工程a)の白色顔料及び不純物含有物質は、1〜1000μm、好ましくは3〜700μm、より好ましくは5〜500μm及び最も好ましくは10〜80μm又は100〜400μmの重量中央粒径の範囲を有してよい。
別の好ましい実施形態では、工程a)の白色顔料及び不純物含有物質は、その後の浮選プロセスが、標準浮選プロセスである場合、1〜1000μm、好ましくは3〜500μm、より好ましくは5〜100μm及び最も好ましくは10〜80μmの重量中央粒径の範囲を有してよい。本発明の意味における標準浮選プロセスは、白色顔料及び不純物含有物質の粉砕及び/又は分級後に実施される浮選プロセスである。
別の好ましい実施形態では、その後の浮選プロセスが、粗浮選プロセスの場合、工程a)の白色顔料及び不純物含有物質は、1〜1000μm、好ましくは10〜700μm、より好ましくは50〜500μm及び最も好ましくは100〜400μmの重量中央粒径の範囲を有してよい。本発明の意味における粗浮選プロセスは、白色顔料及び不純物含有物質の第一粉砕ループ内で実施される浮選プロセスである。
捕収剤
工程b)の本発明のプロセスは、少なくとも1種類の捕収剤の供給に言及している。
本発明の意味における捕収剤は、化学吸着又は物理吸着のどちらかによって、想定される粒子が吸着した化合物である。
本発明の捕収剤は、一般式(1)を有する。
Figure 0006942715
式中;
COは、8〜24個の炭素原子を有する、飽和又は不飽和、直鎖又は分岐鎖アシル基を示し;
は、
i)直接結合、
ii)1つ以上の−OH基、1つ以上のメチル基及び/又はメチレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基及び/又はアリーレン基によって任意に置換される、C〜C20、直鎖又は分岐鎖、飽和又は不飽和炭化水素鎖、好ましくは
A)1〜20個、より好ましくは1〜10個の炭素原子を有するアルキレンラジカル、最も好ましくは置換アルキレンラジカルからなる群から選択され、置換アルキレンラジカルは、1又は2つの−OH基、1又は2つのメチル基及び/又はメチレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基及び/又はアリーレン基で置換されているか又は
B)1〜20個、好ましくは1〜10個の炭素原子を有するアルケニレンラジカル、最も好ましくは置換アルケニレンラジカルからなる群から選択され、置換アルケニレンラジカルは、1又は2つの−OH基、1又は2つのメチル基及び/又はメチレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基及び/又はアリーレン基によって置換され;
は、8〜24個の炭素原子を有するヒドロカルビル基又は式R−O−(A’O)−T−の基からなる群から選択され、式中;
は、8〜24個の炭素原子を有するヒドロカルビル基を示し;
wは、0〜20の範囲内の数であり;
A’Oは、2〜4個の炭素原子を有するアルキレンオキシ基であり;並びに
Tは、1〜6個の炭素原子を有するアルキレン基を示し;;
は、ヒドロカルビル基又はベンジル基からなる群から選択され;
AOは、2〜4個の炭素原子を有するアルキレンオキシ基を示し;
Xは、アルキル化剤RXに由来するアニオンを示し、式中Xは、ハロゲン、サルフェート又はカーボネートを示し;
xは、1〜20の範囲内の数であり;
pは、1〜15の範囲内の数であり;
tは0又は1であり;
yは0又は1であり;並びに
Gは、式(2)の基を示し;
Figure 0006942715
式中;
Bは、1〜4個の炭素原子を有するアルキル基を示すか又は
ベンジル基を示し;
sは1、2又は3であり;
、X及びtは、上記に定義される通りであり;
は、式(1)内のRに結合しており;並びに
(CHは、式(1)内の四級窒素原子に結合している。;
好ましい実施形態では、一般式(1)の化合物は、式(1a)の化合物である。
Figure 0006942715
式中、AO、p、t、x、R、R、R、R及びXは、上記に定義される通りである。
式(1)及び(1a)中の窒素原子は、t=1のとき、正電荷を有するが、t=0のとき、中性であると理解すべきである。
式(1)及び(1a)の化合物は、既知の調製技術に従って調製してよい。
例えば、式(1)及び(1a)の化合物は、式RCOOH(I)を有する脂肪酸又は脂肪酸の混合物の縮合によって容易に得ることができ、式中、RCOは、8〜24個の炭素原子、好ましくは12〜24個の炭素原子、より好ましくは14〜24個の炭素原子及び最も好ましくは16〜24個の炭素原子を有するアシル基であり、飽和又は不飽和、直鎖又は分岐鎖、式(IIa)又は(IIb)を有するジカルボン酸又はその誘導体であってもよい。
Figure 0006942715
式中、D−は、−OH、−Cl又は−OR’であり、式中R’は、C〜Cアルキル基であり;Rは、
i)直接結合、
ii)1つ以上の−OH基、1つ以上のメチル基及び/又はメチレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基及び/又はアリーレン基によって任意に置換される、C〜C20、直鎖又は分岐鎖、飽和又は不飽和炭化水素鎖、好ましくは
A)式−(CH−のアルキレンラジカルであり、式中、zは、1〜20、より好ましくは1〜10、更により好ましくは2〜6、更により好ましくは4の整数であり、最も好ましくは置換アルキレンラジカルであり、式中、置換アルキレンラジカルは、1又は2つの−OH基、1又は2つのメチル基及び/若しくはメチレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基及び/若しくはアリーレン基によって置換され、又は
B)1〜20個、好ましくは1〜10個の炭素原子を有するアルケニレンラジカル、最も好ましくは置換アルケニレンラジカルからなる群から選択され、置換アルケニレンラジカルは、1又は2つの−OH基、1又は2つのメチル基及び/又はメチレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基及び/又はアリーレン基によって置換され;
式(III)を有するアルコキシル化脂肪族アミンを有し、
Figure 0006942715
式中、Rは、8〜24個の炭素原子、好ましくは12〜24個の炭素原子を有するヒドロカルビル基又は式
−O−(A’O)−T−の基からなる群から選択され、式中;
は、8〜24個の炭素原子、好ましくは12〜24個の炭素原子を有するヒドロカルビル基を示し;
wは、0〜20、好ましくは0〜10及びより好ましくは0〜3の範囲内の数であり;
A’Oは、2〜4個の炭素原子を有するアルキレンオキシ基であり;
Tは、1〜6個の炭素原子;好ましくは1〜4個の炭素原子及び最も好ましくは2〜3個の炭素原子を有するアルキレン基を示し;
AOは、2〜4個の炭素原子を有し、好ましくは2個の炭素原子を有するアルキレンオキシ基を示し;
Bは、1〜4個の炭素原子を有するアルキル基を示すか又はベンジル基を示し;
xは、1〜20の範囲内、好ましくは1〜10の範囲内、より好ましくは1〜6の範囲の間の数を示し;
sは、1、2又は3、好ましくは2又は3であり;
yは0又は1であり;
化合物(1a)を調製するための好ましいアルコキシル化脂肪族アミンは、式(IIIa)を有し、
Figure 0006942715
式中、AO、x及びRは、上記に定義される通りであり;
又は式(III)又は(IIIa)のアルコキシル化脂肪族アミンの部分的又は全体的な四級化によって得ることのできる生成物のうち;任意に式(I)の脂肪酸、式(II)のジカルボン酸及び式(III)又は(IIIa)のアルコキシル化脂肪族アミン間の反応は、更なる反応工程が続き、一部分又は全部の窒素原子が、アルキル化剤RXとの反応によって四級化され、式中、Rは、ヒドロカルビル基、好ましくはC〜Cアルキル基又はベンジル基であり、Xは、アルキル化剤RXに由来するアニオンであり、式中、Xは、ハロゲン、サルフェート又はカーボネートを示す。
式(III)又は(IIIa)の化合物が、2つ以上の(AO)基を含有するとき、整数xの値は、互いに独立して、同一か又は異なっていてよいことを理解すべきである。同様に、2つ以上のyが存在するとき、すべての「y」は、互いに独立して、同一か又は異なっている。
式(I)、式(IIa)、式(IIb)及び式(III)又は式(IIIa)の化合物間で生じるエステル縮合反応は、当該技術分野において周知である。反応は、好ましくはブレンステッド又はルイス酸、例えばメタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、次リン酸、クエン酸又は三フッ化ホウ素(BF)などのエステル化触媒の存在下で実施されている。
式(IIa)のジカルボン酸誘導体が使用されるとき、式中、Dは、O−R’であり、反応は、エステル交換であり、あるいはアルカリ触媒の存在下で実施し得る。また式(I)のカルボン酸を、例えば、そのメチルエステルとして添加してよい。あるいは、無水物又はそれらの酸塩化物などの他のジカルボン酸誘導体から開始する、当業者に既知の他の従来技術を使用することができる。
異なるエステル化反応はまた、2つ以上の工程、例えば、ジカルボン酸誘導体(IIa)又は(IIb)とアルコキシル化脂肪族アミン(III)又は(IIIa)との第一の縮合及び次に次工程におけるカルボン酸(I)の添加によって、実施できる。反応は、添加溶媒とともに又はそれなしで生じ得る。溶媒が、反応の間に存在する場合、溶媒、例えば、トルエン又はキシレンは、エステル化に対して不活性であるべきである。
化合物(I)、(IIa)又は(IIb)と(III)又は(IIIa)間のエステル縮合反応は、任意に5〜200mbarの減圧のもとで、120と280℃の間の温度で2〜20時間、混合物を加熱することによって適切に影響を受ける。
式(1)中のtが0であるとき、生成物は、三級ポリエステルアミン化合物であり、tが1であるとき、生成物は、ポリエステルポリ四級アンモニウム化合物である。四級化は、当該技術分野に周知の反応の種類である。四級化工程に関して、アルキル化剤RXは、硫酸ジメチル、硫酸ジエチル、炭酸ジメチル、塩化ベンジル、臭化メチル、塩化メチル、ヨウ化メチル、好ましくは硫酸ジメチル又は塩化メチル及びそれらの混合物からなる群から適切に選択される。
四級化は、化合物(I)、(IIa)又は(IIb)と(III)又は(IIIa)の縮合生成物に関して実施してよい。第一工程において式(III)又は(IIIa)の化合物の四級化及び次に化合物(I)、(IIa)又は(IIb)と四級化された(III)又は(IIIa)のエステル化の実施もまた可能である。一部又はすべての窒素原子のどちらかを四級化してよい。更に、あるいは、四級化された誘導体が、所望される場合、三級アルコキシル化脂肪族アミン(III)又は(IIIa)とジカルボン酸誘導体(IIa)又は(IIb)間の反応生成物は、カルボン酸(I)との反応の前に、アルキル化剤、例えば、塩化メチル又は硫酸ジメチルと反応し、部分的に又は完全に四級化された生成物を得てよい。また、2つのプロセスは、第一の部分的に四級化された化合物が、エステル化され、得られたポリエステルが更に四級化されるように組み合わせることができる。
四級化反応は通常、イソプロパノール若しくはエタノール又はそれらの混合物などの水又は溶媒中で実施される。他の代替溶媒は、モノエチレングリコール及びジエチレングリコールなどのエチレングリコールモノブチルエーテル、ジ(エチレングリコール)モノブチルエーテル及び他のエチレングリコール及びプロピレングリコールであり得る。四級化反応の反応温度は、20〜100℃の範囲内、好ましくは少なくとも40℃、より好ましくは少なくとも50℃及び最も好ましくは少なくとも55℃及び好ましくは最大90℃が適切である。
本発明の意味における語句「完全な四級化」は、「すべての窒素原子が四級化される」こと、又は「生成物のすべての窒素原子が四級である」ことを意味し、化合物におけるグラム当たりの塩基性窒素の総量が、0.2mmol以下、好ましくは0.1mmol以下、より好ましくは0.05mmol以下であることを意味する。
結果として、例えば、0.2Nの塩酸を用いた滴定又は任意の他の適切な当該技術分野において既知の方法によって測定でき、塩基性窒素の量が、0.2mmol/g以下、好ましくは0.1mmol/g以下、より好ましくは0.05mmol/g以下の時、好ましくは加熱をやめる。
好ましい実施形態によれば、生成物のすべての窒素原子は、四級である。
反応混合物中における式(I)の脂肪酸又は脂肪酸の混合物とアルコキシル化脂肪族アミン(III)又は(IIIa)間のモル比は、1:1.2〜1:10、好ましくは1:1.5〜1:5、より好ましくは1:1.8〜1:4及び最も好ましくは1:2〜1:3である。ジカルボン酸又は誘導体(IIa)若しくは(IIb)とアルコキシル化脂肪族アミン(III)若しくは(IIIa)間のモル比は、1:0.7〜1:5、好ましくは1:0.8〜1:4、より好ましくは1:1〜1:3、更により好ましくは1:1.2〜1:2、更により好ましくは1:1.25〜1:1.8及び最も好ましくは1:1.25〜1:1.8である。
式(I)の好ましい脂肪酸は、2−エチルヘキサン酸、n−オクタン酸、n−デカン酸、n−ドデカン酸、n−テトラデカン酸、n−ヘキサデカン酸、パルミトレイン酸、n−オクタデカン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エイコサン酸、ドコサン酸、テトラコサン酸、ココ脂肪酸、ナタネ脂肪酸、ダイズ脂肪酸、タロー脂肪酸、トール油脂肪酸、パーム油脂肪酸、ガドレイン酸、エルカ酸、これらの酸の水素添加形態、フッ化物、塩化物、臭化物のようなそれらのハロゲン化物又はハロゲン化物及びそれらの混合物からなる群から選択され、より好ましくはタロー脂肪酸である。
式(IIa)及び式(IIb)の好ましい化合物は、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、グルタコン酸、アジピン酸、ムコン酸、ピメリン酸、フタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、リンゴ酸、マレイン酸、フマル酸、スベリン酸、メサコン酸、セバシン酸、アゼライン酸、酒石酸、イタコン酸、グルチン酸(glutinic acid)、シトラコン酸、ブラシル酸、ドデカン二酸、トラウマチン酸、タプシン酸、相当する酸塩化物、それらの化合物のメチル若しくはエチルエステル又は無水物及びそれらの混合物からなる群から選択され、より好ましくは、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、フタル酸、テトラヒドロフタル酸、リンゴ酸、酒石酸、相当する酸塩化物、それらの化合物のメチル若しくはエチルエステル又は無水物及びそれらの混合物からなる群から選択され、最も好ましくはアジピン酸であり;
式(III)又は(IIIa)の好ましい化合物は、2−エチルヘキシルアミン、2−プロピルヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−デシルアミン、n−ドデシルアミン、(ココアルキル)−アミン、n−テトラデシルアミン、n−ヘキサデシルアミン、n−オクタデシルアミン、オレイルアミン、(タローアルキル)−アミン、(水素添加タローアルキル)−アミン、(ナタネアルキル)−アミン、(ダイズアルキル)−アミン、エルシルアミン、N−(n−デシル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(n−ドデシル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(ココアルキル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(ナタネアルキル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(ダイズアルキル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(タローアルキル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(水素添加タローアルキル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(エルシル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、イソトリデシルオキシプロピルアミン及びそれらの混合物からなる群から選択されるアミン、より好ましくは、(ココアルキル)−アミン又は(タローアルキル)−アミンのアルコキシル化によって調製される。
一実施形態では、上述の脂肪族アミンは、2〜20、好ましくは2〜10エトキシ単位及び/又は2〜20、好ましくは2〜10プロポキシ単位及び/又は2〜20、好ましくは1〜10ブトキシ単位でアルコキシル化され、式(III)又は(IIIa)の化合物が得られる。エトキシ単位、プロポキシ単位及びブトキシ単位の混合物を使用することによって、式(III)又は(IIIa)のアルコキシル化生成物をランダムに得ることができる。ブロックは、続いてアルコキシ単位を添加すること、例えば最初にエトキシ単位を添加し、次にプロポキシ単位を添加し、その次にブトキシ単位を添加することによって生成させることができる。アルコキシル化は、当該技術分野において既知の任意の適切な方法、例えば、水酸化カリウムなどのアルカリ触媒又は酸触媒を使用して実施してよい。
式(III)又は(IIIa)の市販品の例として、CECA Franceからすべて提供されるNoramox SD20、Noramox SD15、Noramox S11、Noramox S5、Noramox S7、Noramox S2、Noramox SH2、Noramox O2、Noramox O5、Noramox C2、Noramox C5及びNoramox C15が挙げられる。式(III)の市販品の他の例としてAir productsから入手可能なTomamine(登録商標)E−17−5及びTomamine(登録商標)E−T−2が挙げられる。
好ましいアルキル化剤RXは、硫酸ジメチル、硫酸ジエチル、炭酸ジメチル、塩化ベンジル、臭化メチル、塩化メチル、ヨウ化メチル及びそれらの混合物からなる群から選択され、より好ましくは硫酸ジメチル又は塩化メチルである。Xは、好ましくは単一荷電アニオン又は2つの荷電アニオンである。
式(1)及び(1a)では、xは、1〜20の範囲内、好ましくは1〜10の範囲内及びより好ましくは1〜6の範囲内の数である。
式(1)及び(1a)中のpの平均値は、式(I)、(IIa)又は(IIb)及び(III)又は(IIIa)の化合物のモル比及び反応条件に依存する。一実施形態では、pは、1〜15の範囲、好ましくは1〜10の範囲の数であり、より好ましくは1〜5の範囲である。
本発明の一実施形態によれば、式(1)及び(1a)の化合物は、様々なラジカルを有してよく、したがって、異なる式(1)及び(1a)の化合物の混合物を含んでよい。
更に、分子は、脂肪酸で完全にエステル化されていないが、式(1)及び(1a)の生成物が、主要な化合物である生成物の混合物に存在し得る。
一実施形態では、式(1)又は(1a)の化合物は、次のように特徴付けられる。:
COは、8〜24個の炭素原子、好ましくは12〜24個の炭素原子、より好ましくは14〜24個の炭素原子及び最も好ましくは16〜24個の炭素原子を有する飽和又は不飽和、直鎖又は分岐鎖アシル基を示し;
は、1〜20個、好ましくは1〜10個の炭素原子を有し、好ましくは2〜6個の炭素原子を有し、より好ましくは4個の炭素原子を有するアルキレンラジカルを示し;
は、8〜24個の炭素原子を有し、好ましくは12〜24個の炭素原子を有するヒドロカルビル基を示し;
は、1〜4個の炭素原子を有するヒドロカルビル基、好ましくは1又は2個の炭素原子を有するアルキル基を示し、より好ましくはメチル基であり;
AOは、アルキレンオキシ基、好ましくはエトキシ基であり;
Xは、アルキル化剤RX;好ましくは塩化物又は硫酸塩に由来するアニオンであり、
xは、1〜15の範囲内、好ましくは2〜10の範囲内の数であり、より好ましくは1〜6の範囲内であり;
pは、1〜15の範囲内の数であり;並びに
tは0又は1、好ましくは1である。
更に別の実施形態によれば、式(1)の化合物は、少なくとも1つの以下の特徴を有し:
は、2−エチルヘキサン酸、n−オクタン酸、n−デカン酸、n−ドデカン酸、n−テトラデカン酸、n−ヘキサデカン酸、パルミトレイン酸、n−オクタデカン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エイコサン酸、ドコサン酸、テトラコサン酸、ココ脂肪酸、ナタネ脂肪酸、ダイズ脂肪酸、タロー脂肪酸、パーム油脂肪酸、トール油脂肪酸、ガドレイン酸エルカ酸、これらの酸の水素添加形態及びそれらの混合物からなる群から選択される脂肪酸、好ましくはタロー脂肪酸に由来し;
は、ジカルボン酸、ジカルボン酸塩化物、ジカルボン酸のジエステル、ジカルボン酸の無水物に由来し、好ましくはRは、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、グルタコン酸、アジピン酸、ムコン酸、ピメリン酸、フタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、リンゴ酸、マレイン酸、フマル酸、スベリン酸、メサコン酸、セバシン酸、アゼライン酸、酒石酸、イタコン酸、グルチン酸(glutinic acid)、シトラコン酸、ブラシル酸、ドデカン二酸、トラウマチン酸、タプシン酸、相当する酸塩化物、それらの化合物のメチル若しくはエチルエステル又は無水物及びそれらの混合物からなる群から選択される化合物に由来し、より好ましくはRは、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、フタル酸、テトラヒドロフタル酸、リンゴ酸、酒石酸、相当する酸塩化物、メチル若しくはエチルエステル又はそれらの化合物の無水物及びそれらの混合物からなる群から選択される化合物、好ましくはアジピン酸に由来し;
は、2−エチルヘキシルアミン、2−プロピルヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−デシルアミン、n−ドデシルアミン、(ココアルキル)−アミン、(パーム油アルキル)アミン、n−テトラデシルアミン、n−ヘキサデシルアミン、n−オクタデシルアミン、オレイルアミン、(タローアルキル)−アミン、(水素添加タローアルキル)−アミン、(ナタネアルキル)−アミン、(ダイズアルキル)−アミン、エルシルアミン、N−(n−デシル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(n−ドデシル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(ココアルキル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(ナタネアルキル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(ダイズアルキル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(タローアルキル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(水素添加タローアルキル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(エルシル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、イソトリデシルオキシプロピルアミン及びそれらの混合物、好ましくは(ココアルキル)−アミン又は(タローアルキル)−アミンからなる群から選択される脂肪族アミンに由来し;
は、硫酸ジメチル、硫酸ジエチル、炭酸ジメチル、塩化ベンジル、臭化メチル、塩化メチル、ヨウ化メチル及びそれらの混合物、好ましくは硫酸ジメチル又は塩化メチルからなる群から選択されるアルキル化剤に由来する。
別の好ましい実施形態では、R、R、R及びRは、アジピン酸及びタロー(又はパーム油)脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C16〜C18及びC18不飽和アミン(又はタローアルキルアミン又はパーム油アルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、アジピン酸及びタロー(又はパーム油)脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C〜C16及びC18不飽和アミン(又はココアルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、アジピン酸及びタロー(又はパーム油)脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C18不飽和アミン(オレイルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、アジピン酸及びココ脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C16〜C18及びC18不飽和アミン(又はタローアルキルアミン若しくはパーム油アルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、アジピン酸及びココ脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C〜C16及びC18不飽和アミン(又はココアルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、アジピン酸及びココ脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C18不飽和アミン(オレイルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、アジピン酸及びオレイン酸とエトキシル化C16〜C18及びC18不飽和アミン(又はタローアルキルアミン若しくはパーム油アルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、アジピン酸及びオレイン酸とエトキシル化C〜C16及びC18不飽和アミン(又はココアルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、アジピン酸及びオレイン酸とエトキシル化C18不飽和アミン(オレイルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、マレイン無水物及びタロー(又はパーム油)脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C16〜C18及びC18不飽和アミン(又はタローアルキルアミン若しくはパーム油アルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、マレイン無水物及びタロー(又はパーム油)脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C〜C16及びC18不飽和アミン(又はココアルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、マレイン無水物及びタロー(又はパーム油)脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C18不飽和アミン(オレイルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、マレイン無水物及びココ脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C16〜C18及びC18不飽和アミン(又はタローアルキルアミン若しくはパーム油アルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、マレイン無水物及びココ脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C〜C16及びC18不飽和アミン(又はココアルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、マレイン無水物及びココ脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C18不飽和アミン(オレイルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、マレイン無水物及びオレイン酸とエトキシル化C16〜C18及びC18不飽和アミン(又はタローアルキルアミン若しくはパーム油アルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、マレイン無水物及びオレイン酸とエトキシル化C〜C16及びC18不飽和アミン(又はココアルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、マレイン無水物及びオレイン酸とエトキシル化C18不飽和アミン(オレイルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、セバシン酸及びタロー(又はパーム油)脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C16〜C18及びC18不飽和アミン(又はタローアルキルアミン若しくはパーム油アルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、セバシン酸及びタロー(又はパーム油)脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C〜C16及びC18不飽和アミン(又はココアルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、セバシン酸及びタロー(又はパーム油)脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C18不飽和アミン(オレイルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、セバシン酸及びココ脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C16〜C18及びC18不飽和アミン(又はタローアルキルアミン若しくはパーム油アルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、セバシン酸及びココ脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C〜C16及びC18不飽和アミン(又はココアルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、セバシン酸及びココ脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C18不飽和アミン(オレイルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、セバシン酸及びオレイン酸とエトキシル化C16〜C18及びC18不飽和アミン(又はタローアルキルアミン若しくはパーム油アルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、セバシン酸及びオレイン酸とエトキシル化C〜C16及びC18不飽和アミン(又はココアルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、セバシン酸及びオレイン酸とエトキシル化C18不飽和アミン(オレイルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、グルタル酸及びタロー(又はパーム油)脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C16〜C18及びC18不飽和アミン(又はタローアルキルアミン若しくはパーム油アルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、グルタル酸及びタロー(又はパーム油)脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C〜C16及びC18不飽和アミン(又はココアルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、グルタル酸及びタロー(又はパーム油)脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C18不飽和アミン(オレイルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、グルタル酸及びココ脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C16〜C18及びC18不飽和アミン(又はタローアルキルアミン若しくはパーム油アルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、グルタル酸及びココ脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C〜C16及びC18不飽和アミン(又はココアルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、グルタル酸及びココ脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C18不飽和アミン(オレイルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、グルタル酸及びオレイン酸とエトキシル化C16〜C18及びC18不飽和アミン(又はタローアルキルアミン若しくはパーム油アルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、グルタル酸及びオレイン酸とエトキシル化C〜C16及びC18不飽和アミン(又はココアルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、グルタル酸及びオレイン酸とエトキシル化C18不飽和アミン(オレイルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、コハク酸及びタロー(又はパーム油)脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C16〜C18及びC18不飽和アミン(又はタローアルキルアミン若しくはパーム油アルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、コハク酸及びタロー(又はパーム油)脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C〜C16及びC18不飽和アミン(又はココアルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、コハク酸及びタロー(又はパーム油)脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C18不飽和アミン(オレイルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、コハク酸及びココ脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C16〜C18及びC18不飽和アミン(又はタローアルキルアミン若しくはパーム油アルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、コハク酸及びココ脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C〜C16及びC18不飽和アミン(又はココアルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、コハク酸及びココ脂肪酸(水素添加又は水素添加なし)とエトキシル化C18不飽和アミン(オレイルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、コハク酸及びオレイン酸とエトキシル化C16〜C18及びC18不飽和アミン(又はタローアルキルアミン又はパーム油アルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、コハク酸及びオレイン酸とエトキシル化C〜C16及びC18不飽和アミン(又はココアルキルアミン)、四級化塩化メチルのポリマー、コハク酸及びオレイン酸とエトキシル化C18不飽和アミン(オレイルアミン)、四級化塩化メチル並びにまた相当するポリマー、四級化ジメチル又は硫酸ジエチルのポリマーである、ポリマー/捕収剤が得られるように選択される。
工程b)に関して上記ポリマー/捕収剤の内、好ましいポリマーは、脂肪酸及び脂肪族エトキシル化アミンから得られるものであり、脂肪鎖は、元の形態又は水素添加形態のタロー、パーム油又はココから生じる。
工程b)のより好ましいポリマー/捕収剤は、4、6又は10個の炭素原子を含有するジカルボン酸又はそれらの無水物誘導体と脂肪酸及び脂肪族エトキシル化アミンの反応によって得られ、脂肪鎖は、元の形態又は水素添加形態のタロー、パーム油又はココから生じ、4、6又は10個の炭素原子を含有するジカルボン酸又はそれらの無水物誘導体と脂肪酸及び脂肪族エトキシル化アミン(窒素原子当たり2〜11の間のエチレンオキシド単位を含有)の反応によって得られ、脂肪鎖は、元の形態又は水素添加形態のタロー、パーム油又はココから生じる。
特に興味深いポリマーの例としてアジピン酸及びタロー脂肪酸とエトキシル化ココアルキルアミン(5OE)の反応、又はアジピン酸及びタロー脂肪酸とエトキシル化タローアルキルアミン(5OE)の反応、又はアジピン酸及びタロー脂肪酸とエトキシル化ココアルキルアミン(2OE)の反応、又はアジピン酸及びタロー脂肪酸とエトキシル化タローアルキルアミン(2OE)の反応によって得られるもの、並びに無水マレイン酸及びタロー脂肪酸とエトキシル化ココアルキルアミン(5OE)の反応、又は無水マレイン酸及びタロー脂肪酸とエトキシル化タローアルキルアミン(5OE)の反応、又は無水マレイン酸及びタロー脂肪酸とエトキシル化ココアルキルアミン(2OE)の反応、又は無水マレイン酸及びタロー脂肪酸とエトキシル化タローアルキルアミン(2OE)の反応によって得られるポリマー、並びにまたセバシン酸及びタロー脂肪酸とエトキシル化ココアルキルアミン(5OE)の反応、又はセバシン酸及びタロー脂肪酸とエトキシル化タローアルキルアミン(5OE)の反応、又はセバシン酸及びタロー脂肪酸とエトキシル化ココアルキルアミン(2OE)の反応、又はセバシン酸及びタロー脂肪酸とエトキシル化タローアルキルアミン(2OE)の反応によって得られるポリマーがある。
上記ポリマー/捕収剤は、四級化できる。特に好ましい四級アンモニウムポリマーは、三級アミンポリマーと塩化メチル又は硫酸ジメチルの更なる反応によって得られるものである。
本発明の好ましい実施形態によれば、工程b)の捕収剤は、アジピン酸及び水素添加タロー脂肪酸とエトキシル化ココアルキルアミン((ココアルキル)−アミンとしても既知)(5OE)のポリマーであり、塩化メチルで完全に四級化されている。このようなポリマーは、CA1の実験セクションで調製される。しかし、ポリマーはまた、硫酸ジメチルで四級化されてもよい。本発明の別の好ましい実施形態によれば、工程b)の捕収剤は、アジピン酸及び水素添加タロー脂肪酸とエトキシル化タローアルキルアミン((タローアルキル)−アミンとしても既知)(5OE)のポリマーであり、塩化メチルで完全に四級化されている。本発明の別の好ましい実施形態では、工程b)の捕収剤は、コハク酸及び水素添加タロー脂肪酸とエトキシル化ココアルキルアミン((ココアルキル)−アミンとしても既知)(5OE)のポリマーであり、塩化メチルで完全に四級化されている。(OE)は、脂肪族アルキルアミンと反応したエチレンオキシドの等量数である。
本発明のプロセスの工程c)
本発明のプロセスの工程c)は、工程a)の白色顔料及び不純物含有物質と工程b)の捕収剤を水性環境で混合し、水性懸濁液を形成することに言及している。
本発明の一実施形態によれば、工程a)の少なくとも1種類の白色顔料及び不純物含有物質は、第一工程で水と混合してよく、次に、得られた懸濁液は、工程b)の捕収剤と混合して水性懸濁液を形成してよい。
工程b)の捕収剤は、第一工程で水と混合してよく、次に、得られた懸濁液は、工程a)の少なくとも1種類の白色顔料及び不純物含有物質と混合して水性懸濁液を形成してよい。
本発明の別の実施形態によれば、工程a)の少なくとも1種類の白色顔料及び不純物含有物質及び工程b)の捕収剤は、水と1つの工程で混合して水性懸濁液を形成してよい。
好ましくは、混合は、捕収剤を水性懸濁液に混合するための湿式ミル、混合タンク、送液ポンプ又は浮選攪拌器を使用して実施してよい。
混合は、室温、すなわち、20℃±2℃又は他の温度で実施してよい。一実施形態によれば、混合は、5〜40℃、好ましくは10〜30℃及び最も好ましくは15℃〜25℃の温度又は他の温度で実施してよい。熱は、内部せん断又は外部供給源又はそれらの組み合わせによって導入してよい。
本発明の方法によって得られる水性懸濁液の固形分含有量は、当業者に既知の方法によって調整できる。水性白色顔料及び不純物含有物質含有懸濁液の固形分含有量を調整するために、懸濁液は、ろ過、遠心分離又は熱分離プロセスによって部分的に又は完全に脱水してよい。あるいは、所望の固形分含有量が得られるまで、水を白色顔料及び不純物含有物質に添加してよい。更に又はあるいは、所望の固形分含有量が得られるまで、適切な低含有量の白色顔料及び不純物含有物質を有する懸濁液を水性懸濁液に添加してよい。
本発明の好ましい実施形態によれば、工程c)で得られる水性懸濁液は、懸濁液中の固形分の総重量に基づいて、5〜80重量%の間、懸濁液中の固形分の総重量に基づいて、好ましくは10〜70重量%の間、より好ましくは20〜60重量%の間及び最も好ましくは25〜55重量%の間で、以後の実験セクションで記載され測定される固形分含有量を有する。
工程c)で得られる水性懸濁液は、pH7〜10、好ましくは7.5〜9.5及びより好ましくは8.5〜90を有してよい。
本発明の捕収剤は、工程c)で、工程a)の鉱物物質の総乾燥重量に基づいて、1〜5000ppmの量、工程a)の鉱物物質の総乾燥重量に基づいて、好ましくは20〜2000ppmの量、より好ましくは30〜1000ppmの量及び最も好ましくは50〜800ppmの量を添加してよい。
本発明の捕収剤の量は、不純物の比表面積を考慮して調整してよい。一実施形態によれば、本発明の捕収剤を、工程c)において、工程a)の白色顔料含有物質中における不純物のm当たり1〜100mgの量、好ましくは工程a)の白色顔料含有物質における不純物のm当たり5〜50mgの量及び最も好ましくは工程a)の白色顔料含有物質における不純物のm当たり10〜45mgで添加してよい。不純物の比表面積は、以後の実験セクションで記載され測定される。
更に白色顔料及び不純物含有物質a)及び捕収剤b)に対して、1種類以上の更なる添加剤が、水性懸濁液に存在してよい。効果的な添加剤は、例えばpH調整剤、溶媒(水、有機溶媒及びそれらの混合物);デンプン、ケブラチョ、タンニン、デキストリン及びグアーガムなどの抑制剤並びに分散効果を有し、多くの場合、抑制作用と組み合わされるポリリン酸塩及び水ガラスなどの高分子電解質がある。浮選について当該技術分野において既知の他の従来の添加剤は、メチルイソブチルカルビノール、トリエトキシブタン、松根油、テルピネオール及びポリプロピレンオキシド及びそのアルキルエーテルなどの発砲剤(frother)(発砲剤(foamingagents))であり、そのうち、メチルイソブチルカルビノール、トリエトキシブタン、松根油、テルピネオールが好ましい発砲剤である。非限定例では、好ましい従来の添加剤は、一般に発砲剤であり、そのうちテルピネオールが最も一般的に使用される。
更に、浮選について当該技術分野において既知である、1種類以上であり他の従来の捕収剤、好ましくは1種類以上の従来のカチオン性捕収剤が、工程c)で形成される水性懸濁液中にあってよい。好ましい従来のカチオン性捕収剤は、硫黄原子を含有しないものであり、最も好ましくは、炭素、窒素及び水素原子及び任意に酸素原子のみを含有するものである。しかし、従来のカチオン性捕収剤は、塩化する酸そのものが、硫黄原子、例えば、硫酸、スルホン酸又はアルカンスルホン酸を含むとき、それらの酸との付加塩の形態で、硫黄原子を含有してよい。
工程c)から得られる懸濁液に存在してよい従来のカチオン性捕収剤の実施例として、脂肪族アミン及びそれらの塩、並びにそれらのアルコキシル化誘導体、脂肪族ポリ(アルキレンアミン)及びそれらの塩、例えば、ポリ(エチレンアミン)、ポリ(プロピレンアミン)及びそれらの塩並びにそれらのアルコキシル化誘導体、脂肪族アミドポリアミン及びそれらの塩並びにそれらのアルコキシル化誘導体、脂肪族アミドポリ(アルキレンアミン)及びそれらの塩並びにそれらのアルコキシル化誘導体、脂肪族イミダゾリン及びそれらの塩並びにそれらのアルコキシル化誘導体、N−脂肪族アルキルアミノカルボン酸及びそれらの塩、例えば、N−脂肪族アルキルアミノプロピオン酸及びそれらの塩、アルキルエーテルアミン及びアルキルエーテルジアミン並びにそれらの塩、四級アンモニウム化合物、例えば、WO 2007/122148 A1等に記載されるものなどの脂肪族四級アンモニウム化合物、モノ(脂肪族アルキル)四級アンモニウム化合物、ジ(脂肪族アルキル)四級アンモニウム化合物を挙げてよいが、これらに限定されない。
本発明の意味における「ポリアミン」は、2つ以上のアミン基を含む化合物であり、アミン基は、場合により置換され、すなわち、2つ以上のアミン基は、同一又は異なっていて、一級、二級又は三級アミン基であってよい。
工程c)から得られる懸濁液中に存在してよい従来のカチオン性捕収剤における具体例として、ジココ−ジメチルアンモニウム塩化物(CAS RN61789−77−3)、ココ−ジメチルベンジルアンモニウムクロリド(CAS RN61789−71−7)、タロージメチルベンジルアンモニウムクロリド(CAS RN61789−75−1)、エトキシル化タローモノアミン、1,3−プロパンジアミン−N−タロージアセテート(CAS RN68911−78−4)、N,N’,N’−トリ−ヒドロキシエチルN−タロープロピレンジアミン(CAS RN61790−85−0)、N,N’,N’−トリ−ヒドロキシエチルN−オレイルプロピレンジアミン(CAS RN103625−43−0)、N,N’,N’−トリ−ヒドロキシエチルN−ラウリルプロピレンジアミン(CAS RN25725−44−4)、ジエチレントリアミン及びオレイン脂肪酸(CAS RN162774−14−3)の縮合によって得られる脂肪族アルキルイミダゾリン、N,N’,N’−トリ−ヒドロキシエチルN−ベヘニル−プロピレンジアミン(CAS RN91001−82−0)、イソデシルオキシプロピル−1,3−ジアミノプロパン(CAS RN72162−46−0)、N,N−ジ(タローカルボキシエチル)−N−ヒドロキシエチル−N−メチルアンモニウムメチルサルフェート(CAS RN91995−81−2)、N−ココ−β−アミノプロピオン酸(CAS RN84812−94−2)、N−ラウリル−β−アミノプロピオン酸(CAS RN1462−54−0)、N−ミリスチル−β−アミノプロピオン酸(CAS RN14960−08−8)、酸とのそれらの付加塩、N−ラウリル−β−アミノプロピオン酸(CAS RN3546−96−1)のナトリウム塩、N−ラウリル−β−アミノプロピオン酸(CAS RN14171−00−7)のトリエタノールアミン塩、N−ミリスチル−β−アミノプロピオン酸(CAS RN61791−98−8)のトリエタノールアミン塩、並びに上記化合物において2種類以上のすべての割合における混合物等をなんら制限なく含んでよい。
本発明の意味における「エーテルアミン」及び「エーテルジアミン」は、少なくとも1つのエーテル基及びそれぞれNH末端基及びNH末端基並びに別の一級、二級又は三級アミン基を含む化合物である。
懸濁液に添加剤及び/又は従来の捕収剤がある場合、本発明の捕収剤は、捕収剤及び更なる添加剤の総量と比較して、1〜100重量%、より好ましくは10〜100重量%、通常20〜100重量%及び有利には1〜99重量%、より好ましくは10〜99重量%、通常20〜99重量%で存在してよい。
本発明のプロセスの工程d)
本発明のプロセスの工程d)は、気体を工程c)で形成される懸濁液に通過させることに言及している。
気体は一般に、容器の下半分に位置する1つ以上の入り口を介して工程d)の容器に導入してよい。あるいは又は更に、気体は、容器の攪拌装置に位置する入り口を介して導入してよい。次に気体は、懸濁液を通して自然に上向きに浮かび上がる。
好ましくは本発明の気体は、空気であってよい。
気体は、懸濁液中で0.01〜10mmの間、好ましくは0.05〜5mmの間及び最も好ましくは0.1〜2mmの間の気泡サイズを有し得る。
工程d)の気体流量は、4dmの浮選セル内で例えば、0.1〜30dm/minの間、好ましくは1〜10dm/minの間及びより好ましくは3〜7dm/minの間に調整してよい。
本発明の好ましい実施形態によれば、工程d)は、攪拌セル及び/又は浮選カラム及び/又は空気圧式浮選装置及び/又は気体の注入を特徴とする浮選装置で実施してよい。
本発明の好ましい実施形態によれば、工程d)の水性懸濁液は、5〜90℃の間、好ましくは10〜70℃の間、より好ましくは20〜50℃の間及び最も好ましくは25〜40℃の間の温度を有してよい。
工程d)は、好ましくは攪拌しながら実施してよい。更に、工程d)は連続的又は不連続的であってよい。
好ましい実施形態によれば、工程d)は、これ以上泡が形成されないか、視覚的に観察することができないか、又はこれ以上不純物が泡の中で回収できないところまで実施される。
本発明のプロセスの工程e)
本発明のプロセスの工程e)は、工程d)後に得られる水性懸濁液から白色顔料担持相を除去することによって白色顔料含有生成物を回収することに言及している。
本発明のプロセスは、少なくとも1つの間接浮選工程を含む。望ましい白色顔料を、直接浮遊させ、生成した泡沫から回収する従来の浮選と対照的に、逆又は間接浮選は、望ましくない不純物を優先的に浮遊させ、取り除き、望ましい白色顔料が濃縮された懸濁液を残すことを目的とする。本発明によれば、本発明のプロセスは、不純物及び白色顔料含有生成物を有する白色顔料担持相を含有する泡沫の形成をもたらす。疎水化された不純物は、懸濁液の表面に移動し、表面の上澄みの泡又は泡沫に濃縮される。この泡は例えば、スクレーパーを使用し表面から泡をすくい取ること又は単純に泡をあふれさせ、その泡を分離回収容器へと移すことによって回収できる。泡の回収後、非浮遊白色顔料含有生成物を含有する白色顔料担持相が残る。水性懸濁液に残っている白色顔料含有生成物は、ろ過して水相を取り除くこと、デカンテーション又は一般的に当該技術分野において用いられる他の手段によって、固形分から液体が分離され回収できる。
回収された白色顔料含有生成物は、本発明又は従来技術の泡沫浮選方法に従って、1つ以上の更なる泡沫浮選工程にかけられる場合がある。
好ましい実施形態によれば、工程e)から得られる白色顔料担持相を、工程e)の前及び/その後に粉砕してよい。
粉砕工程は、任意の従来の粉砕装置、例えば、ボールミル、ハンマークラッシャー、ロッドミル、振動ミル、ロールクラッシャー、遠心衝撃ミル、垂直ビーズミル、アトリションミル、ピンミル、ハンマーミルを使用して実施できる。しかし、工程e)の方法の間、回収した白色顔料含有生成物を粉砕できる任意の他の装置を使用してよい。
本発明のプロセスの工程e)は、少なくとも1つの粉砕又は分級工程、例えば湿式粉砕及びふるい分けによって微細な粉砕生成物スラリーを得ること、及び/又は少なくとも1つの他の処理工程が続いてよい。
本発明のプロセスによって得られる疎水化された不純物及び好ましくは泡に含有される疎水化されたケイ酸塩は、前述したように回収できる。本発明の好ましい実施形態では、疎水化された不純物は、白色を有するケイ酸塩、例えばウォラストナイト、カオリン、カオリナイト粘土、焼成カオリナイト粘土、モンモリロナイト、タルク、珪藻土又は海泡石を含んでよい。より好ましくは、疎水化された不純物は、白色を有するケイ酸塩からなり、より好ましくは不純物は、1種類の白色ケイ酸塩のみからなる。例えば、不純物は、ウォラストナイト又はカオリン又はカオリナイト粘土又は焼成カオリナイト粘土又はモンモリロナイト又はタルク又は珪藻土又は海泡石のみからなってよい。本発明の浮選方法の白色顔料から得られ、分離されるこれらの不純物を更に加工し、適切な用途に使用してよい。本発明のプロセスによって得られ、日光に当てたとき白色の外観を有するケイ酸塩のみを含有する不純物、好ましくは日光に当てたとき白色の外観を有する1種類の白色ケイ酸塩のみを含有する不純物は、白色顔料含有生成物以外で同様に使用してよく、例えば紙、プラスチック、塗料、コーティング、コンクリート、セメント、化粧品、水処理、食品、製薬、インク及び/又は農業用途において使用してよい。
本発明のプロセスによって得られる白色顔料含有生成物
好ましい実施形態では、本発明のプロセスによって得られる白色顔料含有生成物は、乾燥重量に基づいて、少なくとも95重量%、乾燥重量に基づいて、好ましくは少なくとも98重量%、より好ましくは少なくとも99重量%及び最も好ましくは少なくとも99.9重量%の白色顔料を含んでよい。
別の実施形態では、本発明のプロセスによって得られる白色顔料含有生成物は、乾燥重量に基づいて、60ppm未満、好ましくは35未満、より好ましくは15ppm未満及び最も好ましくは5ppm未満の捕収剤又はそれらの分解生成物を含んでよい。
本発明のプロセスによって得られる白色顔料含有生成物並びに白色顔料担持相は、紙、プラスチック、塗料、コーティング、コンクリート、セメント、化粧品、水処理、食品、製薬、インク及び/又は農業用途において使用できる。好ましくは、白色顔料含有生成物は、抄紙機のウェットエンドプロセスにおいて、たばこ巻紙、板、及び/若しくはコーティング用途において、又は輪転グラビア印刷及び/若しくはオフセット印刷及び/若しくはインクジェット印刷及び/若しくは連続インクジェット印刷及び/又はフレキソ印刷及び/又は電子写真及び/又は装飾表面の支持体として使用してよい。
用語「含む(comprising)」が、本明細書及び特許請求の範囲に使用される場合、他の要素を排除しない。本発明の目的に関して、用語「からなる(consisting of)」は、用語「を含む(comprising of)」の好ましい実施形態であると見なされる。以下で一群が少なくとも一定数の実施形態を含むと定義される場合、これはまた、一群を開示し、好ましくはこれらの実施形態のみからなると理解されるべきである。
不定冠詞又は定冠詞が使用される場合で、単数名詞、例えば、「a」、「an」又は「the」に関するとき、これは特に何か記載されない限り、その名詞の複数を含む。
「得ることができる(obtainable)」又は「定義できる(definable)」及び「得られる(obtained)」又は「定義される(defined)」のような用語は、互換的に使用される。これは例えば、その文脈に別段の明確な指示がない限り、用語「得られる(obtained)」は、好ましい実施形態として、用語「得られる(obtained)」又は「定義される(defined)」によって、このような限定された理解が常に含まれるものの、例えば、実施形態が、例えば、用語「得られる(obtained)」を付随する一連の工程によって、得られなければならないということを示すと意味しないことを意味する。
本発明の範囲及び関心の対象は、本発明のある実施形態の例示を意図し、非制限的である以下の実施例に基づいてより理解されよう。
上記を考慮して、本発明の幾つかの態様は以下に関する。:
1.白色顔料含有生成物の製造プロセスであって、プロセスが、以下の工程を含むことを特徴とする白色顔料含有生成物の製造プロセス。:
a)少なくとも1種類の白色顔料及び不純物含有物質を提供する工程;
b)式(1)の化合物からなる群から選択される少なくとも1種類の捕収剤を提供する工程:
Figure 0006942715
式中;
COは、8〜24個の炭素原子を有する、飽和又は不飽和、直鎖又は分岐鎖アシル基を示し;
は、直接結合、1〜10個の炭素原子を有するアルキレンラジカル、置換アルキレンラジカルからなる群から選択され、アルキレンラジカルは、1又は2つの−OH基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基及びアリーレン基によって置換され;
は、8〜24個の炭素原子を有するヒドロカルビル基又は式R−O−(A’O)−T−の基からなる群から選択され、式中;
は、8〜24個の炭素原子を有するヒドロカルビル基を示し;
wは、0〜20の範囲内の数であり;
A’Oは、2〜4個の炭素原子を有するアルキレンオキシ基であり;並びに
Tは、1〜6個の炭素原子を有するアルキレン基を示し;;
は、ヒドロカルビル基又はベンジル基からなる群から選択され;
AOは、2〜4個の炭素原子を有するアルキレンオキシ基を示し;
Xは、アルキル化剤RXに由来するアニオンを示し;
xは、1〜20の範囲内の数であり;
pは、1〜15の範囲内の数であり;
tは0又は1であり;
yは0又は1であり;並びに
Gは、式(2)の基を示し;
Figure 0006942715
式中;
Bは、1〜4個の炭素原子を有するアルキル基を示すか又は
ベンジル基を示し;
sは1、2又は3であり;
、X及びtは、上記に定義される通りであり;
は、式(1)内のRに結合しており;並びに
(CHは、式(1)内の四級窒素原子に結合しており;
c)工程a)の白色顔料及び不純物含有物質と工程b)の捕収剤を水性環境で混合し、水性懸濁液を形成する工程;
d)工程c)で形成される懸濁液に気体を通過させる工程;
e)工程d)の後に得られる水性懸濁液から白色顔料担持相を除去することによって白色顔料含有生成物を回収する工程。
2.本プロセスが、不純物及び白色顔料含有生成物を有する白色顔料担持相を含有する泡沫の形成をもたらす間接浮選工程によって行われる、態様1に記載のプロセス。
3.白色顔料が、白色鉱物顔料であり、好ましくは天然炭酸カルシウム又は粉砕炭酸カルシウム、炭酸カルシウム含有鉱物物質、ドロマイト、バライト、酸化アルミニウム、二酸化チタン及び前述の物の混合物からなる群から選択される、態様1又は2のいずれか1つに記載のプロセス。
4.白色鉱物顔料が、炭酸アルカリ土類金属、好ましくは炭酸カルシウム及び最も好ましくは粉砕炭酸カルシウムである、態様1〜3のいずれか1つに記載のプロセス。
5.白色顔料含有物質が、硫化鉄、酸化鉄、黒鉛、ケイ酸塩及びそれらの混合物からなる群から選択される不純物を含む、態様1〜4のいずれか1つに記載のプロセス。
6.ケイ酸塩が、石英、雲母、角閃岩、長石、粘土鉱物及びそれらの混合物からなる群から選択され、好ましくは石英である、態様5に記載のプロセス。
7.ケイ酸塩が、ウォラストナイト、カオリン、カオリナイト粘土、焼成カオリナイト粘土、モンモリロナイト、タルク、珪藻土、海泡石及びそれらの混合物からなる群から選択される白色ケイ酸塩である、態様5に記載のプロセス。
8.工程a)の白色顔料及び不純物含有物質中の白色顔料の量が、乾燥重量に基づいて、0.1〜99.9重量%、好ましくは乾燥重量に基づいて、30〜99.7重量%、より好ましくは60〜99.3重量%及び最も好ましくは80〜99重量%である、態様1〜7のいずれか1つに記載のプロセス。
9.工程a)の白色顔料:白色顔料及び不純物含有物質中の不純物の比は、乾燥重量に基づいて、0.1:99.9〜99.9:0.1、好ましくは乾燥重量に基づいて、30:70〜99.7:0.3、より好ましくは60:40〜99.3:0.7及び最も好ましくは80:20〜99:1である、態様1〜8いずれか1つに記載のプロセス。
10.工程a)の白色顔料及び不純物含有物質が、1〜1000μm、好ましくは3〜700μm、より好ましくは5〜500μm及び最も好ましくは10〜80μm又は100〜400μmの範囲の重量中央粒径を有する、態様1〜9のいずれか1つに記載のプロセス。
11.式(1)の化合物が、次のように特徴付けられる、態様1〜10のいずれかに記載のプロセス。:
COは、12〜24個、好ましくは14〜24個及びより好ましくは16〜24個の炭素原子を有する飽和又は不飽和、直鎖又は分岐鎖アシル基からなる群から選択され;
は、2〜6個の炭素原子、より好ましくは4個の炭素原子を有するアルキレンラジカルを示し;
は、12〜24個の炭素原子を含有するヒドロカルビル基又は式R−O−(A’O)−T−の基を示し;式中、
は、12〜24個の炭素原子を有するヒドロカルビル基を示し;
wは、0〜10、好ましくは0〜3の範囲の数であり;
A’Oは、2〜4個の炭素原子を有するアルキレンオキシ基を示し;並びに
Tは、1〜4個の炭素原子、好ましくは2〜3個の炭素原子を有するアルキレン基を示し;
は、1〜4個の炭素原子を有するアルキル基を示し;
Xは、ハロゲン、サルフェート又はカーボネートを示し;
AOは、2〜4個の炭素原子を有し、好ましくは2個の炭素原子を有するアルキレンオキシ基を示し;
xは、1〜10の範囲内;より好ましくは1〜6の範囲内の数であり;並びに
pは、1〜10の範囲内、好ましくは1〜5の範囲内の数である。
12.工程b)で提供される化合物が、式(1a)の化合物からなる群から選択される、態様1〜11のいずれか1つに記載のプロセス。:
Figure 0006942715
式中、
AO、p、t、x、R、R、R、R及びXは、請求項1に定義される通りであり、好ましくは態様11に定義される通りである。
13.式(1a)の化合物が、次のように特徴付けられる、態様12に記載のプロセス。:
COは、12〜24個の炭素原子を有し、好ましくは14〜24個の炭素原子を有し、より好ましくは16〜24個の炭素原子を有する、飽和又は不飽和、直鎖又は分岐鎖アシル基からなる群から選択され;
は、1〜10個の炭素原子を有し、好ましくは2〜6個の炭素原子を有し、より好ましくは4個の炭素原子を有するアルキレンラジカルを示し;
は、8〜24個の炭素原子を有し、好ましくは12〜24個の炭素原子を有するヒドロカルビル基を示し;
は、1〜4個の炭素原子を有するヒドロカルビル基、好ましくは1又は2個の炭素原子を有するアルキル基を示し、より好ましくはメチル基であり;
AOは、アルキレンオキシ基、好ましくはエトキシ基であり;
Xは、アルキル化剤RX;好ましくは塩化物又は硫酸塩に由来するアニオンであり;
xは、1〜15の範囲内、好ましくは2〜10の範囲内及びより好ましくは1〜6の範囲内の数であり;
pは、1〜15の範囲内の数であり;並びに
tは0又は1、好ましくは1である。
14.式(1a)の化合物が、少なくとも1つの以下の特徴を有する、態様12又は13に記載のプロセス。:
は、2−エチルヘキサン酸、n−オクタン酸、n−デカン酸、n−ドデカン酸、n−テトラデカン酸、n−ヘキサデカン酸、パルミトレイン酸、n−オクタデカン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エイコサン酸、ドコサン酸、テトラコサン酸、ココ脂肪酸、ナタネ脂肪酸、ダイズ脂肪酸、タロー脂肪酸、トール油脂肪酸、ガドレイン酸エルカ酸、これらの酸の水素添加形態及びそれらの混合物からなる群から選択される脂肪酸、好ましくはタロー脂肪酸に由来し;
は、ジカルボン酸、ジカルボン酸塩化物、ジカルボン酸のジエステル、ジカルボン酸の無水物に由来し、好ましくはRは、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、フタル酸、テトラヒドロフタル酸、リンゴ酸、酒石酸、イタコン酸、相当する酸塩化物、それらの化合物のメチル若しくはエチルエステル又は無水物及びそれらの混合物からなる群から選択される化合物、好ましくはアジピン酸に由来し;
は、2−エチルヘキシルアミン、2−プロピルヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−デシルアミン、n−ドデシルアミン、(ココアルキル)−アミン、(パーム油アルキル)アミン、n−テトラデシルアミン、n−ヘキサデシルアミン、n−オクタデシルアミン、オレイルアミン、(タローアルキル)−アミン、(水素添加タローアルキル)−アミン、(ナタネアルキル)−アミン、(ダイズアルキル)−アミン、エルシルアミン、N−(n−デシル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(n−ドデシル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(ココアルキル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(ナタネアルキル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(ダイズアルキル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(タローアルキル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(水素添加タローアルキル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(エルシル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、イソトリデシルオキシプロピルアミン及びそれらの混合物、好ましくは(ココアルキル)−アミン又は(タローアルキル)−アミンからなる群から選択される脂肪族アミンに由来し;
は、硫酸ジメチル、硫酸ジエチル、炭酸ジメチル、塩化ベンジル、臭化メチル、塩化メチル、ヨウ化メチル、好ましくは硫酸ジメチル又は塩化メチル及びそれらの混合物からなる群から選択されるアルキル化剤に由来する。
15.工程b)の捕収剤が、1種類以上の式(1)及び/又は(1a)の化合物からなる、態様1〜14のいずれか1つに記載のプロセス。
16.工程c)で得られる水性懸濁液が、pH7〜10、好ましくは7.5〜9.5及びより好ましくは8.5〜9.0を有する、態様1〜15のいずれか1つに記載のプロセス。
17.捕収剤が、工程a)の白色顔料及び不純物含有物質の総乾燥重量に基づいて、1〜5000ppmの量、工程a)の白色顔料及び不純物含有物質の総乾燥重量に基づいて、好ましくは20〜2000ppmの量、より好ましくは30〜1000ppmの量及び最も好ましくは50〜800ppmの量で、工程c)で添加される、態様1〜16のいずれか1つに記載のプロセス。
18.工程c)で得られる水性懸濁液が、懸濁液中の固形分の総重量に基づいて、5〜80重量%の間、懸濁液中の固形分の総重量に基づいて、好ましくは10〜70重量%の間、より好ましくは20〜60重量%の間及び最も好ましくは25〜55重量%の間の固形分含有量を有する、態様1〜17のいずれか1つに記載のプロセス。
19.1種類以上の添加剤が、工程c)の前、その間又はその後に水性懸濁液に添加され、添加剤が、pH調整剤、溶媒、抑制剤、高分子電解質、発砲剤及び式(1)又は(1a)の捕収剤以外の捕収剤を含む群から選択される、態様1〜18のいずれか1つに記載のプロセス。
20.工程c)で得られる水性懸濁液が、工程c)の間及び/又はその後に粉砕される、態様1〜19のいずれか1つに記載のプロセス。
21.工程d)の気体が空気である、態様1〜20のいずれか1つに記載のプロセス。
22.工程d)の懸濁液が、5〜40℃の間、好ましくは10〜40℃の間、より好ましくは10〜30℃の間及び最も好ましくは15〜25℃の間の温度を有する、態様1〜21のいずれか1つに記載のプロセス。
23.工程e)から得られる白色顔料担持相が、工程e)の前及び/又は後に分散及び/又は粉砕され、好ましくは少なくとも1種類の分散剤及び/又は少なくとも1種類の粉砕助剤の存在下で分散及び/又は粉砕される、態様1〜22のいずれか1つに記載のプロセス。
24.好ましくは白色顔料含有生成物が、抄紙機のウェットエンドプロセスにおいて、たばこ巻紙、板、及び/若しくはコーティング用途において、又は輪転グラビア印刷及び/若しくはオフセット印刷及び/若しくはインクジェット印刷及び/若しくは連続インクジェット印刷及び/又はフレキソ印刷及び/又は電子写真及び/又は装飾表面の支持体として使用される、紙、プラスチック、塗料、コーティング、コンクリート、セメント、化粧品、水処理、食品、製薬、インク及び/又は農業用途における、態様1〜23のいずれかに記載の本プロセスによって得ることができる白色顔料担持相の使用。
実施例
1 測定方法
pH測定
pHを、Mettler Toledo Seven Easy pHメーター及びMettler Toledo InLab(登録商標)Expert Pro pH電極を使用し25℃で測定した。最初に機器の(セグメント方法の)3点較正を20℃で4、7及び10のpH値を有する市販の緩衝液(Aldrich製)を使用して行った。報告されたpH値は、機器によって検出された終点値だった(測定シグナルの差異が、最後の6秒間にわたって平均から0.1mV未満であるときに終点となる)。
粒子材料の粒径分布(直径<Xを有する粒子の質量%)及び重量中央粒径(d50
粒径分布(PSD)及び相関する重量中央粒径d50をレーザー回折分析器;5μm超のd50の場合、Malvern Mastersizer 2000か又は微細な物質(<5μm)の場合、Micromeritics Sedigraph(商標)5120のどちらかによってによって測定した。測定は、0.1重量%のNaの水性溶液中で実施し、サンプルは、事前に高速攪拌機及び超音波を使用して分散させた。Sedigraphは、沈降法すなわち、重力場における沈降挙動の分析を介して動作する一方で、Mastersizerは、循環方式で稼働する。
懸濁液中における物質の固形分の重量(重量%)
固形分の重量は、固形物質の重量を水性懸濁液の総重量で割ることによって決定した。固形物質の重量は、懸濁液の水相を蒸発させることによって得られる固形物質を計量し、得られた物質を一定重量まで乾燥させることによって決定される。
特定の表面(BET)測定
白色顔料又は不純物の比表面積(m/g)を窒素及び当業者に周知のBET方法を使用して決定した(ISO 9277:2010)。次に白色顔料又は不純物の総表面積(m)を、比表面積と白色顔料又は不純物の質量(g)を乗じることによって得た。方法及び機器は、当業者に既知であり、一般的に白色顔料又は不純物の比表面積を決定するために使用される。
輝度測定及び黄色度インデックス(=YI)
マイクロ波を使用して浮選プロセスによるサンプルを乾燥した。得られた乾燥粉末を粉末プレスで作製し、平坦な表面を得て、タッピ輝度(R457ISO輝度)を、Datacolor社製ELREPHO3000を使用し、ISO2469に従って測定する。タッピ輝度の結果は、較正基準と比較して百分率として示す。
黄色度インデックスを、以下の式によって計算した。:
YI=100*(R−R)/R
HCl不溶分含有量の決定
10gの粗製物質(固形分含有量を考慮した乾燥生成物又はスラリー)400mlビーカーに計量し、50mlの脱塩水に懸濁させ、40mlのHCl(8N=25%)と混合した。二酸化炭素の形成が終了した後、混合物を5分間沸騰させ、室温まで冷却し、その後、あらかじめ計量した膜フィルターでろ過した。ビーカーの壁を20mlの脱塩水で3回すすぎ、その後フィルターをマイクロ波で重量の安定性が得られるまで、105℃で乾燥した。フィルターをデシケーター内で冷却した後、それを計量し、以下の式に従ってHCl不溶分含有量を計算した。:
Figure 0006942715
負荷容量(表面電荷)の決定
スラリー中の捕収剤担持粒子の表面電荷をポリエチレンスルホン酸ナトリウム(Na−PES)[μVal/Kg]を用いた滴定を使用するMutek粒子電荷検出器(BTG製PCD04)によって測定した。
酸価の決定
試薬として水酸化カリウム溶液及び溶媒としてイソプロピルアルコールを使用する電位差滴定法によって酸価を測定した。
250mLビーカー内で、分析するための約10gのサンプルを正確に計量(Sw、mgの精度)し、70mLのイソプロピルアルコールを添加する。混合物を攪拌し、必要であれば緩やかに加熱し、均質なサンプルを得た。ガラスの参照電極を備えた滴定装置を溶液中に導入し、次に磁気攪拌機で攪拌した。サンプルの酸−塩基滴定を0.1N水性水酸化カリウム(KOH)溶液を使用して実施し、pHの進展を滴定装置に記録した。当量点を当業者に既知の方法を使用して図表によって決定し、この当量点に到達するために使用される水酸化カリウム溶液の体積(VKOH、mL)を決定した。次に酸価(AV)を以下の計算に従って得た。:
Figure 0006942715
2 捕収剤
捕収剤1(CA1)の合成
567gの水素添加タロー脂肪酸及び0.3gの次亜リン酸(50%)を4リットルの丸底フラスコに投入した。窒素を発泡させながら混合物を80℃まで加熱し、その後発泡をやめ、219gのアジピン酸を攪拌しながら添加した。15分後、120℃まで温度を上昇させながら、1872gのエトキシル化ココアルキルアミン(フランス、CECAによって供給されるNoramoxC5は、5モルのエトキシ基を含有)を添加した。その後、混合物の温度を1時間かけて160℃まで上昇させ、容器内の圧力を6.67kPa(50mmHg)の圧力に到達するまで徐々に低下させた。1時間後、160℃及び6.67kPaの混合物を200℃まで加熱し、混合物をその温度で4時間維持した。その後、温度を190℃まで上昇させ、ほぼすべての酸が消費されるまで(酸価<5meq/g)維持した。混合物を60℃まで冷却し、得られたエステルアミン(3)を任意の更なる処理なしで回収した。
2000gのエステルアミン(3)を6リットルのガラスの反応器に充填し、300gのイソプロパノールを添加した。ガラスの反応器内の圧力が、2.9barに到達するまで、塩化メチルを添加し、次に温度を85℃まで上昇させ、完全な反応が生じるまで(イソプロパノール中、0.2Nの塩酸で滴定することによって測定した場合、塩基性窒素の総量が、0.2mmolg−1以下の時、完全な反応が達成される)混合物を80〜85℃の間に維持した。その後混合物を65℃まで冷却し、圧力を大気圧まで減少した。混合物を通して窒素を2時間発泡させた後、得られた捕収剤1(CA1)を回収し、適切なガスクロマトグラフィー分析によって決定し、30重量%のイソプロパノール含有量に到達するまでイソプロパノールで希釈した。捕収剤(CA1)は、アジピン酸及び水素添加タロー脂肪酸とエトキシル化ココアルキルアミン((ココアルキル)−アミンとしても既知)(5OE)のポリマーとしても既知であり、塩化メチルで完全に四級化されている。
捕収剤2(CA2)(比較)
BASFから市販されている高分子エステルクワットの試薬LuprominFP18AS
捕収剤3〜9(CA3〜CA9)
以下の他の捕収剤(CA3〜CA9)は、次の実施例1と同一の反応条件で調製し、以下の化合物を反応させることによって得られる。:


Figure 0006942715
表1では、式(I)の脂肪酸及び式(III)のアルコキシル化脂肪族アミンは、元の脂肪族アルキル鎖によって、記載されている。脂肪族アルキルアミンと反応したエチレンオキシド(OE)の等量数を括弧内に示す。CA3〜CA9のすべての捕収剤は、完全に四級化されている。
CA3〜CA9の捕収剤はまた本発明の白色顔料含有生成物の製造プロセスにおいて良好な特性を示す。
3 浮選試験
すべての泡沫浮選試験を、円錐形の気体攪拌器を備えたOutotec実験室用浮選セル内において、室温(20±2℃)で1600rpmで攪拌しながら、4dmの容量のガラスセルを使用して実施した。浮選装置に添加される水性白色顔料及び不純物含有物質の懸濁液の固形分含有量は、乾燥重量で33%であり、堆積大理石から供給される白色顔料及び不純物含有物質は、既に浮選プロセスに使用されている、異なる原産地に堆積する。水は、それぞれの場所の浮選プロセスにおいて、水道水(tab water)そのものを使用した。
試験の最初に、浮選剤の典型的に実施される用量の80%を加え、2分の調整時間内で混合した。セル内で得られた泡沫物及び目視で確認される不純物に応じて、第二の用量を添加した。
次に空気からなる浮選気体を、攪拌器の軸に沿って置かれたオリフィスを介して、約2dm/minの速度で導入した。
懸濁液の表面に生じた泡は、泡がこれ以上回収できなくなるまであふれさせ、すくい取ることによって懸濁液を分離し、残りの懸濁液及び回収した泡の双方を、炭素フラクション測定のような物質収支及び品質分析のために2つの濃縮物を形成させるために脱水し乾燥した。
比較実施例は、実施例番号の後に「C」で印をつけている。
実施例1〜3
実施例1〜3に対して、オーストリアに堆積するグマーン(Gummern)大理石からの白色顔料及び不純物含有物質を選択する。物質は、炭素フラクション測定によって決定される3.21重量%の不純物を含有する。物質は、20μmの粉砕メジアン径d50まで破砕され、予備粉砕される。物質は、上述のプロセスに従って処理される。試験データを以下の表2にまとめる。
Figure 0006942715
実施例1〜3より推測できるように、本発明の白色顔料含有生成物の製造プロセスは、水性懸濁液内において低量の捕収剤(実施例1:400ppm)であっても、良好な結果を示す(低量の白色顔料含有生成物中の不純物、高い値のタッピ−輝度及び低い値の黄色インデックス)。比較実施例4C〜6Cのプロセスでは、従来技術の捕収剤が使用され、多量の不純物を含み、特に低い捕収剤量を有する(比較実施例4Cを有する実施例1を参照)低い輝度の生成物を得る。
4 安定性試験
試薬の安定性を調査するために、20℃及び40℃で24時間同時に攪拌し、Mytek正電荷の減少を、アニオン滴定剤としてNa−PESを使用し、規定時間制御した。その後、元の生成物と比較して実験室用浮選試験で得られた生成物を使用した。浮選試験は、自然なpH8.5〜9で終了した。
Figure 0006942715
本発明の捕収剤の負荷容量は、約24時間後、20℃で17%、40℃で16%
減少し、一方従来の捕収剤は、20℃で49%及び40℃で58%の負荷容量の減少を示す。結果によって、本発明の捕収剤が、従来技術の捕収剤と比較して高い安定性を示すことが確認された。
セクション3で示される条件の浮選試験を、元の捕収剤(試験番号10及び12C)及び1重量%の水性溶液(試験番号11及び13C)として40℃で24時間保管した捕収剤を用いて実施した。
Figure 0006942715
上記の表4に示す結果によって、保管前後における本発明の捕収剤の性能が従来技術の捕収剤の性能より高いことが確認される。24時間の保管後であっても、本発明の捕収剤の性能は、元の従来技術の捕収剤における性能より高い(試験番号8と試験番号9Cの比較)。

Claims (37)

  1. 白色顔料含有生成物の製造プロセスであって、前記プロセルが以下の工程:
    a)少なくとも1種類の白色顔料及び不純物含有物質を提供する工程;
    b)式(1):
    Figure 0006942715

    の化合物からなる群から選択される少なくとも1種類の捕収剤を提供する工程であって、式中;
    COは、8〜24個の炭素原子を有する、飽和又は不飽和、直鎖又は分岐鎖アシル基を示し;

    i)1つ以上の−OH基、1つ以上のメチル基及び/又はメチレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基及び/又はアリーレン基によって任意に置換される、C〜C20、直鎖又は分岐鎖、飽和又は不飽和炭化水素鎖であり;
    は、8〜24個の炭素原子を有するヒドロカルビル基又は式R−O−(A’O)−T−の基からなる群から選択され、式中;
    は8〜24個の炭素原子を有するヒドロカルビル基を示し;
    wは0〜20の範囲の数であり;
    A’Oは2〜4個の炭素原子を有するアルキレンオキシ基であり;並びに
    Tは1〜6個の炭素原子を有するアルキレン基を示し、
    は、ヒドロカルビル基又はベンジル基からなる群から選択され;
    AO及びOAは、2〜4個の炭素原子を有するアルキレンオキシ基を示し、
    Xは、アルキル化剤RXに由来するアニオンを示し、式中Xは、ハロゲン、サルフェート又はカーボネートを示し;
    xは、1〜20の範囲内の数であり;
    pは、1〜15の範囲内の数であり;
    は1であり;
    yは0又は1であり;並びに
    Gは式(2);
    Figure 0006942715

    の基を示し、式中;
    Bは、1〜4個の炭素原子を有するアルキル基を示すか又は
    ベンジル基を示し、
    sは1、2又は3であり;
    、X及びtは上記に定義される通りであり;
    −N は、式(1)内のRに結合しており;並びに
    −(CH は、式(1)内の四級窒素原子に結合している、工程;
    c)工程a)の前記白色顔料及び不純物含有物質と工程b)の前記捕収剤を水性環境で混合し、水性懸濁液を形成する工程;
    d)工程c)で形成される懸濁液に気体を通過させる工程;
    e)工程d)の後に得られる水性懸濁液から不純物を有する相を除去することによって白色顔料含有生成物を回収する工程
    を含むことを特徴とする製造プロセス。
  2. 前記Rは、A)1〜20個の炭素原子を有するアルキレンラジカルからなる群から選択され、前記アルキレンラジカルは、1又は2つの−OH基、1又は2つのメチル基及び/又はメチレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基及び/又はアリーレン基で置換されているか、又は
    B)1〜20個の炭素原子を有するアルケニレンラジカルからなる群から選択され、前記置換アルケニレンラジカルは、1又は2つの−OH基、1又は2つのメチル基及び/又はメチレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基及び/又はアリーレン基で置換されている、請求項1に記載のプロセス。
  3. 本プロセスが、不純物を有する相を含有する泡沫の形成をもたらす間接浮選工程によって行われる、請求項1又は2に記載のプロセス。
  4. 白色顔料が、白色鉱物顔料である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のプロセス。
  5. 白色鉱物顔料が、天然炭酸カルシウム又は粉砕炭酸カルシウム、炭酸カルシウム含有鉱物物質、ドロマイト、バライト、酸化アルミニウム、二酸化チタン及び前述の物の混合物からなる群から選択される、請求項4に記載のプロセス。
  6. 白色鉱物顔料は、炭酸アルカリ土類金属である、請求項4に記載のプロセス。
  7. 白色鉱物顔料は、炭酸カルシウムである、請求項6に記載のプロセス。
  8. 白色顔料及び不純物含有物質は、硫化鉄、酸化鉄、黒鉛、ケイ酸塩及びそれらの混合物からなる群から選択される不純物を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載のプロセス。
  9. ケイ酸塩が、石英、雲母、角閃岩、長石、粘土鉱物及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項8に記載のプロセス。
  10. ケイ酸塩が、石英である、請求項9に記載のプロセス。
  11. ケイ酸塩が、ウォラストライト、カオリン、カオリナイト粘土、焼成カオリナイト粘土、モンモリロナイト、タルク、珪藻土、海泡石及びそれらの混合物からなる群から選択される白色ケイ酸塩である、請求項8に記載のプロセス。
  12. 工程a)の白色顔料及び不純物含有物質中の白色顔料の量が、乾燥重量に基づいて、0.1〜99.9重量%である、請求項1〜11のいずれか1項に記載のプロセス。
  13. 工程a)の白色顔料及び不純物含有物質中の白色顔料の量が、乾燥重量に基づいて、30〜99.7重量%である、請求項12に記載のプロセス。
  14. 工程a)の白色顔料:白色顔料及び不純物含有物質中の不純物の比は、乾燥重量に基づいて、0.1:99.9〜99.9:0.1である、請求項1〜13のいずれか1項に記載のプロセス。
  15. 工程a)の白色顔料:白色顔料及び不純物含有物質中の不純物の比は、乾燥重量に基づいて、30:70〜99.7:0.3である、請求項14に記載のプロセス。
  16. 工程a)の白色顔料及び不純物含有物質が、1〜1000μmの範囲の重量中央粒径を有する、請求項1〜15のいずれか1項に記載のプロセス。
  17. 工程a)の白色顔料及び不純物含有物質が、3〜700μmの範囲の重量中央粒径を有する、請求項16に記載のプロセス。
  18. 式(1)の化合物が、以下:
    COは、12〜24個の炭素原子を有する飽和又は不飽和、直鎖又は分岐鎖アシル基からなる群から選択され;
    は2〜6個の炭素原子を有するアルキレンラジカルを示し;
    は12〜24個の炭素原子を含有するヒドロカルビル基又は式R−O−(A’O)−T−の基を示し;式中、
    は12〜24個の炭素原子を含有するヒドロカルビル基を示し;
    wは0〜10の範囲の数であり;
    A’Oは、2〜4個の炭素原子を有するアルキレンオキシ基を示し;並びに
    Tは、1〜4個の炭素原子を有するアルキレン基を示し;
    は、1〜4個の炭素原子を有するアルキル基を表し;
    Xは、ハロゲン、サルフェート又はカーボネートを示し;
    AO及びOAは、2〜4個の炭素原子を有するアルキレンオキシ基を示し;
    xは、1〜10の範囲内の数であり;並びに
    pは、1〜10の範囲内の数である、
    のように特徴付けられる、請求項1〜17のいずれかに記載のプロセス。
  19. 式(1)の化合物において:
    COは、14〜24個の炭素原子を有する飽和又は不飽和、直鎖又は分岐鎖アシル基からなる群から選択され;
    wは0〜3の範囲の数であり;
    Tは、2〜3個の炭素原子を有するアルキレン基を示し;
    AO及びOAは、2個の炭素原子を有するアルキレンオキシ基を示し;
    xは、1〜6の範囲内の数であり;並びに/或いは
    pは、1〜5の範囲内の数である、
    のように特徴付けられる、請求項18に記載のプロセス。
  20. 工程b)で提供される化合物が、式(1a):
    Figure 0006942715

    の化合物からなる群から選択され、式中、
    AO、OA、p、t、xR、R、R、R及びXが、請求項1に定義される通りである、請求項1〜19のいずれか1項に記載のプロセス。
  21. 工程b)で提供される化合物が、式(1a):
    Figure 0006942715

    の化合物からなる群から選択され、式中、
    AO、OA、p、t、xR、R、R、R及びXが、請求項18又は19に定義される通りである、請求項20に記載のプロセス。
  22. 式(1a)の化合物が、以下:
    COは、12〜24個の炭素原子を有する、飽和又は不飽和、直鎖又は分枝鎖アシル基からなる群から選択され;
    は、1〜20個の炭素原子を有するアルキレンラジカルを示し;
    は8〜24個の炭素原子を有するヒドロカルビル基を示し、
    は1〜4個の炭素原子を有するヒドロカルビル基であり;
    AO及びOAは、アルキレンオキシ基であり;
    Xは、アルキル化剤Rに由来するアニオンであり;
    xは、1〜15の範囲内の数であり;
    pは、1〜15の範囲の数であり;並びに
    は1である、
    のように特徴付けられる、請求項20又は21に記載のプロセス。
  23. 式(1a)の化合物において:
    COは、14〜24個の炭素原子を有する、飽和又は不飽和、直鎖又は分枝鎖アシル基からなる群から選択され;
    は、1〜10個の炭素原子を有するアルキレンラジカルを示し;
    は12〜24個の炭素原子を有するヒドロカルビル基を示し、
    は1又は2個の炭素原子を有するアルキル基を示し;
    AO及びOAは、エトキシ基であり;
    Xは、塩化物又は硫酸塩に由来するアニオンであり;
    xは、2〜10の範囲内の数であり;並びに/或いは
    tは1である、
    のように特徴付けられる、請求項22に記載のプロセス。
  24. 式(1a)の化合物が、少なくとも1つの以下の特徴:
    は、2−エチルヘキサン酸、n−オクタン酸、n−デカン酸、n−ドデカン酸、n−テトラデカン酸、n−ヘキサデカン酸、パルミトレイン酸、n−オクタデカン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エイコサン酸、ドコサン酸、テトラコサン酸、ココ脂肪酸、ナタネ脂肪酸、ダイズ脂肪酸、タロー脂肪酸、パーム油脂肪酸、トール油脂肪酸、ガドレイン酸エルカ酸、これらの酸の水素添加形態及びそれらの混合物からなる群から選択される脂肪酸に由来し;
    はジカルボン酸、ジカルボン酸塩化物、ジカルボン酸のジエステル、ジカルボン酸の無水物及びそれらの混合物からなる群から選択される化合物に由来し;
    は2−エチルヘキシルアミン、2−プロピルヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−デシルアミン、n−ドデシルアミン、(ココアルキル)−アミン、(パーム油アルキル)アミン、n−テトラデシルアミン、n−ヘキサデシルアミン、n−オクタデシルアミン、オレイルアミン、(タローアルキル)−アミン、(水素添加タローアルキル)−アミン、(ナタネアルキル)−アミン、(ダイズアルキル)−アミン、エルシルアミン、N−(n−デシル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(n−ドデシル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(ココアルキル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(ナタネアルキル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(ダイズアルキル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(タローアルキル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(水素添加タローアルキル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、N−(エルシル)−N−メチル−トリメチレン−ジアミン、イソトリデシルオキシプロピルアミン及びそれらの混合物からなる群から選択される脂肪族アミンに由来し;
    は、硫酸ジメチル、硫酸ジエチル、炭酸ジメチル、塩化ベンジル、臭化メチル、塩化メチル、ヨウ化メチル及びそれらの混合物からなる群から選択されるアルキル化剤に由来する、
    を有する、請求項20〜23のいずれか1項に記載のプロセス。
  25. 式(1a)の化合物において:
    は、タロー脂肪酸に由来し;
    は、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、グルタコン酸、アジピン酸、ムコン酸、ピメリン酸、フタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、リンゴ酸、マレイン酸、フマル酸、スベリン酸、メサコン酸、セバシン酸、アゼライン酸、酒石酸、イタコン酸、グルチン酸(glutinic acid)、シトラコン酸、ブラシル酸、ドデカン二酸、トラウマチン酸、タプシン酸、相当する酸塩化物、それらの化合物のメチル若しくはエチルエステル又は無水物及びそれらの混合物からなる群から選択される化合物に由来し;
    は、(ココアルキル)−アミン又は(タローアルキル)−アミンに由来し;並びに/或いは
    は、硫酸ジメチル又は塩化メチルに由来する、
    を有する、請求項24に記載のプロセス。
  26. 工程b)の捕収剤が、1種類以上の式(1)及び/又は(1a)の化合物からなる、請求項1〜25のいずれか1項に記載のプロセス。
  27. 工程c)で得られる水性懸濁液が、pH7〜10を有する、請求項1〜26のいずれか1項に記載のプロセス。
  28. 工程c)で得られる水性懸濁液が、pH7.5〜9.5を有する、請求項27に記載のプロセス。
  29. 捕収剤が、工程a)の前記白色顔料及び不純物含有物質の総乾燥重量に基づいて1〜5000ppmの量で、工程c)で添加される、請求項1〜28に記載のプロセス。
  30. 捕収剤が、工程a)の前記白色顔料及び不純物含有物質の総乾燥重量に基づいて20〜2000ppmの量で、工程c)で添加される、請求項29に記載のプロセス。
  31. 工程c)で得られる水性懸濁液が、懸濁液中の固形分の総重量に基づいて、5〜80重量%の間の固形分含有量を有する、請求項1〜30のいずれか1項に記載のプロセス。
  32. 工程c)で得られる水性懸濁液が、懸濁液中の固形分の総重量に基づいて、10〜70重量%の間の固形分含有量を有する、請求項31に記載のプロセス。
  33. 1種類以上の添加剤が、工程c)の前、その間又は後に水性懸濁液に添加され、添加剤が、pH調整剤、溶媒、抑制剤、高分子電解質、発泡剤及び式(1)又は(1a)の捕収剤以外の捕収剤を含む群から選択される、請求項1〜32のいずれか1項に記載のプロセス。
  34. 工程c)で得られる水性懸濁液が、工程c)の間及び/又はその後に粉砕される、請求項1〜33のいずれか1項に記載のプロセス。
  35. 工程d)の気体が空気である、請求項1〜34のいずれか1項に記載のプロセス。
  36. 工程d)の懸濁液が、5〜40℃の間の温度を有する、請求項1〜35のいずれか1項に記載のプロセス。
  37. 工程d)の懸濁液が、10〜40℃の間の温度を有する、請求項36に記載のプロセス
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