JPH03163151A - 凝集体の形成 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、凝集体の形成に関する。

更に詳しくは、本発明は、水不躊性であって水中で非膨
潤性の粒扶物質、一般的には冶金用の鉱石、例えば鉄鉱
石の凝集体を形成することに関する。

（従来の技術） よく知られているように、粒状鉄鉱石や、他の水不溶性
であって水中で非膨潤性の粒状物質は、水の存在下にバ
インダーと混合し、得られた湿潤混合物を成形して凝集
体を得、次いでこれを乾燥、焼結させていろ。適当な方
法は、ＥＰ第２２５１７１号、ＥＰ１０２８８１５０号
、ＵＳ４７６７４４９号、ＵＳ４８０２９１４号や、こ
れらの文献に言及の先行技術において、開示されていろ
。

特に、ＥＰ第２２５１７１号（よ、５〜６０重量％のモ
ノマー類含有モノマーブレンドから形成された、固存枯
度（ＩＶ）３〜１６ｄｌ／ｇの微粉末ポリマーの使バイ
ンダーは、かかるポリマー（所望により、炭酸ナトリウ
ムなどの無機塩を含存）単独からなることができるが、
場合により、当該バインダーは、ＵＳ第４７６７４４９
号やラング（１、ａｎｇ）のＵＳ第３８６０４１４号（
こ３己４侃のようなベントナイトを含む。ベントナイト
とポリマーの両者を含むバインダー導入の自然な方法は
、これらを実質的に同時に同じ添加ポイントで添加する
ことである。

しかしながら、かかる混合物によって得られろ性能特性
は、期待するほどには良好ではない。これは、上記成分
の両方またはいずれか一方が、期待するほど効率的には
作用していないことを、示唆するものである。とくに、
ペレットは、未硬化強度やドロップ・ナンバーなどの他
の特性が満足するものであっても、かなり弱い乾燥強度
の傾向を示す。また、ペレットは、不規則な形状をとっ
たり、表面特性が劣化してペレブトのダステイングやス
テイキンッグの傾向を示したり、さらに、水分含量のわ
ずかな変化でも、性能に対し著しいａバ叱証１１？−　
は　４　ユ　ブ （課題を解決するための手段） 本発明者らによれば、驚くべきことに、ベントナイトを
水分および凝集化される物質と、ポリマーの混合前に、
混合すると、著しい改善結果が、特に乾燥強度において
得られることが判明した。

本発明によれば、水不溶性かつ水非膨潤性の粒状物質を
、水分の存在下に、実質的に乾燥したバインダーと混合
して、実質的に均一な混合物を形戊させ、これを結合さ
Ｕ゛て凝集体とする方法であって、上記バインダーが、
■実質的に乾燥したベントナイトと、■少なくとも５％
のイオン性モノマーを含有するエチレン系不飽和モノマ
ーの水溶性ブレンドから調製された、粒状水溶性ポリマ
ー物質とからなること、および当該ベントナイトと上記
不溶性・非膨潤性粒状物質および水分とを、上記ポリマ
ー物質の添加前に混合することを特徴とする。

（発明の詳説） バインダーは、実質的に乾燥されており、したかって、
その導入は、混合物の総水分量に対し、殆どまたは全く
影響を与えない。したがって、ポリマーは、溶液形では
都合よく導入することができない。ポリマーは、ディス
パージタンとして、例えば乾燥または（やや好ましくな
いカリ水性ポリマー粒子の、油中ディスバージョンとし
て導入することができる。かかるディスバージョンは、
逆相重合を行い次いで所望に上り共沸蒸留を行って、調
製する。好ましくは、ポリマーは粉末として添加する。

粉末粒子は、比較的大きく、例えば１０００μｍまで、
可能なら好ましくは、実質的に全てが５００μＲ以下、
好ましくは実質的に全てが３００μ肩以下である。粒子
は、好ましくは取扱い上の問題を最小にすべく、約２０
μｍ以上であり、しばしば実質的に全てが２０〜２００
μ次である。

しばしば、最良の結果は、実質的に全て（例えば少なく
とも９０重量％）が１５０μ麗まで、好ましくは２０−
１００μ次の場合に達成される。これらは、個々のポリ
マー粒子の粒子径である。これら個々の粒子は、数個の
粒子からなる粉砕可能な崩壊住凝集体として、当該混合
物に導入することができ、かかる凝集体は、不溶性粒状
物質との混合の間に、個々の粒子に粉砕される。

ポリマーは、常法に従い重合により調製することができ
ろ。例えば、ポリマー粒子は、逆用重合し乾燥し次いで
所望により粉砕するか、または塊状ゲル重合し乾燥し次
いで粉砕して、凋製゛４゜ることかできる。好ましくは
、ポリマーは、逆川重合によるビーズ形である。

ポリマーは、最適な結合特性を得るべく、イオン性とず
べきで、ポリマーのかかるイオン特性は、最初ベントナ
イトの添加で解決される問題点に対し、部分的に貢献す
るものと、思われる。したがって、ポリマーを構成する
水溶性エチレン系不飽和モノマーは、少なくとも５％の
イオン性モノマーを含有すべきである。実際には、一般
にイオン性モノマーか多すぎれば（例えば、約８０％以
上）、望ましくなくかつ不経済であり、一般的には、６
０％以下で、したがって、ポリマーは、イオン性および
非イオン性モノマーのブレンドから調製される。

イオン性モノマーの量は、例えば５％ほどの非常に低い
ものとできるが、本発明は、該量が、例えば１５％また
は２０％のような高い場合に、特に有用である。とくに
、本発明のポリマーは、好ましくは２１〜５０％（しば
しば、３０〜４０％）のイオン性モノマーと、非イオン
仕モノマー（残部）とから形成される。これらの量は、
全て、ナトリウム塩として算出したモノマー重吊に基づ
く。

好ましい非イオン性モノマーは、アクリルアミドである
が、他の水溶性非イオン性エチレン系不飽和モノマー類
も、一般的にはアクリルアミドと組み合わせて、使用す
ることができる。

イオン性モノマーは、ＥＰ第２８８１５５０号における
ように、ポリマーをカチオン性にすべく、カチオン性と
することができる。しかし、好ましくは、イオン性モノ
マーは、アニ才ン性である。一般的には、アニオン性モ
ノマーは、カルボキンル性である。好ましいカルボキシ
ルモノマーは、アクリル酸であるが、他のエチレン系不
飽和カルボン酸ら、一般的にはアクリル酸と組み合わＵ
゛て使用することができる。

また、他のアニオン性モノマーまた（よカヂオン性モノ
マーも、定義した非イオン性およびカルボキシルモノマ
ーと共に、使用できるが、これらの射は、それらか性能
特性に悪影響を与えることかないほどに充分に低いもの
とすべきであり、一般的には、かかるいずれのターモノ
マーの量も、カルボキシルルモノマーの量よりも低く、
好ましくはこれら他のターモノマー全く存在させない。

ポリマーの固有粘度か過度に低い場合、未硬化（グリー
ン）強度特性や他の特性が、劣化ずろこととなり、した
かって、固有粘度は、少なくとも２ｄｌ／ｇ，一般的に
は少なくとも２　．　５　ｄｌ／ｇ，通常は少なくとも
３ｄｌ／ｇである。本発明の有用な効果は、高固有粘度
ポリマーの場合、著しく発揮され、般的には固有粘度は
、少なくと６５または６ｄｌ／ｇ，好ましくは少なくと
も７ｄｌ／ｇである。固有粘度は、例えば、２０または
２５ｄｌ／ｇまでのように、非常に高いものとできるが
、一般的には、約１２ｄｌ／ｇ以上、多くとも約１６ｄ
ｌ／ｇまでいくと、不利になる。

好ましいポリマーは、アクリルアミドと５０重量％まで
のアクリル酸ナトリウムとからなるコポリマーで、一般
的には６０〜７９重重％のアクリルアミドと、２１〜４
０重里％（好ましくは３０〜４０重量％）のアクリル酸
ナトリウムを含有し、６〜１２ｄｌ／ｇの固有粘度を有
する。しかし、所望により、カルボキシルモノマーの量
は、例えば５〜２０％に減少させることができ、また、
固有粘度は、３ｄｌ／ｇに下げることができる。

本明細書では、固有粘度は、吊り下げ式レベル粘度計を
用い、２５℃にて、ｐＴ−１７に緩衝したＩＭ　Ｎ　ａ
　Ｃ　ｌ中で測定した。

本発明のポリマー粒子は、乾燥ベントナイト上りら、水
分をより強力に吸収する傾向を示し、その結果、乾燥ベ
ントナイトとポリマーを同時にペレット化混合物中の水
分１こ混合した場合、少量の水分が、優先的にポリマー
粒子により吸収される傾向を示すようである。その結果
、ベントナイト粒子は、その結果、ベントナイトが、バ
インダーとして適切に機能するには不充分な水分しか、
吸収できない。これは、高い固存粘度および／または高
いアニオン性含量を有するポリマーを用いた場合、特に
著しく、このポリマーが、本発明の使用に好ましいらの
である。

ベントナイトを、凝集される物質および殆どまたは全て
の水分と予備混合することの結果として、これは、ポリ
マーの導入前に、ベントナイトが水分により膨潤されろ
機会が提供される。予備混合の期間は、ベントナイトと
混合物の間の有用な平衡の達成に要する期間である。一
般的には、ポリマーの混合物への混合前に、ベントナイ
トを混合物中に、少なくとも５〜ｌＯ分間、通常は少な
くとも３０分間存在させることが、望ましい。数時間以
上の期間は不要であり、３時間は、都合よい最犬の時間
である。しばしば、１時間では不充分である。

バインダーは、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウムまた
は他の無機添加物または前記したＵＳ特許に記載の他の
バインダー添加物を、代表的には水溶性ポリマー１部当
たり、０　２〜２部、しばしば０．２〜１部含有する。

かかる添舶物は、通常ポリマーと共に、飼えば予備混合
物として添加する。

ポリマーの量は、一般的には凝集化される物質の重量に
基づき、０．０　０　５〜０．２重亀％である。

好ましくは、該量は、少なくともｏ．ｏｉ％であるが、
通常は０．１％以上は、不要である。

ベントナイトの量は、０．０１〜１％である。

一般的には、該量は、凝集化される物質の重量に括づき
０．０５〜０．５、しばしば約０．１〜０．３％である
。

凝集化される粒状物質は、通常２５０μ尻以下の粒径を
有する。物質は、炭素または石炭のような有機物とする
ことができるが、好ましくは無機物、最も好ましくは、
冶金用鉱石とすることができる。好ましい粒状物質は、
鉄鉱石である。したかって、本発明は、鉄鉱石のペレッ
ト化プロセスでとくに有用である。

バインダーを２段階（まずベントナイトを添加し、のち
にポリマーを添加する）で添加する以外、プロセスは、
前記特許のいずれかに記載のような、常法で行うことが
できる。したがって、ベントナイトを、次いでポリマー
を、粒状物質（および任意の付加的なバインダー成分と
共に）と、水分含量を特定の混合物に最適なレベル（代
表的には、鉄鉱石では、５〜１５％、好ましくは９〜！
２％）にさせるのに要する任意の付加的な水分とを混合
し、完全に混合したのち、屍合物を凝集化させて、ペレ
ット、ブリケットまたは他の適当な形態を得る。付加的
な水分は、要すれば、通常スブレイとして添加する。凝
集化は、好ましくは圧縮することなく行い、一般的には
、ディスクまたはごく一般的にはポーリング・ドラム上
のポーリングによる。最終粒子の粒径は、しばしば５〜
１６ｉｘである。次いで、粒子を、代表的には１２００
℃までの温度にて、前記特許に記載のような常法で、乾
燥、焼結する。

（実施例） つぎに、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する
が、これらに限定されるものではない。

鉄鉱石のペレットは、ＥＰ第２２５１７１号記載の常法
により、バインダーとして、ベントナイト０．２６８％
、および炭酸ナトリウム０．０１３信と粉末ビーズボリ
マ−０．０１３％（＃ｉ．径は主として１５０μ皮以下
）のフ゛レント゛を用い、製造した。用いたポリマーは
、アクリルアミドとアクリル酸ナトリウムのコポリマー
で、以下の第ｌ表に示した固有粘度を有する。

第１表 ポリマー　　固有粘度　　　　　　　１クリル酸Ｎａ　
　　　　７クリルＴミド（ｄｉ／ｇ）　　　　　　　　
　（％）　　　　　　　（幻Ａ　　　　　９〜１１　　
　　　　　　　　３４　　　　　　　　６６Ｂ　　　　
　５〜７　　　　　　　　　　　３４　　　　　　　　
６８０　　　　　５〜７　　　　　　　　　　　２０　
　　　　　　　８０Ｄ　　　　　　　３．７　　　　　
　　　　　　２０　　　　　　　　８０Ｅ３．４　　　
　　　　　　　　１５　　　　　　　　８５Ｆ　　　　
　　　３．４　　　　　　　　　　　１０　　　　　　
　　９０Ｇ　　　　　　　３．５　　　　　　　　　　
　５　　　　　　　　９５第ｌの系列の実験において、
バインダーは、（ベントナイト＋ポリマーＡ−Ｇの１つ
）として添加した。別の系列の実験では、ポリマーを添
加し、得られた混合物を３時間放置して平衡状態にさせ
、次いでベントナイトを添加した。第３系列の実験では
、ベントナイトを添加し、得られた混合物を３時間放置
して平衡状態にさせ、次いでポリマーを添加した。これ
らは、以下の第２表において、例えば、「ベントナイト
ーＡ」と表示した。

第２表 パインダー 未硬化 乾燥 ドｒ１１プ 水分 へ゛冫トナイト十〇 １．０４ １０Ｇ ７ｌ ９．８ へ゛冫トｔイト十Ｇ ０．９７ １．２９ １１．２ ９．３ 以上の結果から明らかなように、ポリマーの添加前に、
ベントナイトを添加させて該ベントナイトに水分を吸収
させる効果が、証明された。とくに、乾燥強度の著しい
増加が、判明した。ボリマ−Ａ−Ｃ、すなわち固有粘度
５ｄｌ／ｇ以上および少なくとも２０％のアニオン性含
量を有するポリマ一については、他の混合順序で得られ
る効果と比較して、その効果が特に著しい。

生成物を調べると、ベントナイトを最初に添加したしの
について、形状および寸法の規則仕が改善され、ダステ
イングが少ないことか、証明された。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水不溶性かつ水非膨潤性の粒状物質を、水分の存在
   下に、実質的に乾燥したバインダーと混合して、実質的
   に均一な混合物を形成させ、これを結合させて凝集体と
   するにあたり、 上記バインダーが、 実質的に乾燥したベントナイトと、 少なくとも約５％のイオン性モノマーを含有するエチレ
   ン系不飽和モノマーの水溶性ブレンドから調製された、
   粒状水溶性ポリマー物質とからなること、および 当該ベントナイトと上記不溶性・非膨潤性粒状物質およ
   び水分とを、上記ポリマー物質の添加前に混合すること を特徴とする方法。 ２、ベントナイトと上記不溶性・非膨潤性粒状物質およ
   び実質的に全ての水分とを、ポリマー添加の約１０分〜
   ３時間前に混合する請求項１の方法。 ３、ポリマーを、自由流動性粉末粒子（これは、実質的
   に全てが粒径約３００μｍまでであるかまたは粒径約３
   ００μｍまでの実質的に全ての粒子からなる崩壊性の凝
   集体粒子のいずれかである。）の形態で、添加する請求
   項１または２記載の方法。 ４、当該粒子の少なくとも約９０重量％が、粒径約２０
   〜１５０μｍである請求項３記載の方法。 ５、ポリマーが、非イオン性エチレン系不飽和モノマー
   と約５〜６０重量％のアニオン性モノエチレン系不飽和
   モノマーとの水溶性ブレンドから調製されたアニオン性
   コポリマーであって、約２〜２５ｄｌ／ｇの固有粘度を
   有する前記請求項の１つに記載の方法。 ６、ポリマーが、少なくとも約５ｄｌ／ｇの固有粘度を
   有し、かつ、少なくとも約２０重量％がアニオン性であ
   るモノマーから形成される請求項５記載の方法。 ７、ポリマーが、アクリルアミドと約２０〜４０％のア
   クリル酸ナトリウムとのコポリマーであって、かつ約５
   〜１２ｄｌ／ｇの固有粘度を有する請求項５記載の方法
   。 ８、バインダーが、炭酸ナトリウムまたは重炭酸ナトリ
   ウムを含む前記請求項の１つに記載の方法。 ９、不溶性で非膨潤性の前記粒状物質が、約２５０μｍ
   以下の粒径を有する冶金用鉱石である前記請求項の１つ
   に記載の方法。 １０、粒状物質が鉄鉱石である前記請求項の１つに記載
   の方法。 １１、 粒状鉄鉱石および水分と、実質的に乾燥したベントナイ
   トとを少なくとも約１０分間混合し、粉末水溶性アニオ
   ン性ポリマー物質〔粒径：約３００μｍまで、非イオン
   性エチレン系不飽和モノマーと約２０〜５０重量％（ナ
   トリウム塩として測定）のエチレン系不飽和カルボキシ
   ルモノマーとの水溶性ブレンドから調製、固有粘度：約
   ５〜１２ｄｌ／ｇ〕を混合して、実質的に均一な混合物
   を形成し、次いで この混合物を凝集化させて、ペレットを得ること からなる、粒状鉄鉱石と水分から鉄鉱石ペレットを製造
   する請求項１記載の方法。 １２、ポリマーが、アクリルアミドとアクリル酸ナトリ
   ウムのコポリマーである請求項１２記載の方法。