KR0146414B1 - 중합 알루미늄 실리케이트-설페이트 및 그의 제조방법 및 그의 제조장치 - Google Patents

중합 알루미늄 실리케이트-설페이트 및 그의 제조방법 및 그의 제조장치

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Abstract

본 발명은 기본적인 폴리뉴클레이트 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트 화합물 및 그 용도 및 그를 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 기본적인 폴리뉴클레이트 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트 화합물을 제조하는 방법은 우선 알칼리 금속 실리케이트 및 알칼리 금속 알루미네이트용액 및 선택적으로 세번째 성분을 연속 교반하에 혼합하여 알칼리 중간 혼합물을 형성한 후 이를 높은 전단 혼합 조건하에서 산성의 알루미늄 설페이트 용액으로 천천히 첨가하는 것을 특징으로 한다.

Description

중합 알루미늄 실리케이트-설페이트 및 그의 제조방법 및 그의 제조장치
본 발명은 염기성 폴리뉴클레이트 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트(PASS) 화합물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
상기 화합물은 물처리, 펄프 및 제지와 같은 산업분야, 또는 상기 중합화합물로부터 생성된 알루미늄 히드록시드 겔 시스템이 사용될 수 있는 분야에서 유용한 침전제, 응집제, 응결제, 탈수제 및 정화제로서 작용한다.
이러한 종류의 화합물, 그 제조방법, 및 그 용도가 1991년 1월 1일 발표된 미합중국 특허 제4,981,675호 및 1991년 12월 3일 발표된 미합중국 특허 제5,069,893호에 기술되어 있으며, 상기 두개의 특허 모두 본 출원과 동일한 출원인에게 양도되어 있다.
특히 본 발명은 1990년 6월 13일에 공고된 유럽 특허 출원 제EP-A-372 715호를 참고로 할 수 있으며 이는 본 발명의 출원인과 동일한 출원인에게 양도되어 있다(상응하는 미합중국 특허 제4,981,675호는 상기에 이미 기술되어 있다). 본 발명은 폴리뉴클레이트 알루미늄 히드록시 실리케이트-설페이트 용액 및 알루미늄 설페이트 용액을 알칼리 금속 실리케이트 용액과 알칼리 알루미네이트 용액으로 높은 전단 혼합 조건하에서 반응시키는 1단계 반응에 의하여 제조되는 화합물을 기술하고 있다. 이러한 방법으로 제조된 상기 용액 및 화합물은 특히 물 혼탁도를 감소시키는데 유용하다.
상기의 화합물 및 제조방법이 효과적이고 유용하기는 하지만 상기 화합물이 제조되는 형태 및 그 제조방법 모두에 개선의 여지가 여전히 존재하고 있다.
본 발명의 목적은 신종의 염기성 폴리뉴클레이트 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트 화합물 및 그 용액 및 그를 제조하는 신규의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 하기 식으로 나타나는 평균 화학조성을 갖는 폴리뉴클레이트 기본 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트를 제조하는 방법에 관한 것이다:
(식에서, A는 1, 0인 수이고
B는 0.75 내지 2.0의 수이며
C는 0.30 내지 1.12의 수이고
D는 0.005 내지 0.1의 수이며
X는 2초과 4이하인 수이고
3=B+2C+2D(X-2)
E는 용액형태 생성물인 경우 8이상이고 고체형태 생성물인 경우 8이하이다.)
25-66% 범위의 B/3A×100으로 정의되는 염기도를 갖는 폴리뉴클레이트 화합물;
상기 식으로 표시되는 A1의 10몰%까지가 동일량의 다른 다가 양이온으로 치환될 수 있고 상기 식으로 표시되는 10몰%까지의 황산은 또 다른 음이온으로 치환될 수 있으며, 상기 용액은 10몰%의 약산 또는 그 염을 또한 함유할 수 있다.
본 발명의 제법은 알칼리 금속 실리케이트와 알칼리 금속 알루미네이트를 물내에서 혼합하여 알칼리 중간 혼합물을 형성한 후, 알칼리 중간 혼합물을 높은 전단 혼합 조건하에서 산성의 알루미늄 설페이트에 첨가하여 안정한 용액을 형성하여, 알칼리 금속 실리케이트, 알칼리 금속 알루미네이트 및 알루미늄 설페이트의 상대량이 상기 식에서 A, B, C 및 D의 값을 만족하도록 하고 추가의 음이온 및 양이온이 출발 용액내에 존재한다면 상기 식과 일치한다.
본 발명은 상기와 같이 제조된 용액 및 이 용액을 건조시킴으로써 생성되는 건조 생성물에 관한 것이다.
제1도는 본 발명의 한 국면에 따른 바람직한 연속 과정을 통상적인 용어로 기술한 플로우 다이아그램이다.
제2도는 본 발명의 방법을 수행하기 위한 고 전단 혼합 장치의 측면입면도, 부분적인 단면도이다.
제3도는 본 발명에 따른 바람직한 일괄 처리 과정을 나타내는 플로우다이아그램이다.
폴리뉴클레이트 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트 용액을 제조하는 방법이 미합중국 특허 제4,981,675호에 기술되어 있으며 이를 언급하고 있는 기타 관련 특허는 하기 단계를 포함하고 있다(예를 들면, 미 합중국 특허 제4,981,675호의 컬럼 4의 12내지 26줄 및 컬럼 10의 청구항 7을 참조하라). 우선 알칼리 금속 실리케이트 용액을 알루미늄 설페이트 용액내로 혼합하여 산성의 중간 혼합물을 형성한다.
알칼리성 알칼리 금속 알루미네이트 용액을 높은 전단 혼합 조건하에 산성의 중간 호합물에 천천히 도입하고 반응시켰다. 생성된 수성 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트 용액은 대략 7-10중량%의 알루미나 당량을 포함하고 있으며(미합중국 특허 제4,981,675호의 컬럼 4, 제37 내지 41째줄을 참조하라), 상기 방법으로는 물의 제거에 의한 연속적인 농축에 의지하지 않고 실질적으로 더 농축된 용액을 형성하는 것이 불가능하다.
반대로, 가장 기본적인 형태의 본의 방법은 우선 알칼리 금속 실리케이트를 연속적인 교반하에 알칼리 금속 알루미늄염 용액내로 혼합하여 알칼리 중감 혼합물을 형성하고, 생성된 알카리 중간 혼합물을 높은 전단 혼합 조건하에 산성의 알루미늄 설페이트 용액으로 천천히 첨가하는 것을 포함하고 있다.
놀랍게도, 이전의 특허에 비해서 혼합순서를 변화시킨 것이(즉, 실리케이트를 알루미늄 설페이트에 첨가하기 전에 실리케이트를 알루미늄염에 첨가하는 것) 고함량의 Al2O3, 통상 16% 이상의 Al2O3에서 깨끗하고 안정하며, 높은 전단 혼합하에 알루미늄 설페이트, 또는 알럼(알루미늄 설페이트를 나타내는 말)으로 연속적으로 도입될 수 있는 알칼리 혼합물을 제조할 수 있다. 그러므로, 제시된 혼합순서의 역전은 놀랍게도 이전에 기술된 것보다 더 농축된 용액(즉, Al2O3함량이 높은 용액)을 생성하는 것을 가능하게 한다. 종래 기술에서 사용된 순서는 알루미늄 설페이트와 실리케이트의 혼합시 더 많은 물이 존재하여 더 농축된 생성물이 형성되는 것을 방지한다. 예를 들면, 본 발명에 따른 방법으로 11중량%당량의 알루미나를 함유하는 깨끗하고 안정된 용액을 제조하는 것이 가능하다.
이처럼 증가된 농도를 연속적으로 희석하여 더 적은 양의 생성물을 함유하는 즉, Al2O3를 7중량%당량까지 낮춘 안정한 생성물 용액을 생성한다. 수송비용이 최소화되는 것 이외에도, 더 적은 물이 제거되므로, 더욱 농축된 용액으로부터 고체 생성물을 제조하는 것이 더 경게적이다. 또한 더 짧은 건조 시간이 필요하기 때문에 가수분해에 의해서 생성물이 덜 분해된다.
본 발명의 방법으로 제조된 용액은 또한 상기에 언급된 종래 특허에 의하여 생성된 용액보다 소망의 용도에 더욱 실효가 있기 때문에 더욱 효과적이고 바람직하다. 예를 들면, 물의 혼탁도를 감소시키기 위하여 사용될때, 본 발명에 따른 용액은 대략 절반 정도의 양을 사용했을때 상기 특허의 생성물과 동일한 효과를 수득할 수 있다. 또한, 본 생성물은 찬물 뿐 아니라 더운물에서 더 효과적이어서, 생성물이 기후 변동에 덜 민감하다.
상기와 같이 제조된 알루미노-실리케이트-함유 중간 혼합물은 적어도 일주일 동안 안정하기 때문에 본 발명의 혼합 방법은 종래의 방법보다 또한 더 편리하다. 이것은 종래 방법의 설페이트-실리케이트 중간 혼합물의 불안정성으로 생기는 문제점, 즉 몇시간 후 혼합물의 겔 반응을 극복한다. 이러한 새로운 혼합 방법은 미합중국 특허 4,981,675호의 방법으로 제조된 10.8%의 Al2O3를 함유하는 용액과 비교했을때, 16% 이상의 Al2O3를 함유하는 알카리 알루미늄 염 용액(중간 알칼리 혼합물)을 균질하게 하다.
하나 이상의 약산의 염, 또는 산 자체를 높은 전단 혼합 단계 전 알카리 중간 혼합물 또는 산성의 알루미늄 설페이트 용액에, 또는 높은 전단 혼합단계 후 최종 생성물 용액에 첨가하는 것이 본 발명에서 또한 바람직하다.
아세테이트, 옥살레이트, 타르트레이트, 시트레이트, 글루코네이트 등과 같은 카르복실산 및/또는 다기능 히드록시 산과 같이 특정한 약 유기산의 알칼리, 알칼리 토 또는 암모늄 염, 또는 탄산염, 이탄산염, 붕산염, 모노-및 디-히드로젠 포스페이트 등과 같은 특정한 약 무기산의 알칼리, 알칼리 토 또는 암모늄 염이 본 발명에서 사용하기에 적당하다. 타산 나트륨 및 이탄산나트륨은 값싼 비용 및 신속한 이용가능성 때문에 바람직하다. 상기와 같은 염의 존재는 암모늄 설페이트와 중간 용액의 반응성을 증가시키고, 최종 생성물의 안정성을 증가시키며 최종 생성물의 수행능력을 개선시킨다.
특정한 이론에 구속되지 않는다면, 알칼리 중간 혼합물을 높은 전단하에 알루미늄 설페이트 내로 첨가하는 도중, 중간 생성물의 반응성이 높기 때문에 본 발명의 방법은 더 농축된 용액을 생성할 수 있다고 믿어지고 있다. 중간 생성물의 증가된 반응성을 설명하는 것은 화학 및 유리 구조에서 공지된 현상과 유사하게 개선될 수 있다. 실리케이트(또는 붕산실리케이트 유리)내에서, 다양한 산화물(예를 들면, Na2O, CaO)의 결합된 실리케이트 또는 (붕산-실리케이트) 종에 의하여 형성된 네트워크를 변형하는 것으로 공지되어 있다. 알루미네이트 예비 혼합물내 실리케이트 이온의 존재로 유사한 네트워크 변형이 일어날 수 있어서, 알루미네이트가 산성의 알룸용액내로 도입될때 일시적으로 생성되는 Al(OH)3겔의 구조를 변화시킨다.
따라서, 상기 겔은 커다란 비반응성의 입자로 성장되지 않지만, 대신, 다른 용액 종과 반응을 계속하여 용해성의 기본 폴리-뉴클레이트 알루미늄 화합물을 형성한다. 알루미네이트 용액 또는 알칼리 중간 혼합물내로 도입된 약산의 기타 염들, 예를 들면 탄산나트륨 또는 이탄산나트륨은 또한 최종 생성물의 형성을 용이하게 하는 유사한 역할을 할 수 있다.
염 또는 상응의 약산이 중간 혼합물내에 존재하게 되면, 그 형성 중에 또는 형성 후에 중간 혼합물로 직접 용해될 수 있거나 또는 더욱 바람직하게는 중간 용액의 형성시 상기 용액을 이용하기 전에 실리케이트 용액 또는 알루미네이트 용액내에 용해될 수 있다.
다음과 같은 반응물의 첨가 순서는 약산의 선택적인 염으로서 탄산나트륨을 사용하여 본 발명의 범위내에 해당하는 방법의 구체적인 실시예이다.
a. 탄산나트륨 다음에 실리케이트산 나트륨을 물에 첨가한 후, 높은 전단혼합 조건하에 생성된 예비 혼합물을 알루미늄산 나트륨에 첨가하여 중간 혼합물을 형성하고, 이 중간 혼합물을 알루미늄 셀페이트 용액으로 도입한다.
b. 실리케이트산 나트륨 다음에 탄산나트륨(고체로서 또는 용액으로)을 물에 첨가하여 예비 혼합물을 형성하고, 상기 예비 혼합물을 알루미늄산나트륨 용액에 첨가하여 중간 혼합물을 형성한 후, 높은 전단하에 중간 혼합물을 알루미늄 설페이트 용액내로 주입한다.
c. 실리케이트산 나트륨을 물에 첨가하고 생성된 용액을 알루미늄산 나트륨 용액에 첨가하여 중간 혼합물을 형성한 후, 고체 또는 용액 형태의 탄산나트륨을 알루미늄 설페이트 용액으로 첨가하고, 높은 전단 혼합 조건하에, 상기 중간 혼합물을 알루미늄 설페이트 용액으로 주입한다.
d. 실리케이트산 나트륨을 물에 첨가하고 생성 용액을 알루미늄산 나트륨에 첨가하여 중간 혼합물을 형성하고, 높은 전단 혼합 조건하에 상기 중간 혼합물을 알루미늄 설페이트 용액으로 주입한 후, 고체 형태 또는 용액으로 탄산 나트륨을 첨가한다.
e. 탄산나트륨을 첨가한다는 것만 제외하고 d에서 처럼 한다.
f. 실리케이트산 나트륨을 물에 첨가하고, 생성 용액을 알루미늄산 나트륨용액에 첨가하여 중간 혼합물을 형성한 후, 탄산나트륨을 상기 혼합물에 첨가하고, 높은 전단 혼합 조건하에 상기 생성된 중간 혼합물을 알루미늄 설페이트 용액내로 주입한다.
본 발명의 생성물은 음료수 및 폐수의 처리, 제지의 제조 및 펄트 또는 슬러지의 탈수에 특히 유용하다.
본 발명 및 본 발명의 통상적인 이점을 설명하기 위해서, 바람직한 구체적인 일시예가 이제 더욱 상세히 기술될 것이다.
[생성물]
화학양론적인 계수가 Al에 대해 표준화된 하기 식으로 표현되는 평균 화학 조성을 갖는 일군의 화합물을 상기 기술된 방법으로 생성할 수 있다:
식에서, A는 0.1이고;
B는 75 내지 2.0이며;
C는 0.30 내지 1.12이고;
D는 0.005 내지 0.1이며;
X는 2초과 4이하이고 3=B+2C+20(x-2); 및 E는 결합수 및 자유수 모두를 나타내는 광범위한 변수로서 통상 용액 형태 생성물의 경우 8초과이고 고체 형태 생성물의 경우 8미만이다.
또한, 상기 생성물은 B/3A×100으로 정의되는 염기도를 가지며 그 범위는 25-66%, 바람직하게는 40-60%, 더욱 바람직하게는 45-55%이다.
바람직하게는, 상기 일반식에서:
B=1.2-1.8
C=0.53-0.90
D=0.033-0.070
x≤3;
및 더욱 바람직하게는;
B=1.35-1.65
C=0.66-0.81
D=0.04
x=2.3
상기 용액은 또한 Al의 양을 기본으로 상기 식에서 동량의 Al을 대체하면서 철, 마그네슘, 칼슘, 아연 및 지르코늄으로부터 선택된 적어도 하나의 다원자가 양이온의 수용성 화합물을 10몰%까지 포함할 수 있다. 이러한 양이온은 알루미늄 설페이트의 일부를 동량의 상기 언급된 양이온의 설페이트 염과 교체시킴으로써 도입될 수 있다.
상기 용액은 설페이트 음이온을 기본으로 상기 식에서 동량의 황산염을 대체하면서 인산염, 아세트산염, 붕산염 및 염화이온으로부터 선택된 적어도 하나의 추가의 음이온의 수용성 화합물을 10몰%까지 포함할 수 있다.
이러한 음이온들은 일부의 알루미늄 설페이트를 동량의 상기 열거된 음이온의 알칼리, 알칼리 토 금속 또는 암모늄 염 또는 당 분야에서 통상의 지식을 가진 사람에게 공지된 기타 염으로 대체시킴으로써 도입될 수 있다.
추가의 다원자가 양이온 및/도는 음이온의 존재는 개선된 안정성 및/ 또는 수행능력을 갖는 생성물 용액을 형성하게 한다.
본 발명의 용액은 7-14당량%의 알루미나, 더욱 바람직하게는 8-11%를 함유한다.
본 발명은 또한 상기 언급된 수용액을 건조시킴으로써 생성되는 고체 생성물을 포함한다. 상기 고체 생성물의 일반식은 E값이 통상 8이하라는 점만 제외하고 상기 주어진 것과 동일하다. 상기 고체는 적어도 16.6중량%의 Al2O3, 및 통상 24-31%의 Al2O3를 포함한다.
상기 건조 생성물은 자체로 사용될 수 있거나, 적량의 물에 이를 용해시킴으로써 사용전에 재구성될 수 있다. 상기 재구성된 생성물은 본래의 수용액 자체와 동일한 방식으로 사용될 수 있다.
[제조 방법]
A. 출발물질
상기에 기술된 것처럼, 필요한 기본적인 출발 물질은 알칼리 금속 실리케이트, 알칼리 금속 알루미네이트, 알루미늄 설페이트 및 바람직하게는 약산, 또는 약산의 염이다. 알칼리 금속 실리케이트에 관해서는, 본 발명의 맥락에서 보아 실리케이트산 나트륨을 사용하는 것이 바람직함에도 불구하고, 특별히 적당한 알칼리 금속 실리케이트를 사용하는 것을 생각할 수 있다.
유사하게, 알칼리 금속 알루미늄산염의 쏘스에 있어서, 알루미늄산 나트륨이 바람직한 생성물이라 할지라도, 알칼리 금속 알루미네이트의 적당한 쏘스가 예견될 수 있다. 특별한 알칼리, 알칼리 토금속 또는 약산의 암모늄 염이 선택적일 성분으로서 사용될 수 있으며 탄산나트륨 또는 이탄산나트륨이 바람직하다.
본 발명의 방법에서 사용된 출발 물질의 상대적인 비율 및 농도가 선택되어 최종 생성물의 식에서 A, B, C, x 및 D의 값을 제공한다. 출발 물질의 알칼리 금속은 모든 경우에서 나트륨이고, 통상적인 비율은 하기와 같다:
출발물질 중량부
실리케이트산 나트륨 1-266
(수용액-28.7%의 SiO2)
물 260
알루미늄산 나트륨 950-1150
(수용액-25.2%의 Al2O3)
황산 알루미늄 5500-7000
(수용액-8.3% Al2O3)
탄산나트륨(선택적) 1-200
B. 반응 절차
탄산나트륨이 선택적인 성분으로서 사용되는 바람직한 반응 절차의 실시예는 하기와 같다.
탄산나트륨 및 알칼리 금속 설페이트가 물과 함께 혼합되는 예비 혼합 단계가, 소망한다면, 더 높은 온도가 사용될 수 있음에도 불구하고, 주위 온도에서 수행되었다.
이렇게 생성된 수성의 예비 혼합물을 연속적으로 격렬하게 교반하면서, 바람직하게는 알루미네이트 용액을 재빨리 교반하여 생성된 소용돌이의 중심으로 예비 혼합물 용액을 부어서 알칼리 금속 알루미네이트 용액에 첨가했다. 이러한 단계는 바람직하게는 주위 온도에서 수행된다.
생성된 중간 혼합물을 높은 전단 혼합 조건하에 냉각하면서 수성 알루미늄 설페이트 용액내로 구배첨가 하거나 압력하에 주입하여 혼합물의 온도를 대략 40℃ 이하로 하고, 반응을 발열반응으로 한다. 약간의 탄산염이 혼합물의 최종 pH에 따라 용액내에 잔류할 수 있음에도 불구하고, 상기 단계 중에 탄산나트륨을 산성 알루미늄 설페이트와 반응시켜 용액으로부터 빠져나오는 이산화탄소 기체를 형성한다.
높은 전단 혼합 조건이 당 분야에서 잘 공지되어 있으며 특정한 믹서, 혼합기 또는 균질혼합기에 의하여 수행될 수 있다. 유체 전단 비율의 기본적인 정의는 속도 구배, dv/dy로서 이는 시간의 반비례 단위를 갖는다(m/(sec)(m)=sec-1)(J. Y. Oldshue, 유체 혼합 테크놀로지, 맥그로우-힐 출판사 발생, 1983,24 페이지, 이후 참고문헌으로서 소개된다.). 표준의 높은 전단 호합 조건은 예를 들면, 1000sec-1를 초과하는 속도구배를 갖는 워닝 혼합기를 사용하여 수득될 수 있다(예를 들면, T, R. Camp, Floc Volume Concentration, Jour. AWWA, 68:656-673{1983}를 참조하라). 1000sec-1초과의 속도 구배를 특징으로 하는 혼합조건은 따라서, 당 분야에서 높은 전단 혼합 조건으로 공지되어 있다. 1000sec-1만큼 낮은 속도 구배가 주위 온도보다 더 낮은 온도에서 사용될 수 있다해도, 3000sec-1이상의 속도 구배를 사용하는 것이 바람직하다.
높은 전단 혼합이 본 발명 방법의 필수적인 부분이라는 것이 알려져 왔다.
특정한 이론에 얽매이지 않는다해도, 높은 전단 혼합이 두가지 중요한 작용을 한다는 것이 제안되고 있다. 우선, 상기가 알루미늄 설페이트 용액내로 도입되면서 반응물, 특히 설페이트와 알루미네이트의 중간 혼합물의 즉각적인 높은 희석을 제공한다. 알루미늄 설페이트에 비해서 너무 작은 국부적인 초과 농도는 고체 겔 입자의 형성 및 출현의 결과를 가져오므로 중간 혼합물의 국부적인 초과 농도는 피하는 것이 요구된다. 두번째로, 높은 전단 혼합은 겔의 작은 입자를 고도로 분산되고 응집이 없는 형태로 분해시키는데 필요한 힘을 제공한다,
실제로, 높은 전단 혼합은 반응성 겔을 생성하고 실질적으로 투명한 폴리뉴클레이트 기본 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트 용액을 생성시키는데 충분하다.
혼합 및 반응이 완전할때, 반응 혼합물은 선택적으로 1/2 내지 1시간의 간격으로 대략 60℃까지 가열되며, 대략 60℃에서 1시간동안 유지시켜 반응을 완료한 후, 1 1/2 내지 3시간의 시간 간격으로, 더욱 바람직하게는 대략 1 1/2-2 시간내에 60℃에서 30℃로 냉각시켜 생성물의 분해를 유발하는 가수분해를 피한다. 선택적으로 가열 단계중에는 진공이 사용될 수 있어서 과량의 물을 제거하는 것을 가속화시키므로 최종 생성물 용액내 Al2O3의 농도는 통상 10.0 내지 12.0 중량%가 되도록 한다.
상기와 같은 방식으로 반응 혼합물을 가열 및 냉각하는 대신에, 혼합물이 반응을 계속하고 용액이 맑아지는 시간, 적어도 6시간동안 상기 혼합물을 단순히 조용히 방치할 수 있다.
생성된 맑은 용액은 긴 시간동안 안정하며 추가의 처리없이 사용될 수 있다. 그러나, 앞서 미리 언급된 것처럼, 화합물의 열 분해를 피하기 위해서 바람직하게는 124-130℃의 배출 온도에서 진공 건조 또는 냉동 건조시킴으로써, 바람직하게는 계속 110℃ 이하에서 용액의 온도를 유지시키면서, 소망한다면 상기 용액을 건조시킴으로써, 즉 분무 건조시킴으로써(가장 바람직하다) 용액으로부터 고체 생성물이 형성될 수 있다.
본 발명의 전체 과정은 일괄처리 또는 연속 처리로 수행될 수 있다. 연속 과정에서, 각각의 원료 물질이 높은 전단 혼합기(즉, 균질혼합기)로 특정속도로 공급되어 생성물 용액을 연속적으로 생성하게 한다.
적당한 연속 작동의 예가 제1도의 플로우 다이아그램에 나타나 있다.
상기 시스템에서, 혼합 용기(20)가 우선 동가의 25.3중량%의 Al2O3를 함유하고 Na2O/Al2Ox의 비율이 1.25이면 용액의 중량이 총 반응물의 13.29중량%를 나타내는 알루미늄산 나트륨의 수용액과 함께 라인(22)를 통해 쏘스(21)로부터 공급된다. 탄산나트륨 11(총 반응물의 0.31중량%를 형성), 동가의 28.7% wt/wt의 Sio2(총 반응물의 1.67중량%)를 함유하는 실리케이트산 나트륨의 수용액 12 및 물 13(총 반응물의 3.26중량%)을 혼합 용기(14)에 첨가하고 생성된 수성의 예비혼합물을 라인(15)를 통해 두번째 혼합 용기(20)으로 옮긴다. 상기 예비혼합물 및 알루미네이트 용액을 믹서(20)내에서 완전히 혼합한 후 생성된 알칼리 중간 혼합물(총 반응물의 18.35중량%를 나타냄)을 12.4Kg/min의 유동속도로 라인 23을 통해 참고 번호 25로 통상 표시되며, 제2도에 더욱 상세히 기술되어 있는 높은 전단 혼합 장치로 옮긴다. 8.3중량%의 Al2O3를 함유하는 알루미늄 설페이트 수용액을 쏘스 26으로부터 15-25℃로 냉각시킨 후, 54.6kg/min의 유동속도로 라인 27을 통해 높은 전단 혼합 장치 25로 또한 공급하며 이때 총 반응물의 81.47중량%를 나타낸다. 생성물 용액을 높은 전단 혼합하고 67kg/min의 속도로 라인 28을 통해 높은 전단 혼합 장치로부터 생성물 탱크 29로 흐르게 하며, 추가의 처리 및/또는 사용전에 탱크에서 24시간동안 유지시킨다.
높은 전단 혼합 장치 25가 제2도에 더욱 상세히 나타나 있다. 상기 장치는 본 발명의 방법이 수행되는 것처럼 알루미늄 설페이트 용액을 저장하고(상기 과정의 출발시) 본 발명의 수성 생성물을 축적하기 위한 연장된 수직방향의 재순환 컬럼 30으로 구성되어 있다. 컬럼은 외부 표면의 대부분을 덮는 자켓 31을 구비하고 있으며, 상기 자켓은 컬럼 내용물의 온도를 대략 40℃ 이하로 유지해야 할때 출구 32 및 입구 33을 통해 냉각수와 함께 공급된다. 상기 컬럼은 파이프 35(바람직하게는 7 1/2cm(3인치)의 직경 파이프)에 연결된 저부 출구 34를 가지며 전기 모터 37(예를 들면, 199,200sec-1의 최대 속도 구배를 갖는 15cm(6인치) 직렬 전단 Gifford-Wood 파이프라인 혼합기, Greerco Corporation, Hudson, New Hampshire, USA)에 의하여 작동되는 균질혼합기 36으로 향한다.
혼합기-균질혼합기 36을 파이프 35로부터의 액체를 고 전단 혼합해서 상기 액체를 재순환 파이프 38(바람직하게는 또한 7 1/2cm(3인치) 직경의 파이프)을 통해 컬럼 30으로 되돌리는데, 이때 재순환 파이프는 컬럼 30의 내부로 통과시킨 후, 일정거리만큼 공축 아래방향으로 뻗어있으며, 컬럼 30의 출구 34로부터 짧은 거리(즉 20cm(8인치))만큼 간격이 떨어진 출구 39를 갖는다. 그 결과, 파이프 38로부터의 다량의 배출량이 컬럼 출구34를 통해 파이프 35로 들어가고 재순환되지만, 약간량은 컬럼 30의 내부에 축적된다.
파이프 35는 라인 23으로부터 중간 용액을 주입하기 위한 첫번째 입구 40(바람직하게는 균질 혼합기의 대략 15cm(6인치) 상부에 위치함) 및 라인 27로부터의 알루미늄 설페이트 용액을 주입하기 위한 도번째 입구 41을 포함하고 있다(제1도 참조). 상기 입구들은 균질 혼합기 36가까이에 위치하여 주입된 용액이 균질 혼합기내로 즉시 빨려들어 가도록 한다.
주입된 용액 및 컬럼 30으로부터 배출된 용액이 높은 전단 조건하에서 균질 혼합기 36에 의하여 재빨리 혼합된다. 컬럼 30내에 축적하는 생성물 용액은 라인 28과 연결된 최종 생성물 출구 43을 통해 컬럼으로부터 배출된다. 자켓 31을 통해 통과되는 냉각수는 상기에 지시된 것처럼 혼합이 진행되는 동안 생성물 용액의 온도를 40℃ 이하로 유지시킨다.
일괄처리를 기본으로 하는 본 발명을 수행하기 위한 또 다른 방법이 제1도를 참조로 묘사되어 있으며 이후 설명되어 있다. 제3도에 나타나 있는 몇개의 장치는 제2도에 나타난 것과 동일하며, 특별한 경우에는, 단순 및 편의를 위해 동일한 참조 번호가 사용된다.
탄산나트륨 및 실리케이트산 나트륨의 예비-혼합물을 교반하면서 260kg의 물에, 1 내지 200kg, 바람직하게는 25kg의 탄산나트륨 및 1 내지 266kg, 바람직하게는 133kg의 실리케이트산 나트륨 용액(동가의 28.7% SiO2을 함유하며 SiO2:Na2O의 비율은 3.22:1.0이다)을 첨가함으로써 용기(나타나있지 않음)내에서 우선 제조된다.
950 내지 1150, 바람직하게는 1060kg의 알루미늄산 나트륨 용액(동가의 25.2 중량%의 Al2O3을 함유)을 교반기 46이 구비된 1900리터(500 U.S 갤론)크기의 스텐레스 스틸 용기 45에 첨가한다. 교반과 함께 실리케이트산 나트륨과 탄산나트륨의 예비혼합물을 교반기 46에 의하여 생성된 소용돌이 내로 부어서 외과상 깨끗한 바람직하게는 동가의 18중량%의 Al2O3를 함유하며 중간 혼합물로 언급되는 현탁액 또는 용액을 만든다.
5,500 내지 7,000kg, 바람직하게는 6,497kg의 알루미늄 설페이트 용액(동가의 8.3% Al2O3함유)을 가열 및 냉각 자켓 및 68rpm의 교반기(나타나 있지 않음)가 구비된 제2도 컬럼 30의 것과 유사한 디자인을 갖는 7600리터(2,000 U.S 캘론) 크기의 스텐레스 스틸 반응기 30에 가하고 반응기의 내용물을 상기에 언급된 형의 균질 혼합기 36에 의하여 균질혼합했다(재순환 펌프로서 균질 혼합기를 일시적으로 사용한다).
재순환의 경우, 균질 혼합기로부터의 유출물이 파이트 38을 통하는 반응기 상부의 유출물을 되돌리는 15cm(6인치) 직경의 파이프를 통하는 동안, 반응기 30의 내용물을 7 1/2cm(3인치) 직경의 파이트 35를 통해 탱크의 바닥으로부터 회수한다.
재순환시키고, 냉각액이 가열/냉각 자켓을 통해 순환하면서 총 952 내지 1,516kg, 바람직하게는 1,478kg의 중간 혼합물(대략 18.1중량%의 Al2O3당량을 함유)이 균질혼합기 36에 가해지기 전에 3인치 직경의 입구 파이프 35, 대략 15cm(6인친) 내에 위치하고 있는 주입 지점 40을 통해 탱크 45로부터 첨가된다. 주입 속도는 1/2 내지 3시간으로 조절하고, 바람직하게는 대략 11/4 시간이 중간 혼합물의 총량에 첨가되어, 혼합물의 온도는 40℃를 초과하지 않고, 바람직하게는 38℃를 초과하지 않도록 냉각속도가 조절된다.
일단, 첨가가 끝나면, 재순환이 중지되고 교반기는 작동을 계속한다. 반응기의 내용물을 가열/냉각 자켓을 통하는 증기를 통해 통과시킴으로써 55-60℃로 가열한다. 탱크의 내용물을 1시간동안 55-60℃로 유지하여 반응을 완성하고 가열/냉각 자켓을 통해 냉각액을 순환시킴으로써 냉각하며, 1/2 내지 3, 바람직하게는 대략 1 1/2 시간으로 조절된 냉각 속도는 탱크의 내용물을 30℃ 이하로 한다, 탱크의 내용물이 수송 및 사용을 위해 준비된다.
상기 기술된 가열 및 냉각 단계에 대한 또 다른 대안으로서, 중간 혼합물의 첨가가 완료된 후 생성물을 저장 탱크로 옮길 수 있다. 이때 용액의 온도는 통상 대략 30-38℃ 또는 대략 35℃이다. 다음의 6-24 시간동안, 교반 또는 교반 없이, 상기 혼합물은 반응을 계속하여 깨끗한 용액을 생성한다. 탱크의 내용물이 수송 및 사용을 위해 준비된다.
연속 과정 생성물의 경우에서처럼, 상기 생성물 용액이 건조될 수 있어서 부분 또는 모든 과량의 물을 제거하고 생성물을 고체로 전환시킬 수 있다.
본 발명 및 그 이점이 하기의 실시예를 참고로 더 상세히 기술될 것이나 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
하기의 실시예에서, 이전 과정의 생성물(PASS 8.3으로 표시)이 모든 경우에 있어서 U.S. 특허 4,981,675호의 실시예 1(컬럼 5)에 따라 제조된다. 본 발명의 생성물(PASS 100으로 표시)은 언급된 출발 물질의 바람직한 양을 사용하여 상기 기술된 일괄처리 방법에 의하여 모든 경우에서 생성된다.
생수의 처리에 있어서 본 발명의 생성물과 종래 특허(PASS 8.3 으로 표시)에 따라 제조된 생성물의 효과를 실험적으로 비교한 것이 하기 표 1에 나타나 있다.
상기 결과는 처리되어야 할 생수의 pH, 알칼리도, 혼탁도 및 온도가 유사한 조건하에서 동일량의 AlO/1에서 PASS 100이 두배 또는 훨씬 개선된 물의 청량도를 제공함을 나타내고 있다.
[실시예 2]
본 실시예는 본 발명 생성물(PASS-100)의 다른 형태의 효과를 비교한다:
1. PASS-100
일괄처리 방법으로부터 수득된 용액의 형태인 본 발명의 생성물.
2. PASS-100 R.S.D.
수득된 PASS-100 용액을 분무 건조하고 분무 건조된 생성물을 재구성했다.
3. PASS-100 B.C.
PASS-100을 제조하기 위해 사용된 탄산나트륨을 2배 몰의 이탄산나트륨으로 대체했다.
4. PASS-100 C.P
일괄처리 과정이 아닌 연속 과정을 사용한다는 것을 제외하고 PASS-100과 동일한 성분으로부터 제조된 생성물.
상기 결과는 처리될 생수의 pH, 알칼리도, 혼탁도 및 온도가 유사한 조건하혼탁도 감소가 PASS-100 B.C. 및 PASS-100 C.P. 가 PASS-100보다 약간 양호하게 수행되었다.
재구성된 PASS-100 R.S.D.의 결과는 PASS-100의 분무 건조가 상기 생성물의 효과를 감소시키지 않았다는 것을 나타내고 있다.
또한 생성물 PASS-100 B.C.는 플럭(floc) 형성이 더 늦는다는 것을 나타내고 있다. PASS-100 C.P.은 양호한 플럭 형성, 가장 빠른 침전 형성, 및 가장 양호한 혼탁도 감소를 나타내고 있다.
[실시예 3]
Marlow, Buckinghamshire, England에 위치하는 테임즈 강에서 수집한 물을 시험하였다.
pH 7.76
혼탁도 2.7ntu
색깔 20/30° 헤이즌
온도 8℃
경도 300mg CaCO/1
알칼리도 180mg CaCO/1
상기 응집제를 생수내로 재빨리 혼합하고 15분 동안 천천히 교반했다. 침전 혼탁도는 플록이 10분 동안 침전된 후 얻어졌다.
PASS-100(AlO100%) 및 재구성된 PASS(분무 건조-8.1%의 AlO로 재구성) 모두와 비교시 더 많은 플럭, 더 적은 혼탁수 및 더 낮은 알루미늄 잔류 수준을 수득했다.
재구성된 PASS(8.1% AlO)는 약간 더 양호한 잔류 알루미늄 및 더 낮은 혼탁도를 제공한다.
PASS 100의 결과는 표 3에, 재구성된 분무 건조 PASS의 결과는 표 4에, 알럼의 결과는 표 5에 나타나 있다.
표에 나타난 플럭 크기 묘사의 의미는 하기와 같다:
A=0.3-0.5mm
B=0.5-0.75mm
C=0.75-1.0mm
D=1.0-1.5mm
E=1.5-2.25mm
[실시예 4]
본 실시예에서는 Buchi 190 Mini Spray Drier(상품명)가 사용되었다(크기 50×60×100cm). 220℃의 입구 온도 및 115-125℃의 출구 온도를 사용하여 희석되지 않은 PASS-100을 분무 건조하여 밀가루와 비슷한 물질을 수득했다.
110℃에서 2시간동안 시료를 가열한 결과, 중량 손실(즉 수분 함량)이 1.5%였다.
분무 건조된 PASS-100의 시료를 비이커내 탭수에서 재용해하여 8.2%의 AlO용액을 수득했다. 온도를 17 내지 37℃로 올렸다. 상기 혼합물을 교반하고 40분 후 비이커의 바닥에는 고체 물질이 남아있지 않다. 1 1/2 시간의 교반 후 거의 깨끗한 용액이 여과되었다(메쉬-1.2μm). 용해되지 않은 물질의 중량은 0.8%였다. 여액 시료를 분석하여 AlO의 농도가 8.2%임을 확인했다.
분무 건조된 PASS 100과 물 사이의 반응 속도는 온도 의존성이라는 것이 알려졌다. 물의 온도가 4℃인 경우, 분무 건조된 PASS 100의 첨가로 16.5℃까지 상승하고, 고체 물질이 비이커의 바닥에서 관찰되지 않을때까지의 시간은 상기의 시간보다 훨씬 더 길었다.
본 발명의 생성물은 특히 물과 식물 쥬스, 즉 물에 의해 여과된 당을 갖는 당 비트 펄프를 함유하는 탈수 식물재료를 탈수시키는데 적당하다는 것이 밝혀졌다. 통상 잔여 펄프는 가압, 건조에 의해 탈수되고 동물 모이로 사용된다. 과거에는, 알루미늄 설페이트는 건조 단계전에 소량의 물을 함유하는 생성물을 수득하기 위해 가압전에 여과된 비트 펄프상에 알루미늄 설페이트를 분무했었다. 본 발명의 생성물은 상기와 같은 방식으로 사용될때 훨씬 건조한 압축 펄프를 수득할 수 있으며 따라서 더 신속하고/하거나 경제적인 건조 단계를 만들수 있다.
본 발명의 생성물은 또한 펄프 및 제지 산업에서 사용될 수 있다. 특히, 산성 종이 제조 과정의 배수-보유 보조제로서 사용되는 알럼(알루미늄 설페이트)의 대체물로서 사용될 수 있다는 것이 밝혀지고 있다. 그러나, 본 발명의 생성물은 현재 놀랍게도 알럼 자체는 중성 및 알칼리 종이 제조과정에서 사용될 수 없음에 비해 중성 및 알칼리 종이 제조 과정시 배수-보유 보조제 및 크기 촉진제로서 사용될 수 있다는 것이 밝혀지고 있다.
본 발명의 방법은 폐수처리, 식물 재료의 탈수, 제지 등과 같은 분야에 유용한 액체 및 고체를 제조할때 상업적으로 유용한 범위에서 수행될 수 있다.

Claims (35)

  1. 하기 식으로 나타나는 평균 화학 조성을 갖는 폴리뉴클레이트 염기성 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트를 제조하는 방법에 있어서,
    (식에서, A는 1, 0 이고; B는 0.75 내지 2.0 이고; C는 0.30 내지 1.12이고; D는 0.005 내지 0.1이고; X는 2이상 4이하로서, 3=B+2C+2D(x-2)이며; E는 용액형태 생성물인 경우 8이상이고 고체형태 생성물인 경우 8이하이며; 상기 폴리뉴클레이트 화합물은 B/3A×100으로 정의되고 범위가 25-66%인 염기도를 가지고; 상기 식으로 나타난 A1의 10몰%까지가 동일량의 다른 다원자가 양이온으로 교체될 수 있고 상기 식에서 나타난 설페이트의 10몰%까지가 다른 음이온으로 교체될 수 있다면, 용액은 약산 또는 그 염을 10몰%까지 함유할 수 있다).
    상기 방법은 알칼리 금속 실리케이트 및 알칼리 금속 알루미네이트를 물내에서 혼합하여 알칼리 중간 혼합물을 형성하고; 알칼리 중간 혼합물을 높은 전단 혼합 조건하에서 산성의 알루미늄 설페이트에 첨가하여 안정한 용액을 형성하며; 알칼리 금속 실리케이트, 알칼리 금속 알루미네이트 및 알루미늄 설페이트의 상대량이 상기 식에서 A, B, C 및 D의 값을 만족하도록 하는 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레이트 염시성 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 알루미늄 및/또는 설페이트의 10몰%까지가 10몰%까지의 알루미늄 설페이트로 교체될 수 있어서 알루미늄이 아닌 다원자가 양이온, 설페이트 이외의 음이온 및 상기 다원자가 양이온 및 음이온 모두로부터 선택된 이온을 함유하는 적어도 하나의 수용성 화합물을 동일량 사용하여 A 및 B값을 형성하는 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레이트 염기성 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 10몰%까지의 약산 또는 그의 염이 적어도 하나의 상기 중간 혼합물, 상기 알루미늄 설페이트 용액 및 수성 폴리뉴클레이트 히드록시 알루미늄 실리케이트 설페이트 용액내에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레이트 염기성 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 약산 또는 그 염이 상기 중간 혼합물을 알루미늄 설페이트 용액으로 첨가하는 동안 적어도 하나의 상기 중간 혼합물 및 상기 알루미늄 설페이트 용액내에 존재하는 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레이트 염기성 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 약산이 약 유기산 및 약 무기산으로부터 선택되고 그 염은 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 암모늄 염으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레이트 염기성 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 약산의 염이 탄산나트륨 또는 이탄산나트륨인 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레이트 염기성 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 다원자가 양이온이 철, 마그네슘, 칼슘, 아연 및 지르코늄으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레이트 염기성 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트의 제조방법.
  8. 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 첨가 음이온이 포스페이트, 아세테이트, 보레이트, 클로라이드, 비카보네이트 및 카보네이트로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레이트 염기성 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 탄산나트륨 및 실리케이트산 나트륨을 물에 첨가하여 예비혼합물을 형성하고, 상기 예비 혼합물을 알루미늄산 나트륨 용액에 첨가하여 중간 혼합물을 형성하고 높은 전단 혼합 조건하에서 상기 중간 혼합물을 알루미늄 설페이트 용액내로 주입하는 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레이트 염기성 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 실리케이트산 나트륨 및 탄산나트륨을 물에 첨가하여 예비 혼합물을 형성하고, 상기 예비 혼합물을 알루미늄산 나트륨 용액으로 첨가하여 중간 혼합물을 형성하고, 높은 전단 혼합 조건하에서, 상기 중간 혼합물을 알루미늄 설페이트 용액으로 주입하는 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레이트 염기성 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서, 실리케이트산 나트륨을 물에 첨가하고 생성용액을 알루미늄산 나트륨 용액에 첨가하여 중간 혼합물을 형성한 후, 탄산나트륨을 상기 알루미늄 설페이트 용액에 첨가하고 높은 전단 혼합 조건하에서 상기 중간 혼합물을 알루미늄 설페이트 용액으로 주입하는 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레이트 염기성 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트의 제조방법.
  12. 제1항에 있어서, 실리케이트산 나트륨을 물에 첨가하고 생성용액을 알루미늄산 나트륨 용액에 첨가하여 중간 혼합물을 형성하고 높은 전단 혼합 조건하에서, 상기 중간 혼합물을 알루미늄 설페이트 용액내로 주입한 후 탄산나트륨을 여기에 첨가하는 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레이트 염기성 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트의 제조방법.
  13. 제1항에 있어서, 실리케이트산 나트륨을 물에 첨가하고 생성용액을 높은 전단 혼합 조건하에서 알루미늄산 나트륨 용액에 첨가하여 중간 혼합물을 형성하고 상기 중간 혼합물을 알루미늄 설페이트 용액내로 주입하는 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레이트 염기성 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트의 제조방법.
  14. 제1항에 있어서, 실리케이트산 나트륨을 물에 첨가하고, 생성용액을 알루미늄산 나트륨 용액에 첨가하여 중간 혼합물을 형성하고, 탄산나트륨을 상기 혼합물에 첨가한 후, 높은 전단 혼합 조건하에서 상기 중간 혼합물을 알루미늄 설페이트 용액내로 주입하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레이트 염기성 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트의 제조방법.
  15. 제1항에 있어서, 중간 혼합물을 알루미늄 설페이트 용액으로 첨가하는 도중, 생성 혼합물의 온도를 대략 40℃ 이하로 유지시키는 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레이트 염기성 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트의 제조방법.
  16. 제1항에 있어서, 중간 혼합물을 알루미늄 설페이트 용액에 첨가하고, 혼합물의 온도는 1/2 내지 1시간동안 대략 60℃로 올리고, 대략 60℃에서 대략 1시간동안 유지시켜 반응을 완성하고 대략 1 1/2 내지 3시간동안 60℃에서 대략 30℃로 냉각시키는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레이트 염기성 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트의 제조방법.
  17. 제1항에 있어서, 중간 혼합물을 알루미늄 설페이트 용액으로 첨가하고, 추가의 사용전에 상기 생성된 혼합물을 적어도 대략 6시간동안 방치하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레이트 염기성 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트의 제조방법.
  18. 제1항에 있어서, B=1.2-1.8 C=0.53-0.90 D=0.033-0.070 x≤3인 화합물 용액을 제조하는 방법에 있어서, 상기 방법은 알칼리 금속 실리케이트산, 알칼리 금속 알루미네이트 및 알루미늄 설페이트의 상대량이 상기 B, C, D 및 x의 값을 만족시키는 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레이트 염기성 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트의 제조방법.
  19. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용액이 11중량%까지의 Al2O3을 가지는 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레이트 염기성 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트의 제조방법.
  20. 제1항에 있어서, 상기 방법의 출발 물질이 하기와 같은 상대적인 비율로 사용되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 폴리뉴클레이트 염기성 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트의 제조방법.
    출발물질 중량부
    실리케이트산 나트륨 1-266
    (수용액-28.7%의 SiO2)
    물(예비혼합물욜) 260
    알루미늄산 나트륨 950-1150
    (수용액-25.2%의 Al2O3)
    황산 알루미늄 5500-7000
    (수용액-8.3% Al2O3)
    탄산나트륨 1-200
  21. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 용액이 제조되는 것을 특징으로 하는, 하기 식으로 나타나는 평균 화학 조성을 갖는 수성 폴리뉴클레이트 염기성 알루미늄 히드록시 실리케이트산 설페이트 용액:
    (식에서, A는 1, 0 이고; B는 0.75 내지 2.0 이며; C는 0.30 내지 1.12이고; D는 0.005 내지 0.1이며; X는 2이상 4이하로서, 3=B+2C+2D(x-2)이고; E는 8이상의 수이며; 상기 용액은 B/3A×100으로 정의되고 25-66%의 범위를 갖는 염기도를 가지며; 상기 식으로 나타난 A1의 10몰%까지가 동일량의 다른 다원자가 양이온으로 교체될 수 있고, 상기 식에서 나타난 설페이트의 10몰%까지가 다른 음이온으로 교체될 수 있다면 상기 용액은 또한 약산 또는 그 염을 또한 10몰%까지 함유할 수 있다.)
  22. 제22항에 따라 제조된 용액을 건조시키는 것을 특징으로 하는, 하기 식으로 나타난 평균 화학 조성을 갖는 고체 폴리뉴클레이트 염기성 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트의 제조방법:
    (식에서, A는 1, 0 이고; B는 0.75 내지 2.0 이며; C는 0.30 내지 1.12이고; D는 0.005 내지 0.1이며; X는 2이상 4이하로서, 3=B+2C+2D(x-2)이고; E는 8이하의 수이며; 상기 식에서 나타난 A1의 10몰%까지가 동일량의 다원자가 양이온으로 교체될 수 있고, 상기 식에서 나타난 설페이트의 10몰%까지가 다른 음이온으로 교체될 수 있다면, 고체는 또한 약산 또는 그 염을 10몰%까지 함유할 수 있다.)
  23. 제22항에 있어서, 고체의 열분해를 피하기 위해서 대략 11℃이하의 온도에서 건조시키는 것을 특징으로 하는 고체 폴리뉴클레이트 염기성 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트의 제조방법.
  24. 고체가 제22항에 따른 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는, 하기 식으로 나타나는 평균 화학 조성을 갖는 고체 폴리뉴클레이트 염기성 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트:
    (식에서, A는 1, 0 이고; B는 0.75 내지 2.0 이며; C는 0.30 내지 1.12이고; D는 0.005 내지 0.1이며; X는 2이상 4이하이고, 3=B+2C+2D(x-2)이며; E는 8이하의 수이며; 상기 식에서 나타난 A1의 10몰%까지가 동일량의 다원자가 양이온으로 교체될 수 있고, 상기 식에서 나타난 설페이트의 10몰%까지가 다른 음이온으로 교체될 수 있다면, 고체는 또한 약산 또는 그 염을 10몰%까지 함유할 수 있다.)
  25. 제21항에 따른 염기성 폴리뉴클레이트 알루미늄 실리케이트 설페이트 용액의 물을 정제시키는 용도.
  26. 제24항에 있어서, 상기 물을 제지공장으로부터 배출되는 맑은 물인 것을 특징으로 하는 고체 폴리뉴클레이트 염기성 알루미늄 히드록시 실리케이트 설페이트 용액의 물을 정제시키는 용도.
  27. 제21항에 따른 염기성 폴리뉴클레이트 알루미늄 실리케이트 설페이트 용액의 식물재료를 탈수시키는 용도.
  28. 제27항에 있어서, 상기 식물재료가 여과된 비트 펄트인 것을 특징으로 하는 염기성 폴리뉴클레이트 알루미늄 실리케이트 설페이트 용액의 식물재료를 탈수시키는 용도.
  29. 제21항에 따른 염기성 폴리뉴클레이트 알루미늄 실리케이트 설페이트 용액의 제지시 용도.
  30. 제29항에 있어서, 상기 용액이 응집 및/또는 침전에 의한 제지시 산성 크기를 유지하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 염기성 폴리뉴클레이트 알루미늄 실리케이트 설페이트 용액의 제지시 용도.
  31. 제29항에 있어서, 상기 용액이 산성 제지 과정에서 배수-보유 보조제로서 사용되는 것을 특징으로 하는 염기성 폴리뉴클레이트 알루미늄 실리케이트 설페이트 용액의 제지시 용도.
  32. 제29항에 있어서, 상기 용액이 중성 및 알칼리 제지 과정에서 배수-보유 보조제 및 크기 촉진제로서 사용되는 것을 특징으로 하는 염기성 폴리뉴클레이트 알루미늄 실리케이트 설페이트 용액의 제지시 용도.
  33. 안정한 폴리뉴클레이트 실리케이트-함유 화합물을 제조하기 위한 처리장치에 있어서, 컬럼(30)은 그 측벽(31)내에 배출 생성물 출구(43) 및 그 바닥에 출구(34)를 가지며, 첫번째 유체 흐름 도관(35)은 상기 바닥 출구 및 높은 전단 혼합기(36)의 입구에 연결되어 있고, 상기 첫번째 도관내 주입장치(40,41)는 상성 반응 용액 및 중간 용액을 첫번째 도관을 통해 흐르는 유체내로 주입하며, 두번째 유체 흐름 도관(38)은 높은 전단 혼합기의 출구를 상기 컬럼에 연결시키는데, 이때 두번째 도관은 생성물 출구 배출물 아래에 있는 컬럼의 측벽을 통해 통과하고 상기 컬럼내에서 수직 중심 아래방향으로 뻗어져 있으며 상기 컬럼 바닥출구의 상부로부터 약간 떨어진 출구(39)에서 끝나는, 산성 반응 용액을 보유하고 생성물 용액을 축적하기 위한 연장된 수직형 재순환 컬럼(30)을 특징으로 하는 안정한 폴리뉴클레이트 실리케이트-함유 화합물을 제조하기 위한 처리장치.
  34. 제33항에 있어서, 높은 전단 혼합기가 균질 혼합기인 것을 특징으로 하는 처리장치.
  35. 제33항에 있어서, 상기 두번째 도관 출구가 상기 컬럼 바닥 출구보다 대략 20cm 상부에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 처리장치.
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