KR900004487B1 - 혼합 금속 수산화물의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

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혼합 금속 수산화물의 제조방법
본 발명은 혼층 금속 수산화물을 사용한 물 또는 친수성 유체의 농후화에 관한 것이다.
여러가지 이유로 예를들면, 수성-금속작용유체, 소화용 유체, 유전 천공 유체, 식품첨가제, 압매액(壓媒液), 수성 페인트 또는 피복물 및 제막액으로, 및 액체 또는 용액의 농후화가 유리한 다른 용도로 사용하기 위해 물, 수용액, 친수성 유체등을 농후화한다.
구아고무 및 폴리아크릴아미드와 같은 수성 농후화제는 고도의 전단응력, 약 250℉(121℃)이상의 열수처리, 산화, 세균 작용, 및 염에 대해 불안정하다. 이들 문제점 몇가지를 해결하기 위해서는 때때로 살균제 및 산화방지제와 같은 첨가제가 필요하다.
수화 알루미늄 화합물의 몇가지 형태를 포함하는, 천공유체와 같은 수성물질의 농후화제 또는 점도증가제는 예를들어 미합중국 특허 제4,240,915; 4,349,443; 4,366,070; 4,389,319; 4,428,845; 4,431,550; 4,447,341; 4,473,479; 및 4,486,318호에 기술되어 있다. 동일한 목적을 위한 알루미늄 화합물의 다른 형태는 미합중국 특허 제4,240,924; 4,353,804; 4,411,800; 및 4,473,480호에 기술되어 있다. 다른 형태의 점도증가제가 기술되어 있는 유사한 특허는 예를들면 미합중국 특허 제4,255,268; 4,264,455; 4,312,765; 4,363,736; 및 4,474,667호이다.
상기 언급한 특허들은 동일반응계내에서 수화 알루미늄 화합물의 생성을 다루고 있다. 그러한 공정의 주요 단점은 다음과 같다.
(1) 생성된 농후화 유체가 다량의 반응염을 함유하는 점이다 이는 여러 상황에서 원치않을 수 있다. 예를들면, 페인트, 금속작용 유체 또는 수성 압매액과 같은 용도에서 염의 존재로 심각하게 부식되는 문제점이 야기된다. 유전 천공 유체의 경우에는 염이 존재하면 여러기능의 첨가제가 제대로 작용하지 못한다. 따라서, 가능하다면 새로운 물에서 천공하는 것이 바람직하다.
(2) 인용된 특허에 기술되어 있는 반응은 동일반응계내에서(즉, 천공장비의 머드퍼트(mud pit)에서) 수행되는데, 그러한 조건하에서 반응은 적절히 조정할 수 없으며 생성되는 농후화제의 특성은 예측할 수 없다.
여러가지 공정의 겔화제로서 Al(OH)3의 사용에 따르는 다른 문제점은 다음과 같다.
1. Al(OH)3겔은 카보네이트 또는 시트레이트와 같은 특정 음이온이 존재하지 않는 한 시간이 경과함에 따라 불리하게 변화하는 것으로 공지되어 있다.
2. Al(OH)3의 유동성은 pH값이 변화함에 따라 매우 일정치 않다. 예를들면, Al(OH)3의 슬러리는 pH6에서 매우 농후하고 균일할 수 있지만, 천공 산업에 바람직한 pH10에서는 슬러리가 붕해되고 현탁액으로부터 Al(OH)3가 침전된다. 이러한 점은 대부분의 천공작업이 pH9 내지 10.5의 범위에서 이루어지기 때문에 상당한 문제점을 일으킨다.
특히 시추니에 있어서, 역사적으로 일반적인 농후화제는 다른 농후화제 또는 조밀화제, 예를들면 Fe2O3, BaSO4및 기타와 함께 자주 사용된 벤토나이트와 같은 광물성 점토였다. 벤토나이트 점토의 배치마다의 차, 및 이온 및 온도에 대한 감응성은 엉뚱한 결과를 초래하였고, 사용하는 동안 자주 제제를 조정해야 할 필요가 있으며 이는 천공작업을 방해하는 요인이다.
결정성 혼층 금속 수산화물의 특정 형태는 예를들어, 미합중국 특허 제4,477,367; 4,446,201; 및 4,392,979호에 기술되어 있으며, 여기에서 여러가지 Li, Mg, Cu, Zn, Mn, Fe, Co 및 Ni 화합물은 결정구조의 일부를 형성한다. 다른 적층 화합물은 예를들어, 미합중국 특허 제2,395,931; 2,413,184; 3,300,577; 및 3,567,472호에 기술되어 있다. 이들 화합물은 공침, 내위첨가, 산분해 및 염기분해를 포함한 여러가지 반응을 통해 제조된다.
유정의 천공에 있어서, 천공 유체 또는 "머드(mud)"는 몇가지 작용을 한다.
1. 구멍으로부터 천공물질(cutting)을 제거한다.
2. 천공비트(drill bit)를 냉각시킨다.
3 지충압과 평형이 되도록 유체정압을 제공한다.
4. 유체가 지층으로 이입되는 것을 억제하고 지층을 보호한다.
이들 작용 몇가지를 수행하기 위해서는 유체가 의사가소성 유동력을 소지하여야 한다. 정(井)의 내공에는 전단대가 몇개 있으며, 이들 대에서 유체는 다양한 점도를 갖는다. 천공관과 지층사이의 환에서, 전단속도는 대략 100 내지 1000sec-1이다 천공 비트에서는 전단속도가 약 25,000 내지 200,000sec-1이다. 머드피트에서 전단속도는 30sec-1미만이다. 낮은 전단속도에서 고체를 천공하기 위해서는 유체가 상당한 점도를 가져야 한다. 그러나, 유체가 천공 비트에서 높은 점도를 갖는 경우에는 유체를 펌핑하는데 상당량의 에너지가 소모된다. 따라서, 우수한 천공 유체는 전단을 약화시켜야 한다. 유체가 천공과정 전체에 걸쳐 이러한 유동력을 유지하는 것이 매우 중요하다. 그러나, 대표적으로 현존의 천공 유체의 성능을 억제하는 여러 불리한 조건은 여러가지 양이온(예, 칼슘 및 마그네슘)의 존재, 염농도의 변동, 고온, 산화적 조건 및 세균의 존재이다.
수성-천공 유체에 사용되는 시판의 겔화제 몇가지는 크산탄 고무, 구아고무 및 폴리아크릴아미드와 같은 중합체이다. 비-중합성 겔화제는 대표적으로 벤토나이트 및 에터펄자이트와 같은 점토이다 이들 겔화제는 각각 자기의 한계가 있다. 중합체는 대표적으로 여러가지 염에 대해 불안정성을 가지며, 산화 및 세균작용에 의해 영향을 받기 쉽고, 대규모 전단하에서 파괴되며 약 120 내지 150℃에서만 열에 안정하다.
가장 일반적인 점토 겔화제는 벤토나이트이다 벤토나이트는 다가 양이온에 의해 심하게 영향을 받으며, 어떠한 희석제를 혼입하지 않는한 약 100℃로 제한된다. 그러나, 벤토나이트는 열수 조건하에서 산화할 수 없으며 이는 액체 담체중에서 고도의 전단조건에 대해 안정하다.
본 발명은 천공 유체, 시추니, 분열유체, 충진유체, 완성유체 등과 같은 공정중의 유체, 또는 다른 요변성 유체의 신규한 겔화 성분을 제공하며, 농후화제로도 언급되는 상기 겔화 성분은 다음 일반식(I)의 혼층 금속 수산화물로 이루어진다.
[수학식 1]
Figure kpo00001
상기식에서 m은 0 내지 약 1이고 ; D는 2가 금속 이온을 나타내며, d는 0 내지 약 4이고, T는 3가 금속이온을 나타내며 ; A는 OH-이온을 제외한, 1가 또는 다가음이온 또는 음의 원자가를 갖는 라디칼을 나타내고 : a는 A의 이온수이며 : n은 A의 원자가이고 ; na는 0 내지 약 -3이며, q는 0 내지 약 6이고 ; (m+d)는 0보다 크며 ; (m+2d+3+na)는 3이상이다.
이들 혼층 금속 수산화물은 금속의 용성 화합물(예, 염)을 하이드록실 그룹을 공급하는 알칼리성 물질과 균일하게 혼합(비-전단 교반 또는 혼합법을 사용)하여 혼합 금속 수화산화물 결정을 형성시키는 동시적인("순간적인") 공침에 의해 제조하는 것이 바람직하다. 일반식은 이미 기술된 조설물과 유사한 것 같지만, 본 발명의 조성물의 독특한 특징은 결정이 본질적으로 단층이거나, 단위격자당 혼합 금속 수산화물의 한층이라는 점이다. 액체 담체중에서 결정은 본질적으로 "단일분산"되며, 개개의 결정이 혼합금속 수산화물의 별개층인 것을 의미한다. 이들 단일분산된, 단층 결정은 신규하다.
상기 일반식에서, Li 이온 수는 m의 값으로 나타내며, 0 내지 약 1, 바람직하게는 0.5 내지 0.75일 수 있다. D금속은 2가의 금속이온을 나타내고, Mg, Ca, Ba, Sr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, 또는 Zn, 바람직하게는 Mg, Ca, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, 또는 Zn, 가장 바람직하게는 Mg 또는 Ca, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. d의 값, 즉 일반식(I)에서 D이온 수는 0 내지 약 4, 바람직하게는 1 내지 3, 가장 바람직하게는 약 1일 수 있다.
(m+d)의 총계는 0보다 크다.
T 금속은 Al, Ga, Cr 또는 Fe, 바람직하게는 Al 또는 Fe, 가장 바람직하게는 Al일 수 있다. 아래에 쓴(m+2d+3+na)에서, na는 음이온 원자가, n이 음의 값을 갖기 때문에 실질적으로 음수이다. 음수를 더하는 것은 결국 뺄셈이다. 음이온 A는 1가, 2가, 3가, 또는 다가일 수 있으며, 할라이드, 설페이트, 니트레이트, 포스페이트, 또는 카보네이트, 바람직하게는 할라이드, 설페이트, 포스페이트 또는 카보네이트와 같은 무기이온일 수 있거나, 이들은 글리롤레이트, 리그노설페이트, 폴리카복실레이트, 또는 폴리아크릴레이트 또는 이의 염(예, 나트륨 폴리아크릴레이트)과 같은 친수성 유기이온일 수 있다. 이들 음이온은 신규 결정을 생성하는 금속 화합물 전구체의 일부를 이루는 음이온과 다름이 없다.
일반식(I)의 화합물은 거의 평형상태이며, 전하가 중성인 것이 바람직하다 "거의 평형상태"는 화합물에 양 또는 음의 순전하가 거의 없는 것을 의미한다.
본 발명에 따르는 신규한 혼합 금속 수산화물에 의해 겔화되는 액체는 수성 액체, 예를들면, 물 또는 수용액, 또는 알코올 또는 케톤과 같은 친수성 유기물질일 수 있으며, 또한 불용성성분(유기 및/또는 무기)을 분산된 형태로 함유하는 수성매질로 이루어진 분산액 또는 에멀젼은 본 발명에 기술된 겔화제를 사용하여 겔화시킬 수 있다. 본 발명의 겔화제는 수성-금속작용 유체, 소화용 유체, 식품첨가제, 압매액, 라텍스페인트, 제막액, 윤활제 및 기타, 특히 극단적인 의사가소성이 바람직한 특성인 경우의 농후화제로 유용한 것으로 밝혀지는 한편, 대양저의 시추작업을 포함하여 유정(油井), 수정(水井), 또는 개스 정(gas well)을 천공하기 위한 것이든 아니든간에 천공 유체, 시추니, 분열유체, 충진 유체, 완성 유체 등, 특허 천공 유체와 같은 지하작업에 사용하기 위한 요변성 유체를 형성하는 첨가제로 사용되는 경우에 특허 유용하다.
본 발명에 따르면, 목적하는 예정량의 Li. D, T 및 A 이온을 제공하는 화합물 예정량의 용액을 제조하고, 제조된 용액을, 전단 교반을 사용하지 않고 신속, 근일 및 순간 침전이 이루어지는 방식으로, 하이드록실 이온의 공급원을 제공하는 알칼리성 용액과 혼합하여, 음이온으로서 하이드록실 이온과 A 이온을 함유하는 결정성 혼합 금속 화합물로 Li, D, 및 T금속을 공침시키며 여기에서 결정은 단일분산되고 결정 구조분석에 의해 측정된 것으로 단층 단위 격자구조를 나타냄을 특징으로 하는 일반식(I) 화합물의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 겔화제를 제조하는데 사용된 "순간" 침전기술은 반응공급물(양이온/음이온)의 비, 및 다른 반응조건(예, 농도, pH, 온도)이 거의 일정한 정류상태 반응에 아주 가깝다. 그러한 일정한 조건은 실질적으로 계량된 "양이온 용액"의 분류(또는 정기적으로 공급된 부분)를 예정량의 "음이온 용액"과 혼합하거나 합함으로써 성취되며, 합한 용액은 혼합물(반응 생성물을 응집괴로서 함유)로 이루어지며, 이를 혼합지역 또는 혼합대로부터 제거한다. 이러한 방법으로, 양이온 용액의 새로운 부분 각각은 음이온 용액의 새로운 부분을 감지하는데, 이들 새로운 부분의 어느쪽도 먼저부분들의 혼합에 포함되지 않는다. 따라서, 온도, pH, 및 반응 공급물비의 거의 일정한 조건을 얻고, 더욱 균질하고 조성이 균일향 생성물을 수득하는데, 생성물의 새로운 부분 각각은 생성물의 먼저부분과 동일한 절차(및 속도)를 받는다. 이러한 방법으로 반응을 수행하면 전단교반이 응집괴를 분괘하기에 충분하지 않는 한, "응집괴"의 형성이 최대가 된다.
이러한 정류상태 반응은 반응조건(예, 온도, pH, 반응물비)이 일정하지 않고 가변적인 비-정류 반응과는 대조적이다. 예를들면, 음이온 용액의 분류(또는 부분)가 서서히 가해지는 양이온 용액을 함유하는 용기를 갖는 경우에, 음이온 용액의 제1비트는 모든 양이온을 감지하고, 제2비트는 그정도 만큼의 양이온은 감지하지 못하나 몇가지 반응 생성물을 감지한다. 다음의 음이온 용액 비트 각각은 다른 양의 양이온 및 생성물을 감지하는데, 결합되는 양이온/음이온의 비는 직면된 반응도가 다르거나 음이온 첨가 과정에 걸쳐 반응속도가 다른 결과로써 비-균질성 또는 비-균일성 생성물을 이끄는 과정 전반에 걸쳐 변화된다.
본 명세서에서, 그러한 비-정류상태 반응에서는 후속의 음이온 몇가지가 생성물의 혼합물을 생성하면서 이미 형성된 생성물 몇가지와 반응될 수 있는 가능성에 직면하게 된다.
절대적으로 일정한, 균일생성물은 절대적으로 일정한 조건하에 한 반응물을 요구분자량 또는 화학량론적 분자량의 다른 반응물과 반응시켜 제조하는 것으로 가정할 수 있다. 그러한 절대적으로 일정한 조건은 통상의 실시에서는 이루어질 수 없지만, 일정한 조건에 가깝게 접근하는 거의 정류상태인 조건을 사용함으로써 그러한 조건에 거의 접근할 수 있다.
반응 혼합물의 온도는 물론 빙점이상이어야 하며 비점이상은 아니어야 한다. 비점 이상으로 올라가면 액체의 증발을 방지하기 위한 밀폐식 가압용기가 요구되고, 이는 일반적으로 비경제적인 것으로, 가산된 경비에 알맞는 추가의 이익을 제공하지 않는다. 약 5℃이하의 온도는 반응속도를 서서히 저하시키는 것으로 예상된다. 약 15 내지 40℃범위의 주위 온도를 사용할 수 있지만 80℃이상까지의 가온이, 화합물이 반응되는 속도를 가속화하는데 있어서 뿐만아니라 용액중의 초기 화합물을 유지시키는데 있어서 아주 유리할 수 있다.
선택된 용성 금속화합물, 특히 산염(예, 클로라이드, 니트레이트, 설페이트, 포스페이트)의 혼합물을 수성담체에 용해시킨다. 용액중에서의 금속이온의 비를 예정하여 최종 생성물에서 바람직한 비를 얻는다 용액중에서 금속 화합물의 농도한계는 주로 용액중에서 금속 화합물의 최소용성 포화농도에 좌우되고. 금속화합물의 비-용해된 부분은 최종 생성물에 별개의 상으로서 남을 수 있으며, 이는 그러한 별개의 상이 용성부분과 비교하여 비교적 저량, 바람직하게는 용성 부분의 양의 약 20% 이하이면 일반적으로 심각한 문제는 아니다.
다음에는, 용액을 전단교반은 실질적으로 피하면서 OH-이온의 알칼리성 공급원과 신속하게 골고루 혼합함으로써 혼층 금속 수산화물의 단일분산된 결정을 생성한다.
그러한 혼합방법을 수행하는 한가지 편리한 방법은 다른 공급물류를, 단일분산된 일반식(I)의 혼층 금속수산화물을 포함하는 반응 생성물이 운반되면서 혼합물이 유동되는 혼합 티이(Tee)로 유동시키는 방법이다. 이 혼합물은 다음에 여과하고 새로운 물로 세척하여 목적하는 생성물의 일부가 아닌 외래용성이온(예, Na+, NH4 +이온 및 다른 용성이온)을 제거할 수 있다.
본 발명에 따르는 혼층 금속 수산화물의 결정 구조분석을 수행하는데 사용된 특정의 투과전자 현미경은 그의 최대 감지한계, 즉 약 8A의 해상력에서 조작된다. 단일분산된 결정은 이들의 직경과 관련하여 너무 얇기 때문에 단층결정의 키얼링(curling)이 나타나므로 정확한 두께측정을 어렵게 만들지만, 여러 결정에 대해 결정 두께가 8 내지 16A의 범위로 추정된다. 건조 공정이 수행되는 동안에, 다수의 단층 단위격자 구조를 함유하는 입자가 생성되면서, 분석에서 검출된 바와같이 몇몇 결정의 응집이 뚜렷이 나타난다 여러 응집되지 않은 평면결정이 분석에서 검출될 수 있다 이들 단층 단위결정은 예를들어 미합중국 특허 제4,461,714호에 언급된 2-층 및 3-층 단위격자 구조와 대조적이다.
그러나, 오로지 유일한 공정은 아니나, 조성물을 제조하는 한 방법은 마그네슘 및 알루미늄염과 같은 금속염의 용액(염 농도는 바람직하게는 약 2몰 미만이고 더욱 바람직하게는 약 0.25몰이다)을 수산기 이온의 공급원과 반응시키는 방법이다. 예를들어 수산화나트륨을 사용할 수 있으나 수산화암모늄이 바람직하다. 염기의 농도 및 양은 적어도 혼합 금속 수산화물을 침전시키기에 충분하다. 수산화암모늄의 경우에 가장 바람직한 범위는 Cl-몰당 -OH- 1 내지 1.5몰이다.
침전은 생성된 응집괴가 파괴되지 않도록 거의 또는 전혀 전단됨이 없이 이루어져야 한다. 이러한 것을 성취하는 한 방법은 2개의 분류, 즉 염의 분류 및 염기 분류를 서로에 대해 유동시켜 티이에서 나타나는 바와같은 낮은 전단응력, 수렴지대에서 충돌되도록 한다 다음에는, 반응 생성물을 여과 세척하여 대략 10% 고체의 여과케익을 수득한다 이때 혼층 수산화물 조성물을 조심스럽게 세척하여 용해된 염농도를 비교적 저 농도, 예를들면 약 300ppm 이하로 감소시킨다면 뜻밖의 현상이 일어난다. 일정시간에 걸켜, 여과케익은 고체 왁스상 물질로부터 빛을 효율적으로 산란시키는 유백광 또는 무지개 빛 액체로 변화된다.
이온성 물질을 다시 분산액에 가하면 점도는 격렬하게 증가하고 분산액은 겔화된다. "풀림" 속도는 분산액의 유리 이온농도에 따라 좌우되며 농도가 너무 높으면 풀리지 않을 것이다 "풀림" 공정에 대한 여러이온의 효과는 다르다. 예를들면 풀림공정은 설페이트, 카보네이트 또는 포스페이트와 같은 다가이온인 것보다 클로라이드와 같은 1가 이온에 더욱 내성이 있다.
풀려진 분산액을 건조시키는 경우에, 고체농도가 약 20 내지 25% 달하면 그 물질은 매우 부서지기 쉬운 단단한 반투명 고체물질을 형성한다. 이는 대략 80%가 물일지라도 분말로 분쇄할 수 있다. 이러한 고체는 물 또는 다른 친수성 용매중에서 충분히 재분산되지 않을 것이다. 전단응력이 워링 블렌더(Waring Blender) 또는 초음파 셀 분쇄기에 의해 적용된다 하더라도, 고체는 안정한 분산액을 형성하도록 제조될 수 없다.
그 물질을 건조시키는 효과적인 한가지 방법은 글리세린 또는 폴리글리콜과 같은 친수성 유기물질 다량을 건조시키기 전에 풀려진 분산액에 가하는 것이다. 이 물질은 약 5%몰, 또는 그 미만으로 건조시킬 수 있으며, 여전히 재분산될 수 있다. 이러한 것이 이루어진다면 생성된 건조 물질은 자발적으로 물에 분산될 것이다. 다음에 염을 그 분산액에 가하면, 유체는 전혀 건조되지 않았던 생성물과 동일한 방법으로 점도를 증진시킬 것이다. 이 건조방법은 상당량의 용해된 염이 분산액에 존재하는 경우에는 효과가 없다. 이러한 경우에, 몇가지 분산액이 가능할 수 있으나, 생성된 유체는 점도를 증진시키지 않을 것이다.
본 발명에 따르는 혼합 금속 수산화물의 두드러진 특징중의 하나는 순간적인 공침후에 여과하면 여지상에는 고체상으로 보이지 않도록 액체에 의해 팽창된 결정성 수산화물을 함유하는 액상이 지배적인 겔이 남는다는 사실이다.
이러한 겔은 "반-용액" 또는 "유사-용액"이라 칭하며 이는 반-고체 왁스의 외관 및 촉감을 갖는다. 이는 자유 미립자 고체물질로서 액체로부터 용이하게 여과되는 선행분야의 수산화물과는 대조적이다. 명백히, 본 발명에서 수득된 특정 결정성 형태는 다량의 액체의 흡수 및 보유를 가능하게 하거나 야기시킨다.
겔화제는 또한 순수한 혼합 금속 수산화물로 이루어질 수 있거나, 적층 화합물과 그들 자체 또는 D 또는 T금속의 다른 수화산화물, 예를들면 수화알루미나, 수화 마그네시아, 수화 산화철, 수화 산화아연, 및 수화 산화크로뮴과의 혼합물로 이루어질 수 있다.
하기 각 실시예에서, 혼층 금속 수산화물은 공침시켜 제조한다. 화합물을 여과하고 세척하여 거의 순수한 물질을 수득한다. 이러한 정제된 생성물을 물에 분산시켜 농후화 유체를 형성시킨다.
본 명세서에 있어서, 미터 환산 인수에 대한 다음 U.S 단위가 적절하다 :
Figure kpo00002
Figure kpo00003
하기 실시예는 특정 태양을 설명하기 위한 것이나, 이로써 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
[실시예 1]
MgCl2· AlCl3의 0.25몰 용액을 제조한다. 이 용액을 연동 펌프를 통해 티이의 한쪽 아암(arm)에 펌프한다. NH4OH의 2.5몰 용액을 티이의 반대쪽 제2의 아암에 펌프하여 두 용액을 티이에서 접촉시킨다. 생성물을 제3의 아암으로부터 유출시켜 비이커에 담는다. 두 용액의 유량을 주의깊게 조절하여 공침 반응 생성물의 pH가 약 9.5가 되도록 한다. 이러한 상태에서 NH4OH는 약 10 내지 20% 과량이 된다. 반응 생성물은 NH4Cl 수용액에 현탁된 MgAl(OH)4.7Cl0.3의 다루기 힘든 응집괴로 이루어져 있다. 분산액을 중등의 여과지가 있는 뷰흐너 깔대기에 조심스럽게 붓는다. 생성물을 여과하고 여과기 내에서 수세하여 과량의 NH4Cl을 제거한다. 세척한 용해된 Cl-농도를 Cl-비이온 전극으로 측정한 결과 약 300ppm이다. 생성된 여과케익은 반투명성이나 광학적으로 선명하지는 않다.
생성된 케익은 150℃에서 16시간 동안 건조시켜 측정한 결과, 고체 중량이 약 9중량%이다. 케익은 연질 양초 왁스의 조밀도를 갖는다. 생성물을 kg 및 Al에 대해 분석한다 Mg : Al 비가 본질적으로 1 : 1인 것으로 밝혀졌다.
생성물을 전자 현미경 검사 분석한 결과 직경이 300 내지 500Å인 소판 형태인 것으로 나타났다. 입자가 너무 얇아서 경우에 따라 이들은 비틀린다. 이들 입자의 두께 추정치는 8 내지 16Å이다. 현미경상에서의 최대 해상능은 약 8Å이다. 결정성 MgAl(OH)4.7Cl0.3한 층의 이론적 두께는 약 7.5Å이다. 이들 데이타는 약간의 입자가 하나 내지 둘의 결정체 입자임을 지지해준다. 전자 현미경 검사용 시료를 제조하는 공정에서 물질이 건조되어 결정의 응집이 초래된다는 것 또한 지적될 수 있다.
약 16시간 동안 그대로 두면 여과케익은 바셀린의 조밀도를 갖는다. 약 48시간 후에 물질은 요변성 액체가 된다 풀림 공정은 약 5일간 계속된다. 이 기간 말기에 생성물은 물보다 점성이 강하나 유출 가능하다.
소량의 NaCl을 액체 시료에 가하면 거의 즉시 겔화된다.
다량의 글리세린을 분산액에 존재하는 고체 17중량%에 해당하는 생성물에 가한다. 글리세린을 분산액에 가하면 점도는 약 1센티포이즈까지 감소한다. 슬러리를 팬에 놓고 오븐내에서 16시간 동안 건조시킨다. 대규모적으로는, 분무식 건조기 또는 선반식 건조기와 같은 보다 효과적인 건조 장치를 사용할 수 있다. 오븐으로부터 수득한 생성물은 쉽게 분쇄될 수 있는 고체이며, 고체 95중량%(글리세린 함유)이다. 고체 물질을 물에 넣으면 5분 이내에 자발적으로 분산된다. NaH2PO4형태의 인산염 이온을 분산액에 가하고, 건조시키기 위해 수행한 과정과 동일한 방법으로 점도를 증가시킨다.
[실시예 2]
유사한 방법으로, 알루미늄 : 마그네슘의 조성비가 1 : 4인 염화마그네슘과 염화 알루미늄의 용액을 NHCH와 반응시킨다. Mg3.2Al(OH)8.4Cl4의 농도는 약 1몰이다. 생성물을 여과하고 즉시 세척한다 약 24시간 후에 여과케익을 붕해시켜 매우 묽은 유체를 수득한다. 유체의 고체함량은 약 10%이고, 고체의 체적분석 결과 Mg : Al 비가 3.2 : 1인 것으로 나타났다.
투과 전자 현미경 검사를 물질에 대해 수행하여 생성물이, 평균 직경이 500Å(±100Å)인 소판 형태임을 확인한다. 약간의 결정들은 가장자리에 위치하므로 결정의 두께를 평가할 수 있다. 두께가 약 10Å인 결정만이 존재하는 것으로 나타난다. 이러한 사실은 물질이 본질적으로 단일분산(monodispersed)된 것을 의미한다. 문헌(참조 : Crystal Structures of Some Double Hydroxide Minerals Taylor, H.F.W., Mineralogical Magazine, Volume 39, Number 304, Doc.1973)에는 Mg : Al 비가 4 : 1이상인 공지된 수산화 알루미늄 마그네슘 화합물이 하이드로탈사이트류의 화합물에 속한다고 기술되어 있다. 문헌에 기술된 결정성 구조 데이타는 근본적으로 두가지 형태의 하이드로탈사이트가 존재함을 나타내며, 한 형태의 C-측 거리는 약 24Å이고 다른 한 형태의 C-측 거리는 약 15Å이다. 이러한 데이타는 본 실시예에서 제조된 대부분의 결정이 C 방향에서 하이드로탈사이트보다 얇다는 것을 의미하므로 결정구조 데이타는 물질의 결정구조가 하이드로탈사이트의 구조와는 상이함을 나타낸다.
[실시예 3]
MgCl2· AlCl323.8중량%를 함유하는 수용액 1부를 탈이온수 4부로 희석하고 충분한 MgSO4를 가하여 Mg : Al의 이론비가 4 : 1이 되도록 한다. 용액을 실온에서 화학량론적 양의 NH4OH와 함께 실제적인 전단력 부재하에서 신속히 그리고 충분히 혼합하여 동시적 공침 또는 순간 공침하면 Mg3.2Al(OH)8.4Cl1이 수득된다. 반응 혼합물을 여과하면 여과기상에 공침물 약 6중량%가 함유된 반-고체 왁스상 겔이 수득된다. 겔을 여과기상에서 추가량의 탈이온수로 세척하여 NH4OH, SO4 -2및 Cl-와 같은 이물질을 거의 제거한다.
그러나, 최종 Cl-농도는 0.02몰 이상이다. 여과케익을 탈이온수로 희석하여 2.5% 분산액을 형성시키고 이를 브룩필드(Brook field)점도 측정계로 측정하여 낮은 전단속도에서 점도가 물의 약 556배임을 확인한다.
이 물질은 요변성이다. 충분량의 BaSO4를 수성 슬러리에 가하여 밀도를 약 101b/gal으로 상승시킨다. BaSO4를 잘 현탁시키면 6달에 걸쳐 침전되지 않는다.
[실시예 4]
동일한 시험을 수행하되, 단 Mg : Al비는 1 : 4이다. 생성물은 Cl-함량의 110ppm 미만이 될 때까지 세척한다. 염을 가하면 이 물질은 점성을 띨 수 있고 오랜 기간동안 BaSO4를 현탁액으로 유지시킬 수 있다.
[실시예 A(대조용)]
MgSO4.7H2O를 충분량의 물에 용해시켜 0.25몰 용액을 제조한다 이를 반응 티이중에서 KOH와 반응시켜 Mg(OH)2를 형성시킨다. 생성물을 여과하고 Cl-농도가 0이 되도록 세척한다. 이 유체를 물에 분산시키면 요변성임을 알 수 있다. BaSO4를 슬러리에 분산시키고 이를 6개월동안 방치한다 ; BaSO4는 분산액 중에서 거의 침전된다.
[실시예 B(대조용)]
Al2(S04)31몰 용액을 제조하고 NH4OH를 사용하여 침전시킨다. 생성물을 충분히 세척하고 2.5% 분산액이 되도록 재슬러리화한다. BaSO4를 가하여 슬러리의 현탁 특성을 시험한다. 슬러리를 6개월 동안 방치하면 BaSO4는 거의 침전된다.
[실시예 5]
MgCl2· AlCl3의 0.25몰 용액을 제조한다. 이 용액을 NH4OH와 반응시켜 Mg : Al 비가 1 : 1인 물질을 침전시킨다. 생성물을 여과하고 케익중의 길-농도가 2800ppm이 될 때까지 세척한다. 생성물을 물에 분산시키면 요변성 슬러리가 형성된다 BaSO4를 사용하여 9.5lb/egal까지 가중시키고 6개월 동안 방치하면 침전이 거의 생기지 않는다. 유체의 상부 10%는 투명한 물이나. 유체의 나머지 다른 90%에는 단지 약 10% 밀도 구배로 존재하는 이액 효과가 존재한다.
[실시예 6]
1몰의 MgCl2· AlCl3용액 100ml를 탈이온수 200ml로 희석하고 CaCl214.7그람을 가한다. 생성된 염 수용액을 반응 pH 10에서 NH4OH를 사용하여 순간 침전시킨다. 슬러리를 여과하고 세척한다. 생성물을 물에 분산시키고 전술한 실시예에 기술한 바와같이 가중시킨다. 이 슬러리도 또한 요변성이다.
[실시예 7]
과다량의 순간 침전된 MgAl(OH)4.7Cl0.3을 제조하고 세척한다. 겔화제를 함유하는 유체에 대해 하기 시험을 수행한다.
1. 유동학적 데이타
2. 전단안정도
3. 시간 의존도
4. pH 의존도
5. KCl 의존도
6. CaCl2의존도
7. 여과데이타
8. 가중된 유체
9. 열 안정도
10. Na2SO3안정도
[유동학적 데이타]
기술된 유동학적 데이타는 팬(Fann) 35회전식 점도계를 사용하여 수득한다. 달리 언급하지 않는 한 데이타는 46℃에서 수득한다. 표 1은 7lb/bbl MgAl(OH)4.7Cl0.315lb/bbl 애콰겔(Aquagel ; Baroid로 시판되는 선광된 나트륨 벤토나이트), 및 20lb/bbl 애콰겔에 대한 소성 점도, 항복점 및 10초 및 10분 겔 강도를 대조한 것이다. 가장 현저한 차이는 소성 점도 및 겔 강도에서 나타난다. MgAl(OH)4.7Cl0.3의 경우 소성점도는 매우 낮으며, 항복점의 값은 약 1/8이다 애콰겔 시료의 경우 소성 점도는 항복점보다 크다. 애콰겔 유체의 강도가 상당히 상이한데 반해 MgAl(OH)4.7Cl0.3의 겔 강도는 거의 동일하다. 이러한 데이타는 MgAl(OH)4.7Cl0.3유체겔이 신속히 변화하고 겔 강도를 계속 증진시키지 못함을 나타낸다. 이러한 유체는 "손상되기 쉬운 겔"을 생성시킨다. 애콰겔 유체는 보다 서서히 겔화되며 장기간에 걸칙 형성되어 "진행성 겔"을 형성한다. 손상되기 쉬운 겔은, 유체가 쉽게 파손되지 않을 정도로 강하게 겔화되지 않으므로 유정의 시추에 보다 더 바람직하다.
[표 1]
Figure kpo00004
표 2는 MgAl(OH)4.7Cl0.3으로 제조한 7lb/bbl 슬러리에 대한 전단응력 및 전단속도 데이타를 도표화한 것이다. 이들 데이타는 모세관 점도 측정계를 사용하여 수득한다. 유체가 뉴우톤 학설에 속하는 경우, 이는 약 1sec-1에서 약 25,000sec-1로 전단 약화된다. 이는 수성 천공 유체를 대표한다. 낮은 전단속도에서 이 유체의 점도는 악 600cp이나, 천공 비트에서 점도는 단지 약 4.5cp이다.
[표 2]
Figure kpo00005
[전단 안정도 데이타]
표 3은 워링 혼합기(Waring Blender)내에서, 전단 시간에 대한 소성 점도, 항복점 및 겔 강도를 도표화한 것이다. 초기 몇분 내에서의 약간의 변화를 제외하고는 점도 파라메터는 거의 일정하다. 모세관 점도측정계 데이타는 역시 MgAl(OH)4.7Cl0.3유체가 모세관 점도 측정계를 3회 통과하여 전단변성이 관찰되지 않으므로 전단 안정성이 있음을 나타낸다.
[표 3]
Figure kpo00006
[시간 의존성 데이타]
표 4는 2.5일에 걸친 7lb/bbl의 MgAl(OH)4.7Cl0.3슬러리에 대한 소성 점도, 항복점 및 겔 강도를 기술한 것이다. 이들 데이타로 미루어 초기 몇일 동안에는 항복점이 다소 변화했음을 알 수 있으나 그 변화는 대수롭지 않다. 본 실험 유체를 3개월 동안 방치하고 이들에 대한 유동을 다시 측정한다. 유체에 있어서의 실질적인 변화는 없다.
[표 4]
Figure kpo00007
[pH 효과]
표 5는 pH에 대한 소성 점도, 항복점 및 겔 강도를 기술한 것이다. PH 약 6이하에서 항복점은 심하게 낮아진다. PH 약 11까지는 일정하며 pH 11이상에서는 매우 신속히 증가한다. 이러한 결과는 천공 작업이 pH 약 9.5 내지 약 10.5에서 수행되므로 바람직하다.
[표 5]
Figure kpo00008
표 6은 PH 6 및 PH 8.5에서 35% CaCl2및 약 6 lb/bbl의 MgAl(OH)4.7Cl0.3으로 이루어진 유체에 대한 유동학적 파라메터를 도표화한 것이다.
[표 6]
Figure kpo00009
[KCl 및 CaCl2안정도 데이타]
KCl을 여러가지 양으로 헐암 안정화 용의 수성-천공 유체에 가한다. 표 7은 0% 내지 27%의 KCl 농도에 대한 여러가지 유동학적 특성을 기술한 것이다. 실험은 MgAl(OH)4.7Cl0.3의 수성 분산액으로 출발시키고 다량의 KCl을 슬러리에 가하여 수행한다. KCl 농도의 증가는 전반적인 유체의 유동에 거의 영향을 주지 않는다. 동일한 실험을 CaCl2를 사용하여 수행하고 그 결과를 표 8에 기술한다. 이 실험에서 항복점의 저하가 0.25% 내지 27.7%에서 측정된다. 소성 점도는 역시 증가한다. 그러나, 이러한 변화는 그리 중요하지 않다. 이들 데이타는 통상적인 염에 있어서의 변동이 MgAl(OH)4.7Cl0.3의 수성 분산액의 특성에 유해한 효과를 미치지 않음을 나타내므로 중요하다.
[표 7]
Figure kpo00010
[표 8]
Figure kpo00011
[여과데이타]
MgAl(OH)4.7Cl0.3의 수성 분산액은 매우 높은 A.P.I. 유체 감량치를 갖는다. 따라서, 일반적으로 유체 감량 억제제를 혼층 금속 수산화물로 둘러싸인 천공 유체에 가하는 것이 바람직하다. 그러나, 전분, 폴리아크릴레이트, 카복시메틸 셀룰로오즈 등과 같은 시판가능한 유체 감량 억제제를 가하여 적절하게 유체 감량을 억제(A.P.I.유체 감량 셀을 사용한 경우 30분당 10㎤이하 감량)할 수 있음을 발견했다. 적절히 억제하는데 필요한 양은 제제제조업자에 의해 지정된 양이다 이들 데이타 중 몇몇을 표 9에 수록한다 예상하는 바와같이, 혈압과 같은 천공 고체의 존재가 유체 감량 억제에 유익하다. 하나 이상의 유체 감량 억제제를 천공 유체에 사용할 수 있다.
[표 9]
Figure kpo00012
[가중 유체]
표 10은 BaSO4로 가중된 9.5 및 15lb/bbl 유체에 대한 유동학적 데이타를 기술한 것이다. 예상외의 한 결과는, 항복점이 매우 높은 반면 소성 점도는 매우 낮게 유지된다는 것이다. 이는 수성 분산액의 점도에 관한 통상적인 이론과는 상반된다. 통상적으로는 가중 물질을 수성 분산액에 가함에 따라 소성 점도는 급격히 증가해야 한다. MgAl(OH)4.7Cl0.3이 시스템 내에서 윤활제로 작용할 수 있다는 설명이 가능하다. 이러한 특성으로 인해, 통상적으로 가능한 것 이상의 높은 침투속도가 가중된 유체로 성취될 수 있다.
[표 10]
Figure kpo00013
[열 안정도 데이타]
표 11은 400℉(204℃)에서 20시간 동안 정적 열처리하기 전후에 8lb/bbl의 유체에 관해 전단속도 곡선에 대한 전단응력을 기술한 것이다 실험 결과는 115℉(46℃)에서 측정된 유동학적 특성이 근본적으로 불변함을 나타낸다.
[표 11]
Figure kpo00014
[Na2SO3안정도]
산소를 제거함으로써 부식이 억제되도록 통상적으로 Na2SO3를 수성 천공 유체에 가한다. 표 12는 Na2SO31500ppm을 MgAl(OH)4.7Cl0.3의 수성 분산액에 가한 효과를 나타낸다. 그 효과는 점도가 일반적으로 증가된다는 것이다. Na2SO3의 통상적인 농도는 악 100 내지 200ppm이다.
[표 12]
Figure kpo00015
[실시예 8]
매우 순수한 저염 농도의 단일 분산된 구조식 MgAl(OH)4.7Cl0.3의 혼층 금속 수산화물 7lbs/bbl 농도의 수용액으로 여러가지 중량비의 NaH2PO4· H2O와 혼합하고 여러 전단속도(교반 rpm)에서의 점도 특성을 수득한다. 이 데이타 및 다른 유동학적 특성을 표 13에 나타낸다. 모든 실험은 약 74 내지 78℉(약 23 내지 26℃) 범위내의 주위 온도에서 수행한다.
PO4 -3이온을 가하면 점도는 현저히 증가한다. NaCl, Na2CO3, CaCl2등과 같은 다른 염을 사용하여도 덜 명백하긴 하나 유사한 결과가 수득된다.
[표 13]
Figure kpo00016
모든 측정은 팬(Fann) 점도계를 사용하여 수행한다.
[실시예 9]
탈이온 수 300ml 중의 MgCl211.2g 및 FeCl332.7g 용액을, 전단 교반을 사용하지 않고서 신속하고 충분히 혼합시키는 방법으로 화학량론적 양의 NH4OH와 반응시킨다 이와같이 하면 여과 및 세척후의 구조식 Mg1.7Fe(OH)6Cl0.4에 따른 화합물의 순간 침전물이 수득된다. 물중의 2.5% 고체는 요변성 유동학을 나타낸다.
[실시예 10]
실시예 9와 유사한 방법으로 AlCl3· 6H2O 31.7g, CaCl2· 2H20 16.96g 및 물 500ml의 수용액을 NH3 ·H2O와 반응시킨다 슬러리화된 생성물 CaAl(OH)4.5Cl0.5는 요변성 유동학을 나타낸다.
[실시예 11]
실시예 9와 유사한 방법으로, 23.8% MgCl2· AlCl3수용액 분취량을 각기 CaCl2, BaCl2및 ZnCl2와 혼합하여 3가지 시료를 제조한다. 이들 용액을 NH4OH순간 침전시켜 상응하는 MgCa0.3Al(OH)6Cl0.4, MgB0.3Al(OH)6Cl0.4및 Mg0.3Zn0.3Al(OH)6Cl0.4을 제조한다. 침전물을 여과, 세척하고 약 2.5% 고체가 되도록 희석한다 : 형성된 각 분산액은 요변성 유동학을 나타낸다.
[실시예 12]
실시예 9와 유사한 방법으로 LiCl 0.125몰 및 AlCl30.25몰을 탈이온수에 용해시킨다. 생성된 용액을 거의 또는 전혀 교반하지 않으면서 NH4OH 0.88몰과 반응시킨다. 생성물 Li0.5Al(OH)3.5를 여과하고 세척한다. 희석된 시료 6lb/bbB(17.12kg/M3)은 의사가소성 요변성을 나타내며, 여기에 BaSO4를 분산시키면 장기간동안 BaSO4는 현탁되어 존속된다.
[실시예 13]
순간 침전에 의해 제조된 MgAl(OH)4.7Cl0.3시료를 7lb/bbl(MgAl(OH)4.7Cl0.3을 기준하여 2중량 %)로 희석하고, 1.5lb/bbl의 NaH2PO4·H2O(NaHaPO4·H7O를 기준하여 0.4중량%)를 혼합하면서 가한다. 유체는 즉시 농후해진다 유체를 4일간 방치하고 다음 농도를 갖는 일련의 희석 유체를 제조한다 : 1lb/bbl, 2lb/bbl, 3lb/bbl. 4lb/bbl, 5lb/bbl 및 6lb/bbl 유체, 다음 표 14는 상기 유체에 대한 소성 점도 및 항복점 데이타를 나타낸 것이다.
[표 14]
Figure kpo00017
[실시예 14]
AlCl3.6H2O 120.7g 및 MgCl2·6H2o 101.7g을 탈이온수 4리터에 용해시킨다. NaOH 덩어리 20g을 탈이온수 2리터에 용해시킨다. 상기 2가지 용액을 티이의 각 반대쪽으로 펌프한다. 생성된 응집괴를 수거하고 여과 세척한다. 생성물을 사용하여 물 중의 7lb/bbl MgAl(OH)4.5Cl0.5유체를 제조한다 유체를 NaH2PO4로 농후화한다. 유체는 매우 요변성이고 BaSO4를 침전시키지 않은 채로 유지시키며 고체를 천공시킨다.
[실시예 15]
MgCl20.5몰 및 AlCl30.25몰을 함유하는 용액을 탈이온수 중에서 제조한다. 이 용액을 적절한 용적의 0.5몰 NH4OH에 대해 티이에 펌프한다. 반응 생성물의 pH는 9.5이다. 생성물을 여과하고 세척한 다음 조성을 측정한다. 대략적인 조성은 Mg1.81Al(OH)7.14Cl1.01·2 H2O인 것으로 나타난다. 생성물을 사용하여 NaH2PO4를 함유하는 7lb/bbl 유체를 제조한다. 유체는 요변성이며 BaSO4를 유지시켜 주고 고체를 천공시킨다.
[실시예 16]
실시예 15와 유사한 방법으로 MgCl20.75몰 및 AlCl30.25몰을 함유하는 용액을 탈이온수 중에서 제조한다. 이 용액을 적절한 용적의 0.5몰 NH4OH에 대해 티이에 펌프한다. 반응 생성물의 pH는 9.5이다. 생성물을 여과하고 세척한 다음 조성을 측정한다. 대략적인 조성이 Mg3.76Al(OH)9.5Cl1.02·2H2O인 것으로 나타난다. 생성물을 사용하여 NaH2PO4가 함유된 7lb/bbl 유체를 제조한다. 유체는 요변성이며 BaSO4를 유지시켜 주고 고체를 천공시킨다.
[실시예 17]
실시예 15와 유사한 방법으로 MgCl21.5몰 및 AlCl30.25몰을 함유하는 용액을 탈이온수 중에서 제조한다. 이 용액을 적절한 용적의 0.5몰 NH4OH에 대해 티이에 핌프한다. 반응 생성물의 pH는 9.5이다. 생성물을 여과하고 세척한 다음 조성을 측정한다. 대략적인 조성이 Mg3.76Al(OH)9.5Cl1.02·2H2O인 것으로 나타난다. 생성물을 사용하여 NaH2PO4가 함유된 7lb/bbl 유체를 제조한다. 유체는 요변성이고 BaSO4를 유지시켜 주며 고체를 천공한다.
[실시예 18]
단일층 Li0.5Mg0.75Al(OH)4.6Cl0.4는 1몰 LiCl 500ml, 1몰 MgCl2750ml 및 1몰 AlCl21리터를 함께 혼합하여 제조한 다음 용액의 분류를 NH4OH 분류와 함께 이동시킴으로써 단일층 결정을 순간 침전시키면 침전물이 응집괴로 존재한다. 여과 및 세척시킨 후에 고체 함량이 약 4.23중량%인 왁스-상 여과케익이 수득된다. 케익을 물 중에서 2%(즉, 약 7lbs/bbl)가 되도록 희석하고 다음 표 15에 나타낸 바와같이 각각 약 7.5lb/bbl의 양으로 가한 점도 증가제로 시험한다.
[표 15]
Figure kpo00018
[기타 특성]
화학적 조성에 기인하여 MgAl(OH)4.7Cl0.3의 산화는 본질직으로 불가능하다. 산소는 완전히 제거될 수 없고 천공 공정에는 열이 가해지므로 상기 특성은 석유 산업에 대단히 흥미롭다.
MgAl(OH)4.7Cl0.3은 또한 통상적인 세균에 의해 영향받지 않는다. 유체 시료를 약 6개월 동안 주기적으로 공기에 노출시켜 저장해도 세균 콜로니는 발견되지 않았다.
MgAl(OH)4.7Cl0.3은 또한 광산에 완전히 용해된다. 유정을 시추한 후 지층을 산성화시키는 것이 바람직하므로 상기 특성은 매우 중요하다.

Claims (43)

  1. 목적하는 예정량의 Li, D, T, 및 A이온을 제공하는 화합물의 예정량의 용액을 제조하고, 제조된 용액을, 전단 교반을 사용하지 않고 신속, 균일 및 순간 침전이 이루어지는 방식으로, 하이드록실 이온의 공급원을 제공하는 알칼리성 용액과 혼합하여, 음이온으로서 하이드록실 이온과 A이온을 함유하는 결정성 혼합 금속화합물로 Li, D, 및 T금속을 공침시키며, 여기에서 결정은 글일 분산되고 결정 구조분석에 의해 측정된 것으로 단층 단위 격자 구조를 나타냄을 특징으로 하여, 일반식(I)의 수산화물 화합물을 제조하는 방법.
    Figure kpo00019
    상기식에서 D는 2가 금속이온이고 ; T는 3가 금속이온이며, A는 OH-이온을 제외한, 1가 또는 다가 음이온 또는 음의 원자가를 갖는 라디칼을 나타내고 ; m은 0 내지 약 1이며, d는 0 내지 약 4이고 ; a는 A의 이온수이며 ; (m+d)는 0보다 크고 ; n은 A의 원자가이며 ; na는 0 내지 약 -3이고 : q는 0 내지 약 6이며 ; (m+2d+3+na)는 3이상이다.
  2. 제1항에 있어서, 반응대에서 측정 또는 계측량의 금속 양이온-함유 공급용액과 예정량의 하이드록실 이온-함유 공급용액을, 혼합하는 동안에 반응대에서 일어나는 반응의 결과로 형성되는 응집괴를 파괴하는 전단 교반을 실질적으로 피하면서 반응대에서 신속하고 균일한 혼합이 이루어지도록 하는 방법으로 합하고, 이렇게 하여 생성된 반응 혼합물을 후속의 측정 또는 계측량의 공급용액을 가하기 전에 반응대로부터 회수함으로써, 반응대에서 후속량의 공급용액이 먼저번 양의 공급용액과 혼합되는 것을 실질적으로 피하며, 여기에서 이 방법은 반응대에서 온도, pH, 및 반응물 비의 거의 일정한 조건을 사용하는 거의 정상 상태 조건하에서 수행함을 특징으로 하여, 일반식(I)의 수산화물 화합물을 제조하는 방법.
  3. 제1항 또는 2항에 있어서, m이 0.5 내지 0.75의 범위인 방법.
  4. 제1항 또는 2항에 있어서, d가 1 내지 3의 범위인 방법.
  5. 제1항 또는 2항에 있어서, D가 Mg, Ca, Ba, Sr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu 및 Zn 중의 적어도 하나인 방법.
  6. 제5항에 있어서, D가 Mg 및 Ca 중의 적어도 하나인 방법.
  7. 제1항 또는 2항에 있어서, T가 Al, Ga, Cr 또는 Fe인 방법.
  8. 제7항에 있어서, T가 Fe 또는 Al인 방법.
  9. 제1항 또는 2항에 있어서, 음이온 A가 1가, 2가, 3가 또는 다가이며 na의 값이 0이 아닌 방법.
  10. 제1항 또는 2항에 있어서, 음이온 A가 할라이드, 설페이트, 니트레이트, 포스페이트, 카보네이트, 글리콜레이트, 리그노설페이트 및 폴리카복실레이트중의 적어도 하나인 방법.
  11. 제1항 또는 2항에 있어서, D가 Mg이고, T가 Al이며 A가 무기음이온인 방법.
  12. 제1항 또는 2항에 있어서, 제조된 화합물이 MgAl(OH)4.7Cl0.3인 방법.
  13. 제1항 또는 2항에 있어서, 단층 단위격자 결정이 8 내지 16Å의 두께를 갖는 방법.
  14. 제1항에 있어서, 용액이 수용액인 방법.
  15. 공정중의 유체와 양립하거나 혼화할 수 있는 액체 다량과, 제1항 내지 14항중의 어느 한 항에 의해 제조된 화합물과 실질적으로 일치하는 겔화제소량으로 이루어지며 요변성 및 유체 감량에 대한 내성의 특징을 갖는, 공정중의 유체를 농후화하기 위한 액상 겔화제.
  16. 신규한 하기 일반식의 단일 분산된, 층화된 결정성 혼합 금속 수산화물 화합물.
    Figure kpo00020
    상기식에서 D는 2가 금속이온이고, T는 3가 금속이온이며 ; A는 OH-이온을 제외한, 1가 또는 다가 음이온 또는 음의 원자가를 갖는 라디칼을 나타내고 ; m은 약 0 내지 약 1이며 ; d는 약 0 내지 약 4이고 ; a는 A의 이온수이며 ; (m+d)는 0보다 크고, na는 약 0 내지 약 -3이고 ; (m+2d+3+na)는 3이상이다.
  17. 제16항에 있어서, m의 값이 약 0.5내지 약 0.75의 범위인 화합물.
  18. 제16항에 있어서, d의 값이 약 1내지 약 3의 범위인 화합물.
  19. 제16항에 있어서, a의 값이 약 0.1 내지 1.0의 범위인 화합물.
  20. 제16항에 있어서, 수성액체에 분산된 화합물.
  21. 제16항에 있어서, 유기액체에 분산된 화합물.
  22. 제16항에 있어서, 친수성 액체에 분산된 화합물.
  23. 제16항에 있어서, 액체에 분산된 화합물.
  24. 제16항에 있어서, 금속 D가 Mg, Ca, Ba, Sr, Mn, Fe, Co, Ni. Cu 및 Zn중의 적어도 하나인 화합물.
  25. 제16항에 있어서, 금속 D가 Mg, Ca, Mn, Fe, Co, Ni, Ni, Cu, 및 Zn중의 적어도 하나인 화합물.
  26. 제16항에 있어서, 금속 D가 Mg인 화합물.
  27. 제16항에 있어서, 금속 D가 Ca인 화합물.
  28. 제16항에 있어서, 금속 T가 Al, Ga, Cr, 및 Fe중의 적어도 하나인 화합물.
  29. 제16항에 있어서, 금속 T가 Fe인 화합물.
  30. 제16항에 있어서, 캄속 T가 Al인 화합물.
  31. 제16항에 있어서, 음이온 A가 1가이고, na의 값이 0 이 아닌 화합물.
  32. 제17항에 있어서, 음이온 A가 2가이고, na의 값이 0 이 아닌 화합물.
  33. 제16항에 있어서, 음이온 A가 3가이고, na의 값이 0 이 아닌 화합물.
  34. 제16항에 있어서, 음이온 A가 다가이고, na의 값이 0 이 아닌 화합물.
  35. 제16항에 있어서, 음이온 A가 할라이드, 설페이트, 니트레이트, 포스페이트, 카보네이트, 글리콜레이트, 리그노설페이트 및 폴리카복실레이트중의 적어도 하나인 화합물.
  36. 제16항에 있어서, 음이온 A가 적어도 하나의 무기 음이온인 화합물.
  37. 제16항에 있어서. 음이온 A가 적어도 하나의 친수성 유기 음이온인 화합물.
  38. 제16항에 있어서, D가 Mg이고, T가 Al이며, A가 무기음이온인 화합물.
  39. 제16항에 있어서, 화합물이 MgAl(OH)4.7Cl0.3인 화합물.
  40. 제16항에 있어서, 단층 단위 격자 결정이 약 8 내지 약 16Å범위의 두께를 갖는 화합물.
  41. 제16항에 있어서, 굴삭용 유체 성분으로 사용하기 위한 액체와의 배합물로 사용하는 화합물.
  42. 제16항에 있어서, 굴삭용 유체 성분으로 사용하기 위한 액체와의 배합물로 사용되며, 여기서 상술한 굴삭용 유체는 또한, 적어도 하나의 유체 감량 조절제를 함유하는 화합물.
  43. 제16항에 있어서, 굴삭용 유체 성분으로 사용하기 위한 액체와의 배합물로 사용되며, 여기서 상술한 굴삭용 유체는 또한 하이드록시에틸카복시메틸셀룰로오즈, 옥수수전분, 나트륨 폴리아크릴레이트, 전분, 폴리아크릴레이트 및 카복시메틸-셀룰로오즈로 이루어진 그룹중에서 선택된 적어도 하나의 유체 감량 조절제를 함유하는 화합물.
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