バイエル工程における赤泥凝集を向上させるためのケイ素含有重合体の使用
バイエル工程流れをケイ素含有重合体に接触させることで前記流れの中に懸濁している固体の含有量を低くする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイエル（Ｂａｙｅｒ）アルミナ工程流れをＳｉ含有重合体に接触させることでそれに懸濁している固体を除去することに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボーキサイトはほとんど全部の製造されたアルミナ化合物の基礎原料である。アルミニウム化合物製造工程では、大部分のボーキサイトがバイエル工程で精製され、それによって水酸化アルミニウムが生じる。このバイエル工程は、ボーキサイトにＮａＯＨ溶液による熱浸出を加圧容器内で受けさせて過飽和のアルミン酸ナトリウム溶液を得た後にそれに種晶を添加してＡｌ（ＯＨ）３を沈澱させることを伴う。バイエル工程の精製所は下記の共通した６工程段階を有する：ボーキサイト採鉱；原料調製；ボーキサイト分解；不溶ボーキサイト残渣の分離、洗浄、処分；水酸化アルミニウム（三水化物）沈澱；および無水アルミナを生じさせるカ焼（ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ）。ボーキサイト残渣固体を過飽和グリーンリカーからそれの沸点近くの温度で分離する工程は「浄化（ｃｌａｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ）」として知られる。
【０００３】
その浄化段階では一般に「サンドトラップ」サイクロンを用いて粗い固体状粒子を除去することが行われる。より微細な固体状粒子を前記リカーから分離しようとする時、通常は、そのスラリーを泥沈澱槽の中心ウエルの中に送り込んで、それを凝集剤組成物で処理することが行われるが、そのような凝集剤組成物はいろいろな凝集剤が基になっている可能性があり、それらには、澱粉、小麦粉、ポリアクリル酸塩重合体、アクリル酸塩／アクリルアミド共重合体、および／またはペンダント型のヒドロキサム酸もしくは塩である基を含有する水溶性重合体が含まれる。前記泥が沈澱するにつれて、浄化されたアルミン酸ナトリウム溶液（グリーンリカーと呼ばれる）が前記泥沈澱槽の上部に位置する堰の上をあふれて出て、次の工程段階に送られる。一般的には、前記アルミン酸ナトリウム溶液の過飽和状態を高める目的で冷却が行われた後、種晶、例えば先行するサイクルから得られた微細なギブサイト種晶などを添加することで所望最終生成物であるＡｌ（ＯＨ）３の沈澱を開始させる。
【０００４】
そのような凝集手順で沈澱させた固体（赤泥として知られる）を前記泥沈澱槽の底から取り出した後、向流洗浄回路に通すことでアルミン酸ナトリウムとソーダを回収する。前記沈澱槽からあふれ出たアルミン酸塩リカーはまだ懸濁している固体を有意な量で含有している可能性がある。一般的には、そのリカーを濾過してさらなる浄化を行うことで懸濁している固体の含有量が非常に低い濾液を得る。当該ボーキサイトに入っているケイ酸塩の濃度に応じて、そのような赤泥および／またはアルミン酸塩リカーはアルミノケイ酸ナトリウムを含有する可能性がある。溶解しているアルミノケイ酸ナトリウムが沈澱を起こしてスケールを形成する可能性がある。不溶なアルミノケイ酸ナトリウム［また脱ケイ酸生成物（ＤＳＰ）としても知られる］は前記赤泥および／またはアルミン酸塩リカーの中に懸濁したままであり得る。
【０００５】
前記濾液からアルミナが三水化アルミナ結晶として比較的高い純度の形態で沈澱してくる。残りの液相を初期の分解段階に戻し、そして追加的苛性で再構成させた後、追加的鉱石の分解剤として用いる。
【０００６】
そのバイエル工程の効率が全体として良好ならば、その懸濁している固体を分離する速度は好適に比較的速い。バイエル工程流れに懸濁している固体を効率良く除去することが
長年に渡って重要な難題であった。工程流れに懸濁している固体を分離する速度を速める方法ばかりでなくその成分をより奇麗に分離する方法は、とりわけ、特許文献１に開示されている方法（ポリアクリレートを凝集剤として用いている）および特許文献２に開示されている方法（ポリアクリレートと澱粉の組み合わせをバイエルアルミナ回収回路で用いている）である。ポリアクリルアミドを泥沈澱槽内で用いることが特許文献３に開示されている。バイエルアルミナ回収回路の中のいろいろな段階をいろいろな凝集剤組成物で有利に処理することが特許文献４に教示されている。バイエル工程流れをヒドロキサム化重合体と接触させて混合することでバイエルアルミナ工程流れに懸濁している固体を除去する方法が特許文献５に記述されている。そのヒドロキサム化重合体はアニオン性ポリアクリレートと一緒に使用可能である。特許文献６および７では、バイエルアルミナ工程流れに懸濁している固体を除去する目的でヒドロキサム化重合体エマルジョンとポリアクリレートエマルジョンの混合物を用いている。バイエル工程における赤泥を処理する目的で開示された他の重合体には、ホスホン酸含有重合体（特許文献８）、水連続アクリル酸メチル乳化重合体（特許文献９）およびサリチル酸含有重合体（特許文献１０）が含まれる。
【０００７】
ケイ素含有重合体が水浄化の目的で開示された。例えば、特許文献１１では、水に懸濁している固体を凝集させる目的でケイ素含有アミノメチルホスホネートを用いている。ハロゲン化ジアリルジメチルアンモニウムとビニルトリアルコキシシランの共重合体が油状廃水の抗乳化（特許文献１２）、鉱物スラリーの脱水（特許文献１３）および廃水の浄化（特許文献１４）で用いられる凝固剤として開示されている。非イオン性、カチオン性およびアニオン性の水溶性重合体の構造に修飾を受けさせる目的でビニルトリアルコキシシランを架橋剤として用いることおよびそのような構造的に修飾を受けさせた重合体を凝集剤として用いることが特許文献１５に開示されている。上述したケイ素含有重合体に関する特許のいずれもバイエル工程流れに懸濁している固体の処理には関係しない。
【０００８】
アルミノケイ酸塩スケールを制御する目的でケイ素含有重合体を用いることは開示されている（特許文献１６、１７、１８および１９を参照）。そのような刊行物には、溶解しているアルミノケイ酸塩（例えばアルミノケイ酸ナトリウム）が表面に沈着してスケールを形成することがないようにする目的でケイ素含有重合体を用いる方法が記述されてはいるが、しかしながら、ＤＳＰを凝集させる方法は記述されていない。
【０００９】
ここに、ケイ素含有重合体を単独でか、或は通常の凝集剤と混合した後にか、混合する前にか或はそれと一緒にバイエル工程流れに添加して効率良く混合するとバイエル工程流れに懸濁している固体、特にＤＳＰの凝集度合の多大な向上を得ることができることを見いだした。そのような処理は特にケイ酸塩およびアルミノケイ酸ナトリウムの含有量が高いボーキサイト残渣固体を処理しようとする時に最新技術の方法（上述した特許に例示されている如き）に比べて有効である。そのように懸濁している固体の量を減少させることができれば濾過の必要性が有意に低下し得る。その懸濁している固体は好ましくない不純物を含有している可能性があることから、懸濁している固体の減少を本発明の実施で達成することができればまた結果としてもたらされるアルミナ生成物の純度も向上し得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第３，３９０，９５９号
【特許文献２】米国特許第３，６８１，０１２号
【特許文献３】米国特許第４，０８３，９２５号
【特許文献４】米国特許第４，６７８，５８５号
【特許文献５】米国特許第４，７６７，５４０号
【特許文献６】米国特許第５，５１６，４３５号
【特許文献７】米国特許第５，５３９，０４６号
【特許文献８】米国特許第５，５３４，２３５号
【特許文献９】米国特許第６，０３６，８６９号
【特許文献１０】米国特許第６，５２７，９５９号
【特許文献１１】米国特許第３，７７９，９１２号
【特許文献１２】米国特許第５，５６０，８３２号
【特許文献１３】米国特許第５，５９７，４７５号
【特許文献１４】米国特許第５，６７９，２６１号
【特許文献１５】米国特許第６，６０５，６７４号
【特許文献１６】米国特許第６，８１４，８７３号
【特許文献１７】米国特許公開番号２００４／０１６２４０６ Ａｌ
【特許文献１８】米国特許公開番号２００５／００１０００８ Ａ２
【特許文献１９】米国特許公開番号２００５／０２７４９２６ Ａ２
【発明の概要】
【００１１】
要約
本発明は、ケイ素含有重合体、凝集剤組成物およびバイエルアルミナ工程の工程流れに懸濁している固体を減少させるための方法を提供するものである。本方法は、バイエル工程流れをそのようなケイ素含有重合体および／または凝集剤組成物と接触させることでバイエル工程流れに懸濁している固体を凝集させることを伴う。好適な態様において、本明細書に記述するケイ素含有重合体および凝集剤組成物は特にバイエル工程流れに懸濁しているＤＳＰを凝集させるに有効である。本発明に従うケイ素含有重合体および／または凝集剤組成物と有利に接触させることができるバイエル工程流れは、供給材料のいずれかの部分、例えば沈澱槽供給材料、沈澱槽からあふれ出る流れ、噴出排出液（ｂｌｏｗ−ｏｆｆ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）またはアルミナ沈澱（即ち回収）回路に由来する部分などであってもよい。また、本重合体と接触させるバイエル工程流れを洗浄槽列の中の泥洗浄槽に供給することも可能である。
【００１２】
１つの態様では、ＤＳＰ用ケイ素含有重合体凝集剤およびバイエル工程赤泥用アニオン性重合体凝集剤を含有して成る凝集剤組成物を提供する。前記凝集剤組成物中の前記ケイ素含有重合体凝集剤の量と前記アニオン性重合体凝集剤の量の重量比を約１００：１から約１：１０の範囲内、例えば約１０：１から約１：２の範囲内、例えば約１：１にしても
よい。別の態様では凝集方法を提供し、この方法は、前記凝集剤組成物をバイエル工程流れにこれの中に懸濁している固体（この懸濁している固体は赤泥、ＤＳＰおよびこれらの混合物から成る群より選択される）の少なくとも一部を凝集させるに有効な量で混合することを含んで成る。
【００１３】
別の態様では、凝集剤であるケイ素含有重合体をバイエル工程流れにこれの中に懸濁しているＤＳＰの少なくとも一部を凝集させるに有効な量で混合しそしてそのようにして生じさせた凝集したＤＳＰの少なくとも一部を分離することを含んで成る凝集方法を提供する。
【００１４】
別の態様では、重合体と結合しているケイ素含有基を含有して成る水溶性もしくは水分散性のケイ素含有重合体を提供し、このケイ素含有重合体の形態は、ケイ素含有重合体が懸濁ＤＳＰを凝集させる能力が前記ケイ素含有基によって向上するような形態である。１つの態様におけるケイ素含有基は−Ｓｉ（ＯＲ）３［ここで、ＲはＮａ＋、Ｋ＋またはＮＨ４＋である］である。別の態様では、前記ケイ素含有重合体中のケイ素含有基の量を少なくとも約５重量％にする。別の態様では、前記ケイ素含有重合体をバイエル工程流れにこれの中に懸濁している固体（この懸濁している固体は赤泥、ＤＳＰおよびこれらの混合物から成る群より選択される）の少なくとも一部を凝集させるに有効な量で混合することを含んで成る凝集方法を提供する。
【００１５】
別の態様では、重合体と結合しているケイ素含有基を含有して成る水溶性もしくは水分散性のヒドロキサム化ケイ素含有重合体を提供する。別の態様では、前記ヒドロキサム化ケイ素含有重合体をバイエル工程流れにこれの中に懸濁している固体（この懸濁している固体は赤泥、ＤＳＰおよびこれらの混合物から成る群より選択される）の少なくとも一部を凝集させるに有効な量で混合することを含んで成る凝集方法を提供する。
【００１６】
前記および他の態様を以下により詳細に記述する。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
詳細な説明
以下の説明および実施例に本発明の好適な態様を詳細に例示する。当業者は、本発明の範囲内に包含される本発明の変形および修飾形が数多く存在することを認識するであろう。従って、好適な態様の説明は本発明の範囲を限定するものでないと見なされるべきである。
【００１８】
ここに、バイエル工程の懸濁している固体、特に懸濁しているＤＳＰを含有する固体を凝集させる凝集剤としていろいろなケイ素含有重合体が有用であることを見いだした。本明細書に記述する凝集方法で用いるに有用な（例えばＤＳＰ用凝集剤として用いるに有用な）ケイ素含有重合体の例には、米国特許第６，８１４，８７３号および米国特許公開番号２００４／０１６２４０６ Ａｌ、２００５／００１０００８ Ａ２および２００５／０２７４９２６ Ａ２（これらは全部引用することによって全体が特に凝集剤であるケイ素含有重合体およびそれらの製造方法を記述する目的で本明細書に組み入れられる）に記述されているそれらが含まれる。ＤＳＰ用凝集剤であるケイ素含有重合体の他の例を本明細書に記述する。当業者は、本明細書に示す指針を考慮した常規実験を用いることで、本明細書に記述する方法で用いるに有用、例えばＤＳＰ用凝集剤として用いるに有用な凝集剤である他のケイ素含有重合体を同定することができるであろう。
【００１９】
１つの態様では、重合体と結合しているケイ素含有基を含有して成る水溶性もしくは水分散性のケイ素含有重合体を提供し、このケイ素含有重合体の形態は、ケイ素含有重合体が懸濁ＤＳＰを凝集させる能力が前記ケイ素含有基によって向上するような形態である。
【００２０】
１つの態様では、水溶性もしくは水分散性のケイ素含有重合体、例えばペンダント型のケイ素含有基１種または２種以上、例えばシランなどを含有する重合体を提供する。１つの態様におけるケイ素含有重合体はＤＳＰ用凝集剤であり、それの形態は、例えばケイ素含有重合体が懸濁ＤＳＰを凝集させる能力が前記ケイ素含有基１種または２種以上によって向上するような形態である。そのようなケイ素含有重合体を凝集剤組成物に含有させてもよい。１つの態様では、そのような凝集剤組成物にアニオン性重合体、例えばバイエル工程赤泥用の凝集剤であるアニオン性重合体などを含有させる。いろいろなケイ素含有重合体、重合体組成物およびそれらの使用方法を以下に記述する。
【００２１】
ケイ素含有重合体の例には、ペンダント型シラン基を有する重合体、例えば式（Ｉ）：
−Ｓｉ（ＯＲ）３ （Ｉ）
［式中、各Ｒは独立して水素、Ｃ１−２０アルキル、Ｃ１−２０アルケニル、Ｃ６−１２アリール、Ｃ７−２０アラルキル、Ｉ族の金属イオン、ＩＩ族の金属イオンまたはＮＲ’４＋であり、かつ各Ｒ’は独立して水素、Ｃ１−２０アルキル、Ｃ１−２０アルケニル、Ｃ６−１２アリールおよびＣ７−２０アラルキルであり、そしてＲおよびＲ’は各々独立して置換されていないか、ヒドロキシで置換されているか或はベータ位がヒドロキシで置換されている］
で表されるペンダント型ケイ素含有基が結合している重合体が含まれる。Ｒ基の例には、低級アルキル、例えばＣ１−６アルキル基およびＣ１−３アルキル基、フェニル、ベンジル、Ｎａ＋、Ｋ＋およびＮＨ４＋が含まれる。前記ケイ素含有重合体中のケイ素含有基の量は比較的幅広い範囲に渡って多様であり得、そのような重合体の形態は固体の凝集度が向上するような形態であり得る。
【００２２】
本明細書に示す指針を情報として利用して行う常規実験を用いることで、個々の用途に有効なケイ素含有重合体を選択することができ、例えば重合体のポリマーバックボーン、分子量、ケイ素含有基およびこれがＤＳＰを凝集させるに有効な重合体を構成する量を選択することなどでそのようなケイ素含有重合体を選択することができる。例えば、本明細書に示す指針を情報として利用して行う常規実験を用いることで、ケイ素含有重合体が懸濁ＤＳＰを凝集させる能力が前記ケイ素含有基１種または２種以上によって向上するような重合体を構築することができる。前記ケイ素含有重合体中のケイ素含有基の適切な量は、当該重合体の種類および用途に応じて多様であり得る。例えば、１つの態様におけるケイ素含有重合体が含有する−Ｓｉ（ＯＲ）３基の量は少なくとも約１重量％、例えば−Ｓｉ（ＯＲ）３基の量は少なくとも約５重量％である。本明細書に示す指針を情報として利用して行う常規実験を用いることで、適切な分子量を有する重合体を選択することができる。例えば、そのようなケイ素含有重合体の分子量は幅広い範囲に渡って多様であり得、例えば約１，０００から約１５００万であり得、しばしば約１０，０００以上、または約１００，０００以上、例えば約１０，０００から約１０００万の範囲、例えば約１００，０００から約５００万である。本明細書に記述する如き分子量は、特に明記しない限り、高圧サイズエクスクルージョンクロマトグラフィー（光散乱検出）で測定した如き重量平均である。
【００２３】
いくつかの態様における−Ｓｉ（ＯＲ）３基は、トリメトキシシラン基（Ｒ＝メチル）またはトリエトキシシラン基（Ｒ＝エチル）である。また、他のアルキル基も式（Ｉ）のペンダント型基中のＲとして有利に使用可能である。本明細書で用いる如き用語「アルキル」は幅広い用語であり、これを通常の意味で用い、それに、これらに限定するものでないが、炭素原子数が１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０の直鎖もしくは分枝の非環式もしくは環式不飽和もしくは飽和脂肪族炭化水素を指すことを包含させる一方、用語「低級アルキル」はアルキルと同じ意味を有するが、含有する炭素原子の数は１、２、３、４、５または６である。代表的な直鎖飽和アルキル基には、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシルなどが含まれる。飽和分枝アルキル基の例には、イソプロピル、ｓ−ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、イソペンチルなど含まれる。代表的な飽和環式アルキル基には、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、−ＣＨ２シクロプロピル、−ＣＨ２シクロブチル、−ＣＨ２シクロペンチル、−ＣＨ２シクロヘキシルなどが含まれる。代表的な不飽和環式アルキル基には、シクロペンテニルおよびシクロヘキセニルなどが含まれる。環式アルキル基はまた「同素環式環」とも呼ばれ、それには二および多同素環式環、例えばデカリンおよびアダマンタンなどが含まれ得る。不飽和アルキル基は、隣接して位置する炭素原子の間に二重もしくは三重結合を少なくとも１個含有する（それぞれ「アルケニル」または「アルキニル」と呼ばれる）。代表的な直鎖および分枝アルケニル基には、エチレニル、プロピレニル、１−ブテニル、２−ブテニル、イソブチレニル、１−ペンテニル、２−ペンテニル、３−メチル−１−ブテニル、２−メチル−２−ブテニル、２，３−ジメチル−２−ブテニルなどが含まれる。代表的な直鎖および分枝アルキニル基にはアセチレニル、プロピニル、１−ブチニル、２−ブチニル、１−ペンチニル、２−ペンチニル、３−メチル−１−ブチニルなどが含まれる。置換されていないアルキル基が一般に好適ではあるが、また置換されているアルキル基も有利に使用可能である。
【００２４】
特定態様におけるＲはアリール基であってもよいか或はアリール基を含有していてもよい。本明細書で用いる如き用語「アリール」は幅広い用語であり、これを通常の意味で用い、それに、これらに限定するものでないが、芳香炭素環式部分、例えばフェニルまたはナフチルなどばかりでなくアリールアルキルおよびアルキルアリール部分なども指すことを包含させる。本明細書で用いる如き用語「アリールアルキル」は幅広い用語であり、これを通常の意味で用い、それに、これらに限定するものでないが、アルキルの少なくとも１個の水素原子がアリール部分、例えばベンジル、−ＣＨ２（１もしくは２−ナフチル）、−（ＣＨ２）２フェニル、−（ＣＨ２）３フェニル、−ＣＨ（フェニル）２などに置き換わっているアルキルを指すことを包含させる。本明細書で用いる如き用語「アルキルアリール」は幅広い用語であり、これを通常の意味で用い、それに、これらに限定するものでないが、アリールの少なくとも１個の水素原子がアルキル部分に置き換わっているアルキルを指すことを包含させる。特に好適なアリール基には、Ｃ６−１２アリールおよびＣ７−２０アラルキル基が含まれる。
【００２５】
一般的には、置換されていないアルキルまたはアリール基が好適ではあるが、特定の態様では、置換されているアルキルまたはアリール基を有利に用いることができる。本明細書で用いる如き用語「置換されている」は幅広い用語であり、これを通常の意味で用い、それに、これらに限定するものでないが、少なくとも１個の水素原子が置換基に置き換わっている前記基（例えばアルキル、アリール）のいずれかを指すことを包含させる。ケト置換基（「−Ｃ（＝Ｏ）−」）の場合には２個の水素原子が置き換わっている。置換されている時、好適な態様の文脈の範囲内の「置換基」には、ハロゲン、ヒドロキシ、シアノ、ニトロ、スルホンアミド、カルボキサミド、カルボキシル、エーテル、カルボニル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アルコキシ、アルキルチオ、ハロアルキルなどが含まれる。別法として、Ｒ基の炭素原子の中の１個以上がヘテロ原子、例えば窒素、酸素または硫黄などに置き換わっていてもよい。
【００２６】
いくつかの態様におけるケイ素含有基は、１個以上のヒドロキシ基、例えばベータ位のヒドロキシ基などを置換基として含有する。例えば、いくつかの態様におけるケイ素含有重合体はヒドロキサメート（−ＣＯＮＨ（ＯＨ））基を１個以上含有する。本明細書に記述するケイ素含有重合体のいずれもヒドロキサム化されていてもよい。例えば、１つの態様では、重合体と結合しているケイ素含有基を含有して成る水溶性もしくは水分散性のヒドロキサム化ケイ素含有重合体を提供する。
【００２７】
ペンダント型のケイ素含有基１種または２種以上は当該ケイ素含有重合体のバックボーンの中の原子（例えば炭素原子）と直接結合していてもよいか或は適切な連結基を通して重合体のバックボーンに結合していてもよい。連結基の例には、完全飽和直鎖Ｃ１−６アルキル鎖ばかりでなくエーテル連結を有するアルキル鎖（例えばアルコキシまたはポリ（アルコキシ）連結基）が含まれる。他の連結基には、アミド連結を有するアルキル鎖およびヒドロキシ置換基を有するアルキル鎖、例えば
−Ｃ（＝Ｏ）（ＮＨ）ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−
−ＮＨＣＨ２ＣＨＯＨＣＨ２ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−
−ＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−
などが含まれる。
【００２８】
１つの態様では、ペンダント型のケイ素含有基を重合体バックボーンおよび／または重合体の適切な部分のいずれか（例えば末端基として、グラフト化部分もしくは側鎖上、等々）に含有させるか或は結合させる。特定態様では、そのようなペンダント型のケイ素含有基に加えて他のペンダント型基も含有させる方が好ましい可能性がある。他のペンダント型基の例には、カルボキシレート基、例えば−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−または−Ｃ（＝Ｏ）ＯＨなど、アミド基、例えば−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨ２など、ヒドロキサム化基、例えば−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨＯ−など、およびアミン基、例えば−ＮＨ２などが含まれる。当業者が理解するであろうように、また他のペンダント型基を用いることも可能である。
【００２９】
いくつかの態様における重合体バックボーンは、置換されているエチレン繰り返し単位、例えば−［ＣＨ２Ｃ（Ｒｘ）Ｈ］−［ここで、Ｒｘは、本明細書の他のどこかに記述する如き連結基を伴うか或は伴わないシラン基を含んで成る］または別のペンダント型置換基を含有して成る。１種類の連結基を用いてもよいか或は連結基の組み合わせを用いてもよい。特定の態様では、エチレン繰り返し単位の追加的水素原子がペンダント型のシラン基または他のある種のペンダント型基に置き換わっていてもよい。
【００３０】
本明細書に記述するケイ素含有重合体はいろいろな方法で製造可能である。例えば米国特許第６，８１４，８７３号および米国特許公開番号２００４／０１６２４０６、２００５／００１０００８および２００５／０２７４９２６（これらは全部引用することによって特にケイ素含有重合体およびそれらの製造方法を記述する目的で本明細書に組み入れられる）を参照のこと。例えば、いくつかの態様では、それらの製造を式（Ｉ）で表される基−Ｓｉ（ＯＲ）３を含有する単量体を重合させるか或は前記単量体と１種以上の共重合用単量体を共重合させることで実施することができる。適切なシラン単量体には、これらに限定するものでないが、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、ブテニル−トリエトキシシラン、γ−Ｎ−アクリルアミドプロピルトリエトキシシラン、ｐ−トリエトキシシリルスチレン、２−（メチル−トリメトキシシリル）アクリル酸、２−（メチルトリメトキシシリル）−１，４−ブタジエン、Ｎ−トリエトキシシリルプロピル−マレイミド、および無水マレイン酸と他の不飽和無水物と−Ｓｉ（ＯＲ）３基含有アミノ化合物の他の反応生成物が含まれる。そのような単量体または結果としてもたらされる繰り返し単位に塩基水溶液を用いた加水分解を重合前または重合後に受けさせてもよい。適切な共重合用単量体には、これらに限定するものでないが、酢酸ビニル、アクリロニトリル、スチレン、アクリル酸およびこれのエステル、アクリルアミドおよび置換アクリルアミド、例えばアクリルアミドメチルプロパンスルホン酸などが含まれる。共重合体はまたグラフト共重合体、例えばポリアクリル酸−ｇ−ポリ（ビニルトリエトキシシラン）またはポリ（酢酸ビニル−コ−クロトン酸）−ｇ−ポリ（ビニルトリエトキシシラン）などであってもよい。そのような重合体の製造はいろいろな溶媒、例えばアセトン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレンなど中で実施可能である。ある場合には、そのような重合体が反応溶媒に可溶であることから、それの回収を便利に溶媒を留出させることで行ってもよいか、或は当該重合体が反応溶媒に不溶な場合には、生
成物の回収を便利に濾過で行ってもよいが、しかしながら、適切な如何なる回収方法も使用可能である。適切な開始剤には、２，２’アゾビス−（２，４−ジメチルバレロニトリル）および２，２−アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイドなどが含まれる。
【００３１】
いくつかの態様では、本明細書に記述するケイ素含有重合体の製造を−Ｓｉ（ＯＲ）３基含有化合物ばかりでなく現存重合体が有するペンダント型基もしくはバックボーン原子のいずれかと反応し得る反応性基を反応させることで実施することができる。ポリアミンを−Ｓｉ（ＯＲ）３基を１個以上含有するいろいろな化合物と反応させることで重合体を生じさせることができ、そのような重合体を好適な態様で用いることができる。そのような反応性基はハロゲン化アルキル基、例えばクロロプロピル、ブロモエチル、クロロメチル、ブロモウンデシルまたは他の適切な基などであり得る。−Ｓｉ（ＯＲ）３基を１個以上含有する化合物はエポキシ官能基、例えばグリシドキシプロピル、１，２−エポキシアミル、１，２−エポキシデシルまたは３，４−エポキシシクロ−ヘキシルエチルなどを含有していてもよい。そのような反応性基はまたヒドロキシル基とハライドの組み合わせ、例えば３−クロロ−２−ヒドロキシプロピルなどであってもよい。そのような反応性部分はまたイソシアネート基、例えばイソシアナトプロピルまたはイソシアナトメチルなども含有していてもよく、それらは反応して尿素結合を形成する。加うるに、無水物基含有シラン、例えば無水トリエトキシシリルプロピルこはく酸などを用いることも可能である。そのような反応は混ぜ物なしまたは適切な溶媒中で実施可能である。加うるに、当該重合体が有する他のアミノ基または窒素原子をハロゲン化アルキル、エポキシドまたはイソシアネートと反応させることで他の官能基、例えばアルキル基などを付加させることも可能である。そのようなポリアミンの製造はいろいろな方法を用いて実施可能である。例えば、アジリジンまたは同様な化合物を開環重合させることなどでそれらの製造を行うことができる。それらの製造をまたアミン、例えばアンモニア、メチルアミン、ジメチルアミン、エチレンジアミンなどと反応性化合物、例えば１，２−ジクロロエタン、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリンまたは同様な化合物などの縮合反応で実施することも可能である。
【００３２】
無水物基を含有する重合体をいろいろなケイ素含有化合物（例えば−Ｓｉ（ＯＲ）３基を１個以上含有する）と反応させることで本明細書に記述する態様のケイ素含有重合体を生じさせることができる。適切な出発重合体には、無水マレイン酸のホモ重合体および無水マレイン酸と単量体、例えばスチレン、エチレン、メチルビニルエーテルなどの共重合体が含まれる。そのような出発重合体はまたグラフト共重合体、例えばポリ（１，４−ブタジエン）−ｇ−無水マレイン酸またはポリエチレン−ｇ−無水マレイン酸などであってもよい。他の適切な無水物単量体には、無水イタコン酸および無水シトラコン酸が含まれる。適切な反応性シラン化合物には、これらに限定するものでないが、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、ビス（γ−トリエトキシシリルプロピル）アミン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、ｐ−アミノフェニルトリエトキシシラン、３−（ｍ−アミノフェノキシプロピル）−トリメトキシシラン、γ−アミノブチルトリエトキシシランなどが含まれる。当該重合体をアミン、アルコールおよび他の化合物と反応させることで他の官能器をそれに付加させることも可能である。
【００３３】
ヒドロキシル基を含有する重合体をエポキシ官能基、例えばグリシドキシプロピルトリメトキシシランなどと反応させることも可能である。ヒドロキシル基を含有する重合体の例には、多糖、例えば澱粉およびヒドロキシエチルセルロースなどが含まれる。
【００３４】
１つの態様では、そのようなケイ素含有重合体をケイ素含有ポリエチレンイミン、ビニルトリエトキシシラン共重合体、アクリル酸とトリエトキシシリルプロピルアクリルアミドの共重合体、アクリル酸とトリエトキシビニルシランの共重合体、ケイ素含有多糖（例
えばケイ素含有澱粉またはケイ素含有セルロース、例えばヒドロキシエチルセルロース）、ケイ素含有スチレン／無水マレイン酸共重合体、ケイ素含有無水マレイン酸／アルキルビニルエーテル共重合体（例えばケイ素含有無水マレイン酸／メチルビニルエーテル共重合体）およびこれらの混合物から成る群より選択する。
【００３５】
１つの態様におけるケイ素含有重合体は、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ１）Ｈ］−で表される１番目の繰り返し単位および構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ２）Ｈ］−で表される２番目の繰り返し単位を包含する繰り返し単位を含有して成り、ここで、Ｒ１は−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−であり、Ｒ２は−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（Ｏ−）３である。１つの態様では、前記１番目の繰り返し単位の量を当該重合体中の繰り返す単位の総数を基準にした数で表して少なくとも約９０％、例えば少なくとも約９６％にする。
【００３６】
１つの態様におけるケイ素含有重合体は、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ１）Ｈ］−で表される１番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ２）Ｈ］−で表される２番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ３）Ｈ］−で表される３番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ４）Ｈ］−で表される４番目の繰り返し単位および構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ５）Ｈ］−で表される５番目の繰り返し単位を包含する繰り返し単位を含有して成り、ここで、Ｒ１はＣ（＝Ｏ）ＮＨ２であり、Ｒ２は−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−であり、Ｒ３は−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨＯ−であり、Ｒ４は−ＮＨＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（Ｏ−）３であり、Ｒ５は−ＮＨ２である。１つの態様では、そのようなケイ素含有重合体が含有する前記１番目の繰り返し単位の量を数で表して約５０％以下にし、前記２番目の繰り返し単位の量を数で表して約９０％以下にし、前記３番目の繰り返し単位の量を数で表して約１％から約６０％にし、前記４番目の繰り返し単位の量を数で表して約１％から約３０％にしかつ前記５番目の繰り返し単位の量を数で表して約１％から約３０％にする。１つの態様では、前記１番目の繰り返し単位と前記２番目の繰り返し単位が一緒に数で表して前記繰り返し単位の約８０％から約８５％を構成し、前記３番目の繰り返し単位が数で表して前記繰り返し単位の約５％から約１５％を構成しかつ前記４番目と５番目の繰り返し単位が一緒に前記繰り返し単位の残りを構成するようにする。
【００３７】
１つの態様におけるケイ素含有重合体は、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ１）Ｈ］−で表される１番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ２）Ｈ］−で表される２番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ３）Ｈ］−で表される３番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ４）Ｈ］−で表される４番目の繰り返し単位および構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ５）Ｈ］−で表される５番目の繰り返し単位を包含する繰り返し単位を含有して成り、ここで、Ｒ１はＣ（＝Ｏ）ＮＨ２であり、Ｒ２は−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−であり、Ｒ３は−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨＯ−であり、Ｒ４は−ＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（Ｏ−）３であり、Ｒ５は−ＮＨ２である。１つの態様では、前記１番目の繰り返し単位と前記２番目の繰り返し単位が一緒に数で表して前記繰り返し単位の約６５％から約７０％を構成し、前記３番目の繰り返し単位が数で表して前記繰り返し単位の約２０から約３０％を構成しかつ前記４番目と５番目の繰り返し単位が一緒に前記繰り返し単位の残りを構成するようにする。
【００３８】
１つの態様におけるケイ素含有重合体は、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ１）Ｈ］−で表される１番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ２）Ｈ］−で表される２番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ３）Ｈ］−で表される３番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ４）Ｈ］−で表される４番目の繰り返し単位および構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ５）Ｈ］−で表される５番目の繰り返し単位を包含する繰り返し単位を含有して成り、ここで、Ｒ１はＣ（＝Ｏ）ＮＨ２であり、Ｒ２は−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−であり、Ｒ３は−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨＯ−であり、Ｒ４は−ＮＨＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（Ｏ−）３であり、Ｒ５は−ＮＨ２である。１つの態様では、前記１番目の繰り返し単位と前記２番目の繰り返し単位が一緒に数で表して前記繰り返し単位の約８０％から約８５％を構成し、前記３番目の繰り返し単位が数で表して前記繰り返し単位の約５％から約１５％を構成しかつ前記４番目と５番目の繰り返し単位が一緒に前記繰り返し単位の残りを構成するようにする。
【００３９】
本明細書に記述する凝集剤組成物およびそれらの使用方法に、適切な凝集剤もしくは凝集剤組み合わせのいずれを含めてもよい。例えば、１つの態様では、本明細書に記述する如き凝集剤であるケイ素含有重合体（例えばＤＳＰ用凝集剤であるケイ素含有重合体）およびバイエル工程赤泥用凝集剤である重合体を含有して成る凝集剤組成物を提供する。１つの態様におけるバイエル工程赤泥用凝集剤である重合体はアニオン性重合体である凝集剤であってもよい。１つの態様では、そのような凝集剤組成物中の凝集剤であるケイ素含有重合体の量と凝集剤であるアニオン性重合体の量の重量比を約１００：１から約１：１０の範囲内、例えば約１０：１から約１：２の範囲内、例えば約１：１などにする。
【００４０】
バイエル工程で用いるに有用な重合体である凝集剤には、バイエル工程赤泥用凝集剤である重合体として用いるに有用であることが当業者に公知のアニオン性重合体が含まれる。有用な凝集剤であるアニオン性重合体の例には、アクリル酸もしくはアクリレートのホモ重合体；アクリル酸もしくはアクリレート単量体の共重合体；メタアクリル酸もしくはメタアクリレートのホモ共重合体；メタアクリル酸もしくはメタアクリレート単量体の共重合体；前記酸のポリアクリルアミド、アルカリ金属、アルカリ土類金属もしくはアンモニウム塩；ヒドロキサム酸もしくは塩である基を含有する重合体；または前記いずれかの組み合わせが含まれる。１つの態様における凝集剤であるアニオン性重合体は、ヒドロキサム化重合体、例えばヒドロキサム化ポリアクリルアミドなどである。そのようなアニオン性重合体中のアニオン性繰り返し単位の量は幅広い範囲に渡って多様であり得る。例えば、１つの態様における凝集剤であるアニオン性重合体が含有するアニオン性繰り返し単位の量は少なくとも約５０％である。凝集剤であるアニオン性重合体の重量平均分子量は典型的に約１，０００以上、例えば約１０，０００以上、約１００，０００以上、約１，０００，０００以上または約５，０００，０００以上である。いくつかの態様における分子量は３０，０００，０００以下である。当業者は、前記は示した値の各々の間の範囲を記述するものであることを理解し、このように、凝集剤であるアニオン性重合体の重量平均分子量は例えば約５，０００，０００から約３０，０００，０００などであり得ることを理解するであろう。
【００４１】
そのようなバイエル工程で一般に用いられている他の種類の凝集剤には、非イオン性凝集剤、例えば澱粉（例えばトウモロコシまたはジャガイモから得て前以てゼラチン状にしておいた澱粉）、多糖、アルギン酸塩、デキストランまたは小麦粉など含まれる。バイエル工程では特にアニオン性の凝集剤が使用に好適であるが、当業者が理解するであろうように、また選択したカチオン性、非イオン性または両性凝集剤も適切な量で有利に使用可能である。
【００４２】
凝集剤組成物［本明細書に記述する如き凝集剤であるケイ素含有重合体（例えばＤＳＰ用の凝集剤であるケイ素含有重合体）および／またはバイエル工程赤泥用の凝集剤である重合体を含有する凝集剤組成物を包含］は濃縮もしくは希釈（例えば水で）された状態であってもよく、かつそれらに追加的材料を含有させることも可能である。バイエル工程現場はしばしば凝集剤製造所から離れた場所に位置することで輸送費用が最小限になるように凝集剤組成物を比較的濃縮された形態でバイエル工程現場に輸送するのがしばしば好ましいことを当業者は理解するであろう。その後、その濃凝集剤組成物を便利には現場で使用する時点またはほぼ使用時点で水性媒体で希釈することで希凝集剤組成物を生じさせてもよい。その濃凝集剤組成物を希釈する時に用いる水性媒体は比較的高純度の形態の水、いろいろな給源から再利用した水またはバイエル工程の水性流れであってもよい。
【００４３】
前記を鑑み、当業者は、凝集剤組成物［本明細書に記述する如き凝集剤であるケイ素含有重合体（例えばＤＳＰ用の凝集剤であるケイ素含有重合体）および／またはバイエル工程赤泥用の凝集剤である重合体を含有する凝集剤組成物を包含］を生じさせる時期は製造中（例えば比較的濃縮された形態）および／または使用前（例えば現場で水性媒体と混合することなどで）であってもよくかつそれに追加的成分を含有させてもよいことを理解するであろう。追加的成分の例には、水、塩、安定剤およびｐＨ調整剤ばかりでなくＤＳＰおよびバイエル工程赤泥などの如き材料が含まれる。ＤＳＰは例えばアルミノケイ酸ナトリウムなどを含んで成り得る。１つの態様では、ＤＳＰの少なくとも一部を当該凝集剤組成物に入れて懸濁させる。凝集剤組成物に入れる個々の凝集剤である重合体の濃度はいずれも幅広い範囲に渡って多様であり得、例えば約０．１ｐｐｍ（ｐａｒｔ ｐｅｒ ｍｉｌｌｉｏｎ）から約１００％（例えば水がほとんどか或は全く入っていない高濃縮形態）などであり得る。希釈度が比較的高い凝集剤組成物の場合、そのような凝集剤組成物に入れる凝集剤であるアニオン性重合体の適切な濃度の例には、約０．１ｐｐｍから約１，０００ｐｐｍの範囲内の量が含まれ、そしてそのような凝集剤組成物に入れる凝集剤であるケイ素含有重合体の適切な濃度の例には、約１ｐｐｍから約５００ｐｐｍの範囲内の量が含まれる。凝集剤成分である重合体を複数含有する凝集剤組成物［本明細書に記述する如き凝集剤であるケイ素含有重合体（例えばＤＳＰ用の凝集剤であるケイ素含有重合体）およびバイエル工程赤泥用の凝集剤である重合体を含有する凝集剤組成物を包含］の場合、それらの成分を製造および／または輸送時もしくは近くの時点で一緒にしてもよいか或は使用時もしくは近くの時点で例えばバイエル工程流れの近くの場所などで一緒にしてもよいことは理解されるであろう。
【００４４】
本明細書に記述する凝集剤である重合体および凝集剤組成物は凝集剤として用いるに有用である。例えば、１つの態様では、本明細書に記述する如き凝集剤であるケイ素含有重合体および／または凝集剤組成物をバイエル工程流れにこれの中に懸濁している固体の少なくとも一部を凝集させるに有効な量で混合することを含んで成る凝集方法を提供する。１つの態様における懸濁している固体には、赤泥および／またはＤＳＰの中の１つ以上が含まれる。別の態様では、凝集剤であるケイ素含有重合体をバイエル工程流れにこれの中に懸濁している脱ケイ酸生成物の少なくとも一部を凝集させるに有効な量で混合しそしてそのようにして生じさせた凝集した脱ケイ酸生成物の少なくとも一部を分離することを含んで成る凝集方法を提供する。
【００４５】
１つの態様では、−Ｓｉ（ＯＲ）３（ここで、ＲはＨ、アルキル基、Ｎａ、ＫまたはＮＨ４である）を含有するペンダント型基もしくは末端基を有する重合体を単独で通常の凝集剤を添加した後にか、前にか或はそれと一緒に添加することで懸濁している固体を工程流れから便利に分離することができるほど有効に凝集させることでバイエル工程流れの中に懸濁している固体の濃度を低くする方法を提供する。その懸濁している固体の含有量の低下度合は測定可能であり、それを対照（一般に最新技術のアルミナ工程のサンプルを包含）と比較してもよい。個々のバイエル工程流れに入っている個々の種類の固体を凝集させるに有効な重合体である凝集剤１種または２種以上の量の決定は本明細書に示す指針による情報を基にした常規実験を行うことで実施可能である。そのような凝集剤の量はしばしば固体１トン当たりの凝集剤が約０．０１ポンドから約４０ポンド（無水ベース）の範囲内、例えば約０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８または０．９ポンドから約１５、２０、２５、３０または３５ポンドなどのいろいろな範囲内である。当業者は、前記は示した値の各々の間の範囲を記述するものであることを理解し、このように、凝集剤である重合体の使用量は例えば固体１トン当たりの凝集剤が約１ポンドから約１０ポンド（無水ベース）の範囲内などであり得ることを理解するであろう。
【００４６】
１つの態様におけるバイエル工程流れには懸濁しているＤＳＰが入っており、例えば懸
濁しているＤＳＰが１リットル当たり約０．０２グラムから１リットル当たり約２００グラム入っている。以下の実施例に例示するように、いくつかの態様では、本明細書に記述する凝集剤である重合体および凝集剤組成物は特にバイエル工程流れの中に懸濁しているＤＳＰを凝集させる目的で用いるに有用である。
【００４７】
商業的プラント操業に関しては、凝集剤である重合体および／または凝集剤組成物を沈澱槽供給口に上述した如きアニオン性凝集剤と同様に添加してもよい。別法として、当該重合体を一次沈澱槽からあふれ出る流れに添加してもよいか或は分解装置から出る噴出液に添加してもよい。そのような重合体をまた泥洗浄回路の中の泥沈澱で用いることも可能である。そのような重合体を有利に単独または他の工程用化学品と組み合わせて商業的プラント操業における他の地点に添加することも同様に可能である。
【実施例】
【００４８】
試験手順
２５６ｇのアルミン酸ナトリウム、６６ｇの水酸化ナトリウムおよび４０ｇの炭酸ナトリウムを全体として１０００ｍｌになる量の水に加えて１００℃に加熱することで合成のバイエル液を作成する。
【００４９】
カオリンを水酸化ナトリウム溶液に入れて１５０℃に加熱した後、濾過し、洗浄しそして乾燥させて無水ＤＳＰを回収することでＤＳＰを作成する。稼働中のバイエルプラントで典型的に廃液に放出される泥スラリーから赤泥固体を得る。その泥を洗浄することでそれに付随する希アルミン酸ナトリウム溶液を除去し、乾燥させた後、粉砕する。
【００５０】
沈澱試験では、ＤＳＰ単独またはＤＳＰと赤泥固体の混合物のいずれかを前記液に入れて分散させることで、一般的には懸濁している固体の含有量が約４０ｇ／ｌのスラリーを得る。穴開きプランジャーを用いて、メスシリンダーに入れておいたスラリーに希試薬を入れて混合し、そして決めておいた距離まで沈澱する時間を測定することで、凝集する固体の沈澱速度を計算することができる。また、５分後に上澄み液のサンプルを採取して濾過した後、そのフィルター上に集まった固体を洗浄しそして乾燥させることで、上澄み液の透明度の尺度も得る。
【００５１】
実施例１−試薬Ａ
８１．４ｇの無水ポリエチレンイミンを１８．６ｇのグリシドキシプロピルトリメトキシシランと混合した後、その混合物を６０℃に１６時間加熱する。その結果として得た脆いゲル（５０ｇ）を５ｇのＮａＯＨおよび全体として２５０ｇになる量の水と混合して９０℃に加熱することで２０％の溶液を生じさせる。試薬Ａを市販の凝集剤と組み合わせて用いた時にそれが凝集度を向上させる効果を試験する。試験を受けさせる市販凝集剤にＳｕｐｅｒｆｌｏｃ ＨＸ−４００（ポリアクリルアミドを基にして作られたヒドロキサメートが基になった凝集剤）およびＳｕｐｅｒｆｌｏｃ １２２７（ポリアクリル酸アンモニウムである凝集剤）［両方ともＣｙｔｅｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ．（Ｗｅｓｔ Ｐａｔｅｒｓｏｎ、ニュージャージー州、米国）から入手可能］を含めた。未処理のポリエチレンイミンを対照として用いる。表１に示すデータによって明らかなように、試験Ａを凝集剤と組み合わせると凝集剤単独と比較しても凝集剤をポリエチレンイミン対照と組み合わせた時と比較してもＤＳＰ／赤泥が３０／７０および４０／６０両方の混合物が示す沈澱速度が有意に向上した。また、試薬Ａと凝集剤を組み合わせると透明度が有意に向上することも観察される。試薬Ａはまた市販凝集剤を添加しない場合にもＤＳＰの凝集に有効である。
【００５２】
【表１】
【００５３】
実施例２−試薬Ｂ
３２ｇのアクリルアミドと８２．８ｇの水と１１．１ｇの５０％ＮａＯＨを混合する。８ｇのビニルトリエトキシシランと０．４ｇのＡＩＢＮ（アゾビスイソブチロニトリル）を１２ｍｌのエタノールに入れて加えた後、その混合物を８０℃に１６時間加熱する。その反応混合物（２０ｇ）を５．４ｇの５０％ＮａＯＨおよび４．６ｇの水と混合して９０℃に加熱することで２０％の溶液を生じさせる。この生成物が試薬Ｂである。試薬Ｂを２００ｐｐｍの用量で用いると懸濁してＤＳＰが凝集することが分かる。
【００５４】
実施例３−試薬Ｃ
パールスターチ（Ｐｅａｒｌ ｓｔａｒｃｈ）［Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｒｃｈ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．（Ｂｒｉｄｇｅｗａｔｅｒ、ニュージャージー州、米国）］が９ｇ入っているスラリーを２ｇのグリシドキシプロピルトリメトキシシランと混合して室温で１６時間撹拌する。その反応生成物を５０℃である程度乾燥させた後、２０ｇ／ｌのＮａＯＨ水溶液に入れて９５℃に加熱することで３％の溶液を生じさせる。この生成物が試薬Ｃである。表２に示すデータによって明らかなように、試薬Ｃは未官能化パールスターチに比較して懸濁しているＤＳＰまたは赤泥の沈澱速度の有意な向上を示し、このことは、試薬Ｃ自体が有効な凝集剤であることを示している。試薬Ｃが懸濁ＤＳＰ／赤泥混合物（１０／７０、２０／８０および４０／６０）を凝集させる効力の方が更により高い。また、赤泥およびＤＳＰ／赤泥混合物を試薬Ｃで処理すると透明度が良好になることも観察される。
【００５５】
【表２】
【００５６】
表３に示すデータによって明らかなように、試薬ＣをＳｕｐｅｒｆｌｏｃ ＨＸ−４００と組み合わせて用いると赤泥の沈澱速度が有意に向上しかつ透明度が実質的に改善される。
【００５７】
【表３】
【００５８】
表４に示すデータによって明らかなように、試薬ＣをＳｕｐｅｒｆｌｏｃ １２２７と組み合わせて用いるとＤＳＰ／赤泥混合物（１０／７０、２０／８０および４０／６０）の凝集が向上する。試薬ＣをＳｕｐｅｒｆｌｏｃ １２２７と組み合わせて用いるとまた透明度も実質的に向上する。
【００５９】
【表４】
【００６０】
実施例４−試薬Ｄ
８ｇの乾燥させたヒドロキシエチルセルロースを２ｇのグリシドキシプロピルトリメトキシシランと混合して１００℃に１６時間加熱する。その反応生成物（２ｇ）を１００ｇ／ｌのＮａＯＨ水溶液（４０ｍｌ）と混合して９５℃に加熱することで５％の溶液を生じさせる。この生成物が試薬Ｄである。
【００６１】
試薬Ｄを５００ｐｐｍの用量で用いると懸濁しているＤＳＰが凝集することが観察される。出発材料として用いたヒドロキシエチルセルロース（比較実施例）は同じ用量である５００ｐｐｍの量で用いても懸濁しているＤＳＰの凝集をもたらさない。
【００６２】
実施例５ａ−試薬Ｅ
実施例３の方法と同様な方法を用いて試薬を作成する。パールスターチが０．０８０モル（１２．９６ｇ）とグリシドキシプロピルトリメトキシシランが０．０１５モル（３．５５ｇ）とエポキシブタンが０．００５モル（０．３６ｇ）のスラリーを室温で１６時間混合する。その反応生成物をある程度乾燥させた後、２０ｇ／ｌのＮａＯＨ水溶液に入れて９５℃に加熱することで３％の溶液を生じさせる。この生成物が試薬Ｅである。
【００６３】
実施例５ｂ−試薬Ｆ
エポキシブタンの代わりにエポキシドデカンを０．００５モル（０．９２ｇ）用いる以外は実施例５ａの方法と同様な方法を用いて試薬を作成する。この生成物が試薬Ｆである。
【００６４】
実施例５ｃ−試薬Ｇ
エポキシブタンの代わりにスチレンオキサイドを０．００５モル（０．６０ｇ）用いる以外は実施例５ａの方法と同様な方法を用いて試薬を作成する。この生成物が試薬Ｇである。
【００６５】
実施例５ｄ−試薬Ｈ
エポキシブタンの代わりにグリシジルヘキサ−デシルエーテルを０．００５モル（１．４９ｇ）用いる以外は実施例５ａの方法と同様な方法を用いて試薬を作成する。この生成物が試薬Ｈである。
【００６６】
実施例５ｅ−試薬Ｉ
エポキシブタンの代わりにグリシジルフェニル−エーテルを０．００５モル（０．７５ｇ）用いる以外は実施例５ａの方法と同様な方法を用いて試薬を作成する。この生成物が試薬Ｉである。
【００６７】
試薬ＥからＩが凝集剤の添加なしにＤＳＰ／赤泥が４０／６０の混合物中で示す効果を試験した結果、表５に示すデータによって明らかなように、それらは用量を２００ｐｐｍにした時に満足される沈澱速度および透明度を示す。
【００６８】
【表５】
【００６９】
試薬Ｅおよび試薬Ｉは、これらをＳｕｐｅｒｆｌｏｃ ＨＸ−４００と組み合わせて用いると、表６に示すデータによって明らかなように、ＤＳＰ／赤泥混合物が示す沈澱速度および透明度を向上させる。
【００７０】
【表６】
【００７１】
実施例６−試薬Ｊ
塩化アクリロイルとアミノプロピルトリエトキシシランを２−ブタノンに入れてトリエチルアミンの存在下で反応させることでＮ−トリエトキシシリルプロピルアクリルアミドが２５％の溶液を作成する。その結果として生じた塩化アミンを濾過で除去した後、その
単量体溶液をさらなる精製を全く行うことなく用いる。その単量体溶液（４６．４グラム）を５７．０ｇのアクリル酸および１４０ｍｌの２−ブタノンと一緒にする。６０ｍｇのＶａｚｏ（商標）６５Ｂフリーラジカル開始剤［Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、Ｄｅｌａｗａｒｅ、米国）の］を５０ｍｌの２−ブタノンに入れて加える。その混合物を５０−６０℃に３時間加熱する。３７．５ｇの水酸化ナトリウムを水溶液として加えた後、その混合物を８０℃に加熱することで２−ブタノンを留出させる。その生成物は重合体含有量が１１．５％の水溶液であり、これを試薬Ｊと呼ぶ。
【００７２】
試薬Ｊを１００ｐｐｍの用量で用いると懸濁しているＤＳＰが入っている懸濁液の凝集が起こることが分かる。
【００７３】
実施例７−試薬Ｋ
実施例６と同様な様式でアクリル酸とトリエトキシビニルシランの共重合体を作成する。この重合体を試薬Ｋと呼ぶ。
【００７４】
実施例８−試薬ＬおよびＭ
１０．０ｇのＧａｎｔｒｅｚ ＡＮ １６９［Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｉｎｃ．（Ｗａｙｎｅ、ニュージャージー州、米国）が製造しているメチルビニルエーテル−無水マレイン酸共重合体］を１５０ｍｌのアセトンに溶解させる。１．４２ｇのアミノプロピルトリエトキシシランを５０ｍｌのアセトンに入れて加える。その混合物はゲル化した。１０．８ｇの５０％ＮａＯＨを２５０ｍｌの水で希釈して８０℃に加熱する。このＮａＯＨ溶液に前記ゲルを加えた後、沸騰させてアセトンを除去すると重合体含有量が７．０％の水溶液が残存し、それを試薬Ｌと呼ぶ。アセトンの代わりにジオキサンを用いて同様な生成物を作成する。その重合体を試薬Ｍと呼ぶ。
【００７５】
表７に示すデータによって明らかなように、試薬ＬおよびＭは両方ともＧａｎｔｒｅｚ対照に比較して懸濁しているＤＳＰの沈澱速度の有意な向上を示す。試薬ＭをＳｕｐｅｒｆｌｏｃ ＨＸ−４００と組み合わせて用いるとＤＳＰ／赤泥が４０／６０の混合物が示す沈澱が有意に改善されかつＳｕｐｅｒｆｌｏｃ １２２７と組み合わせて用いるとＤＳＰ／赤泥が３０／７０の混合物が示すそれが有意に改善される。
【００７６】
【表７】
【００７７】
実施例９−試薬Ｎ
１０．０ｇのＳｃｒｉｐｓｅｔ ５２０［Ｈｅｒｃｕｌｅｓ Ｉｎｃ．（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、Ｄｅｌａｗａｒｅ、米国）が製造しているスチレン−無水マレイン酸共重合体］をジオキサンが４０ｇでトルエンが８０ｇの混合物に入れて懸濁させる。２．１９ｇのアミノプロピル−トリエトキシシランを１０ｇのトルエンに入れて加える。その混合物を２時間還流させた後、周囲温度に冷却する。固体状の重合体を濾過で取り出し、ヘキサンで洗浄した後、６０℃で乾燥させることで試薬Ｎを得る。
【００７８】
表８に示すデータによって明らかなように、試薬ＮはこれをＳｕｐｅｒｆｌｏｃ ＨＸ−４００と組み合わせてＤＳＰ／赤泥が４０／６０の混合物で用いた時に沈澱速度の有意な向上を示す。また、透明度も有意に向上する。
【００７９】
【表８】
【００８０】
実施例１０−試薬Ｏ
１０．０ｇのＧａｎｔｒｅｚ ＡＮ １６９をメタノールが０．２０ｇでテトラヒドロフランが４．０ｇでジオキサンが９６．０ｇの混合物に入れて懸濁させる。２．８４ｇのアミノプロピルトリエトキシシランを１０ｇのジオキサンに入れることで生じさせた溶液を加える。その混合物を２時間還流させた後、周囲温度に冷却する。０．９０ｇの塩酸ヒドロキシルアミンを１０ｍｌのメタノールに入れることで生じさせた溶液を０．７５ｇの９５％ナトリウムメトキサイドを２０ｍｌのメタノールに入れることで生じさせた溶液と混合する。生じた固体を沈澱させた後、その上澄み液を前記重合体混合物に加えて周囲温度で１時間撹拌する。放置すると前記混合物が脆いゲルを形成し、それをヘキサンと一緒にしてスラリー状にした後、濾過する。固体状の重合体をヘキサンで洗浄した後、６０℃で乾燥させることで試薬Ｏを得る。
【００８１】
実施例１１−試薬Ｐ
１０．０ｇのＧａｎｔｒｅｚ ＡＮ １６９をメタノールが０．２０ｇでテトラヒドロフランが４．０ｇでジオキサンが９６．０ｇの混合物に入れて懸濁させる。２．８４ｇのアミノプロピルトリエトキシシランを１０ｇのジオキサンに入れることで生じさせた溶液を加える。その混合物を２時間還流させた後、周囲温度に冷却する。メタノールを１０ｇ加えた後の混合物を１時間撹拌する。ヘキサンを１００ｍｌ加えた後、固体状の重合体を濾過で取り出し、ヘキサンで洗浄した後、６０℃で乾燥させることで試薬Ｐを得る。
【００８２】
表９に示すデータによって明らかなように、試薬ＯおよびＰは両方ともこれらをＳｕｐｅｒｆｌｏｃ ＨＸ−４００と組み合わせてＤＳＰ／赤泥が４０／６０の混合物で用いた時に沈澱速度の有意な向上を示す。また、透明度も有意に向上する。
【００８３】
【表９】
【００８４】
実施例１２−試薬Ｑ
シラン単量体であるＮ−（３−トリエトキシシリル）プロピルアクリルアミドの調製を下記のようにして実施する。１９７．４ｇの（３−アミノプロピル）トリエトキシシランと８９．９ｇのトリエチルアミンを３３０ｇのＴＨＦに溶解させ、窒素でパージ洗浄した後、０℃に冷却する。混合を行いながら８３．９ｇの塩化アクリロイルを滴下する。滴下後の混合物を４０℃に２時間加熱する。その混合物を室温に冷却した後、塩を濾過で除去する。溶媒であるＴＨＦを使用前にロータリーエバポレーターで除去する。
【００８５】
５０ｍｌのアンプルに脱イオン水を１１．５ｇおよび５０％の水酸化ナトリウム溶液を１０．８ｇ加える。そのアンプルに６．４５ｇのアクリル酸をゆっくり添加する。このアクリル酸を添加している間の温度を氷浴で３５℃未満に維持する。その溶液をアクリル酸が全部溶解するまで充分に混合する。次に、シラン単量体であるＮ−（３−トリエトキシシリル）プロピルアクリルアミドを２．８２ｇ加える。その溶液をシラン単量体が全部溶解するまで充分に混合する。アゾビス（４−シアノ吉草酸）［Ｗａｋｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ ＵＳＡ，Ｉｎｃ．（Ｒｉｃｈｍｏｎｄ、バージニア州、米国）から入手可能なＷａｋｏ Ｖ−５０１］が１６．７５％入っている水溶液を０．２ｇ加える。その単量体溶液に窒素を用いたスパージを３０分間受けさせた後、凍結−排気−解凍サイクルを３回受けさせ、そしてそれを真空下で密封する。その溶液を解凍させた後のアンプルを６５℃の浴に入れて、重合を１６時間起こさせることで試薬Ｑを得る。その重合体を排出させ、苛性（水酸化ナトリウムが２％の）溶液に溶解させた後、性能試験を実施する。
【００８６】
【化１】
【００８７】
表１０に示すデータによって明らかなように、試薬ＱはこれをＳｕｐｅｒｆｌｏｃ ＨＸ−４００と組み合わせてＤＳＰ／赤泥が４０／６０の混合物で用いた時に沈澱速度および透明度の有意な向上を示す。
【００８８】
【表１０】
【００８９】
実施例１３−試薬Ｒ
反応槽に４５％の水酸化カリウム溶液を２９．７ｇおよび脱イオン水を２．４９ｇ加える。次に、その反応槽に撹拌を行いながら１５．６８ｇのアクリル酸をゆっくり添加する。このアクリル酸を添加している間の温度を氷浴で３５℃未満に維持する。次に、実施例１２で調製したシラン単量体であるＮ−（３−トリエトキシシリル）プロピルアクリルアミドを２．５５ｇ加える。その溶液をシラン単量体が全部溶解するまで充分に混合する。その単量体溶液に窒素を用いたスパージを３０分間受けさせた後、それを０℃に冷却する。Ｗａｋｏ Ｖ−５０１が１％入っている水溶液を０．９９ｇ加えた後、窒素によるパージ洗浄を１５分間継続する。過硫酸アンモニウムが０．５％入っている水溶液を０．０８ｇ仕込んだ後、ヒドロキシメタンスルホン酸（モノナトリウム塩の二水化物）を０．５％入れることで生じさせた水溶液を０．０８ｇ仕込み、そしてその溶液を充分に混合する。３０分後に反応槽を７５℃の浴の中に置いて重合を７５℃で５時間実施することで試薬Ｒ
を得る。この生成物を苛性（水酸化ナトリウムが２％の）溶液に溶解させた後、性能試験を実施する。
【００９０】
【化２】
【００９１】
表１１に示すデータによって明らかなように、試薬ＲはこれをＳｕｐｅｒｆｌｏｃ ＨＸ−４００と組み合わせてＤＳＰ／赤泥が３０／７０の混合物で用いた時に沈澱速度および透明度の有意な向上を示す。
【００９２】
【表１１】
【００９３】
実施例１４
試薬Ｒにさらなる試験を受けさせることで表１２に示すデータを得る。試薬Ｒを５０ｐｐｍの用量で用いた時にそれが示す沈澱速度はＳｕｐｅｒｆｌｏｃ ＨＸ−４００を１０ｐｐｍの用量で用いた時のそれと同様であるが、優れた透明度を示す。試薬Ｒを１５ｐｐｍの用量で用量が１０ｐｐｍのＳｕｐｅｒｆｌｏｃ ＨＸ−４００と組み合わせてＤＳＰ／赤泥が３０／７０の混合物で用いるとＳｕｐｅｒｆｌｏｃ ＨＸ−４００を単独で用いた時に比べて沈澱速度および透明度が有意に向上する。
【００９４】
【表１２】
【００９５】
実施例１５−試薬Ｓ
重合体バックボーンであるポリ（アクリルアミド−コ−Ｎ−ビニルホルムアミド−コ−
アクリル酸）の合成を以下に記述する如き逆相乳化重合方法で実施する。油相に脱芳香（ｄｅａｒｏｍａｔｉｚｅｄ）炭化水素流体［Ｅｘｘｏｎ Ｍｏｂｉｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｃｏｍｐａｎｙ（ヒューストン、テキサス州、米国）から入手可能なＥｘｘｓｏｌ Ｄ−８０油］を１８８．９１ｇ、ソルビタンモノオレエート［Ｒｕｇｅｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．（Ｌｉｎｄｅｎ、ニュージャージー州、米国）から入手可能なＡｒｌａｃｅｌ
８０ＡＣ］を２４ｇおよびＣ１２−１４アルコールのエトキシレートである非イオン性界面活性剤［Ｈｕｎｔｓｍａｎ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ヒューストン、テキサス州、米国）から入手可能なＳＵＲＦＯＮＩＣ Ｌ２４−７］を９．１７ｇ含有させた。水相を４２８．８８ｇの５４．２％アクリルアミド水溶液、１９．８７ｇのＮ−ビニルホルムアミド、７．８６ｇのアクリル酸、１１２．３３ｇの脱イオン水、６．５７ｇの２８％水酸化アンモニウム、０．２６ｇのイソプロピルアルコールおよび０．９４ｇの４０％ジエチレントリアミンペンタ酢酸五ナトリウム［Ｔｈｅ Ｄｏｗ
Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ、ミシガン州、米国）から入手可能なＶｅｒｓｅｎｅｘ−８０］で構成させた。その水溶液を前記油相の中に入れて混合した後、その混合物を均一にすることで逆相乳液を生じさせる。その乳液を窒素でパージ洗浄しながらこの乳液に２％のｔ−ブチルヒドロパーオキサイド７０％（ｔ−ＢＨＰ−７０）を１．２２ｇ加える。窒素によるパージ洗浄を４５分間実施した後、二酸化硫黄ガス（窒素中０．２％）を窒素ラインに通して仕込むことで重合を開始させる。重合を４０から４５℃で４時間実施する。その乳化生成物は重合体を３２．５％含有する。
【００９６】
前記乳液に仕込むべきヒドロキシルアミン溶液の調製を以下に記述するようにして実施する。容器に硫酸ヒドロキシルアミンを１２．６８ｇおよび脱イオン水を７１．５ｇ仕込んだ後、撹拌を硫酸塩が全部溶解するまで実施する。無水チオ硫酸ナトリウムを９．７８ｇ加えた後、再び、その溶液の撹拌をチオ硫酸塩が全部溶解するまで実施する。次に、撹拌下で５０％の水酸化ナトリウム溶液を４８．３４ｇ滴下することでヒドロキシルアミン溶液を生じさせる。前記水酸化ナトリウムを滴下している間の溶液温度を３０℃未満に維持する。
【００９７】
反応槽にこの上で調製したバックボーン乳液を９６．８６ｇ仕込む。撹拌および窒素ブランケット下でＥｘｘｓｏｌ Ｄ−８０を５３．３ｇ加えた後、Ｌｕｍｕｌｓｅ ＰＥ０２［Ｌａｍｂｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｇｕｒｎｅｅ、イリノイ州、米国）から商業的に入手可能なオレイルアミン／エチレンオキサイド反応生成物］を３．４ｇ加える。次に、その乳液を少なくとも１５分間撹拌した後、この上で調製したヒドロキシルアミン溶液を５分かけて仕込む。その乳液を室温で２４時間撹拌し、温度を４５℃に上昇させた後、４５℃に１時間維持する。次に、温度を３５℃に下げた後、８．０ｇの（３−グリシジルオキシプロピル）トリメトキシシランを２分間かけて加える。その反応物を３５℃に４時間維持し、室温に冷却した後、排出させる。その白色乳液をノニルフェノールエトキシレートである非イオン界面活性剤［Ｈｕｎｔｓｍａｎ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ヒューストン、テキサス州、米国）から入手可能なＳＵＲＦＯＮＩＣ Ｎ−９５］が入っている２％の水酸化ナトリウム溶液に入れて壊して生成物が入っている水溶液を生じさせることで試薬Ｓを得る。
【００９８】
【化３】
【００９９】
実施例１６−試薬Ｉ
重合体バックボーンであるポリ（アクリルアミド−コ−アクリル酸）の乳液の調製をＮ−ビニルホルムアミドを水相に入れない以外は実施例１５に記述した方法と同様な方法を用いて実施する。その乳化生成物は実際の重合体を３２％含有する。
【０１００】
前記乳液に仕込むべきヒドロキシルアミン溶液の調製を以下に示すようにして実施する。容器に硫酸ヒドロキシルアミンを９．１７ｇおよび脱イオン水を３５ｇ仕込んだ後、撹拌を硫酸塩が全部溶解するまで実施する。無水チオ硫酸ナトリウムを０．８８ｇ加えた後、再び、その溶液の撹拌をチオ硫酸塩が全部溶解するまで実施する。次に、撹拌下で５０％の水酸化ナトリウム溶液を１７．２５ｇ滴下することでヒドロキシルアミン溶液を生じさせる。前記水酸化ナトリウムを滴下している間の溶液温度を３０℃未満に維持する。
【０１０１】
反応槽に前記重合体バックボーン乳液を９８．２６ｇ仕込む。撹拌および窒素ブランケット下でＥｘｘｓｏｌ Ｄ−８０を５１．８９ｇ加えた後、Ｌｕｍｕｌｓｅ ＰＥ０２を３．４ｇ加える。次に、その乳液を０℃に冷却する。その乳液を５００ｒｐｍで撹拌しながら５０％の水酸化ナトリウムを１０．６２ｇ加えた後、次亜塩素酸ナトリウム（有効塩素が１１．５％）溶液を２０．４８ｇ加える。撹拌速度を遅くして５分後に３００ｒｐｍにした後の乳液を１時間撹拌する。次に、撹拌速度を速くして５００ｒｐｍにし、５０％の水酸化ナトリウムを２．１２ｇ仕込んだ後、次亜塩素酸ナトリウム（有効塩素が１１．５％）を４．１ｇ仕込む。２時間後に３−アミノプロピルトリエトキシシランを７．４２ｇ加える。反応を０℃で４時間、室温で１０時間そして４０℃で４時間実施する。その反応混合物を室温に冷却した時点で前記ヒドロキシルアミン溶液を５分かけて仕込む。その乳液を室温で１時間撹拌した後、生成物を排出させる。その白色乳液をＳＵＲＦＯＮＩＣ
Ｎ−９５が入っている２％の水酸化ナトリウム溶液に入れて壊して生成物が入っている水溶液を生じさせることで試薬Ｔを得る。
【０１０２】
【化４】
【０１０３】
表１３に示すデータによって明らかなように、試薬Ｑ、ＳおよびＴの各々をＳｕｐｅｒｆｌｏｃ ＨＸと組み合わせてＤＳＰ／赤泥が４０／６０の混合物で用いると沈澱速度および透明度が有意に向上する。
【０１０４】
【表１３】
【０１０５】
実施例１７−試薬Ｕ
この実施例では実施例１５で合成した重合体バックボーンであるポリ（アクリルアミド−コ−Ｎ−ビニルホルムアミド−コ−アクリル酸）の乳液を用いる。前記乳液に仕込むべきヒドロキシルアミン溶液は以下に記述する如くである。容器に硫酸ヒドロキシルアミンを１０．７７ｇおよび脱イオン水を８５．０ｇ仕込んだ後、撹拌を硫酸塩が全部溶解するまで実施する。次に、撹拌下で５０％の水酸化ナトリウム溶液を５７．４７ｇ滴下することでヒドロキシルアミン溶液を生じさせる。前記水酸化ナトリウムを滴下している間の溶液温度を３０℃未満に維持する。この実施例では、そのヒドロキシルアミン溶液にチオ硫酸ナトリウムを入れなかった。
【０１０６】
反応槽に前記バックボーン乳液を１１５．１６ｇ仕込む。撹拌および窒素ブランケット下でＥｘｘｓｏｌ Ｄ−８０を６３．３７ｇ加えた後、Ｌｕｍｕｌｓｅ ＰＥ０２を４．０４ｇ加える。その乳液を少なくとも１５分間撹拌する。次に、前記ヒドロキシルアミン溶液を５分かけて加える。その乳液を室温で１６時間に続いて５５℃で２時間撹拌する。次に、温度を下げて１２℃にした後、９．５１ｇの（３−グリシジルオキシプロピル）トリメトキシシランを２分間かけて加える。その反応物を４０℃に１時間維持した後、室温に冷却する。無水チオ硫酸ナトリウムを８．３１ｇ加えた後の乳液を１時間撹拌した後、排出させる。その白色乳液をＳＵＲＦＯＮＩＣ Ｎ−９５が入っている２％の水酸化ナトリウム溶液に入れて壊して生成物が入っている水溶液を生じさせることで試薬Ｕを得る。
【０１０７】
【化５】
【０１０８】
表１４に示すデータによって明らかなように、試薬ＵはこれをＤＳＰ／赤泥が４０／６０の混合物で用いた時に良好な沈澱速度および透明度を示す。
【０１０９】
【表１４】
【０１１０】
本明細書に引用した文献は全部引用することによって全体が本明細書に組み入れられる。引用することによって組み入れた出版物および特許もしくは特許出願が本明細書に含めた開示と相反する度合で本明細書はそのような相反する資料のいずれかに取って代わりそして／または優先するものであることを意図する。
【０１１１】
本明細書で用いる如き用語「含んで成る（含有して成る）」は「包含する」、「含有する」または「で特徴づけられる」と同義語であり、包括的または無制約であり、列挙しなかった追加的要素も方法段階も排除するものでない。
【０１１２】
本明細書および請求項で用いる材料の量、反応条件などを表すあらゆる数値は全部が用語「約」による修飾を受けていると理解されるべきである。従って、反すると示さない限り、本明細書および添付請求項に示す数値的パラメーターは近似値であり、本発明で得ることを探求する所望特性に応じて変わる可能性がある。最低限でも、本請求項の範囲に対する相当物の原理を適用することを制限する試みとしてではなく、各数値的パラメーターは、有効桁の数および通常の四捨五入手段を考慮して解釈されるべきである。
【０１１３】
この上で行った説明は本発明のいくつかの方法および材料を開示するものである。本発明はそのような方法および材料の点で修飾を受け易いばかりでなく製造方法および装置の点でも変更を受け易い。そのような修飾は本開示または本明細書に開示する本発明の実施を考慮することで当業者に明らかになるであろう。従って、本発明を本明細書に開示する具体的な態様に限定することを意図するものでなく、本発明は添付請求項に具体的に示す如き本発明の真の範囲および精神の範囲内に入る修飾形および変形の全部を包含する。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイエル（Ｂａｙｅｒ）アルミナ工程流れをＳｉ含有重合体に接触させることでそれに懸濁している固体を除去することに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボーキサイトはほとんど全部の製造されたアルミナ化合物の基礎原料である。アルミニウム化合物製造工程では、大部分のボーキサイトがバイエル工程で精製され、それによって水酸化アルミニウムが生じる。このバイエル工程は、ボーキサイトにＮａＯＨ溶液による熱浸出を加圧容器内で受けさせて過飽和のアルミン酸ナトリウム溶液を得た後にそれに種晶を添加してＡｌ（ＯＨ）３を沈澱させることを伴う。バイエル工程の精製所は下記の共通した６工程段階を有する：ボーキサイト採鉱；原料調製；ボーキサイト分解；不溶ボーキサイト残渣の分離、洗浄、処分；水酸化アルミニウム（三水化物）沈澱；および無水アルミナを生じさせるカ焼（ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ）。ボーキサイト残渣固体を過飽和グリーンリカーからそれの沸点近くの温度で分離する工程は「浄化（ｃｌａｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ）」として知られる。
【０００３】
その浄化段階では一般に「サンドトラップ」サイクロンを用いて粗い固体状粒子を除去することが行われる。より微細な固体状粒子を前記リカーから分離しようとする時、通常は、そのスラリーを泥沈澱槽の中心ウエルの中に送り込んで、それを凝集剤組成物で処理することが行われるが、そのような凝集剤組成物はいろいろな凝集剤が基になっている可能性があり、それらには、澱粉、小麦粉、ポリアクリル酸塩重合体、アクリル酸塩／アクリルアミド共重合体、および／またはペンダント型のヒドロキサム酸もしくは塩である基を含有する水溶性重合体が含まれる。前記泥が沈澱するにつれて、浄化されたアルミン酸ナトリウム溶液（グリーンリカーと呼ばれる）が前記泥沈澱槽の上部に位置する堰の上をあふれて出て、次の工程段階に送られる。一般的には、前記アルミン酸ナトリウム溶液の過飽和状態を高める目的で冷却が行われた後、種晶、例えば先行するサイクルから得られた微細なギブサイト種晶などを添加することで所望最終生成物であるＡｌ（ＯＨ）３の沈澱を開始させる。
【０００４】
そのような凝集手順で沈澱させた固体（赤泥として知られる）を前記泥沈澱槽の底から取り出した後、向流洗浄回路に通すことでアルミン酸ナトリウムとソーダを回収する。前記沈澱槽からあふれ出たアルミン酸塩リカーはまだ懸濁している固体を有意な量で含有している可能性がある。一般的には、そのリカーを濾過してさらなる浄化を行うことで懸濁している固体の含有量が非常に低い濾液を得る。当該ボーキサイトに入っているケイ酸塩の濃度に応じて、そのような赤泥および／またはアルミン酸塩リカーはアルミノケイ酸ナトリウムを含有する可能性がある。溶解しているアルミノケイ酸ナトリウムが沈澱を起こしてスケールを形成する可能性がある。不溶なアルミノケイ酸ナトリウム［また脱ケイ酸生成物（ＤＳＰ）としても知られる］は前記赤泥および／またはアルミン酸塩リカーの中に懸濁したままであり得る。
【０００５】
前記濾液からアルミナが三水化アルミナ結晶として比較的高い純度の形態で沈澱してくる。残りの液相を初期の分解段階に戻し、そして追加的苛性で再構成させた後、追加的鉱石の分解剤として用いる。
【０００６】
そのバイエル工程の効率が全体として良好ならば、その懸濁している固体を分離する速度は好適に比較的速い。バイエル工程流れに懸濁している固体を効率良く除去することが
長年に渡って重要な難題であった。工程流れに懸濁している固体を分離する速度を速める方法ばかりでなくその成分をより奇麗に分離する方法は、とりわけ、特許文献１に開示されている方法（ポリアクリレートを凝集剤として用いている）および特許文献２に開示されている方法（ポリアクリレートと澱粉の組み合わせをバイエルアルミナ回収回路で用いている）である。ポリアクリルアミドを泥沈澱槽内で用いることが特許文献３に開示されている。バイエルアルミナ回収回路の中のいろいろな段階をいろいろな凝集剤組成物で有利に処理することが特許文献４に教示されている。バイエル工程流れをヒドロキサム化重合体と接触させて混合することでバイエルアルミナ工程流れに懸濁している固体を除去する方法が特許文献５に記述されている。そのヒドロキサム化重合体はアニオン性ポリアクリレートと一緒に使用可能である。特許文献６および７では、バイエルアルミナ工程流れに懸濁している固体を除去する目的でヒドロキサム化重合体エマルジョンとポリアクリレートエマルジョンの混合物を用いている。バイエル工程における赤泥を処理する目的で開示された他の重合体には、ホスホン酸含有重合体（特許文献８）、水連続アクリル酸メチル乳化重合体（特許文献９）およびサリチル酸含有重合体（特許文献１０）が含まれる。
【０００７】
ケイ素含有重合体が水浄化の目的で開示された。例えば、特許文献１１では、水に懸濁している固体を凝集させる目的でケイ素含有アミノメチルホスホネートを用いている。ハロゲン化ジアリルジメチルアンモニウムとビニルトリアルコキシシランの共重合体が油状廃水の抗乳化（特許文献１２）、鉱物スラリーの脱水（特許文献１３）および廃水の浄化（特許文献１４）で用いられる凝固剤として開示されている。非イオン性、カチオン性およびアニオン性の水溶性重合体の構造に修飾を受けさせる目的でビニルトリアルコキシシランを架橋剤として用いることおよびそのような構造的に修飾を受けさせた重合体を凝集剤として用いることが特許文献１５に開示されている。上述したケイ素含有重合体に関する特許のいずれもバイエル工程流れに懸濁している固体の処理には関係しない。
【０００８】
アルミノケイ酸塩スケールを制御する目的でケイ素含有重合体を用いることは開示されている（特許文献１６、１７、１８および１９を参照）。そのような刊行物には、溶解しているアルミノケイ酸塩（例えばアルミノケイ酸ナトリウム）が表面に沈着してスケールを形成することがないようにする目的でケイ素含有重合体を用いる方法が記述されてはいるが、しかしながら、ＤＳＰを凝集させる方法は記述されていない。
【０００９】
ここに、ケイ素含有重合体を単独でか、或は通常の凝集剤と混合した後にか、混合する前にか或はそれと一緒にバイエル工程流れに添加して効率良く混合するとバイエル工程流れに懸濁している固体、特にＤＳＰの凝集度合の多大な向上を得ることができることを見いだした。そのような処理は特にケイ酸塩およびアルミノケイ酸ナトリウムの含有量が高いボーキサイト残渣固体を処理しようとする時に最新技術の方法（上述した特許に例示されている如き）に比べて有効である。そのように懸濁している固体の量を減少させることができれば濾過の必要性が有意に低下し得る。その懸濁している固体は好ましくない不純物を含有している可能性があることから、懸濁している固体の減少を本発明の実施で達成することができればまた結果としてもたらされるアルミナ生成物の純度も向上し得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第３，３９０，９５９号
【特許文献２】米国特許第３，６８１，０１２号
【特許文献３】米国特許第４，０８３，９２５号
【特許文献４】米国特許第４，６７８，５８５号
【特許文献５】米国特許第４，７６７，５４０号
【特許文献６】米国特許第５，５１６，４３５号
【特許文献７】米国特許第５，５３９，０４６号
【特許文献８】米国特許第５，５３４，２３５号
【特許文献９】米国特許第６，０３６，８６９号
【特許文献１０】米国特許第６，５２７，９５９号
【特許文献１１】米国特許第３，７７９，９１２号
【特許文献１２】米国特許第５，５６０，８３２号
【特許文献１３】米国特許第５，５９７，４７５号
【特許文献１４】米国特許第５，６７９，２６１号
【特許文献１５】米国特許第６，６０５，６７４号
【特許文献１６】米国特許第６，８１４，８７３号
【特許文献１７】米国特許公開番号２００４／０１６２４０６ Ａｌ
【特許文献１８】米国特許公開番号２００５／００１０００８ Ａ２
【特許文献１９】米国特許公開番号２００５／０２７４９２６ Ａ２
【発明の概要】
【００１１】
要約
本発明は、ケイ素含有重合体、凝集剤組成物およびバイエルアルミナ工程の工程流れに懸濁している固体を減少させるための方法を提供するものである。本方法は、バイエル工程流れをそのようなケイ素含有重合体および／または凝集剤組成物と接触させることでバイエル工程流れに懸濁している固体を凝集させることを伴う。好適な態様において、本明細書に記述するケイ素含有重合体および凝集剤組成物は特にバイエル工程流れに懸濁しているＤＳＰを凝集させるに有効である。本発明に従うケイ素含有重合体および／または凝集剤組成物と有利に接触させることができるバイエル工程流れは、供給材料のいずれかの部分、例えば沈澱槽供給材料、沈澱槽からあふれ出る流れ、噴出排出液（ｂｌｏｗ−ｏｆｆ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）またはアルミナ沈澱（即ち回収）回路に由来する部分などであってもよい。また、本重合体と接触させるバイエル工程流れを洗浄槽列の中の泥洗浄槽に供給することも可能である。
【００１２】
１つの態様では、ＤＳＰ用ケイ素含有重合体凝集剤およびバイエル工程赤泥用アニオン性重合体凝集剤を含有して成る凝集剤組成物を提供する。前記凝集剤組成物中の前記ケイ素含有重合体凝集剤の量と前記アニオン性重合体凝集剤の量の重量比を約１００：１から約１：１０の範囲内、例えば約１０：１から約１：２の範囲内、例えば約１：１にしても
よい。別の態様では凝集方法を提供し、この方法は、前記凝集剤組成物をバイエル工程流れにこれの中に懸濁している固体（この懸濁している固体は赤泥、ＤＳＰおよびこれらの混合物から成る群より選択される）の少なくとも一部を凝集させるに有効な量で混合することを含んで成る。
【００１３】
別の態様では、凝集剤であるケイ素含有重合体をバイエル工程流れにこれの中に懸濁しているＤＳＰの少なくとも一部を凝集させるに有効な量で混合しそしてそのようにして生じさせた凝集したＤＳＰの少なくとも一部を分離することを含んで成る凝集方法を提供する。
【００１４】
別の態様では、重合体と結合しているケイ素含有基を含有して成る水溶性もしくは水分散性のケイ素含有重合体を提供し、このケイ素含有重合体の形態は、ケイ素含有重合体が懸濁ＤＳＰを凝集させる能力が前記ケイ素含有基によって向上するような形態である。１つの態様におけるケイ素含有基は−Ｓｉ（ＯＲ）３［ここで、ＲはＮａ＋、Ｋ＋またはＮＨ４＋である］である。別の態様では、前記ケイ素含有重合体中のケイ素含有基の量を少なくとも約５重量％にする。別の態様では、前記ケイ素含有重合体をバイエル工程流れにこれの中に懸濁している固体（この懸濁している固体は赤泥、ＤＳＰおよびこれらの混合物から成る群より選択される）の少なくとも一部を凝集させるに有効な量で混合することを含んで成る凝集方法を提供する。
【００１５】
別の態様では、重合体と結合しているケイ素含有基を含有して成る水溶性もしくは水分散性のヒドロキサム化ケイ素含有重合体を提供する。別の態様では、前記ヒドロキサム化ケイ素含有重合体をバイエル工程流れにこれの中に懸濁している固体（この懸濁している固体は赤泥、ＤＳＰおよびこれらの混合物から成る群より選択される）の少なくとも一部を凝集させるに有効な量で混合することを含んで成る凝集方法を提供する。
【００１６】
前記および他の態様を以下により詳細に記述する。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
詳細な説明
以下の説明および実施例に本発明の好適な態様を詳細に例示する。当業者は、本発明の範囲内に包含される本発明の変形および修飾形が数多く存在することを認識するであろう。従って、好適な態様の説明は本発明の範囲を限定するものでないと見なされるべきである。
【００１８】
ここに、バイエル工程の懸濁している固体、特に懸濁しているＤＳＰを含有する固体を凝集させる凝集剤としていろいろなケイ素含有重合体が有用であることを見いだした。本明細書に記述する凝集方法で用いるに有用な（例えばＤＳＰ用凝集剤として用いるに有用な）ケイ素含有重合体の例には、米国特許第６，８１４，８７３号および米国特許公開番号２００４／０１６２４０６ Ａｌ、２００５／００１０００８ Ａ２および２００５／０２７４９２６ Ａ２（これらは全部引用することによって全体が特に凝集剤であるケイ素含有重合体およびそれらの製造方法を記述する目的で本明細書に組み入れられる）に記述されているそれらが含まれる。ＤＳＰ用凝集剤であるケイ素含有重合体の他の例を本明細書に記述する。当業者は、本明細書に示す指針を考慮した常規実験を用いることで、本明細書に記述する方法で用いるに有用、例えばＤＳＰ用凝集剤として用いるに有用な凝集剤である他のケイ素含有重合体を同定することができるであろう。
【００１９】
１つの態様では、重合体と結合しているケイ素含有基を含有して成る水溶性もしくは水分散性のケイ素含有重合体を提供し、このケイ素含有重合体の形態は、ケイ素含有重合体が懸濁ＤＳＰを凝集させる能力が前記ケイ素含有基によって向上するような形態である。
【００２０】
１つの態様では、水溶性もしくは水分散性のケイ素含有重合体、例えばペンダント型のケイ素含有基１種または２種以上、例えばシランなどを含有する重合体を提供する。１つの態様におけるケイ素含有重合体はＤＳＰ用凝集剤であり、それの形態は、例えばケイ素含有重合体が懸濁ＤＳＰを凝集させる能力が前記ケイ素含有基１種または２種以上によって向上するような形態である。そのようなケイ素含有重合体を凝集剤組成物に含有させてもよい。１つの態様では、そのような凝集剤組成物にアニオン性重合体、例えばバイエル工程赤泥用の凝集剤であるアニオン性重合体などを含有させる。いろいろなケイ素含有重合体、重合体組成物およびそれらの使用方法を以下に記述する。
【００２１】
ケイ素含有重合体の例には、ペンダント型シラン基を有する重合体、例えば式（Ｉ）：
−Ｓｉ（ＯＲ）３ （Ｉ）
［式中、各Ｒは独立して水素、Ｃ１−２０アルキル、Ｃ１−２０アルケニル、Ｃ６−１２アリール、Ｃ７−２０アラルキル、Ｉ族の金属イオン、ＩＩ族の金属イオンまたはＮＲ’４＋であり、かつ各Ｒ’は独立して水素、Ｃ１−２０アルキル、Ｃ１−２０アルケニル、Ｃ６−１２アリールおよびＣ７−２０アラルキルであり、そしてＲおよびＲ’は各々独立して置換されていないか、ヒドロキシで置換されているか或はベータ位がヒドロキシで置換されている］
で表されるペンダント型ケイ素含有基が結合している重合体が含まれる。Ｒ基の例には、低級アルキル、例えばＣ１−６アルキル基およびＣ１−３アルキル基、フェニル、ベンジル、Ｎａ＋、Ｋ＋およびＮＨ４＋が含まれる。前記ケイ素含有重合体中のケイ素含有基の量は比較的幅広い範囲に渡って多様であり得、そのような重合体の形態は固体の凝集度が向上するような形態であり得る。
【００２２】
本明細書に示す指針を情報として利用して行う常規実験を用いることで、個々の用途に有効なケイ素含有重合体を選択することができ、例えば重合体のポリマーバックボーン、分子量、ケイ素含有基およびこれがＤＳＰを凝集させるに有効な重合体を構成する量を選択することなどでそのようなケイ素含有重合体を選択することができる。例えば、本明細書に示す指針を情報として利用して行う常規実験を用いることで、ケイ素含有重合体が懸濁ＤＳＰを凝集させる能力が前記ケイ素含有基１種または２種以上によって向上するような重合体を構築することができる。前記ケイ素含有重合体中のケイ素含有基の適切な量は、当該重合体の種類および用途に応じて多様であり得る。例えば、１つの態様におけるケイ素含有重合体が含有する−Ｓｉ（ＯＲ）３基の量は少なくとも約１重量％、例えば−Ｓｉ（ＯＲ）３基の量は少なくとも約５重量％である。本明細書に示す指針を情報として利用して行う常規実験を用いることで、適切な分子量を有する重合体を選択することができる。例えば、そのようなケイ素含有重合体の分子量は幅広い範囲に渡って多様であり得、例えば約１，０００から約１５００万であり得、しばしば約１０，０００以上、または約１００，０００以上、例えば約１０，０００から約１０００万の範囲、例えば約１００，０００から約５００万である。本明細書に記述する如き分子量は、特に明記しない限り、高圧サイズエクスクルージョンクロマトグラフィー（光散乱検出）で測定した如き重量平均である。
【００２３】
いくつかの態様における−Ｓｉ（ＯＲ）３基は、トリメトキシシラン基（Ｒ＝メチル）またはトリエトキシシラン基（Ｒ＝エチル）である。また、他のアルキル基も式（Ｉ）のペンダント型基中のＲとして有利に使用可能である。本明細書で用いる如き用語「アルキル」は幅広い用語であり、これを通常の意味で用い、それに、これらに限定するものでないが、炭素原子数が１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０の直鎖もしくは分枝の非環式もしくは環式不飽和もしくは飽和脂肪族炭化水素を指すことを包含させる一方、用語「低級アルキル」はアルキルと同じ意味を有するが、含有する炭素原子の数は１、２、３、４、５または６である。代表的な直鎖飽和アルキル基には、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシルなどが含まれる。飽和分枝アルキル基の例には、イソプロピル、ｓ−ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、イソペンチルなど含まれる。代表的な飽和環式アルキル基には、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、−ＣＨ２シクロプロピル、−ＣＨ２シクロブチル、−ＣＨ２シクロペンチル、−ＣＨ２シクロヘキシルなどが含まれる。代表的な不飽和環式アルキル基には、シクロペンテニルおよびシクロヘキセニルなどが含まれる。環式アルキル基はまた「同素環式環」とも呼ばれ、それには二および多同素環式環、例えばデカリンおよびアダマンタンなどが含まれ得る。不飽和アルキル基は、隣接して位置する炭素原子の間に二重もしくは三重結合を少なくとも１個含有する（それぞれ「アルケニル」または「アルキニル」と呼ばれる）。代表的な直鎖および分枝アルケニル基には、エチレニル、プロピレニル、１−ブテニル、２−ブテニル、イソブチレニル、１−ペンテニル、２−ペンテニル、３−メチル−１−ブテニル、２−メチル−２−ブテニル、２，３−ジメチル−２−ブテニルなどが含まれる。代表的な直鎖および分枝アルキニル基にはアセチレニル、プロピニル、１−ブチニル、２−ブチニル、１−ペンチニル、２−ペンチニル、３−メチル−１−ブチニルなどが含まれる。置換されていないアルキル基が一般に好適ではあるが、また置換されているアルキル基も有利に使用可能である。
【００２４】
特定態様におけるＲはアリール基であってもよいか或はアリール基を含有していてもよい。本明細書で用いる如き用語「アリール」は幅広い用語であり、これを通常の意味で用い、それに、これらに限定するものでないが、芳香炭素環式部分、例えばフェニルまたはナフチルなどばかりでなくアリールアルキルおよびアルキルアリール部分なども指すことを包含させる。本明細書で用いる如き用語「アリールアルキル」は幅広い用語であり、これを通常の意味で用い、それに、これらに限定するものでないが、アルキルの少なくとも１個の水素原子がアリール部分、例えばベンジル、−ＣＨ２（１もしくは２−ナフチル）、−（ＣＨ２）２フェニル、−（ＣＨ２）３フェニル、−ＣＨ（フェニル）２などに置き換わっているアルキルを指すことを包含させる。本明細書で用いる如き用語「アルキルアリール」は幅広い用語であり、これを通常の意味で用い、それに、これらに限定するものでないが、アリールの少なくとも１個の水素原子がアルキル部分に置き換わっているアルキルを指すことを包含させる。特に好適なアリール基には、Ｃ６−１２アリールおよびＣ７−２０アラルキル基が含まれる。
【００２５】
一般的には、置換されていないアルキルまたはアリール基が好適ではあるが、特定の態様では、置換されているアルキルまたはアリール基を有利に用いることができる。本明細書で用いる如き用語「置換されている」は幅広い用語であり、これを通常の意味で用い、それに、これらに限定するものでないが、少なくとも１個の水素原子が置換基に置き換わっている前記基（例えばアルキル、アリール）のいずれかを指すことを包含させる。ケト置換基（「−Ｃ（＝Ｏ）−」）の場合には２個の水素原子が置き換わっている。置換されている時、好適な態様の文脈の範囲内の「置換基」には、ハロゲン、ヒドロキシ、シアノ、ニトロ、スルホンアミド、カルボキサミド、カルボキシル、エーテル、カルボニル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アルコキシ、アルキルチオ、ハロアルキルなどが含まれる。別法として、Ｒ基の炭素原子の中の１個以上がヘテロ原子、例えば窒素、酸素または硫黄などに置き換わっていてもよい。
【００２６】
いくつかの態様におけるケイ素含有基は、１個以上のヒドロキシ基、例えばベータ位のヒドロキシ基などを置換基として含有する。例えば、いくつかの態様におけるケイ素含有重合体はヒドロキサメート（−ＣＯＮＨ（ＯＨ））基を１個以上含有する。本明細書に記述するケイ素含有重合体のいずれもヒドロキサム化されていてもよい。例えば、１つの態様では、重合体と結合しているケイ素含有基を含有して成る水溶性もしくは水分散性のヒドロキサム化ケイ素含有重合体を提供する。
【００２７】
ペンダント型のケイ素含有基１種または２種以上は当該ケイ素含有重合体のバックボーンの中の原子（例えば炭素原子）と直接結合していてもよいか或は適切な連結基を通して重合体のバックボーンに結合していてもよい。連結基の例には、完全飽和直鎖Ｃ１−６アルキル鎖ばかりでなくエーテル連結を有するアルキル鎖（例えばアルコキシまたはポリ（アルコキシ）連結基）が含まれる。他の連結基には、アミド連結を有するアルキル鎖およびヒドロキシ置換基を有するアルキル鎖、例えば
−Ｃ（＝Ｏ）（ＮＨ）ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−
−ＮＨＣＨ２ＣＨＯＨＣＨ２ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−
−ＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−
などが含まれる。
【００２８】
１つの態様では、ペンダント型のケイ素含有基を重合体バックボーンおよび／または重合体の適切な部分のいずれか（例えば末端基として、グラフト化部分もしくは側鎖上、等々）に含有させるか或は結合させる。特定態様では、そのようなペンダント型のケイ素含有基に加えて他のペンダント型基も含有させる方が好ましい可能性がある。他のペンダント型基の例には、カルボキシレート基、例えば−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−または−Ｃ（＝Ｏ）ＯＨなど、アミド基、例えば−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨ２など、ヒドロキサム化基、例えば−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨＯ−など、およびアミン基、例えば−ＮＨ２などが含まれる。当業者が理解するであろうように、また他のペンダント型基を用いることも可能である。
【００２９】
いくつかの態様における重合体バックボーンは、置換されているエチレン繰り返し単位、例えば−［ＣＨ２Ｃ（Ｒｘ）Ｈ］−［ここで、Ｒｘは、本明細書の他のどこかに記述する如き連結基を伴うか或は伴わないシラン基を含んで成る］または別のペンダント型置換基を含有して成る。１種類の連結基を用いてもよいか或は連結基の組み合わせを用いてもよい。特定の態様では、エチレン繰り返し単位の追加的水素原子がペンダント型のシラン基または他のある種のペンダント型基に置き換わっていてもよい。
【００３０】
本明細書に記述するケイ素含有重合体はいろいろな方法で製造可能である。例えば米国特許第６，８１４，８７３号および米国特許公開番号２００４／０１６２４０６、２００５／００１０００８および２００５／０２７４９２６（これらは全部引用することによって特にケイ素含有重合体およびそれらの製造方法を記述する目的で本明細書に組み入れられる）を参照のこと。例えば、いくつかの態様では、それらの製造を式（Ｉ）で表される基−Ｓｉ（ＯＲ）３を含有する単量体を重合させるか或は前記単量体と１種以上の共重合用単量体を共重合させることで実施することができる。適切なシラン単量体には、これらに限定するものでないが、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、ブテニル−トリエトキシシラン、γ−Ｎ−アクリルアミドプロピルトリエトキシシラン、ｐ−トリエトキシシリルスチレン、２−（メチル−トリメトキシシリル）アクリル酸、２−（メチルトリメトキシシリル）−１，４−ブタジエン、Ｎ−トリエトキシシリルプロピル−マレイミド、および無水マレイン酸と他の不飽和無水物と−Ｓｉ（ＯＲ）３基含有アミノ化合物の他の反応生成物が含まれる。そのような単量体または結果としてもたらされる繰り返し単位に塩基水溶液を用いた加水分解を重合前または重合後に受けさせてもよい。適切な共重合用単量体には、これらに限定するものでないが、酢酸ビニル、アクリロニトリル、スチレン、アクリル酸およびこれのエステル、アクリルアミドおよび置換アクリルアミド、例えばアクリルアミドメチルプロパンスルホン酸などが含まれる。共重合体はまたグラフト共重合体、例えばポリアクリル酸−ｇ−ポリ（ビニルトリエトキシシラン）またはポリ（酢酸ビニル−コ−クロトン酸）−ｇ−ポリ（ビニルトリエトキシシラン）などであってもよい。そのような重合体の製造はいろいろな溶媒、例えばアセトン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレンなど中で実施可能である。ある場合には、そのような重合体が反応溶媒に可溶であることから、それの回収を便利に溶媒を留出させることで行ってもよいか、或は当該重合体が反応溶媒に不溶な場合には、生
成物の回収を便利に濾過で行ってもよいが、しかしながら、適切な如何なる回収方法も使用可能である。適切な開始剤には、２，２’アゾビス−（２，４−ジメチルバレロニトリル）および２，２−アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイドなどが含まれる。
【００３１】
いくつかの態様では、本明細書に記述するケイ素含有重合体の製造を−Ｓｉ（ＯＲ）３基含有化合物ばかりでなく現存重合体が有するペンダント型基もしくはバックボーン原子のいずれかと反応し得る反応性基を反応させることで実施することができる。ポリアミンを−Ｓｉ（ＯＲ）３基を１個以上含有するいろいろな化合物と反応させることで重合体を生じさせることができ、そのような重合体を好適な態様で用いることができる。そのような反応性基はハロゲン化アルキル基、例えばクロロプロピル、ブロモエチル、クロロメチル、ブロモウンデシルまたは他の適切な基などであり得る。−Ｓｉ（ＯＲ）３基を１個以上含有する化合物はエポキシ官能基、例えばグリシドキシプロピル、１，２−エポキシアミル、１，２−エポキシデシルまたは３，４−エポキシシクロ−ヘキシルエチルなどを含有していてもよい。そのような反応性基はまたヒドロキシル基とハライドの組み合わせ、例えば３−クロロ−２−ヒドロキシプロピルなどであってもよい。そのような反応性部分はまたイソシアネート基、例えばイソシアナトプロピルまたはイソシアナトメチルなども含有していてもよく、それらは反応して尿素結合を形成する。加うるに、無水物基含有シラン、例えば無水トリエトキシシリルプロピルこはく酸などを用いることも可能である。そのような反応は混ぜ物なしまたは適切な溶媒中で実施可能である。加うるに、当該重合体が有する他のアミノ基または窒素原子をハロゲン化アルキル、エポキシドまたはイソシアネートと反応させることで他の官能基、例えばアルキル基などを付加させることも可能である。そのようなポリアミンの製造はいろいろな方法を用いて実施可能である。例えば、アジリジンまたは同様な化合物を開環重合させることなどでそれらの製造を行うことができる。それらの製造をまたアミン、例えばアンモニア、メチルアミン、ジメチルアミン、エチレンジアミンなどと反応性化合物、例えば１，２−ジクロロエタン、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリンまたは同様な化合物などの縮合反応で実施することも可能である。
【００３２】
無水物基を含有する重合体をいろいろなケイ素含有化合物（例えば−Ｓｉ（ＯＲ）３基を１個以上含有する）と反応させることで本明細書に記述する態様のケイ素含有重合体を生じさせることができる。適切な出発重合体には、無水マレイン酸のホモ重合体および無水マレイン酸と単量体、例えばスチレン、エチレン、メチルビニルエーテルなどの共重合体が含まれる。そのような出発重合体はまたグラフト共重合体、例えばポリ（１，４−ブタジエン）−ｇ−無水マレイン酸またはポリエチレン−ｇ−無水マレイン酸などであってもよい。他の適切な無水物単量体には、無水イタコン酸および無水シトラコン酸が含まれる。適切な反応性シラン化合物には、これらに限定するものでないが、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、ビス（γ−トリエトキシシリルプロピル）アミン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、ｐ−アミノフェニルトリエトキシシラン、３−（ｍ−アミノフェノキシプロピル）−トリメトキシシラン、γ−アミノブチルトリエトキシシランなどが含まれる。当該重合体をアミン、アルコールおよび他の化合物と反応させることで他の官能器をそれに付加させることも可能である。
【００３３】
ヒドロキシル基を含有する重合体をエポキシ官能基、例えばグリシドキシプロピルトリメトキシシランなどと反応させることも可能である。ヒドロキシル基を含有する重合体の例には、多糖、例えば澱粉およびヒドロキシエチルセルロースなどが含まれる。
【００３４】
１つの態様では、そのようなケイ素含有重合体をケイ素含有ポリエチレンイミン、ビニルトリエトキシシラン共重合体、アクリル酸とトリエトキシシリルプロピルアクリルアミドの共重合体、アクリル酸とトリエトキシビニルシランの共重合体、ケイ素含有多糖（例
えばケイ素含有澱粉またはケイ素含有セルロース、例えばヒドロキシエチルセルロース）、ケイ素含有スチレン／無水マレイン酸共重合体、ケイ素含有無水マレイン酸／アルキルビニルエーテル共重合体（例えばケイ素含有無水マレイン酸／メチルビニルエーテル共重合体）およびこれらの混合物から成る群より選択する。
【００３５】
１つの態様におけるケイ素含有重合体は、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ１）Ｈ］−で表される１番目の繰り返し単位および構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ２）Ｈ］−で表される２番目の繰り返し単位を包含する繰り返し単位を含有して成り、ここで、Ｒ１は−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−であり、Ｒ２は−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（Ｏ−）３である。１つの態様では、前記１番目の繰り返し単位の量を当該重合体中の繰り返す単位の総数を基準にした数で表して少なくとも約９０％、例えば少なくとも約９６％にする。
【００３６】
１つの態様におけるケイ素含有重合体は、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ１）Ｈ］−で表される１番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ２）Ｈ］−で表される２番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ３）Ｈ］−で表される３番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ４）Ｈ］−で表される４番目の繰り返し単位および構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ５）Ｈ］−で表される５番目の繰り返し単位を包含する繰り返し単位を含有して成り、ここで、Ｒ１はＣ（＝Ｏ）ＮＨ２であり、Ｒ２は−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−であり、Ｒ３は−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨＯ−であり、Ｒ４は−ＮＨＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（Ｏ−）３であり、Ｒ５は−ＮＨ２である。１つの態様では、そのようなケイ素含有重合体が含有する前記１番目の繰り返し単位の量を数で表して約５０％以下にし、前記２番目の繰り返し単位の量を数で表して約９０％以下にし、前記３番目の繰り返し単位の量を数で表して約１％から約６０％にし、前記４番目の繰り返し単位の量を数で表して約１％から約３０％にしかつ前記５番目の繰り返し単位の量を数で表して約１％から約３０％にする。１つの態様では、前記１番目の繰り返し単位と前記２番目の繰り返し単位が一緒に数で表して前記繰り返し単位の約８０％から約８５％を構成し、前記３番目の繰り返し単位が数で表して前記繰り返し単位の約５％から約１５％を構成しかつ前記４番目と５番目の繰り返し単位が一緒に前記繰り返し単位の残りを構成するようにする。
【００３７】
１つの態様におけるケイ素含有重合体は、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ１）Ｈ］−で表される１番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ２）Ｈ］−で表される２番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ３）Ｈ］−で表される３番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ４）Ｈ］−で表される４番目の繰り返し単位および構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ５）Ｈ］−で表される５番目の繰り返し単位を包含する繰り返し単位を含有して成り、ここで、Ｒ１はＣ（＝Ｏ）ＮＨ２であり、Ｒ２は−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−であり、Ｒ３は−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨＯ−であり、Ｒ４は−ＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（Ｏ−）３であり、Ｒ５は−ＮＨ２である。１つの態様では、前記１番目の繰り返し単位と前記２番目の繰り返し単位が一緒に数で表して前記繰り返し単位の約６５％から約７０％を構成し、前記３番目の繰り返し単位が数で表して前記繰り返し単位の約２０から約３０％を構成しかつ前記４番目と５番目の繰り返し単位が一緒に前記繰り返し単位の残りを構成するようにする。
【００３８】
１つの態様におけるケイ素含有重合体は、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ１）Ｈ］−で表される１番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ２）Ｈ］−で表される２番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ３）Ｈ］−で表される３番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ４）Ｈ］−で表される４番目の繰り返し単位および構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ５）Ｈ］−で表される５番目の繰り返し単位を包含する繰り返し単位を含有して成り、ここで、Ｒ１はＣ（＝Ｏ）ＮＨ２であり、Ｒ２は−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−であり、Ｒ３は−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨＯ−であり、Ｒ４は−ＮＨＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（Ｏ−）３であり、Ｒ５は−ＮＨ２である。１つの態様では、前記１番目の繰り返し単位と前記２番目の繰り返し単位が一緒に数で表して前記繰り返し単位の約８０％から約８５％を構成し、前記３番目の繰り返し単位が数で表して前記繰り返し単位の約５％から約１５％を構成しかつ前記４番目と５番目の繰り返し単位が一緒に前記繰り返し単位の残りを構成するようにする。
【００３９】
本明細書に記述する凝集剤組成物およびそれらの使用方法に、適切な凝集剤もしくは凝集剤組み合わせのいずれを含めてもよい。例えば、１つの態様では、本明細書に記述する如き凝集剤であるケイ素含有重合体（例えばＤＳＰ用凝集剤であるケイ素含有重合体）およびバイエル工程赤泥用凝集剤である重合体を含有して成る凝集剤組成物を提供する。１つの態様におけるバイエル工程赤泥用凝集剤である重合体はアニオン性重合体である凝集剤であってもよい。１つの態様では、そのような凝集剤組成物中の凝集剤であるケイ素含有重合体の量と凝集剤であるアニオン性重合体の量の重量比を約１００：１から約１：１０の範囲内、例えば約１０：１から約１：２の範囲内、例えば約１：１などにする。
【００４０】
バイエル工程で用いるに有用な重合体である凝集剤には、バイエル工程赤泥用凝集剤である重合体として用いるに有用であることが当業者に公知のアニオン性重合体が含まれる。有用な凝集剤であるアニオン性重合体の例には、アクリル酸もしくはアクリレートのホモ重合体；アクリル酸もしくはアクリレート単量体の共重合体；メタアクリル酸もしくはメタアクリレートのホモ共重合体；メタアクリル酸もしくはメタアクリレート単量体の共重合体；前記酸のポリアクリルアミド、アルカリ金属、アルカリ土類金属もしくはアンモニウム塩；ヒドロキサム酸もしくは塩である基を含有する重合体；または前記いずれかの組み合わせが含まれる。１つの態様における凝集剤であるアニオン性重合体は、ヒドロキサム化重合体、例えばヒドロキサム化ポリアクリルアミドなどである。そのようなアニオン性重合体中のアニオン性繰り返し単位の量は幅広い範囲に渡って多様であり得る。例えば、１つの態様における凝集剤であるアニオン性重合体が含有するアニオン性繰り返し単位の量は少なくとも約５０％である。凝集剤であるアニオン性重合体の重量平均分子量は典型的に約１，０００以上、例えば約１０，０００以上、約１００，０００以上、約１，０００，０００以上または約５，０００，０００以上である。いくつかの態様における分子量は３０，０００，０００以下である。当業者は、前記は示した値の各々の間の範囲を記述するものであることを理解し、このように、凝集剤であるアニオン性重合体の重量平均分子量は例えば約５，０００，０００から約３０，０００，０００などであり得ることを理解するであろう。
【００４１】
そのようなバイエル工程で一般に用いられている他の種類の凝集剤には、非イオン性凝集剤、例えば澱粉（例えばトウモロコシまたはジャガイモから得て前以てゼラチン状にしておいた澱粉）、多糖、アルギン酸塩、デキストランまたは小麦粉など含まれる。バイエル工程では特にアニオン性の凝集剤が使用に好適であるが、当業者が理解するであろうように、また選択したカチオン性、非イオン性または両性凝集剤も適切な量で有利に使用可能である。
【００４２】
凝集剤組成物［本明細書に記述する如き凝集剤であるケイ素含有重合体（例えばＤＳＰ用の凝集剤であるケイ素含有重合体）および／またはバイエル工程赤泥用の凝集剤である重合体を含有する凝集剤組成物を包含］は濃縮もしくは希釈（例えば水で）された状態であってもよく、かつそれらに追加的材料を含有させることも可能である。バイエル工程現場はしばしば凝集剤製造所から離れた場所に位置することで輸送費用が最小限になるように凝集剤組成物を比較的濃縮された形態でバイエル工程現場に輸送するのがしばしば好ましいことを当業者は理解するであろう。その後、その濃凝集剤組成物を便利には現場で使用する時点またはほぼ使用時点で水性媒体で希釈することで希凝集剤組成物を生じさせてもよい。その濃凝集剤組成物を希釈する時に用いる水性媒体は比較的高純度の形態の水、いろいろな給源から再利用した水またはバイエル工程の水性流れであってもよい。
【００４３】
前記を鑑み、当業者は、凝集剤組成物［本明細書に記述する如き凝集剤であるケイ素含有重合体（例えばＤＳＰ用の凝集剤であるケイ素含有重合体）および／またはバイエル工程赤泥用の凝集剤である重合体を含有する凝集剤組成物を包含］を生じさせる時期は製造中（例えば比較的濃縮された形態）および／または使用前（例えば現場で水性媒体と混合することなどで）であってもよくかつそれに追加的成分を含有させてもよいことを理解するであろう。追加的成分の例には、水、塩、安定剤およびｐＨ調整剤ばかりでなくＤＳＰおよびバイエル工程赤泥などの如き材料が含まれる。ＤＳＰは例えばアルミノケイ酸ナトリウムなどを含んで成り得る。１つの態様では、ＤＳＰの少なくとも一部を当該凝集剤組成物に入れて懸濁させる。凝集剤組成物に入れる個々の凝集剤である重合体の濃度はいずれも幅広い範囲に渡って多様であり得、例えば約０．１ｐｐｍ（ｐａｒｔ ｐｅｒ ｍｉｌｌｉｏｎ）から約１００％（例えば水がほとんどか或は全く入っていない高濃縮形態）などであり得る。希釈度が比較的高い凝集剤組成物の場合、そのような凝集剤組成物に入れる凝集剤であるアニオン性重合体の適切な濃度の例には、約０．１ｐｐｍから約１，０００ｐｐｍの範囲内の量が含まれ、そしてそのような凝集剤組成物に入れる凝集剤であるケイ素含有重合体の適切な濃度の例には、約１ｐｐｍから約５００ｐｐｍの範囲内の量が含まれる。凝集剤成分である重合体を複数含有する凝集剤組成物［本明細書に記述する如き凝集剤であるケイ素含有重合体（例えばＤＳＰ用の凝集剤であるケイ素含有重合体）およびバイエル工程赤泥用の凝集剤である重合体を含有する凝集剤組成物を包含］の場合、それらの成分を製造および／または輸送時もしくは近くの時点で一緒にしてもよいか或は使用時もしくは近くの時点で例えばバイエル工程流れの近くの場所などで一緒にしてもよいことは理解されるであろう。
【００４４】
本明細書に記述する凝集剤である重合体および凝集剤組成物は凝集剤として用いるに有用である。例えば、１つの態様では、本明細書に記述する如き凝集剤であるケイ素含有重合体および／または凝集剤組成物をバイエル工程流れにこれの中に懸濁している固体の少なくとも一部を凝集させるに有効な量で混合することを含んで成る凝集方法を提供する。１つの態様における懸濁している固体には、赤泥および／またはＤＳＰの中の１つ以上が含まれる。別の態様では、凝集剤であるケイ素含有重合体をバイエル工程流れにこれの中に懸濁している脱ケイ酸生成物の少なくとも一部を凝集させるに有効な量で混合しそしてそのようにして生じさせた凝集した脱ケイ酸生成物の少なくとも一部を分離することを含んで成る凝集方法を提供する。
【００４５】
１つの態様では、−Ｓｉ（ＯＲ）３（ここで、ＲはＨ、アルキル基、Ｎａ、ＫまたはＮＨ４である）を含有するペンダント型基もしくは末端基を有する重合体を単独で通常の凝集剤を添加した後にか、前にか或はそれと一緒に添加することで懸濁している固体を工程流れから便利に分離することができるほど有効に凝集させることでバイエル工程流れの中に懸濁している固体の濃度を低くする方法を提供する。その懸濁している固体の含有量の低下度合は測定可能であり、それを対照（一般に最新技術のアルミナ工程のサンプルを包含）と比較してもよい。個々のバイエル工程流れに入っている個々の種類の固体を凝集させるに有効な重合体である凝集剤１種または２種以上の量の決定は本明細書に示す指針による情報を基にした常規実験を行うことで実施可能である。そのような凝集剤の量はしばしば固体１トン当たりの凝集剤が約０．０１ポンドから約４０ポンド（無水ベース）の範囲内、例えば約０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８または０．９ポンドから約１５、２０、２５、３０または３５ポンドなどのいろいろな範囲内である。当業者は、前記は示した値の各々の間の範囲を記述するものであることを理解し、このように、凝集剤である重合体の使用量は例えば固体１トン当たりの凝集剤が約１ポンドから約１０ポンド（無水ベース）の範囲内などであり得ることを理解するであろう。
【００４６】
１つの態様におけるバイエル工程流れには懸濁しているＤＳＰが入っており、例えば懸
濁しているＤＳＰが１リットル当たり約０．０２グラムから１リットル当たり約２００グラム入っている。以下の実施例に例示するように、いくつかの態様では、本明細書に記述する凝集剤である重合体および凝集剤組成物は特にバイエル工程流れの中に懸濁しているＤＳＰを凝集させる目的で用いるに有用である。
【００４７】
商業的プラント操業に関しては、凝集剤である重合体および／または凝集剤組成物を沈澱槽供給口に上述した如きアニオン性凝集剤と同様に添加してもよい。別法として、当該重合体を一次沈澱槽からあふれ出る流れに添加してもよいか或は分解装置から出る噴出液に添加してもよい。そのような重合体をまた泥洗浄回路の中の泥沈澱で用いることも可能である。そのような重合体を有利に単独または他の工程用化学品と組み合わせて商業的プラント操業における他の地点に添加することも同様に可能である。
【実施例】
【００４８】
試験手順
２５６ｇのアルミン酸ナトリウム、６６ｇの水酸化ナトリウムおよび４０ｇの炭酸ナトリウムを全体として１０００ｍｌになる量の水に加えて１００℃に加熱することで合成のバイエル液を作成する。
【００４９】
カオリンを水酸化ナトリウム溶液に入れて１５０℃に加熱した後、濾過し、洗浄しそして乾燥させて無水ＤＳＰを回収することでＤＳＰを作成する。稼働中のバイエルプラントで典型的に廃液に放出される泥スラリーから赤泥固体を得る。その泥を洗浄することでそれに付随する希アルミン酸ナトリウム溶液を除去し、乾燥させた後、粉砕する。
【００５０】
沈澱試験では、ＤＳＰ単独またはＤＳＰと赤泥固体の混合物のいずれかを前記液に入れて分散させることで、一般的には懸濁している固体の含有量が約４０ｇ／ｌのスラリーを得る。穴開きプランジャーを用いて、メスシリンダーに入れておいたスラリーに希試薬を入れて混合し、そして決めておいた距離まで沈澱する時間を測定することで、凝集する固体の沈澱速度を計算することができる。また、５分後に上澄み液のサンプルを採取して濾過した後、そのフィルター上に集まった固体を洗浄しそして乾燥させることで、上澄み液の透明度の尺度も得る。
【００５１】
実施例１−試薬Ａ
８１．４ｇの無水ポリエチレンイミンを１８．６ｇのグリシドキシプロピルトリメトキシシランと混合した後、その混合物を６０℃に１６時間加熱する。その結果として得た脆いゲル（５０ｇ）を５ｇのＮａＯＨおよび全体として２５０ｇになる量の水と混合して９０℃に加熱することで２０％の溶液を生じさせる。試薬Ａを市販の凝集剤と組み合わせて用いた時にそれが凝集度を向上させる効果を試験する。試験を受けさせる市販凝集剤にＳｕｐｅｒｆｌｏｃ ＨＸ−４００（ポリアクリルアミドを基にして作られたヒドロキサメートが基になった凝集剤）およびＳｕｐｅｒｆｌｏｃ １２２７（ポリアクリル酸アンモニウムである凝集剤）［両方ともＣｙｔｅｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ．（Ｗｅｓｔ Ｐａｔｅｒｓｏｎ、ニュージャージー州、米国）から入手可能］を含めた。未処理のポリエチレンイミンを対照として用いる。表１に示すデータによって明らかなように、試験Ａを凝集剤と組み合わせると凝集剤単独と比較しても凝集剤をポリエチレンイミン対照と組み合わせた時と比較してもＤＳＰ／赤泥が３０／７０および４０／６０両方の混合物が示す沈澱速度が有意に向上した。また、試薬Ａと凝集剤を組み合わせると透明度が有意に向上することも観察される。試薬Ａはまた市販凝集剤を添加しない場合にもＤＳＰの凝集に有効である。
【００５２】
【表１】
【００５３】
実施例２−試薬Ｂ
３２ｇのアクリルアミドと８２．８ｇの水と１１．１ｇの５０％ＮａＯＨを混合する。８ｇのビニルトリエトキシシランと０．４ｇのＡＩＢＮ（アゾビスイソブチロニトリル）を１２ｍｌのエタノールに入れて加えた後、その混合物を８０℃に１６時間加熱する。その反応混合物（２０ｇ）を５．４ｇの５０％ＮａＯＨおよび４．６ｇの水と混合して９０℃に加熱することで２０％の溶液を生じさせる。この生成物が試薬Ｂである。試薬Ｂを２００ｐｐｍの用量で用いると懸濁してＤＳＰが凝集することが分かる。
【００５４】
実施例３−試薬Ｃ
パールスターチ（Ｐｅａｒｌ ｓｔａｒｃｈ）［Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｒｃｈ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．（Ｂｒｉｄｇｅｗａｔｅｒ、ニュージャージー州、米国）］が９ｇ入っているスラリーを２ｇのグリシドキシプロピルトリメトキシシランと混合して室温で１６時間撹拌する。その反応生成物を５０℃である程度乾燥させた後、２０ｇ／ｌのＮａＯＨ水溶液に入れて９５℃に加熱することで３％の溶液を生じさせる。この生成物が試薬Ｃである。表２に示すデータによって明らかなように、試薬Ｃは未官能化パールスターチに比較して懸濁しているＤＳＰまたは赤泥の沈澱速度の有意な向上を示し、このことは、試薬Ｃ自体が有効な凝集剤であることを示している。試薬Ｃが懸濁ＤＳＰ／赤泥混合物（１０／７０、２０／８０および４０／６０）を凝集させる効力の方が更により高い。また、赤泥およびＤＳＰ／赤泥混合物を試薬Ｃで処理すると透明度が良好になることも観察される。
【００５５】
【表２】
【００５６】
表３に示すデータによって明らかなように、試薬ＣをＳｕｐｅｒｆｌｏｃ ＨＸ−４００と組み合わせて用いると赤泥の沈澱速度が有意に向上しかつ透明度が実質的に改善される。
【００５７】
【表３】
【００５８】
表４に示すデータによって明らかなように、試薬ＣをＳｕｐｅｒｆｌｏｃ １２２７と組み合わせて用いるとＤＳＰ／赤泥混合物（１０／７０、２０／８０および４０／６０）の凝集が向上する。試薬ＣをＳｕｐｅｒｆｌｏｃ １２２７と組み合わせて用いるとまた透明度も実質的に向上する。
【００５９】
【表４】
【００６０】
実施例４−試薬Ｄ
８ｇの乾燥させたヒドロキシエチルセルロースを２ｇのグリシドキシプロピルトリメトキシシランと混合して１００℃に１６時間加熱する。その反応生成物（２ｇ）を１００ｇ／ｌのＮａＯＨ水溶液（４０ｍｌ）と混合して９５℃に加熱することで５％の溶液を生じさせる。この生成物が試薬Ｄである。
【００６１】
試薬Ｄを５００ｐｐｍの用量で用いると懸濁しているＤＳＰが凝集することが観察される。出発材料として用いたヒドロキシエチルセルロース（比較実施例）は同じ用量である５００ｐｐｍの量で用いても懸濁しているＤＳＰの凝集をもたらさない。
【００６２】
実施例５ａ−試薬Ｅ
実施例３の方法と同様な方法を用いて試薬を作成する。パールスターチが０．０８０モル（１２．９６ｇ）とグリシドキシプロピルトリメトキシシランが０．０１５モル（３．５５ｇ）とエポキシブタンが０．００５モル（０．３６ｇ）のスラリーを室温で１６時間混合する。その反応生成物をある程度乾燥させた後、２０ｇ／ｌのＮａＯＨ水溶液に入れて９５℃に加熱することで３％の溶液を生じさせる。この生成物が試薬Ｅである。
【００６３】
実施例５ｂ−試薬Ｆ
エポキシブタンの代わりにエポキシドデカンを０．００５モル（０．９２ｇ）用いる以外は実施例５ａの方法と同様な方法を用いて試薬を作成する。この生成物が試薬Ｆである。
【００６４】
実施例５ｃ−試薬Ｇ
エポキシブタンの代わりにスチレンオキサイドを０．００５モル（０．６０ｇ）用いる以外は実施例５ａの方法と同様な方法を用いて試薬を作成する。この生成物が試薬Ｇである。
【００６５】
実施例５ｄ−試薬Ｈ
エポキシブタンの代わりにグリシジルヘキサ−デシルエーテルを０．００５モル（１．４９ｇ）用いる以外は実施例５ａの方法と同様な方法を用いて試薬を作成する。この生成物が試薬Ｈである。
【００６６】
実施例５ｅ−試薬Ｉ
エポキシブタンの代わりにグリシジルフェニル−エーテルを０．００５モル（０．７５ｇ）用いる以外は実施例５ａの方法と同様な方法を用いて試薬を作成する。この生成物が試薬Ｉである。
【００６７】
試薬ＥからＩが凝集剤の添加なしにＤＳＰ／赤泥が４０／６０の混合物中で示す効果を試験した結果、表５に示すデータによって明らかなように、それらは用量を２００ｐｐｍにした時に満足される沈澱速度および透明度を示す。
【００６８】
【表５】
【００６９】
試薬Ｅおよび試薬Ｉは、これらをＳｕｐｅｒｆｌｏｃ ＨＸ−４００と組み合わせて用いると、表６に示すデータによって明らかなように、ＤＳＰ／赤泥混合物が示す沈澱速度および透明度を向上させる。
【００７０】
【表６】
【００７１】
実施例６−試薬Ｊ
塩化アクリロイルとアミノプロピルトリエトキシシランを２−ブタノンに入れてトリエチルアミンの存在下で反応させることでＮ−トリエトキシシリルプロピルアクリルアミドが２５％の溶液を作成する。その結果として生じた塩化アミンを濾過で除去した後、その
単量体溶液をさらなる精製を全く行うことなく用いる。その単量体溶液（４６．４グラム）を５７．０ｇのアクリル酸および１４０ｍｌの２−ブタノンと一緒にする。６０ｍｇのＶａｚｏ（商標）６５Ｂフリーラジカル開始剤［Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、Ｄｅｌａｗａｒｅ、米国）の］を５０ｍｌの２−ブタノンに入れて加える。その混合物を５０−６０℃に３時間加熱する。３７．５ｇの水酸化ナトリウムを水溶液として加えた後、その混合物を８０℃に加熱することで２−ブタノンを留出させる。その生成物は重合体含有量が１１．５％の水溶液であり、これを試薬Ｊと呼ぶ。
【００７２】
試薬Ｊを１００ｐｐｍの用量で用いると懸濁しているＤＳＰが入っている懸濁液の凝集が起こることが分かる。
【００７３】
実施例７−試薬Ｋ
実施例６と同様な様式でアクリル酸とトリエトキシビニルシランの共重合体を作成する。この重合体を試薬Ｋと呼ぶ。
【００７４】
実施例８−試薬ＬおよびＭ
１０．０ｇのＧａｎｔｒｅｚ ＡＮ １６９［Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｉｎｃ．（Ｗａｙｎｅ、ニュージャージー州、米国）が製造しているメチルビニルエーテル−無水マレイン酸共重合体］を１５０ｍｌのアセトンに溶解させる。１．４２ｇのアミノプロピルトリエトキシシランを５０ｍｌのアセトンに入れて加える。その混合物はゲル化した。１０．８ｇの５０％ＮａＯＨを２５０ｍｌの水で希釈して８０℃に加熱する。このＮａＯＨ溶液に前記ゲルを加えた後、沸騰させてアセトンを除去すると重合体含有量が７．０％の水溶液が残存し、それを試薬Ｌと呼ぶ。アセトンの代わりにジオキサンを用いて同様な生成物を作成する。その重合体を試薬Ｍと呼ぶ。
【００７５】
表７に示すデータによって明らかなように、試薬ＬおよびＭは両方ともＧａｎｔｒｅｚ対照に比較して懸濁しているＤＳＰの沈澱速度の有意な向上を示す。試薬ＭをＳｕｐｅｒｆｌｏｃ ＨＸ−４００と組み合わせて用いるとＤＳＰ／赤泥が４０／６０の混合物が示す沈澱が有意に改善されかつＳｕｐｅｒｆｌｏｃ １２２７と組み合わせて用いるとＤＳＰ／赤泥が３０／７０の混合物が示すそれが有意に改善される。
【００７６】
【表７】
【００７７】
実施例９−試薬Ｎ
１０．０ｇのＳｃｒｉｐｓｅｔ ５２０［Ｈｅｒｃｕｌｅｓ Ｉｎｃ．（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、Ｄｅｌａｗａｒｅ、米国）が製造しているスチレン−無水マレイン酸共重合体］をジオキサンが４０ｇでトルエンが８０ｇの混合物に入れて懸濁させる。２．１９ｇのアミノプロピル−トリエトキシシランを１０ｇのトルエンに入れて加える。その混合物を２時間還流させた後、周囲温度に冷却する。固体状の重合体を濾過で取り出し、ヘキサンで洗浄した後、６０℃で乾燥させることで試薬Ｎを得る。
【００７８】
表８に示すデータによって明らかなように、試薬ＮはこれをＳｕｐｅｒｆｌｏｃ ＨＸ−４００と組み合わせてＤＳＰ／赤泥が４０／６０の混合物で用いた時に沈澱速度の有意な向上を示す。また、透明度も有意に向上する。
【００７９】
【表８】
【００８０】
実施例１０−試薬Ｏ
１０．０ｇのＧａｎｔｒｅｚ ＡＮ １６９をメタノールが０．２０ｇでテトラヒドロフランが４．０ｇでジオキサンが９６．０ｇの混合物に入れて懸濁させる。２．８４ｇのアミノプロピルトリエトキシシランを１０ｇのジオキサンに入れることで生じさせた溶液を加える。その混合物を２時間還流させた後、周囲温度に冷却する。０．９０ｇの塩酸ヒドロキシルアミンを１０ｍｌのメタノールに入れることで生じさせた溶液を０．７５ｇの９５％ナトリウムメトキサイドを２０ｍｌのメタノールに入れることで生じさせた溶液と混合する。生じた固体を沈澱させた後、その上澄み液を前記重合体混合物に加えて周囲温度で１時間撹拌する。放置すると前記混合物が脆いゲルを形成し、それをヘキサンと一緒にしてスラリー状にした後、濾過する。固体状の重合体をヘキサンで洗浄した後、６０℃で乾燥させることで試薬Ｏを得る。
【００８１】
実施例１１−試薬Ｐ
１０．０ｇのＧａｎｔｒｅｚ ＡＮ １６９をメタノールが０．２０ｇでテトラヒドロフランが４．０ｇでジオキサンが９６．０ｇの混合物に入れて懸濁させる。２．８４ｇのアミノプロピルトリエトキシシランを１０ｇのジオキサンに入れることで生じさせた溶液を加える。その混合物を２時間還流させた後、周囲温度に冷却する。メタノールを１０ｇ加えた後の混合物を１時間撹拌する。ヘキサンを１００ｍｌ加えた後、固体状の重合体を濾過で取り出し、ヘキサンで洗浄した後、６０℃で乾燥させることで試薬Ｐを得る。
【００８２】
表９に示すデータによって明らかなように、試薬ＯおよびＰは両方ともこれらをＳｕｐｅｒｆｌｏｃ ＨＸ−４００と組み合わせてＤＳＰ／赤泥が４０／６０の混合物で用いた時に沈澱速度の有意な向上を示す。また、透明度も有意に向上する。
【００８３】
【表９】
【００８４】
実施例１２−試薬Ｑ
シラン単量体であるＮ−（３−トリエトキシシリル）プロピルアクリルアミドの調製を下記のようにして実施する。１９７．４ｇの（３−アミノプロピル）トリエトキシシランと８９．９ｇのトリエチルアミンを３３０ｇのＴＨＦに溶解させ、窒素でパージ洗浄した後、０℃に冷却する。混合を行いながら８３．９ｇの塩化アクリロイルを滴下する。滴下後の混合物を４０℃に２時間加熱する。その混合物を室温に冷却した後、塩を濾過で除去する。溶媒であるＴＨＦを使用前にロータリーエバポレーターで除去する。
【００８５】
５０ｍｌのアンプルに脱イオン水を１１．５ｇおよび５０％の水酸化ナトリウム溶液を１０．８ｇ加える。そのアンプルに６．４５ｇのアクリル酸をゆっくり添加する。このアクリル酸を添加している間の温度を氷浴で３５℃未満に維持する。その溶液をアクリル酸が全部溶解するまで充分に混合する。次に、シラン単量体であるＮ−（３−トリエトキシシリル）プロピルアクリルアミドを２．８２ｇ加える。その溶液をシラン単量体が全部溶解するまで充分に混合する。アゾビス（４−シアノ吉草酸）［Ｗａｋｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ ＵＳＡ，Ｉｎｃ．（Ｒｉｃｈｍｏｎｄ、バージニア州、米国）から入手可能なＷａｋｏ Ｖ−５０１］が１６．７５％入っている水溶液を０．２ｇ加える。その単量体溶液に窒素を用いたスパージを３０分間受けさせた後、凍結−排気−解凍サイクルを３回受けさせ、そしてそれを真空下で密封する。その溶液を解凍させた後のアンプルを６５℃の浴に入れて、重合を１６時間起こさせることで試薬Ｑを得る。その重合体を排出させ、苛性（水酸化ナトリウムが２％の）溶液に溶解させた後、性能試験を実施する。
【００８６】
【化１】
【００８７】
表１０に示すデータによって明らかなように、試薬ＱはこれをＳｕｐｅｒｆｌｏｃ ＨＸ−４００と組み合わせてＤＳＰ／赤泥が４０／６０の混合物で用いた時に沈澱速度および透明度の有意な向上を示す。
【００８８】
【表１０】
【００８９】
実施例１３−試薬Ｒ
反応槽に４５％の水酸化カリウム溶液を２９．７ｇおよび脱イオン水を２．４９ｇ加える。次に、その反応槽に撹拌を行いながら１５．６８ｇのアクリル酸をゆっくり添加する。このアクリル酸を添加している間の温度を氷浴で３５℃未満に維持する。次に、実施例１２で調製したシラン単量体であるＮ−（３−トリエトキシシリル）プロピルアクリルアミドを２．５５ｇ加える。その溶液をシラン単量体が全部溶解するまで充分に混合する。その単量体溶液に窒素を用いたスパージを３０分間受けさせた後、それを０℃に冷却する。Ｗａｋｏ Ｖ−５０１が１％入っている水溶液を０．９９ｇ加えた後、窒素によるパージ洗浄を１５分間継続する。過硫酸アンモニウムが０．５％入っている水溶液を０．０８ｇ仕込んだ後、ヒドロキシメタンスルホン酸（モノナトリウム塩の二水化物）を０．５％入れることで生じさせた水溶液を０．０８ｇ仕込み、そしてその溶液を充分に混合する。３０分後に反応槽を７５℃の浴の中に置いて重合を７５℃で５時間実施することで試薬Ｒ
を得る。この生成物を苛性（水酸化ナトリウムが２％の）溶液に溶解させた後、性能試験を実施する。
【００９０】
【化２】
【００９１】
表１１に示すデータによって明らかなように、試薬ＲはこれをＳｕｐｅｒｆｌｏｃ ＨＸ−４００と組み合わせてＤＳＰ／赤泥が３０／７０の混合物で用いた時に沈澱速度および透明度の有意な向上を示す。
【００９２】
【表１１】
【００９３】
実施例１４
試薬Ｒにさらなる試験を受けさせることで表１２に示すデータを得る。試薬Ｒを５０ｐｐｍの用量で用いた時にそれが示す沈澱速度はＳｕｐｅｒｆｌｏｃ ＨＸ−４００を１０ｐｐｍの用量で用いた時のそれと同様であるが、優れた透明度を示す。試薬Ｒを１５ｐｐｍの用量で用量が１０ｐｐｍのＳｕｐｅｒｆｌｏｃ ＨＸ−４００と組み合わせてＤＳＰ／赤泥が３０／７０の混合物で用いるとＳｕｐｅｒｆｌｏｃ ＨＸ−４００を単独で用いた時に比べて沈澱速度および透明度が有意に向上する。
【００９４】
【表１２】
【００９５】
実施例１５−試薬Ｓ
重合体バックボーンであるポリ（アクリルアミド−コ−Ｎ−ビニルホルムアミド−コ−
アクリル酸）の合成を以下に記述する如き逆相乳化重合方法で実施する。油相に脱芳香（ｄｅａｒｏｍａｔｉｚｅｄ）炭化水素流体［Ｅｘｘｏｎ Ｍｏｂｉｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｃｏｍｐａｎｙ（ヒューストン、テキサス州、米国）から入手可能なＥｘｘｓｏｌ Ｄ−８０油］を１８８．９１ｇ、ソルビタンモノオレエート［Ｒｕｇｅｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．（Ｌｉｎｄｅｎ、ニュージャージー州、米国）から入手可能なＡｒｌａｃｅｌ
８０ＡＣ］を２４ｇおよびＣ１２−１４アルコールのエトキシレートである非イオン性界面活性剤［Ｈｕｎｔｓｍａｎ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ヒューストン、テキサス州、米国）から入手可能なＳＵＲＦＯＮＩＣ Ｌ２４−７］を９．１７ｇ含有させた。水相を４２８．８８ｇの５４．２％アクリルアミド水溶液、１９．８７ｇのＮ−ビニルホルムアミド、７．８６ｇのアクリル酸、１１２．３３ｇの脱イオン水、６．５７ｇの２８％水酸化アンモニウム、０．２６ｇのイソプロピルアルコールおよび０．９４ｇの４０％ジエチレントリアミンペンタ酢酸五ナトリウム［Ｔｈｅ Ｄｏｗ
Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ、ミシガン州、米国）から入手可能なＶｅｒｓｅｎｅｘ−８０］で構成させた。その水溶液を前記油相の中に入れて混合した後、その混合物を均一にすることで逆相乳液を生じさせる。その乳液を窒素でパージ洗浄しながらこの乳液に２％のｔ−ブチルヒドロパーオキサイド７０％（ｔ−ＢＨＰ−７０）を１．２２ｇ加える。窒素によるパージ洗浄を４５分間実施した後、二酸化硫黄ガス（窒素中０．２％）を窒素ラインに通して仕込むことで重合を開始させる。重合を４０から４５℃で４時間実施する。その乳化生成物は重合体を３２．５％含有する。
【００９６】
前記乳液に仕込むべきヒドロキシルアミン溶液の調製を以下に記述するようにして実施する。容器に硫酸ヒドロキシルアミンを１２．６８ｇおよび脱イオン水を７１．５ｇ仕込んだ後、撹拌を硫酸塩が全部溶解するまで実施する。無水チオ硫酸ナトリウムを９．７８ｇ加えた後、再び、その溶液の撹拌をチオ硫酸塩が全部溶解するまで実施する。次に、撹拌下で５０％の水酸化ナトリウム溶液を４８．３４ｇ滴下することでヒドロキシルアミン溶液を生じさせる。前記水酸化ナトリウムを滴下している間の溶液温度を３０℃未満に維持する。
【００９７】
反応槽にこの上で調製したバックボーン乳液を９６．８６ｇ仕込む。撹拌および窒素ブランケット下でＥｘｘｓｏｌ Ｄ−８０を５３．３ｇ加えた後、Ｌｕｍｕｌｓｅ ＰＥ０２［Ｌａｍｂｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｇｕｒｎｅｅ、イリノイ州、米国）から商業的に入手可能なオレイルアミン／エチレンオキサイド反応生成物］を３．４ｇ加える。次に、その乳液を少なくとも１５分間撹拌した後、この上で調製したヒドロキシルアミン溶液を５分かけて仕込む。その乳液を室温で２４時間撹拌し、温度を４５℃に上昇させた後、４５℃に１時間維持する。次に、温度を３５℃に下げた後、８．０ｇの（３−グリシジルオキシプロピル）トリメトキシシランを２分間かけて加える。その反応物を３５℃に４時間維持し、室温に冷却した後、排出させる。その白色乳液をノニルフェノールエトキシレートである非イオン界面活性剤［Ｈｕｎｔｓｍａｎ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ヒューストン、テキサス州、米国）から入手可能なＳＵＲＦＯＮＩＣ Ｎ−９５］が入っている２％の水酸化ナトリウム溶液に入れて壊して生成物が入っている水溶液を生じさせることで試薬Ｓを得る。
【００９８】
【化３】
【００９９】
実施例１６−試薬Ｉ
重合体バックボーンであるポリ（アクリルアミド−コ−アクリル酸）の乳液の調製をＮ−ビニルホルムアミドを水相に入れない以外は実施例１５に記述した方法と同様な方法を用いて実施する。その乳化生成物は実際の重合体を３２％含有する。
【０１００】
前記乳液に仕込むべきヒドロキシルアミン溶液の調製を以下に示すようにして実施する。容器に硫酸ヒドロキシルアミンを９．１７ｇおよび脱イオン水を３５ｇ仕込んだ後、撹拌を硫酸塩が全部溶解するまで実施する。無水チオ硫酸ナトリウムを０．８８ｇ加えた後、再び、その溶液の撹拌をチオ硫酸塩が全部溶解するまで実施する。次に、撹拌下で５０％の水酸化ナトリウム溶液を１７．２５ｇ滴下することでヒドロキシルアミン溶液を生じさせる。前記水酸化ナトリウムを滴下している間の溶液温度を３０℃未満に維持する。
【０１０１】
反応槽に前記重合体バックボーン乳液を９８．２６ｇ仕込む。撹拌および窒素ブランケット下でＥｘｘｓｏｌ Ｄ−８０を５１．８９ｇ加えた後、Ｌｕｍｕｌｓｅ ＰＥ０２を３．４ｇ加える。次に、その乳液を０℃に冷却する。その乳液を５００ｒｐｍで撹拌しながら５０％の水酸化ナトリウムを１０．６２ｇ加えた後、次亜塩素酸ナトリウム（有効塩素が１１．５％）溶液を２０．４８ｇ加える。撹拌速度を遅くして５分後に３００ｒｐｍにした後の乳液を１時間撹拌する。次に、撹拌速度を速くして５００ｒｐｍにし、５０％の水酸化ナトリウムを２．１２ｇ仕込んだ後、次亜塩素酸ナトリウム（有効塩素が１１．５％）を４．１ｇ仕込む。２時間後に３−アミノプロピルトリエトキシシランを７．４２ｇ加える。反応を０℃で４時間、室温で１０時間そして４０℃で４時間実施する。その反応混合物を室温に冷却した時点で前記ヒドロキシルアミン溶液を５分かけて仕込む。その乳液を室温で１時間撹拌した後、生成物を排出させる。その白色乳液をＳＵＲＦＯＮＩＣ
Ｎ−９５が入っている２％の水酸化ナトリウム溶液に入れて壊して生成物が入っている水溶液を生じさせることで試薬Ｔを得る。
【０１０２】
【化４】
【０１０３】
表１３に示すデータによって明らかなように、試薬Ｑ、ＳおよびＴの各々をＳｕｐｅｒｆｌｏｃ ＨＸと組み合わせてＤＳＰ／赤泥が４０／６０の混合物で用いると沈澱速度および透明度が有意に向上する。
【０１０４】
【表１３】
【０１０５】
実施例１７−試薬Ｕ
この実施例では実施例１５で合成した重合体バックボーンであるポリ（アクリルアミド−コ−Ｎ−ビニルホルムアミド−コ−アクリル酸）の乳液を用いる。前記乳液に仕込むべきヒドロキシルアミン溶液は以下に記述する如くである。容器に硫酸ヒドロキシルアミンを１０．７７ｇおよび脱イオン水を８５．０ｇ仕込んだ後、撹拌を硫酸塩が全部溶解するまで実施する。次に、撹拌下で５０％の水酸化ナトリウム溶液を５７．４７ｇ滴下することでヒドロキシルアミン溶液を生じさせる。前記水酸化ナトリウムを滴下している間の溶液温度を３０℃未満に維持する。この実施例では、そのヒドロキシルアミン溶液にチオ硫酸ナトリウムを入れなかった。
【０１０６】
反応槽に前記バックボーン乳液を１１５．１６ｇ仕込む。撹拌および窒素ブランケット下でＥｘｘｓｏｌ Ｄ−８０を６３．３７ｇ加えた後、Ｌｕｍｕｌｓｅ ＰＥ０２を４．０４ｇ加える。その乳液を少なくとも１５分間撹拌する。次に、前記ヒドロキシルアミン溶液を５分かけて加える。その乳液を室温で１６時間に続いて５５℃で２時間撹拌する。次に、温度を下げて１２℃にした後、９．５１ｇの（３−グリシジルオキシプロピル）トリメトキシシランを２分間かけて加える。その反応物を４０℃に１時間維持した後、室温に冷却する。無水チオ硫酸ナトリウムを８．３１ｇ加えた後の乳液を１時間撹拌した後、排出させる。その白色乳液をＳＵＲＦＯＮＩＣ Ｎ−９５が入っている２％の水酸化ナトリウム溶液に入れて壊して生成物が入っている水溶液を生じさせることで試薬Ｕを得る。
【０１０７】
【化５】
【０１０８】
表１４に示すデータによって明らかなように、試薬ＵはこれをＤＳＰ／赤泥が４０／６０の混合物で用いた時に良好な沈澱速度および透明度を示す。
【０１０９】
【表１４】
【０１１０】
本明細書に引用した文献は全部引用することによって全体が本明細書に組み入れられる。引用することによって組み入れた出版物および特許もしくは特許出願が本明細書に含めた開示と相反する度合で本明細書はそのような相反する資料のいずれかに取って代わりそして／または優先するものであることを意図する。
【０１１１】
本明細書で用いる如き用語「含んで成る（含有して成る）」は「包含する」、「含有する」または「で特徴づけられる」と同義語であり、包括的または無制約であり、列挙しなかった追加的要素も方法段階も排除するものでない。
【０１１２】
本明細書および請求項で用いる材料の量、反応条件などを表すあらゆる数値は全部が用語「約」による修飾を受けていると理解されるべきである。従って、反すると示さない限り、本明細書および添付請求項に示す数値的パラメーターは近似値であり、本発明で得ることを探求する所望特性に応じて変わる可能性がある。最低限でも、本請求項の範囲に対する相当物の原理を適用することを制限する試みとしてではなく、各数値的パラメーターは、有効桁の数および通常の四捨五入手段を考慮して解釈されるべきである。
【０１１３】
この上で行った説明は本発明のいくつかの方法および材料を開示するものである。本発明はそのような方法および材料の点で修飾を受け易いばかりでなく製造方法および装置の点でも変更を受け易い。そのような修飾は本開示または本明細書に開示する本発明の実施を考慮することで当業者に明らかになるであろう。従って、本発明を本明細書に開示する具体的な態様に限定することを意図するものでなく、本発明は添付請求項に具体的に示す如き本発明の真の範囲および精神の範囲内に入る修飾形および変形の全部を包含する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝集剤組成物であって、脱ケイ酸生成物用凝集剤であるケイ素含有重合体およびバイエル工程赤泥用凝集剤であるアニオン性重合体を、前記凝集剤であるケイ素含有重合体の量と前記凝集剤であるアニオン性重合体の量の重量比が約１００：１から約１：１０の範囲内であるように含有して成る凝集剤組成物。
【請求項２】
前記重量比が約１０：１から約１：２の範囲内である請求項１記載の凝集剤組成物。
【請求項３】
前記重量比が約１：１である請求項１記載の凝集剤組成物。
【請求項４】
前記凝集剤であるケイ素含有重合体が−Ｓｉ（ＯＲ）３基［ここで、Ｒは独立して水素、Ｃ１−２０アルキル、Ｃ１−２０アルケニル、Ｃ６−１２アリール、Ｃ７−２０アラルキル、Ｉ族の金属イオン、ＩＩ族の金属イオンおよびＮＲ’４＋から成る群より選択され、かつＲ’は独立して水素、Ｃ１−２０アルキル、Ｃ１−２０アルケニル、Ｃ６−１２アリールおよびＣ７−２０アラルキルから成る群より選択され、そしてＲおよびＲ’は独立して置換されていないか、ヒドロキシで置換されているか或はベータ位がヒドロキシで置換されている］を複数含有して成る請求項１から３のいずれか１項記載の凝集剤組成物。
【請求項５】
ＲがＮａ＋、Ｋ＋およびＮＨ４＋から成る群より選択される請求項４記載の凝集剤組成物。
【請求項６】
前記凝集剤であるケイ素含有重合体がケイ素含有ポリエチレンイミン、ビニルトリエトキシシラン共重合体、アクリル酸とトリエトキシシリルプロピルアクリルアミドの共重合体、アクリル酸とトリエトキシビニルシランの共重合体、ケイ素含有多糖、ケイ素含有スチレン／無水マレイン酸共重合体、ケイ素含有無水マレイン酸／アルキルビニルエーテル共重合体およびこれらの混合物から成る群より選択される請求項１から５のいずれか１項記載の凝集剤組成物。
【請求項７】
前記凝集剤であるケイ素含有重合体がヒドロキサム化されている請求項１から６のいずれか１項記載の凝集剤組成物。
【請求項８】
前記凝集剤であるアニオン性重合体の重量平均分子量が約１００，０００以上である請求項１から７のいずれか１項記載の凝集剤組成物。
【請求項９】
前記凝集剤であるアニオン性重合体の重量平均分子量が約１，０００，０００以上である請求項１から７のいずれか１項記載の凝集剤組成物。
【請求項１０】
前記凝集剤であるアニオン性重合体の重量平均分子量が約５，０００，０００から約３０，０００，０００である請求項１から７のいずれか１項記載の凝集剤組成物。
【請求項１１】
前記凝集剤であるアニオン性重合体がヒドロキサム化重合体である請求項１から１０のいずれか１項記載の凝集剤組成物。
【請求項１２】
前記凝集剤であるアニオン性重合体がヒドロキサム化ポリアクリルアミドである請求項１１記載の凝集剤組成物。
【請求項１３】
前記凝集剤であるアニオン性重合体がポリアクリレート、ポリ（アクリルアミド−コ−アクリレート）およびこれらの混合物から成る群より選択される請求項１から１１のいずれか１項記載の凝集剤組成物。
【請求項１４】
前記凝集剤であるアニオン性重合体がアニオン性繰り返し単位を少なくとも約５０％含有して成る請求項１から１３のいずれか１項記載の凝集剤組成物。
【請求項１５】
更に脱ケイ酸生成物、バイエル工程赤泥およびこれらの組み合わせから成る群より選択される成分も含有して成る請求項１から１４のいずれか１項記載の凝集剤組成物。
【請求項１６】
前記凝集剤であるアニオン性重合体が約０．１ｐｐｍから約１，０００ｐｐｍの量で存在する請求項１から１５のいずれか１項記載の凝集剤組成物。
【請求項１７】
前記凝集剤であるケイ素含有重合体が約１ｐｐｍから約５００ｐｐｍの量で存在する請求項１５または請求項１６記載の凝集剤組成物。
【請求項１８】
前記脱ケイ酸生成物がアルミノケイ酸ナトリウムを含んで成る請求項１５から１７のいずれか１項記載の凝集剤組成物。
【請求項１９】
前記脱ケイ酸生成物の少なくとも一部が中に懸濁している請求項１５から１８のいずれか１項記載の凝集剤組成物。
【請求項２０】
凝集方法であって、請求項１から１９のいずれか１項記載の凝集剤組成物をバイエル工程流れに、これの中に懸濁している赤泥、脱ケイ酸生成物およびこれらの混合物から成る群より選択される固体の少なくとも一部を凝集させるに有効な量で混合することを含んで成る方法。
【請求項２１】
凝集方法であって、
凝集剤であるケイ素含有重合体をバイエル工程流れに、これの中に懸濁している脱ケイ酸生成物の少なくとも一部を凝集させるに有効な量で混合し、そして
そのようにして生じさせた凝集した脱ケイ酸生成物の少なくとも一部を分離する、
ことを含んで成る方法。
【請求項２２】
前記凝集剤であるケイ素含有重合体が−Ｓｉ（ＯＲ）３基［ここで、Ｒは独立して水素、Ｃ１−２０アルキル、Ｃ１−２０アルケニル、Ｃ６−１２アリール、Ｃ７−２０アラルキル、Ｉ族の金属イオン、ＩＩ族の金属イオンおよびＮＲ’４＋から成る群より選択され、かつＲ’は独立して水素、Ｃ１−２０アルキル、Ｃ１−２０アルケニル、Ｃ６−１２アリールおよびＣ７−２０アラルキルから成る群より選択され、そしてＲおよびＲ’は独立して置換されていないか、ヒドロキシで置換されているか或はベータ位がヒドロキシで置換されている］を複数含有して成る請求項２１記載の凝集方法。
【請求項２３】
ＲをＮａ＋、Ｋ＋およびＮＨ４＋から成る群より選択する請求項２２記載の凝集方法。
【請求項２４】
前記凝集剤であるケイ素含有重合体をケイ素含有ポリエチレンイミン、ビニルトリエトキシシラン共重合体、アクリル酸とトリエトキシシリルプロピルアクリルアミドの共重合体、アクリル酸とトリエトキシビニルシランの共重合体、ケイ素含有多糖、ケイ素含有スチレン／無水マレイン酸共重合体、ケイ素含有無水マレイン酸／アルキルビニルエーテル共重合体およびこれらの混合物から成る群より選択する請求項２１から２３のいずれか１項記載の凝集方法。
【請求項２５】
前記凝集剤であるケイ素含有重合体がヒドロキサム化されている請求項２１から２４のいずれか１項記載の凝集方法。
【請求項２６】
前記凝集剤であるケイ素含有重合体と前記バイエル工程流れの混合の少なくとも一部を洗浄槽および沈澱槽の中の少なくとも一方の中で実施する請求項２０から２５のいずれか１項記載の凝集方法。
【請求項２７】
更に前記凝集剤であるケイ素含有重合体を前記バイエル工程流れに約０．１ｐｐｍから約５００ｐｐｍの範囲内の量で添加することも含んで成る請求項２１から２６のいずれか１項記載の凝集方法。
【請求項２８】
前記バイエル工程流れに更に懸濁している赤泥も入っている請求項２１から２７のいずれか１項記載の凝集方法。
【請求項２９】
更に前記凝集剤であるケイ素含有重合体とは異なるアニオン性重合体を前記バイエル工程流れに混合することも含んで成る請求項２１から２５のいずれか１項記載の凝集方法。
【請求項３０】
前記アニオン性重合体をヒドロキサム化ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、ポリ（アクリルアミド−コ−アクリレート）およびこれらの混合物から成る群より選択する請求項２９記載の凝集方法。
【請求項３１】
更に前記懸濁している赤泥の少なくとも一部を凝集させることも含んで成る請求項２８から３０のいずれか１項記載の凝集方法。
【請求項３２】
−Ｓｉ（ＯＲ）３基を少なくとも約５重量％含有して成る水溶性もしくは水分散性のケイ素含有重合体であって、ケイ素含有重合体が懸濁している脱ケイ酸生成物を凝集させる能力が前記−Ｓｉ（ＯＲ）３基によって向上するような形態を有し、かつＲがＮａ＋、Ｋ＋およびＮＨ４＋から成る群より選択される水溶性もしくは水分散性のケイ素含有重合体。
【請求項３３】
ケイ素含有ポリエチレンイミン、ビニルトリエトキシシラン共重合体、アクリル酸とトリエトキシシリルプロピルアクリルアミドの共重合体、アクリル酸とトリエトキシビニルシランの共重合体、ケイ素含有多糖、ケイ素含有スチレン／無水マレイン酸共重合体、ケイ素含有無水マレイン酸／アルキルビニルエーテル共重合体およびこれらの混合物から成る群より選択される請求項３２記載のケイ素含有重合体。
【請求項３４】
ケイ素含有スチレン／無水マレイン酸共重合体である請求項３３記載のケイ素含有重合体。
【請求項３５】
ケイ素含有無水マレイン酸／アルキルビニルエーテル共重合体である請求項３３記載のケイ素含有重合体。
【請求項３６】
前記ケイ素含有無水マレイン酸／アルキルビニルエーテル共重合体がケイ素含有無水マレイン酸／メチルビニルエーテル共重合体である請求項３５記載のケイ素含有重合体。
【請求項３７】
ケイ素含有多糖である請求項３３記載のケイ素含有重合体。
【請求項３８】
前記ケイ素含有多糖がケイ素含有澱粉またはケイ素含有セルロースである請求項３７記載のケイ素含有重合体。
【請求項３９】
前記ケイ素含有セルロースがケイ素含有ヒドロキシエチルセルロースである請求項３８記載のケイ素含有重合体。
【請求項４０】
前記ケイ素含有セルロースがケイ素含有パールスターチである請求項３８記載のケイ素
含有重合体。
【請求項４１】
ヒドロキサム化重合体である請求項３２から４０のいずれか１項記載のケイ素含有重合体。
【請求項４２】
構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ１）Ｈ］−で表される１番目の繰り返し単位および構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ２）Ｈ］−で表される２番目の繰り返し単位を包含する繰り返し単位を含有して成り、ここで、Ｒ１は−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−であり、Ｒ２は−Ｃ（＝Ｏ）（ＮＨ）ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（Ｏ−）３である請求項３２記載のケイ素含有重合体。
【請求項４３】
前記１番目の繰り返し単位を数で表して少なくとも約９０％含有して成る請求項４２記載のケイ素含有重合体。
【請求項４４】
前記１番目の繰り返し単位を数で表して約９６％および前記２番目の繰り返し単位を数で表して約４％含有して成る請求項４２記載のケイ素含有重合体。
【請求項４５】
構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ１）Ｈ］−で表される１番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ２）Ｈ］−で表される２番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ３）Ｈ］−で表される３番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ４）Ｈ］−で表される４番目の繰り返し単位および構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ５）Ｈ］−で表される５番目の繰り返し単位を包含する繰り返し単位を含有して成り、ここで、Ｒ１はＣ（＝Ｏ）ＮＨ２であり、Ｒ２は−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−であり、Ｒ３は−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨＯ−であり、Ｒ４は−ＮＨＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（Ｏ−）３であり、Ｒ５は−ＮＨ２である請求項３２記載のケイ素含有重合体。
【請求項４６】
前記１番目の繰り返し単位の含有量が数で表して約５０％以下であり、前記２番目の繰り返し単位の含有量が数で表して約９０％以下であり、前記３番目の繰り返し単位の含有量が数で表して約１％から約６０％であり、前記４番目の繰り返し単位の含有量が数で表して約１％から約３０％でありかつ前記５番目の繰り返し単位の含有量が数で表して約１％から約３０％である請求項４５記載のケイ素含有重合体。
【請求項４７】
前記１番目の繰り返し単位と前記２番目の繰り返し単位が一緒に数で表して前記繰り返し単位の約８０％から約８５％を構成し、前記３番目の繰り返し単位が数で表して前記繰り返し単位の約５％から約１５％を構成しかつ前記４番目と５番目の繰り返し単位が一緒に前記繰り返し単位の残りを構成している請求項４５記載のケイ素含有重合体。
【請求項４８】
前記１番目の繰り返し単位と前記２番目の繰り返し単位が一緒に数で表して前記繰り返し単位の約８２％を構成し、前記３番目の繰り返し単位が数で表して前記繰り返し単位の約１０％を構成しかつ前記４番目と５番目の繰り返し単位が一緒に前記繰り返し単位の残りを構成している請求項４５記載のケイ素含有重合体。
【請求項４９】
構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ１）Ｈ］−で表される１番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ２）Ｈ］−で表される２番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ３）Ｈ］−で表される３番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ４）Ｈ］−で表される４番目の繰り返し単位および構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ５）Ｈ］−で表される５番目の繰り返し単位を包含する繰り返し単位を含有して成り、ここで、Ｒ１はＣ（＝Ｏ）ＮＨ２であり、Ｒ２は−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−であり、Ｒ３は−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨＯ−であり、Ｒ４は−ＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（Ｏ−）３であり、Ｒ５は−ＮＨ２である請求項３２記載のケイ素含有重合体。
【請求項５０】
前記１番目の繰り返し単位と前記２番目の繰り返し単位が一緒に数で表して前記繰り返し単位の約６５％から約７０％を構成し、前記３番目の繰り返し単位が数で表して前記繰り返し単位の約２０から約３０％を構成しかつ前記４番目と５番目の繰り返し単位が一緒に前記繰り返し単位の残りを構成している請求項４９記載のケイ素含有重合体。
【請求項５１】
構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ１）Ｈ］−で表される１番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ２）Ｈ］−で表される２番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ３）Ｈ］−で表される３番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ４）Ｈ］−で表される４番目の繰り返し単位および構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ５）Ｈ］−で表される５番目の繰り返し単位を包含する繰り返し単位を含有して成り、ここで、Ｒ１はＣ（＝Ｏ）ＮＨ２であり、Ｒ２は−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−であり、Ｒ３は−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨＯ−であり、Ｒ４は−ＮＨＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（Ｏ−）３であり、Ｒ５は−ＮＨ２である請求項３２記載のケイ素含有重合体。
【請求項５２】
前記１番目の繰り返し単位と前記２番目の繰り返し単位が一緒に数で表して前記繰り返し単位の約８０％から約８５％を構成し、前記３番目の繰り返し単位が数で表して前記繰り返し単位の約５％から約１５％を構成しかつ前記４番目と５番目の繰り返し単位が一緒に前記繰り返し単位の残りを構成している請求項５１記載のケイ素含有重合体。
【請求項５３】
凝集方法であって、請求項３２から５２のいずれか１項記載のケイ素含有重合体をバイエル工程流れに、これの中に懸濁している赤泥、脱ケイ酸生成物およびこれらの混合物から成る群より選択される固体の少なくとも一部を凝集させるに有効な量で混合することを含んで成る方法。
【請求項５４】
前記ケイ素含有重合体以外の凝集剤を実質的に存在させないで実施する請求項５３記載の凝集方法。
【請求項５５】
更に前記ヒドロキサム化ケイ素含有重合体とは異なる凝集剤であるアニオン性重合体を前記バイエル工程流れに混合することも含んで成る請求項５３または請求項５４記載の凝集方法。
【請求項５６】
前記凝集剤であるアニオン性重合体がヒドロキサム化されている請求項５５記載の凝集方法。
【請求項５７】
重合体と結合しているケイ素含有基を含有して成る水溶性もしくは水分散性のヒドロキサム化ケイ素含有重合体。
【請求項５８】
前記ケイ素含有重合体が−Ｓｉ（ＯＲ）３基［ここで、Ｒは独立して水素、Ｃ１−２０アルキル、Ｃ１−２０アルケニル、Ｃ６−１２アリール、Ｃ７−２０アラルキル、Ｉ族の金属イオン、ＩＩ族の金属イオンおよびＮＲ’４＋から成る群より選択され、かつＲ’は独立して水素、Ｃ１−２０アルキル、Ｃ１−２０アルケニル、Ｃ６−１２アリールおよびＣ７−２０アラルキルから成る群より選択され、そしてＲおよびＲ’は独立して置換されていないか、ヒドロキシで置換されているか或はベータ位がヒドロキシで置換されている］を少なくとも１個含有して成る請求項５７記載のヒドロキサム化ケイ素含有重合体。
【請求項５９】
ＲがＮａ＋、Ｋ＋およびＮＨ４＋から成る群より選択される請求項５８記載のヒドロキサム化ケイ素含有重合体。
【請求項６０】
前記ケイ素含有重合体が−Ｓｉ（ＯＲ）３基を少なくとも約５重量％含有する請求項５８または請求項５９記載のヒドロキサム化ケイ素含有重合体。
【請求項６１】
ヒドロキサム化ケイ素含有ポリエチレンイミン、ヒドロキサム化ビニルトリエトキシシラン共重合体、アクリル酸とトリエトキシシリルプロピルアクリルアミドのヒドロキサム化共重合体、アクリル酸とトリエトキシビニルシランのヒドロキサム化共重合体、ヒドロキサム化ケイ素含有多糖、ヒドロキサム化ケイ素含有スチレン／無水マレイン酸共重合体、ヒドロキサム化ケイ素含有無水マレイン酸／アルキルビニルエーテル共重合体およびこれらの混合物から成る群より選択される請求項５７から６０のいずれか１項記載のヒドロキサム化ケイ素含有重合体。
【請求項６２】
ヒドロキサム化ケイ素含有無水マレイン酸／アルキルビニルエーテル共重合体である請求項６１記載のヒドロキサム化ケイ素含有重合体。
【請求項６３】
前記ヒドロキサム化ケイ素含有無水マレイン酸／アルキルビニルエーテル共重合体がヒドロキサム化ケイ素含有無水マレイン酸／メチルビニルエーテル共重合体である請求項６２記載のヒドロキサム化ケイ素含有重合体。
【請求項６４】
ヒドロキサム化ケイ素含有多糖である請求項６１記載のヒドロキサム化ケイ素含有重合体。
【請求項６５】
前記ヒドロキサム化ケイ素含有多糖がヒドロキサム化ケイ素含有澱粉またはヒドロキサム化ケイ素含有セルロースである請求項６４記載のヒドロキサム化ケイ素含有重合体。
【請求項６６】
前記ヒドロキサム化ケイ素含有セルロースがヒドロキサム化ケイ素含有ヒドロキシエチルセルロースである請求項６５記載のヒドロキサム化ケイ素含有重合体。
【請求項６７】
凝集方法であって、請求項５７から６６のいずれか１項記載のヒドロキサム化ケイ素含有重合体をバイエル工程流れに、これの中に懸濁している赤泥、脱ケイ酸生成物およびこれらの混合物から成る群より選択される固体の少なくとも一部を凝集させるに有効な量で混合することを含んで成る方法。
【請求項６８】
前記ヒドロキサム化ケイ素含有重合体以外の凝集剤を実質的に存在させないで実施する請求項６７記載の凝集方法。
【請求項１】
凝集剤組成物であって、脱ケイ酸生成物用凝集剤であるケイ素含有重合体およびバイエル工程赤泥用凝集剤であるアニオン性重合体を、前記凝集剤であるケイ素含有重合体の量と前記凝集剤であるアニオン性重合体の量の重量比が約１００：１から約１：１０の範囲内であるように含有して成る凝集剤組成物。
【請求項２】
前記重量比が約１０：１から約１：２の範囲内である請求項１記載の凝集剤組成物。
【請求項３】
前記重量比が約１：１である請求項１記載の凝集剤組成物。
【請求項４】
前記凝集剤であるケイ素含有重合体が−Ｓｉ（ＯＲ）３基［ここで、Ｒは独立して水素、Ｃ１−２０アルキル、Ｃ１−２０アルケニル、Ｃ６−１２アリール、Ｃ７−２０アラルキル、Ｉ族の金属イオン、ＩＩ族の金属イオンおよびＮＲ’４＋から成る群より選択され、かつＲ’は独立して水素、Ｃ１−２０アルキル、Ｃ１−２０アルケニル、Ｃ６−１２アリールおよびＣ７−２０アラルキルから成る群より選択され、そしてＲおよびＲ’は独立して置換されていないか、ヒドロキシで置換されているか或はベータ位がヒドロキシで置換されている］を複数含有して成る請求項１から３のいずれか１項記載の凝集剤組成物。
【請求項５】
ＲがＮａ＋、Ｋ＋およびＮＨ４＋から成る群より選択される請求項４記載の凝集剤組成物。
【請求項６】
前記凝集剤であるケイ素含有重合体がケイ素含有ポリエチレンイミン、ビニルトリエトキシシラン共重合体、アクリル酸とトリエトキシシリルプロピルアクリルアミドの共重合体、アクリル酸とトリエトキシビニルシランの共重合体、ケイ素含有多糖、ケイ素含有スチレン／無水マレイン酸共重合体、ケイ素含有無水マレイン酸／アルキルビニルエーテル共重合体およびこれらの混合物から成る群より選択される請求項１から５のいずれか１項記載の凝集剤組成物。
【請求項７】
前記凝集剤であるケイ素含有重合体がヒドロキサム化されている請求項１から６のいずれか１項記載の凝集剤組成物。
【請求項８】
前記凝集剤であるアニオン性重合体の重量平均分子量が約１００，０００以上である請求項１から７のいずれか１項記載の凝集剤組成物。
【請求項９】
前記凝集剤であるアニオン性重合体の重量平均分子量が約１，０００，０００以上である請求項１から７のいずれか１項記載の凝集剤組成物。
【請求項１０】
前記凝集剤であるアニオン性重合体の重量平均分子量が約５，０００，０００から約３０，０００，０００である請求項１から７のいずれか１項記載の凝集剤組成物。
【請求項１１】
前記凝集剤であるアニオン性重合体がヒドロキサム化重合体である請求項１から１０のいずれか１項記載の凝集剤組成物。
【請求項１２】
前記凝集剤であるアニオン性重合体がヒドロキサム化ポリアクリルアミドである請求項１１記載の凝集剤組成物。
【請求項１３】
前記凝集剤であるアニオン性重合体がポリアクリレート、ポリ（アクリルアミド−コ−アクリレート）およびこれらの混合物から成る群より選択される請求項１から１１のいずれか１項記載の凝集剤組成物。
【請求項１４】
前記凝集剤であるアニオン性重合体がアニオン性繰り返し単位を少なくとも約５０％含有して成る請求項１から１３のいずれか１項記載の凝集剤組成物。
【請求項１５】
更に脱ケイ酸生成物、バイエル工程赤泥およびこれらの組み合わせから成る群より選択される成分も含有して成る請求項１から１４のいずれか１項記載の凝集剤組成物。
【請求項１６】
前記凝集剤であるアニオン性重合体が約０．１ｐｐｍから約１，０００ｐｐｍの量で存在する請求項１から１５のいずれか１項記載の凝集剤組成物。
【請求項１７】
前記凝集剤であるケイ素含有重合体が約１ｐｐｍから約５００ｐｐｍの量で存在する請求項１５または請求項１６記載の凝集剤組成物。
【請求項１８】
前記脱ケイ酸生成物がアルミノケイ酸ナトリウムを含んで成る請求項１５から１７のいずれか１項記載の凝集剤組成物。
【請求項１９】
前記脱ケイ酸生成物の少なくとも一部が中に懸濁している請求項１５から１８のいずれか１項記載の凝集剤組成物。
【請求項２０】
凝集方法であって、請求項１から１９のいずれか１項記載の凝集剤組成物をバイエル工程流れに、これの中に懸濁している赤泥、脱ケイ酸生成物およびこれらの混合物から成る群より選択される固体の少なくとも一部を凝集させるに有効な量で混合することを含んで成る方法。
【請求項２１】
凝集方法であって、
凝集剤であるケイ素含有重合体をバイエル工程流れに、これの中に懸濁している脱ケイ酸生成物の少なくとも一部を凝集させるに有効な量で混合し、そして
そのようにして生じさせた凝集した脱ケイ酸生成物の少なくとも一部を分離する、
ことを含んで成る方法。
【請求項２２】
前記凝集剤であるケイ素含有重合体が−Ｓｉ（ＯＲ）３基［ここで、Ｒは独立して水素、Ｃ１−２０アルキル、Ｃ１−２０アルケニル、Ｃ６−１２アリール、Ｃ７−２０アラルキル、Ｉ族の金属イオン、ＩＩ族の金属イオンおよびＮＲ’４＋から成る群より選択され、かつＲ’は独立して水素、Ｃ１−２０アルキル、Ｃ１−２０アルケニル、Ｃ６−１２アリールおよびＣ７−２０アラルキルから成る群より選択され、そしてＲおよびＲ’は独立して置換されていないか、ヒドロキシで置換されているか或はベータ位がヒドロキシで置換されている］を複数含有して成る請求項２１記載の凝集方法。
【請求項２３】
ＲをＮａ＋、Ｋ＋およびＮＨ４＋から成る群より選択する請求項２２記載の凝集方法。
【請求項２４】
前記凝集剤であるケイ素含有重合体をケイ素含有ポリエチレンイミン、ビニルトリエトキシシラン共重合体、アクリル酸とトリエトキシシリルプロピルアクリルアミドの共重合体、アクリル酸とトリエトキシビニルシランの共重合体、ケイ素含有多糖、ケイ素含有スチレン／無水マレイン酸共重合体、ケイ素含有無水マレイン酸／アルキルビニルエーテル共重合体およびこれらの混合物から成る群より選択する請求項２１から２３のいずれか１項記載の凝集方法。
【請求項２５】
前記凝集剤であるケイ素含有重合体がヒドロキサム化されている請求項２１から２４のいずれか１項記載の凝集方法。
【請求項２６】
前記凝集剤であるケイ素含有重合体と前記バイエル工程流れの混合の少なくとも一部を洗浄槽および沈澱槽の中の少なくとも一方の中で実施する請求項２０から２５のいずれか１項記載の凝集方法。
【請求項２７】
更に前記凝集剤であるケイ素含有重合体を前記バイエル工程流れに約０．１ｐｐｍから約５００ｐｐｍの範囲内の量で添加することも含んで成る請求項２１から２６のいずれか１項記載の凝集方法。
【請求項２８】
前記バイエル工程流れに更に懸濁している赤泥も入っている請求項２１から２７のいずれか１項記載の凝集方法。
【請求項２９】
更に前記凝集剤であるケイ素含有重合体とは異なるアニオン性重合体を前記バイエル工程流れに混合することも含んで成る請求項２１から２５のいずれか１項記載の凝集方法。
【請求項３０】
前記アニオン性重合体をヒドロキサム化ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、ポリ（アクリルアミド−コ−アクリレート）およびこれらの混合物から成る群より選択する請求項２９記載の凝集方法。
【請求項３１】
更に前記懸濁している赤泥の少なくとも一部を凝集させることも含んで成る請求項２８から３０のいずれか１項記載の凝集方法。
【請求項３２】
−Ｓｉ（ＯＲ）３基を少なくとも約５重量％含有して成る水溶性もしくは水分散性のケイ素含有重合体であって、ケイ素含有重合体が懸濁している脱ケイ酸生成物を凝集させる能力が前記−Ｓｉ（ＯＲ）３基によって向上するような形態を有し、かつＲがＮａ＋、Ｋ＋およびＮＨ４＋から成る群より選択される水溶性もしくは水分散性のケイ素含有重合体。
【請求項３３】
ケイ素含有ポリエチレンイミン、ビニルトリエトキシシラン共重合体、アクリル酸とトリエトキシシリルプロピルアクリルアミドの共重合体、アクリル酸とトリエトキシビニルシランの共重合体、ケイ素含有多糖、ケイ素含有スチレン／無水マレイン酸共重合体、ケイ素含有無水マレイン酸／アルキルビニルエーテル共重合体およびこれらの混合物から成る群より選択される請求項３２記載のケイ素含有重合体。
【請求項３４】
ケイ素含有スチレン／無水マレイン酸共重合体である請求項３３記載のケイ素含有重合体。
【請求項３５】
ケイ素含有無水マレイン酸／アルキルビニルエーテル共重合体である請求項３３記載のケイ素含有重合体。
【請求項３６】
前記ケイ素含有無水マレイン酸／アルキルビニルエーテル共重合体がケイ素含有無水マレイン酸／メチルビニルエーテル共重合体である請求項３５記載のケイ素含有重合体。
【請求項３７】
ケイ素含有多糖である請求項３３記載のケイ素含有重合体。
【請求項３８】
前記ケイ素含有多糖がケイ素含有澱粉またはケイ素含有セルロースである請求項３７記載のケイ素含有重合体。
【請求項３９】
前記ケイ素含有セルロースがケイ素含有ヒドロキシエチルセルロースである請求項３８記載のケイ素含有重合体。
【請求項４０】
前記ケイ素含有セルロースがケイ素含有パールスターチである請求項３８記載のケイ素
含有重合体。
【請求項４１】
ヒドロキサム化重合体である請求項３２から４０のいずれか１項記載のケイ素含有重合体。
【請求項４２】
構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ１）Ｈ］−で表される１番目の繰り返し単位および構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ２）Ｈ］−で表される２番目の繰り返し単位を包含する繰り返し単位を含有して成り、ここで、Ｒ１は−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−であり、Ｒ２は−Ｃ（＝Ｏ）（ＮＨ）ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（Ｏ−）３である請求項３２記載のケイ素含有重合体。
【請求項４３】
前記１番目の繰り返し単位を数で表して少なくとも約９０％含有して成る請求項４２記載のケイ素含有重合体。
【請求項４４】
前記１番目の繰り返し単位を数で表して約９６％および前記２番目の繰り返し単位を数で表して約４％含有して成る請求項４２記載のケイ素含有重合体。
【請求項４５】
構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ１）Ｈ］−で表される１番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ２）Ｈ］−で表される２番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ３）Ｈ］−で表される３番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ４）Ｈ］−で表される４番目の繰り返し単位および構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ５）Ｈ］−で表される５番目の繰り返し単位を包含する繰り返し単位を含有して成り、ここで、Ｒ１はＣ（＝Ｏ）ＮＨ２であり、Ｒ２は−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−であり、Ｒ３は−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨＯ−であり、Ｒ４は−ＮＨＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（Ｏ−）３であり、Ｒ５は−ＮＨ２である請求項３２記載のケイ素含有重合体。
【請求項４６】
前記１番目の繰り返し単位の含有量が数で表して約５０％以下であり、前記２番目の繰り返し単位の含有量が数で表して約９０％以下であり、前記３番目の繰り返し単位の含有量が数で表して約１％から約６０％であり、前記４番目の繰り返し単位の含有量が数で表して約１％から約３０％でありかつ前記５番目の繰り返し単位の含有量が数で表して約１％から約３０％である請求項４５記載のケイ素含有重合体。
【請求項４７】
前記１番目の繰り返し単位と前記２番目の繰り返し単位が一緒に数で表して前記繰り返し単位の約８０％から約８５％を構成し、前記３番目の繰り返し単位が数で表して前記繰り返し単位の約５％から約１５％を構成しかつ前記４番目と５番目の繰り返し単位が一緒に前記繰り返し単位の残りを構成している請求項４５記載のケイ素含有重合体。
【請求項４８】
前記１番目の繰り返し単位と前記２番目の繰り返し単位が一緒に数で表して前記繰り返し単位の約８２％を構成し、前記３番目の繰り返し単位が数で表して前記繰り返し単位の約１０％を構成しかつ前記４番目と５番目の繰り返し単位が一緒に前記繰り返し単位の残りを構成している請求項４５記載のケイ素含有重合体。
【請求項４９】
構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ１）Ｈ］−で表される１番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ２）Ｈ］−で表される２番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ３）Ｈ］−で表される３番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ４）Ｈ］−で表される４番目の繰り返し単位および構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ５）Ｈ］−で表される５番目の繰り返し単位を包含する繰り返し単位を含有して成り、ここで、Ｒ１はＣ（＝Ｏ）ＮＨ２であり、Ｒ２は−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−であり、Ｒ３は−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨＯ−であり、Ｒ４は−ＮＨＣ（＝Ｏ）ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（Ｏ−）３であり、Ｒ５は−ＮＨ２である請求項３２記載のケイ素含有重合体。
【請求項５０】
前記１番目の繰り返し単位と前記２番目の繰り返し単位が一緒に数で表して前記繰り返し単位の約６５％から約７０％を構成し、前記３番目の繰り返し単位が数で表して前記繰り返し単位の約２０から約３０％を構成しかつ前記４番目と５番目の繰り返し単位が一緒に前記繰り返し単位の残りを構成している請求項４９記載のケイ素含有重合体。
【請求項５１】
構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ１）Ｈ］−で表される１番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ２）Ｈ］−で表される２番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ３）Ｈ］−で表される３番目の繰り返し単位、構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ４）Ｈ］−で表される４番目の繰り返し単位および構造−［ＣＨ２Ｃ（Ｒ５）Ｈ］−で表される５番目の繰り返し単位を包含する繰り返し単位を含有して成り、ここで、Ｒ１はＣ（＝Ｏ）ＮＨ２であり、Ｒ２は−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−であり、Ｒ３は−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨＯ−であり、Ｒ４は−ＮＨＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（Ｏ−）３であり、Ｒ５は−ＮＨ２である請求項３２記載のケイ素含有重合体。
【請求項５２】
前記１番目の繰り返し単位と前記２番目の繰り返し単位が一緒に数で表して前記繰り返し単位の約８０％から約８５％を構成し、前記３番目の繰り返し単位が数で表して前記繰り返し単位の約５％から約１５％を構成しかつ前記４番目と５番目の繰り返し単位が一緒に前記繰り返し単位の残りを構成している請求項５１記載のケイ素含有重合体。
【請求項５３】
凝集方法であって、請求項３２から５２のいずれか１項記載のケイ素含有重合体をバイエル工程流れに、これの中に懸濁している赤泥、脱ケイ酸生成物およびこれらの混合物から成る群より選択される固体の少なくとも一部を凝集させるに有効な量で混合することを含んで成る方法。
【請求項５４】
前記ケイ素含有重合体以外の凝集剤を実質的に存在させないで実施する請求項５３記載の凝集方法。
【請求項５５】
更に前記ヒドロキサム化ケイ素含有重合体とは異なる凝集剤であるアニオン性重合体を前記バイエル工程流れに混合することも含んで成る請求項５３または請求項５４記載の凝集方法。
【請求項５６】
前記凝集剤であるアニオン性重合体がヒドロキサム化されている請求項５５記載の凝集方法。
【請求項５７】
重合体と結合しているケイ素含有基を含有して成る水溶性もしくは水分散性のヒドロキサム化ケイ素含有重合体。
【請求項５８】
前記ケイ素含有重合体が−Ｓｉ（ＯＲ）３基［ここで、Ｒは独立して水素、Ｃ１−２０アルキル、Ｃ１−２０アルケニル、Ｃ６−１２アリール、Ｃ７−２０アラルキル、Ｉ族の金属イオン、ＩＩ族の金属イオンおよびＮＲ’４＋から成る群より選択され、かつＲ’は独立して水素、Ｃ１−２０アルキル、Ｃ１−２０アルケニル、Ｃ６−１２アリールおよびＣ７−２０アラルキルから成る群より選択され、そしてＲおよびＲ’は独立して置換されていないか、ヒドロキシで置換されているか或はベータ位がヒドロキシで置換されている］を少なくとも１個含有して成る請求項５７記載のヒドロキサム化ケイ素含有重合体。
【請求項５９】
ＲがＮａ＋、Ｋ＋およびＮＨ４＋から成る群より選択される請求項５８記載のヒドロキサム化ケイ素含有重合体。
【請求項６０】
前記ケイ素含有重合体が−Ｓｉ（ＯＲ）３基を少なくとも約５重量％含有する請求項５８または請求項５９記載のヒドロキサム化ケイ素含有重合体。
【請求項６１】
ヒドロキサム化ケイ素含有ポリエチレンイミン、ヒドロキサム化ビニルトリエトキシシラン共重合体、アクリル酸とトリエトキシシリルプロピルアクリルアミドのヒドロキサム化共重合体、アクリル酸とトリエトキシビニルシランのヒドロキサム化共重合体、ヒドロキサム化ケイ素含有多糖、ヒドロキサム化ケイ素含有スチレン／無水マレイン酸共重合体、ヒドロキサム化ケイ素含有無水マレイン酸／アルキルビニルエーテル共重合体およびこれらの混合物から成る群より選択される請求項５７から６０のいずれか１項記載のヒドロキサム化ケイ素含有重合体。
【請求項６２】
ヒドロキサム化ケイ素含有無水マレイン酸／アルキルビニルエーテル共重合体である請求項６１記載のヒドロキサム化ケイ素含有重合体。
【請求項６３】
前記ヒドロキサム化ケイ素含有無水マレイン酸／アルキルビニルエーテル共重合体がヒドロキサム化ケイ素含有無水マレイン酸／メチルビニルエーテル共重合体である請求項６２記載のヒドロキサム化ケイ素含有重合体。
【請求項６４】
ヒドロキサム化ケイ素含有多糖である請求項６１記載のヒドロキサム化ケイ素含有重合体。
【請求項６５】
前記ヒドロキサム化ケイ素含有多糖がヒドロキサム化ケイ素含有澱粉またはヒドロキサム化ケイ素含有セルロースである請求項６４記載のヒドロキサム化ケイ素含有重合体。
【請求項６６】
前記ヒドロキサム化ケイ素含有セルロースがヒドロキサム化ケイ素含有ヒドロキシエチルセルロースである請求項６５記載のヒドロキサム化ケイ素含有重合体。
【請求項６７】
凝集方法であって、請求項５７から６６のいずれか１項記載のヒドロキサム化ケイ素含有重合体をバイエル工程流れに、これの中に懸濁している赤泥、脱ケイ酸生成物およびこれらの混合物から成る群より選択される固体の少なくとも一部を凝集させるに有効な量で混合することを含んで成る方法。
【請求項６８】
前記ヒドロキサム化ケイ素含有重合体以外の凝集剤を実質的に存在させないで実施する請求項６７記載の凝集方法。
【公表番号】特表２０１０−５２４６６４（Ｐ２０１０−５２４６６４Ａ）
【公表日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５０４１３８（Ｐ２０１０−５０４１３８）
【出願日】平成２０年３月２０日（２００８．３．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０５７６７６
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１３０７６６
【国際公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【出願人】（５９４０６０５３２）サイテク・テクノロジー・コーポレーシヨン (36)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２０日（２００８．３．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０５７６７６
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１３０７６６
【国際公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【出願人】（５９４０６０５３２）サイテク・テクノロジー・コーポレーシヨン (36)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]