ヒドロキサム酸化ポリマーの水中油中水エマルジョンおよびこれらを使用するための方法
懸濁固体を含有する工業的工程流から懸濁固体を凝集および分離するための方法および組成物が提供される。この方法は、懸濁固体の凝集に有効な量で水中油中水エマルジョンポリマーを流れに添加し、そしてそれから凝集固体を分離する段階を含む。この組成物は、連続相が水溶性塩の水溶液である、水溶性ポリマーの水中油中水エマルジョンである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凝集剤とこれらを使用するための方法、特にヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョン凝集剤と工業的工程流（ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｔｒｅａｍ）中の工程固体を凝集するための方法に関する。本発明の凝集剤および方法は、ボーキサイト鉱からアルミナを回収するためのバイヤー法などの工業的工程において使用される。
【背景技術】
【０００２】
液体媒体を使用する工業的工程は、固体−液体分離法を最もしばしば使用する。水性系の場合には、分離工程の改善に凝集剤がしばしば使用される。これらの工程は、水性系からの鉱物固体の分離、パルプおよび紙の製造における製紙廃棄物の処理ならびに工業的および都市廃水の処理など広範な産業で使用される。現在では、凝集剤は、溶解が困難な固体粉末の形、あるいは取り扱いおよび使用が容易な液体の形としてとして製造され、販売される。液体形は水溶性ポリマーの油中水エマルジョンを含む。これらは、多くの多様な工業的用途で何十年も使用されてきた。しかしながら、これらの製品形はいくつかの欠点に悩んでいる。油中水製品形を使用する問題の一つは、低温（エマルジョンの凍結点以下）に遭遇した場合に起こる。しばしば、油中水エマルジョンは解凍工程時に反転し、製品を使用不能とせしめる不溶性ゲルを形成する。水溶性ポリマーの水溶液も低温に暴露された場合凍結する傾向があり、厳しい気候に不適である。油中水エマルジョン形も使用前に水性媒体中で予備希釈する必要性があり、貯蔵タンクと専用の溶解装置のコストを付加する。工程がバイヤー法である場合、予備希釈段階は、工程に水を添加し、系のアルカリ性を維持するために更なる苛性ソーダの添加を必要とせしめるので更なる問題を生じる。
【０００３】
それゆえ、工業的工程で使用されて、これらの欠点を克服することができる、改善された凝集剤製品形に対する必要性が存在する。
【０００４】
バイヤー法は、ボーキサイトからアルミナを製造するのに殆ど全世界的に使用される。この工程においては、粗ボーキサイト鉱は最初に苛性ソーダ溶液と共に１４０−２５０℃の範囲の温度で加熱される、これは、アルミニウム担持鉱物の大部分、特にアルミナ三水和物Ａｌ（ＯＨ）３（ジブサイト）およびアルミナ一水和物ベーマイトを溶解（蒸解：ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ）させて、アルミン酸ナトリウムの過飽和溶液（充満した液）を生じさせる。生成する溶解材料の濃度は極めて高く、水酸化ナトリウム濃度は１５０ｇ／ｌよりも大きく、そして溶解アルミナは１２０ｇ／ｌよりも大きい。次に、いかなる非溶解固体、通常赤泥として知られている鉄酸化物もアルミン酸塩溶液から物理的に分離される。通常、微細固体粒子の沈降および除去を増進するのにポリマー型凝集剤が使用される。残存する懸濁固体が濾過段階により除去される。濾過された透明な溶液あるいは液は冷却され、アルミナ三水和物の種結晶を加えて、溶解アルミナの一部を沈殿させる。アルミナ沈殿の後、この劣化した液または使用済の液は再加熱され、再使用されて、更に新鮮なボーキサイトを溶解する。
【０００５】
清澄化されたアルミン酸ナトリウム液は、アルミナ三水和物結晶の種を加えて、アルミナ三水和物のＡｌ（ＯＨ）３形のアルミナの沈殿を誘導する。次に、アルミナ三水和物粒子あるいは結晶は濃縮された苛性液から分離される。アルミナ三水和物結晶は、沈降および／または濾過により形成され、一般的に、液から分離される。粗粒子は容易に沈降するが、微細粒子はゆっくり沈降し、歩留まり損失を生じる。微細粒子はフィルターの目詰まりも起こす可能性がある。最も頻繁には、容易に沈降しないアルミナ三水和物の微細粒子は、使用済の液と共に蒸解に再循環される。次に、回収されないアルミナ三水和物は、バ
イヤー工程の第２のサイクルで再蒸解され、再沈殿され、エネルギーを不必要に消費し、そして使用済の液のアルミナ抽出能力を低下させる。それゆえ、三水和物の多くをできるだけ沈降させて、これらの問題の悪い結果を制限することが極めて望ましい。
【０００６】
（特許文献１）は、アルミナ三水和物のアルカリ性溶液からのこれの凝集および濾過を改善するのにデキストラン、デキストランサルフェートおよびアニオン性塩を含有するこれらの組み合わせ物を使用する。
（特許文献２）は、アルミナ三水和物結晶を回収するために、デキストランまたはしかるべき他のポリサッカライドとアクリルモノマーを含むアニオン性凝集剤ポリマーとの組み合わせ物を含んでなる凝集剤を使用する。
【０００７】
しかしながら、デキストランは、三水和物結晶には劣った凝集剤であり、劣った上澄みの清澄度を生じることが判明した。
【０００８】
（特許文献３）は、バイヤー法において懸濁固体を凝集するためにヒドロキサム酸化ポリマーを使用することを述べている。
【０００９】
（特許文献４）は、バイヤー法において水和物固体を清澄化するためにしかるべきヒドロキサム酸化ポリマーを使用することを述べている。
【００１０】
（特許文献５）は、ヒドロキサム酸化（ｈｙｄｒｏｘａｍａｔｅｄ）ポリマーの油中水エマルジョンを述べている。これらのポリマーは、最初に水性媒体（しばしば、バイヤー法液）中で溶解し、予備希釈されなければならず、その後で沈降／清澄化対象のバイヤー法の液に添加され得る。
【特許文献１】カナダ特許第８２５，２３４号（１９６９年１０月）
【特許文献２】米国特許第５，０４１，２６９号（１９９１年８月、Ｍｏｏｄｙら）
【特許文献３】米国特許第４，７６７，５４０号
【特許文献４】オーストラリア特許出願ＡＵ−Ｂ−４６１１４／９３
【特許文献５】米国特許第６，６０８，１３７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このように、本発明の目的は、予備希釈すること無く、したがってコストのかかる貯蔵容器および関連の圧送（ｐｕｍｐｉｎｇ）および希釈装置の必要性無しで、バイヤー工程流などの工業的工程流の中に直接に添加可能な、新しい高性能の物質組成物の水溶性ポリマーの水中油中水（ｗａｔｅｒ−ｉｎ−ｏｉｌ−ｉｎ−ｗａｔｅｒ）ディスパージョンを提供することである。本発明のヒドロキサム酸化ポリマーの水中油中水エマルジョンは、特に極端な低温に暴露された場合、先行技術の溶液および油中水エマルジョンポリマーを超えた増強された貯蔵安定性も呈する。
【００１２】
本発明の目的は、ヒドロキサム酸化ポリマーの水中油中水エマルジョンを工程流に添加することにより、工程流からのアルミナ三水和物および赤泥固体を含むバイヤー工程固体の凝集、沈降、清澄化および分離が改善された、更に効果的なバイヤー法を提供することでもある。
【００１３】
本発明のこれらの目的および他の目的を下記に詳細に述べる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
一つの態様においては、本発明は、連続水性相または水相が水溶性塩の水溶液を含む水溶性ポリマーの水中油中水エマルジョンの組成物を提供する。好ましくは、水溶性ポリマ
ーの水中油中水エマルジョンは、ヒドロキサム酸化ポリマーの水中油中水エマルジョンである。非連続相は、水溶性ポリマー、好ましくは水溶性ヒドロキサム酸化ポリマーの油中水エマルジョンである。用語「エマルジョン、ミクロエマルジョンあるいはディスパージョン」は、ポリマーが水中油エマルジョンの連続油相中に分散された小さい粒子あるいは液滴の形で存在するということを示すのに同義的に使用される。粒子の大きさは、０．０１ミクロン−５０ミクロンの範囲であることができ、そしてミクロエマルジョンまたはミクロディスパージョンの形のものであることができる。粒子は、０−９０％の範囲の僅かあるいは若干の水も含有し得、残りはポリマーである。好ましくは、粒子の大きさの範囲は０．０５−１０ミクロンである。本発明のヒドロキサム酸化された水中油中水エマルジョンは、ヒドロキサム酸化ポリマーの油中水エマルジョンあるいはディスパージョンを水または水溶性塩の水溶液と混合することにより製造可能である。水溶性塩は、ポリマーの溶解を防止するいかなる塩であることもできる。好ましくは、塩はアルミニウムまたはカルシウムを含有する塩である。
【００１５】
本発明のもう一つの局面によれば、工程流に水溶性ポリマーの水中油中水エマルジョンあるいはディスパージョンを添加することを含んでなる、工業的工程流からの固体を凝集、沈降、清澄化および分離するための改善された方法が提供される。工程流がバイヤー工程流である場合には、固体は赤泥（廃棄物）またはアルミナ三水和物固体（製品）からなる。水溶性ポリマーの水中油中水エマルジョンあるいはディスパージョンは、上澄み中に存在する懸濁固体の量を低下させることにより前記工程流の清澄化を改善するのに有効な量で添加される。工程がバイヤー工程流である場合には、好ましい凝集剤は、ヒドロキサム酸化ポリマーの水中油中水エマルジョンであるが、アクリル酸のポリマーなどの他の凝集剤を含むことができる。
【００１６】
ヒドロキサム酸化ポリマーは当分野の熟練者にはよく知られ、そして製造方法とともに引用により本明細書に組み込まれている、英国特許出願２１７１１２７および米国特許第３，３４５，３４４号；第４，４８０，０６７号；第４，５３２，０４６号；第４，５３６，２９６号および第４，５８７，３０６号、第４，７６７，５４０号および第６，６０８，１３７号で特に開示されている。一般に、これらのヒドロキサム酸化ポリマーは、ペンダント反応性基（ｐｅｎｄａｎｔ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｇｒｏｕｐ）とヒドロキシルアミンまたはこの塩とを溶液中で約５０℃−１００℃の範囲の温度で反応させることにより製造され得る。一般に、このポリマーの使用し得るペンダント反応性基の約１−９０％は、前記手順によりヒドキサム基により置換され得る。
【００１７】
本発明のポリマーの水中油中水エマルジョンは、水溶性塩の水溶液にポリマー、最も好ましくはヒドロキサム酸化ポリマーの油中水エマルジョンを添加することにより製造され得る。好ましくは、添加順序は逆転され得る。すなわち、水溶性塩の水溶液は、最も好ましくはヒドロキサム酸化ポリマーであるポリマーの油中水エマルジョンに添加され得る。別法としては、添加順序は逆転され得る。すなわち、水溶性塩の水溶液はヒドロキサム酸化ポリマーの油中水エマルジョンに添加され得る。好ましくは、処理対象の基材がバイヤー工程流である場合にはこのポリマーは、ヒドロキサム酸化ポリマーである。ヒドロキサム酸化ポリマーの油中水エマルジョンの製造方法は、引用により本明細書に組み込まれている、米国特許第６，６０８，１３７号で述べられている。一般的に、骨格ポリマーは、モノマー相を油および界面活性剤相（ｏｉｌ ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ ｐｈａｓｅ）内に分散させ、そして酸素の不在下で慣用の重合法により、例えばレドックス、熱、例えばアゾ開始剤の添加により、あるいはＵＶ開始剤の存在下でＵＶの照射により重合を行うことによりアクリルアミドなどの水溶性モノマーの油中水エマルジョンを形成することによって製造される。次に、ポリマー骨格をヒドロキシルアミンと反応させて、ヒドロキサム酸化ポリマーを形成させる。ヒドロキサム酸化ポリマーの油中水エマルジョン中に存在するヒドロキサム酸化ポリマーの濃度は、１−６０％の範囲であることができ、通常１０−３０％の範囲にある。水溶液中に存在する塩の濃度は、ヒドロキサム酸化ポリマーの油中水ディスパージョンの溶解を防止するようなものでなければならない。水溶性塩の濃度に対する好ましい範囲は、水中油中水エマルジョン基準で０．１−１０％である。最も好ましくは、この範囲は１−５％である。好適な水溶性塩は、アルミン酸ナトリウム、硫酸アルミニウム、塩化ナトリウム、塩化カリウムなどを含む。アルミニウム塩が好ましい。ヒドロキサム酸化ポリマーの水中油中水ディスパージョンの製造に使用されるヒドロキサム酸化ポリマーの油中水エマルジョン：水溶性塩の水溶液の比は、１：９９−９９：１、好ましくは１０：９０−９０：１０、最も好ましくは２０−５０％の範囲であることができる。
【００１８】
ヒドロキサム酸ポリマーのいかなる油中水エマルジョンも使用され得る。ヒドロキサム酸ポリマー（ｈｙｄｒｏｘａｍｉｃ ｐｏｌｙｍｅｒｓ）またはヒドロキサム酸化ポリマー（ｈｙｄｒｏｘａｍａｔｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒｓ）は当分野でよく知られ、そしてヒドロキシルアミンまたはこの塩と約２０℃−約１００℃の範囲内の温度で数時間反応させることにより、ペンダントエステル、アミド、酸無水物およびニトリル基などのペンダント反応性基を含有するポリマーから重合後誘導体化することにより製造可能である。前駆体ポリマーの製造に好適なモノマーは、アクリルアミドとメチルアクリレートなどの（メタ）アクリル酸エステルを含む。前駆体ポリマーの使用し得る（ａｖａｉｌａｂｌｅ）ペンダント反応性基の約１−９０モル％は、このような手順によりヒドキサム酸基（ｈｙｄｒｏｘａｍｉｃ ｇｒｏｕｐ）により置換され得る。このような重合後誘導体化は、米国特許第６，６０８，１３７号で述べられているように油中水エマルジョンあるいはディスパージョン形中で行われ得る。ヒドロキサム酸化ポリマーの分子量は１０００−５０×１０６の範囲であることができる。ヒドロキサム酸化ポリマーは、好ましくは、Ｍ ＮａＣｌ中３０℃で測定して約０．５−約４０ｄｌ／ｇのＩＶで少なくとも約十万（０．１ｍｉｌｌｉｏｎ）の重量平均分子量を有する。
【００１９】
ヒドキサム化度（ｈｙｄｒｏｘａｍａｔｉｏｎ）は、約１−約９０モルパーセントで変わり得、好ましくは約５−約７５モルパーセントの、最も好ましくは約１０−約５０モルパーセントの範囲にある。
【００２０】
ヒドロキサム酸化ポリマーは、非イオン性あるいはカチオン性単位も含有することができるが、好ましい態様においては、主としてアニオン性である。ヒドロキサムモノマー単位以外のアニオン性モノマー単位は、ポリマーの中に組み込み可能であり、そして一般にはカルボン酸またはスルホン酸であり、そして通常、（メタ）アクリル酸、２−スルホプロピルアクリルアミドなどのスルホアルキルアクリルアミド、またはアクリルアミドジメチルプロピルスルホン酸から誘導される。
【００２１】
本発明で使用されるポリマーは、ヒドロキサム酸化ポリマーの水中油中水エマルジョンとして直接あるいは予備希釈した水溶液の形で工程流にこれらを添加することにより使用される。工程流は、固体を分離する必要のあるいかなる工業的工程流であることもできる。これらの工程は、アルミナ、リン酸塩および他の工業的鉱物、銅、亜鉛、鉛および貴金属の抽出において使用される鉱物選鉱（ｍｉｎｅｒａｌ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｔｉｏｎ）工程、およびパルプおよび紙の製造における製紙廃水の処理ならびに工業廃水および都市廃水の処理のために使用される工程を含み得る。好ましくは、工程流は、バイヤー工程流、例えば赤泥あるいはアルミナ三水和物固体を含有するものである。ヒドロキサム酸化ポリマーの水中油中水エマルジョンは、前記懸濁固体を沈降させるのに少なくとも充分な量で赤泥あるいはアルミナ三水和物固体を含有する工程流に添加される。一般に、最良の結果のためには、工程流１リットル当り少なくとも約０．１ｍｇのヒドロキサム酸化ポリマーが使用されなければならない。更に好ましくは、少なくとも１．０ｍｇのヒドロキサム酸化ポリマーが添加される。更なる量のヒドロキサム酸化ポリマーは既に得られた最大の分離率を超えて分離率を改善することはないが、本発明の範囲から逸脱せずに既述の量よりも多い量が使用され得るということは理解される。したがって、この点に達したならば過剰量を使用することは不経済である。
【００２２】
ヒドロキサム酸化ポリマーの水中油中水エマルジョンの添加は、上澄みの清澄度を改善し、それにより通常極微細である懸濁固体の量を低下させる。上澄みの清澄度の改善は、アルミナ三水和物の損失を最少とし、そしてフィルターの目詰まりを低下させることにより上澄み濾過を改善するか、あるいは濾過の必要性を無くす。
【００２３】
ヒドロキサム酸化ポリマー清澄化助剤は、更なる多孔質フィルターケーキを形成することにより、真空フィルター上でのアルミナ−苛性液分離を改善するとも考えられる。
【００２４】
工程流が赤泥流れである場合には、先行技術のポリマーと比較して卓越した沈降率および上澄みの清澄度が達成される。また、驚くべきことには本発明の水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンが脱ケイ酸生成物またはＤＳＰとして普通知られるケイ素含有鉱物の混入した赤泥の処理に更に有効な凝集剤であるということが見出された。
【実施例】
【００２５】
比較例Ａ
Ｓｕｐｅｒｆｌｏｃ（登録商標）ＨＦ８０は、約６０モル％のヒドロキサム酸基を有するポリマーを含有する市販の油中水エマルジョンである。これは、Ｃｙｔｅｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ（Ｇａｒｒｅｔ Ｍｏｕｎｔａｉｎ，ＮＪ）により製造されている。
【００２６】
実施例１−６：ヒドロキサム酸化された水中油中水ポリマーエマルジョンの製造
次の手順を使用することにより、安定なヒドロキサム酸化された水中油中水ポリマーエマルジョンの６個の試料を作製する。６個の各々の試料中の成分の濃度を表１に示す。粉末化されたアルミン酸ナトリウム三水和物（Ｎａ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・３Ｈ２Ｏ）および水酸化ナトリウムを脱イオン水に溶解する。次に、アルミン酸ナトリウムの激しく攪拌された溶液にＳｕｐｅｒｆｌｏｃ（登録商標）ＨＦ８０と水酸化ナトリウムを迅速に添加して、ヒドロキサム酸化ポリマーの安定な水中油中水エマルジョンを形成する。
【００２７】
【表１】
【００２８】
実施例７−１５：ヒドロキサム酸化された水中油中水ポリマーエマルジョンの製造
次の手順を使用することにより、ヒドロキサム酸化ポリマーの安定な水中油中水エマルジョンを製造する。２５０ｇ／ｌの硫酸アルミニウム水和物（Ａｌ２（ＳＯ４）３・１８Ｈ２Ｏ）の溶液と１００％の水酸化ナトリウムを脱イオン水に溶解する。次に、激しく攪拌された苛性硫酸アルミニウム溶液に迅速に比較例Ａを添加する。表２は、この手順により製造されるいくつかの水中油中水配合物を掲げる。
【００２９】
【表２】
【００３０】
実施例１６：ヒドロキサム酸化された水中油中水ポリマーエマルジョンの製造
次の手順を使用することにより、安定な水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンを製造する。１５０部の硫酸アルミニウム溶液を激しい攪拌と共に、そして一定速度で３０−４０分にわたって１５０部の比較例Ａに添加する。１８．６部の４８％硫酸アルミニウム水和物（Ａｌ２（ＳＯ４）３・１４Ｈ２Ｏ）と１３１．４部の脱イオン水を用いて、硫酸アルミニウム溶液を製造する。最終生成物中の実施例Ａの濃度は５０％であり、そしてＡｌ２（ＳＯ４）３・１４Ｈ２Ｏの濃度は２．９７％である。最終生成物のバルク粘度は７８０ｃｐｓであり、ｐＨは１０．１である。この実施例は、油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンに水相を添加して、安定な水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンを製造することができるということを実証する。
【００３１】
実施例１７：ヒドロキサム酸化された水中油中水ポリマーエマルジョンの製造
次の手順を使用することにより、安定な水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンを製造する。１５０部のＤＩ水中の塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）の２．２％溶液を激しい攪拌と共に、そして一定速度で４３分にわたって１５０部の比較例Ａに添加する。最終生成物中の実施例Ａの濃度は５０％であり、そしてＣａＣｌ２の濃度は１．１％である。最終生成物の安定な水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンは、１０７５０ｃｐｓのバルク粘度と１０．１のｐＨを有していた。
【００３２】
実施例８の水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンの溶解性
【００３３】
実施例１８
実施例１５を室温から−２０℃と−３０℃の間の温度の４サイクルの温度サイクルにかけて、極端な気候で使用された場合に、生成物が暴露される可能性のある凍結サイクルをシミュレーションする。室温まで解凍した後、生成物を再混合して、ヒドロキサム酸化ポリマーの安定な水中油中水エマルジョンを形成する。
【００３４】
実施例１９−２１
実施例８および１５の水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンの溶解性をＤＩ水中の１５０ｇ／ｌ水酸化ナトリウム中の比較例Ａの溶解性と６０℃で比較する。これらの条件は、沈澱アルミナ三水和物を液から凝集、沈降および分離させる、アルミナ精錬所における三元トレイフィードにおいて見られる条件に類似したものである。粘度の増加と共にトルクを増大して、攪拌速度を維持する能力のある混合モーターを使用することにより、この溶液のトルク／粘度の増加を測定する。表３は、比較例Ａ（実施例２０）がシミュレーションされた三元トレイフィード液に溶解せず、本発明の水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンが迅速に溶解する（実施例１９、２１）ことを示す。それゆえ、更なる希釈段階を使用せずに、水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンをバイヤー工程流に直接に添加することができる。
【００３５】
【表３】
【００３６】
実施例２２−２９
表４に示すように、シミュレーションされた三元トレイフィード中での実施例１の凝集性能を２つの商用の先行技術のアルミナ水和物凝集剤、デキストランおよび比較例Ａと比較する。アルミナ精錬所からの使用済の液を用いて、このスラリーを製造する。使用済の液を沸点において７４．８ｇ／ｌのアルミナにより飽和させる。次に、この溶液を冷却し、７０℃で保持し、次に３４ｇ／ｌのアルミナをこの液に懸濁させる。凝集剤を０．０１％ポリマー濃度まで希釈して、極めて低い用量の送達を助ける。次に、このスラリーの２００ミリリットルのアリコートを凝集剤により処理する。沈降時間と上澄みの清澄度を用量の関数として測定する。表１は、水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンが有効な三水和物凝集剤であるということを示す。
【００３７】
【表４】
【００３８】
実施例３０−３８
アルミナ精錬所から得られる三元トレイフィード中での水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンの実施例１１および１５の凝集性能を２つの商用の先行技術のアルミナ水和物凝集剤、デキストランおよび比較例Ａと比較する。トレイフィード温度は７０℃と測定され、２２８ｇ／ｌの苛性含量を有していた。凝集剤を予備希釈せずに三元トレイフィードにすべて添加する。凝集剤を１リットル目盛りのシリンダー中の１リットルの三元トレイスラリーに添加する。プランジャー（円盤の片側の中心に取り付けられた１／８インチのロッド付きのシリンダーの直径よりも若干小さい直径の孔開き円盤）の１０回の上下のストロークにより凝集剤とスラリーを充分に混合する。沈降水和物の界面を９００−７００ミリリットル目盛りに調節する。混合を停止１分後に上澄みの清澄度も測定する。表５は、これらの実験の結果を掲げ、そして本発明の水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンが先行技術の凝集剤よりも良好な性能を有するということを示す。
【００３９】
【表５】
【００４０】
水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンによりアルミナ精錬所蒸解機ブローオフから得られる赤泥の凝集（実施例１１および１５）を表６に示す。ブローオフ固体は３９．３ｇ／ｌであり、ブローオフ温度は＞１００℃であり、苛性濃度は２０４ｇ／ｌであり、そして苛性に対するアルミナの比（Ａ／Ｃ）は０．６７５である。実施例１１および１５を予備希釈せずにブローオフ工程流にすべて添加する。凝集剤を１リットル目盛りシリンダー中の蒸解機ブローオフの１リットル試料に添加する。プランジャー（円盤の片側の中心に取り付けられた１／８インチのロッド付きのシリンダーの直径よりも若干小さい直径の孔開き円盤）の５あるいは１０回の上下のストロークによりこの凝集剤とスラリーを充分に混合する。沈降水和物の界面を９００−７００ミリリットル目盛りに調節する。表６は、赤泥固体を含有するバイヤー工程流に水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンを予備希釈段階する必要無しで直接に添加することができるということを示す。
【００４１】
【表６】
【００４２】
実施例４１：ヒドロキサム酸化された水中油中水ポリマーエマルジョンの製造
次の手順を使用することにより、安定な水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンを製造した。１５０部の硫酸アルミニウム水和物（Ａｌ２（ＳＯ４）３・１４Ｈ２Ｏ）を１７７．５部のＤＩ水に溶解した。これを激しい攪拌と共に１０５部の比較例Ａに添加した。
【００４３】
実施例４２：ヒドロキサム酸化された水中油中水ポリマーエマルジョンの製造
実施例４２の手順に従って、ヒドキサム化度が約２５モル％であることを除いて比較例Ａに類似のヒドロキサム酸化されたポリアクリルアミドの市販の油中水エマルジョンの油
中水エマルジョンから安定な水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンを製造した。これを比較例Ｂと命名する。
【００４４】
実施例４３−５４：赤泥凝集試験
表７は、本発明の実施例４２および４３の水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンの性能を先行技術の製品の性能と比較する赤泥沈降試験の結果を示す。このデータは、本発明のポリマーが卓越した沈降速度と清澄度（低ＮＴＵ）を生じるということを明らかに示す。
【００４５】
【表７】
【００４６】
実施例５５−５８
バイヤー法において赤泥の回路中の混入物質として普通に見出される、赤泥固体基準で７．５％の合成脱ケイ酸生成物（ＤＳＰ）をこの液に添加したことを除いて、実施例４３−５４に類似の赤泥沈降試験を行った。このデータは、ＤＳＰが存在する場合でも本発明のポリマーが卓越した沈降速度と清澄度（低ＮＴＵ）を生じるということを明らかに示す。
【００４７】
【表８】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凝集剤とこれらを使用するための方法、特にヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョン凝集剤と工業的工程流（ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｔｒｅａｍ）中の工程固体を凝集するための方法に関する。本発明の凝集剤および方法は、ボーキサイト鉱からアルミナを回収するためのバイヤー法などの工業的工程において使用される。
【背景技術】
【０００２】
液体媒体を使用する工業的工程は、固体−液体分離法を最もしばしば使用する。水性系の場合には、分離工程の改善に凝集剤がしばしば使用される。これらの工程は、水性系からの鉱物固体の分離、パルプおよび紙の製造における製紙廃棄物の処理ならびに工業的および都市廃水の処理など広範な産業で使用される。現在では、凝集剤は、溶解が困難な固体粉末の形、あるいは取り扱いおよび使用が容易な液体の形としてとして製造され、販売される。液体形は水溶性ポリマーの油中水エマルジョンを含む。これらは、多くの多様な工業的用途で何十年も使用されてきた。しかしながら、これらの製品形はいくつかの欠点に悩んでいる。油中水製品形を使用する問題の一つは、低温（エマルジョンの凍結点以下）に遭遇した場合に起こる。しばしば、油中水エマルジョンは解凍工程時に反転し、製品を使用不能とせしめる不溶性ゲルを形成する。水溶性ポリマーの水溶液も低温に暴露された場合凍結する傾向があり、厳しい気候に不適である。油中水エマルジョン形も使用前に水性媒体中で予備希釈する必要性があり、貯蔵タンクと専用の溶解装置のコストを付加する。工程がバイヤー法である場合、予備希釈段階は、工程に水を添加し、系のアルカリ性を維持するために更なる苛性ソーダの添加を必要とせしめるので更なる問題を生じる。
【０００３】
それゆえ、工業的工程で使用されて、これらの欠点を克服することができる、改善された凝集剤製品形に対する必要性が存在する。
【０００４】
バイヤー法は、ボーキサイトからアルミナを製造するのに殆ど全世界的に使用される。この工程においては、粗ボーキサイト鉱は最初に苛性ソーダ溶液と共に１４０−２５０℃の範囲の温度で加熱される、これは、アルミニウム担持鉱物の大部分、特にアルミナ三水和物Ａｌ（ＯＨ）３（ジブサイト）およびアルミナ一水和物ベーマイトを溶解（蒸解：ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ）させて、アルミン酸ナトリウムの過飽和溶液（充満した液）を生じさせる。生成する溶解材料の濃度は極めて高く、水酸化ナトリウム濃度は１５０ｇ／ｌよりも大きく、そして溶解アルミナは１２０ｇ／ｌよりも大きい。次に、いかなる非溶解固体、通常赤泥として知られている鉄酸化物もアルミン酸塩溶液から物理的に分離される。通常、微細固体粒子の沈降および除去を増進するのにポリマー型凝集剤が使用される。残存する懸濁固体が濾過段階により除去される。濾過された透明な溶液あるいは液は冷却され、アルミナ三水和物の種結晶を加えて、溶解アルミナの一部を沈殿させる。アルミナ沈殿の後、この劣化した液または使用済の液は再加熱され、再使用されて、更に新鮮なボーキサイトを溶解する。
【０００５】
清澄化されたアルミン酸ナトリウム液は、アルミナ三水和物結晶の種を加えて、アルミナ三水和物のＡｌ（ＯＨ）３形のアルミナの沈殿を誘導する。次に、アルミナ三水和物粒子あるいは結晶は濃縮された苛性液から分離される。アルミナ三水和物結晶は、沈降および／または濾過により形成され、一般的に、液から分離される。粗粒子は容易に沈降するが、微細粒子はゆっくり沈降し、歩留まり損失を生じる。微細粒子はフィルターの目詰まりも起こす可能性がある。最も頻繁には、容易に沈降しないアルミナ三水和物の微細粒子は、使用済の液と共に蒸解に再循環される。次に、回収されないアルミナ三水和物は、バ
イヤー工程の第２のサイクルで再蒸解され、再沈殿され、エネルギーを不必要に消費し、そして使用済の液のアルミナ抽出能力を低下させる。それゆえ、三水和物の多くをできるだけ沈降させて、これらの問題の悪い結果を制限することが極めて望ましい。
【０００６】
（特許文献１）は、アルミナ三水和物のアルカリ性溶液からのこれの凝集および濾過を改善するのにデキストラン、デキストランサルフェートおよびアニオン性塩を含有するこれらの組み合わせ物を使用する。
（特許文献２）は、アルミナ三水和物結晶を回収するために、デキストランまたはしかるべき他のポリサッカライドとアクリルモノマーを含むアニオン性凝集剤ポリマーとの組み合わせ物を含んでなる凝集剤を使用する。
【０００７】
しかしながら、デキストランは、三水和物結晶には劣った凝集剤であり、劣った上澄みの清澄度を生じることが判明した。
【０００８】
（特許文献３）は、バイヤー法において懸濁固体を凝集するためにヒドロキサム酸化ポリマーを使用することを述べている。
【０００９】
（特許文献４）は、バイヤー法において水和物固体を清澄化するためにしかるべきヒドロキサム酸化ポリマーを使用することを述べている。
【００１０】
（特許文献５）は、ヒドロキサム酸化（ｈｙｄｒｏｘａｍａｔｅｄ）ポリマーの油中水エマルジョンを述べている。これらのポリマーは、最初に水性媒体（しばしば、バイヤー法液）中で溶解し、予備希釈されなければならず、その後で沈降／清澄化対象のバイヤー法の液に添加され得る。
【特許文献１】カナダ特許第８２５，２３４号（１９６９年１０月）
【特許文献２】米国特許第５，０４１，２６９号（１９９１年８月、Ｍｏｏｄｙら）
【特許文献３】米国特許第４，７６７，５４０号
【特許文献４】オーストラリア特許出願ＡＵ−Ｂ−４６１１４／９３
【特許文献５】米国特許第６，６０８，１３７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このように、本発明の目的は、予備希釈すること無く、したがってコストのかかる貯蔵容器および関連の圧送（ｐｕｍｐｉｎｇ）および希釈装置の必要性無しで、バイヤー工程流などの工業的工程流の中に直接に添加可能な、新しい高性能の物質組成物の水溶性ポリマーの水中油中水（ｗａｔｅｒ−ｉｎ−ｏｉｌ−ｉｎ−ｗａｔｅｒ）ディスパージョンを提供することである。本発明のヒドロキサム酸化ポリマーの水中油中水エマルジョンは、特に極端な低温に暴露された場合、先行技術の溶液および油中水エマルジョンポリマーを超えた増強された貯蔵安定性も呈する。
【００１２】
本発明の目的は、ヒドロキサム酸化ポリマーの水中油中水エマルジョンを工程流に添加することにより、工程流からのアルミナ三水和物および赤泥固体を含むバイヤー工程固体の凝集、沈降、清澄化および分離が改善された、更に効果的なバイヤー法を提供することでもある。
【００１３】
本発明のこれらの目的および他の目的を下記に詳細に述べる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
一つの態様においては、本発明は、連続水性相または水相が水溶性塩の水溶液を含む水溶性ポリマーの水中油中水エマルジョンの組成物を提供する。好ましくは、水溶性ポリマ
ーの水中油中水エマルジョンは、ヒドロキサム酸化ポリマーの水中油中水エマルジョンである。非連続相は、水溶性ポリマー、好ましくは水溶性ヒドロキサム酸化ポリマーの油中水エマルジョンである。用語「エマルジョン、ミクロエマルジョンあるいはディスパージョン」は、ポリマーが水中油エマルジョンの連続油相中に分散された小さい粒子あるいは液滴の形で存在するということを示すのに同義的に使用される。粒子の大きさは、０．０１ミクロン−５０ミクロンの範囲であることができ、そしてミクロエマルジョンまたはミクロディスパージョンの形のものであることができる。粒子は、０−９０％の範囲の僅かあるいは若干の水も含有し得、残りはポリマーである。好ましくは、粒子の大きさの範囲は０．０５−１０ミクロンである。本発明のヒドロキサム酸化された水中油中水エマルジョンは、ヒドロキサム酸化ポリマーの油中水エマルジョンあるいはディスパージョンを水または水溶性塩の水溶液と混合することにより製造可能である。水溶性塩は、ポリマーの溶解を防止するいかなる塩であることもできる。好ましくは、塩はアルミニウムまたはカルシウムを含有する塩である。
【００１５】
本発明のもう一つの局面によれば、工程流に水溶性ポリマーの水中油中水エマルジョンあるいはディスパージョンを添加することを含んでなる、工業的工程流からの固体を凝集、沈降、清澄化および分離するための改善された方法が提供される。工程流がバイヤー工程流である場合には、固体は赤泥（廃棄物）またはアルミナ三水和物固体（製品）からなる。水溶性ポリマーの水中油中水エマルジョンあるいはディスパージョンは、上澄み中に存在する懸濁固体の量を低下させることにより前記工程流の清澄化を改善するのに有効な量で添加される。工程がバイヤー工程流である場合には、好ましい凝集剤は、ヒドロキサム酸化ポリマーの水中油中水エマルジョンであるが、アクリル酸のポリマーなどの他の凝集剤を含むことができる。
【００１６】
ヒドロキサム酸化ポリマーは当分野の熟練者にはよく知られ、そして製造方法とともに引用により本明細書に組み込まれている、英国特許出願２１７１１２７および米国特許第３，３４５，３４４号；第４，４８０，０６７号；第４，５３２，０４６号；第４，５３６，２９６号および第４，５８７，３０６号、第４，７６７，５４０号および第６，６０８，１３７号で特に開示されている。一般に、これらのヒドロキサム酸化ポリマーは、ペンダント反応性基（ｐｅｎｄａｎｔ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｇｒｏｕｐ）とヒドロキシルアミンまたはこの塩とを溶液中で約５０℃−１００℃の範囲の温度で反応させることにより製造され得る。一般に、このポリマーの使用し得るペンダント反応性基の約１−９０％は、前記手順によりヒドキサム基により置換され得る。
【００１７】
本発明のポリマーの水中油中水エマルジョンは、水溶性塩の水溶液にポリマー、最も好ましくはヒドロキサム酸化ポリマーの油中水エマルジョンを添加することにより製造され得る。好ましくは、添加順序は逆転され得る。すなわち、水溶性塩の水溶液は、最も好ましくはヒドロキサム酸化ポリマーであるポリマーの油中水エマルジョンに添加され得る。別法としては、添加順序は逆転され得る。すなわち、水溶性塩の水溶液はヒドロキサム酸化ポリマーの油中水エマルジョンに添加され得る。好ましくは、処理対象の基材がバイヤー工程流である場合にはこのポリマーは、ヒドロキサム酸化ポリマーである。ヒドロキサム酸化ポリマーの油中水エマルジョンの製造方法は、引用により本明細書に組み込まれている、米国特許第６，６０８，１３７号で述べられている。一般的に、骨格ポリマーは、モノマー相を油および界面活性剤相（ｏｉｌ ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ ｐｈａｓｅ）内に分散させ、そして酸素の不在下で慣用の重合法により、例えばレドックス、熱、例えばアゾ開始剤の添加により、あるいはＵＶ開始剤の存在下でＵＶの照射により重合を行うことによりアクリルアミドなどの水溶性モノマーの油中水エマルジョンを形成することによって製造される。次に、ポリマー骨格をヒドロキシルアミンと反応させて、ヒドロキサム酸化ポリマーを形成させる。ヒドロキサム酸化ポリマーの油中水エマルジョン中に存在するヒドロキサム酸化ポリマーの濃度は、１−６０％の範囲であることができ、通常１０−３０％の範囲にある。水溶液中に存在する塩の濃度は、ヒドロキサム酸化ポリマーの油中水ディスパージョンの溶解を防止するようなものでなければならない。水溶性塩の濃度に対する好ましい範囲は、水中油中水エマルジョン基準で０．１−１０％である。最も好ましくは、この範囲は１−５％である。好適な水溶性塩は、アルミン酸ナトリウム、硫酸アルミニウム、塩化ナトリウム、塩化カリウムなどを含む。アルミニウム塩が好ましい。ヒドロキサム酸化ポリマーの水中油中水ディスパージョンの製造に使用されるヒドロキサム酸化ポリマーの油中水エマルジョン：水溶性塩の水溶液の比は、１：９９−９９：１、好ましくは１０：９０−９０：１０、最も好ましくは２０−５０％の範囲であることができる。
【００１８】
ヒドロキサム酸ポリマーのいかなる油中水エマルジョンも使用され得る。ヒドロキサム酸ポリマー（ｈｙｄｒｏｘａｍｉｃ ｐｏｌｙｍｅｒｓ）またはヒドロキサム酸化ポリマー（ｈｙｄｒｏｘａｍａｔｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒｓ）は当分野でよく知られ、そしてヒドロキシルアミンまたはこの塩と約２０℃−約１００℃の範囲内の温度で数時間反応させることにより、ペンダントエステル、アミド、酸無水物およびニトリル基などのペンダント反応性基を含有するポリマーから重合後誘導体化することにより製造可能である。前駆体ポリマーの製造に好適なモノマーは、アクリルアミドとメチルアクリレートなどの（メタ）アクリル酸エステルを含む。前駆体ポリマーの使用し得る（ａｖａｉｌａｂｌｅ）ペンダント反応性基の約１−９０モル％は、このような手順によりヒドキサム酸基（ｈｙｄｒｏｘａｍｉｃ ｇｒｏｕｐ）により置換され得る。このような重合後誘導体化は、米国特許第６，６０８，１３７号で述べられているように油中水エマルジョンあるいはディスパージョン形中で行われ得る。ヒドロキサム酸化ポリマーの分子量は１０００−５０×１０６の範囲であることができる。ヒドロキサム酸化ポリマーは、好ましくは、Ｍ ＮａＣｌ中３０℃で測定して約０．５−約４０ｄｌ／ｇのＩＶで少なくとも約十万（０．１ｍｉｌｌｉｏｎ）の重量平均分子量を有する。
【００１９】
ヒドキサム化度（ｈｙｄｒｏｘａｍａｔｉｏｎ）は、約１−約９０モルパーセントで変わり得、好ましくは約５−約７５モルパーセントの、最も好ましくは約１０−約５０モルパーセントの範囲にある。
【００２０】
ヒドロキサム酸化ポリマーは、非イオン性あるいはカチオン性単位も含有することができるが、好ましい態様においては、主としてアニオン性である。ヒドロキサムモノマー単位以外のアニオン性モノマー単位は、ポリマーの中に組み込み可能であり、そして一般にはカルボン酸またはスルホン酸であり、そして通常、（メタ）アクリル酸、２−スルホプロピルアクリルアミドなどのスルホアルキルアクリルアミド、またはアクリルアミドジメチルプロピルスルホン酸から誘導される。
【００２１】
本発明で使用されるポリマーは、ヒドロキサム酸化ポリマーの水中油中水エマルジョンとして直接あるいは予備希釈した水溶液の形で工程流にこれらを添加することにより使用される。工程流は、固体を分離する必要のあるいかなる工業的工程流であることもできる。これらの工程は、アルミナ、リン酸塩および他の工業的鉱物、銅、亜鉛、鉛および貴金属の抽出において使用される鉱物選鉱（ｍｉｎｅｒａｌ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｔｉｏｎ）工程、およびパルプおよび紙の製造における製紙廃水の処理ならびに工業廃水および都市廃水の処理のために使用される工程を含み得る。好ましくは、工程流は、バイヤー工程流、例えば赤泥あるいはアルミナ三水和物固体を含有するものである。ヒドロキサム酸化ポリマーの水中油中水エマルジョンは、前記懸濁固体を沈降させるのに少なくとも充分な量で赤泥あるいはアルミナ三水和物固体を含有する工程流に添加される。一般に、最良の結果のためには、工程流１リットル当り少なくとも約０．１ｍｇのヒドロキサム酸化ポリマーが使用されなければならない。更に好ましくは、少なくとも１．０ｍｇのヒドロキサム酸化ポリマーが添加される。更なる量のヒドロキサム酸化ポリマーは既に得られた最大の分離率を超えて分離率を改善することはないが、本発明の範囲から逸脱せずに既述の量よりも多い量が使用され得るということは理解される。したがって、この点に達したならば過剰量を使用することは不経済である。
【００２２】
ヒドロキサム酸化ポリマーの水中油中水エマルジョンの添加は、上澄みの清澄度を改善し、それにより通常極微細である懸濁固体の量を低下させる。上澄みの清澄度の改善は、アルミナ三水和物の損失を最少とし、そしてフィルターの目詰まりを低下させることにより上澄み濾過を改善するか、あるいは濾過の必要性を無くす。
【００２３】
ヒドロキサム酸化ポリマー清澄化助剤は、更なる多孔質フィルターケーキを形成することにより、真空フィルター上でのアルミナ−苛性液分離を改善するとも考えられる。
【００２４】
工程流が赤泥流れである場合には、先行技術のポリマーと比較して卓越した沈降率および上澄みの清澄度が達成される。また、驚くべきことには本発明の水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンが脱ケイ酸生成物またはＤＳＰとして普通知られるケイ素含有鉱物の混入した赤泥の処理に更に有効な凝集剤であるということが見出された。
【実施例】
【００２５】
比較例Ａ
Ｓｕｐｅｒｆｌｏｃ（登録商標）ＨＦ８０は、約６０モル％のヒドロキサム酸基を有するポリマーを含有する市販の油中水エマルジョンである。これは、Ｃｙｔｅｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ（Ｇａｒｒｅｔ Ｍｏｕｎｔａｉｎ，ＮＪ）により製造されている。
【００２６】
実施例１−６：ヒドロキサム酸化された水中油中水ポリマーエマルジョンの製造
次の手順を使用することにより、安定なヒドロキサム酸化された水中油中水ポリマーエマルジョンの６個の試料を作製する。６個の各々の試料中の成分の濃度を表１に示す。粉末化されたアルミン酸ナトリウム三水和物（Ｎａ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・３Ｈ２Ｏ）および水酸化ナトリウムを脱イオン水に溶解する。次に、アルミン酸ナトリウムの激しく攪拌された溶液にＳｕｐｅｒｆｌｏｃ（登録商標）ＨＦ８０と水酸化ナトリウムを迅速に添加して、ヒドロキサム酸化ポリマーの安定な水中油中水エマルジョンを形成する。
【００２７】
【表１】
【００２８】
実施例７−１５：ヒドロキサム酸化された水中油中水ポリマーエマルジョンの製造
次の手順を使用することにより、ヒドロキサム酸化ポリマーの安定な水中油中水エマルジョンを製造する。２５０ｇ／ｌの硫酸アルミニウム水和物（Ａｌ２（ＳＯ４）３・１８Ｈ２Ｏ）の溶液と１００％の水酸化ナトリウムを脱イオン水に溶解する。次に、激しく攪拌された苛性硫酸アルミニウム溶液に迅速に比較例Ａを添加する。表２は、この手順により製造されるいくつかの水中油中水配合物を掲げる。
【００２９】
【表２】
【００３０】
実施例１６：ヒドロキサム酸化された水中油中水ポリマーエマルジョンの製造
次の手順を使用することにより、安定な水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンを製造する。１５０部の硫酸アルミニウム溶液を激しい攪拌と共に、そして一定速度で３０−４０分にわたって１５０部の比較例Ａに添加する。１８．６部の４８％硫酸アルミニウム水和物（Ａｌ２（ＳＯ４）３・１４Ｈ２Ｏ）と１３１．４部の脱イオン水を用いて、硫酸アルミニウム溶液を製造する。最終生成物中の実施例Ａの濃度は５０％であり、そしてＡｌ２（ＳＯ４）３・１４Ｈ２Ｏの濃度は２．９７％である。最終生成物のバルク粘度は７８０ｃｐｓであり、ｐＨは１０．１である。この実施例は、油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンに水相を添加して、安定な水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンを製造することができるということを実証する。
【００３１】
実施例１７：ヒドロキサム酸化された水中油中水ポリマーエマルジョンの製造
次の手順を使用することにより、安定な水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンを製造する。１５０部のＤＩ水中の塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）の２．２％溶液を激しい攪拌と共に、そして一定速度で４３分にわたって１５０部の比較例Ａに添加する。最終生成物中の実施例Ａの濃度は５０％であり、そしてＣａＣｌ２の濃度は１．１％である。最終生成物の安定な水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンは、１０７５０ｃｐｓのバルク粘度と１０．１のｐＨを有していた。
【００３２】
実施例８の水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンの溶解性
【００３３】
実施例１８
実施例１５を室温から−２０℃と−３０℃の間の温度の４サイクルの温度サイクルにかけて、極端な気候で使用された場合に、生成物が暴露される可能性のある凍結サイクルをシミュレーションする。室温まで解凍した後、生成物を再混合して、ヒドロキサム酸化ポリマーの安定な水中油中水エマルジョンを形成する。
【００３４】
実施例１９−２１
実施例８および１５の水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンの溶解性をＤＩ水中の１５０ｇ／ｌ水酸化ナトリウム中の比較例Ａの溶解性と６０℃で比較する。これらの条件は、沈澱アルミナ三水和物を液から凝集、沈降および分離させる、アルミナ精錬所における三元トレイフィードにおいて見られる条件に類似したものである。粘度の増加と共にトルクを増大して、攪拌速度を維持する能力のある混合モーターを使用することにより、この溶液のトルク／粘度の増加を測定する。表３は、比較例Ａ（実施例２０）がシミュレーションされた三元トレイフィード液に溶解せず、本発明の水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンが迅速に溶解する（実施例１９、２１）ことを示す。それゆえ、更なる希釈段階を使用せずに、水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンをバイヤー工程流に直接に添加することができる。
【００３５】
【表３】
【００３６】
実施例２２−２９
表４に示すように、シミュレーションされた三元トレイフィード中での実施例１の凝集性能を２つの商用の先行技術のアルミナ水和物凝集剤、デキストランおよび比較例Ａと比較する。アルミナ精錬所からの使用済の液を用いて、このスラリーを製造する。使用済の液を沸点において７４．８ｇ／ｌのアルミナにより飽和させる。次に、この溶液を冷却し、７０℃で保持し、次に３４ｇ／ｌのアルミナをこの液に懸濁させる。凝集剤を０．０１％ポリマー濃度まで希釈して、極めて低い用量の送達を助ける。次に、このスラリーの２００ミリリットルのアリコートを凝集剤により処理する。沈降時間と上澄みの清澄度を用量の関数として測定する。表１は、水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンが有効な三水和物凝集剤であるということを示す。
【００３７】
【表４】
【００３８】
実施例３０−３８
アルミナ精錬所から得られる三元トレイフィード中での水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンの実施例１１および１５の凝集性能を２つの商用の先行技術のアルミナ水和物凝集剤、デキストランおよび比較例Ａと比較する。トレイフィード温度は７０℃と測定され、２２８ｇ／ｌの苛性含量を有していた。凝集剤を予備希釈せずに三元トレイフィードにすべて添加する。凝集剤を１リットル目盛りのシリンダー中の１リットルの三元トレイスラリーに添加する。プランジャー（円盤の片側の中心に取り付けられた１／８インチのロッド付きのシリンダーの直径よりも若干小さい直径の孔開き円盤）の１０回の上下のストロークにより凝集剤とスラリーを充分に混合する。沈降水和物の界面を９００−７００ミリリットル目盛りに調節する。混合を停止１分後に上澄みの清澄度も測定する。表５は、これらの実験の結果を掲げ、そして本発明の水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンが先行技術の凝集剤よりも良好な性能を有するということを示す。
【００３９】
【表５】
【００４０】
水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンによりアルミナ精錬所蒸解機ブローオフから得られる赤泥の凝集（実施例１１および１５）を表６に示す。ブローオフ固体は３９．３ｇ／ｌであり、ブローオフ温度は＞１００℃であり、苛性濃度は２０４ｇ／ｌであり、そして苛性に対するアルミナの比（Ａ／Ｃ）は０．６７５である。実施例１１および１５を予備希釈せずにブローオフ工程流にすべて添加する。凝集剤を１リットル目盛りシリンダー中の蒸解機ブローオフの１リットル試料に添加する。プランジャー（円盤の片側の中心に取り付けられた１／８インチのロッド付きのシリンダーの直径よりも若干小さい直径の孔開き円盤）の５あるいは１０回の上下のストロークによりこの凝集剤とスラリーを充分に混合する。沈降水和物の界面を９００−７００ミリリットル目盛りに調節する。表６は、赤泥固体を含有するバイヤー工程流に水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンを予備希釈段階する必要無しで直接に添加することができるということを示す。
【００４１】
【表６】
【００４２】
実施例４１：ヒドロキサム酸化された水中油中水ポリマーエマルジョンの製造
次の手順を使用することにより、安定な水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンを製造した。１５０部の硫酸アルミニウム水和物（Ａｌ２（ＳＯ４）３・１４Ｈ２Ｏ）を１７７．５部のＤＩ水に溶解した。これを激しい攪拌と共に１０５部の比較例Ａに添加した。
【００４３】
実施例４２：ヒドロキサム酸化された水中油中水ポリマーエマルジョンの製造
実施例４２の手順に従って、ヒドキサム化度が約２５モル％であることを除いて比較例Ａに類似のヒドロキサム酸化されたポリアクリルアミドの市販の油中水エマルジョンの油
中水エマルジョンから安定な水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンを製造した。これを比較例Ｂと命名する。
【００４４】
実施例４３−５４：赤泥凝集試験
表７は、本発明の実施例４２および４３の水中油中水ヒドロキサム酸化ポリマーエマルジョンの性能を先行技術の製品の性能と比較する赤泥沈降試験の結果を示す。このデータは、本発明のポリマーが卓越した沈降速度と清澄度（低ＮＴＵ）を生じるということを明らかに示す。
【００４５】
【表７】
【００４６】
実施例５５−５８
バイヤー法において赤泥の回路中の混入物質として普通に見出される、赤泥固体基準で７．５％の合成脱ケイ酸生成物（ＤＳＰ）をこの液に添加したことを除いて、実施例４３−５４に類似の赤泥沈降試験を行った。このデータは、ＤＳＰが存在する場合でも本発明のポリマーが卓越した沈降速度と清澄度（低ＮＴＵ）を生じるということを明らかに示す。
【００４７】
【表８】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
懸濁固体を含有する工業的工程流から懸濁固体を凝集および分離するための方法であって、懸濁固体の凝集に有効な量で水溶性ポリマーを流れに添加し；
そしてそこから凝集された固体を分離する段階を含んでなり、水溶性ポリマーが水中油中水エマルジョンポリマーである、方法。
【請求項２】
工程流がバイヤー工程流である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ポリマーがヒドロキサム酸化された水中油中水エマルジョンポリマーである請求項２に記載の方法。
【請求項４】
工程流がアルミナ三水和物工程流である請求項２に記載の方法。
【請求項５】
工程流が赤泥工程流である請求項２に記載の方法。
【請求項６】
ヒドロキサム酸化ポリマーがアクリルアミドのポリマーである請求項３に記載の方法。
【請求項７】
ヒドロキサム酸化された水中油中水エマルジョンポリマーの連続相が水溶性塩を含有する請求項３に記載の方法。
【請求項８】
ヒドロキサム酸化された水中油中水エマルジョンポリマーの連続相がアルミニウムまたはカルシウムを含んでなる水溶性塩を含有する請求項７に記載の方法。
【請求項９】
工程流がアルミナ三水和物工程流である請求項３に記載の方法。
【請求項１０】
工程流が赤泥工程流である請求項３に記載の方法。
【請求項１１】
ヒドロキサム酸化された油中水エマルジョンポリマーをアルミニウムまたはカルシウムを含んでなる水溶性塩の溶液と、いかなる順序であれ、混合することにより、ヒドロキサム酸化された水中油中水エマルジョンポリマーが製造される請求項２に記載の方法。
【請求項１２】
水溶性ポリマーが水中油中水エマルジョンポリマーとして工程流に添加される請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
ポリマーがヒドロキサム酸化された水中油中水エマルジョンポリマーである請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
ヒドロキサム酸化ポリマーがアクリルアミドのポリマーである請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
工程流がバイヤー工程流である請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
工程流が赤泥あるいはアルミナ三水和物工程流である請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
水溶性ポリマーの水中油中水エマルジョンを含んでなり、連続相が水溶性塩の水溶液である、組成物。
【請求項１８】
ポリマーがヒドロキサム酸化ポリマーを含んでなる請求項１７に記載の組成物。
【請求項１９】
連続相がアルミニウムまたはカルシウムの水溶性塩を含有する請求項１７に記載の組成物。
【請求項２０】
ヒドロキサム酸化ポリマーがアクリルアミドまたはアクリレートエステルから誘導される請求項１８に記載の組成物。
【請求項２１】
ポリマーがアクリルアミドまたはアクリレートエステルのポリマーである請求項１７に記載の組成物。
【請求項２２】
塩がアルミニウムまたはカルシウムの水溶性塩である請求項１７に記載の組成物。
【請求項２３】
ポリマーがヒドロキサム酸化されたポリマーである請求項１７に記載の組成物。
【請求項２４】
連続相がアルミニウムまたはカルシウムの水溶性塩を含有する請求項２３に記載の組成物。
【請求項１】
懸濁固体を含有する工業的工程流から懸濁固体を凝集および分離するための方法であって、懸濁固体の凝集に有効な量で水溶性ポリマーを流れに添加し；
そしてそこから凝集された固体を分離する段階を含んでなり、水溶性ポリマーが水中油中水エマルジョンポリマーである、方法。
【請求項２】
工程流がバイヤー工程流である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ポリマーがヒドロキサム酸化された水中油中水エマルジョンポリマーである請求項２に記載の方法。
【請求項４】
工程流がアルミナ三水和物工程流である請求項２に記載の方法。
【請求項５】
工程流が赤泥工程流である請求項２に記載の方法。
【請求項６】
ヒドロキサム酸化ポリマーがアクリルアミドのポリマーである請求項３に記載の方法。
【請求項７】
ヒドロキサム酸化された水中油中水エマルジョンポリマーの連続相が水溶性塩を含有する請求項３に記載の方法。
【請求項８】
ヒドロキサム酸化された水中油中水エマルジョンポリマーの連続相がアルミニウムまたはカルシウムを含んでなる水溶性塩を含有する請求項７に記載の方法。
【請求項９】
工程流がアルミナ三水和物工程流である請求項３に記載の方法。
【請求項１０】
工程流が赤泥工程流である請求項３に記載の方法。
【請求項１１】
ヒドロキサム酸化された油中水エマルジョンポリマーをアルミニウムまたはカルシウムを含んでなる水溶性塩の溶液と、いかなる順序であれ、混合することにより、ヒドロキサム酸化された水中油中水エマルジョンポリマーが製造される請求項２に記載の方法。
【請求項１２】
水溶性ポリマーが水中油中水エマルジョンポリマーとして工程流に添加される請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
ポリマーがヒドロキサム酸化された水中油中水エマルジョンポリマーである請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
ヒドロキサム酸化ポリマーがアクリルアミドのポリマーである請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
工程流がバイヤー工程流である請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
工程流が赤泥あるいはアルミナ三水和物工程流である請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
水溶性ポリマーの水中油中水エマルジョンを含んでなり、連続相が水溶性塩の水溶液である、組成物。
【請求項１８】
ポリマーがヒドロキサム酸化ポリマーを含んでなる請求項１７に記載の組成物。
【請求項１９】
連続相がアルミニウムまたはカルシウムの水溶性塩を含有する請求項１７に記載の組成物。
【請求項２０】
ヒドロキサム酸化ポリマーがアクリルアミドまたはアクリレートエステルから誘導される請求項１８に記載の組成物。
【請求項２１】
ポリマーがアクリルアミドまたはアクリレートエステルのポリマーである請求項１７に記載の組成物。
【請求項２２】
塩がアルミニウムまたはカルシウムの水溶性塩である請求項１７に記載の組成物。
【請求項２３】
ポリマーがヒドロキサム酸化されたポリマーである請求項１７に記載の組成物。
【請求項２４】
連続相がアルミニウムまたはカルシウムの水溶性塩を含有する請求項２３に記載の組成物。
【公表番号】特表２００８−５３１２５６（Ｐ２００８−５３１２５６Ａ）
【公表日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５５７０２５（Ｐ２００７−５５７０２５）
【出願日】平成１８年１月２５日（２００６．１．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／００２３１０
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０９３５８８
【国際公開日】平成１８年９月８日（２００６．９．８）
【出願人】（５０２１５９０１１）サイテク・テクノロジー・コーポレーシヨン (8)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２５日（２００６．１．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／００２３１０
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０９３５８８
【国際公開日】平成１８年９月８日（２００６．９．８）
【出願人】（５０２１５９０１１）サイテク・テクノロジー・コーポレーシヨン (8)
【Ｆターム（参考）】
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