(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジメチルアミノプロピルアクリルアミドの塩またはその四級化物から成るモノマー単位を２０〜１００モル％およびアクリルアミドモノマー単位を８０〜０モル％を含有する水溶性高分子から成ることを特徴とするメタチタン酸用高分子凝集剤。
【請求項２】
１規定塩化ナトリウム水溶液中における水溶性高分子の固有粘度が４ｄｌ／ｇ以上であることを特徴とする請求項１に記載のメタチタン酸用高分子凝集剤。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の高分子凝集剤水溶液を用いることを特徴とするメタチタン酸の凝集方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メタチタン酸用高分子凝集剤およびそれを用いたメタチタン酸の凝集方法に関するものであり、二酸化チタンの製造工程中のメタチタン酸を含む硫酸液からメタチタン酸の凝集、沈降の促進を計ることができるような高分子凝集剤およびこの高分子凝集剤の水溶液を用いてメタチタン酸を効率良く凝集、沈降、濾過する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１に、従来の「硫酸法」と称される二酸化チタンの製造の工程を示す。初期工程で約８０％の濃硫酸を用いてチタン鉄鉱石を硫酸化し、溶液中にチタンの硫酸塩及び金属不純物を含有する酸性水溶液（チタン黒液）１を生成させる工程がある。このようなチタン黒液は不溶性の鉱石及びけい素または土質物質からなる微粒子状またはコロイド状の懸濁した不溶性不純物を含有しており、これらの不純物はチタン黒液１にチタン黒液用高分子凝集剤を添加して凝集、沈降させ、オリバーフィルタ２により濾過して泥３として除去される。
【０００３】
チタン黒液用高分子凝集剤としては、例えば、アニオン性基とカチオン性基を併せ持つ両性高分子凝集剤（特公昭４９−２８１１１号公報）、カチオン性高分子凝集剤（特公昭４７−１４３２５号公報、特開昭４８−１５７８１号公報、特開昭−５０−４５０００号公報、特開昭５９−１６５０９号公報）、Ｎ−メチロールカルバモイル基を有するアニオン性高分子凝集剤（特公昭４９−２８３４８号公報）、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド誘導体から成る高分子凝集剤（特開平５−２５３４１３号公報）などが用いられている。
【０００４】
泥３を分離した硫酸チタンを含む上澄液４に約４０％硫酸となるように水を添加すると、上澄液４は温度が約７０℃となり硫酸チタンは加水分解５されて不溶性のメタチタン酸となる。このメタチタン酸を含む液は白色を呈すので通常白液と称される。
白液には下記の理由から通常は高分子凝集剤を使用せず沈降濃縮後、ムアーフィルタ６で濾過され、ケーキ貯槽７に貯えられる。ケーキは更にオリバーフィルタ８により洗浄、濾過された後、焼成９されて、二酸化チタン（ＴｉＯ２  ）１０が製造される。オリバーフィルタ８の濾液１１中にはメタチタン酸が濾過もれしているので、高分子凝集剤を使用して凝集し、シックナー１２で濃縮されて前記ケーキ貯槽７に送られ回収される。
【０００５】
ムアーフィルタ６の濾液１３は酸化中和して析出させ、高分子凝集剤を使用してＦｅ２  Ｏ３  を沈降１４させ、真空脱水１５してＦｅ２  Ｏ３  １６を回収する。
前記白液に対して、通常使用されるジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート（共）重合物などのカチオン系高分子凝集剤を添加してメタチタン酸を凝集、沈降させようとすると、凝集力が弱い上、約４０％の硫酸を含む約７０℃の白液中では前記高分子凝集剤は加水分解されて不溶化し、濾過工程で濾布の目詰まりを起こし、濾布の交換頻度が高くなるなどの問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、前記白液中で加水分解せず、前記白液中に含まれるメタチタン酸、あるいはオリバーフィルタの濾液中に濾過もれで含まれるメタチタン酸を効率よく凝集、沈降、濾過して分離できるような高分子量の高分子凝集剤を提供すること、およびこの高分子凝集剤を使用したメタチタン酸の凝集方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記の点に鑑み鋭意研究した結果、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドの塩またはその四級化物から成るモノマー単位とアクリルアミドモノマー単位を特定割合で含有する水溶性高分子から成る凝集剤により、前記の課題を解決することができることを見いだして本発明を成すに至った。
【０００８】
本発明の請求項１の発明は、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドの塩またはその四級化物から成るモノマー単位を２０〜１００モル％およびアクリルアミドモノマー単位を８０〜０モル％を含有する水溶性高分子から成ることを特徴とするメタチタン酸用高分子凝集剤である。
【０００９】
本発明の請求項２の発明は、１規定塩化ナトリウム水溶液中における水溶性高分子の固有粘度が４ｄｌ／ｇ以上であることを特徴とする請求項１に記載のメタチタン酸用高分子凝集剤である。
【００１０】
本発明の請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の高分子凝集剤水溶液を用いることを特徴とするメタチタン酸の凝集方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の高分子凝集剤は、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドの塩またはその四級化物から成るモノマー単位を２０〜１００モル％、好ましくは２０〜８０モル％、更に好ましくは３０〜８０モル％含有する。ジメチルアミノプロピルアクリルアミドの塩またはその四級化物から成るモノマー単位が２０モル％未満ではメタチタン酸の凝集、沈降が不十分となる。本発明の高分子凝集剤は、アクリルアミドモノマー単位を８０〜０モル％、好ましくは７０〜０モル％、更に好ましくは６０〜０モル％含有する。アクリルアミドモノマー単位を８０モル％を超えて含有すると凝集不良となる。
【００１２】
本発明の高分子凝集剤は、固有粘度４ｄｌ／ｇ以上、好ましくは７ｄｌ／ｇ以上、更に好ましくは９ｄｌ／ｇ以上で十分な効果がある。
【００１３】
本発明の高分子凝集剤は、水に溶解して水溶液として使用することにより、前記白液中に含まれるメタチタン酸、あるいはオリバーフィルタの濾液中に濾過もれで含まれるメタチタン酸を効率よく凝集、沈降、濾過して分離できる。
水溶液中の本発明の高分子凝集剤の濃度は０．１〜０．５重量％、好ましくは０．１〜０．４重量％、更に好ましくは０．１〜０．３重量％である。
【００１４】
【作用】
本発明のジメチルアミノプロピルアクリルアミドの塩またはその四級化物から成るモノマー単位とアクリルアミドモノマー単位を特定割合で含有する水溶性高分子から成る高分子凝集剤は前記白液中で加水分解せず、前記白液中に含まれるメタチタン酸、あるいはオリバーフィルタの濾液中に濾過もれで含まれるメタチタン酸を効率よく凝集、沈降、濾過して分離できる。
【００１５】
【実施例】
次に本発明のメタチタン酸用高分子凝集剤およびその高分子凝集剤水溶液を用いたメタチタン酸の凝集方法を詳細に説明するが、本発明の主旨を逸脱しない限り実施例に限定されるものではない。
【００１６】
（合成例）
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’アゾビス−２−アミジノプロパン塩酸塩を重合開始剤として水溶液重合を行い、得られたポリマーの物性を表１に記載する。試料−１〜４は本発明の範囲内の水溶性高分子であり、試料−５〜７は本発明の範囲外の水溶性高分子である。
【００１７】
（実施例１）
温度７０℃の４０重量％濃度の硫酸水溶液にポリマー濃度１％となる様に表１記載の各ポリマー（試料−１〜４）を溶解し、１００ｍｌ比色管に採り２４時間７０℃に保温したのちの白濁状態を目視した。結果を表２に示す。
【００１８】
（比較例１）
実施例１と同様にして温度７０℃の４０重量％濃度の硫酸水溶液にポリマー濃度１％となる様に表１記載の各ポリマー（試料−５〜７）を溶解し、１００ｍｌ比色管に採り２４時間７０℃に保温したのちの白濁状態を目視した。なおポリマーを溶解しない場合（無薬注）についても同様にして試験した。結果を表２に示す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
【表２】
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【００２１】
（実施例２）
５００ｍｌのガラスビーカーに、チタン白液４００ｍｌを採取し、表３に表示した量の各ポリマーからなる凝集剤（試料−１〜４）を添加した後、スリーワンモーターにて４００ｒｐｍ３０秒、２００ｒｐｍ３０秒の攪拌を行い、５００ｍｌのガラスシリンダーに攪拌した液４００ｍｌを移し替え、７０℃に保温した恒温水槽中に垂直に保持し、各時間ごとの沈降界面を目視により測定した。５分後の沈降界面より沈降速度を、３０分後の沈降界面よりスラッジボリューム（ＳＶ）を算出した。結果を表３に示す。
【００２２】
（比較例２）
実施例２と同様にして、５００ｍｌのガラスビーカーに、チタン白液４００ｍｌを採取し、表３に表示した量の各ポリマーからなる凝集剤（試料−５〜７）を添加した後、スリーワンモーターにて４００ｒｐｍ３０秒、２００ｒｐｍ３０秒の攪拌を行い、５００ｍｌのガラスシリンダーに攪拌した液４００ｍｌを移し替え、７０℃に保温した恒温水槽中に垂直に保持し、各時間ごとの沈降界面を目視により測定した。なおポリマーを添加しない場合（無薬注）についても同様にして試験した。結果を表３に示す。
【００２３】
【表３】
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【００２４】
（実施例３）
各ポリマーからなる凝集剤（試料−１〜４）を用いて、実施例２に記載したと同様の凝集処理を行ったチタン白液５０ｍｌを濾過面積５０ｃｍ２  のＮｏ２濾紙で圧力差４００ｍｍＨｇにて濾過時間を測定し、濾過性の良否を比較した。結果を表４に示す。
【００２５】
（比較例３）
各ポリマーからなる凝集剤（試料−５〜７）を用いて、実施例３と同様にして濾過時間を測定し濾過性の良否を比較した。なおポリマーを添加しない場合（無薬注）についても同様にして試験した。結果を表４に示す。
【００２６】
【表４】
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【００２７】
【発明の効果】
本発明の高分子凝集剤は、約４０％の硫酸を含む約７０℃の白液中で加水分解せず、メタチタン酸の凝集性、沈降性、濾過性などに優れており、二酸化チタンの製造工程中のメタチタン酸を含む硫酸液からメタチタン酸を凝集、沈降の促進を計ることができる。
本発明の高分子凝集剤は、固有粘度４ｄｌ／ｇ以上で十分な効果がある。
本発明の高分子凝集剤は、水に溶解して水溶液として使用することにより、前記白液中に含まれるメタチタン酸、あるいはオリバーフィルタの濾液中に濾過もれで含まれるメタチタン酸を効率よく凝集、沈降、濾過して分離できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の「硫酸法」と称される二酸化チタンの製造工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１  チタン黒液
２  オリバーフィルタ
３  泥
４  上澄液                                                              ５  加水分解
６  ムアーフィルタ
７  ケーキ貯槽
８  オリバーフィルタ
９  焼成
１０  二酸化チタン（ＴｉＯ２  ）
１１、１３  濾液
１２  シックナー
１４  Ｆｅ２  Ｏ３  の沈降
１５  真空脱水
１６  Ｆｅ２  Ｏ３
【図１】
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