(57)【要約】  低可溶性鉄珪藻土濾過助剤の製造方法、及びそのような濾過助剤を開示する。融剤焼成した珪藻土濾過助剤を調製する際、酸化アルミニウム及び／又は水酸化アルミニウムを添加剤として使用する。直接焼成されたか又はソーダ灰で融剤焼成された珪藻土濾過助剤であって、同じ鉱石から製造される同様の透過率のものと比較して、開示した濾過助剤は、より低い可溶性鉄レベルを有する。例えば、約0.5ダルシー〜約2.0ダルシーの開示した濾過助剤は、ソーダ灰とともに、酸化アルミニウム添加剤又は水酸化アルミニウム添加剤のどちらかを使用して製造された。開示した濾過助剤は、80ppm未満のEBC可溶性鉄含有量を有し得るが、これに対して、同じ鉱石から製造され、かつソーダ灰のみを用いて融剤焼成された同様の濾過助剤の場合、その含有量は130ppmである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
珪藻土濾過助剤であって、
酸化アルミニウム及び水酸化アルミニウムのうちの少なくとも1つを含み；かつ
約90ppm未満のヨーロッパ醸造協議会（EBC）可溶性鉄含有量、又は約70ppm未満のアメリカ醸造化学者学会（ASBC）可溶性鉄含有量を含み；
ここで、該濾過助剤が、約0.01ダルシー〜約10ダルシーの範囲の透過率を有する、前記濾過助剤。
【請求項２】
前記EBC可溶性鉄含有量が、約80ppm未満である、請求項1記載の濾過助剤。
【請求項３】
前記ASBC可溶性鉄含有量が、約60ppm未満である、請求項1記載の濾過助剤。
【請求項４】
前記濾過助剤が、約0.5ダルシー〜約2ダルシーの範囲の透過率を有する、請求項1記載の濾過助剤。
【請求項５】
アルカリ金属塩である融剤をさらに含む、請求項1記載の濾過助剤。
【請求項６】
ソーダ灰であるアルカリ金属融剤をさらに含む、請求項1記載の濾過助剤。
【請求項７】
珪藻土濾過助剤製品の製造方法であって、
酸化アルミニウム及び水酸化アルミニウムのうちの少なくとも1つを提供すること、及び珪藻土を提供すること；
該酸化アルミニウム及び水酸化アルミニウムのうちの少なくとも1つを該珪藻土と混合して混合物を形成すること；及び
該混合物を900℃〜約1200℃の範囲の温度で焼成して、約90ppm未満のEBC可溶性鉄含有量又は約70ppm未満のASBC可溶性鉄含有量を有する珪藻土濾過助剤製品を製造することを含む、前記方法。
【請求項８】
前記酸化アルミニウム及び水酸化アルミニウムのうちの少なくとも1つが、非晶質の水酸化アルミニウムである、請求項7記載の方法。
【請求項９】
前記酸化アルミニウム及び水酸化アルミニウムのうちの少なくとも1つが、非晶質の酸化アルミニウムである、請求項7記載の方法。
【請求項１０】
前記珪藻土濾過助剤製品のEBC可溶性鉄含有量が、約80ppm未満である、請求項7記載の方法。
【請求項１１】
前記珪藻土濾過助剤製品のASBC可溶性鉄含有量が、約60ppm未満である、請求項7記載の方法。
【請求項１２】
前記珪藻土濾過助剤製品が、約0.01ダルシー〜約10ダルシーの範囲の透過率を有する、請求項7記載の方法。
【請求項１３】
前記珪藻土濾過助剤製品が、約0.5ダルシー〜約2ダルシーの範囲の透過率を有する、請求項7記載の方法。
【請求項１４】
前記酸化アルミニウム又は水酸化アルミニウムが、約1wt％〜約10wt％の範囲の量で前記混合物中に存在する、請求項7記載の方法。
【請求項１５】
前記酸化アルミニウム及び水酸化アルミニウムのうちの少なくとも1つの提供が、アルミニウム塩及びヒドロキシル基を含む塩基を提供すること、及び、該アルミニウム塩と該塩基を反応させて水酸化アルミニウムを得ることを含む、請求項7記載の方法。
【請求項１６】
前記提供が、前記水酸化アルミニウム及び酸化アルミニウムのうちの少なくとも1つの微粉砕をさらに含む、請求項7記載の方法。
【請求項１７】
前記酸化アルミニウム及び水酸化アルミニウムのうちの少なくとも1つが、約5ミクロン未満の中央粒径及び約2m2/gより大きい表面積を有する水酸化アルミニウムである、請求項7記載の方法。
【請求項１８】
前記酸化アルミニウム及び水酸化アルミニウムのうちの少なくとも1つが、約5ミクロン未満の中央粒径及び約5m2/gより大きい表面積を有する酸化アルミニウムである、請求項7記載の方法。
【請求項１９】
前記酸化アルミニウム及び水酸化アルミニウムのうちの少なくとも1つが、約20ミクロン未満の中央粒径及び約100m2/gより大きい表面積を有する活性酸化アルミニウムである、請求項7記載の方法。
【請求項２０】
少なくとも1つの融剤を提供することをさらに含み、かつ前記混合が、該少なくとも1つの融剤を、前記酸化アルミニウム及び水酸化アルミニウムのうちの少なくとも1つ及び前記珪藻土と混合して、前記混合物を形成することをさらに含む、請求項7記載の方法。
【請求項２１】
前記少なくとも1つの融剤が、アルカリ金属塩である、請求項20記載の方法。
【請求項２２】
前記少なくとも1つの融剤が、ソーダ灰又は炭酸ナトリウムである、請求項20記載の方法。
【請求項２３】
前記少なくとも1つの融剤が、約0.1wt％〜約10wt％の範囲の量で前記混合物中に存在する、請求項20記載の方法。
【請求項２４】
前記酸化アルミニウム及び水酸化アルミニウムのうちの少なくとも1つが、ギブサイト、バイヤライト、ドイライト及びノルドストランダイトからなる群から選択される水酸化アルミニウムの多形体である、請求項7記載の方法。
【請求項２５】
前記酸化アルミニウム及び水酸化アルミニウムのうちの少なくとも1つが、α酸化アルミニウム又はγ酸化アルミニウムである、請求項7記載の方法。
【請求項２６】
前記酸化アルミニウム及び水酸化アルミニウムのうちの少なくとも1つが、焼成アルミナ、反応性アルミナ、微粒アルミナ及びサブミクロンアルミナからなる群から選択される酸化アルミニウムである、請求項7記載の方法。
【請求項２７】
珪藻土濾過助剤製品の製造方法であって、
ベーマイトを提供すること、及び珪藻土を提供すること；
該ベーマイトを該珪藻土と混合して混合物を形成すること；及び
該混合物を900℃〜約1200℃の範囲の温度で焼成して、約90ppm未満のEBC可溶性鉄含有量又は約70ppm未満のASBC可溶性鉄含有量を有する珪藻土濾過助剤製品を製造することを含む、前記方法。
【請求項２８】
少なくとも1つの融剤を提供することをさらに含み、
かつ
前記混合が、該少なくとも1つの融剤を前記ベーマイト及び前記珪藻土と混合して、前記混合物を形成することをさらに含む、請求項27記載の方法。
【請求項２９】
珪藻土濾過助剤であって、
ベーマイトを含み；かつ
約90ppm未満のヨーロッパ醸造協議会（EBC）可溶性鉄含有量又は約70ppm未満のアメリカ醸造化学者学会（ASBC）可溶性鉄含有量を含み；
ここで、該濾過助剤が、約0.01ダルシー〜約10ダルシーの範囲の透過率を有する、前記濾過助剤。
【請求項３０】
少なくとも1つの融剤をさらに含む、請求項29記載の珪藻土濾過助剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、低減した可溶性鉄含有量を有する珪藻土（diatomite）又は珪藻土（diatomaceous earth）濾過助剤、及び珪藻土（diatomite）又は珪藻土（diatomaceous earth）濾過助剤の可溶性鉄含有量の低減方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（背景）
珪藻土（diatomite）（珪藻土（diatomaceous earth））は、珪藻類の珪質骨格（被殻）の形態でシリカを含む堆積物である。珪藻類は、様々な構造及び複雑な構造の凝った珪質骨格を有する、珪藻綱に一般に属する多種多様な微視的単細胞黄金藻類である。これらの凝った骨格構造のために、珪藻土は、流体から粒子を分離するための濾過助剤として使用され得る。珪藻土特有の複雑かつ多孔性の構造は、濾過処理の間に粒子を物理的に捕捉する。珪藻土はまた、濁度を示すか又は懸濁粒子若しくは粒子状物質を含有する流体の透明性も改善し得る。
【０００３】
珪藻類は、水で運ばれるので、珪藻土の堆積物は、現存する水域、又はかつての水域のいずれかに関する場所で発見される。さらに、珪藻土の堆積物は、一般に淡水及び海水のカテゴリーに分類される。
【０００４】
濾過助剤として使用される場合、珪藻土製品中の鉄は、濾過される流体に溶けるようになり得る。多くの用途において、濾過される流体中の鉄含有量の増加は、望ましくないか、又は許容さえできないかもしれない。例えば、珪藻土濾過助剤を、ビールを濾過するために使用する場合、ビール中に溶解した鉄が、ビールの味及び賞味期限に悪影響を及ぼし得る。したがって、醸造業では、ビールに溶解する鉄の含有量が少ない珪藻土濾過助剤を求めている。
【０００５】
醸造業では、珪藻土濾過助剤のビール可溶性鉄含有量を測定するための２つのプロトコルを開発した。ヨーロッパ醸造協議会（EBC）のプロトコルでは、1％フタル酸水素カリウム溶液を2時間濾過助剤と接触させた後、溶液の鉄含有量を測定する。アメリカ醸造化学者学会（ASBC）のプロトコルでは、ビールのサンプルを9分間濾過助剤と接触させ、それからビール中の得られた鉄含有量を測定する。
【０００６】
多くの方法が、珪藻土濾過助剤中の可溶性鉄含有量を低減するために開発された。そのような方法の1つは、珪藻土鉱石の選択である。すなわち、いくつかの珪藻土鉱石は、もともと、他の鉱石よりも少ない鉄を含有する。いくつかの他の鉱石は、相対的に高い鉄含有量を含有するが、総合的な鉱石化学により、これらの鉱石から製造された珪藻土濾過助剤は、依然として相対的に低い可溶性鉄含有量を有し得る。しかしながら、鉱石の選択だけでは、醸造業及び他の産業に、要求される低い可溶性鉄含有量の珪藻土濾過助剤を供給するのに十分ではないかもしれない。
【０００７】
珪藻土中の可溶性鉄含有量を変えることが知られている別の方法は、焼成方法である。焼成は、一般に、例えば900℃（1652°F）を超える高温で珪藻土を加熱することを必要とする。珪藻土産業では、一般に実施される2種類の焼成方法がある、すなわち、直接焼成法（straight calcination）と融剤焼成法（flux-calcination）である。
【０００８】
直接焼成は、融剤の添加を必要とせず、かつ通常、珪藻土中の有機物及び揮発成分の存在を低減させる。直接焼成はまた、オフホワイトから黄褐色又はピンクへの色彩変化も引き起こし得る。直接焼成は、一般に、低程度の透過率から中程度の透過率（最大0.7ダルシーまで）の濾過助剤を製造するために使用される。残念ながら、直接焼成は、通常、珪藻土表面の脱水を生じ、多くの場合、焼成製品の可溶性鉄含有量の増加を伴う。他方では、焼成の間に、珪藻土粒子の表面積が、焼結及び凝集のために減少する。珪藻土の表面積の減少は、珪藻土中の鉄の一部が、濾過される流体と接触する粒子表面に近づきにくくなるので、珪藻土の可溶性鉄含有量を低減させる。したがって、焼成によって生じる表面脱水は、可溶性鉄含有量を増加させるが、焼成によって生じる表面積の減少は、可溶性鉄含有量を低減させる。さらに、焼成温度及び／又は焼成の度合いも、可溶性鉄含有量に影響を与える。
【０００９】
例えば、その透過率の範囲（0.3〜0.7ダルシー）の上端付近の特定の鉱石から製造される直接焼成した従来の珪藻土濾過助剤は、低減した可溶性鉄含有量を有する。なぜなら、表面積の減少の効果は、表面脱水の効果よりも優位になる傾向にあるからである。対照的に、いくつかの珪藻土鉱石では、表面脱水の効果が表面積の減少効果をしのぎ、珪藻土が焼成過剰になるまで、焼成の程度と共に可溶性鉄含有量を増加させる。過焼成珪藻土は、重度に減少した表面積及び空隙率、並びに増加した湿潤かさ密度を有し得るため、製品を濾過助剤として役に立たなくする。結果として、これらの珪藻土鉱石の一部から製造される0.3〜0.7ダルシーの直接焼成の珪藻土濾過助剤は、高い可溶性鉄含有量を有し得、ときには、EBC法で決定された100ppmを超える。
【００１０】
珪藻土はまた、0.5〜10ダルシーの範囲の透過率を有する濾過助剤を製造するために、アルカリ融剤、例えば、炭酸ナトリウム（ソーダ灰）又は塩化ナトリウムなどを用いて融剤焼成することができる。0.5〜2ダルシーの範囲の透過率を有する濾過助剤を製造するために、珪藻土を中程度の温度でナトリウム系融剤を用いて融剤焼成する場合、該濾過助剤は、多くの場合、直接焼成濾過助剤よりも高い可溶性鉄含有量を有する。なぜならば、シリカマトリックスは、部分的により可溶性のアルカリシリケートに変換され、それによって鉄の可溶性が増加するからである。しかしながら、焼成温度もまた関係する。つまり、より高い温度で融剤焼成され、かつ2ダルシーよりも高い透過率を有する珪藻土濾過助剤は、一般に、より高い焼成温度で生じる有効表面積の減少により、より中程度の温度か、又は低い温度で焼成した濾過助剤よりも、低い可溶性鉄含有量を有する。
【００１１】
要約すると、0.5〜2ダルシーの範囲の透過率を有する融剤焼成した珪藻土濾過助剤は、鉄の可溶性制御の点から製造することが困難な等級である。透過率を制御するために、又は低い範囲から中程度の範囲内に透過率を維持するために、焼成は低い温度で実行され得る。しかしながら、低い焼成温度は、表面積の有意な減少を妨げ、可溶性鉄含有量の増加をもたらし得る。結果として、ナトリウム系融剤使用の正味の効果は、一般に可溶性鉄含有量の増加である。
【００１２】
珪藻土濾過助剤の可溶性鉄含有量は、焼成後、時間と共に自然に減少し得る。例えば、周囲空気中の湿気による表面の再水和は、エイジング方法による可溶性鉄低減の1つの自然のメカニズムである。しかしながら、可溶性鉄含有量の低減を自然に達成するには、何か月もかかることがあり、その結果は、季節、及び珪藻土鉱石の選択によって変動し得る。
【００１３】
高温での水和処理又は水処理は、可溶性鉄低減プロセスを促進することが知られている。典型的な水和処理は、濾過助剤がまだ熱い間、例えば、約60℃（140°F）〜約95℃（203°F）の範囲の温度の間に、珪藻土濾過助剤に水をかけること、及び水を濾過助剤と混合することを含み得る。可溶性鉄含有量が所望のレベルまで減少するまで、処理した濾過助剤を、大箱及び軌条車両などのコンテナに保管することができる。水和処理はまた、米国特許第7,767,621号に記載されているように、スチームの使用も含むことができ、かつ／又は、加圧容器で100℃（212°F）よりも高い温度で行うこともできる。しかしながら、水和処理は、相対的に高い可溶性鉄含有量を有する特定の珪藻濾過助剤にとっては有効でないかもしれない。さらに、より強化した水和処理は、費用効果がよくないことがある。水和処理は、通常、中程度の透過率の融剤焼成珪藻土濾過助剤に対する効果は弱い。
【００１４】
化学薬品を濾過助剤に適用して、可溶性鉄含有量を低減させることもできる。化学的方法は、例えば、高純度の珪藻土濾過助剤の製造方法の一部として米国特許第5,656,568号に記載されているように、酸洗浄を含む。エチレンジアミン四酢酸（EDTA）又はクエン酸などのキレート溶液を用いる浸出も実施される。そのような方法は、可溶性金属含有量を低減するのに多少有効であるけれども、そのような方法は、通常、従来の濾過助剤の製造にしては費用がかかりすぎる。可溶性鉄含有量の低減のための別の化学的処理が、米国特許第5,009,906号に記載されており、そこでは、アルカリ金属ケイ酸塩溶液が、鉄やアルミニウムなどの可溶性多価金属の含有量を低減するために珪藻土濾過助剤に適用される。可溶性金属含有量の低減のためのさらに別の化学的処理が、米国特許出願公開第2011/0174732号に記載されており、そこでは、アルカリ（ポリ）ホスフェートなどのリン含有化学物質などの金属封鎖剤が、焼成前に、珪藻土を前処理するために使用される。
【００１５】
したがって、特に、通常、より高い可溶性鉄レベルを有する濾過助剤製品を生成する鉱石から、低い可溶性鉄含有量を有する（特に、約0.5〜約2ダルシーの範囲の中程度の透過率の）珪藻土濾過助剤を製造するための有効な方法の必要性がある。
【発明の概要】
【００１６】
（概要）
一態様において、水酸化アルミニウム（Al(OH)3、アルミニウムトリヒドロキシド若しくはアルミナ三水和物又は「ATH」としても知られている）及び／又は酸化アルミニウム（Al2O3又は「アルミナ」）の形態の少なくとも1つの添加剤を含む珪藻土濾過助剤が開示される。開示される濾過助剤はまた、約90ppm未満のヨーロッパ醸造協議会（EBC）の可溶性鉄含有量及び／又は約70ppm未満のアメリカ醸造化学者学会（ASBC）の可溶性鉄含有量も有する。開示される珪藻土濾過助剤は、約0.01〜約10ダルシーの範囲の透過率を有し得る。
【００１７】
改良型において、EBC可溶性鉄含有量は、約80ppm未満であり得る。
【００１８】
改良型において、ASBC可溶性鉄含有量は、約60ppm未満であり得る。
【００１９】
上記実施態様のうちのいずれか1つ又は複数において、濾過助剤は、少なくとも1つの融剤及び少なくとも1つのATH又はアルミナ添加剤を使用することを含む融剤焼成により製造できる。
【００２０】
上記実施態様のうちのいずれか1つ又は複数において、濾過助剤は、約0.5ダルシー〜約2ダルシーの範囲の透過率を有し得る。
【００２１】
上記実施態様のうちのいずれか1つ又は複数において、融剤は、アルカリ金属塩であり得る。
【００２２】
上記実施態様のうちのいずれか1つ又は複数において、融剤はアルカリ金属融剤であり得る。改良型において、該アルカリ金属融剤は、ソーダ灰であり得る。
【００２３】
別の態様において、ATH及び／又はアルミナの少なくとも1つを珪藻土と混合して、混合物を形成することを含み得る、珪藻土濾過助剤の製造方法が開示される。該方法は、約900℃〜約1200℃の範囲の温度で混合物を焼成して、約90ppm未満のEBC可溶性鉄含有量及び／又は約70ppm未満のASBC可溶性鉄含有量を有する濾過助剤製品を製造することをさらに含み得る。別の改良型において、焼成された珪藻土濾過助剤製品のEBC可溶性鉄含有量は、約80ppm未満であり得る。さらに別の改良型において、焼成された珪藻土濾過助剤製品のASBC可溶性鉄含有量は、約60ppm未満であり得る。改良型において、濾過助剤製品は、約0.01ダルシー〜約10ダルシーの範囲の透過率を有し得る。別の改良型において、濾過助剤製品は、約0.5ダルシー〜約2ダルシーの範囲の透過率を有し得る。
【００２４】
上記方法の改良型において、前記混合は、少なくとも1つの融剤を、酸化アルミニウム及び水酸化アルミニウムのうちの少なくとも1つ及び珪藻土と混合して混合物を形成することをさらに含むことができる。改良型において、少なくとも1つの融剤は、約0.1wt％〜約10wt％の量で混合物中に存在し得る。改良型において、上記方法は、添加剤及び融剤を珪藻土と湿式混合し、珪藻土、融剤及び添加剤の混合物の乾燥後に、混合物を焼成することを含み得る。別の改良型において、該方法は、（使用する場合）融剤及び珪藻土と混合する前に、ATH及び／又はアルミナの微粉砕を含み得る。さらに別の改良型において、該方法は、ATHとアルミナのうちの少なくとも1つをアルカリ金属の融剤と共粉砕した後で、混合することを含み得る。
【００２５】
酸化アルミニウムが添加剤として使用される場合、酸化アルミニウムは、非晶質粉末の形態であるか、又は酸化アルミニウムの任意の結晶相の微細粉末の形態であることができ、酸化アルミニウムには、α酸化アルミニウム、γ酸化アルミニウム、及び商業的に記載される任意の種類があるがこれらに限定されず、商業的に記載される任意の種類には、焼成アルミナ、活性アルミナ、反応性アルミナ及び微粒アルミナ（micronized alumina）並びにサブミクロンアルミナがあるが、これらに限定されない。ATHが添加剤として使用される場合、ATHは、非晶質粉末又は水酸化アルミニウムの任意の結晶相の微細粉末の形態であることができ、天然又は合成品として存在し、ギブサイト、バイヤライト、ドイライト（doyleite）及びノルドストランダイト（nordstrandite）があるが、これらに限定されない。アルミナ及びATH添加剤はまた、ベーマイトなどの関連した水酸化酸化アルミニウムも含み得る。
【００２６】
酸化アルミニウムが添加剤として使用される場合、該酸化アルミニウムは、約5ミクロン未満の中央粒径、及び約5m2/gを超える表面積を有し得る。活性酸化アルミニウムが添加剤として使用される場合、該活性酸化アルミニウムは、約20ミクロン未満の中央粒径、及び約100m2/gを超える表面積を有し得る。ATHが添加剤として使用される場合、該ATHは、約5ミクロン未満の中央粒径、及び約2m2/gを超える表面積を有し得る。そのような微粒アルミナ又はATHは、粉砕又は他の方法で製造することができる。
【００２７】
上記実施態様のうちのいずれか1つ又は複数において、酸化アルミニウム又は水酸化アルミニウムは、約1wt％〜約10wt％の範囲の量で混合物中に存在し得る。
【００２８】
上記実施態様のうちのいずれか1つ又は複数において、ATHは、アルミニウム塩をヒドロキシル基を有する塩基と反応させることにより、インサイチュで形成され得る。アルミナ添加剤は、水酸化アルミニウム又はATHを加熱して、部分的に又は完全に水を取り除くことによって形成され得る。
【００２９】
別の実施態様では、珪藻土濾過助剤を製造するための別の方法が開示される。該方法は、ベーマイト及び珪藻土を提供し、ベーマイトを珪藻土と混合して混合物を形成し、900℃〜約1200℃の範囲の温度で該混合物を焼成して約90ppm未満のEBC可溶性鉄含有量を有するか、又は約70ppm未満のASBC可溶性鉄含有量を有する珪藻土濾過助剤製品を製造することを含み得る。改良型において、該方法は、少なくとも1つの融剤を提供することをさらに含むことができ、かつ前記混合は、少なくとも1つの融剤をベーマイト及び珪藻土と混合して、混合物を形成することをさらに含み得る。
【００３０】
別の実施態様では、珪藻土濾過助剤が開示される。該濾過助剤は、ベーマイト、及び約90ppm未満のヨーロッパ醸造協議会（EBC）可溶性鉄含有量又は約70ppm未満のアメリカ醸造化学者学会（ASBC）可溶性鉄含有量を含み得る。該濾過助剤は、約0.01ダルシー〜約10ダルシーの範囲の透過率を有し得る。改良型において、該珪藻土濾過助剤は、少なくとも1つの融剤をさらに含むことができる。一実施態様では、少なくとも1つの融剤は、アルカリ金属塩、ソーダ灰、炭酸ナトリウムなどであり得る。
【００３１】
上記の実施態様のうちのいずれか1つ又は複数において、EBC可溶性鉄含有量は、いくつかの実施態様では約90ppm未満であってよく、他の実施態様では約80ppm未満であってよく、他の実施態様では約70ppm未満であってよい。ASBC可溶性鉄含有量は、それぞれ、いくつかの実施態様では、約70ppm未満であってよく、他の実施態様では、約60ppm未満であってよく、他の実施態様では、約50ppm未満であってよい。
【００３２】
上記実施態様のうちのいずれか1つ又は複数において、焼成原料混合物（calcination feed mixture）は、さらに水を含み得る。
【００３３】
上記実施態様のうちのいずれか1つ又は複数において、融剤は、アルカリ金属塩、ソーダ灰、炭酸ナトリウム、又はこれらの組み合わせであり得る。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００３４】
（説明）
特定の珪藻土鉱石由来の濾過助剤の製造と関連がある可溶性鉄の問題の解決策として、酸化アルミニウム（Al2O3、「アルミナ」）及び水酸化アルミニウム（Al(OH)3、「ATH」）が、低減した可溶性鉄含有量を有する（特に、約0.5ダルシー〜約2ダルシーの中程度の透過率範囲の）珪藻土濾過助剤を製造するための有効な添加剤として、開示される。アルミナ及びATHの有効性を下記に立証する。
【００３５】
珪藻土原料は、オーブン乾燥、ハンマーミリング、及び空気分級によってネバダ州（米国）の淡水珪藻土鉱石から調製した。レーザ光回折法によって測定される粒度分布（PSD）、及びX線蛍光（XRF）によって測定される珪藻土原料の化学的特徴を表Iに示す。
【００３６】
表I．珪藻土原料のPSD及び主要な元素化学−XRF（燃焼時基準（Ignited Basis））
【表１】
2016536140.tif 000002
【００３７】
使用した様々なアルミナ及びATHの試料、及びその粒径及び表面積の特性を表IIに記載する。粒度分布は、pH10.5のケイ酸ナトリウム溶液中に分散後、マイクロトラックS3500粒度分析装置で測定する。
【００３８】
表II．アルミナ及び水酸化アルミニウムの例
【表２】
2016536140.tif 000003
【００３９】
焼成原料調製
【００４０】
実施例で使用した融剤は、ソーダ灰であり、これはハンマーミルし、325メッシュスクリーンを通したものである。該ソーダ灰及びアルミナ又はATH添加剤は、100メッシュスクリーンを通してソーダ灰をブラッシングすることにより乾燥粉末として珪藻土原料に加えることができる。融剤、珪藻土原料及び添加剤は、プラスチックジャー中で振盪することなどの従来の方式で混合してもよい。融剤及びアルミナ又はATHを湿潤珪藻土原料に添加することもできる。
【００４１】
バッチ焼成
【００４２】
バッチ焼成は、従来の方式で行うことができる。ここに示される例では、該バッチ焼成は、電気マッフル炉中の粘土坩堝中で実施したが、回転管状炉又は他の適切な炉を使用してもよい。該焼成はまた、回転炉などの産業用焼成炉で連続的に実施することもできる。マッフル炉では、原料物質を空気中の粘土坩堝中で焼成した。該バッチサイズは約40gであり、該粘土坩堝は、直径7.6cm（3インチ）、高さ11.4cm（4.5インチ）であった。該バッチを約40分間焼成した。該焼成製品を、100メッシュスクリーンを通して振盪することにより分散させた。他の焼成方法が可能であることは、当業者には理解されるであろう。
【００４３】
マッフル炉焼成
【００４４】
マッフル炉焼成の結果を表IV、V、及びVIに記載する。表IVは、アルミニウムの添加剤なしで融剤としてソーダ灰を使用している結果を示す。表V及びVIはそれぞれ添加剤としてアルミナ及びATHを使用している結果を示す。
【００４５】
表III．4％ソーダ灰及び添加剤としてアルミナを用いる1038℃でのマッフル炉焼成
【表３】
2016536140.tif 000004
【００４６】
出願人らは、様々なアルミナを用いて試験を行った（表IIを参照されたい）。上記の表IIIに示されるように、鉄の可溶性は、ソーダ灰のみを用いて焼成した製品と比較して低減されている。具体的には、EBCの鉄（Fe）値は、約130ppmから約60〜約80ppmの範囲に低減した。ASBCのFe値は、約95ppmから約45〜約70ppmの範囲に減少した。
【００４７】
5μmの中央粒径を上回る中央粒径及び5m2/g未満の表面積を有するαアルミナ添加剤は、添加剤としての有効性が低いように思われる。結果として、5μm未満の中央粒径及び5m2/gを超える表面積を有する超微細粉末であるα‐アルミナが好ましい。通常100m2/gより大きい、活性アルミナのより高い比表面積は、やや粗いか、又はより大きい中央粒径の要求を可能にするように思われる。
表IV．4％ソーダ灰及び添加剤として水酸化アルミニウム（ATH）を用いる1038℃でのマッフル炉焼成
【表４】
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【００４８】
約1038℃（1900°F）の焼成温度で、4wt％ソーダ灰を用いて、ATH（約1.7〜約3.5μmの範囲の中央粒径（表II））を加えることは、EBCのFeレベルを約130ppmから80ppm未満まで低減させ、ASBCのFe可溶性レベルを約95ppmから70ppm未満まで低減させた（表IV）。融剤焼成した低透過率濾過助剤の添加剤として使用するための好適なATHは、約5μm未満の中央粒径及び／又は約3m2/gを超える表面積を有しているべきである。中央粒径要求はアルミナと同じであるが、表面積要求は、アルミナについての5m2/gという下限値より低い。どのような特定の理論にも束縛されるわけではないが、ATHの有効性に必要である表面積の低さは、水酸化物が脱水し、高度に多孔性である酸化物に変わる焼成の間に、ATH粒子上でさらなる表面積が生成される結果であり得る。焼成時の水の発生も該反応を助け得る。
【００４９】
アルミニウム添加剤の使用は、本発明の製品の可溶性アルミニウム含有量を増加させる傾向にある。ほとんどの場合、該可溶性アルミニウムの含有量は、なお許容し得る範囲内、例えば、＜200ppm（EBC方法で測定した場合）である。本発明の珪藻土濾過助剤製品の可溶性アルミニウム含有量は、添加剤の選択、並びに、ソーダ灰及び／又はアルミニウム添加剤の使用を軽減することや、焼成温度を上昇させることなどのプロセス条件の最適化によって制御又は管理され得る。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
（産業上の利用可能性）
新しい方法は、低減した可溶性鉄含有量を有する珪藻土濾過助剤（特に、0.01〜10ダルシーの範囲の透過率を有するもの）を製造するために開発された。本開発では、アルミナ又はATHの添加剤を使用する。同様の透過率の直接焼成品又は融剤焼成品のいずれかと比較して、新しい製品は、かなり低い鉄可溶性を有する。例えば、アルミナ又はATH及びソーダ灰を用いて製造される、0.5〜2ダルシーの透過率の珪藻土濾過助剤が開示される。同様の透過率ではあるが、それぞれ約130ppm及び95ppmの可溶性EBC及びASBC鉄含有量を有する同等のソーダ灰融剤焼成濾過助剤に対して、開示された濾過助剤は、約90ppm未満のEBC可溶性鉄含有量及び約70ppm未満のASBC可溶性鉄含有量を有する。結論として、開示された方法は、低い鉄可溶性を有する（特に、約0.5ダルシー〜約2.0ダルシーの範囲の）珪藻土濾過助剤を製造するために使用することができる。
【国際調査報告】
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