(57)【要約】  本発明は、高電圧フラグメント化装置の使用による不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムの製造方法、並びにそれらの得られる生成物及びそれらの使用に関する。さらに、本発明は、高電圧フラグメント化装置の使用並びに少なくとも１つの天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料中の不純物を減少させるための分離ステップに関する。
2020505309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムの製造方法であって、以下のステップ：
ｉ）少なくとも１つ天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料を提供するステップ、
ｉｉ）任意選択的に、ステップｉ）の材料をクラッシングするステップ、
ｉｉｉ）水性溶媒を提供するステップ、
ｉｖ）ステップｉｉ）のクラッシングされた材料又はステップｉ）の材料をステップｉｉｉ）の水性溶媒と接触させて、水性組成物を調製するステップ、
ｖ）ステップｉｖ）の水性組成物を、高電圧フラグメント化装置を用いて高電圧パルスフラグメント化に供するステップであって、印加電圧は１００〜２５０ｋＶの範囲であり、パルス繰り返し数は０．２〜７．０Ｈｚの範囲であり、装置の電極間の距離は１０〜３００ｍｍの範囲であり、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料１ｋｇあたり１００〜７００の間のパルスが印加されるステップ、及び
ｖｉ）フラグメント化水性組成物から不純物を１つ以上のステップで分離し、不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムを得るステップ
を含む方法。
【請求項２】
ステップｉ）の材料が、分離ステップｖｉ）の前及び分離ステップｖｉ）中にグラインディングされない、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップｖｉ）から得られる不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムを、好ましくは少なくとも１つのグラインディング助剤の存在下でグラインディングする、さらなるステップｖｉｉ）を含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
ステップａ）の天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料中の炭酸カルシウムの量が、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料の乾燥重量を基準として、８０．０〜９９．９重量％、好ましくは天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料の乾燥重量を基準として９０．０〜９９．５重量％、より好ましくは９５．０〜９９．３重量％、最も好ましくは９８．０〜９９．０重量％である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
ステップｉｉ）におけるクラッシングが、ジョークラッシャー、ジャイレトリークラッシャー、コーンクラッシャー、複合クラッシャー、インパクトクラッシャー、ハンマーミル、及びミネラルサイザーからなる群から選択される1つ以上クラッシャーにおいて実施され、好ましくは、ジョークラッシャーにおいて実施される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
ステップｉｉｉ）の水性溶媒が水からなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
ａ）印加電圧が、１２０〜２２０ｋＶの範囲、好ましくは１４０〜２００ｋＶの範囲、最も好ましくは１５０〜１８０ｋＶの範囲であり、及び／又は
ｂ）パルス繰り返し数が、０．５〜５．０Ｈｚの範囲、好ましくは０．６〜４．０Ｈｚの範囲、最も好ましくは０．９〜３．０Ｈｚの範囲であり、及び／又は
ｃ）装置の電極間の距離が、１５〜２００ｍｍの範囲、好ましくは１８〜１００ｍｍの範囲、最も好ましくは２０〜４０ｍｍの範囲であり、及び／又は
ｄ）天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料１ｋｇあたり１２０〜５００の間のパルス、好ましくは１４０〜４００の間、最も好ましくは１５０〜３２０の間が印加される、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
ステップｖ）で得られるフラグメント化材料が、１００〜３０００μｍ、好ましくは２００〜２５００μｍ、最も好ましくは２５０〜２０００μｍのトップカット粒径ｄ９８を有する粒子の形態である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
ステップｖｉ）における分離が、密度分離器、好ましくは回転流動床濃縮器若しくは振盪台、泡沫浮選機、センサ系選別機、好ましくはX線選別機、近赤外線選別機若しくは光学選別機、静電分離器及び／又は磁気分離器からなる群から選択される１つ以上の分離器で実施され、好ましくは泡沫浮選機で実施される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法によって得ることができる不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウム粉砕物。
【請求項１１】
紙、プラスチック、塗料、コーティング、コンクリート、セメント、化粧品、水処理及び／又は農業用途における、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法によって得ることができる、不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムの使用であって、紙中の不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムは、好ましくは、抄紙機のウェットエンド処理において、タバコ紙、板紙、及び／又はコーティング用途において、又は輪転グラビア印刷及び／又はオフセット印刷及び／又はインクジェット印刷及び／又は連続インクジェット印刷及び／又はフレキソ印刷及び／又は電子写真及び／又は装飾表面の支持体として使用される使用。
【請求項１２】
少なくとも１つの天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料中の不純物を減少させるための高電圧フラグメント化装置の使用であって、前記材料を、
Ａ）前記高電圧フラグメント化装置を使用することにより高電圧パルスフラグメント化すること、ここで、印加電圧は１００〜２５０ｋＶの範囲であり、パルス繰り返し数は０．２〜７．０Ｈｚの範囲であり、装置の電極間の距離は１０〜３００ｍｍの範囲であり、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料１ｋｇあたり１００〜７００の間のパルスが印加される、及び
Ｂ）フラグメント化天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料から不純物を１つ以上のステップで分離して、不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムを得ること
に供する使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高電圧フラグメント化装置の使用による不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムの製造方法、並びにその得られる生成物及びその使用に関する。さらに、本発明は、高電圧フラグメント化装置の使用及び少なくとも1つの天然炭酸カルシウム中及び不純物含有材料中の不純物を減少させるための分離ステップに関する。
【背景技術】
【０００２】
天然炭酸カルシウムは、紙、プラスチック、塗料、コーティング、コンクリート、セメント、化粧品、水処理及び／又は農業産業において最も一般的に使用される添加剤の１つである。特に、天然炭酸カルシウムは、いくつかの工業的に関連する用途において、充填剤及び／又は白色顔料として、粒子又は顔料の形態で使用される。例えば、天然炭酸カルシウムは、紙、プラスチック、コンクリート又はセメントに充填剤として添加され、より高価なマトリックス材料の消費を減少させ、及び／又は混合材料の少なくともいくつかの特性を改善する。最も重要な充填剤の中で、炭酸カルシウムは最大の市場量を占め、主にプラスチック分野で使用されている。あるいは、天然炭酸カルシウムは白色顔料として紙、塗料、インク、プラスチック、化粧品及び他の材料に添加して、波長選択的吸収の結果として光を反射又は透過させることによってこれらの製品を着色する。例えば、ヨーロッパの製紙業界単独で、白色顔料、特に炭酸カルシウムが、年間１０００万トン超使用されている。
【０００３】
天然炭酸カルシウムは、岩石、例えば、大理石、石灰石、白亜などによくみられる物質で、真珠及び海洋生物、カタツムリ、卵の殻の主成分である。通常、天然炭酸カルシウムは採鉱によって得られる。その後、天然炭酸カルシウムは、例えば、サイクロン又は分級機によって、クラッシング（ｃｒｕｓｈｉｎｇ）、グラインディング（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）、篩分け、及び分画などの湿式及び／又は乾式処理によって処理されなければならない。このような処理によって、巨大なスラブ、立方体又は塊の形態、又は大きな石、砂利又は砂の形態で通常採掘される天然炭酸カルシウムは、シュレッディング（ｓｈｒｅｄｉｎｇ）及びクラッシングされ、その後、それぞれの用途に望ましい粒径を有するコミニューティング（ｃｏｍｍｉｎｕｔｉｎｇ）された天然炭酸カルシウムを得るためにグラインディングされる。
【０００４】
天然炭酸カルシウムは自然に見いだされる生成物であり、採掘によって得られるので、不純物を通常含有し、不純物は天然炭酸カルシウム粒子の特性に影響を与え、したがってそれらの使用に重大な欠点をもたらす可能性がある。したがって、不純物及び天然炭酸カルシウムは、不純物で汚染されていない、又はわずかにしか汚染されていない天然炭酸カルシウムを得るために、互いに分離されなければならない。
【０００５】
炭酸カルシウムなどの採掘石／岩石をシュレッディング、クラッシング及びグラインディングする処理及び方法、並びに不純物の含量が減少したフラグメント化鉱物を得るための分離法は既に知られている。
【０００６】
ＥＰ０９４１７６４号には、ミリング機を使用して鉱石をクラッシングする方法が開示されており、この方法は、鉱石及び粉砕部材をシェルの主ユニットに供給し、シェルの主ユニットを回転させるステップと、シェルの主ユニットの回転によってシェルの主ユニット内に粉砕部材を均一に分布させるステップと、粉砕部材の回転及び落下によって鉱石をクラッシングして所定の大きさの砕石にするステップとを含む。
【０００７】
ＥＰ２７６２２３３号は、鉱石材料又は岩石及び／又は特にスラグのコミニューティングのための方法及び装置に言及しており、鉱石は、湿式法では水の使用と組み合わせて、又は乾式法では水を使用しないでパルヴァライジング（ｐｕｌｖｅｒｉｚｉｎｇ）される。ＥＰ２７６２２３３号のパルヴァライザーは、ミリングチャンバを形成する少なくとも２つの相互に可動なグラインディング要素から構成され、鉱石は、これら２つのクラッシング要素のうちの少なくとも１つの回転の形態での相対運動によってパルヴァライジングされる。
【０００８】
ＤＥ４００２２９号には、鉱石をボールミルでグラインディングする湿式ミリング方法が開示されており、ボールミルが鉱石及びビーズ又はフリントを含むことを特徴とする。
【０００９】
ＣＮ１０５２６８５３２号は、鉱物分離技術の分野に特に適用される複合クラッシング及びグラインディングシステムについて言及する。複合クラッシング及びグラインディングシステムは、微細クラッシング装置及び鉱石グラインディング装置を含み、微細クラッシング装置は高圧ローラーミルであり、鉱石グラインディング装置は水平型ローラーミルであり、高圧ローラーミルの材料出力端は、水平型ローラーミルの材料入力端と連結される。
【００１０】
ＵＳ４，６７１，４６４号は、鉱石様物質をコミニューティングして、ミル中で容易にかつより効率的にグラインディングされる不釣り合いに大量のよりフレーク状生成物を製造する方法及び装置に言及しており、この方法は、円錐状クラッシャーの入口の周囲全体に液体流を適用し、速度を増加させ、クラッシャーの投射を減少させて、概ねフレーク状の生成物を製造し、液体の存在下で鉱石をクラッシングし、鉱石及び液体スラリーをグラインディングミルに直接送ることを含む。
【００１１】
ＵＳ３，９９０，９６６号は、カルサイト鉱石のスラリーをグラインディング及び形成し、浮遊剤の存在下でのカルサイトスラリーからの不純物の浮選によってカルサイトスラリーから前記不純物を分離し、得られるカルサイトスラリーを分級し、分級したカルサイトを増粘剤中に沈殿させ、生成物を乾燥させることによって、カルサイト鉱石を精製するための湿式方法に言及する。
【００１２】
ＣＡ１１８７２１２号は、浮選によってケイ酸塩を含有する炭酸塩鉱石を精製する方法に関し、ここで、鉱石は、不純物を放出するのに十分な微粉度までグラインディングされる。
【００１３】
ＵＳ２０１３／２００１８２号は、鉱石をクラッシング、グラインディング及びスライム除去して鉱石パルプを生成すること、鉱石パルプをコレクター試薬で調整すること、二酸化炭素と共に、より粗い浮選ステップ及びスカベンジャー浮選ステップにおけるケイ酸塩及び他の鉱物脈石からのアパタイト及び炭酸塩の優先浮選、並びにより清浄な浮選ステップ及びリクリーナー（ｒｅｃｌｅａｎｅｒ）浮選ステップにおける炭酸塩からの選択的アパタイト浮選のうちの少なくとも1つを達成するために、浮選回路の少なくとも一部に二酸化炭素ガスを適用することを含む、火成及び堆積起源由来の実質的にケイ酸塩−炭酸塩のマトリックスを用いたリン酸塩鉱石からの泡沫浮選によってアパタイト濃縮物を得る方法に言及する。
【００１４】
ＵＳ２０１０／０２１３７０号は、鉱石に少なくとも1つの一価イオン改質剤増強剤及び／又は泡沫相改質剤を添加すると共に、鉱石をクラッシングし、鉱石をグラインディングし、フラインディングされた鉱石を浮選処理にかけることによって、ケイ酸マグネシウム、粘液形成鉱物、及び／又は粘土を含有する鉱石からの価値ある硫化物又は貴重な鉱物の回収を強化する方法に言及する。
【００１５】
ＵＳ４，６６３，２７９号は、銅、亜鉛、鉄及び他の鉱物の硫化物を含有する複合硫化物鉱石をクラッシング及びグラインディングし、グラインディングされた鉱石を分画浮選にかけて黄鉄鉱及び脈石から分離したバルク銅−亜鉛濃縮物を得、このバルク銅−亜鉛濃縮物を、マトリックス要素で満たされたオープンボア磁場を有する高勾配磁気セパレータに通し、磁性銅濃縮物及び非磁性亜鉛濃縮物を別々に回収することを含む、複合硫化物鉱石の選鉱方法について言及する。
【００１６】
炭酸カルシウムのような貴重な鉱物を不純物から分離することは、鉱石及び／又は岩石中の粒子が十分に小さく、炭酸カルシウムのような所望の鉱物及び不純物が組成物中に個々に存在する場合にのみ可能である。言い換えれば、所望の鉱物及び不純物を含む鉱石及び／又は岩石は、所望の鉱物及び不純物がある程度遊離されるように、分離の前にコミニューティングされなければならない。従来技術におけるコミニューション（ｃｏｍｍｉｎｕｔｉｏｎ）は、通常グラインディングによって行われる。
【００１７】
しかし、不純物をグラインディングすると、いくつかの欠点が生じる。例えば、天然炭酸カルシウム内のケイ酸塩のような多量の不純物は、研磨特性を増加させる可能性があり、したがって、それぞれの用途に対して所望の粒度分布に到達するためにミリング／グラインディングされたとき、ミル及び／又はグラインディングビーズを損傷又は破壊する可能性がある。さらに、不純物は、天然炭酸カルシウム粒子を含む最終製品に、例えば、灰色又は黄色などの変色を誘発する可能性がある。一般に、このような変色は、不純物もコミニューティングされる場合、より大きく、より顕著である。さらに、天然炭酸カルシウム及び不純物を一緒にグラインディングした後、両方の粒子画分は、ほぼ同じ粒径を有し、したがって、特に篩分けによって、又は振盪台上で、天然炭酸カルシウムから不純物を分離することは、より困難である。さらに、不純物をグラインディングした後、これらの粒子は、より大きな体積比表面を有し、したがって、コミニューティングされた天然炭酸カルシウムから不純物を分離するために、泡沫浮選処理においてより多量のコレクター剤を使用しなければならない。また、これまで使用されてきたコレクター剤の多くは、水生及び環境に危険であると考えられている。さらに、グラインディングは大量の微細な粒子、大量の貴重な鉱物の微細な粒子も生成する。この微細な粒子は、その後の分離ステップを妨げ、例えば、尾鉱において微細な粒子のかなりの損失をもたらす可能性がある。さらに、微細な粒子の泡及び微細な粒子の生成物スラリーを脱水するためには、より高度な装置及びさらに高いエネルギー支出が必要であろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】欧州特許出願公開第０９４１７６４号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第２７６２２３３号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第４００２２９号明細書
【特許文献４】中国特許出願公開第１０５２６８５３２号明細書
【特許文献５】米国特許第４，６７１，４６４号明細書
【特許文献６】米国特許第３，９９０，９６６号明細書
【特許文献７】カナダ国特許１１８７２１２号明細書
【特許文献８】米国特許出願公開第２０１３／２００１８２号明細書
【特許文献９】米国特許出願公開第２０１０／０２１３７０号明細書
【特許文献１０】米国特許第４，６６３，２７９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
したがって、不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムを製造するための改良された方法であって、既知の方法に関連して上記した問題の１つ以上を回避又は減少させる方法が必要である。天然炭酸カルシウム及び不純物を含有する材料からフラグメント化天然炭酸カルシウムを製造するためのこのような改良された方法は、特に、ミル及び／又はグラインディング媒体の損傷又は破壊を減少又は回避すべきである。さらに、フラグメント化天然炭酸カルシウム粒子を含む最終製品の変色は、減少されるか又は回避されるべきである。また、価値ある材料の微細な粒子の生成は減少されるか、回避されるべきである。さらに、この方法は扱いやすく、生態学的な方法であるべきである。また、有効性は満足できるものでなければならない。上記目的の少なくともいくつかは、本発明によって解決された。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の一態様によれば、以下のステップを含む不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムの製造方法が提供される。
ｉ）少なくとも１つ天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料を提供するステップ、
ｉｉ）任意選択的に、ステップｉ）の材料をクラッシングするステップ、
ｉｉｉ）水性溶媒を提供するステップ、
ｉｖ）ステップｉｉ）のクラッシングされた材料又はステップｉ）の材料をステップｉｉｉ）の水性溶媒と接触させて、水性組成物を調製するステップ、
ｖ）ステップｉｖ）の水性組成物を、高電圧フラグメント化装置を用いて高電圧パルスフラグメント化に供するステップであって、印加電圧は１００〜２５０ｋＶの範囲であり、パルス繰り返し数は０．２〜７．０Ｈｚの範囲であり、装置の電極間の距離は１０〜３００ｍｍの範囲であり、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料１ｋｇあたり１００〜７００の間のパルスが印加されるステップ、及び
ｖｉ）フラグメント化水性組成物から不純物を１つ以上のステップで分離し、不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムを得るステップ。
【００２１】
本発明者らは、驚くべきことに、請求項１による不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムの調製方法が、請求項１のステップｖ）による高電圧フラグメント化装置による高電圧パルスフラグメント化処理に起因して有利であることを見出した。本発明者らは、驚くべきことに、請求項１に記載の装置及び特定のパラメータを用いる高電圧パルスフラグメント化によって、クラッシング／シュレッディングされた天然炭酸カルシウム及び不純物を含有する材料をコミニューティング／フラグメント化して、天然炭酸カルシウム粒子及び不純物が少なくとも部分的に遊離する粒子を得ることが可能であることを見出した。その後、不純物は、フラグメント化天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料から分離されて、不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムを得る。不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムを得るために、フラグメント化水性天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料から不純物を分離する前に、グラインディングステップを行う必要はない。
【００２２】
このように、請求項１による本発明の方法により、不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムを調製することができ、ミル及び／又はグラインディングビーズの損傷又は破壊が減少又は回避される。さらに、炭酸カルシウム及び不純物がミル中でコミニューティングされないので、フラグメント化天然炭酸カルシウム粒子を含む最終製品の変色を減少又は回避することができる。また、本発明の方法は、効果的で、取り扱いが容易で、生態学的である。さらに、微細な粒子の形成が回避又は減少される。特に、これは、請求項１のステップｖ）において印加電圧が１００〜２５０ｋＶの範囲であり、パルス繰り返し数が０．２〜７．０Ｈｚの範囲であり、装置の電極間の距離が１０〜３００ｍｍの範囲であり、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料１ｋｇあたり１００〜７００の間のパルスが印加される、高電圧フラグメント化装置を使用することによって達成される。
【００２３】
本発明の第２の態様は、本出願に記載される方法によって得られる不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムに関する。
【００２４】
本発明の第３の態様は、紙、プラスチック、塗料、コーティング、コンクリート、セメント、化粧品、水処理及び／又は農業用途における、本発明の方法によって得られる、不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムの使用に関し、紙中の不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムは、好ましくは、抄紙機のウェットエンド処理において、タバコ紙、板紙、及び／又はコーティング用途において、又は輪転グラビア印刷及び／又はオフセット印刷及び／又はインクジェット印刷及び／又は連続インクジェット印刷及び／又はフレキソ印刷及び／又は電子写真及び／又は装飾表面の支持体として使用される。
【００２５】
本発明の第４の態様は、少なくとも１つの天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料中の不純物を減少させるための高電圧フラグメント化装置の使用であって、前記材料を、Ａ）印加電圧は１００〜２５０ｋＶの範囲であり、パルス繰り返し数は０．２〜７．０Ｈｚの範囲であり、装置の電極間の距離は１０〜３００ｍｍの範囲であり、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料１ｋｇあたり１００〜７００の間のパルスが印加される、高電圧フラグメント化装置を使用することによる高電圧パルスフラグメント化、及びＢ）フラグメント化天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料から不純物を１つ以上のステップで分離して、不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムを得ることに供することによって、少なくとも１つの天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料中の不純物を減少させるための高電圧フラグメント化装置の使用に関する。
【００２６】
本発明の有利な実施形態は、対応する従属請求項において定義される。
【００２７】
一実施形態によると、ステップｉ）の材料は、分離ステップｖｉ）の前及び該ステップ中にグラインディングされない。
【００２８】
別の実施形態によれば、該方法は、好ましくは少なくとも１つのグラインディング助剤の存在下で、ステップｖｉ）から得られる不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムをグラインディングするさらなるステップｖｉｉ）を含む。
【００２９】
別の実施形態によれば、ステップａ）の天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料中の炭酸カルシウムの量は、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料の乾燥重量を基準として、８０．０〜９９．９重量％、好ましくは天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料の乾燥重量を基準として、９０．０〜９９．５重量％、より好ましくは９５．０〜９９．３重量％、最も好ましくは９８．０〜９９．０重量％である。
【００３０】
別の実施形態によると、ステップｉｉ）におけるクラッシングは、ジョークラッシャー、ジャイレトリークラッシャー、コーンクラッシャー、複合クラッシャー、インパクトクラッシャー、ハンマーミル、及びミネラルサイザーからなる群から選択される1つ以上クラッシャーにおいて実施され、好ましくは、ジョークラッシャーにおいて実施される。
【００３１】
別の実施形態によれば、ステップｉｉｉ）の水性溶媒は水からなる。
【００３２】
別の実施形態によると、ａ）印加電圧は、１２０〜２２０ｋＶの範囲、好ましくは１４０〜２００ｋＶの範囲、最も好ましくは１５０〜１８０ｋＶの範囲であり、及び／又はｂ）パルス繰り返し数は、０．５〜５．０Ｈｚの範囲、好ましくは０．６〜４．０Ｈｚの範囲、最も好ましくは０．９〜３．０Ｈｚの範囲であり、及び／又はｃ）装置の電極間の距離は、１５〜２００ｍｍの範囲、好ましくは１８〜１００ｍｍの範囲、最も好ましくは２０〜４０ｍｍの範囲であり、及び／又はｄ）天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料１ｋｇあたり１２０〜５００間のパルス、好ましくは１４０〜４００の間、最も好ましくは１５０〜３２０の間が印加される。
【００３３】
別の実施形態によれば、ステップｖ）で得られるフラグメント化材料は、１００〜３０００μｍ、好ましくは２００〜２５００μｍ、最も好ましくは２５０〜２０００μｍのトップカット粒径ｄ９８を有する粒子の形態である。
【００３４】
別の実施形態によると、ステップｖｉ）における分離は、密度分離器、好ましくは回転流動床濃縮器若しくは振盪台、泡沫浮選機、センサ系選別機、好ましくはＸ線選別機、近赤外選別機若しくは光学選別機、静電分離器及び／又は磁気分離器からなる群から選択される１つ以上の分離器において実施され、好ましくは泡沫浮選機において実施される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】ホルマン−ウィルフリー８００振盪台の設定の略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明の目的について、以下の用語は以下の意味を有することを理解すべきである。
【００３７】
本発明の意味における「天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料」は、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）及び不純物を含む、例えば、大理石、石灰石、ドロマイト又は白亜などの天然源から得られる炭酸カルシウム含有材料である。天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料は、天然炭酸カルシウムと不純物含有材料の総重量を基準として、３０重量％又は５０重量％又は７０重量％という低いＣａＣＯ３の最小含量を有し得る。本発明による天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料は、分離ステップの前に、ミリング及び／又はグラインディング装置で、乾式又は湿式のいずれかで、ミリング及び／又はグラインディングされていない。
【００３８】
用語「ミリング」及び「グラインディング」並びに「ミリング装置」及び「グラインディング装置」は、当業者に知られている。本発明の意味において、ミリング及びグラインディングは、ミリング及びグラインディングされた材料のコミニューションが、主に二次体との衝突、すなわち、自生粉砕ミル、ボールミル、ロッドミル、振動ミル、ロールクラッシャー、遠心インパクトミル、縦型ビーズミル、アトリションミル、ピンミル、又は当業者に知られた他のそのような装置のうちの１つ以上における衝突から生じる条件を指す。ミリング及び／又はグラインディング中、天然炭酸カルシウム及び不純物は、約５〜１００ｍｍのトップカット粒径ｄ９８から約１００〜２０００μｍのトップカット粒子サイズｄ９８までほぼ等しくコミニューティングされる。約５〜１００ｍｍのトップカット粒径ｄ９８を有する天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料は、通常は巨大なスラブ、立方体若しくは塊の形態又は大きな石、砂利若しくは砂の形態で採掘される天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料をクラッシング及び／又はシュレッディングすることによって得られる。
【００３９】
用語「クラッシング」及び「シュレッディング」並びに「クラッシング装置」及び「シュレッディング装置」は、当業者に知られている。本発明の意味において、クラッシング及びシュレッディングは、クラッシング又はシュレッディングされた材料のコミニューションが、主に、クラッシング装置の２つの平行な又は接線上の固体表面の間に天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料を保持し、その分子が互いに分離（フラクチャリング（ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ））するか、又は互いに関連して整列を変化させる（変形）ようにクラッシングされる材料内に十分なエネルギーを生成するように表面を接合するのに十分な力を加えることによって得られる条件を指す。クラッシング又はシュレッディングは、例えば、ジョークラッシャー、ジャイレトリークラッシャー、コーンクラッシャー、複合クラッシャー、インパクトクラッシャー、ハンマーミル、ミネラルサイザー、又は当業者に知られた他のそのような装置で実施することができる。約５〜１００ｍｍのトップカット粒径ｄ９８を有する天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料は、通常は巨大なスラブ、立方体若しくは塊の形態又は大きな石、砂利若しくは砂の形態で採掘される天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料をクラッシング及び／又はシュレッディングすることによって得られる。本発明によれば、材料をクラッシング及び／又はシュレッディングすることは、材料をグラインディング又はミリングすることとは異なる。
【００４０】
本発明の意味における「不純物」は、他の天然材料も含む炭酸カルシウムの化学組成とは異なる物質である。当業者は、物質の化学組成が炭酸カルシウムの化学組成と異なるかどうかを決定する方法を知っている。従来技術における一般的な方法は、例えば、反射光及び入射光顕微鏡又はX線粉末回折である。
【００４１】
本発明に係る「不純物含量が減少した」とは、このような材料が、このような分離ステップ前の同じ材料と比較して、これらの不純物を分離した後の材料の総重量を基準としてより少ない不純物を含むことを意味する。
【００４２】
本発明の意味における「フラグメント化」天然炭酸カルシウムは、高電圧パルスフラグメント化によってコミニューティングされた天然炭酸カルシウムを指す。本発明の意味における「高電圧パルスフラグメント化」は、反復放電を生成する高電圧フラグメント化装置内で実施される。電気エネルギーは、処理液に浸漬された材料に印加される。水のような誘電性液体は、電圧上昇時間が５００ｎｓ未満に保たれると高い絶縁耐力を有する。その結果、放電が浸漬された物質から強制される。次いで、導入された電気エネルギーは音響衝撃波に変換され、その結果、材料内に大きな引張応力体制が生じる。したがって、高電圧パルスフラグメント化及び装置は当業者に知られており、例えば、スイスのＳｅｌｆｒａｇ  ＡＧから市販されている。
【００４３】
本文書全体を通して、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料、天然炭酸カルシウム、不純物及び他の材料の「粒径」は、その粒径の分布によって記載される。値ｄｘは、粒子のｘ重量％がｄｘ未満の直径を有する直径を表す。これは、ｄ２０値は全粒子の２０重量％がより小さい粒径であり、ｄ７５値は全粒子の７５重量％がより小さい粒径であることを意味する。したがって、ｄ５０値は重量中央粒径であり、すなわち、全粒子の５０重量％がこの粒径より大きく、５０重量％がこの粒径より小さい。ｄ９８値は、全粒子の９８重量％がその粒径より小さい粒径である。ｄ９８値は「トップカット」とも呼ばれる。本発明の目的について、粒径は、特に指定のない限り、トップカット粒径ｄ９８として特定される。粒径は、ＤＩＮ  ６６１６５−１：２０１６−０８パート１及びパート２に従って篩分けにより測定した。篩分けは、ＩＳＯ  ３３１０−１：２００１−０９パート１（ＩＳＯ  ３３１０−１：２０００）に従い、金属線布の試験篩を用いて実施される。
【００４４】
本発明の意味における「水性組成物」又は「スラリー」は、不溶性固体、及び溶媒又は液体として少なくとも水、及び任意にさらなる添加剤を含み、通常は大量の固体を含み、したがって、それが形成される液体よりも粘性であり、より高い密度であり得る。
【００４５】
本発明の目的について、水性組成物の「固形分」は、全ての溶媒又は水が蒸発した後に残存する材料の量の尺度である。
【００４６】
本発明の意味における用語「分離」又は「分離処理」は、天然炭酸カルシウムのような化学物質及び不純物の混合物を、混合物と呼ぶことができる２つ以上の異なる生成物混合物（そのうちの少なくとも1つは、混合物の成分の１つ以上に富む）に変換する方法を指す。場合によっては、分離によって混合物をその純粋な成分に完全に分けることができる。本発明による分離は、混合物の成分間の、大きさ、形状、質量、密度、表面の色又は化学的親和性のような混合物の成分の化学的特性又は物理的特性の相違に基づく。
【００４７】
用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」が、本説明及び特許請求の範囲において使用される場合、それは、機能的に重要な、又は機能的に重要でない他の明記されていない要素を除外しない。本発明の目的について、用語「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」は、「から構成される（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ  ｏｆ」の好ましい実施形態であると考えられる。以下、ある群が、少なくとも特定の数の実施形態を含むと定義される場合、これは、好ましくは、これらの実施形態のみからなる群を開示すると理解されるべきである。
【００４８】
用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」又は「有する（ｈａｖｉｎｇ）」が使用される場合は常に、これらの用語は、上記で定義される「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」と同等であることを意味する。
【００４９】
単数形名詞に言及する際に不定冠詞又は定冠詞、例えば、「ａ」、「ａｎ」又は「ｔｈｅ」が用いられる場合、他に何か具体的に述べられない限り、これにはその名詞の複数形が含まれる。
【００５０】
「得ることができる」又は「定義できる」及び「得られる（た）」又は「定義される（た）」などの用語は、互換的に使用される。これは、例えば、文脈が別段の明確な指示をしない限り、用語「得られる（た）」は、例えば、ある実施形態が、例えば、用語「得られる（た）」に続くステップの順番によって得られなければならないことを示すことを意味しないが、そのような限定的な理解は常に好ましい実施形態として用語「得られる（た）」又は「定義され（る）た」に含まれるということを意味する。
【００５１】
＜図＞
図1は、ホルマン−ウィルフリー８００振盪台の設定の略図を示す。
【００５２】
以下に、不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムの調製方法の詳細及び好ましい実施形態をより詳細に記載する。これらの実施形態又は詳細は、本発明の方法によって得られる不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムにも、また本発明の方法によって同様に得られる不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムの発明の使用にも当てはまることを理解すべきである。さらに、これらの実施形態又は詳細は、少なくとも１つの天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料中の不純物を減少させるための、本発明による高電圧フラグメント化装置の使用にも当てはまる。
【００５３】
＜天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料＞
本発明の方法のステップｉ）は、少なくとも１つの天然炭酸カルシウム及び不純物含有鉱物を提供することを指す。
【００５４】
「炭酸カルシウム」又は「天然炭酸カルシウム」は、石灰石又は白亜などの堆積岩、又は変成大理石岩から採掘された炭酸カルシウムの天然の形態であると理解される。炭酸カルシウムは、カルサイト、アラゴナイト、バテライトの３種類の結晶多形体として存在することが知られている。最も一般的な結晶多形であるカルサイトは、炭酸カルシウムの最も安定な結晶形態であると考えられる。アラゴナイトはあまり一般的ではなく、不連続又はクラスター化した針状斜方晶構造を有する。バテライトは最も稀な炭酸カルシウム多形体であり、一般に不安定である。炭酸カルシウムはほとんどカルサイト多形に限られており、これは三方晶系−菱面体晶と呼ばれ、炭酸カルシウム多形の中で最も安定である。本願の意味における炭酸カルシウムの用語「供給源」は、それから炭酸カルシウムが得られる天然の鉱物材料を指す。炭酸カルシウムの供給源は、炭酸マグネシウム、酸化アルミニウムなどのような天然に存在する成分をさらに含むことができる。炭酸カルシウムの供給源は、例えば、大理石、白亜、カルサイト、ドロマイト、石灰石、又はそれらの混合物から選択することができる。
【００５５】
本発明の一実施形態によれば、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料は、大理石、白亜、石灰石、ドロマイト及びそれらの混合物からなる群から選択され、好ましくは大理石である。
【００５６】
本発明の意味における「大理石」は、再結晶炭酸塩鉱物、最も一般的にはカルサイト又はドロマイトから構成される炭酸カルシウム含有変成岩である。
【００５７】
本発明の意味における「白亜」は、鉱物カルサイトから構成される、柔らかく、白色で、多孔質で、堆積性の炭酸塩岩である。
【００５８】
本発明の意味における「石灰石」は堆積岩である。その主な材料は鉱物カルサイト及びアラゴナイトである。
【００５９】
本発明の意味における「ドロマイト」は、炭酸カルシウム含有岩石である。その主な材料は、ＣａＭｇ（ＣＯ３）２（「ＣａＣＯ３・ＭｇＣＯ３」）の化学組成を有する炭酸カルシウム−マグネシウム−鉱物である。ドロマイト岩石は、ドロマイトの総重量を基準として、少なくとも３０．０重量％、好ましくは３５．０重量％超、より好ましくは４０．０重量％超のＭｇＣＯ３、理想的には４５〜４６重量％のＭｇＣＯ３を含むことができる。
【００６０】
好ましくは、天然炭酸カルシウムは、ただ１つの炭酸カルシウムからなることができる。あるいは、天然炭酸カルシウムは、炭酸カルシウムの異なる供給源から選択される２つの炭酸カルシウムの混合物からなってもよい。天然炭酸カルシウムはまた、炭酸カルシウムの異なる供給源から選択される２つ以上の炭酸カルシウムの混合物を含んでもよい。例えば、天然炭酸カルシウムは、ドロマイトから選択される１つの炭酸カルシウムと、カルサイト大理石から選択される１つの天然炭酸カルシウムとを含んでもよい。本発明の１つの好ましい実施形態によれば、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料中の天然炭酸カルシウムは、カルサイト大理石のみからなる。
【００６１】
天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料は、上記で定義される天然炭酸カルシウム及び不純物を含有するものである。本発明の意味における「不純物」は、炭酸カルシウムの化学組成とは異なる物質である。
【００６２】
本発明に従う方法によって除去又は減少されるべき不純物は、例えば、灰色、黒色、褐色、赤色、若しくは黄色、又は天然炭酸カルシウムの白色外観に影響を及ぼす任意の他の色を有する化合物であり、このためフラグメント化天然炭酸カルシウム粒子を含む最終製品の変色をもたらす可能性がある。あるいは、除去又は減少されるべき不純物は、白色であるが、天然炭酸カルシウムとは異なる物理的特性を有し、このため天然炭酸カルシウム、ひいては天然炭酸カルシウムを含む最終製品にも悪影響を与える。
【００６３】
本発明の一実施形態によれば、不純物は、硫化鉄、酸化鉄／水酸化鉄、グラファイト、ケイ酸塩及びそれらの混合物からなる群から選択される。
【００６４】
好ましい実施形態によれば、出発物質、例えば、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料は、硫化鉄から選択される不純物を含んでいてもよい。
【００６５】
本発明の意味における硫化鉄又は硫酸鉄は、広範囲の化学量論式及び異なる結晶構造を含む鉄及び硫黄の化合物であると理解される。例えば、硫化鉄は、硫化鉄（ＩＩ）ＦｅＳ（マグネトパイライト（ｎａｇｎｅｔｏｐｙｒｉｔｅ））又は磁硫鉄鉱Ｆｅ１−ｘＳ（式中、ｘは０〜０．２である）であることができる。硫化鉄はまた、二硫化鉄（ＩＩ）ＦｅＳ２（黄鉄鉱又は白鉄鉱）であってもよい。硫化鉄は、鉄及び硫黄以外の他の元素、例えば、ニッケルをマッキノー鉱（Ｆｅ、Ｎｉ）１＋ｘＳ（式中、ｘは０〜０．１である）の形態で含有することもできる。
【００６６】
天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料中の不純物は、酸化鉄であってもよい。
【００６７】
本発明の意味における酸化鉄は、鉄及び酸化物から構成される化合物であると理解される。酸化鉄は、例えば、ウスタイトとしても知られる酸化鉄（ＩＩ）ＦｅＯ、マグネタイトとしても知られる酸化鉄（Ｉ，ＩＩＩ）Ｆｅ３Ｏ４、及びヘマタイトとしても知られる酸化鉄（ＩＩＩ）Ｆｅ２Ｏ３を含む。酸化鉄には、元素鉄及び酸素の下に追加元素の水素を含む鉄水酸化物及び鉄オキシ水酸化物も含まれる。鉄水酸化物は、例えば、水酸化鉄（ＩＩ）Ｆｅ（ＯＨ）２及び水酸化鉄（ＩＩＩ）Ｆｅ（ＯＨ）３（バーナル石としても知られる）を含む。鉄オキシ水酸化物は、例えば、角柱針状結晶を形成する針鉄鉱としても知られるα−ＦｅＯＯＨ、斜方晶系結晶構造を形成する鱗鉄鉱としても知られるγ−ＦｅＯＯＨ、六方晶系に結晶化するフェロキシハイトδ−ＦｅＯＯＨ、及びフェリハイドライトＦｅＯＯＨ・０．４Ｈ２Ｏを含む。酸化鉄は、例えば、シュバートマン石としても知られるＦｅ８Ｏ８（ＯＨ）６（ＳＯ４）・ｎＨ２Ｏ中の硫黄、又はアカガネイトとしても知られるＦｅＯ（ＯＨ，Ｃｌ）中の塩化物などの追加の元素も含むことができる。
【００６８】
天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料は、グラファイトから選択される不純物を含むことができる。
【００６９】
本発明の意味におけるグラファイトは、炭素の同素体であると理解される。天然のグラファイトには、結晶性鱗状グラファイト、非晶質グラファイト、塊状グラファイトの３つの主な種類がある。結晶性鱗状グラファイト（略して鱗状グラファイト）は、単離された平らな平板状の粒子で、破損していなければ六角形の縁をもち、破損すると縁は不規則又は角張った形をとることがある。非晶質グラファイトは微細な粒子として存在し、石炭の熱変態、すなわち石炭化の最終段階の結果物であり、時にメタ無煙炭と呼ばれる。非常に微細な鱗状グラファイトは、この業界内でときに非晶質と呼ばれる。塊状（ｌｕｍｐ）グラファイト（鱗状（ｖｅｉｎ）グラファイトとも呼ばれる）は割れ目充てん鉱床又は裂け目に発生し、線維性又は針状結晶性凝集体の塊状の板状相互成長として現れる。
【００７０】
あるいは、白色顔料及び不純物含有材料中の不純物は、ケイ酸塩であってもよい。ケイ酸塩は着色性でも研磨性でもよい。
【００７１】
本発明の意味におけるケイ酸塩又はケイ酸塩鉱物は、ケイ素及び酸素を含む化合物であると理解される。さらに、ケイ酸塩は、例えば、アルミニウムイオン、マグネシウムイオン、鉄イオン又はカルシウムイオンなどのさらなるイオンを含むことができる。ケイ酸塩及びケイ酸塩鉱物は、ネオケイ酸塩、ソロケイ酸塩、シクロケイ酸塩、イノケイ酸塩、フィロケイ酸塩、及びテクトケイ酸塩並びに非晶質ケイ酸塩から選択することができる。ネオケイ酸塩は、ＳｉＯ４四面体が単離され、隣接物として金属イオンを有するケイ酸塩鉱物である。一般に知られているネオケイ酸塩は、ジルコン、ケイ酸亜鉛鉱、かんらん石、ムライト、フォルステライト、アルミノケイ酸塩又は鉄かんらん石である。ソロケイ酸塩は、ケイ素対酸素比が２：７の単離した二重四面体群を有するケイ酸塩鉱物である。一般に知られているソロケイ酸塩は、イラバイト（ｉｌａｖｉｔｅ）、ゲーレン石、エピドート又はコーネルピンである。シクロケイ酸塩は、ケイ素対酸素比が１：３である、結合したＳｉＯ４四面体の環を含む環状ケイ酸塩である。一般に知られているシクロケイ酸塩は、ベニトナイト（ｂｅｎｉｔｏｎｉｔｅ）、緑柱石又はトルマリンである。イノケイ酸塩又は鎖状ケイ酸は、ケイ酸塩四面体の連結鎖を有するケイ酸塩鉱物であり、単鎖の場合は１：３の比率でＳｉＯ３を、二重鎖の場合は４：１１の比率でＳｉ４Ｏ１１を有する。一般に知られているイノケイ酸塩は、頑火輝石、珪灰石、ロードナイト（ｒｈｏｄｅｎｉｔｅ）、透輝石又は角閃岩、例えば、グリューネセン石、カミントン石、緑閃石（ａｃｔｉｎｏｌｉｔｈｅ）又は角閃石である。フィロケイ酸塩は、Ｓｉ２Ｏ５又は２：５のケイ素酸素比を有するケイ酸塩四面体の平行シートを形成するシート状ケイ酸塩である。一般に知られているフィロケイ酸塩は、粘土鉱物、例えば、タルク、カオリン、カオリン質粘土、ハロイサイト、ディッカイト、バーミキュライト、ノントロナイト、海泡石又はモンモリロナイト、雲母鉱物、例えば、黒雲母、白雲母、金雲母、リチア雲母若しくは海緑石、又は亜塩素酸塩鉱物、例えば、クリノクロアである。テクトケイ酸塩又は立体網状ケイ酸塩は、ＳｉＯ２四面体又は１：２のケイ素酸素比を有するケイ酸塩四面体の三次元骨格を有する。一般に知られているテクトケイ酸塩は、石英鉱物、例えば、石英、鱗珪石及びクリストバライト、長石鉱物、例えば、正長石及びマイクロライン（ｍｉｃｒｏｌｉｎｅ）を含むカリウム長石、斜長石、曹長石及び中性長石又は柱石を含むナトリウム又はカルシウム長石、及びゼオライト（ｚｅｏｌｉｔｈｅ）である。非晶質ケイ酸塩は、例えば、珪藻土又はオパールである。
【００７２】
ケイ酸塩は、石英、雲母、角閃岩、長石、粘土鉱物及びそれらの混合物からなる群から選択することができ、好ましくは、石英であり得る。
【００７３】
本発明の方法は、石英及び／又は追加のケイ酸塩からなる不純物から天然炭酸カルシウムを分離するために特に企図される。例えば、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料中の不純物は、石英のみからなる。あるいは、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料中の不純物は、ケイ酸塩、例えば、雲母及び／又は長石のみからなる。好ましい実施形態によると、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料中の不純物は、石英、雲母及び長石からなる。
【００７４】
あるいは、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料中の不純物（単数又は複数）は、白色を有するケイ酸塩を含むことができる。例えば、不純物は、ケイ酸塩、例えば、珪灰石、カオリン、カオリン質粘土、モンモリロナイト、タルク、珪藻土又は海泡石を含むことができる。本発明の好ましい実施形態において、不純物は白色を有するケイ酸塩からなり、より好ましくは、不純物は１種類の白色ケイ酸塩のみからなる。例えば、不純物は、珪灰石、カオリン、カオリン質粘土、モンモリロナイト、タルク、珪藻土又は海泡石のみからなっていてもよい。本発明の方法に従って得られ、分離されるこれらの不純物は、さらに処理し、適切な用途に使用することができる。白色ケイ酸塩のみを含有し、好ましくは本発明の方法によって得られた１つの白色ケイ酸塩のみを含有する不純物は、不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムと同じ方法で使用することができる。
【００７５】
一実施形態によれば、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料は、１種類の不純物のみを含む。好ましくは、不純物は硫化鉄又はケイ酸塩であり、好ましくは、黄鉄鉱、石英、雲母、及び長石からなる群から選択される。
【００７６】
別の実施形態によると、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料は、少なくとも２つの異なる種類の不純物を含む。例えば、不純物は硫化鉄及びケイ酸塩を含む。本発明の好ましい実施形態によると、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料は、黄鉄鉱、石英、雲母、及び長石を含む。
【００７７】
天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料は、さらなる物質、例えば、ヘテロ原子、例えば、酸素、硫黄、窒素を含んでもよい炭化水素のような有機汚染物質を含み得る。このような有機汚染物質は、例えば、アンスラックソライト（ａｎｔｈｒａｘｏｌｉｔｈｅ）、シュンガ石、油臭石灰岩又はキアストライトである。
【００７８】
本発明の好ましい実施形態において、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料は、天然炭酸カルシウム及び不純物のみからなる。
【００７９】
ステップｉ）の天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料中の炭酸カルシウムの量は、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料の乾燥重量を基準として、３０．０〜９９．９重量％、又は５０．０〜９９．９重量％、又は７０．０〜９９．９重量％であることができる。
【００８０】
好ましい実施形態において、ステップｉ）の天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料中の炭酸カルシウムの量は、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料の乾燥重量を基準として、８０．０〜９９．９重量％、好ましくは９０．０〜９９．５重量％、より好ましくは９５．０〜９９．３重量％、最も好ましくは９８．０〜９９．０重量％である。
【００８１】
本発明の別の実施形態によると、ステップ１）の天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料中の炭酸カルシウム：不純物の量は、天然炭酸カルシウム及び不純物の乾燥重量を基準として、３０：７０〜９９．９：０．１、又は天然炭酸カルシウム及び不純物の乾燥重量を基準として、５０：５０〜９９．９：０．１又は７０：３０〜９９．９：０．１である。好ましくは、ステップ１）の天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料中の炭酸カルシウム：不純物の量は、天然炭酸カルシウム及び不純物の乾燥重量を基準として、８０．０：２０．０〜９９．９：０．１、より好ましくは天然炭酸カルシウム及び不純物の乾燥重量を基準として、９０．０：１０．０〜９９．５：０．５、さらにより好ましくは９５．０：５．０〜９９．７：０．３、最も好ましくは９８．０：２．０〜９９．０：１．０である。
【００８２】
ステップｉ）の天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料中の天然炭酸カルシウム及び不純物の総量は、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料の総重量に対して、少なくとも９０重量％、好ましくは天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料の総重量に対して、少なくとも９５重量％、より好ましくは少なくとも９８重量％、最も好ましくは少なくとも９９重量％に相当することができる。
【００８３】
＜天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料のクラッシング＞
本発明の方法のステップｉｉ）は、ステップｉ）の材料を任意にクラッシングすることを指す。
【００８４】
本発明による天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料は、採鉱によって得ることができ、したがって、巨大なスラブ、立方体若しくは塊の形態、又は大きな石、砂利若しくは砂の形態であってもよい。この場合、この材料は、それをステップｖ）の高電圧パルスフラグメント化に供する前に、さらにコミニューティングされなければならない。
【００８５】
「クラッシング」は、当業者に知られており、クラッシングされた材料のコミニューションは主に、クラッシング装置の２つの平行な又は接線上の固体表面の間に天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料を保持し、その分子が互いに分離（フラクチャリング）するか、又は互いに関連して整列を変化させる（変形）ようにクラッシングされる材料内に十分なエネルギーを生成するように表面を接合するのに十分な力を加えることによって得られる条件を指す。
【００８６】
クラッシング装置は当業者に知られており、市販されている。本発明の一実施形態によると、クラッシングは、ジョークラッシャー、ジャイレトリークラッシャー、コーンクラッシャー、複合クラッシャー、インパクトクラッシャー、ハンマーミル、及びミネラルサイザーからなる群から選択される1つ以上クラッシャーにおいて実施され、好ましくは、ジョークラッシャーにおいて実施される。
【００８７】
ジョークラッシャーは、粒子を破壊するために圧縮力を使用し、この機械的圧力は、一方が固定され、他方が往復運動するクラッシャーの２つのジョーによって達成される。ジョー又はトグルクラッシャは、１組の垂直ジョーからなり、一方のジョーは静止状態に保たれ、固定ジョーと呼ばれ、他方のジョーはスイングジョーと呼ばれ、カム又はピットマン機構によって固定ジョーに対して前後に移動する。ジョークラッシャーは、例えば、ドイツのｍｅｔｓｏ社からＣ１２０の商品名で、又はスウェーデンのＡｕｂｅｍａ社からＣＪ６１３の商品名で、又はインドのＡｍｂｉｃａ社から入手可能である。
【００８８】
ジャイレトリークラッシャーは、基本概念においてジョークラッシャーに類似しており、凹面及び円錐ヘッドからなり、両面は典型的にはマンガン鋼表面で裏打ちされている。内錐はわずかに円運動をするが、回転しない。その代わり、運動は偏心配置によって生じる。ジャイレトリークラッシャーは、例えば、ドイツのＴｈｙｓｓｅｎ  Ｋｒｕｐｐ社からＫＢ  ５４−６７、ＫＢ  ５４−７５又はＫＢ  ６３−１１４の商品名で入手可能である。
【００８９】
コーンクラッシャーはジャイレトリークラッシャーとほぼ同じ動作で、クラッシングチャンバの傾きがより小さく、クラッシングゾーン間の平行ゾーンが多い。コーンクラッシャーは、耐摩耗性のマントルで覆われた偏心回転スピンドルと、マンガンの凹面又はボウルライナーで覆われた包囲凹面ホッパーとの間で岩を絞ることによって岩を砕く。コーンクラッシャーは、複合コーンクラッシャー、スプリングコーンクラッシャー、油圧式コーンクラッシャー、ジャイレトリークラッシャーの４種類に分けられる。コーンクラッシャーは、例えば、カナダのＷｅｓｔｐｒｏ社からＣＳＨ９００、ＮＣＣ１２００又はＣＦ９００の商品名で入手可能である。
【００９０】
複合クラッシャーは、高容量クラッシングチャンバと、固定打撃ブレードと、2つの衝撃プレートと、高容量で高減速比を達成することが可能であるローターの周りに効果的に配置された１つのグラインディング経路とを有するダブルロータ一次インパクトクラッシャーである。複合クラッシャーは、例えば、日本の（株）アーステクニカからＡＰ−６Ｃ、ＡＰ−７ＢｒＣ又はＡＰ−７ＳＣの商品名で入手可能である。
【００９１】
インパクトクラッシャーは、材料をクラッシングするために圧力ではなく衝撃の使用を伴う。材料は、パルヴァライジングされた材料が漏出することができるように、底部、端部、又は側部に所望のサイズの開口部を備えるケージ内に収納される。インパクトクラッシャーには、水平軸インパクタと垂直軸インパクタの２つの種類がある。インパクトクラッシャーは、例えば、米国のＳｔｅｄｍａｎ社からＭｅｇａ−Ｓｌａｍ  ＭＳ４２３０又はＭｅｇａ−Ｓｌａｍ  ＭＳ６４９０の商品名で入手可能である。
【００９２】
ハンマーミルは、小さなハンマーを繰り返し打つことで、骨材を細かくシュレッディングまたは、クラッシングすることを目的とするミルである。ハンマーミルは、例えば、米国のＳｃｈｕｔｔｅ  Ｂｕｆｆａｌｏ社から１８シリーズＣｉｒｃ−Ｕ−Ｆｌｏｗ  Ｈａｍｍｅｒ  Ｍｉｌｌ又は４４シリーズＣｉｒｃ−Ｕ−Ｆｌｏｗ  Ｈａｍｍｅｒ  Ｍｉｌｌの商品名で入手可能である。
【００９３】
ミネラルサイザーの基本概念は、直径の小さな軸上に、直接高トルク駆動システムによって低速で駆動される大きな歯を有する２つのローターを使用することである。このデザインはサイザー技術を用いて材料を破壊する際に相互作用する３つの主要な原理を生み出す。独自の原理は、３段階破壊作用、回転スクリーン効果、及びディープスクロール歯型である。ミネラルサイザーは、例えば、英国のＭｉｎｉｎｇ  Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ（ＭＭＤ）から５００シリーズ、１０００シリーズ又は１５００シリーズの商品名で入手可能である。
【００９４】
巨大なスラブ、立方体若しくは塊の形態、又は大きな石、砂利若しくは砂の形態で通常採掘される天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料をクラッシングすることによって、約５〜１００ｍｍのトップカット粒径ｄ９８を有する天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料を得る。ステップｉｉ）の後に得られる天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料は、好ましくは５〜８０ｍｍ、より好ましくは５〜６０ｍｍ、最も好ましくは５〜５０ｍｍの範囲のトップカット粒径ｄ９８を有することができる。
【００９５】
しかし、採掘された天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料が、すでに約５〜１００ｍｍのトップカット粒径ｄ９８を有する場合、クラッシングステップは必要ない。このような場合、請求項1に記載の方法は、クラッシングステップｉｉ）なしで実施される。
【００９６】
本発明の好ましい実施形態によると、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料は、１００ｍｍを超えるトップカット粒径ｄ９８を有し、したがって、クラッシングステップｉｉ）は必須である。
【００９７】
本発明によれば、ステップｉ）の天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料は、分離ステップｖｉ）の前又は間にグラインディングされない。本発明によれば、材料をクラッシング及び／又はシュレッディングすることは、材料をグラインディング又はミリングすることとは異なる。
【００９８】
本発明の意味におけ「ミリング」又は「グラインディング」は、ミリング又はグラインディングされた材料のコミニューションが、主に二次体との衝撃から生じる条件を指す。ミリング及び／又はグラインディング中、天然炭酸カルシウム及び不純物は、約５〜１００ｍｍのトップカット粒径ｄ９８から約１００〜２０００μｍのトップカット粒径ｄ９８までほぼ等しくコミニューティングされる。約５〜１００ｍｍのトップカット粒径ｄ９８を有する天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料は、通常は巨大なスラブ、立方体若しくは塊の形態又は大きな石、砂利若しくは砂の形態で採掘される天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料をクラッシング及び／又はシュレッディングすることによって得られる。
【００９９】
ミリング又はグラインディングは、当業者に知られており、任意の従来のグラインディング装置、すなわち、自生粉砕ミル、ボールミル、ロッドミル、振動ミル、ロールクラッシャー、遠心インパクトミル、縦型ビーズミル、アトリションミル、ピンミル、ハンマーミル、又は当業者に知られた他のそのような装置のうちの１つ以上において実施することができる。炭酸カルシウム含有鉱物粉末が湿式重質炭酸カルシウム含有鉱物材料を含む場合、グラインディングステップは、自生グラインディングが起こるような条件下で、並びに／又は水平ボールミリング、及び／若しくは当業者に知られた他のこのような方法によって実施することができる。ミリング又はグラインディングは、乾式又は湿式のいずれかで行うことができる。
【０１００】
＜水性溶媒の提供＞
本発明の方法のステップｉｉｉ）によれば、水性溶媒が提供される。
【０１０１】
本発明に係る「水性溶媒」は、水、及び任意に水と混和性であるさらなる溶媒を含む溶液である。好ましくは、任意のさらなる溶媒は不燃性である。
【０１０２】
本発明の水は、処理水又は脱塩水であってよい。好ましい実施形態によると、水は脱塩水である。本発明の意味における「脱塩水」又は「脱イオン水」とは、ナトリウム、カルシウム、鉄、及び銅のようなカチオン、並びに塩化物及び硫酸塩のようなアニオンのような、そのミネラルイオンのほとんど全てが除去された水を指す。当業者は、脱塩水の調製法を知っている。
【０１０３】
本発明の好ましい実施形態によれば、ステップｉｉｉ）の水性溶媒は水からなる。
【０１０４】
＜クラッシングされた材料を接触させて水性組成物を調製すること＞
本発明のステップ（ｉｖ）によれば、ステップ（ｉｉ）のクラッシングされた材料又はステップ（ｉ）の材料をステップ（ｉｉｉ）の水性溶媒と接触させて、水性組成物を調製する。
【０１０５】
接触は、水性組成物又は混合物を形成するために１ステップ又は数ステップで実施することができる。
【０１０６】
本発明の一実施形態によれば、ステップ（ｉｖ）は、ステップ（ｉｉ）のクラッシングされた材料又はステップ（ｉ）の材料を第１のステップで提供するステップ、及びその後ステップ（ｉｉｉ）の水性溶媒を添加するステップを含む。本発明の別の実施形態によれば、ステップ（ｉｖ）は、第１のステップにおいて、ステップ（ｉｉｉ）の水性溶媒を提供するステップ、及びその後ステップ（ｉｉ）のクラッシングされた材料又はステップ（ｉ）の材料を添加するステップを含む。さらに別の実施形態によれば、ステップ（ｉｉ）の少なくとも１つのクラッシングされた材料又はステップ（ｉ）の材料及びステップ（ｉｉｉ）の水性溶媒を同時に接触させる。好ましい実施形態によると、ステップ（ｉｖ）は、ステップ（ｉｉ）のクラッシングされた材料、すなわち、クラッシングされた天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料、又はステップ（ｉ）の材料を第１のステップで提供するステップ、及びその後ステップ（ｉｉｉ）の水性溶媒を添加するステップを含む。
【０１０７】
ステップ（ｉｉｉ）の水性溶媒を一定の流量で添加することができる。あるいは、ステップ（ｉｉｉ）の水性溶媒を、ステップ（ｉｉ）のクラッシングされた材料又はステップ（ｉ）の材料に１ステップで加えてもよい。ステップ（ｉｉｉ）の水性溶媒を、ステップ（ｉｉ）のクラッシングされた材料又はステップ（ｉ）の材料に、複数ステップで添加することも可能である。あるいは、ステップ（ｉｉｉ）の水性溶媒を、ステップ（ｉｉ）のクラッシングされた材料又はステップ（ｉ）の材料に、同一量でないポーション、すなわち、より多いポーション及びより少ないポーションで添加することも可能である。
【０１０８】
別の実施形態によれば、ステップ（ｉｖ）は、ステップ（ｉｉ）のクラッシングされた材料又はステップ（ｉ）の材料をステップ（ｉｉｉ）の水性溶媒と、１ステップ又は複数ステップで接触させて、水性組成物を得ることからなる。
【０１０９】
接触ステップ（ｉｖ）は、当技術分野で知られた任意の手段によって実施することができる。例えば、ステップ（ｉｉ）のクラッシングされた材料又はステップ（ｉ）の材料及びステップ（ｉｉｉ）の水性溶媒を、噴霧及び／又は混合によって接触させることができる。噴霧又は混合に適した処理装置は当業者に知られている。
【０１１０】
本発明の一実施形態によれば、方法のステップ（ｉｖ）は噴霧によって実施される。本発明の別の実施形態によれば、方法のステップ（ｉｖ）は、混合によって実施される。
【０１１１】
ステップ（ｉｖ）における混合は、当業者に知られた任意の従来の手段によって達成することができる。当業者は、彼の方法の装置に従って、混合速度及び温度のような混合条件を適合させるであろう。さらに、混合は均質化条件下で行うことができる。
【０１１２】
例えば、混合及び均質化は、プラウシェアミキサーを用いて実施することができる。プラウシェアミキサーは、機械的に作られた流動床の原理によって機能する。プラウシェアブレードは、水平円筒ドラムの内壁の近くで回転し、混合物の成分を生成物床から開放混合空間に運ぶ。機械的に作られた流動床は、大きなバッチさえも非常に短時間で確実に激しく混合する。乾式操作で塊を分散させるために、チョッパー及び／又は分散機が用いられる。本発明の処理に使用できる装置は、例えば、ドイツのＧｅｂｒｕｅｄｅｒ  Ｌｏｅｄｉｇｅ  Ｍａｓｃｈｉｎｅｎｂａｕ  ＧｍｂＨから、又はドイツのＶＩＳＣＯ  ＪＥＴ  Ｒｕｈｒｓｙｓｔｅｍｅ  ＧｍｂＨから入手可能である。
【０１１３】
本発明の別の実施形態によれば、ステップｉｖ）は、少なくとも１秒間、好ましくは少なくとも１分間、例えば、少なくとも１０分間、１５分間、３０分間、４５分間又は６０分間実施される。好ましい実施形態によれば、ステップｉｖ）は、１秒〜６０分の範囲の時間、例えば、３０秒間又は１分間又は２分間、好ましくは１５分〜４５分の範囲の時間実施される。例えば、混合ステップｉｖ）は３０分間±５分間実施される。
【０１１４】
本発明の好ましい実施形態によれば、ステップｉｖ）は、２０〜１２０℃の範囲の温度で、及び／又は１秒〜６０分の範囲の時間、例えば、３０秒間又は１分間又は２分間実施される。
【０１１５】
また、例えば、得られた混合物の所望の固形分又はブルックフィールド粘度を制御及び／又は維持及び／又は達成するために、方法のステップ（ｉｖ）中に追加の水を導入することができることも、本発明の範囲内である。一実施形態によると、ステップｉｖ）で得られた水性組成物は、水性組成物の総重量を基準として、５０〜８０重量％、好ましくは水性組成物の総重量を基準として５５〜７５重量％、最も好ましくは６０〜７０重量％の固形分を有する。得られた水溶液のブルックフィールド粘度は１０〜１００００ｍＰａ・ｓ、好ましくは５０〜１０００ｍＰａ・ｓである。
【０１１６】
＜高電圧パルスフラグメント化＞
本発明のステップｖ）によれば、ステップｉｖ）の水性組成物は、高電圧フラグメント化装置を使用することにより高電圧パルスフラグメント化を受け、ここで印加電圧は１００〜２５０ｋＶの範囲であり、パルス繰り返し数は０．２〜７．０Ｈｚの範囲であり、装置の電極間の距離は１０〜３００ｍｍの範囲であり、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料１ｋｇあたり１００〜７００の間のパルスが印加される。このような手順により、フラグメント化天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料が得られる。
【０１１７】
したがって、「高電圧パルスフラグメント化」及び装置は当業者に知られており、市販されている。より正確には、高電圧パルスフラグメント化は、鉱物又は相の境界に沿った材料の遊離又は脆弱化を可能にし、このためパルス電力技術、物理的（電気的）材料の不連続性、及び高電圧並びに機械工学的技術の組合せにより汚染を伴うことなく、制御された選択的フラグメント化を可能にする技術である。高電圧フラグメント化装置は、反復放電を生成する。電気エネルギーは、水性溶媒に浸漬された（クラッシングされた）天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料を含む、ステップｉｖ）の水性組成物に加えられる。水のような誘電性液体は、電圧上昇時間が５００ｎｓ未満に保たれていると高い絶縁耐力を有する。その結果、クラッシングされた天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料から放電が強制される。導入された電気エネルギーは音響衝撃波に変換され、クラッシングされた天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料内に大きな引張応力体制が生じる。
【０１１８】
（クラッシングされた）天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料中の不純物、並びに欠陥、例えば、（クラッシングされた）天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料中の結晶欠陥は、このような材料の電気的特性及び音響的特性の不連続性をもたらす可能性がある。誘電率の不連続性は、粒界における電場を増強し、放電チャネルを境界に強いる。生成したプラズマの突然の膨張は、１００００ｂａｒまでの局部圧力の衝撃波を生成する。衝撃波と音響的不連続性の相互作用は、これらの界面に引張応力を集中させる。
【０１１９】
高電圧パルスフラグメント化は、これらの効果を使用して、鉱物又は相の境界に沿って物質を遊離させ、粒子境界に沿って物質を弱め、又は汚染を導入することなく物質のサイズを減少させる。高電圧パルスフラグメント化は、「電気パルスフラグメント化」又は「電気パルス分離」の表題の下でも知られている。
【０１２０】
原理的には、高電圧フラグメント化装置は、フラグメント化される材料のための容器、容器内の少なくとも2つの電極、及びパルス高電圧を生成するための装置を備える。
【０１２１】
本発明のステップｖ）によれば、ステップｉｖ）の水性組成物は、高電圧フラグメント化装置を用いて高電圧パルスフラグメント化を受け、ここで印加電圧は１００〜２５０ｋＶの範囲である。好ましい実施形態では、印加電圧は１２０〜２２０ｋＶの範囲、より好ましくは１４０〜２００ｋＶの範囲、最も好ましくは１５０〜１８０ｋＶの範囲である。
【０１２２】
本発明によれば、パルス繰り返し数は０．２〜７．０Ｈｚの範囲である。好ましい実施形態において、パルス繰り返し数は０．５〜５．０Ｈｚの範囲、より好ましくは０．６〜４．０Ｈｚの範囲、最も好ましくは０．９〜３．０Ｈｚの範囲である。本発明の意味における「パルス繰り返し数」は、Ｈｚで測定される。用語「パルス繰り返し数」は、本発明に従って「周波数」という用語と同義で使用される。
【０１２３】
本発明によれば、装置の電極間の距離は１０〜３００ｍｍの範囲である。好ましい実施形態によれば、装置の電極間の距離は、１５〜２００ｍｍの範囲、より好ましくは１８〜１００ｍｍの範囲、最も好ましくは２０〜４０ｍｍの範囲である。
【０１２４】
本発明によれば、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料１ｋｇあたり１００〜７００の間のパルスが印加される。好ましい実施形態によれば、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料１ｋｇあたり、１２０〜５０0の間のパルス、より好ましくは１４０〜４００の間、最も好ましくは１５０〜３２０の間が印加される。
【０１２５】
本発明の一実施形態によると、ａ）印加電圧は、１２０〜２２０ｋＶの範囲、好ましくは１４０〜２００ｋＶの範囲、最も好ましくは１５０〜１８０ｋＶの範囲、又はｂ）パルス繰り返し数は、０．５〜５．０Ｈｚの範囲、好ましくは０．６〜４．０Ｈｚの範囲、最も好ましくは０．９〜３．０Ｈｚの範囲、又はｃ）装置の電極間の距離は、１５〜２００ｍｍの範囲、好ましくは１８〜１００ｍｍの範囲、最も好ましくは２０〜４０ｍｍの範囲、又はｄ）天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料１ｋｇあたり、１２０〜５００の間のパルス、好ましくは１４０〜４００の間、最も好ましくは１５０〜３２０の間で印加される。
【０１２６】
本発明の別の実施形態によると、ａ）印加電圧は、１２０〜２２０ｋＶの範囲、好ましくは１４０〜２００ｋＶの範囲、最も好ましくは１５０〜１８０ｋＶの範囲、及びｂ）パルス繰り返し数は、０．５〜５．０Ｈｚの範囲、好ましくは０．６〜４．０Ｈｚの範囲、最も好ましくは０．９〜３．０Ｈｚの範囲、及びｃ）装置の電極間の距離は、１５〜２００ｍｍの範囲、好ましくは１８〜１００ｍｍの範囲、最も好ましくは２０〜４０ｍｍの範囲、及びｄ）天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料１ｋｇあたり、１２０〜５００の間のパルス、好ましくは１４０〜４００の間、最も好ましくは１５０〜３２０の間で印加される。
【０１２７】
本発明の一実施形態によると、高電圧パルスフラグメント化のパラメータは、ステップｖ）中に修正されてもよい。例えば、装置の電極間の距離は、ステップｖ）中に減少され得る。本発明の1つの例示的実施形態によると、ステップｖ）の開始時の装置の電極間の距離は、４０ｍｍである。ステップｖ）中、装置の電極間の距離は、３０ｍｍに、最終的には２０ｍｍに減少される。減少は、連続法であってもよく、又は複数のステップ、例えば、２つ以上のステップ、例えば、３つ、４つ、又は５つのステップで実施されてもよい。
【０１２８】
したがって、高電圧パルスフラグメント化及び装置は、当業者に知られており、例えば、スイスのＳｅｌｆｒａｇ  ＡＧから市販されている。
【０１２９】
本発明の例示的実施形態によると、Ｓｅｌｆｒａｇ  Ｌａｂ  Ｓ２．１  Ｌａｂｏｒ  Ｆｒａｇｍｅｎｔｉｅｒａｎｌａｇｅ装置が使用され、ここで印加電圧は１７０ｋＶであり、パルス繰り返し数は２．０Ｈｚであり、装置の電極間の距離はステップｖ）の開始時に４０ｍｍであり、次いで３０ｍｍに減少され、最終的に２０ｍｍに減少され、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料１ｋｇあたり１６０パルスが印加される。
【０１３０】
本発明の別の例示的実施形態によると、Ｓｅｌｆｒａｇ  Ｌａｂ  Ｓ２．１  Ｌａｂｏｒ  Ｆｒａｇｍｅｎｔｉｅｒａｎｌａｇｅ装置が使用され、ここで印加電圧は１６０ｋＶであり、パルス繰り返し数は１．０Ｈｚであり、装置の電極間の距離はステップｖ）の開始時に４０ｍｍであり、次いで３０ｍｍに減少され、最終的に２０ｍｍに減少され、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料１ｋｇあたり３００パルスが印加される。
【０１３１】
このような手順により、フラグメント化天然炭酸カルシウム及び不純物含有物質が得られる。本発明の一実施形態によれば、ステップｖ）で得られるフラグメント化材料は、１００〜３０００μｍ、好ましくは２００〜２５００μｍ、最も好ましくは２５０〜２０００μｍのトップカット粒径ｄ９８を有する粒子の形態である。
【０１３２】
＜フラグメント化水性組成物からの不純物の分離＞
本発明のステップｖｉ）によれば、不純物は、不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムを得るために、１以上のステップにおいて、フラグメント化水性組成物から分離される。本発明に係る「不純物含量が減少した」とは、このような材料が、このような分離ステップ前の同じ材料と比較して、これらの不純物を分離した後の材料の総重量を基準としてより少ない不純物を含むことを意味する。
【０１３３】
分離装置は当業者に知られており、市販されている。本発明の一実施形態によると、ステップｖｉ）における分離は、密度分離器、好ましくは回転流動床濃縮器若しくは振盪台、泡沫浮選機、センサベースの選別機、好ましくはX線選別機、近赤外線選別機若しくは光学選別機、静電分離器及び／又は磁気分離器からなる群から選択される１つ以上の分離器において実施され、好ましくは泡沫浮選機において実施される。
【０１３４】
密度分離は、異なる鉱物は異なる密度を持ち得るという原理に基づいている。これらの物質の比重に応じて、それらを分離することが可能である。密度分離器は、例えば、回転流動床濃縮器又は振盪台である。他の知られた密度分離器は、例えば、空気テーブル、螺旋分級機、ハイドロサイクロン又はジグである。
【０１３５】
回転流動床濃縮器は、その回転中心で供給される急速に回転するボウルである。それは遠心力を利用して、ボウルの傾斜壁に沿って上向きに流れる薄い液膜で輸送される粒子を分離する。沈降の差により、高密度の粒子と粗い粒子はボウル内で濃縮されるが、軽くて細かい粒子は溢水と共に排除される。ボウルの速い回転速度は、重力の数百倍の高い遠心力を生じる。ボウルの底部では、インペラーがボウルの回転を供給物に伝達し、この供給物は、遠心力によって、回転しているボウルの基部に当たるとすぐに上方に流れ出る。回転流動床濃縮器は、例えば、英国のＦａｌｃｏｎ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒｓ  Ｉｎｃ．からＦａｌｃｏｎ  Ｌ４０の商品名で入手可能である。
【０１３６】
本発明の1つの例示的実施形態によると、分離装置は、２００ｇの遠心加速に相当するドラム回転速度、約２Ｌ／分のスラリー供給流、及び約４Ｌ／分の流動化水流で操作される回転流動床濃縮器、好ましくはＦａｌｃｏｎ  Ｌ４０である。
【０１３７】
振盪台は、原料の粒子粒をその比重、密度、大きさ、形状の違いにより分離する薄層せん断流処理装置である。台のデッキは、振動器を使用して与えられる主軸に沿った往復運動又は偏心ヘッド運動を有し、台表面は、リフル又は溝と呼ばれるいくつかのテーパ状ストリップを備えて製造されている。振盪台は、例えば、英国のＨｏｌｍａｎ−Ｗｉｌｆｌｅｙ社からＨｏｌｍａｎ  ８００の商品名で入手可能である。
【０１３８】
本発明の例示的実施形態によると、分離装置は、軸方向に約−０．６°の勾配、横方向に約−６．５°の勾配、及び３つの出口流れのためのスプリッタープレートを有し、乾燥粉末供給速度約５６ｇ／分及び総水流量約１０．７Ｌ／分で操作される振盪台、好ましくはＨｏｌｍａｎ  ８００である。
【０１３９】
泡沫浮選機は、長方形又は円筒形の機械的に撹拌されたセル又はタンク、浮選カラム、Ｊａｍｅｓｏｎセル又は脱インキ浮選機などの装置であり、泡沫浮選を行うことができる。空気吸収法で分類すると、２つの異なる浮選装置、すなわち、空気圧機械と機械式マシーンがある。泡沫浮選機は、例えば、フィンランドのＯｕｔｏｔｅｃ社からＳｋｉｍＡｉｒ浮選ユニット又はＴａｎｋｃｅｌｌの商品名で入手可能である。
【０１４０】
浮選方法は、従来の浮選方法又は逆浮選方法であることができる。本発明の意味における「従来の浮選方法」又は「直接浮選方法」は、所望の天然炭酸カルシウム粒子がその中で直接浮遊し、生成した泡から回収され、不純物を含有する懸濁液を残す浮選方法である。本発明の意味における「逆浮選方法」又は「間接浮選方法」は、不純物がその中で直接浮選し、生成した泡から回収され、所望の天然炭酸カルシウム粒子を含有する懸濁液を残す浮選方法である。本発明の例示的実施形態によると、浮選方法は逆浮選方法である。さらに、コレクター剤を泡沫浮選方法において使用することができる。本発明の意味における「コレクター剤」は、化学吸着又は物理吸着のいずれかによって想定される粒子によって吸着される化合物である。コレクター剤は不純物の表面をより疎水性にする。コレクター剤は、当業者に知られており、市販されている。
【０１４１】
センサベースの選別機は、粒子がセンサ技術によって単独で検出され、次いで、増幅された機械的、水圧的、又は空気圧的方法によって排出される選別機である。本発明による好ましいセンサベースの選別機は、Ｘ線選別機、近赤外選別機又は光学選別機である。Ｘ線選別機は、例えば、米国のＳｔｅｉｎｅｒｔ社からＳｔｅｉｎｅｒｔ  ＸＳＳ  Ｔの商品名で入手可能であり、近赤外選別機は、例えば、米国のＳｔｅｉｎｅｒｔ社からＳｔｅｉｎｅｒｔ  ＮＩＳの商品名で入手可能である。
【０１４２】
静電分離器は、低エネルギー荷電ビーム中で質量によって粒子を分離する装置である。静電分離器の動作原理はコロナ放電であり、２枚のプレートが近接して配置され、高電圧が印加される。この高電圧は、イオン化された粒子を分離するために使用される。静電分離器は、例えば、ドイツのＨａｍｏｓからＨａｍｏｓ  ＥＭＳ又はＨａｍｏｓ  ＫＭＳの商品名で入手可能である。
【０１４３】
磁気セパレータによって、磁力を用いて混合物から磁気感受性材料を抜き出すことができる。磁気分離器は、例えば、ドイツのＨａｍｏｓからＨａｍｏｓ  ＨＳ又はＨａｍｏｓ  ＦＦＳの商品名で入手可能である。
【０１４４】
本発明者らは、驚くべきことに、請求項１に記載の方法によって、不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムを調製することが可能であることを見出した。少なくとも１つの天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料を任意にクラッシングすること、（クラッシングされた）材料を水性溶媒と接触させること、高電圧フラグメント化装置を使用して、得られた水性組成物を高電圧パルスフラグメント化に供すること、及びその後にフラグメント化水性組成物から不純物を分離して、不純物含量が減少されたフラグメント化天然炭酸カルシウムを得ることの組み合わせは、不純物含量が減少されたフラグメント化天然炭酸カルシウムを含有する材料を得るために、不純物をフラグメント化水性天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料から分離する前にグラインディングステップを実施する必要がないため、有利である。このように、請求項１に記載の本発明の方法により、不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムを調製することができ、ミル及び／又はグラインディングビーズの損傷又は破壊が減少又は回避される。さらに、フラグメント化天然炭酸カルシウム粒子を含む最終製品の変色を減少又は回避することができる。天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料がミルでコミニューティングされないためである。さらに、本発明の方法は、扱いやすく、生態学的な方法であり、有効性は満足のいくものである。本発明の方法によって、微細な粒子の形成も回避又は減少させることができる。
【０１４５】
分離ステップｖｉ）の後に得られるフラグメント化天然炭酸カルシウム中の不純物の量は減少する。より正確には、ステップｖｉ）で得られた不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウム中の不純物の量は、ステップi）で提供される材料中の不純物の量よりも、少なくとも０．５重量％、好ましくは少なくとも１重量％、より好ましくは少なくとも２重量％、さらにより好ましくは少なくとも５重量％、最も好ましくは少なくとも１０重量％少ない。例えば、ステップｖｉ）で得られた不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウム中の不純物の量は、ステップｉ）で提供される材料中の不純物の量よりも０．５重量％〜４０重量％の間、好ましくは１重量％〜３５重量％の間、より好ましくは５重量％〜３２重量％の間、さらにより好ましくは１０重量％〜２５重量％の間、最も好ましくは１５重量％〜２５重量％の間少ない。しかし、一実施形態において、ステップｖｉ）で得られた不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウム中の不純物の量は、ステップｉ）で提供される材料中の不純物の量よりも少なくとも５０重量％少ない。
【０１４６】
不純物は、フラグメント化天然炭酸カルシウム粒子を含む最終製品に、例えば、灰色又は黄色などの変色を誘発する可能性がある。本発明の方法によって得られるフラグメント化天然炭酸カルシウムでは、不純物の量が減少するので、不純物の含量が減少した得られたフラグメント化天然炭酸カルシウム及び最終製品の変色も減少し得る。
【０１４７】
本発明の一実施形態によれば、ステップｖｉ）で得られる不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムのＴＡＰＰＩ輝度が改善される。より正確には、ステップｖｉ）で得られる不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムのＴＡＰＰＩ輝度は、ステップｉ）で提供される材料のＴＡＰＰＩ輝度よりも少なくとも２％、好ましくは少なくとも５％、より好ましくは少なくとも１０％高い。
【０１４８】
本発明の別の実施形態によれば、ステップｖｉ）で得られる不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムの黄色指数が減少する。より正確には、ステップｖｉ）で得られる不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムの黄色指数は、ステップｉ）で提供される材料の黄色指数よりも少なくとも２％、好ましくは少なくとも５％、より好ましくは少なくとも１０％低い。
【０１４９】
＜追加の方法のステップ＞
一実施形態によれば、本発明の方法は、好ましくは少なくとも１つのグラインディング助剤の存在下で、ステップｖｉ）から得られた不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムをグラインディングするさらなるステップｖｉｉ）を含む。したがって、不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムの調製方法は、以下のステップを含むことができる。
ｉ）少なくとも１つの天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料を提供するステップ、
ｉｉ）ステップｉ）の材料を任意にクラッシングするステップ、
ｉｉｉ）水性溶媒を提供するステップ、
ｉｖ）ステップｉｉ）のクラッシングされた材料又はステップｉ）の材料をステップｉｉｉ）の水性溶媒と接触させて、水性組成物を調製するステップ、
ｖ）ステップｉｖ）の水性組成物を、高電圧パルスフラグメント化装置を用いて高電圧パルスフラグメント化に供するステップであって、印加電圧は１００〜２５０ｋＶの範囲であり、パルス繰り返し数は０．２〜７．０Ｈｚの範囲であり、装置の電極間の距離は１０〜３００ｍｍの範囲であり、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料１ｋｇあたり１００〜７００の間のパルスが印加されるステップ、
ｖｉ）粉砕された水性組成物から不純物を１つ以上のステップで分離し、不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムを得るステップ、及び
ｖｉｉ）好ましくは、少なくとも1つのグラインディング助剤の存在下、ステップｖｉ）から得られた不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムをグラインディングするステップ。
【０１５０】
グラインディングステップは、当業者に周知の全ての技術及びグラインダーによって実施することができる。グラインディングステップは、例えば、コミニューションが主として二次体との衝撃から生じるような条件下で、すなわち、自生粉砕ミル、ボールミル、ロッドミル、振動ミル、遠心インパクトミル、縦型ビーズミル、アトリションミル、又は当業者に知られた他のそのような装置のうちの１つ以上において、従来の粉砕装置を用いて実施することができる。グラインディングステップは、バッチ式又は連続的に、好ましくは連続的に実施することができる。
【０１５１】
好ましい実施形態によると、グラインディング助剤は、ステップｖｉｉ）中に添加することができる。グラインディング助剤は、それぞれグリコール又はアルカノールアミンのような非イオン性又はカチオン性グラインディング助剤であることができる。存在する場合、これらのグラインディング助剤は、一般に、不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムの表面積に対して、０．１〜５ｍｇ／ｍ２の量である。
【０１５２】
本発明の別の実施形態によれば、ステップｖｉ）の前、ステップｖｉ）中、又はステップｖｉ）の後に、１つ以上の添加剤を水性懸濁液に添加することができる。考えられる添加剤は、例えば、ｐＨ調整剤、溶媒（水、有機溶媒（複数可）及びそれらの混合物）；抑制剤、例えば、デンプン、ケブラコ、タンニン、デキストリン及びグアーガム；及び高分子電解質、例えば、ポリホスフェート及び水ガラスであり、これらは、しばしば、抑制効果と組み合わされて分散効果を有する。既知の他の慣用の添加剤は、発泡剤（ｆｒｏｔｈｅｒ）（発泡剤（ｆｏａｍｉｎｇ  ａｇｅｎｔ））、例えば、メチルイソブチルカルビノール、トリエトキシブタン、松油、テルピネオール及びポリプロピレンオキシド及びそのアルキルエーテルであり、中でも、メチルイソブチルカルビノール、トリエトキシブタン、松油、テルピネオールが好ましい発泡剤である。好ましい実施形態によれば、添加剤は、ｐＨ調整剤、溶媒、抑制剤、高分子電解質、発砲剤、コレクター剤及びそれらの混合物を含む群から選択される。
【０１５３】
本発明の別の実施形態によれば、本発明の方法は、任意のステップｉｉ）又はステップｉ）の後かつ好ましくはステップｉｉｉ）の前に、１５０ｍｍ以下の、好ましくは１００〜１０ｍｍの、より好ましくは８０〜２０ｍｍの、最も好ましくは７０〜３０ｍｍの開口サイズを有する１つ以上のスクリーンの使用によるスクリーニング及び前記スクリーンによって保持された１以上の過大画分を除去するさらなるステップｖｉｉｉ）を含む。例えば、４０ｍｍの開口サイズを有する１つ以上のスクリーンが使用され、前記スクリーンによって保持される過大画分が除去される。
【０１５４】
本発明の別の実施形態によれば、本発明の方法は、任意のステップｉｉ）又はステップｉ）又はステップｖｉｉｉ）の後かつ好ましくはステップｉｉｉ）の前に、１ｍｍ以上、好ましくは２５〜３ｍｍ、より好ましくは２０〜５ｍｍ、最も好ましくは１５〜８ｍｍの開口サイズを有する１つ以上のスクリーンの使用によるスクリーニング及び前記スクリーンを通過した１つ以上の過小画分が除去されるさらなるステップｉｘ）を含む。例えば、１０ｍｍの開口サイズを有する１つ以上のスクリーンが使用され、前記スクリーンによって保持される過小画分が除去される。
【０１５５】
あるいは、本発明による方法は、任意のステップｉｉ）又はステップｉ）の後かつ好ましくはステップｉｉｉ）の前に、１５０ｍｍ以下、好ましくは１００〜１０ｍｍ、より好ましくは８０〜２０ｍｍ、最も好ましくは７０〜３０ｍｍの開口サイズを有する1つ以上のスクリーンの使用によるスクリーニング及び該スクリーンによって保持される１つ以上の過小画分を除去するさらなるステップｘ）を含んでもよい。例えば、５０ｍｍの開口サイズを有する１つ以上のスクリーンが使用され、前記スクリーンによって保持される過小画分が除去される。
【０１５６】
本発明の別の実施形態によれば、本発明による方法は、ステップｖ）の後かつ好ましくはステップｖｉ）の前に、１５００μｍ以下、好ましくは１３００〜５００μｍ、より好ましくは１２００〜６００μｍ、最も好ましくは１１００〜７５０μｍの開口サイズを有する１つ以上のスクリーンの使用によるスクリーニング及び前記スクリーンによって保持される１つ以上の過大画分を除去するさらなるステップｘｉ）を含む。
【０１５７】
不純物含量が減少した得られたフラグメント化天然炭酸カルシウムは、さらに処理されてもよく、例えば、不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムは、水性懸濁液から分離されてもよく、及び／又は洗浄ステップ及び／又は表面処理ステップ及び／又は乾燥ステップにかけてもよい。
【０１５８】
不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムは、当業者に既知の任意の従来の分離手段によって水性組成物から分離することができる。
【０１５９】
本発明の一実施形態によれば、本発明による方法は、不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムを、好ましくは遠心分離又は濾過によって、機械的に脱水するステップをさらに含む。機械的脱水方法の例は、例えば、ドラムフィルター又はフィルタープレスによる濾過、ナノ濾過、又は遠心分離である。あるいは、脱水は熱を用いて実施することができる。熱による脱水方法の例は、例えば、蒸発器内での熱の適用による濃縮方法である。好ましい実施形態によると、機械的脱水は、濾過及び／又は遠心分離によって実施される。
【０１６０】
本発明の一実施形態によれば、該方法は、特に、分離ステップｖｉ）がコレクター剤を用いた泡沫浮選によって行われる場合、不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムを水で洗浄するステップをさらに含む。不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムは、水及び／又は適当な溶媒、好ましくは水で洗浄することができる。好適な溶媒は当技術分野で知られており、例えば、４〜１４個の炭素原子を有する脂肪族アルコール、エーテル及びジエーテル、グリコール、アルコキシル化グリコール、グリコールエーテル、アルコキシル化芳香族アルコール、芳香族アルコール、それらの混合物、又はそれらと水との混合物である。例えば、不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムを、水及び／又は適当な溶媒、好ましくは水で１回、２回又は３回洗浄することができる。
【０１６１】
分離後、不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムを乾燥させて、不純物含量が減少した乾燥されたフラグメント化天然炭酸カルシウムを得ることができる。本発明の方法の一実施形態によれば、乾燥は、６０〜２００℃の範囲、好ましくは８０〜１５０℃の範囲の温度で実施することができる。好ましくは、乾燥は、不純物含量が減少した乾燥されたフラグメント化天然炭酸カルシウムの含水率が、不純物含量が減少した乾燥されたフラグメント化天然炭酸カルシウムの総重量を基準として０．０１〜５重量％の間になるまで実施される。
【０１６２】
一般に、乾燥ステップは、任意の適切な乾燥装置を用いて実施することができ、例えば、蒸発器、フラッシュ乾燥機、オーブン、噴霧乾燥機及び／又は真空チャンバのような装置を使用する、熱乾燥及び／又は減圧下での乾燥を含むことができる。乾燥ステップは、減圧、周囲圧力、又は高圧下で行うことができる。１００℃未満の温度については、減圧下で乾燥ステップを実施することが好ましい場合がある。
【０１６３】
＜不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウム＞
不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムは、本発明の方法によって得ることができる。
【０１６４】
より正確には、不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムは、以下のステップを含む方法によって得ることができる。
ｉ）少なくとも１つの天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料を提供するステップ、
ｉｉ）ステップｉ）の材料を任意にクラッシングするステップ、
ｉｉｉ）水性溶媒を提供するステップ、
ｉｖ）ステップｉｉ）のクラッシングされた材料又はステップｉ）の材料をステップｉｉｉ）の水性溶媒と接触させて、水性組成物を調製するステップ、
ｖ）ステップｉｖ）の水性組成物を、高電圧フラグメント化装置を用いて高電圧パルスフラグメント化に供するステップであって、印加電圧は１００〜２５０ｋＶの範囲であり、パルス繰り返し数は０．２〜７．０Ｈｚの範囲であり、装置の電極間の距離は１０〜３００ｍｍの範囲であり、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料１ｋｇあたり１００〜７００の間のパルスが印加されるステップ、及び
ｖｉ）フラグメント化水性組成物から不純物を１つ以上のステップで分離し、不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムを得るステップ。
【０１６５】
一実施形態によると、不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムは、１００〜３０００μｍ、好ましくは２００〜２５００μｍ、最も好ましくは２５０〜２０００μｍのトップカット粒径ｄ９８を有する粒子の形態である。
【０１６６】
＜不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムの使用＞
本発明の方法により得られる不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムは、紙、プラスチック、塗料、コーティング、コンクリート、セメント、化粧品、水処理及び／又は農業用途に使用することができ、紙中の不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムは、抄紙機のウェットエンドステップ、タバコ紙、板紙、及び／若しくはコーティング用途に、又は輪転グラビア印刷及び／若しくはオフセット印刷及び／若しくはインクジェット印刷及び／若しくは連続インクジェット印刷及び／若しくはフレキソ印刷及び／若しくは電子写真及び／若しくは装飾表面の支持体として使用するのが好ましい。
【０１６７】
＜少なくとも1つの天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料中の不純物を減少させるための高電圧フラグメント化装置の使用＞
本発明によれば、少なくとも１つの天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料中の不純物を減少させるための高電圧フラグメント化装置の使用は、該材料を以下に供することによって提供される。
Ａ）印加電圧は１００〜２５０ｋＶの範囲であり、パルス繰り返し数は０．２〜７．０Ｈｚの範囲であり、装置の電極間の距離は１０〜３００ｍｍの範囲であり、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料１ｋｇあたり１００〜７００の間のパルスが印加される高電圧フラグメント化装置を使用することによる高電圧パルスフラグメント化、及び
Ｂ）フラグメント化天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料から不純物を１つ以上のステップで分離して、不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムを得ること。
【０１６８】
本発明によれば、天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料は、分離ステップＢ）の前及び分離ステップＢ）中にはグラインディングされない。
【実施例】
【０１６９】
＜実験＞
＜1．測定方法＞
【０１７０】
＜粒状材料の粒度分布（直径＜Ｘの粒子の質量％）及びトップカット粒径（ｄ９８）＞
粒度分布（ＰＳＤ）及び相関するトップカット粒径ｄ９８は、ＤＩＮ  ６６１６５−１：２０１６−０８パート１及びパート２に従った篩分けにより測定した。篩分けは、ＩＳＯ  ３３１０−１：２００１−０９パート１（ＩＳＯ  ３３１０−１：２０００）に従い、金属線布の試験篩を用いて行う。
【０１７１】
＜スラリー中の材料の重量固形分（重量％）＞
重量固形分は、固体材料の重量を水性スラリーの総重量で割ることによって決定した。固体材料の重量は、スラリーの水相を蒸発させて、得られた材料を一定の重量まで乾燥させることによって得られた固体材料を秤量することにより決定する。
【０１７２】
＜不純物含量の測定＞
０．５ｇの天然炭酸カルシウム及び不純物含有鉱物、天然炭酸カルシウム又は不純物をＸ線回折（ＸＲＤ）により分析する。まずＲｅｔｓｃｈ社のラボディスクミルでサンプルをミリングし、乾燥機で２０〜４０分間、６０℃で乾燥させる。Ｂｒｕｋｅｒ  Ｄ８  Ａｄｖａｎｃｅ粉末回折計を用いてブラッグの法則に従ってサンプルを分析した。この回折計は、２．２ｋＷのＸ線管、サンプルホルダー、Θ−Θゴニオメーター、及びＶÅＮＴＥＣ−１検出器からなる。ニッケルフィルター処理したＣｕ  Ｋα放射線を全ての実験で用いた。プロファイルは、毎分０．７°のスキャン速度及び２Θで０．００７°のステップサイズを用いて自動的に記録したチャートであった。得られた粉末回折パターンを、ＩＣＤＤ  ＰＤＦ  ２データベースの参照パターンに基づいて、ＤＩＦＦＲＡＣｐｌｕｓソフトウェアパッケージＥＶＡ及びＳＥＡＲＣＨを用いて鉱物含量によって分類した。回折データの定量分析は、多相サンプル中の異なる相の量の決定を意味し、ＤＩＦＦＲＡＣｐｌｕｓソフトウェアパッケージＴＯＰＡＳを使用して実施する。
【０１７３】
＜２．クラッシングされた天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料＞
実施例１〜３について、カルサイト大理石を天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料として使用する。カルサイト大理石は、以下の表に見られるように、実施例によって、異なる量の不純物を含む。不純物の量を、天然炭酸カルシウムと不純物含有材料の総重量を基準として、重量％で示す。この材料をＲｅｔｓｃｈ社のジョークラッシャーＢＢ３００でクラッシングし、ＤＩＮ規格６６１６５−１：２０１６−０８に従って、ＩＳＯ規格３３１０−１：２０００に従う４０ｍｍのスクリーン上で０〜４０ｍｍに、その後ＩＳＯ規格３３１０−１：２０００に従う１０ｍｍのスクリーン上で１０〜４０ｍｍにスクリーニングする。トップカット粒径ｄ９８が４０ｍｍの得られたクラッシングされた天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料を実施例１〜３で用いる。
【０１７４】
【表１】
2020505309.tif 000003
【０１７５】
＜３．実施例＞
【０１７６】
＜実施例１＞
クラッシングされた天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料５００ｇを１０リットルの反応容器に入れ、Ｓｅｌｆｒａｇ装置（Ｓｅｌｆｒａｇ  Ｌａｂ  Ｓ２．１  Ｌａｂｏｒ  Ｆｒａｇｍｅｎｔｉｅｒａｎｌａｇｅ）のパルス電極が脱塩水と接触するように脱塩水に浸漬した。２Ｈｚのパルス繰り返し数、１７０ｋＶ（キロボルト）の印加電圧、及び４０ｍｍの初期電極距離を用いて高電圧フラグメント化を実施し、印加された８０パルスにわたって前記電極距離を２０ｍｍに減少させ、約４５０μｍのｄ５０及び２０００μｍのトップカット粒径ｄ９８を有する０〜２０００μｍの材料のフラグメント化天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料を得た。こうして得られたフラグメント化天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料を、ＤＩＮ規格６６１６５−１：２０１６−０８に従って、ＩＳＯ規格３３１０−１：２０００に従う１ｍｍのスクリーン上でスクリーニングし、その後乾燥させて、０〜１０００μｍのフラグメント化天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料画分を得た。
【０１７７】
フラグメント化天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料画分を水と混合して、フラグメント化天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料を基準として１４重量％の固形分を有する水性スラリーを得た。前記水性スラリーを、バッチモードで操作される密度選別のためのＦａｌｃｏｎ社の回転流動床濃縮システムＬ４０に供した。ドラム回転速度は２００ｇの遠心加速に相当し、スラリー供給流量は毎分約２リットル、流動化流量は毎分約４リットルであった。選別結果を下表に示す。約６９重量％の尾鉱への黄鉄鉱の回収及び約５．６重量％の尾鉱への無色鉱物（炭酸塩及びケイ酸塩）の損失が観察できる。それらの異なる密度による無色ケイ酸塩鉱物（例えば、白雲母）の回収率及び着色硫化鉄鉱物（例えば、黄鉄鉱）の回収率は、有意差があることは明らかである。
【０１７８】
【表２】
2020505309.tif 000004
【０１７９】
実施例１から分かるように、本発明の方法により、天然炭酸カルシウムの量を９８．４６重量％から９８．８重量％に増加させることができるので、不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムの調製が可能である。
【０１８０】
＜実施例２＞
クラッシングされた天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料５００ｇを１０リットルの反応容器に入れ、Ｓｅｌｆｒａｇ装置（Ｓｅｌｆｒａｇ  Ｌａｂ  Ｓ２．１  Ｌａｂｏｒ  Ｆｒａｇｍｅｎｔｉｅｒａｎｌａｇｅ）のパルス電極が脱塩水と接触するように脱塩水に浸漬した。１Ｈｚのパルス繰り返し数、１６０ｋＶ（キロボルト）の印加電圧、及び４０ｍｍの初期電極距離を用いて高電圧フラグメント化を実施し、印加された１５０パルスにわたって前記電極距離を２０ｍｍに減少させ、約２９０μｍのｄ５０及び２０００μｍのトップカット粒径ｄ９８を有する０〜２０００μｍの材料のフラグメント化天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料を得た。こうして得られたフラグメント化天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料を、ＤＩＮ規格６６１６５−１：２０１６−０８に従って、ＩＳＯ規格３３１０−１：２０００に従う８００μｍのスクリーン上でスクリーニングし、その後乾燥させて、０〜８００μｍのフラグメント化天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料画分を得た。
【０１８１】
フラグメント化天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料画分を水と混合して、水性スラリーを得、それを直接泡沫浮選（逆浮選、ここで、泡沫から回収された不純物は尾鉱に相当する）に付した。浮選の結果を下表に示す。約７８重量％の尾鉱（泡）への不純物の回収及び約２重量％の尾鉱への天然炭酸カルシウムの損失が観察できる。
【０１８２】
【表３】
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【０１８３】
実施例２から分かるように、本発明の方法により、不純物の量を０．４４重量％から０．１重量％に減少させることができるので、不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムの調製が可能である。
【０１８４】
＜実施例３＞
クラッシングされた天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料５００ｇを１０リットルの反応容器に入れ、Ｓｅｌｆｒａｇ装置（Ｓｅｌｆｒａｇ  Ｌａｂ  Ｓ２．１  Ｌａｂｏｒ  Ｆｒａｇｍｅｎｔｉｅｒａｎｌａｇｅ）のパルス電極が脱塩水と接触するように脱塩水に浸漬した。１Ｈｚのパルス繰り返し数、１６０ｋＶ（キロボルト）の印加電圧、及び４０ｍｍの初期電極距離を用いて高電圧フラグメント化を実施し、印加された１５０パルスにわたって前記電極距離を２０ｍｍに減少させ、約２９０μｍのｄ５０及び２０００μｍのトップカット粒径ｄ９８を有する０〜２ｍｍの材料のフラグメント化天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料を得た。こうして得られたフラグメント化天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料を、ＤＩＮ規格６６１６５−１：２０１６−０８に従って、ＩＳＯ規格３３１０−１：２０００に従う８００μｍのスクリーン上でスクリーニングし、その後乾燥させて、０〜８００μｍのフラグメント化天然炭酸カルシウム及び不純物含有材料画分を得た。
【０１８５】
フラグメント化天然炭酸カルシウム及び不純物含有物質画分を、軸方向の傾きが約−０．６°、横方向の傾きが約−６．５°、最大ストローク頻度及び最大ストローク長、乾燥カルサイト大理石の供給速度が毎分約５６ｇ、総水流量が毎分約１０．７Ｌで、３つの出口流（軽質画分（６６ｃｍ）、中質画分（５５ｃｍ）及び重質画分（軸の傾き方向に対して垂直））に対するスプリッタープレートの位置を図１に示すように設定した、Ｈｏｌｍａｎ−Ｗｉｌｆｌｅｙ  ８００振盪台上での密度選別用供給物として用いた。振盪台の結果を下表に示す。これから分かるように、重質画分への不純物の回収率が約３６重量％である一方、天然炭酸カルシウムは、この画分へはわずか約２４重量％であることが報告されている。中質画分への天然炭酸カルシウムの回収率が約５８重量％である一方で、不純物は、この画分へは約３５重量％であることが報告されている。軽質画分では、不純物が約２９重量％の回収率で寄与する一方、天然炭酸カルシウムは、この画分へはわずか約１７重量％であることが報告されている。
【０１８６】
【表４】
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【０１８７】
実施例３から分かるように、本発明の方法により、不純物の量を、中質画分中の０．５７重量％から０．３４重量％に減少させることができるので、不純物含量が減少したフラグメント化天然炭酸カルシウムの調製が可能である、
【図１】
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【国際調査報告】
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2020505309.tif 000009
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