기술 분야

본 발명은 형석 농축 공정에 사용되는 부양 집합체의 제조 방법에 관한 것이며, 특히, 올레산 생산 과정의 중간 생성물이며, 현재의 형석 부양 공장에서 형석 부양 수집제로 널리 사용되는 원유 지방산 또는 혼합 지방산을 기본 원료로 사용하여 형석 부양 수집제를 제조하는 방법에 관한 것이다.

배경 아트

현재 올레산은 국내외 플루오르석 농축 공장에서 부양 집진제로 널리 사용되고 있다. 올레산은 식용유를 원료로 생산할 수 있지만, 식용유의 가격이 비싸고 자원이 한정되어 있어 최근 몇 년간 일부 제조업체들은 올레산 생산 원료로 비누 찌꺼기나 산화유를 사용하기 시작했다. 여기서 비누 찌꺼기란 제유 공장에서 식용 동물성 및 식물성 기름을 가공하는 과정에서 발생하는 부산물을 말하며, 즉 정제된 기름을 제거한 후 남은 유화층과 침전물을 의미합니다. 산화유는 비누 찌꺼기를 예비 산화 및 가수분해한 후 얻어지는 지방산과 가수분해되지 않은 유분의 혼합물을 말하며, 산가(acid value)는 110~130(mg KOH/g 시료)입니다.

올레산을 제조하는 일반적인 공정은 다음과 같습니다. 원비누 원료 또는 산화된 오일을 산성 또는 알칼리성 조건에서 가수분해하여 조지방산을 생산합니다. 조지방산에서 수상층을 제거한 후, 이를 건조, 탈수 및 증류하여 조지방산 양의 약 85%를 차지하는 혼합지방산을 생산하며, 이 과정에서 증류 잔류물이라는 부산물도 함께 생성됩니다; 그런 다음 혼합 지방산을 냉동 및 압착하여 최종 제품인 올레산을 생산하며, 올레산의 수율은 혼합 지방산 양의 약 65%에서 75%를 차지하고, 부산물로 고체산이 생성됩니다.

위의 생산 공정에서 볼 수 있듯이, 올레산의 생산 주기는 길고, 증류 및 냉동 압착에 소요되는 에너지 소비량이 많으며, 두 가지 저가 부산물(증류 잔류물 및 고체 산)이 발생합니다. 초기 중간 원유 지방산에 비해 최종 올레산 제품의 비율은 약 50%에서 65%에 불과하여, 올레산의 가격이 비싸지고, 이를 사용하는 형석 부양 공장의 생산 비용이 증가하게 됩니다. 게다가 일부 공장에서 냉동 압착 공정이 불완전하여 고형산을 더 많이 함유한 올레산이 생산되는 경우가 많습니다. 이러한 올레산을 형석 부양 집금제로 사용할 경우, 저온 조건에서 부양 성능이 현저히 저하되고 집금 능력이 급격히 떨어집니다.

발명의 개요

본 발명의 목적은 올레산 생산 및 형석 부유 공정에서의 적용과 관련하여 상기 언급된 문제점을 고려하여, 생산 비용이 낮고 집진 능력이 뛰어나며 저온 부유 공정에 적합한 형석 부유 집진제의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 형석 부양 집합제의 제조 방법은 다음의 공정 및 단계에 따라 수행된다: 올레산 생산의 중간 제품인 원유 지방산 또는 혼합 지방산을 원료로 사용하며, 이 원료의 산가(acid value)는 165 mg KOH/g 시료 이상이고 불포화산 함량은 80% 이상이어야 한다; 지방산 중량 대비 3%에서 15%의 농축 황산을 첨가하고, 반응 온도를 20°C에서 40°C로 조절하며, 반응 시간을 40분에서 90분으로 설정한다; 황화 반응이 완료된 후 세척하고, 침전시킨 뒤 상층의 물을 분리한 다음, 지방산 중량 기준 0.4%에서 3%의 양에 해당하는 부상 발포제를 첨가하고 균일하게 혼합하여 완제품을 얻는다.

본 발명이 제공하는 형석 부양 집합체의 제조 방법에서, 첨가되는 농축 황산의 최적량은 지방산 중량 기준으로 5% 내지 8%이다. 첨가량이 너무 많으면 완제품의 발포성이 지나치게 강해져 선택성이 떨어지고, 첨가량이 너무 적으면 황산화 반응이 불충분해진다. 첨가되는 부양 발포제의 양은 지방산 중량 기준으로 0.5%에서 1% 사이가 바람직하다. 첨가량이 너무 많으면 발포성이 지나치게 강해져 선택성이 떨어지고, 첨가량이 너무 적으면 시약의 집진 성능이 저하된다.

첨가되는 부상 발포제는 테르펜 알코올과 같은 알코올, 폴리프로필렌 글리콜 에테르와 같은 폴리글리콜 에테르, 또는 트리에톡시부탄과 같은 알칸, 혹은 상기 유형과 유사한 특성을 지닌 기타 발포제 중 하나일 수 있으며, 이들 모두는 당업자에게 잘 알려져 있다. 시중에서 널리 구할 수 있는 제2호 부양유(알코올 계열, 주성분 및 유효 성분이 테르펜 알코올인 것)를 사용하는 것이 바람직하다.

올레산 제조 방법과 비교할 때, 본 발명이 제공하는 형석 부양 집진제의 제조 방법은 다음과 같은 장점을 갖는다:

(1) 가치가 낮은 부산물을 배출할 필요가 없으므로, 원자재의 활용도를 극대화하고 생산 비용을 절감할 수 있습니다.

(2) 올레산 제조 공정에 비해, 본 발명에 따른 형석 부양제의 제조 기술은 올레산 생산에 필요한 건조, 탈수, 증류 및 냉동 압축과 같은 긴 생산 주기를 40~90분 정도의 황산염화 반응으로 대체함으로써 에너지 소비를 대폭 줄이고, 결과적으로 비용을 절감한다.

(3) 황산염화 처리를 통해 원료에 포함된 불포화 지방산의 일부가 황산염화 반응을 일으킨다. 황산염화 생성물은 황산염기를 도입하여 시약의 광석에 대한 흡착력을 향상시키고, 결과적으로 시약의 포집 성능을 높인다. 황산염화 생성물은 수용성이 우수하다. 이들은 저융점 발포제와 함께 지방산 분자 구조에 결합되어, 슬러리 내 시약의 유화 및 분산성을 개선하고 광물 표면에 대한 시약의 피복률을 높여, 결과적으로 시약의 집진 능력을 크게 향상시킵니다.

(4) 본 방법에 따라 제조된 형석 부양 집합제는 유화 및 용해 특성이 향상되었을 뿐만 아니라 수용성 및 분산성도 우수하여, 상온 또는 저온 조건에서의 형석 부양 공정에 적합하다.

실시예에 대한 상세한 설명

본 발명이 제공하는 방법은 다음의 실시예를 참조하여 아래에서 더욱 상세히 설명한다.

예 1

올레산 생산의 중간체인 원유 지방산 또는 혼합 지방산을 원료로 100 g을 사용하였으며, 이 원료의 산가(acid value)는 165 mg KOH/g 시료 이상이었고 불포화산 함량은 80.0%였으며, 3 g의 농축 황산을 지속적인 교반 하에 첨가하였다. 반응 온도는 냉각수를 사용하여 35°C에서 40°C 범위로 조절하였다. 농축 황산 첨가 후 총 40분 동안 교반을 계속하였다. 그 후 수돗물 20 g을 첨가하고 1분간 교반하여 세척한 뒤, 1~2시간 동안 방치하였다. 층이 명확하게 분리된 후, 물층을 분리하고 제2호 부양유(거품제) 3 g을 첨가한 뒤 균일하게 혼합하여 제품을 얻었다.

예 2

공정 조건: 사용된 원료 지방산의 양은 100 g이었으며, 산가(acid value)는 175 mg KOH/g 시료 이상이었고 불포화 지방산 함량은 85%였다. 황산화 반응 온도는 30°C에서 35°C 사이였으며, 황화 반응 시간은 60분이었으며, 첨가된 농축 황산량은 7 g, 제2호 부양유(발포제) 첨가량은 1 g이었다. 공정 단계는 실시예 1과 동일했다.

예 3

공정 조건: 사용된 원료 지방산의 양은 100 g이었으며, 산가(acid value)는 180 mg KOH/g 시료 이상이었고, 불포화 지방산 함량은 88.5%였다. 황산화 반응 온도는 20°C~30°C 범위였으며, 황화 반응 시간은 90분이었으며, 첨가된 농축 황산량은 15 g, 첨가된 부상제 양은 0.4 g이었다. 공정 단계는 실시예 1과 동일했다.

예 4

공정 조건: 원료 지방산의 사용량은 100 g이었고, 농축 황산의 첨가량은 8 g, 제2호 부양유(발포제)의 첨가량은 0.5 g이었다. 그 외의 공정 조건은 실시예 2와 동일했다. 공정 단계는 예 1과 동일했다.

예 5

공정 조건: 원료 지방산의 사용량은 100 g이었고, 농축 황산의 첨가량은 5 g, 제2호 부양유(발포제)의 첨가량은 0.8 g이었다. 그 외의 공정 조건은 예 2와 동일했다. 공정 단계는 실시예 1과 동일했다.

예 6

부유 발포제로는 트리에톡시부탄을 첨가하였다. 그 외의 공정 조건은 예 2와 동일하였다. 공정 단계는 예 1과 동일하였다.

예 7

부여된 부상 발포제는 폴리프로필렌글리콜 에테르였다. 그 외의 공정 조건은 실시예 2와 동일했다. 공정 단계는 실시예 1과 동일했다.

본 발명의 형석 부양 집합체 제조 방법에 사용되는 장비는 해당 기술 분야의 전문가에게 잘 알려진 통상적인 장비이다.

본 방법에 의해 제조된 형석 부양 집합제는 14°C~20°C 범위의 응고점을 가지며, 산가치는 170~200 mg KOH/g 시료이다. 이 제품은 대부분 원료 지방산의 특성을 유지한다. 첨가된 산의 양에 따라, 제품의 1/3에서 1/4 정도가 농축 황산과 황산염화 반응을 일으켜 황산염화 생성물 및 그 가수분해 생성물인 R‑CH=CH‑(CH₂)ₙ‑COOH를 형성한다. 따라서 이 제품은 지방산, 불포화 지방산의 황산염화 생성물 및 그 가수분해 생성물, 그리고 부양 발포제의 혼합물이며, 실온에서 점성이 있는 유성 액체 형태로 나타납니다.