FI20205891A1 - Aktiivinen magnesiumhydroksidi - Google Patents

Abstract

Esillä oleva keksintö menetelmää aktiivisen magnesiumhydroksidin valmistamiseksi. Menetelmässä yhdistetään magnesiumoksidin hydratisoinnissa kemiallinen aktivionti voimakkaaseen mekaaniseen sekoittamiseen, jolloin hydratisointireaktiota saadaan katalysoitua niin, että saadaan aikaiseksi aktiivista magnesiumhydroksidia.

Description

Aktiivinen magnesiumhydroksidi Keksinnön taustaa Keksinnönala Esillä oleva keksintö koskee magnesiumhydroksidin valmistusmenetelmää sekä tällaisella menetelmällä valmistettua magnesiumhydroksidia sekä magnesiumhydroksidin loppukäyttökohteita, kuten magnesiumsulfaatin valmistus.

Tekniikan taso Magnesiumhydroksidin kulutuksen odotetaan kasvavan entisestään sen turvallisuuden ja ympäristöystävällisyyden takia. Erityisesti lisääntyvän jäteveden käsittelyn, etenkin öljy- ja — kaasuteollisuudessa, kemianteollisuudessa, metalliteollisuudessa ja voimalaitoksissa, odotetaan lisäävän magnesiumhydroksidin kysyntää. Lisäksi ympäristöjärjestöjen kasvava pyrkimys vähentää halogenoitujen palonestoaineiden käyttöä luo tarpeen turvallisemmille aineille, sillä palon estoaineiden käytön lisääntyminen aiheuttaa kasvavan huolen niiden haitallisista vaikutuksista sekä ihmisten että ympäristön terveyteen. Tämän lisäksi — magnesiumhydroksidia hyödynnetään mm. elintarvikkeissa ja lääketieteessä happamuudensäätöaineena. Yksi suurimmista magnesiumhydroksidin käyttökohteista on muiden magnesiumyhdisteiden valmistus. o Lisäksi magnesiumhydroksidin käyttöä lisää sen kasvava käyttö sellu- ja O 25 — paperiteollisuudessa vaihtoehtoisena neutraloivana aineena ja selluloosan suoja-aineena. 2 Magnesiumhydroksidi tarjoaa kustannustehokkaan ja erinomaisen ratkaisun sekä O mekaanisessa että kemiallisessa valkaisuprosessissa sellu- ja paperiteollisuudessa. x = Magnesiumhydroksidin käyttö etenkin veden ja savukaasujen puhdistuksessa ja pH:n 8 30 — säädössä kiinnostaa tutkijoita. Tällä hetkellä käytetään tyypillisesti N magnesiumkarbonaattia, mutta ongelmana on sen liian alhainen reaktiivisuus. Siten, N magnesiumhydroksidin hyödyntämisen kannalta olisi merkittävää pystyä valmistamaan mahdollisimman aktiivista magnesiumhydroksidia, jotta sen toiminta eri jatkokäytöissä olisi mahdollisimman tehokasta. Tavoitteena on saavuttaa kalsiumhydroksidia vastaava aktiivisuus mahdollisimman yksinkertaisella ja tehokkaalla menetelmällä. Tyypillisesti magnesiumhydroksidia valmistetaan magnesiumoksidista, joka on — epäorgaaninen yhdiste, jota esiintyy luonnossa mineraalina. Vesiliuoksessa magnesiumoksidi muodostaa nopeasti veden kanssa magnesiumhydroksidia. Magnesiumoksidi voidaan ottaa luonnosta suoraan sellaisenaan tai sitä voidaan valmistaa kalsinoimalla muista magnesiumpitoisista raaka-aineista, kuten magnesiumkarbonaatista. Typillisesti magnesiumoksidi muunnetaan magnesiumhydroksidiksi kemiallisella — menetelmällä, jossa magnesiumoksidi hydrataan katalyytin läsnä ollessa korotetussa lämpötilassa. Esimerkiksi patenttijulkaisussa CN110342552 A on kuvattu kemiallinen mikro-nano- magnesiumhydroksidin valmistusmenetelmä, jossa magnesiumkarbonaatti kalsinoidaan —magnesiumoksidiksi. Magnesiumoksidi sekoitetaan veteen ja lisätään etyleeniglykolia ja modifikaatioainetta, minkä jälkeen suoritetaan hydrataatio, jonka tuloksena syntyy magnesiumhydroksidia. US-julkaisussa 5662881 A magnesiumoksidi sekoitetaan alkaliseen vesiliuokseen korotetussa lämpötilassa ja saatu tuote saatetaan märkä- pulverisointiin.

Keksinnön yhteenveto Esillä oleva keksintö koskee menetelmää magnesiumhydroksidin, erityisesti aktiivisen o magnesiumhydroksidin, valmistamiseksi. O 25 2 Menetelmässä magnesiumhydroksidia valmistetaan magnesiumpitoisesta raaka-aineesta O hydratisoimalla magnesiumoksidia käyttäen yhtäaikaisesti kemiallista aktivonitia ja z voimakasta mekaanista sekoitusta reaktion katalysoimiseen. Joko magnesiumpitoinen = raaka-aine on itsessään magnesiumoksidi-pitoista tai raaka-aineelle suoritetaan esikäsittely, 8 30 — jossa se kalsinoidaan magnesiunoksidiksi tai ainakin magnesiumoksidi-pitoiseksi raaka- ä aineeksi.

Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että yhdistämällä hydratisoinnissa kemiallinen aktivionti ja mekaaninen voimakas sekoitus saadaan aikaan katalysoitu hydrataatioreaktio, jonka tuloksena syntyy aktiivista magnesiumhydroksidia.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle ratkaisulle on pääasiallisesti tunnusomaista se, mikä on esitetty itsenäisissä patenttivaatimuksissa.

Esillä olevalla keksinnöllä saavutetaan huomattavia etuja.

Esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä mahdollistaa aktiivisen magnesiumhydroksidin valmistamisen — yksinkertaisella ja tehokkaalla menetelmällä monipuolisesti erilaisista magnesiumpitoisista raaka-aineista.

Edullisesti menetelmässä hyödynnetään etenkin vähempiarvoisia sivuvirtaraaka-aineita luonnonresursseja säästäen.

Etenkin aktiivisen magnesiumhydroksidin valmistaminen suuria määriä epäpuhatuksia sisältävistä raaka- aineista on ollut haastavaa.

Siten esillä olevan keksinnön mukaisella menetelmällä — pystytään huomattavasti kasvattamaan magnesiumhydroksidin valmistuksen raaka- ainepohjaa.

Esillä olevan keksinnön mukaisella menetelmällä on etuna myös sen lämpötaloudellisuus.

Lisäksi esillä olevan keksinnön mukaisella menetelmällä saadaan säädeltyä reaktionopeutta — niin, että reaktio etenee tasaisesti, jolloin saadaan aikaan myös tasaisempi partikkelikokojakauma.

Menetelmässä syntyvää partikkelikokojaukaumaa on myös mahdollista ohjata haluttuun suuntaan muuttamalla sekoitusvoimakkuutta ja/tai katalyytin määrää tai molekyylipitoisuutta.

Käytännössä pystytään siis saavuttamaan alhaisempi o keskipartikkelikoko ja vältytään suurilta osin agglomeraateilta.

O 25 3 Piirrustukset © = Kuviossa 1 on esitetty neutralointitestintulokset yhden sovellutusmuodon mukaiselle = magnesiumhydroksidille sekä kahdelle vertailumateriaalille. 3 30 N Kuviossa 2 on esitetty esimerkin 1 mukaisesti valmistetulle magnesiumhydroksidille N rikkihappotestillä suoritetun neutralisointikokeen tulokset.

Kuviossa 3 on esitetty yhden sovellutusmuodon mukaisen magnesiumhydroksidin ruusumainen morfologia, kun happokatalyyttinä on käytetty muurahaishappoa. Kuviossa 4 on esitetty yhden sovellutusmuodon mukaisen magnesiumhydroksidin — ruusumainen morfologia, kun happokatalyyttinä on käytetty etikkahappoa. Sovellutusmuodot Esillä olevassa yhteydessä tarkoitetaan prosenteilla painoprosentteja, mikäli mitään muuta — ei ole sanottu. Esillä oleva keksintö koskee menetelmää magnesiumhydroksidin valmistamiseksi magnesiumpitoisesta raaka-aineesta siten, että kalsinoimalla esikäsitelty tai muuten magnesiumoksidi-pitoinen raaka-aine hydratisoidaan käyttämällä yhtäaikaisesti kemiallista — aktivointia ja voimakasta mekaanista sekoitusta. Magnesiumpitoiseksi raaka-aineeksi soveltuu mikä tahansa magnesiumpitoinen aine tai yhdiste, josta saadaan termisen käsittelyn tuloksena magnesiumoksidia. Yhden sovellutusmuodon mukaan magnesiumpitoinen raaka-aine on magnesium, — magnesiumoksidi, magnesiumhydroksidi, magnesiitti tai hydromagnesiitti, tai jokin näiden seos. Magnesiumpitoinen raaka-aine voi siis olla jo sellaineen magnesiumoksidi-pitoinen, jolloin o esikäsittelyä kalsinoimalla ei välttämättä tarvita. Mikäli magnesiumpitoinen raaka-aine ei e 25 — ole magnesiumoksidi-pitoinen, suoritetaan raaka-aineelle esikäsittely seen muuntamiseksi 2 magnesiumoksidi-pitoiseksi.

O z Lisäksi magnesiumpitoinen raaka-aine voi sisältää myös muita aineita. Yhden a - sovellutusmuodon mukaan magnesiumpitoinen raaka-aine sisältää ainakin yhtä O . D 30 — seuraavista: N - 1-20 paino-%, edullisesti 5 — 10 paino-% rautaoksidia,

N - 1-35 paino-%, edullisesti 5 — 20 paino-% piidioksidia, - 1—5 paino-% alumiinioksidia, - 1—35 paino-%, edullisesti 15 — 30 paino-% talkkia,

- 1—5 paino-% vettä, ja - 1—5000 mg/kg, edullisesti 1000 — 3000 mg/kg muita metalleja. Yhden sovellutusmuodon mukaan magnesiumpitoinen raaka-aine sisältää kaikkia edellä 5 listattuja aineita. Edullisesti menetelmässä pyritäänkin hyödyntämään erilaisia sivuvirroista jalostettavia raaka-ainelähteitä. Raaka-aineena voidaan hyödyntää esimerkiksi magnesiittihiekkaa, josta saadaan menetelmän avulla jalostettua reaktiivista kiertoainepohjaista magnesiumhydroksidia. Menetelmä kuitenkin toimii myös puhtaille lähtöaineille.

Yhden sovellutusmuodon mukaan kalsinoimalla esikäsitellyn tai muuten magnesiumoksidi-pitoisen raaka-aineen magnesiumoksidipitoisuus on 35 — 100 paino-%, edullisesti 50 — 100 paino-%, edullisemmin 80 — 100 paino-%.

— Yhden sovellutusmuodon mukaan magnesiumpitoisena raaka-aineena käytetään raaka- ainetta, jonka magnesiumoksidipitoisuus on ennen esikäsittelyä 30 — 50 paino-%, edullisesti 35 - 45 paino-%. Edullisesti esikäsittelyn jälkeen tämän magnesiumoksidipitoisen raaka-aineen magnesiumoksidipitoisuus on 50 — 70 paino-%, edullisesti 55 — 65 paino-%.

Siten yhden sovellutusmuodon mukaan magnesiumpitoinen raaka-aine sisältää: - 35—45 paino-% mageniumoksidia, - 1-20 paino-%, edullisesti 5 — 10 paino-% rautaoksidia, o - 1-35 paino-%, edullisesti 5 — 20 paino-% piidioksidia, O 25 - 1—5 paino-% alumiinioksidia, 2 - 1—35 paino-%, edullisesti 15 — 30 paino-% talkkia, O - 1-5 paino-% vettä, ja z - 1—5000 mg/kg, edullisesti 1000 — 3000 mg/kg muita metalleja. a 8 30 — Yhden sovellutusmuodon mukaan menetelmän ensimmäisessä vaiheessa N magnesiumpitoinen raaka-aine seulotaan suurikokoisten epäpuhtauspartikkeleiden, kuten s raudan, poistamiseksi käsiteltävästä aineesta. Magnesiumpitoinen raaka-aine voidaan seuloa esimerkiksi alle 2000 um, edullisesti alle 1500 um, edullisemmin alle 1000 um, partikkelikokoon. Seulonta voidaan tehdä esimerkiksi yksinkertaisesti mekaanisesti erottamalla esimerkiksi seulakoneen avustuksella. Edullisesti ainakin 80 paino-% käytetystä raaka-aineesta seulotaan alle halutun partikkelikoon, edullisemmin 100 paino- %.

Seuraavaksi mahdollisesti seulotulle magnesiumpitoiselle raaka-aineelle suoritetaan esikäsittely mikäli magnesiumpitoinen raaka-aine ei ole jo hapettuneessa muodossa eli magnesiumoksidina tai ainakin magnesiumoksidi-pitoista ainetta. Mikäli magnesiumpitoinen raaka-aine on jo itsessään magnesiumoksidia esikäsittelyä ei tarvita.

— Esikäsittelyssä magnesiumpitionen raaka-aine kalsinoidaan sen muuntamiseksi magnesiumoksidiksi. Yhden sovellutusmuodon mukaan raaka-aine esikäsitellään joko kiertouunikalsinoinnilla, flash-kalsinoinnilla tai leijupetikalsinoinnilla, kalsinointimenetelmää kuitenkaan mitenkään rajaamatta.

— Yhden sovellutusmuodon mukaan magnesiumpitoinen raaka-aine esikäsitellään kalsinoimalla siten, että ensin raaka-ainetta kuivataan, edullisesti kunnes siitä ei enää haihdu kaasuja, minkä jälkeen raaka-aine lämmitetään tiettyyn lämpötilaan, jolloin raaka- aine kalsinoituu. Raaka-aineen kuivaus tapahtuu edullisesti 80 — 150 *C lämpötilassa, edullisemmin 100 — 120 °C lämpötilassa, esimerkiksi noin 105 *C:ssa. Kuivausta — seuraavassa lämmityksessä lämpötila nostetaan edullisesti 700 — 850 °C lämpötilaan, edullisemmin 800 — 825 °C lämpötilaan.

Yhden sovellutusmuodon mukaan lämmitystä jatketaan noin 30 — 120 minuutin ajan. o Lämmitysaika riippuu kuitenkin käytetystä kalsinointi-menetelmästä, esimerkiksi flash- O 25 — kalsinoinnissa lämmitys tapahtuu lämpöpulssien avulla, jotka kestävät vain 1-30 sekuntia. 3 O Menetelmän seuraavassa vaiheessa tapahtuu esikäsitellyn tai muuten magnesiumoksidi- z pitoisen raaka-aineen hydratisointi. Hydratisointi tapahtuu hyödyntämällä samanaikaisesti = kemiallista aktivointia sekä voimakasta mekaanista sekoitusta. Reaktion katalysointiin 8 30 — voidaan lisäksi käyttää lämpöenergiaa. Edullisen sovellutusmuodon mukaan esillä olevassa ä keksinnössä yhdistyykin mekaaninen aktivointi, happokatalysointi sekä lämpöaktivointi. Yhden sovellutusmuodon mukaan hydratisointi tapahtuu sekoittamalla voimakkaasti mekaanisesti keskenään esikäsitelty tai muuten magnesiumoksidi-pitoinen raaka-aine, vesi ja katalyytti. Edullisesti katalyytti on sellainen, joka kykenee muodostamaan kompleksin Mg” -ionin kanssa. Yhden sovellutusmuodon mukaan sekaan sekoitetaan myös dispergointiaine. Sekoitus voidaan suorittaa korotetussa lämpötilassa. Käytönnössä hydratisointia katalysoidaan esillä olevassa keksinnössä edullisesti kolmella tavalla, lämmöllä, katalyytillä sekä liike-energialla. Edullisen sovellutusmuodon mukaan esillä olevassa keksinnössä käytetään happokatalyyttiä kemiallisessa aktivoinnissa. Edullisesti happokatalyyttinä käytetään orgaanista happoa, etenkin etikkahappoa, sitruunahappoa tai muurahaishappoa, — edullisimmin etikkahappoa. Happokatalyytin on todettu esillä olevassa keksinnössä olevan edullinen katalyytti, koska se tehostaa huomattavasti hydratointireaktion hitainta vaihetta. Magnesiumoksidin hydrataatiossa vesimolekyylit ympäröivät magnesiumoksidikiteen, minkä jälkeen tapahtuu, kahdessa vaiheessa, ensin Mg(OH)' kompleksin kiteytyminen ja sitten magnesiumhydroksidin [Mg(OH);] kiteytyminen. Magnesiumhydroksidi on hyvin — niukkaliukoinen, joten se tyypillisesti muodostaa tuoreiden kiteiden pintaan eristävän kalvon, joka hidastaa reaktiota. Erityisesti happokatalyytin vaikutuksesta kalvon muodostuminen lähelle emopartikkelia estyy, sillä vety-ionien (H) lähiympäristö on hyvin hapan, jolloin hydratointireaktio pääsee etenemään nopeammin. Happokatalyytin valintaan vaikuttaa oleellisesti happotyyppi ja voimakkuus. Hapon voimakkuudella (pKa-arvo) sekä — vastaionien tyypillä voidaan vaikuttaa syntyvät magnesiumhydroksidin partikkelimuotoon. Happokatalyytti on edullinen katalyytti myös siksi, että se on raaka-aineena halpa eikä se haittaa epäpuhtautena tuotteen toimintavarmuutta.

o Esillä olevan keksinnön kannalta riittävän mekaanisen aktivoinnin saavuttamiseksi O 25 — mekaanisessa sekoittamisessa käytetään edullisesti vähintään 500 rpm:n sekoitusnopeutta, 2 edullisemmin ainakin 1000 rpm:n sekoitusnopeutta, edullisimmin esimerkiksi noin 3000 O rpm:n sekoitusnopeutta.

x = Yksityiskohtaisemmin, yhden sovellutusmuodon mukaan, hydratisointivaihe aloitetaan 8 30 — lisäämällä raaka-aine ja vesi reaktioastiaan, minkä jälkeen veden lämpötila säädetään N välille 40 — 100 *C, edullisesti välille 50 — 70 *C, esimerkiksi noin 60 *C:een. Vettä lisätään N haluttua tuotekoostumusta vastaava määrä. Yhden sovellutusmuodon mukaan lisättävän veden määrä voidaan laskea seuraavasti, kun halutaan 50 paino-% kuiva-ainepitoisuus lopputuotteeseen: Lisättävän veden määrä = 1 * (muiden aineiden pitoisuus) + 1,45 * (MgO:n pitoisuus). Vettä voidaan halutusti lisätä tai vähentää tästä määrästä, mikäli lopputuotteen kuiva- —ainepitoisuutta halutaan säätää korkeammaksi tai matalammaksi. Tämän jälkeen aloitetaan mekaaninen sekoitus. Lämmönmuodostumisen alkamisen jälkeen, eli edullisesti noin 15 minuutin sekoittamisen jälkeen, seokseen lisätään katalyyttiä. Edullisesti katalyytin annostus tehdään niin, että sekoitusliuoksen molaarisuus — katalyyttiä kohden on kokoajan 0,10 — 0,30 M. Katalyytin lisäämisen jälkeen voimakasta sekoitusta jatketaan ainakin 15 minuttia, edullisesti ainakin 60 minuuttia, edullisemmin ainakin 180 minuuttia. Yhden sovellutusmuodon mukaan seuraavaksi lisätään valinnaisesti dispergointiaine. Mahdollinen dispergointiaine lisätään 10 — 60 minuutin, esimerkiksi 30 minuutin, kuluttua katalyyttilisäyksestä. Edullisesti dispergointiaine lisätään vesiliuoksena, jonka pitoisuus on 0,1 — 0,25 paino-%. Dispergointiaineena käytetään edullisesti pinta-aktiivista ainetta. Dispergointiaineen tehtävänä on etenkin pitää magnesiumoksidi nestevaiheeseen dispergoituneena kunnes hydratisointireaktio on tapahtunut. Tällaisena dispergointiaineena — on tyypillisesti monomeerinen tai polymeerinen pinta-aktiivinen aine. Yhden sovellutusmuodon mukaan dispergointiaineena käytetään polykarbonaattipohjaisia dispergointiaineita. o Siten yhden sovellutusmuodon mukaan voimakasta mekaanista sekoitusta jatketaan O 25 — kokonaisuudessaan vähintään 15 minuuttia, edullisesti vähintään 120 minuuttia, 2 esimerkiksi noin 180 minuuttia. © = Yhden sovellutusmuodon mukaan reaktioastia on muodoltaan lieriö, jonka korkeuden = suhde halkaisijaan on edullisesti 2:1 — 4:1. Sekoitin tai sekoittimet voidaan sijoittaa 8 30 — esimerkiksi niin, että niiden pituus on 50 — 80 % reaktioastian halkaisijasta.

S Siten, yhden sovellutusmuodon mukaan esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä käsittää seuraavat vaiheet seuraavassa järjestyksessä: 1) raaka-aineen seulonta, 2) esikäsittely eli kalsinointi, 3) hydratisointi eli aktivointi, sekä tuotteen käyttökohteiden kohdalla 4) tuotejalostus.

Näistä vaiheista ainoastaan hydratisointi on pakollinen vaihe, joka kuuluu aina esillä olevan keksinnön mukaiseen menetelmään.

Esillä oleva keksintö koskee myös magnesiumhydroksidia, joka on valmistettu esillä olevan keksinnön mukaisella menetelmällä.

Edullisen sovellutusmuodon mukaan magnesiumhydroksidin pH on välillä 9 — 10,5 ja sen hydrataatioaste (TGA) on 90 — 100 %. — Yhden sovellutusmuodon mukaan menetelmällä valmistetun magnesiumhydroksidin partikkelikoko on 1 — 30 um.

Esillä olevan keksinnön mukaisen magnesiumhydroksidin netralisointinopeus on huomattavasti nopeampi kuin vastaavaan käyttöön tarkoitettujen jo tunnettujen tuotteiden. — Esillä olevan keksinnön yhden sovellutusmuodon mukaisen magnesiumhydroksidin neutralisointinopeutta on vertailtu kaupallisen kalkin (Ca(OH),) ja magnesiumhydroksidin neutralisointinipeuksiin kuviossa 1. Tulosten perusteella on selvästi nähtävillä, että esillä olevan keksinnön mukainen magnesiumhydroksidi neutraloi happoa huomattavasti nopeammin sekä selvästi tehokkaammin saavuttaen lähes lopullisen pH:n jo 10 minuutin — kuluessa.

Esillä oleva keksintö koskee myös menetelmällä valmistetun magnesiumhydroksidin käyttöä.

Etenkin esillä olevan keksinnön mukaista magnesiumhydroksidia voidaan käyttää o jatkojalosteiden valmistukseen.

O 25 2 Yhden sovellutusmuodon mukaan magensiumhydroksidia käytetään magnesiumsulfaatin O tai magnesiumhydroksidi-magnesiumsulfaatti seoksen valmistamiseen. x = Yhden sovellutusmuodon mukaan esillä olevan keksinnön mukaista 8 30 — magnesiumhydroksidia voidaan käyttää magnesiumsulfaatin valmistamiseen siten, että ä magnesiumhdroksidi-lietteeseen lisätään rikkihappoa (H,SOs), jonka pitoisuus on edullisesti 50 — 97 paino-%. Rikkihappoa lisätään lietteeseen 0,5 — 1 mol/mol (S/Mg), edullisesti välillä 0,7 — 0,85 mol/mol.

Happoa lisätään asteittain niin, että hapon lisäysnopeuden määrää lietteen pH-luku.

Reaktiossa lietteen/ liuoksen pH:ta ei lasketa alle pH 7:n tarkkailufrekvenssin ollessa 15 minuuttia. Hapon lisäys keskeytetään, kun kumulatiivinen annos kasvaa haluttuun arvoon (0,5 — 1 mol/mol (S/Mg). Lietteeseen lisätään tai siitä haihdutetaan vettä niin, että lopullisen liuoksen MgSO4-pitoisuus on haluttu 15-24 paino-%. Tällaisella reaktiolla valmistettu tuote on tunnettu siitä, että se — siältää hyvin vähän tai ei lainkaan liuennutta rautaa. Rautaa on liuoksessa edullisesti alle 1 ppm. Seuraavat ei-rajoittavat esimerkit edustavat esillä olevan teknologian sovelluksia.

ESIMERKIT Esimerkki 1: Magnesiumpitoisena raaka-aineena käytettiin raaka-ainetta, joka käsittää 74 paino-% magnesiumkarbonaattia, 7 paino-% rautaoksidia ja 19 paino-% talkkia. Raaka-aine seulottiin 100 %:sesti alle 2 mm partikkelikokoon. Kalsinointi: 500 g seulottua raaka-ainetta punnittiin keraamiseen upokkaaseen. Upokasta — kuumennettiin kolme tuntia 105 *C lämpötilassa, minkä jälkeen lämpötila kohotettiin seuraavan 15 minuutin aikan 800 *C lämpötilaan. Näytettä pidettiin 800 *C:ssa 120 minuuttia, minkä jälkeen sen annettiin jäähtyä huoneenlämpötilaan. o Näin esikäsitelty näyte homogenisoitiin huhmareen avulla. Näytteen väri muuttui

N S 25 — kalsinoinnin aikana harmaasta punertavaksi. o <Q © Hydratisointi: E 300 g kalsinoitua näytettä punnittiin reaktioastiaan, johon oli lisätty 500 ml 65 *C:sta — hanavettä. Seosta sekoitettiin reaktioastiassa sekoittimien avulla voimakkaasti (3000 rpm)

O D 30 — 15 minuutin ajan. Reaktio alkoi nopeasti tuottamaan lämpöä, jolloin noin 15 minuutin O sekoittamisen jälkeen lisättiin vielä 150 ml vettä, johon oli sekoitettu 8,25 g etikkahappoa (80 paino-%). Happolisäyksen jälkeen sekoitusta jatkettiin vielä 15 minuuttia.

Tuotteen aktiivisuutta tutkittiin neutralisointikokeen avulla rikkihappotestillä. Testin perusteella tuote neutralisoi happoa hyvin nopeasti eli tuotteella oli hyvä aktiivisuus. Rikkihappotestin tulokset on esitetty kuvassa 1. Esimerkki2 Magnesiumpitoisena raaka-aineena käytettiin raaka-ainetta, jolla on seuraava koostumus: - 3,7 paino-% vettä, - 10 paino-% magnesiumhydroksidia, - 24,1 paino-% magnesiumkarbonaattia, - 1,5 paino-% kalsiumkarbonaattia, - 28 paino-% talkkia, - 10 paino-% rautaoksidia ja - 20 paino-% magnesiumoksidia.

Kalsinointi: 500 g raaka-ainetta punnittiin keraamiseen upokkaaseen. Upokasta kuumennettiin kolme tuntia 105 °C lämpötilassa, minkä jälkeen lämpötila kohotettiin seuraavan 15 minuutin aikan 800 *C lämpötilaan. Näytettä pidettiin 800 *C:ssa 120 minuuttia, minkä jälkeen sen — annettiin jäähtyä huoneenlämpötilaan. Näin esikäsitelty näyte homogenisoitiin huhmareen avulla. Näytteen väri muuttui kalsinoinnin aikana harmaasta punertavaksi. N D Editi AN ydratisointi: 3 300 g kalsinoitua näytettä punnittiin reaktioastiaan, johon oli lisätty 500 ml 65 ”C:sta 2 hanavettä. Seosta sekoitettiin reaktioastiassa sekoittimien avulla voimakkaasti ( 500 rpm) E 15 minuutin ajan. Reaktio alkoi nopeasti tuottamaan lämpöä, jolloin noin 15 minuutin = sekoittamisen jälkeen lisättiin vielä 150 ml vettä, johon oli sekoitettu 8,25 g etikkahappoa D 30 — (80 paino-%). Happolisäyksen jälkeen sekoitusta jatkettiin vielä 15 minuuttia.

N NN

Esimerkki 3 Magnesiumhydroksidin käyttö magnesiumsulfaatin valmistamisessa: Esimerkissä 2 saatua tuotetta punnittiin 60 g erlenmeyer-pulloon (500 ml). Pulloon lisättiin 140g vettä ja 20,6 g rikkihappoa. Rikkihappoa lisättiin asteittain niin, ettei liuoksen pH tipu alle pH 7:n yli 10 minuutiksi kerrallaan. Lopputuotteenaa saatiin 19 paino-%:nen MgS0O4+-liuos, jonka rautapitoisuus on alle 1 ppm. Teollinen käyttökelpoisuus Esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä soveltuu yleisesti käytettäväksi magnesiumhydroksidin valmistamiseen ja sillä voidaan korvata nykyiset magnesiumhydroksidin valmistusmenetelmät. Etenkin, esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä soveltuu aktiivisen magnesiumhydroksidin valmistamiseen.

Menetelmällä valmistettavaa magnesiumhydroksidia voidaan hyödyntää lukuisissa sovelluksissa, joihin mm. kuuluvat neutralisointi- ja metalliadsorptiosovellukset, valkaisukemikaalit sekä palonsuoja-aineet. Viitejulkaisuluettelo Patenttikirjallisuus: CN 110342552 A o US 5662881 A

N O

N o <Q ©

I a a

O co

LO O N O N

Claims (17)

Patenttivaatimukset:

1. Menetelmä magnesiumhydroksidin valmistamiseksi magnesiumpitoisesta raaka- aineesta tunnettu siitä, että kalsinoimalla esikäsitelty tai muuten magnesiumoksidi-pitoinen raaka-aine hydratisoidaan käyttämällä yhtäaikaisesti kemiallista aktivointia ja voimakasta mekaanista sekoitusta, jolloin sekoitusnopeus on vähintään 500 rpm.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa kalsinoimalla esikäsitellyn tai muuten magnesiumoksidi-pitoisen raaka-aineen magnesiumoksidipitoisuus on 35 — 100 paino-%, edullisesti 50 - 100 paino-%, esimerkiksi 55 — 65 paino-% tai 80 — 100 paino- %.

3. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa magnesiumpitoinen raaka-aine on magnesium, magnesiumoksidi, magnesiumhydroksidi, magnesiitti tai hydromagnesiitti, tai jokin näiden seos.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa magnesiumpitoinen raaka-aine sisältää lisäksi ainakin yhtä seuraavista: - 1—20 paino-%, edullisesti 5 — 10 paino-% rautaoksidia, - 1—35 paino-%, edullisesti 5 — 20 paino-% piidioksidia, - 1—5 paino-% alumiinioksidia, - 1—35 paino-%, edullisesti 15 — 30 paino-% talkkia, o - 1—5 paino-% vettä, ja O 25 - 1—5000 mg/kg, edullisesti 1000 — 3000 mg/kg muita metalleja. 3 O 5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa magnesiumpitoinen z raaka-aine seulotaan alle 2000 um, edullisesti alle 1500 um, edullisemmin alle 1000 = um, partikkelikokoon. 2 30

S N

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa magnesiumpitoinen s raaka-aine esikäsitellään joko kiertouunikalsinoinnilla, flash-kalsinoinnilla tai leijupetikalsinoinnilla.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa magnesiumpitoinen raaka-aine esikäsitellään kalsinoimalla seuraavasti: - kuivataan raaka-ainetta 80 — 150 *C:ssa, edullisesti 100 — 120 *C:ssa, esimerkiksi 105 *C:ssa, kunnes raaka-aineesta ei enää haihdu kaasuja, ja - lämmitetään raaka-aine 700 — 850 *C:een, edullisesti 800 — 825 *C:een.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa hydratisointi tapahtuu sekoittamalla voimakkaasti mekaanisesti keskenään esikäsitelty tai muuten magnesiumoksidi-pitoinen raaka-aine, vesi ja katalyytti, joka kykenee edullisesti muodostamaan kompleksin Mg”*-ionin kanssa, sekä valinnaisesti dispergointiaine.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, jossa katalyytti on happokatalyytti, kuten etikkahappo, sitruunahappoa tai muurahaishappo, edullisesti etikkahappo.

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen menetelmä, jossa aluksi reaktioastiaan lisätään raaka-aine ja vesi, lisätyn veden lämpötila säädetään välille 40 — 100 *C, edullisesti välille 50 — 70 *C, esimerkiksi noin 60 *C:een, ja aloitetaan mekaaninen sekoitus.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 8 — 10 mukainen menetelmä, jossa katalyyttiä lisätään seokseen lämmönmuodostumisen alkamisen jälkeen, edullisesti noin 15 minuutin sekoittamisen jälkeen.

o

12. Jonkin patenttivaatimuksen 8 — 11 mukainen menetelmä, jossa dispergointiaine lisätään N . . . or IN 10 — 60 minuutin, esimerkiksi 30 minuutin, kuluttua katalyyttilisäyksestä 3 25 vesiliuoksena, jonka pitoisuus on 0,1 — 0,25 paino-%, dispergointiaineena käytetään O edullisesti.

I a a -

13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa voimakasta

O 3 mekaanista sekoitusta jatketaan vähintään 15 minuuttia, edullisesti vähintään 120

O N 30 minuuttia, esimerkiksi 180 minuttia.

N

14. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa aineet sekoitetaan lieriön mallisessa reaktioastiassa, jonka korkeuden suhden on halkaisijaan on edullisesti 2 — 4 : 1.

15. Magnesiumhydroksidi, joka on valmistettu jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukaisella menetelmällä.

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen magnesiumhydroksidi, jonka pH on 9 — 10,5 ja hydrataatioaste 90 — 100 %.

17. Patenttivaatimuksen 15 tai 16 mukainen magensiumhydroksidin käyttö magnesiumsulfaatin tai magnesiumhydroksidi-magnesiumsulfaatti —seoksen valmistamiseen.

O

N

O

N o <Q ©

I a a

O co

LO

O

N

O

N