JP2008031037A

JP2008031037A - 海洋深層水から低温真空結晶法を用いた高純度ミネラルの効率的抽出方法

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Publication number: JP2008031037A
Application number: JP2007192325A
Authority: JP
Inventors: Yong-Shik Chu; チュヨン−シク; Tae-Myun Son; ソンタエ−ミュン
Original assignee: WATERVIS Inc
Current assignee: WATERVIS Inc
Priority date: 2006-07-25
Filing date: 2007-07-24
Publication date: 2008-02-14
Also published as: US20080025908A1; CN101121548A; KR100732066B1

Abstract

【課題】低温真空結晶法を用いて、海洋深層水から高純度ミネラルを効率良く抽出する方法を提供すること。
【解決手段】海洋深層水を淡水化して、イオン成分を含む濃縮水及び前記イオン成分が除去された淡水を得る段階；濃縮水を加熱濃縮し、濾過して、カルシウム塩、ナトリウム塩及び硫酸塩の結晶を分離する段階；カルシウム塩、ナトリウム塩及び硫酸塩が除去された濃縮水を濃縮して、カリウム塩及びマグネシウム塩の混合塩スラリーを得る段階；混合塩スラリーを水で洗浄して、マグネシウム塩が溶解された溶液及びカリウム塩結晶を得る段階；及び、マグネシウム塩が溶解された溶液を濃縮して、カリウム塩及びマグネシウム塩が混合された結晶を得、これを濾過して、純度が向上したマグネシウム塩溶液を分離する段階を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、海洋深層水からミネラルを抽出する方法に関し、特に、低温真空結晶法を用いて海洋深層水から高純度ミネラルを効率よく抽出する方法に関する。

一般に、海洋深層水とは、太陽光が到達しない水深２００ｍ以上の深海に位置する海水を意味する。海洋深層水は、生命活動に必要な無機栄養塩が多量含まれた富栄養性、化学物質による汚染のない清浄性、温度の変化がほとんどない低温安定性、及び２０気圧以上の水圧で長期間熟成された熟成性などの特性を持つ海洋資源として、水産分野（養殖）、エネルギー分野（冷房）、製品分野（食品、塩、酒、ミネラルウォーター、化粧品）、医療分野（アトピー性皮膚治療）などに広く利用されている。特に、海洋深層水には、４大ミネラル（マグネシウム、カルシウム、カリウム、ナトリウム）を始として、亜鉛、セレニウム、マンガンなどの各種ミネラル成分が含まれているため、淡水化によるミネラルウォーターの製造に有用である。

ミネラルは、人間の体に必要な５大栄養素の一つとして、身体構成や身体機能調節などの機能を果す。ミネラルの欠乏及び過剰は、身体的且つ精神的な発達を阻害し、各種疾病を引き起こすため、体内のミネラルバランスを維持することがより重要である。ミネラル成分のうち、カルシウム（Ｃａ^２＋）は、骨及び歯の形成、筋肉、神経及び心臓の機能調節、血液凝固促進などの機能を果し、欠乏時には便泌、骨多孔症、発育障害、痙攣、ムシ歯、神経不安症などが発生する。マグネシウム（Ｍｇ^２＋）は、エネルギー生成、神経機能調節、ビタミンＢ、Ｅ代謝の促進などの機能を果し、欠乏時には心臓病、高血圧、腎結石、不眠症、不整脈、低血圧、食欲喪失、筋肉痛、貧血などが発生する。カリウム（Ｋ^＋）は、細胞内酸塩基平衡調節、水分調節、神経機能維持、細胞機能保存、血管拡張、脳の酸素供給などの機能を果し、欠乏時には不整脈、食欲減退、筋肉痙攣、便泌、疲労、無力症、低血糖症などが発生し、過量摂取時には腎不全患者に危険である。

海洋深層水に含まれたミネラル成分は、１００％水溶性なので、体内吸収が容易である。よって、海洋深層水に含まれたミネラル成分は、誤った食習慣や環境汚染などにより、ミネラルバランスが取れていない現代人に非常に有用なミネラル供給源である。しかしながら、海水は多量の塩分（ＮａＣｌ）を含むため、塩分を除去する淡水化過程において、有用なミネラル成分であるカリウム、カルシウム、マグネシウムなどが共に除去されるという問題点がある。海水の淡水化方法としては、蒸発法、逆浸透法、電気透析法などが一般的に知られている。蒸発法は、海水を蒸発させることで、溶媒である水は蒸発させ、溶質は残留させる原理を用いた方法であり、逆浸透法は、水に溶解されているイオン性物質は排除し、純粋な水だけ通過させる膜（半透膜）を用いて、海水に溶解されているイオン性物質を濾過する方法であり、電気透析法は、陰イオン膜及び陽イオン膜を交互に配置した後、陰イオン膜及び陽イオン膜の両端に位置した電極に直流電圧を付与し、陽イオン及び陰イオンを除去することで、純粋な淡水を得る方法である。しかしながら、これらの淡水化方法を用いる場合には、海水に含まれている各種ミネラル成分を効率良く分離し難いため、ミネラル成分の回収率が低く、特に、ナトリウム（Ｎａ^＋）と同じイオン価を有するカリウム（Ｋ^＋）成分及びマグネシウム（Ｍｇ^２＋）成分を効率良く分離し難い。

よって、本発明の目的は、海洋深層水からミネラルを効率良く選別して抽出する方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、海洋深層水から抽出されるミネラルの純度を向上できるミネラル抽出方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、海洋深層水から抽出されるミネラルの収得率を向上できるミネラル抽出方法を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、海洋深層水を淡水化して、イオン成分を含む濃縮水及び前記イオン成分が除去された淡水を得る段階；前記濃縮水を加熱濃縮し、濾過して、カルシウム塩、ナトリウム塩及び硫酸塩の結晶を分離する段階；前記カルシウム塩、ナトリウム塩及び硫酸塩が除去された濃縮水を濃縮して、カリウム塩及びマグネシウム塩の混合塩スラリーを得る段階；前記混合塩スラリーを水で洗浄して、マグネシウム塩が溶解された溶液及びカリウム塩結晶を得る段階；及び、前記マグネシウム塩が溶解された溶液を濃縮して、カリウム塩及びマグネシウム塩が混合された結晶を得、これを濾過して、純度が向上したマグネシウム塩溶液を分離する段階を含むミネラル抽出方法を提供する。

本発明によれば、海洋深層水からミネラルを効率よく分離及び抽出でき、特に、高純度のマグネシウム塩及びカリウム塩が得られる。また、副生成物であるミネラルの混合塩をミネラル抽出工程に再使用することで、ミネラルの収得率及び生産効率を向上できる。

以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。

本発明に用いられる海洋深層水は、水深２００ｍ以上の深海から得られるもので、ナトリウムイオン（Ｎａ^＋）、カリウムイオン（Ｋ^＋）、カルシウムイオン（Ｃａ^２＋）、マグネシウムイオン（Ｍｇ^２＋）、ホウ素イオン（Ｂ^３＋）、塩素イオン（Ｃｌ⁻）、炭酸イオン（ＣＯ_３ ^２−）、硫酸イオン（ＳＯ_４ ^２−）などのイオン成分を多量含み、通常、海洋深層水１Ｌには、１０５００ｍｇのＮａ^＋成分、１３５０ｍｇのＭｇ^２＋成分、４００ｍｇのＣａ^２＋成分、３８０ｍｇのＫ^＋成分、４．６ｍｇのＢ^３＋成分を含む。イオン成分は、海水の温度及び溶解度により、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_４）、硫酸カルシウム水酸化物（ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ_４）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化マグネシウム水酸化物（ＭｇＣｌ_２・２Ｈ_２Ｏ）などの各種無機塩類を形成する。このような海洋深層水からミネラル成分を抽出するには、まず、海洋深層水を淡水化し、イオン成分を含む濃縮水及びイオン成分が除去された淡水を得る。淡水化方法としては、通常の蒸発法、逆浸透法、電気透析法などを使用できるが、逆浸透膜に海洋深層水を通過させ、イオン成分を含む濃縮水及びイオン成分が除去された淡水を得る逆浸透法を用いるのが好ましい。濃縮水１Ｌには、通常、２０，０００〜２３，０００ｍｇのＮａ^＋成分、１，９００〜２，１００ｍｇのＭｇ^２＋成分、６００〜６７０ｍｇのＣａ^２＋成分、６３０〜７００ｍｇのＫ^＋成分、６〜７ｍｇのＢ^３＋成分を含む。

図１は、本発明の一実施形態によるミネラル抽出方法を説明するための図である。図１に示すように、本発明によりミネラルを抽出するには、多重効用蒸発装置１０などの蒸発器を用いて、濃縮水を加熱濃縮し、濾過して、カルシウム塩、ナトリウム塩及び硫酸塩の結晶を分離する。上記過程において、カルシウム塩としては炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_４）などが析出され、ナトリウム塩としては塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）が析出され、硫酸塩としては主に硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ_４）が析出される。カルシウム塩、ナトリウム塩及び硫酸塩の結晶を分離する段階は、濃縮水の加熱濃縮により、無機塩類すなわちミネラルが順次結晶化される原理を用いて行われ、濃縮水の加熱濃縮程度はボーメ度（゜Ｂｅ）で測定できる。ボーメ度（゜Ｂｅ）は、液体の比重を測定するためにボーメ比重計を液体に浮かべた時の目盛りを数値として表したもので、水の比重より重い重液用ボーメ度（重ボーメ度）と、水の比重より軽い軽液用ボーメ度（軽ボーメ度）とがある。このうち、本発明に用いられる重液用ボーメ度（デカン計器、重ボーメ比重計）は、純水を０゜Ｂｅとし、１５重量％の食塩水を１５゜Ｂｅとし、その間を１５等分した方式の目盛りを持つ。海水の場合、ボーメ度（゜Ｂｅ）及び塩濃度（ｗｔ％）が近似するため、ボーメ度（゜Ｂｅ）は海水の濃度を示す尺度として用いられる。重ボーメ度（゜Ｂｅ）と液体の比重（ｄ）との関係は、ｄ＝１４４．３／（１４４．３−゜Ｂｅ）として知られている。

多重効用蒸発装置１０は、濃縮水に含まれているカルシウム塩、ナトリウム塩及び硫酸塩の結晶を析出させて分離するための装置であって、それぞれの塩の溶解度差及び低い圧力で溶媒の沸点が低くなるという点を用いて、低圧状態、好ましくは真空状態で高温の水蒸気を通過させながら、濃縮水を蒸発濃縮してそれぞれの塩を析出させる。多重効用蒸発装置１０としては、３つの蒸発器が順次連結している三重効用蒸発装置が用いられ、得られる無機塩類の種類により複数の多重効用蒸発装置１０が用いられる。図２は、本発明に用いられる多重効用蒸発装置１０として、三重効用蒸発装置の構成を説明するための図である。図２に示すように、三重効用蒸発装置は、３つの蒸発器１２ａ、１２ｂ、１２ｃが順次連結しており、第３の蒸発器１２ｃの一端には、蒸留タンク１４が配置されて蒸気の流れが誘導され、各蒸発器１２ａ、１２ｂ、１２ｃの下部は受納器１５と連結しており、受納器１５はサージタンク１６と連結しており、サージタンク１６はフィルター１７と連結している。ここで、それぞれの蒸発器１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、低圧状態であり、高温蒸気が第１の蒸発器１２ａに投入され、第１の蒸発器１２ａから発生した蒸気は第２の蒸発器１２ｂに投入され、第２の蒸発器１２ｂから発生した蒸気は第３の蒸発器１２ｃに投入され、結局には蒸留タンク１４に流入される。このとき、濃縮水は、それぞれの蒸発器１２ａ、１２ｂ、１２ｃに投入され、それぞれの蒸発器１２ａ、１２ｂ、１２ｃから溶媒が蒸発されて濃縮されることで、溶解度が低い無機塩類を結晶化させ、濃縮水のボーメ度（゜Ｂｅ）が増加する。結晶化した無機塩類及びボーメ度（゜Ｂｅ）が増加した濃縮水は、受納器１５、サージタンク１６及びフィルター１７を通過して、フィルター１７で結晶化した無機塩類及び結晶化した無機塩類が除去された濃縮水に分離される。分離された無機塩類は乾燥機１８で乾燥され、分離された濃縮水は次の工程に用いられる。多重効用蒸発装置１０は、得られる無機塩類の種類により各々配置されるので、カルシウム塩、ナトリウム塩及び硫酸塩を分離して得るために、３つの多重効用蒸発装置１０が順次用いられる。すなわち、第１の多重効用蒸発装置では溶解度の低いカルシウム塩が分離され、第２の多重効用蒸発装置ではナトリウム塩が分離され、第３の多重効用蒸発装置では比較的溶解度の高い硫酸塩が分離される。

多重効用蒸発装置１０を用いて、カルシウム塩、ナトリウム塩及び硫酸塩を得る過程を具体的に説明すれば、まず、海水から得た４．５゜Ｂｅの濃縮水を第１の三重効用蒸発装置に投入する。４．５゜Ｂｅの濃縮水は、第１の三重効用蒸発装置でボーメ度比重が２０〜２５゜Ｂｅになるように蒸発濃縮されながら、カルシウム塩の結晶を析出させる。フィルター１７などによりカルシウム塩の結晶が除去された２０〜２５゜Ｂｅの濃縮水は、第２の三重効用蒸発装置に投入される。上記濃縮水は、第２の三重効用蒸発装置でボーメ度比重が２９〜３２゜Ｂｅになるように蒸発濃縮されながら、ナトリウム塩の結晶を析出させる。さらに、フィルター１７などによりナトリウム塩の結晶が除去された濃縮水は、第３の三重効用蒸発装置に投入され、上記濃縮水は、第３の三重効用蒸発装置でボーメ度比重が３５〜３７゜Ｂｅになるように蒸発濃縮されながら、硫酸塩の結晶を析出させる。このように、複数の多重効用蒸発装置１０を用いることで、所望の無機塩類を順次分離して得られ、必要に応じては一つの多重効用蒸発装置１０を用いて、４．５゜Ｂｅの濃縮水をボーメ度比重が２９〜３２゜Ｂｅになるように濃縮することで、カルシウム塩、ナトリウム塩及び硫酸塩を同時に析出させて除去することもできる。カルシウム塩、ナトリウム塩及び硫酸塩の結晶を分離する過程において、蒸発濃縮過程は、撹はんと同時に徐々に進行されるのが好ましく、各分離過程でボーメ度比重が上記範囲未満であれば、カルシウム塩、ナトリウム塩及び硫酸塩を含む無機塩類の結晶が不充分に形成される恐れがあり、ボーメ度比重が上記範囲を超過すれば、カルシウム塩、ナトリウム塩及び硫酸塩の以外の成分の無機塩類が共に析出される恐れがある。上記段階において得たカルシウム塩及びマグネシウム塩は、ミネラルウォーターの製造に使用でき、ナトリウム塩は精製塩など別途の用途として使用したり、廃棄する。

次に、カルシウム塩、ナトリウム塩及び硫酸塩が除去された濃縮水を蒸発結晶装置４０に投入して濃縮し、カリウム塩及びマグネシウム塩の混合塩スラリーを得る。カリウム塩及びマグネシウム塩の混合塩は、塩化カリウム・塩化マグネシウム・６水化物（ＫＣｌ・ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ）スラリーの形態である。蒸発結晶装置４０は、低圧、好ましくは１０ｍｍＨｇ〜２０ｍｍＨｇの圧力及び４５〜５５℃の温度において、濃縮水に含まれた水（溶媒）を蒸発させ、カリウム塩及びマグネシウム塩の混合塩をスラリー状態で得るためのものである。上記圧力及び温度が、上記範囲を超過すれば歩留まりが低下する恐れがあり、上記範囲未満であれば濃縮水の沸騰が十分に行われない恐れがある。カリウム塩及びマグネシウム塩の混合塩スラリーにおいて、水の含量は全体スラリーに対し約５〜５０重量％であるのが好ましい。水の含量が、上記範囲未満であれば流動性が過度に低くなる恐れがあり、上記範囲を超過すれば充分に反応が進行されなくて歩留まりを低下させる恐れがある。蒸発結晶装置４０の内部は、低圧力状態に維持されるため、溶媒の沸点が低下し、無機塩の溶解度が低下し、撹はんを行うと、溶液が過飽和状態になり、粒子が大きくなる。上記段階は、低温及び真空状態で行われるため、塩化カリウム・塩化マグネシウム・６水化物（ＫＣｌ・ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ）の収得率を７６％（すなわち、全体ＫＣｌ・ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏの７６％を結晶化させて得る）まで上げることができ、作業時間の短縮化、エネルギー費用の減少化、工程の簡単化及び運転の容易化を図ることができる。

次に、カリウム塩及びマグネシウム塩の混合塩スラリーを洗浄コラム５０に投入し、水で洗浄し、マグネシウム塩が溶解された溶液及びカリウム塩結晶を得る。洗浄コラム５０に塩化カリウム・塩化マグネシウム・６水化物（ＫＣｌ・ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ）スラリーを投入し、水で洗浄すれば、塩化マグネシウム・６水化物（ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ）が多量溶解されている溶液及びスラリー形態の塩化カリウム（ＫＣｌ）結晶が得られる。スラリー形態の塩化カリウム（ＫＣｌ）結晶は、遠心分離機５２に移送されて、スラリーに含まれた母液が除去され、乾燥機５４で乾燥して固体状態の塩化カリウム（ＫＣｌ）結晶を得る。このとき、除去された母液は、洗浄コラム５０に流入され得る。このような洗浄コラム５０を利用すれば、カリウム塩（ＫＣｌ）の純度を９９．５％まで高めることができ、連続的な工程が可能である。洗浄に使用される水は特別に制限されないが、滅菌された蒸溜水、脱イオン水、海水から得た淡水などを使用でき、水の使用量はマグネシウム塩が十分に溶解されて除去される程の量として使用する。

次に、マグネシウム塩が溶解された溶液を、第１の濃縮装置６０を用いて脱水及び濃縮する。第１の濃縮装置６０における脱水及び濃縮は、フィードパイプ内にマグネシウム塩が溶解された溶液を流入させ、フィードパイプを回転させることで、相対的に重さの軽い溶液部分は遠心力によりフィードパイプの外に排出され、相対的に重さの重いスラリー上の析出物はフィードパイプの回転中心に残留する性質を用いて行われる。このように、マグネシウム塩が溶解された溶液を濃縮すれば、カリウム塩及びマグネシウム塩の混合された結晶及び塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）結晶が副生成物として一部析出されながら、マグネシウム塩の溶解された溶液のマグネシウム純度が増加する。通常、第１の濃縮装置６０で得られるマグネシウム塩が溶解された溶液は、約１７．５重量％のＭｇＣｌ_２及び５０重量％の水を含む。よって、マグネシウム塩溶液を濾過して副生成物を除去すれば、純度が向上したマグネシウム塩溶液を分離して得られる。すなわち、第１の濃縮装置６０は、洗浄コラム５０を通過した、カリウム塩（ＫＣｌ）を少量含む塩化マグネシウム・６水化物（ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ）溶液を濃縮し、塩化カリウム・塩化マグネシウム・６水化物（ＫＣｌ・ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ）混合結晶及び残留塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）結晶を析出させ、塩化マグネシウム・６水化物（ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ）溶液の純度を向上させる。このとき、分離された塩化カリウム・塩化マグネシウム・６水化物（ＫＣｌ・ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ）結晶及び塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）結晶は、必要に応じて蒸発結晶装置４０で得たカリウム塩及びマグネシウム塩の混合塩スラリーと共に、洗浄コラム５０に再供給できる。これは、塩化カリウム・塩化マグネシウム・６水化物（ＫＣｌ・ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ）結晶に含まれたカリウム塩及びマグネシウム塩を再分離して、ミネラル（カリウム塩又はマグネシウム塩）の収得率を向上させるためである。このように、塩化カリウム・塩化マグネシウム・６水化物（ＫＣｌ・ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ）の循環又は再使用により、カリウム塩及びマグネシウム塩の収得率が向上する。

このように分離された無機塩類は、海水から得た淡水に添加され、ミネラルウォーターの製造に使用できる。無機塩類及び淡水の混合は、混合機９０で行われるが、このとき、多重効用蒸発装置１０で得たカルシウム塩、洗浄コラム５０で得たカリウム塩及び第１の濃縮装置６０で得たマグネシウム塩を必要な量で混合して、ミネラルウォーターのミネラルバランスを取ることができる。

図３は、本発明の他の実施形態によるミネラル抽出方法を説明するための図である。図３に示す実施形態では、マグネシウム塩の純度を一層高めるために、瞬間蒸発結晶装置７０及び第２の濃縮装置８０をさらに使用する。瞬間蒸発結晶装置７０は、第１の濃縮装置６０で得られた純度が向上したマグネシウム塩溶液を、高圧領域から低圧領域に瞬間移送することで、水を水蒸気の状態で除去するフラッシュプロセスを用いる。このとき、高圧領域の温度より低圧領域の温度が高いのが好ましく、高圧領域に流入する溶液の量、高圧領域と低圧領域の温度及び圧力差を調節して、水の蒸発量を調節できる。このような瞬間蒸発結晶装置７０で得られるマグネシウム塩が溶解された溶液は、第１の濃縮装置６０で得られるマグネシウム塩が溶解された溶液より、塩化マグネシウム・６水化物（ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ）の純度が高くなり、塩化カリウム・塩化マグネシウム・６水化物（ＫＣｌ・ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ）混合結晶及び残留塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）結晶が得られる。瞬間蒸発結晶装置７０は、高真空状態を維持した状態で、マグネシウム塩溶液の水を脱水させるのが好ましい。ＮａＣｌの溶解度が３５．９、ＫＣｌ・ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏの溶解度が６４．５であるのに対し、塩化マグネシウム・６水化物（ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ）は、溶解度が非常に高いため（溶解度：約４００）、ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏは殆ど液体に溶解されている。

第２の濃縮装置８０は、瞬間蒸発結晶装置７０で得られた塩化マグネシウム・６水化物が大部分であるＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ溶液を脱水及び濃縮することで、塩化カリウム・塩化マグネシウム・６水化物（ＫＣｌ・ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ）結晶及び塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）結晶を析出させ、より純度が向上した塩化マグネシウム・６水化物（ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ）溶液を得るためのものである。第２の濃縮装置８０としては第１の濃縮装置６０と同一のものを使用できる。このとき、得られた塩化カリウム・塩化マグネシウム・６水化物（ＫＣｌ・ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ）及び塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）結晶は、前述したように、カリウム塩及びマグネシウム塩の生産収得率を向上させるために、洗浄コラム５０に送られて再循環できる。このように得られたミネラル成分は、例えば、ミネラルウォーターの製造に使用できる。

以下、実施例により本発明を一層詳細に説明する。下記の実施例は本発明を例示するためのもので、本発明の範囲が下記の実施例に限定されるものではない。

海洋深層水をマイクロフィルター（材質：ＰＴＦＥ（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、気孔サイズ：約０．５μｍ、株式会社セハン製）で精密濾過して不純物を除去した後（前処理）、逆浸透システム（ダウ・ケミカル・カンパニー製、ＦＩＬＭＴＥＣ、ＳＷ３０−４０２１、歩留まり：０．５）を用いて濃縮水及び淡水に分離した。海洋深層水、前処理水と濃縮水の流量（単位：ＧＰＤ（ガロン／日））及びミネラルの濃度（単位：ｍｇ／ｌ）を下記の表１に示し、得られた濃縮水のボーメ度比重は４．５゜Ｂｅであった。

上記濃縮水を３つの多重効用蒸発装置（１０、図１を参照）に順次通過させながら、濃縮水のボーメ度比重が２３゜Ｂｅ、３０゜Ｂｅ及び３６゜Ｂｅになるようにすることで、カルシウム塩、ナトリウム塩及び硫酸塩を順次分離して除去した。次に、カルシウム塩、ナトリウム塩及び硫酸塩が除去された濃縮水を蒸発結晶装置４０に投入し、１５ｍｍＨｇの圧力及び５０℃の温度で濃縮して、カリウム塩及びマグネシウム塩の混合塩スラリーを得、スラリーを洗浄コラム５０に投入した後、水で洗浄し、マグネシウム塩が溶解された溶液及び塩化カリウム（ＫＣｌ）結晶を含むスラリーを得た。塩化カリウム（ＫＣｌ）スラリーを遠心分離及び乾燥して固体状態の塩化カリウム結晶を得た。また、濃縮装置６０を用いて、マグネシウム塩が溶解された溶液を脱水及び濃縮することで、カリウム塩及びマグネシウム塩が混合された結晶及び塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）結晶を析出させて除去し、マグネシウム純度が向上した塩化マグネシウム・６水化物（ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ）溶液を得た。最終的に生成された塩化マグネシウム・６水化物（ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ）溶液において、塩化マグネシウム・６水化物（ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ）の濃度は３５．２重量％であり、他の無機塩類の濃度は約３．２重量％として、純度の向上したマグネシウム塩溶液が得られることが分かる。

本発明の一実施形態によるミネラル抽出方法を説明するための図。本発明の一実施形態によるミネラル抽出方法に用いられる三重効用蒸発装置の構成を説明するための図。本発明の他の実施形態によるミネラル抽出方法を説明するための図。

符号の説明

１０多重効用蒸発装置
１２ａ、１２ｂ１２ｃ蒸発器
１４蒸留タンク
１５受納器
１６サージタンク
１７フィルター
１８、５４乾燥機
４０蒸発結晶装置
５０洗浄コラム
５２遠心分離機
６０第１の濃縮装置
７０瞬間蒸発結晶装置
８０第２の濃縮装置
９０混合機

Claims

海洋深層水を淡水化して、イオン成分を含む濃縮水及び前記イオン成分が除去された淡水を得る段階；
前記濃縮水を加熱濃縮し、濾過して、カルシウム塩、ナトリウム塩及び硫酸塩の結晶を分離する段階；
前記カルシウム塩、ナトリウム塩及び硫酸塩が除去された濃縮水を濃縮して、カリウム塩及びマグネシウム塩の混合塩スラリーを得る段階；
前記混合塩スラリーを水で洗浄して、マグネシウム塩が溶解された溶液及びカリウム塩結晶を得る段階；及び、
前記マグネシウム塩が溶解された溶液を濃縮して、カリウム塩及びマグネシウム塩が混合された結晶を得、これを濾過して、純度が向上したマグネシウム塩溶液を分離する段階を含むことを特徴とする、ミネラル抽出方法。
前記カルシウム塩、ナトリウム塩及び硫酸塩の結晶は、３つの多重効用蒸発装置を用いて順次分離されることを特徴とする、請求項１に記載のミネラル抽出方法。
前記カリウム塩及びマグネシウム塩の混合塩スラリーは、塩化カリウム・塩化マグネシウム・６水化物（ＫＣｌ・ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ）スラリーであり、１０ｍｍＨｇ〜２０ｍｍＨｇの圧力及び４５℃〜５５℃の温度において、前記濃縮水に含まれた水を蒸発させることにより得られることを特徴とする、請求項１又は２に記載のミネラル抽出方法。
前記混合塩スラリーを水で洗浄する段階は、洗浄コラムで行われることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のミネラル抽出方法。
前記カリウム塩及びマグネシウム塩が混合された結晶と共に、塩化ナトリウム結晶が生成されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のミネラル抽出方法。
前記カリウム塩及びマグネシウム塩が混合された結晶は、前記カリウム塩及びマグネシウム塩の混合塩スラリーと共に、水の洗浄段階に投入されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のミネラル抽出方法。
前記純度が向上したマグネシウム塩溶液を更に脱水及び濃縮することで、塩化カリウム・塩化マグネシウム・６水化物結晶及び塩化ナトリウム結晶を析出し、より純度が向上した塩化マグネシウム・６水化物溶液を得る段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のミネラル抽出方法。