JP3847504B2 - 水酸化マグネシウムスラリー及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、水酸化マグネシウムスラリーに関し、さらに詳しくは、水酸化マグネシウムの含有量が35〜60重量%の範囲の高濃度で、かつ粘度が実用上の不都合が生じない範囲にある水酸化マグネシウムスラリーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
排煙脱硫あるいは酸性排水などの中和に、水酸化マグネシウムスラリーが広く利用されている。水酸化マグネシウムスラリーは、輸送コストなどの観点から、水酸化マグネシウムの含有量(以下、固形分含有量という)が高いことが好ましい。しかしながら、水酸化マグネシウムスラリーの固形分含有量を、濃縮装置を用いた通常の操作で35重量%以上にまで高くすると、水酸化マグネシウムスラリーの粘度が著しく高くなり、例えば、ポンプで搬送しにくくなるなど、取り扱いが不便になるという問題がある。このような理由から、粘度が実用上の不都合が生じない範囲にあり、かつ固形分含有量の高い(35重量%以上)水酸化マグネシウムスラリーを得るための研究がなされ、その成果が報告されている。
【0003】
例えば、高分子界面活性剤などの高分子分散剤を加えることにより、粘度を低減した水酸化マグネシウムスラリーが、特公昭51−33520号公報、特公昭61−56168号公報、特公昭61−56169号公報、特公昭63−39526号公報、特開平7−206429号公報、及び特開平11−79735号公報に開示されている。
【0004】
また、無機化合物を分散剤として加えることにより、粘度を低減した水酸化マグネシウムスラリーが、特開昭62−7439号公報、特公平1−1513号公報、特開平6−115930号公報、及び特公平7−486号公報に開示されている。
【0005】
さらに、水酸化マグネシウムスラリーに酸化マグネシウムを加えることにより粘度を低減した水酸化マグネシウムスラリーも知られている。
【0006】
例えば、特公平3−43210号公報では、比表面積が15m2/g以下の酸化マグネシウムの含有率が5〜60重量%、水酸化マグネシウムの含有率が5〜40重量%で、酸化マグネシウムと水酸化マグネシウムとの合計含有率が40〜60重量%である水酸化マグネシウムスラリーが開示されている。この公報によれば、水酸化マグネシウムスラリー中の酸化マグネシウムは、スラリーの粘度上昇を緩和する働きを有するとされている。
【0007】
また、特開平3−197315号公報、及び特公表10−502902号公報では、六角板状の結晶を表面に有する水酸化マグネシウム凝集体は、分散性に優れていると記載されている。この六角板状の結晶を表面に有する水酸化マグネシウム凝集体が分散されている水酸化マグネシウムスラリーは、50℃以上に保持された0.01〜1重量%の有機酸またはマグネシウム塩の溶液に、酸化マグネシウムを加え、酸化マグネシウムを水和させることにより製造することができる(特開平3−197315号公報)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
水酸化マグネシウムスラリーに分散剤を加えることは、材料コストが高くなるだけではなく、例えば、水酸化マグネシウムスラリーを排水の中和に使用する場合では、中和処理した後の排水に分散剤が混入し、排水のCODが高くなるなどの問題がある。
【0009】
一方、水酸化マグネシウムスラリーに酸化マグネシウムを加える場合でも、酸化マグネシウムの含有率が5〜60重量%になるまで、酸化マグネシウムを加えることは材料コストが高くなるという問題がある。
【0010】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、分散剤の添加などを特に必要としないで安価で製造することができ、粘度が実用上の不都合が生じない範囲にあり、固形分含有量が高い(35重量%以上)水酸化マグネシウムスラリーを提供することにある。さらに、本発明の目的は、分散剤の添加を特に必要とせず、粘度が実用上の不都合が生じない範囲にあり、固形分含有量が高い水酸化マグネシウムスラリーの製造方法を提供することにもある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、平均粒子径が1〜5μm、比表面積が10〜60m2/gの範囲内にあり、かつ比表面積形状係数が60〜180の範囲内にある水酸化マグネシウム粒子の凝集体が、固形分含有量として35〜60重量%になるように分散されている水酸化マグネシウムスラリーにある。
【0012】
また、本発明は、水酸化マグネシウム含有量が30〜45重量%の水酸化マグネシウムスラリーに比表面積が10〜150m 2 /gの範囲の酸化マグネシウムを、該水酸化マグネシウムスラリーの固形分に対して2〜30重量%加え、酸化マグネシウムを水和させて、上記水酸化マグネシウムスラリーに分散されている水酸化マグネシウム二次粒子の表面に、上記酸化マグネシウムの水和により生成した球形状もしくは鱗片状の水酸化マグネシウム微粒子を付着させることを特徴とする上記本発明の固形分含有量が高い水酸化マグネシウムスラリーの製造方法にもある。
【0013】
さらに、本発明は、水酸化マグネシウム含有量が5〜35重量%の水酸化マグネシウムスラリーに比表面積が10〜150m 2 /gの範囲の酸化マグネシウムを、該水酸化マグネシウムスラリーの固形分に対して2〜30重量%加え、酸化マグネシウムを水和させて、上記水酸化マグネシウムスラリーに分散されている水酸化マグネシウム二次粒子の表面に、上記酸化マグネシウムの水和により生成した球形状もしくは鱗片状の水酸化マグネシウム微粒子を付着させ、次いで、固形分含有量が35〜60重量%になるように濃縮することを特徴とする上記本発明の固形分含有量が高い水酸化マグネシウムスラリーの製造方法にもある。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の水酸化マグネシウムスラリーは、水に水酸化マグネシウム粒子の凝集体が高濃度に分散されているものである。水酸化マグネシウム粒子の凝集体の平均粒子径は、1〜5μmの範囲内にあれば特には問題ないが、2〜4μmであることが好ましく、2〜3μmであることがより好ましい。なお、平均粒子径はレーザ回折法により測定した体積平均粒子径である。また、水酸化マグネシウム粒子の凝集体の比表面積は10〜60m2/gの範囲内にあれば特には問題ないが、10〜30m2/gであることが好ましく、10〜25m2/gであることがより好ましい。
【0015】
水酸化マグネシウム粒子の凝集体の比表面積形状係数は、60〜180の範囲内にあれば特には問題ないが、60〜160であることが好ましい。比表面積形状係数は、例えば微粒子ハンドブック(朝倉書店発行、1991年発行)60頁に記載されている、粒子の形状の指標を表す形状係数の一つである。本発明の比表面積形状係数は、凝集体の体積平均粒子径に比表面積と水酸化マグネシウムの密度と乗じた値である。
【0016】
本発明の水酸化マグネシウムスラリーは、分散剤の使用を必要とするものではないが、固形分含有量を45%以上にする場合には分散剤を添加しても良い。分散剤の材料には特には制限はなく、特公昭51−33520号公報、特公昭61−56168号公報、特公昭61−56169号公報、特公昭63−39526号公報、特開平7−206429号公報、及び特開平11−79735号公報に記載の高分子界面活性剤などの高分子、または特開昭62−7439号公報、特公平1−1513号公報、特開平6−115930号公報、及び特公平7−486号公報に記載の無機化合物の分散剤を使用することができる。このなかでも高分子界面活性剤を用いることが好ましく、具体的にはポリカルボン酸型高分子界面活性剤を用いることが好ましい。ポリカルボン酸型高分子界面活性剤は、分子量は10000〜20000の範囲にあるポリアクリル酸ナトリウムを主成分とするものが好ましい。
【0017】
分散剤としてポリカルボン酸型高分子界面活性剤を用いる場合には、ポリカルボン酸型高分子界面活性剤の添加量は、水酸化マグネシウム粒子の凝集体に対して0.02〜0.5重量%であることが好ましい。
【0018】
本発明の水酸化マグネシウムスラリーは、例えば、下記の工程(A)により製造することができる。
1)水酸化マグネシウムスラリーに、酸化マグネシウムを、水酸化マグネシウムスラリーの固形分に対して2〜30重量%加える工程。
2)酸化マグネシウムを水和させて、水酸化マグネシウムスラリーに分散されている水酸化マグネシウム二次粒子の表面に、酸化マグネシウムの水和により生成した球形状もしくは鱗片状の水酸化マグネシウム微粒子を付着させる工程。
【0019】
また、本発明の水酸化マグネシウムスラリーは、例えば、下記の工程(B)によっても製造することができる。
1)水酸化マグネシウムスラリーに、酸化マグネシウムを、水酸化マグネシウムスラリーの固形分に対して2〜30重量%加える工程。
2)酸化マグネシウムを水和させて、水酸化マグネシウムスラリーに分散されている水酸化マグネシウム二次粒子の表面に、酸化マグネシウムの水和により生成した球形状もしくは鱗片状の水酸化マグネシウム微粒子を付着させる工程。
3)2)の工程で得られた水酸化マグネシウムスラリーを濃縮する工程。
【0020】
酸化マグネシウムを添加する前の水酸化マグネシウムスラリーは、海水に水酸化カルシウム(消石灰)を加えて得たものを使用することができる。酸化マグネシウムを加える前の水酸化マグネシウムスラリーの固形分含有量は、上記の工程(A)の場合には、水酸化マグネシウムスラリーの固形分含有量は、30〜45重量%の範囲内であることが好ましい。また、上記の工程(B)の場合には、水酸化マグネシウムスラリーの固形分含有量は、5〜35重量%の範囲内であることが好ましい。
【0021】
水酸化マグネシウムスラリーに添加される酸化マグネシウムは、酸化マグネシウムの水和速度を高めるために、比表面積が10〜150m2/gの範囲内にあることが好ましい。また、酸化マグネシムの添加量は、水酸化マグネシウムスラリー中の固形分に対して2〜20重量%であることが好ましく、5〜10重量%であることがより好ましい。
【0022】
酸化マグネシウムの水和は、それを添加した水酸化マグネシウムスラリーを0〜45℃の範囲の温度(好ましくは0〜40℃、さらに好ましくは15〜30℃の範囲の温度)にし、攪拌下に行うことが好ましい。水和後の水酸化マグネシウムスラリー中の酸化マグネシウムの残存量は、水酸化マグネシウムスラリー中の固形分に対して3重量%以下であることが好ましい。また、この酸化マグネシウムの水和は、3〜30時間(好ましくは5〜15時間)で行うことが好ましい。
【0023】
本発明者の研究によれば、上述した酸化マグネシウムの水和により、水酸化マグネシウムの二次粒子の表面に付着する水酸化マグネシウム微粒子は、球形状もしくは鱗片状であり、前記特公表10−502902号公報などに記載されているような六角板状ではない。
【0024】
上記の工程(B)で行われる水酸化マグネシウムスラリーの濃縮は、通常行われる自然沈降による方法でも遠心沈降のような強制沈降による方法でも良い。
【0025】
また、必要に応じて行われる分散剤の添加は、酸化マグネシウムを水和させる前であっても水和させた後に行ってもよいが、酸化マグネシウムを水和させた後に添加することが好ましい。また、分散剤を添加した後、さらに通常の濃縮操作により濃縮しても良い。
【0026】
【実施例】
[実施例1]
海水に水酸化カルシウムを加えて得た固形分含有量が43.5重量%の水酸化マグネシウムスラリーに、酸化マグネシウムを水酸化マグネシウムスラリーの固形分に対して5重量%加え、スラリーの温度を25℃に維持しながら攪拌下で24時間酸化マグネシウムを水和させ、固形分含有量が45重量%の水酸化マグネシウムスラリーを製造した。得られた水酸化マグネシウムスラリー中の水酸化マグネシウム粒子の凝集体は、平均粒子径が2.35μm、比表面積が23.1m2/g、そして比表面積形状係数は130であった[水酸化マグネシウムの密度は、2.39×106g/m3(ブルーサイト)を用いた、以下同様]。
【0027】
[実施例2]
海水に水酸化カルシウムを加えて得た固形分含有量が37重量%の水酸化マグネシウムスラリーに、酸化マグネシウムを水酸化マグネシウムスラリーの固形分に対して30重量%加えて、上記実施例1と同様の操作を行って酸化マグネシウムを水和させ固形分含有量が45重量%の水酸化マグネシウムスラリーを製造した。得られた水酸化マグネシウムスラリー中の水酸化マグネシウム粒子の凝集体は、平均粒子径が2.40μm、比表面積が15.5m2/g、そして比表面積形状係数は89であった。
【0028】
[実施例3]
海水に水酸化カルシウムを加えて得た固形分含有量が35重量%の水酸化マグネシウムスラリーに、酸化マグネシウムを水酸化マグネシウムスラリーの固形分に対して5重量%加え、スラリーの温度を26℃に維持しながら攪拌下で24時間酸化マグネシウムを水和させた後、固形分含有量が45重量%になるように12時間静置して濃縮し、水酸化マグネシウムスラリーを製造した。得られた水酸化マグネシウムスラリー中の水酸化マグネシウム粒子の凝集体は、平均粒子径が2.50μm、比表面積が22.1m2/g、そして比表面積形状係数は132であった。
【0029】
[比較例1]
海水に水酸化カルシウムを加えて得た水酸化マグネシウムスラリーを酸化マグネシウムを加えずに濃縮して、固形分含有量が45重量%の水酸化マグネシウムスラリーを製造した。得られた水酸化マグネシウムスラリー中の水酸化マグネシウム粒子の凝集体は、平均粒子径が2.54μm、比表面積が32.5m2/g、そして比表面積形状係数は197であった。
【0030】
[実施例1〜3及び比較例1で製造した水酸化マグネシウムスラリーの粘度の評価]
上記実施例1〜3及び比較例1で製造した水酸化マグネシウムスラリーの粘度をB型粘度計(No.3ロータ、60rpm)を用いて測定した。その結果を表1に示す。
【0031】
【表1】
【0032】
[実施例1及び実施例2で得られた水酸化マグネシウムスラリーに分散されている水酸化マグネシウム粒子の凝集体の表面状態観察]
実施例1で製造した水酸化マグネシウムスラリーに分散されている水酸化マグネシウム粒子の凝集体の電子顕微鏡写真を図1に及び実施例2で製造した水酸化マグネシウムスラリーに分散されている水酸化マグネシウム粒子の凝集体の電子顕微鏡写真を図2に示す。図1に示す水酸化マグネシウム粒子の凝集体の表面には、球形状の水酸化マグネシウム微粒子が付着しており、図2に示す水酸化マグネシウム粒子の凝集体の表面には、鱗片状の水酸化マグネシウム微粒子が付着していることがわかる。
【0033】
[実施例4]
実施例3で製造した固形分含有量が45重量%の水酸化マグネシウムスラリーに、分散剤としてポリカルボン酸ナトリウムを主成分とする界面活性剤を水酸化マグネシウムスラリーの固形分に対して0.1重量%加えて、水酸化マグネシウムスラリーを製造した。
【0034】
[実施例5]
上記実施例4で製造した水酸化マグネシウムスラリーを24時間静置して濃縮し、固形分含有量が50重量%の水酸化マグネシウムスラリーを製造した。
【0035】
[実施例4及び実施例5で製造した水酸化マグネシウムスラリーの粘度の評価]上記実施例4及び5で製造した水酸化マグネシウムスラリーの粘度をB型粘度計(No.3ロータ、60rpm)を用いて測定した。その結果を表2に示す。
【0036】
【表2】
【0037】
【発明の効果】
本発明の水酸化マグネシウムスラリーは、固形分含有量が高い(35〜60重量%)ので輸送コストが削減でき、さらに粘度が低いことから、取り扱いが容易である。また、本発明の水酸化マグネシウムスラリーの製造方法によれば、加熱操作などの操作を行うことなく、固形分含有量が35〜60重量%と高濃度で、かつ粘度が低い水酸化マグネシウムスラリーを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で製造した水酸化マグネシウムスラリーの水酸化マグネシウム粒子の凝集体の電子顕微鏡写真である。
【図2】実施例2で製造した水酸化マグネシウムスラリーの水酸化マグネシウム粒子の凝集体の電子顕微鏡写真である。
Claims (8)
- 平均粒子径が1〜5μm、比表面積が10〜60m2/gの範囲内にあり、かつ比表面積形状係数が60〜180の範囲内にある水酸化マグネシウム粒子の凝集体が、固形分含有量として35〜60重量%になるように分散されている水酸化マグネシウムスラリー。
- 水酸化マグネシウム粒子の凝集体が、水酸化マグネシウムの二次粒子の表面に、酸化マグネシウムの水和により生成した球形状もしくは鱗片状の水酸化マグネシウム微粒子が付着してなることを特徴とする請求項1に記載の水酸化マグネシウムスラリー。
- さらに、ポリカルボン酸型高分子界面活性剤を水酸化マグネシウム粒子の凝集体に対して0.02〜0.5重量%含むことを特徴とする請求項1に記載の水酸化マグネシウムスラリー。
- 水酸化マグネシウム含有量が30〜45重量%の水酸化マグネシウムスラリーに比表面積が10〜150m 2 /gの範囲の酸化マグネシウムを、該水酸化マグネシウムスラリーの固形分に対して2〜30重量%加え、酸化マグネシウムを水和させて、上記水酸化マグネシウムスラリーに分散されている水酸化マグネシウム二次粒子の表面に、上記酸化マグネシウムの水和により生成した球形状もしくは鱗片状の水酸化マグネシウム微粒子を付着させることを特徴とする請求項1もしくは2に記載の水酸化マグネシウムスラリーの製造方法。
- 水酸化マグネシウム含有量が5〜35重量%の水酸化マグネシウムスラリーに比表面積が10〜150m 2 /gの範囲の酸化マグネシウムを、該水酸化マグネシウムスラリーの固形分に対して2〜30重量%加え、酸化マグネシウムを水和させて、上記水酸化マグネシウムスラリーに分散されている水酸化マグネシウム二次粒子の表面に、上記酸化マグネシウムの水和により生成した球形状もしくは鱗片状の水酸化マグネシウム微粒子を付着させ、次いで、固形分含有量が35〜60重量%になるように濃縮することを特徴とする請求項1もしくは2に記載の水酸化マグネシウムスラリーの製造方法。
- 上記の酸化マグネシウムの水和を0〜45℃の範囲の温度で、3〜30時間攪拌することにより行うことを特徴とする請求項4または5に記載の水酸化マグネシウムスラリーの製造方法。
- マグネシウム塩を含むことのない請求項1乃至3のうちのいずれかの項に記載の水酸化マグネシウムスラリー。
- 水酸化マグネシウムスラリーが出発原料の段階から目的物の生成の段階までを通してマグネシウム塩を含むことのない請求項4乃至6のうちのいずれかの項に記載の水酸化マグネシウムスラリーの製造方法。
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