JP4572613B2 - 硝酸マグネシウム水塩の固結防止 - Google Patents

Description

本発明は、硝酸マグネシウム６水塩の固結防止方法と、このように固結を防止した硝酸マグネシウム６水塩の組成物に関する。

硝酸マグネシウム６水塩は、通常、無色の結晶で、雰囲気中の水分を吸収しやすい性質を持っており、通常、製造から実際の使用に至るまでの一、二か月程度の保管流通期間の間に、温度や湿度の環境の変化によって固結を起こしやすく、最終的に塊状にまで成長する。このように塊状にまで成長すれば、その取り扱いが極めて困難であるのみならず、これを原料として用いる製造工程において、輸送設備や混合、溶解をはじめとする製造設備を破損するおそれがある。更に、近年の化学工業のグローバル化に伴う輸出を考慮すれば、長期保存や保存環境の変化による固結を防止し、使用に際して、取扱いやすい状態を保つことは極めて重要である。

従来、食塩を含む種々の無機化学品や有機物質について、炭酸マグネシウムや塩基性炭酸マグネシウムを固結防止剤として用いる固結防止方法が種々、提案されている。例えば、食塩の固結防止方法としては、食塩に１重量％以下の炭酸マグネシウムを添加してなる混合物を調製し、これを食塩に対して０．２〜１０重量％の範囲で添加する方法が知られている（特許文献１参照）。また、食塩にリン酸水素二ナトリウムを噴霧添加した後、炭酸マグネシウム粉末を添加することからなる食塩の固結防止方法も知られている（特許文献２参照）。

食塩以外の無機化学品については、表面に炭酸ナトリウム成分を含有する炭酸水素ナトリウムに炭酸マグネシウムを固結防止剤として０．０５〜１重量％の範囲で混合する方法が知られている（特許文献３参照）。同様に、塩化水素吸収剤として用いる炭酸水素ナトリウムの固結防止に関して、炭酸水素ナトリウムと固結防止剤としての塩基性炭酸マグネシウムの平均粒径をそれぞれ５〜５０μｍの範囲にすると共に、炭酸水素ナトリウムに塩基性炭酸マグネシウムを１〜５０重量％の範囲で混合する方法が知られている（特許文献４参照）。このように、炭酸マグネシウムや塩基性炭酸マグネシウムを種々の無機化学品の固結防止剤として用いることは既に知られている。しかし、このように炭酸水素ナトリウムに対して多量の固結防止剤を添加することは、炭酸水素ナトリウム本来の特性を損なうおそれがあり、勿論、炭酸水素ナトリウムを化学原料として用いる場合には、品位の低下が著しく、問題がある。

上記以外にも、吸湿性無機粉体、例えば、食塩、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、塩化カリウム等の固結防止のために、焼き明礬（無水硫酸アルミニウムカリウム）を０．１〜５重量％の範囲で添加、混合することが提案されている（特許文献５参照）。

更に、硝酸アンモニウムの固結防止方法として、例えば、脂肪族アミン、高級脂肪酸及び炭化水素油を含む混合物を加熱溶融して得られる粉体を固結防止剤として用いる方法（特許文献６参照）や、硝酸アンモニウムにホウ酸を付着させることからなる硝酸アンモニウムの固結防止方法が知られている（特許文献７参照）。また、硝酸ストロンチウムや硝酸バリウムの固結防止のために微粒子ケイ酸を添加、混合する方法が知られている（特許文献８参照）。

無機化学品の固結防止のために、有機化合物を固結防止剤として用いる方法も知られている。例えば、亜硝酸ナトリウムにアルギン酸プロピレングリコールエステルやアルギン酸トリエタノールアミンを添加して、亜硝酸ナトリウムの固結を防止する方法が知られている（特許文献９参照）。

他方、有機物の固結防止として、アミノ酸を主成分とする飼料添加用造粒物に炭酸マグネシウムのような無機マグネシウム塩を０．１〜５重量％混合する方法が知られている（特許文献１０参照）。

しかし、硝酸マグネシウム６水塩は、結晶水を有するが故に、特に湿気を引き寄せる度合いが高く、著しく吸湿性の無機化学品である。硝酸マグネシウム６水塩は、雰囲気温度が変化した場合において、結晶粒子が荷重を受けたときに、結晶の有する結晶水と吸湿した水分によって結晶粒子間の接触点で溶解、析出を繰返して、液橋を形成し、この液橋が温度や湿度の変化によって固橋となって、結晶粒子間に結合を生じ、このような現象が進行して、塊状物を形成するに至るものと考えられる。

上述した固結防止の対象とされた無機化学品である食塩と炭酸水素ナトリウムは、常態ではいずれも無水物であり、本発明者らの実験によれば、温度２５℃、相対湿度７５％の環境条件下で２４時間放置したとき、吸湿による重量増加はそれぞれ１．７％と０．１％未満程度である。これに対して、硝酸マグネシウム６水塩は同じ環境条件下で２４時間放置したとき、吸湿による重量増加は７．４％にも達し、食塩や炭酸水素ナトリウムに比べて、吸湿性が著しく高い。

しかし、結晶水を有し、吸湿性の高い硝酸マグネシウム６水塩については、従来、有効な固結防止の方法は知られていない。
特開平０５−２２９８１５号公報 特開平０６−０２４７３８号公報 特開平０５−０５８６２２号公報 特開平１１−２０７１７４号公報 特開平０９−０２８３１０号公報 特開２０００−２３３９２２号公報 特開２００１−２２０１３３号公報 特開２０００−１８５９９４号公報 特開２００２−３６２９２１号公報 特公昭５８−３５９２６号公報 特開平０９−０２８３１０号公報

本発明は、硝酸マグネシウム６水塩の固結防止における上述した問題を解決するためになされたものであって、工業用原料としてのマグネシウムの品位を低下させることなく、硝酸マグネシウム６水塩の固結を防止することができる、工業上、有用な方法と、更には、そのように固結を防止した硝酸マグネシウム６水塩組成物を提供することを目的とする。

本発明によれば、硝酸マグネシウム６水塩に固結防止剤としてマグネシウム炭酸塩３〜５０重量％を添加することを特徴とする硝酸マグネシウム６水塩の固結防止方法が提供される。更に、本発明によれば、硝酸マグネシウム６水塩に固結防止剤としてマグネシウム炭酸塩３〜５０重量％を添加してなる固結防止マグネシウム６水塩組成物が提供される。

本発明によれば、硝酸マグネシウム６水塩に固結防止剤としてマグネシウム炭酸塩３〜５０重量％を添加することによって、吸湿性の高い硝酸マグネシウム６水塩の固結を有効に防止することができる。しかも、本発明のこのような方法によれば、工業用原料としてのマグネシウムの品位を低下させることがない。従って、本発明のこのような方法によって得られる硝酸マグネシウム６水塩組成物は、例えば、触媒、セラミックス、ガラス等の製造原料として、また、これらに関連する用途に有用である。

本発明による硝酸マグネシウム６水塩の固結防止方法は、硝酸マグネシウム６水塩に固結防止剤としてマグネシウム炭酸塩３〜５０重量％、好ましくは、５〜２０重量％を添加するものである。これによって、吸湿性の高い硝酸マグネシウム６水塩の固結を有効に防止することができる。硝酸マグネシウム６水塩に対する添加割合が３重量％よりも少ないときは、固結防止の効果が殆どなく、他方、５０重量％より多くても、それに見合うような固結防止の効果の向上はみられない。

本発明において、上記マグネシウム炭酸塩は、炭酸マグネシウム、塩基性炭酸マグネシウム又はこれらの混合物である。その粒径や形状に特に制限はないが、好ましくは、比表面積２０ｍ²／ｇ以上、平均粒径１．０〜１０μｍの微粉末が用いられる。

炭酸マグネシウムは、通常、一般式（Ｉ）
ＭｇＣＯ₃・ｎＨ₂Ｏ
（式中、ｎは０〜３の範囲の数である。）
で表される。

また、塩基性炭酸マグネシウムは、通常、一般式（II）
ｘＭｇＣＯ₃・Ｍｇ( ＯＨ)₂・ｙＨ₂Ｏ
（式中、ｘは３〜５の範囲の数であり、ｙは３〜７の範囲の数である。）
で表される。

本発明に従って、硝酸マグネシウム６水塩の固結防止を図るには、硝酸マグネシウム６水塩に上記マグネシウム炭酸塩を添加、混合すればよく、このようにして、本発明による硝酸マグネシウム６水塩に固結防止剤としてマグネシウム炭酸塩３〜５０重量％を添加してなる固結防止マグネシウム６水塩組成物を得ることができる。上記混合のための手段、方法は特に限定されるものではなく、従来より知られている適宜の手段、方法を用いることができる。

このようにして、硝酸マグネシウム６水塩にマグネシウム炭酸塩を添加、混合してなる組成物は、一般的な包装材料、例えば、ポリエチレン樹脂からなる低透湿性の包装袋に密封すれば、その固結を長期間にわたってよく防止することができる。

本発明による硝酸マグネシウム６水塩組成物は、マグネシウム炭酸塩を含むので、酸根としては、硝酸根と炭酸根とを含むが、しかし、カチオン成分としては、マグネシウムのみを含むので、高品位のマグネシウム原料として用いることができる。また、本発明による硝酸マグネシウム６水塩組成物を水に加えて溶解させたとき、固結防止剤として添加されているマグネシウム炭酸塩は水に溶解せず、水不溶分として分離するが、これに硝酸を添加することによって、容易に溶解するので、硝酸マグネシウムの水溶液を容易に得ることができる。

以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこの実施例に何ら限定されるものではない。

比較例１
硝酸マグネシウム６水塩４０００ｇに塩基性炭酸マグネシウム（ＢＥＴ法による比表面積３２．５ｍ²／ｇ）２０．１ｇ（０．５重量％）を添加し、リボンブレンダーで混合した後、１０００ｇずつをポリエチレン樹脂袋（４０℃での透湿度６ｇ／ｃｍ²・日）に詰めて、ヒートシールした。得られた４つの包装物に５０ｇｆ／ｃｍ² の荷重を加えながら、常温常湿下で放置し、２週間、４週間、８週間、１２週間後にそれぞれ１袋ずつ開封して、硝酸マグネシウム６水塩の固結の程度を調べた。結果を表１に示す。

ポリエチレン樹脂袋の開封したときの硝酸マグネシウム６水塩の固結の程度は以下のようにして調べた。即ち、硝酸マグネシウム６水塩はさらさらしており、塊の生成が認められなかったときを優（◎）、硝酸マグネシウム６水塩の塊の生成が僅かに認められるが、しかし、その塊を手で掴もうとすると容易に壊れるときを良（○）、硝酸マグネシウム６水塩の塊の生成が認められ、その塊は手で掴むことができるが、容易に崩すことができるときを可（△）、硝酸マグネシウム６水塩の塊の数が多く、しかも、その塊が硬いときを不可（×）とした。

比較例２及び３
表１に示すように、比較例１において、硝酸マグネシウム６水塩に対する塩基性炭酸マグネシウムの添加割合を変えた以外は、比較例１と同様にして、硝酸マグネシウム６水塩の固結の程度を調べた。結果を表１に示す。

実施例１〜５
表１に示すように、比較例１において、硝酸マグネシウム６水塩に対する塩基性炭酸マグネシウムの添加割合を変えた以外は、比較例１と同様にして、硝酸マグネシウム６水塩の固結の程度を調べた。結果を表１に示す。

比較例４
比較例１において、硝酸マグネシウム６水塩に対する塩基性炭酸マグネシウムの添加量を７０重量％とした以外は、比較例１と同様にして、硝酸マグネシウム６水塩の固結の程度を調べた。結果を表１に示す。

実施例６〜９
表１に示すように、比較例１において、硝酸マグネシウム６水塩に対する塩基性炭酸マグネシウムの添加割合を３重量％とし、これを種々の透湿度を有するポリエチレン樹脂袋に詰めた以外は、比較例１と同様にして、硝酸マグネシウム６水塩の固結の程度を調べた。結果を表１に示す。

実施例１０〜１３
表１に示すように、比較例１において、固結防止剤として、比表面積（ＢＥＴ法による。以下、同じ。）２５．３ｍ²／ｇの塩基性炭酸マグネシウムを硝酸マグネシウム６水塩に対する添加割合を変えて用いた以外は、比較例１と同様にして、硝酸マグネシウム６水塩の固結の程度を調べた。結果を表１に示す。

実施例１４〜１７
表２に示すように、比較例１において、固結防止剤として、塩基性炭酸マグネシウムと炭酸マグネシウムの重量比１／１の混合物（比表面積２３．８ｍ²／ｇ）を硝酸マグネシウム６水塩に対する添加割合を変えて用いた以外は、比較例１と同様にして、硝酸マグネシウム６水塩の固結の程度を調べた。結果を表２に示す。

比較例５
比較例１において、硝酸マグネシウム６水塩に対する比表面積２２．３ｍ ² ／ｇの炭酸マグネシウムの添加量を１重量％とした以外は、比較例１と同様にして、硝酸マグネシウム６水塩の固結の程度を調べた。結果を表２に示す。

実施例１８〜２１
表２に示すように、比較例１において、固結防止剤として、比表面積２２．３ｍ²／ｇの炭酸マグネシウムを硝酸マグネシウム６水塩に対する添加割合を変えて用いた以外は、比較例１と同様にして、硝酸マグネシウム６水塩の固結の程度を調べた。結果を表２に示す。

実施例２２〜２５
表２に示すように、比較例１において、固結防止剤として、比表面積１６．４ｍ²／ｇの炭酸マグネシウムを硝酸マグネシウム６水塩に対する添加割合を変えて用いた以外は、比較例１と同様にして、硝酸マグネシウム６水塩の固結の程度を調べた。結果を表２に示す。

比較例６〜１０
硝酸マグネシウム６水塩１０００ｇずつを種々の透湿度を有するポリエチレン樹脂袋に詰めてヒートシールし、５０ｇｆ／ｃｍ² の荷重を加えながら、常温常湿下で放置し、２週間、４週間、８週間、１２週間後にそれぞれ１袋ずつ開封して、比較例１と同様にして、硝酸マグネシウム６水塩の固結の程度を調べた。結果を表３に示す。

比較例１１〜１６
硝酸マグネシウム６水塩４０００ｇに微粒子ケイ酸（日本アエロジル（株）製２００、比表面積２００ｍ²／ｇ）を硝酸マグネシウム６水塩に対して種々の割合で添加、混合し、１０００ｇずつをポリエチレン樹脂袋（４０℃での透湿度６ｇ／ｃｍ²・日）に詰めて、ヒートシールした。得られた４つの包装物に５０ｇｆ／ｃｍ² の荷重を加えながら、常温常湿下で放置し、２週間、４週間、８週間、１２週間後にそれぞれ１袋ずつ開封して、比較例１と同様にして、硝酸マグネシウム６水塩の固結の程度を調べた。結果を表３に示す。

Claims (5)

1. 硝酸マグネシウム６水塩に固結防止剤としてマグネシウム炭酸塩３〜５０重量％を添加することを特徴とする硝酸マグネシウム６水塩の固結防止方法。
2. マグネシウム炭酸塩が炭酸マグネシウムと塩基性炭酸マグネシウムから選ばれる少なくとも１種である請求項１に記載の硝酸マグネシウム６水塩の固結防止方法。
3. 硝酸マグネシウム６水塩に固結防止剤としてマグネシウム炭酸塩３〜５０重量％を添加してなる固結防止マグネシウム６水塩組成物。
4. マグネシウム炭酸塩が炭酸マグネシウムと塩基性炭酸マグネシウムから選ばれる少なくとも１種である請求項３に記載の固結防止硝酸マグネシウム６水塩組成物。
5. 請求項３又は４に記載の硝酸マグネシウム６水塩組成物を水に加え、更に、硝酸を加えて、硝酸マグネシウム水溶液を得る方法。