JPS60155529A - 高純度水酸化マグネシウムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高純度水酸化マグネシウムの製造方法、特に海
水を原料として不純物の混入量が実質的に僅少な水酸化
マグネシウムを効率的に低コストで製造する方法に係る
ものである。

高純度水酸化マグネシウムは、ファインセラミックスの
原料、医薬用、電子材料等に用途が拡けつつある。

従来、水酸化マグネシウムは海水を原料とし、これに石
灰乳を反応せしめて得られていた。しかしながら、この
ような水酸化マグネシウム中には、石灰乳等から混入す
る硼酸分、シリカやアルミナ分、鉄分、カルシウム分等
が比較的多量に混入し、このままでは前記高級品の用途
には不向きである。

一方、高純度な水酸化マグネシウムを得ようとする試み
は、古くからあり、海水あるいはにがり等のマグネシウ
ム塩を含有する液に石灰水溶液や苛性ソーダ、アンモニ
ア等の高純度なアルカリを使用する方法が提案されてい
る。いずれの場合も、使用するアルカリが高価なために
高価な水酸化マグネシウムとならざるを得ない本発明は
かかる点に鑑み、大量かつ比較的安価に得られる海水か
らの水酸化マグネシウムから高純度水酸化マグネシウム
を低コストで得ることを目的として種々、研究、検討し
た結果、比較的簡単な処理手段を見出し、前記目的を達
成することができた。

かくして本発明は、不純物を含有した水酸化マグネシウ
ムと水に可溶性のカルシウム塩を含む水溶液及び炭酸ガ
スとを反応せしめ、マグネシウム塩の水溶液と炭酸カル
シウムの沈殿を生成せしめ、かかる沈殿中に前記不純物
を移行せしめてこれらを炉別し、次いでマグネシウム塩
の水溶液とアンモニアとを反応せしめて水酸化マグネシ
ウムスラリーとアンモニウム塩の水溶液を得、かかる水
酸化マグネシウムスラリーを炉別し、高純度水酸化マグ
ネシウムとアンモニウム塩、過剰アンモニア及び未反応
マグネシウム塩を含む水溶液を得ることを特徴とする高
純度水酸化マグネシウムの製造方法を要旨とするもので
ある。

すなわち、本発明は海水から比較的安価に得られる不純
物を含有する水酸化マグネシウムと生石灰及び／又は消
石灰を原料として高純度な水酸化マグネシウムを低コス
トで製造する方法に関する。

本発明において、水に可溶性のカルシウム塩と見ては塩
化カルシウム、硝酸カルシウム等が使用しうるが、原料
の入手性、経済性等から塩化カルシウムがより好ましい
。

以下、水に可溶性のカルシウム塩が塩化カルシウムの場
合について、本発明の詳細な説明する。

本発明において、先ず、原料となる不純物を含有した水
酸化マグネシウムの製造方法としては、例えば海水を直
接そのまま或は脱炭酸した後、石灰乳或はカーバイト滓
等の水酸化カルシウムと適宜公知の手段を採用し得る。

かくして得られた水酸化マグネシウム中には、例えばカ
ルシウム分、硼酸分、シリカやアルミナ分、鉄分等が混
入されている。これに対し本発明においては、かかる不
純物含有水酸化マグネシウムと塩化カルシウム水溶液及
び炭酸ガスとを反応せしめ、塩化マグネシウム水溶液と
炭酸カルシウムの沈殿を生成せしめる。このとき、＃配
水酸化マグネシウム中に含有されていた不純物は、生成
した炭酸カルシウムの沈殿中に実質的完全に移行せしめ
ることができる。

又、前記手段によって得られた不純物を含有した水酸化
マグネシウム中には、硫酸根がｓｏ３として約１〜２ｗ
ｔ％（乾燥品重量基準）程度含有している。

本発明者は、上記塩化マグネシウム水溶液と炭酸カルシ
ウムの沈殿を生成せしめる工程において原料の不純物を
含有した水酸化マグネシウムと塩化カルシウムの割合が
各々酸化物換算のモル比がＣａＯ／ＭｇＯ−１，０〜３
．０好ｔＬｌｔ１．Ｉ　−１、Ｅｌを採用することによ
って生成する塩化マグネシウム水溶液中の硫酸根濃度が
低下し、引いては製造される高純度水酸化マグネシウム
中の６０３濃度が低下することを見出した。

ＯａＯ／ＭｇＯモル比が１．０に満たない場合は、前記
炭酸カルシウム沈殿中にマグネシウム分が残存し、マグ
ネシウム分のロスとなるとともに得られた高純度水酸化
マグネシウム中のｓｏ３濃度が０．１駕を超えるので好
ましくない、逆にＣａＯ／ＭｇＯのモル比が３．０を超
える場合には得られる塩化マグネシウム濃度が低下する
ので好ましくない。

塩化カルシウム水溶液の濃度は一般に５〜５０重量２程
度を採用するのが適当〒ある。余剰に加えられた塩化カ
ルシウムは未反応として残るが後述の如く液は循環利用
されるので問題はなく、又、必要であれば反応時のスラ
リー濃度を低下させる目的で次工程で炭酸カルシウムを
か刑した塩化マグネシウム溶液を循環してもよい。

又、同時に用いられる炭酸ガスは水酸化マグネシウムが
塩化マグネシウムに変化するだけの量を吹き込めばよく
、炭酸ガスとしては石灰石やドロマイトの焼成時に発生
するｌＯ〜４０％濃度の炭酸ガスヤアンモニアプラント
等で回収される純度の高い炭酸ガス等が使用できる。

反応温庶は通常２０〜８０℃を採用するのが適当である
。かくして生成された炭酸カルシウムの沈殿は、塩化マ
グネシウム水溶液中から適宜公知の手段により炉別され
る０例えば炉別手段としては、減圧か過、加圧濾過等の
方法を適宜採用しうる。

かくして得られた炭酸カルシウムは石灰乳に炭酸ガスを
吹き込んで製造する所謂沈降性炭酸カルシウムに匹敵す
るものであり、ゴム、プラスチック等の補強充填剤やイ
ンキ、塗料及び製紙用等に使用することができ、析出速
度や種晶の添加、多段反応槽の使用等を適宜選択するこ
とにより粒径の揃った粒子を製造することが可能である
。

次に炭酸カルシウム沈殿を除去した過剰分塩化カルシウ
ム、＃ｉ化マグネシウム水溶液に溶存している炭酸イオ
ンや上記か別の際にリークした炭酸カルシウム沈殿物を
除去するために塩酸、硼酸等を添加しｐ）Ｉｆ〜５程度
の酸性とし、エアーレージ諺ン等の手段により脱炭酸を
行なうのが良い、もし、脱炭酸を実施しない塩化マグネ
シウム溶液から水酸化マグネシウムを晶析するときは微
量であるが炭酸カルシウムが水酸化マグネシウム中に混
入し高純度な水酸化マグネシウムを得られない恐れがあ
る。

又、必要に応じて上記塩化マグネシウム含有液中にごく
微量に残存する硫酸イオンや水つ素、鉄、アルミナ等の
不純物を除去する目的で難溶性沈殿物生成剤の添加やｐ
Ｈ調整による難溶性沈殿物の生成、濾過、除去及びイオ
ン交換樹脂への通液等公知の手段による塩マグ含有液の
精製操作を採用することもできる。このようにして得ら
れた塩化マグネシウム含有液にアンモニアを反応せしめ
、水酸化マグネシウムの沈殿と塩化アンモニウム水溶液
を生成せしめる。

反応に用いられるアンモニアは、通常ガスとしてこれを
直接塩化でグネシウム水溶液中に吹き込んで反応せしめ
られるが、所望によりアンモニア水として用いることも
できる。この工程では塩化マグネシウムは完全には水酸
化マグネシウム沈殿とはならず、一部塩化マグネシウム
として残るが後述する如く循環使用されるため問題はな
い。

用いられるアンモニアの量は、塩化マグネシウム１当量
に対し、１〜３．５倍程度を採用するのが適当である。

アンモニアの添加量が前記範囲に満たない場合には水酸
化マグネシウムの収率がかなり低くなり逆に前記範囲を
超える場合には、過剰アンモニアを回収するために必要
なエネルギー量が増加するので何れも好ましくない。

塩化マグネシウム水溶液とアンモニアとの反応温度は、
通常２０〜８０℃程度を採用するのが適当である。

尚、上記反応に際し、水酸化マグネシウムの析出速度や
スラリー濃度、攪拌強度９種晶の添加量及び粒径等を適
宜選択することによりサブミクロンの微細な結晶から４
０＃Ｌ程度の粒状の水酸化マグネシウムを任意に得るこ
とができる。

反応の方法としてはサブミクロンの微細な結晶を得る場
合は原料の塩化マグネシウムを含む水溶液とアンモニア
をバックミキシングのない瞬間混合１例えば、ラインミ
キサーやエジェクター等により反応吸収を行なわせるこ
とにより、又、４０ル程度の粒状品を得る場合は、撹拌
槽内で５〜５００ｋｇ／ｒｎ”　、ｈ、好ましくは３０
〜１２０ｋｇ／ｍ’　、ｈ程度の晶析負荷、及び１〜８
０ｗｔ％、好ましくは３〜４０ｗｔ％のスラリー濃度で
塩化カルシウムとアンモニアを反応させることにより得
ることができる。

これらの中間の粒径を得たい場合は、上記方法で作成し
た微細な結晶を含む反応液と塩化マグネシウム溶液を反
応槽へ供給しながらアンモニアを吹き込み水マグの晶析
を行ない、両者の割合を適宜変えることにより任意の粒
径の結晶を得ることができる。

かくして得られた水酸化マグネシウムは適宜な手段１例
えば加圧濾過機、減圧が過板等により塩化アンモニウム
水溶液から分離され、充分に洗浄後、１００〜２００”
Ｏ程度で乾燥され製品とされる。一方、未反応塩化マグ
ネシウム、塩化アンモニウム等を含む水溶液は、水酸化
マグネシウムが実質的にほとんど析出しない量の消石灰
及び／又は生石灰と反応せしめ、公知の手段で蒸留せし
めることによりアンモニアガスは回収され、消石灰及び
／又は生石灰中に含有される炭酸カルシウムの分解等に
よって発生する炭酸ガスを苛性ソーダ水溶液等で洗浄除
去後、再度水酸化マグネシウム生成反応工程へ循環使用
する。

又、塩化アンモニウムの分解に使用する生石灰及び／又
は消石灰を塩化アンモニウム溶液中に残存する未反応塩
化マグネシウムが実質的に殆ど水酸化マグネシウムの沈
殿とならない程度に制限することによりマグネシウムイ
オンが不要にロスとなることを防止するとともに、蒸留
装置内でのスケール生成抑制を図ることができる。

一方、塩化アンモニウムと生石灰及び／又は消石灰と反
応によって生成した塩化カルシウム。

未反応の塩化マグネシウム、アンモニウム、消石灰及び
／又は生石灰中に含まれていた不純物固体及び過剰消石
灰及び／又は水酸化マグネシウム固体を含むスラリーは
濃縮装置によって、必要な温度迄濃縮後か過等の手段を
用いて上記不純物固体及び過剰消石灰及び／又は水酸化
マグネシウム固体を除去または除去せずにそのまま塩化
マグネシウム生成工程へ循環使用される。又、必要に応
じて上記か過操作の前に上記塩化カルシウム含有液中に
溶存する鉄、アルミナ等の溶存不純物を除去する目的で
難溶性沈殿物生成剤を添加することも可能である。

本発明方法により得られた高純度水酸化マグネシウム中
には前記不純物が総量で０．０１〜０．θｗｔ％程度し
か含まれず、高純度品が要求されるほとんどの用途に使
用することができる。

実施例１ 常法により海水を脱炭酸処理したのち、石灰乳を用いて
公知の手段により水酸化マグネシウムスラリーを得た。

かかるスラリーは減圧濾過機により分離され、得られた
水酸化マグネシウムはＭｇＯ濃度３４．０ｗｔ％の湿ケ
ーキで不純物としテＣａＯ−０，４１，５ｉ０２−０．
１２．Ａｌ２Ｏ３−０，１２，Ｆｅ２０３−０．０３．
　Ｂ２０３−ｏ、ｏｓ、ｓｏ３＋ｔ、ｏ　（単位：賛ｔ
％）を含んでいた。

かかる水酸化マグネシウム湿ケーキ１ｋｇに濃度２０．
０ｗｔ％の塩化カルシウム及び２．Ｏｗｔ％の塩化マグ
ネシウムを含む水溶液８．５５ｋｇを加えてリパルプ後
、濃度１００％の炭酸ガス０．１１９Ｎｍ’を温度８０
°Ｃにて反応吸収せしめた。この時、原料の水酸化マグ
ネシウムと塩化カルシウムのＣａｂ／ＭｇＯモル比は１
．４であった。反応生成物をか過板でか刑し、固体の炭
酸カルシウム０．８４ｋｇと濃度１２．７ｗｔ％の塩化
マグネシウムを含む水溶液７．１ｋｇを得た。かかる塩
化マグネシウム水溶液を塩酸酸性となし、エアーレーシ
ョンにより、脱炭酸処理を行なった後、温度４０℃にお
いてアンモニアガス０．７２　Ｎｍ’を吹き込んだとこ
ろ、水酸化マグネシウムの沈殿０．４［１ｋｇと濃度＋
１．９ｗｔ％の塩化アンモニウムを含む水溶液７．２ｋ
ｇを得た。水酸化マグネシウムの沈殿は濾過機により分
離し。

水洗後１４０℃で乾燥した。得られた水酸化マグネシウ
ムはＭｇＯ−８１１，？、ＣａＯ−０．０８，５ｉ０２
　ａｏ、ｏ４゜Ａｌ２Ｏ３＝０．０１．Ｆｅ２Ｏ３＝０
．００１．Ｂ２０３−０．０９，５Ｏ３−０，０１（単
位：Ｖｔ％）であり、これらの量はファインセラミック
スの原料基準値内であった。

一方、塩化アンモニウム含有水溶液は、これに生石灰０
．４７ｋｇを投入後、蒸留操作によりアンモニアガス０
．７１　Ｎｍ”と濃度２０．０ｗｔ％の塩化カルシウム
と２．Ｏｗｔ％の塩化マグネシウムを含む水溶液を得た
。塩化カルシウム含有水溶液は濾過機により沈降物を炉
別し、清澄液となした。これらは、再び本発明の実施に
循環使用される。

実施例２ 実施例１と同様な割合で不純物を含有する水酸化マグネ
シウムと塩化カルシウム水溶液と炭酸ガスを反応せしめ
たのち、炭酸カルシウムを分離して濃度１２．７ｗｔ％
の塩化マグネシウムを含む水溶液を得た。かかる水溶液
１ｋｇに対してアンモニアガスを０．ＩＯＮｍ’の割合
で、攪拌装置により充分な攪拌状態に維持され、水酸化
マグネシウム結晶を種晶として存在させた反応槽内に両
者を連続的に供給し、水酸化マグネシウムの結晶を析出
せしめた。この時の水酸化マグネシウムの晶析負荷は４
０ｋｇ／　ｎｆ　、ｈ　、スラリー濃度は６ｗｔ％であ
った。

得られた水酸化マグネシウムを含むスラリーは連続的に
抜き出し、濾過機によって分離、水洗後１４０℃で乾燥
した。得られた水酸化マグネシウムは平均粒径３０−の
見掛上球状体を形成している。流動性の良好な水酸化マ
グネシウムであった。

実施例３ 実施例２と同様にして得られた濃度＋２．７ｗｔ％の塩
化マグネシウム水溶液とアンモニアカスを、エジェクタ
ーを用いて上記塩化マグネシウム水溶液１ｋｇに対しア
ンモニアガスを０．１１Ｎｍ’の割合で瞬間的に吸収反
応せしめ、水酸化マグネシウムを析出させた。得られた
水酸化マグネシウムを含むスラリーを濾過機によって分
Ｍし、水洗後１４０℃で乾燥した。得られた水酸化マグ
ネシウムは平均粒径０．８川の微細な結晶であった。

代理人内　１）　明 代理人萩　原　亮　− 手続補正書 昭和５９年　３月１３　日 特許庁長官　若杉和夫殿 １、事件の表示 昭和５９年特詐ＩＦｔｌ第７０４９号 ２、発明の名称 高純度水酸化マグネシウムの製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　東京都千代田区丸の内二丁目１番２号名称　（
００４）旭硝子株式会社 氏名ゴｒ理士（７１７９）内ＬＩＪ　ＩＪＩＪ　外１　
名５、摺ｊ正命令の日イづ 自発補正 Ｂ、補正により増加する発明の数　なし７、補正の対象
　明細書の「発明の詳細な説明」の櫃８、補正の内容 （１）明細書１０頁１３行 「硼酸」を「硝酸」と補正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）不純物を含有した水酸化マグネシウムと、水に可
   溶性のカルシウム塩を含む水溶液及び炭酸ガスとを反応
   せしめ、マグネシウム塩の水溶液と炭酸カルシウムの沈
   殿を生成せしめ、かかる沈殿中に前記不純物を移行せし
   めてこれらを炉別し、次いでマグネシウム塩の水溶液と
   アンモニアとを反応せしめて水酸化マグネシウムスラリ
   ーとアンモニウム塩の水溶液を得、かかる水酸化マグネ
   シウムスラリーを炉別し、高純度水酸化マグネシウムと
   アンモニウム塩、過剰アンモニア及び未反応マグネシラ
   塩を含む水溶液を得ることを特徴とする高純度水酢化マ
   グネシウムの製造方法。 （２）アンモニウム塩、過剰アンモニア及び未反応マグ
   ネシウム塩を含む水溶液を水酸化マグネシウムの沈殿が
   実質的にほとんど生成しない程度の消石灰及び／又は生
   石灰と反応蒸留せしめ、アンモニアと残存するカルシウ
   ム塩、未反応マグネシウム塩、アンモニウム塩、消石灰
   及びｌ又は生石灰中に含まれていた不純物固体及び過剰
   消石灰及び／又は水酸化マグネシウム固体を含むスラリ
   ーを得る特許請求の範囲第（１）項の高純度水酸化マグ
   ネシウムの製造方法。 （３）残存するカルシウム塩、未反応マグネシウム塩、
   アンモニウム塩、消石灰及び／又は生石灰中に含まれて
   いた不純物固体及び過剰消石灰及び／又は水酸化マグネ
   シウム固体を含むスラリーを、該不純物固体及び過剰消
   石灰及び／又は水酸化マグネシウム固体を除去または除
   去せずに、不純物を含む水酸化マグネシウムとの反応に
   用いられるカルシウム塩として循環する特許請求の範囲
   第（２）項の高純度水酸化マグネシウムの製造方法。 （０カルシウム塩、マグネシウム塩及びアンモニウム塩
   が塩化カルシウム、塩化マグネシウム及び塩化アンモニ
   ウムである特許請求の範囲第（１）項ないし第（３）項
   いずれかの高純度水酸化マグネシウムの製造方法。 （５）カルシウム塩、マグネシウム塩及びアンモニウム
   塩が硝酸カルシウム、硝酸マグネシウム及び硝酸アンモ
   ニウムである特許請求の範囲第（１）項ないし第（３）
   項いずれかの高純度水酸化マグネシウムの製造方法。 （８）炭酸カルシウムを生成せしめる反応における不純
   物を含有した水酸化マグネシウムと水に可溶性のカルシ
   ウム塩の割合が各々酸化物換算ノモル比テＣａＯ／Ｍｇ
   Ｏ−１，０〜３．０　テア６　特許請求の範囲第（１）
   項の高純度水酸化マグネシウムの製造方法。 （７）水酸化マグネシウムを生成せしめる反応において
   、水酸化マグネシウムの晶析負荷５〜５００ｋｇ／ｍ’
   ″、ｈｌスラリー濃度１−８０ｗｔ％の範囲内で充分な
   撹拌状態下にアンモニアとマグネシウム塩を含む水溶液
   を反応、せしめることにより粗大な流動性の良好な水酸
   化マグネシウムの結晶を得ることを特徴とする特許請求
   の範囲第（１）項の高純度水酸化マグネシウムの製造方
   法。 （８）水酸化マグネシウムを生成せしめる反応において
   、アンモニアとマグネシウム塩を含む水溶液をパックミ
   キシングの無い瞬間混合によって接触反応させてサブミ
   クロン程度の微細な水酸化マグネシウムの結晶を得るこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項の高純度水酸
   化マグネシウムの製造方法。