KR0163963B1 - 활성 수산화 마그네슘의 제조장치 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

조 경소 마그네시아를 습식 분쇄기로 습식 상태에서 분쇄하고 70℃ 이상의 높은 온도에서 알칼리성 수성 매체의 존재하에서 수화하며, 수득한 분쇄물을 분급 수단을 사용하여 미립자 및 조립자로 분급하고 조립자를 습식 분쇄기로 재순환시킨다. 가열된 알칼리성 수성 매체의 존재하에서 경소 마그네시아를 동시에 습식 분쇄 및 수화하고, 마그네시아를 물질은 빠른 가열하에서 동시에 분쇄 및 수화시킬 수 있다. 그러므로, 경소 마그네시아로부터 고 농도에서 일지라도 낮은 점도를 갖는 활성 수산화 마그네슘을 더 적은 단계에서 고 수율로 효과적으로 생성시킬 수 있다.

Description

활성 수산화 마그네슘의 제조장치 및 제조방법

제1도는 본 발명의 일례로서 수산화 마그네슘 제조장치를 나타내는 개략 구성도이다.

제2도는 제1도에서 나타낸 장치의 습식분쇄기를 나타내는 부분 조립도이다.

본 발명은 경소(light burned) 마그네시아로부터 중화제 또는 탈황제로서 유용한 활성 수산화 마그네슘을 제조하는 장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

배연 (flue gas) 의 탈황 및 배수의 중화에 수산화 마그네슘이 사용되어 왔다. 이러한 수화된 마그네시아는 출발 물질로서 해수중의 염화 마그네슘을 사용하여 제조된다. 그러나, 해수중의 마그네슘 함량이 미량이므로 제조 공정은 복잡한 연속 단계를 포함한다. 더우기, 수산화 마그네슘 슬러리는 약 30중량%의 낮은 농도에서 일지라도 고점도이며, 제조 및 수송 비용이 높다.

반면, 천연산 마그네사이트를 연소 (burning)하여 수득할 수 있는 경소 또는 경하소 (light calli.fed) 마그네시아의 수화 방법이 공지되어 있다. 일본 특허공고 제 60774/1991호에는 예를 들어, 소성된 천연산 마그네사이트를 분쇄하여 분말상 경소 마그네시아를 제공하고 이 마그네시아를 pH 11 이상 및 85℃이상의 높은 온도에서 물로 수화시키는 것을 포함하는 활성 수산화 마그네슘의 제조방법을 개시하고 있다. 이 방법에서, 마그네시아의 물에 대한 용해성 및 수화 속도가 매우 크므로 산성 물질과의 반응 속도가 매우 큰 활성 수산화 마그네슘을 수득할 수 있다.

그러나, 이 방법은 경 마그네시아의 분쇄를 위한 시간이 길어질 뿐만 아니라 대량 생산을 위한 대규모 설비도 또한 필요하다. 또한, 수화 속도를 충분히 빠르게 하기 위해서, 경소 마그네시아를 미리 미분쇄하고 분말을 1 ∼ 30㎛정도의 입자 직경으로 분급할 필요가 있다. 더우기, 이러한 분쇄 및 분급 작업으로 제조된 미립자는 작업 환경을 오염시키므로, 안전 위생상의 문제가 있다. 또한, 수득한 수산화 마그네슘의 입자 크기 분포는 예를 들어 약 1∼40㎛로 너무 광범위하므로 균일한 품질의 수산화 마그네슘을 수득하는 것은 곤란하다.

습기 또는 물에 노출 되었을때, 경소 마그네시아의 미분말은 응집되어 괴상물로 되는 경향이 있다. 일단 괴상물이 형성되면, 단시간 내에 균일하게 그들을 수화시키는 것은 어렵다.

또한, 제조 공정이 분쇄, 분급 및 수화 단계를 포함하므로, 생산성의 증가는 어렵다.

그러므로, 본 발명의 주된 목적은 작업 환경을 오염시키지 않고 경소 마그네시아를 용이하게 단시간 내에 미분쇄 시킬 수 있으며 단시간 내에 양호한 수율로 균일하게 수화시켜서 균일한 품질의 수산화 마그네슘을 제조하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 적은 단계로 균일하고 효율적인 수화로 높은 활성을 갖는 활성 수산화 마그네슘을 수득하는 활성 수산화 마그네슘의 제조장치 및 방법을 제공하는 것이다

본 발명의 또 다른 목적은 고농도에서 일지라도 낮은 점도를 나타내는 활성 수산화 마그네슘 슬러리의 제조장치 및 방법을 제공하는 것이다.

경소 마그네시아 등과 같은 산화물과 비교했을때 수산화 마그네슘 등과 같은 수산화물은 경도가 낮으므로 쉽게 분쇄된다는 점을 고려하여, 본 발명의 발명가는 많은 연구를 하였으며 그 결과 물의 존재하에 조분쇄 경소 마그네시아가 습식 분쇄될때, 탈시간내에 높은 효율로 미분쇄될 수 있어 더스트 및 케이크 문제를 야기함이 없이 샤프한 입자 크기 분포를 갖는 분말을 제공할 수 있다는 것을 알아냈다. 특히 마그네시아 물질을 가열된 알칼리성 수성 매체의 존재중 습식 분쇄할때, 경소 마그네시아의 분쇄 및 수화가 빨리 진행되어 고농도에서 일지라도 낮은 점도를 갖는 슬러리를 제공한다. 본 발명은 상기 발견을 기본으로 하여 완성되었다.

그러므로, 활성 수산화 마그네슘의 제조를 위한 본 발명의 장치는 습식 상태에서 경소 마그네시아를 분쇄하기 위한 습식 분쇄 수단 및 가열된 알칼리성 수성 매체의 존재하에서 생성된 분쇄 경소 마그네시아를 수화하기 위한 반응 용기를 포함한다.

본 발명의 다른 제조장치는 경소 마그네시아를 습식 분쇄하기 위한 습식 분쇄 수단, 상기 습식 분쇄 수단에 물 및 알칼리를 공급하기 위한 공급수단 및 상기 습식 분쇄 수단내에 반응계에 열 에너지를 공급하기 위한 가열 수단을 포함한다. 이러한 장치는 분급 수단과 소정 직경 이상의 분쇄된 입자를 상기 습식 분쇄 수단으로 재순환 시키기 위한 재순환 수단을 더 포함한다.

활성 수산화 마그네슘의 제조를 위한 본 발명의 방법은 경소 마그네시아를 습식 분쇄하고 알칼리성 수성 매체의 존재하 70℃ 이상의 높은 온도에서 수화시키는 것을 포함한다. 본 발명의 또 다른 방법은 70℃ 이상의 온도에서 알칼리성 수성 매체의 존재하 경소 마그네시아를 습식 분쇄 및 수화하는 것을 포함한다. 본 방법은 70℃ 이상의 온도에서 예열시킨 물에 알칼리 및 경소 마그네시아를 가하고 혼합물을 습식 분쇄 및 수화시키는 것을 포함할 수 있다.

지금부터 본 발명은 필요하다면 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명된다.

본 발명의 제조장치를 나타내는 제1도 및 본 장치의 습식 분쇄 수단을 나타내는 제2도를 고려해 보면, 장치는 습식 분쇄 수단 (5)을 포함한다. 제2도에 나타낸 바와 같이, 습식 분쇄 수단 (5)은 케이싱(1), 상기 케이싱 내에 회전 가능하게 설치된 스크루(2),상기 스크루(2)를 운전하기 위한 모터(3) 및 상기 케이싱(1) 에 수반된 분쇄 매체(4)를 포함한다. 이러한 습식 분쇄기 (5)는 소정 속도에서 호퍼(6)로부터 조 경소 또는 경하소 마그네시아가 공급된다.

습식 분쇄 및 경소 마그네시아의 수화를 위해, 습식 분쇄기(5)는 물 공급 라인(7a), 알칼리 공급 라인(7b) 및 습식 분쇄기(5)의 내부 온도를 상승시키기 위해 필요한 스팀 공급용 스팀 라인(8)이 갖추어져 있다. 습식 분쇄기(5)의 상부에는 생성된 수산화 마그네슘 입자를 함유하는 슬러리를 배출시키기 위한 방출 라인(9)이 연결되어 있다.

이와 같이 분쇄 및 수화된 수산화 마그네슘의 크기 선택을 위해서 상기 방출라인(9)은 분급기(10)가 갖추어져 있다. 또한 비교적 큰 조립자를 습식 분쇄기(5)로 재순환 시키기 위하여 분급기(10)를 재순환 라인(11)을 통해서 습식 분쇄기(5)에 연결시킨다. 분급기(10)에 의해 크기가 선택된 수산화 마그네슘 입자를 함유하는 슬러리는 숙성 탱크(12)로 이동시킨다. 상기 숙성 탱크(12)에서 숙성된 수산화 마그네슘 슬러리는 펌프(13)의 수단으로 회수한다.

습식 분쇄기(5)를 회전시키는 스크루(2)로써, 분쇄 매체(4)는 스크루(2)의 블레이드에 의해 운전되어 올라가고 조 경소 마그네시아는 공정중에서 미분쇄된다. 스팀 등으로 가열하에 공급라인 7a및 7b로부터 알칼리 및 물이 공급되는 동안 경소 마그네시아는 분쇄될 수 있고, 수화 반응도 분쇄와 함께 진행되므로 단시간 내에 높은 수율로 소정의 입자 직경을 갖는 수산화 마그네슘 슬러리를 연속해서 제조할 수 있다.

전술한 것은 경소 마그네시아를 알칼리 수용액 매체와 접촉시키므로서, 마그네시아를 수화하여 수산화 마그네슘을 수득하는 것에 대하여 더 상세히 설명된다. 수산화 마그네슘은 경소 마그네시아보다 경도가 더 작다. 이것은 천연산 마그네시아 (페리클레스, periclase)의 경도가 약 5.5∼6.5 인 반면, 천연산 수산화 마그네슘 (브루사이트 brucite)의 경도가 약 2.5라는 사실만으로도 명백하다. 더우기 입자의 응집력이 수성 매체에서 감소되므로 평탄한 분쇄를 수득할 수 있다.

경소 마그네시아는 습식 분쇄 중 전단력을 작용시킬 수 있지만, 소정 크기 범위의 수산화 마그네슘 입자를 함유하는 고농도 슬러리를 양호한 효율로 제조할 수 있다. 이것은 경소 마그네시아의 마찰 및 분쇄와 표면에 생성된 수산화 마그네슘의 탈리 및 분쇄, 경소 마그네시아 입자 표면의 일정한 표면 갱신이 동시에 일어나기 때문이다.

마그네시아의 습식 분쇄성 및 수화성은 경소 석회 (산화 칼슘)와는 다르다. 즉, 산화 칼슘의 모스 경도가 약 4이고 산확 칼슘의 물에 대한 반응성은 마그네시아 보다 더 크며 수산화 칼슘은 물 중에서 발열 반응으로 자연히 생성된다. 그러므로, 산화 칼슘의 수화는 산화 칼슘의 분쇄 없이도, 물 중에서 자연붕괴 및 높은 발열 양으로 순조롭게 수행되어 수산화 칼슘의 미립자를 생성하므로, 산화 칼슘의 수화를 위해서, 건조 분쇄 및 습식 분쇄는 필수적으로 필요하지 않다

스크루의 회전수 및 블레이드의 주속 (peripheral speed)은 습식 분쇄성에 악영향을 주지 않는 넓은 범위에서 적당하게 선택할 수 있다.

스크루의 회전수는, 예를 들어, 약 30∼500 rpm, 바람직하게는 약 50∼300 rpm및 더 바람직하게는 약 70∼100 rpm이다. 블레이드의 주속은, 예를 들어, 약 0.5∼10 m/sec, 바람직하게는 약 1 ∼ 8 m/sec이고 더 바람직하게는 약 2∼4 m/sec이다.

배연 탈황화 또는 배수 중화에서 일반적으로 수산화 마그네슘은 약 30중량% 농도의 슬러리 형태로 시판된다. 그러므로, 본 발명으로 제조되는 수산화 마그네슘은 물 공급 속도를 적당히 선택할때 그 자체로서 사용할 수 있다. 분쇄가 수성 매체 중에서 발생하므로 더스트의 발생이 방지되고 입자의 응집도 일어나지 않는다.

또한, 분쇄는 마찰열을 발생시키고 수화는 반응열을 발생시킨다. 그러므로 마찰열 및 반응열은 수화를 위해 효과적으로 이용되어 분쇄 공정 뿐만 아니라 수화 반응도 증가시키므로, 스팀의 소비 및, 그로 인한 에너지 비용을 감소시킬 수 있다. 예를 들어 분쇄로 인한 마찰 열 및 수화열은 습식 분쇄기의 내부 온도를 약 50∼60℃로 상승시키기에 충분하다. 더욱이, 조 경소 마그네시아를 조분쇄하면 충분하므로, 예비 분쇄를 위해 필요한 에너지를 보존할 수 있다.

습식 분쇄기(5)에서 제조된 미립자는 방출라인(9)에 도달할때까지 수성 매체의 상승류에 의해 운반된다. 그러므로, 습식 분쇄기(5)내에 입자의 분급 효과가 생긴다. 더욱이, 조립자가 방출 라인(9)을 통해 회수된 슬러리 안에 포함되어 있을지라도, 이들은 분급기(10)로 분리되고 재순환 라인(11)을 통해서 습식 분쇄기(5)로 재순환된다. 그러므로, 소정 입자 크기 범위 안에 있는 수산화 마그네슘의 슬러리는 숙성 탱크(12)내에 모인다. 습식 분쇄기(5)에서 숙성 탱크(12)까지의 경로에서 입자가 완전히 수화되지 않을지라도, 입자는 숙성 탱크(12)에서 더 수화되므로 불충분한 수화로 인한 문제는 없다. 보통, 경소 마그네시아는 습식 분쇄기(5)내에서 여러 차례 순환되어 그 자체로서 미세하게 분쇄된다.

생성된 슬러리는 고농도에서 일지라도 매우 낮은 점도를 갖는 특성이 있다. 그러므로 원료로서 해수 마그네슘을 사용하여 생성된 수산화 마그네슘은 약 4-10㎛의 입자 직경을 가지며 그의 슬러리 점도는 약 30중량%의 농도에서 1000 cps정도로 높은 점도를 갖는다. 1∼30㎛(300메쉬 이하)크기 범위에 있는 경소 마그네시아를 PH 11 이상의 pH조건하에서, 85℃의 높은 온도에서 물로 수화하므로서 수득 가능한 수산화 마그네슘은 약 1∼40㎛의 넓은 입자 크기 분포와, 일반적으로 약 10∼15㎛의 평균 직경, 및 30중량% 농도에서 약 400cps인 슬러리 점도를 갖는 것으로 나타난다.

반면, 본 발명의 장치 및 방법은 약 30중량%의 농도에서 점도가 약 200 cps 이하, 바람직하게는 약 50∼200 cps를 갖는 수산화 마그네슘 슬러리를 제공한다.

입자의 모양은 슬러리 점도에 대하여 상당한 영향을 주는 것으로 추정된다. 그러므로 본 발명의 수산화 마그네슘을 현미경으로 관찰한 결과, 약 5∼20㎛의 샤프한 입자 크기 분포를 갖는 5∼6㎛ 이하의 미립자의 응집물이 나타났다. 수산화 마그네슘 입자가 응집된 응집물의 평균직경은 일반적으로 약10∼25㎛이고 바람직하게는 약 12∼20㎛이다. 그러므로 수산화 마그네슘의 주된 입자가 작고 고농도로 나타날지 라도, 슬러리는 매우 낮은 점도를 나타낸다. 또한, 응집된 입자들은 외력에 의해 쉽게 재분산 되므로, 활성 수산화 마그네슘의 주된 입자는 중화 또는 탈황 반응에 참여하므로서 반응에 기여한다.

그러므로, 본 발명의 장치 및 방법으로 제조되는 수산화 마그네슘은 슬러리 유동성이 우수하고 보관 및 도관 운송 효율의 개선에 기여한다. 또한, 슬러리 점도가 작기 때문에, 약 50중량%농도의 고농도 슬러리를 제공할 수 있으므로 운송 및 저장 비용을 대폭 감소시킬 수 있다.

사용할 수 있는 경소 마그네시아는 천연산 마그네사이트 (페리클레스)를 약 550∼1500℃, 바람직하게는 650∼1300℃ 및 더 바람직하게는 약 800∼1200℃의 온도에서 소성하여 제조된 산화 마그네슘이다.

상기 소화 온도 외의 온도 범위에서, 수산화 마그네슘의 활성이 소망하는 것 만큼 높지는 않다.

본 발명의 실행에 있어서, 이전의 소정 입자 직경으로 경소 마그네시아를 미세 분쇄할 필요는 없다. 그러므로 경소 마그네시아의 입자 크기는 습식 분쇄 가능한 넓은 범위에서 선택될 수 있다. 그러므로, 예를 들어 10㎜ 이하의 최대 입자, 및 약 0.5∼3㎜의 평균 직경을 갖는 조립자를 사용할 수 있다. 분쇄 효을을 개선시키기 위해서, 10 메쉬 이하로 조 분쇄된 경 마그네시아를 자주 사용한다.

습식 분쇄 수단으로서 수성 매체 중에서 경소 마그네시아를 연속적으로 분쇄할 수 있는 샌드 밀, 아트리터(attritor)등의 각종 기기가 사용 될 수 있다. 또한, 습식 분쇄기는 경소 마그네시아를 연속해서 분쇄하기 위해 채택된 연속 분쇄기에만 제한되는 것이 아니라 볼 밀, 혼련기 등의 배취 분쇄기일 수도 있다. 상기 연속 습식 분쇄기의 바람직한 예로서, 장치「Kubota Tower Mill (Kubota, Co., Ltd. 제조 ; 일본)」을 언급할 수 있다.

연속 습식 분쇄기는 미합중국 특허 제 4,269,808호에 버티컬 마쇄 밀(vertical abrasion mill) 로서 기재되어 있다.

건조 분쇄 및 수화의 조합과는 다르게, 습식 분쇄기에 의한 습식 분쇄 및 수화를 동시에 하는 것은 분쇄시간, 블레이드의 주속을 제어하는 것에 따라, 예컨대 0.5∼2㎛의 입자 직경을 갖는 수산화 마그네슘의 미립자를 효율적으로 생성할 수도 있다.

가열 수단의 종류는 제한되지는 않지만 반응계의 온도를 70℃ 이상, 바람직하게는 85∼120℃ 더 바람직하게는 90∼110℃, 특히 95∼105℃ 수준으로 높일 수 있는 가열 수단이어야 한다. 습식 분쇄가 상기 온도에서 알칼리성 수성 매체 중에서 수행된다면, 경소 마그네시아는 알칼리와 빠르게 반응하면서 미세 분쇄되므로, 상술한 바와 같이 고농도이지만 그러면서도 저 점도의 슬러리를 효율적으로 생성할 수 있다.

본 발명의 실행에서, 조 경하소 마그네시아의 분쇄 및 마그네시아의 수화가 동시에 일어나는 것은 필수적이 아니다. 그러므로 본 발명의 장치는 습식 상태에서 경하소 마그네시아를 분쇄하기 위한 습식 분쇄 수단 및 가열된 알칼리성 수성매체의 존재하에 분쇄한 경하소 마그네시아를 수화하기 위한 반응기를 포함한다. 이러한 장치의 반응기는 일반적으로 스팀 또는 다른 가열원에 연결된다. 이 장치에서, 습식 분쇄계의 온도는 반응계가 가열되는한 반응계의 온도와 다를 수 있다. 반응기의 구조는 특별히 제한되는 것은 아니며 교반 수단이 설치된 교반 탱크 등과 같은 통상의 반응 용기를 사용할 수 있다.

물 및 알칼리는 독립적으로 또는 알칼리 수용액의 형태로 공급할 수 있다 알칼리는 또한 고농도의 수용액으로서 공급될 수 있다. 그러므로, 많은 경우에, 알칼리는 약 10∼50중량% 농도의 수용액으로서 공급된다. 가열 수단에 대하여는, 경소 마그네시아, 물 및 알칼리 중의 적어도 하나를 가열하여 반응계의 온도를 설정할 수 있지만 통상은 사용량이 많은 물 또는 알칼리 수용액을 미리 가열하는 것이 바람직하다. 반응계에 스팀을 직접 들어오게 하므로서 편리하고 빠른가열을 할 수 있다. 더우기 물 또는 알칼리 수용액을 예비 가온하고 반응계에 공급할 수 있다.

분급 수단은 와이어 메쉬 스크린 등의 스크린 수단이 설치된 통상의 분급기일 수 있으며 적당한 시브 또는 메쉬 크기는 소망하는 수산화 마그네슘의 입자 크기에 따라 선택될 수 있다. 분급 수단은 일반적으로20㎛을 초과하는 입자의 통과를 규제하도록 설정되어있다.

본 발명의 한 방법은 습식 조건하에서 경소 마그네시아를 분쇄하기 위한 습식 분쇄 단계 및 알칼리성 수성 매체의 존재하에서 분쇄한 경 마그네시아를 수화하는 수화 단계를 포함한다.

상기 알칼리성 수성 매체의 pH는 경소 마그네시아의 수화를 효과적으로 수행하기 위한 범위내에서 선택될 수 있으므로, 11 이상, 바람직하게는 11.5 이상이고 더 바람직하게는 12 이상이다. pH가 11 이상일때 수화 속도는 불충분하고 고활성 수산화 마그네슴의 수율은 저하된다.

알칼리로서는 예를 들어 수산화 칼륨, 수산화 나트륨 등과 같은 알칼리 금속의 수산화물을 포함한다. 물은 수성 매체로서 종종사용된다.

경소 마그네시아에 대한 물의 비율은 슬러리의 두께 또는 농도에 따라 선택할 수 있다. 설명을 위해 경소 마그네시아 100 중량부당 100∼400중량부, 바람직하게는 150∼300중량부의 물을 사용할 수 있다.

알칼리의 양은 상술한 pH값으로 반응계를 조절하는 것이면 충분하다. 알칼리 필요량은 알칼리의 종류에 의존한다 예컨대 알칼리가 수산화나트륨일때, 예를 들어 경소 마그네시아 100 중량부당 0.75∼1.25 중량부, 바람직하게는 0.9∼1,1 중량부의 비율로 사용할 수 있다.

수화 단계에서 반응 온도는 약 70℃ 이상, 바람직하게는 약 85∼120℃, 더 바람직하게는 약90∼약 110℃ 범위이고 특히 약 95∼110℃ 이다. 반응 온도가 70℃ 미만일때, 수화 속도는 감소되는 경향이 있다.

더우기, 수화 반응은 경소 마그네시아의 습식 분쇄물을 빠르게 가열 및 수화시키기 위해서 약 85∼120℃의 온도, 바람직하게는 약 90∼110℃의 온도 및 더 바람직하게는 약 95∼110℃의 온도에서 물 또는 알칼리 수용액에 연속적으로 또는 간헐적으로 경소 마그네시아의 습식 분쇄물을 공급하여 수행하는 것이 바람직하다.

상기 공정중, 수화 시간은 일반적으로 약 45분 내지 2시간이고 바람직하게는 약 1 내지 2시간이다.

또 다른 바람직한 방법에서, 조 경소 마그네시아는 알칼리성 수성 매체의 존재 하에서 동시에 습식 분쇄 및 수화된다. 이 방법에 따라, 경소 마그네시아는 동시에 습식 분쇄 및 수화되어 고농도에서도 점도가 낮은 활성 수산화 마그네슘 슬러리를 고 효율로 단시간 내에 제공한다. 더욱이, 통상의 기술과 비교했을때, 수화 반응이 저온에서도 순조롭게 진행될 수 있게 한다.

특히 경소 마그네시아의 습식분쇄 및 수화는 고온에서 빠르게 수행되는 것이 바람직하다. 이러한 목적을 위해서, 경소 마그네시아는 약 70℃ 이상, 바람직하게는 약 85∼120℃, 더 바람직하게는 약 95∼110℃의 온도에서 가열된 알칼리성 수성 매체의 존재하에서 습식 분쇄된다.

이러한 바람직한 방법에서, 알칼리 및 경 마그네시아를 70℃ 이상의 물에 가하고 물 중에서 습식 분쇄 및 수화한다.

수화를 위해 약 2∼3시간이 필요한 통상의 기술과 비교했을때, 동시에 일어나는 본 발명의 습식 분쇄 및 수화 방법은 상당히 감소된 시간으로 고 활성 수산화 마그네슘 슬러리를 제공한다. 구체적으로, 습식 분쇄 및 수화 반응을 연속적으로 수행할 경우에, 활성 수산화 마그네슘 슬러리는 분쇄 시작후 약 20분 후에 생성되기 시작한다. 또한 배치 조작에서 활성 마그네슘 슬러리는 약 40분 경과 후에 수득될 수 있다.

또한 완성된 활성 수산화 마그네슘을 수득하기 위해서, 습식 분쇄 및 수화 반응은 통상 약 1시간 정도 내에서 계속 행하면 충분하다.

습식 분쇄 및 수화 반응으로 형성되는 슬러리는 수차의 완결을 위해서 숙성 탱크로 이동시킬 수 있다. 수화 반응 후에, 반응 혼합물은 일반적으로 냉각되어 수산화 마그네슘 슬러리를 제공한다. 수산화 마그네슘 슬러리의 농도는 수화 반응을 위한 물의 양 또는 숙성 탱크에서 유용한 물의 양을 조정하므로서 조절할 수 있다. 수산화 마그네슘 슬러리의 농도는 희석 또는 농축하여 조정할 수 있다.

경소 마그네시아가 습식 분쇄되는 본 발명의 장치 및 방법에서 마그네시아 물질은 작업 환경의 오염 없이 단시간 내에 쉽게 미 분쇄될 수 있고, 더욱이, 단시간 내에 양호한 효율로 균일하게 수화되어 균일한 품질의 수산화 마그네슘을 제공한다. 더욱이, 습식 분쇄 및 수화 반응이 동시에 수행될때, 마그네시아 물질은 빠르고 효율적으로 수화되어 더 적은 단계로 고 활성 수산화 마그네슘을 제공한다. 그밖에, 습식 분쇄 및 수화 반응이 본 방법으로 동시에 수행될때 고농도에서도 점도가 낮은 활성 수산화 마그네슘을 효율적으로 생성시킬 수 있다.

하기 실시예 및 비교예는 단순히 본 발명을 더 상세히 설명하려는 것이며 본 발명의 범주를 한정하는 것으로 추정하지 말아야 한다.

[실시예 1]

삼면에 쟈켓 수단이 설치된 소형 혼련기 (klneader) (용량 10ℓ)를 700g의 물로 충전하고 스팀을 2.5㎏/㎠의 압력에서 자켓수단으로 도입하여 물을 90℃까지 가열한다. 그후 혼련기에 최대 입자 직경이 10㎜이하인 조 경소 마그네시아 240g 및 수산화나트륨 2.4g으로 더 충전하고 혼합물은 가열하에 1시간 동안 혼련한다. 그후 혼합물을 냉각하여 수산화 마그네슘 슬러리를 제공한다.

수득한 슬러리는 실질적으로 완전히 수화된 97% 의 수화율을 나타내며, 17㎛의 평균 직경 및 5∼20㎛의 입자 크기 분포를 갖는 수산화마그네슘 입자를 포함한다. 현미경을 사용한 슬러리 입자의 관측은 약 5㎛크기의 미립자 응집물을 나타내었다. B-형 점도계로 측정한 결과, 30중량%슬러리의 점도는 20℃에서 110 cps이었다.

[실시예 2]

구보타 타우어 밀 (Kubota Tower Mill, 소형 습식 분쇄기 KM-5, Kubota, Co., Ltd. 제조 ; 일본) 은 20㎛를 초과하는 입자의 통과를 규제한 분급기가 설치되어 있다. 상기 밀에 105㎏의 물을 충전하고 스팀으로 가열하여 물을 90℃까지 가열한다 그후, 밀을 10㎜이하의 최대 입자 직경을 갖는 조 경소 마그네시아 35㎏ 및 수산화나트륨 350g으로 연속해서 더 충전하고 습식 분쇄 및 수화를 수행한다. 상술한 밀은 440㎜의 탑 직경 및 830㎜의 탑 높이를 갖는다. 상기 분급기로 선택된 20㎛ 크기 초과의 입자는 습식 분쇄기로 재순환된다. 습식 분쇄는 분쇄 매체로서 350㎏의 철제 볼 (직경 20㎜)을 사용하여 85 rpm의 스크루 속도에서 수행된다.

습식 분쇄기는 40분간 작동된다. 수득한 슬러리를 1시간 동안 85℃에서 숙성시킨 후 냉각하여 수산화 마그네슘 슬러리를 제공한다.

이 슬러리는 98%의 수화율 또는 실질적으로 완전한 수화를 나타내며 평균 직경 14㎛ 및 입자 크기 분포 5∼20㎛를 갖는 수산화 마그네슘 입자를 함유한다. 현미경으로 슬러리 입자를 관측한 결과 약 5㎛ 크기의 미립자의 응집이 관측됐다. B-형 점도계로 측정한 결과, 30중량% 슬러리의 점도는 20℃에서 100 cps이었다.

상기 습식 분쇄 장치에 의한 습식 분쇄 효율을 검토하기 위해서 습식 분쇄를 2시간 작동시켰다는 것만 제외하고 상기 방법과 동일한 방법으로 습식 분쇄를 수행하였다. 생성된 슬러리는 1.5㎛의 평균 직경을 가지며 0.7 내지 3.3㎛의 입자 크기 분포를 갖는 입자를 함유한다.

[비교예 1]

실시예 1에서 사용된 것과 같은 동일한 소형 혼련기를 사용하여 수산화 나트륨을 첨가하지 않고 가열하지 않는다는 것만 제외하고 실시예 1에서와 동일한 방법으로 수행한다. 이러한 습식 분쇄에 의하여, 온도를 최종적으로 60℃까지 증가시킨다. 수득한 슬러리는 40%의 수화율을 나타내며 30㎛의 평균 직경을 갖는 입자를 함유한다.

[비교예 2]

실시예 2에서 사용된 것과 동일한 습식 분쇄 장치를 사용하여, 수산화 나트륨을 첨가하지 않고 가열하지 않는다는 것만 제외하고 실시예 2에서와 동일한 방법으로 수행한다. 수득한 슬러리는 45%의 수화율을 나타내고 25㎛의 평균 직경을 갖는 입자를 함유한다.

[비교예 3]

700g의 물에 용해된 2.4g의 수산화나트륨 수용액에 5내지 30㎛범위의 평균 직경을 갖는 미세 분쇄한 경소 마그네시아 240g을 가하고 혼합물은 수화를 위해 3시간 동안 90℃의 온도로 가열한다. 반응 완결후, 반응 혼합물을 냉각하여 수산화 마그네슘 슬러리를 제공한다.

수득한 슬러리는 97%의 수화율 또는 실질적으로 완전히 수화된 것으로 나타났으며 약 10㎛의 평균 직경 및 1 내지 40㎛의 입자 크기 분포를 갖는 수산화 마그네슘 입자를 함유한다. B-형 점도계로 측정한 결과 30중량% 슬러리의 점도는 20℃에서 380cps 이었다.

Claims (3)

1. 습식 상태에서 경소(light burred) 마그네시아를 분쇄하기 위한 습식 분쇄 수단으로서, (A) 케이싱(1), 상기 케이싱(1) 내에 회전가능하게 설치된 스크루(2), 상기 스크루(2) 를 운전하기 위한 모터(3) 및 상기 케이싱(1) 에 수반된 분쇄매체(4)를 포함하는 습식 분쇄 수단(5), (B) 샌드밀, (C) 아트리터, (D) 볼밀 및 (E) 혼련기에서 선택된 1 종 이상의 습식 분쇄 수단 및 가열된 알칼리성 수성 매체의 존재하에서 분쇄한 경소 마그네시아를 수화하기 위한 반응기를 포함하는 활성 수산화 마그네슘의 제조장치.
2. 경소 마그네시아를 경소 마그네시아 100 중량부당 100∼400 중량부의 물에서 습식 분쇄하고, pH가 11 이상인 알칼리성 수성 매체의 존재하에 70℃ 이상의 온도에서 이것을 수화하는 것을 포함하는 활성 수산화 마그네슘의 제조방법.
3. 제 5 항에 있어서, 온도가 85∼120℃ 인 활성 수산화 마그네슘의 제조방법.