DE69304494T2

DE69304494T2 - Verfahren zur Herstellung von aktivem Magnesiumhydroxid

Info

Publication number: DE69304494T2
Application number: DE69304494T
Authority: DE
Inventors: Akihiko Higuchi
Original assignee: Daicel Abosisangyo Co; Kubota Tower Mill Corp
Current assignee: Daicel Abosisangyo Co; Kubota Tower Mill Corp
Priority date: 1992-10-29
Filing date: 1993-10-29
Publication date: 1997-02-20
Anticipated expiration: 2013-10-30
Also published as: DE69304494D1; KR0163963B1; EP0599085A1; US5662881A; EP0599085B1; KR940009066A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von aktivem Magnesiumhydroxid, das als Neutralisationsmittel oder Entschwefelungsmittel verwendet werden kann aus schwachgebrannter Magnesia.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Magnesiumhydroxid wird zum Entschwefeln von Rauchgasen und zum Neutralisieren von Abwässern verwendet. Diese hydratisierte Magnesia erhält man unter Verwendung von Magnesiumchlorid aus Meerwasser als Ausgangsmaterial. Der Magnesiumgehalt von Meerwasser ist jedoch so niedrig, daß das Herstellungsverfahren eine komplizierte Reihe von Stufen benötigt. Da darüber hinaus eine Magnesiumhydroxid- Aufschlämmung selbst bei einer niedrigen Konzentration von etwa 30 Gew.% hochviskos ist, sind die Kosten für die Herstellung und den Transport hoch.
Andererseits ist ein Verfahren, bei dem schwachgebrannte oder calcinierte Magnesia, wie sie durch Brennen von natürlich vorkommendem Magnesit erhält ist, bekannt. Beispielsweise wird in der japanischen Patentveröffentlichung 60774/1991 ein Verfahren zur Herstellung von aktivem Magnesiumhydroxid offenbart, das das Pulverisieren von calciniertem natürlichen Magnesit unter Ausbildung von pulveriger schwachgebrannter Magnesia und das Hydratisieren dieser Magnesia mit Wasser bei einem pH-Wert von weniger als 11 und bei einer erhöhten Temperatur von nicht weniger als 85ºC umfaßt. Bei diesem Verfahren sind die Löslichkeit in Wasser und der Grad der Hydratisierung der Magnesia so hoch, daß man ein aktives Magnesiumhydroxid, das hohe Reaktionsraten mit sauren Substanzen zeigt, erhalten werden kann.
Dieses Verfahren benötigt jedoch nicht nur längere Zeit zum Pulversieren der schwachgebrannten Magnesia sondern benötigt auch für die Massenproduktion eine großtechnische Anlage. Weiterhin ist es zur Sicherstellung einer ausreichend hohen Hydratisierungsrate erforderlich, die schwachgebrannte Magnesia zuvor fein zu zerteilen und zu Pulver mit einem Teilchendurchmesser in der Größenordnung von etwa 1 bis 30 µm zu klassieren. Weiterhin verunreinigen feine Teilchen, die durch eine solche Pulverisierung und Klassierung hergestellt wurden, die Umwelt des Betriebs und stellen somit ein Sicherheits- und Gesundheitsproblem dar. Außerdem ist die Teilchengrößenverteilung des erhaltenen Magnesiumhydroxids so breit, etwa 1 bis 40 µm, daß ein hochqualitatives gleichmäßiges Magnesiumhydroxid kaum erhalten werden kann.
Beim Aussetzen gegenüber Feuchtigkeit oder Wasser neigt schwachgebrannter Magnesia dazu, zu Blöcken zu Aggregieren. Sind einmal Blöcke geformt, ist es schwierig, diese gleichmäßig innerhalb einer kurzen Zeit zu Hydratisieren.
Weil das Herstellungsverfahren weiterhin Pulverisierungs-, Klassierungs- und Hydratisierungsstufen umfaßt, kann man die Produktivität kaum erhöhen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist deshalb eine Hauptaufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Magnesiumhydroxid mit gleichmäßiger Qualität zur verfügung zu stellen, bei dem schwachgebrannte
Magnesia leicht in kurzer Zeit fein zerteilt werden kann, ohne daß die Umgebung des Betriebs verschmutzt wird, und gleichmäßig mit guter Effizienz in kurzer Zeit hydratisiert wird.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von aktivem Magnesiumhydroxid zur Verfügung zu stellen, das eine gleichmäßige und wirksame Hydratisierung in wenigen Stufen unter Ausbildung von aktivem Magnesiumhydroxid mit hoher Aktivität sicherstellt.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer aktiven Magnesiumhydroxid-Aufschlämmung, die eine niedrige Viskosität auch bei hoher Konzentration aufweist, zur Verfügung zu stellen.
Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß im Vergleich zu Oxiden, wie schwachgebrannter Magnesia, Hydroxide, wie Magnesiumhydroxid, eine niedrige Härte haben und deshalb leicht pulverisiert werden können, hat der Erfindung der vorliegenden Erfindung geforscht und gefunden, daß dann, wenn man grob zerkleinerte, schwachgebrannte Magnesia in Gegenwart von Wasser naßpulverisiert es mit hoher Wirksamkeit und innerhalb eines verringerten Zeitraumes feinzerteilt werden kann unter Ausbildung eines Pulvers mit einem scharfen Teilchengrößenprofil, ohne daß Staub verursacht wird oder Zusammenback-Probleme eintreten. Insbesondere, wenn man die als Material verwendete Magnesia in Gegenwart eines erwärmten alkalischen wäßrigen Mediums naßpulverisiert, verläuft die Pulversierung und Hydratisierung der schwachgebrannten Magnesia schnell unter Ausbildung einer Aufschlämmung, die selbst bei einer hohen Konzentration eine niedrige Viskosität hat. Die vorliegende Erfindung basiert auf diesen vorhergehenden Feststellungen.
Eine Vorrichtung zur Herstellung von aktivem Magnesiumhydroxid umfaßt eine Naßpulverisierungs-Einrichtung zum Zerkleinern von schwachgebrannter Magnesia in nassem Zustand und ein Reaktionsgefäß zum Hydratisieren der erhaltenen pulverisierten, schwachgebrannten Magnesia in Gegenwart eines erwärmten alkalischen wäßrigen Mediums.
Eine weitere Herstellungsvorrichtung umfaßt eine Naßpulverisierungs-Einrichtung zum Naßzerkleinern von schwachgebrannter Magnesia, Zuführeinrichtungen zum Zuführen von Wasser und Alkali zu der Naßpulverisierungs-Einrichtung und Heizvorrichtungen, um Wärmeenergie zu dem Reaktionssystem innerhalb der Naßpulverisierungs-Einrichtungen zuzuführen. Diese Vorrichtung kann weiterhin eine Klassiereinrichtung und eine Rückführeinrichtung zum Rückführen von pulverisierten Teilchen, die gegen einen vorbestimmten Durchmesser zu groß sind, zu der Naßpulverisierungs-Einrichtung umfassen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von aktivem Magnesiumhydroxid umfaßt das Naßpulverisieren von schwachgebrannter Magnesia und das Hydratisieren derselben in Gegenwart eines alkalischen wäßrigen Mediums bei erhöhter Temperatur von nicht weniger als 70ºC. Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren umfaßt das Unterwerfen der schwachgebrannten Magnesia einer Naßpulverisierung und Hydratisierung in Gegenwart eines alkalischen wäßrigen Mediums bei einer Temperatur von nicht weniger als 70ºC. Dieses Verfahren kann auch die Zugabe von Alkali und schwachgebrannter Magnesia zu einem auf eine Temperatur von nicht weniger als 70ºC vorerwärmten Wasser und das Unterwerfen der Mischung einer Naßpulverisation und Hydratisierung umfassen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung und zeigt eine Magnesiumhydroxid- Produktionsapparatur und
Fig. 2 ist eine Teilvergrößerung und zeigt die Naßpulverisierungs-Einrichtung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die vorliegende Erfindung wird nun ausführlich unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, soweit dies erforderlich ist, beschrieben.
Bezugnehmend auf Fig. 1, die eine Produktionsapparatur zeigt, und Fig. 2, die die Naßpulverisierungs-Vorrichtung der Apparatur zeigt, schließt die Vorrichtung eine Naßpulverisierungs-Vorrichtung 5 ein. Wie in Fig. 2 gezeigt wird, umfaßt die Naßpulverisierungs-Vorrichtung 5 einen Behälter 1, eine Schnecke 2, die rotierbar in dem Behälter 1 angeordnet ist, einen Motor 3 zum Antreiben der Schnecke 2 und ein Zerkleinerungsmedium 4, das in dem Behälter 1 angeordnet ist. In diese Naßpulverisierungs-Vorrichtung 5 wird grobe, schwachgebrannte oder calcinierte Magnesia aus der Zuführvorrichtung 6 in einer vorbestimmten Menge zugegeben.
Zum Naßpulverisieren und Hydratisieren der schwachgebrannten Magnesia ist die Naßpulverisierungsvorrichtung 5 mit einer Wasserzuführleitung 7a, einer Alkalizuführleitung 7b und einer Wasserdampfleitung 8 zur Zufuhr von Wasserdampf zur Erhöhung der Innentemperatur in der Naßpulverisations- Vorrichtung 5 ausgerüstet. Verbunden mit der Naßpulverisierungs-Vorrichtung 5 ist an dessen oberem Ende eine Austragsleitung 9 vorgesehen, um eine Aufschlämmung, die die gebildeten Magnesiumhydroxidteilchen enthält, abzuziehen.
Für die Größenselektion des so pulverisierten und hydratisierten Magnesiumhydroxids ist die Abzugsleitung 9 mit einem Klassierer 10 ausgerüstet. Damit die verhältnismäßig groben Teilchen zu der Naßpulverisierungs- Vorrichtung 5 zurückgeführt werden können, ist weiterhin die Klassiereinrichtung 10 durch eine Rückführleitung 11 mit der Naßpulverisierungs-Vorrichtung 5 verbunden. Die die mittels der Klassiereinrichtung 10 Größen ausgewählter Magnesiumhydroxidteilchen enthaltende Aufschlämmung wird in den Reifungstank 12 überführt. Die in diesem Reifungstank 12 reifende Magnesiumhydroxid-Aufschlämmung wird mittels einer Pumpe 13 abgezogen.
Indem sich die Schraube 2 in der Naßpulverisiervorrichtung 5 dreht, wird ein Zerkleinerungsmedium 4 durch die Schaufel der Schnecke 2 angetrieben, und die grobe, schwachgebrannte Magnesia wird bei diesem Verfahren fein zerteilt. Da die schwachgebrannte Magnesia pulverisiert werden kann, während Wasser und Alkali aus den Zuführleitungen 7a und 7b mit Dampf oder dergl. zugeführt werden, verläuft die Hydratisierungsreaktion auch zusammen mit der Pulverisierung, so daß eine Magnesiumhydroxid-Aufschlämmung mit einem kontrollierten Teilchendurchmesser kontinuierlich innerhalb einer kurzen Zeit mit hoher Effizienz produziert wird.
Das Vorhergehende wird ausführlicher erläutert. In dem Maße, wie die schwachgebrannte Magnesia mit dem wäßrigen alkalischen Medium in Berührung kommt, hydratisiert die Magnesia unter Erhalt von Magnesiumhydroxid. Dieses Magnesiumhydroxid hat eine geringere Härte als die schwachgebrannte Magnesia. Dies geht aus der Tatsache hervor, daß die Härte von natürlich vorkommender Magnesia (Periclase) etwa 5,5 bis 6,5 beträgt, und die Härte von natürlich vorkommendem Magnesiumhydroxid (Brucit) etwa 2,5. Da weiterhin die Kohäsionskraft der Teilchen in wäßrigem Medium verringert wird, wird eine glatte Pulverisierung festgestellt. In dem Maße, wie man bei der Naßpulverisation die gebrannte Magnesia Scherkräften unterwirft, wird eine hochkonzentrierte Aufschlämmung, enthaltend Magnesiumhydroxidteilchen, in einem vorbestimmten Größenbereich mit guter Effizienz hergestellt. Dies beruht wahrscheinlich auf der gleichzeitigen Reibung und Pulverisierung der schwachgebrannten Magnesia, Freilegung und Pulverisierung der Oberfläche des Magnesiumhydroxids und der konstanten Oberflächenerneuerung der schwachgebrannten Magnesiateilchen.
Die Naßpulverisierungs- und Hydratisierungseigenschaften von Magnesia sind von denen von gebranntem Kalk (Calciumoxid) verschieden. Die Mohs-Härte von Calciumoxid ist etwa 4, und die Reaktivität von Calciumoxid mit Wasser ist höher als die von Magnesia, und Calciumhydroxid wird spontan unter exothermer Reaktion in Wasser gebildet. Deshalb kann man die Hydratisierung von Calciumoxid in Wasser glatt durchführen, und zwar selbst ohne Pulverisieren des Calciumoxids, unter Selbstzerfall und einem hohen Wärmewert unter Ausbildung von feinen Teilchen von Calciumhydroxid, so daß für die Hydratisierung von Calciumoxid die Trockenpulverisation und die Naßpulverisation nicht unbedingt erforderlich sind.
Die Zahl der Schneckenumdrehungen und die Umfangsgeschwindigkeit der Schaufel kann in geeigneter Weise aus einem breiten Bereich, welcher nicht nachteilig durch die Naßpulverisation beeinflußt wird, gewählt werden. Beispielsweise ist die Zahl der Schneckenumdrehungen etwa 30 bis 500 U/min, vorzugsweise etwa 50 bis 300 U/min, und noch bevorzugter etwa 70 bis 100 U/min. Die Umfangsgeschwindigkeit der Schaufel ist beispielsweise etwa 0,5 bis 10 m/sec., vorzugsweise etwa 1 bis 8 m/sec., und noch bevorzugter etwa 2 bis 4 m/sec.
Bei der Rauchgasentschwefelung oder Abwasserneutralisation liegt Magnesiumhydroxid im allgemeinen in Form einer Aufschlämmung von etwa 30 Gew.%-Konzentration vor. Deshalb kann man das nach der Erfindung hergestellte Magnesiumhydroxid so, wie es ist, verwenden, wenn die Menge der Wasserzufuhr richtig gewählt wurde. Da die Pulverisierung im wäßrigen Medium erfolgt, wird die Erzeugung von Staub ausgeschlossen, und es findet ebensowenig eine Aggregation der Teilchen statt.
Weiterhin erzeugt die Pulverisierung Reibungswärme, und die Hydratisierung ergibt Reaktionswärme Deshalb kann man die Reibungswärme und die Reaktionswärme wirksam für die Hydratisierung ausnutzen, um die Hydratisierungsreaktion zu beschleunigen, sowie auch das Pulverisierungsverfahren mit der Konsequenz, daß der Verbrauch von Wasserdampf und damit die Energiekosten gesenkt werden können. Beispielsweise sind die Reibungswärme aufgrund der Pulverisierung und die Hydratisierungswärme ausreichend, um die Innentemperatur in der Naßpulverisierungsvorrichtung auf etwa 50 bis 60ºC zu erhöhen. Da es weiterhin ausreicht, die schwachgebrannte Magnesia zu einem groben Korn zu zerkleinern, kann man die für die Anfangszerkleinerung benötigte Energie einsparen.
Die in der Naßpulverisierungsvorrichtung 5 gebildeten feinen Teilchen sind in dem ausströmenden Fluß des wäßrigen Mediums eingeschlossen, bis sie die Abzugsleitung 9 erreichen. Deshalb findet eine gewisse Klassierung der Teilchen innerhalb der Naßpulverisierungsvorrichtung 5 statt. Selbst dann, wenn die groben Teilchen, welche in der Aufschlämmung enthalten sind, durch die Abzugsleitung 9 abgezogen werden, werden sie in der Klassiereinrichtung 10 abgetrennt, und zu der Naßpulverisierungsvorrichtung 5 durch die Kreislaufleitung 11 rückgeführt. Deshalb wird eine Aufschlämmung von Magnesiumhydroxid mit einem gegeben Teilchengrößenbereich in den Reifungstank 12 gepoolt. Selbst wenn die Teilchen im Laufe von der Naßpulverisierungsvorrichtung 5 bis zum Reifungstank 12 vollständig hydratisiert sind, werden die Teilchen weiter in dem Reifungstank 12 hydratisiert, und es besteht deshalb kein Problem hinsichtlich einer unzureichenden Hydratisierung. Im allgemeinen ist die schwachgebrannte Magnesia fein zerteilt, weil sie mehrere Male innerhalb der Naßpulverisierungsvorrichtung 5 umläuft.
Die erhaltene Aufschlämmung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine sehr niedrige Viskosität hat, und zwar selbst bei einer hohen Konzentration. So hat das unter Verwendung von Meerwasser-Magnesium als Rohmaterial hergestellte Magnesiumhydroxid einen Teilchendurchmesser von etwa 4 bis 10 µm, und die Aufschlämmungsviskosität ist so hoch wie etwa 1 Pas (1000 cps) bei einer Konzentration von etwa 30 Gew.%. Das durch Hydratisieren von schwachgebrannter Magnesia erhältliche Magnesiumhydroxid in einem Größenbereich von 1 bis 30 µm (nicht mehr als 0,005 cm (300 mesh)) mit Wasser bei einer erhöhten Temperatur von 85ºC unter pH-Bedingungen von nicht weniger als pH 11, zeigt eine breite Teilchengrößenverteilung von etwa 1 bis 40 µm mit einem mittleren Durchmesser von im allgemeinen etwa 10 bis 15 µm, und die Aufschlämmungsviskosität beträgt etwa 0,4 Pas (400 cps) bei einer Konzentration von 30 Gew.%.
Dagegen ergibt das erfindungsgemäße Verfahren eine Magnesiumhydroxid-Aufschlämmung mit einer Viskosität von nicht mehr als 0,2 Pas (200 cps), insbesondere etwa 0,05 bis 0,2 Pas (50 bis 200 cps), bei einer Konzentration von etwa 30 Gew.%.
Man nimmt an, daß die Form der Teilchen signifikant die Aufschlämmungsviskosität beeinflußt. Deshalb zeigt eine Untersuchung des erfindungsgemäßen Magnesiumhydroxids mit einem Mikroskop Aggregate von feinen Teilchen, die nicht größer als 5 bis 6 µm sind und eine scharfe Teilchengrößenverteilung von etwa 5 bis 20 µm haben. Der mittlere Teilchendurchmesser der Aggregate aus Magnesiumhydroxidteilchen liegt im allgemeinen bei etwa 10 bis 25 µm, und vorzugsweise etwa 12 bis 20 µm. Somit zeigt selbst dann, wenn die Primärteilchen aus Magnesiumhydroxid klein sind und in hoher Konzentration vorkommen, die Aufschlämmung eine sehr niedrige Viskosität. Weiterhin werden aggregierte Teilchen leicht durch äußere Kräfte redispergiert, so daß feine Primärteilchen aus aktivem Magnesiumhydroxid bei einer Neutralisation oder Entschwefelung teilnehmen können und so zur Umsetzung beitragen.
Deshalb ist das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Magnesiumhydroxid hinsichtlich der Aufschlämmungsfluidität überlegen und trägt zu einer verbesserten Wirksamkeit bei der Lagerung und bei einem Transport durch Pipelines bei. Weil weiterhin die Aufschlämmungsviskosität niedrig ist, kann man sie als dicke Aufschlämmung von etwa 50 Gew.%-Konzentration zur Verfügung stellen, und dies bedeutet eine merkliche Verringerung der Transport- und Lagerkosten.
Die schwachgebrannte Magnesia, die verwendet werden kann, ist das Magnesiumoxid, das erhalten wird durch Calcinieren von natürlich vorkommendem Magnesit (Peridas) bei einer Temperatur von etwa 550 bis 1500ºC, vorzugsweise etwa 650 bis 1300ºC, und noch bevorzugter etwa 800 bis 1200ºC. Außerhalb des obigen Calcinierungs-Temperaturbereichs ist die Aktivität des Magnesiumhydroxids unter Umständen nicht so hoch wie gewünscht.
Bei der praktischen Durchführung der Erfindung ist es nicht erforderlich, die schwachgebrannte Magnesia zuvor auf irgendeinen bestimmten Teilchendurchmesser fein zu zerteilen. Das heißt, daß die Teilchengröße der schwachgebrannten Magnesia aus einem breiten Bereich, der für die Naßpulverisierung annehmbar ist, gewählt werden kann. Beispielsweise kann man grobe Teilchen mit einem maximalen Durchmesser von nicht größer als 10 mm und einem mittleren Durchmesser von etwa 0,5 bis 3 mm verwenden. Um die Pulverisierungseffizienz zu verbessern, wird häufig grob zerkleinerte, schwachgebrannte Magnesia von nicht größer als 1,68 mm (10 mesh) verwendet.
Als Naßpulverisierungseinrichtung kann man verschiedene Vorrichtungen, die eine kontinuierliche Pulverisierung von schwachgebrannter Magnesia im wäßrigen Medium ermöglichen, verwenden, z.B. eine Sandmühle, eine Reibmühle usw. Weiterhin ist die Naßpulverisierungsvorrichtung nicht auf eine kontinuierliche Pulverisiervorrichtung, die geeignet ist, kontinuierlich schwachcalciniertes Magnesia zu zerkleinern, beschränkt, sondern es kann auch eine absatzweise betriebene Pulverisierungsvorrichtung, wie eine Kugelmühle, ein Kneter oder dergl. verwendet werden. Ein bevorzugtes Beispiel für eine kontinuierliche Naßpulverisiervorrichtung ist eine Kubota Tower Mill (hergestellt von Kubota, Co., Ltd., Japan). Die kontinuierliche Naßpulverisiervorrichtung wird in US-PS 4,269,808 als vertikale Abriebmühle offenbart.
Zum Unterschied von der Kombination von Trockenpulverisierung und Hydratisierung werden in der gleichzeitig ablaufenden Naßpulverisierung und Hydratisierung durch die Naßpulverisiervorrichtung wirksam feine Teilchen von Magnesiumhydroxid gebildet, z.B. solche mit einem Teilchendurchmesser von 0,5 bis 2 µm, in Übereinstimmung mit der Einstellung der Pulverisierungszeit, der Umfangsgeschwindigkeit der Schaufel usw.
Die Wärmeeinrichtung ist hinsichtlich des Typs nicht begrenzt und sollte eine Wärmeeinrichtung sein, die in der Lage ist, die Temperatur des Reaktionssystems auf ein Niveau von nicht weniger als 70ºC, vorzugsweise 85 bis 120ºC, noch bevorzugter 90 bis 110ºC, und ganz besonders bevorzugt 95 bis 105ºC, zu erhöhen. Wird die Naßpulverisierung in einem alkalischen wäßrigen Medium bei einer solchen Temperatur durchgeführt, dann ist die schwachcalcinierte Magnesia fein zerteilt, während sie schnell mit dem Alkali reagiert, so daß, wie schon vorher erwähnt, eine dicke und dennoch niedrigviskose Aufschlämmung wirksam hergestellt werden kann.
Bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung ist es nicht wesentlich, daß die Pulverisierung der groben, schwachcalcinierten Magnesia und die Hydratisierung der Magnesia gleichzeitig ablaufen. Deshalb umfaßt eine Vorrichtung für die Erfindung eine Naßpulverisierungseinrichtung zum Zerkleinern von schwachcalcinierter Magnesia im nassen Zustand und einen Reaktor zum Hydratisieren der zerkleinerten schwachcalcinierten Magnesia in Gegenwart eines heißen alkalischen, wäßrigen Mediums. Der Reaktor in einer solchen Vorrichtung ist im allgemeinen mit Wasserdampf oder einer anderen wärmequelle verbunden. Bei dieser Vorrichtung kann die Temperatur des Naßpulversierungssystems verschieden sein von der Temperatur des Reaktionssystems, wenn das Reaktionssystem erwärmt wird. Die Struktur des Reaktors ist nicht besonders begrenzt, und ein übliches Reaktionsgefäß, wie ein Rührtank, der mit Rührvorrichtungen ausgerichtet ist, kann verwendet werden.
Wasser und Alkali können unabhängig voneinander oder in Form einer wäßrigen Lösung des Alkalis zugeführt werden. Das Alkali kann auch als eine wäßrige Lösung hoher Konzentration zugeführt werden. In vielen Fällen wird das Alkali als wäßrige Lösung von etwa 10 bis 50 Gew.%-Konzentration zugeführt. Zurückkommend auf die Wärmeeinrichtung sollte wenigstens ein Glied, ausgewählt aus der schwachgebrannten Magnesia, Wasser und Alkali, erwärmt werden, um die Temperatur im Reaktionssystem zu erzeugen, aber im allgemeinen wird es bevorzugt, das Wasser oder die wäßrige Lösung von Alkali, die in großen Mengen verbraucht wird, zuvor zu erhitzen. Ein zweckmäßiges und schnelles Erhitzen kann direkt erfolgen, indem man Wasserdampf in das Reaktionssystem einbläst. Weiterhin kann das Wasser oder die wäßrige Lösung des Alkalis vorerwärmt und so in das Reaktionssystem eingeführt werden.
Die Klassiereinrichtung kann eine übliche Klassiereinrichtung sein, die mit Sieben ausgerüstet ist, wie Drahtsieben, und die geeignete Sieb- oder Meshgröße kann je nach der gewünschten Teilchengröße des Magnesiumhydroxids gewählt werden. Die Klassiereinrichtung wird im allgemeinen so eingestellt, daß Teilchen, die größer als 20 µm sind, nicht hindurchgehen.
Ein Verfahren der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Naßpulverisierungsstufe zum Zerkleinern von schwachgebrannter Magnesia unter nassen Bedingungen, und eine Hydratisierungsstufe, bei welcher die zerkleinerte schwachgebrannte Magnesia in Gegenwart eines alkalischen wäßrigen Mediums hydratisiert wird.
Der pH-Wert des alkalischen wäßrigen Mediums kann innerhalb eines Bereiches gewählt werden, dem wirksam die Hydratisierung der schwachgebrannten Magnesia folgt und soll somit nicht weniger als 11, und vorzugsweise nicht weniger als 11,5, und noch bevorzugter nicht weniger als 12 betragen. Liegt der pH-Wert unterhalb 11, dann die Hydratisierungs-Geschwindigkeit unzulänglich, und die Ausbeute an hochaktivem Magnesiumoxid ist niedrig.
Als Alkali kommen beispielsweise Alkalimetalloxide, wie Kaliumhydroxid und Natriumhydroxid usw. in Frage. Wasser wird häufig als wäßriges Medium verwendet.
Das Verhältnis von Wasser zu schwachgebrannter Magnesia kann je nach der Dicke oder Konzentration der Aufschlämmung gewählt werden. So kann man beispielsweise 100 bis 400 Gewichtsteile, vorzugsweise 150 bis 300 Gewichtsteile Wasser pro 100 Gewichtsteile schwachgebrannter Magnesia verwenden
Die Menge des Alkali kann gerade ausreichend sein, um in dem Reaktionssystem den vorerwähnten pH-Wert zu erreichen. Die erforderliche Menge an Alkali hängt von der Art des Alkali ab. Ist das Alkali beispielsweise Natriumhydroxid, dann kann es beispielsweise in einem Anteil von 0,75 bis 1,25 Gewichtsteilen, vorzugsweise 0,9 bis 1,1 Gewichtsteilen, pro 100 Gewichtsteile schwachgebrannter Magnesia verwendet werden.
Die Reaktionstemperatur bei der Hydratisierungsstufe beträgt nicht weniger als etwa 70ºC, vorzugsweise etwa 85 bis 120ºC, und noch bevorzugter liegt sie in einem Bereich von etwa 90 bis 100ºC, und ganz besonders etwa 95 bis 110ºC. Liegt die Reaktionstemperatur unterhalb 70ºC, dann neigt die Hydratisierungsrate dazu zu sinken.
Weiterhin wird die Hydratisierungsreaktion vorzugsweise durchgeführt, indem man die naßpulverisierte, schwachgebrannte Magnesia kontinuierlich oder absatzweise zu entweder Wasser oder einer wäßrigen Lösung von Alkali bei einer Temperatur von etwa 85 bis 120ºC, vorzugsweise etwa 90 bis 110º, und noch bevorzugter etwa 95 bis 110ºC, zuführt, um das naßpulverisierte, schwachgebrannte Magnesia schnell zu erwärmen und zu hydratisieren.
Bei dem obigen Verfahren beträgt die Hydratisierungszeit im allgemeinen etwa 45 Minuten bis 2 Stunden, und vorzugsweise etwa 1 bis 2 Stunden.
Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird grobe, schwachgebrannte Magnesia gleichzeitig naßpulverisiert und hydratisiert in Gegenwart eines alkalischen wäßrigen Mediums. Gemäß diesem Verfahren kann gebrannte Magnesia gleichzeitig naßpulverisiert und hydratisiert werden unter Erhalt einer Aufschlämmung von aktivem Magnesiumhydroxid, die selbst bei einer hohen Konzentration eine niedrige Viskosität hat, und zwar innerhalb einer kurzen Zeit und mit hoher Effizienz.
Darüber hinaus kann im Vergleich zu der üblichen Technik die Hydratisierungsreaktion glatt und sogar bei einer niedrigeren Temperatur ablaufen.
Es wird besonders bevorzugt, daß die Naßpulverisation und die Hydratisierung der schwachgebrannten Magnesia schnell bei einer hohen Temperatur abläuft. Zu diesem Zwecke wird schwach gebrannte Magnesia in Gegenwart von einem erwärmten alkalischen wäßrigen Medium bei einer Temperatur von nicht weniger als 70ºC, vorzugsweise etwa 85 bis 120ºC, und noch bevorzugter etwa 95 bis 110ºC, naßpulverisiert.
Bei diesem bevorzugten Verfahren werden Alkali und schwachgebranntes Magnesia zu Wasser bei einer Temperatur von nicht weniger als 70ºC zugeführt und in Wasser naßpulverisiert und hydratisiert.
Im Vergleich zu einer üblichen Technologie, die etwa 2 bis 3 Stunden für die Hydratisierung benötigt, ergibt das gleichzeitig ablaufende Naßpulverisierungs- und Hydratisierungsverfahren gemäß der Erfindung eine Aufschlämmung von hochaktivem Magnesiumhydroxid in einer drastisch verringerten Zeit. Genauergesagt wird dann, wenn die Naßpulverisation und die Hydratisierungsreaktion kontinuierlich durchgeführt werden, eine Magnesiumhydroxid Aufschlämmung schon nach etwa 20 Minuten nach Beginn der Pulverisation gebildet. Bei einer absatzweisen Arbeitsweise kann man ebenfalls eine Aufschlämmung von aktivem Magnesiumhydroxid in etwa 40 Minuten erhalten. Um ein fertiges aktives Magnesiumhydroxid zu erhalten, ist es im allgemeinen ausreichend, die Naßpulverisation und die Hydratisierungsreaktion für einen Zeitraum, der eine Stunde nicht übersteigt, durchzuführen.
Die durch Naßpulverisation und Hydratisierungsreaktion gebildete Aufschlämmung kann zur Vervollständigung der Hydratisierung in den Reifungstank überführt werden. Nach der Hydratisierungsreaktion wird das Reaktionsgemisch im allgemeinen gekühlt, wobei man eine Aufschlämmung von Magnesiumhydroxid erhält. Die Konzentration der Magnesiumhydroxid-Aufschlämmung kann man einstellen, indem man die Wasser für die Hydratisierungsreaktion oder die Menge Wasser, die in dem Reifungstank zur Verfügung steht, einstellt. Die Konzentration der Magnesiumhydroxid- Aufschlämmung kann durch Verdünnen oder Konzentrieren eingestellt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei welchem schwachgebrannte Magnesia naßpulverisiert wird, kann die Ausgangsmagnesia leicht und in kurzer Zeit ohne Verschmutzung der Arbeitsumgebung zerkleinert werden, und sie kann weiterhin gleichmäßig und mit guter Effizienz in einer kurzen Zeit hydratisiert werden unter Erhalt von Magnesiumhydroxid einer gleichmäßigen Qualität. Werden weiterhin die Naßpulverisation und Hydratisierungsreaktion gleichzeitig durchgeführt, dann kann die Ausgangsmagnesia schnell und wirksam hydratisiert werden unter Erhalt eines hochaktiven Magnesiumhydroxids mit weniger Stufen. Außerdem wird dann, wenn die Naßpulverisation und die Hydratisierungsreaktion gleichzeitig auf diese Weise durchgeführt werden, ein aktives Magnesiumhydroxid, das eine niedrige Viskosität selbst bei einer hohen Konzentration hat, wirksam hergestellt.
Die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele sollen die vorliegende Erfindung nur ausführlich beschreiben, ohne daß sie den Umfang der Erfindung beschränken.

Beispiele

Beispiel 1

Ein Kompaktkneter (Kapazität 10 Liter), der an drei Seiten mit einer Umhüllung versehen war, wurde mit 700 g Wasser gefüllt und Wasserdampf wurde in die Umhüllung mit einem Druck von 2,45 x 10&sup5; Pa (2,5 kg/cm²) zum Erhitzen des Wassers auf 90ºC eingeleitet. Weiterhin wurden in den Kneter 240 g grobe, schwachgebrannte Magnesia mit einer maximalen Korngröße von nicht mehr als 10 mm und 2,4 g Natriumhydroxid zugegeben und die Mischung wurde unter Erwärmen eine Stunde verknetet. Dann wurde die Mischung gekühlt unter Erhalt einer Magnesiumhydroxid-Aufschlämmung
Die erhaltene Aufschlämmung zeigte einen Hydratisierungsgrad von 97 %, also im wesentlichen vollständige Hydratisierung, und enthielt Magnesiumhydroxidteilchen mit einem mittleren Durchmesser von 17 µm und einer Teilchengrößen-Verteilung von 5 bis 20 µm. Eine Untersuchung der Aufschlämmungsteilchen unter Verwendung eines Mikroskops zeigte Aggregate aus feinen Teilchen mit einer Größe von etwa 5 µm. Beim Messen mit einem B-Typ-Viskosimeter betrug die Viskosität einer 30 Gew.%igen Aufschlämmung 0,11 Pas (110 cps) bei 20ºC. Beispiel 2 Eine Kubota-Tower-Mill (eine Kompakt-Naß- Pulverisiervorrichtung KM-5, Kubota, Co., Ltd., Japan) wurde mit einer Klassiereinrichtung, die den Durchgang von Teilchen von größer als 20 µm beschränkte, ausgerüstet. In diese Mühle wurden 105 kg Wasser gegeben, und dies wurde mit Wasserdampf auf 90ºC erwärmt. Dann wurden in die Mühle weiterhin kontinuierlich 35 g grobe, schwachgebrannte Magnesia mit einem maximalen Korndurchmesser von nicht mehr als 10 mm und 350 g Natriumhydroxid gegeben, und dann wurde die Naßpulverisation und die Hydratisierung durchgeführt. Die vorerwähnte Mühle hatte einen Turmduchmesser von 440 mm und eine Turmhöhe von 830 mm. Die Teilchen mit einer Größe von mehr als 20 µm, die in der Klassiervorrichtung ausgewählt wurden, wurden zu der Naßpolymerisiervorrichtung rückgeführt. Die Naßpolymerisierung wurde mit einer Schneckengeschwindigkeit von 85 U/min unter Verwendung von 350 kg Eisenkugeln (20 mm Durchmesser) als Stoßmedium durchgeführt.
Die Naßpolymerisiervorrichtung wurde 40 Minuten betrieben. Die erhaltene Aufschlämmung wurde eine Stunde bei 85ºC gereift und anschließend wurde sie gekühlt unter Erhalt einer Aufschlämmung von Magnesiumhydroxid.
Die Aufschlämmung zeigte einen Hydratisierungsgrad von 98 % oder im wesentlichen vollständige Hydratisierung und enthielt Magnesiumhydroxidteilchen mit einem mittleren Durchmesser von 14 µm und einer Teilchengrößenverteilung von 5 bis 20 µm. Eine Untersuchung der Aufschlämmungsteilchen mit einem Mikroskop ergab Aggregate von feinen Teilchen einer Größe von etwa 5 µm. Beim Messen mit einem B-Typ-Viskosimeter zeigte eine 30 Gew.%ige Aufschlämmung eine Viskosität von 0,1 Pas (100 cps) bei 20ºC.
Um die Naßpulverisierungs-Effizienz der vorerwähnten Naßpulverisierungsvorrichtung zu untersuchen, wurde die Naßpulverisierung in gleicher Weise wie beim obigen Verfahren durchgeführt mit der Ausnahme, daß die Naßpulverisierungsvorrichtung zwei Stunden betrieben wurde Die erhaltene Aufschlämmung enthielt Teilchen mit einem mittleren Durchmesser von 1,5 µm und einer Teilchengrößen- Verteilung von 0,7 bis 3,3 µm.

Vergleichsbeispiel 1

Unter Verwendung des gleichen Kompaktkneters wie in Beispiel 1 wurde die Naßpulverisation durchgeführt ohne die Zugabe von Natriumhydroxid und Erhitzen, aber ansonsten in gleicher Weise wie in Beispiel 1. Durch diese Naßpulverisierung erhöhte sich die Temperatur auf ein Endniveau von 60ºC. Die erhaltene Aufschlämmung zeigte einen Hydratisierungsgrad von 40 % und enthielt Teilchen mit einem mittleren Durchmesser von 30 µm.

Vergleichsbeispiel 2

Unter Verwendung der gleichen Naßpulverisierungsvorrichtung wie im Beispiel 2 wurde die Naßpulverisierung durchgeführt aber ohne die Zugabe von Natriumhydroxid und Erhitzen, aber ansonsten in gleicher Weise wie in Beispiel 2. Die erhaltene Aufschlämmung zeigte einen Hydratisierungsgrad von 45 % und enthielt Teilchen mit einem mittleren Durchmesser von 25 µm.

Vergleichsbeispiel 3

Zu einer wäßrigen Lösung von 2,4 g Natriumhydroxid und 700 g Wasser wurden 240 g feinteilige, schwachgebrannte Magnesia mit Teilchendurchmesser im Bereich von 5 bis 30 µm gegeben, und die Mischung wurde bei erhöhter Temperatur von 90ºC drei Stunden zum Hydratisieren gerührt. Nach Beendigung der Umsetzung wurde das Reaktionsgemisch gekühlt unter Erhalt einer Magnesiumhydroxid-Aufschlämmung.
Die erhaltene Aufschlämmung zeigte einen Hydratisierungsgrad von 97 % und damit praktisch vollständige Hydratisierung und enthielt Magnesiumhydroxidteilchen mit einem mittleren Durchmesser von etwa 10 µm und einer Teilchengrößenverteilung von 1 bis 40 µm. Beim Messen mit einem B-Typ-Viskosimeter zeigte eine 30 Gew.%ige Aufschlämmung eine Viskosität von 0,38 Pas (380 cps) bei 20ºC.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von aktivem Magnesiumhydroxid, umfassend das Naßpulverisieren von schwachgebrannter Magnesia und Hydratisieren desselben in Gegenwart eines alkalischen wäßrigen Mediums bei einer Temperatur von nicht weniger als 70ºC.

2. Verfahren zur Herstellung von aktivem Magnesiumhydroxid gemäß Anspruch 1, umfassend das Naßpulverisieren von schwachgebrannter Magnesia und Hydratisieren desselben in Gegenwart eines alkalischen wäßrigen Mediums bei einem pH-Wert von nicht weniger als 11 und einer Temperatur von 85 bis 120ºC.

3. Verfahren zur Herstellung von aktivem Magnesiumhydroxid, umfassend das gleichzeitige Naßpulverisieren und Hydratisieren von schwachgebrannter Magnesia in Gegenwart eines alkalischen wäßrigen Mediums bei einer Temperatur von nicht weniger als 70ºC.

4. Verfahren zur Herstellung von aktivem Magnesiumhydroxid gemäß Anspruch 3, bei dem schwachgebrannte Magnesia zu einem wäßrigen alkalischen Medium bei einer Temperatur von nicht weniger als 70ºC gegeben wird, und die schwachgebrannte Magnesia gleichzeitig naßpulverisiert und hydratisiert wird.

5. Verfahren zur Herstellung von aktivem Magnesiumhydroxid, bei dem schwachgebrannte Magnesia kontinuierlich einer Hydratisierung und Naßpulverisation mit Naßpulverisierungsmitteln unterworfen wird, Klassieren des Pulvers zu feinen und groben Teilchen, und Rückführung der Probenteilchen zu den Naßpulverisierungsmitteln.

6. Verfahren zur Herstellung von aktivem Magnesiumhydroxid gemäß Anspruch 5, bei dem man schwachgebrannte Magnesia einer Hydratisierung und Naßpulverisation unterwirft, das bei der Naßpulverisation erhaltene feine Pulver zu feinen und groben Teilchen klassiert mittels Klassiereinrichtungen, die mit einer Siebvorrichtung versehen sind, und den Durchgang von Teilchen von größer als 20 µm beschränkt, und die groben Teilchen zu den Naßpulverisierungsmitteln zurückführt.

7. Verfahren zur Herstellung von aktivem Magnesiumhydroxid gemäß Anspruch 3, bei dem die schwachgebrannte Magnesia in 100 bis 400 Gewichtsteilen Wasser pro 100 Gewichtsteile der schwachgebrannten Magnesia pulverisiert wird.

8. Verfahren zur Herstellung von aktivem Magnesiumhydroxid gemäß Anspruch 3, bei dem eine wäßrige Lösung von Alkalimetallhydroxid als das alkalische wäßrige Medium verwendet wird.

9. Verfahren zur Herstellung von aktivem Magnesiumhydroxid gemäß Anspruch 3, bei dem das Alkalimetallhydroxid in einem Verhältnis von 0,75 bis 1,25 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile der schwachgebrannten Magnesia verwendet wird.

10. Verfahren zur Herstellung von aktivem Magnesiumhydroxid gemäß Anspruch 3, bei dem die durch das Hydratisieren gebildete Aufschlämmung gereift wird.

11. Verfahren zur Herstellung von aktivem Magnesiumhydroxid gemäß Anspruch 3 zur Herstellung einer Magnesiumhydroxid-Aufschlämmung mit einer Viskosität von nicht mehr als 0,2 Pas (200 cps) bei einer Konzentration von 30 Gew.%.

12. Verfahren zur Herstellung von aktivem Magnesiumhydroxid gemäß Anspruch 3, umfassend das kontinuierliche Zerkleinern von grober, schwachgebrannter Magnesia im nassen Zustand mit einer Naßpulverisierungsvorrichtung in Gegenwart einer wäßrigen Alkalimetallhydroxid-Lösung mit einem pH-Wert von nicht weniger als 11 bei einer Temperatur von 85 bis 120ºC, Klassieren des erhaltenen Pulvers zu feinen und groben Teilchen mit einer Klassiereinrichtung, Zurückführen der groben Teilchen zu der Naßpulverisierungsvorrichtung und Reifen der bei der Hydratisierung gebildeten Aufschlämmung unter Ausbildung einer Magnesiumhydroxid-Aufschlämmung mit einer Viskosität von nicht mehr als 0,2 Pas (200 cps) bei einer Konzentration von 30 Gew.%.