(57)【要約】本発明は、ＭｇＣｌ2と石灰との反応で得られる中間体であるＭｇ（ＯＨ）2を経由して苦汁から間接的に、より具体的には、ＭｇＣｌ2を水溶媒中でＮＨ3と反応させた後、得られたスラリーを簡単に濾過することによって、純度が９９％を超える高純度のＭｇＯを製造するための改良された方法を提供する。本発明では、残留ＮＨ4Ｃｌ含有濾液を石灰で、好ましくは最も安価な石灰で処理してＮＨ3を産生させると共に、カーナライトを回収でき、これによって本発明で必要な品質のＭｇＣｌ2を回収できるように、石灰をＣａＣｌ2に変換させて苦汁の脱硫酸化に使用する。そして、Ｍｇ（ＯＨ）2に付着している不純物が揮発したり、所望の産物、すなわちＭｇＯ、に変化したりする性質を利用し、粗製Ｍｇ（ＯＨ）2を乾燥させ直接的にか焼することによって、純粋なＭｇＯを製造する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭｇＯを製造するための改良された方法であって、
(i) 塩化カルシウムを用いて塩水（brine）または苦汁（bittern）を脱硫酸化する（desulphating）ステップ(i)と、
(ii) 石膏（gypsum）を分離した後の清澄済みの塩水／苦汁を蒸発させることによって、塩化ナトリウム（common salt）およびカーナライト（ＫＣｌ・ＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏ）を分離するステップ(ii)と、
(iii) 前記ステップ(ii)によって得た、ＭｇＣｌ2に富むと共に他の塩を含有しない最終苦汁（end bittern）を回収するステップ(iii)と、
(iv) 前記ステップ(iii)の前記最終苦汁をさらに蒸発させることによって、結晶質のＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏを得るステップ(iv)と、
(v) 前記ステップ(iv)で得た前記ＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏを、そのまま、または再結晶化させてから、固体または液体の状態で、少量のＭｇ（ＯＨ）2を用いてシーディング（seeding）し、そしてアンモニア（ＮＨ3）で処理するステップ(v)と、
(vi) 前記ステップ(v)で得たスラリーを濾過することによって、粗製Ｍｇ（ＯＨ）2およびＮＨ4Ｃｌ／残留ＮＨ4ＯＨ濾液を得るステップ(vi)と、
(vii) 前記粗製Ｍｇ（ＯＨ）2を乾燥させた後、か焼することによって、当該Ｍｇ（ＯＨ）2をＭｇＯに変換し、付着しているＭｇＣｌ2をＭｇＯおよびＨＣｌガスへと、付着しているＮＨ4Ｃｌを昇華気体へと、変換するステップ(vii)と、
(viii) 前記ステップ(vii)でか焼炉から産生した高温の昇華気体である前記ＮＨ4Ｃｌを、前記ステップ(vi)で得た前記ＮＨ4Ｃｌ／残留ＮＨ4ＯＨ濾液に吸収させることによって、当該濾液中のＮＨ4Ｃｌ成分をさらに増加させると共に当該濾液を昇温させるステップ(viii)と、
(ix) 前記ステップ(viii)で得た高温状態にある前記濾液を、石灰を用いて処理することによって、ＣａＣｌ2溶液および気体アンモニアを得るステップ(ix)と、
(x) 前記ステップ(ix)で得た前記気体アンモニアを前記ステップ(v)で使用し、さらに副産物である前記ＣａＣｌ2溶液を前記ステップ(i)で使用することによって、ステップのループを形成するステップ(x)と、
を含む、方法。
【請求項２】
前記ステップ(i)で使用する前記苦汁が、大海の塩水（ocean brine）、海の塩水（sea brine）、地下の塩水（sub-soil brine）または湖の塩水（lake brine）から得たものである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ステップ(i)で使用する、硫酸塩を含有した状態にある前記苦汁を、２９〜３２oＢｅ’の密度範囲に脱硫酸化する、請求項１および２に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップ(ii)で得た前記カーナライト（ＫＣｌ・ＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏ）が、太陽蒸発または強制蒸発によって３２〜３６oＢｅ’の範囲に結晶化させたものであり、前記ステップ(iii)で得た前記最終苦汁が、３５．５〜３６．０oＢｅ’の密度を有し、４５０〜４６０ｇｐｌのＭｇＣｌ2と、５〜１０ｇｐｌのＮａＣｌと、５〜１０ｇｐｌのＫＣｌと、５〜１５ｇｐｌのＣａと、０〜５ｇｐｌの硫酸塩と、６〜７ｇｐｌのＢｒ-と、０．０３％のＢ2Ｏ3とを含有した状態にある、請求項１〜３に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップ(iii)で得た前記最終苦汁を、好ましくは、臭素を回収すると共に不純物Ｂｒ-を減少させ脱臭素化済みの最終苦汁における不純物Ｂｒ-量を０．５ｇｐｌ未満にするために、脱臭素化する、請求項１〜４に記載の方法。
【請求項６】
前記ステップ(iii)で得た前記最終苦汁を、初期状態のままで、好ましくは脱臭素化した状態であり前記ステップ(iv)における結晶化処理を経ない状態で、ＭｇＯの回収に使用する、請求項１〜５に記載の方法。
【請求項７】
前記ステップ(iii)で得た前記最終苦汁を、脱臭素化した状態または脱臭素化していない状態で使用し、前記ステップ(iv)の手順に従って、当該最終苦汁を、体積が２０〜２５％にまで減少するように蒸発させることによって、不純物Ｂ2Ｏ3を０．０２０〜０．０１５％含有し他の塩を含有しない状態にあるＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏを、６０〜８０％の収率で晶出させる、請求項１〜６に記載の方法。
【請求項８】
前記ステップ(v)における反応を開始させるために使用する前記アンモニアが、アンモニアを２０〜２５％（w/w）含有するアンモニア水溶液である、請求項１〜７に記載の方法。
【請求項９】
前記ステップ(v)で使用する前記ＮＨ3の前記ＭｇＣｌ2に対するモル比が、０．５：１〜２．０：１の範囲、好ましくは１．１：１〜２．０：１の範囲にあり、前記濾液中の前記残留ＭｇＣｌ2のレベルが１．５％未満、好ましくは０．５％未満である、請求項１〜８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ステップ(vi)の濾過操作を、ヌッチェフィルターもしくはローターリーディスクフィルターを用いて、またはフィルタープレスによって、簡便に実施する、請求項１〜９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ステップ(vi)の濾過操作を、遠心機中で実施する、請求項１〜１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ステップ(vii)の乾燥操作およびか焼操作を、そのまま、または最小限の水および添加物を用いて粗製Ｍｇ（ＯＨ）2を洗浄した後に実施して、付着している不純物およびその他のものをか焼時に除去する、請求項１〜１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ステップ(vii)の乾燥操作を、公知のオーブンまたはソーラーオーブン内において７０〜１５０℃で実施することによって、容易に粉末状に破砕する柔らかな白色の塊を産生させる、請求項１〜１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ステップ(vii)のか焼操作を、マッフル炉において約９００℃で２〜３時間かけて実施すること、好ましくは、付着しているＮＨ4Ｃｌ、ＨＣｌ（付着しているＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏから生じたもの）、Ｈ2ＯおよびＮＨ3（付着しているＮＨ4ＯＨから生じたもの）を、６００℃以下の範囲で温度を徐々に変化させることによって、高純度のＭｇＯを産生させる、請求項１〜１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ステップ(vii)で得た前記ＭｇＯの純度が、前記ステップ(iii)で得た前記最終苦汁をそのままの状態で使用して当該ＭｇＯを形成した場合は９８．０〜９８．９％になり、前記ステップ(iv)で得た結晶化済みまたは再結晶化済みのＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏから当該ＭｇＯを形成した場合は９９．１〜９９．７％になる、請求項１〜１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ステップ(iii)の前記最終苦汁から得た前記ＭｇＯのＢ2Ｏ3不純物レベルが、０．１０〜０．１２％である、請求項１〜１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ステップ(iv)の結晶化済みＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏから得た前記ＭｇＯのＢ2Ｏ3不純物レベルが、０．０６０〜０．０８０％の範囲にある、請求項１〜１６に記載の方法。
【請求項１８】
再結晶化済みＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏから得た前記ＭｇＯのＢ2Ｏ3不純物レベルが、０．０１０〜０．０１５％の範囲にある、請求項１〜１７に記載の方法。
【請求項１９】
ＭｇＯ中のＢ2Ｏ3レベルが、Ｍｇ（ＯＨ）2前駆体または当該ＭｇＯを適切に処理することによって、さらに低下できる状態にある、請求項１〜１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ステップ(vi)において前記Ｍｇ（ＯＨ）2を調製する際に生じる副産物である前記ＮＨ4Ｃｌ／残留ＮＨ4ＯＨ濾液が、石灰を用いた処理の際に生じるＭｇ（ＯＨ）2を最小限に抑えるために、Ｍｇを０．５〜２．０％、好ましくは０．５〜１．０％含有する状態にある、請求項１〜１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記ステップ(ix)で用いる前記石灰が、固体もしくは固体懸濁液の状態にある消石灰または生石灰である、請求項１〜２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記ステップ(ix)で産生した前記気体アンモニアを、空気または蒸気でストリッピング処理してから、吸収反応が最適になる望ましい比率にＭｇＣｌ2に対するＮＨ3のモル比が維持されるペースで反応チャンバーに供給し、ＭｇＣｌ2溶液に吸収させる、請求項１〜２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記ステップ(ix)で得た前記溶液が、２０〜３０％のＣａＣｌ2を含有しており、前記ステップ(i)における脱硫酸化反応にそのまま使用できる状態にある、または当該溶液を濾過することによって清澄してから、および／もしくは当該溶液に酸を添加してＭｇ（ＯＨ）2を再溶解させることによって清澄してから前記ステップ(i)を実施する、請求項１〜２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネシア（ＭｇＯ）を製造するための改良された方法に関する。本発明は、特に、Ｍｇ（ＯＨ）2から高純度のＭｇＯを、Ｍｇ（ＯＨ）2またはＭｇＯの洗浄を必要とせずに製造するための改良された方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マグネシアは、種々の産業分野に適用できる重要な化合物である。酸化マグネシウムは、価格が中程度である酸化物のなかでも融点が最も高いことから、耐火レンガやその他の資材の重要な原材料である。酸化マグネシウムは、ＺｒＯ2以外では、２０００℃以上での長期間の加熱に耐性を有する唯一の材料である。
【０００３】
ウルマン百科事典第６版（電子版）によると、“耐火性材料に関する、冶金炉および冶金反応炉内での作業の高温度化や出湯の短縮化に応じて増加してきた要求は、純粋で高密度なマグネシアの焼成物によってのみ充足され得るものである”とある。ここで、“混入物”がＭｇＯと融合して低融点の共晶体（例えば、混入物がＣＭＳである場合は１４８５℃でありＣ2Ｆである場合は１２００℃である）を形成するものである場合には、混入が少量であっても不利益が多くなる。高温での機械的特性（例えば、強度や容積の安定性）が低下するからである。このため、良質の焼成物は、高融点ケイ酸塩相（Ｃ2Ｓのようなもの）の含有量が少なく、Ｂ2Ｏ3の含有量が少なく、ペリクレース同士が高度に直接的に接触した状態（ケイ酸塩相の中間体を介さずに接触した状態）にある。
【０００４】
マグネシアのレンガは、高い蓄熱容量および高い熱伝導性を有する。こうしたレンガは、オフピーク蓄熱型ヒーターで使用されている。加熱素子によって発生した熱は、マグネシアのレンガに移動してレンガの温度を上昇させる。レンガの熱伝導性はペリクレースの含有量が多く気孔率が少ないほど増加する。レンガの比熱は、ＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3を含有しても少ししか低下しないが、ＣａＯ、Ｃｒ2Ｏ3およびＦｅ2Ｏ3を含有すると顕著に低下する。レンガは、遊離ＣａＯを含有しないこと（水和反応が生じる危険性があるため）、または態が異なる結晶相を有しないことが望ましい。
【０００５】
ＭｇＯを加圧水和させることでＭｇ（ＯＨ）2を形成できる。ＭｇＯは下記の式１に示す反応によって無水ＭｇＣｌ2に変換することもでき、当該無水ＭｇＣｌ2は下記の式２のように電気分解してＭｇとＣｌ2に変換することができる（Electrolytic Production of Magnesium、Kh. L. Strelets著、Keter Publishing House JerusalemLtd.、1977年、第28頁）。
〔化１〕
MgO＋Cl2＋CO  →  MgCl2＋CO2＋70.8cal/モル            （式１）
〔化２〕
MgCl2  →  Mg＋Cl2                                     (式２）
【０００６】
これに代えて、Ｓｉを用いてＭｇＯを熱還元することによって、Ｍｇを得ることもできる。
【０００７】
ウルマン百科事典によると、マグネサイト（ＭｇＣＯ3）を分解することによってマグネシアを製造できるとある。この方法の最大の欠点は、マグネサイト鉱石の不純物レベルが高いことにある。ＭｇＯの含有量が多く、ＣａＯ：ＳｉＯ2質量比が２〜３であり、Ｆｅ2Ｏ3やＡｌ2Ｏ3の含有量が少ない状態にあるマグネシア産物、とりわけ耐火性物品に適用するもの、を得るためには、最高品質のマグネサイトが必要になる。マグネシアの焼成物の特性は、低融点の鉱物が混入すると悪化する。
【０００８】
ナグプール市・インド鉱山局が出版した“Magnesite-A market survey”という題名の出版物と、ナグプール市・インド鉱山局が出版したインド鉱物年鑑・第2巻・第698〜699頁の“Magnesite”とによると、マグネシアは土壌中のマグネサイトがか焼されることで形成される、とある。当該プロセスの欠点は、マグネサイト鉱石に含まれる、シリカ、酸化鉄、アルミナおよび石灰といった、シリケート、カルボネートおよび酸化物の量が、まちまちであることにある。このため、か焼の前段階で、破砕、サイズ分離、重液分離、泡沫浮遊選鉱といった種々の選鉱方法によって、採掘鉱石における石灰やシリカの含有量を減らすようにする。ここで、鉄分の含有量は磁気分離によって減少させ得るが、これは鉄分が炭酸鉄ではなく離散性の強磁性鉱物の状態にある場合に効果的であるものに過ぎない。したがって、この方法で高純度のマグネシアを製造することは難しく、得られるマグネシアの純度は、ほとんどが９５％未満になる。
【０００９】
ガス懸濁液キルン炉内で低マグネサイト鉱石から軽焼苛性マグネシアを製造する方法であるSulmag II法（W.S. Ainscow著、"Aufbereitung von Magnesit zu hochwertiger Sintermagnesia"、TIZ 110 (1986年)、no. 6、第363〜368頁。Sulmag II the Sinter Magnesite Process、Sulzer Brothers Ltd.、Winterthur、Switzerland）について言及する。この方法では、ＮＨ4Ｃｌ溶液を再利用した選択的抽出によって溶存塩化マグネシウムを取得し（式３、４）、不溶性の不純物を濾過によって全て取り除く。そして、針状のネスケホン石（ＭｇＣＯ3・３Ｈ2Ｏ）を反応炉内で析出させ、これを濾過する。ネスケホン石を加熱することで、高比表面積を有する苛性マグネシアが得られる。
〔化３〕
MgCO3  →  MgO＋CO2                                        （式３）
〔化４〕
2NH4Cl＋MgO＋H2O＋混入物  →  2NH4OH＋MgCl2＋尾鉱          （式４）
〔化５〕
MgCl2＋(NH4)2CO3＋3H2O  →  MgCO3・3H2O↓＋2NH4Cl          （式５）
【００１０】
この方法は、Ｍｇ（ＯＨ）2を経由するＭｇＯの製造には適用されてこなかった。ネスケホン石からＭｇＯを直接的に製造すると嵩密度が非常に低い産物が得られるが、Ｍｇ（ＯＨ）2を経由してＭｇＯを製造すると、耐火物用途に適した所望の特性を有するマグネシアが得られることになる。
【００１１】
か焼によるＭｇ（ＯＨ）2からのＭｇＯの製造について言及する。カークオスマー工業化学百科事典・第4版・第15巻・第690頁によると、“マグネシウム塩溶液から水酸化マグネシウムを析出させ、これを回収するには、強塩基を添加する。一般に使用される強塩基としては、石灰（ＣａＯ）またはドライム（dolime）（ＣａＯ−ＭｇＯ）に由来する水酸化カルシウムが挙げられる”とある。ＣａＯの含有量の少ない産物を得ようとする場合は、水酸化ナトリウムを沈殿剤として使用する。
〔化６〕
Mg(OH)2  →  MgO＋H2O                                     （式６）
【００１２】
“Industrial and Engineering Chemistry”の第41(12)巻の第2814-2817頁（1949年）に掲載された、Robert L. EvansとHillary W. St. Clairによる“Carbonation of Aqueous Suspensions containing Magnesium Oxides or Hydroxides”という題名の論文には、改良型パティソン法（水酸化マグネシウムを炭酸化して重炭酸マグネシウムを得る方法）が記述されている。この方法では、まず、水酸化マグネシウムの懸濁液を炭酸化することによって、重炭酸マグネシウムの準安定溶液を形成する。次に、不溶性の不純物を取り除いた後、当該溶液を加熱またはエアレーションして脱炭酸化することによって、炭酸マグネシウムを三水和物、五水和物または塩基性炭酸塩の状態で析出させる。そして、溶液を濾過して析出物を回収し、当該析出物を熱分解することによって酸化マグネシウムに変換している。この方法の主な欠点は、温度および二酸化炭素の分圧に非常に影響されることにある。重炭酸マグネシウムの準安定溶液は、温度が常温を上回るほど安定性が顕著に低下する。そして、この方法で得られるＭｇＯは、嵩密度が低すぎて耐火物用途に不適である。
【００１３】
1949年10月25日に地質学会のアパートで開催された化学工業グループの会合にてH. W. ThorpとW. C. Gilpinが読んだ論文“Chemical Engineering Problems in the Sea Water Magnesia Process”によると、海水からの水酸化マグネシウムの回収が困難である理由は、水酸化マグネシウムを、迅速に沈殿し容易に脱水できる沈殿物が生じる状態で析出させることが難しいことにある。析出物の洗浄に使用する水分量は別として、１トンのマグネシアを分離するためには３００トンの水が必要になる。混入物の量を確実に最小にするには石灰を使用する必要がある；すなわち、水酸化マグネシウムを除去する前に少量の石灰を用いて海水を処理することによって、重炭酸イオンを炭酸カルシウムの状態で析出させる必要がある。
【００１４】
海水や塩水（brine）からのＭｇＯの製造についてウルマン百科事典に記述があり、１トンのＭｇＯを製造するには、海水は４７０ｍ3、現実的には６００ｍ3、必要になるとある。この方法は、水酸化マグネシウム（水への溶解度０．０００９質量％）を、水酸化カルシウム（溶解度０．１８５質量％）の添加によって析出させることに基づくものである。
〔化７〕
Mg2+＋2Cl-＋Ca(OH)2  →  Mg(OH)2↓＋Ca2+＋2Cl-
【００１５】
この方法の主な欠点は、Ｍｇ（ＯＨ）2を洗浄するために、そして乳状石灰を産生させるために、新鮮な水（１トンのＭｇＯあたり４０ｍ3を超えるもの）の供給が必要になることにある。そして、利用可能な高純度の石灰石またはドロマイトの鉱床が身近になければならない。さらに、これらをか焼および消和して沈殿剤であるＣａ（ＯＨ）2を産生させることによって、不溶性の炭酸塩、硫酸塩等を形成する成分の含有量を最小限に抑える必要がある。二酸化炭素を除去する際にも、新鮮な水が必要になる。こうした特殊な処理をしなければ、海水から得た苛性および焼成マグネシアには、通常、約０．２％のＢ2Ｏ3と、石灰石に由来する少量のＣａＯ、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3およびＦｅ2Ｏ3または海水中の不要物とが含まれることになる。５〜１２％の過剰な石灰を析出（過剰石灰漬）に用いることで、マグネシアのＢ2Ｏ3含有量は、通常、０．０５％程度にまで低下する。なお、石灰を過剰に使用すると、ｐＨが１２に増加し、ボロンの吸収が最小限に抑えられる。
【００１６】
1977年7月6日刊行の“Chemistry and Industry”の第567〜572頁に掲載されたW. C. GilpinとN. Heasmanによる論文“Recovery of Magnesium Compounds from Sea Water”には、海水からマグネシアを回収する方法と、この方法における問題点と、が概説されている。この方法の欠点は、上述したものと同様である。
【００１７】
熱加水分解法についても言及する。まず、ＭｇＣｌ2に富む塩水を浄化して臭化物およびボロン痕を取り除いた後、スチールパイプを介して反応炉のスプレーノズルに送り込む。そして、外部から断熱された状態にある約６００℃の円筒状の反応炉内に噴霧する。噴霧された塩水の飛沫から水が蒸発することで有孔の塩化物の外殻が形成されることになり、当該外殻が蒸気と反応することでＭｇＯおよびＨＣｌが形成される。得られた粗製産物を水洗し撹拌槽中で水和させた後、濃縮槽中で濃縮した。得られたスラリーはそのままでは濾過が困難であるため、二段階式真空ドラムフィルターにて洗浄および脱水した。か焼産物は、通常、９９．５質量％以上のＭｇＯ、１質量％未満のＣａＯ、０．０５質量％以下のＳｉＯ2、０．０５質量％以下のＦｅ2Ｏ3、０．００５質量％以下のＡｌ2Ｏ3、および０．０１％以下のＢ2Ｏ3を含有しており；比表面積が２〜５０ｍ2／ｇであり、嵩密度のばらつきが０．８〜０．２ｇ／ｃｍ3の範囲にある。この方法の主な欠点は、スプレーによるか焼産物を洗浄して未反応のＭｇＣｌ2および可溶性の塩を除去した後、再びか焼する必要があることである。スプレーによるか焼方法は、エネルギーを大量に消費するものであるし、ノズルが詰まることによって問題が生じ得る。Grillらが1981年3月10日にした“Process for the Recovery of Magnesium Oxide of high Purity”という題名の米国特許第4,255,399号では、事前に精製しておいた塩化マグネシウムの塩水を熱分解することによって酸化マグネシウムを得ている。この方法では、高濃度の塩化マグネシウムを、熱反応炉内で分解し、高温ガスを用いて酸化マグネシウムおよび塩酸に変換している。この方法における問題点も、上述したものと同様である。
【００１８】
2004年8月17日付けのVohraらがした米国特許第6,776,972号には、石灰石と反応させてＣａＣｌ2を調製するために、スプレー熱分解で生じたＨＣｌガスを使用すること、ＫＣｌを産生し得るカーナライトの複塩を簡便に産生させる目的で、当該ＣａＣｌ2を、海水／地下水の苦汁（bittern）を脱硫酸化する（desulphating）ために使用できること、が記述されている。しかし、当該方法においても、スプレーによるか焼にともなう問題がある。
【００１９】
C.A. Jacobsonによって編纂された“化学反応百科事典”の第427頁・第IV-1757反応と、Herman F. Markらによって編集された“工業化学百科事典”第3版・第14巻の第624頁とによると、閉鎖系において、無水ＭｇＣｌ2とＮＨ3ガスとを反応させることで、ＭｇＣｌ2・６ＮＨ3、ＭｇＣｌ2・２ＮＨ3およびＭｇＣｌ2・ＮＨ3を含む、アンモニア付加化合物が得られるとある。なお、特殊な条件下においてのみマグネシウム複合体が形成されることは明らかである。
【００２０】
“Journal of Crystal Growth”第41巻・第228〜234頁（1977年）に掲載されたV.A. Phillipsらの論文“Effect of pH on the Growth of Mg(OH)2Crystals in an Aqueous Environment at 60℃”によると、６０℃でありｐＨ８．７〜１２．５の範囲にある塩化マグネシウムおよび水酸化アンモニウムから、水酸化マグネシウムが析出したとある。そして、粒子の形状、平均粒径、直径と厚さの比率、表面積が、ｐＨによって変化することが示されている。なお、水酸化物からＭｇＯを製造するプロセスについては言及されていない。
【００２１】
Li, Keminと Zhang, LiとWujiyan Gongyeによる“Preparation of magnesium hydroxide flame retardant by ammonia method”（第33(2)巻・第14-16頁（中国語文献）2001年、Wujiyan Gongye Bianjib; CA 135:115882; CA Section: 78 (Inorganic Chemicals and Reactions)）では、Ｋ2ＳＯ4を再利用して苦汁をＮＨ4ＯＨと反応させ、水熱処理によってＭｇ（ＯＨ）2を取得し、これを表面処理し、洗浄し、乾燥させ、破砕することによって、難燃剤が調製されている。難燃剤中のＭｇ（ＯＨ）2の含有量は９７％である。なお、未洗浄の粗製Ｍｇ（ＯＨ）2からＭｇＯを製造するプロセスについては言及されていない。
【００２２】
Krupp, Ralf（ドイツ国）による“Recovery of magnesium hydroxide, gypsum and other products from natural and technical brines, in particular from final lyes of potash works”（Ger. Offen. DE 10154004 A1 15 May 2003, 9pp. (ドイツ語文献); CA 138:371080）では、ＭｇＳＯ4およびＭｇＣｌ2を含有する塩水からＭｇ（ＯＨ）2および石膏（gypsum）を回収し、ＮＨ3またはＮＨ4ＯＨを用いてＭｇイオンを析出させている。そして、ＣａＯを添加することによってガス状のＮＨ3を回収し、析出ステップで再利用している。この方法では、Ｆｅ、Ｍｎ、ＡｌおよびＣａといった不純物が混入しない状態でＭｇ（ＯＨ）2を生産することが可能になるとある。ただし、明確には記述されていないものの、純粋なＭｇ（ＯＨ）2を調製するために、固形物の状態で洗浄することによって、付着しているＮＨ4ＣｌやＭｇＣｌ2等を除去していることは間違いない。なお、未洗浄の粗製Ｍｇ（ＯＨ）2からＭｇＯを製造するプロセスについては言及されていない。
【００２３】
Wang, FuwenとZhang, JunとLiu, JianhuaとDong, Yijun（Shandong Haihua Group Corp., Ltd.、中華人民共和国）による“One-step process for manufacture of magnesium hydroxide”（Faming Zhuanli Shenqing Gongkai Shuomingshu CN 1332117 A 23 Jan 2002, 7pp. (中国語文献)、中華人民共和国発行）について言及する。この文献では、ＭｇＣｌ2および水酸化アンモニウムを含有する苦汁［モル比：ＭｇＣｌ2／アンモニア＝１／（１．３〜２．０）］を４５〜９０℃で５〜３０分間反応させ、濾過し、洗浄し、乾燥させ、粉砕することによって、水酸化マグネシウムの固形物を得ることが記述されている。なお、未洗浄の粗製Ｍｇ（ＯＨ）2からＭｇＯを製造することについては言及されていない。
【００２４】
1979年に出版されたthe Proceedings of the Fifth International Symposium on Salt - Northern Ohio Geological Societyの第269〜279頁に掲載のJ.A. Fernandez-Lozanoによる“Utilization of Seawater Brines for the Production of High Purity Magnesium Oxide and Magnesium Hydroxide”という題名の論文では、ＭｇＣｌ2に富む海水の塩水とアンモニアとの反応によってＭｇ（ＯＨ）2を入手でき、当該水酸化物を洗浄することによって高純度化することができ、その結果、高純度のＭｇＯが得られることが著者によって述べられている。なお、粗製Ｍｇ（ＯＨ）2から高純度のＭｇＯを直接的に取得できる可能性については言及されていない。そして、アンモニアを再利用して当該方法を安価に実施することについても一切言及されていない。
【発明の開示】
【００２５】
発明の目的
本発明の主な目的は、ＭｇＯを製造するための改良された方法を提供することにある。この方法は、水酸化マグネシウムの中間体を経由して塩化マグネシウムからＭｇＯを製造するものであって、水酸化マグネシウムまたはマグネシアの洗浄を必要とせずに高純度のＭｇＯを得るものである。
【００２６】
本発明の別の目的は、従来技術で実施されていた長時間を要する水酸化マグネシウムの洗浄を、不要化することにある。
【００２７】
本発明の別の目的は、塩化マグネシウムとの反応にアンモニア水を使用することにある。
【００２８】
本発明の別の目的は、やや過剰なアンモニアを使用することによって、塩化マグネシウムとアンモニアとの間で平衡制御反応を進行させ、種々の環境条件下においても８５％以上のＭｇ（ＯＨ）2を形成させることにある。
【００２９】
本発明の別の目的は、水酸化マグネシウム析出物を、迅速に濾過し乾燥させた後、得られた粗製固形物を直接的にか焼することによって、回収することにある。
【００３０】
本発明の別の目的は、塩化アンモニウムの昇華性を利用してか焼中に塩化アンモニウムを除去することによって、高純度のマグネシアを直接的に得ることにある。
【００３１】
本発明の別の目的は、付着しているＭｇＣｌ2をＭｇＯおよび気体ＨＣｌへと同時に変換させることにある。
【００３２】
本発明の別の目的は、塩化アンモニウムおよび気体ＨＣｌを、水酸化マグネシウムの形成反応で得られる塩化アンモニウム／アンモニアの濾液に吸収させ塩化アンモニウムの濃度を増加させることによって、回収することにある。
【００３３】
本発明の別の目的は、石灰を使用してアンモニアを再産生させることにある。
【００３４】
本発明の別の目的は、水酸化マグネシウムを調製し、濾過し、乾燥し、か焼する操作を連続的に実施し、所望の高純度のＭｇＯと副産物であるＣａＣｌ2に富む液体とを産生させると同時に、アンモニアを再産生させることにある。
【００３５】
本発明の別の目的は、従来技術に述べられているような未加工の苦汁の脱硫酸化に、副産物である液体ＣａＣｌ2を清澄した状態でまたは清澄しない状態で使用することによって、カーナライトの複塩の結晶化を促進させること、また、最終苦汁における硫酸塩不純物量を最小限に抑えることにある。
【００３６】
本発明の別の目的は、４４０〜４８０ｇｐｌのＭｇＣｌ2を含有し、他の不純物をほぼ含有しない最終苦汁を、純度９８％以上のＭｇＯを直接的に得るための原材料として使用することにある。
【００３７】
本発明の別の目的は、耐火物用途に有用である、純度９９％以上でありＢ2Ｏ3不純物量が非常に少ないＭｇＯを、か焼によって直接的に、大量に産生させることにある。
【００３８】
本発明のまた別の目的は、本発明のＭｇＯを使用して、乳状マグネシア、金属マグネシウム、Ｍｇ（ＯＨ）2難燃剤等の高純度のマグネシウム産物を得ることにある。
【００３９】
発明の要旨
本発明の目的は、ＭｇＣｌ2と石灰との反応で得られる中間体であるＭｇ（ＯＨ）2を経由してナトリウム苦汁（salt bitterns）から間接的に、より具体的には、ＭｇＣｌ2を水溶媒中でＮＨ3と反応させた後、得られたスラリーを簡便に濾過することによって高純度のＭｇＯを製造するための改良された方法を提供することにある。本発明では、任意の石灰、好ましくは最も安価な石灰、を用いて残留ＮＨ4Ｃｌ含有濾液を処理しＮＨ3を産生させると共に、石灰そのものをＣａＣｌ2に変換して苦汁の脱硫酸化に使用することによってカーナライトを回収し、これによって本発明で必要とされる所望の品質を備えたＭｇＣｌ2を回収する。そして、Ｍｇ（ＯＨ）2に付着している不純物が揮発したり所望の産物、すなわちＭｇＯ、に変化したりする性質を利用し、粗製Ｍｇ（ＯＨ）2を乾燥させ、か焼することによって、純粋なＭｇＯを直接的に製造する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
すなわち、本発明は、ＭｇＯを製造するための改良された方法であって、
(i) 塩化カルシウムを用いて塩水（brine）または苦汁（bittern）を脱硫酸化する（desulphating）ステップ(i)と、
(ii) 石膏（gypsum）を分離した後の清澄済みの塩水／苦汁を蒸発させることによって、塩化ナトリウム（common salt）およびカーナライト（ＫＣｌ・ＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏ）を分離するステップ(ii)と、
(iii) ステップ(ii)によって得た、ＭｇＣｌ2に富むと共に他の塩を含有しない最終苦汁（end bittern）を回収するステップ(iii)と、
(iv) ステップ(iii)の最終苦汁をさらに蒸発させることによって、結晶質のＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏを得るステップ(iv)と、
(v) ステップ(iv)で得たＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏを、そのまま、または再結晶化させてから、固体または液体の状態で、少量のＭｇ（ＯＨ）2を用いてシーディング（seeding）し、そしてアンモニア（ＮＨ3）で処理するステップ(v)と、
(vi) ステップ(v)で得たスラリーを濾過することによって、粗製Ｍｇ（ＯＨ）2およびＮＨ4Ｃｌ／残留ＮＨ4ＯＨ濾液を得るステップ(vi)と、
(vii) 粗製Ｍｇ（ＯＨ）2を乾燥させた後、か焼することによって、当該Ｍｇ（ＯＨ）2をＭｇＯに変換し、付着しているＭｇＣｌ2をＭｇＯおよびＨＣｌガスへと、ＮＨ4Ｃｌを昇華気体へと、変換するステップ(vii)と、
(viii) ステップ(vii)でか焼炉から産生した高温の昇華気体であるＮＨ4Ｃｌを、ステップ(vi)で得られたＮＨ4Ｃｌ／残留ＮＨ4ＯＨ濾液に吸収させることによって、当該濾液中のＮＨ4Ｃｌ成分をさらに増加させると共に当該濾液を昇温させるステップ(viii)と、
(ix) ステップ(viii)で得た高温状態にある濾液を、石灰を用いて処理することによって、ＣａＣｌ2溶液および気体アンモニアを得るステップ(ix)と、
(x) ステップ(ix)で得た気体アンモニアをステップ(v)で使用し、さらに副産物であるＣａＣｌ2溶液をステップ(i)で使用することによって、ステップのループを形成させるステップ(x)と、を含む、方法を提供する。
【００４１】
本発明の実施形態の一例は、ステップ(i)で使用する苦汁を、大海の塩水（ocean brine）、海の塩水（sea brine）、地下の塩水（sub-soil brine）または湖の塩水（lake brine）から得るものである。
【００４２】
本発明の実施形態の別例は、ステップ(i)で使用する、硫酸塩を含有した状態にある苦汁を、２９〜３２oＢｅ’の密度範囲に脱硫酸化するものである。
【００４３】
本発明の実施形態の別例は、ステップ(ii)で得たカーナライト（ＫＣｌ・ＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏ）が、太陽蒸発または強制蒸発によって３２〜３６oＢｅ’の範囲に結晶化させたものであり、ステップ(iii)で得た最終苦汁が、３５．５〜３６．０oＢｅ’の密度を有し、４５０〜４６０ｇｐｌのＭｇＣｌ2と、５〜１０ｇｐｌのＮａＣｌと、５〜１０ｇｐｌのＫＣｌと、５〜１５ｇｐｌのＣａと、０〜５ｇｐｌの硫酸塩と、６〜７ｇｐｌのＢｒ-と、０．０３％のＢ2Ｏ3とを含有した状態にある。
【００４４】
本発明の実施形態の別例は、ステップ(iii)で得た最終苦汁を、好ましくは、臭素を回収すると共に不純物Ｂｒ-を減少させ脱臭素化済みの最終苦汁における不純物Ｂｒ-量を０．５ｇｐｌ未満にするために、脱臭素化するものである。
【００４５】
本発明の実施形態の別例は、ステップ(iii)で得た最終苦汁を、初期状態のままで、好ましくは脱臭素化した状態でありステップ(iv)における結晶化処理を経ない状態で、ＭｇＯの回収に使用するものである。
【００４６】
本発明の実施形態の別例は、ステップ(iii)で得た最終苦汁を、脱臭素化した状態または脱臭素化していない状態で使用し、ステップ(iv)の手順に従って、当該最終苦汁を、体積が２０〜２５％にまで減少するように蒸発させることによって、不純物Ｂ2Ｏ3を０．０２０〜０．０１５％含有し他の塩を含有しない状態にあるＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏを、６０〜８０％の収率で晶出させるものである。
【００４７】
本発明の実施形態の別例は、ステップ(v)における反応を開始させるために使用するアンモニアが、アンモニアを２０〜２５％（w/w）含有するアンモニア水溶液である状態にある。
【００４８】
本発明の実施形態の別例は、ステップ(v)で使用するＮＨ3のＭｇＣｌ2に対するモル比が、０．５：１〜２．０：１の範囲、好ましくは１．１：１〜２．０：１の範囲にあり、濾液中の残留ＭｇＣｌ2のレベルが１．５％未満、好ましくは０．５％未満であるものである。
【００４９】
本発明の実施形態の別例は、ステップ(vi)の濾過操作を、ヌッチェフィルターもしくはローターリーディスクフィルターを用いて、またはフィルタープレスによって、簡便に実施するものである。
【００５０】
本発明の実施形態の別例は、ステップ(vi)の濾過操作を、遠心機中で実施するものである。
【００５１】
本発明の実施形態の別例は、ステップ(vii)の乾燥操作およびか焼操作を、そのまま、または最小限の水および添加物を用いて粗製Ｍｇ（ＯＨ）2を洗浄した後に実施して、付着している不純物およびその他のものをか焼時に除去するものである。
【００５２】
本発明の実施形態の別例は、ステップ(vii)の乾燥操作を、公知のオーブンまたはソーラーオーブン内において７０〜１５０℃で実施することによって、容易に粉末状に破砕する柔らかな白色の塊を産生させるものである。
【００５３】
本発明の実施形態の別例は、ステップ(vii)のか焼操作を、マッフル炉において約９００℃で２〜３時間かけて実施すること、好ましくは、付着しているＮＨ4Ｃｌ、ＨＣｌ（付着しているＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏから生じたもの）、Ｈ2ＯおよびＮＨ3（付着しているＮＨ4ＯＨから生じたもの）を６００℃以下の範囲で温度を徐々に変化させて除去することによって、高純度のＭｇＯを産生させるものである。
【００５４】
本発明の実施形態の別例は、ステップ(vii)で得たＭｇＯの純度が、ステップ(iii)で得た最終苦汁をそのままの状態で使用して当該ＭｇＯを形成した場合は９８．０〜９８．９％になり、ステップ(iv)で得た結晶化済みまたは再結晶化済みのＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏから当該ＭｇＯを形成した場合は９９．１〜９９．７％になるものである。
【００５５】
本発明の実施形態の別例は、ステップ(iii)の最終苦汁から得たＭｇＯのＢ2Ｏ3不純物レベルが、０．１０〜０．１２％であるものである。
【００５６】
本発明の実施形態の別例は、ステップ(iv)の結晶化済みＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏから得たＭｇＯのＢ2Ｏ3不純物レベルが、０．０６０〜０．０８０％の範囲にあるものである。
【００５７】
本発明の実施形態の別例は、再結晶化済みＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏから得たＭｇＯのＢ2Ｏ3不純物レベルが、０．０１０〜０．０１５％の範囲にあるものである。
【００５８】
本発明の実施形態の別例は、ＭｇＯ中のＢ2Ｏ3レベルが、Ｍｇ（ＯＨ）2前駆体または当該ＭｇＯを適切に処理することによって、さらに低下できる状態にある。
【００５９】
本発明の実施形態の別例は、ステップ(vi)においてＭｇ（ＯＨ）2を調製する際に生じる副産物であるＮＨ4Ｃｌ／残留ＮＨ4ＯＨ濾液が、石灰を用いた処理の際に生じるＭｇ（ＯＨ）2を最小限に抑えるために、Ｍｇを０．５〜２．０％、好ましくは０．５〜１．０％含有する状態にある。
【００６０】
本発明の実施形態の別例は、ステップ(ix)で用いる石灰を、固体もしくは固体懸濁液の状態にある消石灰または生石灰とするものである。
【００６１】
本発明の実施形態の別例は、ステップ(ix)で産生した気体アンモニアを、空気または蒸気でストリッピング処理してから、吸収反応が最適になる望ましい比率にＭｇＣｌ2に対するＮＨ3のモル比が維持されるペースで反応チャンバーに供給し、ＭｇＣｌ2溶液に吸収させるものである。
【００６２】
本発明の実施形態の別例は、ステップ(ix)で得た溶液が、２０〜３０％のＣａＣｌ2を含有しており、ステップ(i)における脱硫酸化反応にそのまま使用できる状態にある、または当該溶液を濾過することによって清澄してから、および／もしくは酸を添加してＭｇ（ＯＨ）2を再び溶解させることによって当該溶液を清澄してから、ステップ(i)を実施するものである。
【００６３】
本発明の進歩性は、中間体である水酸化マグネシウムを経由して塩化マグネシウムからマグネシアを製造することであって、当該水酸化マグネシウムやマグネシアそのものを洗浄することなしに、非常に高純度のマグネシアを製造することにある。
【００６４】
本発明の重要な特徴：
（１）石灰または苛性ソーダで処理する従来の方法によってＭｇ（ＯＨ）2からＭｇＯを製造することは、濾過性に劣ることから、そして新鮮な水を大量に使用して繰り返し洗浄する必要があることから、不利であること、さらには、安価であるからといって石灰を用いると、石灰中のシリカやＣａＣＯ3等の不溶性物質がＭｇ（ＯＨ）2に混入し、結果的に、当該Ｍｇ（ＯＨ）2をか焼して得られるＭｇＯにも当該不溶性物質が混入し得ること、を認識したこと。
【００６５】
（２）所望の産物はＭｇＯであり、Ｍｇ（ＯＨ）2を精製する労力を費やすこと等なしに、純粋なＭｇＯを得るスキームを見出し得ること、を推察したこと。
【００６６】
（３）そして、１度のか焼操作でＭｇ（ＯＨ）2をＭｇＯに変換すると共に不望な不純物を消失させることによって産物が“自己浄化”するスキームを見出すことが望ましいこと、を概念化したこと。
【００６７】
（４）ＭｇＣｌ2以外の不純物をほぼ含有しない状態にありＭｇＣｌ2に富む最終苦汁と、ＮＨ3と、の反応によるＭｇ（ＯＨ）2の形成は、図１のサーモグラムから明らかなように、か焼によって、産物に付着しているＮＨ3が除去され、付着しているＮＨ4Ｃｌが昇華すると共に、付着しているＭｇＣｌ2がＭｇＯに変換され、同時にＨＣｌガスが除去されることから、上記（３）で提示されるスキームに十分に適合するものであること、を認識したこと。
【００６８】
（５）ＮＨ4Ｃｌは水によく溶解するので、高温の昇華気体であるＮＨ4Ｃｌが上記（４）で得られるＮＨ4Ｃｌ含有濾液に吸収されて、当該溶液中のＮＨ4Ｃｌ濃度が増加すると共に当該溶液の温度が上昇し得ること、を認識したこと。さらに、上記（４）で取り除かれたＨＣｌ、ＮＨ3および水分が同一の濾液に吸収され得ること、を認識したこと。
【００６９】
（６）ソルベー法におけるアンモニアを回収するステップを利用し、任意の安価な石灰を用いた反応によって含水ＮＨ4ＣｌからＮＨ3を遊離できること、そして遊離したＮＨ3を含水ＭｇＣｌ2に直接的に吸収させて回収し、再度、Ｍｇ（ＯＨ）2を形成させ得ること、を認識したこと。
【００７０】
（７）上記で得られるＮＨ4Ｃｌ濃縮液が石灰を用いた反応を通じてＣａＣｌ2溶液に変換されること、そして当該ＣａＣｌ2溶液を濾過して不溶性物質を除去することによって、または他の方法で清澄することによって、使用に適した、澄んだＣａＣｌ2濃縮液を産生させ得ること、を認識したこと。
【００７１】
（８）海水の苦汁（sea bittern）の脱硫酸化にＣａＣｌ2溶液を使用できること、そして石膏を分離して得た苦汁を蒸発させることによって、先行技術で報告があるように、ＭｇＣｌ2に富むと共に他の不純物を含有しない最終苦汁を残しつつ、カーナライト（そのほとんどを回収可能）を結晶化できること、を認識したこと。
【００７２】
（９）本発明の方法では、洗浄用の水がまったく不要であり、所望する次の全反応が進行することになる：
〔化８〕
MgCl2（水溶液）＋CaO  →  MgO＋CaCl2
【００７３】
なお、当該反応は、間接的には次のように進行する：
〔化９〕
MgCl2（水溶液）＋2NH3  →  粗製Mg(OH)2↓＋2NH4Cl（水溶液）
〔化１０〕
粗製Mg(OH)2 [Mg(OH)2／NH4Cl／MgCl2／NH3]  →  MgO＋NH4Cl↑＋NH3↑＋HCl↑＋H2O↑
〔化１１〕
2NH4Cl（水溶液）＋CaO  →  CaCl2（水溶液）＋2NH3
【００７４】
本発明による実質的な成果は、（ａ）方法が簡便化すること、（ｂ）洗浄のための新鮮な水がまったく不要になること、（ｃ）Ｍｇ（ＯＨ）2を産生させるための塩基性消耗物として安価なＣａＯを使用できること、（ｄ）洗浄操作をまったく経ずに純度９８％以上のＭｇＯを製造できること、（ｅ）副産物であるＣａＣｌ2を苦汁の脱硫酸化に使用することによって、（カーナライトを経由して）塩化カリウムが得られること、そして、ほぼ純粋な状態にありＭｇ（ＯＨ）2の調製にそのまま使用できる、またはさらに蒸発させることでＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏが得られる、ＭｇＣｌ2を含有する最終苦汁が得られること、である。
【００７５】
次の実施例は本発明の一例を示すものであり、本発明の範囲を制限するものではない。
【００７６】
実施例１
２００ｇのＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏ（０．９８５モル）を、７５．５３ｇのＮａＯＨ（１．８９０モル）と反応させた。これを濾過して得た残留物を、水で洗浄した。ウェットケーキ（wet cake）の質量は２７０．６５ｇであった。このうちの２３５．３４ｇを１１０℃で乾燥させ、７７．９８ｇの乾燥残留物を得た。当該乾燥残留物の６０ｇをか焼し、純度が９９％を超える２２．５５ｇのＭｇＯを得た。強熱減量は６２．４２％（強熱減量の理論値は３０．８８％）であった。当該実施例により、多大な労力を費やしたり長時間の洗浄をしたりしなければ得られなかった高純度のＭｇＯでさえも、得られることがわかった。
【００７７】
実施例２
２５０ｇのＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏ（１．２３２モル）を、２３．８％（w/w）のアンモニア溶液１９０．８ｇ（２．６７１モル）と反応させ、得られたスラリーを１５分間撹拌してから濾過した。濾過は非常に容易であった。残留物を２８０ミリリットル（ｍｌ）の純水で洗浄して１５２ｇのウェットケーキを得た。これを１１０℃で乾燥させると質量は４３．４０ｇになった。このうちの３１．８３ｇを９００℃でか焼し、純度が９９．３１％を超える２１．１３ｇのＭｇＯを得た（ＭｇＣｌ2に対する収率は５８．４６％である）。強熱減量は３３．７１％（強熱減量の理論値は３０．８８％）であり、このことから乾燥状態にあるか焼前の物質が実質的に純粋なＭｇ（ＯＨ）2であったことがわかる。当該実施例は、産物の混合物中にアンモニア複合体が存在しないこと、そして全ての不純物が付着性を有していることを実証するものである。こうした不純物は、ＭｇＣｌ2、ＮＨ3およびＮＨ4Ｃｌ、そして雑多な不純物であると考えられ、存在するとすれば、固体のＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏの内部に存在し得るものである。さらに、当該実施例からは、主要な付着性不純物がか焼によってＭｇＯに変換されるまたは揮発することになり、Ｍｇ（ＯＨ）2が十分に洗浄されていなくても、さらには全く洗浄されていなくても、高純度のＭｇＯが得られることもわかる。
【００７８】
実施例３
使用可能なＭｇＣｌ2を４６．８ｇ含有する１００ｇのＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏ（AR grade）（０．４９３モル）と、比重が０．９１である７３．４４ｍｌ（０．９３７モル）の液体アンモニア（NH3 = 23.84％ w/w; sp. Gr. 0.91）とを、撹拌しながら混合した。こうして得た混合物を２時間静置した。これによって得られたスラリーは、真空濾過法によって容易に濾過できるものであった。当該濾過によって、秤量値が５１．５ｇであるウェットケーキと、比重が１．１２でありＣａ含有量が不検出レベル（ＮＤ％）でありＭｇ含有量が２．６８％でありＣｌ含有量が２０．３８％である９２ｍｌの濾液と、が得られた。ウェットケーキを５０ｍｌの水で洗浄した。洗浄濾過液におけるＣａ含有量は不検出レベルでありＭｇ含有量は０．８３％でありＣｌ含有量は５．４４％であった。当該ケーキを、乾燥質量が４３．４３ｇになるまで１１０℃で乾燥させた後、９００℃でか焼することによって、純度９９．３５％でありＣａＯ含有量が不検出レベルでありＣｌ含有量が０．３７％でありＢ2Ｏ3含有量が０．０１２％である１３．７８ｇのＭｇＯ（０．３４４モル、収率７０％）を得た。当該実施例および図２の粉末Ｘ線回折から、AR gradeのＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏを用いた場合のようにＭｇＣｌ2が不純物塩を含有しない状態にあっても、実施例１に匹敵する純度のＭｇＯが得られることがわかる。そして、当該実施例の結果から、Ｍｇ（ＯＨ）2を洗浄しなくても高品質のＭｇＯが得られるという実施例２における主張が妥当であることもわかる。
【００７９】
実施例４
比重が１．３２４でありＣａ含有量が０．５０４％（w/v）でありＭｇ含有量が１１．５０％でありＳＯ4含有量が不検出レベルでありＮａ含有量が０．４１％でありＫ含有量が０．４％でありＢ2Ｏ3含有量が０．０３２％である２００ｍｌの最終苦汁（０．９５８モルのＭｇＣｌ2）と、比重が０．９１でありＮＨ3換算したアンモニア含有量が２３．８４％（１．７３６モルのＮＨ3）である１２３．８ｇの液体アンモニアと、を撹拌しながら混合した。こうして得た混合物を７時間静置した。これによって得たスラリーを真空濾過法によって濾過した。当該濾過によって、秤量値が１０９．５２ｇであるウェットケーキと、比重が１．１２でありＣａ含有量が０．４０％でありＭｇ含有量が２．７５％でありＣｌ含有量が２０．７４％である２４２ｍｌの濾液と、が得られた。ウェットケーキを乾燥させ、さらに９００℃でか焼することによって、純度９８．５％でありＣａＯ含有量が０．９９％でありＣｌ含有量が０．７％でありＢ2Ｏ3含有量が０．１０６％である２３ｇのＭｇＯ（０．５７５モル、ＮＨ3に対する収率６６．２４％）を得た。当該実施例の結果から、ここで使用した上記の品質を有する最終苦汁についても、Ｍｇ（ＯＨ）2を洗浄しなくても高品質のＭｇＯが得られるという実施例２における主張が当てはまることがわかる。ただ、当該例におけるＭｇＯの純度は、実施例１における従来の方法に基づきＮａＯＨで析出させ洗浄したＭｇ（ＯＨ）2によって得られる純度を若干下回っていた。上記の品質を有する苦汁は、以降の実施例に示すように、本発明の方法で産生されるＣａＣｌ2を用い、未加工の苦汁を脱硫酸化して得ることができる。
【００８０】
実施例５
実施例４の苦汁１リットルを、強制蒸発によって部分的に蒸発させ、体積を８００ｍｌに減少させた。得られた塊を、室温に冷却した後、濾過することによって、Ｃａ含有量が０．２２％でありＭｇ含有量が１１．１７％でありＢ2Ｏ3含有量が０．０１４７％である６１９．７ｇの塩化マグネシウム結晶と、比重が１．３３８でありＢ2Ｏ3含有量が０．０６５７％である３７０ｍｌの濾液とを得た。当該塩化マグネシウム５００ｇ（２．３２７モル）と、Ｍｇ（ＯＨ）2シード５ｇ（０．０８モル）と、ＮＨ3含有量が２３．８４％（w/w）（５．１０４モル）である４００ｍｌのアンモニア溶液とを混合した。混合物を２時間静置した。スラリーを真空濾過法によって濾過し、２８３．５６ｇのウェットケーキと、塩化アンモニウムを含有し比重が１．０８でありＣａ含有量が０．１２％でありＭｇ含有量が１．５４％である５１２．００ｍｌの濾液とを得た。ケーキを乾燥させ、さらに９００℃でか焼することによって、ＭｇＯ含有量が９９．０９％でありＣａＯ含有量が０．３８％でありＣｌ含有量が０．２３％である８０．５ｇのＭｇＯ（２．０１２モル、収率８６．４８％）を得た。当該実施例は、Ｍｇ（ＯＨ）2やＭｇＯを洗浄することなしに、Ｂ2Ｏ3含有量がたった０．０７３７％であり純度が９９％を超えるＭｇＯが産生し得るＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏを、実施例４におけるＭｇＣｌ2に富む最終苦汁を用いて形成できることを示唆するものである。そして、当該実施例から、ＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏの再結晶化によって、ＭｇＯの純度がさらに改善することがわかる。
【００８１】
実施例６
実施例３における９．５４３ｇのＭｇＯを、簡単に水洗し、再度か焼することによって、Ｃｌ不純物が存在せず、Ｂ2Ｏ3不純物量が０．０１２１％から０．００６１％に引き下げられ、ＭｇＯの純度が９９．３％から９９．７％に改善された、９．３７１ｇの精製済みＭｇＯを産生させた。当該実施例は、格別の純度を有するＭｇＯを必要とする用途があれば、こうしたＭｇＯをも形成できる可能性を提示するものである。
【００８２】
実施例７
比重が１．０８であり塩化アンモニウムを含有する実施例５で得た１００ｍｌの濾液と、３２ｇの消石灰（Ca(OH)2 = 89.90％）とを、水槽上で混合した。これらを加熱することによって、石灰と塩化アンモニウムとの反応によって生じたアンモニアを除去した。アンモニアは、実施例４の最終苦汁２００ｍｌに吸収させた。アンモニアおよび塩化カルシウムの生成元でもある石灰から得た混合物を濾過し、ＣａＣｌ2含有量が２４．５１％でありＭｇ含有量が０．１２％である９９ｍｌの液体塩化カルシウムを得た。アンモニアを吸収させて調製した水酸化マグネシウムを含有するスラリーを、濾過し、１１０℃で乾燥させることによって、１２．００ｇの固形物を得た。当該固形物は、９００℃でか焼することによって、純度が９８．９％である４．６６ｇのＭｇＯを産生する（生じたＣａＣｌ2、つまりは生じたＮＨ3、に対する産生率は５４％である）。当該実施例は、アンモニアをＭｇ（ＯＨ）2を形成するために再利用すること、そして当該アンモニアの産生に付随して得られる塩化カルシウムが苦汁の脱硫酸化に有用であること、を示唆するものである。
【００８３】
本発明による効果
本発明による主な効果は、水性溶媒中でのＭｇＣｌ2とアンモニアとの反応によって得られるＭｇ（ＯＨ）2であって、濾過が非常に容易であり、さらなる精製を必要とせず、高純度のＭｇＯを直接的に産生し得るＭｇ（ＯＨ）2が得られることにあり、これによって、精製済みのＭｇ（ＯＨ）2からＭｇＯを製造する従来の方法において長時間を要していた操作を、大幅に削減することができる。
【００８４】
本発明による別の効果は、苦汁からＭｇＯを製造する際、他の海洋性化合物を回収する場合と同様に、多くの地域において貴重な生活必需品である新鮮な水を節約できることにある。
【００８５】
本発明によるさらに別の効果は、本発明によって得たＭｇＯの品質が、多くの場合、従来技術に記載したような従来の方法に従ってＭｇ（ＯＨ）2から得たＭｇＯの品質を上回ることにある。
【００８６】
本発明によるさらに別の効果は、ＭｇＣｌ2の熱加水分解や炭酸マグネシウムの分解を伴ってするような、ＭｇＯを製造するための他の方法に比べて、好ましい意味で対極にあることにある。熱加水分解を伴ってする方法では、困難な洗浄ステップを伴った２つのか焼ステップを実施することになるし、操作が複雑でもある。炭酸マグネシウムの分解を伴ってする方法では、得られるＭｇＯが、過剰に不純な状態になる、または耐火性用途に不適であるほどに嵩密度の低い状態になる。
【００８７】
本発明によるさらに別の効果は、ＭｇＣｌ2と石灰とを用いてする従来の方法と比べて、容易に実施できること、そして、実質的な反応が同一である、すなわちＭｇＣｌ2と石灰とを消耗品としＭｇＯとＣａＣｌ2とを産物とするものであることから、原料費を増加させることなく産物の品質を向上できることにある。
【００８８】
本発明によるまた別の効果は、非常に安価である石灰のみならず、中間生成物であるＮＨ4Ｃｌと石灰との反応による副産物として産生するＣａＣｌ2も海水の苦汁の脱硫酸化に有用であり、本発明の方法によるＭｇＯの製造に必要な所望の品質のＭｇＣｌ2を産生できること、さらにはカーナライトを形成することによってＫＣｌをも産生できることにある。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】図１は、（ａ）Ｍｇ（ＯＨ）2、（ｂ）ＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏおよび（ｃ）ＮＨ4Ｃｌのサーモグラフについて示す図である。
【図２】図２は、本発明の方法によってＭｇ（ＯＨ）2またはＭｇＯを洗浄せずに得た純度９９．３５％のＭｇＯ（実施例３）に関する粉末Ｘ線回折の結果について示す図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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