200968. lajstromszámú szabadalom • Eljárás magnézium-oxid előállítására dolomitból
HU 200968 A A találmány tárgya nagy tisztaságú és nagy aktivitású magnézium-oxid előállítására dolomitból. Nagy tisztaságon a találmány szempontjából azt értjük, hogy a termékként kapott magnézium-oxid tisztasága megfelel a VII. Magyar Gyógyszerkönyvben (Pharmacopea Hungarica, rövidítve Ph. Hg. VII.) előírt tisztasági követelményeknek, azonfelül mangén- és réztartalma a 0,001%-ot (10 ppm) nem haladja meg. Nagy aktivitásúnak a találmány szempontjából azt a terméket tekintjük, amelynek tömegtérfogata legfeljebb 50 g/100 ml és szemcsemérete 64 pjn-nél kisebb. Magnézium-oxidot dolomitból egy régóta ismert eljárással az úgynevezett Pattinson-féle eljárással állítanak elő. Ennek lényege, hogy a dolomitot a magnézium-karbonát bomlási hőmérsékleténél nagyobb, de a kalcium-karbonát bomlási hőmérsékleténél alacsonyabb hőmérsékleten kiégetik, a kapott félig égetett anyagot porrá oltják, majd lehűtik és vízben szuszpendálják, a szuszpenzióba nyomás alatt széndioxidot vezetnek, mire a magnéziumhidroxid magnézium-hidrogénkarbonáttá alakul és feloldódik. A kalcium-karbonátos szilárd fázist elválasztják, az oldatból pedig levegőztetéssel és keveréssel magnézium-karbonátot kristályosítanak ki. Ennek megszárítása és kalcinálás útján jutnak a magnézium-oxidhoz. A későbbi kutatások az imént ismertetett eljárás egyes műveleteinek technológiai korszerűsítésére irányultak. így jött létre például a 172 682 számú magyar szabadalmi leírás vagy a 181 344 számú magyar szabadalmi leírás szerinti eljárás, amelyekkel nagy tűzállóságú magnézia gyártmányok nyersanyagaként használható magnézium-oxidot lehet előállítani. A termék tisztaságának növelésével eddig nem foglalkoztak az említett klasszikus eljárás tökéletesítése során. A legutóbbi időben azonban megnövekedett a nagy tisztaságú magnézium-oxid iránti igény, különösen a vegyipari, az elektronikai, a gyógyszeripari és gumiipari felhasználók részéről. Ezek olyan magnézium-oxidot használnak, amelynek tisztasága és/vagy aktivitása jelentésen meghaladja a klasszikus eljárással előállítható termék tisztaságát, illetve aktivitását. Ilyen igények kielégítésére szintetikus úton, magnézium tartalmú sókból állítanak elő magnézium-oxidot, rendszerint bonyolult és hosszadalmas eljárásokkal, amelyek nehezen valósíthatók meg az ipari gyakorlatban. A találmány célja, hogy olyan eljárást biztosítson, amely lehetővé teszi nagy tisztaságú, a gyógyszerkönyvi minőségi követelményeket is kielégítő és nagy aktivitású magnézium-oxid iparilag könynyen megvalósítható előállítását. E cél elérése érdekében megvizsgáltuk a fent ismertetett dolomit-feldolgozási eljárást, és azt a feladatot tűztük ki magunk elé, hogy ezt az eljárást egyrészt nagy tisztaságú és nagy aktivitású magnézium-oxid előállításra, másrészt a dolomit mésztártalmának célszerű kiaknázásával iparilag használható technikai tisztaságú kalcium-karbonát előállítására alkalmassá téve fejlessztük tovább. Azt találtuk, hogy ezt a feladatot megoldhatjuk, ha a vízben szuszpendált oltott terméket a széndioxidos feltárás előtt megfelelő szemcseméretre fino1 mítjuk és a kristályosított magnézium-karbonátot porlasztva szárítjuk. E felismerés alapján a találmány szerint nagy tisztaságú és nagy aktivitású magnézium-oxidot oly módon állítunk elő dolomitból annak 670-820 CC, előnyösen 700-750 °C hőmérsékletű szelektív égetése, a félig égetett termék porrá oltása, az oltott termék lehűtése és vízben való suszpendálása, a szuszpenzió széndioxiddal legalább 5.105 Pa nyomáson és legfeljebb 20 °C hőmérsékleten való feltárása, a feltárt zagy kalcium-karbonátos szilárd fázisának elválasztása, az elkülönített folyadékfázisból a magnézium-karbonát levegőztetéssel és keveréssel való kikristályosítása, kiszűrése, megszárítása és kalcinálása útján, hogy a vízben szuszpendált oltott termék szemcseméreteit 90 gjn alá, előnyöasen 40-80 ft-re csökkentjük, kívánt esetben a széndioxidos feltárással egyidejűleg a zagyot ismert módon elektrolizáljuk, majd a kristályosított magnézium-karbonátot ismert módon porlasztva szárítjuk. A találmány szerinti eljárással a felhasználási célnak megfelelő szemcsenagyságú magnéziumoxidot állíthatunk elő. A magnézium-oxid szemcseméretét a szárítandó magnézium-karbonát be porlasztási nyomásával és sebességével szabályozzuk. Egy további felismerésünk alapján szükség esetén fokozhatjuk a találmány szerinti eljárással előállított magnézium-oxid tisztaságát, nevezetesen elektrolitikus úton csökkenthetjük a benne levő vasoxid és egyéb fémoxid szennyezések mennyiségét. E felismerésünk alapján a találmány szerinti eljárást oly módon hajtjuk végre, hogy feltárás közben az oldatot elektrolizáljuk. A találmány szerinti eljárást célszerűen a következőképpen hajtjuk végre. 5-12 mm szemcseméretű (kertimurva) dolomitot, mely összetételét illetően CaCQj. MgCQj, izzító kemencében kb. 700-750 °C-on kiizzítunk. A kiizzítás eredményeként magnézium-oxid és kalcium-karbonát keveréke keletkezik. Az izzítást laborméretben célszerű finomabb anyaggal végezni, melynek szemcsemérete 45-300 pjn. Az izzított anyagot vízzel átnedvesítjük. Ez az úgynevezett porráoltás. Az ekkor keletkező dolomit-tej néhány órai állás után a lejátszódó reakció következtében felmelegszik, állás után a lehátszódó reakció következtében felmelegszik, ugyanis a magnézium-oxid hidratárióval magnézium-hidroxiddá alakul. Az anyag hőmérséklete a képződési hő hatására kb. 100-105 °C-ra emelkedik. A hidratált és félig égetett dolomitot 24 órai pihentetés után szuszpendáljuk és őröljük, alkalmas módon megválasztott őrlőberendezéssel, célszerűen golyósmalommal. Az őrölt anyagot vízzel hígítva hidr ociklonokba viszszük, ahol több lépésben szemcseméret szerint szétválasztjuk. A többlépcsős hidrodklon rendszerből az alsó folyadékot mindig visszevezetjük az őrlőberendezésbe. Ily módon igen finom, 90 sünnél kisebb, mintegy 40-80 pm szemcseméretű zagyot kapunk, amelyet a megfelelő koncentráló beállítása céljából szükség esetén vízzel hígítunk. A vizes szuszpenziót 15-20 °C-ra hűtve autoklávban széndioxid bevezetésével feltárjuk. A megfeleld 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
