專利名稱：堿性硫酸鎂粒狀物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可特別有效地用作排水處理材料的堿性硫酸鎂粒狀物及其制備方法。
背景技術(shù)：
作為堿性硫酸鎂[MgSO4 · 5Mg(OH)2 · 3H20]的用途之一是排水處理材料。作為已 公開的將堿性硫酸鎂作為排水處理材料利用的文獻有如下所述的文獻。專利文獻1中公開了利用堿性硫酸鎂粒狀物除去排水中的微?；蛴偷姆椒?，其 中，所述堿性硫酸鎂粒狀物由含有多根纖維狀堿性硫酸鎂顆粒的聚集顆粒構(gòu)成。該專利文 獻1中記載使含有微?；蛴偷呐潘c堿性硫酸鎂粒狀物接觸，由此使排水中的微粒或油 分別聚集，用過濾器濾除微粒的聚集，將油的聚集物浮選分離的方法。專利文獻2中公開了一種堿性硫酸鎂粒狀物，該堿性硫酸鎂粒狀物由用硬硅鈣石 或海泡石等的纖維狀無機化合物或原纖化聚四氟乙烯將多根纖維狀堿性硫酸鎂顆粒鍵合 而成的聚集顆粒構(gòu)成。該堿性硫酸鎂粒狀物與不使用結(jié)合材料而制備的堿性硫酸鎂粒狀物 相比，在流水中的形狀穩(wěn)定性高，因此用作排水處理材料。應予說明專利文獻2中記載堿 性硫酸鎂具有吸附除去二氧化硅或鉛的效果。另外，專利文獻3中公開一種生成吸附了氟的堿性硫酸鎂以及氫氧化鎂的方法， 其通過脫硫裝置的吸附劑中使用氫氧化鎂，向由該脫硫裝置排出的排水中加入氫氧化鈉進 行，以此作為除去由脫硫裝置排出的排水中的氟的方法?，F(xiàn)有技術(shù)文獻 專利文獻
專利文獻1 日本特開平6-226017號公報 專利文獻2 日本特開2005-231927號公報 專利文獻3 日本特開2003-47972號公報。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，含有纖維狀堿性硫酸鎂顆粒的粒狀物具有使排水中微?；蛴途奂男?果、以及吸附除去重金屬或氟的效果，因此是作為排水處理材料有用的材料。作為排水處理 材料使用的堿性硫酸鎂粒狀物優(yōu)選在聚集顆粒的內(nèi)部形成空隙，即，體積密度低，以使水容 易滲入構(gòu)成該粒狀物的每個聚集顆粒的內(nèi)部；并且優(yōu)選水中的形狀穩(wěn)定性高，即，強度高， 以使其不會在水流中崩解、纖維狀顆粒流出。但是，經(jīng)本發(fā)明人研究，以往的堿性硫酸鎂粒 狀物為作為排水處理材料而利用的強度未必充分，希望強度進一步提高。因此，本發(fā)明的目的在于提供體積密度低且強度高的堿性硫酸鎂粒狀物及其制備 方法。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過用36小時以上、特別是36-100小時的時間將由含水聚集顆粒 構(gòu)成的含水粒狀組合物干燥至含水率為3%質(zhì)量以下，可以獲得體積密度在0. 5-1. 0 g/cm3 范圍的較低體積密度、平均抗壓強度為700-900 g范圍的比較高的平均壓碎強度的粒狀物，從而完成了本發(fā)明，其中，所述含水聚集顆粒以質(zhì)量比計以95:5-70:30的范圍含有平均長 度在5-200 μ m范圍、平均粗細在0.2-1.0 μ m范圍的纖維狀堿性硫酸鎂顆粒和平均長度 比該纖維狀堿性硫酸鎂顆粒短的纖維狀硬硅鈣石顆粒，含水率在40-60%質(zhì)量范圍。因此，本發(fā)明涉及一種堿性硫酸鎂顆粒，該堿性硫酸鎂顆粒由聚集顆粒構(gòu)成，體積 密度在0.5-1.0 g/cm3的范圍，平均抗壓強度在700-900 g的范圍，含水率為3%質(zhì)量以下， 其中，所述聚集顆粒質(zhì)量比計以95:5-70:30的范圍含有平均長度在5-200 μ m范圍、平均 粗細在0. 2-1. 0 μ m范圍的纖維狀堿性硫酸鎂顆粒和平均長度比該纖維狀堿性硫酸鎂顆粒 短的纖維狀硬硅鈣石顆粒。本發(fā)明的堿性硫酸鎂粒狀物的優(yōu)選方式如下。(1)平均粒徑在0. 5-30 mm的范圍。(2)纖維狀硬硅鈣石顆粒的平均長度在1.0-4.0 ym的范圍，平均粗細在 0.05-0.4 μ m 的范圍。另外，本發(fā)明還涉及上述本發(fā)明的堿性硫酸鎂粒狀物的制備方法，該制備方法包 含用36小時以上、特別是36-100小時的時間將由含水聚集顆粒構(gòu)成的含水粒狀組合物干 燥至含水率為3%質(zhì)量以下，其中，所述含水聚集顆粒以質(zhì)量比計以95:5-70:30的范圍含有 平均長度在5-200 μ m范圍、平均粗細在0. 2-1. 0 μ m范圍的纖維狀堿性硫酸鎂顆粒和平 均長度比該纖維狀堿性硫酸鎂顆粒短的纖維狀硬硅鈣石顆粒，含水率在40-60%質(zhì)量范圍。本發(fā)明還涉及排水處理材料，該排水處理材料含有上述本發(fā)明的堿性硫酸鎂粒狀 物。本發(fā)明進一步涉及排水處理裝置，該排水處理裝置是上述本發(fā)明的堿性硫酸鎂粒 狀物填充在柱中形成的。通過利用本發(fā)明的制備方法，可以在工業(yè)上有利地制備低體積密度、平均抗壓強 度高的堿性硫酸鎂粒狀物。本發(fā)明的堿性硫酸鎂粒狀物為低體積密度，同時具有高的平均抗壓強度，因此可 用作排水處理材料。


圖1是表示按照本發(fā)明，使用干燥機對含水粒狀組合物進行干燥時的干燥時間與 干燥機消耗的累計電功率的關(guān)系的圖。
具體實施例方式本發(fā)明的堿性硫酸鎂粒狀物由聚集顆粒構(gòu)成，該聚集顆粒以質(zhì)量比計以 95:5-70:30的范圍含有平均長度在5-200 μ m范圍、平均粗細在0. 2-1. 0 μ m范圍的纖維 狀堿性硫酸鎂顆粒和平均長度比該纖維狀堿性硫酸鎂顆粒短的纖維狀硬硅鈣石顆粒。
本發(fā)明的堿性硫酸鎂粒狀物的體積密度在0. 5-1. 0 g/cm3的范圍，體積密度相對 于真密度g/cm3)約為22-43%的范圍的低值，聚集顆粒的內(nèi)部具有大的空隙，但平均 抗壓強度顯示為700-900 g范圍的高值。應予說明，體積密度是根據(jù)阿基米德法測定的值。 平均抗壓強度是從粒狀物中任意取出5個聚集顆粒，對于各聚集顆粒分別測定極限抗壓強 度，將該各聚集顆粒的極限抗壓強度進行平均的值。聚集顆粒的極限抗壓強度是按照日本工業(yè)規(guī)格規(guī)定的JIS-Z-8841 “制粒物-強度試驗方法(1993年)，，的方法測定的值。本發(fā)明的堿性硫酸鎂粒狀物的含水率在3%質(zhì)量以下，優(yōu)選在0. 1-3%質(zhì)量的范圍。 應予說明，含水率是將粒狀物在180°C的溫度下加熱干燥時的干燥減量相對于試樣的百分 率。粒狀物的含水率可以使用紅外線水份計(FD-800，(株)”卜科學研究所制)測定。本發(fā)明的堿性硫酸鎂粒狀物優(yōu)選平均粒徑在0. 5-30 mm的范圍，特別優(yōu)選1_4 mm 的范圍。但是，構(gòu)成本發(fā)明的堿性硫酸鎂粒狀物的聚集顆粒對于顆粒形狀沒有特別限定，可 以制成球狀、圓柱狀、杏仁狀和碎片狀等任意形狀。本發(fā)明的堿性硫酸鎂粒狀物例如可通過用36小時以上、特別是36-100小時的時 間將由含水聚集顆粒構(gòu)成的含水粒狀組合物干燥至含水率為3%質(zhì)量以下來制備，其中，含 水聚集顆粒以95:5-70:30的范圍含有平均長度在5-200 μ m范圍、平均粗細在0. 2-1. 0 μ m范圍的纖維狀堿性硫酸鎂顆粒和平均長度比該纖維狀堿性硫酸鎂顆粒短的纖維狀硬硅 鈣石顆粒，含水率在40-60%質(zhì)量范圍。纖維狀硬硅鈣石顆粒優(yōu)選平均長度在1. 0-4. 0 μ m的范圍，優(yōu)選平均粗細在 0. 05-0. 4 μ m的范圍。纖維狀硬硅鈣石顆粒的平均長度優(yōu)選是纖維狀堿性硫酸鎂顆粒的平 均長度的5-20%的范圍。但是，纖維狀硬硅鈣石顆粒具有劈開性，因此在作為與纖維狀堿性 硫酸鎂顆粒的混合物制粒成粒狀物時，有折斷變短的傾向。含水粒狀組合物的含水率特別優(yōu)選在45-55%質(zhì)量的范圍。含水粒狀組合物例如可通過以下方法制備將纖維狀堿性硫酸鎂顆粒和纖維狀硬 硅鈣石顆粒的混合物分散于水中，得到混合物漿，接著過濾混合物漿，得到含水組合物，將 所得含水組合物成型為顆粒狀。作為將含水組合物成型為顆粒狀的方法可以采用擠出成型 法、壓縮成型法和轉(zhuǎn)動制粒法等常規(guī)成型方法。另外，含水粒狀組合物還可以通過向轉(zhuǎn)動制粒裝置加入纖維狀堿性硫酸鎂顆粒和 纖維狀硬硅鈣石顆粒的混合物，邊向該混合物中加入水邊制粒的方法來制備。含水粒狀組合物的干燥溫度通常在50_200°C的范圍。含水粒狀組合物的干燥時間可根據(jù)干燥機內(nèi)溫度或吸排氣擋板的開度等的干燥 機的設定條件或干燥機內(nèi)含水粒狀組合物的填充量來調(diào)節(jié)。含水粒狀組合物的干燥時間例如可通過監(jiān)測干燥機的消耗電功率來確認。S卩，將 含水粒狀組合物加入到干燥機，在規(guī)定的干燥條件下邊干燥邊測定干燥機消耗電功率的累 計量。并且，制成如圖1所示的、表示干燥時間與干燥機消耗的累計電功率的關(guān)系的圖。圖 1中，累計電功率的實線是干燥機累計電功率的實測值，虛線是將累計電功率的直線部分用 1次直線近似的近似直線。近似直線的斜率表示干燥機的熱量損耗，其截距表示含水粒狀組 合物的干燥(水分蒸發(fā))中所使用的電功率量。由此，從累計電功率中減去由近似曲線的 斜率求出的干燥機的熱量損耗量，則可以求出只在含水粒狀組合物的干燥中使用的累計電 功率。只在該含水粒狀組合物干燥中使用的累計電功率恒定時，視為含水粒狀組合物的干 燥結(jié)束。因此，含水粒狀組合物的干燥優(yōu)選在只在含水粒狀組合物的干燥中使用的累計電 功率達到恒定所需的時間比36小時，特別是40小時要長的條件下進行。本發(fā)明的堿性硫酸鎂粒狀物是含有低體積密度的微細纖維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)體，處理對 象排水容易流入粒狀物的內(nèi)部，因此促進排水中微?；蛴偷木奂?。另外，本發(fā)明的堿性硫酸 鎂粒狀物的平均抗壓強度高，因此即使在水中形狀穩(wěn)定性也高。因此，本發(fā)明的堿性硫酸鎂粒狀物可有效地用于排水處理材料。通過在排水流路中配置將本發(fā)明的堿性硫酸鎂粒狀物填充于柱而得到的排水處 理裝置，可以長時間獲得穩(wěn)定地吸附除去排水中的鉛等重金屬或氟、使微粒或油聚集并除 去的效果。
實施例[實施例1]
制備11000 kg將平均長度12 μ m、平均粗細0.4 μ m的纖維狀堿性硫酸鎂顆粒以濃 度1.8%質(zhì)量的量分散于水中的纖維狀堿性硫酸鎂漿。接著向纖維狀堿性硫酸鎂漿中加入 49.5 kg平均長度1.4 μπκ平均粗細0.2 μ m硬硅鈣石粉末并攪拌，制成均勻的混合物漿。 將所得混合物漿減壓過濾，回收固形成分。水洗回收的固形成分并加壓脫水，然后通過絞肉 機擠出制粒，得到479 kg含水率50. 5%質(zhì)量含水粒狀組合物。將479 kg (水分量對2 kg)所得含水粒狀組合物加入到容量3000 L、輸出M kff 的大型烘箱，用50小時的時間干燥至含水率為3%質(zhì)量。按照下述方法測定所得粒狀物的體積密度和平均抗壓強度，體積密度為0. 72 g/ cm3，平均抗壓強度為820 g。[體積密度的測定方法]
按照日本學術(shù)振興會第1 委員會試驗法分科會確定的“學振法2燒結(jié)鎂砂的表觀氣 孔率、表觀比重和體積比重的測定方法”(1981年版，耐火物手冊)測定，按照下述計算式計 笪弁。體積密度=SX Wl/ (W3-W2) Wl 測定對象試樣的干燥重量(g)
W2 用白色煤油飽和了的測定對象試樣在煤油中的重量(g) W3 用白色煤油飽和了的測定對象試樣的重量(g) S 測定溫度下白色煤油的比重(g/cm3) [平均抗壓強度的測定方法]
由測定對象試樣取出5個任意的聚集顆粒。使用(株)島津制作所制的萬能試驗機才 一卜V，7 AG-I,以移動速度(十字頭速度)0. 5 mm/分鐘的條件使加壓器具移動，對聚 集顆粒的側(cè)面施加壓縮載荷，隨時間測定施加于該顆粒的力(試驗力，單位N)。由試驗力 隨時間變化讀取最初的峰值，將該值換算為載荷(g)。將各聚集顆粒的極限抗壓強度的平均 值作為平均抗壓強度。[比較例1]
使含水粒狀組合物含水率達到3%質(zhì)量的時間為M小時，除此之外與實施例1同樣地 制備堿性硫酸鎂粒狀物。通過上述方法測定所得粒狀物的體積密度和平均抗壓強度，體積 密度為0.69 g/cm3，平均抗壓強度為670 g。
權(quán)利要求
1.堿性硫酸鎂粒狀物，該堿性硫酸鎂粒狀物由聚集顆粒構(gòu)成，體積密度在0.5-1. 0 g/cm3的范圍，平均抗壓強度在700-900 g的范圍，含水率在3%質(zhì)量以下，其中所述聚集 顆粒是以質(zhì)量比計以95:5-70:30的范圍含有平均長度在5-200 μ m的范圍、平均粗細在 0. 2-1. 0 μ m的范圍的纖維狀堿性硫酸鎂顆粒和平均長度比該纖維狀堿性硫酸鎂顆粒短的 纖維狀硬硅鈣石顆粒。
2.權(quán)利要求1的堿性硫酸鎂粒狀物，其中，該堿性硫酸鎂粒狀物的平均粒徑在0.5-30 mm的范圍。
3.權(quán)利要求1或2的堿性硫酸鎂粒狀物，其中，纖維狀硬硅鈣石顆粒的平均長度在 1.0-4.0 μ m的范圍，平均粗細在0.05-0. 4 μ m的范圍。
4.權(quán)利要求1的堿性硫酸鎂粒狀物的制備方法，該制備方法包含用36小時以上的時 間將由含水聚集顆粒構(gòu)成的含水粒狀組合物干燥至含水率為3%質(zhì)量以下，其中，所述含水 聚集顆粒是以質(zhì)量比計以95:5-70:30的范圍含有平均長度在5-200 μ m的范圍、平均粗細 在0. 2-1. 0 μ m的范圍的纖維狀堿性硫酸鎂顆粒和平均長度比該纖維狀堿性硫酸鎂顆粒短 的纖維狀硬硅鈣石顆粒，含水率在40-60%質(zhì)量范圍。
5.權(quán)利要求4的制備方法，其中，使含水率達到3%質(zhì)量以下的干燥時間在36-100小 時的范圍。
6.排水處理材料，該排水處理材料含有權(quán)利要求1或2的堿性硫酸鎂粒狀物。
7.排水處理裝置，該排水處理裝置是權(quán)利要求1或2的堿性硫酸鎂粒狀物填充在柱中 而成的。
全文摘要
本發(fā)明涉及堿性硫酸鎂粒狀物，該堿性硫酸鎂粒狀物由聚集顆粒構(gòu)成，體積密度在0.5-1.0g/cm3的范圍，平均抗壓強度在700-900g的范圍，含水率在3%質(zhì)量以下，其中所述聚集顆粒是以質(zhì)量比計以95:5-70:30的范圍含有平均長度在5-200μm的范圍、平均粗細在0.2-1.0μm的范圍的纖維狀堿性硫酸鎂顆粒，和平均長度比該纖維狀堿性硫酸鎂顆粒短的纖維狀硬硅鈣石顆粒。該粒狀物可通過用36小時以上的時間將由含水聚集顆粒構(gòu)成的含水粒狀組合物干燥至含水率為3%質(zhì)量以下來制備，其中，所述含水聚集顆粒以上述范圍含有纖維狀堿性硫酸鎂顆粒和纖維狀硬硅鈣石顆粒，含水率在40-60%質(zhì)量范圍。
文檔編號C01F5/40GK102076608SQ200980124598
公開日2011年5月25日 申請日期2009年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月28日
發(fā)明者關(guān)谷章文, 山本新一 申請人:宇部材料工業(yè)株式會社