本發(fā)明涉及用于從海水中提取具有高鎂含量的粒子的方法和技術(shù)裝置。這樣的粒子可以是例如氫氧化鎂，或其它水不溶性鎂鹽，例如硫酸鎂、碳酸鎂等。根據(jù)本發(fā)明，在使用合適的堿性試劑的沉淀過程中生產(chǎn)所述粒子。如果這種沉淀借助根據(jù)本發(fā)明的噴嘴組裝件和/或通過添加輔助試劑進(jìn)行，則可以影響所得粒子的尺寸及其產(chǎn)率。由該方法獲得的水性懸浮液可以使用已知的技術(shù)工藝進(jìn)一步加工成不同的產(chǎn)品，直至用于冶金的金屬鎂。

背景技術(shù)：

1、含鎂原料，特別是氫氧化鎂，是工業(yè)上非常重要的原料。在自然界中，氫氧化鎂以晶體形式作為所謂的水鎂石存在，并且也作為礦石進(jìn)行工業(yè)開采。由于水鎂石只能在世界上少數(shù)地區(qū)以工業(yè)規(guī)模開采，但對(duì)含鎂原料，特別是氫氧化鎂的需求不斷增加，其它獲取它的方式越來越受到關(guān)注。這些特別包括用氫氧化物的水溶液沉淀水溶性鎂鹽，如氯化鎂。

2、世界海洋含有大量不同的鹽。它們的平均鹽含量為大約3.5%，即35克/升。世界各地的海水組成幾乎相同。海水中氯化鎂的比例約為鹽含量的11%。這使得海水成為幾乎取之不盡的鎂鹽原料來源。

3、因此，顯而易見，在從海水中獲取鎂的領(lǐng)域中，研究已經(jīng)進(jìn)行了幾十年。下面列出一些代表性的相關(guān)專利文獻(xiàn)。

4、在根據(jù)de?11?96?172?b的方法中，通過用電石（calciumcarbid）廢液（主要由氧化鈣、氧化鋁、氧化鐵和氧化硅組成）的5至10%水性懸浮液沉淀而從海水中獲得氫氧化鎂。該方法包括以下步驟：

5、1.?將乳白色狀態(tài)的電石廢堿液分離成純度較低的部分和純度較高的部分；

6、2.?用所得電石廢液的純度較低的部分使海水轉(zhuǎn)化以產(chǎn)生不含碳酸的海水；

7、3.?用電石廢液的純度較高的部分使所述不含碳酸的海水轉(zhuǎn)化以產(chǎn)生氫氧化鎂；和

8、4.?將所得氫氧化鎂分離成純級(jí)分和純度較低的級(jí)分。

9、轉(zhuǎn)化/沉淀在此在澄清池中不連續(xù)地進(jìn)行，隨后機(jī)械分離（液體旋風(fēng)分離器）沉淀的氫氧化鎂。使用電石廢液代替例如便宜得多的氫氧化鈣很可能使得該方法額外更加昂貴。

10、gb?543?665?a描述了一種從海水中提取鎂鹽的方法和一種預(yù)處理海水以通過添加氫氧化鈣或氧化鈣而降低海水的二氧化碳、碳酸氫鹽和碳酸鹽含量的方法。在碳酸鈣沉淀之后，可以進(jìn)一步加工mg(ii)溶液。

11、該專利基本公開了一種預(yù)處理海水的方法，由此可以從中獲得所提到的鹽。沒有公開用于實(shí)際獲取這些鹽的技術(shù)方法。

12、us?3?111?376涉及一種用白云石（camg(co3)2）由氯化鎂溶液制備氫氧化鎂的連續(xù)方法。氫氧化鎂的沉淀在此在升高的溫度（高至90℃）下進(jìn)行，在此白云石原位轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的氫氧化物（ca(oh)2）。

13、但是，由于相對(duì)較高溫度和所用的試劑，該方法對(duì)于廣泛的技術(shù)應(yīng)用而言可能相當(dāng)昂貴和不經(jīng)濟(jì)。

14、根據(jù)gb?535?852?a，海水用碳酸鈉預(yù)處理以沉淀鈣鹽。在分離出碳酸鈣之后，隨后將海水與氫氧化鈉混合以獲得所需的氫氧化鎂，最后將其濾出。

15、由于用作沉淀試劑的氫氧化鈉和因此在該體系中產(chǎn)生的高ph值，預(yù)期所有多價(jià)離子都沉淀，這導(dǎo)致產(chǎn)物嚴(yán)重污染。

16、us?240?50?55描述了一種從海水中獲取氫氧化鎂的方法。在此，將海水直接與(超)化學(xué)計(jì)量量的氫氧化鈣石灰乳混合，并在反應(yīng)器中攪拌直至完全轉(zhuǎn)化成氫氧化鎂。最后，分離出沉淀的氫氧化鎂。

17、由于該方法的性質(zhì)，所得粒子相對(duì)較大。在石灰乳的生產(chǎn)中也使用淡水，這導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加。

18、wo?0029326?a1描述了一種由海水生產(chǎn)氫氧化鎂的方法，其中用由海水通過電滲析獲取的氫氧化鈉溶液沉淀氫氧化鎂。

19、通過使用氫氧化鈉作為沉淀試劑，由于由此產(chǎn)生的高ph值，許多其它鹽也會(huì)沉淀，這導(dǎo)致產(chǎn)物的顯著污染。

20、wo?2016/193087?a1描述了可以如何借助專門設(shè)計(jì)的噴嘴由兩種鹽的溶液通過沉淀生產(chǎn)微米粒子和納米粒子。可以通過改變流速和通過添加表面活性物質(zhì)來影響粒度。

21、在所述方法中幾乎僅使用鹽的溶液。沒有提出使用堿液作為沉淀試劑。

22、de?10?2004?026?725?a1公開了一種用于由不同粘度的液體產(chǎn)生液滴的模塊化噴嘴系統(tǒng)。其中描述的布置涉及氣液噴嘴，其中將液體泵送通過內(nèi)部毛細(xì)管，并且在液體周圍流動(dòng)的氣體用于確保液滴斷裂。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于上述內(nèi)容，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題因此在于提供在可實(shí)際適用的技術(shù)工藝的意義上進(jìn)一步發(fā)展的方法和用于由海水獲取粒子的裝置，其中所述粒子具有高鎂含量。

2、使用獨(dú)立權(quán)利要求的教導(dǎo)或特征和特征組解決了本發(fā)明涉及的技術(shù)問題，其中從屬權(quán)利要求至少包含適宜的實(shí)施方案和改進(jìn)方案。

3、從已知的現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明涉及一種方法和裝置，借助其可以由海水生產(chǎn)具有高鎂含量的小粒子。

4、本發(fā)明的基本構(gòu)思是將海水中所含的易溶于水的氯化鎂轉(zhuǎn)化成幾乎不可溶于水的形式，例如氫氧化鎂，并由此使其沉淀。

5、通過簡(jiǎn)單地將該體系中的ph值提高到高于12的值而將氯化鎂例如轉(zhuǎn)化成幾乎不可溶于水的氫氧化鎂。如果將ph值進(jìn)一步提高到例如14，則仍然形成氫氧化鎂。但是，在如此高的ph值下，海水中所含的幾乎所有其它鹽都被轉(zhuǎn)化成水不溶性氫氧化物，這導(dǎo)致所需氫氧化鎂的不希望的污染。

6、將ph限制為12的簡(jiǎn)單且價(jià)廉的解決方案是使用難溶于水的氫氧化鈣代替例如氫氧化鈉。氫氧化鈣在室溫下僅可以至多大約1.7克/升溶于水，這將該溶液的ph值限制為12。

7、調(diào)節(jié)ph值的另一種可能方式是可通過施加電壓以提高ph值。

8、因此有可能不僅通過添加ca(oh)2，還通過在電解的意義上施加電壓而將海水的ph值調(diào)節(jié)至所需值12。

9、如果將電壓提高到實(shí)驗(yàn)確定的極限值以上，大部分溶解的鹽將沉淀。以這種方式，有可能提供鹽混合物或鹽高度減少的海水，其可以以本身已知的方式進(jìn)一步加工或使用。

10、根據(jù)本發(fā)明的方法與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別在于，通過在第一方法步驟中使用過量的ca(oh)2，可以直接由海水生產(chǎn)飽和ca(oh)2溶液。不需要使用淡水。下面更詳細(xì)解釋的噴嘴能夠提供非常小的粒子，其尺寸還可受反應(yīng)液體的流動(dòng)參數(shù)影響。結(jié)合使用根據(jù)本發(fā)明的噴嘴（其用于由海水直接生產(chǎn)粒子）既不是現(xiàn)有技術(shù)中已知的，也不是由現(xiàn)有技術(shù)顯而易見的。

11、如果將飽和氫氧化鈣溶液與海水一起攪拌，立即沉淀出氫氧化鎂。但是，粒子相當(dāng)大，并且它們的粒度分布非常寬。

12、為了由氯化鎂生產(chǎn)具有窄粒度分布的小粒子，在本發(fā)明中使用專用噴嘴。借助這種噴嘴，使海水在限定參數(shù)內(nèi)以受控方式與飽和氫氧化鈣溶液接觸，而非以不受控的方式接觸，例如通過簡(jiǎn)單攪拌。

13、下面參考實(shí)施例以及借助附圖更詳細(xì)解釋本發(fā)明。

技術(shù)特征：

1.一種由海水生產(chǎn)具有高鎂含量的粒子的方法，其中將海水中所含的易溶于水的氯化鎂轉(zhuǎn)化成不可溶于水的形式并沉淀，進(jìn)一步地，其中這種轉(zhuǎn)化通過將體系中的ph值升高到等于或高于ph?12的范圍而進(jìn)行，并且將沉淀的粒子供入噴嘴布置以實(shí)現(xiàn)所得粒子的粒度調(diào)節(jié)和粒度分布的均勻化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過將ph值限制在12而將氯化鎂轉(zhuǎn)化成水不溶性氫氧化鎂，并且為此將海水引入，特別是攪拌加到飽和氫氧化鈣溶液中。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過施加電壓而將海水的ph值調(diào)節(jié)到ph-12左右的值。

4.一種用于由海水獲得具有高鎂含量的粒子的裝置，其基于使用合適的堿性試劑的沉淀過程，特別是通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，為了提供具有窄粒度分布的小粒子，提供一種噴嘴布置以使海水以受控方式與飽和氫氧化鈣溶液接觸，其中所述噴嘴具有在多個(gè)垂直圓柱形通道的中心的毛細(xì)管，毛細(xì)管的內(nèi)直徑和圓柱形通道的自由橫截面在幾毫米范圍內(nèi)，可以向所述毛細(xì)管和圓柱形通道中各自供入反應(yīng)液體之一，其中另外所述噴嘴內(nèi)部的圓柱形通道和毛細(xì)管通過通道彼此連接，以使每個(gè)通道和每個(gè)毛細(xì)管中的流動(dòng)條件幾乎相同，并且可以通過調(diào)節(jié)反應(yīng)液體的流動(dòng)參數(shù)而預(yù)先設(shè)定粒度。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述反應(yīng)液體的液流在所述噴嘴外部在具有內(nèi)部毛細(xì)管的相應(yīng)圓柱形通道的開口區(qū)域中合并或接觸，并形成混合區(qū)（mz）。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及可用于由海水獲得具有高鎂含量的粒子的方法和裝置。所述粒子可以是例如氫氧化鎂，以及其它水不溶性鎂鹽，例如硫酸鎂、碳酸鎂等。在使用合適的堿性試劑的沉淀過程中生產(chǎn)所述粒子。當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明的噴嘴組裝件和/或在加入輔助試劑的同時(shí)進(jìn)行沉淀時(shí)，可以在指定范圍內(nèi)影響所得粒子的尺寸及其產(chǎn)率。由所述方法獲得的水性懸浮液可以使用現(xiàn)有技術(shù)方法進(jìn)一步加工以生產(chǎn)不同的產(chǎn)品，直至用于冶金的金屬鎂。

技術(shù)研發(fā)人員：賴納·波默斯海姆,丹尼斯·布魯馳,霍格·羅威
受保護(hù)的技術(shù)使用者：賴納·波默斯海姆
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23