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JP7207082B2 - Magnesium oxide and its production method - Google Patents
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Description

本発明は、酸化マグネシウム及びその製造方法に関する。 The present invention relates to magnesium oxide and its production method.

例えば非特許文献1、2に開示されるように、工業排水等の処理対象物から特定の成分を中和反応または吸着反応(以下、これらを単に「反応」と総称する場合がある)により除去する浄化剤として、酸化マグネシウムが着目されている。浄化剤により除去される成分には、ホウ素またはフッ素等を含む環境汚染成分が含まれる。以下、浄化剤による除去の対象となる成分を「被反応成分」とも称する。 For example, as disclosed in Non-Patent Documents 1 and 2, a specific component is removed from an object to be treated such as industrial wastewater by a neutralization reaction or an adsorption reaction (hereinafter these may be collectively referred to simply as "reaction"). Magnesium oxide is attracting attention as a cleaning agent. Components removed by the cleaning agent include environmental contaminants including boron or fluorine. Hereinafter, the component to be removed by the cleaning agent is also referred to as the "reacted component".

特許第5773695号Patent No. 5773695 特許第5125258号Patent No. 5125258 国際公開第2011/040593号WO2011/040593 特許第5037066号Patent No. 5037066

二瓶智也ら、「MgOを中和剤とする層状複水酸化物の生成反応とフッ素排水処理法への応用」、Journal of MMIJ vol.129 (2013) p.132-137Tomoya Nihei et al., "Generation Reaction of Layered Double Hydroxide Using MgO as Neutralizer and Application to Fluorine Wastewater Treatment Method", Journal of MMIJ vol. 129 (2013) p. 132-137 亀田知人、「5RFb-1201 マグネシウム化合物を吸着剤として利用するほう素、ふっ素の処理技術の開発」、平成26年度_環境研究総合推進費終了成果報告書Tomohito Kameda, ``5RFb-1201 Development of treatment technology for boron and fluorine using magnesium compounds as adsorbents'' A.H. Chowdhury et al., ’’A facile synthesis of grainy rod-like porous MgO’’ Materials Letters vol.158 (2015) p.190-193A. H. Chowdhury et al. , ''A facility synthesis of grainy rod-like porous MgO'' Materials Letters vol. 158 (2015) p. 190-193

ところで、浄化剤には、被反応成分に対する高い反応性が求められる。ここで、被反応成分に対する反応性は、例えば単位質量の浄化剤が単位時間あたりに反応する被反応成分の質量(または物質量)として定義される。被反応成分に対する反応性が低いと、所望量の被反応成分を処理するために多量の浄化剤が必要になる。このため、浄化剤の準備コスト(例えば浄化剤の購入コスト、製造コスト等)が高くなる。さらに、被反応成分との反応によって多量の沈殿物が発生するので、沈殿物の処理コストも高くなる。 By the way, the cleaning agent is required to have high reactivity with respect to reacted components. Here, the reactivity with respect to the reactant component is defined as the mass (or substance amount) of the reactant component with which, for example, a unit mass of the cleaning agent reacts per unit time. Low reactivity with the reactant requires a large amount of cleaning agent to treat the desired amount of reactant. As a result, the preparation cost of the cleaning agent (for example, the purchase cost of the cleaning agent, the manufacturing cost, etc.) is high. Furthermore, since a large amount of precipitate is generated by the reaction with the reacted component, the treatment cost of the precipitate is also high.

さらに、浄化剤が固体(粉末含む)となる場合には、高い嵩密度も求められる。浄化剤の嵩密度が低いと、被反応成分との反応によって生じた沈殿物がかさばるので、沈殿物の処理コストが高くなる。 Furthermore, when the cleaning agent is solid (including powder), a high bulk density is also required. If the bulk density of the clarifier is low, the sediment produced by the reaction with the reacted component will be bulky, resulting in high costs for treating the sediment.

しかしながら、酸化マグネシウムには、反応性及び嵩密度が低いという問題があった。酸化マグネシウムに関しては、上述した非特許文献1、2の他、特許文献1~4、非特許文献3等に開示されるように、様々な検討がなされている。しかし、酸化マグネシウムの反応性及び嵩密度を根本的に改善する技術は未だ提案されていない。 However, magnesium oxide has problems of low reactivity and low bulk density. Regarding magnesium oxide, various studies have been made as disclosed in Patent Documents 1 to 4, Non-Patent Document 3, etc. in addition to Non-Patent Documents 1 and 2 described above. However, no technology has been proposed to fundamentally improve the reactivity and bulk density of magnesium oxide.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、高い反応性及び嵩密度を有する酸化マグネシウム及びその製造方法を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide magnesium oxide having high reactivity and bulk density, and a method for producing the same.

酸化マグネシウムの反応性を高めるための方法の1つとして、酸化マグネシウムを高比表面積化(すなわち多孔質化)することが考えられる。酸化マグネシウムを高比表面積化することで、単位質量あたりの被反応成分との接触面積が増加する。したがって、反応性の向上が期待できる。しかし、酸化マグネシウムを高比表面積化した場合、酸化マグネシウム内に多数の空間が形成されるので、嵩密度は低くなる傾向がある。 One possible method for increasing the reactivity of magnesium oxide is to increase the specific surface area of magnesium oxide (that is, to make it porous). By increasing the specific surface area of magnesium oxide, the contact area with the component to be reacted per unit mass increases. Therefore, an improvement in reactivity can be expected. However, when magnesium oxide is made to have a high specific surface area, a large number of spaces are formed in the magnesium oxide, so the bulk density tends to be low.

このように、酸化マグネシウムを高比表面積化することは嵩密度を高めることと相反する。本発明者は、このように相反する2つの要件を同時に満たす酸化マグネシウムの構成について鋭意検討した。 Thus, increasing the specific surface area of magnesium oxide conflicts with increasing the bulk density. The present inventors have extensively studied the composition of magnesium oxide that simultaneously satisfies these two contradictory requirements.

この結果、本発明者は、(1)酸化マグネシウムを構成する1つ1つの酸化マグネシウム粒子のサイズをサブミクロンオーダーとすること、(2)酸化マグネシウム粒子をナノオーダーサイズの微細な結晶子の集合体、すなわち2次粒子とすることを検討した。酸化マグネシウム粒子のサイズをサブミクロンオーダーとすることで、酸化マグネシウムの嵩密度を高めることができる。さらに、酸化マグネシウム粒子をナノオーダーサイズの微細な結晶子の集合体とすることで、酸化マグネシウム粒子自体の比表面積を高める。これにより、酸化マグネシウム粒子の集合体である酸化マグネシウムの比表面積を高めることができる。 As a result, the present inventors found that (1) the size of each magnesium oxide particle that constitutes magnesium oxide should be on the order of submicrons, and (2) the magnesium oxide particles should be a collection of fine crystallites of nano-order size. A study was made on the use of solid particles, that is, secondary particles. By setting the size of the magnesium oxide particles to submicron order, the bulk density of magnesium oxide can be increased. Furthermore, by forming the magnesium oxide particles into aggregates of fine crystallites of nano-order size, the specific surface area of the magnesium oxide particles themselves is increased. Thereby, the specific surface area of magnesium oxide, which is an aggregate of magnesium oxide particles, can be increased.

本発明者は、上記特徴構成を有する酸化マグネシウムの製造方法について鋭意検討したところ、塩基性炭酸マグネシウム5水和物に加熱条件が互いに異なる2段階の加熱処理を施すことで、上記特徴構成を有する酸化マグネシウムを作製することに成功した。本発明は、このような知見によってなされたものである。 The present inventors have extensively studied a method for producing magnesium oxide having the above characteristic configuration, and found that the above characteristic configuration is obtained by subjecting basic magnesium carbonate pentahydrate to heat treatment in two stages with mutually different heating conditions. Succeeded in producing magnesium oxide. The present invention has been made based on such findings.

本発明のある観点によれば、結晶子径2~20nmの結晶子の集合体である略球状の酸化マグネシウム粒子を含み、酸化マグネシウム粒子の粒子径が80~800nmであることを特徴とする、酸化マグネシウムが提供される。
According to one aspect of the present invention, it contains substantially spherical magnesium oxide particles that are aggregates of crystallites with a crystallite diameter of 2 to 20 nm, and the magnesium oxide particles have a particle diameter of 80 to 800 nm. Magnesium oxide is provided.

ここで、結晶子の結晶子径が4~15nmであってもよい。 Here, the crystallite diameter of the crystallite may be 4 to 15 nm.

また、酸化マグネシウム粒子の粒子径が200~700nmであってもよい。 Moreover, the particle diameter of the magnesium oxide particles may be 200 to 700 nm.

また、窒素吸着等温線から算出されるBET比表面積が120~350m/gであってもよい。 Also, the BET specific surface area calculated from the nitrogen adsorption isotherm may be 120 to 350 m 2 /g.

本発明の他の観点によれば、以下の工程(A)、(B)を含むことを特徴とする、酸化マグネシウムの製造方法が提供される。
(A)塩基性炭酸マグネシウム5水和物を大気下または不活性ガス雰囲気下、10~100℃/minの昇温速度で第1の加熱温度まで加熱することで、炭酸マグネシウムを得る工程。
第1の加熱温度は、塩基性炭酸マグネシウム5水和物を大気下で加熱する場合、350~500℃となり、塩基性炭酸マグネシウム5水和物を不活性ガス雰囲気下で加熱する場合、350~550℃となる。
(B)炭酸マグネシウムを20kPa以下の減圧雰囲気下で550~1100℃に加熱することで、酸化マグネシウムを得る工程。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for producing magnesium oxide, characterized by including the following steps (A) and (B).
(A) A step of heating basic magnesium carbonate pentahydrate to a first heating temperature at a temperature elevation rate of 10 to 100° C./min in the air or in an inert gas atmosphere to obtain magnesium carbonate.
The first heating temperature is 350 to 500 ° C. when heating basic magnesium carbonate pentahydrate in the atmosphere, and 350 to 500 ° C. when heating basic magnesium carbonate pentahydrate in an inert gas atmosphere. 550°C.
(B) A step of obtaining magnesium oxide by heating magnesium carbonate to 550 to 1100° C. under a reduced pressure atmosphere of 20 kPa or less.

ここで、工程(A)では、塩基性炭酸マグネシウム5水和物を不活性ガス雰囲気下で加熱してもよい。 Here, in step (A), basic magnesium carbonate pentahydrate may be heated under an inert gas atmosphere.

以上説明したように本発明に係る酸化マグネシウムは、高い反応性及び嵩密度を有する。 As explained above, the magnesium oxide according to the present invention has high reactivity and bulk density.

本発明の実施形態に係る酸化マグネシウムの概略構成を示す模式図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram which shows schematic structure of the magnesium oxide which concerns on embodiment of this invention. 酸化マグネシウム粒子のSEM写真である。4 is an SEM photograph of magnesium oxide particles. 酸化マグネシウム粒子の拡大SEM写真である。It is an enlarged SEM photograph of magnesium oxide particles. 酸化マグネシウムの製造工程を概略的に示す模式図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram which shows the manufacturing process of magnesium oxide roughly.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, constituent elements having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, thereby omitting redundant description.

<1.酸化マグネシウムの構成>
(1-1.酸化マグネシウムの構成)
まず、図1~図3に基づいて、本実施形態に係る酸化マグネシウム10の構成について説明する。酸化マグネシウム10は、多数の酸化マグネシウム粒子11で構成されている。
<1. Composition of Magnesium Oxide>
(1-1. Composition of magnesium oxide)
First, the structure of magnesium oxide 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. Magnesium oxide 10 is composed of a large number of magnesium oxide particles 11 .

酸化マグネシウム粒子11は多数の結晶子12の集合体(凝集体)、すなわち2次粒子となっている。酸化マグネシウム粒子11は略球形となっている。図2、図3に実際に作製された酸化マグネシウム10のSEM写真を示す。もちろん、酸化マグネシウム粒子11の形状は球形に限定されない。 The magnesium oxide particles 11 are aggregates (aggregates) of a large number of crystallites 12, that is, secondary particles. The magnesium oxide particles 11 are substantially spherical. SEM photographs of actually produced magnesium oxide 10 are shown in FIGS. Of course, the shape of magnesium oxide particles 11 is not limited to spherical.

図2、図3に示されるように、各々の酸化マグネシウム粒子11のサイズはサブミクロンオーダーとなっている。具体的には、酸化マグネシウム粒子11の粒子径(球相当直径)は80~800nmである。以下の説明では、酸化マグネシウム粒子11の粒子径を「酸化マグネシウム10の2次粒子径」とも称する。また、本実施形態では、酸化マグネシウム10の2次粒子径はいわゆる平均粒子径となっている。具体的には、酸化マグネシウム10の2次粒子径は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置等によって測定された粒子径分布のメジアン径と定義される。 As shown in FIGS. 2 and 3, the size of each magnesium oxide particle 11 is on the submicron order. Specifically, the particle diameter (sphere equivalent diameter) of the magnesium oxide particles 11 is 80 to 800 nm. In the following description, the particle size of the magnesium oxide particles 11 is also referred to as "secondary particle size of the magnesium oxide 10". Moreover, in this embodiment, the secondary particle size of the magnesium oxide 10 is a so-called average particle size. Specifically, the secondary particle size of the magnesium oxide 10 is defined as the median size of the particle size distribution measured by a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer or the like.

このように、本実施形態では、酸化マグネシウム粒子11のサイズはサブミクロンオーダーと非常に微細なサイズとなっているので、酸化マグネシウム10の嵩密度を高めることができる。さらに、工業排水等の処理対象物に対する酸化マグネシウム10の分散性を高めることができる。したがって、酸化マグネシウム10を被反応成分に速やかに接触させることができ、結果として酸化マグネシウム10の被反応成分に対する反応性を高めることができる。さらに、酸化マグネシウム10の比表面積を高めることができる。この点でも酸化マグネシウム10の被反応成分に対する反応性を高めることができる。 As described above, in the present embodiment, the size of the magnesium oxide particles 11 is extremely fine on the submicron order, so the bulk density of the magnesium oxide 10 can be increased. Furthermore, the dispersibility of the magnesium oxide 10 in an object to be treated such as industrial wastewater can be enhanced. Therefore, the magnesium oxide 10 can be quickly brought into contact with the reactant component, and as a result, the reactivity of the magnesium oxide 10 with respect to the reactant component can be enhanced. Furthermore, the specific surface area of magnesium oxide 10 can be increased. In this respect as well, the reactivity of the magnesium oxide 10 with respect to the components to be reacted can be enhanced.

酸化マグネシウム10の2次粒子径が80nm未満となる場合、嵩密度は高まるものの、酸化マグネシウム10のハンドリング性が低下し、実用性が低下する。このため、酸化マグネシウム10の2次粒子径は80nm以上であることが必要である。酸化マグネシウム10の2次粒子径が800nmを超える場合、嵩密度が大きく低下する。酸化マグネシウム10のハンドリング性及び嵩密度の観点から、酸化マグネシウム10の2次粒子径の下限値は200nm以上であることが好ましく、上限値は700nm以下であることが好ましい。 If the secondary particle size of the magnesium oxide 10 is less than 80 nm, the bulk density is increased, but the handleability of the magnesium oxide 10 is reduced, resulting in reduced practicality. Therefore, it is necessary that the secondary particle size of the magnesium oxide 10 is 80 nm or more. When the secondary particle size of magnesium oxide 10 exceeds 800 nm, the bulk density is greatly reduced. From the viewpoint of the handleability and bulk density of the magnesium oxide 10, the secondary particle size of the magnesium oxide 10 preferably has a lower limit of 200 nm or more and an upper limit of 700 nm or less.

酸化マグネシウム粒子11を構成する結晶子12はナノオーダーサイズの微細な粒子となっている。具体的には、結晶子12の粒子径、すなわち結晶子径(球相当直径)は2~20nmである。 The crystallites 12 forming the magnesium oxide particles 11 are fine particles of nano-order size. Specifically, the particle diameter of the crystallites 12, that is, the crystallite diameter (equivalent sphere diameter) is 2 to 20 nm.

結晶子径は、X線回折法によって測定される。具体的には、酸化マグネシウム10のX線回折パターンから42度付近の回折ピークを抽出し、この回折ピークの半値幅からシェラーの式に基づいて、結晶子径を算出する。 The crystallite size is measured by the X-ray diffraction method. Specifically, a diffraction peak near 42 degrees is extracted from the X-ray diffraction pattern of magnesium oxide 10, and the crystallite size is calculated from the half width of this diffraction peak based on Scherrer's formula.

さらに、酸化マグネシウム粒子11を構成する結晶子12のサイズがナノオーダーとなっているので、酸化マグネシウム10の比表面積を高めることができ、ひいては被反応成分との反応性を高めることができる。 Furthermore, since the size of the crystallites 12 constituting the magnesium oxide particles 11 is nano-order, the specific surface area of the magnesium oxide 10 can be increased, and the reactivity with the reactant component can be increased.

結晶子径が小さいほど酸化マグネシウム10の比表面積を高めることができる。しかしながら、結晶子径が2nm未満となる場合、酸化マグネシウム粒子11同士の凝集が進み、結果として酸化マグネシウム10の2次粒子径が800nmを超えてしまう。このような観点から、結晶子径は2nm以上である必要がある。結晶子径が大きすぎると酸化マグネシウム10の比表面積が低下し、被反応成分との反応性が低下する。このような観点から、結晶子径は20nm以下である必要がある。酸化マグネシウム粒子11の2次粒子径及び反応性の観点から、結晶子径の下限値は4nm以上であることが好ましい。結晶子径の上限値は15nm以下であることが好ましく、10nm以下であることがより好ましい。 The specific surface area of the magnesium oxide 10 can be increased as the crystallite size is smaller. However, when the crystallite size is less than 2 nm, aggregation of the magnesium oxide particles 11 progresses, and as a result, the secondary particle size of the magnesium oxide 10 exceeds 800 nm. From this point of view, the crystallite size should be 2 nm or more. If the crystallite size is too large, the specific surface area of the magnesium oxide 10 will decrease, and the reactivity with the reactant component will decrease. From this point of view, the crystallite diameter should be 20 nm or less. From the viewpoint of the secondary particle size and reactivity of the magnesium oxide particles 11, the lower limit of the crystallite size is preferably 4 nm or more. The upper limit of the crystallite size is preferably 15 nm or less, more preferably 10 nm or less.

したがって、酸化マグネシウム10の好ましい構成の一例として、結晶子径が4~10nmであり、酸化マグネシウム10の2次粒子径が200~700nmとなる構成が挙げられる。勿論、酸化マグネシウム10の構成はこの構成に限定されない。 Therefore, as an example of a preferable configuration of the magnesium oxide 10, there is a configuration in which the crystallite size is 4 to 10 nm and the secondary particle size of the magnesium oxide 10 is 200 to 700 nm. Of course, the structure of the magnesium oxide 10 is not limited to this structure.

(1-2.BET比表面積)
本実施形態では、酸化マグネシウム10の2次粒子径及び結晶子径がいずれも小さくなるので、酸化マグネシウム10の比表面積は大きくなる。具体的には、酸化マグネシウム10のBET比表面積は、120~350m/gであることが好ましい。この場合、酸化マグネシウム10のハンドリング性が良好となり、かつ反応性も高くなる。
(1-2. BET specific surface area)
In the present embodiment, both the secondary particle size and the crystallite size of the magnesium oxide 10 are small, so the specific surface area of the magnesium oxide 10 is large. Specifically, the BET specific surface area of magnesium oxide 10 is preferably 120 to 350 m 2 /g. In this case, the magnesium oxide 10 has good handleability and high reactivity.

(1-3.ゆるめ嵩密度)
上記の通り、酸化マグネシウム10の嵩密度は大きくなる。具体的には、ゆるめ嵩密度は0.16~0.50g/mlであることが好ましい。この場合、酸化マグネシウム10のハンドリング性が良好となり、かつ反応性及び分散性も高くなる。
(1-3. Loose bulk density)
As described above, the bulk density of magnesium oxide 10 increases. Specifically, the loose bulk density is preferably 0.16 to 0.50 g/ml. In this case, the magnesium oxide 10 has good handleability, and also has high reactivity and dispersibility.

<2.酸化マグネシウムの製造方法>
つぎに、図4を参照して、酸化マグネシウム10の製造方法について説明する。酸化マグネシウム10の製造方法は、以下の工程(A)、(B)を含む。
(A)塩基性炭酸マグネシウム5水和物を大気下または不活性ガス雰囲気下、10~100℃/minの昇温速度で第1の加熱温度まで加熱することで、炭酸マグネシウムを得る工程。
第1の加熱温度は、塩基性炭酸マグネシウム5水和物を大気下で加熱する場合、350~500℃となり、塩基性炭酸マグネシウム5水和物を不活性ガス雰囲気下で加熱する場合、350~550℃となる。
(B)炭酸マグネシウム30を20kPa以下の減圧雰囲気下で550~1100℃に加熱することで、酸化マグネシウム10を得る工程。
<2. Method for producing magnesium oxide>
Next, a method for producing magnesium oxide 10 will be described with reference to FIG. The method for producing magnesium oxide 10 includes the following steps (A) and (B).
(A) A step of heating basic magnesium carbonate pentahydrate to a first heating temperature at a temperature elevation rate of 10 to 100° C./min in the air or in an inert gas atmosphere to obtain magnesium carbonate.
The first heating temperature is 350 to 500 ° C. when heating basic magnesium carbonate pentahydrate in the atmosphere, and 350 to 500 ° C. when heating basic magnesium carbonate pentahydrate in an inert gas atmosphere. 550°C.
(B) A step of obtaining magnesium oxide 10 by heating magnesium carbonate 30 to 550 to 1100° C. under a reduced pressure atmosphere of 20 kPa or less.

本実施形態では、塩基性炭酸マグネシウム5水和物20に加熱条件が互いに異なる2段階の加熱処理(工程(A)、(B))を施す。工程(A)では、塩基性炭酸マグネシウム5水和物20から炭酸マグネシウム30が生成され、工程(B)では炭酸マグネシウム30から酸化マグネシウム10が生成される。すなわち、本実施形態では、塩基性炭酸マグネシウム5水和物20を直接酸化マグネシウムとするのではなく、加熱処理を2段階に分けることで一旦炭酸マグネシウム30を生成する。炭酸マグネシウム30を一旦生成することが酸化マグネシウム10の生成にあたり非常に重要となる。以下詳細を説明する。 In this embodiment, the basic magnesium carbonate pentahydrate 20 is subjected to two stages of heat treatment (steps (A) and (B)) under different heating conditions. In step (A), magnesium carbonate 30 is produced from basic magnesium carbonate pentahydrate 20, and magnesium oxide 10 is produced from magnesium carbonate 30 in step (B). That is, in the present embodiment, the basic magnesium carbonate pentahydrate 20 is not directly converted into magnesium oxide, but the magnesium carbonate 30 is once produced by dividing the heat treatment into two stages. Once the magnesium carbonate 30 is produced, it is very important for the production of the magnesium oxide 10 . Details will be described below.

(2-1.工程(A))
工程(A)では、まず図4に示す塩基性炭酸マグネシウム5水和物20を準備する。塩基性炭酸マグネシウム5水和物20は、Mg(CO(OH)・5HOの分子式で示される構造を有し、尿素、酢酸マグネシウム4水和物、及び水を原料とした水熱合成により得ることができる。一例を挙げると以下のとおりである。すなわち、尿素、酢酸マグネシウム4水和物、及び水を1:5:16の割合(質量比)で混合する。ついで、混合液を高圧容器に投入し、180℃で5時間加熱する。すなわち、いわゆる水熱合成を行う。これにより、塩基性炭酸マグネシウム5水和物20を作製する。塩基性炭酸マグネシウム5水和物20は長尺な形状を有していることが多い。なお、塩基性炭酸マグネシウム5水和物20の製造方法はこの例に限定されない。すなわち、塩基性炭酸マグネシウム5水和物20を製造方法は限定されない。
(2-1. Step (A))
In step (A), first, basic magnesium carbonate pentahydrate 20 shown in FIG. 4 is prepared. Basic magnesium carbonate pentahydrate 20 has a structure represented by the molecular formula of Mg 5 (CO 3 ) 4 (OH) 2.5H 2 O, and is prepared from urea, magnesium acetate tetrahydrate, and water as raw materials. It can be obtained by hydrothermal synthesis. An example is as follows. That is, urea, magnesium acetate tetrahydrate, and water are mixed at a ratio (mass ratio) of 1:5:16. Then, the mixed liquid is put into a high-pressure container and heated at 180° C. for 5 hours. That is, so-called hydrothermal synthesis is performed. Thus, basic magnesium carbonate pentahydrate 20 is produced. Basic magnesium carbonate pentahydrate 20 often has an elongated shape. The method for producing basic magnesium carbonate pentahydrate 20 is not limited to this example. That is, the method for producing basic magnesium carbonate pentahydrate 20 is not limited.

ついで、塩基性炭酸マグネシウム5水和物20を大気下または不活性ガス雰囲気下、10~100℃/minの昇温速度で第1の加熱温度まで加熱する。これにより、塩基性炭酸マグネシウム5水和物20から水分が分解及び除去され、炭酸マグネシウム30が生成する。 Next, the basic magnesium carbonate pentahydrate 20 is heated to the first heating temperature at a temperature elevation rate of 10 to 100° C./min in the air or in an inert gas atmosphere. As a result, water is decomposed and removed from the basic magnesium carbonate pentahydrate 20 to produce magnesium carbonate 30 .

ここで、炭酸マグネシウム30は多数の炭酸マグネシウム粒子31の集合体となっている。炭酸マグネシウム30の粒子径(すなわち、炭酸マグネシウム粒子31の粒子径)は、酸化マグネシウム10の2次粒子径と同等となる。なお、炭酸マグネシウム30の粒子径はいわゆる球相当直径である。また、炭酸マグネシウム30の粒子径は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置等によって測定された粒子径分布のメジアン径と定義される。 Here, the magnesium carbonate 30 is an aggregate of many magnesium carbonate particles 31 . The particle size of magnesium carbonate 30 (that is, the particle size of magnesium carbonate particles 31 ) is equivalent to the secondary particle size of magnesium oxide 10 . In addition, the particle diameter of the magnesium carbonate 30 is a so-called sphere-equivalent diameter. Also, the particle size of the magnesium carbonate 30 is defined as the median size of the particle size distribution measured by a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer or the like.

したがって、炭酸マグネシウム30の粒子径を調整することで、酸化マグネシウム10の2次粒子径を調整することができる。炭酸マグネシウム30の粒子径は、塩基性炭酸マグネシウム5水和物20から水分が分解する際の分解速度、すなわち塩基性炭酸マグネシウム5水和物20の昇温速度によって変動する。なお、本実施形態及び後述する実施例では、加熱対象の物質の温度は、実質的には雰囲気温度(例えば加熱対象の物質が設置される炉内の温度)を意味するものとする。 Therefore, by adjusting the particle size of the magnesium carbonate 30, the secondary particle size of the magnesium oxide 10 can be adjusted. The particle size of the magnesium carbonate 30 varies depending on the decomposition rate when water is decomposed from the basic magnesium carbonate pentahydrate 20 , that is, the temperature rise rate of the basic magnesium carbonate pentahydrate 20 . In the present embodiment and examples described later, the temperature of the substance to be heated substantially means the ambient temperature (for example, the temperature in the furnace in which the substance to be heated is installed).

工程(A)での昇温速度は10~100℃/minとなる。昇温速度が10℃/min未満となる場合、炭酸マグネシウム30の粒子径、ひいては酸化マグネシウム10の2次粒子径が過大となり、上述した800nmを超過する可能性がある。昇温速度が100℃/minを超える場合、酸化マグネシウム10の2次粒子径が非常に小さくなり、80nmを下回る可能性がある。 The heating rate in step (A) is 10 to 100° C./min. If the temperature rise rate is less than 10° C./min, the particle size of the magnesium carbonate 30 and, in turn, the secondary particle size of the magnesium oxide 10 become excessively large, possibly exceeding the aforementioned 800 nm. If the heating rate exceeds 100° C./min, the secondary particle size of the magnesium oxide 10 becomes very small, possibly falling below 80 nm.

工程(A)での第1の加熱温度は雰囲気によって異なる。具体的には、第1の加熱温度は、塩基性炭酸マグネシウム5水和物を大気下で加熱する場合、350~500℃となり、塩基性炭酸マグネシウム5水和物を不活性ガス雰囲気下で加熱する場合、350~550℃となる。これにより、塩基性炭酸マグネシウム5水和物20から水分を分解及び除去することができる。加熱温度が第1の加熱温度の下限値(すなわち350℃)未満となる場合、塩基性炭酸マグネシウム5水和物20の分解が十分進行せず、また、粒子径の小さな炭酸マグネシウムを得ることができない可能性がある。加熱温度が第1の加熱温度の上限値(すなわち500℃または550℃)を超える場合、酸化マグネシウム10の結晶子12が粗大化してしまう可能性がある。つまり、加熱温度が第1の加熱温度が上限値を超える場合、工程(A)で生成した炭酸マグネシウムからさらに二酸化炭素が分離し、酸化マグネシウム10が生成する可能性がある。この場合、実質的に加熱を1段階で行うことになる。これは従来の酸化マグネシウム10の製造方法と同様であり、結果として酸化マグネシウム10の結晶子12が粗大化する。 The first heating temperature in step (A) varies depending on the atmosphere. Specifically, the first heating temperature is 350 to 500 ° C. when basic magnesium carbonate pentahydrate is heated in the atmosphere, and basic magnesium carbonate pentahydrate is heated in an inert gas atmosphere. If so, it will be 350 to 550°C. Thereby, water can be decomposed and removed from the basic magnesium carbonate pentahydrate 20 . If the heating temperature is lower than the lower limit of the first heating temperature (that is, 350° C.), the decomposition of the basic magnesium carbonate pentahydrate 20 does not proceed sufficiently, and magnesium carbonate with a small particle size cannot be obtained. may not be possible. If the heating temperature exceeds the upper limit of the first heating temperature (that is, 500° C. or 550° C.), the crystallites 12 of the magnesium oxide 10 may become coarse. That is, when the heating temperature exceeds the upper limit value of the first heating temperature, carbon dioxide may be further separated from the magnesium carbonate produced in step (A), and magnesium oxide 10 may be produced. In this case, the heating is substantially performed in one step. This is the same as the conventional manufacturing method of magnesium oxide 10, and as a result, crystallites 12 of magnesium oxide 10 are coarsened.

工程(A)の加熱は、大気下または不活性ガス雰囲気下で行われる。理由は定かでないが、このような雰囲気下で加熱を行うことで、酸化マグネシウム10の結晶子径を小さくすることができ、ひいては酸化マグネシウム10の比表面積を高めることができる。工程(A)の加熱は、不活性雰囲気下で行われることが好ましい。この場合、酸化マグネシウム10の結晶子径をより容易に小さくすることができる。雰囲気を構成するガスは流動させることが好ましい。なお、工程(A)の加熱を酸化性ガス(すなわち、酸素を供給することにより、空気(大気)以上に他の物質の燃焼を引き起こす、または燃焼を助けるガス)雰囲気下で行った場合、酸化マグネシウム10の結晶子径が大きくなり、比表面積が小さくなる。 The heating in step (A) is performed in the air or in an inert gas atmosphere. Although the reason is not clear, by heating in such an atmosphere, the crystallite size of the magnesium oxide 10 can be reduced, and the specific surface area of the magnesium oxide 10 can be increased. Heating in step (A) is preferably carried out under an inert atmosphere. In this case, the crystallite size of magnesium oxide 10 can be made smaller more easily. It is preferable to flow the gas that constitutes the atmosphere. In addition, when the heating in step (A) is performed in an oxidizing gas (that is, a gas that causes or assists combustion of other substances more than air (atmosphere) by supplying oxygen) atmosphere, oxidation The crystallite diameter of magnesium 10 increases and the specific surface area decreases.

塩基性炭酸マグネシウム5水和物20の温度を上記加熱温度に維持する時間、すなわち加熱時間は、所望の酸化マグネシウム10が得られるように調整されればよい。一例として、加熱時間は30分~1時間程度であればよい。 The time for maintaining the temperature of the basic magnesium carbonate pentahydrate 20 at the above heating temperature, that is, the heating time, may be adjusted so that the desired magnesium oxide 10 is obtained. As an example, the heating time may be about 30 minutes to 1 hour.

(2-2.工程(B))
工程(B)では、炭酸マグネシウムを20kPa以下の減圧雰囲気下で550~1100℃に加熱する。これにより、炭酸マグネシウムから二酸化炭素を分解して酸化マグネシウム10を生成するとともに、分解した二酸化炭素を酸化マグネシウム10から速やかに除去する。これにより、結晶子径の小さな酸化マグネシウム10を生成することができる。
(2-2. Step (B))
In step (B), magnesium carbonate is heated to 550 to 1100° C. under a reduced pressure atmosphere of 20 kPa or less. As a result, magnesium oxide 10 is generated by decomposing carbon dioxide from magnesium carbonate, and the decomposed carbon dioxide is quickly removed from magnesium oxide 10 . Thereby, magnesium oxide 10 having a small crystallite size can be produced.

工程(B)の減圧が不十分となる場合(すなわち圧力が20kPa超となる場合。加圧雰囲気下で行う場合も同様)、加熱中に炭酸マグネシウムの分解反応と酸化マグネシウム10及び二酸化炭素の再結合反応とが可逆的に生じる。この過程で酸化マグネシウム10の結晶子12の活性が高まり、結晶子12同士の融着が進行する。この結果、酸化マグネシウム10の結晶子径が粗大化してしまう。なお、減圧時の圧力の下限値は特に制限されないが、5kPa以上であってもよい。 When the pressure reduction in step (B) is insufficient (that is, when the pressure exceeds 20 kPa. The same applies when performing under a pressurized atmosphere), the decomposition reaction of magnesium carbonate and the regeneration of magnesium oxide 10 and carbon dioxide during heating. A binding reaction occurs reversibly. In this process, the activity of the crystallites 12 of the magnesium oxide 10 increases, and the fusion between the crystallites 12 progresses. As a result, the crystallite size of the magnesium oxide 10 becomes coarse. The lower limit of the pressure during decompression is not particularly limited, but may be 5 kPa or more.

加熱温度が550℃未満となる場合には、炭酸マグネシウムの分解反応が十分に進まず、酸化マグネシウムが得られない。加熱温度が1100℃を超える場合には、酸化マグネシウム10の結晶子12が粗大化してしまう。加熱温度は850℃以下が好ましい。これにより、結晶子径をより小さくすることができるからである。 If the heating temperature is less than 550° C., the decomposition reaction of magnesium carbonate does not proceed sufficiently, and magnesium oxide cannot be obtained. If the heating temperature exceeds 1100° C., the crystallites 12 of the magnesium oxide 10 become coarse. The heating temperature is preferably 850° C. or lower. This is because the crystallite diameter can be made smaller.

炭酸マグネシウムの温度を上記加熱温度に維持する時間、すなわち加熱時間は、所望の酸化マグネシウム10が得られるように調整されればよい。一例として、加熱時間は30分~1時間程度であればよい。 The time for maintaining the temperature of magnesium carbonate at the above heating temperature, ie, the heating time, may be adjusted so that the desired magnesium oxide 10 is obtained. As an example, the heating time may be about 30 minutes to 1 hour.

上述したように、工程(B)によって得られた酸化マグネシウム10の2次粒子径は、工程(A)によって得られた炭酸マグネシウム30の粒子径と同等となる。なお、仮に工程(A)を省略して工程(B)だけを行った場合、すなわち塩基性炭酸マグネシウム5水和物に工程(B)の加熱処理を行った場合、酸化マグネシウム10の結晶子径を小さくすることはできるが、2次粒子径を小さくすることができない。 As described above, the secondary particle size of magnesium oxide 10 obtained in step (B) is equivalent to the particle size of magnesium carbonate 30 obtained in step (A). If the step (A) is omitted and only the step (B) is performed, that is, if the basic magnesium carbonate pentahydrate is subjected to the heat treatment of the step (B), the crystallite diameter of the magnesium oxide 10 can be reduced, but the secondary particle size cannot be reduced.

このように、本実施形態による酸化マグネシウム10の製造方法では、加熱処理を2段階に分けて行う。これにより、2次粒子径及び結晶子径が共に小さい酸化マグネシウム10を作製することができる。 As described above, in the method for producing the magnesium oxide 10 according to the present embodiment, the heat treatment is performed in two stages. Thereby, the magnesium oxide 10 having a small secondary particle size and a small crystallite size can be produced.

<1.各パラメータの測定方法>
つぎに、本実施形態の実施例について説明する。まず、各パラメータの測定方法について説明する。
<1. Measurement method of each parameter>
Next, an example of this embodiment will be described. First, the method of measuring each parameter will be described.

(1-1.酸化マグネシウムの結晶子径)
X線回折装置(リガク社製SmartLab)を用いて酸化マグネシウムの結晶子径を測定した。具体的には、X線回折装置の測定結果を解析ソフトよりX線回折パターンに変換した。ついで、酸化マグネシウムのX線回折パターンから42度付近の回折ピークを抽出し、この回折ピークの半値幅からシェラーの式に基づいて、結晶子径を算出した。
(1-1. Crystallite size of magnesium oxide)
The crystallite size of magnesium oxide was measured using an X-ray diffractometer (SmartLab manufactured by Rigaku Corporation). Specifically, the measurement result of the X-ray diffraction device was converted into an X-ray diffraction pattern using analysis software. Next, a diffraction peak near 42 degrees was extracted from the X-ray diffraction pattern of magnesium oxide, and the crystallite size was calculated from the half width of this diffraction peak based on Scherrer's formula.

(1-2.酸化マグネシウムのBET比表面積)
マイクロトラック・ベル社製のBELSORPminiを用いて窒素ガス吸着測定を行い、窒素吸着等温線を得た。測定温度は77Kとした。窒素吸着等温線は、相対圧0~0.995の範囲で測定した。ついで、BELSORPminiに付属の解析ソフトにより、窒素吸着等温線をBET法により解析し、BET比表面積を算出した。
(1-2. BET specific surface area of magnesium oxide)
Nitrogen gas adsorption measurement was performed using BELSORPmini manufactured by Microtrac Bell to obtain a nitrogen adsorption isotherm. The measurement temperature was 77K. Nitrogen adsorption isotherms were measured over a range of relative pressures from 0 to 0.995. Next, the nitrogen adsorption isotherm was analyzed by the BET method using analysis software attached to BELSORPmini, and the BET specific surface area was calculated.

(1-3.酸化マグネシウムのゆるめ嵩密度)
粉体特性測定装置パウダテスタ(ホソカワミクロン社製PT-N)を用いて酸化マグネシウムのゆるめ嵩密度を測定した。具体的には、内容積100cmのカップを装置にセットし、その上に目開き710μmの篩をセットした。ついで、篩上に酸化マグネシウム300gを投入し、篩に振動を与えながら酸化マグネシウムをカップ内に酸化マグネシウムがカップから過剰に溢れる程度まで落下させた。ついで、カップに充填された酸化マグネシウムの山盛り分をブレードで擦り切り、酸化マグネシウムの質量を測定した。ついで、酸化マグネシウムの質量をカップの内容積で除することで、ゆるめ嵩密度を算出した。ゆるめ嵩密度は3回測定し、その算術平均値を記録した。
(1-3. Loose bulk density of magnesium oxide)
The loose bulk density of magnesium oxide was measured using a powder tester (PT-N manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd.). Specifically, a cup with an internal volume of 100 cm 3 was set in the device, and a sieve with an opening of 710 μm was set thereon. Then, 300 g of magnesium oxide was put on the sieve, and while vibrating the sieve, the magnesium oxide was dropped into the cup until the magnesium oxide overflowed the cup excessively. Next, a heaping portion of magnesium oxide filled in the cup was scraped off with a blade, and the mass of magnesium oxide was measured. Then, the loose bulk density was calculated by dividing the mass of magnesium oxide by the internal volume of the cup. The loose bulk density was measured three times and the arithmetic mean value was recorded.

(1-4.酸化マグネシウムの2次粒子径)
レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置(マイクロトラック・ベル社製MT3300EX II)を用いて酸化マグネシウムの2次粒子径分布を測定した。溶媒は水を使用し、遠心場の回転速度は3000rpmとした。そして、装置の専用の解析ソフトによってメジアン径を測定し、このメジアン径を酸化マグネシウムの2次粒子径(平均粒子径)とした。
(1-4. Secondary particle size of magnesium oxide)
The secondary particle size distribution of magnesium oxide was measured using a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer (MT3300EX II manufactured by Microtrac Bell). Water was used as the solvent, and the rotation speed of the centrifugal field was 3000 rpm. Then, the median diameter was measured using analysis software dedicated to the apparatus, and this median diameter was taken as the secondary particle diameter (average particle diameter) of magnesium oxide.

(1-6.炭酸マグネシウムの粒子径)
レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置(マイクロトラック・ベル社製MT3300EX II)を用いて炭酸マグネシウムの粒子径分布を測定した。溶媒は水を使用し、遠心場の回転速度は3000rpmとした。そして、装置の専用の解析ソフトによってメジアン径を測定し、このメジアン径を炭酸マグネシウムの粒子径(平均粒子径)とした。
(1-6. Particle size of magnesium carbonate)
The particle size distribution of magnesium carbonate was measured using a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer (MT3300EX II manufactured by Microtrac Bell). Water was used as the solvent, and the rotation speed of the centrifugal field was 3000 rpm. Then, the median diameter was measured using analysis software dedicated to the apparatus, and this median diameter was taken as the particle diameter (average particle diameter) of magnesium carbonate.

<2.酸化マグネシウムの作製>
(2-1.塩基性炭酸マグネシウム5水和物の作製(実施例1~10、比較例1~7))
尿素(和光純薬工業社製、特級)、酢酸マグネシウム4水和物(関東化学社製、鹿特級)及び水を1:5:16の割合(質量比)で混合し、混合液を高圧容器に入れた。ついで、電気炉に高圧容器をセットし、180℃で5時間加熱した。
<2. Preparation of magnesium oxide>
(2-1. Production of basic magnesium carbonate pentahydrate (Examples 1 to 10, Comparative Examples 1 to 7))
Urea (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade), magnesium acetate tetrahydrate (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., deer special grade) and water are mixed at a ratio (mass ratio) of 1: 5: 16, and the mixture is placed in a high-pressure container. I put it in Then, the high-pressure vessel was set in an electric furnace and heated at 180° C. for 5 hours.

電気炉の内温が40℃以下に冷えてから、高圧容器を取り出し、高圧容器の内容物をろ過し、回収物を50℃にて5時間、真空乾燥することで、塩基性炭酸マグネシウム5水和物を得た。 After the internal temperature of the electric furnace has cooled to 40 ° C. or less, the high pressure vessel is taken out, the contents of the high pressure vessel are filtered, and the collected material is vacuum dried at 50 ° C. for 5 hours to obtain basic magnesium carbonate 5 water. I got Japanese food.

(2-2.酸化マグネシウムの作製(実施例1~9、比較例1~4))
(2-2-1.工程(A))
塩基性炭酸マグネシウム5水和物を3g秤量し、石英製のサンプル管に投入した。ついで、サンプル管を電気炉にセットし、150ml/minのアルゴンガスフロー下で、電気炉内の温度を表1に記載の第1の加熱温度まで表1に記載の第1の昇温速度で昇温した。なお、電気炉内の雰囲気を第1の加熱雰囲気として表1に示した。ついで、電気炉内の温度を当該加熱温度に30分維持した。その後、炉内が室温まで冷えてから、サンプル管に入った炭酸マグネシウムを回収した。
(2-2. Preparation of magnesium oxide (Examples 1 to 9, Comparative Examples 1 to 4))
(2-2-1. Step (A))
3 g of basic magnesium carbonate pentahydrate was weighed and put into a quartz sample tube. Next, the sample tube was set in an electric furnace, and the temperature inside the electric furnace was raised to the first heating temperature listed in Table 1 under an argon gas flow of 150 ml/min at the first heating rate listed in Table 1. heated up. The atmosphere in the electric furnace is shown in Table 1 as the first heating atmosphere. Then, the temperature in the electric furnace was maintained at the heating temperature for 30 minutes. Then, after the inside of the furnace cooled down to room temperature, the magnesium carbonate in the sample tube was recovered.

(2-2-2.工程(B))
ついで、回収した炭酸マグネシウムの内0.5gをサンプル管に投入した。ついで、サンプル管を電気炉にセットした。電気炉内の雰囲気は大気とした。ついで、電気炉内の圧力を大気圧から表1に記載の第2の加熱雰囲気まで減圧させた。ついで、電気炉内の温度を表1に記載の第2の加熱温度まで昇温速度10℃/minで昇温した。ついで、電気炉内の温度を当該加熱温度に30分維持した。その後、炉内が室温まで冷えてから、サンプル管に入った酸化マグネシウムを回収した。
(2-2-2. Step (B))
Then, 0.5 g of the recovered magnesium carbonate was put into the sample tube. Then, the sample tube was set in an electric furnace. The atmosphere in the electric furnace was air. Then, the pressure inside the electric furnace was reduced from the atmospheric pressure to the second heating atmosphere shown in Table 1. Then, the temperature in the electric furnace was raised to the second heating temperature shown in Table 1 at a heating rate of 10°C/min. Then, the temperature in the electric furnace was maintained at the heating temperature for 30 minutes. Then, after the inside of the furnace cooled down to room temperature, the magnesium oxide in the sample tube was recovered.

(2-3.酸化マグネシウムの作製(実施例10、比較例5))
工程(A)の雰囲気(第1の加熱雰囲気)を150ml/minの純空気(大気)フローとした他は上記2-2と同様の工程を行うことで実施例10または比較例5に係る酸化マグネシウムを作製した。
(2-3. Preparation of magnesium oxide (Example 10, Comparative Example 5))
The oxidation according to Example 10 or Comparative Example 5 was performed in the same manner as in 2-2 above, except that the atmosphere (first heating atmosphere) in step (A) was a pure air (atmosphere) flow of 150 ml/min. Magnesium was produced.

(2-4.酸化マグネシウムの作製(比較例6))
工程(B)の雰囲気(第2の加熱雰囲気)を150ml/minのアルゴンガスフローとした(すなわち減圧を行わなかった)他は上記2-2と同様の工程を行うことで比較例6に係る酸化マグネシウムを作製した。
(2-4. Preparation of magnesium oxide (Comparative Example 6))
Comparative Example 6 was obtained by performing the same step as 2-2 above except that the atmosphere (second heating atmosphere) of step (B) was an argon gas flow of 150 ml / min (that is, the pressure was not reduced). Magnesium oxide was produced.

(2-5.酸化マグネシウムの作製(比較例7))
工程(A)の雰囲気(第1の加熱雰囲気)を10kPaの減圧雰囲気とした他は上記2-2と同様の工程を行うことで比較例7に係る酸化マグネシウムを作製した。
(2-5. Preparation of magnesium oxide (Comparative Example 7))
Magnesium oxide according to Comparative Example 7 was produced by performing the same steps as in 2-2 above, except that the atmosphere (first heating atmosphere) in step (A) was a reduced pressure atmosphere of 10 kPa.

(2-6.酸化マグネシウムの作製(比較例8、9))
酸化マグネシウムの原料を塩基性炭酸マグネシウム軽質(比較例8)または塩基性炭酸マグネシウム重質(比較例9)(いずれも和光純薬工業社製)とした他は上記2-2と同様の工程を行うことで比較例8または比較例9に係る酸化マグネシウムを作製した。
(2-6. Preparation of magnesium oxide (Comparative Examples 8 and 9))
The same process as in 2-2 above was performed except that the raw material of magnesium oxide was light basic magnesium carbonate (Comparative Example 8) or heavy basic magnesium carbonate (Comparative Example 9) (both manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). Magnesium oxide according to Comparative Example 8 or Comparative Example 9 was produced by carrying out.

(2-7.市販の酸化マグネシウム(比較例10、11))
市販の酸化マグネシウムとして、神島化学工業社製スターマグR(比較例10)及びタテホ化学工業社製#500(比較例11)を準備した。上述した各実施例及び比較例の製造条件(合成条件)を表1にまとめて示す。
(2-7. Commercially available magnesium oxide (Comparative Examples 10 and 11))
As commercially available magnesium oxide, Starmag R manufactured by Kojima Chemical Co., Ltd. (Comparative Example 10) and #500 manufactured by Tateho Chemical Industry Co., Ltd. (Comparative Example 11) were prepared. Table 1 summarizes the production conditions (synthesis conditions) of the above-described examples and comparative examples.

<3.酸化マグネシウムの物性評価>
上述した各パラメータの測定方法に従って、各実施例及び比較例に係る酸化マグネシウムの結晶子径、2次粒子径、BET比表面積、及びゆるめ嵩密度を測定した。結果を表2にまとめて示す。
<3. Evaluation of physical properties of magnesium oxide>
The crystallite size, secondary particle size, BET specific surface area, and loose bulk density of magnesium oxide according to each example and comparative example were measured according to the above-described method for measuring each parameter. Table 2 summarizes the results.

<4.酸化マグネシウムの反応性評価>
酸化マグネシウムの反応性を評価するために、酸性溶液の中和に要する反応時間を調べた。具体的には、Alを10質量%含有するポリ塩化アルミニウム(大明化学工業社製)を水に加え、Al(III)濃度が100mg/LであるAl(III)溶液を調整した。ついで、22℃に調整したAl(III)溶液300mLをスターラーで撹拌しながら、0.060gの酸化マグネシウムをAl(III)溶液に添加した。ついで、ガラス電極pH計(HORIBA社製D50)を用いて、Al(III)溶液のpHの経時変化を測定した。ついで、酸化マグネシウムをAl(III)溶液に添加してからpHが8を超えるまでの時間を反応時間として記録した。ついで、反応時間に基づいて、酸化マグネシウムの反応性を評価した。具体的には、以下の判定基準に基づいて酸化マグネシウムの反応性を評価した。評価結果を表2にまとめて示す。
<4. Reactivity Evaluation of Magnesium Oxide>
In order to evaluate the reactivity of magnesium oxide, the reaction time required for neutralization of the acidic solution was investigated. Specifically, polyaluminum chloride containing 10% by mass of Al 2 O 3 (manufactured by Taimei Chemical Industry Co., Ltd.) was added to water to prepare an Al(III) solution having an Al(III) concentration of 100 mg/L. Then, 0.060 g of magnesium oxide was added to the Al(III) solution while stirring 300 mL of the Al(III) solution adjusted to 22° C. with a stirrer. Then, the pH change over time of the Al(III) solution was measured using a glass electrode pH meter (D50 manufactured by HORIBA). The time from the addition of magnesium oxide to the Al(III) solution until the pH exceeded 8 was then recorded as the reaction time. The reactivity of magnesium oxide was then evaluated based on the reaction time. Specifically, the reactivity of magnesium oxide was evaluated based on the following criteria. Table 2 summarizes the evaluation results.

[合格ランク]
S:反応時間が30分以内であるもの。
A:反応時間が45分以内であるもの。
B:反応時間が60分以内であるもの。
[不合格ランク]
C:合格ランクBに満たないもの。すなわち、反応時間が60分を超えるもの。
[pass rank]
S: Those whose reaction time is within 30 minutes.
A: Those whose reaction time is within 45 minutes.
B: Those whose reaction time is within 60 minutes.
[Fail Rank]
C: Not reaching pass rank B. That is, the reaction time exceeds 60 minutes.

Figure 0007207082000001
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Figure 0007207082000002
Figure 0007207082000002

表1及び表2から明らかな通り、炭酸マグネシウムの粒子径は、酸化マグネシウムの2次粒子径と同等となる。したがって、炭酸マグネシウムの粒子径を調整することで、酸化マグネシウムの2次粒子径を調整することができることがわかる。さらに、酸化マグネシウムの結晶子径及び2次粒子径が本実施形態の要件を満たす実施例1~10では、いずれも優れた反応性評価結果が得られた。具体的には、いずれもBランク以上の結果が得られた。さらに、実施例1~10の嵩密度は、いずれも本実施形態の要件を満たしており、高い水準を維持していた。特に、実施例1~6では、結晶子径が4~10nm、BET比表面積が120~350m/gと好ましい範囲内の値となっているので、反応性がSランクとなった。一方、実施例7、8では、反応性がAランクとなった。実施例7、8では、結晶子径が10nmを超えており、かつBET比表面積が好ましい範囲から外れている(120m/gより小さい)ので、反応性がAランクとなったと考えられる。 As is clear from Tables 1 and 2, the particle size of magnesium carbonate is equivalent to the secondary particle size of magnesium oxide. Therefore, it can be seen that the secondary particle size of magnesium oxide can be adjusted by adjusting the particle size of magnesium carbonate. Furthermore, in Examples 1 to 10 in which the crystallite size and secondary particle size of magnesium oxide satisfy the requirements of the present embodiment, excellent reactivity evaluation results were obtained. Specifically, results of B rank or higher were obtained in all cases. Furthermore, the bulk densities of Examples 1 to 10 all met the requirements of this embodiment and maintained a high level. In particular, in Examples 1 to 6, the crystallite diameter was 4 to 10 nm and the BET specific surface area was 120 to 350 m 2 /g, which were values within the preferable ranges, so the reactivity was ranked S. On the other hand, in Examples 7 and 8, the reactivity was A rank. In Examples 7 and 8, the crystallite size exceeded 10 nm and the BET specific surface area was out of the preferred range (less than 120 m 2 /g), so it is considered that the reactivity was ranked A.

実施例7でBET比表面積が120m/gより小さくなった理由は、第2の加熱温度が実施例1~6に比べて高いことが考えられる。この結果、酸化マグネシウムの結晶子径が大きくなり、BET比表面積が120m/gより小さくなったと考えられる。実施例8でBET比表面積が120m/gより小さくなった理由は、第2の加熱雰囲気の減圧の程度が実施例1~6に比べて低いことが考えられる。この結果、酸化マグネシウムの結晶子径が大きくなり、BET比表面積が120m/gより小さくなったと考えられる。 The reason why the BET specific surface area was less than 120 m 2 /g in Example 7 is considered to be that the second heating temperature is higher than in Examples 1-6. As a result, it is considered that the crystallite size of magnesium oxide increased and the BET specific surface area became smaller than 120 m 2 /g. The reason why the BET specific surface area was smaller than 120 m 2 /g in Example 8 is considered to be that the degree of pressure reduction of the second heating atmosphere is lower than in Examples 1-6. As a result, it is considered that the crystallite size of magnesium oxide increased and the BET specific surface area became smaller than 120 m 2 /g.

実施例9、10では、反応性がBランクとなった。実施例9、10では、結晶子径が15nmを超えており、BET比表面積が更に小さいので、反応性がBランクとなったと考えられる。実施例9でBET比表面積が小さくなった理由は、第2の加熱温度が実施例7に比べて高いことが考えられる。この結果、結晶子径が大きくなり、BET比表面積が120m/gより小さくなったと考えられる。実施例10でBET比表面積が120m/gより小さくなった理由は、工程(A)の雰囲気が大気となっていることが考えられる。この結果、結晶子径が大きくなり、BET比表面積が120m/gより小さくなったと考えられる。 In Examples 9 and 10, the reactivity was ranked B. In Examples 9 and 10, the crystallite size exceeded 15 nm, and the BET specific surface area was even smaller. The reason why the BET specific surface area became small in Example 9 is considered to be that the second heating temperature is higher than that in Example 7. As a result, it is considered that the crystallite diameter increased and the BET specific surface area became smaller than 120 m 2 /g. The reason why the BET specific surface area was less than 120 m 2 /g in Example 10 is considered to be that the atmosphere in the step (A) was air. As a result, it is considered that the crystallite diameter increased and the BET specific surface area became smaller than 120 m 2 /g.

これに対し、本実施形態の要件を満たさない比較例1~11では、反応性がCランクとなった。具体的には、比較例1では、第1の加熱温度が550℃を超えたために、結晶子径が20nmを超えている。比較例2では、第2の加熱雰囲気の減圧の程度が低いため、結晶子径が20nmを超えている。比較例3では、第1の昇温速度が低すぎるので、2次粒子径が800nmを超えている。比較例4では、第2の加熱温度が1100℃を超えているので、結晶子径が20nmを超えている。比較例5では、第1の加熱雰囲気が大気フローとなっており、かつ第1の加熱温度が500℃を超えているため、結晶子径が20nmを超えている。比較例6では、第2の加熱雰囲気が減圧雰囲気となっていないため、結晶子径が20nmを超えている。比較例7では、第1の加熱雰囲気が大気及び不活性ガス雰囲気のいずれにも該当しないため、2次粒子径が800nmを超えている。比較例8、9では、出発物質が塩基性炭酸マグネシウム5水和物ではないため、2次粒子径が800nmを超えている。比較例10、11は市販の酸化マグネシウムであり、2次粒子径が800nmを超えている。 On the other hand, in Comparative Examples 1 to 11, which do not satisfy the requirements of the present embodiment, the reactivity was ranked C. Specifically, in Comparative Example 1, since the first heating temperature exceeded 550° C., the crystallite diameter exceeded 20 nm. In Comparative Example 2, the crystallite diameter exceeds 20 nm because the degree of pressure reduction in the second heating atmosphere is low. In Comparative Example 3, the secondary particle size exceeds 800 nm because the first heating rate is too low. In Comparative Example 4, since the second heating temperature exceeds 1100° C., the crystallite size exceeds 20 nm. In Comparative Example 5, since the first heating atmosphere is atmospheric flow and the first heating temperature exceeds 500° C., the crystallite diameter exceeds 20 nm. In Comparative Example 6, the crystallite diameter exceeded 20 nm because the second heating atmosphere was not a reduced-pressure atmosphere. In Comparative Example 7, the secondary particle size exceeds 800 nm because the first heating atmosphere is neither air nor inert gas atmosphere. In Comparative Examples 8 and 9, since the starting material is not basic magnesium carbonate pentahydrate, the secondary particle size exceeds 800 nm. Comparative Examples 10 and 11 are commercially available magnesium oxide, and the secondary particle size exceeds 800 nm.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs can conceive of various modifications or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that these also naturally belong to the technical scope of the present invention.

例えば、上記実施形態では、酸化マグネシウム10が本実施形態の要件を満たす酸化マグネシウム粒子11のみで構成されるものとしたが、他の種類の酸化マグネシウムが混在していてもよい。他の種類の酸化マグネシウムの混合量等は、酸化マグネシウム全体に求められる特性等に応じて調整されればよい。 For example, in the above embodiment, the magnesium oxide 10 is composed only of the magnesium oxide particles 11 that satisfy the requirements of the present embodiment, but other types of magnesium oxide may be mixed. The amount of other types of magnesium oxide to be mixed may be adjusted according to the properties required of the magnesium oxide as a whole.

10 酸化マグネシウム
11 酸化マグネシウム粒子
12 結晶子
20 塩基性炭酸マグネシウム5水和物
30 炭酸マグネシウム
31 炭酸マグネシウム粒子

10 magnesium oxide 11 magnesium oxide particles 12 crystallites 20 basic magnesium carbonate pentahydrate 30 magnesium carbonate 31 magnesium carbonate particles

Claims (6)

結晶子径2~20nmの結晶子の集合体である略球状の酸化マグネシウム粒子を含み、
前記酸化マグネシウム粒子の粒子径が80~800nmであることを特徴とする、酸化マグネシウム。
Contains approximately spherical magnesium oxide particles that are aggregates of crystallites with a crystallite diameter of 2 to 20 nm,
Magnesium oxide, wherein the magnesium oxide particles have a particle size of 80 to 800 nm.
前記結晶子の結晶子径が4~15nmであることを特徴とする、請求項1記載の酸化マグネシウム。 2. The magnesium oxide according to claim 1, wherein said crystallite has a crystallite diameter of 4 to 15 nm. 前記酸化マグネシウム粒子の粒子径が200~700nmであることを特徴とする、請求項1または2に記載の酸化マグネシウム。 3. The magnesium oxide according to claim 1, wherein the magnesium oxide particles have a particle size of 200 to 700 nm. 窒素吸着等温線から算出されるBET比表面積が120~350m/gであることを特徴とする、請求項1~3の何れか1項に記載の酸化マグネシウム。 Magnesium oxide according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the BET specific surface area calculated from the nitrogen adsorption isotherm is 120 to 350 m 2 /g. 以下の工程(A)、(B)を含むことを特徴とする、酸化マグネシウムの製造方法。
(A)塩基性炭酸マグネシウム5水和物を大気下または不活性ガス雰囲気下、10~100℃/minの昇温速度で第1の加熱温度まで加熱することで、炭酸マグネシウムを得る工程。
前記第1の加熱温度は、前記塩基性炭酸マグネシウム5水和物を大気下で加熱する場合、350~500℃となり、前記塩基性炭酸マグネシウム5水和物を不活性ガス雰囲気下で加熱する場合、350~550℃となる。
(B)前記炭酸マグネシウムを20kPa以下の減圧雰囲気下で550~1100℃に加熱することで、前記酸化マグネシウムを得る工程。
A method for producing magnesium oxide, comprising the following steps (A) and (B).
(A) A step of heating basic magnesium carbonate pentahydrate to a first heating temperature at a temperature elevation rate of 10 to 100° C./min in the air or in an inert gas atmosphere to obtain magnesium carbonate.
The first heating temperature is 350 to 500 ° C. when the basic magnesium carbonate pentahydrate is heated in the atmosphere, and when the basic magnesium carbonate pentahydrate is heated in an inert gas atmosphere. , 350 to 550°C.
(B) A step of obtaining the magnesium oxide by heating the magnesium carbonate to 550 to 1100° C. under a reduced pressure atmosphere of 20 kPa or less.
前記工程(A)では、前記塩基性炭酸マグネシウム5水和物を不活性ガス雰囲気下で加熱することを特徴とする、請求項5記載の酸化マグネシウムの製造方法。 6. The method for producing magnesium oxide according to claim 5, wherein in the step (A), the basic magnesium carbonate pentahydrate is heated under an inert gas atmosphere.
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