特許 7445432 水酸化マグネシウムの製造システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-28

(45)【発行日】2024-03-07

(54)【発明の名称】水酸化マグネシウムの製造システム

(51)【国際特許分類】

   C01F 5/22 20060101AFI20240229BHJP

   C02F 1/58 20230101ALI20240229BHJP

   C02F 1/20 20230101ALI20240229BHJP

   B01D 19/00 20060101ALI20240229BHJP

【ＦＩ】

C01F5/22

C02F1/58 J

C02F1/20 A

B01D19/00 F

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020001482

(22)【出願日】2020-01-08

(65)【公開番号】P2021109789

(43)【公開日】2021-08-02

【審査請求日】2022-12-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】竹内 和久

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 嘉晃

(72)【発明者】

【氏名】上戸 龍

(72)【発明者】

【氏名】兼田 慎平

(72)【発明者】

【氏名】清澤 正志

【審査官】宮脇 直也

(56)【参考文献】

【文献】特開平０４－１６４８０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３４５９１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０７３９５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】窯業協会誌，1952年，Ｖｏｌ．０６，Ｎｏ．６７６，ｐ４２９－４３５

【文献】日本海水学会誌，1997年，第５１巻、第６号，ｐ３４８－３５７

【文献】日本塩学会誌，1951年，第５巻、第１号，ｐ２６－３７

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０１Ｆ ５／１４ － ５／２２

Ｃ０２Ｆ １／５８

Ｃ０２Ｆ １／２０

Ｂ０１Ｄ １９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

生成部と、
前記生成部に接続された回収部と、を備え、
前記生成部は、マグネシウムイオンを含む被処理水に水酸化カルシウムスラリーを加えて水酸化マグネシウムを晶析させ、水酸化マグネシウムの粒子を含む反応スラリーを得る反応槽と、
前記反応スラリーを貯留して前記粒子を沈降させ、高濃度で前記粒子を含む分離スラリーと、低濃度で前記粒子を含む分離液とに分離する沈降槽と、を有し、
前記回収部は、前記分離液にアルカリ水溶液を加えて水酸化マグネシウムを晶析させ前記反応スラリーを得た後、前記反応スラリーを貯留して前記粒子を沈降させ、沈降した前記粒子を回収する水酸化マグネシウムの製造システム。

【請求項2】

前記アルカリ水溶液が、水酸化ナトリウム水溶液である請求項１に記載の水酸化マグネシウムの製造システム。

【請求項3】

前記反応槽は、第１反応槽と第２反応槽とを含み、
前記沈降槽は、第１沈降槽と第２沈降槽とを含み、
前記第１反応槽は、前記被処理水に前記水酸化カルシウムスラリーを加え、前記粒子を含む第１反応スラリーを生成させ、
前記第１沈降槽は、前記第１反応スラリーを貯留して前記粒子を沈降させ、高濃度で前記粒子を含む第１分離スラリーと、低濃度で前記粒子を含む第１分離液とに分離し、
前記第２反応槽は、前記第１分離液に前記水酸化カルシウムスラリーを加え、前記粒子を含む第２反応スラリーを生成させ、
前記第２沈降槽は、前記第２反応スラリーを貯留して前記粒子を沈降させ、高濃度で前記粒子を含む第２分離スラリーと、低濃度で前記粒子を含む第２分離液とに分離し、
前記回収部は、前記分離液として前記第２分離液に前記アルカリ水溶液を加える請求項１または２に記載の水酸化マグネシウムの製造システム。

【請求項4】

前記生成部に先立って、前記被処理水から少なくとも一部の炭酸を除去する脱炭酸部を有する請求項１から３のいずれか１項に記載の水酸化マグネシウムの製造システム。

【請求項5】

前記分離液に含まれる前記マグネシウムイオンの濃度に基づいて、前記分離液に加える前記アルカリ水溶液の量を制御する制御部を有する請求項１から４のいずれか１項に記載の水酸化マグネシウムの製造システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、水酸化マグネシウムの製造システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、海水に溶解したマグネシウムを得る方法として、海水に水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）のスラリーを添加し、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）_２）を晶析する方法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。

【0003】

上記反応では、海水に含まれるマグネシウムイオン（Ｍｇ^２＋）がＣａ（ＯＨ）_２に由来する水酸化物イオン（ＯＨ^－）と反応することで、Ｍｇ（ＯＨ）_２が生じる。Ｍｇ（ＯＨ）_２は、水に対する溶解度が９．８ｍｇ／１００ｃｍ^３（＠１８℃）と小さいため、Ｍｇ（ＯＨ）_２が生じた反応液は、Ｍｇ（ＯＨ）_２が分散したスラリーとなる。以下の説明では、マグネシウムイオンが溶解した溶液を晶析させることによりＭｇ（ＯＨ）_２が生じたスラリーを「反応スラリー」と称することがある。

【0004】

反応スラリーでは、Ｍｇ（ＯＨ）_２が沈降することで深さ方向にＭｇ（ＯＨ）_２の濃度差が生じる。そのため、Ｍｇ（ＯＨ）_２を沈降させる槽にて反応スラリーを貯留し、相対的にＭｇ（ＯＨ）_２の含有量が少ない上層と、相対的にＭｇ（ＯＨ）_２の含有量が多い下層とを分離することで、Ｍｇ（ＯＨ）_２を回収することができる。以下の説明では、Ｍｇ（ＯＨ）_２を沈降させる槽を、「沈降槽」と称することがある。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【文献】日本海水学会誌、第５１巻、第６号（１９９７）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記反応においては、海水に含まれるＭｇ^２＋量に対し、等量を超えるＯＨ^－を反応させると、Ｍｇ^２＋と等量のＯＨ^－が反応して生じるＭｇ（ＯＨ）_２の沈降速度よりも、反応スラリーにおけるＭｇ（ＯＨ）_２の沈降速度が低下することが知られている。Ｍｇ（ＯＨ）_２の沈降速度が低下すると、Ｍｇ（ＯＨ）_２の沈降を待つ待機時間が必要となり、生産効率が低下する。この場合、単位時間あたりのＭｇ（ＯＨ）_２の生産量を一定量以上確保しようとすると、沈降槽の底面積を大きくし、設備の設置面積を大きくする必要が生じる。そのため、添加するＯＨ^－量は、できるだけ正確な制御が求められる。

【0007】

以下の説明においても、Ｍｇ（ＯＨ）_２の沈降速度を論ずる場合、Ｍｇ^２＋と等量のＯＨ^－が反応して生じるＭｇ（ＯＨ）_２の沈降速度を基準とし、基準よりも沈降速度が遅くなることを「沈降速度が低下する」と表現する。

【0008】

一方、上記反応においては、通常、ＯＨ^－源として、コスト競争力に優れるＣａ（ＯＨ）_２が用いられる。しかし、Ｃａ（ＯＨ）_２は、水に対する溶解度が０．１６ｇ／１００ｃｍ^３（＠２０℃）と難溶であることから、一般にはスラリー状態で添加する。そのため、Ｃａ（ＯＨ）_２を用いる従来の方法では、ＯＨ^－の添加量の正確な制御が困難だった。

【0009】

なお、上記説明では、マグネシウムを回収する対象が海水であることとして説明したが、マグネシウムが溶解したその他の水溶液からマグネシウムを回収する場合であっても、同様の課題が生じる。

【0010】

本開示はこのような事情に鑑みてなされたものであって、水酸化物イオンの添加量の制御が容易であり、生産効率を向上させることが可能な水酸化マグネシウムの製造システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記の課題を解決するため、本開示に係る水酸化マグネシウムの製造システムは、生成部と、前記生成部に接続された回収部と、を備え、前記生成部は、マグネシウムイオンを含む被処理水に水酸化カルシウムスラリーを加えて水酸化マグネシウムを晶析させ、水酸化マグネシウムの粒子を含む反応スラリーを得る反応槽と、前記反応スラリーを貯留して前記粒子を沈降させ、高濃度で前記粒子を含む分離スラリーと、低濃度で前記粒子を含む分離液とに分離する沈降槽と、を有し、前記回収部は、前記分離液にアルカリ水溶液を加えて水酸化マグネシウムを晶析させ前記反応スラリーを得た後、前記反応スラリーを貯留して前記粒子を沈降させ、沈降した前記粒子を回収する。

【発明の効果】

【0012】

本開示によれば、水酸化物イオンの添加量の制御が容易であり、生産効率を向上させることが可能な水酸化マグネシウムの製造システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本開示の第１実施形態に係る水酸化マグネシウムの製造システムの説明図である。

【図2】図２は、本開示の第２実施形態に係る水酸化マグネシウムの製造システムの説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

［第１実施形態］
以下、図１を参照しながら、本開示の第１実施形態に係る水酸化マグネシウムの製造システムについて説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。

【0015】

図１は、本開示の第１実施形態に係る水酸化マグネシウムの製造システムの説明図である。水酸化マグネシウムの製造システム１は、生成部１０と、回収部２０と、検出部４１と、制御部４２と、脱炭酸部６０とを有している。

【0016】

（脱炭酸部）
脱炭酸部６０は、生成部１０の上流側において生成部１０と接続されている。脱炭酸部６０は、生成部１０に供給される被処理水Ｌ１に溶解する炭酸の少なくとも一部を除去する。

【0017】

被処理水は、マグネシウムイオンを含む水溶液である。被処理水としては、海水や工業排水を挙げることができる。海水には、海水から水を除去して濃縮した濃縮海水も含む。濃縮海水は、例えば、海水を逆浸透膜処理し、水を分離して生じる濃縮液が該当する。

【0018】

さらに、被処理水は、被処理水に脱炭酸処理を施し、炭酸を低減させた液も含む。

【0019】

脱炭酸部６０は、公知の構成を採用することができる。水酸化マグネシウムの製造システム１は、脱炭酸部６０として、脱炭酸塔６１と、貯留槽６２と、供給装置６３とを有する。

【0020】

脱炭酸塔６１は、被処理水Ｌ１に曝気することで被処理水Ｌ１に含まれる炭酸を除去する。

【0021】

貯留槽６２は、被処理水Ｌ１に加える酸Ａを貯留する。酸Ａとしては、例えば塩酸又は硫酸を用いることができる。

【0022】

供給装置６３は、配管Ｐ６００を介して貯留槽６２から被処理水Ｌ１に酸Ａを供給する。図１では、配管Ｐ６００は、配管Ｐ１に接続されている。被処理水Ｌ１は、配管Ｐ１の内部において、ｐＨ＝４程度の酸性に調整される。

【0023】

脱炭酸部６０では、供給装置６３を用いて被処理水Ｌ１に酸Ａを加えた後、被処理水Ｌ１に曝気することで、被処理水Ｌ１に含まれる炭酸を除去する。被処理水Ｌ１を脱炭酸することで、工程内で炭酸塩が生成し難くなり、水酸化マグネシウムの製造システム１を長期間安定して運転させることができる。

【0024】

脱炭酸部６０には配管Ｐ１と配管Ｐ６１とが接続されている。脱炭酸部６０には、配管Ｐ１を介して被処理水Ｌ１が供給される。また、脱炭酸部６０で脱炭酸処理された被処理水（被処理水Ｌ６１）は、配管Ｐ６１を介して生成部１０に供給される。

【0025】

（生成部）
生成部１０は、反応槽１１と、沈降槽１２とを有する。生成部１０は、被処理水に水酸化カルシウムスラリーを加えてＭｇ（ＯＨ）_２を晶析させる。さらに、生成部１０は、Ｍｇ（ＯＨ）_２の粒子を含むスラリー（反応スラリー）を、高濃度でＭｇ（ＯＨ）_２の粒子を含む分離スラリーと、低濃度でＭｇ（ＯＨ）_２の粒子を含む分離液とに分離する。

【0026】

（反応槽）
反応槽１１は、貯留槽１３と供給装置１４とを有する。
反応槽１１は、被処理水Ｌ６１に水酸化カルシウムスラリーＢを加え、Ｍｇ（ＯＨ）_２の粒子を含む反応スラリーＬ２を生成する。

【0027】

貯留槽１３は、被処理水Ｌ６１に加える水酸化カルシウムスラリーＢを貯留する。

【0028】

供給装置１４は、配管Ｐ１００を介して貯留槽１３から被処理水Ｌ６１に水酸化カルシウムスラリーＢを供給する。

【0029】

供給装置１４による水酸化カルシウムスラリーＢの供給量は、被処理水Ｌ１に含まれるＭｇ^２＋の濃度に応じて予め設定しておく。例えば、被処理水Ｌ１に含まれるＭｇ^２＋の濃度を別途測定し、測定されたＭｇ^２＋量に対し、等量未満のＯＨ^－量となる水酸化カルシウムスラリーＢを供給する。

【0030】

被処理水Ｌ１に含まれるマグネシウムイオン濃度の変動が大きい場合、反応槽１１では、被処理水Ｌ１に含まれるマグネシウムイオン濃度を、定期的または連続的に測定し、測定結果に基づいて水酸化カルシウムスラリーＢの供給量を調整してもよい。

【0031】

また、被処理水Ｌ１に含まれるマグネシウムイオン濃度の変動が小さい場合、反応槽１１では、被処理水Ｌ１に含まれるマグネシウムイオン濃度を固定値として、水酸化カルシウムスラリーＢの供給量を設定してもよい。その場合、例えばマグネシウムイオン濃度として想定される最小値を上記固定値として、当該固定値のＭｇ^２＋量に対し、等量未満のＯＨ^－量となる水酸化カルシウムスラリーＢを供給するとよい。

【0032】

上述のように反応槽１１における水酸化カルシウムスラリーＢの供給量を制御することにより、生じる反応スラリーＬ２に含まれるＭｇ（ＯＨ）_２の粒子の沈降速度の低下を抑制することができる。

【0033】

（沈降槽）
沈降槽１２は、配管Ｐ２を介して反応槽１１と接続されている。反応槽１１で生じた反応スラリーＬ２は、配管Ｐ２を介して沈降槽１２に供給される。

【0034】

沈降槽１２は、反応スラリーＬ２を貯留してＭｇ（ＯＨ）_２の粒子を沈降させる。沈降槽１２では、反応スラリーＬ２を、高濃度でＭｇ（ＯＨ）_２の粒子が含まれる分離スラリーＳ１と、低濃度でＭｇ（ＯＨ）_２の粒子が含まれる分離液Ｌ３とに分離する。

【0035】

分離スラリーＳ１は、例えば沈降槽１２の底部から抜き出される。分離スラリーＳ１は、別途Ｍｇ（ＯＨ）_２の粒子と水とに分離される。これにより、目的物であるＭｇ（ＯＨ）_２が得られる。

【0036】

（回収部）
回収部２０は、配管Ｐ３を介して沈降槽１２と接続されている。沈降槽１２で生じた分離液Ｌ３は、配管Ｐ３を介して回収部２０に供給される。

【0037】

回収部２０は、回収反応槽２１と、回収沈降槽２２とを有する。回収部２０は、分離液Ｌ３にアルカリ水溶液を加えてＭｇ（ＯＨ）_２を晶析させ、反応スラリーＬ４を得る。さらに、回収部２０は、反応スラリーＬ４を貯留してＭｇ（ＯＨ）_２の粒子を沈降させ、高濃度でＭｇ（ＯＨ）_２の粒子を含む分離スラリーＳ２と、低濃度でＭｇ（ＯＨ）_２の粒子を含む廃液Ｗとに分離し、分離スラリーＳ２に含まれるＭｇ（ＯＨ）_２の粒子を回収する。

【0038】

（回収反応槽）
回収反応槽２１は、貯留槽２３と供給装置２４とを有する。
回収反応槽２１は、分離液Ｌ３にアルカリ水溶液Ｃを加え、Ｍｇ（ＯＨ）_２の粒子を含む反応スラリーＬ４を生成する。

【0039】

貯留槽２３は、分離液Ｌ３に加えるアルカリ水溶液Ｃを貯留する。アルカリ水溶液Ｃの濃度は、予め測定しておく。

【0040】

アルカリ水溶液Ｃとしては、水に溶解することでアルカリ性を呈する無機塩の水溶液を用いることができる。例えば、アルカリ水溶液として、水酸化カルシウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液及び水酸化カリウム水溶液の少なくとも１種を用いることができる。
アルカリ水溶液Ｃとして水酸化カルシウム水溶液を用いると、薬品コストを低減することができる。

【0041】

一方、工業的に用いられる水酸化カルシウムは、石灰石を熱分解し、得られる酸化カルシウムを水和させて得られるため、原料である石灰石に由来する金属不純物が含まれる。これに対し、水酸化ナトリウムは、工業的に用いられる水酸化カルシウムよりも金属不純物が少ない（高純度の）物質を用意しやすい。そのため、アルカリ水溶液Ｃとして水酸化ナトリウム水溶液を用いると、水酸化カルシウム水溶液を用いるよりも、高純度のＭｇ（ＯＨ）_２の粒子を得られやすい。

【0042】

すなわち、アルカリ水溶液Ｃとして水酸化ナトリウム水溶液を用いると、回収反応槽２１で生成するＭｇ（ＯＨ）_２を、反応槽１１で生成するＭｇ（ＯＨ）_２よりも高純度とすることができる。

【0043】

また、水酸化カルシウムの水に対する溶解度は、０．１６ｇ／１００ｃｍ^３（＠２０℃）である。一方、水酸化ナトリウムの水に対する溶解度は、１１１ｇ／１００ｃｍ^３（＠２０℃）である。そのため、水酸化ナトリウム水溶液は、相対的に水酸化カルシウム水溶液よりも高濃度溶液とすることができる。

【0044】

これにより、アルカリ水溶液Ｃとして水酸化ナトリウム水溶液を用いると、アルカリ水溶液Ｃとして水酸化カルシウム水溶液を用いる場合と比べ、相対的に貯留槽２３や供給装置２４を小型化することが可能となり、設備設置や維持管理の負担が軽減される。

【0045】

供給装置２４は、配管Ｐ２００を介して貯留槽２３から分離液Ｌ３にアルカリ水溶液Ｃを供給する。

【0046】

また、回収反応槽２１は、検出部４１と制御部４２とを有してもよい。
検出部４１は、分離液Ｌ３に含まれるＭｇ^２＋の濃度を検出する。検出部４１としては、例えば公知の装置を用いることができる。検出部４１は、例えば配管Ｐ４に設けられたバイパスＰ３１に設けるとよい。

【0047】

制御部４２は、検出部４１の検出結果に基づいて供給装置２４の運転条件を設定し、分離液Ｌ３に加えるアルカリ水溶液Ｃの量を制御する。詳しくは、制御部４２は、検出部４１で検出された分離液Ｌ３中のＭｇ^２＋量に対し、等量未満のＯＨ^－量となるアルカリ水溶液Ｃを設定し、設定量のアルカリ水溶液Ｃが分離液Ｌ３に添加されるように供給装置２４の運転条件を設定する。これにより、分離液Ｌ３に対するアルカリ水溶液Ｃの添加量を正確に制御可能となる。

【0048】

ここで、回収反応槽２１では、濃度が既知のアルカリ水溶液Ｃを用いてＭｇ（ＯＨ）_２を晶析させることとしている。そのため、回収反応槽２１では、分離液Ｌ３中のＭｇ^２＋量に対し、等量未満のＯＨ^－量となるアルカリ水溶液Ｃの量を制御しやすく、分離液Ｌ３に過不足なくアルカリ水溶液Ｃを加えることが可能となる。

【0049】

上述のように回収反応槽２１におけるアルカリ水溶液Ｃの供給量を制御することにより、生じる反応スラリーＬ４に含まれるＭｇ（ＯＨ）_２の粒子の沈降速度の低下を抑制することができる。

【0050】

（回収沈降槽）
回収沈降槽２２は、配管Ｐ４を介して回収反応槽２１と接続されている。回収反応槽２１で生じた反応スラリーＬ４は、配管Ｐ４を介して回収沈降槽２２に供給される。

【0051】

回収沈降槽２２は、反応スラリーＬ４を貯留してＭｇ（ＯＨ）_２の粒子を沈降させる。回収沈降槽２２では、反応スラリーＬ４を、高濃度でＭｇ（ＯＨ）_２の粒子が含まれる分離スラリーＳ２と、低濃度でＭｇ（ＯＨ）_２の粒子が含まれる廃液Ｗとに分離する。

【0052】

分離スラリーＳ２は、例えば回収沈降槽２２の底部から抜き出される。分離スラリーＳ２は、別途Ｍｇ（ＯＨ）_２の粒子と水とに分離される。これにより、分離液Ｌ３から目的物であるＭｇ（ＯＨ）_２を回収する。

【0053】

（作用効果）
以上のような構成の水酸化マグネシウムの製造システム１では、被処理水Ｌ１に対して、水酸化カルシウムスラリーＢを加えて晶析し、Ｍｇ（ＯＨ）_２の粒子を含む反応スラリーＬ２を生成している。また、反応スラリーＬ２から分離された分離液Ｌ３に対して、アルカリ水溶液Ｃを加えて晶析し、Ｍｇ（ＯＨ）_２の粒子を含む反応スラリーＬ４を生成している。このように被処理水Ｌ１から多段でＭｇ（ＯＨ）_２を晶析させることで、Ｍｇ^２＋量に対し等量未満のＯＨ^－量を反応させやすく、生じるＭｇ（ＯＨ）_２の沈降速度の低下を抑制することができる。

【0054】

従って、以上のような構成の水酸化マグネシウムの製造システム１によれば、水酸化物イオンの添加量の制御が容易であり、過不足なくＯＨ^－とマグネシウムイオンとを反応させることで生産効率を向上させることが可能となる。

【0055】

なお、本実施形態においては、検出部４１をバイパスＰ３１に設けることとしているが、これに限らない。分離液Ｌ３に含まれるＭｇ^２＋量を検出可能であれば、検出部４１は、インラインで濃度測定を行う構成でなくてもよい。

【0056】

また、本実施形態においては、制御部４２が供給装置２４の運転条件を制御することとしているが、これに限らない。被処理水Ｌ１に含まれるＭｇ^２＋濃度の変動が小さく、また、回収反応槽２１より上流の処理が安定した条件で行われている場合には、分離液Ｌ３に含まれるＭｇ^２＋濃度も変動が少なく安定することが考えられる。このような場合には、分離液Ｌ３中のＭｇ^２＋量に対し、等量未満のＯＨ^－量となるアルカリ水溶液Ｃの量を固定し、運転条件を設定することとしてもよい。

【0057】

また、本実施形態においては、脱炭酸部６０を有することとしたが、被処理水Ｌ１に含まれる炭酸量が十分に少ないことが分かっている場合には、脱炭酸部６０を省略することができる。

【0058】

［第２実施形態］
図２は、本開示の第２実施形態に係る水酸化マグネシウムの製造システムの説明図である。本実施形態の水酸化マグネシウムの製造システムは、第１実施形態の水酸化マグネシウムの製造システムと一部共通している。したがって、本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

【0059】

水酸化マグネシウムの製造システム２は、生成部１０Ｂとして、第１反応槽１５と、第１沈降槽１６と、第２反応槽１７と、第２沈降槽１８と、を有する。すなわち、生成部１０Ｂの反応槽は、第１反応槽１５と第２反応槽１７とを含み、生成部１０Ｂの沈降槽は、第１沈降槽１６と第２沈降槽１８とを含む。

【0060】

（第１反応槽）
第１反応槽１５は、貯留槽１３と供給装置１４とを有する。第１反応槽１５の構成、機能および運転方法としては、第１実施形態の反応槽１１と同様とすることができる。第１反応槽１５では、被処理水Ｌ６１に水酸化カルシウムスラリーＢ１を加え、Ｍｇ（ＯＨ）_２の粒子を含む第１反応スラリーＬ２１を生成する。

【0061】

（第１沈降槽）
第１沈降槽１６は、配管Ｐ２１を介して第１反応槽１５と接続されている。第１反応槽１５で生じた第１反応スラリーＬ２１は、配管Ｐ２１を介して第１沈降槽１６に供給される。

【0062】

第１沈降槽１６は、第１反応スラリーＬ２１を貯留してＭｇ（ＯＨ）_２の粒子を沈降させる。第１沈降槽１６では、第１反応スラリーＬ２１を、高濃度でＭｇ（ＯＨ）_２の粒子が含まれる第１分離スラリーＳ１１と、低濃度でＭｇ（ＯＨ）_２の粒子が含まれる第１分離液Ｌ２２とに分離する。

【0063】

第１分離スラリーＳ１１は、例えば第１沈降槽１６の底部から抜き出される。第１分離スラリーＳ１１は、別途Ｍｇ（ＯＨ）_２の粒子と水とに分離される。これにより、目的物であるＭｇ（ＯＨ）_２が得られる。

【0064】

（第２反応槽）
第２反応槽１７は、配管Ｐ２１を介して第１沈降槽１６と接続されている。第１沈降槽１６で生じた第１分離液Ｌ２２は、配管Ｐ２２を介して第２反応槽１７に供給される。

【0065】

第２反応槽１７は、貯留槽１３と供給装置１９とを有する。
第２反応槽１７は、第１分離液Ｌ２２に水酸化カルシウムスラリーＢ２を加え、Ｍｇ（ＯＨ）_２の粒子を含む第２反応スラリーＬ２３を生成する。

【0066】

供給装置１９は、配管Ｐ３００を介して貯留槽１３から第１分離液Ｌ２２に水酸化カルシウムスラリーＢ２を供給する。

【0067】

供給装置２４による水酸化カルシウムスラリーＢ２の供給量は、被処理水Ｌ１に含まれるＭｇ^２＋の濃度に応じて予め設定しておく。例えば、被処理水Ｌ１に含まれるＭｇ^２＋の濃度を別途測定し、測定されたＭｇ^２＋量に対し、等量未満のＯＨ^－量となる水酸化カルシウムスラリーＢ２を供給する。

【0068】

ここで、第１反応槽１５および第２反応槽１７においては、被処理水Ｌ１に含まれるＭｇ^２＋量に対し、等量未満のＯＨ^－となるように、水酸化カルシウムスラリーＢ１の供給量と、水酸化カルシウムスラリーＢ２の供給量との合計量を設定する。水酸化カルシウムスラリーＢ１の供給量と、水酸化カルシウムスラリーＢ２の供給量との合計量は、第１実施形態の反応槽１１において水酸化カルシウムスラリーＢの供給量を設定した方法と同様に定めることができる。

【0069】

被処理水Ｌ１に対し、水酸化カルシウムスラリーを段階的に加えることにより、純度の異なるＭｇ（ＯＨ）_２が得られる。

【0070】

例えば、被処理水Ｌ１として海水を用いた場合、被処理水Ｌ１にはＭｇ^２＋やＣａ^２＋の他、重金属成分が溶解していることが考えられる。「重金属成分」としては、例えば鉄イオンを挙げることができる。そのため、第２反応槽１７で生じるＭｇ（ＯＨ）_２には、第１反応槽１５で生じるＭｇ（ＯＨ）_２よりも重金属の水酸化物が少なく含まれることが想定され、相対的に高純度のＭｇ（ＯＨ）_２が得られると考えられる。

【0071】

水酸化カルシウムスラリーＢ１の供給量と、水酸化カルシウムスラリーＢ２の供給量との合計量を一定としたとき、水酸化カルシウムスラリーＢ２の供給量は、水酸化カルシウムスラリーＢ１の供給量よりも多いほうが好ましい。水酸化カルシウムスラリーＢ２の供給量を、水酸化カルシウムスラリーＢ１の供給量よりも多くすることで、第１反応槽１５で生じる低純度のＭｇ（ＯＨ）_２の量を少なくすることができる。

【0072】

上述のように第２反応槽１７における水酸化カルシウムスラリーＢ２の供給量を制御することにより、生じる反応スラリーＬ４に含まれるＭｇ（ＯＨ）_２の粒子の沈降速度の低下を抑制することができる。

【0073】

（第２沈降槽）
第２沈降槽１８は、配管Ｐ２３を介して第２反応槽１７と接続されている。第２反応槽１７で生じた第２反応スラリーＬ２３は、配管Ｐ２３を介して第２沈降槽１８に供給される。

【0074】

第２沈降槽１８は、第２反応スラリーＬ２３を貯留してＭｇ（ＯＨ）_２の粒子を沈降させる。第２沈降槽１８では、第２反応スラリーＬ２３を、高濃度でＭｇ（ＯＨ）_２の粒子が含まれる第２分離スラリーＳ１２と、低濃度でＭｇ（ＯＨ）_２の粒子が含まれる第２分離液（分離液Ｌ３）とに分離する。

【0075】

第２分離スラリーＳ１２は、例えば第２沈降槽１８の底部から抜き出される。第２分離スラリーＳ１２は、別途Ｍｇ（ＯＨ）_２の粒子と水とに分離される。これにより、目的物であるＭｇ（ＯＨ）_２が得られる。

【0076】

（回収部）
回収部２０は、配管Ｐ３を介して第２沈降槽１８と接続されている。第２沈降槽１８で生じた分離液Ｌ３は、配管Ｐ３を介して回収部２０に供給される。

【0077】

回収部２０は、第１実施形態の回収部２０と同様の構成とすることができる。回収部２０では、分離液Ｌ３として第２沈降槽１８で得られた第２分離液にアルカリ水溶液Ｃを加える。

【0078】

（作用効果）
以上のような構成の水酸化マグネシウムの製造システム２では、被処理水Ｌ１に対して、水酸化カルシウムスラリーを加えて晶析し、Ｍｇ（ＯＨ）_２の粒子を含む反応スラリーを生成している。また、反応スラリーＬ４から分離された分離液Ｌ３に対して、アルカリ水溶液Ｃを加えて晶析して反応スラリーＬ４を生成している。このように被処理水Ｌ１から多段でＭｇ（ＯＨ）_２を晶析させることで、Ｍｇ^２＋量に対し等量未満のＯＨ^－量を反応させやすく、生じるＭｇ（ＯＨ）_２の沈降速度の低下を抑制することができる。

【0079】

さらに、水酸化マグネシウムの製造システム２では、被処理水Ｌ１に対して、水酸化カルシウムスラリーＢ１、Ｂ２を段階的に加えて晶析し、反応スラリーＬ２，Ｌ４を生成している。水酸化マグネシウムの製造システム２の上流側では、被処理水Ｌ１に含まれる重金属の水酸化物が生じやすいと考えられる。そのため、水酸化マグネシウムの製造システム２では、水酸化カルシウムスラリーＢ１、Ｂ２を段階的に加えることで、純度の異なるＭｇ（ＯＨ）_２を段階的に製造することができる。

【0080】

以上のような構成の水酸化マグネシウムの製造システム２であっても、水酸化物イオンの添加量の制御が容易であり、過不足なくＯＨ^－とマグネシウムイオンとを反応させることで生産効率を向上させることが可能となる。

【0081】

以上、添付図面を参照しながら本開示に係る好適な実施の形態例について説明したが、本開示は係る例に限定されない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本開示の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

【0082】

例えば、上記実施形態では、生成部が反応槽と沈降槽とを一組有する場合と、二組有する場合とを説明したが、これに限らない。生成部は、第２実施形態の生成部１０Ｂの構成に加えて、さらに第３の反応槽と第３の沈降槽とを有していてもよい。

【0083】

＜付記＞
各実施形態に記載の水酸化マグネシウムの製造システムは、例えば以下のように把握される。

【0084】

［１］第１の態様に係る水酸化マグネシウムの製造システムは、生成部１０Ａと、生成部１０Ａに接続された回収部２０と、を備え、生成部１０Ａは、マグネシウムイオンを含む被処理水Ｌ１に水酸化カルシウムスラリーＢ２を加えて水酸化マグネシウムを晶析させ、水酸化マグネシウムの粒子を含む反応スラリーＬ２を得る反応槽１１と、反応スラリーＬ２を貯留して粒子を沈降させ、高濃度で前記粒子を含む分離スラリーＳ１と、低濃度で前記粒子を含む分離液Ｌ３とに分離する沈降槽１２と、を有し、回収部２０は、分離液Ｌ３にアルカリ水溶液Ｃを加えて水酸化マグネシウムを晶析させ反応スラリーＬ４を得た後、反応スラリーＬ４を貯留して粒子を沈降させ、沈降した粒子を回収する。

【0085】

上記態様によれば、被処理水Ｌ１に対して、水酸化カルシウムスラリーＢを加えて晶析し、Ｍｇ（ＯＨ）_２の粒子を含む反応スラリーＬ２を生成している。また、反応スラリーＬ２から分離された分離液Ｌ３に対して、アルカリ水溶液Ｃを加えて晶析し、Ｍｇ（ＯＨ）_２の粒子を含む反応スラリーＬ４を生成している。このように被処理水Ｌ１から多段でＭｇ（ＯＨ）_２を晶析させることで、Ｍｇ^２＋量に対し等量未満のＯＨ^－量を反応させやすく、生じるＭｇ（ＯＨ）_２の沈降速度の低下を抑制することができる。

【0086】

従って、以上のような構成の水酸化マグネシウムの製造システム１によれば、水酸化物イオンの添加量の制御が容易であり、過不足なくＯＨ^－とマグネシウムイオンとを反応させることで生産効率を向上させることが可能となる。

【0087】

［２］第２の態様に係る水酸化マグネシウムの製造システムは、アルカリ水溶液が、水酸化ナトリウム水溶液である。

【0088】

上記態様によれば、回収反応槽２１で生成する水酸化マグネシウムを、反応槽１１で生成する水酸化マグネシウムよりも高純度とすることができる。

【0089】

［３］生成部１０Ｂの反応槽は、第１反応槽１５と第２反応槽１７とを含み、沈降槽は、第１沈降槽１６と第２沈降槽１８とを含み、第１反応槽１５は、被処理水Ｌ１に水酸化カルシウムスラリーＢ１を加え、水酸化マグネシウムの粒子を含む第１反応スラリーＬ２１を生成させ、第１沈降槽１６は、第１反応スラリーＬ２１を貯留して粒子を沈降させ、高濃度で粒子を含む第１分離スラリーＳ１１と、低濃度で粒子を含む第１分離液Ｌ２２とに分離し、第２反応槽１７は、第１分離液Ｌ２２に水酸化カルシウムスラリーＢ２を加え、粒子を含む第２反応スラリーＬ２３を生成させ、第２沈降槽１８は、第２反応スラリーＬ２３を貯留して粒子を沈降させ、高濃度で粒子を含む第２分離スラリーＳ１２と、低濃度で粒子を含む第２分離液とに分離し、回収部２０は、分離液Ｌ３として第２分離液にアルカリ水溶液Ｃを加える。

【0090】

上記態様によれば、被処理水Ｌ１に対し、水酸化カルシウムスラリーを段階的に加えることにより、純度の異なるＭｇ（ＯＨ）_２が得られる。

【0091】

［４］第４の態様に係る水酸化マグネシウムの製造システムは、生成部１０Ａ，１０Ｂに先立って、被処理水Ｌ１から少なくとも一部の炭酸を除去する脱炭酸部６０を有する。

【0092】

上記態様によれば、工程内で炭酸塩が生成し難くなり、水酸化マグネシウムの製造システムを長期間安定して運転させることができる。

【0093】

［５］第５の態様に係る水酸化マグネシウムの製造システムは、分離液Ｌ３に含まれるマグネシウムイオンの濃度に基づいて、分離液Ｌ３に加えるアルカリ水溶液の量を制御する制御部４２を有する。

【0094】

上記態様によれば、分離液Ｌ３に対するアルカリ水溶液Ｃの添加量を正確に制御可能となる。

【符号の説明】

【0095】

１，２…水酸化マグネシウムの製造システム、１０Ａ，１０Ｂ…生成部、１１…反応槽、１２…沈降槽、１５…第１反応槽、１６…第１沈降槽、１７…第２反応槽、１８…第２沈降槽、２０…回収部、２１…回収反応槽、２２…回収沈降槽、４２…制御部、６０…脱炭酸部、Ｂ，Ｂ１，Ｂ２…水酸化カルシウムスラリー、Ｃ…アルカリ水溶液、Ｌ１，Ｌ６１…被処理水、Ｌ２，Ｌ４…反応スラリー、Ｌ３…分離液、Ｌ２１…第１反応スラリー、Ｌ２２…第１分離液、Ｌ２３…第２反応スラリー、Ｓ１，Ｓ２…分離スラリー、Ｓ１１…第１分離スラリー、Ｓ１２…第２分離スラリー、Ｗ…廃液

【図1】

【図2】