JPH0158131B2 - - Google Patents

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JPH0158131B2
JPH0158131B2 JP59015758A JP1575884A JPH0158131B2 JP H0158131 B2 JPH0158131 B2 JP H0158131B2 JP 59015758 A JP59015758 A JP 59015758A JP 1575884 A JP1575884 A JP 1575884A JP H0158131 B2 JPH0158131 B2 JP H0158131B2
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JP
Japan
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magnesium
magnesia
vapor
powder
oxygen
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Application number
JP59015758A
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Japanese (ja)
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JPS60161327A (en
Inventor
Kazuichi Kobayashi
Kozaburo Yoshida
Akio Nishida
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Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Ube Industries Ltd filed Critical Ube Industries Ltd
Priority to JP59015758A priority Critical patent/JPS60161327A/en
Publication of JPS60161327A publication Critical patent/JPS60161327A/en
Publication of JPH0158131B2 publication Critical patent/JPH0158131B2/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F5/00Compounds of magnesium
    • C01F5/02Magnesia
    • C01F5/04Magnesia by oxidation of metallic magnesium

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、易焼結性高純度マグネシア微粉末の
製造法に関するものである。 高純度マグネシアは優れた耐熱性、電気絶縁性
および透光性を示すことから、高級磁製品、電気
絶縁素子、耐熱透光性材料および赤外線透過材料
などのマグネシア系ニユーセラミツクス製品とし
て広く利用されている。 マグネシア系ニユーセラミツクス製品は、一般
にマグネシア(MgO)粉末を主原料とし、これ
を焼結することにより製造される。この場合、マ
グネシア粉末原料の粒径が細かいほど焼結体の嵩
密度が高くなり、優れた特性の製品が得られるこ
とは周知のとおりであるが、従来このようなマグ
ネシア焼結体の製造には、水酸化マグネシウムあ
るいは塩基性炭酸マグネシウムなどをか焼して得
られたマグネシア粉末が使用されている。 たとえば、炭酸ナトリウム水溶液に塩化マグネ
シウムを加え炭酸マグネシウムを沈澱させ、これ
を熟成して合成した塩基性炭酸マグネシウムをか
焼して高純度微粉末マグネシアを得る方法は、科
学技術庁無機材料研究所研究報告書第30号、5〜
12(1982)に開示されている。 しかしながらマグネシアは融点が2800℃と高い
ことから、嵩密度の高い焼結体を得るためには、
通常1700℃以上の焼成温度が必要であり、またホ
ツトプレスの様な特殊な焼成方法を利用しなけれ
ばならなかつた。 ところが上記の様な特殊な焼成方法は生産コス
トが高いという欠点があるため実際にはLiF、
MgF2、NaFなどの焼結助剤を添加するか、ある
いはベンゼンなどを用いて表面を処理しマグネシ
ア粉末の焼結性を高めることにより、焼結温度を
1400〜1600℃まで下げてマグネシア焼結体を得る
という方法が利用されている。 たとえば、焼結助剤としてLiFを用いる方法は
特公昭49−16246号公報に開示されており、また
MgF2を用いる方法は特開昭50−153798号公報に
開示されている。また焼結助剤としてNaFを用
いる方法はM.Banerjee & D.W.Budworth:
Trans.Brit.Ceram.Soc.、71(3)、51−53(1972)に
開示されている。しかし、焼結助剤を添加する方
法では、焼結体の純度が低下するために、高純度
マグネシアの特性が損なわれ、その用途が限定さ
れるとの欠点がある。 マグネシア粉末の表面をベンゼンで処理して焼
結性を向上させる方法については、特公昭56−
16108号公報に開示されている。 更に、O.Yamaguchi、H.Tonami & K.
Shimizu:Chem.Left.、、799−802(1970)に
は、アルコキシド法によつて合成した水酸化マグ
ネシウムをか焼して製造したマグネシアが優れた
焼結性を有するとの報告もある。しかし、これら
の方法は工程が極めて複雑なため、得られるマグ
ネシア粉末の製造コストが高くなる欠点がある。 また上記の方法では、マグネシア粉末としてい
ずれもマグネシウム塩をか焼して得たものを使用
しているが、このようなマグネシア粉末はか焼の
さいに結晶成長し、粒径が大きくなるとともに二
次凝集体を形成するため、焼結用原料とするには
これを粉砕する工程が必要となる。しかし、この
ようなマグネシウム塩をか焼して得られるマグネ
シア粉末は、機械的粉砕によつてもある限度以下
には粉砕されず、また凝集物も残留する。これら
は、マグネシア粉末の充填密度を低下させ、嵩密
度の高い焼結体の製造を困難にし、その特性を低
下させる原因となる。さらに、機械的な粉砕を行
なうさいには不純物の混入が避けられず、この粉
砕工程はマグネシア粉末の純度を低下させる原因
となり好ましくない。 一方、マグネシウムを酸素存在下で燃焼させる
ことによりマグネシア粉末が製造されることは良
く知られており、この反応を利用した気相反応法
によるマグネシア粉末の製造法についても既に報
告がある。すなわち、チエコスロバキア特許公報
第139208号には、不括性ガス雰囲気下にマグネシ
ウムを加熱してマグネシウム蒸気を生成させ、こ
のマグネシウム蒸気と酸素とを向流にて互いに接
触させることによりマグネシウムを酸化しマグネ
シアを生成させることからなる高純度マグネシア
粉末の製造方法が開示されている。この方法を利
用して得られるマグネシア粉末は粒径1μm以下
と記載されている。しかし、この方法によつて
は、たとえば粒径が0.1μm以下といつた微粒子状
のマグネシア粉末を得ることは困難である。 本発明は、粒径が極めて小さく、かつ高純度の
マグネシア微粉末を製造する方法を提供するもの
であり、 (1) マグネシウム蒸発部において、マグネシウム
蒸気雰囲気下にて金属マグネシウムを蒸発さ
せ、生成したマグネシウム蒸気を酸化反応部に
導入する工程; (2) 酸化反応部において、上記マグネシウム蒸気
と酸素含有気体とを、酸素含有気体の酸素分圧
がマグネシウム蒸気分圧の2倍以上、そして反
応温度が1200〜2000℃の条件で並流にて互いに
接触させることによりマグネシウムを酸化して
マグネシアを生成させる工程;および、 (3) 生成したマグネシア微粉末をマグネシア微粉
末捕集部にて捕集する工程、 を含むことを特徴とする易焼結性の高純度マグネ
シア微粉末の製造法よりなる。 次に本発明の製造法を、添付図面に示した装置
を利用する製造方法を例にしてさらに詳しく説明
する。 第1図に示したマグネシア微粉末製造装置は、
マグネシウムの蒸発部A、酸化反応部Bおよび生
成したマグネシア微粉末の捕集部Cからなつてい
る。この蒸発部Aと酸化反応部Bは、その外側が
磁製管1よりなる管状の構造で、磁製管1は電気
炉2で加熱することができる構造となつている。
蒸発部Aには、実質的に単一方向にのみマグネシ
ウム蒸気排出口が設けられ、かつ実質的に他の部
分が密閉され、内部に装入されている金属マグネ
シウムを適切に加熱してマグネシウム蒸気を発生
させることにより蒸発器内への空気等の酸素含有
気体の混入を阻止することができる構造を有する
マグネシウム蒸発器が備えられている。 上記マグネシウム蒸発器としては、通常レトル
トと称される発生装置兼蒸留装置を利用すること
ができる。レトルトは第1図において(3)で示され
ている(以下特に制限なくレトルトと記載した場
合には、上記構造のものを総称する)。 マグネシウム蒸発器が、異る方向に二箇所以上
の開口部を有し、それらの開口部を介して蒸発器
内に酸素含有気体が混入あるいは流通する場合に
は、溶融したマグネシウム表面にたとえば窒化物
の被膜が生じマグネシウム蒸発の発生を阻害する
と共に生成するマグネシア微粉末にたとえば窒化
マグネシウムなどの不純物が混入しマグネシアの
純度が低下し好ましくない。 原料の金属マグネシウム5は、レトルト3の中
でマグネシウムの沸点(常圧では1107℃)以上の
温度に加熱する必要がある。加熱温度がマグネシ
ウムの沸点、すなわち常圧で1107℃より低い場合
には、マグネシウムの蒸気圧が低いためレトルト
のマグネシウム蒸気排出口4から酸素含有気体が
侵入し、たとえばレトルトの蒸気排出口付近でマ
グネシアが生成し該蒸気排出口4を閉塞すること
があり好ましくない。 金属マグネシウム5は、上記のレトルト3内に
装入され電気炉2で加熱され蒸気となりマグネシ
ウム蒸気排出口4より酸化反応部Bに供給され
る。 酸化反応部Bに供給されたマグネシウム蒸気
は、酸素含有気体供給路6より酸化反応部Bに供
給された該気体中の酸素と接触して酸化され酸化
マグネシウム(MgO:マグネシア)を生成する。
なお、酸素含有気体としては、空気を用にること
が有利である。ただし、マグネシア微粉末は活性
が極めて高く、二酸化炭素や水蒸気を吸着する傾
向があるため、用いる空気は、予め水蒸気および
二酸化炭素を除去しておくことが好ましい。 また、酸素含有気体としては、上述の空気のほ
か、空気と他のガスとの混合気体、酸素単独およ
び酸素と不活性ガスとの混合気体などを使用する
ことができる。 酸化反応部におけるレトルトのマグネシウム蒸
気排出口4から排出されるマグネシウム蒸気と酸
素含有気体供給路6から供給される酸素含有気体
との接触は、それぞれ並流で行なうことが必要で
ある。すなわち、レトルトの蒸気排出口4は、マ
グネシア微粉末の捕集部Cに向い開放されている
ことが必要である。これらを向流で接触させた場
合には、マグネシウム蒸気の分圧が高い状態で反
応が継続されるため、生成するマグネシア粉末の
粒径が増大し、本発明の目的においては好ましく
ない。また、向流接触の場合にはマグネシウム蒸
気と酸素含有気体の流線が乱れ、マグネシア粉末
生成物が酸化反応部の管壁に付着するため、生成
したマグネシア粉末の捕集率が低下するとの欠点
もある。 酸化反応部での酸素分圧はマグネシウム蒸気分
圧の2倍以上となる様に調整することが必要であ
る。この分圧の調整は、マグネシウムの蒸発速度
と酸素含有気体の流量を制御することにより容易
に行なうことができる。酸素分圧がマグネシウム
蒸気の分圧の2倍より低い場合には、生成するマ
グネシア粉末の粒径が大きくなり、好ましくな
い。 酸化反応部の温度、すなわちマグネシウムの酸
化反応温度は1200〜2000℃とする必要がある。マ
グネシウムの酸化反応は発熱反応であり
6080cal/gの熱を発生する。このためマグネシ
ウム燃焼温度の調整は、通常マグネシウムの蒸発
速度、気体の流量、酸化反応部の温度を制御する
ことにより行なう。この温度が2000℃を超える場
合には生成するマグネシアの粒径が大きくなり、
好ましくなく、また1200℃より低い場合には亜酸
化物が生成するため好ましくない。 以上の様な条件下における反応により生成した
マグネシア微粉末は酸素含有気体の流れにのつて
捕集部Cにてフイルター7により捕集される。 なお、前述のようにマグネシア微粉末は活性が
極めて高く、空気に接触すると空気中の二酸化炭
素や水蒸気を吸着する傾向がある。このため捕集
部Cにはカバー8と取り付けて空気を遮断するこ
とが望ましい。 また以上の反応は通常、減圧あるいは常圧下で
行なうが、反応器内の圧力は排気ポンプ9などに
より一定に維持することが望ましい。 反応を減圧下で行なう場合、当然のことながら
蒸発部におけるマグネシウム加熱温度は常圧下の
それよりも低く設定することができる。 本発明の製造法によつて得られるマグネシア微
粉末は、粒径(BET径)が0.1μm以下の非常に
微細な粒子からなるものである。そして、このマ
グネシア微粉末は立方体形状を保つたペリクレー
ス結晶として得られ、二次凝集体は殆ど見られな
い。また、生成するマグネシアの純度は、原料と
して使用したマグネシウムの純度と同程度とな
る。高純度のマグネシウム(純度99.9%以上)を
得る技術は現在では一般的となつており、高純度
マグネシウムは市販品としても容易に入手できる
ため、そのような高純度マグネシウムを原料とし
て用いて本発明の製造方法を実施することにより
容易に易焼結性の高純度マグネシア微粉末を製造
することができる。さらに、その粒径が極めて小
さいことから、特に焼結助剤を添加したり、表面
処理を施すことなく比較的低温(たとえば、1400
℃程度)において緻密な焼結体(たとえば、嵩密
度3.50以上、相対密度98.7%以上)とすることが
可能となる。 さらに、本発明は、酸化反応部における酸化を
空気を用いて行なうことができることから、製造
装置の構造が簡素化され、さらに高純度微粉末マ
グネシアの製造コストが著しく低くなり、従つて
高品質のマグネシア系ニユーセラミツクス製品、
たとえば高級磁性品、電気絶縁素子、耐熱透光性
材料、赤外線透過材料などを安価で市場に供給す
ることができる。 次に本発明の実施例および比較例を示す。 実施例 1〜3 添付図面の第1図に示した装置を利用し、純度
99.9%のマグネシウムと水蒸気および二酸化炭素
を除去した空気を用いて、レトルト中のマグネシ
ウムの加熱温度を1200℃として、酸化反応部のマ
グネシウム熱焼温度が第1表に示す温度となるよ
うに空気流量を調整し酸化反応部温度を制御して
マグネシウムの酸化反応を行なつた。 なお、反応は、マグネシウム蒸気の発生が認め
られなくなるまで行なつた。生成したマグネシア
(MgO)微粉末の粒径(BET径)を第1表に示
す。 生成したマグネシア微粉末は、ペリクレース結
晶であり、純度は99.9%であつた。さらに捕集部
におけるマグネシア微粉末の捕集率は90%以上で
あつた。
The present invention relates to a method for producing easily sinterable high-purity fine magnesia powder. Because high-purity magnesia exhibits excellent heat resistance, electrical insulation, and translucency, it is widely used in magnesia-based new ceramic products such as high-grade magnetic products, electrical insulation elements, heat-resistant and translucent materials, and infrared-transmissive materials. There is. Magnesia-based new ceramic products generally use magnesia (MgO) powder as the main raw material and are manufactured by sintering it. In this case, it is well known that the finer the particle size of the magnesia powder raw material, the higher the bulk density of the sintered body, and a product with excellent properties can be obtained. Magnesia powder obtained by calcining magnesium hydroxide or basic magnesium carbonate is used. For example, a method for obtaining high-purity fine powder magnesia by adding magnesium chloride to an aqueous sodium carbonate solution to precipitate magnesium carbonate, aging it, and then calcining the synthesized basic magnesium carbonate was researched by the National Institute for Inorganic Materials, Science and Technology Agency. Report No. 30, 5~
12 (1982). However, since magnesia has a high melting point of 2800℃, in order to obtain a sintered body with high bulk density,
Usually, a firing temperature of 1,700°C or higher is required, and special firing methods such as hot pressing must be used. However, the special firing method described above has the disadvantage of high production costs, so LiF,
The sintering temperature can be lowered by adding sintering aids such as MgF 2 or NaF, or by treating the surface with benzene etc. to improve the sinterability of magnesia powder.
A method is used in which a magnesia sintered body is obtained by lowering the temperature to 1400 to 1600°C. For example, a method using LiF as a sintering aid is disclosed in Japanese Patent Publication No. 16246/1983, and
A method using MgF 2 is disclosed in JP-A-50-153798. Also, the method of using NaF as a sintering aid is described by M.Banerjee & DWBudworth:
Trans.Brit.Ceram.Soc., 71 (3), 51-53 (1972). However, the method of adding a sintering aid has the drawback that the purity of the sintered body is reduced, thereby impairing the properties of high-purity magnesia, and limiting its use. Regarding the method of treating the surface of magnesia powder with benzene to improve sinterability,
It is disclosed in Publication No. 16108. Furthermore, O. Yamaguchi, H. Tonami & K.
Shimizu: Chem.Left., 8 , 799-802 (1970) also reports that magnesia produced by calcining magnesium hydroxide synthesized by an alkoxide method has excellent sinterability. However, these methods have a disadvantage that the manufacturing cost of the resulting magnesia powder is high because the steps are extremely complicated. In addition, in all of the above methods, magnesia powder obtained by calcining magnesium salt is used, but such magnesia powder undergoes crystal growth during calcination, and as the particle size increases, it also deteriorates. Since agglomerates are formed, a step of pulverizing them is required in order to use them as raw materials for sintering. However, the magnesia powder obtained by calcining such a magnesium salt cannot be crushed below a certain limit even by mechanical crushing, and agglomerates also remain. These reduce the packing density of the magnesia powder, making it difficult to produce a sintered body with a high bulk density, and causing deterioration of its properties. Furthermore, when performing mechanical pulverization, contamination of impurities is unavoidable, and this pulverization process is undesirable because it causes a decrease in the purity of the magnesia powder. On the other hand, it is well known that magnesia powder is produced by burning magnesium in the presence of oxygen, and there have already been reports on a method for producing magnesia powder by a gas phase reaction method that utilizes this reaction. Specifically, Ciekoslovakia Patent Publication No. 139208 discloses that magnesium is heated in an inert gas atmosphere to generate magnesium vapor, and the magnesium vapor and oxygen are brought into contact with each other in a countercurrent flow to oxidize the magnesium. A method for producing high purity magnesia powder is disclosed which comprises producing magnesia. The magnesia powder obtained using this method is described as having a particle size of 1 μm or less. However, by this method, it is difficult to obtain fine particulate magnesia powder with a particle size of 0.1 μm or less, for example. The present invention provides a method for producing fine magnesia powder with extremely small particle size and high purity. Step of introducing magnesium vapor into the oxidation reaction section; (2) In the oxidation reaction section, the magnesium vapor and the oxygen-containing gas are mixed at a temperature where the oxygen partial pressure of the oxygen-containing gas is at least twice the magnesium vapor partial pressure, and the reaction temperature is A step of oxidizing magnesium to produce magnesia by bringing them into contact with each other in parallel flow at a temperature of 1200 to 2000°C; and (3) a step of collecting the produced fine magnesia powder in a fine magnesia powder collecting section. A method for producing easily sinterable high-purity magnesia fine powder characterized by comprising the following. Next, the manufacturing method of the present invention will be explained in more detail using an example of a manufacturing method using the apparatus shown in the accompanying drawings. The magnesia fine powder manufacturing equipment shown in Fig. 1 is as follows:
It consists of a magnesium evaporation section A, an oxidation reaction section B, and a collection section C for the generated fine magnesia powder. The evaporation section A and the oxidation reaction section B have a tubular structure in which the outside is made of a porcelain tube 1, and the porcelain tube 1 can be heated in an electric furnace 2.
The evaporator A is provided with a magnesium vapor outlet in substantially only one direction, and the other parts are substantially sealed, and the metal magnesium charged inside is appropriately heated to produce magnesium vapor. The magnesium evaporator is provided with a structure that can prevent oxygen-containing gas such as air from entering the evaporator by generating . As the above-mentioned magnesium evaporator, a generator/distillation apparatus commonly called a retort can be used. The retort is indicated by (3) in FIG. 1 (hereinafter, when the term "retort" is used without particular limitation, the above-mentioned structures are collectively referred to). If the magnesium evaporator has two or more openings in different directions and oxygen-containing gas mixes or flows into the evaporator through these openings, nitrides, for example, may be present on the surface of the molten magnesium. This is undesirable because a film is formed which inhibits the occurrence of magnesium evaporation, and impurities such as magnesium nitride are mixed into the produced fine magnesia powder, reducing the purity of the magnesia. The raw material magnesium metal 5 needs to be heated in the retort 3 to a temperature higher than the boiling point of magnesium (1107° C. at normal pressure). If the heating temperature is lower than the boiling point of magnesium, that is, 1107°C at normal pressure, oxygen-containing gas will enter from the magnesium steam outlet 4 of the retort because the vapor pressure of magnesium is low, and for example, magnesia will be absorbed near the steam outlet of the retort. is generated and may clog the steam outlet 4, which is undesirable. Metallic magnesium 5 is charged into the retort 3, heated in the electric furnace 2, and turned into steam, which is supplied to the oxidation reaction section B through the magnesium steam outlet 4. The magnesium vapor supplied to the oxidation reaction section B comes into contact with the oxygen in the gas supplied to the oxidation reaction section B from the oxygen-containing gas supply path 6 and is oxidized to produce magnesium oxide (MgO: magnesia).
Note that it is advantageous to use air as the oxygen-containing gas. However, since fine magnesia powder has extremely high activity and tends to adsorb carbon dioxide and water vapor, it is preferable to remove water vapor and carbon dioxide from the air used in advance. In addition to the above-mentioned air, the oxygen-containing gas may include a mixture of air and another gas, oxygen alone, and a mixture of oxygen and an inert gas. It is necessary that the magnesium vapor discharged from the magnesium vapor outlet 4 of the retort in the oxidation reaction section and the oxygen-containing gas supplied from the oxygen-containing gas supply path 6 be brought into contact with each other in parallel flow. That is, the steam outlet 4 of the retort needs to be open toward the collection section C of the fine magnesia powder. When these are brought into contact in countercurrent flow, the reaction continues under a high partial pressure of magnesium vapor, which increases the particle size of the produced magnesia powder, which is not preferable for the purpose of the present invention. In addition, in the case of countercurrent contact, the flow lines between the magnesium vapor and the oxygen-containing gas are disturbed, and the magnesia powder product adheres to the tube wall of the oxidation reaction section, resulting in a decrease in the collection rate of the produced magnesia powder. There is also. It is necessary to adjust the oxygen partial pressure in the oxidation reaction section to be at least twice the magnesium vapor partial pressure. This partial pressure can be easily adjusted by controlling the evaporation rate of magnesium and the flow rate of the oxygen-containing gas. If the oxygen partial pressure is lower than twice the partial pressure of magnesium vapor, the particle size of the produced magnesia powder becomes large, which is not preferable. The temperature of the oxidation reaction section, that is, the magnesium oxidation reaction temperature, needs to be 1200 to 2000°C. The oxidation reaction of magnesium is an exothermic reaction.
Generates 6080cal/g of heat. For this reason, the magnesium combustion temperature is usually adjusted by controlling the evaporation rate of magnesium, the flow rate of gas, and the temperature of the oxidation reaction section. If this temperature exceeds 2000℃, the particle size of the magnesia produced will increase,
This is not preferable, and if the temperature is lower than 1200°C, suboxides are generated, which is not preferable. The fine magnesia powder produced by the reaction under the above conditions is collected by the filter 7 in the collection section C along with the flow of the oxygen-containing gas. As mentioned above, fine magnesia powder has extremely high activity, and when it comes into contact with air, it tends to adsorb carbon dioxide and water vapor in the air. For this reason, it is desirable to attach a cover 8 to the collection section C to block air. Further, the above reaction is usually carried out under reduced pressure or normal pressure, but it is preferable to maintain the pressure inside the reactor constant using an exhaust pump 9 or the like. When the reaction is carried out under reduced pressure, the magnesium heating temperature in the evaporation section can of course be set lower than that under normal pressure. The fine magnesia powder obtained by the production method of the present invention consists of very fine particles with a particle size (BET diameter) of 0.1 μm or less. This fine magnesia powder is obtained as periclase crystals that maintain a cubic shape, and almost no secondary aggregates are observed. Further, the purity of the produced magnesia is comparable to the purity of the magnesium used as a raw material. The technology for obtaining high-purity magnesium (purity of 99.9% or higher) is now commonplace, and high-purity magnesium is easily available as a commercial product, so the present invention uses such high-purity magnesium as a raw material. By carrying out the manufacturing method described above, easily sinterable high purity magnesia fine powder can be easily manufactured. Moreover, because of its extremely small particle size, it can be used at relatively low temperatures (e.g. 1400 m
It is possible to form a dense sintered body (for example, a bulk density of 3.50 or more, a relative density of 98.7% or more) at a temperature of about 3.5°C or higher. Furthermore, the present invention allows oxidation in the oxidation reaction section to be carried out using air, which simplifies the structure of the production equipment, significantly lowers the production cost of high-purity fine powder magnesia, and therefore produces high-quality powdered magnesia. magnesia-based neuceramics products,
For example, high-grade magnetic products, electrically insulating elements, heat-resistant, light-transmitting materials, infrared-transmitting materials, and the like can be supplied to the market at low prices. Next, Examples and Comparative Examples of the present invention will be shown. Examples 1 to 3 Purity was determined using the apparatus shown in Figure 1 of the attached drawings.
Using 99.9% magnesium and air from which water vapor and carbon dioxide have been removed, the heating temperature of magnesium in the retort is 1200°C, and the air flow rate is adjusted so that the magnesium heating temperature in the oxidation reaction section is the temperature shown in Table 1. The oxidation reaction of magnesium was carried out by adjusting the temperature of the oxidation reaction section. The reaction was continued until generation of magnesium vapor was no longer observed. Table 1 shows the particle size (BET diameter) of the produced fine magnesia (MgO) powder. The produced magnesia fine powder was a periclase crystal and had a purity of 99.9%. Furthermore, the collection rate of fine magnesia powder in the collection section was over 90%.

【表】 実施例 4〜6 実施例1〜3と同様の装置および原料を用い、
空気流量を30ml/分、酸素分圧/マグネシウム分
圧比を3.0とし、電気炉による加熱温度を調整し
てレトルト内のマグネシウムの加熱温度および酸
化反応部のマグネシウム蒸気の燃焼温度を第1表
に示す温度とした以外は、実施例1〜3と同じ条
件でマグネシウムを酸化させた。生成したマグネ
シア微粉末の粒径(BET径)を第2表に示す。 生成したマグネシア微粉末は、ペリクレース結
晶であり、純度は99.9%であつた。さらに捕集部
におけるマグネシア微粉末の捕集率は90%以上で
あつた。
[Table] Examples 4 to 6 Using the same equipment and raw materials as Examples 1 to 3,
The air flow rate was set to 30 ml/min, the oxygen partial pressure/magnesium partial pressure ratio was set to 3.0, and the heating temperature by the electric furnace was adjusted, and the heating temperature of magnesium in the retort and the combustion temperature of magnesium vapor in the oxidation reaction section are shown in Table 1. Magnesium was oxidized under the same conditions as Examples 1 to 3 except for the temperature. Table 2 shows the particle size (BET diameter) of the produced fine magnesia powder. The produced magnesia fine powder was a periclase crystal and had a purity of 99.9%. Furthermore, the collection rate of fine magnesia powder in the collection section was over 90%.

【表】 実施例 7〜9 実施例1〜3と同様の装置および原料を用い、
空気流量を50ml/分、酸素分圧/マグネシウム分
圧比を5.0とし、電気炉による加熱温度を調整し
て酸化反応部のマグネシウム蒸気の燃焼温度を第
3表に示す温度とした以外は、実施例1〜3と同
じ条件でマグネシウムを酸化させた。生成したマ
グネシア微粉末の粒径(BET径)を第3表に示
す。 生成したマグネシア微粉末は、ペリクレース結
晶であり、純度は99.9%であつた。さらに捕集部
におけるマグネシア微粉末の捕集率は90%以上で
あつた。
[Table] Examples 7 to 9 Using the same equipment and raw materials as Examples 1 to 3,
Example except that the air flow rate was 50 ml/min, the oxygen partial pressure/magnesium partial pressure ratio was 5.0, and the heating temperature in the electric furnace was adjusted so that the combustion temperature of magnesium vapor in the oxidation reaction section was set to the temperature shown in Table 3. Magnesium was oxidized under the same conditions as in 1 to 3. Table 3 shows the particle size (BET diameter) of the produced fine magnesia powder. The produced magnesia fine powder was a periclase crystal and had a purity of 99.9%. Furthermore, the collection rate of fine magnesia powder in the collection section was over 90%.

【表】 実施例 10〜12 実施例1、3、7で得られた粒径(BET径)
0.10、0.06、0.10μmの高純度微粉末マグネシアを
金型を用いてまず100Kg/cm2の圧力で一成形した
後、次いで2000Kg/cm2の圧力で静水圧成形した。
この成形体を真空中(10-4torr)で1400℃、3時
間焼成して得られたマグネシア焼結体の嵩密度お
よび相対密度を第4表に示す。
[Table] Examples 10 to 12 Particle diameters obtained in Examples 1, 3, and 7 (BET diameter)
High-purity fine powder magnesia of 0.10, 0.06, and 0.10 μm was first molded using a mold at a pressure of 100 Kg/cm 2 and then hydrostatically molded at a pressure of 2000 Kg/cm 2 .
Table 4 shows the bulk density and relative density of the magnesia sintered body obtained by firing this molded body in vacuum (10 -4 torr) at 1400° C. for 3 hours.

【表】 比較例 1 第1図に示した高純度微粉末マグネシア製造装
置のマグネシア蒸発用レトルトの代わりに燃焼ボ
ートを使用して純度99.9%のマグネシウムを蒸発
させ、水蒸気と二酸化炭素を除去した空気と接触
させることによりマグネシウムの空気酸化実験を
行なつた。この際、マグネシウム蒸発用燃焼ボー
トの加熱温度は1200℃、酸化反応部の温度は1000
℃、空気流量は2ml/分とした。 なお、この実験は、マグネシウム蒸気の発生が
認められなくなつた時点で終了した。その結果、
捕集部において捕集されたマグネシア粉体の粒径
(BTE径)は、0.80μmであり捕集率は30%であ
つた。また、得られたマグネシア粉末には1%の
窒化マグネシウムが含まれていた。一方、燃焼ボ
ートのマグネシウムの表面には窒化マグネシウム
が生成しており、マグネシウムの蒸発が阻害され
ていた。 比較例 2 第1図に示した並流式マグネシア微粉末製造装
置の酸素含有気体供給路6と捕集部Cのそれぞれ
の位置を相互に入れ換えた構成からなる向流式マ
グネシア粉末製造装置を利用し、純度99.9%のマ
グネシウムと水蒸気および二酸化炭素を除去した
空気を用いて、マグネシウムの加熱蒸発温度1200
℃、酸化反応部の温度1000℃、空気流量20ml/分
の条件でマグネシウムの酸化反応を行なつたとこ
ろ、捕集部において捕集率25%で粒径(BET径)
1.0μmのマグネシア粉末が得られた。また、捕集
部で捕集されなかつたマグネシア粉末の大部分は
酸化反応部壁に付着し、その平均粒径(BET径)
は1.5μmであつた。
[Table] Comparative Example 1 Magnesium with a purity of 99.9% was evaporated using a combustion boat instead of the retort for magnesia evaporation in the high-purity fine powder magnesia production equipment shown in Figure 1, and water vapor and carbon dioxide were removed from the air. Air oxidation experiments of magnesium were carried out by contacting with. At this time, the heating temperature of the combustion boat for magnesium evaporation was 1200℃, and the temperature of the oxidation reaction section was 1000℃.
℃, and the air flow rate was 2 ml/min. Note that this experiment was terminated when no magnesium vapor was observed to be generated. the result,
The particle size (BTE diameter) of the magnesia powder collected in the collection section was 0.80 μm, and the collection rate was 30%. Furthermore, the obtained magnesia powder contained 1% magnesium nitride. On the other hand, magnesium nitride was formed on the surface of the magnesium in the combustion boat, and the evaporation of the magnesium was inhibited. Comparative Example 2 A counter-current magnesia powder manufacturing device was used, which was constructed by swapping the positions of the oxygen-containing gas supply path 6 and the collecting section C of the parallel-flow magnesia fine powder manufacturing device shown in Fig. 1. Using 99.9% pure magnesium and air from which water vapor and carbon dioxide have been removed, magnesium is heated to an evaporation temperature of 1200°C.
℃, the temperature of the oxidation reaction section was 1000℃, and the air flow rate was 20ml/min. When the oxidation reaction of magnesium was carried out, the particle size (BET diameter) was
Magnesia powder of 1.0 μm was obtained. In addition, most of the magnesia powder that was not collected in the collection section adhered to the wall of the oxidation reaction section, and its average particle size (BET diameter)
was 1.5 μm.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の実施に利用することのでき
る高純度マグネシア微粉末製造装置の例を示して
いる。 A:マグネシウムの蒸発部、B:酸化反応部、
C:生成したマグネシア微粉末の捕集部、1:磁
製管、2:電気炉、3:レトルト、4:マグネシ
ウム蒸気排出口、5:金属マグネシウム、6:酸
素含有気体供給部、7:フイルター、8:カバ
ー、9:排気ポンプ。
FIG. 1 shows an example of a high-purity magnesia fine powder manufacturing apparatus that can be used to implement the present invention. A: Magnesium evaporation section, B: Oxidation reaction section,
C: Collection part for generated fine magnesia powder, 1: Porcelain tube, 2: Electric furnace, 3: Retort, 4: Magnesium vapor outlet, 5: Magnesium metal, 6: Oxygen-containing gas supply part, 7: Filter , 8: Cover, 9: Exhaust pump.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 (1) マグネシウム蒸発部において、マグネシ
ウム蒸気雰囲気下にて金属マグネシウムを蒸発
させ、生成したマグネシウム蒸気を酸化反応部
に導入する工程; (2) 酸化反応部において、上記マグネシウム蒸気
と酸素含有気体とを、酸素含有気体中の酸素分
圧がマグネシウム蒸気分圧の2倍以上、そして
反応温度が1200〜2000℃の条件で並流にて互い
に接触させることによりマグネシウムを酸化し
てマグネシアを生成させる工程;および、 (3) 生成したマグネシア微粉末をマグネシア微粉
末捕集部にて捕集する工程、 を含むことを特徴とする易焼結性の高純度マグネ
シア微粉末の製造法。 2 金属マグネシウムを蒸発させ、生成したマグ
ネシウム蒸気を酸化反応部に導入する工程を、実
質的に単一方向にのみマグネシウム蒸気排出口が
設けられ実質的に他の部分が密閉された構造から
なるマグネシウム蒸発器内にてマグネシウムをマ
グネシウムの沸点以上の温度に加熱して発生した
マグネシウム蒸気を該蒸発器の排出口から排出さ
せる方法により実施することを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の易焼結性の高純度マグネシ
ア微粉末の製造法。 3 マグネシウム蒸発器がレトルトであることを
特徴とする特許請求の範囲第2項記載の易焼結性
の高純度マグネシア微粉末の製造法。
[Claims] 1 (1) A step of evaporating metallic magnesium in a magnesium vapor atmosphere in a magnesium evaporation section and introducing the generated magnesium vapor into an oxidation reaction section; (2) A step of evaporating the magnesium metal in a magnesium evaporation section; Magnesium is oxidized by bringing steam and oxygen-containing gas into contact with each other in parallel flow under conditions where the oxygen partial pressure in the oxygen-containing gas is at least twice the magnesium vapor partial pressure and the reaction temperature is 1200 to 2000°C. and (3) collecting the generated magnesia fine powder in a magnesia fine powder collecting section. Law. 2. The process of evaporating metallic magnesium and introducing the generated magnesium vapor into the oxidation reaction part is performed using magnesium having a structure in which a magnesium vapor outlet is provided in only one direction and the other parts are substantially sealed. The method according to claim 1 is carried out by a method of heating magnesium to a temperature higher than the boiling point of magnesium in an evaporator and discharging the generated magnesium vapor from an outlet of the evaporator. A method for producing sinterable high-purity fine magnesia powder. 3. The method for producing easily sinterable high-purity fine magnesia powder according to claim 2, wherein the magnesium evaporator is a retort.
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