Magnezijev oksid iz morske vode - Kemijsko-tehnoloÅ¡ki fakultet

Prof. dr. sc. Vanja Martinac 

MAGNEZIJEV OKSID IZ 

MORSKE VODE 

Sveučilišni priručnik 

KEMIJSKO-TEHNOLOŠKI FAKULTET 

Split, 2010.

UDŽBENICI SVEUČILIŠTA U SPLITU 

MANUALIUA UNIVERSITATIS STUDIORUM SPALATENSIS

Izdavač: 

Kemijsko-tehnološki fakultet u Splitu, 2010. 

Recenzenti: 

Prof. dr. sc. Emilija Tkalčec, Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije u Zagrebu 

Prof. dr. sc. Jelica Zelić, Kemijsko-tehnološki fakultet u Splitu 

Lektura: 

mr. sc. Draga Krpan-Lisica 

ISBN 978-953-98372-8-8 (za mrežno izdanje) 

Odobreno Odlukom Senata Sveučilišta u Splitu broj 01-1-49/11-2-2010 od 

19. listopada 2010. 

______________________________________________________________________ 

CIP – Katalogizacija u publikaciji Sveučilišna knjižnica, Split 

UDK 661.846.23(035) 

MARTINAC, Vanja 

Magnezijev oksid iz morske vode : sveučilišni priručnik / Vanja 

Martinac. – Split : Kemijsko-tehnološki fakultet, 2010. –(Udžbenici Sveučilišta u Splitu 

= Manualia Universitatis studiorum Spalatensis) 

Bibliografija. 

ISBN 978-953-98372-9-5 (za tiskano izdanje) 

I. Magnezijev oksid 

130928019 

____________________________________________________________

PREDGOVOR 

Sveučilišni priručnik “Magnezijev oksid iz morske vode” napisan je u skladu s 

nastavnim programom istoimenog predmeta koji se predaje na sveučilišnom 

poslijediplomskom doktorskom studiju “Kemijsko inženjerstvo u razvoju materijala i 

zaštiti okoliša” na Kemijsko-tehnološkom fakultetu Sveučilišta u Splitu, od ak. god. 

2008./2009., i zasigurno će biti vrlo korisna literatura studentima poslijediplomskog 

studija u dopuni gradiva istoimenog predmeta. 

Ovaj priručnik je nastao doradom i proširenjem internih recenziranih skripta iz 

2007. god. koja su objavljena na web stranici KTF-a, pod istim nazivom “Magnezijev 

oksid iz morske vode” za studente poslijediplomskog studija “Kemijsko inženjerstvo u 

razvoju materijala”, ak. god. 2005./06. Rukopis djela nadopunjen je cjelinama prema 

novom nastavnom planu kolegija “Magnezijev oksid iz morske vode” na 

poslijediplomskom doktorskom studiju. 

Studenti sveučilišnog preddiplomskog i diplomskog studija Kemijske 

tehnologije (PKT, DKT), u savladavanju gradiva iz predmeta “More kao izvor 

mineralnih sirovina“, koji se izvodi na 3. godini (6. semestar) PKT studija, te predmeta 

“Mineralne sirovine mora i podmorja“, koji se izvodi na 2. godini (4. semestar) DKT 

studija, takoñer mogu naći u ovom priručniku niz korisnih informacija i objašnjenja. 

Priručnik je podijeljen u tri poglavlja. U ”Uvodu” se ukazuje na probleme 

korištenja mineralnog bogatstva mora te na potrebe racionalnog korištenja mineralnih 

sirovina, a govori se i o ugroženosti ekosustava i zaštiti morskog okoliša. U poglavlju 

”Morska voda” dan je sastav morskih voda, pregled prisutnih elemenata u moru i 

njihova koncentracija te pregled mineralnih sirovina koje se danas industrijski dobivaju 

iz mora. Opisan je tehnološki proces dobivanja magnezijeva oksida iz morske vode, uz 

primjenu različitih flokulanata. Istaknuta je prednost nestehiometrijskog načina 

taloženja magnezijeva hidroksida te mogućnost smanjivanja udjela B 2 O 3 u 

kalciniranom magnezijevom oksidu. U poglavlju ”Sinteriranje” date su osnovne 

postavke sinteriranja, opisan je mehanizam sinteriranja magnezijeva oksida te utjecaj 

različitih aditiva na proces sinteriranja, od kojih je osobito istaknut utjecaj dodatka 

TiO 2 .

Najtoplije zahvaljujem recenzentima rukopisa dr. sc. Emiliji Tkalčec, red. prof. i 

dr. sc. Jelici Zelić, red. prof. na temeljitom pregledu teksta te vrlo korisnim 

prijedlozima za poboljšanje i razumijevanje teksta. 

Split, listopad 2010. 

Prof. dr. sc. Vanja Martinac

SADRŽAJ 

str. 

1. UVOD …………………………………………...……………………………………… 1 

1.1. PROBLEMI RACIONALNOG KORIŠTENJA MINERALNOG 

BOGATSTVA MORA ……….…………………………………………...……… 2 

1.2. MORE − IZVOR ŽIVOTA NA ZEMLJI ............................................................. 5 

1.3. MINERALNE ZALIHE MORA I OCEANA ...................................................... 8 

1.4. UGROŽENOST EKOSUSTAVA I ZAŠTITA MORSKOG OKOLIŠA ....….. 13 

1.5. RAZREDBA MORSKIH ZALIHA ..…………..……………………………….. 14 

2. MORSKA VODA ……………………………………………………………………… 15 

2.1. SASTAV MORSKE VODE ……………………..……………………………….. 28 

2.2. EKSPLOATACIJA MINERALA OTOPLJENIH U MORSKOJ VODI .......... 42 

2.2.1. Magnezij iz morske vode …………………………………………………… 42 

2.2.2. Čimbenici o kojima treba voditi računa pri proizvodnji magnezijeva 

hidroksida iz morske vode ………………………………………………….. 47 

2.3. TEHNOLOŠKI PROCES DOBIVANJA MAGNEZIJEVA OKSIDA IZ 

MORSKE VODE …………………………………………………………………. 49 

2.3.1. Predobrada morske vode ……………………………………………………. 51 

2.3.2. Taloženje magnezijeva hidroksida ………………………………………….. 53 

2.3.3. Sedimentacija magnezijeva hidroksida ……………………………………... 56 

2.3.4. Neutralizacija otpadne morske vode ………………………………………… 60 

2.3.5. Ispiranje i filtriranje magnezijeva hidroksida ……………………………….. 60 

2.4. POBOLJŠANJE BRZINE SEDIMENTACIJE MAGNEZIJEVA 

HIDROKSIDA UZ DODATAK FLOKULANTA ……………………………… 61 

2.4.1. Odreñivanje optimalne količine flokulanta …………………………………. 66 

2.4.2. Odreñivanje promjene visine taloga magnezijeva hidroksida u ovisnosti o 

stupnju potpunosti taloženja ………………………………………………… 71 

2.4.2.1. Priprema flokulanta ………………………………………………… 81 

2.4.3. Proračun kontinuiranog taložnika na temelju taložnih karakteristika 

suspenzije magnezijeva hidroksida u menzuri ……………………………… 82 

2.5. NESTEHIOMETRIJSKI NAČIN TALOŽENJA MAGNEZIJEVA 

HIDROKSIDA IZ MORSKE VODE …………………………………………… 92

str. 

2.6. BOROV (III) OKSID U MAGNEZIJEVU OKSIDU DOBIVENOM 

NESTEHIOMETRIJSKIM (80 %-TNIM) NAČINOM TALOŽENJA IZ 

MORSKE VODE ………………………………………………………………… 94 

3. SINTERIRANJE ………………………………………………………………………. 99 

3.1. POKRETAČKA SILA PROCESA SINTERIRANJA …………………………. 105 

3.2. MEHANIZMI PRIJENOSA TVARI ……………………………………………. 109 

3.3. SINTERIRANJE MAGNEZIJEVA OKSIDA ………………………………….. 112 

3.3.1. Mineraloške promjene pri sinteriranju magnezijeva oksida ............................ 117 

3.3.2. Utjecaj aditiva na sinteriranje magnezijeva oksida ......................................... 119 

3.3.3. Utjecaj dodatka TiO 2 na proces sinteriranja magnezijeva oksida dobivenog 

iz morske vode ................................................................................................. 126 

LITERATURA ……………………………………………………………………………. 130

1. UVOD 

U traženju rješenja nagomilanih potreba i sukoba interesa suvremeni svijet prolazi 

kroz krupne ekonomske, tehnološke i socijalne pretvorbe, pri čemu je suočen s temeljnim 

teškoćama i opasnostima: 

− rastuća oskudica hrane, energije i sirovina, praćena prijetnjom da će rast stanovništva u 

bliskoj budućnosti prevladati zemaljske kapacitete 

− ekonomski, tehnološki i socijalni jaz izmeñu razvijenih zemalja i onih koje to nisu. 

Sjeverna Amerika, zapadna Europa i Japan, u kojima živi manje od 18 % svjetskog 

stanovništva, raspolažu sa 60 % svjetskog dohotka, a ostali dio svijeta, u kojem živi više 

od 82 % stanovništva, raspolaže sa 40 % dohotka 

− vojno-politička nestabilnost u svijetu koja je u većoj ili manjoj mjeri stalno prisutna 

− ozbiljno narušavanje ravnoteže ekosustava o čemu ovisi zdravlje i život na našem 

planetu. 

Usporedo s porastom stanovništva i iscrpljivanjem prirodnih zaliha na kopnu čovjek 

sve više polaže nadu u more koje, uz to što je izvor hrane, postaje i novi izvor različitih 

materijala i energije. U takvim uvjetima svjetska mora i oceani, koji prekrivaju više od 70 

% površine našeg planeta, sa svojim golemim prehrambenim, energetskim, sirovinskim, 

prometnim i vojno-strategijskim potencijalom te sa svojom izvanrednom ulogom u 

cjelokupnom ekosustavu pobuñuje sve veće zanimanje suvremenog čovječanstva, tim 

više što današnje tehnike i tehnologije omogućavaju ne samo otkrivanje vrlo bogatih 

nalazišta živih mineralnih zaliha, u nepreglednim morskim prostranstvima i podmorju, 

već i njihovu masovnu i korisnu eksploataciju. 

Istraživanje i eksploatacija morskih potencijala, predstavljaju velik izazov i nadu svim 

narodima svijeta: razvijenim pružaju mogućnost još većeg bogaćenja, a zemljama u 

razvoju pružaju mogućnost smanjenja nerazvijenosti. 

Time se čovječanstvu, u cjelini, pruža velika nada na putu sporazumnog prevladavanja 

glavnih suprotnosti koje potresaju suvremeni svijet i ugrožavaju njegovu budućnost. Da 

bi ta nada postala stvarnost nužan uvjet je razuman pristup iskorištavanju mora, te zaštita 

mora od zagañivanja.

1.1. PROBLEMI RACIONALNOG NAČINA KORIŠTENJA MINERALNOG 

BOGATSTVA MORA 

Način korištenja svjetskih mora i oceana jedan je od najznačajnijih meñunarodnih 

problema našeg vremena u kojem su sadržani svi važniji elementi meñuzavisnosti svijeta 

našeg vremena: u niti jednom drugom području meñunarodnih odnosa izazovi nisu tako 

kompleksni, proturječni i sudbonosni. 

Stoga o ovoj problematici treba temeljito raspravljati i rješavati je na razini 

Ujedinjenih naroda, s ciljem da se nañu usuglašena rješenja, obzirom na to da 

antagonizmi pojedinih zemalja, u pogledu eksploatacije i svojatanja morskih prostora, 

osim što stvaraju kaos na moru, mogu se pretvoriti i u značajne i opasne meñunarodne 

sukobe. 

Različit interes pojedinih država za iskorištavanje morskog bogatstva ponajviše 

potječe od različitosti njihova geografskog položaja i različitosti njihove razvijenosti, 

odnosno nemogućnosti da budu ravnomjerne u eksploataciji mora. Stoga pravednija 

podjela morskog prostora i pravednije korištenje njegovih prirodnih bogatstava postaju 

gotovo osnovne preokupacije meñunarodne zajednice koja, preko OUN-a, pokreće 

rješavanje ovih pitanja, kroz Treću diplomatsku konferenciju Ujedinjenih naroda o pravu 

mora (započela je s radom 1973. godine te, preko pojedinih faza zasjedanja, trajala do 

1982. godine). 

Zadatak Konferencije je bio izraditi i usvojiti Konvenciju koja će obuhvatiti sva 

pitanja o pravu mora, vodeći računa o tome da su svi problemi morskih prostranstava 

meñusobno tijesno povezani te trebaju biti razmotreni kao cjelina. Iako je na prethodne 

dvije meñunarodne konferencije o pravu mora, održane u Ženevi 1958. i 1960. godine, 

izvršen značajan napredak, u pokušaju sporazumnog rješavanja ove složene 

problematike, ipak nije došlo do sporazumnog korjenitog zaokreta i kompleksnog 

reguliranja meñunarodno-pravnog režima na moru. 

Glavna pitanja odnosila su se na: 

− stvaranje meñunarodne organizacije i režima za korištenja bogatstva morskog dna van 

granica nacionalne jurisdikcije (“zajednička baština”) 

2

− ustanovljenje isključivo ekonomske zone od 200 morskih milja od obale i pravnog 

režima u njoj 

− proširenje pojasa teritorijalnog mora 

− režim za meñunarodnu plovidbu posebno kroz tjesnace 

− zaštita morske sredine 

− režim znanstvenog istraživanja 

− rješavanje sporova. 

Konferencija 1976. godine nije uspjela okončati svoj rad i usuglasiti stavove o svim 

važnim pitanjima te doći do prihvatljivog nacrta buduće meñunarodne konvencije o pravu 

mora. Osnovno pitanje odnosilo se na korištenje ove zone izvan granica nacionalne 

jurisdikcije, tzv. “zajedničke baštine čovječanstva”, kako bi se osigurala njezina 

racionalna eksploatacija te pravednost stjecanja i raspodjele dohotka iz nje. 

Glavni zaključak Treće konferencije UN-a o pravima mora, nastavljene 1977. godine 

je da se “isključiva ekonomska zona” odredi do udaljenosti od 200 morskih milja (1 

morska milja = 1862 m). Meñutim, trebalo je odrediti koja je to zona: je li ta zona dio 

otvorenog mora (razvijene zemlje, zemlje bez izlaza na more, istočno europske zemlje) ili 

je to zona na koju se protežu suverena prava obalske zemlje ili teritorijalnog mora (niz 

obalnih država). U tom pogledu postignut je kompromis: taj se pojas mora tretirati kao 

posebna zona koja nije ni teritorijalno more, ni otvoreno more, već zona “sui generis”. 

Drugim riječima, u tom pojasu priležeća obalna država ima jurisdikciju u pogledu 

istraživanja svih živih i neživih izvora te očuvanja morskog okoliša, a za sve ostale 

zemlje mora biti zagarantirana sloboda plovidbe, preleta u tjesnacima, polaganja kablova, 

cjevovoda i dr. 

Konačno usuglašavanje stavova oko ovih pitanja uslijedilo je 1982. godine kada je 

donešena Konvencija o pravima mora (Zakon mora), koja je stupila na snagu u studenom 

1994. godine. Konvencijom je prihvaćen i stav u pogledu definiranja kontinentskih 

rubova koji je još 1958. godine usuglašen sa Ženevskom konvencijom. 

Granice unutar područja (zona) nacionalne jurisdikcije prikazane su na slici 1. 

3

(200 + x) morskih milja 

200 morskih milja x 

24 morske milje 

Kopno 

12 morskih 

milja 

Teritorijalno 

more (TM) 

Kontinentski rubovi 

(KR) 

Isključiva ekonomska 

zona (IEZ) 

Granična zona 

(GZ) 

Bazna linija Granica TM 

TM 

Područja (zone) nacionalne jurisdikcije 

Duboko more 

Granica IEZ 

Granica GZ 

Granica KR 

Slika 1. Shematski prikaz granica unutar područja (zona) nacionalne jurisdikcije, 

x – obično do 150 morskih milja 

Posljedica Konvencije o pravima mora (Zakon mora) je osnivanje Meñunardnog 

autoriteta za podmorje (engl. International Seabed Authority). Ovo tijelo je odgovorno za 

upravljanje zalihama dubokog morskog dna, tj. zalihama izvan zone nacionalne 

jurisdikcije. Isto tijelo daje koncesije za rudarenja dubokog oceanskog dna, uključujući 

rješenja za zaštitu morskog okoliša. Pomorska rudarenja uglavnom su vezana za ovu 

zonu, ali još uvijek ne za duboka mora izvan zone nacionalne jurisdikcije. Konvencijom 

je usuglašeno proširenje teritorijalnog mora do 12 morskih milja. 

4

Mi se nećemo baviti tim pitanjima meñunarodnih i nacionalnih problema prava mora − 

njih će rješavati i o njima raspravljati UN na svojim konferencijama o pravima mora. Nas 

zanima, u prvom redu, more i morski okoliš kao nalazište i izvor mineralnih sirovina. 

1.2. MORE – IZVOR ŽIVOTA NA ZEMLJI 

Znanstvenici mora i oceane smatraju izvorom života na Zemlji. Život, kakav 

danas poznajemo, bez mora ne bi mogao postojati. 

Svi dijelovi ogromnog prostranstva mora (površina cca 360⋅10 6 km 2 , volumen oko 

1440⋅10 6 km 3 , tj. oko 11 puta veći od obujma kopna koje se nalazi iznad srednje razine 

mora) povezani su meñu sobom morskim strujama te čine jedinstvenu životnu sredinu, 

najveću, najstariju i osobito važnu za život na Zemlji, zbog proizvodnje organskih tvari i 

održavanja ravnoteže plinova u atmosferi. 

Obzirom na zemaljski život funkcije mora su mnogobrojne i raznovrsne: 

− more djeluje kao „veliki” termostat − toplinski spremnik: omogućava izjednačavanje 

temperaturnih ekstrema (dan-noć) koji bi na Zemlji prevladali bez njegova ublažujućeg 

djelovanja 

− mora i oceani su Zemljin spremnik i snabdjevač vode: bez njih bi kontinenti bili 

bezživotna pustinja (ciklusi isparavanje-kondenzacija) 

− more omogućava najjeftiniji način prijevoza ljudi i tereta 

− more je igralište čovječanstva (služi za rekreaciju i odmor) 

− more je izvor hrane za čovječanstvo (morska flora i fauna): ove žive obnovljive zalihe 

koje su ljudi tradicionalno koristili za podmirivanje svojih potreba spadaju meñu 

najvažnija morskah blaga 

− mora i oceani su neiscrpan izvor minerala, koji su osnova za razvoj društva u 

industrijskom smislu. 

Na slici 2 prikazan je hidrološki ciklus u prirodi: to je proces stalnog kruženja, 

odnosno izmjene vode izmeñu Zemlje i atmosfere (gubljenje i obnavljanje vode na 

Zemlji). Količina vode izražena je u Tt (10 15 kg). Godišnja izmjena vode kretanjem 

prikazana je crnom bojom, dok je količina vode u atmosferi te ukupna količina vode na 

Zemlji (na kopnu i u oceanima) prikazana plavom bojom. 

5

u atmosferi 13 

vlažno 

tlo 

100 pada na kopno 

36 konvekcija 

64 isparava s kopna 

300 pada u oceane 

podzemne 

vode 

dio podzemnih voda ulazi 

u oceane 

36 dotiče s kopna 

336 isparava 

iz oceana 

na kopnu 38 000 u oceanima 1 322 000 

ukupni sadržaj vode na Zemlji 1 360 000 

Slika 2. Hidrološki ciklus u prirodi (količina vode izražena je u Tt) 

Oceani dominiraju hidrološkim ciklusom obzirom na to da sadrže 97 % ukupnog 

potencijala vode na Zemlji. 

Promjene sadržaja vode na kopnu trebaju biti znatne, da bi se značajno odrazile na 

ukupan sadržaj vode u oceanima. Utvrñeno je da se za vrijeme ledenog doba, prije više od 

dva milijuna godina, 50 000 Tt vode pretvorilo u ledenjake i ledene pokrove, što je povećalo 

njihov volumen za oko 2,5 puta, koliki je i danas. To je spustilo razinu mora na svim 

morskim prostranstvima više od 100 m, što je bilo dovoljno da većina kontinentskih padina 

(slaz) postane dio kontinenta. Posljedica toga je smanjenje ukupnog obujma vode u oceanima 

za oko 3,5 %. 

Ako se količina vode u pojedinom ciklusu podijeli s količinom vode koja je u jednoj 

godini ušla u taj ciklus, i u njemu ostala, dobit će se srednja duljina vremena zadržavanja 

vode u pojedinom stupnju hidrološkog ciklusa, tzv. vrijeme zadržavanja (engl. residence 

time). 

6

Iz slike 2 je vidljivo sljedeće: 

− ukupna količina vode u oceanima iznosi 1 322 000 Tt 

− u oceane ulazi godišnje 300 Tt vode iz atmosfere (oborine) 

− 36 Tt vode godišnje dotječe s kopna (uključujući i podzemne vode). 

Dakle, ukupno u oceane ulazi (300 + 36) Tt = 336Tt vode. 

Vidljivo je, takoñer, da je ulaz vode u oceane u ravnoteži s izlazom (isparavanjem) vode 

iz oceana (336 Tt). 

Slijedi: 

1322 000 Tt 

Vrijeme zadržavanja vode u oceanima = 

Tt 

336 

god. 

≅ 3900 god. 

Na osnovi slike 2 približno se može odrediti kolika se količina vode kreće kroz 

atmosferu: 

− godišnje iz oceana isparava 336 Tt 

− godišnje s kopna isparava 64 Tt 

− tj. ukupno, 400 Tt vode se kreće kroz atmosferu godišnje. 

Od 100 Tt koje padnu na kopno, 64 Tt gube se isparavanjem i konvekcijom, a 36 Tt 

otječe u oceane: (64 + 36) Tt = 100 Tt. 

Budući da ukupna količina vode u atmosferi iznosi samo 13 Tt vrijeme zadržavanja vode 

u atmosferi mjeri se u danima: 

Vrijeme zadržavanja 

13 Tt 

u atmosferi = 

Tt 

400 

god. 

≅ 0,0325 god. = 11,86 dan ≅12 

dan 

Vrijeme zadržavanja vode na kopnu, odreñuje se iz omjera ukupne količine vode na 

kopnu (38 000 Tt) i godišnjeg ulaza vode na kopno (100 Tt/god.): 

38 000 Tt 

Vrijeme zadržavanja na kopnu = = 380 god. 

Tt 

100 

god. 

7

Ova vrijednost podložna je značajnoj promjeni jer ulaz vode u jezera i rijeke se dogaña 

znatno brže nego kretanje iz ledenjaka ili podzemnih voda. Podzemna voda i zaleñena 

voda u ledenim pokrivačima imaju vrijeme zadržavanja znatno duže od 380 godina. 

Iz slike hidrološkog ciklusa takoñer se može izračunati približna vrijednost 

topline koja se svakog dana gubi iz oceana, uzimajući da je latentna toplina isparavanja 

2,25 

MJ . Gubitak topline isparavanjem iz oceana je vrlo značajna komponenta u 

kg 

ukupnom iznosu topline na Zemlji. 

Gubitak topline 

⎡ 

⎢ 

⎣ 

J 

dan 

⎤ 

⎡ J ⎤ 

⎥ 

= Latentna toplina isparavanja ⎢ ⎥ 

⎦ 

⎣kg 

⎦ 

. ⎡ 

Brzina isparavanja 

⎢ 

⎣ 

kg 

dan 

⎤ 

⎥ 

⎦ 

Tt 

Brzina isparavanja iz oceana = 336 god. 

Dakle, 

Gubitak topline = 2,25⋅10 

6 

J 

kg 

⋅920 

⋅10 

12 

, odnosno 

kg 

dan 

= 2,1⋅10 

15 

336 ⋅10 

kg 

12 

= 920 ⋅10 

365 dan 

21 

J 

dan 

= 

ZJ 

2,1 

dan 

Uzimajući u obzir da površina Zemlje svakog dana od Sunca prima oko 9 ZJ, vidljivo je 

da iznos od 2,1 ZJ čini 

1 

≅ ukupne dnevne insulacije. 

4 

kg 

dan 

1.3. MINERALNE ZALIHE MORA I OCEANA 

Potražnja za mineralnim sirovinama osobito je porasla poslije Drugog svjetskog rata, 

kada su se u rudarskoj industriji počele razmatrati mogućnosti eksploatiranja siromašnih i 

nekonvencionalnih rudnih nalazišta. 

Iako se stalno usavršavaju procesi koji povećavaju ekonomsku opravdanost 

eksploatacije siromašnih ruda, raskorak izmeñu zahtjeva potrošača i mogućnosti 

sirovinske baze je velik te je za očekivati sve veću orijentiranost prema moru kao 

nepresušnom izvoru brojnih mineralnih sirovina. 

U posljednjih pedesetak godina eksploatacija mineralnih sirovina mora i podmorja 

osobito je pobudila meñunarodni interes. 

8

Rezultati oceanografskih istraživanja su pokazali da morska voda i morsko dno sadrže 

velike zalihe različitih minerala i metala, a razvoj prikladne tehnologije osigurao bi 

ekonomično iskorištavanje tog prirodnog bogatstva. 

Važna prednost raznolikog mineralnog bogatstva mora je jednolika rasporeñenost 

po svim oceanima i morima te dostupnost većini zemalja. Tri su osnovne vrste izvora 

minerala u morima i oceanima: 

− minerali otopljeni u morskoj vodi 

− minerali u sloju sedimenta na morskom dnu 

− čvrsta ležišta ispod morskog dna. 

Iako se danas minerali dobivaju iz svih triju izvora, ipak su još vrlo malo iskorištene 

stvarne mogućnosti što ih pruža golemi morski prostor. 

U tablici 1 su prikazane procijenjene zalihe metala otopljenih u morskoj vodi i sadržanih 

u sloju sedimenta debljine 1 m na dnu Tihog oceana. 

Iz ogromnog prostranstva mora i oceana, površina kojih čini čak 71 % površine Zemlje, 

svijet u većim količinama koristi samo natrijev klorid, magnezij, brom i sumpor ispod 

morskog dna (ležišta u Meksičkom zaljevu) te plin i naftu iz podmorskih ležišta. Za 

čovjeka i njegovo potomstvo možda je ipak najznačajnije saznanje da se iz mora, 

primjenom specijalne tehnologije, mogu dobivati gotovo neograničene količine pitke 

vode, nestašicu koje svijet već danas osjeća. Znanstvenici smatraju da zbog zagañenja 

vode za piće godišnje oboli pola milijarde ljudi te umre oko pet milijuna djece. 

Tablica 1. Procijenjene količine metala u morskoj vodi i u morskom sedimentu u Gt 

(10 9 t) 

Mn Cu Ni Co 

Otopljeno u morskoj vodi 3 5 3 0,8 

Sadržano u gornjem 

sloju sedimenta, 

debljine 1m, u Tihom 

oceanu 

4 8,8 16,4 5,8 

Nafta i prirodni (zemni) plin koji se nalaze u podmorju imaju golemo značenje za 

sadašnjost, ali još više za budućnost, jer svjetski zahtjevi za energijom rastu brže od 

dostupnih izvora. Procijenjeno je da se ispod morskog dna nalazi oko 18 % utvrñenih 

9

zaliha nafte i plina, od čega se u području Bliskog istoka nalazi 58 %, uz obale Latinske 

Amerike 16 %, Sjeverne Amerike 10 %, Europe 7 %, Afrike 5 % te Azije i Australije 2 

%. Najzanimljivija i najbogatija nalazišta u tim regijama su u poluzatvorenim, relativno 

plitkim bazenima, dubine kojih su već sada i ekonomski i tehnološki pristupačne 

(Meksički zaljev, Karipsko more, Sredozemno more, Crno i Crveno more, Jadransko 

more, Sjeverno, Beringovo i Istočno Kinesko more). 

Od dokazanih svjetskih zaliha nafte u podmorju se nalazi oko 22 %, što iznosi oko 

21 Gt. Od dokazanih svjetskih zaliha plina u podmorju se nalazi oko 10 %, što iznosi oko 

7000 Gt. Procjenjuje se da još neotkrivene iskoristive svjetske zalihe nafte i plina na 

kopnu i moru premašuju one do sada utvrñene za faktor 1,5. Stručnjaci smatraju da 

najmanje 50 % neotkrivenih zaliha leži ispod mora. Iako najveća dubina dobivanja nafte 

iz podmorja iznosi 114 m (na udaljenosti cca 100 morskih milja od obale Kalifornije), 

ipak glavni dio te nafte zasad dolazi s dubine do 30 m. Cijena nafte naglo raste s 

povećanjem dubine, a eksploatacija iz mora je oko 2 puta skuplja od one na kopnu, 

sličnih karakteristika. Ipak, nema nikakve sumnje u to da će se bitka za naftu i plin iz 

mora ubrzati u budućnosti, a količina dobivena iz mora stalno povećavati. To ukazuje na 

potrebu uspostavljanja odgovarajućeg režima gospodarenja, s obzirom na moguće 

negativne posljedice koje iz toga mogu proizaći. 

Od ostalih poznatih mineralnih sirovina koje se nalaze na morskom dnu 

ekonomski su najzanimljiviji manganski grumeni (engl. manganese nodules). Fizički 

izgled ovih grumena je nalik na krumpire, a većinom su svijetli i prozirni. Za razliku od 

većine minerala na kopnu koji mogu biti od komercijalnog interesa, manganski grumeni 

su oksidi, ne sadrže sumpor i nisu kristalne strukture. Ova svojstva znatno 

pojednostavljuju tehnologiju njihova razlaganja i ekonomski su jako zanimljivi, posebice 

ona nalazišta u kojima manganski grumeni posjeduju povoljan udio Ni i Cu i/ili Co i Mo. 

Grumeni od industrijskog interesa se nalaze na velikim dubinama (izmeñu 4000 m i 7000 

m) prilično udaljeni od granice 200 morskih milja od obale. Grumeni s najpovoljnijim 

sastavom nañeni su u sjevernom i južnom Tihom oceanu. Tu je otkriveno 360 od ukupno 

488 nalazišta koliko ih ima u svim oceanima. Od toga ih je u Tihom oceanu 168 od 

ukupno utvrñenih 176 s povoljnom koncentracijom Ni i Cu. U tablici 2 prikazan je 

10

statistički pregled sadržaja metala u manganskim grumenima iz različitih područja Tihog 

oceana. 

Velika prednost u budućoj eksploataciji manganskih grumena sastoji se u tome što 

se oni s neuporedivo većim postotkom korisne tvari nalaze na samoj površini mulja na 

oceanskom dnu. Naprotiv, prilikom vañenja rude na kopnu neophodno je prethodno 

ukloniti gomile kamenja ili kopati tunele. Da bi se dobila 1 t Cu u velikom rudniku bakra 

potrebno je, u prosjeku, “prevrnuti” oko 400 t kamenja i ukloniti oko 160 t otpadaka te 

utrošiti 2,6 t H 2 SO 4 i ukloniti 4 t troske (što je ukupno oko 600 t materijala). Meñutim za 

dobivanje 1 t Cu iz manganskih grumena s oceanskog dna potrebno je “prevrnuti” 

otprilike samo 80 t manganskih grumena, što je znatno manje u usporedbi sa skoro 600 t 

materijala na kopnu. 

Budući da su već izgrañena i ispitana ogromna postrojenja s relativno 

jednostavnim tehničkim rješenjima za dobivanje manganskih grumena iz velikih 

oceanskih dubina, ova eksploatacija predstavlja veliki “mamac” za industrijski razvijene 

zemlje, u prvom redu za njihove multinacionalne kompanije. To, meñutim, u sebi nosi i 

vrlo ozbiljne opasnosti za zemlje u razvoju, posebice za proizvoñače Cu, Ni i drugih 

sirovina, kojima proizvodnja iz mora može ugroziti njihovu proizvodnju na kopnu, a 

samim tim i egzistenciju. Upravo to ovaj, ionako složen, problem čini još ozbiljnijim i 

zahtijeva pravedno reguliranje. 

Ostali minerali koji se mogu koristiti iz mora nalaze se, pretežito, nedaleko od 

obale ili, pak,u samoj morskoj vodi. To su kalcijev karbonat, kositar, magnetit, zlato, 

platina, dijamanti, titan, natrijev klorid, brom, magnezij, itd. Meñutim, njihova 

dosadašnja eksploatacija je bila skromnih razmjera te nije bila osobito ekonomski 

zanimljiva, ali ne znači da eksploatacija nekih minerala to ne bi mogla postati. 

Razlozi za slabu eksploataciju minerala iz mora su raznovrsni: 

− pomanjkanje znanja o tome čega sve u moru ima i prednosti eksploatacije mineralnih 

zaliha iz mora 

− nedostatak odgovarajuće tehnologije za ekonomsku eksploataciju 

− nepostojanje ekonomske i/ili političke potrebe eksploatacije ovih zaliha. 

11

Tablica 2. Statistički pregled sadržaja metala u manganskim nodulima iz različitih 

područja Tihog oceana (u mas. %) 

mas.% 

Sastav manganskih max. min. srednja vrijednost 

grumena 

MnO 2 63,2 11,4 31,7 

Fe 2 O 3 42,0 6,5 24,3 

SiO 2 29,1 6,0 19,2 

Al 2 O 3 14,2 0,6 3,8 

CaCO 3 7,0 2,2 4,1 

CaSO 4 1,3 0,3 0,8 

Ca 3 (PO 4 ) 2 1,4 tragovi 0,3 

MgCO 3 5,1 0,1 2,7 

H 2 O 24,8 8,7 13,0 

Netopljivo u HCl 38,9 16,1 26,8 

Meñutim, u odreñenom trenutku ekonomska situacija može dovesti do političke odluke o 

novčanoj potpori eksploataciji pojedinog mineralnog ležišta, koje time postaje mineralni 

izvor (izvor sirovine), primjerice uran iz mora (USA Atomic Energy Commission), nikal 

(Oregon), manganov (II) oksid (Nevada). Dakle, mineralno ležište može biti: 

− ekonomski izvor minerala na jednoj, ali ne i na drugoj lokacijiu jednom povijesnom 

razdoblju, ali ne i u drugom 

− političkim odlukama u jednoj, ali ne i u drugoj zemlji. Primjerice, velika nalazišta Cu 

(zapadni dio USA) s niskom koncentracijom bakra, nekad su se smatrala bezvrijednima, a 

danas se smatraju svjetskim zalihama bakra. 

Ukoliko se pokaže da se postojećom tehnologijom i ekonomski povoljno može 

rudariti, prerañivati i upotrebljavati mineralne zalihe mora, te zalihe se smatraju 

mineralnim izvorima. 

Pod pojmom “mineral” podrazumijevaju se elementi ili spojevi koji se nalaze u 

anorganskom obliku, a koriste se ili se, pak, nalaze na tržištu za industrijsku primjenu. 

Anorganski materijal se eksploatira bez obzira na način njegova postanka, tj. genezu. 

12

Većina procesa u otvorenim morima, odnosno oceanima su bio-procesi, u kojima 

morske biljke i životinje igraju glavnu ulogu. Tvari kao što su Ca i Si ekstrahiraju se iz 

morske vode pomoću biljaka i životinja, koje ih koriste u svojim metaboličkim 

procesima. Ovi elementi mogu u biljkama i životinjama prelaziti u netopljivi oblik te se 

putem difuzije oslobañati natrag u morsku vodu, gdje se polako talože na morsko dno. 

Meñutim, spomenuti elementi mogu se u biljkama i životinjama izdvajati i koncentrirati. 

Nakon uginuća ovih organizama i razlaganja biogenog materijala, ostatak se taloži na 

morsko dno i može se klasificirati kao anorganski u cilju razmatranja mineralnih ležišta. 

Većina sedimenata u moru je nastala na ovaj način. 

1.4. UGROŽENOST EKOSUSTAVA I ZAŠTITA MORSKOG OKOLIŠA 

Istraživanja i korištenje morskog bogatstva te ubrzani industrijski i urbani razvoj na 

njegovim obalama prijete ozbiljnom narušavanju morskog okoliša uslijed zagañivanja. 

More je, nažalost, najjeftinije odlagalište otpada, bilo da se radi o izravnom odlaganju 

otpada u more, ili loše riješeni sustavi obradbe i odvoda otpadnih voda, industrijskih 

ispusnih plinova i dimova, dovode do zagañenja mora i podmorja. 

Dnevno širom svijeta u velikim i nekontroliranim količinama u more dospijeva 

kemijski otpad, radioaktivni otpad, pesticidi i prljave otpadne vode. Računa se da, u 

normalnom postupku, samo naftnih proizvoda u more godišnje dospije izmeñu pet i deset 

milijuna tona, zagañujući na taj način životni sustav u njemu. Kad se toj brojci pridodaju 

one količine što u more dospijevaju uslijed udesa brodova te erupcija na morskom dnu 

prilikom istraživanja ili eksploatacije, onda se zaista čovječanstvo tim problemom mora 

najozbilnije pozabaviti, tim prije što je to prvenstveno meñunarodni problem. 

Praksa ukazuje na to da broj udesa raste razmjerno s porastom eksploatacije mora. Ni 

kopanje mangnskih grumena s dubokog morskog dna neće biti bez ozbiljnih posljedica za 

žive organizme i okolinu u širim područjima takvih podmorskih rudnika, jer će i oni 

postati izvori velikog i opasnog zagañivanja. Stoga, znanstvenici i stručnjaci najozbilnije 

upozoravaju da se moraju poduzeti svestrane globalne mjere radi zaustavljanja ovog 

opasnog trenda. Naime, kanalima i rijekama velike količine zagañivala dospijevaju s 

kopna u more, što znatno umanje njihov negativan učinak na život na kopnu. 

13

Istovremeno, svjetska mora, naročito zatvorena i poluzatvorena sve teže “grcaju” pod 

teretom prljavih i štetnih tvari koje u njih dospijevaju, ponajviše s kopna, ali i s brodova i 

s morskog dna, što predstavlja ozbiljnu prijetnju životu u njima. 

Integritet morskog ekosustava je ozbiljno narušen, što može imati za posljedicu 

ozbiljne gubitke u gospodarstvu, a negativno će se ispoljiti i u nepredvidivim klimatskim 

promjenama. Znanost, naime, tvrdi da niti jedna vrsta ne bi mogla živjeti na našem 

planetu ako plankton i alge ne bi pomogli da se stvori atmosfera koja je neophodna svim 

vrstama koje dišu plućima (70 % atmosferskog kisika proizvodi fitoplankton na površini 

oceana). Stručnjaci, ipak, ističu da je moguće, neometajući daljnji razvoj u svijetu, bitno 

utjecati na zaustavljanje ovakvog štetnog trenda, kako bi se očuvao i održao integritet 

morskog ekosustava. Stoga su potrebna nastojanja, u meñunarodnim okvirima, u smjeru 

globalnog nadzora (monitoring) i u smjeru uspostave banke uzoraka iz morskog, ali i iz 

drugih okoliša, što će doprinijeti boljem poznavanju fizikalnih i biokemijskih elemenata, 

te uzročno-posljedičnih odnosa stresa kojemu je izložen morski ekosustav. 

1.5. RAZREDBA MORSKIH ZALIHA 

Hoće li se neki mineralni izvor svrstati u morske ili, pak, u kopnene mineralne izvore, 

ovisi prvenstveno o zoni eksploatacije, a u manjoj mjeri o metodi eksploatacije. Ako se 

eksploatacija mineralnog izvora obavlja u morskom okolišu i podvrgnuta je djelovanjiu 

mora/oceana (valovi, morske struje, plima i oseka, morski organizmi), onda je takav 

mineralni izvor – morski mineralni izvor. 

Ponekad je razredbu vrlo teško izvršiti. U mnogim slučajevima nema oštre granice 

koja bi dijelila morski izvor od kopnenog izvora, primjerice nafta iz mora, odnosno 

naftna ležišta u kontinentskim sprudovima više od 2 morske milje udaljenim od obale, a 

eksploatiraju se iz bušotina u pozadini obale. Iako su ta ležišta nafte morskog podrijetla i 

locirana u morskom okolišu, teško ih je svrstati u morske izvore. Meñutim, ako se ova 

ležišta eksploatiraju s umjetnih otoka ili platformi, učvršćenih za morsko dno ili 

plutajućih, tada se radi o morskim izvorima. Stoga, se ležišta koja su nastala 

kontinentalnim procesima iznad morske razine, kao što su nanosna ležišta u potopljenim 

14

dolinama rijeka, ali koji se moraju rudariti u morskom okolišu smatraju morskim 

mineralnim izvorima. 

Ležišta koja su nastala djelovanjem mora na morskom dnu, ali su danas, zbog 

različitih geoloških promjena, dijelovi kontinenta i mogu se eksploatirati 

konvencionalnim rudarskim metodama, smatraju se kopnenim mineralnmi izvorima. 

Vodene mase koji fizički nisu spojene s oceanom (Kaspijsko more i Mrtvo more), neće se 

razmatrati, premda su one veliki proizvoñači minerala. 

2. MORSKA VODA 

Zemlja je “VODENI PLANET” s obzirom na to da je 3/4 njezine površine 

pokriveno morima i oceanima, koji sadrže 98 % od ukupnog volumena vode na našem 

planetu. Ovu činjenicu su potvrdili prvi snimci Zemljine površine (sl. 3 – 6) snimljeni iz 

svemirskog prostora, za vrijeme povratka Apolla 10 na Zemlju, 31. svibnja 1969. godine. 

Slika 3. Snimak planeta Zemlje 

15

Slika 4. Snimak planeta Zemlje (pogled na Afriku) 

Slika5. Snimak planeta Zemlje (pogled na Aziju) 

16

Slika 6. Snimak planeta Zemlje (pogled na Australiju) 

Zemlja, taj “modri planet”, najljepši je od svih planeta i to zbog modrobijelog 

izgleda koji nastaje kombinacijom oceana i oblaka − slojeva ovisnih o vodi. 

Fizikalna svojstva vode razlikuju se od svojstava ostalih kapljevina i imaju vrlo 

značajan utjecaj na geologiju Zemlje. Pri temperaturi koja vlada na Zemlji, a koja je 

posljedica odgovarajuće udaljenosti od Sunca, voda je u kapljevitom stanju. 

Snižavanjem temperature (≤ 0 o C) voda prelazi u čvrsto stanje, a povišenjem 

temperature prelazi u plinsku, odnosno parnu fazu. 

Led pokriva površine polova (slika 7 a) i visokih planina Zemlje (slika 7 b) te 

ima velik utjecaj na eroziju stijena, stvarajući krhotine koje rijeke (nastale iz kišnih 

oborina, rastaljenog leda i snijega) deponiraju u morskim plićacima i na taj način 

nastaju novi slojevi sedimentnih stijena. 

Led ima manju gustoću od vode (najveća gustoća vode je pri 4 o C) pa 

zahvaljujući toj činjenici led pluta na površini mora/oceana, spriječavajući njihovo 

smrzavanje po čitavoj dubini. 

17

a) 

b) 

Slika 7. Ledeni pokrivač: a) Sjeverni pol; b) zapadni Mount Everest 

Lakoisparavajuće vode stvaraju oblačni pokrivač iznad znatnog dijela Zemlje. 

Ovaj oblačni pokrivač pomaže da se na Zemlji održi temperatura kojoj su ljudi i 

životinje prilagoñeni. Iako je znatan volumen vode na Zemljinoj površini nastao u 

razdoblju njezina hlañenja iz rastaljenog stanja, izvjesna količina vode nastala je i 

emisijama vulkana kroz 4500 milijuna godina života Zemlje. 

Oceani su, dakle, postojali kroz tisuće milijuna godina, meñutim njihov se 

oblik mijenjao tijekom pojedinih geoloških razdoblja, na što ukazuju i teorije o 

nastajanju kontinenata. 

Tektonske sile koje uzrokuju pomicanje kontinenata uzrokuju i nabiranje 

Zemljine površine (uzdizanje i poniranje) kojim nastaju planine i ponori u oceanima. 

18

Kao što je prethodno rečeno, voda erodira planine, postepeno ih sravnjuje i 

stvara nove stjenovite slojeve u vodenim plićacima te, sa geološkog stanovišta, 

površina Zemlje nalikuje, slikovito rečeno, na vrt koji se kontinuirano obrañuje. Voda, 

u odreñenom stupnju, otapa mnoge materijale te u ciklusu erozije i sedimentacije 

stijena mnogi kemijski spojevi prelaze u otopinu. Tako je kroz tisuće milijuna godina 

Zemljinog života more postalo slano. 

Mora i oceani predstavljaju najveće zalihe vode, anorganskih soli te organske 

tvari. Naime, potrebno je naglasiti da se, pored niza otopljenih soli, u morskoj vodi 

nalaze i mikroorganizmi, plankton, alge, morska fauna − živi organizmi 

mikroskopskih veličina, kao i najveći poznati živi organizmi uopće (kitovi). 

Na slici 8 shematski je prikazan model oceana (Tihi i Atlanski) − svojevrsna 

“anatomija mora”. Prikazani model kombinira 12 karakterističnih zona koje se nalaze 

u Atlanskom i Tihom oceanu. Površine na modelu nisu u mjerilu, tj. skica modela je 

kvalitativna, a zone su prikazane u presjeku. 

Zona 1. − Granica ocean-atmosfera − Ova zona povezuje kružni tok vode u prirodi pri 

čemu se voda i drugi spojevi stalno izmijenjuju izmeñu mora i atmosfere. Vjetrovi 

pokreću valove i morske struje. Ova zona upravlja hidrološkim ciklusom, a takoñer 

utječe i na održavanje temperature na Zemlji. Zbog velikog toplinskog kapaciteta 

oceani izjednačavaju temperaturne ekstreme (dan-noć), koji bi na Zemlji prevladali 

bez njegova ublažujućeg djelovanja. Mora i oceani djeluju kao ogroman termostat, 

toplinski spremnik, akumulator. 

Zona 2 – površinske struje su pomaknute uslijed Zemljine rotacije. 

Zona 3 − Pri dnu prevladavaju sporije i hladnije struje. Najjače struje pokreću s 

kontinentskih padina muljevite naslage, koje se onda deponiraju kao sedimenti 

morskog dna. 

Zona 4 − Rotirajuće mase morske vode omogućavaju prijenos energije, topline, 

kemijskih spojeva, ujedno omogućujući kružni tok vode u prirodi. Ove mase 

prstenastog oblika prikazane brojem 4 mogu se održati na okupu kao jedinstvena 

(koherentna) površina u trajanju od 2 godine, ali i više. 

19

Zona 5 − Duboki “raspršeni” slojevi u kojima obitava morska fauna – male ribe i 

ogromna količina račića (plankton). Danju migriraju ka dnu, a noću izranjaju na 

površinu. 

Zona 6 – Na granicama različitih gustoća javljaju se unutarnji valovi. Iako su mnogo 

veći nego površinski valovi, pokreću se znatno sporije i s mnogo manjom energijom. 

Zona 7 – Odvajanje u slojevima. Oceanska voda pokreće se u horizontalnim trakama 

s vrlo malim okomitim miješanjem, osim pri vrhu sloja i duž rubova kontinenata. 

Zona 8 – Kretanje zvuka kroz vodu odreñeno je dubinom, temperaturom i 

salinitetom. U Atlanskom oceanu zvuk je registriran s oko 1200 m dubine. Detonacija 

s te dubine može se osjetiti (zabilježiti) skoro na pola Zemaljske kugle. 

Zone (9 – 12) – Promjene na morskom dnu. Širenja, odnosno pucanja morskog dna 

dio su procesa uzrokovanih tektonskim poremećajima, uslijed čega dolazi do 

pomicanja kontinenata, a takoñer i do izmjene morfologije oceanskog dna, koje se na 

taj način neprestano stvara i uništava. Nastaju pukotine, brazde i žljebovi, tj. dolazi do 

širenja morskog dna. Kroz pukotine (Zona 9) izlazi magma ukoliko se ploče morskog 

dna razdvajaju. Pod djelovanjem tlaka okomitog na pukotinu, (Zona 10) dolazi do 

novog pomicanja ploča morskog dna, ali i do pomicanja već nastalih brazda te novog 

širenja već stvorene pukotine. 

Zona 11. – javljaju se tzv. “crni dimovi”. To su hidrotermalni izvori. Vruća voda iz 

ovih pukotina izvor je raznovrsnih minerala. 

Zona 12. – Vruće kapljice mogu graditi otoke – vulkanski otoci, primjerice Azorsko i 

Havajsko otočje. 

20

1 

2 

4 

6 

5 

7 8 

3 

10 

12 

9 

11 

Slika 8. Karakteristične zone koje se nalaze u morima/oceanima 

Ukupna količina vode u morima, rijekama, jezerima i atmosferi procijenjena je na 

1,37⋅10 18 t, od čega se na vodu izvan mora odnosi 1,3⋅10 15 t ili 0,1 % ukupne količine. 

Razmjena vode izmeñu mora i kopna je cca 2,7⋅10 13 t/god. ili svega 0,002 % ukupne 

svjetske količine vode. 

21

Od ukupne površine Zemlje (510 100 933 km 2 ) morima i oceanima pripadaju 3/4, 

odnosno 71 %. To je površina od oko 360⋅10 6 km 2 , prosječne dubine oko 4 km, što 

predstavlja volumen od oko 1440⋅10 6 km 3 . 

Budući da je prosječna gustoća morske vode 1030 kg/m 3 ili 1,03 t/m 3 , 1 km 3 

morske vode ima masu 1,03 . 10 9 t. 

Uzevši u obzir da je sadržaj otopljenih soli ≈ 3,5 %, u svakom km 3 morske vode 

ima 1,03⋅10 9 t ⋅ 0,035 = 36,05⋅10 6 t čvrste tvari, odnosno ukupna količina mineralne tvari 

u morima i oceanima iznosi: 

1440 ⋅ 10 

6 

km 

3 

⋅ 36,05 ⋅10 

6 

t 

km 

3 

≅ 5 ⋅10 

16 

t. 

Prema tome, mora i oceani sadrže neiscrpne i neograničene zalihe mineralnih 

sirovina. S tog stanovišta, najinteresantnije svojstvo mora i oceana je sadržaj i sastav soli 

u morskoj vodi. 

Iz odnosa mase 1 km 3 morske vode i sadržaja mineralnih tvari u njoj, moguće je 

izračunati debljinu zaliha mineralnih sirovina u morskoj vodi. 

1,03 ⋅10 

5 ⋅10 

16 

t ⇔ 

x = 48,5 . 10 6 km 3 

9 

t ⇔1km 

3 

morske vode 

x 

Kada bi se sve soli mora i oceana mogle ekstrahirati i uskladištiti na kopnu bi se dobio 

sloj debljine 135 m. 

6 

V 48,5 ⋅10 

= 

6 

A 360 ⋅10 

km 

3 

h = 

2 

km 

= 0,135 km = 135 m 

Morska voda sadrži otopljene mnoge anorganske soli. Slikovito rečeno, oceani 

predstavljaju ogroman laboratorij kemije elektrolitnih otopina. U odreñenom smislu ovaj 

je laboratorij dosadno jednoličan. U njegovu sastavu dominira šest glavnih elemenata 

(Na, Mg, Ca, K, Cl, S) količine kojih su gotovo konstantne, u odnosu jedna na drugu, 

22

unatoč činjenici da se ukupno otopljeni sadržaj soli otvorenog oceana mijenja od 3,3 do 

3,75 mas. %. 

Odstupanja od te srednje vrijednosti ponegdje su veća, a ponegdje manja: 

Atlanski ocean 3,6 % 

Crveno more 4,3 % 

Perzijski zaljev 4,0 % 

Jadransko more (3,8 – 4,05) % 

Sredozemno more (3,3 – 3,8) % 

Crno more 1,7 % 

Baltičko more 1,0 %. 

Udio pojedinih soli ovisi o geografskom položaju mora. Koncentracija soli se 

mijenja od 2,9 %, u sjevernim morima, do 3,55 % i više, na ekvatoru. Zatvorena mora 

(Sredozemno, Jadransko i Crveno more) sadrže veću koncentraciju soli od otvorenih 

mora (oceana) na istoj geografskoj širini. Općenito se može uzeti da morska voda u 

prosjeku sadrži 3,5 % različitih elemenata. 

Zalihe soli u morima stalno se obogaćuju djelovanjem vulkana i dotokom 

mineralnih tvari putem riječnih tokova. Svake godine ulijeva se u svjetska mora ≈ 3⋅10 16 

kg riječnih voda koje sa sobom donesu cca 2,7⋅10 12 kg otopljenih anorganskih soli, zbog 

čega je more praktički neiscrpan izvor soli. 

O postanku soli u morskoj vodi postoji niz hipoteza, od kojih su, uglavnom, 

prihvaćene dvije. Prema jednoj od njih već su pri hlañenju Zemlje nastale ogromne 

količine soli koje je voda isprala u oceane. Prema drugoj hipotezi soli su nastale 

razaranjem primarnih stijena pod utjecajem klimatskih uvjeta. 

Danas se smatra da su kationi došli u more riječnim vodama nakon razaranja i 

ispiranja sedimentnih stijena kišnicom. 

Količine ovih iona su: 

Na + 1,47 . 10 16 t 

Mg 2+ 1,8 . 10 15 t 

Sr 2+ 9,8 . 10 12 t 

K + 5,3 . 10 14 t 

Ca 2+ 5,6 . 10 14 t. 

23

Za ovu količinu iona potrebno je isprati 170 000 000 km 3 sedimentne mase, što je moguće 

obzirom da su sedimentne mase procijenjene na (400 – 875 000 000) km 3 . 

S anionima je situacija drugačija: oni nisu mogli nastati razaranjem stijena, jer ih 

u stijenama nema u toj količini. Primjerice, u riječnim tokovima udio klorida u svim 

solima je (2 – 4) mas. %, dok je udio klorida u svim solima u morskoj vodi 88 mas. %. 

Shematski prikaz udjela glavnih iona u morskoj i riječnoj vodi prikazan je na slici 9. 

Prisutnost aniona objašnjava se vulkanskim djelovanjem. Dakle, CO 2- 3 , Cl - , Br - , 

SO 2- - 

4 , H 2 BO 3 su vulkanskog podrijetla. Vulkani tijekom erupcija izbacuju HCl, H 2 S, 

SO 2 , a djelomično i CO 2 , koji reagiraju s karbonatima iz morske vode ili iz stijena dajući 

kloride, sulfate, borate, bromide itd. 

Slika. 9. Shematski prikaz udjela glavnih sastojaka morske i riječne vode 

Usporedbeni odnos izmeñu elemenata sadržanih u morskoj vodi i stijenama na kontinentu 

prikazan je u tablici 3. 

24

Tablica 3. Usporedbeni odnos elemenata u morskoj vodi i stijenama na kontinentu. 

mas. % u otopini* 

Element U stijenama na kontinentu U morskoj vodi 

mas. % g u 600 g stijene / g dm -3 

Na 2,4 14,4 10,760 74,7 

K 2,1 12,6 38,7 . 10 -2 3,1 

Ca 4,1 24,6 41,3 . 10 -2 1,7 

Mg 2,3 13,8 1,294 9,4 

Sr 3,8 . 10 -2 2,3 . 10 -1 8,0 . 10 -3 3,5 

Se 5,0 . 10 -6 3,0 . 10 -5 ≈ 10 -7 3,0 . 10 -1 

As 2,0 . 10 -4 1,2 . 10 -3 ≈ 10 -6 8,0 . 10 -3 

Pb 12,5 . 10 -4 7,5 . 10 -3 ≈ 10 -9 1,0 . 10 -5 

Zn 7,0 . 10 -3 4,2 . 10 -2 ≈ 10 -7 2,0 . 10 -4 

Cu 5,5 . 10 -3 3,3 . 10 -2 ≈ 10 -7 3,0 . 10 -4 

Co 2,5 . 10 -3 1,5 . 10 -2 ≈ 10 -9 7,0 . 10 -6 

Cl 1,3 . 10 -2 7,8 . 10 -2 19,353 24800 

S 2,6 . 10 -2 15,6 . 10 -2 88,5 . 10 -2 567 

Br 2,5 . 10 -4 1,5 . 10 -3 6,7 . 10 -2 4470 

B 3,0 . 10 -4 1,8 . 10 -3 4,6 . 10 -3 256 

-3 

g dm morske vode 

* % u otopini = 100 ⋅ 

. 

g u 600 g stijene 

Kemijski sastav morske vode star je već 600 milijuna godina. Glavni ioni u 

morskoj, odnosno oceanskoj vodi, tj. oni koji daju bitan doprinos sadržaju soli (salinitet), 

prikazani u tablici 4, uvijek su, ili gotovo uvijek, prisutni u istim relativnim odnosima 

unatoč tomu što se ukupna količina soli može mijenjati (33 – 37,5) o / oo te čine 99,7 % 

sastojaka ukupno otopljenih morskoj vodi. 

Postoje brojni opći trendovi raspodjele saliniteta morskih/oceanskih voda: 

− salinitet pripovršinskih oceanskih voda je, uglavnom, izmeñu 32 o / oo i 37 o / oo 

− veće vrijednosti su u nekim poluzatvorenim morima srednjih geografskih širina, gdje 

isparavanje uvelike nadmašuje padaline i utoke: u Mediteranskom moru (37 − 39) o / oo i 

Crvenom moru (40 − 41) o / oo 

− u obalnim vodama utoci mogu rezultirati sniženje pripovršinskog saliniteta. 

25

Procesi koji mogu izazvati veće promjene saliniteta zbivaju se na površini oceana, 

a najuočljivije promjene su do nekoliko stotina metara dubine. Shematski prikaz podjele 

oceana na zone u odnosu na dubinu dat je na slici 10. Piknoklina je zona naglog porasta 

gustoće morske vode, a posljedica je naglih vertikalnih promjena saliniteta (haloklina) i 

temperatura (termoklina). 

Slika 10. Shematski prikaz podjele oceana na zone u odnosu na dubinu 

26

Tablica 4. Srednja koncentracija glavnih iona u morskoj vodi,pri salinitetu 34,32 o / oo , 

i mas. % ukupno prisutnih soli 

Ioni g/kg morske vode mas. % ukupno 

prisutnih soli 

Cl - 18,980 55,04 

Na + 10,556 30,61 

2- 

SO 4 2,649 7,68 

Mg 2+ 1,272 3,69 

Ca 2+ 0,400 1,16 

K + 0,380 1,10 

- 

HCO 3 0,140 0,41 

Br - 0,065 0,19 

H 3 BO 3 0,026 0,07 

Sr 2+ 0,013 0,04 

F - 0,001 0,003 

Svi sastojci iz morske vode izmjenjuju se s okolinom u manjoj ili većoj mjeri: 

voda isparava, vraća se na kopno u obliku padalina te se vodotocima ponovo vraća u 

more. Najveće količine Ca 2+ i CO 3 2- iona nalaze se u živim organizmima (ljušture 

školjaka, puževa, kostur riba) i talože se po njihovu uginuću. Dio ovih iona nakon 

raspada životinjskih ostataka ponovno se otapa u morskoj vodi. 

Izmjena tvari u moru prikazana je na slici 11. 

Uočljivo je da postoji sedam tokova: I – atmosferske padaline, II – riječni 

nanosi, III – isparavanje s površine, IV – kemijska izmjena izmeñu mora i 

atmosphere, V – izmjena izmeñu morskih organizama i vodene sredine, VI – stvaranje 

taloga i VII – elementi s morskog dna. 

Obzirom na navedenu izmjenu, može se pretpostaviti da svi ioni iz morske 

vode u odreñenom vremenskom intervalu moraju napraviti krug. Trajanje pojedinog 

kruga karakterizirano je vremenom zadržavanja pojedine vrste iona u moru, od 

trenutka ulaza do trenutka izlaza iz vode, zbog ulaza u jedan od ostalih krugova. 

Utvrñeno je da Na + napravi krug za 260 000 000 godina, Mg 2+ za 45 000 000 godina, 

K + za 11 000 000 godina, a Ca 2+ za 8 000 000 godina. 

27

Slika 11. Izmjena tvari u moru 

2.1. SASTAV MORSKE VODE 

Iako su sva mora uglavnom povezana, morska voda raznih mora ima različit 

sadržaj soli. Sastav morske vode mijenja se u ovisnosti o karakteristikama priobalnog 

područja. Značajke koje utječu na masenu koncentraciju soli u moru (g/dm 3 morske 

vode) su: 

− smjer i vrsta morskih struja 

− podmorski izvori slatkih voda 

28

− kišne oborine 

− dubina mora 

− pritok riječnih voda koje se ulijevaju u more, razblažujući njegovu slanost. 

Na slici 12. dat je shematski prikaz koncentracije glavnih soli u morskoj vodi, dok 

je sastav morske vode u nekim morima i oceanima prikazan u tablici 5. 

Navedeni podatci ukazuju na identičnost osnovnog sastava soli (NaCl, KCl, 

MgCl 2 , CaSO 4 , MgSO 4 ) u različitim morima. Meñutim, razlike u koncentracijama soli 

su znatne. Vidljivo je da Baltičko more ima najniži sadržaj soli (najniža slanost) zbog 

priliva ogromnih količina slatke vode, koja se rijekama ulijeva u Baltičko more. 

Slika 12. Shematski prikaz koncentracije glavnih soli u morskoj vodi 

Tablica 5. Sastav važnijih anorganskih soli u morima i oceanima (g dm -3 ) 

Atlantski Sredozemno Baltičko Sjeverno Indijski 

ocean more more more ocean 

Ukupno soli: 35,58 39,26 11,03 33,10 35,33 

od toga 

NaCl 28,14 30,76 8,70 25,80 27,83 

KCl 0,69 0,66 0,11 0,70 0,51 

MgCl 2 3,44 3,44 1,41 2,90 3,53 

CaSO 4 1,42 1,69 0,62 1,30 1,18 

MgSO 4 2,28 2,39 0,18 2,20 2,38 

29

Pri eksploataciji mineralnih sirovina iz morske vode dostupne su nam, 

uglavnom, vode najužeg priobalnog područja. Zbog toga, bez obzira na identičnost 

sastava soli i opće ujednačenosti koncentracija u morskoj vodi, razlike u 

koncentracijama mogu biti znatne. Najveći utjecaj mogu vršiti slatke vode koje izviru 

u potopljenim izvorima priobalnog područja, riječne vode, utjecaj glečera i dr. 

U slučaju zatvorenih mora u koje dotječu velike količine vode, salinitet može 

biti trajno izmijenjen u odnosu na srednji salinitet morske vode. Bitan činilac pri 

ovom razmatranju je odnos izmeñu isparene vode i dotoka slatke vode. 

Razlike su vidljive već i kod usporedbe oceana, iako ogromne mase njihove vode 

prigušuju oscilacije. 

U Tihi ocean dotječe slatka voda u količini od 0,9 % ukupne vode koju on 

sadrži. Količina slatke vode koja dotječe u Atlanski ocean iznosi 2,0 % ukupne vode u 

oceanu, a u Indijski ocean 2,5 %. Ako se promatra odnos isparene vode i vode dotekle 

u oceane, opaža se ravnoteža (vidi sliku hidrološkog ciklusa, slika 2), jer se najveće 

količine vode koje ispare vraćaju kao padaline. 

U malim morima (Crno, Sredozemno), pritok slatke vode može biti relativno 

velik, a količina isparene vode može biti veća ili manja od dotoka. Crno more ima 

dotok slatke vode koji premašuje isparavanje. Zbog toga je opći salinitet mora 22 o / oo , 

a u priobalnom pojasu pada na 13 o / oo . Zbog ovoga se veliki dio vode preljeva kroz 

Bospor i Dardanele brzinom (2,0 – 2,5) m s -1 . U Sredozemnom moru je, naprotiv, 

priliv vode rijekama jednak sloju debljine 12 cm rasporeñenom po cijeloj površini 

mora. Padaline donose još 50 cm, dok je isparavanje (100 – 110) cm. Višak vode iz 

Crnog mora koji dotječe u Sredozemno more jednak je sloju debljine 6 cm, tako da je 

isparavanje (30 – 40) cm veće od svih navedenih dotoka. Manjak vode podmiruje se 

dotokom vode iz Atlanskog oceana kroz Gibraltar. Ipak, isparavanje je toliko da 

sadržaj soli znatno prelazi srednji sadržaj soli u morima. U nekim dijelovima 

Sredozemnog mora salinitet doseže 39 o / oo , dok u Jadranskom moru srednji salinitet 

iznosi 38 o / oo . U južnom dijelu Jadranskog mora salinitet je (38,48 – 38,60) o / oo , a u 

Jabučkoj kotlini (38,22 – 38,58) o / oo . Ovakvo stanje dovodi do bitnih razlika u 

ukupnoj koncentraciji soli u vodama perifernih i zatvorenih mora. 

Iz navedenog slijede dvije osnovne konstantacije: 

− salinitet smanjuju procesi koji uključuju utok svježe vode iz padalina, kopnenih 

tokova i otapanja leda 

30

− salinitet povećavaju isparavanje vode i stvaranje leda. 

Sastav mora je vrlo široko istraživan i o njemu se može naći čitav niz 

podataka. Izmjerena je koncentracija 60 elemenata u morskoj vodi. Smatra se da 

morska voda sadrži sve stabilne elemente Zemljine kore, mada se zastupljenost 

pojedinih elemenata bitno razlikuje (tablica 6). 

Tablica 6. Količina i koncentracija 60 elemenata u morskoj vodi 

Količina elementa u Ukupna količina u 

Element Koncentracija 

/ mg dm -3 morskoj vodi oceanima / t 

/ t milja -3 

Cl 19000,0 89⋅ 10 6 29,3⋅ 10 15 

Na 10500,0 49,5⋅ 10 6 16,3⋅ 10 15 

Mg 1350,0 6,4⋅ 10 6 2,1⋅ 10 15 

S 855,0 4,2⋅ 10 6 1,4⋅ 10 15 

Ca 400,0 1,9⋅ 10 6 0,6⋅ 10 15 

K 380,0 1,8⋅ 10 6 0,6⋅ 10 15 

Br 65,0 306000 0,1⋅ 10 15 

C 28,0 132000 0,04⋅ 10 15 

Sr 8,0 38000 12000⋅ 10 9 

B 4,6 23000 7100⋅ 10 9 

Si 3,0 14000 4700⋅ 10 9 

F 1,3 6100 2000⋅ 10 9 

Ar 0,6 2800 930⋅ 10 9 

N 0,5 2400 780⋅ 10 9 

Li 0,17 800 260⋅ 10 9 

Ru 0,12 570 190⋅ 10 9 

P 0,07 330 110⋅ 10 9 

J 0,06 280 93⋅ 10 9 

Ba 0,03 140 47⋅ 10 9 

In 0,02 94 31⋅ 10 9 

Zn 0,01 47 16⋅ 10 9 

Fe 0,01 47 16⋅ 10 9 

Al 0,01 47 16⋅ 10 9 

Mo 0,01 47 16⋅ 10 9 

Se 0,004 19 6⋅ 10 9 

Sn 0,003 14 5⋅ 10 9 

Cu 0,003 14 5⋅ 10 9 

As 0,003 14 5⋅ 10 9 

U 0,003 14 5⋅ 10 9 

Ni 0,002 9 3⋅ 10 9 

V 0,002 9 3⋅ 10 9 

Mn 0,002 9 3⋅ 10 9 

Ti 0,001 5 1,5⋅ 10 9 

Sb 0,0005 2 0,8⋅ 10 9 

Co 0,0005 2 0,8⋅ 10 9 

31

Tablica 6 − nastavak 

Količina elementa u Ukupna količina u 

Element Koncentracija 

/ mg dm -3 morskoj vodi oceanima / t 

/ t milja -3 

Cs 0,0005 2 0,8⋅ 10 9 

Ce 0,0004 2 0,6⋅ 10 9 

Y 0,0003 1 5⋅ 10 8 

Ag 0,0003 1 5⋅ 10 8 

La 0,0003 1 5⋅ 10 8 

Kr 0,0003 1 5⋅ 10 8 

Ne 0,0001 0,5 150⋅ 10 6 

Cd 0,0001 0,5 150⋅ 10 6 

W 0,0001 0,5 150⋅ 106 

Xe 0,0001 0,5 150⋅ 106 

Ge 0,00007 0,3 110⋅ 106 

Cr 0,00005 0,2 78⋅ 106 

Th 0,00005 0,2 78⋅ 106 

Sc 0,00004 0,2 62⋅ 106 

Pb 0,00003 0,1 46⋅ 106 

Hg 0,00003 0,1 46⋅ 106 

Ga 0,00003 0,1 46⋅ 106 

Bi 0,00002 0,1 31⋅ 106 

Nb 0,00001 0,05 15⋅ 106 

Tl 0,00001 0,05 15⋅ 106 

He 0,000005 0,03 8⋅ 106 

Au 0,000004 0,02 6⋅ 106 

Pa 2⋅ 10-9 1⋅ 10-5 3000 

Ra 1⋅ 10-10 5⋅ 10-7 150 

Rn 0,6⋅ 10-15 3⋅ 10-12 1⋅ 10-3 

Dva elementa – klor i natrij – čine 85,2 % otopljene krute tvari u morskoj 

vodi, dok devet elementa predstavlja više od 99 % ukupno otopljene krute tvari u 

morskoj vodi. Ovih devet elemenata javljaju se u stalnim odnosima jedan prema 

drugome, kako slijedi: 

Cl – ion 54,8 % 

Na + 30,4 % 

2- 

SO 4 7,5 % 

Mg 2+ 3,7 % 

Ca 2+ 1,2 % 

K + 1,1 % 

2- 

CO 3 0,3 % 

Br - 0,2 % 

B - 0,07 % 

85,2 % 

> 99 % 

32

Srednji sadržaj elemenata u morima i oceanima prikazan je u tablici 7. Baza za 

proračun je masa 1 dm 3 morske vode (1030 g). 

Tablica 7. Srednji sadržaj elemenata u morima i oceanima (baza = 1030 g morske 

vode) 

Element Mas. % Element Mas. % Element Mas. % 

O 88,89 C 2,5⋅ 10 -3 Y 3,0⋅ 10 -8 

H 10,80 N 2,3⋅ 10 -3 Ni 1,0⋅ 10 -7 

Cl 1,93 Sr 1,0⋅ 10 -4 Ce 4,0⋅ 10 -8 

Na 1,07 B 3,6⋅ 10 -4 La 3,0⋅ 10 -8 

Mg 0,13 F 1,0⋅ 10 -4 Sc 3,0⋅ 10 -9 

S 0,091 Si 5,0⋅ 10 -5 Hg 3,0⋅ 10 -9 

Ca 0,042 Rb 2,0⋅ 10 -5 Ag 4,0⋅ 10 -9 

K 0,038 Li 1,0⋅ 10 -5 Au 4,0⋅ 10 -10 

Br 6,6⋅ 10 -3 J 5,0⋅ 10 -6 Ra 10 -14 

Dy 4,0⋅ 10 -3 P 5,0⋅ 10 -6 U 10 -7 

Iz podataka prikazanih u tablici 7 vidljivo je da masa magnezija u 1 dm 3 

morske vode iznosi 1,35 g, a masa kalcija 0,43 g. 

Rezultati ispitivanja sastava uzorka morske vode, uzetog s lokacije Instituta za 

oceanografiju i ribarstvo u Splitu, prikazani su u tablici 8. 

Tablica 8. Kemijski sastav morske vode s lokacije Oceanografskog instituta u Splitu 

Sastojak CaO 

(Ca) 

g dm -3 0,580 

(0,41) 

MgO 

(Mg) 

2,447 

(1,48) 

CO 2 

B 

0,0473 4,843 . 10 -3 

Iz rezultata prikazanih u tablici 8 proizilazi da masa magnezija (Mg) u 1 dm 3 

morske vode iznosi 1,48 g, a masa kalcija (Ca) 0,41 g. 

Uočava se, dakle, ujednačenost koncentracija navedenih elemenata (tablica 7). 

Danas se najpouzdanijim načinom prikazivanja sadržaja mineralnih tvari u 

morskoj/oceanskoj vodi smatra prikazivanje mineralnih tvari u obliku iona. Nekada su 

autori običavali davati prikaze koncentracija u obliku soli. To, meñutim, nije sasvim 

ispravno obzirom na činjenicu da samo četiri iona (Na + , Mg 2+ , SO 2- 4 , Cl - ) mogu iz 

morske vode kristalizirati u obliku desetak različitih soli. Ioni iz morske vode nalaze 

33

se djelomično slobodni, a djelomično u obliku kompleksnih iona ili molekula 

(spojeva). Primjerice, oko 1/3 Mg i Ca nalazi se u električki neutralnim sulfatnim 

kompleksima, slobodnih SO 2- 4 iona ima svega 8 %, dok je koncentracija kompleksnog 

NaSO - 4 iona oko 0,7 g dm -3 . 

U tablici 9 prikazana je srednja koncentracija 11 glavnih iona, koji čine više 

od 99,9 % sastojaka otopljenih u morskoj vodi. Važno je napomenuti da se ovih 11 

iona pojavljuje u konstantnim odnosima jedan prema drugom. Drugim riječima, 

promjena u salinitetu nema utjecaja na relativni odnos glavnih konstituenata – njihove 

koncentracije mijenjaju se u istom odnosu (njihovi ionski udjeli ostaju konstantni). 

Stalnost sastava morske vode je od velikog značenja za eksploataciju mineralnih 

sirovina iz morske vode. 

Tablica 9. Srednja koncentracija glavnih iona u morskoj vodi 

Ioni g kg -1 ( o / oo ) 

Cl - 

18,980 ⎫ 

2- 

SO 4 

HCO - 2- 

2,649 

⎪ 

3 i CO 3 

⎪ 

Br - 

0,40 ⎪ 

- 

⎬ (anioni) 

uk. 

= 21, 861 

H 2 BO 3 0,65 

F - ⎪ 

0,026 ⎪ 

⎪ 

0,001 

⎭ 

o / oo 

Na + 

Mg 2+ 

Ca 2+ 

K + 

Sr 2+ 

10,556 ⎫ 

1,272 

⎪ 

⎪ 

0,400 ⎪ 

⎬ (kationi) 

0,380 ⎪ 

0,013 ⎪ 

⎪ 

⎭ 

uk. 

= 

12,621 

o / oo 

Ukupni salinitet 

34,482 o / oo 

34

Iz tablice 9 vidljivo je da omjer koncentracije K + u odnosu na ukupni salinitet od 

34,482 o / oo iznosi 0,011. Ako se salinitet poveća na 36 o / oo onda koncentracije K + iznosi 

0,396 o / oo , a ako se salinitet smanji na 33 o / oo onda koncentracije K + iznosi 0,363 o / oo . 

Omjer koncentracije K + i Cl - je: 

+ 

[ K ] 

− 

[ Cl ] 

= 

0,380 

= 0,020 

18,98 

Taj se omjer neće promijeniti promjenom saliniteta, tj. relativni odnosi glavnih 

konstituenata ostaju isti. 

Iz tablice 9 vidljivo je, takoñer, da omjer koncentracije Cl - u odnosu na ukupni 

salinitet od 34,482 o / oo iznosi 0,55. Ako se salinitet poveća na 36 o / oo onda koncentracije 

Cl - iznosi 19,80 o / oo , a ako se salinitet smanji na 33 o / oo onda koncentracije Cl - 

18,15 o / oo . 

iznosi 

Omjer K + i Cl - je: 

+ 

[ K ] 

− 

[ Cl ] 

= 

0,396 

= 0,020 

19,80 

+ 

[ K ] 

odnosno 

− 

[ Cl ] 

= 

0,363 

= 0,020 

18,15 

Temeljem navedenog može se zaključiti da su glavni ioni u morskoj vodi (oni koji daju 

bitan doprinos salinitetu), uvijek, ili gotovo uvijek, prisutni u istim relativnim omjerima, 

unatoč tomu što se ukupna količina soli može mijenjati. 

U skladu s Meñunarodnom Komisijom za ispitivanje mora/oceana, ustanovljenom 

još 1899. godine, salinitet je mjera za količinu otopljenih soli u morskoj vodi. Salinitet se 

definira kao masa anorganskih soli u 1 kg morske vode kada se svi karbonati pretvore u 

okside, bromidi i jodidi u kloride, a sve organske tvari se potpuno oksidiraju. Dakle, 

salinitet je mjera stupnja slanosti vode u oceanu, a funkcija je ukupne mase soli 

otopljenih u odreñenoj količini morske vode. 

Salinitet se, od 1980. godine, obavezatno izražava u promilima, o / oo , (dijelovi na 

tisuću, g kg -1 ili g dm -3 uz pretpostavku da 1 dm 3 morske vode odgovara masi od 1 kg). 

Tako morska voda koja ima ukupno otopljeni sadržaj soli 3,45 mas. %, ima salinitet 34,5 

o / oo . 

35

U novije vrijeme, primjenom konduktometara “nove generacije”, uvedena je nova 

“praktična skala saliniteta”, a salinitet se definira kao vodljivost propisanog standarda i 

jedinica mu je “psu” (engl. practical salinity units). U većini slučajeva može se 

pretpostaviti da su “psu” i stara jedinica promili ( o / oo ) istoznačnice. 

Tablice sa srednjom koncentracijom glavnih sastojaka u morskoj vodi mogu se 

često naći u literaturi. Razlike u sadržaju izmeñu podataka pojedinih autora posljedica su 

metoda uzetih za proračun srednjih vrijednosti (tablica 10). 

Tablica 10. Srednja vrijednost elemenata u morskoj vodi 

Element Koncentracija / mg dm -3 Kemijski oblik Ukupna količina 

u oceanima / t 

Cl 1,95 . 10 4 Cl - 2,57 . 10 16 

Na 1,077 . 10 4 Na + 1,42 . 10 16 

Mg 1,290 . 10 3 Mg 2+ , MgSO 4 , MgCO 3 1,71 . 10 15 

S 9,05 . 10 2 SO 2- - 

4 , NaSO 4 1,2 . 10 15 

Ca 4,12 . 10 2 Ca 2+ 5,45 . 10 14 

K 3,80 . 10 2 K + 5,02 . 10 14 

Br 67 Br - 8,86 . 10 13 

C 28 HCO -, 3 CO 2- 3 , CO 2 (g) 3,7 . 10 13 

N 11,5 N 2 (g), NO - + 

3 , NH 4 1,5 . 10 13 

Sr 8 Sr 2+ 1,06 . 10 13 

O 6 O 2 (g) 7,93 . 10 12 

B 4,4 B(OH) 3 , B(OH) - - 

4 , H 2 BO 3 5,82 . 10 12 

Si 2 Si(OH) 4 2,64 . 10 12 

F 1,3 F - , MgF + 1,72 . 10 12 

Ar 0,43 Ar(g) 5,68 . 10 11 

Li 0,18 Li + 2,38 . 10 11 

Rb 0,12 Rb + 1,59 . 10 11 

P 6 . 10 -2 HPO 2- 4 , PO 3- - 

4 , H 2 PO 4 7,93 . 10 10 

I 6 . 10 -2 IO - 3 , I - 7,93 . 10 10 

Ba 2 . 10 -2 Ba 2+ 2,64 . 10 10 

Mo 1 . 10 -2 2- 

MoO 4 1,32 . 10 10 

U 3,2 . 10 -3 4- 

UO 2 (CO 3 ) 2 4,23 . 10 9 

V 2 . 10 -3 H 2 VO - 2- 

4 , HVO 4 2,64 . 10 9 

As 2 . 10 -3 HAsO 2- - 

4 , H 2 AsO 4 2,64 . 10 9 

Ti 1 . 10 -3 Ti(OH) 4 1,32 . 10 9 

36




Zn 5 . 10 -4 ZnOH + , Zn 2+ , ZnCO 3 6,61 . 10 8 

Ni 4,8 . 10 -4 Ni 2+ , NiCO 3 , NiCl + 6,35 . 10 8 

Al 4 . 10 -4 - 

Al(OH) 4 5,29 . 10 8 

Cs 4.10-4 Cs+ 5,29.108 

Cr 3.10-4 Cr(OH) 3 , CrO 2- - 

4 , NaCrO 4 3,97.108 

Sb 2.10-4 

- 

Sb(OH) 6 2,64.108 

Kr 2.10-4 Kr(g) 2,64.108 

Se 2.10-4 SeO 2- 2- 

3 , SeO 4 2,64.108 

Ne 1,2.10-4 Ne(g) 1,59.108 

Cd 1.10-4 CdCl 2 1,32.108 

Cu 1.10-4 CuCO 3 , Cu(OH) + , Cu 2+ 1,32.108 

W 1.10-4 

2- 

WO 4 1,32.108 

Fe 5,5.10-5 Fe(OH) + - 

2 , Fe(OH) 4 7,27.107 

Xe 5.10-5 Xe(g) 6,61.107 

Mn 3.10-5 Mn 2+ , MnCl + 3,97.107 

Zr 3.10-5 Zr(OH) 4 3,97.107 

Nb 1.10-5 

- 

Nb(OH) 6 1,32.107 

Tl 1.10-5 Tl + 1,32.107 

Th 1.10-5 Th(OH) 4 1,32.107 

Hf 7.10-6 

- 

Hf(OH) 5 9,25.106 

He 6,8.10-6 He(g) 8,99.106 

Ge 5.10-6 

- 

Ge(OH) 4 , H 3 GeO 4 6,61.106 

Re 4.10-6 

- 

ReO 4 5,29.106 

Co 3.10-6 Co 2+ 3,97.106 

La 3.10-6 La(OH) 3 , La 3+ + 

, LaCO 3 3,97.106 

Nd 3.10-6 Nd(OH) 3 , Nd 3+ + 

, NdCO 3 3,97.106 

Ce 2.10-6 Ce(OH) 3 , Ce 3+ + 

, CeCO 3 2,64.106 

Pb 2.10-6 PbCO 3 , Pb 2+ 2- 

, Pb(CO 3 ) 2 2,64.106 

Ag 2.10-6 

- 

AgCl 2 2,64.106 

Ga 2.10-6 

- 

Ga(OH) 4 2,64.106 

Ta 2.10-6 Ta(OH) 5 2,64.106 

Y 1.10-6 YCO + + 

3 , Y 3 1,32.106 

Hg 1.10-6 HgCl 2- 4 , HgCl 2 1,32.106 

Dy 9.10-7 Dy(OH) 3 , Dy 3+ + 

, DyCO 3 1,19.106 

Er 8.10-7 Er(OH) 3 , Er 3+ + 

, ErCO 3 1,06.106 

Yb 8.10-7 

+ 

Yb(OH) 3 , YbCO 3 1,06.106 

Gd 7.10-7 Gd(OH) 3 , Gd 3+ + 

, GdCO 3 9,25.105 

Pr 6.10-7 Pr(OH) 3 , Pr 3+ + 

, PrCO 3 7,93.105 

Sm 6.10-7 Sm(OH) 3 , Sm 3+ + 

, SmCO 3 7,93.105 

37




Sn 6.10-7 

- 

SnO(OH) 3 7,93.105 

Sc 6.10-7 Sc(OH) 3 7,93.105 

Ho 3.10-7 Ho(OH) 3 , Ho 3+ + 

, HoCO 3 3,97.105 

Be 2.10-7 BeOH + 2,64.105 

Lu 2.0-7 Lu(OH) 2+ + 

, LuCO 3 2,64.105 

Eu 2 . 10 -7 Eu(OH) 3 , Eu 3+ + 

, EuCO 3 2,64 . 10 5 

In 2 . 10 -7 2+ 

In(OH) 3 , In(OH) 2 2,64 . 10 5 

Tm 2 . 10 -7 Tm(OH) 3 , Tm 3+ + 

, TmCO 3 2,64 . 10 5 

Tb 1 . 10 -7 Tb(OH) 3 , Tb 3+ + 

, TbCO 3 1,32 . 10 5 

Pd 5 . 10 -8 Pd 2+ , PdCl + 6,61 . 10 4 

Au 2 . 10 -8 - 

AuCl 2 2,64 . 10 4 

Bi 2 . 10 -8 BiO + + 

, Bi(OH) 2 2,64 . 10 4 

Te 1 . 10 -8 Te(OH) 6 1,32 . 10 4 

Ra 7 . 10 -11 Ra 2+ 92,5 

Pa 5 . 10 -11 nepoznat 66,1 

Rn 6 . 10 -16 Rn(g) 7,93 . 10 -4 

Po 5 . 10 -16 Po 2- 3 , Po(OH) 2 ? 6,61 . 10 -4 

Sastojci, relativne koncentracije kojih ostaju stalne u morskoj vodi, nazivaju se 

“konzervativnim”. Promjene apsolutnih količina tih sastojaka mogu se pripisati isključivo 

dodavanju ili oduzimanju slatke vode u oceane. Manje zastupljeni sastojci morske vode 

poput bora, litija, antimona, uranija i broma su takoñer “konzervativni”. 

Sastojci koji se značajno mijenjaju u odnosu na lokalni salinitet, nazivaju se 

“nekonzervativnim”. Mnoge od ovih promjena su povezane s glavnom ulogom mora kao 

staništa za žive organizme. Naime, morski su organizmi imali velik utjecaj na kemijsku 

evoluciju ovog planeta, budući da je proizvodnjom organske tvari pomoću fotosintetskih 

organizama stvorena Zemljina atmosfera, bogata kisikom. Uz to, morske su biljke bile 

odgovorne za vezivanje ogromnih količina ugljika u morskim sedimentima. Biljke “žive” 

isključivo u vodama blizu površine, gdje asimiliraju dovoljno Sunčeva svjetla potrebnog 

za fotosintezu. 

Biljke i životinje u svom prehrambenom lancu osiromašuju ove vode hranjivim 

tvarima (fosfati, nitrati, otopljeni SiO 2 , otopljeni CO 2 ), koje pretvaraju u organsku i 

koštanu tvar. Budući da se ovi sastojci talože pri morskom dnu u mrtvim organizmima ili 

fekalnoj tvari, čvrsti dijelovi tijela se ponovno otapaju. Djelovanjem bakterija tkiva se 

38

zo raspadaju, uslijed čega se vode blizu dna, tzv. “pridnene vode”, relativno brzo 

obogaćuju hranjivim sastojcima (nutrijenti). Stoga su ovi sastojci “uvjetovani”. 

Mnogi elementi u tragovima (stroncij, kadmij, barij, krom) takoñer slijede procese 

koji su povezani s prehranom, premda, u mnogim slučajevima, nije jasno kako su ovi 

elementi uključeni u oceanske biokemijske mehanizme. 

U tablici 11 naznačene su količine i ponašanje pojedinih elemenata u oceanu, 

razdvajajući ih na “konzervativne” i “nekonzervativne” grupe. 

Od elemenata koji su navedeni kao hranjive tvari (oni koji su povezani s 

prehranom), pet njih je osobito važno: fosfor u obliku fosfata, dušik u obliku nitrata, 

silicij u obliku SiO 2 , te cink i kadmij. Oni gotovo da nisu prisutni u površinskim vodama 

te se označavaju kao biolimitirajući sastojci morske vode, budući da su vrlo učinkovito 

“potrošeni” od mikroorganizama. Naime, oni sudjeluju u metaboličkim ciklusima 

morskih organizama. Meñutim, biljke mogu “zabunom” Zn i Cd “inkorporirati” kao 

fosfor. 

Isti koncept podjele, na “konzervativne” i “nekonzervativne” elemente, može se 

primijeniti i na ione koji procesima u oceanima stvaraju ili troše vodikove ione. 

Većina iona u morskoj vodi (Na + , Ca 2+ , K + , Mg 2+ , SO 2- 4 , NO - 3 , Cl - ) nije pogoñena 

promjenama kiselosti, jer nisu asocirani u vrstama koje sadrže jedan ili više vodikovih 

iona (poput bikarbonata). Te ione nazivamo “konzervativnima”. 

Mnogi drugi, uključujući ne samo HCO - 3 i CO 2- 3 , već i B(OH) - 4 , HSO - 4 , SO 2- 4 te 

niz organskih iona, su “nekonzervativni” ioni. Stoga se relativna količina tih iona može 

ponekad vrlo značajno mijenjati od jednog do drugog dijela oceana. 

39

Tablica 11. Sadržaji i ponašanje pojedinih elemenata u morskoj vodi 

Element Površinska koncentracija Koncentracija na dubini Ponašanje 

Li 178 µg/kg konzervativan 

B 4,4 mg/kg konzervativan 

C 2,039 µmol/kg 2,264 µmol/kg (714 m) nutrijent 

N (N 2 ) 560 µmol/kg (995 m) plin – nije nutrijent 

(NO - 3 ) < 3 . 10 -7 mol/kg 41 µmol/kg (891 m) nutrijent 

O (O 2 ) 205 µmol/kg 47 µmol/kg ( 891 m) nutrijent-uvjetovan 

F 1,3 mg/kg konzervativan 

Na 10,781 g/kg konzervativan 

Mg 1,284 g/kg konzervativan 

Al 1,0 µg/kg 0,6 µg/kg ? 

Si 2,0 µmol/kg 100,8 µmol/kg (891 m) nutrijent 

P 0,08 µmol/kg 2,84 µmol/kg (891 m) nutrijent 

S 2,712 g/kg konzervativan 

Cl 19,353 g/kg konzervativan 

K 399 mg/kg konzervativan 

Ca 417,6 mg/kg 413,6 mg/kg (1000 m) konzervativan 

Cr 268 ng/kg 296 ng/kg (1000 m) nutrijent – uvjetovan 

Mn 34 ng/kg 38 ng/kg (985 m) nutrijent – uvjetovan 

Fe 8 ng/kg 45 ng/kg nutrijent – uvjetovan 

Ni 146 ng/kg 566 ng/kg (985 m) nutrijent – uvjetovan 

Cu 34 ng/kg 130 ng/kg (985 m) nutrijent – uvjetovan 

Zn 6-7 ng/kg 438 ng/kg (985 m) nutrijent – uvjetovan 

As 1,1 µg/kg 1,8 µg/kg (1000 m) nutrijent – uvjetovan 

Br 67 mg/kg konzervativan 

Rb 124 µg/kg konzervativan 

Sr 7,404 mg/kg 7,720 mg/kg (700 m) nutrijent – uvjetovan 

Cd 0,3 ng/kg 117 ng/kg (985 m) nutrijent – uvjetovan 

Sn 1,0 ng/kg antropogen 

I 48 µg/kg 60 µg/kg (1036 m) nutrijent – uvjetovan 

Cs 0,3 µg/kg konzervativan 

Ba 4,8 µg/kg 13,3 µg/kg (997 m) nutrijent – uvjetovan 

Hg 3 ng/kg 4 ng/kg (1000 m) nutrijent – uvjetovan 

Pb 13,6 ng/kg 4,5 ng/kg (1000 m) antropogen 

U 3,2 µg/kg konzervativan 

40

Tijekom isparavanja morske vode slabo topljive soli će prve postići zasićenje. 

Redoslijed taloženja je u smjeru povećanja topljivosti, a ne u smjeru količine. Na slici 

13 je prikazan redoslijed taloženja soli iz morske vode s relativnim udjelom 

istaloženih soli. 

isparavanje 

CaCO 3 CaSO 4 NaCl K i Mg soli 

Slika. 13. Redoslijed taloženja soli pri isparavanju morske vode. (Morska voda sadrži 

3,5 % otopljenih soli.) 

Prvi se taloži kalcijev karbonat, CaCO 3 , s malim udjelom soli zbog relativno niskog 

sadržaja CO 2- 3 i HCO - 3 iona. Kalcijev sulfat, CaSO 4 , taloži se kao anhidrat ili kao gips 

CaSO . 4 2H 2 O, ovisno o uvjetima. Natrijev klorid, NaCl, najviše je zastupljen po 

količini. Zaostala “gorka voda” sadrži kloride kalija i magnezija koji su najviše 

topljivi i zato se zadnji istalože. 

41

2.2. EKSPLOATACIJA MINERALA OTOPLJENIH U MORSKOJ VODI 

Iako rezultati oceanografskih istraživanja ukazuju na to da su u morskoj vodi 

otopljene različite anorganske soli i metali (tablice od 6 do 11) vrlo je mali broj onih 

koji se industrijski ekstrahiraju iz morske vode: ili im je koncentracija preniska za 

ekonomsku proizvodnju ili dotičnih mineralnih tvari ima u dovoljnim količinama na 

kopnu. 

Mineralne sirovine, koje se danas ekonomski eksploatiraju iz mora i oceana 

su: NaCl, Br 2 , sumpor (Meksički zaljev) te posljednjih desetljeća Mg(OH) 2 (Kina, 

Irska, Izrael, Francuska, Južna Koreja, USA, Japan, Meksiko, Brazil, Jordan). 

Tehnologija dobivanja pitke iz morske/oceanske vode osobito je razvijena u arapskim 

zemljama. 

2.2.1. Magnezij iz morske vode 

Zbog čega interes za ekstrakciju magnezija iz morske vode? Ponajviše zbog 

sve veće nestašice prirodne magnezitne rudače. 

Glavna komponenta sirovog magnezita je mineral magnezit, MgCO 3 , uz koji 

se u manjim količinama nalaze stalni prateći minerali: dolomit, serpentin, kalcedon, 

kvarc, talk, brucit itd. Sastav ovih pratećih minerala ovisi o načinu postanka (geneza) 

sirovog magnezita. Sirovi magneziti najčešće se dijele na kristalne i kriptokristalne 

(amorfni, gusti). 

Kristalni magnezit se u prirodi javlja kao proizvod izmjene vapnenca i 

dolomita pod djelovanjem otopine magnezijeva hidrogenkarbonata. Reakcije su 

sljedeće: 

CaCO 3 (s) + Mg 2+ (aq) + 2HCO 3 - (aq) = MgCO 3 (s) + Ca 2+ (aq) + 2HCO 3 - (aq) (1) 

MgCO 3 . CaCO 3 (s) + Mg 2+ (aq) + 2HCO 3 - (aq) = MgCO 3 (s) + Ca 2+ (aq) + 2HCO 3 - (aq) (2) 

Kao rezultat ovih reakcija nastaje magnezijev karbonat (magnezit), MgCO 3 , koji se 

taloži. Ovako nastali magnezit sadrži dolomit i vapnenac kao popratne minerale. U 

mnogim magnezitima, pored ovih minerala, prisutan je i povećani sadržaj željezovog 

(III) karbonata. 

42

Amorfni magneziti predstavljaju proizvod polimorfnih promjena magnezijevih 

silikata pod djelovanjem CO 2 i H 2 O. Reakcije su sljedeće: 

Mg 2 SiO 4 (s) + 2CO 2 (g) = 2MgCO 3 (s) + SiO 2 (s) (3) 

Mg 3 (OH) 4 . Si 2 O 5 (s) + 3CO 2 (g) = 3MgCO 3 (s) + 2SiO 2 (s) +2H 2 O (4) 

U amorfnom magnezitu se, prema tome, kao primjesa nalazi SiO 2 , uz manje 

količine CaO, Fe 2 O 3 i Al 2 O 3 . Osnovna karakteristika ovih magnezita je visok sadržaj 

magnezitne tvari, MgCO 3 . 

Značajna nalazišta kristalnog magnezita (s visokim sadržajem Fe) su u 

Austriji, Češkoj, Slovačkoj, Rusiji (Ural), USA (Washington), dok se nalazišta 

kriptokristalnog magnezita nalaze u Grčkoj, Turskoj, Kaliforniji, Srbiji (Goleš, Bela 

Stena). Ostala prirodna nalazišta magnezita su u Kini (Mandžurija), Indiji (Madras) te 

Južnoafričkoj Republici. 

Tipičan kemijski sastav kriptokristalnog (amorfnog) magnezita, izražen u mas. %, je 

kako slijedi: 

Kemijski 

sastav 

Uzorak 1 / mas. % Uzorak 2 / mas. % 

SiO 2 1,0 0,50 – 1,50 

CaO 1,8 0,70 –1,00 

R 2 O 3 1,4 max. 0,70 

MgO 45 46 

(R 2 O 3 = Fe 2 O 3 + Al 2 O 3 ) 

Uzorak 1 = sedimentni magnezit (Bela Stena) 

Uzorak 2 = žilni magnezit (Goleš, Šumadija) 

Postoji još jedan važan razlog pojačanog interesa za ekstrakcijom magnezija iz 

morske vode. Naime, tehnološke promjene u industriji čelika, posebno u procesima 

rafinacije čelika i kontinuiranog lijevanja, nameću potrebu za poboljšanjem kvaliteta 

već postojećih te razvoj novih baznih vatrostalnih materijala, na osnovi MgO, Al 2 O 3 i 

ZrO 2 , visoke postojanosti na koroziju i habanje. Tehnološki izazovi proizvodnje 

43

vatrostalnih materijala na osnovi magnezijeva oksida vezani su za izvore polaznog 

materijala i metodologiju procesa u svrhu dobivanja novih materijala visokog 

kvaliteta, tj. visokog sadržaja MgO, niskog sadržaja bora i željeza, visoke gustoće, 

visokog stupnja izravne periklas-periklas veze i srednjeg promjera zrna periklasa. 

Dakle, razvoj tehnologije čelika zahtijeva vatrostalne magnezitne materijale 

koji se sastoje od vrlo čistog MgO, kakav se najbolje može dobiti iz morske vode uz 

upotrebu taložnog sredstva (vapna iz vapnenca ili, pak, dolomitnog vapna), koji u 

potpunosti odgovaraju toj namjeni. 

Potrebno je istaknuti da je tehnologija dobivanja magnezijeva oksida iz 

morske vode dosta složenija od tehnologije dobivanja magnezijeva oksida iz 

magnezita, ali je zato moguće dobiti vrlo čisti sinterirani MgO, kakvog zahtjeva 

industrija čelika, cementa i dr. Naime, koriste li se u industriji čelika konvektorske 

peći (umjesto Siemens-Martinovih peći) vatrostalni ozid treba biti izgrañen od vrlo 

čistog sinteriranog magnezijeva oksida, jer je brzina oksidacije nepoželjih elemenata u 

sirovom željezu do dvadeset puta veća. Procesi oksidacije, koji se odvijaju pri 

visokim temperaturama (1800 o C) i tlakovima, uz naglo stvaranje vrlo erozivne 

troske, postavljaju stroge kriterije za kvalitet vatrostalnog materijala u pogledu 

njegovog kemijskog sastava, mehaničke čvrstoće i otpornosti na kemijsku koroziju. 

Prednost magnezijeva oksida dobivenog iz morske vode nije samo u tome što 

je more neiscrpan izvor magnezijevih spojeva (sadržaj magnezijeva oksida, MgO, u 

morskoj vodi iznosi 3⋅10 6 t/km 3 ) već i u većoj čistoći sinteriranog magnezijeva 

oksida. Kvalitetni sinterirani magnezijev oksid sa sadržajem MgO > 98 mas. %, danas 

se gotovo isključivo dobiva iz mora. 

Iako magnezijev oksid dobiven iz morske vode sadrži B 2 O 3 kao onečišćenje u 

konačnom proizvodu, pogodnim načinom ispiranja dobivenog taloga magnezijeva 

hidroksida moguće ga je sniziti na najmanju moguću mjeru (< 0,05 mas. %). 

Zahvaljujući visokom stupnju vatrostalnosti [MgO se tali na (2823 ± 40) o C], 

vatrostalni materijali na bazi magnezijeva oksida su neotrovni i kemijski inertni 

(otporni su na djelovanje mnogih kiselina, kiselih plinova, baznih troski i neutralnih 

soli, a s ugljikom reagiraju tek iznad 1800 o C). 

Dakle, velike zalihe magnezija u morskoj vodi (1 kubična milja sadrži 6,4 

milijuna tona magnezija, odnosno 0,13 % magnezija u cijeloj masi morske vode – 

tablica 7) i nedostatak drugih kvalitetnih sirovina, prvenstveno magnezita, doprinijeli 

44

su da se u pojedinim industrijskim zemljama (Engleska, USA, Japan) razvije i 

primijeni postupak dobivanja magnezija iz morske vode. Svjetskoj proizvodnji 

magnezija značajno doprinosi dvadesetak postrojenja u kojima se magnezijev 

hidroksid dobiva iz morske vode i/ili slanih izvora, što iznosi oko 14 % ukupne 

svjetske proizvodnje magnezija (tablica 12). 

Proces dobivanja magnezija iz morske vode uključuje taloženje magnezijeva 

hidroksida, Mg(OH) 2 , koji nastaje reakcijom magnezijevih soli, MgCl 2 i MgSO 4 , 

prisutnih u morskoj vodi s odgovarajućim baznim reagensom (kalcinirani dolomit ili 

kalcinirano vapno u obliku otopine ili mulja). Dakle, magnezij otopljen u obliku 

magnezijeva klorida i magnezijeva sulfata izdvaja se taloženjem netopljivog 

magnezijeva hidroksida, postupcima koji su u svijetu razvijeni već preko 50 godina u 

industrijskim mjerilima. 

Prvi pokušaji proizvodnje magnezija iz morske vode, uz upotrebu vapna iz 

vapnenca kao taložnog sredstva, bili su krajem 19. st. (1885. godine) u malom 

postrojenju na južnoj obali Francuske (u blizini Sete). Meñutim, ti rani pokušaji 

proizvodnje magnezija iz morske vode u komercijalne svrhe uglavnom su propadali, 

zbog neodgovarajuće opreme i poteškoća u rukovanju istaloženim magnezijevim 

hidroksidom. Naime, talog magnezijeva hidroksida je „želatinozan“ te se vrlo teško 

taloži, odnosno filtrira. 

Godine 1935. “Marine Chemical Corporation“, u južnom dijelu San Francisca 

(USA), korištenjem ljuski školjaka (kamenice) kao izvora vapna (taložno sredstvo), 

započela je značajniju proizvodnju magnezijeva hidroksida iz morske vode (uglavnom 

za potrebe farmaceutske industrije). 

Godine 1938. “Steetley Company“, u sjeveroistočnoj Engleskoj, započela je 

prvu komercijalnu proizvodnju magnezijeva hidroksida iz morske vode, uz upotrebu 

dolomitnog vapna kao taložnog sredstva, radi snabdjevanja čeličana vatrostalnim 

materijalom. Postrojenje kapaciteta 10 000 t Mg godišnje, izgrañeno je u Hartlepoolu 

1937. Zašto baš tada? Izbijanjem II. svjetskog rata proizvodnja lako zapaljivih bombi 

i lakih legura za konstrukciju aviona zahtjevala je ogromne količine magnezijeva 

hidroksida za njegovu redukciju u metalni magnezij (ρ Mg = 1,74 g cm -3 , ρ Al = 2,70 g 

cm -3 , ρ Fe = 7,87 g cm -3 ). Radi toga je proizvodnja magnezijeva oksida, kao 

vatrostalnog materijala, dobila novu i prioritetnu važnost te je, s obzirom na manjak 

magnezita kao sirovinske baze, nametnula potrebu za alternativnim izvorima, tj. 

45

morskom vodom. U Cumberlandu kod Harringtona se tada otvaraju novi pogoni 

kapaciteta 40 kt godišnje. 

Tablica 12. Proizvodnja sintetskog magnezijeva oksida u svijetu. 

Država Kompanija Godišnja proizvodnja (2000. god.) 

Kina Manchurian Sewater Works 10 kt vatrostalnog MgO 

Jiaozhou Guhe Magnesium 3 kt kalciniranog MgO 

Salt Factory 

Francuska Scora < 10 Gt kalciniranog MgO 

Irska Premier Periclase 90 kt vatrostalnog Mgo 

Izrael Dead Sea Periclase 10 kt kalciniranog MgO 

60 kt vatrostalnog MgO 

Jordan Jordan Magnesia Company 50 kt vatrostalnog MgO 

Ltd. 

10 kt kalciniranog MgO i Mg(OH) 2 

Južna Sam Hwa Chemical Co. 50 kt vatrostalnog MgO 

Koreja 

Japan UBE Material Industries 

Co.,Ltd. 

Shin Nihon Salt Co., Ltd. 

Naikai Salt Ind. Co., Ltd. 

USA 

Ako Kasei Co., Ltd. 

Tateho Chemical Ind. Co., Ltd. 

Konoshima Chemical Co. 

TMG Corp. 

Nihon Kaisui Kako 

Premier Chemicals, LLC 

Martin Marietta 

Rohm & Haas 

SPI-Pharma 

250 kt vatrostalnog MgO 

50 kt kalciniranog MgO 

40 kt (35-40) % suspenzije Mg(OH) 2 

20 kt suspenzije Mg(OH) 2 

2 kt Mg(OH) 2 praha 

Mg(OH) 2 /MgO 

taljeni MgO/Mg(OH) 2 

(12 – 15) kt Mg(OH) 2 

10 kt Mg(OH) 2 

8 kt suspenzije Mg(OH) 2 / 

24 kt MgO/Mg(OH) 2 praha 

50 kt Mg(OH) 2 / kalcinirani MgO 



Mg(OH) 2 za farmaciju 

Brazil Buschle & Lepper MgO i Mg(OH) 2 iz morske vode 

visoke kakvoće 

Meksiko Penoles, S.A. de C. V. ≈ 40 kt kalciniranog hidroksida i 

vatrostalnog oksida 

Nakon II. svjetskog rata potrebe za metalnim magnezijem su se smanjile. 

Meñutim, zahtjevi za ogromnim količinama vatrostalnog magnezijeva oksida za 

potrebe industrije čelika su se povećali pa se kapacitet postrojenja u Hartlepoolu 

povećao na oko 50 kt godišnje. 

Godine 1941. “Dow Chemical Company“ kod Freeporta u Teksasu, USA, 

gradi i pušta u pogon industrijsko postrojenje za dobivanje magnezijeva hidroksida iz 

morske vode. Kao taložni reagens koristi se vapno dobiveno iz ljuski školjaka iz 

46

Meksičkog zaljeva. Prije izgradnje ovog postrojenja magnezij se dobivao iz slanih 

voda i magnezitnih ležišta. 

2.2.2. Čimbenici o kojima treba voditi računa pri proizvodnji magnezijeva 

hidroksida iz morske vode 

Bez obzira o kakvom je izvedbenom procesu riječ, tj. bez obzira na tehnološku 

shemu proizvodnje magnezijeva hidroksida iz morske vode, mora se voditi računa o 

osnovim čimbenicima koji utječu na kvalitetu gotovog proizvoda. 

Osnovne sirovine za ovu tehnologiju čine more i taložni reagens (vapno iz 

vapnenca ili pak dolomitno vapno). Morska se voda ekonomično može upotrijebiti za 

dobivanje magnezijeva hidroksida ukoliko sadrži najmanje 0,13 mas. % magnezija. 

Taj je zahtjev ispunjen na brojnim lokalitetima svetskih mora i oceana. 

Obzirom da nečistoće, sadržane u morskoj vodi i taložnom sredstvu, tijekom 

reakcije taloženja dospijevaju u talog magnezijeva hidroksida, čistoći taloga potrebno 

je posvetiti posebnu pozornost. 

Učinak vapna (vapnenca ili iz dolomita) na onečišćenje taloga magnezijeva 

hidroksida ovisi o kemijskom kvalitetu vapna (prisutnost netopljivih ili teško topljivih 

kalcijevih soli). Dugogodišnji direktor razvoja u Hartlepoolu, N. Heasman, u svom 

radu navodi maksimalne granice onečišćenja u polaznom materijalu (dolomitu ili 

vapnencu) koje iznose: 0,2 mas. % SiO 2 , 0,1 mas. % Al 2 O 3 te 0,1 mas. % Fe 2 O 3 . 

Učinak vapna na onečišćenje taloga magnezjeva hidroksida ovisi i o 

uspješnosti procesa kalcinacije: 

CaCO 3 (s) 

CaCO 3 . MgCO 3 (s) 

950 o C 

→ CaO(s) + CO 2 (g) ↑ 

950 o C 

→ CaO . MgO(s) + CO 2 (g) ↑ 

(5) 

(6) 

Proces kalcinacije potrebno je voditi tako da doñe do potpunog raspada 

karbonata, ali ne i do prepečenosti. Prepečenost rezultira stvaranjem netopljivih 

kalcijevih silikata, aluminata i ferita, koji nastaju reakcijom kalcijeva hidroksida i 

nečistoća (Si, Al, Fe) prisutnih u taložnom reagensu (dolomitu ili vapnencu) i pepelu 

goriva. 

47

Zaostali karbonat iz vapna imat će za posljedicu onečišćenje istaloženog 

magnezijeva hidroksida kalcijevim karbonatom. Naime, svaki 0,1 mas. % CO 2 slob. u 

kalciniranom vapnu uzrokuje onečišćenje od 0,18 mas. % CaO u konačnom 

proizvodu, tj. sinteriranom magnezijevom oksidu. 

Prethodnoj obradi treba podvrgnuti i morsku vodu se da bi se spriječila 

precipitacija netopljivih kalcijevih soli tijekom glavne reakcije. Naime, ako se 

hidrogenkarbonati (HCO - 3 ) i karbonati (CO 2- 3 ) ne bi uklonili iz morske vode, zajedno 

s magnezijevim hidroksidom taložio bi se i kalcijev karbonat, što bi rezultiralo 

onečišćenjem taloga Mg(OH) 2 . Ukupna precipitacija karbonata i hidrogenkarbonata 

koji su sadržani u morskoj vodi, a koja odgovara količini od 0,16 g H 2 CO 3 po kg 

morske vode, prouzročila bi onečišćenje vatrostalnog magnezijeva oksida s više od 

6,0 mas. % CaO. Naime, dodatkom dolomitnog vapna morskoj vodi, u svrhu taloženja 

magnezijeva hidroksida, povećava se alkalitet morske vode (do pH = 11,00), kao i 

koncentracija Ca 2+ iona u otopini (do 65 mg/dm 3 ) te se u stanju ravnoteže uz 

magnezijev hidroksid istaloži 99 % hidrogenkarbonata u obliku CaCO 3 te 20 % 

sulfata u obliku CaSO 4 . 

Osim karbonata i hidrogenkarbonata otopljenih u morskoj vodi, štetno djeluje i 

bor. Prisustvo bora u morskoj vodi (cca 4,6 mg dm -3 , odnosno 3,6 . 10 -4 mas. %) 

negativno se odražava na kvalitet proizvoda budući da svojstva dobivenog 

magnezijeva oksida posebne namjene, tj. visoke čvrstoće (ispitivanje na toplo) 

značajno ovise o sadržaju bora u proizvodu. Bor je prisutan u morskoj vodi kao 

nedisocirana ortoboratna kiselina, H 3 BO 3 , a djelomično kao borat ion, H 2 BO - 3 te se za 

vrijeme taloženja magnezijeva hidroksida adsorbira na talog uzrokujući onečišćenje 

taloga magnezijeva hidroksida s B(OH) 3 . Tijekom kalcinacije adsorbirani bor prelazi 

u B 2 O 3 . Sadržaj B 2 O 3 u konačnom, tj. sinteriranom magnezijevom oksidu negativno 

utječe na kvalitet vatrostalnog materijala. Na visokim temperaturama, mehanička 

otpornost vatrostalnih materijala na bazi MgO značajno opada s porastom sadržaja 

B 2 O 3 , a smanjuje se i modul elastičnosti takvih materijala. Stoga je uklanjanje B 2 O 3 iz 

sinteriranog MgO prvenstveni tehnološki zadatak. Granica onečišćenja borom ne bi 

trebala biti veća od 0,05 mas. % B 2 O 3 u konačnom proizvodu (sinterirani MgO). 

I prilikom dobivanja metalnog magnezija, elektrolizom osobito je važno da je 

sadržaj bora u magnezijevu hidroksidu sveden na najmanju moguću mjeru. Naime, 

bor uzrokuje znatne smetnje pri elektrolizi magnezijeva klorida u svrhu dobivanja 

metalnog magnezija, ako se kao šarža ćelije koristi magnezijev klorid dobiven iz 

48

morske vode. Napon pare halogenida bora (osobito klorida) je visok (1,7 kPa) tako da 

više od 70 mas. % bora ispari kao borni klorid, BCl 3 , u anodnim plinovima te kasnije 

kondenzira u kloridnoj kiselini, koja se stvara. Bor se, takoñer, može nakupiti u šarži 

ćelije u kupelji od MgCl 2 dobivenog iz magnezijeva hidroksida istaloženog iz morske 

vode, i reagirati s regeneriranom kiselinom. 

U radu sa šaržom koja nema bora, tj. u kupelji od čiste soli, istaloženi 

magnezij napušta katodu u malim kuglicama koje se ne stapaju, odnosno ne povezuju, 

čak ni uz snažno potresanje ili miješanje. Dodatak i održavanje malih količina 

kalcijeva fluorida, CaF 2 , koji se otapa u kupelji, otapa filmove koji se mogu stvoriti na 

površini kuglica magnezija. 

Prisutnost bora u šarži ćelije rezultira oslobañanjem bora na katodi, gdje dolazi 

do reakcije bora s magnezijem, uz stvaranje metalnog borida, Mg 3 B 2 . Talog Mg 3 B 2 je 

sličan Mg, a skuplja se izmeñu kristala magnezija te djeluje na magnezij kao 

disperzno sredstvo. U ovom slučaju se dodatkom kalcijeva fluorida ne može znatnije 

utjecati na otapanje filmova koji se mogu stvoriti na površini kuglica magnezija. 

Manje od 10 ppm bora u šarži ćelije nije osobito štetno, ali ako je prisutno 100 

ppm, dobiva se masa metala koja se ne može sakupiti, već jedan dio, dovoljno otežan 

prisustvom borida, tone i skuplja se u mulju na dnu ćelije. Stvaranje mulja u količini 

višestruko većoj od normalne pogoršava rad ćelije; metalni magnezij se ne sjedinjuje i 

učinkovitost proizvodnje opada. Bor se najbolje drži pod kontrolom sprječavanjem 

njegove prisutnosti u šarži ćelije, što se postiže kemijskom obradom razrijeñenih 

otopina magnezijeva klorida. 

2.3. TEHNOLOŠKI PROCES DOBIVANJA MAGNEZIJEVA OKSIDA IZ 

MORSKE VODE 

Tehnološki proces dobivanja magnezijeva oksida iz morske vode može se 

podijeliti na nekoliko uzastopnih faza: 

− predobrada morske vode 

− taloženje magnezijeva hidroksida 

− sedimentacija magnezijeva hidroksida 

− neutralizacija otpadne morske vode 

− ispiranje i filtracija taloga magnezijeva hidroksida 

49

− obrada magnezijeva hidroksida nakon filtracije. 

Na slici 15 prikazan je opći dijagram toka procesa dobivanja magnezijeva 

hidroksida/magnezijeva oksida iz morske vode. 

Slika 15. Opći dijagram toka dobivanja magnezijeva hidroksida iz morske vode 

50

Pri odabiru lokacije postrojenja za ekstrakciju magnezija iz morske vode trebaju 

biti zadovoljene sljedeće značajke: 

1. Osigurana kontinuirana količina morske vode koja ide na proces obrade. Za usis 

nije bitna udaljenost, ali je vrlo bitna visinska razlika. Transport do pogona i 

unutar pogona obavlja se pomoću crpki. 

2. Što niži troškovi goriva za kalcinaciju taložnog sredstva (toplinska energija). Što 

niža cijena električne energije za elektrolizu. 

3. Što niža cijena taložnog sredstva i što niži troškovi prijevoza. 

4. Mogućnost potpune automatizacije i kompjutorizacije voñenja procesa. 

5. Povoljan geografski položaj postrojenja da bi se izbjegla mogućnost razrjeñenja 

ulazne morske vode s efluentom (otpadna morska voda) iz postrojenja. 

2.3.1. Predobrada morske vode 

Predobrada morske vode može se podijeliti na sljedeće faze: 

− uklanjanje krutih onečišćenja – prolaskom morske vode kroz sita 

− uklanjanje pijeska – pomoću filtara i mikroorganizama pomoću sterilizatora 

− kloriranje morske vode da se spriječi obraštaj (rast morske flore i faune) kako ne bi 

došlo do začepljenja cjevovoda kojima se morska voda dovodi do postrojenja 

− uklanjanje karbonatnih (CO 2- 3 ) i hidrogenkarbonatnih (HCO - 3 ) iona prisutnih u 

morskoj vodi (dekarbonatizacija morske vode) 

− postupak “hidroobrade”, odnosno bistrenja. 

Osvrnut ćemo se na pripremu morske vode radi uklanjanja karbonatnih i 

hidrogenkarbonatnih iona u morskoj vodi. 

Manjak aniona u morskoj vodi kompenziran je ravnotežnim otapanjem CO 2 iz 

atmosfere prema reakciji: 

CO 2 (g) + H 2 O(l) = H 2 CO 3 (aq) = H + (aq) + HCO 3 - (aq) = 2H + (aq) + CO 3 2- (aq) (7) 

Dodavanjem OH - iona u cilju taloženja magnezijevih iona otopljenih u 

morskoj vodi ravnoteža (7) se pomiče udesno. Navedeno dovodi do porasta 

2- 

koncentracije CO 3 iona, a time i do prekoračenja vrijednosti produkta topljivosti 

51

CaCO 3 (s) i do taloženja istog, što bi znatno onečistilo talog magnezijeva hidroksida 

nepoželjnim kalcijem, prema sljedećim reakcijama: 

Ca 2+ (aq) + 2HCO 3 - (aq) + CaO(s) + H 2 O(l) = 2CaCO 3 (s) + 2H 2 O(l) (8) 

CO 2 (aq) + CaO(s) + H 2 O(l) = CaCO 3 (s) + H 2 O(l) (9) 

Da bi se razložili prisutni karbonatni i hidrogenkarbonatni ioni, morska voda 

se obrañuje sa sulfatnom kiselinom. Zakiseljavanjem morske vode sulfatnom 

kiselinom (pH = 3,8 − 4,0) dolazi do razlaganja prisutnih karbonatnih i 

hidrogenkarbonatnih iona, prema sljedećim reakcijama: 

Ca 2+ (aq) + CO 3 2- (aq) + H + (aq) + HSO 4 - (aq) = Ca 2+ (aq) + SO 4 2- (aq) + H 2 O(l) + 

CO 2 (aq) (10) 

Ca 2+ (aq) + 2HCO 3 - (aq) + H + (aq) + HSO 4 - (aq) = Ca 2+ (aq) + SO 4 2- (aq) + 2H 2 O(l)+ 

2CO 2 (aq) (11) 

Osloboñeni CO 2 nastao reakcijama (10) i (11) ostaje otopljen u morskoj vodi i 

ponovno može reagirati s taložnim sredstvom prema reakciji (9). 

Da bi se uklonio CO 2 , a time spriječilo onečišćenje taloga kalcijevim 

karbonatom, kroz desorpcijski toranj provodi se zakiseljena morska voda u protustruji 

s komprimiranim zrakom ili nekim inertnim plinom (Ar, N 2 ). U desorpcijskom tornju 

struja zraka (inertnog plina) raspršuje kapljice morske vode i odnosi CO 2 u atmosferu, 

a morska voda, osloboñena CO 2 , izlazi na dnu kolone i ide dalje u proces. 

Predobrada morske vode može se vršiti i kalcijevim hidroksidom, prema 

reakciji: 

Ca 2+ (aq) + 2HCO - 3 (aq) + Ca(OH) 2 (s) = 2CaCO 3 (s) + 2H 2 O(l) (12) 

Nastali talog se profiltrira, a zatim se obavlja taloženje magnezijeva hidroksida. 

Predobradom se, dakle, uklanjaju onečišćenja kalcija koja su vrlo značajna za 

proizvodnju vatrostalnog magnezijeva oksida, a kod proizvodnje metalnog magnezija 

smanjuju utrošak kloridne kiseline pri dobivanju MgCl 2 . Naime, tijekom reakcije 

52

Mg(OH) 2 s kloridnom kiselinom i prisutni CaCO 3 reagira s kloridnom kiselinom, 

povećavajući joj potrošnju, prema sljedećoj reakciji: 

CaCO 3 (s) + 2H + (aq) + 2Cl - (aq) = Ca 2+ (aq) + 2Cl - (aq) + H 2 O(l) + CO 2 (g) (13) 

Ukoliko se u morskoj vodi nalaze raspršena čvrsta onečišćenja, prvenstveno 

SiO 2 , uz manju količinu Al 2 O 3 i Fe 2 O 3 , morska voda na izlazu iz desorpcijskog tornja 

provodi se kroz bazen koji je do 1/3 volumena ispunjen slojem magnezijeva 

hidroksida. Ovaj postupak obrade, poznat pod nazivom “hidroobrada” ili bistrenje, 

prvenstveno se odnosi na morsku vodu koja se, za potrebe tehnološkog postupka, crpi 

u blizini riječnih ušća, tj. delta, te može sadržavati i do 200 ppm navedenih čvrstih 

onečišćenja. Svaki ppm SiO 2 sadržan u morskoj vodi prouzročio bi onečišćenje 

konačnog proizvoda, tj. magnezijeva oksida s 0,05 mas. % SiO 2 . Sloj magnezijeva 

hidroksida nalazi se u obliku suspenzije, što se postiže laganim miješanjem. Morska 

voda prolazi odozdo prema gore kroz sloj koji djeluje poput filtra i omogućava 

uklanjanje čvrstih onečišćenja do sadržaja < 1 ppm. 

2.3.2. Taloženje magnezijeva hidroksida 

Nakon predobrade, morska voda se pomoću crpki prebacuje u odgovarajuće 

reaktore opremljene miješalicama, gdje se miješa s klasiranim taložnim sredstvom. 

Više reaktora može biti spojeno u seriju, ovisno o kapacitetu postrojenja. 

Magnezijev hidroksid taloži se kalcijevim hidroksidom i to vapnom iz 

vapnenca ili, pak, dolomitnim vapnom. 

Ako se kao taložno sredstvo upotrijebi vapno iz vapnenca, kemijska reakcija je 

sljedeća: 

2CaO(s) + 2H 2 O(l) + 2Mg 2+ (aq) + SO 2- 4 (aq) + 2Cl - (aq) = 2Mg(OH) 2 (s) + CaSO 4 (s) 

+ Ca 2+ (aq) +2Cl - (aq) (14) 

U slučaju upotrebe dolomitnog vapna kao taložnog sredstva, slijedi: 

2CaO⋅MgO(s) + 2Mg 2+ (aq) + SO 4 2- (aq) + 2Cl - (aq) + 4H 2 O(l) = 4Mg(OH) 2 (s) + 

CaSO 4 (s) + Ca 2+ (aq) + 2Cl - (aq) (15) 

53

Mehanizam nastajanja taloga magnezijeva hidroksida može se podijeliti u 

sljedeće dvije faze, koje su odreñene koncentracijama Ca i Mg iona u reaktoru: 

− otapanje kalcijeva hidroksida 

Ca(OH) 2 (s)→ Ca 2+ (aq) + 2OH - (aq) (16) 

− nastajanje magnezijeva hidroksida 

Mg 2+ (aq) + 2OH - (aq) → Mg(OH) 2 (s) . (17) 

Ukupna brzina nastajanja magnezijeva hidroksida odreñena je najsporijom 

fazom procesa, a ona značajno ovisi o veličini čestica dolomitnog vapna (taložno 

sredstvo). 

Ispitivanja pokazuju da ukupna brzina nastajanja magnezijeva hidroksida 

opada s porastom veličine čestica korištenog dolomitnog vapna, što je rezultat utjecaja 

brzine prijenosa tvari s površine čestice dolomitnog vapna na ukupnu brzinu procesa. 

Pri veličini čestica od 297 µm i 149 µm, reakcija (16) je sporija u odnosu na reakciju 

(17). Brzina taloženja magnezijeva hidroksida (reakcija 17) je ograničena brzinom 

otapanja taložnog sredstva (reakcija 16) te se ukupna brzina reakcije prikazuje 

diferencijalnom jednadžbom: 

d 

2+ 

[ Mg(OH) ] d[ Ca ] α 

[ ] [ ] β 

dτ 

2 

= 

dτ 

= k Mg 

2+ 

Ca 

2+ 

3< α< 4 ; β = 2,5 

gdje je: 

τ − vrijeme 

k− konstanta brzine reakcije 

α i β − eksponenti koji karakteriziraju pojedine modele geometrijskog rasta kristala. 

Ukoliko je dolomitno vapno fino granulirano (veličina čestica 74 µm), brzina 

taloženja magnezijeva hidroksida (reakcija 17) nije ovisna o brzini otapanja taložnog 

sredstva (reakcija 16) te se ukupna brzina reakcije prikazuje diferencijalnom 

jednadžbom: 

(18) 

2+ 

[ Mg(OH) ] d[ Mg ] [ ] 4,5 

d 

dτ 

α = 4,5 

2 

= 

dτ 

= k Mg 

2+ 

(19) 

54

Oznake u jednadžbi (19) imaju isto značenje kao u jednadžbi (18). 

Da bi se postigla brza raspodjela i izmiješanost reaktanata, a magnezijev 

hidroksid dobio u obliku koji brzo sedimentira i lako se filtrira, tijekom reakcijskog 

taloženja potrebno je snažno miješanje otopine. 

Dolomitno vapno, kao taložno sredstvo, ima niz ekonomsko-tehnoloških 

prednosti u odnosu na vapno iz vapnenca. Na osnovi reakcije (15) uočava se da je 

takvim načinom taloženja količina dobivenog magnezija po jedinici volumena morske 

vode dvostruko veća (magnezijev oksid iz dolomitnog vapna se hidratizira i istaloži 

zajedno s magnezijevim hidroksidom iz morske vode). 

Iz navedenog, takoñer, slijedi da se u tom slučaju, za dobivanje iste količine 

proizvoda, Mg(OH) 2 , potrebna količina morske vode smanjuje za cca 1/2. Time se, 

ujedno, smanjuje i količina ortoboratne kiseline koja se tijekom reakcijskog taloženja 

adsorbira na talog magnezijeva hidroksida, uzrokujući onečišćenje konačnog 

proizvoda, tj. magnezijeva oksida borovim (III) oksidom. Budući da cijeli sadržaj 

bora koji se adsorbira na talog magnezijeva hidroksida tijekom reakcijskog taloženja 

dolazi iz morske vode, smanjenje potrebne morske vode za 1/2 količine pri upotrebi 

dolomitnog vapna, predstavlja znatnu prednost s tehnološkog i ekološkog stanovišta. 

Taloženje magnezijeva hidroksida je tzv. reakcijsko taloženje: nastajanje 

magnezijeva hidroksida uslijed kemijske reakcije izmeñu magnezijevih iona prisutnih 

u morskoj vodi i dodanog taložnog sredstva (vapna iz vapnenca ili dolomitnog vapna). 

Reakcija se ne mora odvijati uz stehiometrijsku količinu dodanog taložnog sredstva, 

već se može obavljati i s količinom manjom od stehiometrijski potrebne. U tom 

slučaju dolazi do poboljšanja procesa sedimentacije, tj. povećava se brzina 

sedimentacije, a time i kapacitet taložnika u kojem se obavlja slijeganje taloga. Za 

ovakav način taloženja uvriježio se naziv “nestehiometrijsko taloženje” (engl. 

substoichiometric precipitation). Uobičajena količina dodanog taložnog sredstva 

iznosi 80 %. Dodatkom ove količine taložnog sredstva 20 % magnezijevih iona 

prisutnih u morskoj vodi ostaje neistaloženo. Ovaj ostatak od 20 % ”neizreagiranih” 

magnezijevih soli u morskoj vodi nije značajan s ekonomskog gledišta, budući da je 

na raspolaganju dovoljna količina morske vode, a nije potrebno nikakvo dodatno 

postrojenje, niti recikliranje, kao pri korištenju rudače. Iako se kapacitet crpki za 

morsku vodu povećava za 20 %, s ekonomskog gledišta to je zanemarivo prema 

postignutom učinku (povećanje brzine sedimentacije nastalog taloga magnezijeva 

hidroksida). 

55

Taloženje se može provesti i uz višak taložnog reagensa odnosno s količinom 

većom od stehiometrijski potrebne. Takav način taloženja naziva se 

“prestehiometrijsko taloženje” (engl. overstoichiometric precipitation). Uobičajeno je 

dodati 20 % više taložnog sredstva od stehiometrijski potrebnog, (120 %- tno 

taloženje magnezijeva hidroksida). 

Iako kod oba taloženja dodatak taložnog sredstva nije stehiometrijski te bi se 

oba mogla nazvati “nestehiometrijskima”, naziv “nestehiometrijski” koristi se samo u 

slučaju kada je dodan manjak taložnog sredstva. 

2.3.3. Sedimentacija magnezijeva hidroksida 

Suspenzija magnezijeva hidroksida prebacuje se crpkama iz reaktora u 

taložnike. Može se koristiti više taložnika koji rade paralelno. To su okrugli bazeni 

promjera 10 m i dubine do 8 m. Nakon sedimentacije magnezijev hidroksid, kao teško 

topljivi bijeli talog (K pt , pri 25 o C = 5,61 . 10 -12 ), ostaje na dnu taložnika, dok se bistri 

sloj otpadne morske vode prelijeva preko rubova taložnika i nakon obrade ponovno 

pušta u more. 

Brzina sedimentacije magnezijeva hidroksida predstavlja najosjetljiviju fazu 

tehnološkog procesa. Zbog velikog broja molekula vode koje se adsorbiraju na nastali 

talog, suspenzija magnezijeva hidroksida sporo sedimentira. 

Suspenzija magnezijeva hidroksida u morskoj vodi je koloidni sustav čvrstokapljevito 

koji, zbog svoje velike specifične površine, ima posebna svojstva, 

karakteristična za koloidne sustave: što je veći odnos specifične površine prema 

volumenu, to su jače izražena koloidna svojstva. 

Čvrste čestice u suspenziji magnezijeva hidroksida su sferičnog oblika, pa za 

specifičnu površinu , S o , vrijedi: 

S 

= = 

V 

2 

4r π 

4r π 

3 

3 

= 

r 

So = 

3 

d = 2 r 

6 

d 

(20) 

Sedimentaciju koloidnih čestica karakterizira kinetička (sedimentacijska) i 

koagulacijska (agregacijska) stabilnost. 

56

Kinetička stabilnost je funkcija stupnja disperzije i povećava se sa smanjenjem 

veličine čestica. Što su čestice manje to je Brownovo gibanje jače izraženo i ne dolazi 

ili, pak, jako slabo dolazi do sedimentacije pod utjecajem sile gravitacije. 

Koagulacijska stabilnost je funkcija naboja čestica, odnosno elektrokinetičkog 

potencijala (ζ-potencijal) te ovisi o koncentraciji elektrolita u otopini. Smanjenjem 

vrijednosti ζ-potencijala, opada i stabilnost koloidnog sustava Mg(OH) 2 -morska voda, 

tj. čestica je nestabilnija i sedimentira. Opadanje ζ-potencijala je posljedica smanjenja 

debljine električnog dvosloja (difuzijskog sloja). Stanje ζ = 0 predstavlja izoelektričnu 

točku. U tom slučaju nema potencijalne razlike izmeñu koloidne čestice (micele) i 

disperznog medija pa se čestice nesmetano talože. 

Elektrokinetički potencijal izračunava se prema Helmholtzovu izrazu, koji vrijedi za 

sve koloidne čestice: 

ζ = 

4 ⋅ π ⋅ e ⋅ d 

D 

(21) 

gdje je: 

ζ – elektrokinetički potencijal, V 

e – naboj jezgre koloidne micele, C m -2 

d – debljina dvostrukog sloja, m 

D – dielektrična konstanta sredine, C V -1 m -1 . 

Adsorbens, čestice Mg(OH) 2 , adsorbira Mg 2+ i Ca 2+ ione, pa u sustavu 

Mg(OH) 2 − morska voda čestice magnezijeva hidroksida posjeduju pozitivni 

električni naboj. Zbog viška pozitivnog naboja izmeñu ovih čestica i disperzne sredine 

dolazi do razlike potencijala. Naelektrizirana površina adsorbensa privlači ione 

suprotnog naboja iz disperzne sredine pa se elektroneutralnost ostvaruje izmjenjivim 

ionima koji okružuju pozitivnu česticu u obliku difuzijske atmosfere. Budući da sile 

difuzije žele izjednačiti koncentraciju u čitavom volumenu otopine, to se u 

neposrednoj blizini čestice Mg(OH) 2 

nalazi samo dio privučenih iona suprotnog 

naboja, dok se ostali dio rasporeñuje u difuzijskom sloju (d). Ioni koji se nalaze 

neposredno uz površinu čine laminarni sloj (∆), koji je čvrsto vezan uz česticu 

(podsloj). Koloidnu micelu čini ukupni kompleks (jezgra i difuzijski sloj). Koloidna 

micela u mirovanju je elektroneutralna i ne pokazuje nikakav potencijal prema 

sredini. Elektrokinetički potencijal (ζ-potencijal) dolazi do izražaja pri kretanju 

57

koloidne čestice kroz disperznu sredinu. Nastajanje elektrokinetičkog potencijala u 

adsorbiranom sloju prikazano je na slici 14. Uslijed naelektriziranja jezgre koloidne 

micele, jezgra pokazuje električni potencijal, ψ , prema sredini. Na granici izmeñu 

adsorbiranog (∆) i difuzijskog (d) sloja dolazi do razlike potencijala (slika 14 b), jer se 

naelektriziranje površine samo djelomično neutralizira (ravnina smicanja). 

Slika 14. Nastajanje elektrokinetičkog potencijala (ζ-potencijal) u adsorbiranom sloju: 

a) micela, b) zeta potencijal, c) izoelektrična točka 

Sedimentacija se vrši pri uvjetima laminarnog strujanja, te se može primjeniti 

Stokes-ov zakon: 

gdje je: 

2 

g ⋅ ds 

⋅ ( ρs 

− ρl) 

v = 

18 ⋅ µ 

v − brzina sedimentacije, m s -1 

g − gravitacijsko ubrzanje, m s -2 

d s − promjer čestice, m 

ρ s − gustoća čestice, kg m -3 

ρ l − gustoća kapljevine, kg m -3 

µ − viskoznost, Pa s 

(22) 

58

Prema Stokesovu zakonu (izraz 22), brzina padanja čestica je razmjerna 

kvadratu promjera čestica (v ~ d 2 s ): što je čestica većeg promjera i što joj je gustoća 

veća to će brže padati. Porastom veličine čestica smanjuje se Brawnovo gibanje i 

opada kinetička (sedimentacijska) stabilnost koloidnog sustava. Temperatura ima 

znatan utjecaj na brzinu sedimentacije: utječe na razliku gustoće, na viskoznost i na 

veličinu čestica. Utjecaj temperature na veličinu čestica se očituje u ubrzanju prijelaza 

iz mikro-flokula u makro-flokule, a zbog laminarnog strujanja ne postoji opasnost 

razbijanja flokula. 

Suspenzija magnezijeva hidroksida okarakterizirana je sporom brzinom 

sedimentacije, što proizlazi iz stabilnosti promatranog koloidnog sustava. Radi toga je 

ova faza procesa praktički najvažnija operacija koja kontrolira sveukupnu cijenu 

proizvodnje. Dakle, uvjeti voñenja procesa koji će omogućiti poboljšanje 

sedimentacijskih i filtracijskih karakteristika nastalog taloga moraju biti utvrñeni. 

Ubrzanje procesa sedimentacije postiže se: 

a) skraćivanjem puta čestica 

b) ubrzanjem samog padanja čestica. 

Skraćivanje puta čestica postiže se tako da se taložne posude (sedimentatori, taložnici) 

učine plitkima, što traži povećanje površine taložnika, odnosno rezultira većim 

troškovima. 

Da bi se magnezijev hidroksid dobio u obliku koji brzo sedimentira i u 

kasnijoj fazi lako filtrira potrebno je snažno miješanje otopine tijekom reakcijskog 

taloženja, kako bi se postigla što brža raspodjela i izmiješanost reaktanata. Uz to, 

potrebno je i recikliranje dijela već nastalog taloga magnezijeva hidroksida. 

Reciklirane čestice magnezijeva hidroksida služe kao centri za stvaranje flokula. 

Povećanje veličine čestica, a time i povećanje brzine sedimentacije može se 

postići dodatkom koagulirajućih sredstava (flokulanata). Budući da je pri 

sedimentaciji Mg(OH) 2 u morskoj vodi, naboj koloidne čestice pozitivan, 

sedimentacija magnezijeva hidroksida može se ubrzati dodatkom anionskih 

flokulanata. 

Brzina sedimentacije može se povećati i nestehiometrijskim načinom 

taloženja, tj. taloženjem uz dodatak manje količine taložnog sredstva od 

stehiometrijski potrebne količine, prema reakcijama (14) ili (15). 

Vrijeme zadržavanja u reaktoru (vrijeme potrebno da se završi reakcijsko 

taloženje) takoñer može znatno utjecati na brzinu sedimentacije magnezijeva 

59

hidroksida. Naime, kod dužeg trajanja reakcije i dužeg miješanja veličina čestica 

magnezijeva hidroksida se smanjuje te se time usporava sedimentacija. Optimalno 

vrijeme, obzirom na potpunost reakcije, je oko 30 min. 

2.3.4. Neutralizacija otpadne morske vode 

Nakon završene faze sedimentacije, otpadnu morsku vodu koja se preljeva 

preko rubova taložnika, prije vraćanja u more potrebno je obraditi zbog ekoloških 

razloga. U tu svrhu preljevna alkalna morska voda se neutralizira, uz dodatak kloridne 

kiseline, prema sljedećoj reakciji: 

Ca 2+ (aq) + 2OH - (aq) + 2H + (aq) + 2Cl - (aq) = Ca 2+ (aq) + 2Cl - (aq) + 2H 2 O(l) (23) 

Neutralizacija se obavlja do postizanja pH vrijednosti oko (8,0 − 8,2), što odgovara 

pH vrijednosti morske vode. 

Pri neutralizaciji otpadne morske vode, nakon nestehiometrijskog taloženja, 

potrebna je znatno manja količina kloridne kiseline nego kod stehiometrijskog ili pak 

prestehiometrijskog taloženja. Potrebna količina kod nestehiomterijskog (80 %-tnog) 

taloženja iznosi 1,1 g konc. HCl / kg MgO, dok kod prestehiometrijskog (120 %-tnog) 

taloženja iznosi 210,5 g konc. HCl / kg MgO. 

Neutralizacija alkalne morske vode može se obaviti i pomoću otpadnih dimnih 

plinova (iz postrojenja za kalcinaciju taložnog sredstva) koji u sebi sadrže ugljikov 

(IV) oksid, pri čemu nastaje talog kalcijeva karbonata, prema sljedećoj reakciji: 

Ca 2+ (aq) + 2OH - (aq) + CO 2 (g) = CaCO 3 (s) + H 2 O(l) (24) 

Talog kalcijeva karbonata se odvaja u taložnicima i može se koristiti kao taložno 

sredstvo. 

2.3.5. Ispiranje i filtriranje magnezijeva hidroksida 

Nakon završenog procesa sedimentacije ugušćeni talog magnezijeva 

hidroksida (u obliku mulja) prebacuje se crpkama s dna taložnika u praonike. To su 

60

okrugli bazeni koji rade po istom načelu kao i taložnici. Može biti više praonika 

spojenih u seriju. Ugušćeni mulj prebacuje se crpkama iz jednog u drugi praonik i 

ispire dva ili više puta morskom ili vodovodnom vodom. Ispiranjem se odstranjuju 

ostatci neizreagiranog vapna i topljivih natrijevih i kalcijevih soli te adsorbirani bor. 

Poželjno je ispiranje demineraliziranom vodom radi što nižeg onečišćenja konačnog 

proizvoda magnezijeva oksida, kalcijevim solima. U cilju smanjenja količine 

adsorbiranog bora vrlo učinkovito se pokazalo ispiranje taloga magnezijeva 

hidroksida sredstvom za ispiranje, povećane pH vrijednosti (12,50). Isprani talog, tzv. 

”pulpa”, sadrži (15 − 20) mas. % Mg(OH) 2 i (80 − 85) mas. % morske vode, što 

odgovara (200 − 275) g MgO/dm 3 morske vode. 

Mulj iz zadnjeg praonika crpkama se prebacuje do vakuum-filtra, radi daljnjeg 

ugušćenja. Filtracijom se uklanja najveći dio morske vode zajedno s topljivim 

sastojcima (uglavnom Na + i Cl - ioni). Po izlasku iz vakuum-filtra talog magnezijeva 

hidroksida, tzv. ”pogača” sadrži (45 − 55) mas. % čvrste tvari (50 % čvrste tvari 

odgovara 34 mas. % MgO), a ostatak je morska voda. 

Nakon filtracije talog magnezijevog hidroksida se dalje obrañuje na različite 

načine, ovisno o konačnoj namjeni dobivenog proizvoda. Ukoliko je svrha dobivanje 

visokotemperaturne vatrostalne keramike dobiveni magnezijev hidroksid, tzv. 

”pogača”, se najprije kalcinira. Procesom kalcinacije nastaje praškasti aktivni 

magnezijev oksid, tzv. ”kaustični magnezijev oksid”, koji se transportira u posebno 

postrojenje za briketiranje, gdje se prevodi u oblik pogodan za daljnju fazu obrade, a 

to je proces sinteriranja. 

2.4. POBOLJŠANJE BRZINE SEDIMENTACIJE MAGNEZIJEVA 

HIDROKSIDA UZ DODATAK FLOKULANTA 

Taloženje magnezijeva hidroksida uz dodatak flokulanta poskupljuje proces, 

zbog potrošnje relativno skupih reagensa. Osnova povećanja brzine sedimentacije 

dodatkom koagulirajućih sredstava (flokulanata) leži u povećanju veličine čestica. 

Naime, poznato je da brzina sedimentacije raste s porastom kvadrata linearne 

dimenzije čestica (Stokesov zakon). 

Tijek flokulacije može se rasčlaniti na nekoliko pojedinačnih procesa. U prvoj 

fazi procesa vrši se doziranje sredstva za flokuliranje, koje se u sljedećoj fazi mora što 

61

že pomiješati sa suspenzijom koja se flokulira. U trećoj fazi nastaju flokule, koje se 

u četvrtoj fazi stabiliziraju i narastu (konglomeriraju), da bi konačno u što kraćem 

vremenu mogle sedimentirati. 

Flokulacija se više ne objašnjava kao čisti adsorpcijski proces, već kao 

koloidno-kemijski proces. Ovaj se proces može objasniti tako što se naboj koloida 

vezuje s nabojem flokulansa. Tako meñusobno vezane čestice koaguliraju u amorfni 

talog. Moguća je primjena onih sredstava za flokulaciju koji imaju predznak naboja 

suprotan predznaku naboja koloidne čestice. Budući da je naboj koloidne čestice u 

slučaju sedimentacije Mg(OH) 2 u morskoj vodi pozitivan, sedimentacija magnezijeva 

hidroksida će se ubrzati dodatkom anionskih flokulanata. Ove kemikalije, već u 

malim količinama, stvaraju čvrste, trajne i teške flokule, pomoću pojačane 

koagulacije, pa tako skraćuju vrijeme koagulacije i time poboljšavaju brzinu 

sedimentacije magnezijeva hidroksida iz nastale suspenzije. To su sintetički, u vodi 

topljivi linearni dugolančani polimeri (organski spojevi), na bazi poliakrilamida 

visoke molarne mase [reda veličine 2⋅10 6 ili (3 − 4)⋅10 6 ], koji posjeduju više 

električnih naboja duž molekularnog lanca ugljikovih atoma. Shematski prikaz 

reakcija izmeñu koloidnih čestica i polielektrolita prikazan je na slici 16. 

Dodatkom flokulansa postiže se povećanje dimenzije krutih čestica taloga, jer 

nakon što se jedan kraj molekule adsorbirao na česticu ona se destabilizira. Tako 

destabilizirane čestice se dalje povezuju, što rezultira brzom aglomeracijom i 

flokulacijom čestica u suspenziji. Zahvaljujući ovoj pojavi, poznatoj pod nazivom 

“premošćivanje”, nastaju veliki aglomerati suspendiranih čestica i polielektrolitnog 

lanca, što uzrokuje znatno povećanje dimenzija čestica, a time i njihovu bržu 

sedimentaciju. 

Flokulanti se na tržištu pojavljuju pod komercijalnim nazivima flokal A (A- 

130, A-120, A-137, 818 A, 831 A), flokal B, flokal N (827 N) i dr., a po konzistenciji 

mogu biti: 

a) praškasti (npr. flokal 818A, 831A, 827 N – proizvoñač Hercofloc, 

Nizozemska) 

b) zrnati (flokal A-130, A-137, A-120 i dr. – proizvoñač Župa, Kruševac 

c) želatinozni (npr. flokal B – proizvoñač Župa, Kruševac. 

Oznaka “A” ukazuje na to da se radi o anionskom flokulantu – posjeduje negativan 

naboj. 

62

Slika 16. Shematski prikaz reakcija izmeñu koloidnih čestica i polielektrolita 

Oznaka “N” ukazuje da se radi o neionskom flokulantu – nema naboja te mu se 

djelovanje zasniva na polarnosti molekule. 

Za postizanje maksimalne brzine sedimentacije potreban je znatno manji 

utrošak praškastih, odnosno zrnatih, flokulanata u odnosu na želatinozne, što se 

dovodi u vezu sa sadržajem aktivne tvari u pojedinom flokulantu. Aktivna tvar 

označava stvarnu aktivnost osnovne specifične komponente (poliakrilamid) od koje je 

flokulant napravljen. 

63

Flokulanti se meñusobno razlikuju po mas. % aktivne tvari koju sadrže. Tako, 

primjerice, flokal B sadrži 7 mas. % aktivne tvari, flokulanti A-120, A-130, A-137 

sadrže 95 mas. % aktivne tvari, dok flokulanti 818A, 831A sadrže 100 % aktivne 

tvari. 

Utvrñeno je, takoñer, da su za postizanje maksimalne brzine sedimentacije 

potrebne manje količine anionskih nego neionskih floulanata. Primjerice, za 80 %-tno 

taloženje potrebna količina flokulanta za postizanje maksimalne brzine sedimentacije, 

izražena u mas. %, iznosi: 

− za flokal A = 0,332 . 10 -4 mas. % 

− za flokal N = 0,603 . 10 -4 mas. % 

− za flokal B = 0,254 mas. %. 

Razlike postoje i unutar različitih anionskih flokulanata. 

U tablici 12. dat je usporedbeni prikaz različitih flokulanata: 831A, flokal-B, 

818A, A-130, A-120 i A-137, u svrhu postizanja maksimalne brzine sedimentacije pri 

nestehiometrijskom (80 %-tnom) načinu taloženja magnezijeva hidroksida iz morske 

vode, izražen u mas. % kao: 

m (flokulanta) 

w (flokulanta) = ⋅100 

m (Mg(OH) ) 

Sve korištene otopine flokulanata sadrže 0,05 mas. % aktivne tvari. 

2 

(25) 

64

Tablica 12. Usporedbeni prikaz različitih flokulanata za postizanje maksimalne 

brzine sedimentacije pri nestehiometrijskom 80 %-tnom načinu taloženja magnezijeva 

hidroksida iz morske vode dolomitnim vapnom 

Flokulant 

Stupanj 

potpunosti 

taloženja / % 

%-tak aktivne 

tvari u 

flokulantu 

cm 3 flokulanta/500 cm 3 


w (flokulanta) / 

mas. % 

831A 100 4,1 7,11 . 10 -2 

818A 100 1,7 2,95 . 10 -2 

A-120 80 

95 0,8 1,46 . 10 -2 

A-130 95 0,95 1,73 . 10 -2 

A-137 95 3,0 5,48 . 10 -2 

Flokal-B 

7 1,0 2,48 . 10 -1 

Primjer proračuna 

Razrijeñena otopina flokulanta 831A sadrži 0,05 mas. % aktivne tvari, a dobije se 

otapanjem 0,1 g flokulanta 831A u 199,9 cm 3 destilirane vode. 

Za postizanje maksimalne brzine sedimentacije pri 80 %-tnom taloženju potrebno je 

dodati 4,1 cm 3 /500 cm 3 morske vode. 

200 cm 3 ↔ 0,1 g 831A 

4,1 cm 3 ↔ x 

x = 2,05 . 10 -3 g 831A 

w (831A) 

m (831A) 

= ⋅100 

= 

m (Mg(OH) ) 

2 

2,05⋅10 

2,8840 

-3 

⋅100 

= 7,11 ⋅10 

−2 

mas. % 

Razrijeñena otopina flokulanta flokal-B sadrži, takoñer, 0,05 mas. % aktivne tvari, a 

dobije se otapanjem 1,0 g flokulanta flokal-B u 139 cm 3 destilirane vode. 

Optimalna količina flokulanta flokal-B pri 80 %-tnom taloženja iznosi 1,0 cm 3 

flokulanta flokal-B/500 cm 3 morske vode. 

65

140 cm 3 ↔ 1 g flokulanta flokal-B 

1 cm 3 ↔ x 

x = 7,143 . 10 -3 g flokulanta flokal-B 

w (flokal-B) 

m (flokal - B) 7,143⋅10 

= ⋅100 

= 

m (Mg(OH) ) 2,8840 

2 

-3 

⋅100 

= 2,48 ⋅10 

−1 

mas. % 

Iz tablice 12 vidljivo je da je potreban znatno manji utrošak praškastih flokulanata u 

odnosu na želatinozne – flokal-B (utrošak flokala-B iznosio bi 0,248 mas. %). 

Prema US. Patentu 43 149 85 potrebna količina flokulanta, ovisno o njegovoj 

prirodi, kreće se u granicama (1,0 – 3,0) ppm po masi anionskog polielektrolita. 

2.4.1. Odreñivanje optimalne količine flokulanta 

Optimalni dodatak flokulanta, u svrhu povećanja brzine sedimentacije 

magnezijeva hidroksida, može se utvrditi na osnovi praćenja taložnih karakteristika 

suspenzije magnezijeva hidroksida, u uvjetima diskontinuiranog taloženja u menzuri. 

Postupak odreñivanja optimalne količine dodanog flokulanta može se izvršiti na dva 

načina: 

1. Prati se visina sedimentacijskog taloga kod odreñenog stupnja potpunosti 

taloženja, uz različite količine dodanog flokulanta. 

2. Prati se visina sedimentacijskog taloga kod različitih stupnjeva potpunosti 

taloženja, uz jednaku količinu dodanog flokulanta. 

Pri prvom načinu praćenja taložnih karakteristika polazna masena koncentracija 

suspenzije magnezijeva hidroksida je jednaka pri svim ispitivanjima, a različiti 

postignuti rezultati odreñivanja funkcionalne ovisnosti visine taloga o vremenu, Z = f 

(t), posljedica su utjecaja dodanog flokulanta na brzinu sedimentacije. 

Npr. prati se 80 %-tno taloženje, uz dodatak različitih količina flokulanta 

831A, u volumenu od 500 cm 3 morske vode (tablica 13, slika 17). 

66

Tablica 13. Visina taloga, Z (mm), u ovisnosti o vremenu sedimentacije, t (min), uz 

različite dodatke flokulanta 831A, pri 80 %-tnom taloženju magnezijeva hidroksida iz 

morske vode. 

cm 3 831A / 500 cm 3 morske vode 

t /min 3,8 3,9 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 

Z / mm 

0 157,0 157,0 157,0 157,0 157,0 157,0 157.,0 

1 38,0 42,0 39,0 38,0 36,0 38,0 40,0 

2 30,0 32,0 32,0 30,0 28,0 29,0 31,0 

3 26,0 28,0 28,5* 28,0 26,0* 26,0* 28,0 

4 25,0* 25,5* 25,0 26,0* 24,0 25,0 25,5* 

5 23,0 24,5 24,0 24,0 23,0 24,0 24,0 

6 22,0 24,0 23,0 23,0 22,0 23,0 23,0 

7 21,0 23,0 22,0 22,0 22,0 22,0 23,0 

8 20,0 22,5 22,0 22,0 21,0 21,5 22,5 

9 20,0 22,5 22,0 21,5 20,0 21,0 22,0 

10 20,0 22,0 21,0 21,0 20,0 21,0 22,0 

11 20,0 22,0 21,0 20,5 20,0 20,5 21,5 

12 20,0 22,0 20,0 20,0 19,5 20,5 21,5 

13 19,5 21,5 20,0 20,0 19,5 20,0 21,5 

14 19,5 21,5 20,0 19,5 19,5 20,0 21,0 

15 19,5 21,0 19,5 19,5 19,5 20,0 21,0 

16 19,5 21,0 19,5 19,5 19,0 20,0 20,5 

17 19,0 21,0 19,5 19,0 19,0 19,5 20,5 

18 19,0 20,5 19,5 19,0 19,0 19,5 20,0 

19 19,0 20,5 19,0 18,5 18,5 19,5 20,0 

20 19,0 20,0 19,0 18,5 18,5 19,0 20,0 

21 18,5 20,0 19,0 18,5 18,5 19,0 19,5 

22 18,5 19,5 19,0 18,5 18,5 19,0 19,5 

23 18,5 19,5 19,0 18,0 18,5 19,0 19,5 

24 18,5 19,5 18,5 18,0 18,5 18,5 19,5 

25 18,5 19,0 18,5 18,0 18,0 18,5 19,0 

26 18,5 19,0 18,5 18,0 18,0 18,0 19,0 

27 18,5 19,0 18,0 17,5 18,0 18,0 19,0 

28 18,5 18,5 18,0 17,5 18,0 18,0 19,0 

29 18,0 18,5 18,0 17,5 17,5 18,0 19,0 

30 18,0 18,5 18,0 17,5 17,5 18,0 18,5 

35 18,0 18,5 17,5 17,5 17,5 18,0 18,5 

40 18,0 18,0 17,5 17,0 17,5 17,5 18,5 

45 17,5 18,0 17,0 17,0 17,5 17,5 18,5 

50 17,5 18,0 17,0 17,0 17,0 17,5 18,0 

55 17,5 18,0 16,5 17,0 17,0 17,5 18,0 

60 17,5 18,0 16,5 17,0 17,0 17,5 18,0 

* bistra otopina iznad taloga magnezijeva hidroksida 

67

Kod navedenih ispitivanja masena koncentracija čvrste faze u suspenziji iznosila je 

5,768 g dm -3 magnezijeva hidroksida. Razlike u ponašanju tijekom pojedine serije 

ispitivanja posljedica su različite količine dodanog flokulanta 831A. 

45 

43 

41 

39 

37 

35 

3,8 cm3 

3,9 cm3 

4,0 cm3 

4,1 cm3 

4,2 cm3 

4,3 cm3 

4,4 cm3 

33 

Z / mm 

31 

29 

27 

25 

23 

21 

19 

17 

15 

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 

t / min 

Slika 17. Ovisnost visine taloga, Z, o vremenu sedimentacije, t, pri 

nestehiometrijskom 80 %-tnom načinu taloženja, uz različite količine dodanog 

flokulanta 831A 

Iz grafičkog prikaza (slika 17) ovisnosti visine taloga magnezijeva hidroksida 

o vremenu sedimentacije za sve ispitivane količine flokulanta 831A (3,8; 3,9; 4,0; 4,1; 

4,2; 4,3; 4,4 cm 3 ) pri nestehiometrijskom 80 %-tnom načinu taloženja dolomitnim 

vapnom, uočava se da su postignuti optimalni rezultati uz dodatak 4,1 cm 3 flokulanta 

831A / 500 cm 3 morske vode. 

68

Izuzetno je važno dobro prosuditi kakvoću bistrog sloja iznad slegnutog taloga 

i uočiti za koje se vrijeme od početka sedimentacije stvorio bistri sloj. Ukoliko bi se 

zaključci izvodili samo na osnovi očitane visine taloga, može se dogoditi pogrješka u 

prosuñivanju. Naime, ukoliko je sloj zamućen, jer sadrži odreñenu količinu lebdećih 

čestica, onda očitana visina taloga, Z, nije točna, jer se dio krutih čestica iz suspenzije 

nije istaložio. Dakle, ta količina dodanog flokulanta nije dovoljna da flokulira sve 

čestice magnezijeva hidroksida iz suspenzije. 

Stoga se navedena metoda upotpunjuje drugom metodom na način da se mijenja 

stupanj potpunosti taloženja, a da se stalnim održava količina dodanog flokulanta. 

Primjerice, vrši se 70 %-tno, 80 %-tno i 100 %-tno taloženje magnezijeva hidroksida 

uz dodatak npr. 3,9 cm 3 flokulanta 831A (slika 18, tablica 14). U ovom slučaju 

prisutna su dva efekta te se na osnovu funkcionalne ovisnosti Z = f (t) ne može dati 

točan odgovor. Ovdje je, naime, uz utjecaj dodatka flokulanta, prisutan istovremeno i 

utjecaj stupnja potpunosti taloženja. Da bi se mogla izvršiti usporedba i doći do 

točnog odgovora potrebno je isključiti utjecaj stupnja potpunosti taloženja. 

180 

160 

Z / mm 

140 

120 

100 

80 

60 

40 

20 

3,9 cm 3 831 A / 500 cm 3 morske vode 

100% 

80% 

70% 

0 

0 10 20 30 40 50 60 

t / min 

Slika 18. Ovisnost visine taloga, Z, o vremenu sedimentacije, t, pri različitim 

stupnjevima potpunosti taloženja magnezijeva hidroksida iz morske vode uz dodatak 

3,9 cm 3 831A / 500 cm 3 morske vode 

69

Tablica 14. Visina taloga, Z (mm), u ovisnosti o vremenu sedimentacije, t (min), pri 

različitim stupnjevima potpunosti taloženja (70 %-tno, 80 %-tno i 100 %-tno) 

magnezijeva hidroksida iz morske vode, uz dodatak 3,9 cm 3 flokulanta 831A / 500 

cm 3 morske vode. 

t / min 

100 %-tno tal. 80 %-tno tal. 70 %-tno tal. 

Z / mm 

0 157,0 157,0 157,0 

1 97,0 38,0 32,0 

2 69,0 31,0 23,0 

3 58,0 27,0 21,0* 

4 50,0 25,0 20,0 

5 45,0 24,0* 19,0 

6 43,0 24,0 18,0 

7 40,0 23,0 17,5 

8 38,0 22,5 17,5 

9 37,0 22,5 17,0 

10 36,0 22,0 16,5 

11 35,0 21,5 16,5 

12 35,0 21,5 16,5 

13 34,0 21,5 16,5 

14 33,5 21,0 16,0 

15 33,5 21,0 16,0 

16 33,0 21,0 15,5 

17 33,0 21,0 15,5 

18 32,0 20,5 15,5 

19 31,0 20,5 15,5 

20 30,5 20,0 15,5 

21 30,0* 20,0 15,5 

22 30,0 20,0 15,0 

23 30,0 20,0 15,0** 

24 30,0 19,5 15,0 

25 29,5 19,5** 15,0 

26 29,5 19,5 15,0 

27 29,5 19,0 14,5 

28 29,0 19,0 14,5 

29 29,0 19,0 14,5 

30 29,0 19,0 14,5 

35 28,5 18,5 14,5 

40 28,5 18,5 14,0 

45 28,0** 18,5 14,0 

50 28,0 18,5 14,0 

55 28,0 18,0 14,0 

60 28,0 18,0 14,0 

* Z 1 − visine na kojima su izjednačene polazne masene koncentracije čvrste faze 

** Z 2 − visine nakon 20 minuta od Z 1 

70

Iz postignutih rezultata je uočljivo da je brzina sedimentacije veća što je manja 

polazna masena koncentracija magnezijeva hidroksida. Povećavanjem masene 

koncentracija čvrste faze u suspenziji, povećava se gustoća i viskoznost suspenzije, 

posljedica čega je smanjenje brzine sedimentacije. U koncentriranim suspenzijama 

stvaraju se šupljikavi agregati koji znatno smanjuju brzinu sedimentacije. Dakle, 

svojstva suspenzije značajno ovise o masenoj koncentraciji, a u svezi s time, o količini 

dodanog sredstva. Drugim riječima, sedimentacija koja se obavlja u višku Mg 2+ iona 

(nestehiometrijsko taloženje) efikasnija je od one kod koje su OH - u suvišku: veće su 

brzine sedimentacije i filtriranja. 

Masena koncentracija magnezijeva hidroksida pri stehiometrijskom (100 %- 

nom) taloženju iznosi 7,104 g dm -3 , pri nestehiometrijskom (80 %-tnom) taloženju 

5,680 g dm -3 , a pri nestehiometrijskom (70 %-tnom) taloženju 5,0474 g dm -3 . 

2.4.2. Odreñivanje promjene visine taloga magnezijeva hidroksida u ovisnosti o 

stupnju potpunosti taloženja 

Uzevši u obzir da su pri pojedinim stupnjevima potpunosti taloženja različite 

polazne masene koncentracije magnezijeva hidroksida (masa čvrste tvari po jedinici 

volumena suspenzije, g dm -3 ), te da bi se njihov utjecaj na brzinu sedimentacije 

isključio, vrši se izjednačavanje koncentracija računskim putem. Postavljanjem 

bilance materijala čvrste tvari u suspenziji, za usporedbu stehiometrijskog i 

nestehiometrijskog taloženja slijedi: 

Z 

Z 

o 

= γ γ 

o 

1 1 

(26) 

gdje je: 

Z o − početna visina taloga pri stehiometrijskom (100 %-tnom) taloženju, mm 

γ o − početna masena koncentracija pri stehiometrijskom (100 %-tnom) 

taloženju, g dm -3 

γ 1 − početna masena koncentracija pri nestehiometrijskom taloženju, g dm -3 

71

Z 1 − visina na koju se talog dobiven nestehiometrijskim taloženjem mora 

spustiti da bi masena koncentracija γ 1 bila izjednačena s početnom masenom 

koncentracijom γ o kod stehiometrijskog taloženja, mm. 

Primjer izračunavanja masenih koncentracija γ o i γ 1 

Kemijski sastav morske vode prikazan je u tablici 15, a dolomitnog vapna u tablici 16. 

Tablica 15. Kemijski sastav morske vode (g dm -3 ) s lokacije Oceanografskog instituta 

u Splitu 

Sastojak CaO MgO CO 2 B 

g dm -3 0,5836 2,4576 0,0086 4,54 . 10 -3 

Tablica 16. Kemijski sastav dolomitnog vapna (mas.%) s lokacije ðipalo-Sinj 

Sastojak SiO 2 CaO MgO Fe 2 O 3 Al 2 O 3 

mas. % 0,099 57,17 42,27 0,079 0,051 

Pri stehiometrijskom (100 %-tnom) taloženju Mg(OH) 2 iz 500 cm 3 morske 

vode potrebno dodati 2,9895 g dolomitnog vapna kao taložnog sredstva. 

Dodavanjem ove količine dolomitnog vapna dobiva se masena koncentracija MgO na 

početku procesa sedimentacije (Z o , t o ), koja iznosi: 

γ o = 2,4925 g MgO / 500 cm 3 morske vode. 

Dodatkom 2,3916 g dolomitnog vapna pri nestehiometrijskom (80 %-tnom) 

taloženju magnezijeva hidroksida iz 500 cm 3 morske vode masena koncentracija MgO 

na početku procesa sedimentacije (Z o , t o ) je mnogo manja i iznosi: 

γ 1 = 1,9939 g MgO / 500 cm 3 morske vode. 

Pri nestehiometrijskom (70 %-tnom taloženju) masena koncentracija MgO na 

početku procesa sedimentacije je još manja i iznosi γ 1 = 1,7448 g MgO / 500 cm 3 

morske vode. 

Sva ispitivanja izvršena su u menzurama istog promjera. 

Da bi se masene koncentracije izjednačile upotrebom jednadžbe (26) odreñuje 

se visina Z 1 . Visine Z 1 ,odreñene prema izrazu (26), prikazane su u tablici 17. 

72

Tablica 17. Visine taloga Z o i Z 1 (odreñene prema izrazu 26), u ovisnosti o vremenu 

sedimentacije, t (min), pri različitim stupnjevima potpunosti taloženja (70 %-tno, 80 

%-tno i 100 %-tno) magnezijeva hidroksida iz morske vode uz dodatak 3,9 cm 3 

flokulanta 831A / 500 cm 3 morske vode, u kojima je masena koncentracija γ 1 

izjednačena s masenom koncentracijom γ o . 

100 %-tno tal. 80 %-tno tal. 70 %-tno tal. 

t / min Z o / mm Z 1 / mm Z 1 / mm 

0 157,00 125,59 109,90 

1 97,00 77,60 67,90 

2 69,00 55,20 48,30 

3 58,00 46,40 40,60 

4 50,00 40,00 35,00 

5 45,00 36,00 31,50 

6 43,00 34,40 30,10 

7 40,00 32,00 28,00 

8 38,00 30,40 26,60 

9 37,00 29,60 25,90 

10 36,00 28,80 25,20 

11 35,00 28,00 24,50 

12 35,00 28,00 24,50 

13 34,00 27,20 23,80 

14 33,50 26,80 23,45 

15 33,50 26,80 23,45 

16 33,00 26,40 23,10 

17 33,00 26,40 23,10 

18 32,00 25,60 22,40 

19 31,00 24,80 21,70 

20 30,50 24,40 21,35 

21 30,00 24,00 21,00 

22 30,00 24,00 21,00 

23 30,00 24,00 21,00 

24 30,00 24,00 21,00 

25 29,50 23,60 20,65 

26 29,50 23,60 20,65 

27 29,50 23,60 20,65 

28 29,00 23,20 20,30 

29 29,00 23,20 20,30 

30 29,00 23,20 20,30 

35 28,50 22,80 19,95 

40 28,50 22,80 19,95 

45 28,00 22,40 19,60 

50 28,00 22,40 19,60 

55 28,00 22,40 19,60 

60 28,00 22,40 19,60 

73

Svakoj visini Z o odgovara odreñena visina Z 1 u kojoj je masena koncentracija 

γ 1 izjednačena s masenom koncentracijom γ o . 

Polazeći od navedenih vrijednosti Z 1 odreñuje se promjena visine taloga u 

razdoblju od 20 minuta, ∆Z, prema izrazu: 

∆Z = Z 1 − Z 2 (27) 

gdje je: 

Z 1 − visina taloga odreñena prema izrazu (26), mm 

Z 2 − visina taloga nakon 20 minuta od Z 1 , mm. 

Visine Z o i Z 1 koje se odrede temeljem eksperimentalnih podataka (tablica 14) 

polazne su vrijednosti za odreñivanje ∆Z. 

Način odreñivanja ∆Z prikazan je u sljedećem primjeru, u kojemu dodatak flokulanta 

iznosi 3,9 cm 3 831A / 500 cm 3 morske vode. 

Iz tablice 17 je vidljivo da se visine taloga Z 1 (pri 70 %-tnom i 80 %-tnom taloženju) 

u kojima je masena koncentracija γ 1 (1,7448 g MgO / 500 cm 3 morske vode pri 70 %- 

tnom taloženju i 1,9939 g MgO / 500 cm 3 morske vode pri 80 %-tnom taloženju) 

izjednačena s masenom koncentracijom γ o pri stehiometrijskog taloženju (2,4925 g 

MgO / 500 cm 3 morske vode) postižu kod vrijednosti Z o = 30,00 mm u 21 minuti. 

Dakle, polazeći od navedene vrijednosti za Z o mogu se očitati sljedeće vrijednosti 

visine taloga, Z 1 : 

Z 1 = 24,00 mm, pri 80 %-tnom taloženju 

Z 1 = 21,00 mm, pri 70 %-tnom taloženju. 

Ove vrijednosti, Z 1 , odrede se temeljem eksperimentalnih podataka (tablica 14) kod 

sljedećih vrijednosti vremena sedimentacije, t 1 : 

Z 1 = 30,00 mm, pri 100 %-tnom taloženju u t 1 = 21 min 


Z 1 = 21,00 mm, pri 70 %-tnom taloženju u t 1 = 3 min. 

74

Nakon 20 minuta od vremena t 1 odgovarajuće vrijednosti visine taloga, Z 2 , su: 




Odgovarajuće vrijednosti promjene visine taloga, ∆Z, odreñene prema izrazu (27) su 

sljedeće: 

∆Z = 30,00 mm – 28,00 mm = 2,00 mm, pri 100 % -tnom taloženju 

∆Z = 24,00 mm – 19,50 mm = 4,50 mm, pri 80 % -tnom taloženju 

∆Z = 21,00 mm – 15,00 mm = 6,00 mm, pri 70 % -tnom taloženju. 

Tablica 18 prikazuje postignute vrijednosti Z 1 , Z 2 i ∆Z u ovisnosti o stupnju 

potpunosti taloženja, kod ispitivanih dodataka flokulanta 831A / 500 cm 3 morske 

vode. Dobivene ovisnosti grafički su prikazane na slikama od19 do 24. 

Tablica 18. Ovisnost Z 1 , Z 2 i ∆Z o postotku potpunosti taloženja, kod različitih 

dodataka fokulanta 831A 

cm 3 831A / 500 cm 3 


Stupanj 

potpunosti 

taloženja, % 

3,9 70 

80 

100 

4,0 70 

80 

100 

4,1 70 

80 

100 

4,2 70 

80 

100 

4,3 70 

80 

100 

4,4 70 

80 

100 

Z 1 / mm Z 2 / mm ∆Z / mm 

21,00 

24,00 

30,00 

18,00 

21,00 

26,00 

21,00 

24,00 

30,00 

22,00 

25,00 

31,50 

19,00 

22,00 

27,50 

21,00 

24,50 

30,50 

15,00 

19,50 

28,00 

13,00 

17,00 

21,50 

15,50 

18,00 

27,00 

16,50 

19,50 

28,00 

15,00 

19,00 

27,50 

15,00 

19,00 

28,50 

6,00 

4,50 

2,00 

5,00 

4,00 

4,50 

5,50 

6,00 

3,00 

5,50 

5,50 

3,50 

4,00 

3,00 

0,00 

6,00 

4,50 

2,00 

75

7 

6 

5 

3,9 cm3 

∆ Z / mm 

4 

3 

2 

1 

0 

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 

stupanj potpunosti taloženja / % 

Slika 19. Ovisnost promjene visine taloga, ∆Z, o stupnju potpunosti taloženja 

magnezijeva hidroksida iz morske vode, uz dodatak 3,9 cm 3 831A / 500 cm 3 morske 


6 

5 

4,0 cm3 

4 

∆ Z / mm 

3 

2 

1 

0 

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 





76

7 

6 

4,1 cm3 

5 

∆ Z / mm 

4 

3 

2 

1 

0 

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 




vode. 

6 

5 

4,2 cm3 

∆ Z / mm 

4 

3 

2 

1 

0 

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 





77

6 

5 

4,3 cm3 

∆ Z / mm 

4 

3 

2 

1 

0 

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 





7 

6 

4,4 cm3 

5 

∆ Z / mm 

4 

3 

2 

1 

0 

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 





Dobivene ovisnosti ∆Z = f (stupnja potpunosti taloženja), prikazane na 

slikama (19 − 24), pokazuju za koji stupanj potpunosti taloženja je ispitivani dodatak 

flokulanta optimalan. Za maksimalnu vrijednost promjene visine taloga, ∆Z max , 

78

utvrñuje se stupanj potpunosti taloženja kod kojeg je brzina sedimentacije 

maksimalna uz ispitivani dodatak flokulanta. 

Iz postignutih rezultata je potvrñeno (slika 21) da je ∆Z postigao maksimalnu 

vrijednost pri nestehiometrijskom 80 %-tnom taloženju uz dodatak flokulanta 831A u 

količini od 4,1 cm 3 / 500 cm 3 morske vode. Prema tome, može se zaključiti da je 

navedena količina flokulanta 831A optimalna količina za povećanje brzine 

sedimentacije magnezijeva hidroksida kod nestehiometrijskog načina taloženja, uz 

dodatak 80 % od stehiometrijski potrebne količine dolomitnog vapna. 

Iz krivulje taloženja (grafički prikaz ovisnosti volumena taloga magnezijeva 

hidroksida o vremenu sedimentacije) kod nestehiometrijskog 80 %-tnog taloženja, uz 

dodatak 4,1 cm 3 / 500 cm 3 morske vode (slika 25), vidljivo je da se zona slobodnog 

taloženja uspostavlja već u prvih 10 min od početka procesa sedimentacije, a nakon 

toga slijedi zona kompresije (zgušnjavanja) taloga. 

0,60 

0,50 

0,40 

V / dm 3 

0,30 

0,20 

0,10 

0,00 

0 10 20 30 40 50 60 

t / min 

Slika 25. Ovisnost volumena taloga magnezijeva hidroksida, V, o vremenu 

sedimentacije, t, pri nestehiometrijskom 80 %-tnom načinu taloženja, uz dodatak 4,1 

cm 3 / 500 cm 3 morske vode 

Potreban utrošak ispitivanog flokulanta 831A za postizanje maksimalne brzine 

sedimentacije kod 80 %-tnog taloženja, iznosi 7,11 . 10 -2 mas. %. 

79

Usporedba s ranije ispitivanim flokulantima (tablica 12) ukazuje na znatno manji 

utrošak praškastih flokulanata u odnosu na želatinozne – flokal-B (utrošak flokala-B 

iznosio bi 0,248 mas. %). Obzirom da postoje različiti anionski flokulanti temeljeni na 

poliakrilamidu, za svakog je potrebno utvrditi optimalnu količinu flokulanta koju je 

potrebno dodati suspenziji magnezijeva hidroksida radi postizanja maksimalne brzine 

taloženja kod pojedinog stupnja potpunosti taloženja. Osnovni je zadatak flokulanta 

neutralizacija potencijalne razlike izmeñu površine čestice magnezijeva hidroksida i 

morske vode. Na taj se način smanjuje odbijanje izmeñu čestica i stvaraju se 

povoljniji uvjeti za njihovu flokulaciju. Primijenjeni flokulant 831A, molarne mase od 

6 . 10 6 do 8 . 10 6 , posjeduje srednji broj aktivnih grupa duž lanca ugljikovih atoma. 

Koristi se kao otopina koja sadrži 0,05 mas. % aktivne tvari (1 cm 3 ove otopine sadrži 

5 . 10 -4 g flokulanta 831A). Ispitivanja pokazuju da flokulant 831A ima izrazita 

flokulirajuća svojstva te da se može upotrijebiti za poboljšanje taložnih karakteristika 

suspenzije magnezijeva hidroksida iz morske vode. Naime, dodatkom polielektrolita, 

flokulanta 831A, dolazi do adsorpcije makromolekularnog lanca na koloidne čestice u 

suspenziji magnezijeva hidroksida. Nakon što se jedan kraj molekule adsorbirao na 

česticu, ostatak molekule je još uvijek slobodan za adsorbiranje na ostale čestice 

taloga, što rezultira brzom aglomeracijom i flokulacijom čestica u suspenziji. Ovaj 

efekt poznat je pod nazivom “premošćivanje”. 

Izvršena ispitivanja su u skladu s ranije ispitanim mogućnostima primjene 

praškastih flokulanata (Petric B. et al. 1979., 1980., Petric N. et al. 1999., Martinac V. 

et al. 1997., 1998., 2008.) kod sedimentacije magnezijeva hidroksida iz morske vode. 

Utvrñivanje optimalnog iznosa sredstva za flokulaciju važno je radi postizanja 

bržeg slijeganje taloga, s jasnom granicom izdvajanja bistrog sloja od taloga 

magnezijeva hidroksida. 

Opisana metoda praćenja taložnih karakteristika suspenzije magnezijeva 

hidroksida, u uvjetima diskontinuiranog taloženja u menzuri, zadovoljavajuća je za 

praćenje brzine sedimentacije dvokomponentnih sustava čvrsta faza-kapljevita faza 

koji sadrže najmanje 0,1 mas. % čvrste tvari. 

Radi točnijeg očitavanja visine ugušćenog taloga, menzura se baždari s 

milimetarskom trakom – grješka očitanja je ± 0,5 mm. Nakon što je u menzuru 

dodana suspenzija zabilježi se početno vrijeme (t = 0). Zatim se u odreñenim 

vremenskim intervalima očitava opadanje visine sedimentacijskog volumena 

80

suspenzije odnosno prati se brzina slijeganja čestica taloga magnezijeva hidroksida, 

uz stvaranje jasne granice izmeñu sloja bistre kapljevine i ugušćenog taloga. 

Kod navedenih eksperimenata potrebno je tijekom mjerenja održavati stalnu 

temperaturu, kako bi se dobila reproducibilnost eksperimentalnih rezultata. 

Kada su poznate optimalne količine flokulanta, y, za pojedini stupanj 

potpunosti taloženja, x, može se prikazati njihova funkcionalna ovisnost, y = f (x), 

koja može biti linearna (y = ax + b) ili nelinearna. 

Ukoliko ovisnost volumena flokulanta o stupnju potpunosti taloženja nije 

linearna matematičkom obradom eksperimentalnih podataka (metoda najmanjih 

kvadrata) može se utvrditi najprihvatljivija funkcija u svrhu opisivanja procesa, tj. ona 

funkcija kod koje je relativna grješka odstupanja eksperimentalnih od teorijskih 

podataka minimalna. Utvrñene ovisnosti su najčešće oblika polinoma drugog (y = ax 2 

+ bx + c) ili trećeg stupnja (y = ax 3 + bx 2 + cx + d). 

2.4.2.1. Priprema flokulanta 

Flokulant se priprema kao 0,05 %-tna otopina. Na osnovi sadržaja aktivne 

tvari u čvrstom flokulantu i sadržaja aktivne tvari u njegovoj vodenoj otopini (0,05 

mas. %) izračuna se koliku je masu flokulanta potrebno otopiti u odreñenom 

volumenu destilirane vode da bi se dobila otopina u kojoj će koncentracija aktivne 

tvari biti 0,05 mas. %. 

Primjer proračuna 

w(A) = 100 % (maseni udio aktivne tvari u praškastom flokulantu 818A) 

w(A) = 0,05 % (maseni udio aktivne tvari u otopljenom flokulantu 818A) 

m(otopine) = 100 g (masa otopine) 

masa aktivne tvari, m(A), računa se iz izraza: 

m(A) 

w (A) = = 5⋅10 

m (otopine) 

m (A) = w(A) 

⋅ m(otopine) 

= 5⋅10 

−4 

−4 

⋅100 g = 0,05 g 

Ta masa aktivne tvari sadržana je u 0,05 g praškastog flokulanta. 

81

100 g praškastog flokulanta …………….. 100 g aktivne tvari 

“x” g praškastog flokulanta ……………… 0,05 g aktivne tvari 

x = 0,05 g praškastog flokulanta 

Odgovarajuća masa otopine za 1 g praškastog flokulanta 818A iznosi: 

0,05 g praškastog flokulanta ……………………………..100 g otopine 

1 g praškastog flokulanta ……………………………… “x” g otopine 

x = 2000 g otopine 

odnosno 

1 g praškastog flokulanta …………………………. 2000 g otopine 

0,1 g praškastog flokulanta ………………………… “x” g otopine 

x = 200 g otopine 

Dakle, za 200 g otopine potrebno je pomiješati 0,1 g flokulanta 818A i 199,9 cm 3 

destilirane vode ( ρ ≅ 1 g cm -3 ). 

O H 2 

2.4.3. Proračun kontinuiranog taložnika na temelju taložnih karakteristika 

suspenzije magnezijeva hidroksida u menzuri 

Taložnici ili sedimentatori su ureñaji koji služe za taloženje čvrste faze pri 

kemijskoj preradi. Čestice se mogu taložiti na više načina, što ovisi o površinskim 

pojavama, odnosno o tipu i stupnju interakcije izmeñu čestica. Pri tome važnu ulogu 

ima koncentracija čvrste faze u suspenziji i veličina čestica. U industriji se u 

taložnicima postupak taloženja (sedimentacija) izvodi diskontinuirano i kontinuirano. 

Ovisnost brzine sedimentiranja o koncentraciji odreñuje se šaržnim 

sedimentacijskim testom. U sedimentacijskom procesu postoji razina koncentracije 

kojom je odreñena djelotvornost cijelog procesa. Uz pretpostavku da je u 

sedimentacijskoj zoni relativna brzina sedimentiranja ovisna samo o lokalnoj 

koncentraciji, dobiveni odnosi vrijede u kontinuiranom i u diskontinuiranom procesu. 

82

U kružnom sedimentatoru (slika 26) koji radi kontinuirano, dotočna se 

suspenzija uvodi centralno, a kako je gušća od izbistrene kapljevine, potapa se do 

gornje granice sedimentacijske zone i dijeli na struje koje se radijalno šire po presjeku 

ureñaja. 

V p 

V ul 

V p 

bistrenje 

sedimentacijska zona 

ugušćivanje 

kompresijska zona 

V izl 

Slika 26. Shematski prikaz karakterističnih zona u kružnom taložniku: 

• 

V p − volumni 

protok bistre kapljevine (pretoka); 

• 

V izl − volumni protok guste suspenzije (odtoka), 

• 

V ul − olumni protok suspenzije na ulazu (dotoka) 

U zoni bistrenja (stvara se izmeñu dotočnog sloja i razine preljeva) 

koncentracija čestica vrlo je niska, a prisutna tzv. ”partikulativna sedimentacija” 

odreñena je primarnim svojstvima grubodisperznog sustava. Čestice sedimentiraju 

brzinom odreñenom veličinom, gustoćom i oblikom, a tijekom procesa ne pojavljuje 

se granična ploha izmeñu suspenzije i bistre kapljevine. Na vrhu sedimentacijske zone 

koncentracija se naglo mijenja i skoro je jednaka koncentraciji u dotoku. Čestice, koje 

su u dodiru, u ovoj zoni sedimentiraju ovisno o lokalnoj koncentraciji suspenzije. Uz 

dodatak flokulirajućih sredstava ovaj se režim ostvaruje i kod nižih koncentracija. U 

zoni kompresije, koja se uz flokulante javlja bliže dnu ureñaja, meñusobno se 

djelovanje čestica mora nadvladati da bi došlo do daljnjeg ugušćivanja. Pri 

flokuliranju razrijeñenih suspenzija javlja se ponekad, izmeñu sedimentacijske i 

kompresijske zone, i tzv. ”prijelazna zona”. Meñutim, bez flokulanata ne ostvaruje se 

ni prijelazna ni kompresijska zona. 

83

Slijedi da su koncentracija i prisutnost ili odsutnost flokulanata odlučujući za 

cijeli proces sedimentacije, i za pojedine karakteristične režime (slika 27). 

Slika 27. Režimi sedimentacije 

U režimu idealne sedimentacije u zoni, brzina sedimentiranja odreñena je lokalnom 

koncentracijom u suspenziji i neovisna je o veličini i gustoći čestica (sedimentacija u 

zoni predstavlja tok kapljevine kroz poroznu strukturu čestica. Zbog teškoća koje se 

javljaju pri definiranju unutarnje geometrije strukture čestica, brzina sedimentiranja 

odreñuje se uvijek eksperimentom, a dimenzioniranje procesne jedinice temelji se na 

utvrñivanju sekundarne varijable grubodisperznog sustava. Mehanizam sedimentacije 

obično se prati u cilindričnim posudama, kolonama, promjer kojih je veći od 50 mm 

da bi se isključio utjecaj stijenke (slika 28). Na početku, odmah nakon ulijevanja u 

menzuru, suspenzija je homogena (B). Ukoliko u suspenziji postoje krupnije čestice, 

nakon kratkog stajanja one razbiju plastičnu, odnosno pseudoplastičnu, strukturu 

sedimentacijske zone i brzo padaju na dno posude kao talog (E), a na površini se 

počinje odvajati čista kapljevina (A), jer čestice koje su se nalazile na površini već 

tonu. Izmeñu gornje bistre zone (A) i donje sedimentacijske zone (B) pojavljuje se 

izrazita granična ploha. Iznad tog sloja, izlučivanjem čestica iz sedimentacijske zone, 

u zoni kompresije (D) skuplja se gusta suspenzija. U sloju (D), koncentracija čvrste 

faze je toliko porasla da ovdje više ne postoje uvjeti nesmetanog taloženja. 

84

A 

A 

A 

A 

A 

B 

B 

C 

D 

E 

B 

D 

C 

E 

D 

B 

C 

E 

D 

K 

E 

D 

E 

τ = 0 

τ → ∝ 

Slika 28. Opažanja u sedimentacijskom testu: A – gornja bistra zona, B – 

sedimentacijska zona, C – prijelazna zona, D – kompresijska zona, E – krupnije 

čestice, τ – vrijeme 

Koncentracija čestica se povećava prema dnu kompresijske zone, gdje je najveća. 

Izmeñu sedimentacijske i kompresijske zone, tj. izmeñu slojeva B i D, pojavljuje se 

prijelazna zona (C) u kojoj postoji kombinacija smetanog i nesmetanog taloženja. 

Visina pojedinih zona se mijenja s napredovanjem sedimentacije. Što se na 

površini odvaja više kapljevine to je gustoća sloja B (slobodno taloženje) veća, ali je i 

veći volumen zone D u kojoj se sedimentacija već odvija pod izvjesnim tlakom što ga 

uzrokuje stupac suspenzije. Zone A i D rastu na račun zona B i C. Uskoro isčezava 

meñusloj C, a B se postupno toliko smanji da konačno ostane samo ugušćeni sloj D, a 

iznad njega bistra kapljevina. To znači da s napredovanjem sedimentacije postaje 

sedimentacijska zona sve manja, dok konačno ne ostanu samo bistra zona i 

kompresijska zona. Položaj granične plohe izmeñu tih dviju zona naziva se ”točka 

kompresije”, a trenutak u kojem postoji samo granica izmeñu bistre kapljevine i 

sedimenta naziva se ”kritična točka taloženja”. 

Brzina taloženja u ovom ugušćenom sloju je vrlo spora pa se to može smatrati 

ekstremnim slučajem smetanog taloženja. U toj fazi sedimentacije čestice se 

meñusobno sabijaju i istiskuju preostalu kapljevinu u sloj A. Tijekom procesa 

sedimentacije gustoća zone B održava se stalnom, dok se gustoća zone D povećava. 

85

Naime, zona D je pod tlakom i u njoj se čestice koje se talože oslobañaju vode. Ta 

voda, zbog tlaka u zoni D i zbog povećane gustoće, biva istiskivana i prodire na 

površinu zone D te kroz meñuzonu C ulazi u zonu slobodnog taloženja B. Na taj 

način, iako se volumen zone B smanjuje, voda koja pridolazi odozdo održava gustoću 

u toj zoni stalnom. Naravno, zbog tog gubitka vode (odnosno bilo koje kapljevine 

koja je komponenta suspenzije) stalno se povećava gustoća zone D. Prema tome, 

nakon kritične točke (nestajanje zone B) postoji samo ugušćena zona D. 

Na slici 29 prikazana je ovisnost visine granične plohe bistre zone, Z, o 

vremenu sedimentacije, τ, tzv. ”sedimentacijska krivulja”. Oblik krivulje svojstven je 

pojedinom grubodisperznom sustavu i izrazito se mijenja s promjenom koncentracije. 

Na sedimentacijskoj se krivulji uočavaju periodi: 

a) stalne brzine sedimentiranja (od a do b) kada je koncentracija suspenzije tik ispod 

granične plohe još uvijek jednaka koncentraciji izvorne homogene suspenzije 

b) prve padajuće brzine sedimentiranja (od b do c) 

c) druge padajuće brzine sedimentiranja (poslije c). 

Slika 29. Sedimentacijska krivulja 

Sedimentacijska krivulja ”snima” se šaržnim sedimentacijskim testom koji se izvodi 

iz jedne početne koncentracije po Kynchovoj metodi: prati se promjena visine 

86

granične plohe bistre zone u ovisnosti o vremenu sedimentacije. Analizirajući odnose 

u području padajuće brzine sedimentiranja Kynchovom metodom može se utvrditi 

ovisnost v s = f (γ ) iz jednog pokusa, gdje je v s relativna brzina sedimentiranja (m s -1 ), 

a γ masena koncentraciji čvrstih čestica u suspenziji (kg m -3 ). 

Za vrijeme testa, gibajući se prema dnu, čestice prolaze kroz područja različite 

koncentracije, od one koja odgovara stanju homogene suspenzije na početku mjerenja, 

do koncentracije ugušćene suspenzije. Kod neke kritične koncentracije, koja se nalazi 

izmeñu ovih krajnjih, postoji zamišljeni sloj kroz koji prolazi manje čestica no što u 

njega ulazi. Taj sloj odreñuje tzv. ”kapacitet obrade”. Kynch je pokazao da ovaj sloj 

koji u šaržnom testu putuje prema površini konstantnom brzinom, u s , utječe na 

koncentraciju u sloju ispod granične plohe bistre kapljevine, a time i na brzinu 

sedimentiranja. Pretpostavlja se da je u koloni površine presjeka A, visine Z o , i 

koncentracije γ 

o 

, prisutno ( γ 

o 

⋅ A⋅ 

Z 

bistre kapljevine i suspenzije masene koncentracije 

j 

j 

( v u ) 

s, j 

s 

o 

) čvrstih čestica. Kroz graničnu plohu izmeñu 

γ 

j, u vremenu τ 

j 

prolazi 

γ ⋅ A ⋅ τ ⋅ + čvrstih čestica. Naime, masena bilanca čvrstih čestica daje: 

gdje je: 

γ 

⋅ A⋅ 

= γ ⋅ A ⋅ τ ⋅ ( v + u ) 

(28) 

o 

Z o 

γ 

o 

− masena koncentracija čvrstih čestica u koloni, kg m -3 

A − površina presjeka kolone, m 2 

Z o − visina kolone, m 

j 

γ 

j 

− masena koncentracija čvrstih čestica u graničnoj plohi, kg m -3 

τ 

j 

− vrijeme u kojem čvrste čestice prolaze kroz graničnu plohu, s 

j 

s, j 

v 

s, j 

− brzina taloženja u graničnoj plohi, m s -1 

u s − brzina gibanja zamišljenog sloja u suspenziji, m s -1 . 

s 

Budući da je po Kynchu, brzina gibanja zamišljenog sloja u suspenziji: 

Z 

j 

u = konst 

(29) 

τ 

s 

= 

j 

slijedi: 

γ 

j 

= 

Z 

γ ⋅ Z 

j 

o 

+ v 

s, j 

o 

⋅τ 

j 

(30) 

87

Brzina taloženja, v 

s 

(nagib tangente povučene na krivulju sedimentacije, 

se u sloju koncentracije 

dZ ), javlja 

dτ 

γ 

j, kada sloj kritične koncentracije stiže do granične plohe. 

Matematički je jednostavno dokazati da je odsječak na Z-osi: 

Z 

i 

= Z + v ⋅ τ . 

j 

s, j 

j 

Zamjenom 

Z 

i 

= Z + v ⋅ τ u jednadžbi (30) slijedi: 

j 

s, j 

j 

⋅ Z 

= γ 

o o 

γ 

j 

(31) 

Z 

i 

gdje je Z i visina koju bi suspenzija postigla kada bi koncentracija čvrstih čestica bila 

ista kao i u graničnoj plohi. 

Za bilo koju vrijednost Z i može se izračunati koncentracija γ 

j 

. Brzina v s,j se odredi 

kao nagib tangente na krivulju sedimentiranja, koja prolazi točkom Z i . Podatci koje 

povezuje funkcionalna ovisnost v s = f (γ ) odreñuje se iz jednog sedimentacijskog 

testa. (slika 30). 

Z 0 

visina, Z 

Z i 

Z j 

j 

vrijeme, 

A 

B 

C 

D 

Slika 30. Sedimentacijska krivulja: provedba Kynchove analize 

Prema Kynchu, ukupna količina čvrste faze koja proñe kroz jediničnu 

površinu u jedinici vremena od vrha prema dnu taložnika najprije opada, do odreñene 

minimalne vrijednosti, a zatim opet raste. Proračun kontinuiranog taložnika svodi se 

upravo na odreñivanje minimalne količine čvrste faze koja proñe kroz jedinicu 

površine u jedinici vremena, odnosno na odreñivanje minimuma Kynchovog izraza: 

88

gdje je: 

V& 

⋅γ 

o 

A 

o 

vo 

= 

1 1 

− 

γ γ 

o 

izl 

= q 

V & o 

– volumni protok kroz zonu najsporijeg taloženja, m 3 h -1 

γ 

o 

– gustoća suspenzije u zoni najsporijeg taloženja, kg m -3 

A – površina poprječnog presjeka taložnika, m 2 

v o – brzina taloženja u zoni najsporijeg taloženja, m h -1 

γ 


– gustoća suspenzije na izlazu, kg m -3 

q m – kapacitet taložnika, kg h -1 m -2 . 

m 

(32) 

Iz izraza (32) računa se površina poprječnog presjeka taložnika. Iz te površine i 

volumena zone ugušćivanja računa se visina zone ugušćivanja, na temelju koje se 

odreñuje visina taložnika. 

Brzina sedimentacije računa se prema izrazu: 

v 

Z 

− Z 

i o 

o 

= tg α = 

(33) 

τ 

o 

gdje je: 

Z i – odsječak na osi ordinate koji tvori tangenta na krivulju brzine 

sedimentacije u odreñenom vremenuτ, m 

Z o – visina suspenzije za vrijeme τ 

o 

, m 

τ 

o 

– promatrano vrijeme, h. 

Gustoća čvrste faze, γ o , u zoni najsporijeg taloženja računa se prema izrazu: 

gdje je: 

⋅ Z 

= γ 

ul ul 

γ 

o 

(34) 

Z 

i 

γ 

ul 

– masena koncentracija suspenzije na ulazu, kg m -3 

Z ul – početna visina suspenzije, m. 

Površina poprječnog presjeka taložnika ovisi o zoni minimalnog kapaciteta. Za 

kontinuirani taložnik materijalna bilanca za čvrstu fazu je sljedeća: 

89

gdje je: 

V& ⋅ γ = V& 

⋅ γ 

(35) 

ul 

ul 

V & ul 

– volumni protok ulazne suspenzije, m 3 h -1 

V & izl 

– volumni protok izlazneuspenzije, m 3 h -1 . 



Uz uvjet da ništa čvrste faze ne izlazi u preljevu, volumni protok izlazne suspenzije će 

biti: 

ul 

⋅γ 

ul 


= V & 

V& (36) 

γ 

Bilanca kapljevine glasi: 


( 1− 

γul 

) −V& 


⋅ ( − γizl 

) V& 

p 

V & ⋅ = 

(37) 

ul 

1 

gdje je: 

V & p 

– volumni protok preljeva, m 3 h -1 . 

Ako se izraz (36) uvrsti u izraz (37) slijedi: 

⎛ 1 1 ⎞ 

V & = ⋅ ⋅ 

⎜ − 

⎟ 

p 

V& 

ul 

γ 

ul 

(38) 

⎝ γ 

ul 

γ 

izl ⎠ 

Dijeljenjem jednadžbe (38) s površinom poprječnog presjeka, A, dobiva se: 

V & V& 

= 

A 

⋅γ 

⎛ 1 

⋅ 

⎜ 

⎝ γ 

p ul ul 1 

A 

ul 

− 

γ 


⎞ 

⎟ 

⎠ 

(39) 

V& 

p 

gdje A 

predstavlja linearnu brzinu kapljevine koja se diže u bistru zonu. 

Kada se želi spriječiti dizanje zone, brzina kapljevine prema gore treba biti jednaka ili 

manja od brzine taloženja čvrste faze. Radi toga 

V& 

p 

A 

može biti zamijenjeno s v o . Ako 

već postoji neka kritična zona s najmanjim kapacitetom, onda ukupna količina čvrste 

faze koja uñe u taložnik mora proći i kroz ovu zonu, pa je: 

V& ⋅ γ = V& 

⋅ γ 

(40) 

ul 

ul 

o 

o 

90

Korištenjem Kynchova izraza (32) za svako promatrano vrijeme τ, iz poznatih 

vrijednosti za v o , γo 

i γ 


, može se izračunati kapacitet taložnika, q 

m 

, tj. 

V& 

o 

⋅γ 

o 

. 

A 

Iz izračunatih vrijednosti odabere se minimalni q 

m 

. Na osnovi izraza (40) te poznatog 

masenog protoka čvrste faze, 

taložnika, A: 

V& 

ul 

⋅ γ 

ul 

, koji ulazi u taložnik, slijedi da je površina 

V& 

o 

⋅γ o 

V& 

ul 

⋅γ 

A = = 

q q 

m 

m 

ul 

(41) 

Promjer taložnika, d, odreñuje se prema izrazu: 

d 

4 ⋅ A 

= (42) 

π 

Maseni protok koji u jedinici vremena proñe kroz kritičnu zonu, 

M & o 

, bit će: 

M& V& 

⋅ γ = q ⋅ A 

(43) 

o 

= 

o o m 

Volumni protok suspenzije koja ulazi u taložnik, V & ul 

, bit će: 

= V & 

⋅γ 

& o o 

ul 

(44) 

γ 

ul 

V 

Volumni protok izlazne suspenzije iz taložnika, V & izl 

, je: 

= V & 

⋅γ 

o o 

V& izl 

(45) 

γ 


91

2.5. NESTEHIOMETRIJSKI NAČIN TALOŽENJA MAGNEZIJEVA 

HIDROKSIDA IZ MORSKE VODE 

Nestehiometrijski način taloženja magnezijeva hidroksida iz morske vode 

(taloženje uz dodatak manje količine taložnog sredstva od stehiometrijski potrebne 

količine) koji su razradili B. Petric i N. Petric, ima znatne prednosti u tzv. mokroj fazi, 

što rezultira znatnim povećanjem kapaciteta postrojenja (proizvodnost taložnika). 

Dodatkom manje količine taložnog reagensa od stehiometrijski potrebne 

količine dolazi do opadanja koagulacijske (agregacijske) stabilnosti promatranog 

koloidnog sustava Mg(OH) 2 -morska voda, posljedica čega je povećanje brzine 

sedimentacije, a time i povećanje kapaciteta taložnika. Naime, zbog viška 

neistaloženih Mg 2+ iona smanjuje se elektrokinetički potencijal (ζ-potencijal), a time i 

ubrzava proces sedimentacije magnezijeva hidroksida. 

Ovakvim načinom taloženja, smanjuje se viskoznost i gustoća polazne 

suspenzije, a povećava se brzina slijeganja taloga magnezijeva hidroksida. 

Nestehiometrijskim taloženjem uz dodatak 80 % stehiometrijske količine taložnog 

reagensa (dolomitno vapno), povećava se preradljivost taložnika (izračunata prema 

Kynchovoj teoriji) za oko 86,5 % u odnosu na potpuno (stehiometrijsko) taloženje. 

Navedeno se može objasniti modelom čestice Mg(OH) 2 . 

Model čestice Mg(OH) 2 može se postaviti na osnovi elektrokinetičkog 

potencijala i različite adsorbiranosti pojedinih iona. U slučaju nestehiometrijskog 

taloženja, u otopini zaostaju Mg 2+ ioni, te se oni prvenstveno adsorbiraju na talog 

magnezijeva hidroksida, a ne Ca 2+ ioni. Naime, pri uvjetima stehiometrijskog i 

nestehiomterijskog taloženja protuioni koji se adsorbiraju na talog magnezijeva 

hidroksida, i time neutraliziraju naboj čestice magnezijeva hidroksida, su OH - ioni 

(taloženje se odvija u alkalnom mediju). Budući da Mg 2+ ion, u odnosu na Ca 2+ ion, 

gradi stabilniji (teško topljiv) spoj s OH - ionima, on će se jačim adsorpcijskim silama 

vezati na površinu Mg(OH) 2 . Time se smanjuje debljina električnog dvosloja oko 

čestice Mg(OH) 2 , tj. u prisutnosti viška Mg 2+ iona smanjuje se elektokinetički 

potencijal (ζ-potencijal), što rezultira ubrzavanjem procesa sedimentacije magnezijeva 

hidroksida. 

Nestehiometrijskim taloženjem znatno se smanjuje čistoća proizvoda, obzirom 

na kalcijeve soli, što se može objasniti zakonom adsorpcije koji su postavili Paneth, 

92

Fajans i Hahn, a koji glasi: “Ionska rešetka jako adsorbira one ione čiji su spojevi sa 

suprotno nabijenim ionima rešetke slabo topljivi”. 

Iz navedenog zakona adsorpcije proizlazi da će se na magnezijevu hidroksidu 

prvenstveno adsorbirati Mg 2+ ioni, a ne Ca 2+ ioni, jer je Mg(OH) 2 manje topljiv od 

Ca(OH) 2 (pri 25 o C K pt (Mg(OH) 2 ) = 5,61 . 10 -12 , a K pt (Ca(OH) 2 ) = 5,02 . 10 -6 ). 

Ovakvim načinom taloženja sadržaj bora, u obliku B 2 O 3 , u konačnom 

proizvodu je nešto povećan (do 0,193 mas. %). U tablici 19 prikazan je sadržaj CaO i 

B 2 O 3 u magnezijevu oksidu dobivenom iz morske vode pri različitim stupnjevima 

potpunosti taloženja. 

Iz tablice 19 je vidljivo da se kod prestehiometrijskog taloženja smanjuje 

sadržaj B 2 O 3 , dok se znatno povećava sadržaj CaO u magnezijevu oksidu. Kod 

nestehiometrijskog taloženja povećava se sadržaj B 2 O 3 , dok se sadržaj CaO znatno 

smanjuje. 

Povećani sadržaj adsorbiranog bora na talog magnezijeva hidroksida pri 

nestehiometrijskom načinu taloženja posljedica je smanjenja pH vrijednosti 

suspenzije magnezijeva hidroksida. Dodatkom nestehiometrijske (80 %-tne) količine 

dolomitnog vapna morskoj vodi, u svrhu taloženja magnezijeva hidroksida alkalitet 

morske vode poprima vrijednost pH = 9,60, što pogoduje većoj adsorpciji ionskih 

oblika ortoboratne kiseline (prvenstveno H 2 BO - 3 ) na talog magnezijeva hidroksida 

tijekom reakcijskog taloženja prema jednadžbi (14) ili (15). 

Tablica 19. Sadržaj CaO i B 2 O 3 u magnezijevu oksidu dobivenom iz morske vode pri 

različitim stupnjevima potpunosti taloženja 

Stupanj potpunosti CaO / mas. % B 2 O 3 / mas. % pH 

taloženja / % 

70 0,321 0,1207 - 

80 0,350 0,120 9,60 

90 - 0,1070 - 

95 0,461 - - 

100 0,613 0,0963 11,60 

105 0,812 0,0819 12,15 

110 0,889 0,0728 12,15 

120 1,712 0,0461 12,30 

93

2.6. BOROV (III) OKSID U MAGNEZIJEVU OKSIDU DOBIVENOM 

NESTEHIOMETRIJSKIM (80 %-TNIM) NAČINOM TALOŽENJA IZ 

MORSKE VODE 

Bor, koji se u morskoj vodi nalazi u masenoj koncentraciji γ B = 4,4 mg dm -3 

predstavlja značajnu smetnju pri dobivanju magnezijeva oksida iz morske vode. 

Tijekom reakcijskog taloženja, jednadžbe (14) ili (15), bor se adsorbira na talog 

magnezijeva hidroksida te uzrokuje onečišćenje taloga s B(OH) 3 . Tijekom procesa 

kalcinacije magnezijeva hidroksida adsorbirani bor se pretvara u B 2 O 3 , pa konačni 

proizvod (kalcinirani magnezijev oksid) sadrži B 2 O 3 kao onečišćenje. 

Prisutnost B 2 O 3 negativno utječe na kakvoću vatrostalnog materijala 

proizvedenog na osnovi sinteriranog magnezijevog oksida dobivenog iz morske vode. 

Naime, mehanička otpornost vatrostalnog magnezijeva oksida na visokim 

temperaturama značajno opada s porastom sadržaja B 2 O 3 , a smanjuje se i modul 

elastičnosti takvih vatrostalnih materijala. 

U morskoj vodi bor se nalazi u obliku nedisocirane ortoboratne kiseline, 

H 3 BO 3 , a djelomično i u obliku borat iona, H 2 BO − 3 

. Koncentracija iona višeg stupnja 

oksidacije, HBO 2- 3 i BO 3- 3 , je veoma mala. 

H 3 BO 3 je vrlo slaba kiselina, sa sljedećim konstantama disocijacije: 

H 3 BO 3 = H + + H 2 BO - 3 ; K 1 = 5,8⋅10 -10 (46) 

H 2 BO - 3 = H + + HBO 2- 3 ; K 2 = 1,8⋅10 -13 (47) 

HBO 2- 3 = H + + BO 3- 3 ; K 3 = 1,6⋅10 -14 (48) 

Računanjem postotka disocijacije može se ustanoviti množinska koncentracija 

H 2 BO - 2- 3- 

3 , HBO 3 i BO 3 iona, kao i molni postotak disocijacije za svaki stupanj 

disocijacije ortoboratne kiseline. 

Dodatkom nestehiometrijske (80 %-tne) količine dolomitnog vapna morskoj vodi pH 

morske vode poprima vrijednost 9,60. 

Pri ovoj pH vrijednosti množinska koncentracija pojedinih iona iznosi: 

[H 2 BO - 3 ] = 1,07 . 10 -3 mol dm -3 

[HBO 2- 3 ] = 7,70 . 10 -7 mol dm -3 

[BO 3- 3 ] = 4,90 . 10 -11 mol dm -3 . 

Ujedno, to znači da je pri pH = 9,60 H 3 BO 3 je disocirala 69,78 %, H 2 BO - 3 ion je 

disocirao 7,16 . 10 -2 %, a HBO 2- 3 ion je disocirao svega 6,37 . 10 -5 %. 

94

Pri pH = 12,50 H 3 BO 3 je disocirala 99,94 %, H 2 BO - 3 ion je disocirao 36,27 %, a 

HBO 2- 3 ion je disocirao 4,82 %. Dakle, porastom pH vrijednosti raste i stupanj 

disocijacije ortoboratne kiseline prisutne u morskoj vodi. 

Nestehiometrijskim (80 %-tnim) načinom taloženja sadržaj bora u talogu 

magnezijeva hidroksida je povećan i do 0,2494 mas. % B 2 O 3 . Povećani sadržaj bora 

adsorbiranog na talog magnezijeva hidroksida pri nestehiometrijskom načinu 

taloženja posljedica je smanjenja pH vrijednosti suspenzije magnezijeva hidroksida. 

Dodatak manitola (polihidroksi alkohol) u morsku vodu prije početka 

taloženja (5 g manitola / 2 dm 3 morske vode) djeluje osobito povoljno, budući da veže 

ortoboratnu kiselinu, prisutnu u morskoj vodi, u slabo disociranu kompleksnu 

kiselinu, HB(OC) 4 (K = 1,8 . 10 -5 ) te na taj način doprinosi smanjenju koncentracije 

onih ionskih oblika bora koji se adsorbiraju na talog magnezijeva hidroksida tijekom 

reakcijskog taloženja. Sadržaj B 2 O 3 u uzorku MgO (80%-tno taloženje), dobivenog 

ispiranjem taloga magnezijeva hidroksida destiliranom vodom (pH = 6,42), snizuje se 

do sadržaja 0,0267 mas. %. Nakon izotermnog sinteriranja pri temperaturi 1500 o C u 

trajanju 1 sat B 2 O 3 je potpuno ispario iz uzorka, što je vrlo značajno za kvalitet 

sinteriranog magnezijeva oksida. 

Nastajanje kompleksne kiseline HB(OC) 4 može se prikazati sljedećom 

reakcijom: 

C 

O 

H 

+ 

HO 

B 

OH H O C 

+ 

= 

C 

O 

H HO HO 

C 

C 

O 

O 

C 

C 

O 

B - H + + 3 H 2 O (49) 

O 

C 

kompleksna kiselina 

Za razliku od manitola dodatak etilen-glikola morskoj vodi prije početka 

taloženja (4,5 cm 3 etilen-glikola / 2 dm 3 morske vode) nema zamjetnog utjecaja na 

smanjivanje udjela adsorbiranog bora u uzorcima magnezijeva oksida, što ukazuje na 

95

to da etilen-glikol nije djelotvoran dodatak za smanjenje adsorbiranog bora u 

magnezijevu oksidu dobivenom iz morske vode. Naime, uz dodatak etilen-glikola 

morskoj vodi prije početka taloženja, sadržaj B 2 O 3 u uzorku MgO (80%-tno 

taloženje), dobivenog ispiranjem taloga magnezijeva hidroksida destiliranom vodom 

(pH = 6,17), iznosi 0,1621 mas. %, a bez dodatka etilen-glikola sadržaj B 2 O 3 iznosi 

0,1682 mas. %. (Nakon izotermnog sinteriranja pri temperaturi 1700 o C u trajanju 1 

sat, moguće je udio B 2 O 3 sniziti do sadržaja 0,0147 mas. %.) 

Adsorbirani bor potrebno je odstraniti odgovarajućim načinom ispiranja 

dobivenog taloga magnezijeva hidroksida. Izvršena ispitivanja su pokazala da se 

maseni udio B 2 O 3 u magnezijevu oksidu dobivenom nestehiometrijskim (80 %-tnim) 

načinom taloženja može znatno smanjiti upotrebom sredstva za ispiranje koje ima 

povećanu pH vrijednost. 

Ispiranje taloga magnezijeva hidroksida destiliranom ili zaluženom 

destiliranom vodom nije tako učinkovito kao ispiranje vodovodnom ili zaluženom 

vodovodnom vodom. Nakon ispiranja destiliranom vodom pH vrijednosti 5,75, udio 

B 2 O 3 u magnezijevu oksidu iznosi 0,1490 mas. %. Za razliku od toga, nakon ispiranja 

vodovodnom vodom pH vrijednosti 7,84 udio B 2 O 3 u magnezijevu oksidu iznosi 

0,1159 mas. %, a nakon ispiranja zaluženom vodovodnom vodom pH vrijednosti 

12,50 udio B 2 O 3 u magnezijevu oksidu smanjuje se na 0,0862 mas. %. Meñutim, 

potrebno je istaknuti da korištenje vodovodne vode za ispiranje taloga magnezijeva 

hidroksida ima za posljedicu povećanje udjela CaO u kalciniranom magnezijevu 

oksidu, koji u tom slučaju iznosi i do 5,52 mas.%. 

Povećanje pH vrijednosti sredstva za ispiranje povoljno djeluje na smanjenje 

sadržaja bora adsorbiranog na talog magnezijeva hidroksida dobivenog iz morske 

vode, najvjerojatnije zbog toga što utječe na disocijaciju ortoboratne kiseline, dakle i 

na koncentraciju H 2 BO - 3 , HBO 2- 3 te BO 3- 3 iona u otopini, a time i na meñuionsku 

interakciju. Ispiranjem destiliranom vodom pH vrijednosti 5,95 udio B 2 O 3 u 

kalciniranim uzorcima magnezijeva oksida iznosi 0,1764 mas. %, povećanjem pH 

vrijednosti destilirane vode na 11,00 udio B 2 O 3 se smanjuje za 32 % (0,1198 mas. %), 

dok povećanjem pH vrijednosti na 12,50 udio B 2 O 3 se smanjuje za dodatnih 57 % 

(0,0518 mas. %). 

Upotreba zalužene destilirane vode pH vrijednosti 12,50 (nakon 

četverokratnog ispiranja dekantacijom destiliranom vodom) omogućava smanjenje 

udjela B 2 O 3 u uzorcima MgO (80 %-tno taloženje) u granicama od 0,2128 mas. % do 

96

0,1673 mas. %, tj. udio B 2 O 3 se smanjuje 21 %. Bez ispiranja zaluženom destiliranom 

vodom (pH = 12,50) udio B 2 O 3 u MgO (80 %-tno taloženje) smanji se samo 9 %. 

Upotreba zalužene destilirane vode pH vrijednosti 12,50 pri ispiranju taloga 

magnezijeva hidroksida više od tri puta nema utjecaja na kemijski sastav dobivenog 

magnezijeva oksida. 

Rezultati ispitivanja ukazuju na to da kombiniranim načinom ispiranja taloga 

magnezijeva hidroksida (ispiranje dekantacijom obavljeno 4 puta destiliranom vodom 

pH vrijednosti 6,26 i 1 put zaluženom destiliranom vodom pH vrijednosti 12,50), udio 

B 2 O 3 u uzorcima MgO (80 %-tno taloženje) iznosi 0,1886 mas. %, što je za 30 % 

manje u odnosu na sadržaj B 2 O 3 u uzorcima pripravljenim bez jednokratnog ispiranja 

magnezijeva hidroksida zaluženom destiliranom vodom (B 2 O 3 = 0,2259 mas. %). 

Ispiranje taloga magnezijeva hidroksida zaluženom destiliranom vodom pH 

vrijednosti 12,50 postupkom dekantacije doprinosi smanjenju udjela B 2 O 3 u 

kalciniranom magnezijevu oksidu (80 %-tno taloženje) do sadržaja 0,069 mas. %. 

Postupak ispiranja dovoljno je provesti tri puta obzirom na to da daljnjim ispiranjem 

ne dolazi do smanjenja sadržaja borova (III) oksida u uzorku. Stoga bi daljnje 

ispiranje trebalo nastaviti nezaluženom destiliranom vodom. 

Višekratna upotreba zalužene destilirane vode pH vrijednosti 12,50 

omogućava smanjenje sadržaja B 2 O 3 u MgO (80 %-tno taloženje) i do 54 %, ali 

takvim načinom ispiranja ne dolazi do znatnijeg smanjenja sadržaja CaO u konačnom 

proizvodu. Broj ispiranja dekantacijom pri višekratnoj upotrebi sredstva za ispiranje 

trebao bi biti najviše 3 puta. Prema tome, iako recikliranje pruža mogućnost uštede 

sredstva za ispiranje, ispiranje taloga magnezijeva hidroksida treba vršiti svaki put sa 

svježim sredstvom za ispiranje, da bi bila zadovoljena čistoća konačnog proizvoda. 

Kombinirani način ispiranja 3+2 (ispiranje dekantacijom obavljeno 3 puta 

zaluženom destiliranom vodom pH vrijednosti 12,50 i 2 puta destiliranom vodom pH 

vrijednosti 6,18) je djelotvorniji u odnosu na kombinirani način ispiranja 3+1 

(ispiranje dekantacijom obavljeno 3 puta zaluženom destiliranom vodom pH 

vrijednosti 12,50 i 1 put destiliranom vodom pH vrijednosti 6,18) i omogućuje 

smanjenje udjela B 2 O 3 u uzorcima MgO (80 %-tno taloženje) u granicama od 0,421 

mas. % do 0,1145 mas. %, tj sadržaj B 2 O 3 se smanjuje 53 %. 

Ispitivanja kombiniranog načina ispiranja (3+2) u postupku dekantacije (3 

puta destilirana voda i 2 puta zalužena destilirana voda) ukazuju da u svrhu 

značajnijeg smanjenja adsorbiranog bora daljnje ispiranje na filtar-papiru treba i 

97

nastaviti sa zaluženom destiliranom vodom. U početnim fazama postupka dekantacije 

nije potrebno ispirati svježom destiliranom vodom nije potrebno povećavati više od tri 

puta. 

Tijekom kombiniranog načina ispiranja na filtar-papiru dovoljna su dva 

ispiranja zaluženom destiliranom vodom pH vrijednosti 12,50, a daljnje ispiranje 

treba nastaviti svježom destiliranom vodom da bi se u ispitivanim uzorcima i udio 

CaO značajnije smanjio. 

Dakle, kombinirani način ispiranja na filtar-papiru trebao bi biti (2+2) ili 

(2+3), tj. nakon dvokratnog ispiranja zaluženom destiliranom vodom pH vrijednosti 

12,50 slijedi ispiranje svježom destiliranom vodom do tri puta. 

Kombinirani način ispiranja (3+2) u postupku dekantacije i (2+3) na filtarpapiru 

omogućuje smanjenje udjela B 2 O 3 u uzorcima MgO (80 %-tno taloženje) u 

granicama od 0,200 mas. % do 0,099 mas. %, tj. sadržaj B 2 O 3 se smanjuje 51 %. 

Ispitivanja, takoñer, ukazuju na to da je kombinirani način ispiranja (2+3) na filtarpapiru 

učinkovitiji od kombiniranog načina (2+2), jer doprinosi značajnijem 

smanjenju udjela CaO u kalciniranom magnezijevom oksidu. 

U svrhu smanjivanja sadržaja B 2 O 3 u sinteriranim uzorcima MgO dobivenog 

iz morske vode vrlo efikasno djeluje i dodatak TiO 2 . Pozitivan utjecaj TiO 2 posljedica 

je dviju meñusobno ovisnih reakcija nastajanja Ca 2 B 2 O 5 i CaTiO 3 , koje uzrokuju 

smanjenje udjela B 2 O 3 tijekom sinteriranja. Naime, tijekom procesa aktiviranog 

sinteriranja dodani TiO 2 veže dio CaO u CaTiO 3 . Time dolazi do smanjenja udjela 

CaO koji reagira s B 2 O 3 , pa veća količina B 2 O 3 ispari. 

98

3. SINTERIRANJE 

Sinteriranje je tehnološki proces koji se koristi za proizvodnju ugušćenih 

materijala i spojeva kontrolirane mikrostrukture iz metalnih i/ili keramičkih praškova 

primjenom toplinske energije, a spada u procese od presudne važnosti u području 

razvoja materijala i inženjerstva, kako je prikazano na slici 31. 

karakteristike i 

primjenjivost proizvoda 

struktura / sastav 

svojstva 

procesi / sinteza 

Slika 31. Četiri osnovna elementa u razvoju znanosti o materijalima i inženjerstvu 

Proučavanjem procesa sinteriranja, posljednje faze u proizvodnji vatrostalnih 

materijala, bavio se do sada velik broj istraživača što je rezultiralo brojnim 

definicijama, koje navodi S. Y. Plotkin u svom radu: ”Definition of Sintering”. Sve 

navedene definicije svode se na to da je sinteriranje proces zgušnjavanja poroznog 

tijela (ispreska) na visokim temperaturama (obično za 1/2 do 2/3 ispod ispod točke 

topljenja glavnog sastojka) što rezultira smanjenjem dimenzija (skupljanjem) ispreska, 

povećanjem gustoće i mehaničke čvrstoće te opadanjem njegove poroznosti. Prema 

tome, sinteriranje se redovito odnosi na proces kojim se istovremeno postiže 

povećanje čvrstoće i gustoće kompaktiranog praha (ispreska). 

Utjecaj parametara sinteriranja (temperatura, tlak prešanja, dimenzija čestica) 

na zgušnjavanje ispreska u ovisnosti o vremenu sinteriranja prikazan je na slici 32. U 

tehnologiji dobivanja sinteriranih materijala prva faza je presanje, nakon čega slijedi 

sinteriranje. Konsolidacija disperznog materijala u kompaktni ispresak je složen, 

nepovratljiv proces, tijekom kojeg se uzastopno vrši niz elementarnih procesa: 

reorganizacija, elastična i plastična deformacija, lom čestica, nastajanje i kidanje 

99

meñučestičnih veza. Uslijed povišene vanjske sile na disperzni materijal dolazi do 

smanjenja volumena ispreska, odnosno do smanjenja poroznosti i povećanja gustoće 

ispresanog uzorka. 

Relativna gustoća 

T 

p 

L 

Vrijeme sinteriranja 

Slika 32. Utjecaj parametara sinteriranja (temperatura,T, tlak prešanja, p, dimenzija 

čestica, L) na zgušnjavanje ispreska. 

Ispresak predstavlja termodinamički izuzetno neravnotežni sustav, što je 

posljedica velike razvijenosti površine ali prisustva točkastih defekata, defekata 

pakiranja, dislokacija, mikropukotina i unutarnjih mikropora. Uz to, tijekom procesa 

prešanja dolazi do ”spajanja” čestica disperznog praha, što je posljedica elektronske 

grañe materijala, tj. uvjetovano je izmjenom elektrona izmeñu atoma tih čestica. 

Efektivna difuzijska pokretljivost atoma u ovakvim defektnim strukturama je 

povišena, što ukazuje na to da će se defektni praškovi brže sinterirati od onih koji 

imaju manje defektnu kristalnu rešetku. To osobito dolazi do izražaja kod tzv. 

”aktiviranog sinteriranja”. 

Praćenje procesa sinteriranja disperznih materijala u najvećem broju slučajeva 

vrši se proučavanjem skupljanja i/ili promjene gustoće sinteriranih ispresaka tijekom 

procesa. Proces skupljanja materijala može se podijeliti na početni, srednji i konačni 

stupanj, pri čemu svaki pojedini stupanj opisuje promjenu geometrije ispreska za 

vrijeme procesa sinteriranja. Na slici 33 prikazane su karakteristične promjene u 

sustavu koji se sinterira, koje se dogañaju tijekom toplinske obrade, a na slici 34 (a – 

d) dat je shematski prikaz osnovnih procesa tijekom sinteriranja. 

100

Slika 33. Karakteristične faze pri sinteriranju čestica u čvrstom stanju 

Početni stupanj obuhvaća stanje sustava povezanih čestica (slika 34 a) s 

otvorenim porama i bez znatnije promjene gustoće (relativna gustoća raste od 60 % do 

65 %). U ovom stupnju praktički nema izrazitih linearnih promjena uzorka. Za 

vrijeme početnog stupnja površinske neravnine se smanjuju, čestice počinju prijanjati 

jedna uz drugu i zajedno rasti. To povezivanje čestica se ostvaruje kao rast “vrata” na 

dodirnim točkama čestica (slika 34 b). Kinetiku zgušnjavanja odreñuju procesi koji se 

odvijaju na mjestu dodira čestica, tj. kinetika je odreñena gradijentom zakrivljenosti 

”vrata” koji se formira izmeñu čestica. U početnom stupnju izuzetnu ulogu ima 

101

strukturno stanje i geometrija praha. Pri kraju početnog stupnja dolazi do rasta zrna, 

stvaraju se granice zrna i nastaju metastabilne pore. 

Srednji stupanj je vrijeme tijekom kojeg se rast zrna nastavlja, a poprečni 

presjek pora opada. Tijekom ovog stupnja sustav čestica se počinje sabijati, dolazi do 

skupljanja, a pore se zaokružuju i zatvaraju. Praktički se može govoriti o dvofaznom 

sustavu koji se sastoji od ”faze materijala” i ”faze praznina”. 

Slika 34. Osnovni procesi tijekom sinteriranja: a) čestice u kontaktu prije sinteriranja; 

b) rast “vrata” tijekom početnog stupnja sinteriranja; c) daljnji rast “vrata” i nastajanje 

kontinuiranih kanala otvorenih pora duž bridova zrna tijekom srednjeg stupnja 

sinteriranja; nastajanje izoliranih pora na kutovima zrna tijekom konačnog stupnja 

sinteriranja 

102

Kinetika procesa odreñena je oblikom granice zrna i oblikom pora. Zrna su oblika 

tetrakaidekaedra (grč. tetra-kai-deka = 14, edar = površina). Pore poprimaju oblik 

kanala duž bridova zrna (Slika 34 c). Relativna gustoća raste od 65 % na 90 %. 

Konačni stupanj odgovara sustavu koji sadrži zatvorene i izolirane pore, 

udaljene jedne od drugih, izmeñu kojih nema meñudjelovanja. Tijekom ovog stupnja 

kanali se prekidaju, a pore zaokružuju i zatvaraju. Zatvorene pore (izduženog oblika) 

obično zaostaju na granicama zrna, odnosno teže prema kutovima tetrakaidekaedra 

(slika 34 d). Pore zaostaju unutar zrna kružnog su oblika. Relativna gustoća sada raste 

od 90 % na 95 %. Osnovna karakteristika ovog stupnja je porast pokretljivosti pora i 

granica zrna, a on treba biti kontroliran da bi se postigla teorijska gustoća. Ovaj 

stupanj može uključiti i proces sekundarne rekristalizacije, zbog čega nastaje 

premještanje pora od granice zrna i lokaliziranje pora unutar zrna. U tom slučaju 

ugušćenje postaje vrlo teško. 

Prisustvo plina unutar pore takoñer utječe na zgušnjavanje za vrijeme 

konačnog stupnja. Tlak, p, koji djeluje unutar pore polumjera, r, može se prikazati 

jednadžbom: 

⋅γ 

p = 2 (50) 

r 

gdje je γ površinska napetost praha. Do zgušnjavanja će doći jedino ako je difuzija 

plina koji se nalazi unutar pore veća od volumne difuzije čvrstog materijala. 

Sinteriranje započinje stvaranjem kontaktne površine izmeñu čestica praha, nakon 

čega dolazi do popunjavanja pora materijalom, zahvaljujući pokretljivosti elemenata 

koji čine kristalnu rešetku na povišenim temperaturama. Stvaranje kontaktne površine 

izmeñu čestica praha formiranjem granice zrna na dodirnim mjestima, B. Wong i J. 

Pask nazivaju ”preliminarnim” stupnjem. 

Promjene u mikrostrukturi tijekom sinteriranja ovise o fizikalno-kemijskim 

karakteristikama polaznog praha, a shematski se mogu prikazati kao na slici 35. Prah 

ujednačene veličine čestica, sinteriranjem stvara ugušćeni polikristalni materijal 

jednolične finozrnate mikrostrukture. Proširenjem granica raspodjele veličine čestica 

brzina sinteriranja opada u početnom i u srednjem stupnju. Navedena ovisnost usko je 

povezana s rastom zrna tijekom sinteriranja. Prije rasta zrna, zgušnjavanje uzorka 

raste, a nakon što je došlo do rasta zrna zgušnjavanje opada: do izdvajanja pora na 

103

granicama zrna tijekom sinteriranja dolazi ako je širina raspodjele veličine čestica 

polaznog praha povećana. 

Osnovni procesi koji dovode do stvaranja kontakta izmeñu čestica i način 

kojim se prenosi masa pri zbližavanju čestica nazivaju se mehanizmom sinteriranja. 

Proces zgušnjavanja tijekom sinteriranja uzorka, dobivenog presanjem disperznog 

praha, očituje se u smanjenju površine i volumen pora. Cilj je postići ugušćeni 

polikristalinični materijal kontrolirane mikrostrukture. 

Slika 35. Mikrostrukturne promjene pri procesu sinteriranja praškastog materijala: a) 

stvaranje kontaktne površine izmeñu čestica praha; b) početni stupanj; c) srednji 

stupanj; d) konačni stupanj 

U realnim sustavima broj pora se smanjuje i veličina zrna raste u srednjem 

stupnju zbog prisutnosti različitog oblika i veličine čestica i aglomerata, 

nehomogenog pakovanja i anizotropije meñupovršinskih energija. Dakle, u idealnim 

sustavima koji se sastoje od sfernih čestica istog oblika i veličine, s izotropnom 

energijom granice zrna koja se formira na svim kontaktima čestica-čestica, ovaj 

stupanj ne bi postojao. 

U realnim sustavima (slika 36) postoje nakupine čestica, tj. aglomerati s gušćim 

pakiranjem (slaganjem) u odnosu na gustoću cijelog sustava. U ovim sustavima 

postoje, naime, mikropore unutar aglomerata i veće pore izmeñu aglomerata. 

Prisustvo ovih većih pora sprječava postizanje maksimalne gustoće, tj. kad se 

mikropore unutar aglomerata zatvore, nastaju veća zrna te udaljenost izmeñu 

preostalih pora (izmeñu aglomerata) raste. 

104

Sinteriranje se, u ovom slučaju, može podijeliti u dvije faze, i to: sinteriranje unutar 

aglomerata i sinteriranje izmeñu aglomerata. Ova faza je važan stupanj za postizanje 

maksimalnog zgušnjavanja uzorka. 

Slika 36. Utjecaj aglomeracije na oblik i veličinu pora 

Razvoj mikrostrukture ovisi o odnosu veličine čestica i veličine pora kod 

ispreska, kao i o položaju pora u odnosu na granicu zrna. Uzorci dobiveni pri nižim 

tlakovima imaju znatno manju gustoću, a struktura im je heterogenija u odnosu na 

uzorke dobivene pri višim tlakovima. To je posljedica veće heterogenosti strukture 

pora samih ispresaka i sporijeg prijenosa mase tijekom sinteriranja. Porastom tlaka 

prešanja malo iznad 200 MPa, heterogenost mikrostrukture se značajno smanji jer su 

čestice gušće pakirane, na račun loma aglomerata, i uklonjene su pore veće od srednje 

veličine čestica. 

3.1. POKRETAČKA SILA PROCESA SINTERIRANJA 

Pokretačka sila pri sinteriranju je težnja ka smanjenju velike površinske 

energije disperznog sustava, koja proizlazi iz njegove velike specifične površine (slika 

37). Kod povezivanja čestica (slika 37 a) smanjuje se ukupna razvijenost površine 

sustava, odnosno granične površine izmeñu čvrste i plinske faze pa se smanjuje i 

meñupovršinska energija čvrsto-plin ( γ SG 

), uz istovremeno nastajanje meñupovršine 

čvrsto-čvrsto odnosno granične površine kristalnih zrna nastalog polikristaliničnog 

105

sustava, koja sadrži manju slobodnu površinsku energiju ( γ 

SS 

). Važan uvjet da se 

ostvari zgušnjavanje tijekom sinteriranja je da energija granične površine izmeñu 

zrna, tj. meñupovršinska energija čvrsto-čvrsto, 

γ 

SS 

, bude dvostruko manja od 

meñupovršinske energije čvrsto-plin, γ 

SG 

. To ukazuje da će ravnotežni diedarski kut 

(granični prostorni kut) srasta dviju kristalnih površina, Φ, prema izrazu: 

Φ 

γ 

SS 

= 2 ⋅γ 

SG 

⋅ cos 

(51) 

2 

biti manji od 180 o , gdje su γ 

SS 

i γ 

SG 

− površinski naponi materijala, slobodne energije 

jedinice površine faza prisutnih u sustavu. 

Prema tome, za vrijeme sinteriranja, kao i kod drugih spontanih procesa, 

ukupna slobodna energija sustava se smanjuje. Velika površinska energija fino 

disperznih sustava, koji su sirovina za proces sinteriranja, uzrokuje ”udruživanje” 

čestica, tj. na taj se način zadovoljava težnja prema minimumu energije. U tehnologiji 

keramike težnja ka smanjenju površine i sniženju slobodne površinske energije 

rezultira promjenom dimenzija, odnosno skupljanjem uzorka. 

Rast zrna (slika 37 a) proces je stalnog porasta tijekom zagrijavanja. Usporedo 

s povećanjem srednje veličine zrna neka se zrna smanjuju ili nestaju (slika 37 b). Za 

ovaj proces odgovorna je razlika slobodne energije izmeñu početnog disperznog praha 

i zrnatog materijala, koja nastaje zbog smanjenja granice zrna. 

Površinska energija sustava, definirana kao promjena Gibbsove slobodne 

energije po jedinici površine, funkcija je porasta površine pri stalnom tlaku (p), 

temperaturi (T) i sastavu (N 1 , N 2 ): 

⎛ ∂G 

⎞ 

γ = ⎜ ⎟ 

⎝ ∂A 

⎠ 

p,T,N 1 , N 2 

(52) 

gdje je: 

γ - površinska energija sustava 

∂G – promjena Gibbsove slobodne energije sustava 

∂A – promjena površine sustava. 

106

Slika 37. Shematski prikaz dvaju mogućih načina smanjenja površinske energije 

disperznih sustava tijekom sinteriranja: a) zgušnjavanje i rast zrna vode ka skupljanju 

ispreska; b) povećanje srednje veličine zrna 

Smanjenje ukupne energije može se prikazati kao: 

∆(γA) = ∆γ A + γ ∆A (53) 

gdje je: 

(γA) – ukupna meñupovršinska energija kompaktiranog praha (ispreska) 

γ – specifična površinska energija ispreska 

A – ukupna površina ispreska. 

Promjena u meñupovršinskoj energiji, ∆γ, uzrokuje zgušnjavanje, dok promjena 

slobodne površine, ∆A, vodi ka srašćivanju zrna tijekom sinteriranja. 

Osnovne promjene koje nastaju tijekom sinteriranja pod utjecajem pokretačke sile, 

∆(γA), prikazane su na slici 38. 

107

Slika 38. Osnovne promjene koje nastaju tijekom sinteriranja pod utjecajem 

pokretačke sile, ∆(γA) 

Porast temperature pri zagrijavanju praškastog ispreska prouzročit će dovoljno 

veliku pokretljivost iona (difuzija) što će rezultirati nastajanjem ”vrata” izmeñu 

susjednih čestica. Vidljivo skupljanje ovisi o veličini čestica i brzini difuzije iona. 

Skupljanje se nastavlja dok se sve pore ne zatvore, a daljnje skupljanje pora smanjuje 

se onoliko koliko dopušta površinska napetost i tlak plina unutar pora. Porast tlaka 

unutar pora uzrokovat će nadimanje i napuhivanje ispreska. 

Kod sinteriranja disperznih sustava zgušnjavanje je, dakle, usko vezano za 

neravnotežno stanje kristalne rešetke, koje je karakterizirano znatnim sadržajem 

slobodne površinske energije koju ima prah te postojanjem mikronaprezanja (zbog 

pomicanja atoma iz normalnih položaja u rešetki) i neravnotežnih defekata 

(dislokacija, defekti pakiranja i sl.). 

S termodinamičke točke gledišta, pokretačka sila zgušnjavanja pri sinteriranju 

je težnja ka smanjenju površine i sniženju slobodne površinske energije 

108

”uklanjanjem” granične površine čvrsto-plin, uz istovremeno nastajanje nove 

meñupovršine niže slobodne energije (meñupovršine čvrsto-čvrsto), što rezultira 

promjenom dimenzija, odnosno skupljanjem uzorka. 

3.2. MEHANIZMI PRIJENOSA TVARI 

Pokretačka sila pri sinteriranju je ista u svim sustavima, a zapažene razlike u 

ponašanju materijala tijekom sinteriranja uvjetovane su različitim mehanizmima 

prijenosa tvari. Mehanizam prijenosa tvari predstavlja, ustvari, način prijenosa tvari 

pod utjecajem pokretačke sile sinteriranja. Utvrñeno je da u pojedinim stupnjevima 

pri sinteriranju (početni, srednji i konačni) djeluju mehanizmi koji doprinose 

nastajanju kompaktnog tijela, kao što su: isparavanje-kondenzacija, površinska 

difuzija, volumna difuzija, difuzija duž granice zrna i plastično-viskozni tok. Pojedini 

mehanizam odreñen je smjerom kretanja tvari, a prijenos tvari može se odvijati kroz 

površinu i/ili volumen kao što je prikazano na slici 39. 

Zgušnjavanje materijala odvija se jedino u slučaju (b), tj. kada se prijenos tvari 

odvija od granice zrna prema području vrata, u slučaju volumne difuzije i difuzije duž 

granice zrna, ili pak preko kretanja dislokacija u slučaju plastično-viskoznog toka. 

Mehanizam prijenosa isparavanjem-kondenzacijom u zoni reakcije, obuhvaća prijenos 

mase kroz plinsku fazu putem isparavanja tvari s površine čestica i kondenzacije na 

mjestima dodira. Ovaj mehanizam je posljedica razlike napona pare u ovisnosti o 

zakrivljenosti površine. Površina čestice je konveksna (pozitivna zakrivljenost) tako 

da je napon pare na površini čestice veći od odgovarajućeg napona para na ravnoj 

površini. Na dodiru izmeñu čestica formira se "vrat" s malim negativnim radijusom 

zakrivljenosti, tj. s konkavnom površinom po obodu vrata, iznad kojeg je napon pare 

niži od napona pare na konveksnoj površini samih čestica. Ova razlika napona para 

izmeñu površina vrata i čestice uvjetuje prijenos tvari u površinu vrata. 

Izjednačavanjem brzine prijenosa tvari na površinu vrata izmeñu sfera s 

brzinom kondenzacije, tj. brzinom povećanja volumena vrata, dolazi se do 

kvantitativne ovisnosti porasta kontakta reagirajućih čestica. 

109

Slika 39. Prikaz šest mogućih mehanizama prijenosa tvari: a) prijenos tvari kroz 

površinu; b) prijenos tvari kroz volumen 

Oznake na slici 39 su sljedeće: 

D – promjer čestice 

ρ 

v 

– polumjer zakrivljenosti vrata (polumjer konkavne površine na dodiru čestica) 

X – polumjer vrata (polumjer površine dodira čestica) 

Lo = D 

∆L – skupljanje uzorka 

Lo – ∆L = pomak središta čestice. 

Ukoliko je smjer kretanja tvari od površine zrna ka području vrata (slika 39 a) 

razlikuje se: 

1. isparavanje-kondenzacija 

2. površinska difuzija 

3. volumna difuzija. 

110

Ukoliko je smjer kretanja tvari od granice zrna prema području vrata (slika 39 b) 

javljaju se sljedeći mehanizmi: 

4. plastično-viskozni tok 

5. difuzija kroz granicu zrna 

6. volumna difuzija. 

U slučaju da čestice tvari imaju niski napon para, prijenos tvari tijekom 

sinteriranja odvijat će se mehanizmom difuzije, tj. procesom koji je puno brži. 

Difuzija atoma i iona ekvivalentna je "kretanju" atomskih praznina u suprotnom 

smjeru od kretanja atoma ili iona. Površinska granica zrna predstavlja "ponor" dok 

površina "vrata" djeluje kao "izvor" praznina. Pri tome je najvažniji proces kretanje 

praznina u meñupovršinsku granicu zrna te kretanje atoma s granice zrna u površinu 

vrata. Na razini atomskih dimenzija, granica zrna ima nesreñenu strukturu pa postoji 

mogućnost prihvaćanja praznina, uz minimalnu promjenu rasporeda tvari u granici 

zrna. Mehnizam difuzije kao model sinteriranja u čvrstom stanju predložili su Kingery 

i Berg. Granica zrna djeluje kao "ponor" za praznine, a površina vrata kao "izvor" 

praznina. Model koji je modificirao Coble najednostavnije se prikazuje pomoću dviju 

sfernih čestica (slika 39) koje stvaraju "vrat" prijenosom tvari (mase) iz područja 

granice zrna u područje vrata, odnosno prijenosom atomskih praznina u područje 

granice zrna. Doprinos pojedinog mehanizma odreñen je fizikalno-kemijskim 

karakteristikama praškastog ispreska: morfologijom (veličina i oblik čestica), 

čistoćom praha, brzinom zagrijavanja, temperaturom i atmosferom u peći. Realni prah 

posjeduje čitav niz strukturnih nepravilnosti i defekata kristalne rešetke, pri čemu se 

postupkom prešanja stvaraju novi, neravnotežni defekti. Pod utjecajem topline dolazi 

do kretanja svih tih defekata, mijenjanja njihove koncentracije i raspodjele, što sve 

utječe na brzinu i način prijenosa tvari tijekom sinteriranja. 

U realnim reakcijskim sustavima prijenos tvari pri procesu sinteriranja 

najvjerojatnije je posljedica ”superponiranja” različitih mehanizama, pri čemu 

prevladava jedan od njih, ili jedni uvjetuju druge, ili se više njih odvija odjednom. 

111

Zbog toga se rezultati fundamentalnih istraživanja na modelima mogu koristiti samo 

za kvalitativna zapažanja promjena nastalih pri sinteriranju realnih sustava. 

3.3. SINTERIRANJE MAGNEZIJEVA OKSIDA 

Sinteriranje magnezijeva oksida, u svrhu dobivanja visokovatrostalne 

otporne keramike, predmet je proučavanja brojnih istraživanja. Ispitivanja se odnose, 

s jedne strane, na proučavanje i praćenje utjecaja tlaka prešanja, temperature, vremena 

sinteriranja, sastava polazne sirovine, aditiva, atmosfere u peći za vrijeme sinteriranja, 

kako bi se dobio ugušćeni polikristalinični materijal, tj. produkt kontrolirane 

mikrostrukture. S druge strane, ispituju se dominantni mehanizmi prijenosa tvari za 

pojedine stupnjeve tijekom procesa sinteriranja. Mehanizam koji doprinosi rastu 

“vrata” na početku procesa sinteriranja je površinska difuzija, dok porastom 

temperature na 1400 o C mehanizam difuzije duž granice zrna nadvladava mehanizam 

prijenosa tvari površinskom difuzijom. 

Ponašanje magnezijeva oksida tijekom procesa sinteriranja i osobine 

dobivenih proizvoda veoma ovise o utjecaju polazne sirovine i uvjeta procesa 

kalcinacije, kako je navedeno u tablici 20. 

Dakle, spoj magnezija iz kojeg se dobiva magnezijev oksid, temperatura 

razlaganja i trajanje temperature čimbenici su koji odreñuju oblik i aktivnost 

dobivenog magnezijeva oksida, a time utječu i na njegovu različitu reaktivnost pri 

sinteriranju. 

Redosljed reaktivnosti bio bi: (4MgCO . 3 Mg(OH) . 2 4H 2 O) > (Mg(CH 3 CO 2 ) . 2 4H 2 O) > 

(Mg(OH) 2 ) > (MgNO . 3 6H 2 O) > (MgSO . 4 7H 2 O). 

Sinteriranju magnezijeva oksida prethodi proces kalcinacije. Optimalna 

temperatura kalcinacije magnezijeva hidroksida u svrhu dobivanja magnezijeva oksida 

je u intervalu 950 – 1000 o C. Čestice nastale razlaganjem magnezijeva hidroksida na 

nižim temperaturama (400 – 500 o C) sastoje se od aglomerata kristalita magnezijeva 

oksida. Prah takvih čestica ima mikropore u okviru aglomerata i veće pore koje se 

formiraju izmeñu aglomerata. Za vrijeme sinteriranja aglomerati se ponašaju kao 

samostalni sustavi i kao takvi takoñer se skupljaju, tj. njihovo je skupljanje veće nego 

ispreska u cjelini (prisutnost većih pora izmeñu aglomerata priječi postizanje 

maksimalne gustoće). Na višoj (975 o C) temperaturi kalcinacije aglomerati se 

112

aspadaju u mnogo manje čestice zbog nestajanja mikropora. Čestice su pravilnije 

oblikovane te za vrijeme sinteriranja nastaje zbijena struktura bez velikih pora. 

Porastom temperature kalcinacije magnezijeva hidroksida iznad 1000 o C u trajanju 2 

sata raste srednja veličina aglomerata polaznog praha (8,28 µm pri 900 o C; 8,96 µm 

pri 1100 o C; 10,80 µm pri 1150 o C i 10,39 µm pri 1200 o C), a nastali aglomerati su 

porozni i sferičnog oblika čestica. Pri temeraturama od 1150 i 1200 o C dolazi do rasta 

vrata izmeñu čestica praha, te se može govoriti o pojavi početnog stupnja sinteriranja. 

Tablica 20. Utjecaj polazne sirovine i temperature kalcinacije na reaktivnost 

magnezijeva oksida pri sinteriranju na 1400 o C u trajanju 3h 

Polazna 

sirovina 

Optimalna 

temperatura 

kalcinacije / o C 

Veličina 

čestice / nm 

a / nm Veličina 

zrna / nm 

Gustoća 

sinteriranog 

MgO / g dm -3 

Bazni 

magnezijev 900 50-60 0,4212 55 3,33 

karbonat 

Magnezijev 900 50-60 0,4213 60 3,09 

acetat 


oksalat 


hidroksid 

Magnezijev 900 200 0,4212 80 2,32 

klorid 

Magnezijev 700 600 0,4212 90 2,08 

nitrat 

Magnezijev 1200 − 1500 100 0,4211 30 1,76 

sulfat 

a – parametar kristalne rešetke MgO 

Za dobivanje sinteriranog magnezijeva oksida manje poroznosti, u industrijskoj 

se praksi kalcinacija vrši pri temperaturama (950 – 1000) o C. Meñutim, svojstva 

113

magnezijeva oksida ne ovise samo o uvjetima procesa kalcinacije polazne soli, već i o 

uvjetima pod kojima je polazna sirovina dobivena. 

Tako svojstva i struktura sinteriranog magnezijeva oksida iz morske vode ovise i 

o načinu dobivanja magnezijeva hidroksida, tj. da li je dobiven stehiometrijskim, 

prestehiometrijskim ili pak nestehiometrijskim načinom taloženja. 

Različito ponašanje pri sinteriranju pokazuje magnezijev oksid dobiven iz 

prirodnog magnezita u odnosu na magnezijev oksid dobiven iz hidroksida. Specifična 

površina praha magnezijeva oksida dobivenog iz magnezita opada s porastom 

temperature kalcinacije i vremena zadržavanja. Gustoća nesinteriranih (sirovih) 

ispresaka magnezijeva oksida dobivenog iz magnezita i/ili magnezijeva hidroksida 

opada s porastom specifične površine. Optimalna vrijednost specifične površine praha 

za dobivanje sinteriranih uzoraka maksimalne gustoće (1500 o C / 90 min) iznosi oko 

60 m 2 g -1 . Postignuta gustoća sinteriranih uzoraka MgO praha dobivenog iz magnezita 

je oko 2,61 g cm -3 , poroznosti 28 %, dok je gustoća uzoraka MgO praha dobivenog iz 

hidroksida znatno veća i iznosi oko 3,28 g cm -3 , poroznosti 5,2 %. Navedena činjenica 

objašnjava se postojanjem aglomerata čestica u uzorcima dobivenim iz prirodnog 

magnezita. 

Magnezijev oksid dobiven iz morske vode je aktivan materijal i dobro se 

sinterira. Njegovim sinteriranjem pri 1650 o C nastaju periklas i drugi silikati sastav 

kojih ovisi o vrsti i meñusobnom odnosu prisutnih primjesa. Sinteriranje se odvija 

reakcijama u čvrstom stanju. 

Značajna karakteristika magnezijeva oksida dobivenog iz morske vode je 

njegova velika disperznost i ravnomjerna raspodjela primjesa. Prilikom žarenja, 

silikati tankim opnama omataju zrna periklasa te zahvaljujući tome, čak i kod većeg 

sadržaja kalcijeva oksida (do 5 mas. %), magnezijev oksid dobiven iz morske vode ne 

hidratizira, za razliku od magnezijeva oksida dobivenog iz magnezita, kod kojeg 

lokalni razmještaj primjesa dopušta hidrataciju žarenog materijala. Raspodjela pora 

unutar magnezijeva oksida iz morske vode je ujednačena, tj. pore su često istog reda 

veličine kao i kristali periklasa. Nastajanje izravne periklas-periklas veze raste sa 

smanjenjem sadržaja nečistoća. Maksimalne brzine skupljanja magnezijeva oksida 

postižu se pri sinteriranju u temperaturnom intervalu (1000 – 1300) o C, kod kojeg se 

114

postigne (50 – 60) % ukupnog skupljanja. Pri izotermnim uvjetima sinteriranja 

relativno skupljanje uzorka kao cjeline, 

vrijeme izotermnog zagrijavanja. 

∆ L , razmjerno je s 

L t 1/ 2 

⎛ 

⎟ ⎞ 

⎜ 

∆ L 1/ 

≈ t 

2 , gdje je t 

o 

⎝ Lo 

⎠ 

Istovremeno sa skupljanjem odvija se i zgušnjavanje materijala. Zgušnjavanje 

uzoraka MgO tijekom sinteriranja uvelike ovisi o stupnju aglomeracije polaznog 

praha, odnosno o ispreska, i može se odvijati na tri načina: 

a) sinteriranjem unutar aglomerata 

b) sinteriranjem izmeñu aglomerata i zrna 

c) reorganizacijom aglomerata i zrna. 

Napredovanjem sinteriranja, uslijed izostanka mikropora, dolazi do raspada 

aglomerata. Posljedica toga su pravilnije oblikovane čestice, uz nastajanje ugušćene 

strukture bez velikih pora. Koji će način zgušnjavanja prevladati ovisi o početnoj 

veličini čestica. Ukoliko je početna veličina čestica uzoraka MgO (ispresaka) mala 

(11 – 44) nm zgušnjavanje se odvija načinima a) i b). Porastom početne veličine 

čestica (> 44 nm) zgušnjavanju uzoraka pri sinteriranju prvenstveno doprinosi način 

c). Postignute relativne gustoće su u granicama (96 – 98) % pri sinteriranju na 1700 

o C / 1 h, odnosno (97 – 98) % pri sinteriranju na 1700 o C / 5 h. 

Primjenom vrućeg prešanja praha MgO srednje početne veličine čestica (11 

– 261) nm može se dobiti ugušćena MgO-keramika pri nižim temperaturama 

sinteriranja (do 1300 o C / 1 h). Zgušnjavanje se postiže sinteriranjem primarnih 

čestica i nastajanjem zrna, a zatim sinteriranjem zrna i izostankom pora iz sustava. 

Postupni rast zrna (< 1 µm) kontroliran je migracijom pora, tj. njihovim izostankom s 

granice zrna (900 do ≈ 1100) o C i brzim rastom zrna (20 – 30) µm uslijed aktivnog 

prijenosa mase pri 1300 o C / 1 h. 

Intenzivan rast kristala periklasa nastaje iznad 1500 o C pri čemu se brzina 

skupljanja i zgušnjavanja naglo smanjuje, a otvorena poroznost iznosi (10 – 12) %. 

Ugušćivanje materijala odvija se rekristalizacijom periklasa. Pore su velike i 

rasporeñene po rubnim dijelovima zrna periklasa. Veća brzina rekristalizacije pri 

temperaturama iznad 1500 o C dovodi do toga da je dio pora uklopljen unutar rastućeg 

kristala te stvara zatvorenu poroznost, uklanjanje koje je teško, a ujedno se kod toga 

značajno smanjuje brzina sinteriranja. 

115

Ovisnost zgušnjavanja ispresaka magnezijeva oksida i uklanjanja pora u 

procesu izotermnog sinteriranja u ovisnosti o eksponentu α može se prikazati 

izrazom: 

∆V 

u = 

V 

α 

= − m t 

(54) 

gdje je: 

u – relativna promjena volumena od trenutka postizanja maksimalne 

temperature sinteriranja do završetka procesa 

∆V – promjena volumena tijekom zagrijavanja 

V – volumen ispreska prije početka zagrijavanja 

m – relativna promjena volumena do postizanja maksimalne 

⎛ ∆V 

⎞ 

temperature sinteriranja; m = ⎜ ⎟ 

⎝ V ⎠ 

t – vrijeme izotermnog zagrijavanja 

α – eksponent koji ukazuje na mehanizam uklanjanja pora tijekom 

procesa sinteriranja. 

t= 

0 

Prema vrijednosti eksponenta α u jednadžbi (54), navedena ispitivanja ukazuju da se 

u procesu izotermnog sinteriranja pri 1650 o C uklanjaju otvorene pore (α = 0,59 – 

0,42), dok se pri 1750 o C (α = 0,48 – 0,30), a osobito pri 1850 o C (α = 0,45 – 0,25) 

uklanjaju zatvorene pore, posebice ako se primijene veći tlakovi prešanja pri izradi 

ispresaka. 

Promjenom tlaka prešanja kod izrade ispresaka može se utjecati, dakle, 

na mehanizam skupljanja pora u procesu izotermnog sinteriranja. To se odražava i na 

gustoću sinteriranih uzoraka (od 3,281 g cm -3 , pri 1650 o C / 1h i p = 53 MPa, do 3,502 

g cm -3 , pri 1850 o C / 1h i p = 320 MPa). 

Zgušnjavanje uzoraka može se opisati i parametrom zgušnjavanja, P, koji 

predstavlja omjer razlike gustoće sinteriranog i nesinteriranog uzorka i maksimalno 

moguće promjenu gustoće (kad je poroznost iznosa 0): 

gdje je: 

ρ t – teorijska gustoća materijala 

ρs 

− ρ 

g 

P = 

(55) 

ρ − ρ 

t 

g 

116

ρ s – gustoća sinteriranog uzorka 

ρ g – gustoća uzorka prije sinteriranja. 

3.3.1. Mineraloške promjene pri sinteriranju magnezijeva oksida 

Sinteriranjem magnezijeva oksida pri visokim temperaturama nastaju periklas i 

drugi silikati sastav kojih ovisi o vrsti i meñusobnom odnosu prisutnih primjesa SiO 2 , 

Al 2 O 3 , Fel 2 O 3 , CaO, B 2 O 3 koje potječu iz morske vode i taložnog sredstva (vapno iz 

CaO 

vapnenca ili dolomitno vapno). Osobito je značajan omjer SiO 

2 

prikazan je utjecaj omjera 

CaO 

SiO 

2 

sinteriranja te njihove temperature taljenja. 

. U tablici 21. 

na sastav mineralne faze koja nastaje tijekom 

Vrsta i količina primjesa kod magnezijeva oksida dobivenog iz morske vode 

značajno ovisi i o načinu taloženja magnezijeva hidroksida u morskoj vodi. U 

magnezijevu oksidu dobivenom taloženjem magnezijeva hidroksida iz morske vode 

uz višak taložnog sredstva (120 %-tno taloženje) smanjuje se sadržaj B 2 O 3 , dok se 

znatno povećava sadržaj CaO. Kod nestehiometrijskog (80 %-tnog taloženja) 

povećava se sadržaj B 2 O 3 , dok se sadržaj CaO znatno smanjuje (tablica 19). 

Kao rezultat reakcija za vrijeme sinteriranja magnezijeva oksida, uočena je 

pojava sljedećih minerala: magnezijev ferit (MgFe 2 O 4 ), spinel (MgAl 2 O 4 ), dikalcijev 

silikat (Ca 2 SiO 4 ), forsterit (Mg 2 SiO 4 ), klinoenstatit (MgSiO 3 ), trikalcijev silikat 

(Ca 3 SiO 5 ), dikalcijev ferit (Ca 2 Fe 2 O 5 ), montičelit (CaMgSiO 4 ), mervinit 

(Ca 3 MgSi 2 O 8 ), braunmilerit (Ca 4 Al 2 Fe 2 O 10 ). 

Magnezijev ferit (MgFe 2 O 4 ) javlja se u sinteriranom magnezijevom 

oksidu zajedno s dikalcijevim feritom i braunmileritom. Pri visokim temperaturama 

MgFe 2 O se otapa u periklasu. Topljivost mu je potpuna pri 1800 o C. Magnezijev ferit 

ulazi u rešetku periklasa čime povećava njegovu sposobnost rekristalizacije. Prilikom 

hlañenja MgFe 2 O 4 se izdvaja iz zrna periklasa. 

Forsterit (Mg 2 SiO 4 ) javlja se u sinteriranom magnezijevom oksidu u 

CaO 

kojem je sadržaj CaO nizak, tj. odnos 〈〈 1. Zbog svoje visoke vatrostalnosti (t t = 

SiO 

1905 o C) poželjan je u vatrostalnom materijalu. 

2 

117

Montičelit (CaMgSiO 4 ) i mervinit (Ca 3 MgSi 2 O 8 ) negativno utječu na 

vatrostalnost i stoga nisu poželjan sastojak vatrostalnih materijala. Nastaju reakcijama 

CaO 

forsterita s prisutnim kalcijevim oksidom, tj. iz sirovina s odnosom ≈ 1. 

SiO 

2 

Tablica 21. Mineralne faze u ravnoteži s MgO u sustavu MgO-CaO-SiO 2 

CaO Nastali minerali Sastav Temperatura 

SiO 2 

taljenja, t t / o C 

< 0,93 forsterit 

montičelit 

2MgO⋅SiO 2 

CaO⋅MgO⋅SiO 2 

1905 

1630 

0,93 montičelit CaO⋅MgO⋅SiO 2 1630 

0,93 − 1,40 montičelit 

mervinit 

CaO⋅MgO⋅SiO 2 

3CaO⋅MgO⋅2SiO 2 

1630 

1577 

1,40 mervinit 3CaO⋅MgO⋅2SiO 2 1577 

1,40 − 1,86 mervinit 

dikalcijev silikat 

3CaO⋅MgO⋅2SiO 2 

2CaO⋅SiO 2 

1577 

2130 

1,86 dikalcijev silikat 2CaO⋅SiO 2 2130 

1,86 − 2,80 dikalcijev silikat 

trikalcijev silikat 

2CaO⋅SiO 2 

3CaO⋅SiO 2 

2130 

< 1100 – 1250 

2,80 trikalcijev silikat 3CaO⋅SiO 2 < 1100 – 1250 

> 2,80 trikalcijev silikat 

kalcijev oksid 

3CaO⋅SiO 2 

CaO 

< 1100 – 1250 

Dikalcijev silikat (Ca 2 SiO 4 ) je visoko vatrostalan (t t = 2130 o C) i ne 

reagira s magnezijevim oksidom. Zbog polimorfnih promjena pri 675 o C lako se 

”sprašuje” za vrijeme hlañenja i zbog toga je nepoželjan. Stabilizira se uz dodatke 

Ca 3 (PO 4 ) 2 , H 3 BO 3 i Cr 2 O 3 . 

Trikalcijev silikat (Ca 3 SiO 5 ) nestabilan je pri temperaturama (1100 – 

1250) o C te disocira na dikalcijev silikat i slobodni kalcijev oksid. Nastaje kad je 

CaO 

sadržaj kalcijeva oksida u znatnom višku, tj. 〉 2 . 

SiO 

2 

118

3.3.2. Utjecaj aditiva na sinteriranje magnezijeva oksida 

Dodatak malih količina različitih spojeva (aditiva) pri sinteriranju oksidnih 

materijala jedan je od najvažnijih načina poboljšanja procesa zgušnjavanja (smanjenje 

površine i volumena pora) ili, pak, omogućuje zgušnjavanje pri nižim temperaturama. 

Upotreba aditiva je uobičajena u proizvodnji keramičkih vatrostalnih materijala i 

posvećuje mu se znatna pozornost. 

U tablici 22 prikazan je utjecaj različitih metalnih oksida na zgušnjavanje 

magnezijeva oksida tijekom sinteriranja pri različitim temperaturama. Dodatak ovih 

aditiva rezultira pospješenjem procesa prijenosa tvari pri sinteriranju, stvaranjem 

čvrstih otopina ili kapljevite faze s MgO, stvaranjem novih faza ili procesima 

rekristalizacije. 

Aktivirajući utjecaj dodataka isparljivih spojeva, od kojih su se kao 

najučinkovitiji pokazali halogenidi litija i Li 2 CO 3 , temelji se na površinskom 

aktiviranju čestica magnezijeva oksida tijekom sinteriranja, prije njihova isparavanja. 

Dodatci NaCl, KCl, NaF, BaCl 2 ⋅7H 2 O pri sinteriranju ne stvaraju nove faze, dok kod 

dodatka B 2 O 3 u procesu sinteriranja osim periklasa nastaje i dikalcijev borat Ca 2 B 2 O 5 . 

Uvoñenje iona različitog naboja u kristalnu strukturu periklasa, MgO, stvara 

defekte u obliku različitih kationskih ili anionskih šupljina, što ubrzava prijenos tvari i 

omogućuje sinteriranje na relativno nižim temperaturama (1300 − 1600) o C. 

Koncentracija šupljina bit će kontrolirana brojem stranih iona (ako je strani ion 

različita naboja od naboja iona u rešetki) i ovisit će o temperaturi, kao što je prikazano 

na slici 40. Najučinkovitiji su oni dodatci koji mogu stvarati čvrste otopine s 

magnezijevim oksidom (Li 2 O, TiO 2 , SiO 2 , Fe 2 O 3 , ZrO 2 ) i tako ubrzati proces difuzije 

u magnezijevu oksidu stvaranjem kationskih ili anionskih šupljina u rešetki MgO. 

Utjecaj aditiva rezultira zgušnjavanjem magnezijeva oksida pri nižim temperaturama. 

Zgušnjavanje je razmjerno količini čvrste otopine i šupljina koje nastaju zbog 

različitog naboja kationa. 

Ionski polumjer litija pospješuje stvaranje čvrstih otopina izmeñu litij (I) oksida 

i magnezijeva oksida. Takve čvrste otopine mogu sadržavati anionske šupljine te na 

taj način ubrzavati proces difuzije tijekom sinteriranja. Li 2 O je jedini dodatak iz ove 

grupe koji može stvarati čvrstu otopinu popraćenu defektom u strukturi (ili O 2- 

šupljine ili intersticijarni Li + ion). Dodatak drugih aklalijskih i zemnoalkalijskih 

119

oksida, npr. CaO i Na 2 O, snizuje gustoću sinteriranih uzoraka magnezijeva oksida, 

pogotovo na nižim temperaturama (slika 41). 

Tablica 22. Utjecaj različitih aditiva na zgušnjavanje MgO 

Temperatura sinteriranja / o C 

Aditiv Valencija Ionski 

radijus 

/ nm 

MgO +2 0,066 

1225 − 

1720 

1700 − 

1800 

1300 − 

1500 

1500 

−1600 

Li 2 O +1 0,068 + +/- + 

Na 2 O +1 0,097 - 

CaO +2 0,099 - - + 

BaO +2 0,0134 - 

ZnO +2 0,074 - + 

FeO +2 0,074 + + + 

B 2 O 3 +3 0,023 + 

Al 2 O 3 +3 0,051 +/- - + + 

Fe 2 O 3 +3 0,064 + + + + 

Cr 2 O 3 +3 0,063 +/- - + 

SiO 2 +4 0,042 +/- +/- + +/- 

MnO 2 +4 0,060 + + 

TiO 2 +4 0,068 + + + + 

+ pozitivan utjecaj na zgušnjavanje, - negativan utjecaj na zgušnjavanje, +/- efekat 

ovisan o koncentraciji dodatka i/ili nečistoća 

1300 

Isparljivi dodatci Li 2 CO 3 i LiF (u količinama 0,97 mas. % Li 2 CO 3 i 0,65 mas. % 

LiF) ne uzrokuju povećanje gustoće sinteriranih uzoraka elektrotaljenog MgO u 

odnosu na uzorke bez dodatka (ρ = 2,76 g/cm 3 , 1700 o C/4 h, p = 98 MPa), ali dovode 

do povećanja mehaničke čvrstoće. Poboljšanje čvrstoće kontakta izmeñu čestica 

zrnastog materijala uzrokovano je prisutnošću kapljevite ili plinovite faze koje mogu 

dovesti do stvaranja nestehiometrijskih čvrstih otopina i povećanja koncentracije 

defekata u površinskom sloju zrna. 

120

Slika 40. Shematski prikaz supstitucije Mg 2+ s Ti 4+ i O 2- s F - u kristalnoj strukturi 

magnezijeva oksida (periklasa): 

a) gusto pakirana struktura MgO tipa NaCl (na niskim temperaturama) 

b) Schotkyev tip defekta (anionske i kationske šupljine) na visokoj temperaturi; 

ioni u rešetki sele prema površini kristala stvarajući slobodna mjesta (šupljine) 

u rešetki 

c) kristal sadrži Ti 4+ ione - stvaraju se kationske šupljine 

d) kristal sadrži F - ione – stvaraju se kationske šupljine. 

Dodatak LiF učinkovitiji je od dodatka Li 2 CO 3 , jer izrazitije aktivira proces 

sinteriranja elektrotaljenog magnezijeva oksida. Tijekom sinteriranja uzoraka s 

dodatkom Li 2 CO 3 dolazi do razgradnje Li 2 CO 3 na Li 2 O i CO 2 , pri čemu otparavanje 

CO 2 nepovoljno utječe na stvaranje kontakta izmeñu čestica MgO. Nastali Li 2 O 

ugrañuje se u površinske slojeve MgO i tako dovodi do odreñenog očvršćivanja 

kontakta i povećanja mehaničke čvrstoće (36,30 MPa). Visoki napon pare LiF (10 -3 

bar pri 1000 o C) i njegova dobra topljivost u MgO omogućuju da lako prodire u 

površinske slojeve zrna elektrotaljenog MgO. Ovo pokazuje da je brz prijenos LiF u 

121

plinovitoj fazi vrlo značajan za djelovanje ovog aditiva. Mehanička čvrstoća ovih 

uzoraka iznosi 44,14 MPa. 

Slika 41. Utjecaj dodatka Li 2 O, Na 2 O i CaO na gustoću uzoraka magnezijeva oksida 

sinteriranih pri 1500 o C, (TG = teorijska gustoća) 

Dodatak SiO 2 i Al 2 O 3 rezultira stvaranjem forsteritne, odnosno spinelne faze u 

proizvodu prema odgovarajućim faznim dijagramima, a koja raste s povećanjem 

količine dodatka SiO 2 , odnosno Al 2 O 3 u smjesi. Znatna razlika uočena je pri 1400 o C. 

Budući da je ova temperatura niža od temperature eutektikuma, pretpostavlja se da 

male količine SiO 2 (do 1 mol. %) stvaraju čvrstu otopinu s MgO, što rezultira 

kationskim šupljinama, pojačanom difuzijom i visokom gustoćom uzoraka (slika 42). 

Slika 42. Utjecaj dodatka SiO 2 i Al 2 O 3 na gustoću uzoraka magnezijeva oksida 

sinteriranih pri 1400 i 1600 o C, (TG = teorijska gustoća) 

122

Utjecaj dodatka TiO 2 i ZrO 2 je izrazitiji. Uz dodatak 1 mol. % TiO 2 pri 1400 o C 

postiže se oko 98 % teorijske gustoće. Pri višim temperaturama gustoća se ne mijenja. 

Uz dodatak 2 mol. % ZrO 2 , 98 % teorijske gustoće postiže se pri 1500 o C, dok se pri 

višim temperaturama gustoća povećava tek neznatno (slike 43 i 44). 

Slika 43. Utjecaj dodatka TiO 2 na gustoću uzoraka magnezijeva oksida sinteriranih 

pri 1300 i 1400 o C, (TG = teorijska gustoća) 

Slika 44. Utjecaj dodatka ZrO 2 na gustoću uzoraka magnezijeva oksida sinteriranih 

pri 1400, 1500, 1600 i 1800 o C, (TG = teorijska gustoća) 

Dodatak Cr 2 O 3 i Al 2 O 3 priječi sinteriranje i periklas-periklas vezivanje 

zbog stvaranja spinela. Dodatak Al 2 O 3 u količini do 5 mas. % povoljno utječe na 

sinteriranje magnezijeva oksida, dok veće količine utječu na smanjenje gustoće zbog 

reakcije širenja koja prati nastanak spinela. Mehanizam djelovanja Al 2 O 3 može se 

123

objasniti time da Al 3+ ioni mogu ući u rešetku MgO na visokim temperaturama. Za 

razliku od TiO 2 dodatak Al 2 O 3 ne utječe na rast zrna periklasa te se može koristiti kao 

dodatak za dobivanje sitnozrnate keramike. 

Dodatak FeO rezultira stvaranjem čvrste otopine MgO-FeO bez defekata. U 

oksidirajućoj atmosferi stvara se Fe 3+ ion, što dovodi do povećanja kationskih šupljina 

i ubrzanja sinteriranja (slika 45). 

Slika 45. Utjecaj dodatka FeO i Cr 2 O 3 na gustoću uzoraka magnezijeva oksida 

sinteriranih pri 1400 i 1600 o C, (TG = teorijska gustoća) 

Slika 46. Utjecaj dodatka NiO i ZnO na gustoću 

sinteriranih pri 1400, 1500, 1600 i 1800 o C, (TG = teorijska gustoća) 

uzoraka magnezijeva oksida 

124

NiO je stabilan i nema utjecaja na proces sinteriranja. Poznatao je da 

ZnO ima defektnu strukturu i pri 1400 o C pomaže sinteriranje magnezijeva oksida 

razmjerno prisutnoj količini dodanog zinkovog oksida (slika 46). 

Oksidi teških metala (Mo, Cd, Pb, Sn) su neefikasni kao aditivi zbog 

isparljivosti i ograničene sposobnosti stvaranja čvrstih otopina, što je posljedica većih 

dimenzija ovih kationa. 

Dodatak 0,5 mol. % CaO i 1 mol. % CaO pospješuje sinteriranje čistog 

magnezijeva oksida u temperaturnom intervalu (1500 – 1700) o C, tj. pozitivno utječe 

na rast zrna, gustoću i poroznost sinteriranog magnezijeva oksida. 

Na temperaturama ispod 1600 o C veličina zrna raste s porastom sadržaja CaO u 

smjesi, a takoñer i skupljanje. Vrlo brz rast zrna u smjesama s 1 mol % CaO, u odnosu 

na rast zrna čistog magnezijeva oksida može se objasniti topljivošću Ca 2+ u periklasu. 

Zbog znatne razlike ionskog polumjera (Ca 2+ = 0,99 . 10 -10 m; Mg 2+ = 0,65 . 10 -10 m) 

svaka zamjena Mg 2+ s Ca 2+ ionom rezultira pucanjem rešetke periklasa. Ako je 

rešetka dovoljno razbijena, šupljine (pore) se stvaraju na granicama zrna i tu se 

uklanjaju, posljedica čega je veći rast zrna u smjesama s CaO nego u čistom MgO. 

Iznad 1600 o C, kad je topljivost CaO u periklasu potpuna, ovaj učinak 

opada te dodatak CaO negativno utječe na sinteriranje magnezijeva oksida. Razvija se 

zatvorena poroznost koja raste s porastom sadržaja CaO u smjesi. Stupanj sinteriranja 

opada sve dok nije jednak udio obaju oksida u smjesi (oko 50 %). Pretpostavlja se da 

ovaj učinak ovisi o broju kontakata izmeñu čestica MgO i CaO u smjesi, a time i o 

veličini površinske energije izmeñu MgO i CaO. 

Utjecaj dodatka može se predvidjeti ukoliko su poznate reakcije koje se odvijaju 

meñu komponentama na povišenoj temperaturi. Te podatke sadrži odgovarajući fazni 

dijagram, pa je za praćenje utjecaja dodatka nužan. 

Pri sinteriranju smjese reaktanata odvijaju se istovremeno i reakcije u 

čvrstom stanju i procesi ugušćivanja (smanjivanje poroznosti). 

Reakcije u čvrstom stanju odvijaju se premještanjem čestica elementarne rešetke 

difuzijom, tj. preko defekata strukture kristala pod utjecajem pokretljivosti iona 

(atoma) i strukturnih nepravilnosti. 

Volumne promjene koje nastaju pri toplinskoj obradi sustava MgO-(Cr, Fe) 2 O 3 

mogu se objasniti kao ukupan utjecaj paralelna odvijanja reakcija u čvrstom stanju i 

procesa sinteriranja. 

125

Primjerice: 

- u temperaturnom području (950, 1230, 1400 o C) i trajanju (2, 5, 24 h) za 

volumnu promjenu odgovornija je kemijska reakcija nastajanja spinelne faze 

- tijekom reakcije nastajanja spinelne faze prvo se stvara čvrsta otopina 

Mg(Cr,Fe) 2 O 4 , kod čega je omjer 

Cr manji nego u polaznoj smjesi 

Fe 

- povećanjem temperature i trajanja toplinske obrade dolazi do opadanja 

parametra sreñenosti rešetke spinelne faze, kao posljedica promjene naboja 

iona željeza. 

3.3.3. Utjecaj dodatka TiO 2 na proces sinteriranja magnezijeva oksida dobivenog 

iz morske vode 

Dodatak TiO 2 tijekom sinteriranja MgO je posebno značajan, jer izrazito aktivira 

proces, bez obzira na polaznu sirovinu za dobivanje MgO (magnezit, serpentin, 

magnezijev hidroksid iz morske vode, magnezijev hidrogenkarbonat, magnezijev 

sulfat i dr.). 

Djelovanje dodatka TiO 2 može se objasniti ulaskom kationa Ti 4+ iona u rešetku 

MgO čime se stvara defektna struktura (kationske šupljine), što rezultira povećanjem 

brzine difuzije i porastom gustoće tijekom sinteriranja pri temperaturama < 1500 o C. 

Pokretljivost iona razmjerna je koncentraciji točkastih defekata (prvenstveno u 

površinskom sloju), pa i brzina sinteriranja raste s porstom koncentracije defekata. 

Dodatak w = 1 % TiO 2 pozitivno utječe na gustoću sinteriranih uzoraka na svim 

temperaturama ispitivanja (1200 – 1500) o C. Uočeno je da dodatak TiO 2 pomaže rast 

zrna periklasa te time povećava otpornost na hidrataciju sinteriranog magnezijeva 

oksida (pri 1500 o C / 5 h uz w = 1 % TiO 2 veličina zrna periklasa iznosi 8 µm). 

Pozitivan utjecaj dodatka TiO 2 na zgušnjavanje i rast zrna uočen je tijekom 

sinteriranja uzoraka magnezijeva oksida uz dodatak do w = 5 % TiO 2 . 

Veličina zrna periklasa nastala pod utjecajem dodatka TiO 2 tijekom sinteriranja 

ovisi o temperaturi sinteriranja i o masenom udjelu dodanog TiO 2 . Ispitivanja 

provedena pri 1700 o C / 3 h ukazuju da dodatak w = 4 % TiO 2 uzrokuje porast 

veličine zrna periklasa od (56,7 – 138,6) µm, dok uz produženje vremena izotermnog 

126

sinteriranja pri istoj temperaturi (1700 o C / 6 h) već dodatak od w = 1 % TiO 2 

uzrokuje porast veličine zrna periklasa od (93,33 – 213,33) µm. 

Izotermnim sinteriranjem uzoraka magnezijeva oksida iz morske vode pri 

temperaturi 1300 o C / 5 h uz dodatak w = 0,5 % TiO 2 postiže se relativna gustoća u 

iznosu 94 %. Sinteriranjem pri 1600 o C isti uzorci postižu relativnu gustoću u iznosu 

97 % u vremenu od svega 75 min. Tijekom sinteriranja, Ti 4+ difundira u rešetku MgO 

stvarajući čvrstu otopinu do iznosa w ≈ 0,3 % TiO 2 koliko iznosi granica topljivosti 

TiO 2 u čvrstom MgO. Višak TiO 2 , iznad te granice, reagira s MgO stvarajući Mg 2 TiO 4 

pri temperaturama > 1300 o C, koji se izdvaja u obliku tankog sloja duž granica zrna, a 

u manjoj mjeri se nalazi unutar zrna. 

Dodatak w = 2 % TiO 2 uzorcima magnezijeva oksida (dobivenog iz MgSO 4 ⋅7H 2 O) 

omogućava postizanje 98 %-tne teorijske gustoće (ρ t = 3,58 g cm -3 ) sinteriranjem pri 

1500 o C / 2h. Uzorci bez dodatka TiO 2 sinterirani pri istim uvjetima rada postižu 

svega 76 % teorijske gustoće. 

Tijekom sinteriranja magnezijeva oksida pri 1600 o C / 2h uz dodatak w = (2 – 

10) % TiO 2 (u obliku rutila) uzrokuje negativno odstupanje parametra kristalne 

rešetke MgO, 

∆a , u iznosu ≈ 0,1 %, ovisno o udjelu dodanog TiO2 . 

a 

o 

Vrlo velik pozitivan utjecaj dodatka w = 2 % TiO 2 (rutil) na proces zgušnjavanja MgO 

(dobivenog iz serpentina) potvrñen je i sinteriranjem pri 1600 o C / 5 h. Tijekom 

toplinske razgradnje serpentina pri 850 o C / 3 h nastaje čisti MgO (MgO > 99,5 %) 

srednje veličine čestica 0,1 µm, koji u procesu kalcinacije reagira s dodanim TiO 2 

stvarajući MgTiO 3 . Ispitivanja primjenom pretražne elektronske mikroskopije (engl. 

Scanning Electron Microscopy; SEM) i rendgenske difrakcijske analize ukazuju da 

tijekom procesa sinteriranja pri (1400 – 1600) o C MgTiO 3 prelazi u Mg 2 TiO 4 , dok 

CaO iz MgO-CaO čvrste otopine reagira s TiO 2 stvarajući CaTiO 3 . Tijekom hlañenja 

Mg 2 TiO 4 i CaTiO 3 izdvajaju se u obliku tankog sloja duž granica zrna. Odreñena 

količina Mg 2 TiO 4 i CaTiO 3 može se uočiti i unutar zrna MgO. Ove nakupine veličine 

(1 – 6) µm mogu biti rezultat izdvajanja CaO i TiO 2 iz MgO-CaO i MgO-TiO 2 čvrstih 

otopina te reakcija izmeñu njih. Dodatkom TiO 2 sinteriranje je intenzivirano i 

prisutnošću kapljevite faze u sustavu MgO-TiO 2 , a zrna MgO su veličine (50 – 70) 

µm, vrlo male poroznosti (oko 95 % teorijske gustoće). 

127

Dodatak w = 0,2 % TiO 2 (u obliku anatasa) takoñer utječe na pojačan stupanj 

izravne veze izmeñu zrna periklasa kao i pojavu kapljevite faze, u odnosu na uzorke 

bez dodatka TiO 2 sinterirane pri 1600 o C / 4 h. Mikroskopska ispitivanja (optički 

mikroskop i SEM) pokazuju da se TiO 2 pojavljuje na granicama zrna kao i u prostoru 

unutar zrna, što ukazuje na to da šupljine stvorene dodatkom TiO 2 ubrzavaju 

mehanizam prijenosa tvari difuzijom duž granice zrna. Navedeno rezultira 

povećanjem gustoće (do 92,5 % teorijske gustoće) i povećanim rastom zrna tijekom 

sinteriranja (50 µm). Obzirom na čistoću (kemijski sastav) polaznog uzorka 

(kristalnog – Almora i kriptokristalnog – Salem magnezita) uz primarnu fazu 

periklasa nastaju i sekundarne faze forsterita, montičelita i nešto mervinita. Ispitivanja 

EDAX-analizom (engl. Energy Dispersive X-Ray Analysis) i optičkim mikroskopom 

ukazuju da su onečišćenja Si i Ca uglavnom koncentrirana na granicama zrna, dok se 

onečišćenje Fe pojavljuje u obliku čvrste otopine (kristalni) ili u obliku kristalne faze 

(kriptokristalni). Kod uzoraka kriptokristalnog magnezita TiO 2 je zapažen i u obliku 

tankih izoliranih nakupina na granicama zrna, što ukazuje na to da i kalcijev titanat, 

CaTiO 3 može biti na granicama zrna. Priroda raspodjele TiO 2 (na granicama zrna ili 

unutar zrna) ovisi o omjeru 

CaO 

SiO 2 

u polaznom uzorku. U slučaju kriptokristalnog 

CaO 

CaO 

magnezita omjer ≈ 0, 3 , a u slučaju kristalnog magnezita ≈ 0, 8 . Što je 

SiO 

SiO 

2 

2 

omjer 

CaO veći (maksimalno 1,86) koncentracija TiO2 na granicama zrna je veća. 

SiO 2 

Dodatak TiO 2 zanimljiv je i s aspekta uklanjanja borovog (III) oksida iz 

magnezijeva oksida dobivenog iz morske vode tijekom procesa sinteriranja. 

Ispitivanja provedena u temperaturnom intervalu (1300 – 1500) o C i uz vrijeme 

izotermnog sinteriranja (1 – 5) h ukazuju na to da dodatak TiO 2 (rutil) udjela (1 – 5) 

mas. %, ima izrazito pozitivan i vrlo značajan utjecaj na odlaženje bora iz uzorka u 

atmosferu tijekom sinteriranja magnezijeva oksida dobivenog iz morske vode. Sadržaj 

B 2 O 3 u uzorcima MgO (80 %-tno taloženje) uz w = 5 % TiO 2 sinteriranim pri 1300 o C 

/ 5 h snizuje se od početnih 0,1192 mas. % na 0,0584 mas. %, dok sadržaj B 2 O 3 u 

istim uzorcima sinteriranim pri 1500 o C / 5h iznosi svega 0,0131 mas. %. 

Sadržaj B 2 O 3 u uzorcima MgO (120 %-tno taloženje) uz w = 5 % TiO 2 sinteriranim 

pri 1300 o C / 5 h snizuje se od početnih 0,0562 mas. % na 0,0053 mas. %, dok sadržaj 

B 2 O 3 u istim uzorcima sinteriranim pri 1500 o C / 5h iznosi svega 0,0035 mas. %. 

128

Uočava se različito ponašanje magnezijeva oksida dobivenog 80 %-tnim i 120 

%-tnim načinom taloženja, što se pripisuje sadržaju CaO u ispitivanim uzorcima: što 

je veći sadržaj CaO u uzorku sinterirani uzorci sadrže veću količinu B 2 O 3 . Stoga u 

uzorku MgO (120 %-tno taloženje) koji sadrži veću količinu CaO (w = 1,32 %), 

količina B 2 O 3 se manje smanjuje u procesu izotermnog sinteriranja nego kod MgO 

(80 %-tno taloženje), koji sadrži znatno manju količinu CaO (w = 0,59 %). 

Kod MgO (120 %-tno taloženje) sadržaj CaO je u znatnom višku te pogoduje reakciji 

nastanka Ca 2 B 2 O 5 , što je uzrok manjem postotku isparavanja bora. 

Dodatak TiO 2 smanjuje udio B 2 O 3 u sinteriranim uzorcima budući da se 

tijekom sinteriranja dio CaO veže u kalcijev titanat (CaTiO 3 ), što uzrokuje povećano 

isparavanje B 2 O 3 iz sustava u procesu sinteriranja. 

Dvije reakcije koje reguliraju udio B 2 O 3 u procesu sinteriranja magnezijeva 

oksida su: 

2CaO + B 2 O 3 = Ca 2 B 2 O 5 (56) 

CaO + TiO 2 = CaTiO 3 (57) 

Zato je od interesa razmotriti skupno obje reakcije budući da konačan udio B 2 O 3 u 

sinteriranim uzorcima ovisi i o udjelu CaO i o udjelu TiO 2 . 

129

LITERATURA 

Alvarado E., Torres-Martinez L. M., Fuentes A. F., Quintana P., Preparation and 

Characterization of MgO Powders Obtained from Different Magnesium Salts and 

Mineral Dolomite, Polyhedron 19 (2000) 2345-2351, 

Anñelić N., Martinac V., Utjecaj načina ispiranja na maseni udjel B 2 O 3 u magnezijevu 

oksidu iz morske vode, Knjiga sažetaka VI. Susreta mladih kemijskih inženjera, V. 

Kosar, B. Zelić, (ur.) Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 

2006.,str.9., 

Barsoum M. W., Fundamentals of Ceramics, IOP Publishing, 2003, str. 303-317, 

Bocanegra-Bernal M. H., Agglomeration of Magnesia Powders precipitated from Sea 

Water and its Effects on Uniaxial Compaction, Mat. Sci. and Eng. A333 (2002) 176- 

186, 

Brown E. D., Seabed Energy and Mineral Resources and the Law of the Sea, Vol.I, 

Graham & Trotman, London, 1984., 

Brown E. et al., Seawater: Its compositions, properties and behaviour, 2 nd 

Butterworth Heinemann, Walton Hall, 1997., 

Ed., 

Burton D., The Composition of Sea Water, Chem. Ind. 16 (1977) 550-557, 

Barba D., Brandani V., Di. Giacomo D.,. Foscolo P. U, Magnesium oxide production 

from concentrated brines, Desalination 33 (1980) 241-250, 

Bonney O. V., Recovery of magnesium as magnesium hydroxide from sea water, US 

Pat. 43 149 85 (to Amstar Corporation, New York), 9 Feb 1982: C.A. 96 (1982) 

125549, 

Benefield L. D., Judkins J. F., Ewand B. L., Process Chemistry for Water and 

Wastewater Treatment, Prentice Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, 1982, str. 

218., 

Carson R. C., Simandl J., Kinetics of magnesium hydroxide precipitation from 

seawater using slaked dolomite, Mineral. Eng. 7 (1994) 511-517, 

Chaudhuri M. N., Kumar A., Bhadra A. K., Banerjee G., Sarkar S. L., Microstructure 

of Sintered Natural Indian Magnesites with Titania Addition, Ceram. Bull. 71 (1992) 

345-348, 

Chaudhuri M. N., Kumar A., Bhadra A. K., Banerjee G., Sintering and Grain Growth 

in Indian Magnesites Doped with Titanium Dioxide, Interceram. 39 (1990) 26-30, 

Cheremisinoff N. P., Handbook of Water and Wastewater Treatment Technologies, 

Butterworth Heinemannin, Oxford, 2002, str. 268-334, 

130

Chor K., Bocquet J. F., Pommier C., Syntheses of Submicron Magnesium Oxide 

Powder, Mat. Chem. Phys. 40 (1995) 63-68, 

Choudhary V. R., Pataskar S. G., Pandit M. Y., Gunjikar V. G., Influence of 

Precipitation Conditions of Magnesium Hydroxide on its Thermal Decomposition in 

the Preparation of Active MgO, Thermochim. Acta 194 (1992) 361-373, 

Cocheci C., Sora M., Taubert L., Policec S., Magnesium Hydroxide Separation from 

aqueous slurries, Filtrieren und Separieren 9 (1995) 120-122, 

Cronan D. S. (Editor), Handbook of Marine Mineral Deposits by, In Marine Science 

Series ed. by Kennish M. J. and Lutz P. L., CRC Press, Boca Raton, 2000., 

Culkin F., The major constituents of sea water, In Chemical Oceanography, J. P. Riley 

and G. Skirow (Eds.), Vol. 1, Academic Press, London, !975., p. 136-151, 

Čeh M., Kolar D., Solubility of CaO in CaTiO 3 , J. Mater. Sci. 29(1994) 6295-6300, 

Ćosić M., Pavlovski B., Tkalčec E., Activated Sintering of Magnesium Oxide derived 

from Serpentine, Sci. Sinter. 21 (1989) 161-174, 

Duncan R. L., Synthetic and Natural Magnesias, Ind. Mineral. 7 (1986) 43-48, 

Filipović I., Lipanović S., Opća i anorganska kemija, II dio, IX izdanje, Školska 

knjiga, Zagreb, 1995., 

Frith M., Buffrey T., Strawbridge I., Magnesia: A Refractories Manufacturer 

Perspective, Brit. Ceram. Trans. 97 (1998) 29-34, 

Gaskell T. F., The ocean: an untapped source of raw materials, Chem. Ind. 10 (1971) 

1149-1154, 

German R. M., Sintering Theory and Practice, Wiley, New York, 1996, str. 68-128, 

209-218, 

Gilpin W. C., Heasman N., Recovery of magnesium compounds from sea water, 

Chem. Ind. 16 (1977) 567-572, 

Green J., Calcination of precipitated Mg(OH) 2 to Active MgO in the production of 

Refractory and Chemical Grade MgO, J. Mat. Sci. 18 (1983) 637-651, 

Hausner H. H., Dužević D., Definition of the Term “Sintering”, Sci. Sinter. 13 (1981) 

1-6, 

Heasman N., New developments in seawater magnesia, Gas Wärme International, 28 

(1979) 392–397, 

Hicks J. C., Tangney S., High Purity Refractory Magnesia from Irish Sea, Ceram. 

Bull. 59 (1980) 711-714, 

131

Hraste M., Mehaničko procesno inženjerstvo, II izdanje, Hinus, Zagreb, 2003, str. 31– 

48, 

Ivanov E. V., Dolgina G. Z., Bunina V. P., Polučenie okisi magnija iz morskoj vodi i 

dolomitov, Ogneupori, 12 (1974) 25-30, 

Itatani K., Yasuda R., Scott Howell F., Kishioka A., Effect of Starting Particle Size on 

Hot-pressing of Magnesium Oxide Powder prepared by Vapor-phase Oxidation 

Process, J. Mat. Sci. 32 (1997) 2977-2984, 

Itatani K., Nomura M., Kishioka A., Kinoshita M., Sinterability of Various Highpurity 

Magnesium Oxide Powders, J. Mat. Sci. 21 (1986) 1429-1435, 

Itatani K., Itoh A., Howell F. S., Kishioka A., Kinoshita M., Densification and 

Microstructure Development During Sintering of Submicrometre Magnesium Oxide 

Particles Prepared by Vapor-phase Oxidation Process, J. Mat. Sci. 28 (1993) 719-728, 

Itatani K., Koizumi K., Howell F. S., Kishioka A., Kinoshita M., Agglomeration of 

Magnesium Oxide Particles Formed by the Decomposition of Magnesium Hydroxide, 

Part 1 Agglomeration at Increasing Temperature, J. Mat. Sci. 23 (1988) 3405-3412, 

Itatani K., Koizumi K., Howell F. S., Kishioka A., Kinoshita M., Agglomeration of 

Magnesium Oxide Particles Formed by the Decomposition of Magnesium Hydroxide, 

Part 2 Agglomeration at Fixed Temperature, J. Mat. Sci. 24 (1989) 2603-2609, 

Itoh A., Itatani K., Howell F. S., Kishioka A., Kinoshita M., Sintering of Magnesium 

Oxide Powder Prepared by Vapor-phase Oxidation Process – Relationship between 

Particle Size and Mechanical Properties of Consolidates Specimens, J. Mat. Sci. 31 

(1996) 2757-2765, 

Jones A. G., Crystallization Process Systems, Butterworth Heinemannin, Oxford, 

2002, str. 35-43, 

Jost H., Braun M., Carius Ch., The Role of Reactivity in Syntheses and Properties of 

Magnesium Oxide, Solid State Ionics Vols. 101-103 (1997) 221-228, 

Kang Suk-Joong L., Sintering, Elsevier, Oxford, 2005, str. 37-74, 173-179, 

Kennish M. J. (Editor) Practical Handbook of Marine Science, 3 rd Ed., CRC Press, 

Boca Raton, 2001, str. 74-80., 

King R. P., Introduction to Practical Fluid Flow, Butterworth Heinemannin, Oxford, 

2002, str. 159-194, 

Krstulović R., Tehnološki procesi anorganske industrije, Sveučilište u Splitu, 

Tehnološki fakultet, Split, 1986, str. 470-488, 426-462, 

Kynch G. J., A Theory of Sedimentation, J. Trans. Faraday Soc. 48 (1952) 166-176, 

132

Lee Y. B., Park H. C., Oh K. D., Riley F. L., Sintering and Microstructure 

Development in the System MgO-TiO 2 , J. Mat. Sci. 33 (1998) 4321-4325, 

Lee Maddan O., Apparatus and Method for Producing Magnesium from Seawater, US 

Pat. 6 267 854B1, 31 July 2001: C.A. 134 (2001) 286989M, 

Lucion T., Duvigneaud P. H., Laudet A., Stenger J. F., Gueguen E., Effect of TiO 2 

Additions on the Densification of MgO and MgO-CaO Mixtures, Key Engineering 

Materials, Vols 264-268 (2004) 209-213, 

Marković C., Letić T., Martinac V., Maseni udjel B 2 O 3 u sinteriranom magnezijevom 

oksidu, Knjiga sažetaka VII susreta maldih kemijskih inženjera, A. Sander, i J. Prlić 

Kardum, (ur.), Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb, 2008., str. 30, 

Martinac V., Labor M., Petric N., Arbunić N., Sedimentation of Magnesium 

Hydroxide in Seawater and its Effects on Plant Capacity, Indian J. Mar. Sci. 26 (1997) 

335-340, 

Martinac V., Labor M., Petric N., Examination of Precipitation of Magnesium 

Hydroxide in Seawater, Chem. Biochem. Eng. Q. 12 (1998) 101-107, 

Martinac V., Labor M., Petric N., Utjecaj načina ispiranja na udjel B 2 O 3 u 

magnezijevu oksidu dobivenom iz morske vode, Kem. Ind., 54 (2005) 419-423, 

Martinac V., Petric N., Labor M., Tripalo V., B 2 O 3 in Magnesium Oxide from 

Seawater, The Journal of Global Issues and Solutions [on line], III, 2003, 4, 1-8, 

[cited 2003-07-07], ISSN #1544-5399, Available from World Wide Web: 

http://www.bwwsociety.org/journal/html/magnesiumoxide.htm 

Martinac V., Labor M., Petric N., The Effect of the pH of the Rinsing Solution on the 

Properties of Magnesium Oxide from Seawater, Mater. Tehnol., 36 (2002) 395-399, 

Martinac V., Petric N., Labor M., An Examination of B 2 O 3 in Magnesium Oxide 

Obtained from Seawater, Mater. Tehnol., 35 (2001) 113-116, 

Martinac V., Labor M., Petric N., Utjecaj TiO 2 i načina ispiranja na svojstva 

magnezijeva oksida iz morske vode, Kem. Ind. 50 (2001) 543-550, 

Martinac V., Labor M., Petric N., Boric Oxide in Seawater Derived Magnesia, Indian 

J. Mar. Sci. 33 (2004) 226-230, 

Martinac V., Labor M., Petric N., B 2 O 3 and CaO in the Magnesium Oxide from 

Seawater, Mater. Tehnol., 40 (2006) 65-68, 

Martinac V., Labor M., Petric N., Strinić M., Učinkovitost višekratne uporabe 

sredstva za ispiranje na udjel B 2 O 3 u magnezijevu oksidu iz morske vode, Knjiga 

sažetaka XVII Hrvatskog skupa kemičara i kemijskih inženjera, I. Vicković, (ur.), 

HKD i HDKI, Zagreb, 2001., str. 223, 

133

Martinac V., Labor M., Gadžo Z., Petric N., The Effect of Anionic 831A flocculent 

on the Sedimentation of Magnesium Hydroxide Obtained from Seawater, Proceedings 

of the 13th International Conference on Materials, Processes, Friction and Wear, K. 

Grilec, G. Marić, S. Jakovljević, (ur.), Croatian Society for Materials and Tribology, 

Zagreb, 2008., CD-ROM, p. 183-190, 

Martinac V., Jakić J., Labor M., Effect of TiO 2 on Sintering of Magnesium Oxide 

Obtained from Seawater, Proceedings of the 14th International Conference on 

Materials, Processes, Friction and Wear, K. Grilec i G Marić (ur.), Croatian Society 

for Materials and Tribology, Zagreb, 2009., CD-ROM p.129-135, 

Martinac V., Studij procesa izotermnog sinteriranja magnezij-oksida, Doktorska 

disertacija, Sveučilište u Splitu, Tehnološki fakultet, Split, 1994., 

Martinac V., Labor M., Petric N., Effect of TiO 2 , SiO 2 and Al 2 O 3 on Properties of 

Sintered Magnesium Oxide from Sea Water, Mater. Chem. Phys. 46 (1996) 23-30, 

Millero F. J., Chemical Oceanography, 2 nd Ed., In Marine Science Series, M. J. 

Kennish and P. L. Lutz (Eds.), CRC Press, Boca Raton, 1996., 

Mitrović-Kessler E., Žanetić R., Vojnović I., Proračun kontinuiranog taložnika na 

temelju taložnih karakteristika suspenzije u menzuri, Kem. Ind. 38 (1989) 17-23, 

Mero J. L., The Mineral Resources of the Sea, New York, 1965., 

Murata T., Howell F. S., Itatani K., Sinterability of Magnesium-oxide Powder 

containing Spherical Agglomerates, J. Mater. Sci. 36 (2001) 1277-1284, 

Mustafa E., Khalil N., Gamal A., Sintering and Microstructure of Spinel-Forsterite 

Bodies, Ceram. Inter. 28 (2002) 663-667, 

Nabi S. N., Ali J., Mollah S., Magnesium hydroxide and magnesia from sea bittern, 

Bangladesh J. Sci. Ind. Res., 28 (1993) 34-37, 

Nelson J.W. and Cutler L.B., Effect of oxide additions on sintering of magnesia. J. 

Am. Ceram. Soc. 41 (1958), 406–409, 

Petric B., Petric N., A Study of the Rate of Sedimentation of Magnesium Hydroxide 

Obtained from Sea Water, J. Chem. Tech. Biotechnol. 29 (1979) 642-654, 

Petric B., Petric N., Investigations of the Rate of Sedimentation of Magnesium 

Hydroxide Obtained from Sea Water, Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev. 19 (1980) 

329-335, 

Petric B., Studij mogućnosti dobivanja magnezij oksida iz morske vode i otpadnih 

voda elektrotermijske industrije, Doktorska disertacija, Sveučilište u Zagrebu, 

Tehnološki fakultet, Zagreb, 1979., 

Petric N., Petric B., Martinac V., Labor M., Effect of TiO 2 on Properties of 

Magnesium Oxide Obtained from Seawater, J. Mater,. Sci. 29 (1994) 6548-6550, 

134

Petric N., Petric B., Martinac V., Bogdanić N., Mirošević-Anzulović M., Labor M., 

Sintering of Magnesium Oxide Obtained from Sea Water, J. Europ. Ceram. Soc. 13 

(1994) 545-549, 

Petric N., Petric B., Martinac V., Labor M., Ispitivanje utjecaja TiO 2 u sinteriranom 

magnezij-oksidu, Kem. Ind. 43 (1994) 363-366, 

Petric N., Martinac V., Labor M., Mirošević-Anzulović M., Aktivirano sinteriranje 

magnezij-oksida, Kem. Ind. 48 (1999) 145-150, 

Petric N., Petric B., Martinac V., Examination of Boron Content and Properties of 

Magnesium Oxide Obtained from Sea Water, J. Chem. Tech. Biotechnol. 52 (1991) 

519-526, 

Petric N., Petric B., Tkalčec E., Martinac V., Bogdanić N., Mirošević-Anzulović M., 

Effect of Additives on Sintering of Magnesium Oxide obtained from Sea Water, Sci. 

Sinter. 19 (1987) 81-87, 

Petric N., Petric B., Martinac V., Mirošević-Anzulović M.: A Study of Isothermal 

Sintering and Properties of Magnesium Oxide, in: D. P. Uskoković, H. Palmour III, 

Spriggs R. M. (Ed.): Science of Sintering; New Directions of Materials, Processing 

and Microstructural Control, Plenum Press, New York, 1989, str. 565-572, 

Petric N., Martinac V., Labor M., Mirošević-Anzulović M., Isothermal and Activated 

Sintering of Magnesium Oxide from Sea Water, Mat. Chem. Phys. 53 (1989) 83-87, 

Petric N., Martinac V., Labor M., Jurin O., Effect of 818A and 827N flocculants on 

seawater magnesia process, Kovine, Zlitine in Tehnologie, 33 (1999) 473-478, 

Petric N., Petric B., Martinac V., Influence of B 2 O 3 on isothermal sintering of 

magnesium oxide from sea water, Ind. Eng. Chem. Res., 31 (1992) 1819-1822, 

Petric N., Petric B., Bogdanić N., Mirošević-Anzulović M., Tkalčec E., Martinac V., 

A Study of Sintering of Magnesium Oxide obtained from Sea-Water, J. Chem. Tech. 

Biotechnol. 43 (1988) 138-145, 

Petric N., Martinac V., Tkalčec E., Ivanković H., Petric B., Thermodynamics Analysis 

of Results Obtained by Examination of the Forsterite and Spinel Formation Reactions 

in the Process of Magnesium Oxide Sintering Ind. Eng. Chem. Res., 28 (1989) 298- 

302, 

Petric N., Martinac V., Labor M., The Effect of Mannitol and pH of the Solution on 

the Properties of Sintered Magnesium Oxide Obtained from Sea Water, Chem. Eng. 

Technol., 20 (1997) 36-39, 

Petric N., Martinac V., Labor M., Mirošević-Anzulović M., Activated Sintering of 

Magnesium Oxide from Sea Water, Chem. Eng. Technol. 22 (1999) 451-456, 

Prohić E., Geokemija, Targa, Zagreb, 1998, str. 274-280., 

135

Pilson M. E. Q., An Introduction to the Chemistry of the Sea, Pearson Education, 

Prentice Hall, 1 st Ed., New Yersey, 1998., 

Plotkin S. Ya., Definition of Sintering, Sci. Sinter, 19 (1987) 123-133, 

Rada L., Der Einfluβ von Mineralisatoren auf das Sintern von Magnesiumoxid, 

Keramische Zeitschrift 48 (1996) 808-811, 

Rabadžhieva D., Ivanova K., Balarev Hr., Trendafelov D., Polučenie hidroksida 

magnija iz ostatočnoi raplji pri dobljiče soli iz morskoj vodi, Žurnal priklačnoji himii 

70 (1997) 375-380, 

Rabia H., Levy J. P., Delineation of Mine-sites and Potential in different Sea areas, In 

Seabed Minerals Series, Vol.4., Graham & Trotman, London, 1987., 

Richardson J. F., Harker J. H., Backhurst J. R., Chemical Engineering – Particle 

Technology and Separation Processes, Vol.2., 5 th Ed., Butterworth Heinemannin, 

Oxford, 2002, str. 237-267, 

Riley J. P. and Skirrow G., (Editors), Chemical Oceanography, Vol.1-3, Academic 

Press, London,1975.; Riley J. P. and Chester R. (Eds.), Vol. 8, Academic Press, 

London,1983., 

Serry M. A., Mandour M. A., Osman A. G. M., Girgis L. G., Effect of Dopants on the 

Microstructure and Properties of Dolomitic Magnesite, Interceram. 45 (1996) 162- 

165, 

Sims C., Caustic Magnesia – An industry divided, Industr. Minerals 7 (1997) 21-33, 

Shand M. A., The Chemistry and Technology of Magnesia, Wiley, New York, 2006., 

Staron I., Palco S., Production Technology of Magnesia Clinker, Am. Ceram. Soc. 

Bulletin 72 (1993) 83-87, 

Stowe K., Exploring Ocean Science, 2 nd Ed., Wiley, New York, 1996., 

Tecilazić-Stevanović M., Osnovi tehnologije keramike, Tehnološko metalurški 

fakultet, Beograd, 1990., str. 375-411., 

Ting J. M., Lin R. Y., Effect of particle-size Distribution on Sintering, J. Mat. Sci. 29 

(1994) 1867-1872, 

Tsuge H., Kotaki Y., Asano S.: Reactive Crystallitation of Magnesium Hydroxide 

Obtained from Sea Water, in: H. Kakihana, H. R. Hardy JR, T. Hoshi i K. Toyokura 

(Ed.): Proc. 7 th Symposium on Salt, Vol. 2, Elsevier Science Publishers B.V., 

Amsterdam, 1993, str. 219-223, 

136

Tsuge H., Matsuo H.: Reactive Crystallization of Magnesium Hydroxide, in: A. S. 

Myerson i K. Toyokura (Ed.): Crystallization as a Separations Process, American 

Chem. Society, Washington, 1990, str. 344-354, 

Turek M., Gnot W., Precipitation of magnesium hydroxide from brine, Ind. Eng. 

Chem. Res., 34 (1995) 244-250, 

Vohra R. H.,. Patel K. N, Shukla B. K., Sedimentation Studies of Magnesium 

Hydroxide from Sea Water, Chem. Age of India 19 (1968) 441-446, 

Županović Z., Utjecaj sredstva za ispiranje na smanjenje B 2 O 3 u magnezijevu oksidu 

dobivenom nestehiometrijskim načinom taloženja iz morske vode, Bilten 13. 

Tehnologijada Sisak, CD-ROM., Metalurški fakultet Sisak Sveučilišta u Zagrebu, 

2009., 

Yoshida T., Tanaka T., Yoshida H., Funabiki T., Yoshida S., Murata T., Study of 

Dehydration of Magnesium Hydroxide, J. Phys. Chem. 99 (1995) 10890-10896, 

Wiberg E., Anorganska kemija, Školska knjiga, Zagreb, 1967. 

137

Magnezijev oksid iz morske vode - Kemijsko-tehnoloÅ¡ki fakultet

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?