Brevet FR2254389A1 — publié le 19750711

La présente invention se rapporte à la production d'une poudre d'oxyde de haute pureté, à savoir de l'oxyde de nickel et d'alliage s de nickel. De l'oxyde de nickel dans un état de grande pureté est nécessaire par exemple pour produire des ferrites mais il est difficile d'établir le niveau nécessaire de pureté et de friabilité. Dans un procédé connu de fabrication, on fait ensuite précipiter le carbonate basique de nickel et on assure finalement le grillage du carbonate pour produire de l'oxyde de nickel. Outre que ce procédé est compliqué, long et croûteux, le produit contient généralement des anions retenus à partir de l'acide. En variante, si on soumet du nickel massif à un grillage d'oxydation, la couche d'oxyde formée surla surface protège le métal sous-jacent contre une oxydation alors que, si on grille de façon similaire de la poudre de nickel, les particules de poudre sont frittées ensemble avant terminaison de l'oxydation. On obtient non seulement un produit fritté indésirable pour production de ferrites par exemple mais, après frittage, une oxydation complète est pratiquement impossible à réaliser. On a également proposé de griller ensemble de la poudre de nickel et de la poudre d'oxyde de nickel, la présence d'oxyde servant à réduire au minimum le frittage des particules de poudre métallique et par conséquent à obtenir un produit de haute pureté. Cependant ce procédé n'a pas été appliqué industriellement avec succès du fait que le produit présente une dureté indésirable, ce qui pose des problèmes de friabilité, et également du fait du faible rendement de l'opération. L'invention a en conséquence pour but de fournir un procédé dans lequel on élimine en majeure partie un frittageperturba- teur des particules de poudre métallique pendant leur oscillation, le procédé permettant d'une façon générale d'obtenir produit friable et de grande pureté. Suivant l'invention, un procédé de production d'une poudre d'oxyde métallique essentiellement pure à partir d'une poudre métallique contenant du nickel consiste à effectuer une oscillation initiale par chauffage d'un mélange de la poudre métallique avec 2 à 20 % en poids d'eau dans une atmosphère oxydante pendant un temps suffisant pour former une couche extérieure d'oxyde sur les particules de poudre puis à griller la poudre pour terminer l'oxydation. Le procédé est applicable en particulier à l'oxydation d'une poudre de nickel mais il est également applicable à ltoxy- dation d'alliage dans lesquels du nickel est allié à d'autres métaux comme par exemple du fer. Cependant on utilise couramment une poudre métallique présentant une teneur en nickel d'au moins 20 %. Le procédé est notamment applicable à l'oxydation d'une poudre métallique préparée par décomposition thermique de métal -carbonyl, par exemple de nickel-carbonyl ou par exemple un mélange de nickel-carbonyl et de fer-carbonyl. En ce qui concerne l'oxydation initiale, elle est avanta -geusement effectuée en utilisant de l'air comme atmosphère oxydante un débit d'air approprié étant compris entre 0,1 et 1 litre par minute et par gramme de poudre métallique. Le mélange de poudre métallique et d'eau doit contenir au moins 2 % d'eau en poids. En-dessous de cette valeur, un frittage de la poudre métallique a tendance à se produire. Cependant,la teneur en eau du mélange ne doit pas dépasser 20 % car, au-delà de cette valeur, il se produit une pâte épaisse qui peut gêner la circulation de l-tat- mosphère oxydante. De préférence la teneur en eau ne doit pas dépasser 18 % en poids et elle doit le plus avantageusement être comprise entre 2,5 et 8 96 en poids. En l'absence d'oxydation initiale, la réaction finale d'oxydation est successivement exothermique. Cela se traduit par une masse frittée et dure qui est difficile à broyer. En outre l'oxyde produit est impur du fait que la quantité de nickel libre existant (avec ou sans autres métaux) est inutilement élevée, c'est-à-dire supérieure à 1 %. Dans le cas de l'oxydation d'une poudre de nickel en particulier, l'oxydation initiale est normalement effectuée dans une gamme de températures comprises entre 370 et 730 OC puisqu'on peut rencontrer des inconvénients de frittage au-delà de 7300C alors que, en-dessous de 3700 C, une oxydation superficielle insuffisante des particules de poudre métallique a tendance à se produire, ce qui peut poser des problèmes de frittage pendant le grillage ultérieur.De préférence la température est d'au moins 4000C mais elle ne doit pas dépasser 7050C, une gamme particulièrement satisfaisante de températures-d'oxyda- tion initiale étant comprise entre 425 et 5400 C, et le plus avantageusement entre 455 et 51O0C, La phase d'oxydation initiale ne doit pas durer plus de deux heures, une période d'une heure étant satisfaisante lorsque la profondeur du lit de poudre ne dépasse pas environ 25 mm. Après l'oxydation initiale, on soumet la poudre à un grillage à une certaine température et pendant une période suffisamment élevée pour assurer une oxydation complète. Egalement dans le cas de l'oxydation de poudre de nickel, la température de grillage est de préférence comprise entre 815 et 10100C en étant le plus avantageusement comprise entre 870 et 98O0C, cette phase de grillage durant un temps suffisant pour permettre la terminaison de l'oxydation. il est approprié de choisir une période de grillage d'une durée comprise entre 3/4 d'heure et 2 heures i ou plus, des périodes plus longues étant utilisées pour des températures plus basses.Par exemple, après une oxydation initiale effectuée à 51O0C pendant environ 1 heure, on a constaté qu'il était tout à fait satisfaisant d'effectuer un grillage à 870du pendant environ 5 heures et à 98O0C pendant environ 2 heures pour une profondeur de lit de poudre de 19 mm. Pour obtenir une bonne oxydation, on doit choisir une profondeur de lit qui ne dépasse pas de préférence 25 mm. Bien que le mécanisme du processus de l'invention ne soit pas parfaitement compris, il est évident que, du fait que le mélange de poudre métallique et d'eau présente une densité apparente inférieure à celle de la poudre proprement dite, par exemple in-- férieure à environ 1,4 ou 1,5 g/cm3 au lieu d'avoir une valeur d'environ 2,35 g/cm3, on peut plus facilement évacuer la chaleur de la poudre à l'aide d'air ou d'une autre atmosphère oxydante. il en résulte qu'on évite généralement un frittage excessif de la poudre métallique non oxydée engendré par une augmentation excessive de la temperature pendant une réaction essentiellement exothermique . Le rësultat de l'oxydation initiale se traduit par conséquant par la formation d'une enveloppe d'oxyde autour des particules de poudre. L'exemple suivant illustre le procédé de l'invention On a mélangé 10 g de poudre de Nickel-carbonyl avec approximativement 7,5 % en poids d'eau. Cela a permis d'obtenir une forte réduction de la densité apparente jusqu'à 1,4 g/cm3. Pour effectuer l'oxydation initiale, on a placé le mélange dans un creuset (formé d'un alliage de nickel-chrome), le creuset étant disposé dans un four chauffé à 6770C pendant environ 10 minutes en faisant passer de l'air dans le four à un débit d'environ 0,5 1/mn. On a ensuite augmenté la température jusqu'à 8990C et on a grillé la poudre à cette température pendant environ 1 heure 2/3. On a obtenu comme produit un oxyde friable et facile à broyer qui a présenté une haute pureté et une très faible teneur en nickel libre, à savoir une teneur inférieure à 0,05 %. Si on supprime le traitement d'oxydation initiale et si on effectue simplement le grillage du mélange à 8990C pendant 2 heures on obtient alors une forte teneur en nickel libre, à savoir d'environ 2-%. On a expliqué ce fait parle frittage excessif qui est causé par une réaction d'oxydation fortement exothermique. En utilisant une phase de grillage à une température de 9820C pendant deux heures et en la faisant précéder d'une phase d'oxydation initiale effectuée à 5100 C pendant une heure dans un écoulement d'air, on a obtenu une teneur en nickel libre d'environ 0,05 r. On a obtenu des résultats similaires avec une oxydation initiale effectuée à 4540C pendant une heure et suivie par une phase de grillage à 8990C pendant environ quatre heures. On a adopté dans chaque cas une profondeur de lit d'environ 19 SE. REVENDICATIONS 1 - Procédé de production de poudre d'oxyde métallique sensiblement pure à partir d'une poudre métallique contenant du nickel, caractérisé en ce qu'on effectue une oxydation initiale par chauffage du mélange de la poudre métallique avec 2 à 20 % d'eau en poids dans une atmosphère oxydante pendant un temps suffisant pour former sur les particules de poudre une couche extérieure d'oxyde et en ce qu'on effectue ensuite un grillage de la poudre pour terminer l'oxydation. 2 - Procédé de production d'une poudre d'oxyde de nickel sensiblement pure à partir d'une poudre de nickel, caractérisé en ce qu'on effectue une oxydation initiale par chauffage d'un mélange de la poudre de nickel avec 2 à 20 % en poids d'eau dans une atmosphère oxydante pendant un temps suffisant pour former une couche extérieure d'oxyde sur les particules de poudre et en ce qu'on effectue ensuite le grillage de la poudre pour terminer l'oxydation. 3 - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'atmosphère oxydante intervenant dans la phase d'oxydation initiale est de l'air. 4 Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la quantité d'eau utilisée dans le mélange intervenant dans la phase d'oxydation initiale ne doit pas dépasser 18% en poids. 5 - Procédé suivant la revendication 4, carac téiisé en ce que la quantité d'eau utilisée dans le mélange intervenant dans la phase d'oxydation initiale est comprise entre 2,5 et 8% en poids. 6 - Procédé suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la phase d'oxydation initiale est effectuée à une température de 370 à- 7300 C. 7 - Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la phase d'oxydation initiale est effectuée à une température de 425 à 5400C. 8 - Procédé suivant l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que la phase de grillage est effectuée à une température comprise entre 815 et 1010 C. 9 - Procédé suivant la revendication 8, caracté risé en ce que la phase de grillage est effectuée à une température comprise entre 870 et 9800 C.