(57)【要約】【課題】本発明は、水酸化ニッケルを流動焙焼炉を用いて焙焼して酸化ニッケルを製造する工程において、流動媒体として安価な白色溶融アルミナおよび褐色溶融アルミナを使用することを特徴とする酸化ニッケルの製造方法を提供する。【解決手段】水酸化ニッケルを流動焙焼炉を用いて焙焼して酸化ニッケルを製造する工程において、流動媒体として白色溶融アルミナおよび褐色溶融アルミナを使用することにより、焙焼物中のＳｉ品位が低い酸化ニッケルを安価に製造する。より詳しくは、流動媒体と処理物の平均粒度が流動媒体／水酸化ニッケルの比で０．１以上１０以下の範囲である。また、焙焼温度が８００℃〜１２００℃である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水酸化ニッケルを流動焙焼炉に装入して焙焼し、酸化ニッケルを製造する工程において、水酸化ニッケルとともに流動焙焼炉に装入する流動媒体として、白色溶融アルミナおよびまたは褐色溶融アルミナを使用することを特徴とする酸化ニッケルの製造方法。
【請求項２】
上記請求項１の焙焼において、装入する流動媒体の平均粒度と装入する水酸化ニッケルの平均粒度が流動媒体／水酸化ニッケルの比で０．１以上１０以下の範囲の値になるように流動媒体の大きさおよびまたは水酸化ニッケルの大きさを調整することを特徴とする酸化ニッケルの製造方法。
【請求項３】
上記請求項１および２において、焙焼時の炉内温度が８００℃〜１２００℃の範囲であることを特徴とする酸化ニッケルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動焙焼炉を用いて水酸化ニッケルを焙焼し酸化ニッケルを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な流動焙焼炉は、ガスを供給しながら焙焼させる粒状の原料をあたかも流体のように浮遊すなわち流動化させることで、効率的に焙焼が行える炉である。一方で、原料の粒度が５０μmを下回るような、微粉末の場合は、細かすぎて原料を単独で流動化することが困難な場合が多く、このため流動化が容易な物質を流動媒体として用い、原料と流動媒体を混合して流動化しやすくする方法が行われる。
【０００３】
また供給された原料を確実に焙焼するためには、流動焙焼炉に装入するガス流速を最小流動化速度以上とし、同時に終末速度以下に安定して維持する必要がある。ガス流速が最小流動化速度未満まで小さくなると、原料が流動化せず、その結果、焙焼が均一に進まずに、原料の凝集が発生するなどの問題が生じる。一方、ガス流速が終末速度を超えて大きくなると、流速が速すぎて原料がガスとともに炉外に流されてしまい、その結果十分に焙焼できず、十分な品質が得られなかったり、収率が大きく低下してしまったりする問題がある。すなわち、微粉末を原料とする流動焙焼においては、ガス流量の安定化とともに、適切な流動媒体を選定する必要がある。
工業プロセスとしての流動焙焼炉に用いる流動媒体に求められる特性としては、反応温度において原料と反応しないこと、また安価で一般に入手容易であることも求められる。
【０００４】
特許文献１は、流動層ボイラにおいて、流動媒体が供給配管内で固化することを防ぐ技術に関するものであり、流動媒体の材質は石炭の灰と石灰石のカルシウム分であると記されている。
しかしこの例では、酸化ニッケルのように焙焼後に高い純度が必要となる機能性材料として用いられるものを製造するものではなく、流動媒体と処理物間の反応については良くわからなかった。
このように、酸化ニッケルのように微細でかつ様々な機能材料や電子材料やエネルギー材料に用いられる材料を得るために、必要な流動媒体やその具体的な使用方法は知られていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０６−２４９４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、流動焙焼炉を用いて水酸化ニッケルを焙焼して微細な酸化ニッケルを製造する工程において、被焙焼物の品質に影響を及ぼすことがなく、安定して流動状態を維持することができる流動媒体とその使用方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、水酸化ニッケルを焙焼して酸化ニッケルを製造する工程において、流動焙焼炉を用いて焙焼し、かつ水酸化ニッケルを焙焼して酸化ニッケルを製造する際に白色溶融アルミナまたは褐色溶融アルミナを流動媒体とすることで、安定的な流動状態を保ち、流動媒体からの不純物混入のない高品質の酸化ニッケルを製造できることを見出し、本発明に至った。すなわち、本発明は以下のものを提供する。
【０００８】
本発明の第１の発明は、水酸化ニッケルを流動焙焼炉に装入して焙焼し、酸化ニッケルを製造する工程において、水酸化ニッケルとともに流動焙焼炉に装入する流動媒体として、白色溶融アルミナおよびまたは褐色溶融アルミナを使用することを特徴とする酸化ニッケルの製造方法である。
【０００９】
また、本発明の第２の発明は、上記第１の発明の焙焼において、装入する流動媒体の平均粒度と装入する水酸化ニッケルの平均粒度が流動媒体／水酸化ニッケルの比で０．１以上１０以下の範囲の値になるように流動媒体の大きさおよびまたは水酸化ニッケルの大きさを調整することを特徴とする酸化ニッケルの製造方法である。
【００１０】
また、本発明の第３の発明は、上記第１および第２の発明において、焙焼時の炉内温度が８００℃〜１２００℃の範囲であることを特徴とする酸化ニッケルの製造方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、水酸化ニッケルを焙焼して酸化ニッケルを製造する工程において、流動焙焼炉を用いて焙焼し、かつ水酸化ニッケルを焙焼して酸化ニッケルを製造する際に、白色溶融アルミナまたは褐色溶融アルミナを流動媒体とすることで、安定的な流動状態を保ち、流動媒体からの不純物混入のない高品質の酸化ニッケルを製造できる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明では、流動焙焼炉を用いて粉末状の水酸化ニッケルを焙焼して酸化ニッケルを得る工程において、流動媒体に研磨剤としても使用されている白色溶融アルミナまたは褐色溶融アルミナを用いることを特徴とする。
さらに上記流動媒体を用いてガスには大気を用いることで、安定的な流動状態を保ち、流動媒体からの不純物混入のない高品質の酸化ニッケルを製造できる。
【００１３】
以下、本発明の具体的な実施形態（以下、「本実施の形態」という）について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。
【００１４】
［１．原料］
本発明における流動焙焼を行うために用いられる原料は、水酸化ニッケル（Ｎｉ（ＯＨ）２））である。
この水酸化ニッケルを焙焼して、例えば電池材料の原料として用いる高純度の酸化ニッケル（ＮｉＯ）を得ようとする場合、Ｓｉが含有されていると電池特性を低下させる可能性がある。そこでこのような用途に対しては流動媒体に二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含有しないものが望ましい。
本発明では、流動媒体としてアルミナを使用する。このため、Ｓｉ品位の低い高純度の酸化ニッケルを製造することが可能である。
本発明における流動焙焼を行うために用いられる水酸化ニッケルの粒径は、平均粒径が数μｍ〜数１００μｍのものを用いると、粒子の内部まで比較的短時間で均一に焙焼できるので好ましい。
一方、平均粒径が１ｍｍを超えるような粗粒を用いると、粒子内部まで均一に焙焼するのに時間がかかるうえ、部分的に焙焼の進み方に偏りが生じて品質的に不均一になり易くなるため、好ましくない。
【００１５】
［２．流動焙焼処理］
本発明における流動焙焼炉は、炉の下方からガスを流し、原料および流動媒体を流動化させた状態で焙焼する。
本発明において使用できる流動焙焼炉の概略を説明すると、通常の縦型の構造を持つ流動焙焼炉を使用することができる。炉底部にはガス導入管の上に固定層がありその上に流動媒体が置かれる。固定層と流動媒体が置かれた部分およびその上方にかけて炉心管周辺にはヒーターを設け、必要な焙焼温度を維持する。また、静置状態で流動媒体のレベルよりも上方となる炉心管の位置に水酸化ニッケルを投入する原料投入管を有する。炉心管の上部は回収サイクロンに接続され、ここでガスと焙焼して生成した酸化ニッケルとが分離され、ガスは排気され酸化ニッケルが回収される。
さらに詳しくは、炉の下部にビーズ形状のアルミナによって固定層を作り、ガスを整流する。固定層は処理物とは直接は接触しないため、必ずしもアルミナである必要はない。その固定層の上に流動媒体を入れる。流動媒体の粒度は、装入する流動媒体の平均粒度と装入する水酸化ニッケルの平均粒度が流動媒体／水酸化ニッケルの比が０．１以上１０以下の範囲の値になるように選定すればよい。
焙焼時の温度は、８００℃以上１２００℃以下であることが好ましい。８００℃未満では焙焼するのに時間がかかってしまったり、温度が低いため均一な焙焼ができなくなったりする可能性がある。一方、１２００℃を超えても搬送が促進されることは少なく、エネルギーコストが増加したり、ヒーターや炉体の寿命が短くなったりして好ましくない。
焙焼温度が８５０℃以上１０００℃以下であれば、効率的、かつ均一に焙焼でき、かつランニングコストも抑えられるので好ましい。
被焙焼物の焙焼時間はとくに限定されないが、短すぎると焙焼が不十分になって品質、純度が低下してしまう。一方、必要以上に焙焼時間が長すぎると電気コストや燃料費が高くなってしまったり処理時間が長くなってしまったりするので好ましくない。被焙焼物の処理時間は、装置の大きさや構造の影響もあるが、概ね３分以上５０分以下とすることが好ましい。この範囲であれば効率的で均一な焙焼を行うことができる。
【００１６】
以上、述べたように本発明により、原料と混合状態で流動化し、反応温度において原料と反応せず、安価であり一般に入手可能な流動媒体使用することにより、目的とする被焙焼物を工業的に製造できる。
【実施例】
【００１７】
以下、実施例、比較例及び参考例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００１８】
［実施例１〜３］
［原料］
まず焙焼する原料として、公知の方法で作製した水酸化ニッケルを準備した。平均粒径は２２．５〜２４．５μｍの大きさの範囲のものである。まずこの水酸化ニッケルの結晶に付着される水分を除去するため、真空中で１８０℃を２時間継続する真空加熱処理を行った。この真空加熱処理により水酸化ニッケルに付着する水分を実質的に除去した。
なお、準備した水酸化ニッケルは実際に操業に用いるもとを同等のものを用いたが、硫黄分が約１．７〜２．３重量％程度含有する。その他、不可避的に含まれる成分は含有量が少なく、実質的に無視できる。
【００１９】
［流動焙焼処理］
流動焙焼は、新島ネオライト工業（株）製の流動焙焼炉を用いた。炉心の内径は直径１００ｍｍ、有効な均熱帯は高さ方向で約５００ｍｍのサイズである。
まず固定層であるアルミナを投入後、流動媒体である平均粒度１００μｍの褐色溶融アルミナ（実施例１）、平均粒度１００μｍの白色溶融アルミナ（実施例２）、平均粒度１５０μｍの白色溶融アルミナ（実施例３）をそれぞれ投入した。
流動媒体である上記の各種溶融アルミナは、一般に研磨剤として使用されているもので、工業的に大量生産されており、安定して供給されかつ安価で入手可能で、本発明の実施に適する。
次に、空気を流しながら所定の焙焼温度まで昇温する。空気の流量は全ての試料において焙焼時は同じ流量を流し、この値を１として焙焼時の流量を相対的に表現した。全ての試料において、焙焼温度は９００℃、焙焼時間は３０分とした。
各試料の評価は、焙焼後試料の酸化ニッケルの含有量およびアルミニウム含有量で評価した。具体的には以下のように評価した。
【００２０】
［焙焼した試料中の酸化ニッケルの含有率］
焙焼後に回収された試料中の酸化ニッケルと水酸化ニッケルの含有量を算出し、この２つの値から酸化ニッケルの割合を求めた。
本発明である実施例１〜３では、得た焙焼物の酸化ニッケルの品位は、９９．９％、９９．７％、９９．８％であり、アルミ品位はいずれも０．０１％未満と良好で、供給した水酸化ニッケルのほとんど全量を酸化ニッケルへ焙焼できた。また、実施例１〜３で用いた流動媒体の褐色溶融アルミナや白色溶融アルミナは、いずれも１ｋｇあたり３００〜４００円程度と安価に入手することができ、工業的なコストへの影響はわずかである。
一方、本発明である実施例１〜３で用いた流動媒体は、市販価格が１ｋｇあたり３５０円程度と比較的安価である。
【００２１】
［比較例１］
流動媒体に流動媒体に直径が１００μｍの高純度アルミナビーズを用いた以外は、上記実施例１〜３と同じ方法を用いて水酸化ニッケルを流動焙焼し、酸化ニッケルを得た。
焙焼物の酸化ニッケルの品位は９９．７％、アルミの含有量は０．０１％未満であり品質的には実施例１〜３と同等の結果を得たものの、使用した流動媒体の高純度アルミナビーズは、市販価格で１ｋｇあたり８０，０００円程度と高価で、工業的に使用するとコストへの影響が大きくなる。
【００２２】
このように、本発明の流動媒体と流動焙焼炉を用いて水酸化ニッケルを焙焼することで、生産性が高く、高品質の酸化ニッケルを製造できることが確かめられた。