(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫酸ニッケルアンミン錯体溶液と種晶とを加圧容器に装入し、該加圧容器に水素ガスを添加して、該硫酸ニッケルアンミン錯体溶液に含まれるニッケルを還元してニッケル粉を製造するニッケル粉の製造方法において、
前記加圧容器内で得られたニッケル粉を含有するスラリーを、該加圧容器に接続されたフラッシュベッセルに抜き出す際に、
前記加圧容器への前記ニッケルアンミン錯体溶液の供給量及び／又は該加圧容器からの前記スラリーの抜き出し量を制御しながら、該スラリーをフラッシュベッセルに抜き出すことにより、前記加圧容器内におけるスラリー中の前記ニッケル粉の滞留時間を一定範囲に制御する
ことを特徴とするニッケル粉の製造方法。
【請求項２】
前記加圧容器では、前記種晶として粒径が０．１μｍ〜３００μｍのニッケル粉末を用い、該加圧容器内を２．５ＭＰａ〜３．５ＭＰａの範囲の圧力と、１５０℃〜１８５℃の範囲の温度に制御して還元反応を行う
請求項１に記載のニッケル粉の製造方法。
【請求項３】
前記フラッシュベッセルにて、前記ニッケル粉を含有するスラリーが常圧かつ１００℃以下になった後に、固液分離してニッケル粉を回収する
請求項１又は２に記載のニッケル粉の製造方法。
【請求項４】
前記フラッシュベッセルは、内面に耐酸性の煉瓦が張り付けられた構造を有する
請求項１乃至３のいずれか１項に記載にニッケル粉の製造方法。
【請求項５】
前記フラッシュベッセルに前記ニッケル粉を含有するスラリーを抜き出す際には、一定量の該スラリーが残存しているフラッシュベッセル内に
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のニッケル粉の製造方法。
【請求項６】
硫酸ニッケルアンミン錯体溶液と種晶とを加圧容器に装入し、該加圧容器に水素ガスを添加して、該硫酸ニッケルアンミン錯体溶液に含まれるニッケルを還元してニッケル粉を製造する方法に用いられる反応設備の運転方法であって、
前記反応設備は、
前記加圧容器と、
前記加圧容器に接続されて、該加圧容器内で得られたニッケル粉を含有するスラリーを抜き出し、該スラリーを減圧させるフラッシュベッセルと、を備え、
前記加圧容器から前記フラッシュベッセルに前記スラリーを抜き出す際に、
前記加圧容器への前記ニッケルアンミン錯体溶液の供給量及び／又は該加圧容器からの前記スラリーの抜き出し量を制御しながら、該スラリーを前記フラッシュベッセルに抜き出すことにより、前記加圧容器内におけるスラリー中の前記ニッケル粉の滞留時間を一定範囲に制御する
ことを特徴とする反応設備の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニッケル粉の製造方法に関するものであり、より詳しくは、加圧容器内の硫酸ニッケルアンミン錯体溶液から水素ガスを用いた還元処理によりニッケル粉を得る方法において、加圧容器の出口に設けたフラッシュベッセルから安定的にニッケル粉を回収することができるニッケル粉の製造方法、及びそのときの反応設備の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ニッケルの回収方法として、ニッケルを含有する硫化鉱石や酸化鉱石を高温の炉内で熔解してフェロニッケルの形態として回収する方法や、硫化物（ニッケルマット）を得た後にこれを酸に溶解した溶液から不純物を分離した後に電解採取して電気ニッケルとして回収する方法が行われてきた。しかしながら、これらの方法は、大がかりな設備が必要となるという問題があった。
【０００３】
また近年では、上述した処理に適した比較的高品位のニッケル含有原料を得ることが難しくなり、低品位のニッケル酸化鉱石を高温高圧下で酸浸出し、得られた浸出液からニッケルを回収する湿式製錬からなるニッケル回収方法が用いられるようになってきた。
【０００４】
さらに近年では、ニッケルの工業的な用途として、以前からのステンレスや特殊合金以外に、電池や電子材料等の用途が急激に増加しており、これらに用いるために、ニッケル粉末を焼結した易溶性のブリケットへの需要が高まってきている。
【０００５】
ここで、ブリケットを製造するのに必要なニッケル粉末を、湿式製錬プロセスを用いて工業的に製造する方法として、例えば特許文献１に開示されているような方法がある。
【０００６】
具体的に、特許文献１に開示されている方法は、硫酸ニッケルアンミン錯体溶液からニッケル粉を生成する製造方法において、（１）硫酸ニッケル溶液とヒドラジンを混合して種晶となる平均粒径０．１μｍ〜５．０μｍのニッケル粉を生成する種晶生成工程と、（２）硫酸ニッケルアンミン錯体溶液に、得られたニッケル粉を種晶として添加して混合スラリーを形成する種晶添加工程と、（３）種晶添加工程で得られた混合スラリーに水素ガスを吹き込み、混合スラリー中のニッケル成分が種晶上に析出したニッケル粉を含む還元スラリーを形成する還元工程と、（４）還元工程で得られた還元スラリーを、固液分離してニッケル粉を固相成分として分離、回収した後、そのニッケル粉に硫酸ニッケルアンミン錯体溶液を加えた溶液に水素ガスを吹き込み、ニッケル粉を成長させ、高純度ニッケル粉を形成する成長工程とを有する処理を施すことを特徴とするものである。この方法によれば、電池や電子材料に必要な高純度なニッケル粉を容易に得ることができる。
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１の方法によりニッケル粉を工業的に得た場合、品質面では特段の問題はないものの、設備稼働率が低下するという問題があった。
【０００８】
すなわち、上述した方法において、還元工程や成長工程における処理は、混合スラリーをオートクレーブ等の加圧容器に装入して高温高圧下にて行うが、その加圧容器には、例えば特許文献２に示すように、フラッシュベッセルと呼ばれる常圧容器を接続し、加圧容器から排出された高温高圧のスラリーを、ハンドリングできる程度の温度や圧力まで減圧する操作が行われることが多い。ところが、そのフラッシュベッセルは、摩耗が早く、定期的に操業を止めて補修したり、また、操業を止めるのを避けるために複数のフラッシュベッセルを用意して交互に使用したりする等の複雑な操作が必要となるものであり、その分コストもかかってしまい生産効率が低下する原因となっていた。
【０００９】
このように、加圧容器を用いて水素ガスによる還元処理によってニッケル粉を得るにあたって、フラッシュベッセルの摩耗による効率性の低下は、顕著な問題となっている。なお、特許文献２に開示されている技術では、摩耗に関しては特に問題とはされていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１５−１４０４８０号公報
【特許文献２】特開２０１０−５９４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、加圧容器を用いてニッケル粉を生成させその後回収するに際し、加圧容器に接続されたフラッシュベッセルの摩耗による生産効率の低下を抑制できるニッケル粉の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、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、加圧容器にて生成したニッケル粉を含むスラリーをフラッシュベッセルに排出するにあたり、加圧容器内の液量が一定範囲に維持されるようにすることで、フラッシュベッセル内の摩耗を効果的に抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
（１）本発明の第１の発明は、硫酸ニッケルアンミン錯体溶液と種晶とを加圧容器に装入し、該加圧容器に水素ガスを添加して、該硫酸ニッケルアンミン錯体溶液に含まれるニッケルを還元してニッケル粉を製造するニッケル粉の製造方法において、前記加圧容器内で得られたニッケル粉を含有するスラリーを、該加圧容器に接続されたフラッシュベッセルに抜き出す際に、前記加圧容器内の液量が一定範囲になるように、該加圧容器への前記ニッケルアンミン錯体溶液の供給量及び／又は該加圧容器からの前記スラリーの抜き出し量を制御しながら、該スラリーをフラッシュベッセルに抜き出すことを特徴とするニッケル粉の製造方法である。
【００１４】
（２）本発明の第２の発明は、第１の発明において、前記加圧容器では、前記種晶として粒径が０．１μｍ〜３００μｍのニッケル粉末を用い、該加圧容器内を２．５ＭＰａ〜３．５ＭＰａの範囲の圧力と、１５０℃〜１８５℃の範囲の温度に制御して還元反応を行う、ニッケル粉の製造方法である。
【００１５】
（３）本発明の第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記フラッシュベッセルにて、前記ニッケル粉を含有するスラリーが常圧かつ１００℃以下になった後に、固液分離してニッケル粉を回収する、ニッケル粉の製造方法である。
【００１６】
（４）本発明の第４の発明は、第１乃至第３のいずれかの発明において、前記フラッシュベッセルは、内面に耐酸性の煉瓦が張り付けられた構造を有する、ニッケル粉の製造方法である。
【００１７】
（５）本発明の第５の発明は、第１乃至第４のいずれかの発明において、前記フラッシュベッセルに前記ニッケル粉を含有するスラリーを抜き出す際には、該フラッシュベッセル内に一定量の該スラリーを残存させておく、ニッケル粉の製造方法である。
【００１８】
（６）本発明の第６の発明は、硫酸ニッケルアンミン錯体溶液と種晶とを加圧容器に装入し、該加圧容器に水素ガスを添加して、該硫酸ニッケルアンミン錯体溶液に含まれるニッケルを還元してニッケル粉を製造する方法に用いられる反応設備の運転方法であって、前記反応設備は、前記加圧容器と、前記加圧容器に接続されて、該加圧容器内で得られたニッケル粉を含有するスラリーを抜き出し、該スラリーを減圧させるフラッシュベッセルと、を備え、前記加圧容器から前記フラッシュベッセルに前記スラリーを抜き出す際に、前記加圧容器内の液量が一定範囲になるように、該加圧容器への前記ニッケルアンミン錯体溶液の供給量及び／又は該加圧容器からの前記スラリーの抜き出し量を制御しながら、該スラリーを前記フラッシュベッセルに抜き出すことを特徴とする反応設備の運転方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、加圧容器を用いてニッケル粉を生成させその後回収するに際し、加圧容器に接続されて得られたニッケル粉を含有するスラリーを抜き出すフラッシュベッセル内の摩耗を防ぐことができ、そのフラッシュベッセルの摩耗による生産効率の低下を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】硫酸ニッケルアンミン錯体溶液からのニッケル粉の製造方法の流れの一例を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。また、本明細書において、「ｘ〜ｙ」（ｘ、ｙは任意の数値）との表記は、特に断らない限り「ｘ以上ｙ以下」の意味である。
【００２２】
≪１．ニッケル粉の製造方法の概要≫
本実施の形態に係るニッケル粉の製造方法は、硫酸ニッケルアンミン錯体溶液と種晶とを加圧容器に装入し、その加圧容器にて、水素ガスを添加しながら硫酸ニッケルアンミン錯体溶液に含まれるニッケルを還元することによってニッケル粉を製造する方法である。
【００２３】
具体的に、この製造方法では、例えば、種晶として粒径が０．１μｍ〜３００μｍのニッケル粉末を用い、加圧容器内を２．５ＭＰａ〜３．５ＭＰａの範囲の圧力と、１５０℃〜１８５℃の範囲の温度に制御して還元反応を行ってニッケル粉を得る。得られたニッケル粉を含有するスラリー（以下、「ニッケル粉スラリー」という）は、加圧容器に接続されたフラッシュベッセルに抜き出し、そのフラッシュベッセルにて、高圧のニッケル粉スラリーを減圧させるとともに、温度を低下させる。
【００２４】
このとき、本実施の形態に係る製造方法では、加圧容器内の液量が一定範囲になるように、加圧容器へのニッケルアンミン錯体溶液の供給量、及び／又は、加圧容器からのニッケル粉スラリーの抜き出し量を制御しながら、そのスラリーをフラッシュベッセルに抜き出すようにすることを特徴としている。
【００２５】
ここで、この硫酸ニッケルアンミン錯体溶液から水素ガスにより還元でニッケルを生成させる製造方法では、使用するフラッシュベッセルの摩耗が早く、定期的に操業を止めて補修する等の処理が必要となり、生産効率を低下させていた。このようなフラッシュベッセルの摩耗は、例えばＨＰＡＬ法と呼ばれる高圧酸浸出処理に基づくニッケル酸化鉱石の湿式製錬で従来用いられてきたフラッシュタンクにて生じる摩耗と比べても顕著であった。このことは、硫酸ニッケルアンミン錯体溶液から水素ガスによる還元反応で生成するニッケル粉が、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬で生じる残渣（浸出残渣）に比べて、極めて固いという性質を有することが原因で、それだけ摩耗しやすいことによる。
【００２６】
より具体的には、ニッケル酸化鉱石を高温高圧下で酸浸出して得られたスラリーは、一度酸溶解した鉄等の成分が酸化鉄等の形態として析出したもので、あたかも粘土のように微細でかつ軟らかいものであるために、摩耗の発生は殆ど問題にならなかった。それに比べて、硫酸ニッケルアンミン錯体溶液から水素ガスを用いた還元反応で生成するニッケル粉は、硬度の大きなメタルであり、また形状も不均一であって、あたかも鑢のような凹凸を有する形状となる。このため、そのようなニッケル粉スラリーを取り出すフラッシュベッセルでは摩耗の発生が著しくなるものと考えられる。また、そのような高硬度なニッケル粉がフラッシュベッセル内に排出される際には、大きな衝撃も加わるため、設備の耐久性も低下していた。
【００２７】
本発明者らの検討の結果、加圧容器にて生成したニッケル粉スラリーをフラッシュベッセルに抜き出すにあたり、加圧容器内の液レベル（液量）が一定範囲に維持されるようにすることで、フラッシュベッセル内の摩耗を効果的に抑制できることを見出した。
【００２８】
加圧容器内の液量を一定に保つということは、すなわち、加圧容器への硫酸ニッケルアンミン錯体溶液の供給量と、加圧容器にて生成したニッケル粉スラリーの排出量（フラッシュベッセルへの抜き出し量）とを、一定範囲に制御することであり、これにより滞留時間が一定範囲に制御されることになる。
【００２９】
滞留時間が短すぎると、加圧容器内でのニッケル粉の成長が不十分となって微細なニッケル粉が多数発生し、あたかも細かすぎる研磨剤のようなニッケル粉が生成して、それが取り出されるフラッシュベッセルの摩耗を拡大する結果を生む。一方で、滞留時間が過剰に長すぎてしまうと、所望とする大きさ以上の粗大なニッケル粉が生成してしまい、配管閉塞の要因となったり、排出されたときのフラッシュベッセルへの衝突による衝撃力が高まり設備寿命に影響するおそれがある。また、過剰に粗大なニッケル粉は、加圧容器内で沈降しやすい傾向もあり、ますます粗大化してしまう等、不均一なニッケル粉が生成する要因にもなり、好ましくない。
【００３０】
そこで、本実施の形態に係る製造方法においては、加圧容器内の液量が一定範囲になるように、その加圧容器への硫酸ニッケルアンミン錯体溶液の供給量、及び／又は、加圧容器からのニッケル粉スラリーの抜き出し量を制御しながら、そのスラリーをフラッシュベッセルに抜き出す。
【００３１】
このようにして、加圧容器内の液量が一定範囲に維持されるようにフラッシュベッセルへのニッケル粉スラリーの抜き出し量を制御することで、フラッシュベッセル内の摩耗を効果的に抑えることができる。そしてこれにより、効率的な操業を実現することができ、設備補修や複数の設備を用いた複雑な操作の必要性を無くし、生産効率の低下を抑制することができる。
【００３２】
≪２．硫酸ニッケルアンミン錯体溶液からのニッケル粉の製造方法について≫
以下では具体的に、加圧容器にて生成したニッケル粉スラリーをフラッシュベッセルに排出させる操作について説明するが、その説明に先立ち、硫酸ニッケルアンミン錯体溶液から水素ガスを用いた還元処理によってニッケル粉を製造する方法について説明する。
【００３３】
［製造方法の各工程について］
図１は、この製造方法の流れの一例を示す工程図である。図１に示すように、硫酸ニッケルアンミン錯体溶液からのニッケル粉の製造方法は、（１）種晶を生成する種晶生成工程と、（２）硫酸ニッケルアンミン錯体溶液に種晶を添加する種晶添加工程と、（３）水素ガスによる還元を行う還元工程と、（４）還元により生成した小径のニッケル粉を成長させニッケル粉を分離回収する成長工程と、を有するものである。
【００３４】
（１）種晶生成工程
種晶生成工程は、例えば、不純物の少ない高純度の硫酸ニッケル溶液と、還元剤であるヒドラジンとを混合し、種晶となる微小ニッケル粉を生成する工程である。
【００３５】
具体的に、硫酸ニッケル溶液に、その溶液中のニッケル量に対してモル比で０．５倍〜２．５倍程度のヒドラジンを添加して還元反応を生じさせることにより、平均粒径が０．１μｍ〜３００μｍのニッケル粉を生成させる。これを後述する還元工程での反応の種晶とする。なお、ヒドラジンの添加量として、ニッケル量に対してモル比で０．５倍未満ではニッケルが全量反応せず、一方でモル比で２．５倍を超えても反応効率に影響を及ぼさず薬剤ロスが増加する。
【００３６】
また、種晶生成反応においては、アンモニア等のアルカリ化合物を添加してもよい。アルカリ化合物としてアンモニアを用いる場合、その添加量としては、例えば、硫酸ニッケル溶液中のニッケル量に対してモル比で２倍以上の割合で添加することができる。なお、このとき、苛性ソーダ等を用いて溶液のｐＨを７〜１２に調整しておくことが好ましい。
【００３７】
さらに、界面活性剤を少量添加してもよい。界面活性剤を溶液中に添加して反応させることにより、生成するニッケル粉の粒径を細かくすることができる。
【００３８】
反応温度としては、２５℃〜８０℃程度とすることが好ましい。２５℃未満では反応時間が長時間になり工業的に適用するには現実的ではない。一方で、８０℃を超えると、反応槽の材質が限定されてしまうため設備費がかさんでくる。
【００３９】
このようにして平均粒径０．１μｍ〜３００μｍのニッケル粉が生成すると、それを固液分離して、スラリー状のニッケル粉スラリーとして次工程に供給する。
【００４０】
（２）種晶添加工程
種晶添加工程では、ニッケル粉の製造方法における原料溶液となる硫酸ニッケルアンミン錯体溶液に対して、種晶生成工程にて生成した平均粒径０．１μｍ〜３００μｍのニッケル粉を種晶として添加する。種晶はニッケル粉スラリーの形態として添加し、種晶を含む混合スラリーを形成する。
【００４１】
このときに添加する種晶の重量としては、特に限定されないが、硫酸ニッケルアンミン錯体溶液中のニッケル重量に対して１％〜１００％の割合とすることが好ましい。種晶の重量がニッケル重量に対して１％未満では、次の還元工程での還元反応時の反応効率が著しく低下する。一方で、ニッケル重量に対して１００％を超えると、使用量が多くなり、種晶製造にコストがかかり経済的ではない。
【００４２】
また、種晶添加工程では、同時に分散剤を添加してもよい。硫酸ニッケルアンミン錯体溶液中に、種晶と共に分散剤を添加することにより、種晶が溶液中に効率的に分散するようになるため、次の還元工程での反応効率を向上させることができる。なお、分散剤としては、特に限定されるものではなく、例えばスルホン酸塩であることが好ましく、特に、工業的に安価に入手可能なリグニンスルホン酸塩が好ましい。
【００４３】
（３）還元工程
還元工程では、ニッケル粉を生成させるニッケル粉生成処理と、生成させたニッケル粉を含むスラリーからニッケル粉を分離回収する固液分離処理とが行われる。
【００４４】
具体的に、還元工程におけるニッケル粉生成処理では、種晶添加工程で得られた混合スラリーに対して水素ガスを吹き込むことによって、スラリー中のニッケルを還元してニッケルを種晶上に析出させる。
【００４５】
このニッケル粉生成処理は、オートクレーブ等の加圧容器内にて行う。具体的に、加圧容器内を、２．５ＭＰａ〜３．５ＭＰａの圧力条件、１５０℃〜１８５℃の温度条件に制御して、還元反応を生じさせる。
【００４６】
加圧容器内の条件について、上述したように、反応時の圧力条件としては２．５ＭＰａ〜３．５ＭＰａとする。圧力が２．５ＭＰａ未満では還元反応効率が低下してしまう。また、圧力が４．０ＭＰａを超えても反応効率の向上効果はそれ以上に得られず、一方で水素ガスのロスが増加して生産効率が低下する。
【００４７】
また、上述したように、反応温度としては１５０℃〜１８５℃とする。反応温度が１５０℃未満では還元反応効率が低下してしまう。一方で、反応温度が２００℃を超えても反応効率の向上効果はそれ以上に得られず、一方で熱エネルギー等のロスが増加する。
【００４８】
なお、混合スラリー中には、例えばマグネシウムイオン、ナトリウムイオン、硫酸イオン、アンモニウムイオン等の不純物が存在する場合であっても、いずれも溶液中に残留するため、高純度のニッケル粉を生成させることができる。
【００４９】
ニッケル粉生成処理を経てニッケル粉を含む還元スラリーを生成させると、次に、固液分離処理を行い、還元スラリーから高純度のニッケル粉を分離回収する。なお、固液分離処理は、一般的な方法にて行うことができ、例えばシックナー等の固液分離装置を用いて行うことができる。また、固液分離するに際しては、ニッケル粉スラリーを、常圧かつ１００℃以下の状態として行うことが好ましく、このような減圧及び降温処理は、加圧容器に接続されたフラッシュベッセル内で行う。
【００５０】
（４）成長工程
成長工程では、還元工程で得られた高純度のニッケル粉に対して、さらに硫酸ニッケルアンミン錯体溶液を加えて水素ガスを供給し、高純度のニッケル粉上にニッケルを還元析出させて粒子を成長させる。
【００５１】
具体的に、成長工程では、上述したように高純度ニッケル粉上にニッケルを還元析出させて粒成長させる粒成長処理と、得られたニッケル粉を固液分離して回収する固液分離処理とを行う。
【００５２】
成長工程での粒成長処理は、還元工程でのニッケル粉生成処理と同様に加圧容器を用いて行うことができ、上述した還元工程における処理条件と同様にして行うことができる。また、得られたニッケル粉を分離回収する固液分離処理についても、シックナー等を用いた一般的な方法により行うことができる。
【００５３】
このような成長工程での処理を複数回に亘って繰り返し行うことにより、より嵩密度が大きく、より粒径が大きな、高純度のニッケル粉を生成させることができる。
【００５４】
［ニッケル粉の製品化に際して］
上述した製造方法により得られたニッケル粉は、例えば、ニッケル粉団鉱処理やブリケット焼成処理を経て、より粗大で酸化し難く、また取り扱いしやすいブリケットの形状に仕上げて製品化することができる。
【００５５】
（ニッケル粉団鉱処理）
高純度のニッケル粉の製品形態として、ニッケルブリケットの形態がある。ニッケルブリケットとするためには、先ず、乾燥後のニッケル粉を、団鉱機等を用いて成形加工し、塊状のニッケルブリケットとする。またこのとき、ブリケットへの成形性を向上させるために、ニッケル粉に水等の製品品質を汚染しない物質をバインダーとして添加することができる。
【００５６】
（ブリケット焼結処理）
上述した団鉱処理にて作製したニッケルブリケットは、水素雰囲気中で焙焼、焼結を行い、ブリケット焼結体を作製する。この処理では、ブリケットの強度を高めるとともに、微量残留するアンモニアや硫黄成分の除去を行う。この焙焼・焼結における温度は、例えば、５００℃〜１２００℃とすることが好ましい。５００℃未満では焼結が不十分となり、一方で１２００℃を超えても効率が殆ど変わらずエネルギーロスが大きくなる。
【００５７】
≪３．フラッシュベッセルへのニッケル粉スラリーの抜き出し≫
上述したように、硫酸ニッケルアンミン錯体溶液からのニッケル粉の製造方法では、少なくとも、還元工程でのニッケル粉生成処理、成長工程での粒成長処理において、オートクレーブ等の加圧容器と、その加圧容器に接続されたフラッシュベッセルとを備える反応設備を用いて、ニッケル粉の生成反応を生じさせる。
【００５８】
オートクレーブ等の加圧容器では、圧力２．５ＭＰａ〜３．５ＭＰａ、温度１５０℃〜１８５℃の高温高圧条件下で、硫酸ニッケルアンミン錯体溶液を含むスラリーに水素ガスを添加し、溶液中のニッケルを還元することによってニッケル粉を生成させる。このニッケル粉生成反応により、加圧容器内には、ニッケル粉スラリーが生成する。
【００５９】
加圧容器内で生成したニッケル粉スラリーは、高温かつ高圧の状態が維持されている。そのため、そのニッケル粉スラリーを加圧容器からフラッシュベッセルに抜き出し、フラッシュベッセル内でニッケル粉スラリーに対する減圧処理を行って常圧の圧力状態とする。また同時に、フラッシュベッセル内では、高温のニッケル粉スラリーが自然冷却され、例えば１００℃以下の温度のニッケル粉スラリーとなる。
【００６０】
このとき、本実施の形態では、ニッケル粉スラリーを加圧容器からフラッシュベッセルに抜き出すに際して、加圧容器内の液量が一定範囲になるように、加圧容器へのニッケルアンミン錯体溶液の供給量、及び／又は、加圧容器からのニッケル粉スラリーの排出量を制御しながら、そのニッケル粉スラリーをフラッシュベッセルに抜き出す。
【００６１】
ここで、加圧容器内の液量の制御方法としては、特に限定されないが、例えば、加圧容器に供給する硫酸ニッケルアンミン錯体溶液の供給配管に、バルブや定量ポンプ等を設置し、そのバルブの開閉（ＯＮ／ＯＦＦ）や開度の調整、定量ポンプによる流量調整等を行うことによって制御することができる。また、加圧容器とフラッシュベッセルとを接続してニッケル粉スラリーを排出させる排出配管にバルブや定量ポンプ等を設け、同様にして、そのバルブの開閉や開度の調整、定量ポンプによる流量調整を行うことによって、フラッシュベッセルへのニッケル粉スラリーの抜き出しを制御してもよい。
【００６２】
なお、加圧容器内の液量、すなわち一定範囲に維持する液量として、特に限定されるものではない。装置の大きさや所望とする生産量等に応じて適宜調整することが好ましい。
【００６３】
このようにして、加圧容器内の液量が一定範囲に維持されるようにフラッシュベッセルへの排出量を制御することで、フラッシュベッセル内の摩耗を効果的に抑制することができる。そして、これにより、効率的な操業を実現することができ、設備補修や複数の設備を用いた複雑な操作の必要性を無くし、生産効率の低下を抑えることができる。
【００６４】
また、フラッシュベッセルとしては、その内面が耐酸性の煉瓦を張り付けた構造を有するようにしてもよい。このようにフラッシュベッセルの内面に煉瓦をライニングすることで、摩耗をより効果的に抑制することができる。
【００６５】
さらに、加圧容器からフラッシュベッセルにニッケル粉スラリーを抜き出すに際して、一定量をフラッシュベッセル内に残存した状態にしておいて、この状態で順次ニッケル粉スラリーを加圧容器からフラッシュベッセルに抜き出すようにすることが好ましい。このように、フラッシュベッセル内のニッケル粉スラリーを全量排出させて空の状態にするのではなく、常時、一定量のニッケル粉スラリーが残存した状態にしておくことで、次にフラッシュベッセル内に排出されるニッケル粉スラリーの衝撃を緩和することができ、より効果的に摩耗を抑制することができ、耐久性を向上させることができる。
【００６６】
このようにして加圧容器内の液量が一定範囲に維持されるよう、ニッケル粉スラリーの抜き出し量を制御しながら、フラッシュベッセル内にニッケル粉スラリーを抜き出すと、そのフラッシュベッセル内で、ニッケル粉スラリーに対する減圧処理を降温処理とが行われる。具体的に、フラッシュベッセルでは、ニッケル粉スラリーを、常圧の圧力状態に、また１００℃以下の温度状態にする。そして、ニッケル粉スラリーが常圧かつ１００℃以下になった後に、そのニッケル粉スラリーを、フラッシュベッセルからシックナー等の固液分離装置に移送させ、ニッケル粉を分離回収する固液分離処理を行う。本実施の形態に係る製造方法では、フラッシュベッセルの摩耗が効果的に抑制されるため、このフラッシュベッセル内での減圧処理や降温処理が適切に施されるようになり、効率的にニッケル粉を回収することが可能となる。
【実施例】
【００６７】
以下、本発明についての操業例を示してより具体的に説明するが、本発明は下記の例に何ら限定されるものではない。
【００６８】
［操業例１］
攪拌機を有する内容積１９０リットルの加圧容器に、硫酸アンモニウム３６２ｇ／Ｌと粒径１０μｍのニッケル粉１００ｇ／Ｌとを含有する溶液９０リットルを装入した。次に、この加圧容器を温度１８５℃まで昇温して維持し、次いで、加圧容器の内圧が２．５ＭＰａに維持されるように水素ガスをボンベから供給した。
【００６９】
次いで、この加圧容器に、硫酸ニッケルアンミン錯体溶液（ニッケル分として７５ｇ／Ｌ）と硫酸アンモニウム３３０ｇ／Ｌとを含む溶液（反応始液）を１Ｌ／分の流量で定量ポンプを用いて供給し、さらに１５０ｇ／Ｌのニッケル粉スラリーを０．５Ｌ／分の流量で定量添加した。なお、このとき、水素ガスは、加圧容器内の圧力が２．５ＭＰａ〜３．５ＭＰａの範囲を維持するようにボンベから吹き込んだ。
【００７０】
加圧容器内の液について、容器内の液量が９０±５リットルとなる範囲のレベルに保つように、タイマーで制御しながら、併せて加圧容器への反応始液の供給量と、加圧容器からのニッケル粉スラリーの排出量とをバルブで操作することで管理し、得られたニッケル粉スラリーをフラッシュベッセルに抜き出した。フラッシュベッセルでは、収容させたニッケル粉スラリーを常圧まで減圧するとともに冷却した。４５分間の操業終了後、フラッシュベッセルの底抜きよりニッケル粉スラリーを回収した。回収したニッケル粉スラリーの温度は５６℃であった。
【００７１】
なお、フラッシュベッセルでは、処理に先立って予め窒素ガスを吹き込んで空気を窒素に置換しておいた。また、フラッシュベッセルには、耐摩耗対策として、その内面に耐酸煉瓦を張り付けた構造とした。さらに、フラッシュベッセルにおける加圧容器との接続部には、フラッシュバルブあるいはレットダウンバルブと称する流量調整バルブを設置し、そのバルブからフラッシュベッセル本体内部に向けては、ブラストチューブ（又はブラストスプール）と称する、フラッシュベッセルにニッケル粉スラリーが排出される際の衝撃を緩和するノズルを設置した。
【００７２】
また、操業中は、フラッシュベッセル内のニッケル粉スラリーのレベルを一定に保つようにし、加圧容器からのニッケル粉スラリーの排出による衝撃を軽減した。なお、フラッシュベッセル内のスラリーのレベルは、ニッケル粉スラリーの衝撃を緩和するだけの深さがあればよく、操業しながら適宜決定した。フラッシュベッセルの底抜きよりニッケル粉スラリーを回収した。
【００７３】
このような操業により、フラッシュベッセルで回収したニッケル粉スラリーは、４５分間の操業で合計６５．５Ｌの量となり、ニッケル粉スラリーの濃度は５３ｇ／Ｌであった。
【００７４】
［操業例２］
上述した操業例１と同一の設備及び操業条件で、９６時間連続して操業を行った。
【００７５】
操業終了後、フラッシュベッセルの内部を、拡大鏡を用いて目視観察したが、フラッシュベッセル本体の摩耗や損傷は全く確認されなかった。
【００７６】
［比較操業例１］
上述した操業例１と同様の設備及び液条件としたが、加圧容器内から都度抜出し、加圧容器内の液レベルは２０リットル〜１３０リットルの範囲で変動し、一定に維持しなかった。このような操業を９６時間連続して行った。
【００７７】
操業終了後、フラッシュベッセルの内部を、拡大鏡を用いて目視観察したところ、内部には多数の衝撃痕や傷が確認され、早晩補修が必要な状態になっていた。
【図１】
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