(57)【要約】【課題】結晶水を含有する硫酸ニッケルを原料とし、硫黄品位が低く同時に平均粒径の小さい酸化ニッケル粉末を安定して製造でき、しかもエネルギー消費が従来よりも少なく、経済的に有利な酸化ニッケル粉末の製造方法を提供する。【解決手段】製造炉として２炉を使用し、第１製造炉で結晶水を含有する硫酸ニッケルをか焼して無水硫酸ニッケルとし、続いて第２製造炉で出口側から入口側へ炉断面積に対して２０ｍｍ／秒以上の流速にて強制的に空気を流しながら、その無水硫酸ニッケルを最高温度９５０〜１０４０℃で焙焼する。第１製造炉でのか焼温度は、４５０〜６００℃が好ましい。結晶粒径が約０．４〜０．５μｍで、且つ硫黄品位が１００ｐｐｍ以下の酸化ニッケル粉末が得られる。【選択図】　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶水を含有する硫酸ニッケルを焙焼して酸化ニッケル粉末を製造する方法であって、製造炉として２炉を使用し、第１製造炉で結晶水を含有する硫酸ニッケルをか焼して無水硫酸ニッケルとし、続いて第２製造炉で出口側から入口側へ炉断面積に対して２０ｍｍ／秒以上の流速にて強制的に空気を流しながら、該無水硫酸ニッケルを最高温度９５０〜１０４０℃で焙焼することを特徴とする酸化ニッケル粉末の製造方法。
【請求項２】
前記第１製造炉でのか焼温度を４５０〜６００℃とすることを特徴とする、請求項１に記載の酸化ニッケル粉末の製造方法。
【請求項３】
結晶粒径が約０．４〜０．５μｍで、且つ硫黄品位が１００ｐｐｍ以下の酸化ニッケル粉末を得ることを特徴とする、請求項１又は２に記載の酸化ニッケル粉末の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、結晶水を含有する硫酸ニッケルを原料とし、これを焙焼して酸化ニッケル粉末を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、酸化ニッケルは、硫酸ニッケル、炭酸ニッケル、塩化ニッケル等のニッケル塩類を、キルン等の転動炉を用いて、酸化性雰囲気下で焙焼することによって製造される。これらの酸化ニッケル粉末は、他の材料と混合して焼結し、フェライト部品等として用いられている。
【０００３】
従来から、結晶水を含有する硫酸ニッケルを原料とし、これをキルンで焙焼して酸化ニッケル粉末を製造する方法が一般的に行われてきた。しかし、結晶水を含有する硫酸ニッケルを焙焼すると、水蒸気と亜硫酸ガスが同時に発生して排ガス量が多くなり、キルン内のガスの流れや温度分布が不均一となるため、酸化ニッケル粉末中の硫黄品位が変動しやすく、また平均粒径も広範囲にバラツキやすかった。
【０００４】
更に近年においては、酸化ニッケル粉末と他の材料との焼結体をより高密度にし、またフェライト部品のインダクターに与える影響を低減させるために、比表面積が大きい、即ち結晶粒径が出来るだけ小さく、且つ硫黄品位が低い酸化ニッケル粉末が要求されるようになっている。
【０００５】
そこで、例えば特開２００１−３２００２号公報には、結晶水を含有する硫酸ニッケルを原料とし、第１段焙焼を９５０℃以上１０００℃未満で及び第２段焙焼を１０００℃以上１２００℃未満で行う２段焙焼により、平均粒径が小さく且つ硫黄品位が低い酸化ニッケル粉末を製造する方法が提案されている。
【０００６】
しかしながら、この方法においても、平均粒径と硫黄品位を所定の範囲内に安定して制御することは難しく、特にフェライト部品用として硫黄品位が低く同時に平均粒径の小さな酸化ニッケル粉末を得ることはできなかった。また、ほぼ１０００℃以上の高温で２段の焙焼を行うため、エネルギー消費が大きくなり、経済的に不利であるという問題もあった。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−３２００２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来の事情に鑑み、結晶水を含有する硫酸ニッケルを原料として用い、硫黄品位が低く同時に平均粒径の小さい酸化ニッケル粉末を安定して得ることができ、しかもエネルギー消費が従来よりも少なく、経済的に有利な酸化ニッケル粉末の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明が提供する酸化ニッケル粉末の製造方法は、結晶水を含有する硫酸ニッケルを焙焼して酸化ニッケル粉末を製造する方法であって、製造炉として２炉を使用し、第１製造炉で結晶水を含有する硫酸ニッケルをか焼して無水硫酸ニッケルとし、続いて第２製造炉で出口側から入口側へ炉断面積に対して２０ｍｍ／秒以上の流速にて強制的に空気を流しながら、該無水硫酸ニッケルを最高温度９５０〜１０４０℃で焙焼することを特徴とする。
【００１０】
上記本発明の酸化ニッケル粉末の製造方法においては、前記第１製造炉でのか焼温度を４５０〜６００℃とすることが好ましい。また、上記本発明の酸化ニッケル粉末の製造方法は、結晶粒径が約０．４〜０．５μｍで、且つ硫黄品位が１００ｐｐｍ以下の酸化ニッケル粉末を得ることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
一般に、結晶水を含有する硫酸ニッケルを原料として、これを酸化性雰囲気中で焙焼すると、結晶水の分解による水蒸気の発生と、硫酸分の分解による亜硫酸ガスの発生が生じる。この水蒸気と亜硫酸ガスの発生による多量のガスのため、炉内のガス流や温度分布に乱れが生じ、得られる酸化ニッケル粉末の粒径及び硫黄品位にバラツキが生じるものと考えられる。
【００１２】
本発明者らは、この結晶水を含有する硫酸ニッケルについて熱分析を実施した結果、９５℃から２００℃付近にかけて急激に重量が低下した後、４５０℃付近まで徐々に重量が低下する現象が認められた。更に温度を上昇させると、７５０℃から８５０℃付近にかけて再び重量が低下することが分った。
【００１３】
この現象に関して、９５℃から４５０℃付近までの最初の重量の減少率は約４１％、そして７５０℃から８５０℃付近にかけての２段階の重量の減少率は約３０％であることから、１段階目の反応は結晶水の分解であり、２段階目の反応は硫酸分の分解反応であると考えられる。
【００１４】
上記の検討結果から、少なくとも４５０℃付近の温度でか焼することにより、原料中の結晶水を分解除去できることを見出し、本発明に至ったものである。即ち、本発明では、第１製造炉で結晶水を分解除去するためのか焼を行い、その後第２製造炉において強制的に送風しながら８５０℃以上の十分な温度で焙焼して硫酸分を分解し、酸化ニッケル粉末を製造する。
【００１５】
第１製造炉でのか焼温度は、結晶水をほぼ完全に分解除去するため、４５０〜６００℃の範囲が好ましい。また、第２製造炉では、焙焼温度を９５０〜１０４０℃に制御するが、その際に第２製造炉で出口側から入口側へ炉断面積に対して２０ｍｍ／秒以上、好ましくは３０ｍｍ／秒以上の流速にて、強制的に空気を送風する。尚、得られる酸化ニッケル粉末中の硫黄品位を低減させるためには焙焼温度を高くすることが有効であるが、温度が高くなるにつれて焼結が進行して平均粒径が大きくなるので注意を要する。
【００１６】
かかる本発明の方法では、第１製造炉でのか焼により硫酸ニッケル原料中の結晶水を予め分解除去し、焙焼時には無水状態とすることができるため、焙焼温度及び炉内の気流が安定化する。しかも、第２製造炉での焙焼時における強制的な空気の送風によって、硫酸分の分解で発生する亜硫酸ガスを容易に置換することができる。
【００１７】
そのため、第２製造炉での焙焼温度が９５０〜１０４０℃と比較的低い温度であっても、平均粒径が小さく且つ硫黄品位の低い酸化ニッケル粉末を得ることができる。具体的には、得られる酸化ニッケル粉末の結晶粒径を約０．４〜０．５μｍとし、且つ硫黄品位を１００ｐｐｍ以下とすることができる。更には、第２製造炉での焙焼に先立って、第１製造炉において低温で結晶水の分解除去を行うため、エネルギーの消費が少なく、経済的にも有利である。
【００１８】
【実施例】
結晶水を含有する硫酸ニッケルを原料とし、製造炉として２つの外熱式のキルンを使用して、酸化ニッケル粉末の製造を行った。使用した硫酸ニッケルの成分を下記表１に示した。また、か焼炉である第１製造炉の寸法は内径０．８ｍ、長さ１０．５ｍであり、焙焼炉である第２製造炉の寸法は内径０．７ｍ、長さ９．０ｍである。
【００１９】
【表１】
2004123487.tif 000002
【００２０】
上記第１製造炉のか焼炉に、出口側から入口側に向かって強制的に空気を送風しながら、結晶水を含んだ硫酸ニッケルを１０８ｋｇ／ｈｒの速度で供給し、得られた無水硫酸ニッケルを第２製造炉の焙焼炉に供給した。その際、第１製造炉と第２製造炉の反応管（ＳＵＳ製）を１ｒｐｍの回転数で回転させ、第１製造炉と第２製造炉から発生する排ガスはそれぞれの炉に設置されている排ガス処理設備で処理した。
【００２１】
第２製造炉の焙焼炉から排出された焙焼物は、常温まで冷却した後、アトマイザーで粉砕して酸化ニッケル粉末を得た。得られた酸化ニッケル粉末の硫黄品位を化学分析により求めると共に、酸化ニッケル粉末の平均粒径をフィッシャーサブシーブサイザー（Ｆｓｓｓ）を用いて測定した。得られた結果を、第１製造炉でのか焼温度、並びに第２製造炉での焙焼温度及び炉断面積に対する空気流量と共に、下記表２に示した。
【００２２】
【表２】
2004123487.tif 000003
【００２３】
上記表２の結果から、第１製造炉でのか焼温度を４５０〜６００℃、及び第２製造炉の焙焼温度を９５０〜１０４０℃とし、空気流量を２０ｍｍ／秒以上とすることによって、硫黄品位が１００ｐｐｍ以下と低く、且つ平均粒径が０．４〜０．５μｍと極めて小さい酸化ニッケル粉末が得られることが分る。尚、表２から分るとおり、第２製造炉の焙焼温度が高くなるに伴って硫酸分の分解が促進されるため硫黄品位は低い値を示すが、一方で焼結が進むため平均粒径は大きくなりやすい。
【００２４】
また、第１製造炉でのか焼温度が４５０〜６００℃であっても、第２製造炉の焙焼温度が９５０℃未満の試料１１及び試料１３では、酸化ニッケル粉末の平均粒径は小さいものの、硫黄品位が極めて高くなっている。一方、第２製造炉の焙焼温度が１０４０℃を超える試料１２及び試料１４では、焼結が進み過ぎるため酸化ニッケル粉末の平均粒径が大きくなっていることが分る。更に、第２製造炉での空気流量が２０ｍｍ／秒未満の試料１５では、か焼温度及び焙焼温度が適切であっても、１００ｐｐｍ以下の硫黄品位を達成できなかった。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、原料として結晶水を含有する硫酸ニッケルを用いる焙焼法でありながら、硫黄品位が１００ｐｐｍ以下と低く、同時に平均粒径が０．４〜０．５μｍと小さい酸化ニッケル粉末を安定して得ることができ、しかもエネルギー消費が従来よりも少なく、経済的に有利な酸化ニッケル粉末の製造方法を提供することを目的とする。