(57)【要約】【課題】結晶水を含有する硫酸ニッケルを原料とし、電極材料用等として使用するため、平均粒径が大き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製造炉で強制的に送風しながら無水硫酸ニッケルを最高温度１２５０℃以上で焙焼する。第２製造炉での空気の流速を１０〜２０ｍｍ／秒とすることで、平均粒径が１．２μｍ以上で且つ硫黄品位が５０〜１００ｐｐｍ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製造炉で炉内に強制的に送風しながら、該無水硫酸ニッケルを最高温度１２５０℃以上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】
前記第２製造炉の出口側から入口側へ、炉断面積に対して５〜３０ｍｍ／秒の流速にて強制的に空気を流すことを特徴とする、請求項１又は２に記載の酸化ニッケル粉末の製造方法。
【請求項４】
平均粒径が１．２μｍ以上の酸化ニッケル粉末を得ることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の酸化ニッケル粉末の製造方法。
【請求項５】
前記第２製造炉での空気の流速を１０〜２０ｍｍ／秒とし、平均粒径が１．２μｍ以上で且つ硫黄品位が５０〜１００ｐｐｍの酸化ニッケル粉末を得ることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか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、水酸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、フェライト部品用として、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、即ち平均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】
一方、フェライト部品とは別の用途である電極材料としては、より低密度で多孔質の焼結体を得るために、比表面積が小さい酸化ニッケル粉末、即ち平均粒径が出来るだけ大きい酸化ニッケル粉末が要求されている。
【０００６】
このように、酸化ニッケル粉末においては、一つの設備で多様な製品品質を安定的に供給することが重要になってきており、設備投資を抑制するためにも、従来と同様に結晶水を含有する硫酸ニッケルを原料とし、これらの多様な製品品質を同一の設備で製造できることが望まれている。
【０００７】
このような現状において、結晶水を含有する硫酸ニッケルを原料とし、焙焼により酸化ニッケル粉末を製造する方法が、例えば特開２００１−３２００２号公報に提案されている。この方法は、１つの焙焼炉を用いて、第１段焙焼を９５０℃以上１０００℃未満で行い、次いで第２段焙焼を１０００℃以上１２００℃未満で行う、２段焙焼方法である。
【０００８】
しかしながら、この方法は、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の製造には適しているが、平均粒径が大きな酸化ニッケル粉末を安定して製造することはできなかった。このように、電極材質として用いるような、大きな粒径を有する酸化ニッケル粉末を安定して製造する方法は、確立されていない現状である。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−３２００２号公報
【００１０】
【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、電極材料用として使用するため、平均粒径が大き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。
【００１１】
【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製造炉で炉内に強制的に送風しながら、該無水硫酸ニッケルを最高温度１２５０℃以上で焙焼することを特徴とするものである。
【００１２】
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、前記第２製造炉の出口側から入口側へ、炉断面積に対して５〜３０ｍｍ／秒の流速にて強制的に空気を流すことが好ましい。
【００１３】
また、上記本発明の酸化ニッケル粉末の製造方法は、平均粒径が１．２μｍ以上の酸化ニッケル粉末を得ることを特徴とするものである。更には、前記第２製造炉での空気の流速を１０〜２０ｍｍ／秒とすることにより、平均粒径が１．２μｍ以上で且つ硫黄品位が５０〜１００ｐｐｍの酸化ニッケル粉末を得ることを特徴とする。
【００１４】
【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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
上記の検討結果から、本発明方法においては、まず第１製造炉において、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して無水硫酸ニッケルとする。この第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。
【００１８】
次に、第２製造炉では、炉内に強制的に送風しながら、無水硫酸ニッケル原料を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。この第２製造炉での焙焼温度については、温度が高くなるほど、分解反応が促進されると共に生成した酸化ニッケルの焼結反応が起こり、得られる酸化ニッケル粉末の粒径が大きくなる。そこで本発明方法においては、第２製造炉での焙焼温度を１２５０℃以上、好ましくは１２５０〜１３００℃とすることにより、平均粒径が１．２μｍ以上の酸化ニッケル粉末を製造することができる。
【００１９】
第２製造炉での焙焼温度を１２５０℃以上と高くすることにより、酸化ニッケル粉末の粒径が大きくなり、同時に硫黄品位も低減することができるが、酸化ニッケル粉末の硫黄品位を低く制御するためには、発生するガスの制御が重要となる。空気雰囲気下において硫酸ニッケルを焙焼する際に、硫酸分の分解と共に亜硫酸ガスの置換がスムースに行われたとき、硫黄品位の低い酸化ニッケル粉末が得られるからである。
【００２０】
そのため、第２製造炉では、焙焼温度を維持して硫酸分を分解すると同時に、発生する亜硫酸ガスを容易に置換できるように、一定の流速で亜硫酸ガス濃度の低い領域から高い領域に向かって、即ち炉の出口側から入口側に向かって、強制的な空気の流れを作ることが望ましい。その際の空気の流速は炉断面積に対して５〜３０ｍｍ／秒の範囲とし、更に好ましくは１０〜２０ｍｍ／秒とすることより、硫黄品位を５０〜１００ｐｐｍに制御した酸化ニッケル粉末を製造することができる。
【００２１】
【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。
【００２２】
【表１】
2004189531.tif 000002
【００２３】
上記第１製造炉のか焼炉に、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２製造炉では出口側から入口側に向かって強制的に空気を送風した。また、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。
【００２４】
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。
【００２５】
【表２】
2004189531.tif 000003
【００２６】
表２の結果から、か焼温度を４５０〜６００℃及び焙焼温度を１２５０℃以上とし、焙焼炉の炉内に強制的に空気を流すことにより、平均粒径が１．２μｍ以上と大きな酸化ニッケル粉末が得られていることが分る。一方、焙焼温度を１２００℃とした比較例の試料では、得られる酸化ニッケル粉末の平均粒径が１μｍ以下であった。
【００２７】
更に、第２製造炉における焙焼時の空気流量を１０〜２０ｍｍ秒とすれば、硫黄品位が５０〜１００ｐｐｍ程度で、且つ平均粒径が１．２μｍ以上と大きな酸化ニッケル粉末が得られることが分る。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、結晶水を含有する硫酸ニッケルを原料とし、２炉を用いたか焼と焙焼により、平均粒径が１．２μｍと大きく、電極材料用等として好適な酸化ニッケル粉末を製造することができる。しかも、焙焼時における炉内の空気の流速を調整することにより、平均粒径が１．２μｍ以上で且つ硫黄品位が５０〜１００ｐｐｍの酸化ニッケル粉末を製造することが可能である。