(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア及び硝酸根を含むコバルト化合物を、還元剤を共存させながら、３５０℃以上５００℃未満の温度で焙焼することを特徴とするコバルト化合物からのアンモニア及び硝酸根の除去方法。
【請求項２】
前記還元剤として、カーボン粉末、水素ガス、一酸化炭素ガスのいずれか１種以上を用いることを特徴とする、請求項１に記載のコバルト化合物からのアンモニア及び硝酸根の除去方法。
【請求項３】
前記還元剤としてのカーボン粉末を、アンモニア及び硝酸イオンを含むコバルト化合物に対して０.０５〜５重量％混合することを特徴とする、請求項１又は２に記載のコバルト化合物からのアンモニア及び硝酸根の除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンモニア浸出法により得られたコバルト化合物等からアンモニア及び硝酸根を除去して、高純度なコバルト化合物を得る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コバルトは、耐熱合金や超硬合金等の特殊合金、あるいは永久磁石等の磁石材料として、広く使用されている金属である。一般に、コバルトは酸化物や硫化物などの形で産出するが、ニッケル製錬の副産物中にも多くのコバルトが含まれている。このニッケル製錬の副産物からコバルトを回収するには、ニッケルを始めとする異種金属不純物の分離が不可欠である。
【０００３】
しかるに、近年、溶媒抽出法やイオン交換樹脂技術の適用により、ニッケル、銅、亜鉛などの金属不純物を完全に分離除去することができるようになり、高純度のコバルト化合物を得ることが可能になっている。かかるニッケル製錬の副産物からのコバルトの回収方法の一つにアンモニア浸出法があり、コバルトは高純度なコバルト化合物として、即ち炭酸コバルトや水酸化コバルトの形態で回収される。
【０００４】
しかし、このアンモニア浸出法では、コバルトをアンモニア性の溶液から回収することになるので、回収されたコバルト化合物中にはアンモニア（ＮＨ3）の混入が避けられない。また、アンモニアの一部は酸化されて硝酸となるため、コバルト化合物中の硝酸根（ＮＯ3）の濃度も高くなるのが一般的である。
【０００５】
このため、アンモニア浸出法で得られたコバルト化合物は、アンモニアや硝酸根を除去して高純度に精製する必要があり、具体的にはアンモニア及び硝酸根の濃度を共に０.０１重量％以下まで低減させることが望まれている。
【０００６】
コバルト化合物からアンモニア及び硝酸根を除去する方法として、従来から、水等により洗浄する方法か、又は高温に加熱して分解揮発させる方法が行われていた。即ち、アンモニアや硝酸根は水等に高い溶解性を有するので、水等で繰り返し洗浄することにより除去することができる。また、アンモニアは揮発性であること、硝酸根は高温で分解することから、高温に加熱することにより、これらを分解揮発させることが可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、アンモニア浸出法で得られたコバルト化合物を高純度に精製するため、含有されるアンモニア及び硝酸根を除去する方法として、従来から水等で洗浄する方法又は加熱により分解揮発させる方法が行われている。
【０００８】
しかしながら、水等で洗浄する方法では、アンモニアや硝酸根を完全に除去するには繰り返して何度も洗浄する必要があるため、操作が面倒であり、しかも極めて大量の水等を必要とする欠点があった。また、アンモニアや硝酸根が複塩などの溶解性の低い化合物として含まれている場合には、水等による洗浄のみでは完全な除去は困難であった。更に、洗浄水等を排水する前に、アンモニアや硝酸根を除去する処理を行う必要があるため、水等で洗浄する方法は有効な方法とは言い難い。
【０００９】
一方、分解揮発により除去する方法では、アンモニアのみの場合であれば、空気中で２００℃程度に加熱するだけで完全に揮発させることができる。加熱は硝酸根に対しても有効であり、高温に加熱するほど除去が進む。しかし、硝酸根の除去には極めて高温の加熱が必要であって、アンモニアが揮発除去される２００〜３００℃の温度領域ではほとんど除去されず、５００℃に加熱することにより初めて０.０１重量％以下まで除去することができる。
【００１０】
また、例えアンモニアのみが含まれているコバルト化合物であっても、通常のごとく空気中で焙焼すると、一旦揮発除去されたアンモニアが空気中で酸化されて硝酸根となり、再び原料のコバルト化合物中に浸透するという問題があった。この問題を無くし、アンモニアと硝酸根を完全に除去するためには、例えアンモニアのみを含むコバルト化合物であっても、硝酸根の除去と同じ５００℃以上に加熱する必要があった。
【００１１】
このように、加熱によりアンモニア及び硝酸根を除去する方法では、必ず５００℃以上の高温に加熱する必要があるため、エネルギー消費が過大となり、経済性に欠けるという欠点があった。
【００１２】
本発明は、このような従来の問題点を解決し、アンモニア及び硝酸根を含有するコバルト化合物から、これらを簡単に且つ少ないエネルギー消費で、低濃度まで効率的に除去する方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明が提供するコバルト化合物からのアンモニア及び硝酸根の除去方法は、アンモニア及び硝酸根を含むコバルト化合物を、還元剤を共存させながら、３５０℃以上５００℃未満の温度で焙焼することを特徴とするものである。
【００１４】
この本発明のコバルト化合物からのアンモニア及び硝酸根の除去方法においては、還元剤として、カーボン粉末、水素ガス、一酸化炭素ガスのいずれか１種以上を用いることが好ましい。特に、還元剤としてのカーボン粉末を用い、アンモニア及び硝酸イオンを含むコバルト化合物に対して０.０５〜５重量％混合した上で、上記温度で焙焼することが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
先に述べたように、アンモニア及び硝酸根を加熱除去する場合、アンモニアは揮発しやすいため２００℃付近の温度で除去できるが、硝酸根は下記化学式１に示す反応によって分解し、除去されるものと考えられる。この反応は高温ほど進行しやすく、従って温度を上昇させることが硝酸根の除去に有効であるが、この反応による硝酸根の除去には５００℃以上の高温が必要である。
【００１６】
【化１】
２ＨＮＯ3 → ２ＮＯ ＋ ３Ｏ ＋ Ｈ2Ｏ
【００１７】
本発明における硝酸根の除去は、上記化学式１による通常の分解除去反応ではなく、除去が困難な硝酸根を適当な還元剤を用いて還元することにより、硝酸根よりも簡単に揮発しやすいアンモニアに変化させて、除去するものである。これにより、通常の空気中の焙焼では５００℃以上の高温が必要とされていた硝酸根の除去を、更に低温で行うことができる。
【００１８】
即ち、本発明方法では、コバルト化合物に積極的に還元剤を共存させて焙焼することによって、コバルト化合物中の硝酸根をアンモニアに還元すると同時に、本来含まれているアンモニアと共に揮発させ、３５０℃以上５００℃未満の温度でアンモニア及び硝酸根を効率的に除去することができる。
【００１９】
本発明に使用する還元剤としては、カーボンや二酸化硫黄等の粉末状の還元剤のほか、水素ガスや一酸化炭素ガス等の還元性ガスなど、一般的に使用されているものが使用できる。このうち、カーボン粉末等のように粉末状の還元剤は、原料のコバルト化合物に混合した状態で焙焼すれば良く、ハンドリングが容易である。また、カーボン粉末の添加と還元性ガス雰囲気の併用によって、硝酸根の還元反応を一層促進させることができる。
【００２０】
カーボン粉末を使用した場合の添加量は、コバルト化合物中の硝酸根濃度により決定されるが、硝酸根に対しておよそ２当量のカーボンで充分な還元が達成される。通常、アンモニア浸出法から産出されるコバルト化合物中の硝酸根は、アンモニアの酸化によって２次的に生じたものであり、従って硝酸根の含有量は非常に少ないことを考慮すると、原料のコバルト化合物に対して０.０５〜５重量％のカーボン粉末を添加することが好ましい。尚、カーボン粉末を過剰に添加すると、過剰のカーボン粉末が反応せずにコバルト化合物中に残留するため、焙焼時間を延長するなど別途その除去工程が必要となるので望ましくない。
【００２１】
本発明方法における焙焼温度は、硝酸根の分解に必要な温度ではなく、硝酸根が還元剤と反応するために必要な温度であるから、空気中での焙焼の場合に必要な５００℃以上よりも遥かに低温であって良い。即ち、３５０℃以上で反応が進行し、アンモニア及び硝酸根がほぼ完全に除去される。また、焙焼温度が高いほど硝酸根の除去がより完全になるが、５００℃以上ではエネルギー消費が従来同様に多くなるので好ましくない。一般的には、４５０℃を越えてもアンモニア及び硝酸根の除去の程度は殆ど変わらないので、３５０〜４５０℃の温度で焙焼することが好ましい。
【００２２】
尚、本発明方法においては、還元剤の存在下に３５０℃以上の温度で焙焼するので、コバルト化合物中のアンモニアも酸化されることなく揮発し、効率的に除去できる。また、アンモニア浸出法から産出されたコバルト化合物は粉粒状であるから、そのまま本発明方法により処理できるが、原料のコバルト化合物が大きい場合には適度の大きさの粉粒状に粉砕してから処理することが好ましい。
【００２３】
【実施例】
実施例１
アンモニア浸出法で得られたコバルトを６３.６重量％含む水酸化コバルト３０.０ｇに対して、カーボン粉末を０.１重量％加えて良く混合した後、空気中において下記表１に示すように３５０〜５００℃の温度で焙焼した。また、比較のために、カーボン粉末を全く添加せず、他の条件は上記と同一にして焙焼を行った。尚、原料の水酸化コバルト中には、０.８４重量％のＮＨ3及び０.４２重量％のＮＯ3が含まれていた。
【００２４】
上記各温度で１時間焙焼した後、試料を取り出し、焙焼後のコバルト化合物中に含まれるＮＨ3及びＮＯ3を分析し、その結果を表１に併せて示した。
【００２５】
【表１】
焙焼    化合物中のＮＨ3とＮＯ3の含有量(wt％) 
温度     カーボン無添加  0.1wt％カーボン添加
(℃)   ＮＨ3   ＮＯ3   ＮＨ3   ＮＯ3 
焙焼前     0.84    0.42       0.84     0.42
300     ＜0.005   1.1        −        −
350     ＜0.005   0.63     ＜0.005    0.08
400     ＜0.005   0.27     ＜0.005  ＜0.005
450     ＜0.005   0.077    ＜0.005  ＜0.005
500     ＜0.005   0.008    ＜0.005  ＜0.005
【００２６】
表１から分かるように、カーボン粉末を添加した本発明方法では、４００℃でアンモニアと硝酸根が０.０１重量％以下まで除去された。一方、カーボン粉末を添加しない場合には、アンモニアはほぼ完全に除去されているものの、硝酸根は４００℃でも０.２７重量％までしか除去されないことが分かる。尚、カーボン粉末を添加しない場合、３００〜３５０℃程度の低温で空気中で焙焼すると、揮発したアンモニアが酸化されてコバルト化合物中に浸透するため、硝酸根が場合前よりも増加していることが分かる。
【００２７】
実施例２
添加するカーボン粉末の量を下記表２に示すように変化させた他は実施例１と同様にして、同じコバルト化合物を空気中において４５０℃で１時間焙焼した。焙焼後のコバルト化合物中のＮＨ3及びＮＯ3を分析し、その結果を下記表２に併せて示した。
【００２８】
【表２】
カーボン  化合物中の含有量(wt％)
量(wt％)  ＮＨ3   ＮＯ3 
0        ＜0.005      0.08
0.05     ＜0.005      0.01
0.2      ＜0.005    ＜0.005
0.5      ＜0.005    ＜0.005
2.3      ＜0.005    ＜0.005
【００２９】
上位の結果から分かるように、コバルト化合物に添加するカーボン粉末の量が原料に対して０.０５重量％以上の場合に、アンモニアのみならず硝酸根も０.０１重量％以下まで除去されており、還元剤添加の効果が認められた。
【００３０】
尚、上記の各実施例では、還元剤としてカーボン粉末を用いた例を示したが、カーボン粉末以外の還元剤、例えば水素ガスや一酸化炭素ガス等の還元剤を用いても、上記実施例と同様の結果を得ることができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、還元剤を共存させた状態で焙焼するという簡単な方法によつて、アンモニア及び硝酸根を含むコバルト化合物から、これらを簡単に低濃度まで除去することができろ。しかも、従来の焙焼法よりも低温で実施できるので、少ないエネルギー消費でアンモニア及び硝酸根を効率的に除去することができ、経済的に極めて有利である。