CN101084080B - 金属超微粉的制造方法 - Google Patents

金属超微粉的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101084080B
CN101084080B CN2005800438903A CN200580043890A CN101084080B CN 101084080 B CN101084080 B CN 101084080B CN 2005800438903 A CN2005800438903 A CN 2005800438903A CN 200580043890 A CN200580043890 A CN 200580043890A CN 101084080 B CN101084080 B CN 101084080B
Authority
CN
China
Prior art keywords
oxygen
burner
powder
raw material
particle diameter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2005800438903A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101084080A (zh
Inventor
五十岚弘
松村孝之
三宅新一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyo Nippon Sanso Corp
Original Assignee
Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyo Nippon Sanso Corp filed Critical Taiyo Nippon Sanso Corp
Publication of CN101084080A publication Critical patent/CN101084080A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101084080B publication Critical patent/CN101084080B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
    • B22F9/20—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds
    • B22F9/22—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds using gaseous reductors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
    • B22F9/24—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from liquid metal compounds, e.g. solutions
    • B22F9/26—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from liquid metal compounds, e.g. solutions using gaseous reductors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
    • B22F9/28—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from gaseous metal compounds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/32—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid using a mixture of gaseous fuel and pure oxygen or oxygen-enriched air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/72—Safety devices, e.g. operative in case of failure of gas supply
    • F23D14/78—Cooling burner parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

本发明提供一种成本低且安全性优异的金属超微粉的制造方法，可以使用广泛的原料，自由控制生成的金属粉末的粒径。该金属超微粉的制造方法，由可以生成高温还原气氛的燃烧器和炉、分离炉产生的气体与粉体并回收粉体的装置构成，燃烧器具有将作为原料的粉状的金属化合物吹入高温还原火焰中的功能。通过在高温还原火焰的气流中有效地加热原料粉体，高速还原并形成金属超微粉。此时，通过控制氧比(供给于燃烧器的助燃性气体量相对于燃料完全燃烧所需要的助燃性气体量的比率)，控制金属超微粉的粒径。

Description

金属超微粉的制造方法
技术领域
本发明涉及在使用燃烧器的高温还原气氛中，从金属化合物得到控制了粒径的金属超微粉的制造方法、制造金属超微粉的燃烧器及金属超微粉制造装置。
本申请基于2004年12月22日于日本申请的特愿2004-370893号主张优先权，这里援用其内容。
背景技术
近年来，随着携带终端等利用的电子元件的小型化的发展，这些元件利用的金属粉末的小径化的需求提高。具有代表性的是层压陶瓷电容器利用的镍超微粉。这些镍超微粉的制造方法存在如下方法：在CVD装置内使蒸气压高的氯化物原料加热气化，再以氢作为还原剂导入装置内并进行还原，从而制造1μm以下的金属镍超微粉的方法。
这种制造方法是在1000℃左右的较低温度(镍的熔点以下)下使原料气化，再进行还原反应并析出，所以适于微粉的制造。但是，这种方法使用CVD装置，因此原料的加热需要使用高昂的电能，而且使用高昂的氢作为还原气体，所以该方法是高成本的制造方法。另外，由于氯化物利用氢进行还原反应，炉内会产生有毒的氯气、氯化氢，所以还存在需要充分考虑到制造装置的腐蚀、泄漏等的高昂设备的问题。
专利文献1：特开平4-365806号
另一方面，存在如下制造方法：由燃烧器使含氢燃料和含氧气体燃烧，将气化的氯化铁导入该气流中，使其高温水解而制造铁微粉的方法。该方法由于还原反应场所的气氛控制不使用电能，而且无需使用氢气，所以是比较便宜的制造方法。但是，与上述方法相同，由于使用氯化物作为原料，需要应对产生的氯气、氯化氢等。而且，生成的金属粉末的粒径宽达40～80μm，粒径的控制性存在问题。另外，还存在不适于制造合乎现在需求的1.0μm以下的超微粉的问题。
专利文献2：特开昭56-149330号
上述现有技术的方法，特别是为了制造微粉的金属粉末，都必须使用蒸气压高的氯化物，原料的形态受到制约。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种成本低且安全性优异的金属超微粉的制造方法，其能够使用广泛的原料，自由控制生成的金属粉末的粒径，粉体为原料的情况下，可生成原料粒径的1/10以下的粒径。
本发明的第一形态为金属超微粉的制造方法，其是使用燃烧器在炉内形成高温还原气氛并从金属化合物得到金属的方法，其特征在于，通过向由燃烧器生成的高温还原气流中喷出粉体状的金属化合物，加热、还原该金属化合物，生成控制了粒径的球状的金属超微粉。
可以通过调整燃烧器的氧比控制所述球状的金属粉末的粒径。
所述金属超微粉的粒径可以小于原料的粒径。
所述金属超微粉的粒径可以为原料的粒径的1/10以下。
所述高温还原气氛可以使用气体状或者液体状的烃系燃料和氧或者富氧空气而生成。
优选所述金属化合物为氯化物以外的物质。
还可以通过炉内温度控制所述金属超微粉的粒径。
本发明的第二形态为金属超微粉的制造方法，其特征在于，向由燃烧器供给的通过燃料的部分燃烧而形成的高温还原气氛的炉内，喷雾作为原料的含有金属元素的化合物的溶液，加热、分解、还原溶液中的金属化合物，生成控制了粒径的球状的金属超微粉。
所述溶液可以从燃烧器向炉内喷雾。
所述方法中，所述溶液为有机溶剂，也可以将所述溶液作为燃烧器的燃料进行喷雾，使其部分燃烧，形成高温还原气氛，生成球状的金属超微粉。
本发明的第三形态为通过上述任意一种制造方法制造的金属超微粉。
本发明的第四形态为燃烧器，具有：原料喷出孔，将燃料流体作为运载气体向一个方向喷出作为原料的金属化合物；多个一次氧喷出孔，设置于以所述原料喷出孔为中心的圆周上，与所述原料的喷出方向平行地喷出氧或者富氧空气；以及多个二次氧喷出孔，在以所述原料喷出孔为中心的圆周上设置于所述一次氧喷出孔的外侧，在朝向所述原料喷出孔的喷出方向延长线上的一点的方向喷出氧或者富氧空气；其中，由所述燃料流体与所述氧或者富氧空气生成高温还原气流，还原所述金属化合物，制造粒径小于原料的金属超微粉。
所述原料喷出孔、所述一次氧喷出孔及所述二次氧喷出孔具有不同的流体供给管路，各流体的喷出量可以独立控制。
所述金属超微粉制造燃烧器中，所述运载气体可以为空气、氧、富氧空气、或者氮等惰性气体。此时，另行设置供给燃料流体的燃料喷出孔。
本发明的第五形态为燃烧器，具有：原料喷雾孔，对将金属化合物溶解在有机溶剂中的液态原料进行喷雾；多个一次氧喷出孔，设置于以所述原料喷雾孔为中心的圆周上，与所述原料喷雾孔的中心线平行地喷出氧或者富氧空气；多个二次氧喷出孔，在以所述原料喷雾孔为中心的圆周上设置于所述一次氧喷出孔的外侧，在朝向所述原料喷雾孔的中心线的延长线上的一点的方向喷出氧或者富氧空气；其中，由所述有机溶剂与所述氧或者富氧空气生成高温还原气流，还原所述金属化合物，制造金属超微粉。
所述金属超微粉制造燃烧器中，液态原料不含有机溶剂时，可以进一步具有多个燃料喷出孔，在所述原料喷雾孔和所述一次氧喷出孔之间设置于以所述原料喷雾孔为中心的圆周上，与所述原料喷雾孔的中心线平行地喷出燃料。
本发明的第六形态为金属超微粉制造装置，具有：炉部，在氧化还原气氛下对原料进行热处理；上述第四形态或者第五形态的燃烧器，配置于所述炉部，向所述炉部喷出燃料和原料；燃料供给系统，向所述燃烧器供给燃料；原料供给系统，向所述燃烧器供给原料；冷却气体供给系统，向所述炉部供给冷却用气体。
所述金属超微粉制造装置中，所述冷却气体供给系统可以进一步包括温度控制用的气体供给装置。
本发明由可以生成高温还原气氛的燃烧器和炉、分离由炉产生的气体和粉体并回收粉体的装置(例如：袋式过滤器)构成.燃烧器与炉体直接连接，由燃料与助燃性气体在炉内形成高温还原气氛(火焰)，该助燃性气体的量少于使燃料完全燃烧的量.
而且，燃烧器具有将作为原料的粉状的金属化合物吹入高温还原火焰中的功能。由此，原料粉体会在高温还原火焰的气流中有效地被加热，高速还原形成金属超微粉。此时，通过控制氧比(供给于燃烧器的助燃性气体量相对于使燃料完全燃烧所需要的助燃性气体量的比率)，可以控制金属超微粉的粒径。
通过提高氧比，可以使生成的金属粉末的粒径小于原料粒径；通过降低氧比，可以使生成的金属粉末的粒径大于原料粒径。
而且，本发明的特征在于，使用含有烃的气体状或者液体状的燃料作为用于生成高温还原气氛的燃烧器的燃料，使用氧浓度50％以上的富氧空气或者纯氧作为助燃性气体。通过部分氧化烃系的燃料，可以生成氢和一氧化碳，并且通过使用助燃性气体，利用高温强还原气氛，可以高速进行加热、还原反应。
另外，其特征在于原料使用氯化物以外的金属化合物。由此，能够制造金属微粉而燃烧排气中不产生含有氯的物质，可以提高装置的安全性。
本发明是不使用电能而通过由燃烧器生成的高温还原气氛进行处理的方法，可以降低能源成本，而且，相比于利用CVD等的电加热且外热式的现有方法，其是易使装置大型化、生产率高的方法。
根据本发明，生产率高，能源成本低，而且可以对应多样的原料种类制造金属微粉。另外，本发明是不会产生有害的氯气、安全性优异的方法。而且，除镍以外，本发明还可适用于如铜、钴这样的其他金属。
附图说明
图1为表示本发明的金属超微粉的制造装置的构成的模式图；
图2A为燃烧器前端部的正视图；
图2B为表示燃烧器前端部的构造的截面图；
图3为氧比0.6得到的镍超微粉的SIM图像；
图4为氧比0.8得到的镍超微粉的SIM图像；
图5为氧比0.8的条件下的生成物(镍超微粉)的截面的SIM图像(60°倾斜)；
图6为氧化镍和镍超微粉的粒径分布的测量结果；
图7A为原料氧化镍的SEM图像；
图7B为生成的球状微粉的SEM图像；
图8A为炉内不流过氮气时得到的球状微粉的SEM图像；
图8B为炉内流过氮气时得到的球状微粉的SEM图像；
图9为表示燃烧器的氧比与金属化率的关系的图表；
图10A为使用水溶液原料时的燃烧器前端部的正视图；
图10B为使用水溶液原料时的燃烧器前端部的构造的截面图；
图11A为使用有机溶剂原料时的燃烧器前端部的正视图；
图11B为使用有机溶剂原料时的燃烧器前端部的构造的截面图；
图12为使用液体原料时得到的金属超微粉的SEM图像。
符号说明
100...金属超微粉制造装置
1...送料器
2...燃烧器
3...炉
4...袋式过滤器
5...鼓风机
11...原料粉体管路
20...燃烧器前端部
21...一次氧管路
31...二次氧管路
22...一次氧喷出孔(多孔)
32...二次氧喷出孔(多孔)
具体实施方式
作为本发明的实施例，以下详细说明从氧化镍粉末生成镍超微粉的方法。
实施例
图1表示本实施例涉及的金属超微粉的制造装置的构成的模式图。
本实施例中使用的金属超微粉制造装置100由用于搬送原料的送料器1、用于形成高温还原气氛的燃烧器2及炉3、用于分离粉体和燃烧排气的袋式过滤器4、用于抽吸气体的鼓风机5构成。炉3在燃烧器2附近由耐火物构成，从炉3的中间部以下为水冷的炉壁构造。另外，在炉3的耐火物壁设置热电偶，可以计测炉内壁温度。
另外，在炉3的内壁面埋设有冷却气体供给配管6，从而可以沿炉3的内壁面的切线方向供给冷却气体，例如氮气等惰性气体。另外，该冷却气体供给配管6配设有冷却气体供给装置7，通过调节冷却气体供给配管6中供给的冷却气体的流量，可以测定炉3的壁面附近的温度，控制炉内温度。此外，还可以省略上述冷却气体供给配管6及冷却气体供给装置7。
作为原料的金属的粉体由送料器1定量送出，由运载气体搬送并供给燃烧器2。本实施例中使用燃烧器2燃烧的燃料气体作为运载气体。
图2A及图2B示出了本实施例中使用的燃烧器2的前端部20的构造。图2A为燃烧器前端部20的正视图，图2B为表示燃烧器前端部20的构造的截面图。如图2A及图2B所示，中心有原料粉体管路11，其外周有一次氧管路21，再其外周有二次氧管路31。将燃料流体作为运载气体流过原料粉体管路11。因此，燃料流体和原料粉体作为粉体流从原料粉体管路11喷出。一次氧管路21的前端为多孔22，氧气包住粉体流并且氧气成旋转流而喷出。二次氧管路31的前端也为多孔32，喷出二次氧。
本实施例中，使用燃料气体作为粉体的运载气体，但设置燃料气体专用的管路及喷出孔时，也可以由空气等其他气体搬送粉体。另外，本实施例中由多孔喷出一次及二次氧，但只要能够包住中心的燃料气体及原料粉体的气流喷出就可以，也可以使用狭缝形状等结构。
而且，本实施例中，原料粉体管路11由一个孔构成，但从多个孔(多孔)喷出也有效。另外，本实施例中，以旋转流喷出一次氧，以斜向流(倾斜直进流)喷出二次氧。通过适当调节燃料、一次氧及二次氧的各流量，可控制燃烧器之后形成的火焰长度。通过在该火焰中喷出原料对原料进行热处理，并在炉内冷却从而使其微粉化。通过调节燃料、一次氧、二次氧的各流量，原料的喷出速度，还有流过炉内的冷却气体的流量等各流量，火焰长度、原料接触火焰的时间会改变，最终得到的微粒的粒径会改变。
此外，上述喷出方法没有特别制约，可以根据喷出粉体及燃料气体的方法，选定适当的流程并组合。
本实施例中，关于助燃性气体的管路，设置了一次氧管路21和二次氧管路31二个系统，设置多个管路作为控制前述粒径的方法，可以通过改变其比率而改变火焰长度，从而成为有效的手段。
表1表示燃料流体(LPG)流量、氧流量、一次氧与二次氧的流量比、氧比、LPG原料粉体供给量等实验条件。
[表1]
Figure G2005800438903D00081
此外，使用粒径约1μm的纯氧化镍(镍纯度78.6％)作为原料粉体，在燃烧器2附近的温度为1500～1600℃(金属镍的熔点以上)的条件下实施。
图3表示氧比为0.6的条件下的生成物(镍超微粉)的粉体外观的SIM(Scanning Ion Microscope)图像。此时，观察到大量粒径4μm左右的球形粒子。
图4表示氧比为0.8的条件下的生成物的SIM图像。氧比为0.8的条件下，观察到大量粒径2μm左右的球形粒子。
图5表示氧比为0.8的条件下的生成物(镍超微粉)的截面的SIM图像(60°倾斜)。0.2μm以下的球形的超微粉分别物理上分离，极少熔粘，所以可以利用作为超微粉。此外，对以氧比0.6及氧比0.8得到的超微粉进行化学分析的结果，镍的还原率均为99％以上。
对原料粉体和生成物进行粒度分布测量(麦奇克(Microtrack)：激光衍射·散射法)。结果如图6所示。
相对于原料粉体的粒径分布在约1μm处具有峰值，氧比0.6时，生成物的粒径分布在约4μm处具有峰值，大于原料粉体的粒径。另一方面，氧比0.8时，形成在约0.15μm处具有峰值的分布，判明根据氧比可以控制粒径。
此外，本实施例中，使用氧化镍作为原料，但也可以应用于氢氧化镍等其他金属化合物。
(实施例2)
使用粉体状的氧化镍、氢氧化镍作为原料，改变燃料、助燃性气体的种类、供给量等，图1所示的金属超微粉制造装置100中，使用图2A及图2B所示形状的燃烧器前端部20，进行金属镍的球状微粉的生成实验。表2中表示实验条件。
已确认在表2的实验条件的范围内，可以生成金属镍的球状微粉。另外，已判明根据燃烧器中的氧比、一次/二次氧比率、助燃性气体中的氧浓度、燃料相对原料的比率、原料·燃料混合气的喷出速度、氧喷出速度、一次氧的旋转强度、炉内气氛温度等，可以控制粒径。
[表2]
Figure G2005800438903D00091
※助燃性气体供给量：以纯氧流量为基准。
※2氧比：供给的助燃性气体中的氧量相对于燃料的完全燃烧所需要的氧量的比。
示出平均粒径10μm的氢氧化镍作为原料得到的球状微粉的扫描电子显微镜照片(SEM图像)的一个例子。图7A为原料氢氧化镍的SEM图像，图7B为生成的球状微粉的SEM图像。另外，利用麦奇克分析平均粒径的结果，判明得到了平均粒径0.4μm的球状微粉。
(实施例3)
示出炉内温度对球状微粉的粒径的影响。图1的金属超微粉制造装置100中，使用氮作为炉内温度控制用气体，通过改变其流量，将炉内温度控制为200～1600℃。
不流过氮气时，炉内温度接近1600℃，得到平均粒径0.4μm的球状微粉。以288Nm3/h流过氮气时，炉内温度下降至500℃左右，得到平均粒径0.2μm的球状微粉.图8A表示不流过氮气时得到的球状微粉的SEM图像，图8B表示流过氮时得到的球状微粉的SEM图像.
(实施例4)
研究了以氧化镍及氢氧化镍作为原料，燃烧器的氧比(供给的氧量相对于与燃料完全燃烧相当的氧量的比率)与金属化率的关系。图9表示燃烧器的氧比与金属化率的关系。可以知道如果氧比为0.9以下，则可得到98％以上的高金属化率。
另外，本实施例中，使用烃系燃料作为燃料，但对于生成的微粉中残存煤的问题，使用氢作为燃料可以容易地解决。
(实施例5)
使用将硝酸镍溶于水的水溶液原料、将硝酸镍溶于甲醇等有机溶剂的有机溶剂原料，进行得到金属镍的超微粒子的实验。
图10A、图10B、图11A及图11B表示使用水溶液原料、有机溶剂原料等液体原料时所使用的燃烧器前端部的构造的例子。图10A为使用水溶液原料时的燃烧器2的前端部210的正视图，图10B为表示该燃烧器前端部210的构造的截面图。图11A为使用有机溶剂原料时的燃烧器2的前端部220的正视图，图11B为表示该燃烧器前端部220的构造的截面图。
对于图10A及图10B示出的燃烧器前端部210，在中心设有原料管路211，其外周设有燃料管路213(本实施例中为气体燃料)，进而在其外周设有作为用于流过一次氧的管路的一次氧管路215，在一次氧管路215的外周还设有作为流过二次氧的管路的二次氧管路217。原料管路211的前端设有喷雾孔212，从此处喷出雾状的水溶液原料。燃料管路213的前端设有燃料喷出孔214，一次氧管路215的前端设有一次氧喷出孔216。如图10B所示，原料管路211、燃料管路213、一次氧管路215沿着与燃烧器前端部210的中心线(图中原料供给方向的点划线)大致相同方向设置，沿燃烧器前端部210的中心线方向喷出水溶液原料、燃料、一次氧。另一方面，二次氧管路217的前端设置的二次氧喷出孔218相对于燃烧器前端部210的中心线倾斜设置，在朝向中心线的延长线上的一点的方向倾斜设置多个二次氧喷出孔218。
对于图11A及图11B示出的燃烧器，没有燃料管路，在中心设有原料管路211，其外周设有作为用于流过一次氧的管路的一次氧管路225，进而一次氧管路225的外周设有作为流过二次氧的管路的二次氧管路227。这是因为，有机溶剂原料的情况，有机溶剂自身可以代替利用作为燃料。
如图11B所示，原料管路221、一次氧管路225沿着与燃烧器前端部220的中心线(图中原料供给方向的点划线)大致相同方向设置，沿燃烧器前端部220的中心线方向喷出有机溶剂原料及一次氧。另一方面，二次氧管路227的前端设置的二次氧喷出孔228相对于燃烧器前端部220的中心线倾斜设置，在朝向中心线的延长线上的一点的方向倾斜设置多个二次氧喷出孔228。
上述液体原料由压力喷雾被喷雾呈雾状，除压力喷雾以外，喷雾方法还可以是使用了压缩空气或者蒸汽的二流体喷雾，或者超声波喷雾。
水溶液原料的情况，通过其外周形成的火焰，有机溶剂原料的情况，通过原料流体本身的火焰，可迅速处理被喷雾的原料.助燃性气体(这里是氧)及燃料的喷出方法为与前述的粉体原料的情况基本相同的形态，但为了包住原料而形成火焰，可以采用各种各样的喷出形态.
在图1的装置中分别使用具有图10A和图10B、以及图11A和图11B示出的形状的燃烧器前端部210、220的二种燃烧器进行实验。表3表示本实施例的实验条件。
[表3]
Figure G2005800438903D00121
※1硝酸镍：六水合物
※2Ni浓度：各溶液中含有的镍元素浓度。
※3助燃性气体供给量：氧流量基准。
※4氧比：供给的助燃性气体中的氧量相对于燃料的完全燃烧所需要的氧量的比率。
图12表示生成的金属超微粉的SEM图像。使用液体原料时，相比固体原料，得到的粒径极小，可以得到大量纳米级的球状粒子。另外，这些金属超微粉的金属化率约为97％。
使用液体原料时，也如实施例3所述，通过控制炉内温度，也可以自由地控制粒径。而且，液体中的镍元素浓度、雾化粒子径也成为粒径控制因素。
另外，通过加热水溶液原料、有机溶剂原料，可以进一步提高溶液中的镍浓度，还能够提高生产率。另外，溶质并不限于硝酸盐，可以溶解于水或者有机溶剂、含有目标金属元素的物质都可以。
另外，还可以使用含有目标金属元素的有机金属化合物。而且，作为目标金属元素并不限于镍，能够以铜、钴等可适用的所有金属为对象。
产业上利用的可能性
本发明可以使用广泛的原料，自由控制生成的金属粉末的粒径，可适用于制造成本低且安全性优异的金属超微粉。

Claims (5)

1.一种金属超微粉的制造方法，其是使用燃烧器在炉内形成高温还原气氛并从金属化合物得到金属的方法，其特征在于，通过向由燃烧器生成的高温还原气流中喷出粉体状的金属化合物，加热、还原该金属化合物，生成控制了粒径的球状的金属超微粉，通过调整燃烧器的氧比来控制所述球状的金属超微粉的粒径。
2.根据权利要求1所述的金属超微粉的制造方法，其特征在于，所述金属超微粉的粒径小于所述金属化合物的粒径。
3.根据权利要求1所述的金属超微粉的制造方法，其特征在于，所述金属超微粉的粒径为所述金属化合物的粒径的1/10以下。
4.根据权利要求1所述的金属超微粉的制造方法，其特征在于，所述高温还原气氛使用气体状或者液体状的烃系燃料以及氧或者富氧空气而生成。
5.根据权利要求1～4的任一项所述的金属超微粉的制造方法，通过炉内温度控制所述金属超微粉的粒径。
CN2005800438903A 2004-12-22 2005-12-22 金属超微粉的制造方法 Active CN101084080B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP370893/2004 2004-12-22
JP2004370893 2004-12-22
PCT/JP2005/023618 WO2006068231A1 (ja) 2004-12-22 2005-12-22 金属超微粉の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101084080A CN101084080A (zh) 2007-12-05
CN101084080B true CN101084080B (zh) 2010-05-12

Family

ID=36601828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2005800438903A Active CN101084080B (zh) 2004-12-22 2005-12-22 金属超微粉的制造方法

Country Status (7)

Country Link
US (2) US8062406B2 (zh)
EP (1) EP1839783B1 (zh)
JP (2) JP4304212B2 (zh)
KR (1) KR100888381B1 (zh)
CN (1) CN101084080B (zh)
TW (1) TWI381897B (zh)
WO (1) WO2006068231A1 (zh)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4304221B2 (ja) * 2007-07-23 2009-07-29 大陽日酸株式会社 金属超微粉の製造方法
KR100867743B1 (ko) * 2008-07-04 2008-11-10 박정재 산소와 연료의 믹싱효율을 향상시키기 위한 산소노즐이구비된 산소버너
JP5335478B2 (ja) * 2009-02-25 2013-11-06 大陽日酸株式会社 金属粒子の製造装置および製造方法
DE102009024120A1 (de) * 2009-06-06 2010-12-09 Arno Friedrichs Verfahren zur Verarbeitung von Metallpulver
JP5859719B2 (ja) * 2009-06-23 2016-02-10 大陽日酸株式会社 金属超微粉の製造方法および製造装置
AT509017B1 (de) * 2009-11-02 2012-05-15 Ctp-Dumag Gmbh Brennerdüse
JP5529291B2 (ja) * 2009-12-24 2014-06-25 チャンチョン エンジニアリング カンパニー リミティド 燃料分配装置およびバーナ
JP5612885B2 (ja) * 2010-03-29 2014-10-22 大陽日酸株式会社 金属超微粉の製造方法
KR100983947B1 (ko) * 2010-05-26 2010-09-27 연규엽 구형미세마그네슘분말 제조장치
JP2012237023A (ja) * 2011-05-10 2012-12-06 Taiyo Nippon Sanso Corp 金属微粒子の製造方法
CN103537704A (zh) * 2013-03-15 2014-01-29 袁志刚 高纯微细球形金属镁粉的气动雾化生产方法
JP5873471B2 (ja) * 2013-10-29 2016-03-01 大陽日酸株式会社 複合超微粒子の製造方法
CN104121581B (zh) * 2014-07-23 2016-06-29 华东理工大学 一种高效低NOx管式加热炉低浓度富氧燃烧系统及燃烧器
JP6195075B2 (ja) * 2014-12-26 2017-09-13 大陽日酸株式会社 金属微粒子の製造方法
US10197269B2 (en) * 2015-07-31 2019-02-05 Nuvera Fuel Cells, LLC Burner assembly with low NOx emissions
US10913856B2 (en) 2016-10-25 2021-02-09 University Of Richmond Gold nanoparticle in ceramic glaze
CN106825598A (zh) * 2016-12-27 2017-06-13 有研粉末新材料（北京）有限公司 一种叠加式多层料舟结构的金属粉末还原方法
JP6130616B1 (ja) 2017-02-07 2017-05-17 大陽日酸株式会社 銅微粒子及びその製造方法、並びに焼結体
JP6242522B1 (ja) * 2017-03-24 2017-12-06 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 バーナ及びその製造方法
JP6812615B2 (ja) * 2017-03-24 2021-01-13 大陽日酸株式会社 銅微粒子、銅微粒子の製造方法、及び焼結体の製造方法
US11185920B2 (en) * 2018-01-12 2021-11-30 Hammond Group, Inc. Methods and systems for making metal-containing particles
KR102086039B1 (ko) * 2018-11-19 2020-04-20 고등기술연구원연구조합 냉각 및 증기 발생 기능을 가진 플레이트를 구비한 연소버너
JP7139258B2 (ja) 2019-01-22 2022-09-20 大陽日酸株式会社 銅微粒子、導電性材料、銅微粒子の製造方法
CN112902159A (zh) * 2021-01-22 2021-06-04 成都光华科技发展有限公司 一种三通道多氧燃烧器

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1498146A (zh) * 2001-03-28 2004-05-19 ����³�عɷ����޹�˾ 金属微粒子的制造方法及其装置所得到的金属微粒子

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3701517A (en) * 1966-12-16 1972-10-31 Airco Inc Oxy-fuel burners in furnace tuyeres
US3876190A (en) * 1969-06-25 1975-04-08 Commw Ind Gases Method and apparatus for feeding particulate materials to furnaces and the like
JPS5951497B2 (ja) 1980-04-21 1984-12-14 三菱マテリアル株式会社 酸化鉄超微粉末の製造方法
FR2608257B1 (fr) * 1986-12-12 1989-05-19 Inst Francais Du Petrole Procede pour bruler du gaz et bruleur a gaz a jet axial et jet divergent
FI84841C (sv) * 1988-03-30 1992-01-27 Ahlstroem Oy Förfarande och anordning för reduktion av metalloxidhaltigt material
JPH0254705A (ja) 1988-08-16 1990-02-23 Tokai Carbon Co Ltd 金属微粉の製造法
JP2554213B2 (ja) 1991-06-11 1996-11-13 川崎製鉄株式会社 球状ニッケル超微粉の製造方法
DE19545455C1 (de) * 1995-12-06 1997-01-23 Degussa Verfahren zur Herstellung von Edelmetallpulvern
US6171544B1 (en) * 1999-04-02 2001-01-09 Praxair Technology, Inc. Multiple coherent jet lance
KR100659678B1 (ko) 1999-08-17 2006-12-21 닛폰화네스코교 가부시기가이샤 연소 방법 및 버너
JP2001124307A (ja) * 1999-08-17 2001-05-11 Nippon Furnace Kogyo Kaisha Ltd 無酸化還元燃焼方法並びにバーナ
SG94805A1 (en) * 2000-05-02 2003-03-18 Shoei Chemical Ind Co Method for preparing metal powder
US6524096B2 (en) * 2001-01-05 2003-02-25 Vincent R. Pribish Burner for high-temperature combustion
US6679938B1 (en) * 2001-01-26 2004-01-20 University Of Maryland Method of producing metal particles by spray pyrolysis using a co-solvent and apparatus therefor
US20020184969A1 (en) * 2001-03-29 2002-12-12 Kodas Toivo T. Combinatorial synthesis of particulate materials
JP3772967B2 (ja) * 2001-05-30 2006-05-10 Ｔｄｋ株式会社 磁性金属粉末の製造方法
JP3492672B1 (ja) * 2002-05-29 2004-02-03 東邦チタニウム株式会社 金属粉末の製造方法及び製造装置
JP2004044907A (ja) 2002-07-11 2004-02-12 Kubota Corp 溶融処理設備
US20040050207A1 (en) * 2002-07-17 2004-03-18 Wooldridge Margaret S. Gas phase synthesis of nanoparticles in a multi-element diffusion flame burner
JP4324109B2 (ja) * 2002-09-30 2009-09-02 東邦チタニウム株式会社 金属粉末の製造方法および製造装置
KR100503132B1 (ko) 2002-11-08 2005-07-22 한국화학연구원 구형 니켈 금속 미세분말의 제조방법
AU2003289518B2 (en) * 2002-12-23 2007-09-06 Posco An apparatus for manufacturing moltens irons to improve operation of fluidized bed type reduction apparatus and manufacturing method using the same
JP4288503B2 (ja) * 2004-11-25 2009-07-01 大同特殊鋼株式会社 粉体溶融バーナー
EP1760043A1 (en) * 2005-09-06 2007-03-07 ETH Zürich, ETH Transfer Reducing flame spray pyrolysis method for the production of metal, non-oxidic, ceramic and reduced metal oxide powders and nano-powders

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1498146A (zh) * 2001-03-28 2004-05-19 ����³�عɷ����޹�˾ 金属微粒子的制造方法及其装置所得到的金属微粒子

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP平2-54705A 1990.02.23
JP特开2001-124307A 2001.05.11
JP特开2002-356708A 2002.12.13
JP特开2004-44907A 2004.02.12

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2006068231A1 (ja) 2008-06-12
JP4304212B2 (ja) 2009-07-29
EP1839783A1 (en) 2007-10-03
US20080145657A1 (en) 2008-06-19
KR20070086406A (ko) 2007-08-27
KR100888381B1 (ko) 2009-03-13
WO2006068231A1 (ja) 2006-06-29
EP1839783B1 (en) 2013-08-21
TWI381897B (zh) 2013-01-11
JP2009108414A (ja) 2009-05-21
JP4966288B2 (ja) 2012-07-04
US20110256250A1 (en) 2011-10-20
TW200631702A (en) 2006-09-16
CN101084080A (zh) 2007-12-05
US8062406B2 (en) 2011-11-22
EP1839783A4 (en) 2009-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101084080B (zh) 金属超微粉的制造方法
CN101795796B (zh) 金属超微粉的制造方法
TWI402117B (zh) 超微粒子的製造方法
CA2650123A1 (en) Method for the production of suspensions of nanoparticulate solids
TWI588092B (zh) 碳化鈦微粒子之製造方法
US6910431B2 (en) Burner-lance and combustion method for heating surfaces susceptible to oxidation or reduction
CN107107184B (zh) 银微粒子
US20050252430A1 (en) Burner-lance and combustion method for heating surfaces susceptible to oxidation or reduction
KR20020015057A (ko) 분무 열분해 또는 분무 건조 방법 및 그 실시를 위한 설비
RU2651010C1 (ru) Безнасосное распыление и сжигание металла посредством создания пониженного давления и соответствующий контроль потока материала
JP4668751B2 (ja) 粉体製造方法
CN108473335A (zh) 无特定比例的氧化钛微粒子的制造方法
JP5036984B2 (ja) 球状無機質微粉末の製造方法
JP2013017957A (ja) 微粒子製造装置及び微粒子の製造方法
JP7488832B2 (ja) 微粒子および微粒子の製造方法
JP6744730B2 (ja) 金属微粒子の製造方法
EP4035768A1 (en) Inorganic spheroidized particle production burner, inorganic spheroidized particle production device, and inorganic spheroidized particle production method
CN201529772U (zh) 一种高纯纳米金属超微粉的生产设备
JP2003054920A (ja) 平均粒子径がミクロンオーダー以上及び球形度の高い窒化アルミニウム粉体、その製造方法及び製造装置
JP2002020120A (ja) 酸化物粉末製造用燃焼装置
Pan et al. Design and Synthesis of Nanofluid Fuels
JP4777642B2 (ja) ニッケル元素を含有する粉体からの金属ニッケルの濃縮回収方法
JP2016125066A (ja) 金属微粒子の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant