【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、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、硫黄品位が低く且つ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製造炉で該無水硫酸ニッケルを最高温度１０００〜１２００℃で焙焼することを特徴とする。
【００１０】
また、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製造炉での焙焼温度に関しては、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ことから、１０００〜１２００℃の範囲とする。
【００１６】
かかる本発明の方法では、予め硫酸ニッケル原料中の結晶水を分解除去し、焙焼時には無水状態とすることができるため、粒径及び硫黄品位のバラツキの少ない酸化ニッケル粉末を製造することができ、しかも粒径及び硫黄品位の制御が容易である。また、第２製造炉での焙焼に先立って、第１製造炉に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。
【００１７】
【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。
【００１８】
【表１】
【００１９】
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。尚、第１製造炉と第２製造炉には、強制的に空気その他のガスを送風することは行わなかった。
【００２０】
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及び第２製造炉での焙焼温度と共に、下記表２に示した。
【００２１】
【表２】
【００２２】
更に、従来法として、１基の内熱式のキルン（内径１．９ｍ、長さ２１ｍ）を用い、結晶水を含有する硫酸ニッケルを６００ｋｇ／ｈｒの速度で供給して酸化ニッケル粉末を製造した。その際、排出側から４．５ｍと１６ｍにおける温度が下記表３に示す温度となるように、炉内の焙焼温度を制御した。また、使用したキルンは１系の排ガス処理設備を有しており、強制的な空気その他のガスの送風は行わなかった。この従来法で得られた酸化ニッケル粉末について、上記と同様に評価した結果を表３に併せて示した。
【００２３】
【表３】
【００２４】
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１０００〜１２００℃とすることにより、硫黄品位が３００ｐｐｍ以下と低く、且つ平均粒径が１μｍ以下の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る。
【００２５】
また、第２製造炉での焙焼温度が１０００℃より低い試料７では、得られる酸化ニッケル粉末の硫黄品位が急激に高くなり、逆に第２製造炉の焙焼温度を１２００℃よりも高くした試料８では、酸化ニッケル粉末の平均粒径が１μｍを超えて大きくなっている。更に、表３に示す従来法による試料９〜１２では、得られた酸化ニッケル粉末の硫黄品位及び平均粒径のバラツキが共に大きく、その制御が困難であることが分る。
【００２６】
【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、硫黄品位が低く且つ平均粒径が小さい酸化ニッケル粉末を安定して製造することができ、しかもエネルギー消費が従来よりも少なく、経済的に極めて有利である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing nickel oxide powder by roasting nickel sulfate containing water of crystallization as a raw material.
[0002]
[Prior art]
Generally, nickel oxide is produced by roasting nickel salts such as nickel sulfate, nickel carbonate, and nickel hydroxide in a oxidizing atmosphere using a rolling furnace such as a kiln. These nickel oxide powders are mixed with other materials, sintered and used as ferrite parts and the like.
[0003]
Conventionally, a method of producing nickel oxide powder by using nickel sulfate containing water of crystallization as a raw material and roasting it in a kiln has been generally performed. However, when roasting nickel sulfate containing water of crystallization, water vapor and sulfurous acid gas are generated at the same time, the amount of exhaust gas increases, and the gas flow and temperature distribution in the kiln become non-uniform. The sulfur grade was liable to fluctuate, and the average particle size was also likely to vary widely.
[0004]
In recent years, the specific surface area is large, that is, the crystal grain size is as small as possible in order to increase the density of the sintered body of nickel oxide powder and other materials and reduce the influence on the inductor of the ferrite component. In addition, a nickel oxide powder having a low sulfur grade has been required.
[0005]
Therefore, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-32002 discloses a method in which nickel sulfate containing water of crystallization is used as a raw material, and the first-stage roasting is performed at 950 ° C. or higher and lower than 1000 ° C. A method for producing a nickel oxide powder having a small average particle size and a low sulfur grade by the two-stage roasting performed in the above.
[0006]
However, even with this method, it has been difficult to stably control the average particle size and the sulfur quality within a predetermined range. In addition, since the two-stage roasting is performed at a high temperature of about 1000 ° C. or more, there is a problem in that energy consumption is increased, which is economically disadvantageous.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2001-32002 A
[Problems to be solved by the invention]
In view of such conventional circumstances, the present invention can stably obtain nickel oxide powder having a low sulfur grade and a small average particle diameter by using nickel sulfate containing water of crystallization as a raw material, and furthermore, energy consumption can be reduced. It is an object of the present invention to provide a method for producing a nickel oxide powder which is less economical than conventional ones.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method for producing nickel oxide powder provided by the present invention is a method for producing nickel oxide powder by roasting nickel sulfate containing water of crystallization, using two furnaces as a production furnace. And calcining nickel sulfate containing water of crystallization in a first production furnace to obtain anhydrous nickel sulfate, and subsequently roasting the anhydrous nickel sulfate at a maximum temperature of 1000 to 1200 ° C. in a second production furnace. I do.
[0010]
In the method for producing a nickel oxide powder according to the present invention, the calcination temperature in the first production furnace is set at 450 to 600 ° C.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Generally, when nickel sulfate containing water of crystallization is used as a raw material and roasted in an oxidizing atmosphere, generation of water vapor due to decomposition of water of crystallization and generation of sulfur dioxide gas due to decomposition of sulfuric acid occur. It is considered that the gas flow and the temperature distribution in the furnace are disturbed due to the large amount of gas generated by the generation of the steam and the sulfurous acid gas, and the particle size and the sulfur quality of the obtained nickel oxide powder vary.
[0012]
The present inventors have conducted a thermal analysis on the nickel sulfate containing the water of crystallization. As a result, it was found that the weight suddenly decreased from 95 ° C. to around 200 ° C. and then gradually decreased to around 450 ° C. Was done. It was found that when the temperature was further increased, the weight decreased again from 750 ° C. to around 850 ° C.
[0013]
Regarding this phenomenon, the initial weight loss from 95 ° C to around 450 ° C is about 41%, and the two-stage weight loss from 750 ° C to around 850 ° C is about 30%. The second reaction is considered to be decomposition of water of crystallization, and the second reaction is decomposition of sulfuric acid.
[0014]
From the above examination results, it has been found that calcination at least at a temperature of around 450 ° C. can decompose and remove the water of crystallization in the raw material, leading to the present invention. That is, in the present invention, calcination is performed in the first production furnace to decompose and remove water of crystallization, and then roasted at a sufficient temperature of 850 ° C. or more in the second production furnace to decompose the sulfuric acid component, and the nickel oxide powder To manufacture.
[0015]
The calcination temperature in the first production furnace is preferably in the range of 450 to 600 ° C. in order to almost completely decompose and remove water of crystallization. Regarding the roasting temperature in the second production furnace, it is effective to increase the roasting temperature in order to reduce the sulfur quality in the obtained nickel oxide powder, but as the temperature increases, the sintering increases. Since the average particle size increases as the process proceeds, the average particle size is set in the range of 1000 to 1200 ° C.
[0016]
In the method of the present invention, since water of crystallization in the nickel sulfate raw material is decomposed and removed in advance, and can be brought into an anhydrous state at the time of roasting, it is possible to produce a nickel oxide powder having a small variation in particle size and sulfur quality. In addition, it is easy to control the particle size and sulfur quality. In addition, prior to roasting in the second production furnace, the first production furnace decomposes and removes the water of crystallization at a low temperature, so that energy consumption is small and it is economically advantageous.
[0017]
【Example】
Using nickel sulfate containing water of crystallization as a raw material, two externally heated kilns were used as production furnaces to produce nickel oxide powder. The components of nickel sulfate used are shown in Table 1 below. The dimensions of the first production furnace, which is a calciner, are 0.8 m in inner diameter and 10.5 m in length, and the dimensions of the second production furnace, which is a roasting furnace, are 0.7 m in inner diameter and 9.0 m in length. is there.
[0018]
[Table 1]
Nickel sulfate containing crystal water was supplied at a rate of 108 kg / hr to the calciner of the first production furnace, and the obtained anhydrous nickel sulfate was supplied to the roasting furnace of the second production furnace. At that time, the reaction tubes (made of SUS) of the first production furnace and the second production furnace are rotated at a rotation speed of 1 rpm, and the exhaust gas generated from the first production furnace and the second production furnace is installed in each furnace. Processed in an exhaust gas treatment facility. It should be noted that air and other gases were not forcibly blown into the first production furnace and the second production furnace.
[0020]
The roasted product discharged from the roasting furnace of the second manufacturing furnace was cooled to room temperature, and then pulverized with an atomizer to obtain nickel oxide powder. The sulfur quality of the obtained nickel oxide powder was determined by chemical analysis, and the average particle size of the nickel oxide powder was measured using a Fischer subsieve sizer (Fsss). The results obtained are shown in Table 2 below together with the calcination temperature in the first production furnace and the roasting temperature in the second production furnace.
[0021]
[Table 2]
Further, as a conventional method, a nickel oxide powder was produced by using a single internally heated kiln (inside diameter: 1.9 m, length: 21 m) and supplying nickel sulfate containing water of crystallization at a rate of 600 kg / hr. . At this time, the roasting temperature in the furnace was controlled such that the temperatures at 4.5 m and 16 m from the discharge side were as shown in Table 3 below. In addition, the kiln used had a system 1 exhaust gas treatment facility, and forced air or other gas was not blown. Table 3 also shows the results of the evaluation of the nickel oxide powder obtained by the conventional method in the same manner as described above.
[0023]
[Table 3]
From the results in Table 2 above, by setting the calcination temperature in the first production furnace to 450 to 600 ° C. and the roasting temperature in the second production furnace to 1000 to 1200 ° C., the sulfur grade is as low as 300 ppm or less, and the average It can be seen that a nickel oxide powder having a particle size of 1 μm or less is obtained. As can be seen from Table 2, as the roasting temperature in the second production furnace increases, the decomposition of sulfuric acid is promoted, so that the sulfur grade shows a low value. The diameter increases.
[0025]
Further, in Sample 7 in which the roasting temperature in the second production furnace was lower than 1000 ° C., the sulfur grade of the obtained nickel oxide powder rapidly increased, and conversely, the roasting temperature in the second production furnace was higher than 1200 ° C. In Sample 8, the average particle size of the nickel oxide powder was larger than 1 μm. Furthermore, in the samples 9 to 12 according to the conventional method shown in Table 3, the obtained nickel oxide powder has large variations in both the sulfur grade and the average particle size, and it is found that the control is difficult.
[0026]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the present invention, a nickel oxide powder having a low sulfur grade and a small average particle diameter can be stably produced, while using a roasting method using nickel sulfate containing water of crystallization as a raw material. Is less than before, which is extremely economically advantageous.