JP2018052788A - Process for producing powder containing tin sulfide - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、硫化第一錫を含む粉体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a powder containing stannous sulfide.
金属硫化物は、顔料、太陽電池、固形潤滑剤などの分野で需要がある。また、金属硫化物のなかでも優れた潤滑特性を有することから、硫化錫は注目されており、市場から安定、安価な供給が求められている。また、特に、硫化第一錫（ＳｎＳ）、三硫化二錫（Ｓｎ２Ｓ３）、硫化第二錫（ＳｎＳ２）等の錫の硫化物は、ブレーキ用固体潤滑物質として、特に注目されている。特許文献１には、金属酸化物又は金属単体と硫黄を含む物質とを反応させて、金属硫化物を製造する方法が開示されている。また、特許文献２には、金属錫、炭素、及び硫黄を高温で反応させて得られる固体潤滑剤及びその製法が開示されている。また、特許文献３に開示されるように、ブレーキパッドの用途では、硫化錫の粉体にさらに金属錫の粉体が添加されて用いられることがある。
Metal sulfides are in demand in fields such as pigments, solar cells and solid lubricants. In addition, tin sulfide is attracting attention because it has excellent lubrication characteristics among metal sulfides, and a stable and inexpensive supply is required from the market. In particular, tin sulfides such as stannous sulfide (SnS), distinous trisulfide (Sn 2 S 3 ), and stannic sulfide (SnS 2 ) are particularly attracting attention as solid lubricants for brakes. Yes.
上記特許文献１に開示された金属硫化物の製造方法では、水熱合成法や水以外の溶媒を用いる熱合成法を用いている。そのため、商業的に製造を行うためには、高温高圧設備が必須であった。また、反応の終了時には、バルク状態の化合物が得られるため、製品化するためにはこれを粉砕する工程を経る必要があり、連続して製造する効率は必ずしも良好ではなかった。また、高温高圧設備の規模を大きくすることには限界があり、大量に安定した生産を行うためには不向きであった。また、上記特許文献２に開示された技術では、反応のために原料を加熱するので、加熱に大きなエネルギーが必要であった。
In the method for producing a metal sulfide disclosed in
さらに、係る反応を行うため、上記特許文献１に開示された高温高圧設備では、相当のエネルギーを与える必要があり、また、硫黄の供給源の物質として、硫化水素選択した場合には、そのためのガスライン等の付帯設備が必要である。また、上記特許文献２の技術では反応処理の際に亜硫酸ガスが発生する場合が有り、この亜硫酸ガスの処理設備が必要である。これらのエネルギーや設備投資等が、製造コストを上昇させる一因となることが懸念される。
Furthermore, in order to perform such a reaction, in the high-temperature and high-pressure equipment disclosed in
また、特許文献３に開示されるように、硫化錫に金属錫の粉末を配合する場合には、硫化錫粉末を準備した上で、これに錫粉末を混合する必要があり、係る混合工程の追加が工業的に有利とは言えなかった。 Further, as disclosed in Patent Document 3, when tin powder is mixed with tin sulfide, it is necessary to prepare tin sulfide powder and then mix tin powder with it. The addition was not industrially advantageous.
本発明の幾つかの態様に係る目的の一つは、エネルギー効率及び製造効率が良好で、連続的に製造することのできる、硫化第一錫を含む粉体の製造方法を提供することにある。 One of the objects according to some embodiments of the present invention is to provide a method for producing a powder containing stannous sulfide, which has good energy efficiency and production efficiency and can be continuously produced. .
本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するために為されたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following aspects or application examples.
本発明に係る硫化第一錫を含む粉体の製造方法の一態様は、
錫の原子数に対する硫黄の原子数の比（Ｓ／Ｓｎ）が０．９５以上１．５０以下の、前記錫の粉体及び前記硫黄の粉体又は塊を、ミルに導入する仕込工程と、
前記ミルを稼働して前記錫及び前記硫黄を機械的活性処理し、前記錫及び前記硫黄の合成反応熱による連鎖的な合成反応を行う処理工程と、を含み、前記仕込工程が、前記ミルの内部温度が前記硫黄の融点よりも低い温度で行われる。
One aspect of a method for producing a powder containing stannous sulfide according to the present invention is as follows.
A step of introducing the tin powder and the sulfur powder or lump into the mill, wherein the ratio of the number of sulfur atoms to the number of tin atoms (S / Sn) is 0.95 or more and 1.50 or less;
A process of operating the mill to mechanically treat the tin and sulfur, and performing a chain synthesis reaction by the synthesis reaction heat of the tin and sulfur, and the charging step of the mill The internal temperature is lower than the melting point of sulfur.
このような製造方法によれば、錫及び硫黄の合成反応によって生じる熱、すなわち自己発熱による連鎖的な合成反応が生じるため、合成反応のための熱エネルギーを外部から積極的に供給する必要が無く、良好なエネルギー効率で硫化第一錫を含む粉体を製造することができる。また、このような製造方法によれば、粉砕工程を追加することなく硫化第一錫を含む粉体を容易に連続的に製造することができる。さらに、このような製造方法によれば、ミルの内部温度が硫黄の融点よりも低い温度で錫の粉体と硫黄の粉体又は塊がミルに導入されるため、錫及び硫黄の機械的活性処理を確実に行うことができる。 According to such a production method, heat generated by the synthesis reaction of tin and sulfur, that is, a chain synthesis reaction due to self-heating occurs, so there is no need to actively supply heat energy for the synthesis reaction from the outside. The powder containing stannous sulfide can be produced with good energy efficiency. Moreover, according to such a manufacturing method, the powder containing stannous sulfide can be easily and continuously manufactured without adding a pulverization step. Further, according to such a manufacturing method, since the tin powder and the sulfur powder or lump are introduced into the mill at a temperature lower than the melting point of sulfur, the mechanical activity of tin and sulfur is increased. Processing can be performed reliably.
さらに、仕込工程における錫の原子数に対する硫黄の原子数の比（Ｓ／Ｓｎ）を０．９５ないし１．５０の間で変更することにより硫化第一錫を含む粉体を選択的に製造することができる。 Furthermore, the powder containing stannous sulfide is selectively manufactured by changing the ratio of the number of sulfur atoms to the number of tin atoms (S / Sn) in the charging step between 0.95 and 1.50. be able to.
本発明に係る硫化第一錫を含む粉体の製造方法において、前記硫化第一錫を含む粉体は、硫化第一錫、錫及び硫化第一錫の混合物、並びに、硫化第一錫と三硫化二錫の混合物のいずれかであってもよい。 In the method for producing a powder containing stannous sulfide according to the present invention, the powder containing stannous sulfide includes stannous sulfide, a mixture of tin and stannous sulfide, and stannous sulfide. It may be any mixture of ditin sulfide.
このような製造方法によれば、硫化第一錫、錫及び硫化第一錫の混合物、並びに、硫化第一錫と三硫化二錫の混合物のいずれかを、選択的に製造することができ、かつ、金属錫及び硫化第一錫の混合物の粉体、又は、硫化第一錫及び三硫化二錫の混合物の粉体を、混合工程を追加することなく容易に製造することができる。 According to such a production method, any one of stannous sulfide, a mixture of tin and stannous sulfide, and a mixture of stannous sulfide and distinous trisulfide can be selectively produced. In addition, a powder of a mixture of metallic tin and stannous sulfide, or a powder of a mixture of stannous sulfide and distinous trisulfide can be easily produced without adding a mixing step.
本発明に係る硫化第一錫を含む粉体の製造方法において、前記ミルは、振動ボールミルであってもよい。 In the method for producing a powder containing stannous sulfide according to the present invention, the mill may be a vibrating ball mill.
このような製造方法によれば、さらに効率よく硫化第一錫を含む粉体を製造することができる。 According to such a production method, a powder containing stannous sulfide can be produced more efficiently.
本発明に係る硫化第一錫を含む粉体の製造方法において、
前記仕込工程は、前記ミルの内部温度が８０℃以下の温度で行われてもよい。
In the method for producing a powder containing stannous sulfide according to the present invention,
The charging step may be performed at an internal temperature of the mill of 80 ° C. or less.
このようにすれば、さらに確実に錫と硫黄との合成反応を行わせることができる。 In this way, the synthesis reaction of tin and sulfur can be performed more reliably.
本発明に係る硫化第一錫を含む粉体の製造方法において、
前記仕込工程において、前記ミルに導入される前記錫の粉体及び前記硫黄の粉体又は塊の合計の質量は、３００ｇ以上であってもよい。
In the method for producing a powder containing stannous sulfide according to the present invention,
In the charging step, the total mass of the tin powder and the sulfur powder or lump introduced into the mill may be 300 g or more.
このような製造方法によれば、さらに商業的に効率良く硫化第一錫を含む粉体を容易に製造することができる。 According to such a production method, it is possible to easily produce a powder containing stannous sulfide more efficiently and commercially.
本発明に係る硫化第一錫を含む粉体の製造方法において、
前記ミルの容積は、０．００５ｍ３以上であってもよい。
In the method for producing a powder containing stannous sulfide according to the present invention,
The volume of the mill may be 0.005 m 3 or more.
このような製造方法によれば、錫と硫黄との合成反応をより確実に進行させることができ、また、商業的に効率良く硫化第一錫を含む粉体を容易に製造することができる。 According to such a production method, the synthesis reaction of tin and sulfur can be progressed more reliably, and a powder containing stannous sulfide can be produced easily and efficiently commercially.
以下に本発明のいくつかの実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の一例を説明するものである。本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形形態も含む。なお以下で説明される構成の全てが本発明の必須の構成であるとは限らない。 Several embodiments of the present invention will be described below. Embodiment described below demonstrates an example of this invention. The present invention is not limited to the following embodiments, and includes various modified embodiments that are implemented within a range that does not change the gist of the present invention. Note that not all of the configurations described below are essential configurations of the present invention.
１．硫化第一錫を含む粉体の製造方法
本発明の一実施形態に係る硫化第一錫を含む粉体の製造方法は、仕込工程と、処理工程と、を含む。
1. The manufacturing method of the powder containing a stannous sulfide The manufacturing method of the powder containing the stannous sulfide which concerns on one Embodiment of this invention includes a preparation process and a process process.
１．１．仕込工程
仕込工程は、錫の粉体及び硫黄の粉体又は塊を、ミルに導入する工程である。これらの粉体をミルに導入する方法としては、特に限定されず、例えば、粉体移送ライン、クレーン、ショベル等を用いて、自動、半自動、手動にて行うことができる。また、仕込工程は、錫の粉体及び硫黄の粉体又は塊のいずれを先にミルに導入してもよいし、同時に、又は、タイミングをずらして、或いは、別々に導入してもよい。また、仕込工程の前に、錫の粉体と硫黄の粉体とをあらかじめ混合しておき、この混合物を仕込工程においてミルに導入してもよい。なお、本明細書では、粉体とは、特定の物質の粒子の集合体のことを指し、いわゆる粉流体の性質を有するものをいう。
1.1. Preparation Step The preparation step is a step of introducing tin powder and sulfur powder or lump into the mill. The method for introducing these powders into the mill is not particularly limited, and can be performed automatically, semi-automatically or manually using, for example, a powder transfer line, a crane, an excavator or the like. In the charging step, either the tin powder or the sulfur powder or lump may be introduced into the mill first, or at the same time, or at different timings or separately. Alternatively, tin powder and sulfur powder may be mixed in advance before the charging step, and this mixture may be introduced into the mill in the charging step. In the present specification, powder refers to an aggregate of particles of a specific substance, and has a so-called powder fluid property.
以下、錫の粉体、硫黄の粉体又は塊、ミルについて順次述べ、その後に種々の条件等について述べる。 Hereinafter, the tin powder, the sulfur powder or lump, and the mill will be sequentially described, and then various conditions will be described.
１．１．１．錫の粉体
本実施形態の硫化第一錫を含む粉体の製造方法は、錫（スズ）（元素記号：Ｓｎ）を原料として用いる。係る錫は、粉体の性状でミルに導入される。錫の粉体の特性は特に限定されないが、平均粒子径（直径）として、１０μｍ以上５００μｍ以下、好ましくは２０μｍ以上４００μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以上３００μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以上１００μｍ以下である。錫の粉体の平均粒子径がこのような範囲であれば、硫黄との合成反応を十分に行うことができる。
1.1.1. Tin Powder The method for producing a powder containing stannous sulfide of the present embodiment uses tin (element symbol: Sn) as a raw material. Such tin is introduced into the mill in the form of powder. The characteristics of the tin powder are not particularly limited, but the average particle diameter (diameter) is 10 μm or more and 500 μm or less, preferably 20 μm or more and 400 μm or less, more preferably 30 μm or more and 300 μm or less, and further preferably 50 μm or more and 100 μm or less. When the average particle size of the tin powder is in such a range, the synthesis reaction with sulfur can be sufficiently performed.
また、錫の粉体における錫の粒子の形状は、特に限定されず、例えば、球状、鱗片状、針状、不定形、又は、それらの形状が混在した形状であることができる。また、粉体に含まれる錫の粒子の粒子径や形状は、均一である必要はない。 The shape of the tin particles in the tin powder is not particularly limited, and may be, for example, a spherical shape, a scale shape, a needle shape, an indeterminate shape, or a shape in which these shapes are mixed. Further, the particle size and shape of the tin particles contained in the powder need not be uniform.
ここで、錫の粉体の平均粒子径は、錫の粒子の体積平均直径を指し、錫の粒子がフレー
ク状である場合は、フレークの最長径の平均値を指す。本明細書では、錫の粉体の平均粒子径は、レーザー回折・散乱法により測定されるものとし、体積頻度粒度分布測定により求められる積算５０％（Ｄ５０）の粒径と定義する。
Here, the average particle diameter of the tin powder refers to the volume average diameter of the tin particles, and when the tin particles are in the form of flakes, it refers to the average value of the longest diameters of the flakes. In this specification, the average particle diameter of the tin powder is measured by a laser diffraction / scattering method, and is defined as an integrated 50% (D50) particle diameter obtained by volume frequency particle size distribution measurement.
錫の粉体は、例えば、金属錫のインゴットを適宜の手段により粉末化することにより得てもよい。また、錫の粉体として市販されているものを用いてもよい。さらに、錫の粉体の平均粒子径を調節するために、適宜の手段によって粉砕、分級等を行って用いてもよい。 The tin powder may be obtained, for example, by pulverizing a metal tin ingot by an appropriate means. A commercially available tin powder may also be used. Furthermore, in order to adjust the average particle diameter of the tin powder, it may be used after being pulverized, classified, etc. by an appropriate means.
また、本実施形態の硫化第一錫を含む粉体の製造方法で用いられる錫の結晶構造については、特に限定されない。すなわち、錫は、正方晶、斜方晶等の結晶構造を取り得るが、いずれの構造の錫であってもよいし、アモルファスであってもよく、さらに、これらの混合物であってもよい。 Moreover, it does not specifically limit about the crystal structure of the tin used with the manufacturing method of the powder containing the stannous sulfide of this embodiment. That is, tin can have a crystal structure such as tetragonal crystal and orthorhombic crystal, but it may be tin of any structure, may be amorphous, and may be a mixture thereof.
仕込工程でミルに導入される錫の粉体の量は、ミルの容量に依存するものの、後述する硫黄の粉体又は塊の量との関係（原子数比）が維持される限り、特に限定されない。ミルに導入される錫の粉体の量は、例えば、１５０ｇ以上１００ｋｇ以下、好ましくは３００ｇ以上１００ｋｇ以下、より好ましくは１ｋｇ以上５０ｋｇ以下、さらに好ましくは２ｋｇ以上３０ｋｇ以下、一層好ましくは２．５ｋｇ以上２５ｋｇ以下である。錫の粉体がこのような範囲でミルに導入されることにより、商業的な製造に耐え得る、１バッチ当たりの十分な量の硫化第一錫を含む粉体を製造することができる。 Although the amount of tin powder introduced into the mill in the charging process depends on the capacity of the mill, it is particularly limited as long as the relationship (atomic ratio) with the amount of sulfur powder or lump described later is maintained. Not. The amount of tin powder introduced into the mill is, for example, 150 g or more and 100 kg or less, preferably 300 g or more and 100 kg or less, more preferably 1 kg or more and 50 kg or less, further preferably 2 kg or more and 30 kg or less, and more preferably 2.5 kg or more. 25 kg or less. By introducing the tin powder into the mill in such a range, a powder containing a sufficient amount of stannous sulfide per batch that can withstand commercial production can be produced.
また、仕込工程で用いる錫の純度は、高いほど好ましいが、例えば、他の金属元素、錫やそれらの酸化物、窒化物等の不純物を、一定量以下であれば含んでもよい。そのような不純物には、例えば、金属錫の原体に含まれていたり、粉体の取り扱いにおいて混入するものが含まれる。係る不純物の量としては、好ましくは２質量％以下、より好ましくは１質量％以下、さらに好ましくは０．５質量％以下、ことさら好ましくは０．１質量％以下、特に好ましくは０．０１質量％以下であり、実質的に含まれないことが好ましい。 In addition, the purity of tin used in the charging step is preferably as high as possible, but may include other metal elements, impurities such as tin, oxides thereof, nitrides, and the like as long as they are not more than a certain amount. Such impurities include, for example, those contained in a metal tin base or mixed in in handling powder. The amount of such impurities is preferably 2% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, further preferably 0.5% by mass or less, still more preferably 0.1% by mass or less, and particularly preferably 0.01% by mass. It is preferable that it is the following and is not contained substantially.
１．１．２．硫黄の粉体又は塊
本実施形態の硫化第一錫を含む粉体の製造方法は、硫黄（イオウ）（元素記号：Ｓ）を原料として用いる。係る硫黄は、粉体又は塊の性状でミルに導入される。粉体である場合、硫黄の粉体の特性は特に限定されないが、平均粒子径（直径）として、１０μｍ以上５００μｍ以下、好ましくは２０μｍ以上４００μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以上３００μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以上１００μｍ以下である。硫黄の粉体の平均粒子径がこのような範囲であれば、錫との合成反応を十分に行うことができる。
1.1.2. Sulfur powder or lump The method for producing a powder containing stannous sulfide of the present embodiment uses sulfur (element symbol: S) as a raw material. Such sulfur is introduced into the mill in the form of powder or lumps. In the case of powder, the characteristics of sulfur powder are not particularly limited, but the average particle diameter (diameter) is 10 μm to 500 μm, preferably 20 μm to 400 μm, more preferably 30 μm to 300 μm, and even more preferably 50 μm. It is 100 μm or less. When the average particle size of the sulfur powder is within such a range, the synthesis reaction with tin can be sufficiently performed.
また、硫黄の粉体における硫黄の粒子の形状は、特に限定されず、例えば、球状、鱗片状、針状、不定形、又は、それらの形状が混在した形状であることができる。また、粉体に含まれる硫黄の粒子の粒子径や形状は、均一である必要はない。 The shape of the sulfur particles in the sulfur powder is not particularly limited, and may be, for example, a spherical shape, a scale shape, a needle shape, an indeterminate shape, or a shape in which these shapes are mixed. The particle size and shape of the sulfur particles contained in the powder need not be uniform.
一方、硫黄は、塊の状態でミルに導入されてもよい。さらに、硫黄は、塊と粉体とからなる状態でミルに導入されてもよい。ミルは、粉砕作用も有するため、硫黄が塊の状態で導入されても、ミルが稼働すると、粉砕されて粉体の性状となることができる。硫黄が塊で導入される場合において、錫の粉体が導入されるタイミングは特に限定されない。しかし硫黄が塊の状態で導入される場合には、錫の粉体よりも先にミルに導入され、ミルの稼働により粉砕された後、錫の粉体が導入されることがより好ましい。なお、錫は塊状で導入されても粉砕されにくいため粉体の状態で導入されることが好ましい。 On the other hand, sulfur may be introduced into the mill in the form of lumps. Furthermore, sulfur may be introduced into the mill in a state consisting of lumps and powder. Since the mill also has a pulverizing action, even if sulfur is introduced in a lump state, it can be pulverized into powder properties when the mill is operated. When sulfur is introduced as a lump, the timing at which the tin powder is introduced is not particularly limited. However, when sulfur is introduced in the form of a lump, it is more preferable that the tin powder is introduced after being introduced into the mill before the tin powder is pulverized by the operation of the mill. It should be noted that tin is preferably introduced in the form of powder because it is not easily pulverized even if it is introduced as a lump.
ここで、硫黄が粉体である場合、硫黄の粉体の平均粒子径は、上述の錫の場合と同様に
、硫黄の粒子の体積平均直径を指し、硫黄の粒子がフレーク状である場合は、フレークの最長径の平均値を指す。本明細書では、硫黄の粉体の平均粒子径は、レーザー回折・散乱法により測定されるものとし、体積頻度粒度分布測定により求められる積算５０％（Ｄ５０）の粒径と定義する。
Here, when sulfur is a powder, the average particle diameter of the sulfur powder refers to the volume average diameter of the sulfur particles, as in the case of the tin described above, and when the sulfur particles are flaky. The average value of the longest diameter of flakes. In the present specification, the average particle size of the sulfur powder is measured by a laser diffraction / scattering method, and is defined as a 50% (D50) particle size obtained by volume frequency particle size distribution measurement.
硫黄の粉体又は塊は、例えば、硫黄の粒塊を適宜の手段により粉砕することにより得てもよい。また、硫黄の粉体又は塊として市販されているものを用いてもよい。さらに、硫黄の粉体又は塊の平均粒子径を調節するために、適宜の手段によって粉砕、分級等を行って用いてもよい。 The sulfur powder or lump may be obtained, for example, by pulverizing a sulfur lump by an appropriate means. Moreover, you may use what is marketed as a sulfur powder or lump. Furthermore, in order to adjust the average particle diameter of the sulfur powder or lump, it may be used after being pulverized, classified, etc. by an appropriate means.
仕込工程でミルに導入される硫黄の粉体又は塊の量は、ミルの容量に依存するものの、錫の粉体の量との関係（原子数比）（後述する）が維持される限り、特に限定されない。ミルに導入される硫黄の粉体又は塊の量は、例えば、１５０ｇ以上１００ｋｇ以下、好ましくは３００ｇ以上１００ｋｇ以下、より好ましくは１ｋｇ以上５０ｋｇ以下、さらに好ましくは２ｋｇ以上３０ｋｇ以下、一層好ましくは２．５ｋｇ以上２５ｋｇ以下である。硫黄の粉体又は塊がこのような範囲でミルに導入されることにより、商業的な製造に耐え得る、１バッチ当たりの十分な量の硫化第一錫を含む粉体を製造することができる。 The amount of sulfur powder or lump introduced into the mill in the charging step depends on the capacity of the mill, but as long as the relationship with the amount of tin powder (atomic ratio) (described later) is maintained, There is no particular limitation. The amount of sulfur powder or lump introduced into the mill is, for example, 150 g or more and 100 kg or less, preferably 300 g or more and 100 kg or less, more preferably 1 kg or more and 50 kg or less, still more preferably 2 kg or more and 30 kg or less, and still more preferably 2. It is 5 kg or more and 25 kg or less. By introducing sulfur powder or mass into the mill in such a range, it is possible to produce a powder containing a sufficient amount of stannous sulfide per batch that can withstand commercial production. .
また、仕込工程で用いる硫黄の純度は、高いほど好ましいが、例えば、他の元素や、硫黄化合物等の不純物を、一定量以下であれば含んでもよい。そのような不純物は、例えば、硫黄の原体に含まれていたり、粉体又は塊の取り扱いにおいて混入するものが含まれる。係る不純物の量としては、好ましくは２質量％以下、より好ましくは１質量％以下、さらに好ましくは０．５質量％以下、ことさら好ましくは０．１質量％以下、特に好ましくは０．０１質量％以下であり、実質的に含まれないことが好ましい。 Moreover, although the purity of the sulfur used at a preparation process is so preferable that it is high, impurities, such as another element and a sulfur compound, may be included if it is below a fixed amount, for example. Such impurities include, for example, those that are contained in the sulfur source or that are incorporated in the handling of the powder or mass. The amount of such impurities is preferably 2% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, further preferably 0.5% by mass or less, still more preferably 0.1% by mass or less, and particularly preferably 0.01% by mass. It is preferable that it is the following and is not contained substantially.
ここで、硫黄の粉体又は塊は、硫黄の融点以下の温度で粉体となり得るが、硫黄の融点は、硫黄の結晶構造に依存して変化する。本実施形態の硫化第一錫を含む粉体の製造方法で使用される硫黄の結晶構造は限定されないが、硫黄には同素体や結晶多形が存在し、融点、密度は、それらに依存する。例えば、天然に見られる同素体である環状のＳ８硫黄であれば、常温、常圧で固体であるが、いくつかの結晶形を有している。硫黄の融点は、結晶形ごとに異なり、例えば、α硫黄（斜方硫黄）の融点は１１２．８℃であり、β硫黄（単斜硫黄）の融点は１１９．６℃であり、γ硫黄（単斜硫黄）の融点は１０６．８℃である。 Here, the sulfur powder or lump can become a powder at a temperature below the melting point of sulfur, but the melting point of sulfur varies depending on the crystal structure of sulfur. The crystal structure of sulfur used in the method for producing a powder containing stannous sulfide of the present embodiment is not limited, but sulfur has allotropes and crystal polymorphs, and the melting point and density depend on them. For example, cyclic S 8 sulfur, which is an allotrope found in nature, is a solid at room temperature and pressure, but has several crystal forms. The melting point of sulfur varies depending on the crystal form. For example, the melting point of α sulfur (rhombic sulfur) is 112.8 ° C., the melting point of β sulfur (monoclinic sulfur) is 119.6 ° C., and γ sulfur ( The melting point of monoclinic sulfur is 106.8 ° C.
本実施形態で使用する硫黄の粉体又は塊は、１１９℃以下、好ましくは１１２℃以下、より好ましくは１０６℃以下の温度で取り扱われることにより、粉体の性状を維持することができる。 The sulfur powder or lump used in the present embodiment is maintained at a temperature of 119 ° C. or lower, preferably 112 ° C. or lower, more preferably 106 ° C. or lower, so that the properties of the powder can be maintained.
１．１．３．ミル
本実施形態の硫化第一錫を含む粉体の製造方法では、ミルを使用する。ミルは、内容物を撹拌、粉砕、磨砕できるものであって、内容物に対して機械的なエネルギーを与えることができるものであれば、特に限定されない。そのようなミルとしては、例えば、容器内で羽根を回転させて内容物を破砕、粉砕する様式、容器を振動させて容器内のロッドやボールなどによって内容物を粉砕する様式、内容物を公転方向に自転するリングと自転方向に回転するベッセル内壁とで挟み込んで、すりつぶすように加工する様式などが挙げられる。また、ミルとしては、ボールミル、ビーズミル、転動ボールミル、遊星型ボールミル、振動ミル、ハンマーミル、ジョークラッシャー、衝突式粉砕器、媒体攪拌ミル、遊星ミル、ジェットミル等と呼称されるものを挙げることができる。これらの中でも、衝突面積が小さく、単位面積当たりでの内容物に対して与える機械的エネルギーが大きい点で、ボールを用いた装置（ボールミル等）がより好ましい。
1.1.3. Mill In the method for producing a powder containing stannous sulfide according to this embodiment, a mill is used. The mill is not particularly limited as long as it can stir, pulverize, and grind the contents and can give mechanical energy to the contents. Examples of such a mill include a mode in which blades are rotated in a container to crush and pulverize the contents, a form in which the container is vibrated and the contents are crushed by rods and balls in the container, and the contents are revolved. For example, it may be sandwiched between a ring that rotates in the direction and the inner wall of the vessel that rotates in the direction of rotation, and processed to be ground. Examples of mills include ball mills, bead mills, rolling ball mills, planetary ball mills, vibration mills, hammer mills, jaw crushers, impact crushers, medium agitation mills, planetary mills, jet mills, and the like. Can do. Among these, an apparatus using a ball (such as a ball mill) is more preferable in that the collision area is small and the mechanical energy given to the contents per unit area is large.
ボールミルとしては、例えば、密閉し得る容器本体と、容器本体を回転駆動する駆動機構と、容器本体内に入れられた複数の粉砕用ボールと、を少なくとも含み、容器本体が材料及び粉砕用ボールを出し入れするための開閉自在の原料導入口と開閉自在の給気口及び排気口を有するものが挙げられる。また、ボールミルに使用する粉砕用ボールとしては、金属製、あるいはセラミックス製等のボールを使用することができる。ボールの形状は球形が望ましいが、これに限るものではない。ボールの径は１０〜５０ｍｍ、ボールの装填量は、一般のボールミルで通常使用される量、例えば、容器の容積を１００とした場合に、ボールの見かけの体積を２０〜８０程度とすることが好適である。なお、見かけの体積とは、多数のボールが集合した際のボールとボールの間の間隙の容積を含んだ体積のことを指す。また、ボールの見かけの充填率という場合には、容器の容積を１００に対するボールの見かけの体積の割合のことをいう。 The ball mill includes, for example, at least a container body that can be sealed, a drive mechanism that rotationally drives the container body, and a plurality of grinding balls that are placed in the container body. Examples include an openable / closable raw material introduction port for taking in and out, an openable / closable supply port, and an exhaust port. In addition, as a grinding ball used in the ball mill, a ball made of metal or ceramics can be used. The ball shape is preferably a spherical shape, but is not limited thereto. The diameter of the ball is 10 to 50 mm, and the loading amount of the ball is an amount normally used in a general ball mill. For example, when the volume of the container is 100, the apparent volume of the ball may be about 20 to 80. Is preferred. The apparent volume refers to the volume including the volume of the gap between the balls when many balls are gathered. The apparent filling rate of the ball means the ratio of the apparent volume of the ball to the volume of the container of 100.
本実施形態の処理工程で使用するミルは、自作したものを用いてもよいし、市販品をそのまま或いは改造して用いてもよい。市販品の例としては、ＭＢ型振動ミル（中央化工機株式会社）、反転バッチ式粉砕機（村上精機工作所）などが挙げられる。 The mill used in the processing step of this embodiment may be a self-made mill, or a commercially available product may be used as it is or after modification. As an example of a commercial item, MB type vibration mill (Chuo Kako Co., Ltd.), a reverse batch type pulverizer (Murakami Seiki Kosakusho), etc. are mentioned.
ミルが密閉可能な容器を備える場合には、ミルの内容積を規定することができる。ミルの内容積とは、ミルの容器内の空間のことを指し、ボールやインペラ等の撹拌子が容器内にある場合には、その体積を除外した空間のことをいう。すなわち、本明細書では、ミルの容積という場合には、処理する材料を収容し得る空間の容積のことをいう。 When the mill includes a container that can be sealed, the inner volume of the mill can be defined. The internal volume of the mill refers to the space in the container of the mill, and when a stirring bar such as a ball or impeller is in the container, it refers to the space excluding the volume. That is, in this specification, the volume of the mill refers to the volume of the space that can accommodate the material to be processed.
本実施形態の処理工程で使用するミルの容積（内容積）は、特に限定されないが、０．００１ｍ３以上（１リットル以上）、好ましくは０．００５ｍ３以上、より好ましくは０．０１ｍ３以上、さらに好ましくは０．０２ｍ３以上、特に好ましくは０．０５ｍ３以上である。ミルの容積がこのような範囲であれば、商業的な製造に耐え得る、１バッチ当たりの十分な量の硫化第一錫を含む粉体を製造することができる。 The volume (internal volume) of the mill used in the treatment process of this embodiment is not particularly limited, but is 0.001 m 3 or more (1 liter or more), preferably 0.005 m 3 or more, more preferably 0.01 m 3 or more. , more preferably 0.02 m 3 or more, and particularly preferably 0.05 m 3 or more. If the mill volume is in this range, a powder containing a sufficient amount of stannous sulfide per batch that can withstand commercial production can be produced.
また、ミルの容積がこの程度であれば、多量の錫の粉体及び硫黄の粉体又は塊を仕込むことができ、それらの合成反応熱が容器外に放散される割合が低くなる。すなわち、系の体積に対する表面積の割合が小さくなる。これにより上記自己発熱による連鎖的な合成反応を確実に進めることができる。また、多量の錫の粉体及び硫黄の粉体又は塊を投入することができるので、容器外へ放出される錫と硫黄の合成反応熱の割合を相対的に少なくすることができ、上記自己合成反応熱による連鎖的な合成反応をより効率よく進めることができる。 If the volume of the mill is about this level, a large amount of tin powder and sulfur powder or lump can be charged, and the rate at which their synthetic reaction heat is dissipated outside the container is reduced. That is, the ratio of the surface area to the volume of the system is reduced. Thereby, the chain synthesis reaction by the self-heating can be surely advanced. In addition, since a large amount of tin powder and sulfur powder or lump can be charged, the ratio of the heat of synthesis reaction of tin and sulfur released to the outside of the container can be relatively reduced. The chain synthesis reaction by the synthesis reaction heat can be advanced more efficiently.
１．１．４．温度条件等
本実施形態の硫化第一錫を含む粉体の製造方法において、仕込工程は、ミルの内部温度が硫黄の融点よりも低い温度で行われる。ミルの内部温度が硫黄の融点よりも低い温度で錫の粉体及び硫黄の粉体又は塊が導入されることにより、導入された硫黄の粉体又は塊を固体の性状として維持できる。係る温度では、錫の粉体は、粉体の性状であるため、仕込工程を経た直後では、ミル内の原料は粉体の状態を維持することができる。
1.1.4. Temperature conditions etc. In the manufacturing method of the powder containing stannous sulfide of the present embodiment, the charging step is performed at a temperature where the internal temperature of the mill is lower than the melting point of sulfur. By introducing the tin powder and the sulfur powder or lump at a temperature at which the internal temperature of the mill is lower than the melting point of sulfur, the introduced sulfur powder or lump can be maintained as a solid property. At such a temperature, since the tin powder is in the form of powder, the raw material in the mill can maintain the powder state immediately after the preparation process.
ミルの内部温度が硫黄の融点よりも低い温度となっているか否かは、以下に記すいずれかあるいは複数の方法により判定することができる。例えば、（ａ）硫黄の粉体又は塊を導入した際に、硫黄が固体の性状を維持しているか否か（すなわち溶融していないか否か）を、目視や内部観察映像等から確認すること。（ｂ）ミルを停止した状態で内部に温度測定プローブ（熱電対等）を挿入すること、あるいは赤外線温度計にて測定すること。（ｃ）ミルの運転中であっても温度測定用プローブを挿入できる構造や窓を設けて、温度測定用プローブ、あるいは赤外線温度計により温度を測定すること。（ｄ）プローブを挿入
できない場合には、例えば、ミルの外表面の温度やジャケットの温度と、ミルの内部温度との相関を予め測定して、校正（較正）曲線（検量線）を作成し、外表面温度の測定値から、内部温度を見積もる（換算する）こと。
Whether or not the internal temperature of the mill is lower than the melting point of sulfur can be determined by one or a plurality of methods described below. For example, (a) when sulfur powder or lump is introduced, whether or not sulfur maintains a solid property (that is, whether or not it is melted) is confirmed by visual observation or an internal observation image. about. (B) Inserting a temperature measurement probe (thermocouple, etc.) inside with the mill stopped, or measuring with an infrared thermometer. (C) A temperature measurement probe or an infrared thermometer is used to measure the temperature by providing a structure or window in which the temperature measurement probe can be inserted even during operation of the mill. (D) If the probe cannot be inserted, for example, the correlation between the temperature of the outer surface of the mill, the temperature of the jacket, and the internal temperature of the mill is measured in advance to create a calibration curve (calibration curve). Estimate (convert) the internal temperature from the measured external surface temperature.
仕込工程は、ミルを稼働しない状態で行われることが好ましいが、稼働させながら行われてもよい。このようにすれば、例えば、錫の粉体と硫黄の粉体又は塊との混合を緩やかに行うことができ、より早期に粉体を均一に混合することができる場合がある。 The charging step is preferably performed without operating the mill, but may be performed while operating. In this way, for example, tin powder and sulfur powder or lump can be mixed gently, and the powder can be uniformly mixed earlier.
ミルの内部温度は、ミルの内部の温度が均一である場合の温度を指すが、内部粉砕メディア（ボール等）の著しい移動によりほぼ均一であり、この仕込工程は硫黄の融点よりも低い、１０５℃以下、好ましくは１００℃以下、より好ましくは９０℃以下、さらに好ましくは８０℃以下の温度で行われる。このような温度で仕込工程を行えば、より確実に硫黄を固体の状態でミル内に導入することができるため、より確実に機械的活性化処理を行わせることができる。なお、ここでいう均一とは、ミルの内部の温度の分布が仮に生じていた場合でも、その分布の範囲が±１０℃以内、好ましくは±５℃以内、より好ましくは±３℃以内であることをいう。 The internal temperature of the mill refers to the temperature when the internal temperature of the mill is uniform, but is almost uniform due to the significant movement of the internal grinding media (such as balls), and this charging process is lower than the melting point of sulfur. It is carried out at a temperature of not higher than ° C, preferably not higher than 100 ° C, more preferably not higher than 90 ° C, and further preferably not higher than 80 ° C. If the charging step is performed at such a temperature, sulfur can be more reliably introduced into the mill in a solid state, so that the mechanical activation treatment can be performed more reliably. The term “uniform” as used herein means that even if a temperature distribution inside the mill has occurred, the distribution range is within ± 10 ° C., preferably within ± 5 ° C., more preferably within ± 3 ° C. That means.
ミルの内部の温度は、必要に応じて、水冷等によりミルの容器を冷却することにより変更してもよい。また、処理工程の終了時には、ミルの内部温度が高くなっているが、ミルの容器に水冷ジャケット等を設置することにより、より速やかにミルの内部温度を硫黄の融点よりも低い温度に下げることができ、次のバッチに移ることが可能である。 You may change the temperature inside a mill by cooling the container of a mill by water cooling etc. as needed. Also, at the end of the treatment process, the internal temperature of the mill is high, but by installing a water cooling jacket or the like in the container of the mill, the internal temperature of the mill can be lowered to a temperature lower than the melting point of sulfur more quickly. It is possible to move to the next batch.
１．１．５．配合比率及び導入量
本実施形態の硫化第一錫を含む粉体の製造方法では、仕込工程で、錫の原子数に対する硫黄の原子数の比（Ｓ／Ｓｎ）が０．９５以上１．５０以下となるように、錫の粉体及び硫黄の粉体又は塊をミルに導入する。錫の原子数に対する硫黄の原子数の比（Ｓ／Ｓｎ）が０．９５以上１．００未満であれば少量の錫粉を含んだ硫化第一錫の混合粉体、Ｓ／Ｓｎが１．００以上１．０２ないし１．０５未満であれば単体の硫化第一錫の粉体、Ｓ／Ｓｎが１．０２ないし１．０５以上１．５０以下であれば硫化第一錫及び三硫化二錫の混合粉体の製造が可能である。したがって、本実施形態の硫化第一錫を含む粉体の製造方法で製造される硫化第一錫を含む粉体は、硫化第一錫、錫及び硫化第一錫の混合物、並びに、硫化第一錫と三硫化二錫の混合物のいずれかとすることができ、これらを、選択的に製造することができる。これにより金属錫及び硫化第一錫の混合物の粉体、又は、硫化第一錫及び三硫化二錫の混合物の粉体を、混合工程を追加することなく容易に製造することができる。
1.1.5. In the method for producing a powder containing stannous sulfide according to the present embodiment, the ratio of the number of sulfur atoms to the number of tin atoms (S / Sn) is 0.95 or more and 1.50 in the preparation process. The tin powder and sulfur powder or mass are introduced into the mill so that: If the ratio of the number of sulfur atoms to the number of tin atoms (S / Sn) is 0.95 or more and less than 1.00, a mixed powder of stannous sulfide containing a small amount of tin powder, S / Sn is 1. If it is 00 or more and less than 1.02 to 1.05, it is a single stannous sulfide powder, and if S / Sn is 1.02 to 1.05 to 1.50, stannous sulfide and disulfide trisulfide. Tin mixed powder can be produced. Therefore, the powder containing stannous sulfide produced by the method for producing powder containing stannous sulfide of the present embodiment includes stannous sulfide, a mixture of tin and stannous sulfide, and stannous sulfide. It can be any mixture of tin and ditin trisulfide, and these can be selectively produced. As a result, a powder of a mixture of metallic tin and stannous sulfide or a powder of a mixture of stannous sulfide and distinous trisulfide can be easily manufactured without adding a mixing step.
また、一般に、錫と硫黄の化合物を製造する場合、錫の原子数に対する硫黄の原子数の比（Ｓ／Ｓｎ）のみが、得られる錫の硫化物における錫の価数を決定するとは限らない。すなわち、特定の価数の錫の硫化物を得るためには、錫の原子数に対する硫黄の原子数の比（Ｓ／Ｓｎ）は、その製造条件に依存して、製品の純度の高くなる範囲が存在する。 In general, when producing a tin and sulfur compound, only the ratio of the number of sulfur atoms to the number of tin atoms (S / Sn) does not always determine the valence of tin in the resulting tin sulfide. . That is, in order to obtain a sulfide of tin with a specific valence, the ratio of the number of sulfur atoms to the number of tin atoms (S / Sn) depends on the production conditions, and the range in which the purity of the product is increased. Exists.
本実施形態の硫化第一錫を含む粉体の製造方法においては、錫の原子数に対する硫黄の原子数の比（Ｓ／Ｓｎ）が、上記の範囲である場合に、硫化第一錫、錫及び硫化第一錫の混合物、並びに、硫化第一錫及び三硫化二錫の混合物のいずれかである粉体のそれぞれを得ることができる。 In the method for producing a powder containing stannous sulfide of the present embodiment, when the ratio of the number of sulfur atoms to the number of tin atoms (S / Sn) is within the above range, stannous sulfide, tin And a mixture of stannous sulfide and a powder that is either a mixture of stannous sulfide and distinous trisulfide can be obtained.
本実施形態の硫化第一錫を含む粉体の製造方法によって得られる製品における硫化第一錫の純度は、原料の純度、原料の配合比（Ｓ／Ｓｎ）、ミルへの不活性ガスの導入などの条件を変更することにより、適宜に調節することができる。また、同様に、製品における錫の純度、及び、三硫化二錫の純度についても、原料の純度、原料の配合比（Ｓ／Ｓｎ）
、ミルへの不活性ガスの導入などの条件を変更することにより、適宜に調節することができる。
The purity of stannous sulfide in the product obtained by the method for producing a powder containing stannous sulfide of the present embodiment is the purity of the raw material, the mixing ratio of the raw material (S / Sn), and the introduction of an inert gas into the mill. It can adjust suitably by changing conditions, such as. Similarly, regarding the purity of tin in the product and the purity of ditin trisulfide, the purity of the raw material and the mixing ratio of the raw material (S / Sn)
By changing the conditions such as introduction of an inert gas into the mill, it can be appropriately adjusted.
なお、本実施形態の硫化第一錫を含む粉体の製造方法では、比（Ｓ／Ｓｎ）が０．９５以上１．５０以下となるように、錫の粉体及び硫黄の粉体又は塊をミルに導入するが、１．００未満、好ましくは０．９５以上１．００未満とすれば、未反応の錫（金属錫）を生成物中に残存させることができ、錫及び硫化第一錫（ＳｎＳ）の混合物の粉体を得ることができる。すなわち、積極的に未反応の錫（金属錫）を生成物中に残存させることができる。したがって、例えば、本実施形態の硫化第一錫を含む粉体の製造方法によって、Ｓ／Ｓｎを１．００以上１．０２ないし１．０５未満として単体の硫化第一錫を得た場合、この硫化第一錫の単体に対して、５％の錫をさらに混合して製品とする場合などでは、比（Ｓ／Ｓｎ）を、例えば、０．９５とすれば、製品とするための混合の工程を省略することができる。 In the method for producing a powder containing stannous sulfide of the present embodiment, tin powder and sulfur powder or lump so that the ratio (S / Sn) is 0.95 or more and 1.50 or less. Is introduced into the mill, but if it is less than 1.00, preferably 0.95 or more and less than 1.00, unreacted tin (metal tin) can be left in the product. A powder of a mixture of tin (SnS) can be obtained. That is, unreacted tin (metallic tin) can be actively left in the product. Therefore, for example, when a single stannous sulfide is obtained with S / Sn of 1.00 or more and less than 1.02 to less than 1.05 by the method for producing a powder containing stannous sulfide of the present embodiment, In a case where 5% tin is further mixed with a stannous sulfide simple substance to obtain a product, for example, if the ratio (S / Sn) is set to 0.95, the mixing of the product to obtain a product is performed. The process can be omitted.
また、仕込工程において、ミルに導入する錫の粉体及び硫黄の粉体又は塊の合計の質量は、３００ｇ以上２００ｋｇ以下、好ましくは６００ｇ以上２００ｋｇ以下、より好ましくは２ｋｇ以上１００ｋｇ以下、さらに好ましくは４ｋｇ以上６０ｋｇ以下、一層好ましくは５ｋｇ以上５０ｋｇ以下、ことさら好ましくは１０ｋｇ以上５０ｋｇ以下である。この程度の量であれば、１バッチあたりの硫化第一錫を含む粉体の製造量が大きく、原料の仕込、製品の取り出し等の作業を減少させることができるため、商業的に効率よく硫化第一錫を含む粉体を容易に製造することができる。 In the charging step, the total mass of the tin powder and the sulfur powder or lump introduced into the mill is 300 g or more and 200 kg or less, preferably 600 g or more and 200 kg or less, more preferably 2 kg or more and 100 kg or less, more preferably It is 4 kg or more and 60 kg or less, more preferably 5 kg or more and 50 kg or less, and still more preferably 10 kg or more and 50 kg or less. If the amount is about this level, the production amount of powder containing stannous sulfide per batch is large, and work such as raw material charging and product removal can be reduced. A powder containing stannous can be easily produced.
１．１．６．その他の条件
本実施形態の硫化第一錫を含む粉体の製造方法における仕込工程では、不活性ガスをミルに導入してもよい。これにより、例えば、酸素による原料や製品の酸化を、より少なくすることができ、製品における硫化第一錫の純度をさらに高めることができる場合がある。不活性ガスとしては、窒素、アルゴンなどの金属及び硫黄と反応しないガスであるが、コストの点から窒素ガスが好適である。
1.1.6. Other Conditions An inert gas may be introduced into the mill in the preparation step in the method for producing a powder containing stannous sulfide according to the present embodiment. Thereby, for example, the oxidation of the raw material and the product due to oxygen can be further reduced, and the purity of stannous sulfide in the product can be further increased. The inert gas is a gas that does not react with a metal such as nitrogen or argon and sulfur, but nitrogen gas is preferable from the viewpoint of cost.
１．２．処理工程
本実施形態の硫化第一錫を含む粉体の製造方法は、処理工程を有する。処理工程は、上記仕込工程の後、ミルを稼働して錫及び硫黄を機械的活性化する工程である。
1.2. Processing Step The method for producing a powder containing stannous sulfide of the present embodiment includes a processing step. The processing step is a step of mechanically activating tin and sulfur by operating the mill after the above charging step.
１．２．１．機械的活性化処理
本処理工程で行われる機械的活性化処理とは、被処理物（少なくとも錫の粉体及び硫黄の粉体又は塊）に対して、機械的エネルギーを加えることによって、被処理物の化学反応性を活性化させる処理のことを指す。
1.2.1. Mechanical activation treatment The mechanical activation treatment performed in this treatment step is to treat the material to be treated (at least tin powder and sulfur powder or lump) by applying mechanical energy. It refers to a treatment that activates the chemical reactivity of an object.
上述したミルを稼働すると、錫の粉体及び硫黄の粉体又は塊に、機械的なエネルギーが付与され、粉砕、衝突、磨砕、磨り潰し等が生じる。これにより、錫の粉体及び硫黄の粉体（塊で導入された場合でも粉体となっている）が化学的に活性化される。その後錫と硫黄が化合し、硫化第一錫、錫及び硫化第一錫の混合物、並びに、硫化第一錫及び三硫化二錫の混合物のいずれかが生成する。 When the mill described above is operated, mechanical energy is imparted to the tin powder and sulfur powder or lump, resulting in crushing, collision, grinding, grinding, and the like. As a result, tin powder and sulfur powder (which is a powder even when introduced as a lump) are chemically activated. Thereafter, tin and sulfur combine to produce either stannous sulfide, a mixture of tin and stannous sulfide, and a mixture of stannous sulfide and distinous trisulfide.
錫と硫黄との合成反応は、発熱反応であるため、合成反応が生じると反応熱が発生して、反応場（ミルの内部空間）の温度が上昇する。係る温度の上昇により、化学反応性が活性化された錫と硫黄はボール同士の衝突により点火され瞬時にかつ全体的に合成反応が連鎖的に進行することになる。 Since the synthesis reaction of tin and sulfur is an exothermic reaction, when the synthesis reaction occurs, reaction heat is generated, and the temperature of the reaction field (mill internal space) rises. With such a rise in temperature, tin and sulfur whose chemical reactivity has been activated are ignited by the collision between the balls, and the synthesis reaction proceeds instantaneously and entirely in a chain.
一方で、実験例に示すように、上記仕込工程において、硫黄の融点を超えた状態でミル
を始動すると、それ以外の条件を同一にした場合でも、錫と硫黄との合成反応が生じないことが判明している。すなわち、機械的活性化処理による合成反応は、硫黄が固体状態でミルを始動したときに生じやすく、硫黄が溶融状態でミルを始動したときには生じにくい。
On the other hand, as shown in the experimental example, in the above charging step, when the mill is started in a state exceeding the melting point of sulfur, the synthesis reaction between tin and sulfur does not occur even when the other conditions are the same. Is known. That is, the synthesis reaction by the mechanical activation treatment is likely to occur when the mill is started in a solid state of sulfur, and is difficult to occur when the mill is started in a molten state of sulfur.
発明者は、この現象は、溶融した硫黄によって、硫黄と錫の粉体が均一に混合されなくなり、また、液体の硫黄によりボール同士の摩擦が起こりにくく（滑って）、点火が起こらないため合成反応が開始しにくいと考察している。また、本処理工程において、合成反応の開始箇所において、錫と硫黄とが局所的に合成反応した場合その周囲の硫黄は、溶融することが考えられるが、錫と硫黄との合成反応は、連鎖的且つ瞬間的であるため一旦合成反応が開始すれば十分に合成反応が進行すると考えられる。 The inventor believes that this phenomenon is caused by the fact that the sulfur and tin powder are not uniformly mixed by the molten sulfur, and the friction between the balls hardly occurs (slides) due to the liquid sulfur and ignition does not occur. The reaction is considered difficult to start. In this treatment step, when tin and sulfur are locally synthesized at the start of the synthesis reaction, the surrounding sulfur may be melted. However, the synthesis reaction between tin and sulfur is a chain reaction. It is considered that the synthesis reaction proceeds sufficiently once the synthesis reaction starts because it is both instantaneous and instantaneous.
他方、ミルの規模（容積等）が小さい場合には、錫と硫黄とが局所的に反応した場合、ミル全体の温度が上昇しやすいため、系内における溶融状態の硫黄の割合が、ミルの規模が大きい場合に比べて高くなると考えられる。そのため、処理工程で使用するミルの容積は、０．００５ｍ３以上（５リットル以上）、好ましくは０．０１ｍ３以上である。ミルの容積がこのような範囲であれば、錫と硫黄との反応熱をミル内に留めさせ易く、より確実に上記合成反応を行わせることができる。 On the other hand, when the scale of the mill (volume, etc.) is small, when the tin and sulfur react locally, the temperature of the entire mill tends to rise. This is considered to be higher than when the scale is large. Therefore, the volume of the mill used in the treatment process is 0.005 m 3 or more (5 liters or more), preferably 0.01 m 3 or more. If the volume of the mill is in such a range, the reaction heat of tin and sulfur can be easily retained in the mill, and the above synthesis reaction can be performed more reliably.
上記のような錫と硫黄の連鎖的な合成反応で生成する硫化第一錫を含む物質は、生成直後は液体となっており、その後直ぐに凝固し、そのまま粉砕され、粉体となる。硫化第一錫の融点は約８８０℃であるが、本発明における硫化第一錫を含む物質は生成する際、一度このような高温を経て凝固している。このように高温で生成した硫化第一錫を含む物質のうち、少なくとも硫化第一錫は、熱安定性の良い結晶化度の高いものとなる。また、このように高温で生成した硫化第一錫を含む物質に、錫や三硫化二錫が含まれる場合には、少なくとも三硫化二錫は、熱安定性の良い結晶化度の高いものとなる。 The substance containing stannous sulfide produced by the chain synthesis reaction of tin and sulfur as described above is liquid immediately after production, and then solidifies immediately and is pulverized as it is to form powder. Although the melting point of stannous sulfide is about 880 ° C., the substance containing stannous sulfide in the present invention is once solidified through such a high temperature. Of the substances containing stannous sulfide generated at such a high temperature, at least stannous sulfide has high thermal stability and high crystallinity. Further, in the case where the substance containing stannous sulfide generated at such a high temperature contains tin or distinous trisulfide, at least distinous trisulfide has high thermal stability and high crystallinity. Become.
本処理工程で得られる硫化第一錫を含む物質は、結晶性の高い硫化第一錫及び存在する場合には三硫化二錫が生成し、そのまま粉砕され粉体となる。そのため、結晶化の為の加熱や粉体化の為の粉砕等の後工程を経なくても、熱安定性が良く結晶化度の高い硫化第一錫及び三硫化二錫の粉体が得られ、これにより含まれる硫化物の結晶化度の良好な硫化第一錫を含む粉体を製造することができる。 The substance containing stannous sulfide obtained in this treatment step produces stannous sulfide having high crystallinity and, if present, distinous trisulfide, and is pulverized as it is to form a powder. Therefore, stannous sulfide and distinous trisulfide powders with high thermal stability and high crystallinity can be obtained without passing through post-processes such as heating for crystallization and pulverization for pulverization. Thus, a powder containing stannous sulfide having a good crystallinity of the contained sulfide can be produced.
これらの特徴を有する本実施形態の製造方法に対して、例えば、本実施形態以外の手法（単なる熱処理等）によって錫硫化物を製造する場合には、塊状の錫硫化物を得て、その後に粉砕処理等を行う必要があるし、湿式法により製造される場合は乾燥や、結晶化の為の加熱処理等が必要となる場合がある。 In contrast to the manufacturing method of the present embodiment having these characteristics, for example, when manufacturing tin sulfide by a method other than the present embodiment (simple heat treatment or the like), a bulk tin sulfide is obtained, and thereafter A pulverization process or the like needs to be performed, and in the case of being manufactured by a wet method, drying or a heat treatment for crystallization may be required.
１．３．その他の工程
本実施形態の硫化第一錫を含む粉体の製造方法は、上記工程の他に、例えば、製品をミルから排出する排出工程、ミルを冷却する冷却工程等を有してもよい。排出工程は、例えば、ミルに篩を有する開閉自在の格子付き排出口を設け、生成物が得られた後に、係る排出口を開放して、ミルを運転し、生成物を重力を利用して回収する方法などを例示できる。また、冷却工程は、例えば、ミルに水冷ジャケット等の冷却手段を設けて冷却する方法などを例示できる。
1.3. Other Steps The method for producing a powder containing stannous sulfide of the present embodiment may include, for example, a discharge step for discharging the product from the mill, a cooling step for cooling the mill, and the like in addition to the above steps. . For example, the discharging step is provided with an openable and closable discharge port having a sieve in the mill, and after the product is obtained, the discharge port is opened, the mill is operated, and the product is collected using gravity. Examples of the recovery method can be given. Moreover, the cooling process can illustrate the method of cooling by providing cooling means, such as a water cooling jacket, in a mill, for example.
また、本実施形態の硫化第一錫を含む粉体の製造方法では、原料を加熱する工程は不要であるが、例えば、結露等を蒸発させる必要がある場合などに、必要に応じてミルや原料を加熱する加熱工程を含んでもよい。 Further, in the method for producing a powder containing stannous sulfide according to the present embodiment, the step of heating the raw material is not necessary.For example, when it is necessary to evaporate condensation or the like, a mill or A heating step of heating the raw material may be included.
なお、本実施形態の硫化第一錫を含む粉体の製造方法では、原料を加熱する工程が不要であるため、加熱、焼成によって錫と硫黄とを反応させる方法に比較して、エネルギー効率よく硫化第一錫を含む粉体を製造することができる。 In addition, in the manufacturing method of the powder containing stannous sulfide of this embodiment, since the process of heating a raw material is unnecessary, compared with the method of reacting tin and sulfur by heating and baking, energy efficiency is improved. A powder containing stannous sulfide can be produced.
２．作用効果
本実施形態の硫化第一錫を含む粉体の製造方法によれば、錫及び硫黄の合成反応熱、すなわち自己発熱による連鎖的な合成反応が生じるため、反応のための熱エネルギーを外部から積極的に供給する必要が無く、良好なエネルギー効率で硫化第一錫を含む粉体を製造することができる。また、このような製造方法によれば、粉砕工程を追加することなく硫化第一錫を含む粉体を容易に連続的に製造することができる。さらに、このような製造方法によれば、ミルの内部温度が硫黄の融点よりも低い温度で錫の粉体と硫黄の粉体又は塊がミルに導入されるため、錫の粉体と硫黄の機械的活性化及び錫と硫黄の連鎖的な合成反応を確実に生じさせることができる。
2. According to the method for producing a powder containing stannous sulfide according to the present embodiment, a heat of reaction for synthesizing tin and sulfur, that is, a chain-like synthesis reaction due to self-heating occurs, so that heat energy for the reaction is externally applied. Therefore, the powder containing stannous sulfide can be manufactured with good energy efficiency. Moreover, according to such a manufacturing method, the powder containing stannous sulfide can be easily and continuously manufactured without adding a pulverization step. Further, according to such a manufacturing method, the tin powder and the sulfur powder or lump are introduced into the mill at a temperature where the internal temperature of the mill is lower than the melting point of sulfur. Mechanical activation and chain synthesis reaction of tin and sulfur can surely occur.
３．実験例及び参考例
以下、本発明を実験例及び参考例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
3. Experimental Examples and Reference Examples Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to experimental examples and reference examples, but the present invention is not limited to these examples.
３．１．装置の構成
図１は、実験例１に係るミル１０の断面を示す模式図である。図２は、実験例１に係るミル１０の側面を示す模式図である。図１、２に示すように、本実験例で使用したミル１０は、土台ｉと、容器本体１と、土台ｉに対する振動を抑制しつつ容器本体１を支持するバネｈと、容器本体１の内部に連通し、図示しない開閉自在の蓋が設けられた原料投入口ａと、容器本体１を取り巻くように設けられた水冷ジャケットｂと、容器本体１に振動を加えることのできるモーターｄと、容器本体１の外部に設けられた振動子ｊ及び振動調整おもりｋと、容器本体１の内部に連通する排出口ｇと、排出口ｇに設けられた排出格子ｅと、排出格子ｅを開閉自在に塞ぐことのできる排出格子蓋ｆと、を有している。また、図１には、ボールｃが描かれている。排出格子ｅは、生成物を排出口ｇから排出する際に、ボールｃが排出されないようにする機能を有している。係るミル１０は、一般的な呼称として振動ボールミルに相当する。なお、図示の各構成は、必ずしも全てが必須の構成ではなく、例えば、振動調整おもりｋ等は、必要に応じて設けられる。さらに、本実験例に用いた装置とは異なる構成の装置を用いても同様の結果となることは容易に予想できる。
3.1. Configuration of Apparatus FIG. 1 is a schematic view showing a cross section of a
３．２．実験例１
実験例１では、図１及び図２に示すようなミル１０を用い、本発明の製造方法により硫化第一錫粉末（ＳｎＳ）を製造した。先ず、原料投入口ａの蓋を外し、容量１６０Ｌの容器本体１内に、錫の粉体（日本アトマイズ加工製 スズ粉末 ＳＦＲ−Ｓｎ 粒子径１０μｍ 純度９９．９％以上）、及び、硫黄の粉体（ＳＯＬＶＡＹ社製 硫黄粉末 商品名：ＧＲＯＵＮＤ ＳＵＬＦＵＲ７０／７５ 平均粒子径３５μｍ）、並びに、タングステンカーバイトボール（直径３５ｍｍ）を導入した。ボールの見かけの充填率は、８０％とした。
3.2. Experimental example 1
In Experimental Example 1, stannous sulfide powder (SnS) was produced by the production method of the present invention using a
そして錫の原子数と硫黄の原子数の比（Ｓ／Ｓｎ）を１．００〜１．０５とし、錫の粉体及び硫黄の粉体の合計質量を、５ｋｇ〜２０ｋｇの範囲で変更して４水準の実験をした。 And the ratio of the number of tin atoms to the number of sulfur atoms (S / Sn) is set to 1.00 to 1.05, and the total mass of the tin powder and the sulfur powder is changed within the range of 5 kg to 20 kg. Four level experiments were conducted.
各粉体を導入したときに、硫黄の粉体がミル内で溶融していないことを目視にて確認した。また、各粉体を導入したときの、ミルの水冷ジャケットｂが設けられていない側面のフランジ部ｍの表面の温度を測定し、あらかじめ作成した検量線から読み取ったミルの内部平均温度として記録した。なお、水冷ジャケットｂは、実験を通じて稼働させた。 When each powder was introduced, it was visually confirmed that the sulfur powder was not melted in the mill. In addition, the temperature of the surface of the flange portion m on the side surface where the water cooling jacket b of the mill was not provided when each powder was introduced was measured and recorded as the average internal temperature of the mill read from a calibration curve prepared in advance. . The water cooling jacket b was operated throughout the experiment.
次に、原料投入口ａの蓋を閉め、容器本体１内部を密閉状態とした。次に、駆動機構（モーターｄ）を駆動して容器本体１を振動周期９６０ｒｐｍ、振幅２０ｍｍで振動させ、１時間又は３０分間稼働を継続した。その後、容器本体１を緩やかに振動させながら常温まで冷却した。次に、排出格子蓋ｆを外し、内部の生成物を取り出し、生成物の黒色粉体を得た。またこの得られた生成物をＸＲＤにて分析したところ単体の硫化第一錫であることが認められた。
Next, the lid of the raw material inlet a was closed, and the inside of the
３．３．参考例１
実験例１と同様のミルを用いて、同様にして３水準の実験をした。
3.3. Reference example 1
Using the same mill as in Experimental Example 1, three levels of experiments were conducted in the same manner.
各粉体を導入したときに、硫黄の粉体がミル内で溶融していないことを目視にて確認した。また、各粉体を導入したときの、ミルの水冷ジャケットｂが設けられていない側面のフランジ部ｍの表面の温度を測定し、あらかじめ作成した検量線から読み取ったミルの内部平均温度として記録した。 When each powder was introduced, it was visually confirmed that the sulfur powder was not melted in the mill. In addition, the temperature of the surface of the flange portion m on the side surface where the water cooling jacket b of the mill was not provided when each powder was introduced was measured and recorded as the average internal temperature of the mill read from a calibration curve prepared in advance. .
次に、原料投入口ａの蓋を閉め、容器本体１内部を密閉状態とした。次に、駆動機構（モーターｄ）を駆動して容器本体１を振動周期９６０ｒｐｍ、振幅２０ｍｍで振動させ、１時間稼働を継続した。その後、容器本体１を緩やかに振動させながら常温まで冷却した。次に、排出格子蓋ｆを外し、内容物を取り出し暗灰色の粉体を得た。またこの得られた生成物をＸＲＤにて分析したところ錫および硫黄の混合物であることが認められた。
Next, the lid of the raw material inlet a was closed, and the inside of the
３．４．実験例２
実験例１と同様の構造である容量５０Ｌの装置を用い、タングステンカーバイトボール（直径３０ｍｍ）を導入し、振動周期を１５００ｒｐｍに変更し、錫の原子数と硫黄の原子数の比（Ｓ／Ｓｎ）を１．０２とし、ミルを１時間運転して生成物の黒色粉体を得た。
3.4. Experimental example 2
Using a 50 L capacity device having the same structure as in Experimental Example 1, a tungsten carbide ball (
３．５．実験例３
実験例１と同様の構造で、容器容量５Ｌの装置を用い、錫の原子数と硫黄の原子数の比（Ｓ／Ｓｎ）を１．５０とし、錫の粉体及び硫黄の粉体の合計質量を３３３ｇとした以外は、実験例２と同様にして、生成物の黒褐色粉体を得た 。
3.5. Experimental example 3
Using a device having the same structure as Experimental Example 1 and a container capacity of 5 L, the ratio of the number of tin atoms to the number of sulfur atoms (S / Sn) is 1.50, and the total of tin powder and sulfur powder A blackish brown powder of the product was obtained in the same manner as in Experimental Example 2 except that the mass was changed to 333 g.
３．６．実験例４
実験例３と同様の装置を用い、錫の原子数と硫黄の原子数の比（Ｓ／Ｓｎ）を０．９５とし、錫の粉体及び硫黄の粉体の合計質量を４７０ｇとした以外は、実験例３と同様にして、生成物の黒色粉体を得た 。
3.6. Experimental Example 4
The same apparatus as in Experimental Example 3 was used, except that the ratio of the number of tin atoms to the number of sulfur atoms (S / Sn) was 0.95, and the total mass of tin powder and sulfur powder was 470 g. In the same manner as in Experimental Example 3, a product black powder was obtained.
３．７．参考例２
参考例２では、ディスク型振動ミル Ｔ−１００（川崎重工業株式会社製）を使用して、実験例１と同様の錫の粉体（２．３６２ｇ）及び硫黄の粉体（０．６３８ｇ）を容器に入れて３０分間稼働させ、停止後内部の生成物を取り出して、生成物の黒色粉体を得た。なお、ディスク型振動ミルの容積は、約７００ｃｃであった。
3.7. Reference example 2
In Reference Example 2, a disk-type vibration mill T-100 (manufactured by Kawasaki Heavy Industries, Ltd.) was used, and the same tin powder (2.362 g) and sulfur powder (0.638 g) as in Experimental Example 1 were used. The product was put into a container and operated for 30 minutes. After stopping, the internal product was taken out to obtain a black powder of the product. The volume of the disk type vibration mill was about 700 cc.
３．８．評価及びその結果
実験例１及び実験例２で得られた黒色粉体の平均粒径は、２８μｍであった。この程度の平均粒子径の硫化第一錫（生成物）であれば、十分に固形潤滑剤の製品となり得ることを確認した。また、実験例１で得られた硫化第一錫の量であれば、商業的な生産に十分な量であると考える。
3.8. Evaluation and Results The average particle size of the black powder obtained in Experimental Example 1 and Experimental Example 2 was 28 μm. It was confirmed that stannous sulfide (product) having an average particle diameter of this level can be a solid lubricant product. Further, the amount of stannous sulfide obtained in Experimental Example 1 is considered to be an amount sufficient for commercial production.
図３は、実験例１及び参考例１に係る合成反応の様子を示すグラフである。縦軸はミル
の外表面の平均温度であり、横軸はミルの稼働時間である。図３をみると、実験例１及び参考例１ともに、硫黄の融点以下で原料をミルに導入して、ミルの稼働を開始しており、実験例１では、ミルの運転時間の経過に伴って、ミルの内部平均温度の急峻な上昇が見られた。これに対して、参考例１では、原料をミルに導入して、ミルの稼働を開始したものの、ミルの運転時間の経過に伴うミルの内部平均温度の急峻な上昇が見られなかった。参考例１の生成物は、暗灰色であり、またＸＲＤの前記定性結果からも錫硫化物の生成は認められなかった。
FIG. 3 is a graph showing the state of the synthesis reaction according to Experimental Example 1 and Reference Example 1. The vertical axis represents the average temperature of the outer surface of the mill, and the horizontal axis represents the operation time of the mill. Referring to FIG. 3, in both Experimental Example 1 and Reference Example 1, the raw material was introduced into the mill below the melting point of sulfur, and the operation of the mill was started. In Experimental Example 1, the operation time of the mill was increased. Thus, a sharp increase in the average internal temperature of the mill was observed. On the other hand, in Reference Example 1, the raw material was introduced into the mill and the operation of the mill was started, but a sharp increase in the internal average temperature of the mill with the lapse of the mill operation time was not observed. The product of Reference Example 1 was dark gray, and the formation of tin sulfide was not observed from the qualitative results of XRD.
また、実験例１におけるミルの内部平均温度の急峻な上昇は、錫と硫黄の合成反応を示していると考えられる。これらのことから、仕込工程が、ミルの内部温度が前記硫黄の融点よりも低い温度で行われる本発明に係る方法によれば、錫及び硫黄の合成反応熱、すなわち自己発熱による連鎖的な合成反応が生じさせ、合成反応のための熱エネルギーを外部から積極的に供給すること無く、良好なエネルギー効率で硫化第一錫を含む粉体を製造することができることが判明した。 Moreover, it is thought that the steep rise in the internal average temperature of the mill in Experimental Example 1 indicates a synthesis reaction of tin and sulfur. From these facts, according to the method of the present invention in which the charging step is performed at a temperature at which the internal temperature of the mill is lower than the melting point of the sulfur, the synthesis reaction heat of tin and sulfur, that is, chain synthesis by self-heating. It has been found that a powder containing stannous sulfide can be produced with good energy efficiency without causing a reaction to actively supply heat energy for the synthesis reaction from the outside.
ところで、図３を見ると、ミルの内部平均温度はミルを稼働した後、徐々に上昇することが分かる。実験例１では、機械的活性化によって合成反応が開始する時点（グラフにおける立ち上がりの位置）が、９０℃よりも低い温度となっている。一方参考例１では、ミル稼働開始時の温度が高く、約１０分後には硫黄の融点に達している状態で、機械的活性化が液体化した硫黄により進まなかったことにより、合成反応が起きなかった可能性がある。機械的活性化処理は、混沌とした系であり、現時点で明確には言及できないが、合成反応の開始時点と硫黄が固体状態である期間との関係が、仕込工程の温度以外を同様の条件で行った実験例１及び参考例１における差異を生じさせていると考えられる。 By the way, it can be seen from FIG. 3 that the internal average temperature of the mill gradually increases after the mill is operated. In Experimental Example 1, the time (starting position in the graph) at which the synthesis reaction starts by mechanical activation is lower than 90 ° C. On the other hand, in Reference Example 1, the temperature at the start of mill operation was high, and after about 10 minutes, the melting point of sulfur had been reached, and mechanical activation did not proceed due to liquefied sulfur. It may not have been. The mechanical activation process is a chaotic system and cannot be clearly mentioned at this time, but the relationship between the start time of the synthesis reaction and the period in which sulfur is in the solid state is the same except for the temperature of the charging process. This is considered to cause a difference between Experimental Example 1 and Reference Example 1 performed in the above.
また、実験例２で得られた黒色粉体と、参考例２で得られた黒色粉体のＸＲＤ（Ｘ線回折測定）及びＴＧ（熱重量測定）を行った。図４及び図５は、それぞれ実験例２及び参考例２で得られた黒色粉体のＸＲＤパターンである。図６及び図７は、それぞれ実験例３及び実験例４で得られた粉体のＸＲＤパターンである。図８は、実験例２及び参考例２で得られた黒色粉体のＴＧチャートである。 Further, XRD (X-ray diffraction measurement) and TG (thermogravimetric measurement) of the black powder obtained in Experimental Example 2 and the black powder obtained in Reference Example 2 were performed. 4 and 5 are XRD patterns of the black powder obtained in Experimental Example 2 and Reference Example 2, respectively. 6 and 7 are XRD patterns of the powders obtained in Experimental Example 3 and Experimental Example 4, respectively. FIG. 8 is a TG chart of the black powder obtained in Experimental Example 2 and Reference Example 2.
図４、図５、図６及び図７をみると、実験例２、参考例２、実験例３及び実験例４のいずれも回折角２θが３２度、３９度付近に、硫化第一錫に特徴的なピークが表れており、いずれも硫化第一錫を含む粉体が製造できたことが分かる。また、実験例３（図６）においては三硫化二錫のピークも認められており、硫化第一錫と三硫化二錫の混合物の粉体であることがわかる。各実験例（図４、６、７）及び参考例２（図５）のＸＲＤパターンを比較すると、ピークの半値幅が大きく異なっており、実験例群のほうが、参考例２よりも小さい半値幅を有している。このことは、本発明に係る製造方法では、いずれも硫化第一錫を含む粉体を容易に製造できる上に、ミルの規模を大きくすることにより、さらに結晶性に優れた硫化第一錫を含む粉体が得られることを示している。また、図７（実験例４）においては未反応の錫のピークがみられるが、理論上過剰な錫を仕込んだ合成によるためである。係る結果から、硫化第一錫の生成は図７にて確認でき、錫の粉体が混合された硫化第一錫を含む粉体を、追加の混合工程を経ることなく製造できることが確認された。 4, 5, 6, and 7, all of Experimental Example 2, Reference Example 2, Experimental Example 3, and Experimental Example 4 have a diffraction angle 2θ of 32 degrees and a vicinity of 39 degrees. A characteristic peak appears, and it can be seen that a powder containing stannous sulfide could be produced. In Experimental Example 3 (FIG. 6), a peak of distinous trisulfide is also recognized, indicating that the powder is a mixture of stannous sulfide and distinous trisulfide. Comparing the XRD patterns of each experimental example (FIGS. 4, 6, and 7) and reference example 2 (FIG. 5), the peak half-value width is greatly different, and the experimental example group has a smaller half-value width than reference example 2. have. This is because in the production methods according to the present invention, it is possible to easily produce a powder containing stannous sulfide, and by increasing the scale of the mill, stannous sulfide having further excellent crystallinity can be obtained. It shows that a powder containing is obtained. Further, in FIG. 7 (Experimental Example 4), a peak of unreacted tin is observed, but this is because of a synthesis in which an excessive amount of tin is charged theoretically. From these results, it was confirmed that the production of stannous sulfide can be confirmed in FIG. 7, and a powder containing stannous sulfide mixed with a tin powder can be produced without going through an additional mixing step. .
次に、図８に示すＴＧチャートから、以下のことも示唆される。すなわち、参考例２では、６００℃から８００℃の間付近に、実験例２では見られない減量が生じている。係る吸熱は、結晶化の進行を示していると考えられる。したがって、実験例２では、より熱安定性の高い硫化第一錫の粉体が得られたことが示唆された。 Next, the following is also suggested from the TG chart shown in FIG. That is, in Reference Example 2, a weight loss not observed in Experimental Example 2 occurs in the vicinity of between 600 ° C. and 800 ° C. Such endotherm is considered to indicate the progress of crystallization. Therefore, in Experimental Example 2, it was suggested that stannous sulfide powder having higher thermal stability was obtained.
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、
方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。また、本製法は、その合成の原理を背景として、二種類以上の金属粉末及び硫黄を原料とした場合、複金属硫化物の合成も可能であることが容易に想定される。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, the present invention is configured substantially the same as the configuration described in the embodiment (for example, function,
The same method and result, or the same purpose and effect). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. In addition, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment. In addition, in the present production method, it is easily assumed that double metal sulfides can be synthesized when two or more kinds of metal powders and sulfur are used as raw materials against the background of the synthesis principle.
ａ原料投入口、ｂ…水冷ジャケット、ｃ…ボール、ｄ…モーター、ｅ…排出格子、ｆ…排出格子蓋、ｇ…排出口、ｈ…バネ、ｉ…土台、ｊ…振動子、ｋ…振動調整おもり、ｍ…フランジ部、１…容器本体、１０…ミル a raw material inlet, b ... water cooling jacket, c ... ball, d ... motor, e ... discharge grid, f ... discharge grid lid, g ... discharge port, h ... spring, i ... base, j ... vibrator, k ... vibration Adjusting weight, m ... flange, 1 ... container body, 10 ... mill
Claims (6)
前記ミルを稼働して前記錫及び前記硫黄を機械的活性処理し、前記錫及び前記硫黄の合成反応熱による連鎖的な合成反応を行う処理工程と、
を含み、
前記仕込工程が、前記ミルの内部温度が前記硫黄の融点よりも低い温度で行われる、
硫化第一錫を含む粉体の製造方法。 A step of introducing the tin powder and the sulfur powder or lump into the mill, wherein the ratio of the number of sulfur atoms to the number of tin atoms (S / Sn) is 0.95 or more and 1.50 or less;
A processing step of mechanically treating the tin and the sulfur by operating the mill and performing a chain synthesis reaction by the synthesis reaction heat of the tin and the sulfur;
Including
The charging step is performed at a temperature at which the internal temperature of the mill is lower than the melting point of the sulfur.
A method for producing a powder containing stannous sulfide.
前記硫化第一錫を含む粉体は、硫化第一錫、錫及び硫化第一錫の混合物、並びに、硫化第一錫と三硫化二錫の混合物のいずれかである、
硫化第一錫を含む粉体の製造方法。 In claim 1,
The powder containing stannous sulfide is any one of stannous sulfide, a mixture of tin and stannous sulfide, and a mixture of stannous sulfide and distinous trisulfide.
A method for producing a powder containing stannous sulfide.
前記ミルは、振動ボールミルである、硫化第一錫を含む粉体の製造方法。 In claim 1 or claim 2,
The said mill is a vibration ball mill, The manufacturing method of the powder containing a stannous sulfide.
前記仕込工程は、前記ミルの内部温度が８０℃以下の温度で行われる、硫化第一錫を含む粉体の製造方法。 In any one of Claims 1 to 3,
The said charging process is a manufacturing method of the powder containing stannous sulfide performed by the internal temperature of the said mill being 80 degrees C or less.
前記仕込工程において、前記ミルに導入される前記錫の粉体及び前記硫黄の粉体又は塊の合計の質量は、３００ｇ以上である、硫化第一錫を含む粉体の製造方法。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
The method for producing a powder containing stannous sulfide, wherein the total mass of the tin powder and the sulfur powder or lump introduced into the mill in the charging step is 300 g or more.
前記ミルの容積は、０．００５ｍ３以上である、硫化第一錫を含む粉体の製造方法。 In any one of Claims 1 thru | or 5,
The manufacturing method of the powder containing the stannous sulfide whose volume of the said mill is 0.005 m < 3 > or more.
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