JP2547783B2 - 水酸化ニッケルの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、水酸化ニッケルの製造方法、特に嵩比重が
1.6以上の特性を示す高品位の水酸化ニッケルの製造方
法に関するものである。

かかる水酸化ニッケルは、Zn−Ni電池やFe−Ni電池の
カソード材料、Ni−Cd電池などの電池用ニッケル源、鋼
板のNi−Znめっき用中和剤、化成品や、触媒用などの原
材料として広く使われているものである。特に、前記電
池用の水酸化ニッケルとしては、嵩比重（タップ比重）
1.6以上の性能の高品位のものが要求される。

（従来の技術） 従来、水酸化ニッケルの製造方法としては、例えば、
特公昭48−11477号公報、特開昭48−18195号公報、特公
昭53−6119号公報、特開昭53−129194号公報、特開昭54
−77297号公報、特開昭57−51131号公報あるいは特開昭
60−255632号公報など、多数提案されている。

しかし、上記の各従来技術によれば、 （１） ニッケル塩溶液の種類，例えば塩化ニッケル，
硫酸ニッケル，硝酸ニッケルなどによって反応生成条件
が異なり、技術の汎用性に乏しい。

（２） 生産性向上のあまりニッケル塩溶液が高濃度と
なり、しかも温度40℃以上で反応させるために塩基性化
合物など中間生成物が共存し、高品位でしかもタップ比
重1.6以上の製品が得られない。

（３） 用水がイオン交換水など特殊な用水に限られ
る。

（４） 生成スラリーの沈降性及び過性（分離性）が
不良で、操作時に酸化されるなど、変質するおそれが多
い。

（５） 生成スラリーの過分離液（高濃度のアルカリ
液）は再利用しないので、排水処理が困難である。

（６） 洗滌後のケーキの乾燥温度が低いため、製品の
水分含有量が高く、しかも長時間の処理が必要で、高品
位のものが得られない。

（７） 設備や操作が煩雑で、設備費が嵩む。

などの多くの問題点を抱えていた。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、上述の如き従来技術が抱えている各
種の問題点を悉く解消し、高品位でしかもタップ比重が
1.6以上の特性を有する水酸化ニッケルの製造方法を提
案することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らの知見したところによれば、水酸化ニッケ
ルの生成に影響を及ぼす要因としては、原料ニッケル塩
溶液と水酸化アルカリ溶液とを同時に反応させる際のニ
ッケル塩溶液の濃度,pH,温度，時間及び生成したスラリ
ーの熟成時間などがあり、これらの要因について好適な
範囲に維持すれば、いわゆる過性（沈降性大で分離性
良好）や耐酸化性などに優れると共に嵩比重1.6以上の
高品位水酸化ニッケルが製造できることを確かめた。

すなわち、本発明は、先ず反応槽内に上水に水酸化ア
ルカリを加えることによりpHを12〜13に調整した少量の
pH調整液を撹拌下に保持しておき、次いでその反応槽内
に濃度0.1モル／以下のニッケル塩溶液と濃度５％以
下の水酸化アルカリ溶液を該反応槽内のpHが12〜13を維
持できるように所定量添加し、反応させる方法を提案す
る。

なお、前記ニッケル塩溶液としては、塩化ニッケル，
硫酸ニッケル，硝酸ニッケルなどいずれの塩類でもよ
く、また前記水酸化アルカリ溶液としては、水酸化ナト
リウムあるいは水酸化カリウムを用いる。

そして、本発明の処理において、反応時間は１バッチ
30分以内が好ましい。この反応時間が30分以上になると
嵩比重1.6以上の製品が得られないからである。

また、反応槽内に生成するスラリーは、熟成の時間を
10時間以上が好ましい。このような熟成を行うと、沈降
性，分離性が良好になるため、不純物の除去が容易にな
ると共に遠心分離された水酸化アルカリ溶液を循環させ
て再利用するのに有効だからである。

なお、本発明において該嵩比重（タップ比重）とは、
メスシリンダーに試料の一定量を秤取して入れ、机上で
内容物の容積の減少を認めなくなるまでシリンダーの底
を叩いたのち容積を測定し、そして前記試料の重量を容
積で除して算出した値をもって示す。

（作 用） 以下に本発明製造方法の詳細を説明する。

濃度0.1モル／以下のニッケル塩溶液を使いかつ水
酸化アルカリ溶液と反応させる際にpH12〜13に調整する
理由は、反応条件と嵩比重ならびに不純物との関係を示
す第１図から判るように、ニッケル塩溶液の濃度0.1モ
ル／以上,pH12以下で反応させた場合、塩化物，硫酸
化物，窒化物が一部生成するため純粋な水酸化ニッケル
を得ることができないし、嵩比重1.6以上の水酸化ニッ
ケルを得ることができないためである。すなわち、スラ
リーの沈降性及び過性（沈降性および分離性）が不良
となるため不純物の除去が困難になるのである。

また、１バッチの反応時間を30分以内とするのは、第
１図に明らかなように、時間は短いほど嵩比重が高くな
る傾向があるためである。

なお、本発明においては反応を常温で行うが、これは
品位の良否にかかわる生成スラリーの過性および品位
に何ら影響がなく加温の必要がないためである。

次に、本発明においては、ニッケル塩溶液と水酸化ア
ルカリ溶液を添加する際、従来法のように底部に吹込む
など特殊な操作は全く不要である。例えば、従来法のよ
うに、コスト面を重視して高濃度なニッケル塩溶液に水
酸化アルカリ溶液を同時に反応槽の底部に吹込むなど特
殊な添加操作を実施しても、それは局部的なものにしか
すぎず、純粋な水酸化ニッケルを生成する以前に生成す
る塩基性の中間生成物を一部含有することになるため、
嵩比重が低く、過性の不良なスラリーとなってしま
う。

つぎに、本発明による水酸化ニッケルの製造方法は従
来法と異なり、多種のニッケル塩溶液，例えば塩化ニッ
ケル，硫酸ニッケル，硝酸ニッケルなどのいずれを使用
しても同一条件で対応できる製造方法である。このニッ
ケル塩の濃度は、本発明者らが知見したところによれ
ば、希薄なものほど良いということである。すなわち、
希薄なものほど塩基性の中間体物質の生成がなく、高品
位でしかも嵩比重の高い製品が得られるのである。こう
した観点から本発明においては、濃度0.1モル／以下
のニッケル塩溶液を使う。

そしてこのニッケル塩溶液に対しては、濃度５％以下
の水酸化アルカリ溶液を、予め反応槽内に投入しておく
pH調整液についてのpHを12〜13に維持するに足る量，す
なわち1.0〜1.2当量を、前記ニッケル塩溶液と同時に添
加する。ここで使う水酸化アルカリ溶液としては、水酸
化ナトリウム及び水酸化カリウムなどを使用し、その添
加方法も従来法のように反応槽の底部に吹込むなど特殊
な操作は必要としない。

次に本発明においては、反応槽内に生成した水酸化ニ
ッケルのスラリーを10時間以上熟成させる。この理由
は、熟成時間の長短によって生成した水酸化ニッケル粒
子の成長速度が変化し、生成スラリーの過性の良し悪
しに伴う不純物の除去率、嵩比重などの特性に大きな影
響を及ぼすので適切な時間設定が必要となる。本発明に
おいては、第１図からも判るように、高品位で、しかも
嵩比重1.6以上の製品を得るためには、10時間以上の熟
成時間を必要とすることが明白である。

次に、上述のようにして得られる生成スラリーに分離
する。この分離については、本発明法により得られるス
ラリーの場合は沈降性大で過性も良好なので、フィル
タープレスや真空過機でも対応できるが、電池用材な
ど特に高品位及び高嵩比重のものが要求されるので、遠
心分離機で行うとよい。また、分離，洗滌された水酸化
ニッケルのケーキは、90％前後の水分を含有している。
従って、このケーキはやがて乾燥するが、この点に関
し、従来の乾燥方法は80℃以下の低温で乾燥していたた
めに長時間を要した。従って、一部三価の水酸化物を生
成するなど変質するおそれがあったが、本発明方法で精
製したケーキの場合、乾燥温度120℃で短時間で効率よ
く乾燥できるので、変質することもなくほとんどの付着
水を除去できる。なお、本発明で使用する用水は、すべ
て上水の使用が可能で、イオン交換水など特殊な用水は
必要としない。その分離液はアルカリ溶液として循環し
再利用する。

（実施例） 実施例１ 溶量0.5m³の反応槽に予め上水でpH12〜13に調整した
水酸化ナトリウムによるpH調整液50投入し、これを可
搬式撹拌機（0.75KW,30RPM）で撹拌し、次いでこの反応
槽内に上水を用いて調整した濃度0.001〜1.5モル／の
塩化ニッケル溶液275と濃度５％の水酸化ナトリウム
溶液の所定量（1.00〜1.20当量）とを、常温でポンプ
（シールレス）によってpH12〜13を維持させながら10〜
30分で添加し反応させた。

生成した水酸化ニッケルのスラリーは、pH12〜13を維
持して10〜30時間常温で熟成したのち、上澄液（アルカ
リ液）は再利用のため循環させ、沈降スラリーは遠心分
離機を使ってケーキとした。

得られたケーキは90％前後の水分を含有していたの
で、５％スラリーになるよう上水でpH12〜13に調整した
水酸化ナトリウム溶液を加え、常温で可搬式撹拌機によ
り30分間撹拌洗滌したのち遠心分離した。この水酸化ナ
トリウム溶液によるリパルプ洗滌を反復したのち、さら
に５％スラリーになるよう上水を加え同様の操作を１回
行った。

洗滌（アルカリ液２回，上水１回の合計３回）して得
られたケーキは120℃で16〜24時間乾燥したのち、含有
成分量及び嵩比重について調査した。なお、嵩比重の粒
度は75〜450μｍに粉砕して測定した。

調査の結果は第１表および第１図に示す。

この第１表に示した結果から明らかなように、塩化ニ
ッケル溶液の濃度が低く反応pHが低い場合、および濃度
が高く反応pHが高い場合とも不純物の含有量が高く、タ
ップ比重も低いという結果が得られた。また、反応時間
を長くするといずれも高品位のものが得られるが、嵩比
重は小さいという結果が得られ、さらに熟成時間を短く
した場合、いずれも不純物の含有量が高かった。

これに対し、本発明の方法であるNo.1およびNo.4〜N
o.7の例では、いずれも不純物の含有量が低く、高品位
で嵩比重の高い電池用などに適応できる製品が得られ
た。

実施例２ ニッケル塩として硫酸ニッケル溶液を、水酸化アルカ
リとして水酸化カリウム溶液を用いて上記実施例１と同
一条件によって水酸化ニッケルの製品を得て調査を行っ
た。なお、洗滌アルカリ液は水酸化カリウムを使用し
た。調査の結果は第２表に示すとおりである。

第２表に示した結果から明らかなように、ニッケル塩
として硫酸ニッケル溶液を使用し、水酸化アルカリとし
て水酸化カリウム溶液を使用した場合も、前記実施例１
の塩化ニッケル溶液と水酸化ナトリウム溶液によるる製
造方法と同様の結果を示し、本発明の方法によって高品
位で嵩比重の高い製品が得られた。

実施例３ ニッケル塩として硝酸ニッケル溶液を、水酸化アルカ
リとして水酸化ナトリウム溶液を用いて実施例１と同一
条件によって水酸化ニッケルの製品を得て調査を行っ
た。なお、洗滌アルカリ液は水酸化ナトリウムを使用し
た。

調査の結果は第３表に示す通りである。

この第３表に示した結果から明らかなように、ニッケ
ル塩として硝酸ニッケル溶液を、水酸化アルカリとして
水酸化ナトリウム溶液を使用した場合でも、実施例１及
び実施例２による製造方法と同様の結果を示し、本発明
の方法によって高品位で嵩比重1.6以上の製品が得られ
た。

（発明の効果） 上述の説明ならびに実施例の結果から明らかなよう
に、本発明製造方法によれば、電池用をはじめとして各
種産業分野に広く適応できる、嵩比重1.6以上で不純物
の少ない高品位の水酸化ニッケルを簡便な操作で得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、水酸化ニッケルの各種製造条件が嵩比重と不
純物量に与える影響を示すグラフである。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−255632（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−77297（ＪＰ，Ａ) 特公 昭54−3836（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭53−6119（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ニッケル塩溶液と水酸化アルカリ溶液を、
   pH調整下に反応させることにより嵩比重1.6以上の水酸
   化ニッケルを製造するに際し、まず反応槽内に水酸化ア
   ルカリを使ってpH12〜13に調整したpH調整液を収容して
   おき、次いでその反応槽内に0.1モル／以下のニッケ
   ル塩溶液の所定量を添加すると同時に該反応槽内を常に
   pH12〜13に維持するに足る量の水酸化アルカリを共に添
   加攪拌することを特徴とする水酸化ニッケルの製造方
   法。
2. 【請求項２】上記反応槽内における反応を、反応時間を
   30分以内とし、生成したスラリーの熟成時間を10時間以
   上として行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の製造方法。