JP6726396B2 - ニッケル粉の製造方法 - Google Patents

ニッケル粉の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6726396B2
JP6726396B2 JP2016030801A JP2016030801A JP6726396B2 JP 6726396 B2 JP6726396 B2 JP 6726396B2 JP 2016030801 A JP2016030801 A JP 2016030801A JP 2016030801 A JP2016030801 A JP 2016030801A JP 6726396 B2 JP6726396 B2 JP 6726396B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nickel
nickel powder
producing
sulfate
reduction
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
JP2016030801A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017150002A5 (ja
JP2017150002A (ja
Inventor
伸一 平郡
伸一 平郡
佳智 尾崎
佳智 尾崎
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.)
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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
Priority to JP2016030801A priority Critical patent/JP6726396B2/ja
Application filed by Sumitomo Metal Mining Co Ltd filed Critical Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority to EP17756332.7A priority patent/EP3421626A4/en
Priority to US16/078,071 priority patent/US20190047052A1/en
Priority to PCT/JP2017/005528 priority patent/WO2017145892A1/ja
Priority to CN201780012430.7A priority patent/CN108699627A/zh
Priority to AU2017223933A priority patent/AU2017223933B2/en
Priority to CA3014282A priority patent/CA3014282A1/en
Publication of JP2017150002A publication Critical patent/JP2017150002A/ja
Priority to PH12018501729A priority patent/PH12018501729A1/en
Publication of JP2017150002A5 publication Critical patent/JP2017150002A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6726396B2 publication Critical patent/JP6726396B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B23/00Obtaining nickel or cobalt
    • C22B23/04Obtaining nickel or cobalt by wet processes
    • C22B23/0453Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10Sintering only
    • B22F3/1003Use of special medium during sintering, e.g. sintering aid
    • B22F3/1007Atmosphere
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • B22F9/18Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
    • B22F9/24Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from liquid metal compounds, e.g. solutions
    • B22F9/26Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from liquid metal compounds, e.g. solutions using gaseous reductors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/16Sintering; Agglomerating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B23/00Obtaining nickel or cobalt
    • C22B23/04Obtaining nickel or cobalt by wet processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/20Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching
    • C22B3/26Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by liquid-liquid extraction using organic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B5/00General methods of reducing to metals
    • C22B5/02Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
    • C22B5/12Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by gases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2201/00Treatment under specific atmosphere
    • B22F2201/01Reducing atmosphere
    • B22F2201/013Hydrogen
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2301/00Metallic composition of the powder or its coating
    • B22F2301/15Nickel or cobalt
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2304/00Physical aspects of the powder
    • B22F2304/10Micron size particles, i.e. above 1 micrometer up to 500 micrometer
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

本発明は、硫酸ニッケルアンミン錯体溶液から高純度なニッケル粉、及びそのニッケル粉を固めたブリケットを得る方法に関するものである。
特に湿式ニッケル製錬プロセスで発生した工程内の中間生成溶液の処理に適用できる。
湿式製錬プロセスを用いてニッケル粉を工業的に製造する方法として、原料を硫酸溶液に溶解後、不純物を除去する工程を経て、得た硫酸ニッケル溶液にアンモニアを添加し、ニッケルのアンミン錯体を形成させ、生成した硫酸ニッケルアンミン錯体溶液に水素ガスを供給しニッケルを還元することによりニッケル粉を製造する方法が知られている。
例えば、非特許文献1には還元反応時に鉄化合物を種晶として添加し、鉄化合物上にニッケルを析出させるニッケル粉の製造プロセスが記載されているが、製品中への種晶由来の鉄混入がある点が課題である。
さらに、水素ガス以外の還元剤を用いてニッケル粉を得る方法もこれまでに提案されてきている。
例えば、特許文献1には安価で、かつ耐侯性に優れ、樹脂と混練した状態で電気抵抗が低く、初期電気抵抗および使用中の電気抵抗を低減し、長期間にわたり安定して使用でき、導電ペーストおよび導電樹脂用の導電性粒子として好適なニッケル粉、およびその製造方法が開示されている。
この特許文献1に開示されるニッケル粉は、コバルトを1〜20質量%含有し、残部がニッケルおよび不可避不純物からなり、一次粒子が凝集した二次粒子で構成されるニッケル粉であって、酸素含有量が0.8質量%以下である。二次粒子の表層部にのみコバルトを含有し、その表層部におけるコバルト含有量が1〜40質量%とすることが好ましい、とされている。
しかしながら、開示される製造方法に沿って、ニッケル粉を得ようとする場合、コバルトが共存することになり、例えばニッケル酸化鉱石のようにニッケルとコバルトが共存して存在し、これらを分離してそれぞれを高純度かつ経済的に回収しようとする用途には適していない。
さらに特許文献2には、粒子凝集物を生じにくいように改善された、液相還元法による金属粉末の製造方法が提供されている。
この製造方法は、金属化合物、還元剤、錯化剤、分散剤を溶解することにより、金属化合物に由来する金属イオンを含有する水溶液を作製する第1工程と、水溶液のpH調整をすることにより金属イオンを還元剤により還元させ、金属粉末を析出させる第2工程とを備える金属粉末の製造方法である。
しかし、この製造方法は高価な薬剤を用いて高コストであり、上記ニッケル製錬として大規模に操業するプロセスに適用するには経済面で有利とはいえない。
以上のように様々なニッケル粉を製造するプロセスが提案されているが、工業的に安価な水素ガスを用いて高純度のニッケル粉を製造する方法は提唱されていなかった。
特開2005−240164号公報 特開2010−242143号公報
POWDER METALLURGY、1958、No.1/2、P.40−52
このような状況の中で、本発明は工業的に安価な水素ガスを使用し、微小なニッケル粉を用いて硫酸ニッケルアンミン錯体溶液からの高純度のニッケル粉の粗大な粒を生成する製造方法の提供を目的とするものである。
このような課題を解決する本発明の第1の発明は、ニッケルとコバルトを含有する硫酸酸性溶液に、下記(1)から(5)に示す処理を施すことを特徴とするニッケル粉の製造方法である。
(記)
(1)ニッケルとコバルトを含有する硫酸酸性溶液に、水酸化アルカリを添加し、pH調整後液を得るpH調整工程。
(2)前記pH調整工程で得たpH調整後液を抽出剤と接触させて、抽残液と抽出後有機相に分離し、次いで前記抽出後有機相に下記固液分離工程で得た主としてNaイオン、Mgイオン、硫酸イオン、アンモニウムイオンの不純物を含む還元後液を接触させて、ニッケルを含有する交換後水相とコバルトと前記不純物を含む交換後有機相とに分離する溶媒抽出工程。
(3)前記溶媒抽出工程で得た交換後水相に、硫酸アンモニウム、もしくは下記固液分離工程で得た還元後液と硫酸アンモニウムを添加し、硫酸ニッケルアンミン錯体溶液を得る錯化工程。
(4)前記錯化工程で得た硫酸ニッケルアンミン錯体溶液に、種晶を添加して作製した混合スラリー中に水素ガスを吹き込み、前記種晶の表面上にニッケルを析出させて形成したニッケル粉を含む還元スラリーを得る還元工程。
(5)前記還元工程で得た還元スラリーを固液分離してニッケル粉と主としてNaイオン、Mgイオン、硫酸イオン、アンモニウムイオンの不純物を含む還元後液を得た後、一方の得られた還元後液を前記溶媒抽出工程での使用、或いは前記溶媒抽出工程と錯化工程の両者での使用を繰り返し、
他方の得られたニッケル粉を粒径により篩別し、予め設定した粒径より小さなニッケル粉を、前記錯化工程、還元工程のいずれか又は両者に種晶としての添加を繰り返すことで、粗大なニッケル粉を得る固液分離工程。
本発明の第2の発明は、第1の発明における溶媒抽出工程が、得られた交換後有機相に、水を接触させてコバルト回収液と逆抽出後有機とに分離し、次いで前記逆抽出後有機を抽出剤に繰り返し用いることを特徴とするニッケル粉の製造方法である。
本発明の第の発明は、第の発明における篩別された予め設定された粒径より小さいニッケル粉の平均粒径が、0.1〜100μmの大きさであることを特徴とするニッケル粉の製造方法である。
本発明の第の発明は、第1の発明における還元工程が、混合スラリーを作製する際、ポリアクリル酸、アクリル酸塩、スルホン酸塩のうち、1種類以上を含む分散剤をさらに添加することを特徴とするニッケル粉の製造方法である。
本発明の第の発明は、第1の発明における還元工程の添加する種晶の添加量が、硫酸ニッケルアンミン錯体溶液中のニッケル重量に対し、1〜100%となる量であることを特徴とするニッケル粉の製造方法である。
本発明の第の発明は、第1の発明におけるニッケルとコバルトを含有する硫酸酸性溶液が、ニッケルおよびコバルトの混合硫化物、粗硫酸ニッケル、酸化ニッケル、水酸化ニッケル、炭酸ニッケル、金属ニッケルの粉末の少なくとも1種を含むことを特徴とするニッケル粉の製造方法である。
本発明の第の発明は、第1の発明における抽出剤が、2−エチルヘキシルホスホン酸モノ2−エチルヘキシルエステルまたはジ−(2,4,4−トリメチルペンチル)ホスフィン酸であることを特徴とするニッケル粉の製造方法である。
本発明の第の発明は、第1の発明における硫酸ニッケルアンミン錯体溶液中の硫酸アンモニウム濃度が、100〜500g/Lの範囲で、かつアンモニウム濃度が、前記錯体溶液中のニッケル濃度に対してモル比で2.0以上であることを特徴とするニッケル粉の製造方法である。
本発明の第の発明は、第1の発明における還元工程が、温度を150〜200℃、及び圧力を1.0〜4.0MPaの範囲に維持して行うことを特徴とするニッケル粉の製造方法である。
本発明の第1の発明は、第1の発明における還元工程並びに固液分離工程を経て得られたニッケル粉を、団鉱機を用いて塊状のニッケルブリケットに加工するニッケル粉団鉱工程と、その得られた塊状のニッケルブリケットを、水素雰囲気中で温度500〜1200℃での保持条件により、焼結処理を行い、焼結体のニッケルブリケットを形成するブリケット焼結工程を含むことを特徴とするニッケル粉の製造方法である。
本発明の第1の発明は、第1の発明における固液分離工程で得られた還元終液を濃縮し、硫酸アンモニウムを晶析させて硫安結晶を回収する硫安回収工程を含むことを特徴とするニッケル粉の製造方法である。
本発明の第1の発明は、第1の発明における固液分離工程で得られた還元終液に、アルカリを加えて加熱し、アンモニアガスを揮発させ回収するアンモニア回収工程を含むことを特徴とするニッケル粉の製造方法である。
本発明によれば、硫酸ニッケルアンミン錯体溶液から、水素ガスを用いてニッケル粉を生成する製造方法において、その製品を汚染しない種晶を用いることにより、高純度な、ニッケル粉を容易に得ることができる。
本発明のニッケル粉の製造フロー図である。
本発明は、硫酸ニッケルアンミン錯体溶液からニッケル粉を得る製造方法であって、湿式製錬プロセスの中間生成物である工程液に、下記(1)〜(5)に示す工程を施すことによって、硫酸ニッケルアンミン錯体溶液から、より不純物の少ない高純度ニッケル粉を製造することを特徴とするものである。
以下、図1に示す本発明の高純度ニッケル粉の製造フロー図を参照して、本発明の高純度ニッケル粉の製造方法を説明する。
[浸出工程]及び「(1)pH調整工程」
先ず、「浸出工程」は、出発原料となる、ニッケルおよびコバルト混合硫化物、粗硫酸ニッケル、酸化ニッケル、水酸化ニッケル、炭酸ニッケル、ニッケル粉などから選ばれる一種、または複数の混合物から成る工業中間物などのニッケル含有物を、硫酸により溶解して、ニッケルを浸出させて浸出液(ニッケルを含む溶液)を生成する工程で、特開2005−350766号公報などに開示された公知の方法を用いて行われる。
次に、「(1)pH調整工程」により、この浸出液に水酸化アルカリを用いたpH調整を行い、「(2)溶媒抽出工程」に供する。
[(2)溶媒抽出工程]
この「(2)溶媒抽出工程」は、浸出工程で得られた後、pH調整された浸出液と有機相を接触させ、ニッケル、コバルトなどの成分を有機相に分配させ、ニッケル、コバルトなどを抽出した有機相を、製造初期には水相に硫酸又は硫酸アンモニウムを用い、製造中には「(4)還元工程」から繰り返し戻される還元後液を水相に用い、その水相と接触させることにより、ニッケルを水相へ分配させ、水相中のニッケル濃度を高め、他の異なる成分の濃度を低くするものである。
本発明では有機相に2−エチルヘキシルホスホン酸モノ2−エチルヘキシルエステルまたはジ−(2,4,4−トリメチルペンチル)ホスフィン酸を用いて浸出液中の不純物元素、特にコバルトを選択的に抽出し、高純度の硫酸ニッケルアンミン錯体溶液を形成する効果が高いものである。
[(3)錯化工程]
「(2)溶媒抽出工程」で得られた高純度の硫酸ニッケルアンミン錯体溶液に、硫酸アンモニウム添加し、錯体溶液中のニッケルのすべてをアンミン錯体の形態とする工程である。
このときの硫酸アンモニウムは、その濃度を溶液中のニッケル濃度に対しモル比で2.0以上になるようにアンモニアを調整する。添加する硫酸アンモニアのアンモニウム濃度が2.0未満ではニッケルがアンミン錯体を形成せず、水酸化ニッケルの沈殿が生成してしまう。
また、「(2)溶媒抽出工程」において、繰り返し戻される還元後液中には、すでに硫酸アンモニウムが含まれており、この「(3)錯化工程」で、添加する硫酸アンモニウムは、溶液中のニッケル濃度に対しモル比で2.0以上とするための不足分を補加するだけでよい。
さらに本工程における硫酸アンモニウム濃度は、100〜500g/Lが好ましく、500g/Lを超えると溶解度を超えてしまい、結晶が析出して、プロセスのメタルバランス上、100g/L未満を達成するのは困難である。
[硫酸ニッケルアンミン錯体溶液からのニッケル粉製造工程]
硫酸ニッケルアンミン錯体溶液からニッケル粉を製造する工程を以下に説明する。
<(a)種晶添加工程>
上記錯化工程で得られた硫酸ニッケルアンミン錯体溶液に、平均粒径が1〜20μmのニッケル粉を種晶としてニッケル粉スラリーの形態で添加して種晶を含む混合スラリーを形成する。
このときに添加する種晶の重量は、硫酸ニッケルアンミン錯体溶液中のニッケル重量に対し1〜100%が好ましい。1%未満では次工程の還元時の反応効率が著しく低下する。また100%を超えると使用量が多く、種晶製造にコストが掛かり、経済的ではない。
さらに、同時に分散剤を添加しても良い。この分散剤を添加することにより種晶が分散するため、次工程の還元工程の効率を上昇させることができる。
使用する分散剤としては、アクリル酸塩又はスルホン酸塩を有するものであれば特に限定されないが、工業的に安価に入手できるものとしてリグニンスルホン酸塩、ポリアクリル酸塩が好ましい。
[(4)還元工程]
「(a)種晶添加工程」で得られた混合スラリーに水素ガスを吹き込み、溶液中のニッケルを種晶上に析出させた還元スラリーを生成する。このとき、反応温度は100〜200℃が好ましい。100℃未満では還元効率が低下し、200℃を超えても反応への影響はなく熱エネルギー等のロスが増加する。
また、反応時の圧力は1.0〜4.0MPaが好ましい。1.0MPa未満では反応効率が低下し、4.0MPaを超えても反応への影響はなく水素ガスのロスが増加する。
「(a)種晶添加工程」で得られた混合スラリーの液中には、不純物として主にマグネシウムイオン、ナトリウムイオン、硫酸イオン、アンモニウムイオンが存在するが、いずれも溶液中に残留するため、高純度のニッケル粉を生成することができる。
[(5)固液分離工程]
次に、「(4)還元工程」で得られた還元スラリーを、固液分離して高純度ニッケル粉を固相成分として、また、液相成分として還元後液を回収する。
[(b)ニッケル交換工程]
「(5)固液分離工程」で得られた還元後液を、「(2)溶媒抽出工程」に繰り返し戻し、ニッケル濃度を高めた硫酸ニッケルアンミン錯体溶液を得る。
<(c)成長工程>
「(5)固液分離工程」で回収した高純度のニッケル粉に、「(b)ニッケル交換工程」で得られたニッケル濃度を高めた硫酸ニッケルアンミン錯体溶液を加え、「(4)還元工程」と同様の方法により水素ガスを供給する。これにより高純度のニッケル粉上にニッケルが還元析出するため、粒子を成長させることができる。
また、本成長工程を複数回繰り返して行なうこと、即ち、得られた高純度ニッケル粉を「(5)固液分離工程」からの高純度のニッケル粉の代りに用いることにより、より嵩密度が高く、より粒径が大きな高純度のニッケル粉を生成することができる。
さらに、得られたニッケル粉に対して、以下のニッケル粉団鉱工程やブリケット焼成工程を経てより粗大で酸化し難く取り扱いしやすいブリケットの形状に仕上げても良い。
[ニッケル粉団鉱工程]
本発明により製造される高純度のニッケル粉は、製品形態として、乾燥後に団鉱機等により成形加工を行ない塊状のニッケルブリケットを得る。
また、このブリケットへの成形性を向上させるために、場合によってはニッケル粉に水等の製品品質を汚染しない物質をバインダーとして添加する。
[ブリケット焼結工程]
団鉱工程で作製したニッケルブリケットは、水素雰囲気中で焙焼、焼結を行ないブリケット焼結体を作製する。この処理では強度を高めると共に、微量残留するアンモニア、硫黄成分の除去を行なうもので、その焙焼・焼結温度は、500〜1200℃が好ましく、500℃未満では焼結が不十分となり、1200℃を超えても効率がほとんど変わらずエネルギーのロスが大きくなる。
以下、実施例を用いて本発明を、より詳細に説明する。
[(a)種晶添加工程]
ニッケル75gが含まれる硫酸ニッケル溶液と硫酸アンモニウム330gを含む溶液に、25%アンモニア水を191ml添加し、合計の液量が1000mlになるように調整した硫酸ニッケルアンミン錯体溶液を作製した。この作製した溶液に平均粒径2μmのニッケル粉を種晶として7.5gを添加して混合スラリーを作製した。
[(4)還元工程]
「(a)種晶添加工程」で作製した混合スラリーを、オートクレーブにて撹拌しながら185℃に昇温し、オートクレーブ内の圧力が3.5MPaになるように水素ガスを吹き込み、供給して還元処理であるニッケル粉生成処理を行った。
水素ガスの供給後、1時間が経過した後に水素ガスの供給を停止し、オートクレーブを冷却した。
[(5)固液分離工程]
冷却後に得られた還元スラリーを濾過による固液分離処理し、高純度の小径ニッケル粉と還元後液を回収した。このときの回収したニッケル粉は70gであった。また、還元後液中のニッケル濃度は5g/Lであった。
[(b)ニッケル交換工程]
「(5)固液分離工程」で回収した還元後液に、ニッケルを10g/L含む有機溶媒を有機相/水相比が10/Lとなるように混合した。その後、静置させ得られた水相中のニッケル濃度は100g/Lであった。
[(c)成長工程]
次に、上記「(b)ニッケル交換工程」で得られたニッケル濃度を高めた硫酸ニッケルアンミン錯体溶液に、上記「(5)固液分離工程」で得られた高純度の小径ニッケル粉を全量添加してスラリーを作製した。
このスラリーをオートクレーブにて撹拌しながら185℃に昇温し、オートクレーブ内の圧力が3.5MPaになるように水素ガスを吹き込み、供給した。
水素ガスの供給後、1時間が経過した後に水素ガスの供給を停止し、オートクレーブを冷却した。冷却後に得られたスラリーを濾過による固液分離処理し、高純度の粒成長したニッケル粉を回収した。
実施例1と同じ硫酸ニッケルアンミン錯体溶液1000mlに、種晶として平均粒径1μmのニッケル粉を75g添加した後、オートクレーブにて撹拌しながら185℃に昇温し、オートクレーブ内の圧力が3.5MPaになるように水素ガスを吹き込み、供給した。
水素ガスの供給後、1時間が経過した後に水素ガスの供給を停止し、オートクレーブを冷却した。冷却後に得られたスラリーを濾過による固液分離処理を施し、回収したニッケル粉を純水で洗浄した後、ニッケル粉の不純物品位を分析した。MgやNaはニッケル粉への混入はなく、高純度のNi粉を生成することができた。
実施例1で使用した種晶22.5gとリグニンスルホン酸ナトリウム1.5g、硫酸ニッケル336g、硫酸アンモニウム330gを含む溶液に、25%アンモニア水を191ml添加し、合計の液量が1000mlになるように調整した混合スラリーを作製した。
次に、その混合スラリーをオートクレーブにて撹拌しながら185℃に昇温し、オートクレーブ内の圧力が3.5MPaになるように水素ガスを吹き込み、供給した。水素ガスの供給後、1時間が経過した後に水素ガスの供給を停止した。オートクレーブの冷却後、得られたスラリーを濾過による固液分離処理し、ニッケル粉を回収した。
このとき、反応後液中のニッケル濃度は0.4g/Lであり、99%以上の還元率が得られた。
硫酸ニッケル336g、硫酸アンモニウム濃度330gを含む溶液に25%アンモニア水を191ml添加し、合計の液量が1000mlになるように調整し、1μmに粒径を調整したニッケル粉を75g添加した混合スラリーを作製した。
オートクレーブにて撹拌しながら185℃に昇温し、オートクレーブ内の圧力が3.5MPaになるように水素ガスを吹き込み、供給して、還元処理であるニッケル粉成長処理を行った。
水素ガスの供給後、1時間が経過した後に水素ガスの供給を停止した。オートクレーブを冷却後、得られた還元スラリーを濾過による固液分離処理し、小径ニッケル粉を回収した。
回収した小径ニッケル粉と硫酸ニッケル336g、硫酸アンモニウム330gを含む溶液に、25%アンモニア水を191ml添加し、合計の液量が1000mlになるように調整した。再びオートクレーブにて撹拌しながら185℃に昇温し、オートクレーブ内の圧力が3.5MPaになるように水素ガスを吹き込み、供給して粒成長処理を施した後、濾過による固液分離処理を経て、粒成長したニッケル粉を回収した。
この操作を10回繰り返し、ニッケル粉をより成長させた。
これにより得られたニッケル粉中の硫黄品位は0.04%であった。
このニッケル粉を、2%水素雰囲気中にて1000℃に加熱し60分間保持した。保持後に得られたニッケル粉中の硫黄品位は0.008%であり、焙焼により硫黄品位を低減させることができた。
(比較例1)
種晶を添加せずに、純水45ml、硫酸ニッケル六水和物20g、硫酸アンモニウム15g、28%アンモニア水10mlを混合した溶液をオートクレーブに入れ、撹拌しながら水素ガスを3.5MPaまで供給し、185℃に昇温後、6時間保持した。冷却後、オートクレーブ内を確認すると、析出物は容器と撹拌羽根上にスケールとして付着しており、粉状のニッケルを生成することはできなかった。
(比較例2)
リグニンスルホン酸ナトリウムを添加せずに、その他は実施例3の条件と同様にして還元工程を実施した。その結果、回収できたニッケル粉は33gであり、14%の回収率に留まった。

Claims (12)

  1. ニッケルとコバルトを含有する硫酸酸性溶液に、下記(1)から(5)に示す処理を施すことを特徴とするニッケル粉の製造方法。
    (記)
    (1)ニッケルとコバルトを含有する硫酸酸性溶液に、水酸化アルカリを添加し、pH調整後液を得るpH調整工程。
    (2)前記pH調整工程で得たpH調整後液を抽出剤と接触させて、抽残液と抽出後有機相に分離し、次いで前記抽出後有機相に下記固液分離工程で得た主としてNaイオン、Mgイオン、硫酸イオン、アンモニウムイオンの不純物を含む還元後液を接触させて、ニッケルを含有する交換後水相とコバルトと前記不純物を含む交換後有機相とに分離する溶媒抽出工程。
    (3)前記溶媒抽出工程で得た交換後水相に、硫酸アンモニウム、もしくは下記固液分離工程で得た還元後液と硫酸アンモニウムを添加し、硫酸ニッケルアンミン錯体溶液を得る錯化工程。
    (4)前記錯化工程で得た硫酸ニッケルアンミン錯体溶液に、種晶を添加して作製した混合スラリー中に水素ガスを吹き込み、前記種晶の表面上にニッケルを析出させて形成したニッケル粉を含む還元スラリーを得る還元工程。
    (5)前記還元工程で得た還元スラリーを固液分離してニッケル粉と主としてNaイオン、Mgイオン、硫酸イオン、アンモニウムイオンの不純物を含む還元後液を得た後、一方の得られた還元後液を前記溶媒抽出工程での使用、或いは前記溶媒抽出工程と錯化工程の両者での使用を繰り返し、
    他方の得られたニッケル粉を粒径により篩別し、予め設定した粒径より小さなニッケル粉を、前記錯化工程、還元工程のいずれか又は両者に種晶としての添加を繰り返すことで、粗大なニッケル粉を得る固液分離工程。
  2. 前記溶媒抽出工程が、得られた交換後有機相に、水を接触させてコバルト回収液と逆抽出後有機相とに分離し、次いで前記逆抽出後有機相を抽出剤に繰り返し用いることを特徴とする請求項1記載のニッケル粉の製造方法。
  3. 前記篩別された予め設定した粒径より小さなニッケル粉の平均粒径が、0.1〜100μmの大きさであることを特徴とする請求項1に記載のニッケル粉の製造方法。
  4. 前記還元工程が、混合スラリーを作製する際、ポリアクリル酸、アクリル酸塩、スルホン酸塩のうち、1種類以上を含む分散剤をさらに添加することを特徴とする請求項1記載のニッケル粉の製造方法。
  5. 前記還元工程における添加する種晶の添加量が、硫酸ニッケルアンミン錯体溶液中のニッケル重量に対し、1〜100%となる量であることを特徴とする請求項1記載のニッケル粉の製造方法。
  6. 前記ニッケルとコバルトを含有する硫酸酸性溶液が、ニッケルおよびコバルトの混合硫化物、粗硫酸ニッケル、酸化ニッケル、水酸化ニッケル、炭酸ニッケル、金属ニッケルの粉末の少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1記載のニッケル粉の製造方法。
  7. 前記抽出剤が、2−エチルヘキシルホスホン酸モノ2−エチルヘキシルエステルまたはジ−(2,4,4−トリメチルペンチル)ホスフィン酸であることを特徴とする請求項1記載のニッケル粉の製造方法。
  8. 前記硫酸ニッケルアンミン錯体溶液中の硫酸アンモニウム濃度が、100〜500g/Lの範囲で、かつアンモニウム濃度が、前記錯体溶液中のニッケル濃度に対してモル比で2.0以上であることを特徴とする請求項1記載のニッケル粉の製造方法。
  9. 前記還元工程が、温度を150〜200℃、及び圧力を1.0〜4.0MPaの範囲に維持して行うことを特徴とする請求項1記載のニッケル粉の製造方法。
  10. 前記還元工程ならびに固液分離工程を経て得られたニッケル粉を、団鉱機を用いて塊状のニッケルブリケットに加工するニッケル粉団鉱工程と、
    得られた塊状のニッケルブリケットを、水素雰囲気中で温度500〜1200℃での保持条件により、焼結処理を行い、焼結体のニッケルブリケットを形成するブリケット焼結工程を含むことを特徴とする請求項1記載のニッケル粉の製造方法。
  11. 前記固液分離工程で得た還元終液を濃縮し、硫酸アンモニウムを晶析させて硫安結晶を回収する硫安回収工程を含むことを特徴とする請求項1記載のニッケル粉の製造方法。
  12. 前記固液分離工程で得た還元終液にアルカリを加えて加熱し、アンモニアガスを揮発させ回収するアンモニア回収工程を含むことを特徴とする請求項1に記載のニッケル粉の製造方法。
JP2016030801A 2016-02-22 2016-02-22 ニッケル粉の製造方法 Active JP6726396B2 (ja)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016030801A JP6726396B2 (ja) 2016-02-22 2016-02-22 ニッケル粉の製造方法
US16/078,071 US20190047052A1 (en) 2016-02-22 2017-02-15 Method for producing nickel powder
PCT/JP2017/005528 WO2017145892A1 (ja) 2016-02-22 2017-02-15 ニッケル粉の製造方法
CN201780012430.7A CN108699627A (zh) 2016-02-22 2017-02-15 镍粉的制造方法
EP17756332.7A EP3421626A4 (en) 2016-02-22 2017-02-15 PROCESS FOR PRODUCING NICKEL POWDER
AU2017223933A AU2017223933B2 (en) 2016-02-22 2017-02-15 Method for producing nickel powder
CA3014282A CA3014282A1 (en) 2016-02-22 2017-02-15 Method for producing nickel powder
PH12018501729A PH12018501729A1 (en) 2016-02-22 2018-08-15 Method for producing nickel powder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016030801A JP6726396B2 (ja) 2016-02-22 2016-02-22 ニッケル粉の製造方法

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2017150002A JP2017150002A (ja) 2017-08-31
JP2017150002A5 JP2017150002A5 (ja) 2018-11-29
JP6726396B2 true JP6726396B2 (ja) 2020-07-22

Family

ID=59685078

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016030801A Active JP6726396B2 (ja) 2016-02-22 2016-02-22 ニッケル粉の製造方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20190047052A1 (ja)
EP (1) EP3421626A4 (ja)
JP (1) JP6726396B2 (ja)
CN (1) CN108699627A (ja)
AU (1) AU2017223933B2 (ja)
CA (1) CA3014282A1 (ja)
PH (1) PH12018501729A1 (ja)
WO (1) WO2017145892A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6624464B2 (ja) * 2017-12-21 2019-12-25 住友金属鉱山株式会社 ニッケル粉の製造方法
JP7194349B2 (ja) * 2018-07-13 2022-12-22 住友金属鉱山株式会社 ニッケル粉の製造方法
JP7016484B2 (ja) * 2018-08-10 2022-02-07 住友金属鉱山株式会社 ニッケル粉の製造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101428349B (zh) * 2008-07-29 2011-06-22 张建玲 一种镍钴金属粉末的制备方法
JP5828923B2 (ja) * 2014-01-30 2015-12-09 国立大学法人高知大学 ニッケル粉の製造方法
JP6099601B2 (ja) * 2014-02-17 2017-03-22 国立大学法人高知大学 ニッケル粉の製造方法
JP5811376B2 (ja) * 2014-02-17 2015-11-11 住友金属鉱山株式会社 水素還元ニッケル粉の製造に用いる種結晶の製造方法
JP6442298B2 (ja) * 2014-03-26 2018-12-19 国立大学法人高知大学 ニッケル粉の製造方法
JP6406613B2 (ja) * 2014-04-15 2018-10-17 住友金属鉱山株式会社 含有する炭素及び硫黄の濃度を低減するニッケル粉の製造方法
JP2015212424A (ja) * 2015-07-24 2015-11-26 住友金属鉱山株式会社 硫酸コバルトの製造方法
JP6610425B2 (ja) * 2015-08-31 2019-11-27 住友金属鉱山株式会社 ニッケル粉の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3421626A4 (en) 2019-07-31
EP3421626A1 (en) 2019-01-02
PH12018501729A1 (en) 2019-06-17
AU2017223933B2 (en) 2020-03-05
AU2017223933A1 (en) 2018-08-30
CN108699627A (zh) 2018-10-23
JP2017150002A (ja) 2017-08-31
CA3014282A1 (en) 2017-08-31
WO2017145892A1 (ja) 2017-08-31
US20190047052A1 (en) 2019-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5828923B2 (ja) ニッケル粉の製造方法
JP6610425B2 (ja) ニッケル粉の製造方法
JP2017150063A5 (ja)
CA2980440C (en) Cobalt powder production method
JP6726396B2 (ja) ニッケル粉の製造方法
JP2017150002A5 (ja)
JP6531913B2 (ja) ニッケル粉の製造方法
WO2017038589A1 (ja) ニッケル粉の製造方法
JP6624464B2 (ja) ニッケル粉の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181016

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181016

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20191119

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200109

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200529

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200611

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6726396

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150