JP6816755B2 - ニッケル粉の製造方法 - Google Patents
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Description
また、本発明の第4の発明は、第1及び第2の発明における種結晶が、0.1〜10μmの範囲の平均粒径のニッケル粉を用いることを特徴とするニッケル粉の製造方法である。
また、分散剤の効果により低硫黄品位で微細な粉状の析出物としてニッケル粉を溶液から抽出、回収でき、さらに、ニッケル粉の粒径と分散剤濃度の組み合わせによっては、球状で平滑な表面を持つ粗大なニッケル粉をも得ることができる。
本発明で製造したニッケル粉は、積層セラミックコンデンサーの内部構成物質であるニッケルペースト用途として用いることができる他、水素による上記還元処理を繰り返すことにより粒子を成長させ、高純度のニッケルメタルを製造することが可能な品質を維持しつつ高い反応稼働率を維持できる製造方法であって、工業上顕著な効果を奏するものである。
以下、本発明のニッケル粉の製造方法を説明する。
ここで添加する種結晶は、平均粒径が0.1μm以上、100μm以下の粉末を用いることが好ましく、0.1μm以上、10μm以下であればより好ましい。
また、最終のニッケル析出物で不純物となって汚染することのない物質として、ニッケル粉を用いるのが好適である。この種結晶として使用するニッケル粉は、例えば上記硫酸ニッケルアンミン錯体溶液にヒドラジンなどの還元剤を添加することにより作製することができる。
ここで用いる分散剤としては、ポリアクリル酸塩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ポリアクリル酸ナトリウムが好適である。
分散剤を添加する場合、添加量は添加する種結晶の重量に対し0.5〜5重量%となる範囲が好適である。0.5%未満では分散効果が得られず、また、5%を超えて添加しても分散効果に影響はなく、過剰な添加となる。
あるいは、添加するポリアクリル酸は硫酸ニッケルアンミン錯体溶液の液量に対して0.5〜1.0g/リットルの濃度になるように添加してもよく、その時に添加する種結晶は、平均粒径が0.1μm以上、10μm以下の種結晶が良い。
なお、本発明において、例えば上記の0.5〜5重量%の記述の「〜」は0.5重量%以上5重量%以下である、ことを示す。
また、分散剤の効果により低硫黄品位で微細な粉状の析出物としてニッケルを、溶液から抽出、回収できる。また、ニッケル粉の粒径と分散剤濃度の組み合わせによって、球状で平滑な表面を持つ粗大なニッケル粉を得ることもできる。
なお、ニッケル種晶スラリーを構成する種結晶としたニッケル粉は、平均粒径が1μmのものを使用した。また、水素ガスは加圧容器の内圧力が3.5MPaを維持するように制御しながら吹き込んだ。
表1−1に示すように、その抜き出したニッケル粉スラリー中のニッケル濃度は0.28g/Lで、還元率(反応率)、すなわち水素ガスがニッケル粉の析出反応に用いられた割合は、99.6%であった。
全体の粒度分布は、300μmを超えた割合は0.1%未満で、150μmを超え300μm以下であるものが91%、100μmを超え150μm以下であるものが8.3%、75μmを超え100μm以下であるものと45μmを超え75μm以下であるものがいずれも0.1%未満、45μm以下であるものが0.7%という分布を示した。
図1に示すように、粒子の形状は一定でなく凝集が見られるものの、粒度分布のばらつきが少ないニッケル粉を連続して製造できることを確かめた。なお、硫黄品位は0.062%となった。
次に、この反応容器にニッケル濃度が83g/Lの濃度である硫酸ニッケルアンミン錯体溶液と濃度120g/Lの硫酸アンモニウムからなる始液を毎分1リットルの流量で供給し、同時にスラリー濃度が150g/Lのニッケル種晶スラリーを毎分0.5リットルの流量で反応容器に連続して供給して還元処理を進めた。
なお、ニッケル種晶スラリーを構成するニッケル粉は、平均粒径が1μmのものを使用した。また、水素ガスは反応容器の内圧力が3.5MPaを維持するように制御しながら吹き込んだ。
その還元率(反応率)、すなわち水素ガスがニッケル粉の析出反応に用いられた割合、は98.9%だった。
得たニッケル粉のD50であらわした平均粒径は5.2μmと上記実施例1よりは微細だったが、ばらつきは少なかった(図2参照)。さらに硫黄品位は0.003%となり、LMEグレードのスペックである0.01%を下回った低硫黄品位の高純度なニッケル粉が得られた。
このとき、還元率すなわち反応率は96.8%であった。
硫黄品位は0.003%となり、LMEグレードのスペックである0.01%を下回った。
粒径はD50で6.4μmであり、図3に見られるように非常に微細な粉を安定的に得ることができた。
回収したニッケル粉の硫黄品位は0.01%となり、LMEグレードのスペックである0.01%を満たした。
また粒径はD50で78.0μmであり、十分に成長したニッケル粉が得られた。図4、5に示すように、そのニッケル粉の表面は非常に平滑で真球状の粒子となった。
次いで水素ガスを反応容器の気相部に吹込み、容器内の圧力を3.5MPaにした。次に、この反応容器にニッケル濃度が83g/リットルの濃度である硫酸ニッケルアンミン錯体溶液と硫酸アンモニウム濃度が120g/リットルである溶液を毎分1リットルの流量で供給し、同時に150g/リットルのニッケル粉スラリーを毎分0.5リットルの流量で反応容器に連続して供給した。
なお、ニッケル粉スラリーを構成するニッケル粉は、平均粒径が1μmのものを使用した。また、水素ガスは反応容器の内圧力が3.5MPaを維持するように制御しながら吹き込んだ。
得たニッケル粉は、D50で表した平均粒径で、5.2μmと微細なニッケル粉を安定的に得ることができた。
上記実施例1と同じ反応容器に、ポリアクリル酸を含まない以外は、同じ組成の溶液を同じ流量で連続して供給し、同じ条件で水素ガスにより還元し、ニッケル粉スラリーを得、このニッケル粉スラリーを固液分離してニッケル粉を得た。還元率すなわち反応率は99.6%であった。
上記のように、本発明の方法を用いることで、微細なニッケル粉を連続して効率よく得ることができることが確認された。
Claims (7)
- 硫酸ニッケルアンミン錯体溶液と種結晶を反応容器に供給し、前記反応容器に水素ガスを供給して、前記硫酸ニッケルアンミン錯体溶液中のニッケル錯イオンを還元処理して硫黄品位が0.01重量%未満のニッケル粉を生成することを特徴とするニッケル粉の製造方法において、
前記還元処理が、ポリアクリル酸を0.5〜1.0g/リットル含む硫酸ニッケルアンミン錯体溶液を反応容器に連続的に供給しつつ、
反応容器内の温度を150℃以上、185℃以下の範囲に制御し、
水素ガスの供給量を、反応容器内の内圧が2.5〜3.5MPaの範囲に維持されるように制御して生成したニッケル粉を含むニッケル粉スラリーを得た後、前記反応容器から前記ニッケル粉スラリーを抜出する際に、
前記反応容器の液量が一定となるように、
前記硫酸ニッケルアンミン錯体を含有する溶液と種結晶の供給量と、
前記ニッケル粉スラリーの排出量を調整して
前記反応容器内から前記ニッケル粉スラリーを抜出することを特徴とするニッケル粉の製造方法。 - 反応容器内に水素ガスを供給すると共に、前記反応容器内に硫酸ニッケルアンミン錯体溶液と種結晶を供給して、前記硫酸ニッケルアンミン錯体溶液中のニッケル錯イオンを還元処理し、硫黄品位が0.01重量%未満のニッケル粉を生成するニッケル粉の製造方法において、
前記還元処理が、
硫酸アンモニウムとニッケル粉を含むスラリーを貯留させて前記反応容器内に液相部と気相部を構成し、前記反応容器内への水素ガスの供給による前記気相部の内圧制御と、
前記液相部への種結晶を含むスラリーとポリアクリル酸を0.5〜1.0g/リットル含む硫酸ニッケルアンミン錯体溶液の連続的な供給と、
前記反応容器内の温度の150℃以上、185℃以下の範囲への制御と、
前記水素ガスの供給量を反応容器内の内圧が2.5〜3.5MPaの範囲に維持する制御を行いながら、生成したニッケル粉を含むニッケル粉スラリーを得た後、前記反応容器から前記ニッケル粉スラリーを抜出する際に、前記反応容器の液量が一定となるように、前記硫酸ニッケルアンミン錯体を含有する溶液と種結晶の供給量と、前記ニッケル粉スラリーの排出量を調整して前記反応容器内から前記ニッケル粉スラリーを抜出して前記硫酸ニッケルアンミン錯体溶液中のニッケル錯イオンを還元することを特徴とするニッケル粉の製造方法。 - 前記種結晶が、0.1〜100μmの範囲の平均粒径のニッケル粉を用いることを特徴とする請求項1又は2に記載のニッケル粉の製造方法。
- 前記種結晶が、0.1〜10μmの範囲の平均粒径のニッケル粉を用いることを特徴とする請求項1又は2に記載のニッケル粉の製造方法。
- 前記種結晶の添加量が、硫酸ニッケルアンミン錯体溶液中のニッケルの重量に対し、1〜100重量%となる量の範囲であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のニッケル粉の製造方法。
- 前記還元処理に供される硫酸ニッケルアンミン錯体溶液が、前記硫酸ニッケルアンミン錯体溶液中の種結晶の重量に対し、0.5〜5重量%となる量の範囲でポリアクリル酸を含むことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のニッケル粉の製造方法。
- 前記還元処理が、前記反応容器内での還元処理反応時間を5分以上、120分以内になるように、前記種結晶を含む硫酸ニッケルアンミン錯体溶液を前記反応容器に連続的に供給することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のニッケル粉の製造方法。
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