【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、結晶水を含有する硫酸ニッケルを原料とし、これを焙焼して酸化ニッケル粉末を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、酸化ニッケルは、硫酸ニッケル、炭酸ニッケル、塩化ニッケル等のニッケル塩類を、キルン等の転動炉を用いて、酸化性雰囲気下で焙焼することによって製造される。これらの酸化ニッケル粉末は、他の材料と混合して焼結し、フェライト部品等として用いられている。
【０００３】
従来から、結晶水を含有する硫酸ニッケルを原料とし、これをキルンで焙焼して酸化ニッケル粉末を製造する方法が一般的に行われてきた。しかし、結晶水を含有する硫酸ニッケルを焙焼すると、水蒸気と亜硫酸ガスが同時に発生して排ガス量が多くなり、キルン内のガスの流れや温度分布が不均一となるため、酸化ニッケル粉末中の硫黄品位が変動しやすく、また平均粒径も広範囲にバラツキやすかった。
【０００４】
更に近年においては、酸化ニッケル粉末と他の材料との焼結体をより高密度にし、またフェライト部品のインダクターに与える影響を低減させるために、比表面積が大きい、即ち結晶粒径が出来るだけ小さく、且つ硫黄品位が低い酸化ニッケル粉末が要求されるようになっている。
【０００５】
そこで、例えば特開２００１−３２００２号公報には、結晶水を含有する硫酸ニッケルを原料とし、第１段焙焼を９５０℃以上１０００℃未満で及び第２段焙焼を１０００℃以上１２００℃未満で行う２段焙焼により、平均粒径が小さく且つ硫黄品位が低い酸化ニッケル粉末を製造する方法が提案されている。
【０００６】
しかしながら、この方法においても、平均粒径と硫黄品位を所定の範囲内に安定して制御することは難しく、特にフェライト部品用として硫黄品位が低く同時に平均粒径の小さな酸化ニッケル粉末を得ることはできなかった。また、ほぼ１０００℃以上の高温で２段の焙焼を行うため、エネルギー消費が大きくなり、経済的に不利であるという問題もあった。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−３２００２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来の事情に鑑み、結晶水を含有する硫酸ニッケルを原料として用い、硫黄品位が低く同時に平均粒径の小さい酸化ニッケル粉末を安定して得ることができ、しかもエネルギー消費が従来よりも少なく、経済的に有利な酸化ニッケル粉末の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明が提供する酸化ニッケル粉末の製造方法は、結晶水を含有する硫酸ニッケルを焙焼して酸化ニッケル粉末を製造する方法であって、製造炉として２炉を使用し、第１製造炉で結晶水を含有する硫酸ニッケルをか焼して無水硫酸ニッケルとし、続いて第２製造炉で出口側から入口側へ炉断面積に対して２０ｍｍ／秒以上の流速にて強制的に空気を流しながら、該無水硫酸ニッケルを最高温度９５０〜１０４０℃で焙焼することを特徴とする。
【００１０】
上記本発明の酸化ニッケル粉末の製造方法においては、前記第１製造炉でのか焼温度を４５０〜６００℃とすることが好ましい。また、上記本発明の酸化ニッケル粉末の製造方法は、結晶粒径が約０．４〜０．５μｍで、且つ硫黄品位が１００ｐｐｍ以下の酸化ニッケル粉末を得ることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
一般に、結晶水を含有する硫酸ニッケルを原料として、これを酸化性雰囲気中で焙焼すると、結晶水の分解による水蒸気の発生と、硫酸分の分解による亜硫酸ガスの発生が生じる。この水蒸気と亜硫酸ガスの発生による多量のガスのため、炉内のガス流や温度分布に乱れが生じ、得られる酸化ニッケル粉末の粒径及び硫黄品位にバラツキが生じるものと考えられる。
【００１２】
本発明者らは、この結晶水を含有する硫酸ニッケルについて熱分析を実施した結果、９５℃から２００℃付近にかけて急激に重量が低下した後、４５０℃付近まで徐々に重量が低下する現象が認められた。更に温度を上昇させると、７５０℃から８５０℃付近にかけて再び重量が低下することが分った。
【００１３】
この現象に関して、９５℃から４５０℃付近までの最初の重量の減少率は約４１％、そして７５０℃から８５０℃付近にかけての２段階の重量の減少率は約３０％であることから、１段階目の反応は結晶水の分解であり、２段階目の反応は硫酸分の分解反応であると考えられる。
【００１４】
上記の検討結果から、少なくとも４５０℃付近の温度でか焼することにより、原料中の結晶水を分解除去できることを見出し、本発明に至ったものである。即ち、本発明では、第１製造炉で結晶水を分解除去するためのか焼を行い、その後第２製造炉において強制的に送風しながら８５０℃以上の十分な温度で焙焼して硫酸分を分解し、酸化ニッケル粉末を製造する。
【００１５】
第１製造炉でのか焼温度は、結晶水をほぼ完全に分解除去するため、４５０〜６００℃の範囲が好ましい。また、第２製造炉では、焙焼温度を９５０〜１０４０℃に制御するが、その際に第２製造炉で出口側から入口側へ炉断面積に対して２０ｍｍ／秒以上、好ましくは３０ｍｍ／秒以上の流速にて、強制的に空気を送風する。尚、得られる酸化ニッケル粉末中の硫黄品位を低減させるためには焙焼温度を高くすることが有効であるが、温度が高くなるにつれて焼結が進行して平均粒径が大きくなるので注意を要する。
【００１６】
かかる本発明の方法では、第１製造炉でのか焼により硫酸ニッケル原料中の結晶水を予め分解除去し、焙焼時には無水状態とすることができるため、焙焼温度及び炉内の気流が安定化する。しかも、第２製造炉での焙焼時における強制的な空気の送風によって、硫酸分の分解で発生する亜硫酸ガスを容易に置換することができる。
【００１７】
そのため、第２製造炉での焙焼温度が９５０〜１０４０℃と比較的低い温度であっても、平均粒径が小さく且つ硫黄品位の低い酸化ニッケル粉末を得ることができる。具体的には、得られる酸化ニッケル粉末の結晶粒径を約０．４〜０．５μｍとし、且つ硫黄品位を１００ｐｐｍ以下とすることができる。更には、第２製造炉での焙焼に先立って、第１製造炉において低温で結晶水の分解除去を行うため、エネルギーの消費が少なく、経済的にも有利である。
【００１８】
【実施例】
結晶水を含有する硫酸ニッケルを原料とし、製造炉として２つの外熱式のキルンを使用して、酸化ニッケル粉末の製造を行った。使用した硫酸ニッケルの成分を下記表１に示した。また、か焼炉である第１製造炉の寸法は内径０．８ｍ、長さ１０．５ｍであり、焙焼炉である第２製造炉の寸法は内径０．７ｍ、長さ９．０ｍである。
【００１９】
【表１】
【００２０】
上記第１製造炉のか焼炉に、出口側から入口側に向かって強制的に空気を送風しながら、結晶水を含んだ硫酸ニッケルを１０８ｋｇ／ｈｒの速度で供給し、得られた無水硫酸ニッケルを第２製造炉の焙焼炉に供給した。その際、第１製造炉と第２製造炉の反応管（ＳＵＳ製）を１ｒｐｍの回転数で回転させ、第１製造炉と第２製造炉から発生する排ガスはそれぞれの炉に設置されている排ガス処理設備で処理した。
【００２１】
第２製造炉の焙焼炉から排出された焙焼物は、常温まで冷却した後、アトマイザーで粉砕して酸化ニッケル粉末を得た。得られた酸化ニッケル粉末の硫黄品位を化学分析により求めると共に、酸化ニッケル粉末の平均粒径をフィッシャーサブシーブサイザー（Ｆｓｓｓ）を用いて測定した。得られた結果を、第１製造炉でのか焼温度、並びに第２製造炉での焙焼温度及び炉断面積に対する空気流量と共に、下記表２に示した。
【００２２】
【表２】
【００２３】
上記表２の結果から、第１製造炉でのか焼温度を４５０〜６００℃、及び第２製造炉の焙焼温度を９５０〜１０４０℃とし、空気流量を２０ｍｍ／秒以上とすることによって、硫黄品位が１００ｐｐｍ以下と低く、且つ平均粒径が０．４〜０．５μｍと極めて小さい酸化ニッケル粉末が得られることが分る。尚、表２から分るとおり、第２製造炉の焙焼温度が高くなるに伴って硫酸分の分解が促進されるため硫黄品位は低い値を示すが、一方で焼結が進むため平均粒径は大きくなりやすい。
【００２４】
また、第１製造炉でのか焼温度が４５０〜６００℃であっても、第２製造炉の焙焼温度が９５０℃未満の試料１１及び試料１３では、酸化ニッケル粉末の平均粒径は小さいものの、硫黄品位が極めて高くなっている。一方、第２製造炉の焙焼温度が１０４０℃を超える試料１２及び試料１４では、焼結が進み過ぎるため酸化ニッケル粉末の平均粒径が大きくなっていることが分る。更に、第２製造炉での空気流量が２０ｍｍ／秒未満の試料１５では、か焼温度及び焙焼温度が適切であっても、１００ｐｐｍ以下の硫黄品位を達成できなかった。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、原料として結晶水を含有する硫酸ニッケルを用いる焙焼法でありながら、硫黄品位が１００ｐｐｍ以下と低く、同時に平均粒径が０．４〜０．５μｍと小さい酸化ニッケル粉末を安定して得ることができ、しかもエネルギー消費が従来よりも少なく、経済的に有利な酸化ニッケル粉末の製造方法を提供することを目的とする。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing nickel oxide powder by roasting nickel sulfate containing water of crystallization as a raw material.
[0002]
[Prior art]
In general, nickel oxide is produced by roasting nickel salts such as nickel sulfate, nickel carbonate and nickel chloride in a oxidizing atmosphere using a rolling furnace such as a kiln. These nickel oxide powders are mixed with other materials, sintered and used as ferrite parts and the like.
[0003]
Conventionally, a method of producing nickel oxide powder by using nickel sulfate containing water of crystallization as a raw material and roasting it in a kiln has been generally performed. However, when roasting nickel sulfate containing water of crystallization, water vapor and sulfurous acid gas are generated at the same time, the amount of exhaust gas increases, and the gas flow and temperature distribution in the kiln become non-uniform. The sulfur grade was liable to fluctuate, and the average particle size was also likely to vary widely.
[0004]
In recent years, the specific surface area is large, that is, the crystal grain size is as small as possible in order to increase the density of the sintered body of nickel oxide powder and other materials and reduce the influence on the inductor of the ferrite component. In addition, a nickel oxide powder having a low sulfur grade has been required.
[0005]
Therefore, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-32002 discloses a method in which nickel sulfate containing water of crystallization is used as a raw material, and the first-stage roasting is performed at 950 ° C. or higher and lower than 1000 ° C. A method for producing a nickel oxide powder having a small average particle size and a low sulfur grade by the two-stage roasting performed in the above.
[0006]
However, even in this method, it is difficult to stably control the average particle size and the sulfur grade within a predetermined range, and it is especially difficult to obtain a nickel oxide powder having a low sulfur grade and a small average grain size for ferrite parts. could not. In addition, since the two-stage roasting is performed at a high temperature of about 1000 ° C. or more, there is a problem in that energy consumption is increased, which is economically disadvantageous.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2001-32002 A
[Problems to be solved by the invention]
In view of such conventional circumstances, the present invention can stably obtain nickel oxide powder having low sulfur grade and small average particle size by using nickel sulfate containing water of crystallization as a raw material, and furthermore, energy consumption can be improved. It is an object of the present invention to provide a method for producing a nickel oxide powder which is less economical than conventional ones.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method for producing nickel oxide powder provided by the present invention is a method for producing nickel oxide powder by roasting nickel sulfate containing water of crystallization, using two furnaces as a production furnace. Then, in the first production furnace, nickel sulfate containing water of crystallization is calcined to obtain anhydrous nickel sulfate. Then, in the second production furnace, the flow rate from the outlet side to the inlet side is 20 mm / sec or more with respect to the furnace cross-sectional area. The anhydrous nickel sulfate is roasted at a maximum temperature of 950 to 1040 ° C. while forcibly flowing air.
[0010]
In the method for producing a nickel oxide powder of the present invention, the calcination temperature in the first production furnace is preferably set to 450 to 600 ° C. Further, the method for producing a nickel oxide powder of the present invention is characterized in that a nickel oxide powder having a crystal grain size of about 0.4 to 0.5 μm and a sulfur grade of 100 ppm or less is obtained.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Generally, when nickel sulfate containing water of crystallization is used as a raw material and roasted in an oxidizing atmosphere, generation of water vapor due to decomposition of water of crystallization and generation of sulfur dioxide gas due to decomposition of sulfuric acid occur. It is considered that the gas flow and the temperature distribution in the furnace are disturbed due to the large amount of gas generated by the generation of the steam and the sulfurous acid gas, and the particle size and the sulfur quality of the obtained nickel oxide powder vary.
[0012]
The present inventors have conducted a thermal analysis on the nickel sulfate containing the water of crystallization. As a result, it was found that the weight suddenly decreased from 95 ° C. to around 200 ° C. and then gradually decreased to around 450 ° C. Was done. It was found that when the temperature was further increased, the weight decreased again from 750 ° C. to around 850 ° C.
[0013]
Regarding this phenomenon, the initial weight loss from 95 ° C to around 450 ° C is about 41%, and the two-stage weight loss from 750 ° C to around 850 ° C is about 30%. The second reaction is considered to be decomposition of water of crystallization, and the second reaction is decomposition of sulfuric acid.
[0014]
From the above examination results, it has been found that calcination at least at a temperature of around 450 ° C. can decompose and remove the water of crystallization in the raw material, leading to the present invention. That is, in the present invention, calcination for decomposing and removing crystallization water is performed in the first production furnace, and then roasted at a sufficient temperature of 850 ° C. or more while forcibly blowing air in the second production furnace to remove sulfuric acid. Decomposes to produce nickel oxide powder.
[0015]
The calcination temperature in the first production furnace is preferably in the range of 450 to 600 ° C. in order to almost completely decompose and remove water of crystallization. In the second production furnace, the roasting temperature is controlled at 950 to 1040 ° C., and at that time, the second production furnace is at least 20 mm / sec, preferably 30 mm / sec, from the outlet side to the inlet side with respect to the furnace cross-sectional area. Air is forcibly blown at a flow rate of 2 seconds or more. It is effective to increase the roasting temperature in order to reduce the sulfur quality in the obtained nickel oxide powder, but it should be noted that as the temperature increases, sintering progresses and the average particle size increases. It costs.
[0016]
In the method of the present invention, the crystallization water in the nickel sulfate raw material can be decomposed and removed in advance by calcining in the first production furnace, and the anhydrous state can be obtained during roasting. Therefore, the roasting temperature and the airflow in the furnace are stable. Become In addition, sulfur dioxide gas generated by decomposition of sulfuric acid can be easily replaced by forced air blowing during roasting in the second production furnace.
[0017]
Therefore, even if the roasting temperature in the second production furnace is a relatively low temperature of 950 to 1040 ° C., it is possible to obtain a nickel oxide powder having a small average particle size and a low sulfur grade. Specifically, the crystal grain size of the obtained nickel oxide powder can be about 0.4 to 0.5 μm, and the sulfur quality can be 100 ppm or less. Further, prior to the roasting in the second production furnace, the first production furnace decomposes and removes the water of crystallization at a low temperature, which consumes less energy and is economically advantageous.
[0018]
【Example】
Using nickel sulfate containing water of crystallization as a raw material, two externally heated kilns were used as production furnaces to produce nickel oxide powder. The components of nickel sulfate used are shown in Table 1 below. The dimensions of the first production furnace, which is a calciner, are 0.8 m in inner diameter and 10.5 m in length, and the dimensions of the second production furnace, which is a roasting furnace, are 0.7 m in inner diameter and 9.0 m in length. is there.
[0019]
[Table 1]
Nickel sulfate containing crystallization water was supplied at a rate of 108 kg / hr to the calciner of the first production furnace while forcibly blowing air from the outlet side to the inlet side, and the obtained anhydrous nickel sulfate was obtained. Was supplied to the roasting furnace of the second production furnace. At that time, the reaction tubes (made of SUS) of the first production furnace and the second production furnace are rotated at a rotation speed of 1 rpm, and the exhaust gas generated from the first production furnace and the second production furnace is installed in each furnace. Processed in an exhaust gas treatment facility.
[0021]
The roasted product discharged from the roasting furnace of the second manufacturing furnace was cooled to room temperature, and then pulverized with an atomizer to obtain nickel oxide powder. The sulfur quality of the obtained nickel oxide powder was determined by chemical analysis, and the average particle size of the nickel oxide powder was measured using a Fischer subsieve sizer (Fsss). The results obtained are shown in Table 2 below, together with the calcination temperature in the first production furnace, the roasting temperature in the second production furnace, and the air flow rate with respect to the furnace sectional area.
[0022]
[Table 2]
From the results in Table 2 above, by setting the calcination temperature in the first production furnace to 450 to 600 ° C, the roasting temperature in the second production furnace to 950 to 1040 ° C, and the air flow rate to 20 mm / sec or more, It can be seen that a nickel oxide powder having a low quality of 100 ppm or less and an extremely small average particle size of 0.4 to 0.5 μm can be obtained. As can be seen from Table 2, as the roasting temperature in the second production furnace increases, the decomposition of sulfuric acid is promoted, so that the sulfur grade shows a low value. The diameter tends to be large.
[0024]
In addition, even though the calcining temperature in the first production furnace is 450 to 600 ° C, the average particle size of the nickel oxide powder is small in Samples 11 and 13 in which the roasting temperature in the second production furnace is less than 950 ° C. , The sulfur grade is extremely high. On the other hand, in the samples 12 and 14 in which the roasting temperature of the second production furnace exceeds 1040 ° C., the average particle size of the nickel oxide powder is large because the sintering proceeds too much. Further, in Sample 15 in which the air flow rate in the second production furnace was less than 20 mm / sec, even if the calcination temperature and the roasting temperature were appropriate, a sulfur grade of 100 ppm or less could not be achieved.
[0025]
【The invention's effect】
According to the present invention, while a roasting method using nickel sulfate containing water of crystallization as a raw material, a nickel oxide powder having a low sulfur grade of 100 ppm or less and a small average particle size of 0.4 to 0.5 μm at the same time is used. An object of the present invention is to provide a method for producing a nickel oxide powder which can be obtained stably, consumes less energy than before, and is economically advantageous.