【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無水の硫酸ニッケルを原料とし、これを焙焼して硫黄品位の低い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、水酸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】
更に近年においては、酸化ニッケル粉末について、フェライト部品以外の電子部品等にも用途が広がるに伴って、粒径の制御と共に、不純物品位の低下が求められている。特に、硫黄品位の低い、望ましくは５００ｐｐｍ以下の酸化ニッケル粉末が要求されるようになっている。
【０００４】
従来から、酸化ニッケル粉末を製造するには、例えば特開２００１−３２００２号公報に記載されるように、結晶水を含有する硫酸ニッケルを原料とし、キルンを用いて酸化性雰囲気中で焙焼する方法が一般的に行われてきた。
【０００５】
しかし、結晶水を含有する硫酸ニッケル原料を焙焼すると、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高くなり、且つ変動しやすかった。
【０００６】
このように、原料の硫酸ニッケル中に主成分として含まれる硫黄を除去して、得られる酸化ニッケル粉末中の硫黄品位を安定的に１０００ｐｐｍ以下とする量産レベルでの焙焼条件は知られていなかった。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−３２００２号公報
【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、硫酸ニッケル原料の焙焼により、電極等の電子部品材料として好適な、不純物が少なく硫黄品位が５００ｐｐｍ以下の酸化ニッケル粉末を安定して製造できる方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【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、横型回転式製造炉を使用し、無水の硫酸ニッケルを原料として、炉内に出口側から入口側に向かって強制的に空気を炉断面積に対して１５ｍｍ／秒以上の流速で流しながら、最高温度９００〜１２００℃で焙焼することにより、硫黄品位５００ｐｐｍ以下の酸化ニッケル粉末を得ることを特徴とする。
【０００９】
また、上記本発明の酸化ニッケル粉末の製造方法においては、前記横型回転式製造炉は、加熱部の長さ：径の比を３：１以上とすることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明方法では、結晶水を含有しない無水硫酸ニッケルを原料とし、横型回転式製造炉で焙焼する。無水硫酸ニッケルを原料とすることにより、空気雰囲気下での焙焼時に原料から発生するガスの量を少なくし、炉内の気流を安定化させることができるため、硫黄の除去が進んで酸化ニッケル粉末中の硫黄品位を低下させることが可能となる。
【００１１】
尚、焙焼時には、比重差の大きいガスや、硫酸結露の原因となるガス成分などが、炉内ガス中に極力混ざらないことが望ましい。また、原料にアルカリやアルカリ土類の不純物が含まれていると、酸化ニッケル粉末中の残留硫黄品位が低下し難いため、不純物品位の低い無水硫酸ニッケルを用いることが必要である。
【００１２】
また、本発明方法では、焙焼の際に硫酸ニッケル中の硫酸分の分解を効率的に行うため、焙焼温度は９００〜１２００℃とする。更に、空気雰囲気下において硫酸ニッケルを焙焼して硫黄品位の低い酸化ニッケル粉末を得るには、原料として無水硫酸ニッケルを用いることと共に、硫酸分の分解反応と同時に生成する亜硫酸ガスをスムースに置換することが必要である。
【００１３】
そのため、本発明方法では、焙焼時の炉内に、出口側から入口側に向かって、炉断面積に対して１５ｍｍ／秒以上の流速で、好ましくは２０ｍｍ／秒以上の流速で、強制的に空気を流すことにより、亜硫酸ガスを置換する流れを確保する。空気の流速が１５ｍｍ／秒未満では、原料として無水硫酸ニッケルを用いても、硫黄品位が５００ｐｐｍ以下の酸化ニッケル粉末を得ることができない。
【００１４】
また、亜硫酸ガスの置換を更に効果的に進めるためには、横型回転式製造炉の加熱部の径に対する長さの割合を３以上とする、即ち加熱部の長さ：径の比を３：１以上とすることが好ましく、５：１以上とすることが更に好ましい。
【００１５】
かかる本発明方法によれば、硫黄品位が５００ｐｐｍ以下、望ましくは３００ｐｐｍ以下の酸化ニッケル粉末を、安定的に製造することができる。また、横型回転式製造炉内のガスの流れが安定するため、酸化ニッケル粉末の平均粒径についても、０．５〜１．５μｍ程度に制御することが可能となる。
【００１６】
【実施例】
無水硫酸ニッケルを原料とし、横型回転式円筒炉としてキルン（加熱部：直径７００ｍｍ×長さ６０００ｍｍ／６ゾーン）を使用して、酸化ニッケル粉末の製造を行った。原料として使用した無水硫酸ニッケルの成分組成を下記表１に示した。尚、比較のために、試料７および試料８では結晶水を含有する硫酸ニッケルを原料として用いたが、その成分組成は下記表１とほぼ同一とした。
【００１７】
【表１】
【００１８】
上記キルンに、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、原料の無水硫酸ニッケルを連続的に供給し、キルンの反応管（ＳＵＳ製）を１ｒｐｍの回転数で回転させ、温度と保持時間を制御して焙焼した。その際、キルンの各ゾーンの加熱温度は、試料ごとに下記表２に示すように変化させた。また、発生する排ガスは設置されている排ガス処理設備で処理した。
【００１９】
【表２】
【００２０】
キルン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、原料投入量、キルンの炉断面積に対する空気流量と共に、下記表３に示した。
【００２１】
【表３】
【００２２】
上記の結果から分るように、本発明例の試料１〜４では、１５ｍｍ／秒以上の流速で強制的に空気を流しながら、９００〜１２００℃の温度で焙焼することにより、硫黄品位５００ｐｐｍ以下の酸化ニッケル粉末が得られた。また、空気の流速を高めるほど、硫黄品位が低下していることが分る。
【００２３】
一方、比較例の試料５及び試料６は、原料と原料投入量、加熱温度は上記本発明例とほぼ同一条件であるが、空気の流量が１０ｍｍ／秒以下と低いことから、得られる酸化ニッケル粉末の硫黄品位は７００ｐｐｍ以上となっている。また、結晶水を含有する硫酸ニッケルを原料とした比較例の試料７及び試料８においては、原料以外の条件が本発明例とほぼ同一である試料７で硫黄品位が１２０００ｐｐｍ程度までしか低下せず、原料投入量を大幅に低下させた試料８においても硫黄品位は１７００ｐｐｍであった。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、無水硫酸ニッケルを原料とし、炉内に空気を強制的に流しながら焙焼することにより、不純物が少なく、硫黄品位を５００ｐｐｍ以下に抑えることができ、電子部品材料として好適な酸化ニッケル粉末を安定して製造することができる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing nickel oxide powder having low sulfur quality by roasting anhydrous nickel sulfate as a raw material.
[0002]
[Prior art]
Generally, nickel oxide is produced by roasting nickel salts such as nickel sulfate, nickel carbonate, and nickel hydroxide 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]
Further, in recent years, as nickel oxide powder has been applied to electronic parts other than ferrite parts, it has been required to control the particle size and to lower the impurity quality. In particular, a nickel oxide powder having a low sulfur grade, desirably 500 ppm or less has been required.
[0004]
Conventionally, to produce nickel oxide powder, for example, as described in JP-A-2001-32002, using nickel sulfate containing water of crystallization as a raw material and roasting in an oxidizing atmosphere using a kiln The method has been generally performed.
[0005]
However, when roasting a nickel sulfate raw material containing water of crystallization, water vapor and sulfurous acid gas are generated simultaneously, the amount of exhaust gas increases, and the gas flow and temperature distribution in the kiln become non-uniform. Had a high sulfur grade and was easy to fluctuate.
[0006]
Thus, there is no known roasting condition at a mass production level in which sulfur contained as a main component in the raw material nickel sulfate is removed and the sulfur grade in the obtained nickel oxide powder is stably 1000 ppm or less. Was.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2001-32002 [Problems to be solved by the invention]
In view of such a conventional situation, the present invention provides a method for stably producing a nickel oxide powder having low impurities and a sulfur grade of 500 ppm or less, which is suitable as an electronic component material such as an electrode, by roasting a nickel sulfate raw material. The purpose is to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method for producing nickel oxide powder provided by the present invention uses a horizontal rotary production furnace, using anhydrous nickel sulfate as a raw material, and forcibly moves from the outlet side to the entrance side in the furnace. By roasting at a maximum temperature of 900 to 1200 ° C. while flowing air at a flow rate of 15 mm / sec or more with respect to the furnace sectional area, nickel oxide powder having a sulfur grade of 500 ppm or less is obtained.
[0009]
In the method for producing a nickel oxide powder of the present invention, it is preferable that the horizontal rotary production furnace has a length: diameter ratio of the heating section of 3: 1 or more.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the method of the present invention, anhydrous nickel sulfate containing no water of crystallization is used as a raw material and roasted in a horizontal rotary production furnace. By using anhydrous nickel sulfate as a raw material, the amount of gas generated from the raw material during roasting in an air atmosphere can be reduced and the air flow in the furnace can be stabilized. It becomes possible to reduce the sulfur quality in the powder.
[0011]
At the time of roasting, it is desirable that a gas having a large specific gravity difference, a gas component causing sulfuric acid dew condensation, and the like are not mixed as much as possible in the furnace gas. In addition, if the raw material contains impurities such as alkali and alkaline earth, the residual sulfur quality in the nickel oxide powder is unlikely to decrease, so it is necessary to use anhydrous nickel sulfate having a low impurity quality.
[0012]
In the method of the present invention, the roasting temperature is set to 900 to 1200 ° C. in order to efficiently decompose the sulfuric acid component in the nickel sulfate during roasting. In addition, in order to obtain nickel oxide powder with low sulfur quality by roasting nickel sulfate in an air atmosphere, anhydrous nickel sulfate is used as a raw material and sulfur dioxide gas generated simultaneously with the decomposition reaction of sulfuric acid is replaced with smooth gas. It is necessary to.
[0013]
Therefore, in the method of the present invention, in the furnace at the time of roasting, from the outlet side to the inlet side, forcibly at a flow rate of 15 mm / sec or more, preferably 20 mm / sec or more with respect to the furnace sectional area. A flow for replacing the sulfurous acid gas is secured by flowing air through the air. If the air flow rate is less than 15 mm / sec, it is not possible to obtain a nickel oxide powder having a sulfur grade of 500 ppm or less even when anhydrous nickel sulfate is used as a raw material.
[0014]
Further, in order to promote the replacement of the sulfur dioxide gas more effectively, the ratio of the length to the diameter of the heating portion of the horizontal rotary manufacturing furnace is set to 3 or more, that is, the ratio of the length to the diameter of the heating portion is set to 3: It is preferably at least 1, more preferably at least 5: 1.
[0015]
According to the method of the present invention, a nickel oxide powder having a sulfur grade of 500 ppm or less, desirably 300 ppm or less can be stably produced. Further, since the gas flow in the horizontal rotary manufacturing furnace is stabilized, the average particle size of the nickel oxide powder can be controlled to about 0.5 to 1.5 μm.
[0016]
【Example】
Nickel oxide powder was manufactured using anhydrous nickel sulfate as a raw material and using a kiln (heating unit: 700 mm in diameter x 6000 mm in length / 6 zone) as a horizontal rotary cylindrical furnace. The composition of the anhydrous nickel sulfate used as the raw material is shown in Table 1 below. For comparison, in Samples 7 and 8, nickel sulfate containing water of crystallization was used as a raw material, and the component composition was almost the same as in Table 1 below.
[0017]
[Table 1]
While forcibly blowing air from the outlet side to the inlet side to the kiln, raw material anhydrous nickel sulfate is continuously supplied, and the kiln reaction tube (made of SUS) is rotated at a rotation speed of 1 rpm. The roasting was performed by controlling the temperature and the holding time. At that time, the heating temperature of each zone of the kiln was changed as shown in Table 2 below for each sample. The generated exhaust gas was treated by an installed exhaust gas treatment facility.
[0019]
[Table 2]
The roasted material discharged from the kiln was cooled to room temperature, and then pulverized with an atomizer to obtain a 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 3 below, together with the raw material input amount and the air flow rate with respect to the furnace cross-sectional area of the kiln.
[0021]
[Table 3]
As can be seen from the above results, in Samples 1 to 4 of the present invention, the sulfur grade was 500 ppm by roasting at a temperature of 900 to 1200 ° C. while forcibly flowing air at a flow rate of 15 mm / sec or more. The following nickel oxide powder was obtained. Also, it can be seen that the higher the air velocity, the lower the sulfur quality.
[0023]
On the other hand, in Samples 5 and 6 of Comparative Examples, the raw material, the raw material input amount, and the heating temperature were almost the same as those of the present invention, but the nickel oxide obtained was low because the air flow rate was as low as 10 mm / sec or less. The sulfur grade of the powder is 700 ppm or more. Further, in Samples 7 and 8 of Comparative Examples using nickel sulfate containing water of crystallization as a raw material, Sample 7 whose conditions other than the raw material are almost the same as those of the present invention, the sulfur grade is reduced only to about 12000 ppm. Also, in Sample 8 in which the raw material input amount was significantly reduced, the sulfur grade was 1700 ppm.
[0024]
【The invention's effect】
According to the present invention, anhydrous nickel sulfate is used as a raw material, and roasting is performed while forcibly flowing air into a furnace, so that impurities are reduced and the sulfur quality can be suppressed to 500 ppm or less, which is suitable as an electronic component material. Nickel oxide powder can be manufactured stably.