JP3286003B2

JP3286003B2 - フェライトの製造方法

Info

Publication number: JP3286003B2
Application number: JP6936093A
Authority: JP
Inventors: 武生北川; 敏男斎藤; 茂昭須田
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1993-03-04
Filing date: 1993-03-04
Publication date: 2002-05-27
Anticipated expiration: 2017-05-27
Also published as: JPH06260175A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、廃乾電池を利用したフ
ェライトの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、電気製品の小型、軽量化が進み、
携帯用のものが増すにつれて、乾電池の使用量が増大し
ている。乾電池のなかで一次電池として使用されている
大部分はマンガン電池、アルカリ・マンガン電池であ
り、これらのものは、使用後、一般ゴミと一緒に捨てら
れることが多い。そして、これらの廃乾電池は、自治体
等により、一般ゴミとともに焼却処理される場合やゴミ
として回収された後回収業者等によって処理される場合
などがある。

【０００３】この回収後の廃乾電池の処理については、
近年、環境保全、資源節減などが要望されていることか
ら、種類別に分別する方法や解体する方法、あるいは有
価物を分離回収する方法などが種々提案されている（特
開昭６０−１３６１７４号、同６１−４８８号、同６１
−７８４８４号、同６１−９７０８５号、同６１−１１
８１８２号、同６１−２３４９８１号、同６２−１４５
６５８号、同６２−２８６５８４号、特開平４−６５０
６３号、特公平４−２２９７５号、同３−３１１１６
号、特公昭６３−２６７６号、特公平３−６２０８号、
特公平３−４８６２４号、同２−４７０５９号、特公昭
６３−２５８３０号、同５２−７８１３号、特開昭５０
−１０９４号、同６１−１１１９１号、同６０−１５６
５９４号等）。

【０００４】しかし、現状における廃乾電池の回収率は
低く、しかも経済性が低く、再利用もほとんどされてい
ない。

【０００５】このような事情から、廃乾電池を利用して
付加価値の高いものを得ることができれば、自ずと廃乾
電池の回収率も向上することが予想される。また、この
ことは、環境保全や資源節減などの上からも好ましい。

【０００６】従って、廃乾電池の有効利用が望まれてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、廃乾
電池の利用により省資源や環境保全などを図り、しかも
実用レベルにあるフェライト、特にソフトフェライトの
製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（４）の構成によって達成される。（１）廃乾電池から金属成分を分離回収し、この成分
を含む塩化物溶液を得、この溶液を噴霧焙焼炉にて焙焼
して金属酸化物粒子を得、この金属酸化物粒子を用いて
原料混合粉を得、これを焼成するフェライトの製造方
法。（２）前記乾電池は、マンガン乾電池である上記
（１）のフェライトの製造方法。（３）前記塩化物溶液は、前記金属成分を塩酸溶解し
て得られた上記（１）または（２）のフェライトの製造
方法。（４）前記塩化物溶液に含まれるＳｉ成分を分離除去
したのち、噴霧焙焼炉にて焙焼する上記（１）ないし
（３）のいずれかのフェライトの製造方法。

【０００９】なお、特開昭５０−１０９４号公報には、
廃マンガン電池よりマンガンと亜鉛を分離回収する方法
が開示されている。

【００１０】この方法では、マンガンと亜鉛との分離
を、次のようにして行っている。すなわち、マンガンと
亜鉛とを塩酸溶解して溶液を得、前工程の分離で残留す
る鉄成分を除去するなど、必要な処理ののち、この溶液
をpH７．５以上に調整し、この後二酸化マンガンの微粉
末を添加し、低級マンガン化合物（Ｍｎ₂ Ｏ₃ ）の沈澱
物を生成させることによる。

【００１１】また、上記公報には上記のようにして得ら
れたマンガン化合物をフェライトのような磁性材料の製
造原料として使用可能であることが示唆されている。

【００１２】しかし、上記公報には、噴霧焙焼炉にて廃
乾電池から分離回収した金属成分の塩酸溶液を焙焼して
金属酸化物粒子を得る旨の記載はない。

【００１３】本発明では、噴霧焙焼法を適用することに
より、廃乾電池から分離回収した複数の金属成分をその
まま焙焼用として使用することができ、また、不純物の
除去も塩酸（ＨＣｌ）等に溶解するなどすればよく、精
製が簡単であるという利点が得られる。

【００１４】

【具体的構成】以下、本発明の具体的構成について詳細
に説明する。

【００１５】本発明において、フェライト、特にソフト
フェライト製造（以下、「ソフトフェライト」を単に
「フェライト」ということがある。）製造に際し、使用
される原料酸化物の少なくとも一部は、廃乾電池の構成
材料に由来するものであり、塩化物溶液としたのち噴霧
焙焼炉にて焙焼酸化して得られた金属酸化物粒子であ
る。

【００１６】このときの乾電池にはマンガン乾電池やア
ルカリ・マンガン乾電池などがあるが、マンガン乾電池
が好ましい。

【００１７】廃乾電池は、マンガン乾電池、アルカリ・
マンガン乾電池等の種類別に分別し、さらには、必要に
応じ、規格別などに分別する。この後、廃乾電池を解体
して部材別にするか、あるいは全体の破砕物を得るなど
し、その後、材質分離や焙焼などを施し、材質別に分離
回収する。そして、金属成分を利用する。

【００１８】本発明において、好ましく用いられるマン
ガン乾電池を例にすれば、ＭｎＯ₂、ＺｎＣｌ₂ 、Ｚｎ
Ｏ、金属亜鉛、金属鉄等の形態で分離回収することがで
き、これらは、Ｍｎ源、Ｚｎ源、Ｆｅ源として使用する
ことができる。

【００１９】これらを用いて、例えばＭｎ−Ｚｎ系マン
ガンフェライトを製造する場合について述べる。この場
合、原料となる金属成分Ｍｎ、Ｚｎ、Ｆｅは３種ともす
べて廃乾電池から得られたものであっても、１種あるい
は２種が廃乾電池から得られたものであっても、さらに
は１種の金属において一部を廃乾電池から得るものとし
てもよい。

【００２０】本発明では、通常、３成分とも廃乾電池か
ら得られたものを用いることが好ましく、次のような方
法によることが好ましい。

【００２１】廃乾電池から得られた金属成分のうち、Ｆ
ｅ成分とＭｎ成分とＺｎ成分とを塩化物に変換する。具
体的には、１８％程度のＨＣｌに、上記金属成分を溶解
して塩化物溶液を得ることが好ましい。

【００２２】このようにして得られた塩化物溶液は精製
することが好ましい。精製は、まず、濾過等により不溶
化物や浮遊化物を除去することによる。このような濾過
の後、廃乾電池の構成材料に由来するＳｉ成分を除去す
る。Ｓｉ成分は主に乾電池に使用されるＳｉコート紙に
由来するものであり、上記酸化物溶液中に溶存し、フェ
ライトに有害な成分である。Ｓｉ成分の除去は、フェラ
イトに無害なpH調整剤を用いて塩化物溶液のpHを最適化
したのち、凝集剤を添加してＳｉの不溶化物を生成さ
せ、その後この不溶化物を濾過等により除去することに
よる。また、必要に応じて、フェライトに有害なＰ成分
を除去してもよく、このものの除去は凝集剤を添加して
Ｐの不溶化物を生成させ、この不溶化物を濾過等により
除去することによる。このような精製により、極めて純
度の高いフェライトを得ることができる。

【００２３】上記の精製溶液に対し、所望のフェライト
組成に応じて、さらにＦｅ、ＭｎもしくはＺｎ化合物を
必要に応じて添加して成分量を調整する。この添加化合
物は上記塩酸に溶解するものであれば特に制限はなく、
通常、塩化物、酸化物等が用いられる。

【００２４】上記の溶液を用いて、噴霧焙焼炉にて同時
焙焼して金属酸化物を得る。このときの焙焼温度は４５
０〜８５０℃とすればよい。

【００２５】噴霧焙焼により得られる金属酸化物粒子の
平均粒径は０．１〜３．０μm 程度である。必要に応
じ、解砕してもよく、場合によっては粉砕してもよい。

【００２６】このようにして噴霧焙焼によって得られた
ＦｅとＭｎとＺｎとを含む金属酸化物粒子を所要の粉砕
工程を経てスラリー化し、このものに所望のフェライト
組成となるように酸化亜鉛等を添加して調整する。この
ときの酸化亜鉛等は市販品等を用いればよい。

【００２７】廃乾電池の正極作用物質（合剤）には必ず
マンガン成分と亜鉛成分とが含まれるので、上記のよう
に、これらの成分は単離せず用いることが好ましい。ま
た、合剤には、フェライトに有害な不純物が少ないので
使用に適する。例えば、亜鉛成分は、合剤のほか、負極
作用物質から金属亜鉛として得ることができるが、この
ものに比べて不純物等の点で有利である。また、上記の
ように、鉄成分も併せて用いることが好ましく、鉄成分
は、廃乾電池の外装、負極端子、正極端子の金属鉄を用
いることができる。

【００２８】なお、合剤におけるマンガン成分と亜鉛成
分は酸化物換算で、各々、５０wt%、２０〜３０wt% 程
度の含有量である。

【００２９】本発明では上記のように、マンガン成分、
亜鉛成分および鉄成分に、廃乾電池に由来するものを用
いて、焙焼粒子を得ることが好ましいが、これに限定さ
れるものではなく、前述のとおり、いずれかの成分、あ
るいは同種の成分の一部として廃乾電池に由来する金属
成分を用いることができる。

【００３０】前記のようにして得られた焙焼粒子を用
い、所定の割合とされた酸化物の原料混合粉のスラリー
は仮焼成される。仮焼成は、例えば、空気雰囲気中で、
７００〜１１００℃の温度で１〜４時間程度行う。この
仮焼成したものを所定の粒径（平均粒径１．０〜３．０
μm ）まで粉砕する。粉砕は、粗粉砕機および微粉砕機
などを用いて行う。その後、スプレードライヤーなどに
より乾燥し、造粒し、成形する。

【００３１】所定の形状とされた成形体は、その後、焼
成ないし焼結される。焼結は電気炉等を用いて行えばよ
く、焼結雰囲気、温度、時間等の条件は、通常のものと
すればよい。なお、フェライトの磁気特性の改善の目的
から、上記酸化物中に存在する不純物のほかに、微量の
添加物を添加してもよい。この微量添加物は、前記の塩
化物溶液中に添加することもできる。

【００３２】通常焼結雰囲気は空気あるいは空気と窒素
との混合雰囲気とすればよく、焼結温度は１１５０〜１
４００℃、焼結時間は１〜５時間程度とする。

【００３３】このようにして、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト
が得られる。

【００３４】さらに、本発明により得られるフェライト
は、このものに限らず、種々のものであってよく、Ｎｉ
−Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェラ
イト、Ｍｎ−Ｍｇ系フェライト等が挙げられる。

【００３５】上記の各種フェライトは、軟磁性材料とで
き、電源用トランス、通信、無線用トランス等に好適に
用いられる。

【００３６】本発明によって得られたフェライトは、い
ずれにおいても、磁気特性上、実用レベルにある。

【００３７】

【実施例】本発明を実施例によって具体的に説明する。

【００３８】実施例１廃マンガン乾電池３トンを処理して、所定の工程によ
り、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｆｅの金属成分を回収し、約２トンの
原料を得た。このうちのＭｎとＦｅとＺｎの成分を１８
％ＨＣｌに溶解し、塩化物溶液を得、このものを一旦濾
過して、不溶化物を除去した。この濾液に凝集剤を加え
てＰの不溶化物を生成させ、このものを濾過により除去
した。こののち、この濾液にpH調整剤を加えて最適pHと
してから凝集剤を加えてＳｉの不溶化物を精製させ、こ
のものを濾過により除去して濾液を得た。この濾液に、
目的とするフェライト組成に応じて、Ｍｎ、Ｆｅの塩化
物を追添した。このようにして、得られた原液を噴霧焙
焼炉にて焙焼温度８００℃で噴霧焙焼した。

【００３９】このようにして、平均粒径１．０〜２．０
μm の金属酸化物粒子（粉体）を得た。

【００４０】その後所要の粉砕工程を経てスラリー化
し、このものに所定組成のフェライトとなるように、酸
化亜鉛を添加して混合した。このとき添加する酸化亜鉛
は市販品とし、廃乾電池の合剤内に存在したＺｎ成分の
減少分を補填する添加量とした。

【００４１】その後、所定の割合の酸化物を含む原料混
合粉９５０℃にて２時間仮焼を行った。得られた仮焼粉
を、粗粉砕機および微粉砕機で平均粒径１．５μm まで
粉砕し、スプレー乾燥機で造粒した後、粉体自動成形機
にてトロイダル状に成形し、成形体を得た。

【００４２】この成形体を電気炉で焼結した。焼結は、
酸素雰囲気（酸素分圧０．１〜５％：１atm ）で、１３
５０℃にて３時間行った。

【００４３】このようにしてＭｎ−Ｚｎ系フェライトで
構成した環状の磁心を得た。

【００４４】このものの寸法は、外径５１mm、内径３１
mm、厚さ１３mmとした。

【００４５】このようにして得られたフェライト磁心の
組成は、Ｆｅ₂ Ｏ₃ ５３モル％、ＭｎＯ３５．５モル
％、ＺｎＯ１１．５モル％であった。

【００４６】得られたフェライト磁心について、下記の
磁気特性を測定したところ、飽和磁束密度は４．９ｍ
Ｔ、透磁率２２００、コア損失４００kW/m³ であり、電
源トランス用等の磁心として実用レベルにあることが確
認された。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、廃乾電池を利用して実
用レベルにあるフェライトを得ることができる。この結
果、省資源、環境保全を図ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−142064（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01M 6/52 B09B 3/00 C01G 49/00 H01F 1/34

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】廃乾電池から金属成分を分離回収し、こ
の成分を含む塩化物溶液を得、この溶液を噴霧焙焼炉に
て焙焼して金属酸化物粒子を得、この金属酸化物粒子を
用いて原料混合粉を得、これを焼成するフェライトの製
造方法。
【請求項２】前記乾電池は、マンガン乾電池である請
求項１のフェライトの製造方法。
【請求項３】前記塩化物溶液は、前記金属成分を塩酸
溶解して得られた請求項１または２のフェライトの製造
方法。
【請求項４】前記塩化物溶液に含まれるＳｉ成分を分
離除去したのち、噴霧焙焼炉にて焙焼する請求項１ない
し３のいずれかのフェライトの製造方法。