JPS63288914A - 球状酸化亜鉛の製造方法 - Google Patents

球状酸化亜鉛の製造方法

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JPS63288914A
JPS63288914A JP12253887A JP12253887A JPS63288914A JP S63288914 A JPS63288914 A JP S63288914A JP 12253887 A JP12253887 A JP 12253887A JP 12253887 A JP12253887 A JP 12253887A JP S63288914 A JPS63288914 A JP S63288914A
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zinc
zinc oxide
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oxygen
temperature
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Takeshi Mitarai
毅 御手洗
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Nikko Aen KK
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Nikko Aen KK
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、球状の酸化亜鉛の製造法に関し、従来のゴム
の加硫促進剤、化粧品、可塑物への添加剤、絵具、窯業
製品等の添加剤などは勿論のこと、電子写真用感光材料
、バリスター、電子部品用材料などに有用な材料を提供
するものである。
[従来の技術] 従来酸化亜鉛のIJ造法として、所謂フランス法等によ
る金属亜鉛蒸気の酸化燃焼法が知られている。かかる方
法によって得られる酸化亜鉛は、原料の亜鉛蒸気の温度
が高く亜鉛蒸気密度が大きいので、酸化反応により生成
する微細な酸化亜鉛の粒子同士が衝突、焼結し、粗大な
酸化亜鉛粒子になると言われ、その粒径は、細かいもの
でも0.2μm、平均的には0.5〜0.8μmである
これらの酸化亜鉛は、その粘稠性、凝集性のため機械粉
砕ではこれ以上微粒化することは困難である。しかしな
がら、前述の古くから用いられている用途はもちろんの
こと、近年開拓されたバリスター等の用途においては、
従来に増し高純度化とともに超微粒化が要求されはじめ
ている。
そこで、超微粒酸化亜鉛の製法として大別すめると、一
旦微細な亜鉛化合物を生成した後これを加熱焙焼する熱
分解法と、亜鉛蒸気を直接酸化燃焼させる気相反応法と
が知られている。
熱分解法の第1の例は、例えば塩化亜鉛、硫酸亜鉛、硝
酸亜鉛等の亜鉛イオン溶液中に、蓚酸、蓚酸アルカリま
たは蓚酸アンモニウム溶液を添加し、蓚酸亜鉛の微細結
晶を生ぜしめ、濾別乾燥後、酸化焙焼して酸化亜鉛とな
す方法(特願昭56−90782号参照)で、得られる
酸化亜鉛の粒径は約0.03μ■とされている。
熱分解法の第2の例は、亜鉛塩溶液に水酸化アルカリ又
は炭酸アルカリを添加し、それぞれ得られる水酸化亜鉛
又は塩基性亜鉛を濾別、乾燥後、酸化焙焼する方法で、
水酸化亜鉛の焙焼により得られる酸化亜鉛の粒径は0.
1μlまでであり、塩基性炭酸亜鉛の焙焼による場合は
0.07〜0.1μmが可能とされている。
熱分解法の第3の例は、密閉容器内において、酸化亜鉛
の水スラリーとCO2ガスとを反応させて塩基性炭酸亜
鉛を生成し、この塩基性炭酸亜鉛を熱分解して酸化亜鉛
となす方法(特願昭59−111720号参照)で、得
られる酸化亜鉛は比表面積が15m 2/!IIであり
、これから換算すると平均粒径は0.07μ請である。
又、気相反応法の例としては、酸素を含有する雰囲気中
に金属亜鉛蒸気を噴出して亜鉛を酸化燃焼せしめた後、
直ちに生成した酸化亜鉛を急冷することによって針状亜
鉛を製造し、この針状亜鉛をベースに所望特性(粒径、
粒度分布、嵩密度、吸着特性等)の団塊状酸化亜鉛を得
る方法(特願昭55−23516号参照)が挙げられる
[発明が解決しようとする問題点] 前述の熱分解法の第1および第2の例においては、例え
ば亜鉛塩の濃度と添加する炭酸アカリの濃度を稀薄化す
ることによって、生成する塩基性炭酸亜鉛粒子の肥大化
を抑制して、0.1μ踵程度の超微粒酸化亜鉛を得るこ
とができるが、反応条件の調整だけで微細化するには限
界があり、また、いずれの方法も目的とする反応生成物
(塩基性炭酸亜鉛)から反応系で残留する亜鉛塩(例え
ば塩化亜鉛、硫酸亜鉛等)並びに生成系の副産物(例え
ば塩化ナトリウム、芒硝等)を洗浄・除去するための工
程が避けられないため、生成物が微細であるが故にこの
洗浄は容易には行えずミ経済的なデメリットが大きい。
そして洗浄が不十分な場合には当然酸化亜鉛中にNa、
S等が不純物として混入し、高純度の要求には応えられ
ないという問題がある。
熱分解法の第3の例は不純物を含まない塩基性炭酸亜鉛
の製法を開示しており、それを熱分解した酸化亜鉛も不
純物を含まないものとすることは可能であるが、製造に
密閉容器を用いなければならない問題がある。
気相法の例では、本質的には針状酸化亜鉛の製造を目的
としており、超微粒の酸化亜鉛の製造の開示はない。し
かしながら、酸化亜鉛の新しい用途が開発されるととも
に、超微細粒子が望まれ、さらに粒子の形状についても
、針状ではなく、球状のものが必要とされる状況が生じ
ている。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、従来の上記問題点を解決し、高純度で超微細
であり、しかも球状化された酸化亜鉛を製造することを
目的とするもので、その要旨は、低温稀薄亜鉛蒸気を酸
素と接触せしめることを特徴とする球状酸化亜鉛の製造
方法である。
すなわち、微細な酸化亜鉛を得るためには、前記フラン
ス法等における亜鉛粒子同士の衝突や焼結を抑制するこ
とが必要で、このためには酸化反応の低温化、酸化反応
における亜鉛蒸気の低密度化が効果的であるとの結論に
至った。
そして、酸化反応の低温化と亜鉛蒸気の低密度化を指向
した場合に、必然的に起こる処理速度の低下というデメ
リットに対し、予熱した不活性ガスを蒸気発生系に吹き
込むことによって、蒸気量の確保と蒸気の低密度化の両
者を満足させることができた。
ところで、亜鉛溶湯温度、亜鉛蒸気圧および亜鉛蒸気密
度の関係を示すと表1のとおりである。この表1におい
て、亜鉛蒸気密度は不活性ガスで全圧を1気圧にバラン
スさせたときの理想気体としての亜鉛飽和蒸気の濃度で
ある。
表1 上表から明らかなとおり1.800℃を境として蒸気密
度に変化がある。温度550℃から800℃までの亜鉛
蒸気密度は小さいので、亜鉛溶湯に不活性ガスを吹き込
むことによって低温稀薄の亜鉛蒸気を発生せしめられる
。高温の亜鉛溶湯から発生する蒸気は蒸気密度が大きい
ので、不活性ガスを吹き込むことによって希釈・冷Wす
る。
酸素と接触させる亜鉛蒸気の稀薄さは、0.06〜1m
ol/m 3の範囲が好適である。
亜鉛蒸気の酸化反応は、酸素又は空気によって行う。
[作用] 本発明によれば、生成する酸化亜鉛粒子同士の衝突、焼
結が避けられる。
[実施例] つぎに実施例について述べる。
実施例1 第1図に示すように、電気炉1内に最純亜鉛の入ったる
つは2を入れ、所定の温度に昇温する。予じめ酸素を除
去した窒素ガスを予熱管3を通してるつぼ2内の亜鉛溶
湯中に吹き込む。
るつぼ2天井部に取り付けたエレマ発熱体4に電圧をか
け、発熱対の温度を、蒸気加熱のためではなく、亜鉛蒸
気の凝縮を避けるため、1000〜1100℃程度に保
つ。
このようにして、るつぼ2内から、稀薄亜鉛蒸気を大気
中に放出し、酸化亜鉛を得る。酸化反応による炎は観察
されなかった。生成した酸化亜鉛はフィルター5を通し
て回収する。図中6は温度計である。
余熱管3を通じて吹き込む窒素ガスの原石を100NI
/Hrとして、亜鉛溶湯の温度を550℃から700℃
として反応させたところ、得られた白色粉体はX線回折
の結果ZnOと同定された。
また、電子顕微鏡写真によると各溶湯温度のものの粒径
は表2に示すとおりであった。この中、600℃のもの
と700℃のものについては、第3図、第4図に示す。
第3図のものでは、団塊状のものも見られるが、団塊を
構成する粒子ひとつひとつの径は0.01μm程度であ
り、容易に分離し易く、非常に比表面積が大きいもので
あった。
第4図のものは多少針状のものも見られるが、大部分は
球状のものであった。
表2 実施例2 第2図に示す装置を用いて実施した。第2図における第
1図と同一名称部分は第1図と同じ符号を付しである。
7は希釈用窒素送給管、8は冷却炉である。
るつぼ2内の800℃以上に加熱された亜鉛溶湯中に、
酸素を除去した窒素ガスを予熱管3を通して吹き込む。
又、希釈用窒素送給管7を通  −じ、るつぼ2上部の
孔から予熱された窒素ガスを吹き込み、溶湯から発生す
る亜鉛蒸気を希釈する。希釈された亜鉛蒸気はエレマ発
熱体4を通り、冷却炉8に入る。そして、冷却炉8の天
井部に取付けたノズルから稀薄亜鉛蒸気を大気中に放出
する。酸化反応にともなう炎は観察されなかった。生成
した酸化亜鉛はフィルター5を通して回収する。
かかる方法を表3に示すa、bの条件で行った。
表3 いずれにおいても白色粉体が得られ、X線回折の結果Z
nOと同定された。第5図は条件aにより生成した酸化
亜鉛の顕微鏡写真で、多少団塊化しているようにみえる
が、団塊を構成する粒子ひとつひとつの径は0.01μ
m程度であり、容易に分離し易く、非常に比表面積が大
きいものであった。
[発明の効果] 本発明によれば、超微細で球状をした酸化亜鉛を容易に
得ることができる。特に球状のものは、かさ密度が大で
、流動性が良く、取扱いが簡単で、一定量の切り出しが
容易で、生産工程の自動化に有効である。そして、超微
細で球状ということは、化粧品その他に用いたときの展
延性や均一混和性を増大する。又、螢光性、圧電性、半
導体性の特性値が変化し、電子部品用材料等の新規用途
に対しても有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図並びに第2図はそれぞれ本発明の実施に適する装
置の概念図、第3図ないし第5図は本発明の実施例で得
た酸化亜鉛のgi微鏡写真である。 1・・・電気炉  2・・・るつぼ 3・・・予熱管  4・・・エレマ発熱体5・・・フィ
ルター  6・・・温度計7・・・希釈用窒素送給管 8・・・冷却炉 牙3図 ×606α刀 牙 4 図 X90.σD 牙5図 ×90.αD 手続ネ巾正書(方式) %式% 1、事件の表示     昭和62年特許願第1225
38号2、発明の名称     球状酸化亜鉛の11造
方法名  称     日鉱亜鉛株式会社 (発送日昭和62年7月28日) 6、補正の対象     明細書中、図面の簡単な説明
の欄。 7、補正の内容

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)低温稀薄亜鉛蒸気を酸素と接触せしめることを特
    徴とする球状酸化亜鉛の製造方法。
  2. (2)低温稀薄亜鉛蒸気は温度550〜800℃の亜鉛
    溶湯に不活性ガスを吹き込むことにより発生せしめる特
    許請求の範囲第(1)項記載の記載の球状酸化亜鉛の製
    造方法。
  3. (3)低温稀薄亜鉛蒸気は、温度800〜950℃の亜
    鉛溶湯から亜鉛蒸気を蒸発させ、これに不活性ガスを吹
    き込んで希釈、冷却することにより生成せしめる特許請
    求範囲第(1)項記載の球状酸化亜鉛の製造方法。
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