WO2015125650A1 - ニッケル粉の製造方法 - Google Patents

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和道 柳澤
俊豪 ▲張▼
修 池田
秀樹 大原
智暁 米山
陽平 工藤
伸一 平郡
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Kochi University NUC
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing nickel powder from a solution containing a nickel sulfate ammine complex using fine nickel powder.
  • Patent Document 1 As a method for producing nickel powder expected to be used as a material for a positive electrode active material such as a conductive paste or a nickel metal hydride battery, for example, a method disclosed in Patent Document 1 is known. In the production method disclosed in Patent Document 1, a solution containing the produced nickel ammine complex is treated under high temperature and high pressure to cause the reaction represented by the following formula (1) to precipitate nickel hydroxide particles. This is a method for producing nickel hydroxide powder.
  • nickel hydroxide is reduced with a reducing agent, nickel powder can be obtained.
  • Various reducing agents can be used, but using hydrogen gas is industrially inexpensive and widely used.
  • Non-Patent Document 1 describes a nickel powder production process by Sherritt Gordon. In this production method, an aqueous solution of nickel sulfate and a complexing agent are mixed to form a solution containing a nickel ammine complex. The solution is placed in a pressure vessel such as an autoclave and heated to about 150 to 250 ° C. Hydrogen gas is blown, and nickel ammine complex salt is reduced by hydrogen to obtain nickel powder.
  • a pressure vessel such as an autoclave and heated to about 150 to 250 ° C. Hydrogen gas is blown, and nickel ammine complex salt is reduced by hydrogen to obtain nickel powder.
  • Non-Patent Document 1 when hydrogen gas is blown, if there are no seed crystals serving as nuclei, many fine nickel powders are often generated non-uniformly, As a result, it is difficult to obtain a product having a predetermined particle size and it is difficult to obtain uniform quality.
  • fine nickel is deposited like scaling on the inner wall of the pressurized container and the surface of the stirrer, problems such as an increase in the maintenance of the equipment and a decrease in the product recovery rate also occur. This is not preferable.
  • the present invention relates to a decrease in productivity and an increase in cost in a production method in which nickel seed crystals are added to a solution containing a nickel ammine complex under high temperature and high pressure to reduce the hydrogen to obtain nickel powder.
  • the present invention provides a manufacturing method that maintains the quality of nickel powder while reducing the amount of seed crystals used.
  • the first invention of the present invention provides a mixed slurry formed by adding a dispersant having a seed crystal and an anionic functional group to a solution containing a nickel ammine complex.
  • Nickel characterized in that a nickel ammine complex in the mixed slurry is reduced to obtain a nickel powder by performing pressurized hydrogen reduction treatment in which hydrogen is blown in a high-temperature and high-pressure atmosphere at a temperature of from 250 to 250 ° C. to cause a reduction reaction. It is a manufacturing method of powder.
  • a second invention of the present invention is a method for producing nickel powder, wherein the dispersant in the first invention is sodium lignin sulfonate having an anionic functional group.
  • the invention of 3 of the present invention is a method for producing nickel powder, wherein the dispersant according to the first invention is sodium dodecylbenzenesulfonate having an anionic functional group.
  • the amount of the dispersant added in the second invention is 5.0 wt% or more and 50.0 wt% or less with respect to the weight of the seed crystal added to the solution containing the nickel ammine complex. It is the ratio of this, It is a manufacturing method of the nickel powder characterized by the above-mentioned.
  • the amount of the dispersant added in the third aspect is 0.05 wt% or more and 10.0 wt% with respect to the weight of the seed crystal added to the solution containing the nickel ammine complex. It is the following ratios, It is the manufacturing method of the nickel powder of Claim 3 characterized by the above-mentioned.
  • a mixed slurry formed by adding a dispersant having a seed crystal and a nonionic functional group to a solution containing a nickel ammine complex is subjected to a high-temperature and high-pressure atmosphere at 150 ° C. to 250 ° C.
  • the nickel powder production method is characterized in that hydrogen is blown in to perform a pressurized hydrogen reduction treatment that causes a reduction reaction, and the nickel ammine complex in the mixed slurry is reduced to obtain nickel powder.
  • the amount of the dispersant added in the sixth invention is 5.0 wt% or more and 50.0 wt% or less with respect to the weight of the seed crystal added to the solution containing the nickel ammine complex. It is the ratio of this, It is a manufacturing method of the nickel powder characterized by the above-mentioned.
  • the eighth invention of the present invention is a method for producing nickel powder, characterized in that the seed crystal in the first to seventh inventions is nickel powder.
  • a nickel powder is produced by adding a seed crystal to a solution containing a nickel ammine complex and reducing the hydrogen under high temperature and high pressure to produce nickel powder.
  • the method for producing high-purity nickel powder of the present invention uses a high-pressure vessel such as an autoclave to add a seed crystal to a solution containing a nickel ammine complex, and perform a pressure hydrogen reduction treatment in which reduction with hydrogen is performed at high temperature and pressure.
  • a high-pressure vessel such as an autoclave to add a seed crystal to a solution containing a nickel ammine complex
  • a pressure hydrogen reduction treatment in which reduction with hydrogen is performed at high temperature and pressure.
  • the reduction rate which was conventionally about 20%, can be improved to nearly 100%, and nickel particles can be precipitated efficiently. It is characterized by.
  • a nickel sulfate solution (NiSO 4 ) of a leachate obtained by leaching a nickel-containing material with sulfuric acid is added to aqueous ammonia (NH 4 OH) and ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ) as shown in FIG.
  • a nickel slurry is added to the solution containing the nickel ammine complex formed through the complexing process to form a mixed slurry, and a mixed slurry is formed, and the mixed slurry is reduced with hydrogen in a high-pressure vessel.
  • This is a manufacturing method in which a reduced hydrogen slurry is obtained by applying a pressurized hydrogen reduction process for performing treatment, and then nickel powder is formed through a filtration and washing process.
  • ammonium sulfate and ammonia (NH 3) or ammonia water (NH 4 OH) used for the complexing treatment are ammonium sulfate: (NH 4 ) 2 SO 4 and its ammonium sulfate discharged from the filtration / washing process, and ammonia. Ammonia recovered through the recovery step or aqueous ammonia can be used.
  • the dispersant and the seed crystal which are the characteristics of the present invention will be described.
  • the dispersant used in the present invention may be any dispersant having an anionic or nonionic functional group.
  • the dispersant having an anionic functional group may be sodium lignin sulfonate or dodecylbenzene sulfonic acid.
  • sodium By using sodium, the effect on nickel reduction is further improved, and a reduction rate of 80% or more can be obtained.
  • the mechanism that improves the reduction rate is that the added seed crystal is dispersed, so that a large amount of nickel can be precipitated per seed crystal grain, and the nickel reduction rate is considered to be improved. .
  • the molecule of the dispersant is divided into a hydrophobic part and a hydrophilic part, and the hydrophobic part is usually adsorbed on the surface of the particle, and dispersion is caused by repulsion of the charge of the hydrophilic part. For this reason, since the powder which the dispersing agent adsorbed repels, the effect to disperse
  • PVA polyvinyl alcohol
  • PEG polyethylene glycol
  • the addition amount of the dispersant is 5.0 wt% to 50.0 wt% for sodium lignin sulfonate, and sodium dodecylbenzenesulfonate for the seed crystal weight added to the solution containing the nickel ammine complex.
  • An amount of 0.05 to 10.0 wt% is preferably added.
  • the amount of the dispersant added depends on the type of the dispersant, but is greatly dependent on and influenced by the grain size or specific surface area of the seed crystal. If the particle size is small, the specific surface area becomes large. Conversely, if the particle size is large, the specific surface area becomes small and the amount of the dispersant added can be small.
  • the particle diameter of the seed crystal varies when the nickel powder of the product is repeatedly used, and may be small when the specific surface area is large.
  • the amount of the dispersant added to coat all the particles needs to be 0.05 to 50.0 wt%.
  • a dispersant of 05 wt% to 10.0 wt% and sodium lignin sulfonate it is desirable to add in the range of 5.0 wt% to 50.0 wt%. Even if it is added in excess, the effect is not expected to increase so much, and the drug cost is wasted only by increasing the addition amount. Furthermore, when the addition is excessive, the above-mentioned specific effect found in the present invention is not exhibited, and a problem of causing aggregation occurs. As shown in FIG. 2, the reduction rate when no dispersant is used is about 25%, but it is improved to 95% or more by adding the dispersant of the present invention.
  • the seed crystal to be used is fine nickel powder, so that the purity of the nickel powder to be formed can be reduced and high purity nickel powder can be obtained.
  • the particle size of the fine nickel seed crystal used is in the range of 0.5 to 5.0 ⁇ m, and the uniformity of the formed nickel powder and the dispersion of the nickel powder formed when the above dispersant is used. It expresses the effect without obstructing the work to promote. If the size is out of the range, the uniformity and dispersion may be impaired.
  • the proportion of nickel powder that becomes a product is improved accordingly, and productivity is improved. Further, since the amount of repetition is reduced, the equipment scale for obtaining the same production amount can be saved correspondingly, and the cost can be reduced.
  • FIG. 1 is a production process flow chart showing an example of a method for producing nickel powder according to the present invention.
  • a “nickel ammine complex” produced through a complexing step using a “nickel sulfate (NiSO 4 ) solution” as a nickel base solution. It is a manufacturing process flow figure at the time of using the "solution containing”.
  • the reduction ratio used in the following examples is obtained by measuring the Ni concentration in the liquid after hydrogen reduction.
  • a batch type autoclave with a capacity of 3 L was used in the production apparatus. Prepare a solution containing 336 g of reagent nickel sulfate hexahydrate and 330 g of ammonium sulfate in 440 ml of pure water, add 191 ml of 25% aqueous ammonia to this, adjust the total liquid volume to 1000 ml, and use it as the starting solution. This initial solution was charged into the inner can of the autoclave.
  • 7.5 g of commercially available nickel powder as seed crystals and 0.4 g of sodium lignin sulfonate as a dispersing agent are added to the starting liquid in the charged inner cylinder can to form a mixed slurry, and the inner cylinder can is charged into an autoclave. Sealed and sealed.
  • the pressurized hydrogen reduction process was performed under the following conditions. While stirring with an electric stirrer at 750 rpm, the temperature of the autoclave was increased to 185 ° C. using a heat medium heater. When the temperature reaches 185 ° C., hydrogen gas is blown from the cylinder into the liquid phase part in the inner cylinder can at a flow rate of 2.0 liter / min, and the internal pressure is increased and maintained to 3.5 MPa. The reduction reaction was caused. The reaction was carried out for 60 minutes after the start of blowing hydrogen gas, and after 60 minutes, the supply of hydrogen gas was stopped, and then cooled to room temperature with stirring.
  • the cooled inner cylinder can was taken out from the autoclave, and the reduced slurry contained in the inner cylinder can was subjected to solid-liquid separation by filtration using a filter paper and Nutsche in a filtration / washing process to recover nickel powder.
  • the recovered nickel powder was washed with water to remove impurities.
  • the reduction rate of nickel was about 99%.
  • the pH of the filtrate after the reduction was in the range of 6.5 to 7.5.
  • Example 1 Comparative Example 1 Except for not adding a dispersant, 191 ml of 25% aqueous ammonia was added to a solution containing 440 ml of pure water, 336 g of nickel sulfate hexahydrate and 330 g of ammonium sulfate under the same conditions as in Example 1, and the total liquid volume was 1000 ml. The same nickel powder as used in Example 1 was added as a seed crystal to this solution in an amount of 7.5 g.
  • the inner cylinder can was set in an autoclave, and while being stirred at 750 rpm with a stirrer, the temperature was raised with the heat medium heater as in Example 1 until the internal temperature reached 185 ° C. When the temperature reaches 185 ° C., hydrogen gas is blown into the liquid phase in the inner cylinder can at 2.0 liter / min, and the pressure is increased and maintained so that the internal pressure becomes 3.5 MPa, and the reduction reaction proceeds. It was.
  • the supply of hydrogen gas was stopped and cooling was performed.
  • the cooled inner cylinder can was taken out, and the slurry contained in the taken out inner cylinder can was subjected to solid-liquid separation to recover nickel powder.
  • the recovered nickel powder was about 25 g, and the reduction rate was 24%.
  • Example 2 nickel powder was produced using the same method as in Example 1 when the seed crystal addition ratio was set to a seed crystal ratio of 0.05 (that is, 5%), and the reduction rate was determined.
  • Nickel powder was produced using the same method as Example 1 except that the seed crystal addition ratio was changed to a seed crystal ratio of 0.07 (that is, 7%), and the reduction rate was determined.
  • Nickel powder was produced using the same method as in Example 1 except that the seed crystal addition ratio was 0.01 (ie, 1%), and the reduction rate was determined.
  • Comparative Example 3 nickel powder was produced using the same method as in Example 1 except that only the dispersant was added without adding seed crystals, and the reduction rate was determined.
  • Nickel powder was produced using the same method as in Example 1 except that only a seed crystal with a seed crystal ratio of 0.30 (that is, 30%) was added without adding a dispersant, and the reduction rate was determined. .
  • Nickel powder was produced using the same method as in Example 1 except that only a seed crystal having a seed crystal ratio of 0.50 (that is, 50%) was added without adding a dispersant, and the reduction rate was determined. .
  • Example 1 The results of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5 are summarized in Table 1, and the change in reduction rate depending on the seed crystal ratio with and without the addition of a dispersant is shown in FIG.
  • Table 1 and FIG. 2 the reduction rate in the case of Comparative Example 3 in which only the dispersant was added without adding the seed crystal was 7%.
  • the reduction rate of 99% was improved by setting the seed crystal ratio to 0.05 as Example 2. That is, it can be seen that the dispersant has a remarkable effect in improving the reduction rate at the time of seed crystal addition.
  • the reduction rate is almost the same level, and the seed crystal ratio is about 0.05 (5%). It turns out that an effect is acquired.
  • the reduction rate was improved, but compared with the case where the above dispersant was used, It can be seen that a seed crystal having a ratio of about 0.5, which is 10 times, is necessary, and the cost increases accordingly.
  • about one-tenth of the seed crystal in the case of using no dispersant is required, and the cost can be reduced by reducing the amount of repeated products and the amount of purchase. It can be seen that even if it exists, the effect can be greatly reduced.
  • a seed slurry containing 15 g of nickel powder as a seed crystal (the seed crystal addition rate is 20 wt%) and 1.3 wt% of a sodium dodecylbenzenesulfonate dispersant are added to the seed crystal weight and mixed slurry Was made.
  • the pressurized hydrogen reduction process was performed under the following conditions.
  • the prepared mixed slurry is charged into an autoclave in a high-pressure vessel, heated to 185 ° C. while stirring, and then hydrogen gas as a reducing agent is blown to supply hydrogen gas so that the pressure in the autoclave becomes 3.5 MPa. Then, reduction treatment was performed.
  • Nickel powder was prepared and collected under the same conditions as in Example 4 except that the amount of sodium dodecylbenzenesulfonate as the dispersant was 6.7 wt% with respect to the seed crystal weight.
  • the nickel reduction rate of the collected nickel powder according to Example 2 was 95% or more as shown in FIG.
  • the mixed slurry was charged into an autoclave, heated to 185 ° C. with stirring, hydrogen gas was blown into the mixed slurry, and hydrogen gas was supplied so that the pressure in the autoclave became 3.5 MPa.
  • the nickel reduction rate of the recovered nickel powder according to Comparative Example 1 was approximately 25% as shown in FIG.

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Abstract

　ニッケルアンミン錯体を含有する溶液を高温高圧下で種晶を添加後、水素還元してニッケル粉を製造する工程において、生成するニッケル粉の品質を維持しつつ、使用する種晶の使用量を削減した効率の良いニッケルアンミン錯体を含有する溶液からのニッケル粉の製造方法を提供する。　ニッケルアンミン錯体を含有する溶液に、種晶とアニオン系の官能基を有する分散剤を添加して形成した混合スラリーに、高温高圧雰囲気下で水素を吹き込んで還元反応を生じさせる加圧水素還元処理を施して、前記混合スラリー中のニッケルアンミン錯体を還元してニッケルの粉末を得ることを特徴とするニッケル粉の製造方法。

Description

ニッケル粉の製造方法
　本発明は、微小なニッケル粉を用いて硫酸ニッケルアンミン錯体を含有する溶液から、ニッケル粉末を生成する方法に関する。
　導電性ペーストやニッケル水素電池等の正極活物質の材料として使用が期待されるニッケル粉の製造方法として、例えば特許文献１に示す方法が知られている。この特許文献１に開示される製造方法は、生成したニッケルアンミン錯体を含有する溶液を、高温高圧下で処理することにより下記（１）式に示す反応を起こさせ、水酸化ニッケル粒子を析出させることを特徴とする水酸化ニッケル粉末の製造方法である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
　この水酸化ニッケルを還元剤で還元すれば、ニッケル粉末を得ることができる。還元剤としては様々なものが利用できるが、水素ガスを用いるのが、工業的に安価であり、広く利用されている。
　また非特許文献１にはＳｈｅｒｒｉｔｔ　Ｇｏｒｄｏｎ社におけるニッケル粉製造プロセスが記載されている。
　この製造方法は、硫酸ニッケル水溶液と錯化剤を混合してニッケルアンミン錯体を含有する溶液とし、その溶液をオートクレーブ等の加圧容器に入れ、１５０～２５０℃程度に昇温し、溶液中に水素ガスを吹き込むもので、水素によりニッケルアンミン錯塩が還元されてニッケル粉が得られるものである。
　しかしながら、非特許文献１に示される錯化還元法と呼ばれる方法においては、水素ガスを吹き込む際に、核となる種晶が存在しないと微細なニッケル粉を不均一に多数生成することが多く、その結果、所定の粒径サイズの物を得ることが難しくなり、均一な品質が得難くなるという問題を抱えている。
　また、加圧容器の内壁や攪拌機などの機器表面にスケーリングのように微細なニッケルが析出するため、設備のメンテナンスの手間が増加したり製品の回収率が低下したりする等の問題も発生しているために好ましくない。
　このような状態を避けるためには、溶液に種晶を添加して還元剤を吹き込むことにより抑制できることが知られている。この種晶の添加によってニッケルアンミン錯体の溶液に還元剤が吹き込まれてニッケルの析出を開始する際に、種晶を核として成長が進み、上記のような容器や機器の表面に不均一に微細な析出が生じることを抑制できる。
　種晶には同じ品種の微細な結晶を用いたり、製品の一部を破砕等で加工したりして利用することが多い。一方で、種晶を添加する割合や形状が得られる製品の品質にも影響することが知られている。
　しかし上記のように、製品の一部を利用した場合、加工には手間がかかりコストアップの要因となる。さらに加工で得られる形状のばらつきなどに起因して品質が安定しない課題があった。
　また、例えば鉄粉など均一かつ微細な形状の物が工業的に得られやすいものを種晶として用いることもしばしばある。
　しかし、例えばニッケル粉を得るために、非特許文献１のプロセスで使用しているように鉄粉を種晶として用いれば、製品の品質に影響するため、用途が限られてしまい、好ましいことではなかった。
　このように、製品の品質を安定化し、製造コストを削減するためには、製品と同種の種晶を用いながら、同時に添加量を極力抑えた製造方法が望まれていた。
特開２００５－１９４１５６号公報
ＰＯＷＤＥＲ　ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ、１９５８、Ｎｏ．１／２、Ｐ.４０－５２．
　このような状況の中、本発明はニッケルアンミン錯体を含有する溶液を高温高圧下で、ニッケルの種晶を添加し、水素還元してニッケル粉を得る製造方法における生産性の低下およびコスト増加という課題を解決するために、種晶使用量を削減しつつ、ニッケル粉の品質を維持している製造方法を提供するものである。
　上記の課題を解決するための、本発明の第１の発明は、ニッケルアンミン錯体を含有する溶液に、種晶とアニオン系の官能基を有する分散剤を添加して形成した混合スラリーに、１５０℃～２５０℃の高温高圧雰囲気下で水素を吹き込んで還元反応を生じさせる加圧水素還元処理を施して、前記混合スラリー中のニッケルアンミン錯体を還元してニッケルの粉末を得ることを特徴とするニッケル粉の製造方法である。
　本発明の第２の発明は、第１の発明における分散剤が、アニオン系の官能基を有するリグニンスルホン酸ナトリウムであることを特徴とするニッケル粉の製造方法である。
　本発明の３の発明は、第１の発明のける分散剤が、アニオン系の官能基を有するドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムであることを特徴とするニッケル粉の製造方法である。
　本発明の第４の発明は、第２の発明における分散剤の添加量が、ニッケルアンミン錯体を含有する溶液に添加する種晶の重量に対して、５．０ｗｔ％以上、５０．０ｗｔ％以下の割合であることを特徴とするニッケル粉の製造方法である。
　本発明の第５の発明は、第３の発明における前記分散剤の添加量が、ニッケルアンミン錯体を含有する溶液に添加する種晶の重量に対して、０．０５ｗｔ％以上、１０．０ｗｔ％以下の割合であることを特徴とする請求項３に記載のニッケル粉の製造方法である。
　本発明の第６の発明は、ニッケルアンミン錯体を含有する溶液に、種晶とノニオン系の官能基を有する分散剤を添加して形成した混合スラリーに、１５０℃～２５０℃の高温高圧雰囲気下で水素を吹き込んで還元反応を生じさせる加圧水素還元処理を施して、前記混合スラリー中のニッケルアンミン錯体を還元してニッケルの粉末を得ることを特徴とするニッケル粉の製造方法である。
　本発明の第７の発明は、第６の発明における分散剤の添加量が、ニッケルアンミン錯体を含有する溶液に添加する種晶の重量に対して、５．０ｗｔ％以上、５０．０ｗｔ％以下の割合であることを特徴とするニッケル粉の製造方法である。
　本発明の第８の発明は、第１から第７の発明における種晶が、ニッケル粉であることを特徴とするニッケル粉の製造方法である。
　本発明によれば、ニッケルアンミン錯体を含有する溶液に種晶を添加し、高温高圧下で水素還元してニッケル粉を製造するニッケル粉の製造方法において、分散剤、特にリグニンスルホン酸ナトリウムを錯体を含有する溶液に添加して水素還元することにより、核となる種晶を効率よく利用してニッケル粉を生成することができると共に、その種晶の使用量を削減しつつ、生産性の低下を防ぐと共に、製造に係るコストの増加を抑制し、さらにニッケル粉の品質を向上させることを可能とし、工業上顕著な効果を奏するものである。
本発明に係るニッケルアンミン錯体を含有する溶液からニッケル粉を生成する製造フローを示す図である。 本発明における分散剤添加の有無による種晶比による還元率の変化を示す図である。 本発明の実施例における還元率を示す図である。
　本発明の高純度ニッケル粉の製造方法は、オートクレーブなどの高圧容器を用いてニッケルアンミン錯体を含有する溶液に種晶を添加し、高温高圧で水素による還元をする加圧水素還元処理をする際に、アニオン系又はノニオン系の官能基を有する分散剤を、さらに含むことにより、従来２０％程度だった還元率が、１００％近くに向上することができ、効率よくニッケル粒子を析出させることができることを特徴とする。
　図１に示す本発明の製造フローを用いて、本発明を説明する。
　本発明は、ニッケル含有物を硫酸による浸出工程で生成した浸出液の硫酸ニッケル溶液（ＮｉＳＯ４）に、図１に示すようにアンモニア水（ＮＨ４ＯＨ）及び硫酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳＯ４）による錯化処理を施す錯化工程を経て生成したニッケルアンミン錯体を含有する溶液に、ニッケル粉の種晶及び分散剤を添加して混合スラリーを形成し、その混合スラリーに高圧容器中で水素還元処理を行う加圧水素還元工程を加えて還元スラリーを得て、その後濾過・洗浄工程を経てニッケル粉を形成する製造方法である。
　さらに、錯化処理に使用する硫酸アンモニウム、及びアンモニア（ＮＨ３）または、アンモニア水（ＮＨ４ＯＨ）には、濾過・洗浄工程で排出される硫酸アンモニウム：（ＮＨ４）２ＳＯ４及びその硫酸アンモニウムから、アンモニア回収工程を経て回収したアンモニアまたは、アンモニア水が利用可能である。
　以下、本発明の特徴とする分散剤及び種晶について説明する。
［分散剤］
　本発明で使用する分散剤は、アニオン系またはノニオン系の官能基を持つものであればよいが、とりわけ、アニオン系の官能基を持つ分散剤としては、リグニンスルホン酸ナトリウム、又はドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを用いることで、ニッケル還元への効果はさらに向上し、８０％以上の還元率が得られる。
　ここで、分散剤を添加すると、還元率が向上するメカニズムは、添加された種晶が分散するため、種晶一粒あたりに多くのニッケルが析出可能となり、ニッケルの還元率が向上すると考えられる。
　一般に、分散剤の分子は、疎水部と親水部に分かれていて通常疎水部が粒子の表面に吸着して、親水部の電荷の反発で分散が生じるとされる。このため、分散剤が吸着した粉末同士が反発しあうので分散する効果が得られる。
　さらに、ノニオン系の官能基を有するＰＶＡ（ポリビニルアルコール）やＰＥＧ（ポリエチレングリコール）も分散剤として用いることはできるが、上記リグニンスルホン酸ナトリウムやドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムほどの効果が得られず、また使用量も増加する。さらに、プラスイオンを持つカチオン系の分散剤も存在するが、工業的に高価でコストを増加させるなど適さない。
　さらに、分散剤の添加量は、ニッケルアンミン錯体を含有する溶液に添加する種晶重量に対して、リグニンスルホン酸ナトリウムでは、５．０ｗｔ～５０．０ｗｔ％の量、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムでは、０．０５～１０．０ｗｔ％の量を添加することが好ましい。
　この分散剤の添加量は、分散剤の種類にも左右されるが、種晶の粒径又は比表面積に大きく依存、影響されるもので、同じ重量の種晶を添加した場合、粒径が小さいと比表面積が大きくなり、逆に粒径が大きいと比表面積は小さくなって、分散剤の添加量も少なくて済む。種晶の粒径は、製品のニッケル粉末を繰り返して使用する場合は、ばらつきがあり、比表面積も大きい場合、小さい場合がある。
　このため、種晶の粒子が一番小さい場合でも、粒子全部をコーティングさせる分散剤の添加量は、０．０５～５０．０ｗｔ％が必要で、特にドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの分散剤では０．０５ｗｔ％以上、１０．０ｗｔ％以下、リグニンスルホン酸ナトリウムの分散剤では５．０ｗｔ％以上、５０．０ｗｔ％以下の範囲での添加が望ましく、これらの範囲外では、少ないと還元率向上の効果が減少し、超えて添加しても、それほど効果の上積みは見込めず、添加量を増やすだけ薬剤コストの浪費となる。
　さらに、添加が過剰となる場合には、本発明で見出した上記の特異的な効果が発現せず、凝集を生じる問題が発生する。
　なお、図２に示すように、分散剤を使用しない場合の還元率は２５％程度だが、本発明の分散剤を添加することで９５％以上まで向上する。
［種晶］
　使用する種晶は、微小なニッケル粉を用いることで、形成するニッケル粉の純度を低下させずにすみ、高い純度のニッケル粉を得ることができる。
　また、使用する微小なニッケル種晶の粒径は、０．５～５．０μｍの範囲が、形成されたニッケル粉の均一性や上記分散剤を使用した際の形成されるニッケル粉の分散を促進する働きなどを阻害せずに効果を表すものである。その範囲外の大きさでは、均一性や分散を害してしまう恐れがあり望ましくない。
　本発明により、種晶として系内を循環するニッケルを少なくすることができるため、それだけ製品になるニッケル粉の割合が向上し生産性が向上する。また、繰り返し量が減少するので同じ生産量を得るための設備規模も相応に節約でき、コストも低減できる。
　以下、実施例を用いて本発明をさらに説明する。
　図１は、本発明に係るニッケル粉の製造方法の一例を示す製造工程フロー図で、「硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ４）溶液」をニッケル元液とし、錯化工程を経て作製される「ニッケルアンミン錯体を含有する溶液」を用いた場合の製造工程フロー図である。
　下記実施例で用いた還元率は、水素還元後の液中のＮｉ濃度を測定し求めたものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　製造装置にバッチ式の容量３Ｌのオートクレーブを用いた。
　純水４４０ｍｌに試薬硫酸ニッケル六水和物３３６ｇ、硫酸アンモニウム３３０ｇを含む溶液を調製し、これに２５％アンモニア水１９１ｍｌを添加し、合計の液量が１０００ｍｌになるように調整して始液とし、この始液を上記オートクレーブの内筒缶に装入した。
　装入した内筒缶内の始液に市販のニッケル粉を種晶として７．５ｇ、分散剤としてリグニンスルホン酸ナトリウム０．４ｇを添加して混合スラリーとし、その内筒缶をオートクレーブに装入し密栓した。
　この時の種晶添加率は、１０ｗｔ％（７．５／７５×１００＝１０）となる。
　次に加圧水素還元工程を以下の条件で行った。
　電動撹拌機により７５０ｒｐｍで撹拌させながら、熱媒ヒーターを用いてオートクレーブの内部温度が１８５℃になるまで昇温した。１８５℃に温度が到達した時点から、水素ガスをボンベから内筒缶内の液相部に２．０リットル／ｍｉｎの流量で吹込み、内部圧力を３．５ＭＰａになるように昇圧、維持して還元反応を生じさせた。
　水素ガスを吹き込み開始してから６０分間反応させ、６０分経過後に水素ガスの供給を停止し、その後撹拌しながら室温まで冷却した。
　冷却させた内筒缶をオートクレーブから取り出し、内筒缶に入っている還元スラリーを濾過・洗浄工程により、濾紙とヌッチェを用いて濾過による固液分離を行い、ニッケル粉を回収した。その回収したニッケル粉を、水で洗浄し、不純物を洗い流した。
　ニッケルの還元率は約９９％だった。
　還元後の濾液のｐＨは６．５～７．５の範囲になった。
（比較例１）
　分散剤を添加しなかった以外は、実施例１と同じ条件である純水４４０ｍｌ、硫酸ニッケル六水和物３３６ｇ、硫酸アンモニウム３３０ｇを含む溶液に２５％アンモニア水１９１ｍｌ添加し、合計の液量が１０００ｍｌになるように調整して内筒缶に装入し、この溶液に実施例１で用いたものと同じニッケル粉を種晶として７．５ｇ添加した。
　次に、上記内筒缶をオートクレーブにセットし、撹拌機により７５０ｒｐｍで撹拌させながら、実施例１と同じく熱媒ヒーターで内部温度が１８５℃に達するまで昇温した。温度が１８５℃に到達した時点から、内筒缶内の液相に水素ガスを２．０リットル／ｍｉｎで吹込み、内部圧力が３．５ＭＰａになるように昇圧、維持し、還元反応を進めた。
　水素を吹き込み開始してから６０分間反応させた後、水素ガスの供給を停止して冷却した。
　冷却した内筒缶を取り出し、取り出した内筒缶に入っているスラリーを固液分離してニッケル粉を回収した。
　回収したニッケル粉は約２５ｇであり、還元率は２４％だった。
　実施例２として種晶の添加割合を種晶比０．０５（すなわち５％）とした場合について実施例１と同じ方法を用いてニッケル粉を生成させ、その還元率を求めた。
　種晶の添加割合を種晶比０．０７（すなわち７％）とした以外は、実施例１と同じ方法を用いてニッケル粉が生成され、その還元率を求めた。
（比較例２）
　種晶の添加割合を種晶比０．０１（すなわち１％）とした以外は、実施例１と同じ方法を用いてニッケル粉が生成され、その還元率を求めた。
（比較例３）
　比較例３として種晶を添加せず分散剤のみ添加した以外は、実施例１と同じ方法を用いてニッケル粉が生成され、その還元率を求めた。
（比較例４）
　分散剤を添加せずに、種晶比０．３０（すなわち３０％）の種晶のみを添加した以外は、実施例１と同じ方法を用いてニッケル粉が生成され、その還元率を求めた。
（比較例５）
　分散剤を添加せずに、種晶比０．５０（すなわち５０％）の種晶のみを添加した以外は、実施例１と同じ方法を用いてニッケル粉が生成され、その還元率を求めた。
　上記実施例１～３及び比較例１～５の結果を纏めて表１に示し、分散剤の添加の有無による種晶比による還元率の変化を図２に示す。
　表１及び図２に示すように、種晶を添加せずに分散剤のみ添加した比較例３の場合の還元率は７％だった。これに対し、実施例２として種晶比を０．０５とすることで、９９％の還元率まで向上した。
　すなわち、分散剤は種晶添加時の還元率の向上に顕著な効果があることがわかる。
　また、種晶比を０．０７（実施例３）、０．１０（実施例１）とした場合もほぼ同水準の還元率となり、０．０５（５％）程度の種晶比とすれば効果が得られることがわかる。
　一方、比較例１、４、５として示した、分散剤を使用せずに種晶比だけを増加させた場合も、還元率は向上するが、上記の分散剤を使用した場合に比べると、１０倍の０．５程度もの比率となる種晶が必要であり、それだけコストが上昇することがわかる。言い換えると本発明により分散剤を使用しない場合の約１０分の１の種晶で済むことになり、製品の繰り返し量や購入量が減少することでそれだけコストが節減でき、種晶由来の不純物が存在する場合でも影響を大きく低減できる効果を有することがわかる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　硫酸ニッケル六水和物３３６ｇ、硫酸アンモニウム３３０ｇを含む溶液に２５％アンモニア水を１９１ｍｌ添加し、合計の液量が１０００ｍｌになるように調整して錯化処理を行い、ニッケルアンミン錯体を含有する溶液を作製した。
　この溶液に、種晶としてニッケル粉１５ｇ（種晶添加率は２０ｗｔ％）を含む種晶スラリーと、分散剤のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを種晶重量に対して１．３ｗｔ％添加して混合スラリーを作製した。
　次に、加圧水素還元工程を以下の条件で行った。作製した混合スラリーを、高圧容器のオートクレーブ内に装入し、撹拌しながら１８５℃に昇温後、還元剤の水素ガスを吹き込み、オートクレーブ内の圧力が３．５ＭＰａになるように水素ガスを供給して還元処理を行った。
　水素ガスの供給後、１時間が経過した後に、その水素ガスの供給を停止して、オートクレーブを冷却した。冷却後得られた還元スラリーを濾過してニッケル粉を回収した。
　このときのニッケル還元率は、図３に示す通り９５％以上が得られた。
　分散剤のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの添加量を、種晶重量に対して６．７ｗｔ％とした以外は、実施例４と同条件でニッケル粉を作製して回収した。
　回収した実施例２に係るニッケル粉のニッケル還元率は、図３に示すように９５％以上が得られた。
　（比較例６）
　硫酸ニッケル六水和物３３６ｇ、硫酸アンモニウム３３０ｇを含む溶液に２５％アンモニア水を１９１ｍｌ添加し、合計の液量が１０００ｍｌになるように調整して錯化処理を行い、ニッケルアンミン錯体を含有する溶液を作製した。この溶液にニッケル粉の種晶１５ｇを含む種晶スラリーを添加して混合スラリーとした。
　この混合スラリーをオートクレーブ内に装入し、撹拌しながら１８５℃に昇温後、その混合スラリーに水素ガスを吹き込み、オートクレーブ内の圧力が３．５ＭＰａになるように水素ガスを供給した。
　水素ガスの供給後、１時間が経過した後に水素ガスの供給を停止した。その後、オートクレーブを冷却して得られた還元スラリーを濾過してニッケル粉を回収した。
　この回収した比較例１に係るニッケル粉のニッケル還元率は、図３に示す通り概ね２５％程度だった。

Claims (8)

  1. 　ニッケルアンミン錯体を含有する溶液に、種晶とアニオン系の官能基を有する分散剤を添加して形成した混合スラリーに、１５０℃～２５０℃の高温高圧雰囲気下で水素を吹き込んで還元反応を生じさせる加圧水素還元処理を施して、前記混合スラリー中のニッケルアンミン錯体を還元してニッケルの粉末を得ることを特徴とするニッケル粉の製造方法。
  2. 　前記分散剤が、アニオン系の官能基を有するリグニンスルホン酸ナトリウムであることを特徴とする請求項１に記載のニッケル粉の製造方法。
  3. 　前記分散剤が、アニオン系の官能基を有するドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムであることを特徴とする請求項１に記載のニッケル粉の製造方法。
  4. 　前記分散剤の添加量が、ニッケルアンミン錯体を含有する溶液に添加する種晶の重量に対して、５．０ｗｔ％以上、５０．０ｗｔ％以下の割合であることを特徴とする請求項２に記載のニッケル粉の製造方法。
  5. 　前記分散剤の添加量が、ニッケルアンミン錯体を含有する溶液に添加する種晶の重量に対して、０．０５ｗｔ％以上、１０．０ｗｔ％以下の割合であることを特徴とする請求項３に記載のニッケル粉の製造方法。
  6. 　ニッケルアンミン錯体を含有する溶液に、種晶とノニオン系の官能基を有する分散剤を添加して形成した混合スラリーに、１５０℃～２５０℃の高温高圧雰囲気下で水素を吹き込んで還元反応を生じさせる加圧水素還元処理を施して、前記混合スラリー中のニッケルアンミン錯体を還元してニッケルの粉末を得ることを特徴とするニッケル粉の製造方法。
  7. 　前記分散剤の添加量が、ニッケルアンミン錯体を含有する溶液に添加する種晶の重量に対して、５．０ｗｔ％以上、５０．０ｗｔ％以下の割合であることを特徴とする請求項６に記載のニッケル粉の製造方法。
  8. 　前記種晶が、ニッケル粉であることを特徴とする請求項１～７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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