KR100728795B1 - Nickel metal and process for producing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 산화 니켈 환원 효율을 증가시킬 수 있고 에너지와 비용의 감소를 구현시키는 니켈 금속의 제조방법 및 고순도 니켈 금속에 관한 것이다. 상기 방법은 산화 니켈로부터 니켈 금속을 제조하기 위해 원료 물질로서 산화 니켈과 환원 가스의 사이의 접촉 반응을 수행하는 단계를 포함하며, 상기 접촉 반응은 화학양론적으로 매우 소량의 나트륨-함유 화합물의 공존하에서 수행된다. 상기 방법에 의해 제조된 니켈 금속에서 나트륨의 함량은 니켈 금속의 양을 기초로 하여 나트륨 원자의 양으로 많아야 0.13중량%로 조절된다.The present invention relates to a method for producing nickel metal and to high purity nickel metal which can increase nickel oxide reduction efficiency and realize a reduction in energy and cost. The method includes performing a contact reaction between nickel oxide as a raw material and a reducing gas to produce nickel metal from nickel oxide, the contact reaction having stoichiometric coexistence of a very small amount of sodium-containing compound. Is carried out under. The content of sodium in the nickel metal produced by the above method is controlled to at most 0.13% by weight in the amount of sodium atoms based on the amount of nickel metal.
니켈 금속, 산화 니켈, 환원 Nickel metal, nickel oxide, reduction
Description
본 발명은 니켈 금속 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 불순물로서 나트륨의 함량이 매우 소량 범위로 조절되는 니켈 금속 및 고효율의 니켈 금속을 저가로 제조할 수 있는 니켈 금속의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nickel metal and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a method for producing nickel metal, which can produce nickel metal having a low content of sodium as an impurity and a highly efficient nickel metal at low cost.
고체 금속 산화물을 환원 가스와 접촉시켜 금속을 제조하는 여러 방법이 이제까지 제안되었고 실제 사용되고 있다. 예를 들어, 암모니아, 일산화탄소, 수소 또는 천연 가스 또는 이들을 함유하는 프로페인 가스가 환원 가스로 사용되고 있다.Several methods of making metals by contacting solid metal oxides with a reducing gas have been proposed and in practice used. For example, ammonia, carbon monoxide, hydrogen or natural gas or propane gas containing them is used as the reducing gas.
상기 방법들은 일부 경우에 유용하나, 한편으론, 금속의 제조 과정에서 겪게 되는 환원 반응을 억제하는 다양한 문제들 때문에 의도한 금속을 효과적으로 제조할 수 없다. 예를 들어, 가스로 산화철을 환원하는 단계에서, 치밀한 금속 철층이 형성되어 반응 속도를 감소시킨다. 이런 현상 때문에, 반응 속도의 현저한 감소가 때때로 반응 과정에서 발생한다. 이 현상은 산화 니켈이 원료 물질로 사용될 때 발견되었다.The methods are useful in some cases, on the other hand, because of the various problems that inhibit the reduction reactions encountered in the manufacture of the metal, the intended metal cannot be produced effectively. For example, in the step of reducing iron oxide with a gas, a dense layer of metal iron is formed to reduce the reaction rate. Because of this phenomenon, a significant decrease in reaction rate sometimes occurs during the reaction. This phenomenon was discovered when nickel oxide was used as raw material.
치밀한 금속층의 형성과 관련된 단점을 극복하기 위한 방법이 제안되었다. 이 방법에서, 산화 칼슘(CaO)이 첨가된다. 위스타이트와 산화 니켈의 환원 반응에 대한 조사를 통해 CaO의 혼합이 환원 반응을 향상시킨다는 것을 발견하였다. 예를 들어, 요시아키 이구치, "산화 니켈 펠렛의 환원에 대한 CaO 또는 MgO의 첨가 효과" Journal of the Japan Institute of Metal, Vol. 46, No. 7, pp. 696-703(1892)에 따라, 1.5mol%의 CaO 농도가 최대 환원 속도를 제공한다.A method for overcoming the disadvantages associated with the formation of a dense metal layer has been proposed. In this method, calcium oxide (CaO) is added. Investigations of the reduction reactions of wistite and nickel oxide have found that mixing of CaO enhances the reduction reaction. See, for example, Yoshiaki Iguchi, "Additional Effect of CaO or MgO on Reduction of Nickel Oxide Pellets." Journal of the Japan Institute of Metal, Vol. 46, No. 7, pp. According to 696-703 (1892), a CaO concentration of 1.5 mol% provides the maximum reduction rate.
이 CaO 농도는 산화 니켈의 중량을 기초로 하여 CaO의 농도로 1.1%이고 칼슘과 생성물 니켈의 중량비로 약 1%이다. 상업적 용량으로 니켈의 제조를 고려할 때, 1% 정도의 많은 양의 CaO의 첨가는 생성물 품질뿐만 아니라 비용면에서 바람직하지 않다.This CaO concentration is 1.1% by weight of CaO based on the weight of nickel oxide and about 1% by weight ratio of calcium and product nickel. Given the production of nickel at commercial capacity, the addition of as much as 1% CaO is undesirable in terms of product quality as well as cost.
일정한 화합물들을 첨가하는 것을 포함하는 산화 니켈광을 처리하는 방법들은 예를 들어, 일본 특개평 제 253520/1991 및 111840/1990호에 제안되었다. 상기 방법에 사용된 첨가제들의 양(중량)은 대상 원료 물질을 기초로 하여 1%를 초과한다. 따라서, 비록 광에 니켈의 함량이 통상적인 광의 양보다 높은 2.5%일 경우, 첨가제의 양은 니켈을 기초로 하여 40% 정도로 많다. 따라서, 상기 방법들에서, 첨가제 자체의 비용이 엄청나다. 또한, 사용된 첨가제는 생성물에 상당량이 불순물로 존재한다. 이런 이유로 상기 방법들은 절대 효과적이지 않다.Methods of treating nickel oxide ore including adding certain compounds have been proposed in, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 253520/1991 and 111840/1990. The amount (weight) of the additives used in the method exceeds 1% based on the target raw material. Therefore, even if the content of nickel in the light is 2.5% higher than the amount of conventional light, the amount of the additive is as high as 40% based on nickel. Thus, in these methods, the cost of the additive itself is enormous. In addition, the additives used are present in the product in significant amounts as impurities. For this reason, these methods are by no means effective.
또한, 니켈 금속의 통상적인 제조방법에서, 고체 산화 니켈은 용융되고, 이 상태에서, 환원제와 반응하여, 불리하게 많은 에너지가 소모된다.In addition, in a conventional method for producing nickel metal, solid nickel oxide is melted, and in this state, it reacts with a reducing agent, and disadvantageously consumes a lot of energy.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 상기 문제점들을 해결하고 고효율로 저렴하게 니켈 금속을 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다. 즉, 본 발명의 목적은 니켈 금속을 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이고, 이 방법은 에너지 소비를 현저하게 향상시키고 환경의 개선에 기여하고, 고순도 니켈 금속을 제공하기 위하여 매우 소량의 나트륨을 첨가하여 종래 기술에서 금지되고 비효율적인 반응 단계를 향상시킬 수 있다.It is therefore an object of the present invention to solve the above problems of the prior art and to provide a method for producing nickel metal at low cost with high efficiency. That is, it is an object of the present invention to provide a method for producing nickel metal, which significantly improves energy consumption and contributes to the improvement of the environment, by adding very small amounts of sodium to provide high purity nickel metal. It is possible to improve reaction steps that are prohibited and inefficient in the prior art.
본 발명자들은 상기 목적을 성취하기 위해 광범위하고 집중적인 연구들을 수행하였고, 그 결과, 상기 목적은 대상 산화 니켈에 화학양론적으로 매우 소량의 나트륨을 첨가함으로써 성취될 수 있다는 것을 뜻밖에 발견하였다. 이를 통해 본 발명을 완성하였다. 또한, 본 발명자들은 환원제를 사용하여 산화 니켈로부터 니켈 금속을 제조하기 위한 방법에서 반응을 향상시킬 수 있는 다양한 첨가제들을 연구하였다. 그 결과, 반응 속도는 화학양론적으로 매우 소량의 나트륨-함유 첨가제를 첨가함으로써 현저하게 증가할 수 있다는 것을 발견하였다.The inventors have conducted extensive and intensive studies to achieve the above object, and as a result, have unexpectedly found that the above object can be achieved by adding a very small amount of sodium stoichiometrically to the subject nickel oxide. This has completed the present invention. In addition, the inventors have studied various additives that can enhance the reaction in a method for producing nickel metal from nickel oxide using a reducing agent. As a result, it was found that the reaction rate can be increased significantly by adding stoichiometrically very small amounts of sodium-containing additives.
본 발명의 한 양태에 따라, 상기 산화 니켈로부터 니켈 금속을 제조하기 위해 원료 물질로서 산화 니켈과 환원 가스 사이의 접촉 반응을 수행하는 단계를 포함하는 니켈 금속 제조방법을 제공하고, 상기 접촉 반응은 화학양론적으로 비교적 매우 소량의 나트륨-함유 화합물의 공존하에서 수행된다.According to one aspect of the invention, there is provided a method for producing a nickel metal comprising the step of performing a contact reaction between nickel oxide and a reducing gas as a raw material to produce a nickel metal from the nickel oxide, the contact reaction is chemical It is stoichiometrically carried out in the presence of relatively very small amounts of sodium-containing compounds.
이 제조방법에서, 바람직하게는, 공존 물질로서 나트륨-함유 화합물의 양은 산화 니켈의 양을 기초로 하여 나트륨 원자의 양으로 0.001중량% 내지 0.1중량%이다.In this preparation method, preferably, the amount of sodium-containing compound as coexistent material is 0.001% to 0.1% by weight in the amount of sodium atoms based on the amount of nickel oxide.
또한, 제조방법에서, 바람직하게는, 나트륨-함유 화합물은 탄산나트륨, 수산화나트륨, 염화나트륨, 아황산수소나트륨 및 규산나트륨(water glass)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.Also in the production process, preferably, the sodium-containing compound is selected from the group consisting of sodium carbonate, sodium hydroxide, sodium chloride, sodium hydrogen sulfite and sodium silicate (water glass).
게다가, 제조방법에서, 바람직하게는, 환원 가스는 수소, 일산화 탄소, 암모니아 및 메탄올로부터 선택된 물질을 함유한다. In addition, in the production method, preferably, the reducing gas contains a material selected from hydrogen, carbon monoxide, ammonia and methanol.
게다가, 제조방법에서, 바람직하게는,산화 니켈은 많아야 5mm, 보다 바람직하게는 많아야 3mm의 지름을 갖는 형태이다.In addition, in the production process, preferably, the nickel oxide is in the form having a diameter of at most 5 mm, more preferably at most 3 mm.
게다가, 제조방법에서, 바람직하게는, 산화 니켈과 환원 가스 사이의 접촉 반응은 600 내지 1000℃의 온도에서 수행된다.In addition, in the production method, preferably, the contact reaction between the nickel oxide and the reducing gas is performed at a temperature of 600 to 1000 ° C.
본 발명의 다른 양태에 따라, 상기 제조방법에 의해 제조된 니켈 금속이 제공되고, 상기 방법에 의해 제조된 니켈 금속에서 나트륨의 함량은 상기 니켈 금속의 양을 기초로 하여 나트륨 원자의 양으로 많아야 0.13중량%으로 조절된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a nickel metal produced by the above production method, wherein the content of sodium in the nickel metal produced by the above method is at most 0.13 in the amount of sodium atoms based on the amount of the nickel metal. It is adjusted by weight%.
이 니켈 금속에서, 바람직하게는, 상기 방법에 의해 제조된 니켈 금속에서 나트륨의 함량은 상기 니켈 금속의 양을 기초로 하여 나트륨 원자의 양으로 많아야 0.0025중량%으로 조절된다.In this nickel metal, preferably, the content of sodium in the nickel metal produced by the method is controlled to at most 0.0025% by weight in the amount of sodium atoms based on the amount of the nickel metal.
본 발명의 제조방법에 따라, 산화 니켈과 환원 가스 사이의 접촉 반응에 의해 산화 니켈로부터 니켈 금속의 제조는 비교적 소량의 나트륨-함유 화합물의 공존하에서 수행되어, 낮은 잔여 나트륨 함량을 가진 고순도 니켈 금속이 제조될 수 있다.According to the preparation method of the present invention, the production of nickel metal from nickel oxide by the contact reaction between nickel oxide and reducing gas is carried out in the presence of a relatively small amount of sodium-containing compound, thereby producing a high purity nickel metal having a low residual sodium content. Can be prepared.
또한, 매우 소량의 나트륨-함유 화합물의 존재는 산화 니켈의 환원이 빠르고 만족스럽게 진행되도록 한다. 따라서, 비록 처리가 종래 기술에서 채택한 온도 이하의 온도 또는 종래 기술에서 채택한 처리 시간보다 짧은 처리 시간에서 수행될 때도, 고순도 니켈 금속은 고수율로 제조될 수 있다.In addition, the presence of very small amounts of sodium-containing compounds allows the reduction of nickel oxide to proceed quickly and satisfactorily. Thus, even when the treatment is carried out at a temperature below the temperature adopted in the prior art or at a treatment time shorter than the treatment time adopted in the prior art, high purity nickel metal can be produced in high yield.
따라서, 니켈 금속의 제조를 위한 에너지 및 비용은 현저하게 감소할 수 있다.Thus, the energy and cost for the production of nickel metal can be significantly reduced.
도 1은 실시예 1의 산화 니켈 방법의 환원 반응으로 관찰된 산화 니켈의 중량 감소를 나타내는 그래프이다;1 is a graph showing the weight loss of nickel oxide observed by the reduction reaction of the nickel oxide method of Example 1;
도 2는 비교예 1의 산화 니켈 방법의 환원 반응으로 관찰된 산화 니켈의 중량 감소를 나타내는 그래프이다;2 is a graph showing the weight loss of nickel oxide observed by the reduction reaction of the nickel oxide method of Comparative Example 1;
도 3은 실시예 2와 비교예 2의 산화 니켈 방법의 환원 반응으로 관찰된 산화 니켈의 중량 감소를 나타내는 그래프이다;3 is a graph showing the weight loss of nickel oxide observed by the reduction reaction of the nickel oxide method of Example 2 and Comparative Example 2;
도 4는 실시예 3과 비교예 3의 산화 니켈 방법의 환원 반응으로 관찰된 산화 니켈의 중량 감소를 나타내는 그래프이다;4 is a graph showing the weight loss of nickel oxide observed by the reduction reaction of the nickel oxide method of Example 3 and Comparative Example 3;
도 5는 실시예 4와 비교예 4의 산화 니켈 방법의 환원 반응으로 관찰된 산화 니켈의 중량 감소를 나타내는 그래프이다;5 is a graph showing the weight loss of nickel oxide observed by the reduction reaction of the nickel oxide method of Example 4 and Comparative Example 4;
도 6은 실시예 5와 비교예 5의 산화 니켈 방법의 환원 반응으로 관찰된 산화 니켈의 중량 감소를 나타내는 그래프이다;6 is a graph showing the weight loss of nickel oxide observed by the reduction reaction of the nickel oxide method of Example 5 and Comparative Example 5;
도 7은 실시예 6과 비교예 6의 산화 니켈 방법의 환원 반응으로 관찰된 산화 니켈의 중량 감소를 나타내는 그래프이다;7 is a graph showing the weight loss of nickel oxide observed by the reduction reaction of the nickel oxide method of Example 6 and Comparative Example 6;
도 8은 실시예 7과 비교예 7의 유동상의 출구 주위의 배출 가스에서 CO 가스 양과 CO2 가스 양의 변화를 나타내는 그래프이다.8 is a graph showing changes in the amount of CO gas and CO 2 gas in the exhaust gas around the outlet of the fluidized bed of Example 7 and Comparative Example 7. FIG.
본 발명은 보다 상세하게 기술될 것이다.The present invention will be described in more detail.
<금속이 금속 산화물로부터 제조되는 것에 따른 기본 화학 반응식>Basic chemical reaction formulas for metals prepared from metal oxides
금속 산화물(MnOm)로부터 금속(M)의 제조는 다음 화학 반응식으로 기본적으로 표현할 수 있다.The production of the metal (M) from the metal oxide (MnOm) can be basically expressed by the following chemical reaction formula.
MnOm + C 또는 H = nM + CO2 또는 H2OMnOm + C or H = nM + CO 2 or H 2 O
MnOm + CO = nM + CO2 MnOm + CO = nM + CO 2
<발명의 중요성>Importance of the Invention
상기 반응식에 따른 제조방법에서, 다양한 반응 장애가 발생하고 종종 방법이 비효과적이게 한다. 많은 경우에, 화석 연료, 예를 들어, 석탄 및 코크스와 같은 고체 물질, 연료유 및 경유와 같은 액체 물질 및 천연 가스 및 수소와 같은 가스 물질이 환원제로 사용된다. 대부분의 이런 물질들은 탄소 성분을 함유한다. 이것은, 반응이 비효과적일 때, 반응하지 않고 남는 탄소와 수소의 양이 증가한다는 것을 의미한다. 또한, 환원 과정에서, 이산화탄소가 최종적으로 생성된다는 것을 주목해야 한다. 반응하지 않고 남는 탄소와 수소 성분을 함유하는 배출 가스 및 이산화탄소의 처리는 쉽지 않고 비용도 저렴하지 않다. 또한, 금속의 순도를 증가시킬 목적으로 반응 온도를 올리고 반응 시간을 연장하는 것은 에너지 소비와 비용의 측면에서 피해야 한다.In the production process according to the above scheme, various reaction disorders occur and often make the method ineffective. In many cases, fossil fuels, for example, solid materials such as coal and coke, liquid materials such as fuel oil and diesel, and gaseous materials such as natural gas and hydrogen are used as reducing agents. Most of these materials contain carbon. This means that when the reaction is ineffective, the amount of carbon and hydrogen that remain unreacted increases. It should also be noted that in the reduction process, carbon dioxide is finally produced. Treatment of carbon dioxide and hydrogen-containing off-gases and carbon dioxide that remain unreacted is not easy and inexpensive. In addition, increasing the reaction temperature and extending the reaction time for the purpose of increasing the purity of the metal should be avoided in terms of energy consumption and cost.
최근 세계적인 환경 문제들을 고려할 때, 매우 효과적인 환원법의 환경 개선에 대한 영향은 지대하다. 이런 상황하에서, 본 발명은 니켈 금속을 제조하기 위한 방법의 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 비용이 저렴하고 동시에, 에너지 절약과 환경 개선에 매우 유익하다. Considering the recent global environmental issues, the effect of very effective reduction methods on environmental improvement is enormous. Under these circumstances, the present invention can improve the efficiency of the method for producing nickel metal. Therefore, the present invention is inexpensive and at the same time very advantageous for energy saving and environmental improvement.
<원료 물질로서 산화 니켈>Nickel oxide as raw material
본 발명에서, 니켈 금속의 제조에 사용하기 위한 원료 물질로서 산화 니켈은 임의의 하나일 수 있다. 본 발명에서, 예를 들어, 산화물 니켈광 또는 황화 니켈광으로부터 제조된 산화 니켈이 사용될 수 있다.In the present invention, nickel oxide may be any one as a raw material for use in producing nickel metal. In the present invention, for example, nickel oxide prepared from oxide nickel or nickel sulfide can be used.
본 발명에서 사용된 산화 니켈은 주로 니켈(Ni)과 산소(O) 원자로 구성되고 예를 들어, 코발트(Co), 구리(Cu), 철(Fe) 및 다른(예를 들어, 마그네슘(Mg)) 원자를 더 함유할 수 있다. 니켈과 산소 이외의 원자들의 형태와 함량은 산화 니켈의 출처, 산화 니켈을 얻는 경로, 제조방법 등에 따라 변할 수 있다.Nickel oxide used in the present invention mainly consists of nickel (Ni) and oxygen (O) atoms, for example cobalt (Co), copper (Cu), iron (Fe) and other (eg magnesium (Mg)). ) May further contain atoms. The form and content of atoms other than nickel and oxygen may vary depending on the source of nickel oxide, the route to obtaining nickel oxide, and the method of preparation.
산화 니켈의 형태와 크기는 산화 니켈과 환원 가스 사이의 접촉 반응의 구체적인 내용, 환원 반응에 공존하는 나트륨-함유 화합물의 첨가의 내용과 실시예 및 반응 장치의 특징과 작업 특성을 고려하여 적절하게 선택할 수 있다.The shape and size of the nickel oxide may be appropriately selected in consideration of the specific content of the contact reaction between the nickel oxide and the reducing gas, the addition of the sodium-containing compound coexisting in the reduction reaction, and the characteristics and working characteristics of the embodiment and the reaction apparatus. Can be.
본 발명에서, 많아야 5mm, 바람직하게는 많아야 3mm의 입자 지름을 가진 미립자 산화 니켈이 사용될 수 있다. 일반적으로, 더 적은 지름을 가진 입자들은 반응 속도 면에서 더욱 유익하다. 그러나, 과도하게 적은 입자를 갖는 입자들은 불리하게 입자들의 산란 손실을 증가시킬 수 있다. 따라서, 산화 니켈과 환원 가스 사이의 접촉 반응이 산화 니켈 입자들이 환원 가스 흐름에 놓는 방식으로 수행될 때, 산화 니켈 입자의 지름은 바람직하게는 0.1 내지 5mm, 특히 바람직하게는 0.1 내지 3mm이다. 반면에, 산화 니켈과 환원 가스 사이의 접촉 반응이 유동상이 산화 니켈을 함유하는 입자들을 사용하여 형성되고 접촉 반응이 유동상에서 수행되는 방식으로 수행될 때, 산화 니켈 입자의 지름은 0.1 내지 2mm, 바람직하게는 0.1 내지 1mm이다.In the present invention, particulate nickel oxide having a particle diameter of at most 5 mm, preferably at most 3 mm can be used. In general, smaller diameter particles are more beneficial in terms of reaction rate. However, particles with excessively small particles can adversely increase the scattering loss of the particles. Thus, when the contact reaction between nickel oxide and the reducing gas is carried out in such a manner that the nickel oxide particles are placed in the reducing gas stream, the diameter of the nickel oxide particles is preferably 0.1 to 5 mm, particularly preferably 0.1 to 3 mm. On the other hand, when the contact reaction between nickel oxide and the reducing gas is carried out in such a manner that the fluidized bed is formed using particles containing nickel oxide and the contacting reaction is carried out in the fluidized bed, the diameter of the nickel oxide particles is 0.1 to 2 mm, preferably Preferably 0.1 to 1 mm.
<환원 가스><Reduction gas>
본 발명에서, 임의의 환원 가스는 환원 가스가 산화 니켈을 니켈 금속으로 환원될 수 있는 한 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에서, 수소, 일산화탄소, 암모니아 및 메탄올로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 함유하는 환원 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서, 수소 및 일산화탄소가 특히 바람직하다.In the present invention, any reducing gas may be used as long as the reducing gas can reduce nickel oxide to nickel metal. For example, in the present invention, it is preferable to use a reducing gas containing at least one substance selected from the group consisting of hydrogen, carbon monoxide, ammonia and methanol. In the present invention, hydrogen and carbon monoxide are particularly preferred.
본 발명에서, 환원 가스는 (i) 하나의 환원 화합물로 필수적으로 이루어진 순수 가스, (ii) 다수의 환원 화합물의 혼합물, 또는 (iii) 하나 또는 다수의 환원 화합물 및 하나 또는 다수의 비환원 화합물로 구성된 가스일 수 있다. 예를 들어, 일산화탄소와 수소를 함유하는 천연 가스 및 프로페인 가스는 본 발명에서 환원 가스(iii)로 사용할 수 있고 환원 가스의 바람직한 실시예이다.In the present invention, the reducing gas comprises (i) a pure gas consisting essentially of one reducing compound, (ii) a mixture of a plurality of reducing compounds, or (iii) one or a plurality of reducing compounds and one or a plurality of non-reducing compounds. It may be a configured gas. For example, natural gas and propane gas containing carbon monoxide and hydrogen can be used as reducing gas (iii) in the present invention and are preferred embodiments of the reducing gas.
본 발명에서 환원 가스는 산화 니켈과 접촉 반응하는 동안의 온도와 압력 조건하에서 기체이어야 한다. 이 조건을 만족하는 한, 환원 가스는 반응 장치에 공급될 때, 항상 기체일 필요는 없다.In the present invention, the reducing gas must be a gas under temperature and pressure conditions during the contact reaction with nickel oxide. As long as this condition is satisfied, the reducing gas does not always need to be a gas when supplied to the reaction apparatus.
이런 점에서, 산화 니켈의 환원의 억제 또는 금속 니켈의 형성, 생성된 니켈 금속과의 반응 또는 생성된 니켈 금속에서의 체류 때문에 니켈 금속의 순도 또는 등급을 현저하게 열화시키는 화합물, 생성된 니켈 금속의 사용, 특성 등을 제한하는 화합물, 또는 제조 장치의 내구성 및 안정한 작업을 방해하는 화합물 등 예를 들어, 황 및 염소는 환원 가스에 함유되지 않는 것이 바람직하다는 것을 주목해야 한다.In this respect, compounds which significantly degrade the purity or grade of nickel metal due to inhibition of the reduction of nickel oxide or formation of metal nickel, reaction with the resulting nickel metal or retention in the resulting nickel metal, of the resulting nickel metal It should be noted that, for example, sulfur and chlorine are preferably not contained in the reducing gas, such as compounds that limit their use, properties, or the like that interfere with the durability and stable operation of the manufacturing apparatus.
<나트륨-함유 화합물>Sodium-containing compound
본 발명에서, 임의의 적절한 나트륨-함유 화합물이 사용될 수 있다. 본 발명에서 바람직한 나트륨-함유 화합물의 예는 탄산나트륨(소위 "소다수"), 수산화나트륨, 염화나트륨, 아황산수소나트륨, 중탄산나트륨, 염소산나트륨, 표백분 및 규산나트륨(주로 Na2O, SiO2 및 H2O)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것이다. 이들 중에서, 탄산나트륨과 중탄산나트륨이 바람직하다.In the present invention, any suitable sodium-containing compound may be used. Examples of preferred sodium-containing compounds in the present invention include sodium carbonate (so-called "soda water"), sodium hydroxide, sodium chloride, sodium bisulfite, sodium bicarbonate, sodium chlorate, bleach and sodium silicates (primarily Na 2 O, SiO 2 and H 2 O). Is selected from the group consisting of Among these, sodium carbonate and sodium bicarbonate are preferable.
나트륨-함유 화합물은 바람직하게는 나트륨-함유 화합물의 첨가를 용이하게 하기 위한 용액으로 첨가된다. 따라서, 나트륨-함유 화합물은 바람직하게는 물에 용해된다. 이런 경우, 반응을 균일하게 향상시키기 위한 첨가제의 분산성은 향상될 수 있다. 만일 가능하다면, 황과 염소 같은 유해한 원소들의 함량은 최소화되고, 나트륨-함유 화합물은 이런 유해한 원소들이 제거되는 것이 바람직하다.The sodium-containing compound is preferably added in a solution to facilitate the addition of the sodium-containing compound. Thus, the sodium-containing compound is preferably dissolved in water. In this case, the dispersibility of the additive for uniformly improving the reaction can be improved. If possible, the content of harmful elements such as sulfur and chlorine is minimized, and sodium-containing compounds preferably remove these harmful elements.
본 발명에서, 첨가되는 나트륨-함유 화합물의 필수량은 매우 작고, 산화 니켈의 양에 대한 나트륨 원자의 양으로 0.002중량%의 나트륨-함유 화합물의 첨가는 의도한 효과를 만족시킨다. 이 효과는 첨가된 나트륨-함유 화합물의 양이 0.001%일 때 얻을 수 있다. 첨가된 나트륨-함유 화합물의 양이 0.001 내지 0.01%일 때, 나트륨-함유 화합물은 니켈 금속의 품질에 적은 효과를 가지거나 효과가 없고 생성물에 불순물로서 함유된 첨가제는 무시해도 좋다. 불순도에 엄격한 제한이 없을 때, 첨가제의 양은 0.05%로 증가할 수 있다. 또한, 생성물에 함유된 나트륨에 대한 한계가 없을 때, 첨가된 나트륨-함유 화합물의 양은 0.1%일 수 있다. 그러나, 0.1%를 초과하는 양으로 나트륨-함유 화합물의 첨가는 비용이 저렴하지 않고 품질의 면에서 바람직하지 않다.In the present invention, the required amount of the sodium-containing compound added is very small, and the addition of 0.002% by weight of the sodium-containing compound in the amount of sodium atoms relative to the amount of nickel oxide satisfies the intended effect. This effect can be obtained when the amount of the sodium-containing compound added is 0.001%. When the amount of the sodium-containing compound added is 0.001 to 0.01%, the sodium-containing compound has little or no effect on the quality of the nickel metal and neglects additives contained as impurities in the product. When there is no strict limit on the impurity, the amount of additive can increase to 0.05%. In addition, when there is no limit to the sodium contained in the product, the amount of sodium-containing compound added may be 0.1%. However, the addition of sodium-containing compounds in an amount exceeding 0.1% is not inexpensive and is undesirable in terms of quality.
따라서, 본 발명에서, 나트륨 원자를 기초로 한 나트륨-함유 화합물의 양은 산화 니켈의 양을 기초로 하여 바람직하게는 0.001중량% 내지 0.1중량%, 특히 바람직하게는 0.002중량% 내지 0.005중량%이다.Thus, in the present invention, the amount of sodium-containing compound based on sodium atoms is preferably 0.001% to 0.1% by weight, particularly preferably 0.002% to 0.005% by weight based on the amount of nickel oxide.
나트륨-함유 화합물이 고체일 때, 바람직하게는, 산화 니켈과 환원 가스 사이에 접촉이 잘 되도록 하기 위한 관점에서, 나트륨-함유 화합물은 예를 들어, 0.1 내지 5mm, 바람직하게는 0.1 내지 1mm의 입자 지름을 가진 고운 분말의 형태로 사용된다.When the sodium-containing compound is a solid, preferably, in view of ensuring good contact between the nickel oxide and the reducing gas, the sodium-containing compound is for example particles of 0.1 to 5 mm, preferably 0.1 to 1 mm. Used in the form of fine powder with a diameter.
이런 점에서, 산화 니켈의 환원의 억제 또는 금속 니켈의 형성, 생성된 니켈 금속과의 반응 또는 생성된 니켈 금속에서의 체류 때문에 니켈 금속의 순도 또는 등급을 현저하게 열화시키는 화합물, 생성된 니켈 금속의 사용, 특성 등을 제한하는 화합물, 또는 제조 장치의 내구성 및 안정한 작업을 방해하는 화합물 등 예를 들어, 황 및 염소는 환원 가스에 함유되지 않는 것이 바람직하다는 것을 주목해야 한다.In this respect, compounds which significantly degrade the purity or grade of nickel metal due to inhibition of the reduction of nickel oxide or formation of metal nickel, reaction with the resulting nickel metal or retention in the resulting nickel metal, of the resulting nickel metal It should be noted that, for example, sulfur and chlorine are preferably not contained in the reducing gas, such as compounds that limit their use, properties, or the like that interfere with the durability and stable operation of the manufacturing apparatus.
<처리 조건><Processing condition>
산화 니켈과 환원 가스 사이의 접촉 반응이 수행되어 산화 니켈로부터 니켈 금속을 제조하는 조건은 예를 들어, 산화 니켈의 특성, 환원 가스의 형태, 환원 반응에 공존하는 나트륨-함유 화합물의 형태 및 특성, 반응 장치, 반응 장치의 작동 상태 및 생성된 니켈 금속의 필요한 순도를 고려하여 적절하게 결정될 수 있다.The conditions under which the contact reaction between nickel oxide and the reducing gas is carried out to produce nickel metal from nickel oxide are, for example, the characteristics of nickel oxide, the form of the reducing gas, the form and properties of the sodium-containing compound coexisting in the reduction reaction, It may be appropriately determined in consideration of the reaction apparatus, the operating state of the reaction apparatus, and the required purity of the nickel metal produced.
산화 니켈과 환원 가스 사이의 접촉 반응은 산화 니켈이 환원 가스 흐름에 위치되는 방법 또는 유동상이 산화 니켈 입자를 사용하여 형성되는 방법으로 수행될 수 있고 산화 니켈과 환원 가스 사이의 접촉 반응은 유동상에서 수행된다.The contact reaction between nickel oxide and the reducing gas can be carried out by the method in which the nickel oxide is located in the reducing gas stream or by the method in which the fluidized bed is formed using nickel oxide particles and the contact reaction between nickel oxide and the reducing gas is carried out in the fluidized bed. do.
나트륨-함유 화합물의 첨가는, 산화 니켈과 환원 가스 사이의 접촉 반응 전이 가장 바람직하고, 나트륨-함유 화합물의 필수량은 산화 니켈 속에 미리 혼합된다. 그러나, 선택적으로, 산화 니켈과 환원 가스 사이의 접촉 반응의 개시 후에, 나트륨-함유 화합물은 접촉 반응 시스템에 공급될 수 있다.The addition of the sodium-containing compound is most preferred for the catalytic reaction transition between nickel oxide and the reducing gas, and the required amount of the sodium-containing compound is premixed in the nickel oxide. However, optionally, after initiating the catalytic reaction between the nickel oxide and the reducing gas, the sodium-containing compound may be supplied to the catalytic reaction system.
1000℃의 처리 온도는 나트륨-함유 화합물의 공존하에서 산화 니켈과 환원 가스 사이의 접촉 반응을 만족시킨다. 반응은 900℃ 또는 700℃의 온도에서 효과적으로 진행한다. 생성물인 니켈 금속의 의도된 등급이 실현될 수 있는 한, 600℃의 온도의 선택은 비록 반응 속도가 다소 낮더라도 가능하다. 따라서, 본 발명에서, 산화 니켈과 환원 가스 사이의 접촉 반응은 600℃ 내지 1000℃, 특히 바람직하게는 800℃ 내지 1000℃의 온도에서 수행될 수 있는 것이 바람직하다. 처리 온도는 항상 일정하게 유지되지 않을 수 있고 처리하는 동안 변할 수 있다.A treatment temperature of 1000 ° C. satisfies the contact reaction between the nickel oxide and the reducing gas in the presence of the sodium-containing compound. The reaction proceeds effectively at temperatures of 900 ° C or 700 ° C. As long as the intended grade of the product nickel metal can be realized, the choice of temperature of 600 ° C. is possible even if the reaction rate is rather low. Therefore, in the present invention, it is preferable that the contact reaction between nickel oxide and the reducing gas can be carried out at a temperature of 600 ° C to 1000 ° C, particularly preferably 800 ° C to 1000 ° C. The treatment temperature may not always remain constant and may change during the treatment.
<니켈 금속><Nickel metal>
본 발명에 따른 니켈 금속의 제조방법에서, 매우 소량의 나트륨 화합물이 반응 시스템에 존재할 때, 산화 니켈의 환원은 빠르고 만족스럽게 진행한다. 따라서, 비록 종래 기술과 비교하여, 더 낮은 처리 온도 또는 더 짧은 처리 시간이 사용될 때라도, 낮은 잔여 나트륨 함량을 가진 매우 고순도의 니켈 금속을 고수율로 제조할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따라, 많아야 0.01중량%, 특히 많아야 0.0025중량%의 나트륨 함량을 가진 고순도 니켈 금속을 제조할 수 있다.In the process for producing nickel metal according to the invention, when very small amounts of sodium compounds are present in the reaction system, the reduction of nickel oxide proceeds quickly and satisfactorily. Thus, even when compared to the prior art, even when lower treatment temperatures or shorter treatment times are used, very high purity nickel metals with low residual sodium content can be produced in high yield. For example, according to the invention, high purity nickel metals having a sodium content of at most 0.01% by weight, in particular at most 0.0025% by weight can be produced.
통상적인 다른 니켈 금속의 경우, 이 니켈 금속은 자체로 또는 예를 들어, 정제 처리인 적절한 후처리 후에 다양한 용도로 제조될 수 있다. In the case of other conventional nickel metals, these nickel metals can be produced on their own or for a variety of uses after appropriate post-treatment, for example, purification.
왜 니켈 금속의 수율의 예상 밖의 향상이 화학양론적으로 매우 소량의 나트륨의 첨가에 의해 실현될 수 있는 지에 대한 이유는 아직 완전히 밝혀지지 않았다.The reason why the unexpected improvement in the yield of nickel metal can be realized stoichiometrically by the addition of very small amounts of sodium is not yet fully understood.
그러나 이 이유는 다음과 같다고 생각된다.However, this reason is considered as follows.
실시예 Example
실시예Example 1 One
80mg의 산화 니켈을 계량하였다. 산화 니켈의 양을 기초로 하여 나트륨 원자의 양으로 0.002중량%의 NaCO3를 첨가하고 산화 니켈과 혼합하였다. 혼합물을 석영 도가니에 충전시키고, 도가니를 도가니의 성분을 소정의 온도(즉, 900℃, 800℃, 700℃ 및 600℃)로 가열하는 TG(열-중력 분석) 장치에 옮겼다. 그런 후에, 산화 니켈의 환원 반응을 동일한 온도에서 50ml/분의 속도로 환원 가스로 수소를 공급하면서 수행하였다. 환원 반응 후에, 산화 니켈의 중량 감소가 발생한다. 따라 서, 반응의 진행은 중량 감소를 기초로 하여 관찰할 수 있다.80 mg of nickel oxide was weighed out. 0.002% by weight of NaCO 3 was added in the amount of sodium atoms based on the amount of nickel oxide and mixed with nickel oxide. The mixture was charged to a quartz crucible and the crucible was transferred to a TG (thermal-gravity analysis) apparatus that heated the components of the crucible to the desired temperatures (ie, 900 ° C, 800 ° C, 700 ° C and 600 ° C). Then, the reduction reaction of nickel oxide was performed while supplying hydrogen with reducing gas at a rate of 50 ml / min at the same temperature. After the reduction reaction, weight loss of nickel oxide occurs. Thus, the progress of the reaction can be observed on the basis of weight loss.
결과는 도 1에 나타내었다.The results are shown in FIG.
60분 동안 반응한 후에, 각 검사 샘플을 니켈에 대해서는 전해 무게 분석법, 코발트, 구리 및 나트륨에 대해서는 원자 흡광 광도계 및 산소에 대해서는 안정 가스 용융-적외선 흡광 광도계로 분석하였다.After reacting for 60 minutes, each test sample was analyzed by electrolytic gravimetry for nickel, atomic absorption photometer for cobalt, copper and sodium and stable gas melt-infrared absorption photometer for oxygen.
실시예Example 1의 실험 조건 1, experimental conditions
검사 샘플: 80mg의 산화 니켈/0.002% 첨가된 NaCO3 Test sample: 80 mg of nickel oxide / 0.002% added NaCO 3
처리 온도.: 900 - 600℃, 환원 가스: 수소, 처리 시간: 60분Treatment temperature .: 900-600 ° C., Reducing gas: Hydrogen, Treatment time: 60 minutes
비교예Comparative example 1 One
산화 니켈의 환원 반응을 NaCO3를 첨가하지 않는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방식으로 수행하였다. The reduction reaction of nickel oxide was carried out in the same manner as in Example 1 except that NaCO 3 was not added.
결과를 도 2에 나타내었다.The results are shown in FIG.
60분 동안의 반응 후에, 각 검사 샘플을 실시예 1과 동일한 방식으로 분석하였다. 그 결과, 표 1에 나타낸 데이타를 얻었다.After 60 minutes of reaction, each test sample was analyzed in the same manner as in Example 1. As a result, the data shown in Table 1 were obtained.
비교예Comparative example 1의 실험 조건 1, experimental conditions
검사 샘플: 80mg의 산화 니켈/0% 첨가된 NaCO3(미첨가)Test sample: 80 mg of nickel oxide / 0% NaCO 3 added (not added)
처리 온도.: 900 - 600℃, 환원 가스: 수소, 처리 시간: 60분Treatment temperature .: 900-600 ° C., Reducing gas: Hydrogen, Treatment time: 60 minutes
(중량%) (weight%)
실시예Example 2 및 2 and 비교예Comparative example 2 2
80mg의 산화 니켈을 계량하였다. 산화 니켈의 양을 기초로 하여 나트륨 원자의 양으로 0.002중량%의 NaCO3를 첨가하고 산화 니켈과 혼합하였다. 혼합물을 석영 도가니에 충전시키고, 도가니를 도가니의 성분을 900℃로 가열하는 TG 장치에 옮겼다. 그런 후에, 산화 니켈의 환원 반응을 동일한 온도에서 50ml/분의 속도로 환원 가스로 수소를 공급하면서 수행하였다. 환원 반응 후에, 산화 니켈의 중량 감소가 발생한다.80 mg of nickel oxide was weighed out. 0.002% by weight of NaCO 3 was added in the amount of sodium atoms based on the amount of nickel oxide and mixed with nickel oxide. The mixture was charged to a quartz crucible and the crucible was transferred to a TG apparatus that heated the components of the crucible to 900 ° C. Then, the reduction reaction of nickel oxide was performed while supplying hydrogen with reducing gas at a rate of 50 ml / min at the same temperature. After the reduction reaction, weight loss of nickel oxide occurs.
결과는 도 3에 나타내었다.The results are shown in FIG.
별개로, 산화 니켈의 환원 반응을 NaCO3를 첨가하지 않는 것을 제외하고(비교예 2), 상기한 것과 동일한 방식으로 수행하였다. 결과는 도 3에 나타내었다.Separately, the reduction reaction of nickel oxide was carried out in the same manner as described above, except that NaCO 3 was not added (Comparative Example 2). The results are shown in FIG.
60분 동안 반응한 후에, 각 검사 샘플을 실시예 1과 동일한 방식으로 분석하였다. 그 결과, 표 2에 나타낸 데이타를 얻었다.After reacting for 60 minutes, each test sample was analyzed in the same manner as in Example 1. As a result, the data shown in Table 2 were obtained.
실시예Example 2의 실험 조건 2, experimental conditions
검사 샘플: 80mg의 산화 니켈/0.002% 첨가된 NaCO3 Test sample: 80 mg of nickel oxide / 0.002% added NaCO 3
처리 온도.: 900℃, 환원 가스: 수소, 처리 시간: 60분Treatment temperature: 900 ° C., reducing gas: hydrogen, treatment time: 60 minutes
비교예Comparative example 2의 실험 조건 2, experimental conditions
검사 샘플: 80mg의 산화 니켈/0% 첨가된 NaCO3(미첨가)Test sample: 80 mg of nickel oxide / 0% NaCO 3 added (not added)
처리 온도.: 900℃, 환원 가스: 수소, 처리 시간: 60분Treatment temperature: 900 ° C., reducing gas: hydrogen, treatment time: 60 minutes
(중량%) (weight%)
실시예Example 3 및 3 and 비교예Comparative example 3 3
산화 니켈의 환원 반응을 실시예 2에 사용된 NaCO3 대신에, 산화 니켈의 양을 기초로 하여 나트륨 원자의 양으로 0.003중량%의 NaOH를 첨가하는 것을 제외하고 실시예 2와 동일한 방식으로 수행하였다.The reduction reaction of nickel oxide was carried out in the same manner as in Example 2, except that 0.003% by weight of NaOH was added in the amount of sodium atoms based on the amount of nickel oxide instead of NaCO 3 used in Example 2. .
결과는 도 4에 나타내었다.The results are shown in FIG.
별개로, 산화 니켈의 환원 반응을 NaOH를 첨가하지 않는 것을 제외하고(비교예 3), 상기한 것과 동일한 방식으로 수행하였다. 결과는 도 4에 나타내었다.Separately, the reduction reaction of nickel oxide was carried out in the same manner as described above, except that NaOH was not added (Comparative Example 3). The results are shown in FIG.
60분 동안 반응한 후에, 각 검사 샘플을 실시예 2와 동일한 방식으로 분석하였다. 그 결과, 표 3에 나타낸 데이타를 얻었다.After reacting for 60 minutes, each test sample was analyzed in the same manner as in Example 2. As a result, the data shown in Table 3 were obtained.
실시예Example 3의 실험 조건 3, experimental conditions
검사 샘플: 80mg의 산화 니켈/0.003% 첨가된 NaOHTest sample: 80 mg of nickel oxide / 0.003% added NaOH
처리 온도.: 900℃, 환원 가스: 수소, 처리 시간: 60분Treatment temperature: 900 ° C., reducing gas: hydrogen, treatment time: 60 minutes
비교예Comparative example 3의 실험 조건 3, experimental conditions
검사 샘플: 80mg의 산화 니켈/0% 첨가된 NaOH(미첨가)Test sample: 80 mg nickel oxide / 0% NaOH (not added)
처리 온도.: 900℃, 환원 가스: 수소, 처리 시간: 60분Treatment temperature: 900 ° C., reducing gas: hydrogen, treatment time: 60 minutes
(중량%) (weight%)
실시예Example 4 및 4 and 비교예Comparative example 4 4
산화 니켈의 환원 반응을 실시예 2에 사용된 NaCO3 대신에, 산화 니켈의 양을 기초로 하여 나트륨 원자의 양으로 0.003중량%의 NaCl을 첨가하는 것을 제외하고 실시예 2와 동일한 방식으로 수행하였다.The reduction reaction of nickel oxide was carried out in the same manner as in Example 2, except that 0.003% by weight of NaCl was added in the amount of sodium atoms based on the amount of nickel oxide instead of NaCO 3 used in Example 2. .
결과는 도 5에 나타내었다.The results are shown in FIG.
별개로, 산화 니켈의 환원 반응을 NaCl을 첨가하지 않는 것을 제외하고(비교예 4), 상기한 것과 동일한 방식으로 수행하였다. 결과는 도 5에 나타내었다.Separately, the reduction reaction of nickel oxide was carried out in the same manner as described above, except that NaCl was not added (Comparative Example 4). The results are shown in FIG.
60분 동안 반응한 후에, 각 검사 샘플을 실시예 2와 동일한 방식으로 분석하였다. 그 결과, 표 4에 나타낸 데이타를 얻었다.After reacting for 60 minutes, each test sample was analyzed in the same manner as in Example 2. As a result, the data shown in Table 4 were obtained.
실시예Example 4의 실험 조건 4, experimental conditions
검사 샘플: 80mg의 산화 니켈/0.003% 첨가된 NaClTest sample: 80 mg of nickel oxide / 0.003% added NaCl
처리 온도.: 900℃, 환원 가스: 수소, 처리 시간: 60분Treatment temperature: 900 ° C., reducing gas: hydrogen, treatment time: 60 minutes
비교예Comparative example 4의 실험 조건 4, experimental conditions
검사 샘플: 80mg의 산화 니켈/0% 첨가된 NaCl(미첨가)Test Sample: 80 mg of nickel oxide / 0% NaCl added
처리 온도.: 900℃, 환원 가스: 수소, 처리 시간: 60분Treatment temperature: 900 ° C., reducing gas: hydrogen, treatment time: 60 minutes
(중량%) (weight%)
실시예Example 5 및 5 and 비교예Comparative example 5 5
산화 니켈의 환원 반응을 실시예 2에 사용된 NaCO3 대신에, 산화 니켈의 양을 기초로 하여 나트륨 원자의 양으로 0.005중량%의 Na2O, nSiO2 및 xH2O를 포함하는 규산나트륨을 첨가하는 것을 제외하고 실시예 2와 동일한 방식으로 수행하였다.Instead of NaCO 3 used in Example 2 for the reduction of nickel oxide, sodium silicate containing 0.005% by weight of Na 2 O, nSiO 2 and xH 2 O in an amount of sodium atoms based on the amount of nickel oxide It was carried out in the same manner as in Example 2 except for the addition.
결과는 도 6에 나타낸 것이었다.The result was shown in FIG.
별개로, 산화 니켈의 환원 반응을 규산나트륨을 첨가하지 않는 것을 제외하고(비교예 5), 상기한 것과 동일한 방식으로 수행하였다. 결과는 도 6에 나타낸 것이었다.Separately, the reduction reaction of nickel oxide was carried out in the same manner as described above, except that sodium silicate was not added (Comparative Example 5). The result was shown in FIG.
60분 동안 반응한 후에, 각 검사 샘플을 실시예 2와 동일한 방식으로 분석하였다. 그 결과, 표 5에 나타낸 데이타를 얻었다.After reacting for 60 minutes, each test sample was analyzed in the same manner as in Example 2. As a result, the data shown in Table 5 were obtained.
실시예Example 5의 실험 조건 5, experimental conditions
검사 샘플: 80mg의 산화 니켈/0.005% 첨가된 규산나트륨Test sample: 80 mg nickel oxide / 0.005% added sodium silicate
처리 온도.: 900℃, 환원 가스: 수소, 처리 시간: 60분Treatment temperature: 900 ° C., reducing gas: hydrogen, treatment time: 60 minutes
비교예Comparative example 5의 실험 조건 5, experimental conditions
검사 샘플: 80mg의 산화 니켈/0% 첨가된 규산나트륨(미첨가)Test sample: 80 mg of nickel oxide / 0% added sodium silicate (not added)
처리 온도.: 900℃, 환원 가스: 수소, 처리 시간: 60분Treatment temperature: 900 ° C., reducing gas: hydrogen, treatment time: 60 minutes
(중량%) (weight%)
실시예Example 6 및 6 and 비교예Comparative example 6 6
산화 니켈의 환원 반응을 실시예 2에 사용된 NaCO3 대신에, 산화 니켈의 양을 기초로 하여 나트륨 원자의 양으로 0.003중량%의 아황산수소나트륨(NaHSO3)을 첨가하는 것을 제외하고 실시예 2와 동일한 방식으로 수행하였다.Example 2 except for the addition of 0.003% by weight of sodium hydrogen sulfite (NaHSO 3 ) in the amount of sodium atoms based on the amount of nickel oxide, instead of NaCO 3 used in Example 2 for the reduction reaction of nickel oxide. It was performed in the same manner as.
결과는 도 7에 나타낸 것이었다.The result was shown in FIG.
별개로, 산화 니켈의 환원 반응을 아황산수소나트륨을 첨가하지 않는 것을 제외하고(비교예 6), 상기한 것과 동일한 방식으로 수행하였다. 결과는 도 7에 나타내었다.Separately, the reduction reaction of nickel oxide was carried out in the same manner as described above, except that sodium hydrogen sulfite was not added (Comparative Example 6). The results are shown in FIG.
60분 동안 반응한 후에, 각 검사 샘플을 실시예 2와 동일한 방식으로 분석하였다. 그 결과, 표 6에 나타낸 데이타를 얻었다.After reacting for 60 minutes, each test sample was analyzed in the same manner as in Example 2. As a result, the data shown in Table 6 were obtained.
실시예Example 6의 실험 조건 6, experimental conditions
검사 샘플: 80mg의 산화 니켈/0.003% 첨가된 아황산수소 나트륨Test Sample: 80 mg nickel oxide / 0.003% added sodium hydrogen sulfite
처리 온도.: 900℃, 환원 가스: 수소, 처리 시간: 60분Treatment temperature: 900 ° C., reducing gas: hydrogen, treatment time: 60 minutes
비교예Comparative example 6의 실험 조건 6, experimental conditions
검사 샘플: 80mg의 산화 니켈/0% 첨가된 아황산수소 나트륨(미첨가)Test sample: 80 mg of nickel oxide / 0% added sodium hydrogen sulfite (not added)
처리 온도.: 900℃, 환원 가스: 수소, 처리 시간: 60분Treatment temperature: 900 ° C., reducing gas: hydrogen, treatment time: 60 minutes
(중량%) (weight%)
실시예Example 7 및 7 and 비교예Comparative example 7 7
이 실시예는 니켈 금속의 제조에서 유동상의 용도를 나타낸다.This example shows the use of the fluidized bed in the production of nickel metal.
600g의 산화 니켈을 계량하였다. 산화 니켈의 양을 기초로 하여 나트륨 원자의 양으로 0.002중량%의 NaCO3를 산화 니켈에 첨가하고 혼합하였다. 이 혼합물을 60mm의 지름을 가진 스테인리스 강철 유동화 장치에 충전시켰다. 유동화 장치를 소정의 온도로 외부에서 가열시키고 질소 가스를 장치의 바닥을 통해 유입하여 유동상을 형성하였다. 환원 가스(프로페인 가스)를 환원 반응을 일으키기 위한 유동상에 첨가하였다. 소정의 처리 시간 후에, 환원 가스의 가열 및 공급을 중단하였고, 질소 가스를 주입하는 동안 반응 시스템을 실온으로 냉각시켰다. 처리된 생성물을 샘플화하였고, 환원 과정을 관찰하기 위해 샘플을 실시예 1과 동일한 방식으로 분석하였다.600 g of nickel oxide was weighed out. 0.002% by weight of NaCO 3 was added to the nickel oxide in an amount of sodium atoms based on the amount of nickel oxide and mixed. This mixture was filled into a stainless steel fluidizing device having a diameter of 60 mm. The fluidization apparatus was heated externally to the desired temperature and nitrogen gas was introduced through the bottom of the apparatus to form a fluidized bed. Reducing gas (propane gas) was added to the fluidized bed to cause a reduction reaction. After a predetermined treatment time, the heating and feeding of the reducing gas was stopped and the reaction system was cooled to room temperature while injecting nitrogen gas. The treated product was sampled and the sample was analyzed in the same manner as in Example 1 to observe the reduction process.
유동상의 출구 주위의 배출 가스에 CO 가스 및 CO2 가스 양의 변화를 도 8에 나타내었다.The change in the amount of CO gas and CO 2 gas in the exhaust gas around the outlet of the fluidized bed is shown in FIG. 8.
별개로, 산화 니켈의 환원 반응을 NaCO3를 첨가하지 않는 것을 제외하고(비교예 7), 상기한 것과 동일한 방식으로 수행하였다. 결과는 도 8에 나타내었다.Separately, the reduction reaction of nickel oxide was carried out in the same manner as described above, except that NaCO 3 was not added (Comparative Example 7). The results are shown in FIG.
반응 15분 후에, 각 검사 샘플을 실시예 1과 동일한 방식으로 분석하였다. 그 결과, 표 7에 나타낸 데이타를 얻었다.After 15 minutes of reaction, each test sample was analyzed in the same manner as in Example 1. As a result, the data shown in Table 7 were obtained.
유동상에 사용된 산화 니켈은 다음 조성물과 입자 크기를 가졌다.Nickel oxide used in the fluidized bed had the following composition and particle size.
산화 니켈의 등급(중량%)Nickel oxide grade (% by weight)
산화 니켈의 입자 크기(중량%)Particle size (% by weight) of nickel oxide
처리 조건Processing conditions
처리 온도.: 900℃Treatment temperature .: 900 ℃
처리 시간: 15분Processing time: 15 minutes
환원 가스: 프로페인 0.66 NL/분Reducing gas: propane 0.66 NL / min
유동상: 질소 1.4Nm3/시간Fluid Bed: Nitrogen 1.4 Nm 3 / hour
(중량%) (weight%)
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