特許 7452201 硫酸ニッケル溶液の製造装置および製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-11

(45)【発行日】2024-03-19

(54)【発明の名称】硫酸ニッケル溶液の製造装置および製造方法

(51)【国際特許分類】

   C01G 53/10 20060101AFI20240312BHJP

   C22B 23/00 20060101ALI20240312BHJP

   C22B 3/08 20060101ALI20240312BHJP

【ＦＩ】

C01G53/10

C22B23/00 102

C22B3/08

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020065637

(22)【出願日】2020-04-01

(65)【公開番号】P2021161000

(43)【公開日】2021-10-11

【審査請求日】2022-12-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000183303

【氏名又は名称】住友金属鉱山株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001704

【氏名又は名称】弁理士法人山内特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 幸司

【審査官】廣野 知子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０６７８６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８６５８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／２１２９３７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１３７８７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０３４２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１６６９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１７１５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１２８７８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０９３３６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０１Ｇ ２５／００－４７／００

Ｃ０１Ｇ ４９／１０－９９／００

Ｃ２２Ｂ １／００－６１／００

Ｂ０１Ｊ ８／００－８／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

硫酸ニッケル溶液の製造装置であって、
ニッケルブリケットと硫酸と水が投入される槽と、
前記槽内で発生した硫酸と水の溶解液を投入されたニッケルブリケットの周囲で循環させる循環装置とからなり、
前記循環装置は、前記槽内の溶解液を吸引して排出する循環ポンプと、該循環ポンプから供給を受けた溶解液を前記槽内で吐出するノズルとからなる
ことを特徴とする硫酸ニッケル溶液の製造装置。

【請求項2】

前記槽は、四辺の壁面をもつ平面視で四角形の槽であり、
前記ノズルは４本用いられ、前記槽の四隅において、各ノズルが前記壁面に沿って配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の硫酸ニッケル溶液の製造装置。

【請求項3】

硫酸ニッケル溶液の製造装置であって、
該装置は高濃度の硫酸溶液でニッケルブリケットを溶解する浸出槽と、
残存するフリー硫酸によりニッケルを溶解させる浸出調整槽と、
前記浸出槽および／または前記浸出調整槽に設けられた請求項１記載の循環装置とからなる
ことを特徴とする硫酸ニッケル溶液の製造装置。

【請求項4】

硫酸ニッケル溶液の製造方法であって、
ニッケルブリケットと硫酸と水が投入される槽と、
前記槽内で発生した硫酸と水の溶解液を吸引して排出する循環ポンプと、該循環ポンプから供給を受けた溶解液を前記槽内で吐出するノズルとからなる循環装置とを用い、
前記ニッケルブリケットを硫酸と水の溶解液で浸出して硫酸ニッケル溶液を得る工程において、
前記ノズルから吐出する溶解液をニッケルブリケットの山の回りで循環させて山の表面のニッケルブリケットを剥ぎ取ったり流動させる
ことを特徴とする硫酸ニッケル溶液の製造方法。

【請求項5】

硫酸ニッケル溶液の製造方法であって、
ニッケルブリケットと硫酸と水が投入される槽と、
前記槽内で発生した硫酸と水の溶解液を吸引して排出する循環ポンプと、該循環ポンプから供給を受けた溶解液を前記槽内で吐出するノズルとからなる循環装置とを用い、
浸出槽にニッケルブリケットと硫酸と水を投入してニッケルブリケットを溶解させて一次硫酸ニッケル溶液を得る第１溶解工程と、
浸出調整槽に前記一次硫酸ニッケル溶液とニッケルブリケットを投入し、前記一次硫酸ニッケル溶液中のフリー硫酸でニッケルブリケットを溶解して硫酸ニッケル溶液を得る第２溶解工程とを含み、
前記第１溶解工程および／または前記第２溶解工程において、前記ノズルから吐出する溶解液をニッケルブリケットの山の回りで循環させて山の表面のニッケルブリケットを剥ぎ取ったり流動させる
ことを特徴とする硫酸ニッケル溶液の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、硫酸ニッケル溶液の製造装置および製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータなどの携帯電子機器の普及に伴い、高いエネルギー密度を有する小型で軽量な二次電池の開発が要求されている。また、ハイブリット自動車を始めとする電気自動車用の電池として、高出力の二次電池の開発も要求されている。このような要求を満たす非水系電解質二次電池として、リチウムイオン二次電池がある。

【0003】

リチウムイオン二次電池は、負極、正極、電解液などで構成され、負極および正極の活物質には、リチウムを脱離および挿入することが可能な材料が用いられている。
負極および正極用の活物質の材料としては、ニッケルを用いたリチウムニッケル複合酸化物を挙げることができる。

【0004】

リチウムニッケル複合酸化物を製造するプロセスでは、ニッケル原料には主に硫酸ニッケルが用いられる。硫酸ニッケルは、原料であるニッケルを硫酸で溶解して硫酸ニッケル溶液の形態にするのが一般的である。したがって、硫酸ニッケル溶液を大量に、低コストで用意することが、リチウムニッケル複合酸化物を製造する上での課題となっている。

【0005】

特許文献１には、ニッケルブリケットを溶解して硫酸ニッケルを製造する方法が開示されている。この方法は、ニッケル粉を焼結したニッケルブリケットを硫酸で溶解して硫酸ニッケル溶液を得るものである。この製法では、溶解用タンクにニッケルブリケットを山積みされるように投入し、その回りに硫酸を送り込んで溶解を行わせる。この方法では、硫酸は山積みされたニッケルブリケットの表面には接触するが、表面より下層のニッケルブリケットには接触しにくい。また、硫酸とニッケルブリケットが接触すると、水素が発生しニッケルブリケットの山の表面で小さな流れを生じさせるが、時間の経過と共にニッケルブリケット表面に生成する溶解残渣（溶け難いＮｉ粉）によってニッケルブリケット表面およびニッケルブリケット間の隙間を溶解残渣が埋めてしまう。このことにより硫酸がニッケルブリケットと接触するのが防げられ、ニッケルブリケットの溶解に時間がかかり、生産性が劣るという問題があった。

【0006】

特許文献２では、金属溶解塔に金属ニッケル塊を充填し、金属溶解塔の上部から加熱した硫酸を供給するとともに、金属溶解塔の下部から酸化剤を供給する硫酸ニッケル溶液の製造方法が開示されている。しかし、この製法でも反応時間が長く、効率的にニッケルを溶解できないという問題があった。また、設備費が高いという問題もあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２００４－６７４８３号公報

【文献】特開２０１１－１２６７５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は上記事情に鑑み、ニッケルブリケットを短時間で溶解できる生産性の高い硫酸ニッケル溶液の製造装置および製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

第１発明の硫酸ニッケル溶液の製造装置は、硫酸ニッケル溶液の製造装置であって、ニッケルブリケットと硫酸と水が投入される槽と、前記槽内で発生した硫酸と水の溶解液を投入されたニッケルブリケットの周囲で循環させる循環装置とからなり、前記循環装置は、前記槽内の溶解液を吸引して排出する循環ポンプと、該循環ポンプから供給を受けた溶解液を前記槽内で吐出するノズルとからなることを特徴とする。
第２発明の硫酸ニッケル溶液の製造装置は、第１発明において、前記槽は、四辺の壁面をもつ平面視で四角形の槽であり、前記ノズルは４本用いられ、前記槽の四隅において、各ノズルが前記壁面に沿って配置されていることを特徴とする。
第３発明の硫酸ニッケル溶液の製造装置は、硫酸ニッケル溶液の製造装置であって、該装置は高濃度の硫酸溶液でニッケルブリケットを溶解する浸出槽と、残存するフリー硫酸によりニッケルを溶解させる浸出調整槽と、前記浸出槽および／または前記浸出調整槽に設けられた請求項１記載の循環装置とからなることを特徴とする。
第４発明の硫酸ニッケル溶液の製造方法は、硫酸ニッケル溶液の製造方法であって、ニッケルブリケットと硫酸と水が投入される槽と、前記槽内で発生した硫酸と水の溶解液を吸引して排出する循環ポンプと、該循環ポンプから供給を受けた溶解液を前記槽内で吐出するノズルとからなる循環装置とを用い、前記ニッケルブリケットを硫酸と水の溶解液で浸出して硫酸ニッケル溶液を得る工程において、前記ノズルから吐出する溶解液をニッケルブリケットの山の回りで循環させて山の表面のニッケルブリケットを剥ぎ取ったり流動させることを特徴とする。
第５発明の硫酸ニッケル溶液の製造方法は、硫酸ニッケル溶液の製造方法であって、ニッケルブリケットと硫酸と水が投入される槽と、前記槽内で発生した硫酸と水の溶解液を吸引して排出する循環ポンプと、該循環ポンプから供給を受けた溶解液を前記槽内で吐出するノズルとからなる循環装置とを用い、浸出槽にニッケルブリケットと硫酸と水を投入してニッケルブリケットを溶解させて一次硫酸ニッケル溶液を得る第１溶解工程と、浸出調整槽に前記一次硫酸ニッケル溶液とニッケルブリケットを投入し、前記一次硫酸ニッケル溶液中のフリー硫酸でニッケルブリケットを溶解して硫酸ニッケル溶液を得る第２溶解工程とを含み、前記第１溶解工程および／または前記第２溶解工程において、前記ノズルから吐出する溶解液をニッケルブリケットの山の回りで循環させて山の表面のニッケルブリケットを剥ぎ取ったり流動させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

第１発明によれば、循環ポンプにより槽内の溶解液を吸引して、その溶解液をノズルから吐出させて旋回流を発生させるので、同じ溶解液を用いてニッケルブリケットと硫酸の接触を増進できる。また、ノズルから吐出する溶解液がニッケルブリケットの山の表面の水素気泡および溶解残渣を効率的に除去するのでニッケルの溶解速度が向上する。このため、硫酸ニッケル溶液を短時間で溶解でき、生産性が高くなる。
第２発明によれば、ノズルによる溶解液の吐出が四角形の層の四隅で行われるので、ニッケルブリケットが四隅に溜ることを防止できる。
第３発明によれば、浸出槽と浸出調整槽の双方またはいずれか一方でノズルから吐出する溶解液がニッケルブリケットの山の回りで流動して山の表面のニッケルブリケットを剥ぎ取ったり流動させるので、ニッケルブリケット表面の水素気泡および溶解残渣を効率的に除去するので、ニッケルの溶解速度が向上する。
第４発明によれば、槽内でニッケルブリケットに硫酸溶液を接触させる製造方法において、ノズルから吐出する溶解液がニッケルブリケットの山の回りで流動して山の表面のニッケルブリケットを剥ぎ取ったり流動させるので、ニッケルブリケット表面の水素気泡および溶解残渣を効率的に除去するのでニッケルの溶解速度が向上する。
第５発明によれば、浸出槽と浸出調整槽の双方またはいずれか一方でノズルから吐出する溶解液がニッケルブリケットの山の回りで流動して山の表面のニッケルブリケットを剥ぎ取ったり流動させるので、フレッシュな硫酸とニッケルブリケットを接触させるとともに、ニッケルブリケット表面の水素気泡および溶解残渣を効率的に除去するのでニッケルの溶解速度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明に係る硫酸ニッケル溶液製造装置を構成する溶解装置３０の要部説明図である。

【図2】図１に示す溶解装置３０の側面図で示す溶解作用説明図である。

【図3】図１に示す溶解装置３０の平面図で示す溶解作用説明図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る硫酸ニッケル溶液製造装置の説明図である。

【図5】図４の製造装置を用いた硫酸ニッケル溶液製造方法の工程図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えることが可能である。

【0013】

（本発明における硫酸ニッケル溶液の溶解装置）
図１～３に基づき、本発明に係る硫酸ニッケル溶液製造装置を構成する溶解装置３０を説明する。図１は溶解装置３０の斜視図、図２は側面図、図３は平面図である。なお、図１ではニッケルブリケットの表示は省略している。また、図２では手前側の供給パイプ４２の裏に奥側の供給パイプ４２が位置するので、本来は見えないが、分かりやすくするため位置を少しズラして示している。

【0014】

図１～３において、３１は溶解槽であって、平面視で四角形の槽である。四辺の壁と床は内面に耐熱レンガが貼られ、外面は鋼板で構成されている。
この溶解槽３１の内部には、ニッケルブリケットｎｂと硫酸と水が投入される。ニッケルブリケットｎｂは、図２および図３に明示するように、投入されると溶解槽３１内で山積みされた状態となる。

【0015】

この溶解槽３１には、槽内で発生した溶解液を循環させる循環装置４０が付設されている。循環装置４０は、循環ポンプ４１と供給パイプ４２とノズル４３を備えている。循環ポンプ４１は溶解槽３１内で発生している溶解液を吸引して供給パイプ４２を経由してノズル４３に供給するためのポンプである。循環ポンプ４１は、吸引口が溶解槽３１内に臨むように設置され、吸引口にはストレーナ４４が取付けられている。ストレーナ４４は主にニッケルブリケットｎｂの吸い込みを防止することを主たる目的としている。

【0016】

溶解槽３１内には４本の供給パイプ４２が立てられ、各供給パイプ４２の下端にはそれぞれノズル４３が取付けられている。そして、各供給パイプ４２と循環ポンプ４１の吐出口とは適宜の送液パイプ４５で連通されている。送液パイプ４５は、循環ポンプ４１に連結された元パイプ４６と、元パイプ４６から分岐した４本の分岐パイプ４７とからなる。４本の分岐パイプ４７の先端は前記４本の供給パイプ４２に連結されている。
４本の分岐パイプ４７のそれぞれには、流量調整弁４８が介装されている。流量調整弁４８は、４個の分岐パイプ４７から４個のノズル４３までの流路抵抗が異なっても等分の溶解液ｒを供給できるようにするために設けられている。元パイプ４６には圧力計４９が取付けられている。この圧力計４９は循環ポンプ４１からの吐出を圧力監視して、循環ポンプ４１の不具合、さらには供給パイプ４２やノズル４３の閉塞等の不具合を監視するために設けられている。

【0017】

上記構成に基づき、循環ポンプ４１で溶解槽３１内の溶解液を吸引して、供給パイプ４２に向けて排出するとノズル４３から溶解液ｒを吐出することができる。ノズル４３は溶解槽３１内において、循環ポンプ４１から供給された溶解液ｒを溶解槽３１内で旋回するように吐き出す方向に設けられている。より具体的には、ノズル４３の吐出方向は溶解槽３１の内壁に沿う方向であり、４個のノズル４３から溶解液が吐出されると、溶解槽３１内に溶解液ｒの旋回流Ａが発生する。なお、溶解液ｒは溶解槽３１内のニッケルブリケットｎｂに硫酸と水が接触してできた液であり、運転中はニッケルブリケットｎｂの山を浸漬するに足る容積がある。

【0018】

図示の溶解槽３１は平面視で四角形の槽であり、その四隅に前記供給パイプ４２とノズル４３が配置されている。四角形の溶解槽３１の四隅において、４本のノズル４３が四辺の壁面に沿って配置されていると、ノズル４３から吐出される溶解液ｒが壁面に沿った流れを作り、溶解槽３１内で旋回する流れとなる。この旋回流Ａは、投入されてできたニッケルブリケットｎｂの山の回りを流れ、ニッケルブリケットｎｂを剥ぎ取ったり移動させることになる。

【0019】

本実施形態のように、ノズル４３を平面視四角形の溶解槽１の四隅に配置しておけば溶解槽１の四隅にニッケルブリケットｎｂが溜まることはない。また、供給パイプ４２を溶解槽１の四隅に立てておけば、溶解液ｒの旋回流Ａが当って多少の乱流が生じ、この現象によっても、ニッケルブリケットｎｂの山の表面のニッケルブリケットｎｂを剥ぎ取ることができる。
さらに、循環ポンプ４１により槽内の溶解液ｒを吸引して、その溶解液ｒをノズル４３から吐出させて旋回流Ａを発生させるので、同じ溶解液ｒを用いてニッケルブリケットｎｂと硫酸の接触を増進できる。さらに、硫酸との接触によって発生した熱も外部に逃がすことなく利用できるので、加温に必要な蒸気量を低減することが可能となる。

【0020】

図示の実施形態では、供給パイプ４２は槽内で立てられているが、必ずしも立てる必要はなく、水平に延ばし溶解槽３１の壁を貫いて設け、循環ポンプ４１に送液パイプ４５で連結してもよい。
図示の実施形態では、溶解槽３１は平面視で四角形であったが、これに限られない。たとえば、平面視で円形の槽も本発明に適用できる。
図１では供給パイプ４２は４本を示しているが、これに限られない。たとえば、槽内で周方向に間隔をあけて配置された３本以下の供給パイプ４２や４本以上の供給パイプ４２を用いてもよい。この場合、ノズル４３も供給パイプ４２の本数に合わせればよい。
なお、溶解槽３１の上部には、排気ダクトやファンが取付けられる。排気ダクトとファンは、吹込んだガスや発生した水素を槽外に排出するために設けられる。

【0021】

（図１～３の溶解装置による硫酸ニッケル溶液の製造方法）
図１～３の装置を用いるとき、溶解槽３１にニッケルブリケットｎｂと硫酸と水を投入する。ニッケルブリケットｎｂは溶解槽３１内で山積みにし、硫酸と水はニッケルブリケットｎｂの山を浸漬するように入れる。そして、ニッケルブリケットｎｂに硫酸が接触すると溶解液ｒが発生するが、この溶解液ｒを溶解槽３１で吸引してノズル４３から吐出させる。

【0022】

溶解槽３１内では、投入されたニッケルブリケットｎｂの山と硫酸とが接触すると、硫酸との接触により発生した水素は小さな流れを生じさせ、これによってニッケルブリケットｎｂを動かし新しい表面を露出させる。しかし、時間の経過と共に溶解残渣がニッケルブリケットｎｂの表面に付着してフレッシュな硫酸がニッケルブリケットｎｂと接触するのを妨げようとする。
しかるに、本実施形態の溶解装置３０では、ノズル４３の開口端から溶解液ｒ（硫酸溶液でもある。以下同じ）が吐出されるので、溶解槽３１内の溶解液ｒが矢印Ａで示すように旋回しながら流動する。この結果、ニッケルブリケットｎｂにフレッシュな硫酸が接触することとなり、また溶解液ｒの流動によって山積み表面のニッケルブリケットｎｂが剥がされたり動いていくことによって、ニッケルブリケットｎｂ表面に付着している溶解残渣が洗い流される。これにより、常に下層側の新しいニッケルブリケットｎｂが露出すると共にニッケルブリケットｎｂ間の隙間が確保される。
この結果、フレッシュなニッケルブリケットｎｂにフレッシュな硫酸が常時接触することとなり、ニッケルブリケットｎｂの溶解が短時間で行われることになる。

【0023】

ノズル４３からの溶解液ｒの吐出量にはとくに制限はなく、溶解槽３１の容量やニッケルブリケットｎｂの量によって適切な範囲に定めればよい。一般的には、槽容量が５ｍ^３～２０ｍ^３であるなら、ノズル４３の１本あたりで２５～１００Ｌ／ｍｉｎ位とするのが現実的である。この範囲の流量であると、ニッケルブリケットｎｂの山に溶解液ｒが接触あるいは衝突して、ニッケルブリケットｎｂが山の表面から剥がれたり流動して、常時新しいニッケルブリケットｎｂが硫酸溶液と接触することになる。

【0024】

一般に、ニッケルブリケットｎｂの溶解速度を上げるには、フレッシュな硫酸とニッケルブリケットを接触させるようにすればよい。そのために、溶解槽３１中で撹拌することも考えられるが、溶解槽３１内にニッケルブリケットｎｂの山が有るため、大きな撹拌機は設置できず撹拌効果が余り期待できない。また、ニッケルブリケットｎｂの山を機械的に撹拌することも考えられるが、この場合は数トンレベルの重量があるニッケルブリケットｎｂの山を撹拌することになるので、動力エネルギーを大きく消費することになる。しかるに、本発明の溶解装置３０によれば、このような問題も解決される。

【0025】

（製造設備の一実施形態）
図４に基づき、本発明の一実施形態である製造装置を説明する。
本実施形態に係る硫酸ニッケル溶液の製造設備は、図４に示すように、浸出槽１と浸出調整槽２を直列に連結した構成である。本発明における溶解装置３０は、図１に示す溶解槽３１を単独で使用してもよいが、溶解槽３１を前段工程用の浸出槽および／または後段工程用の浸出調整槽に使用してもよい。以下では、浸出槽１と浸出調整槽２の双方に溶解槽３１を適用した実施形態を説明する。

【0026】

図４の装置では、浸出槽１と浸出調整槽２の両方に図１の溶解槽３１の役目を負わせているため、浸出槽１と浸出調整槽２に、溶解装置３０が設けられている。なお、図４では、図の煩雑を避けるため循環装置４０の図示を省略している。ただし、発生した溶解液ｒの旋回流は矢印Ａで表示している。

【0027】

浸出槽１は、ニッケルブリケットｎｂと硫酸と水を投入してニッケルブリケットｎｂを溶解させて一次硫酸ニッケル溶液を得るための槽である。そして、ニッケルブリケットを投入するためのパイプ１３とこれに介装された計量バルブＶ３、硫酸を投入するためのパイプ１１とこれに介装されたバルブＶ１、水を投入するためのパイプ１２とこれに介装されたバルブＶ２を備えている。また、浸出槽１内の液を加温するための蒸気導入パイプ１５を備えている。

【0028】

浸出調整槽２は、浸出槽１内の一次硫酸ニッケル溶液と新たなニッケルブリケットｎｂを投入し、一次硫酸ニッケル溶液中のフリー硫酸でニッケルブリケットを溶解して硫酸ニッケル溶液を得るための槽である。
浸出調整槽２と浸出槽１との間には、浸出槽１内のフリー硫酸を多く含む硫酸ニッケル溶液を浸出調整槽２に導入するための送液パイプ２１が接続され、この送液パイプ２１にはポンプＰ１が介装されている。また、浸出調整槽２には、新たなニッケルブリケットを投入するためのパイプ２４とこれに介装された計量バルブＶ４、水を注入するためのパイプ２２とこれに介装されたバルブＶ２を備えている。

【0029】

浸出調整槽２には、得られた硫酸ニッケル溶液を系外に取り出すための送液パイプとこれに介装したポンプＰ２を備えている。さらに、浸出調整槽２内の液を加温するための蒸気導入パイプ２５を備えている。また、浸出調整槽２は浸出調整槽２内のｐＨを検出するｐＨセンサーＳ１、浸出調整槽２内のニッケル濃度を検出する濃度計Ｓ２を備えている。

【0030】

（図４の製造設備による製造方法）
図４の製造設備を用いた硫酸ニッケル溶液の製造方法を図５に基づき説明する。
この製造方法は、第１溶解工程Ｉと第２溶解工程IIとからなり、これら各工程Ｉ，IIを順に実行し連続操業することを特徴とする。

【0031】

第１溶解工程Ｉは、浸出槽１にニッケルブリケットと硫酸と水を投入してニッケルブリケットｎｂを溶解させて一次硫酸ニッケル溶液を得る工程である。第２溶解工程IIは、浸出調整槽２に前記一次硫酸ニッケル溶液を投入すると共に新たにニッケルブリケットと水を投入し、前記一次硫酸ニッケル溶液中のフリー硫酸で新たに投入されたニッケルブリケットを溶解して硫酸ニッケル溶液を得る工程である。

【0032】

上記製造方法では、図４に示すように第１溶解工程Ｉ用の溶解槽（浸出槽１）と第２溶解工程II用の溶解槽（浸出調整槽２）が２段直列につないで用いられる。そして、１槽目の浸出槽１を高フリー硫酸濃度として、多くのニッケルブリケットｎｂを溶解すると共に、２槽目の浸出調整槽２では浸出槽１において余剰であったフリー硫酸だけで少量のニッケルブリケットｎｂを溶解して目的濃度のニッケル溶液を得るようにしている。

【0033】

つまり、浸出調整槽２にはニッケル濃度を上げて、フリー硫酸濃度を下げるという濃度調整槽的な役割を持たせている。このため、硫酸を浸出槽１にだけ供給することで、滞留時間を大きくすることなく、また、装置を無駄に大きくすることなく、短時間で高濃度のニッケル溶液を得ることができるようにしている。
本明細書でいうフリー硫酸とは、浸出反応に関与しなかった余剰の硫酸を意味する。なお、フリー硫酸は遊離硫酸とも称される。

【0034】

上記製法では、浸出槽１において多量のニッケルを溶解させるため、ニッケルブリケットｎｂを槽内において山積みしている。しかしながら、第１溶解工程Ｉにおいて反応初期ではニッケルが溶解するものの、時間が経過するとニッケルの溶解速度が低下しかねない。そこで、本実施形態では、第１溶解工程Ｉにおいて、溶解液ｒをニッケルブリケットｎｂの山の回りで旋回する旋回流Ａを発生させ、フレッシュな硫酸とニッケルブリケットを接触させるとともにニッケルブリケット表面の水素気泡を効率的に除去するようにしている。

【0035】

さらに、浸出調整槽２においても、溶解液ｒの旋回流Ａを発生させ、ニッケルブリケットｎｂにフレッシュな硫酸を供給する。溶解液ｒの旋回流Ａを発生させると、ニッケルブリケットｎｂにフレッシュな硫酸を供給し、さらにニッケルブリケットｎｂ表面の水素気泡を効果的に除去することができる。こうすることでニッケルブリケットｎｂの溶解速度を上げることができる。

【0036】

（他の実施形態）
上記実施形態のほか、浸出槽１に溶解装置３０を設け浸出調整槽２に溶解装置３０を設けない実施形態や、浸出槽１に溶解装置３０を設けずに浸出調整槽２に溶解装置３０を設けた製造装置も本発明に含まれる。
上記実施形態のいずれにおいても、ニッケルブリケットｎｂを短時間で溶解できるので生産性が向上する。

【産業上の利用可能性】

【0037】

本発明により、所定濃度の硫酸ニッケル溶液が得られるが、得られた硫酸ニッケル溶液はどのような用途にも利用できる。
電池材料等に用いられるニッケル酸リチウムを製造する場合は、処理量確保の観点から、硫酸ニッケル溶液中のニッケルは高濃度であり、フリー硫酸は低濃度であるほうが好ましいが、このような用途に本発明は好適である。

【符号の説明】

【0038】

１ 浸出槽
２ 浸出調整槽
３０ 溶解装置
３１ 溶解槽
４０ 循環装置
４１ 循環ポンプ
４２ 供給パイプ
４３ ノズル
４５ 送液パイプ
４６ 元パイプ
４７ 分岐パイプ
４８ 流量調整弁
ｎｂ ニッケルブリケット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】