リチウム造粒体製造用粉末の製造方法、この方法によって製造されたリチウムセラミックス微小球およびリチウムセラミックス微小球製造用の転動造粒装置
【課題】低コストで実用的な量産を可能にするリチウム造粒体製造粉末の製造方法を提供する。
【解決手段】リチウム造粒体製造用粉末の製造方法は、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体にＨ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、あるいはＡｌ(ＯＨ)３粉体を混合して混合粉末体を形成し、この混合粉末物を加熱して造粒体製造粉末を生成することを特徴とする。
【解決手段】リチウム造粒体製造用粉末の製造方法は、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体にＨ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、あるいはＡｌ(ＯＨ)３粉体を混合して混合粉末体を形成し、この混合粉末物を加熱して造粒体製造粉末を生成することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウム造粒体製造用粉末の製造方法およびこの方法によって製造されたリチウムセラミックス微小球およびリチウムセラミックス微小球製造用の転動造粒装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
稀少で高価な６Ｌｉを濃縮した微小球を得るために、資源の有効利用及び低コスト化の観点から、核融合炉で使用済のリチウムセラミックス微小球を再処理して、微小球を再製造する製造方法が開発されている。従来、使用済のリチウムセラミックス微小球を溶融し、その溶液中のリチウム資源を炭酸塩沈殿法で回収する間接湿式法が提案された。この間接湿式法は、炭酸リチウムの溶融度がやや高いこと、再処理プロセスが複雑であることのためにリチウムセラミックス微小球製造法として確立するまでに至っていない。
【０００３】
特許文献１には、Ｌｉ２Ｏ粉末を構成するＬｉ２Ｏ粒子の表面に金属酸化物からなる被覆を形成する皮膜形成工程と、前記皮膜形成工程により得られた被覆Ｌｉ２Ｏ粉末を原料粉末に用いて該原料粉末から粒体を形成する造粒工程と、前記造粒工程で得られた粒体を加熱してセラミックス粒とする焼結工程とを含むことを特徴とするリチウムセラミックス粒の製造方法が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２２８１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リチウム微小球を製造するに際しては、（１）リチウム溶解回収工程：稀小資源の６Ｌｉの溶解回収、（２）リチウム溶解回収溶液中の放射化不純物（主に、６０Ｃｏなど）の除去工程、（３）リチウム微小球の製造のための全Ｌｉ，６Ｌｉ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｚｒ，Ａｌの成分調整工程、（４）リチウム微小球の製造工程が用いられている。
【０００６】
従来、これらの処理工程の最適化を図りながら低コストで実用的な量産技術が検討されて来たが、確立するまでに至っていない。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みて低コストで実用的な量産を可能にするリチウム造粒体製造粉末の製造方法、製造装置およびリチウムセラミックス微小球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】
【０００８】
本発明は、リチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）、リチウムシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４）、リチウムジルコネート（Ｌｉ２ＺｒＯ３、Ｌｉ４ＺｒＯ４）、リチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ２）のリチウムセラミックスを対象とするが、以下リチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）で代表し記述する。
【０００９】
本発明は、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体にＨ２ＴｉＯ３粉体を混合して混合粉末体を形成し、この混合粉末物を加熱して造粒体製造粉末を生成することを特徴とするリチウム造粒体製造用粉末の製造方法を提供する。
【００１０】
本発明は、また、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体とＨ２ＴｉＯ３粉体との混合に先立って、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体の６Ｌｉ／７Ｌｉ比分析をして、６ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体に混合して粉末体を形成することを特徴とするリチウム造粒体製造用粉末の製造方法を提供する。
【００１１】
本発明は、また、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体をＨ２ＴｉＯ３粉体との混合に先立って、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体のＬｉ／Ｔｉ比分析をして、混合するＨ２ＴｉＯ３の量を調整することを特徴とするリチウム造粒体製造用粉末の製造方法を提供する。
【００１２】
本発明は、また、前記粉末体のＬｉ／Ｔｉ比分析をして、混合するＨ２ＴｉＯ３の量を調整してＬｉ（６Ｌｉ）２ＴｉＯ３であるリチウム造粒体製造用粉末を生成することを特徴とするリチウム造粒体製造用粉末の製造方法を提供する。
【００１３】
本発明は、また、使用済のＬｉ２ＴｉＯ３をＨ２Ｏ２で溶解し、放射性成分を除染してＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体を生成することを特徴とするリチウム造粒体製造用粉体の製造方法を提供する。
【００１４】
本発明は、また、前記いずれかの製造方法によって製造したリチウム造粒体製造用粉末から転動造粒法によって作成されたＬｉ２ＴｉＯ３微小球を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、上述のようにＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体にＨ２ＴｉＯ３粉末を混合することを行っており、これによる混合粉末体の形成によって低コストで実用的な量産を可能にするリチウム造粒体製造粉末の製造方法、製造装置およびリチウムセラミックス微小球を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００１７】
図１は、本発明の実施例のフローを示す図である。本実施例は、このフローの中で特に成分調整工程によるリチウム造粒体製造用粉末の製造方法に関するものである。
【００１８】
図１において、本実施例が関わる再生Ｌｉ２ＴｉＯ３微小球の製造法は、使用済Ｌｉ２ＴｉＯ３（１）の溶解工程（２）、精製工程（３）、成分調整工程（４）および造粒工程（５）から構成される。
【００１９】
溶解工程（２）は、使用済Ｌｉ２ＴｉＯ３粉末をＨ２Ｏ２＋Ｈ２Ｏによって溶解するもので、Ｌｉ成分の高効率溶解回収を可能にするための工程である。Ｌｉ２ＴｉＯ２粉末に代えてＨ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、又はＡｌ（ＯＨ）３粉末を用いることができる。ここでは、Ｌｉ２ＴｉＯ３粉末を例にとって説明するが、Ｈ２ＳｉＯ３，Ｈ２ＺｒＯ３、又はＡｌ（ＯＨ）３であっても同様の工程となる。
【００２０】
精製工程（３）は、除染工程であって、キレート剤添着吸着剤である８−Hydroxyquinolinol添着活性炭によってＬｉ２ＴｉＯ３溶解液中の６０Ｃｏ（代表的放射化不純物）の除染を行うもので、高Ｌｉ溶解液中の微量放射化不純物の高効率除染を可能にするものである。
【００２１】
成分調整工程（４）において、精製工程を経て精製ＬｉＯＨ溶液（１１）が生成され、水分除去・乾燥（１２）がなされてＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ結晶が生成され、粉砕によってＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体（１３）が形成される。
【００２２】
前述の説明にあっては、使用済Ｌｉ２ＴｉＯ３（１）が溶解工程（２）、精製工程（３）を経、更に精製ＬｉＯＨ溶液（１１）、水分除去・乾燥（１２）を経てＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体が形成されるルート（Ａ）について説明した。ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体（１´）はこのルート（Ａ）を経ることなく、直接的に市販品を入手することが可能である。このルートを（Ｂ）で示す。
【００２３】
本実施例の成分調整工程（４）は、このＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体を使用することを１つの特徴とする。
【００２４】
ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉末（１３）について６Ｌｉ／７Ｌｉ比分析（１４）がなされる。この比に対応して６ＬｉＯＨ粉末（１５）がＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉末（１３）に混合されて粉末体＜混合＞（１６）が生成される。
【００２５】
使用済Ｌｉ２ＴｉＯ３の溶解工程ならびに精製工程により、リチウム成分を溶解回収して放射化不純物等を除去したリチウム（ＬｉＯＨ）溶液中の成分として、まずリチウム成分中の６Ｌｉは核融合反応に伴う中性子照射によりトリチウム生成反応が起こるため６Ｌｉが減損しており、また溶解工程で回収できなかったチタン成分がリチウム存在量に対し不足している。回収・精製した稀少資源の６Ｌｉをもとにトリチウム増殖材Ｌｉ２ＴｉＯ３微小球として再生するためには、６Ｌｉ／７Ｌｉ比とＬｉ／Ｔｉ比を調整することを行うのである。
【００２６】
成分調整工程のプロセスとしては、回収精製ＬｉＯＨ溶液の水分を揮発除去し残留物を乾燥させＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ（水酸化リチウム・１水和物）を得る。これを粉砕し、同時に６Ｌｉ／７Ｌｉ比を測定して、所定のリチウム同位体比にするために６Ｌｉ濃縮ＬｉＯＨ粉末を添加する。さらにＬｉ／Ｔｉ比（１７）を測定し、不足分のチタン成分をＨ２ＴｉＯ３（メタチタン酸）粉末（１８）で添加し混合する。
【００２７】
本発明の成分調整工程（４）は、このＬｉＯＨ・Ｈ２ＯとＨ２ＴｉＯ３の混合粉末体（１９）を形成することを他の特徴とする。
【００２８】
このＬｉＯＨ・Ｈ２ＯとＨ２ＴｉＯ３の混合体は、粉末状とされる。この粉末混合物を加熱（３００〜５００℃で仮焼（２０））し、
｛２ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ＋Ｈ２ＴｉＯ３→Ｌｉ２ＴｉＯ３＋４Ｈ２Ｏ｝
の反応によって、Ｌｉ（６Ｌｉ）２ＴｉＯ３の造粒体製造用粉末（２１）を得る。加熱は１０００℃以下、望ましくは３００〜５００℃の温度でなされる。この段階で固化あるいは固粒化している場合は、粉砕して細粒状の粉末としておくことが、良質（均質なＬｉ，Ｔｉの分布と望ましい結晶相）のＬｉ２ＴｉＯ３微小球を得るために望ましい。
【００２９】
以上の成分調整工程で得られる造粒体製造用粉末は、次の転動造粒法によるＬｉ２ＴｉＯ３造粒体の原料となる。
【００３０】
このように作成された造粒体製造用粉末は、造粒工程（５）の転動造粒法によって再生Ｌｉ２ＴｉＯ３微小球（６）とされる。
【００３１】
ＬｉＯＨ・Ｈ２ＯとＨ２ＴｉＯ３の混合物を常温で加圧粉砕すると、固相反応する。このＸ線回折（ＸＲＤ）測定結果（図２）から、２ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ＋Ｈ２ＴｉＯ３常温混合粉砕物は、ＬｉＯＨとＬｉＴｉＯｘの混合相であり常温で固相反応が進行する。次に、ＬｉＯＨ・Ｈ２ＯとＨ２ＴｉＯ３常温混合粉砕物を５００℃で仮焼すると、結晶化は不充分であるがＬｉ２ＴｉＯ３の結晶相が生成しており、それをさらに１，０００℃で加熱（空気中）すると、Ｌｉ２ＴｉＯ３の単一結晶相となる。
【００３２】
この固相反応によれば、Ｌｉ／Ｔｉ比の制御性も容易であり、例えばＬｉ量を増やした２．４ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ＋Ｈ２ＴｉＯ３の場合は、Ｌｉ２ＴｉＯ３とＬｉ４ＴｉＯ４の混合相が見られている（図３）。図３からＬｉ４ＴｉＯ４を一定比率で含むＬｉ２ＴｉＯ３が生成され、全体的組成としてＬｉ2.4ＴｉＯ2となっていることが判る。
【００３３】
Ｈ２ＴｉＯ３粉末を使用した場合に、造粒体製造用粉末として、リチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）が生成されるが、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、又はＡｌ（ＯＨ）３粉末を使用した場合には、それぞれリチウムシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４）、リチウムジルコネート（ＬｉＺｒＯ３，Ｌｉ４ＺｒＯ４）又はリチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ２）が生成される。
【００３４】
本実施例は、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体にＨ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、Ａｌ(ＯＨ)３粉体をそれぞれ別個に混合して、それぞれのリチウム混合粉末体を形成し、この混合粉末物を加熱して、造粒体製造用粉末であるとするリチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）、リチウムシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４）、リチウムジルコネート（Ｌｉ２ＺｒＯ３、Ｌｉ４ＺｒＯ４）、リチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ２）を生成することを特徴とするリチウム造粒体製造用粉末を生成する。
【００３５】
また、本実施例は、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体とＨ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、Ａｌ(ＯＨ)３粉体との混合に先立って、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体の６Ｌｉ／７Ｌｉ比分析をして、６ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体に混合して粉末体を形成することを行う。
【００３６】
また、本実施例は、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体とＨ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、Ａｌ(ＯＨ)３粉体との混合に先立って、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体のＬｉに対するＴｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ａｌの比率をそれぞれ分析し、混合するＨ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、Ａｌ(ＯＨ)３粉体の量を調整することを行う。
【００３７】
また、本実施例は、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ粉末に対するＨ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、Ａｌ(ＯＨ)３粉体との混合の際、Ｌｉに対するＴｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ａｌの比率を混合するＨ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、Ａｌ(ＯＨ)３粉体の量を調整することによって、Ｌｉに対するＴｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ａｌの比率を変えることを行う。
【００３８】
また、本実施例は、前記粉末体の全Ｌｉに対する６Ｌｉ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｚｒ，Ａｌの比率をそれぞれ分析し、混合する６ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ、Ｈ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、Ａｌ(ＯＨ)３粉体の量を調整して６Ｌｉを富加したリチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）、リチウムシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４）、リチウムジルコネート（Ｌｉ２ＺｒＯ３、Ｌｉ４ＺｒＯ４）、リチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ２）のリチウム造粒体製造用粉末を生成することを行う。
【００３９】
また、本実施例は、使用済のリチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）、リチウムシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４）、リチウムジルコネート（Ｌｉ２ＺｒＯ３、Ｌｉ４ＺｒＯ４）、リチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ２）をＨ２Ｏ２で溶解し、放射性成分を除染してＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体を生成することを行う。
【００４０】
本実施例によれば、上述のいずれかの製造方法によって製造したリチウム造粒体製造用粉末から転動造粒法によって作成されたリチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）、リチウムシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４）、リチウムジルコネート（Ｌｉ２ＺｒＯ３、Ｌｉ４ＺｒＯ４）、リチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ２）のリチウムセラミックス微小球が生成される。
【００４１】
本実施例であるリチウムセラミックス再処理プロセス試験結果のまとめを図４に示す。
【００４２】
これまで示したリチウムセラミックスの再処理プロセスの改良点として図４に示す問題点１〜４を解決することができる。まず《溶解工程》は、Ｌｉ成分のみを回収する方式に替えたため有機酸を使う必要が無くなった。次に《精製工程》は、キレート剤（８−Hydroxyquinolinol）添着吸着剤を用いて、高温度Ｌｉ溶液中の６０Ｃｏ等の放射化不純物の高度除染が可能となり、さらにリチウム成分とチタン成分の低温固相反応の条件を見出し、Ｌｉ成分（６Ｌｉ含む）及びＴｉ成分を固体粉末で添加できるため、６Ｌｉ／７Ｌｉ比及びＬｉ／Ｔｉ比を調整する《成分調整工程》の計量管理が容易となり、Ｌｉ微小球の成分制御と組成管理を高度化できた。最終工程の《微小球造粒工程》では、従来のゾルゲル法に替わり、低コストで量産が可能な「転動造粒法」の採用により、有機廃液の発生などの問題も解消できることとなった。
【００４３】
以上のように本実施例の成分調整工程（４）によれば、
・粉末混合法によって、計量管理が容易
・低温固相反応進行
・低コストで量産が可能
というメリットが得られる。
【００４４】
図５は、リチウムセラミックス微小球製造用の転動造粒装置１００を示す。この転動造粒装置１００は、仮焼加熱機能付加転動造粒装置として構成される。
【００４５】
リチウムセラミックス微小球製造用の転動造粒装置１００は、仮焼用電気炉１０１、転造造粒部１０２、電源・制御系１０３、排ガス処理系１０４、リチウムセラミックス原料投入機構１０５、造粒バインダー投入機構１０６、造粒体回収機構１０７およびシャッター機構１０８から構成される。
【００４６】
仮焼用電気炉１０１は、リチウムセラミックス原料投入機構１０５が連結され、前述したリチウム造粒製造用粉末がリチウムセラミックス原料として投入される電気炉本体１１１、その周囲に設けたヒータ１１２、更に外側の外枠体１１３から構成される。
【００４７】
投入されたリチウム造粒製造用粉末は、ヒータ１１２によって加熱され、水分が除去される。このように、仮焼用電気炉１０１は、リチウム造粒製造用粉末を仮焼加熱し、水分除去する仮焼熱水分除去手段として構成される。
【００４８】
仮焼加熱され、水分が除去されたリチウム造粒製造用粉末は、シャッター機構１０８によって制御されながら転動造粒部１０２に移送される。転動造粒部１０２は、本体１１４、本体１１４の底部に配置した回転翼１１６および回転翼１１６を回転させる回転軸１１５を備える。本体１１４は、シャッター機構１０８を介して仮焼用電気炉１０１に接続されると共に、造粒バインダー投入機構１０６に接続される。
【００４９】
移送されたリチウム造粒製造用粉末は、造粒バインダー投入機構１０６から投入されたバインダーと混合され、回転する回転翼１１６によって転動され、造粒化される。このようにしてリチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）、リチウムシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３，Ｌｉ４ＳｉＯ４）、リチウムジルコネート（Ｌｉ２ＺｒＯ３，Ｌｉ４ＺｒＯ４）、あるいはリチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ２）のリチウムセラミックス微小球を形成する。
【００５０】
形成されたリチウムセラミックス微小球は、造粒体回収機構１０７から回収される。このように、転動造粒部は、リチウムセラミックス微小球を形成する転動造粒手段として構成される。
【００５１】
仮焼用電気炉１０１および転動造粒部１０２は、電源・制御系１０３によって加熱、回転、投入制御がそれぞれなされる。
【００５２】
また仮焼用電気炉１０１の電気炉本体１１３および転動造粒部１０２の本体１１４はそれぞれ配管１２１，１２２を介して排ガス処理系１０４に接続されており、排ガスは排ガス処理系１０４で処理されて排気される。
【００５３】
このように、製造したリチウム造粒体製造用粉末は、仮焼加熱水分除去手段によって仮焼加熱され、水分が除去され、転動造粒されて、リチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）、リチウムシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３，Ｌｉ４ＳｉＯ４）、リチウムジルコネート（Ｌｉ２ＺｒＯ３，Ｌｉ４ＺｒＯ４）、あるいはリチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ２）のリチウムセラミックス微小球が製造される。
【００５４】
以上のように、本実施例によれば、上述のいずれかの製造方法によって製造したリチウム造粒体製造用粉末を仮焼加熱し、水分を除去する仮焼加熱水分除去手段を備え、仮焼加熱水分除去したリチウム造粒体製造用粉末を転動して造粒する転動造粒手段を備え、上述に示すリチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）、リチウムシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４）、リチウムジルコネート（Ｌｉ２ＺｒＯ３、Ｌｉ４ＺｒＯ４）、あるいはリチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ２）のリチウムセラミックス微小球を造粒することを行う。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施例のフローを示す図。
【図２】２ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ＋Ｈ２ＴｉＯ３常温粉砕混合物が常温固相反応によりＬｉＴｉＯｘを生成していることを示すＸＲＤ測定結果を示す図。
【図３】２．４ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ＋Ｈ２ＴｉＯ３混合物が１０００℃空中加熱によってＬｉ２ＴｉＯ３＋Ｌｉ４ＴｉＯ４混合相生成していることを示すＸＲＤ測定結果を示す図。
【図４】本実施例であるリチウムセラミックス再処理プロセス試験結果のまとめを、本発明のリチウムセラミックスの代表としてリチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）で示す図。
【図５】リチウムセラミックス微小球製造用の転動造粒装置の構成を示す図。
【符号の説明】
【００５６】
（１）…使用済Ｌｉ２ＴｉＯ３、（１´）…ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ結晶、（２）…溶解工程、（３）…精製工程、（４）…成分調整工程、（５）…造粒工程、（６）…再生Ｌｉ２ＴｉＯ３微小球、（１１）…精製ＬｉＯＨ溶液、（１２）…水分除去・乾燥、（１３）…ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ結晶、（１４）…６Ｌｉ／７Ｌｉ比分析、（１５）…６ＬｉＯＨ粉末、（１６）…粉末体＜混合＞、（１７）…Ｌｉ／Ｔｉ比分析、（１８）…（Ｈ２ＴｉＯ３）粉末、（１９）…混合粉末体Ｌｉ（６Ｌｉ）ＯＨ・Ｈ２Ｏ＆Ｈ２ＴｉＯ３、（２０）…仮焼３００〜５００℃、（２１）…造粒体製造用粉末Ｌｉ（６Ｌｉ）２ＴｉＯ３。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウム造粒体製造用粉末の製造方法およびこの方法によって製造されたリチウムセラミックス微小球およびリチウムセラミックス微小球製造用の転動造粒装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
稀少で高価な６Ｌｉを濃縮した微小球を得るために、資源の有効利用及び低コスト化の観点から、核融合炉で使用済のリチウムセラミックス微小球を再処理して、微小球を再製造する製造方法が開発されている。従来、使用済のリチウムセラミックス微小球を溶融し、その溶液中のリチウム資源を炭酸塩沈殿法で回収する間接湿式法が提案された。この間接湿式法は、炭酸リチウムの溶融度がやや高いこと、再処理プロセスが複雑であることのためにリチウムセラミックス微小球製造法として確立するまでに至っていない。
【０００３】
特許文献１には、Ｌｉ２Ｏ粉末を構成するＬｉ２Ｏ粒子の表面に金属酸化物からなる被覆を形成する皮膜形成工程と、前記皮膜形成工程により得られた被覆Ｌｉ２Ｏ粉末を原料粉末に用いて該原料粉末から粒体を形成する造粒工程と、前記造粒工程で得られた粒体を加熱してセラミックス粒とする焼結工程とを含むことを特徴とするリチウムセラミックス粒の製造方法が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２２８１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リチウム微小球を製造するに際しては、（１）リチウム溶解回収工程：稀小資源の６Ｌｉの溶解回収、（２）リチウム溶解回収溶液中の放射化不純物（主に、６０Ｃｏなど）の除去工程、（３）リチウム微小球の製造のための全Ｌｉ，６Ｌｉ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｚｒ，Ａｌの成分調整工程、（４）リチウム微小球の製造工程が用いられている。
【０００６】
従来、これらの処理工程の最適化を図りながら低コストで実用的な量産技術が検討されて来たが、確立するまでに至っていない。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みて低コストで実用的な量産を可能にするリチウム造粒体製造粉末の製造方法、製造装置およびリチウムセラミックス微小球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】
【０００８】
本発明は、リチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）、リチウムシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４）、リチウムジルコネート（Ｌｉ２ＺｒＯ３、Ｌｉ４ＺｒＯ４）、リチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ２）のリチウムセラミックスを対象とするが、以下リチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）で代表し記述する。
【０００９】
本発明は、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体にＨ２ＴｉＯ３粉体を混合して混合粉末体を形成し、この混合粉末物を加熱して造粒体製造粉末を生成することを特徴とするリチウム造粒体製造用粉末の製造方法を提供する。
【００１０】
本発明は、また、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体とＨ２ＴｉＯ３粉体との混合に先立って、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体の６Ｌｉ／７Ｌｉ比分析をして、６ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体に混合して粉末体を形成することを特徴とするリチウム造粒体製造用粉末の製造方法を提供する。
【００１１】
本発明は、また、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体をＨ２ＴｉＯ３粉体との混合に先立って、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体のＬｉ／Ｔｉ比分析をして、混合するＨ２ＴｉＯ３の量を調整することを特徴とするリチウム造粒体製造用粉末の製造方法を提供する。
【００１２】
本発明は、また、前記粉末体のＬｉ／Ｔｉ比分析をして、混合するＨ２ＴｉＯ３の量を調整してＬｉ（６Ｌｉ）２ＴｉＯ３であるリチウム造粒体製造用粉末を生成することを特徴とするリチウム造粒体製造用粉末の製造方法を提供する。
【００１３】
本発明は、また、使用済のＬｉ２ＴｉＯ３をＨ２Ｏ２で溶解し、放射性成分を除染してＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体を生成することを特徴とするリチウム造粒体製造用粉体の製造方法を提供する。
【００１４】
本発明は、また、前記いずれかの製造方法によって製造したリチウム造粒体製造用粉末から転動造粒法によって作成されたＬｉ２ＴｉＯ３微小球を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、上述のようにＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体にＨ２ＴｉＯ３粉末を混合することを行っており、これによる混合粉末体の形成によって低コストで実用的な量産を可能にするリチウム造粒体製造粉末の製造方法、製造装置およびリチウムセラミックス微小球を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００１７】
図１は、本発明の実施例のフローを示す図である。本実施例は、このフローの中で特に成分調整工程によるリチウム造粒体製造用粉末の製造方法に関するものである。
【００１８】
図１において、本実施例が関わる再生Ｌｉ２ＴｉＯ３微小球の製造法は、使用済Ｌｉ２ＴｉＯ３（１）の溶解工程（２）、精製工程（３）、成分調整工程（４）および造粒工程（５）から構成される。
【００１９】
溶解工程（２）は、使用済Ｌｉ２ＴｉＯ３粉末をＨ２Ｏ２＋Ｈ２Ｏによって溶解するもので、Ｌｉ成分の高効率溶解回収を可能にするための工程である。Ｌｉ２ＴｉＯ２粉末に代えてＨ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、又はＡｌ（ＯＨ）３粉末を用いることができる。ここでは、Ｌｉ２ＴｉＯ３粉末を例にとって説明するが、Ｈ２ＳｉＯ３，Ｈ２ＺｒＯ３、又はＡｌ（ＯＨ）３であっても同様の工程となる。
【００２０】
精製工程（３）は、除染工程であって、キレート剤添着吸着剤である８−Hydroxyquinolinol添着活性炭によってＬｉ２ＴｉＯ３溶解液中の６０Ｃｏ（代表的放射化不純物）の除染を行うもので、高Ｌｉ溶解液中の微量放射化不純物の高効率除染を可能にするものである。
【００２１】
成分調整工程（４）において、精製工程を経て精製ＬｉＯＨ溶液（１１）が生成され、水分除去・乾燥（１２）がなされてＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ結晶が生成され、粉砕によってＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体（１３）が形成される。
【００２２】
前述の説明にあっては、使用済Ｌｉ２ＴｉＯ３（１）が溶解工程（２）、精製工程（３）を経、更に精製ＬｉＯＨ溶液（１１）、水分除去・乾燥（１２）を経てＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体が形成されるルート（Ａ）について説明した。ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体（１´）はこのルート（Ａ）を経ることなく、直接的に市販品を入手することが可能である。このルートを（Ｂ）で示す。
【００２３】
本実施例の成分調整工程（４）は、このＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体を使用することを１つの特徴とする。
【００２４】
ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉末（１３）について６Ｌｉ／７Ｌｉ比分析（１４）がなされる。この比に対応して６ＬｉＯＨ粉末（１５）がＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉末（１３）に混合されて粉末体＜混合＞（１６）が生成される。
【００２５】
使用済Ｌｉ２ＴｉＯ３の溶解工程ならびに精製工程により、リチウム成分を溶解回収して放射化不純物等を除去したリチウム（ＬｉＯＨ）溶液中の成分として、まずリチウム成分中の６Ｌｉは核融合反応に伴う中性子照射によりトリチウム生成反応が起こるため６Ｌｉが減損しており、また溶解工程で回収できなかったチタン成分がリチウム存在量に対し不足している。回収・精製した稀少資源の６Ｌｉをもとにトリチウム増殖材Ｌｉ２ＴｉＯ３微小球として再生するためには、６Ｌｉ／７Ｌｉ比とＬｉ／Ｔｉ比を調整することを行うのである。
【００２６】
成分調整工程のプロセスとしては、回収精製ＬｉＯＨ溶液の水分を揮発除去し残留物を乾燥させＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ（水酸化リチウム・１水和物）を得る。これを粉砕し、同時に６Ｌｉ／７Ｌｉ比を測定して、所定のリチウム同位体比にするために６Ｌｉ濃縮ＬｉＯＨ粉末を添加する。さらにＬｉ／Ｔｉ比（１７）を測定し、不足分のチタン成分をＨ２ＴｉＯ３（メタチタン酸）粉末（１８）で添加し混合する。
【００２７】
本発明の成分調整工程（４）は、このＬｉＯＨ・Ｈ２ＯとＨ２ＴｉＯ３の混合粉末体（１９）を形成することを他の特徴とする。
【００２８】
このＬｉＯＨ・Ｈ２ＯとＨ２ＴｉＯ３の混合体は、粉末状とされる。この粉末混合物を加熱（３００〜５００℃で仮焼（２０））し、
｛２ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ＋Ｈ２ＴｉＯ３→Ｌｉ２ＴｉＯ３＋４Ｈ２Ｏ｝
の反応によって、Ｌｉ（６Ｌｉ）２ＴｉＯ３の造粒体製造用粉末（２１）を得る。加熱は１０００℃以下、望ましくは３００〜５００℃の温度でなされる。この段階で固化あるいは固粒化している場合は、粉砕して細粒状の粉末としておくことが、良質（均質なＬｉ，Ｔｉの分布と望ましい結晶相）のＬｉ２ＴｉＯ３微小球を得るために望ましい。
【００２９】
以上の成分調整工程で得られる造粒体製造用粉末は、次の転動造粒法によるＬｉ２ＴｉＯ３造粒体の原料となる。
【００３０】
このように作成された造粒体製造用粉末は、造粒工程（５）の転動造粒法によって再生Ｌｉ２ＴｉＯ３微小球（６）とされる。
【００３１】
ＬｉＯＨ・Ｈ２ＯとＨ２ＴｉＯ３の混合物を常温で加圧粉砕すると、固相反応する。このＸ線回折（ＸＲＤ）測定結果（図２）から、２ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ＋Ｈ２ＴｉＯ３常温混合粉砕物は、ＬｉＯＨとＬｉＴｉＯｘの混合相であり常温で固相反応が進行する。次に、ＬｉＯＨ・Ｈ２ＯとＨ２ＴｉＯ３常温混合粉砕物を５００℃で仮焼すると、結晶化は不充分であるがＬｉ２ＴｉＯ３の結晶相が生成しており、それをさらに１，０００℃で加熱（空気中）すると、Ｌｉ２ＴｉＯ３の単一結晶相となる。
【００３２】
この固相反応によれば、Ｌｉ／Ｔｉ比の制御性も容易であり、例えばＬｉ量を増やした２．４ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ＋Ｈ２ＴｉＯ３の場合は、Ｌｉ２ＴｉＯ３とＬｉ４ＴｉＯ４の混合相が見られている（図３）。図３からＬｉ４ＴｉＯ４を一定比率で含むＬｉ２ＴｉＯ３が生成され、全体的組成としてＬｉ2.4ＴｉＯ2となっていることが判る。
【００３３】
Ｈ２ＴｉＯ３粉末を使用した場合に、造粒体製造用粉末として、リチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）が生成されるが、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、又はＡｌ（ＯＨ）３粉末を使用した場合には、それぞれリチウムシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４）、リチウムジルコネート（ＬｉＺｒＯ３，Ｌｉ４ＺｒＯ４）又はリチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ２）が生成される。
【００３４】
本実施例は、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体にＨ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、Ａｌ(ＯＨ)３粉体をそれぞれ別個に混合して、それぞれのリチウム混合粉末体を形成し、この混合粉末物を加熱して、造粒体製造用粉末であるとするリチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）、リチウムシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４）、リチウムジルコネート（Ｌｉ２ＺｒＯ３、Ｌｉ４ＺｒＯ４）、リチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ２）を生成することを特徴とするリチウム造粒体製造用粉末を生成する。
【００３５】
また、本実施例は、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体とＨ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、Ａｌ(ＯＨ)３粉体との混合に先立って、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体の６Ｌｉ／７Ｌｉ比分析をして、６ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体に混合して粉末体を形成することを行う。
【００３６】
また、本実施例は、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体とＨ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、Ａｌ(ＯＨ)３粉体との混合に先立って、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体のＬｉに対するＴｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ａｌの比率をそれぞれ分析し、混合するＨ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、Ａｌ(ＯＨ)３粉体の量を調整することを行う。
【００３７】
また、本実施例は、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ粉末に対するＨ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、Ａｌ(ＯＨ)３粉体との混合の際、Ｌｉに対するＴｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ａｌの比率を混合するＨ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、Ａｌ(ＯＨ)３粉体の量を調整することによって、Ｌｉに対するＴｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ａｌの比率を変えることを行う。
【００３８】
また、本実施例は、前記粉末体の全Ｌｉに対する６Ｌｉ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｚｒ，Ａｌの比率をそれぞれ分析し、混合する６ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ、Ｈ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、Ａｌ(ＯＨ)３粉体の量を調整して６Ｌｉを富加したリチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）、リチウムシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４）、リチウムジルコネート（Ｌｉ２ＺｒＯ３、Ｌｉ４ＺｒＯ４）、リチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ２）のリチウム造粒体製造用粉末を生成することを行う。
【００３９】
また、本実施例は、使用済のリチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）、リチウムシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４）、リチウムジルコネート（Ｌｉ２ＺｒＯ３、Ｌｉ４ＺｒＯ４）、リチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ２）をＨ２Ｏ２で溶解し、放射性成分を除染してＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体を生成することを行う。
【００４０】
本実施例によれば、上述のいずれかの製造方法によって製造したリチウム造粒体製造用粉末から転動造粒法によって作成されたリチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）、リチウムシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４）、リチウムジルコネート（Ｌｉ２ＺｒＯ３、Ｌｉ４ＺｒＯ４）、リチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ２）のリチウムセラミックス微小球が生成される。
【００４１】
本実施例であるリチウムセラミックス再処理プロセス試験結果のまとめを図４に示す。
【００４２】
これまで示したリチウムセラミックスの再処理プロセスの改良点として図４に示す問題点１〜４を解決することができる。まず《溶解工程》は、Ｌｉ成分のみを回収する方式に替えたため有機酸を使う必要が無くなった。次に《精製工程》は、キレート剤（８−Hydroxyquinolinol）添着吸着剤を用いて、高温度Ｌｉ溶液中の６０Ｃｏ等の放射化不純物の高度除染が可能となり、さらにリチウム成分とチタン成分の低温固相反応の条件を見出し、Ｌｉ成分（６Ｌｉ含む）及びＴｉ成分を固体粉末で添加できるため、６Ｌｉ／７Ｌｉ比及びＬｉ／Ｔｉ比を調整する《成分調整工程》の計量管理が容易となり、Ｌｉ微小球の成分制御と組成管理を高度化できた。最終工程の《微小球造粒工程》では、従来のゾルゲル法に替わり、低コストで量産が可能な「転動造粒法」の採用により、有機廃液の発生などの問題も解消できることとなった。
【００４３】
以上のように本実施例の成分調整工程（４）によれば、
・粉末混合法によって、計量管理が容易
・低温固相反応進行
・低コストで量産が可能
というメリットが得られる。
【００４４】
図５は、リチウムセラミックス微小球製造用の転動造粒装置１００を示す。この転動造粒装置１００は、仮焼加熱機能付加転動造粒装置として構成される。
【００４５】
リチウムセラミックス微小球製造用の転動造粒装置１００は、仮焼用電気炉１０１、転造造粒部１０２、電源・制御系１０３、排ガス処理系１０４、リチウムセラミックス原料投入機構１０５、造粒バインダー投入機構１０６、造粒体回収機構１０７およびシャッター機構１０８から構成される。
【００４６】
仮焼用電気炉１０１は、リチウムセラミックス原料投入機構１０５が連結され、前述したリチウム造粒製造用粉末がリチウムセラミックス原料として投入される電気炉本体１１１、その周囲に設けたヒータ１１２、更に外側の外枠体１１３から構成される。
【００４７】
投入されたリチウム造粒製造用粉末は、ヒータ１１２によって加熱され、水分が除去される。このように、仮焼用電気炉１０１は、リチウム造粒製造用粉末を仮焼加熱し、水分除去する仮焼熱水分除去手段として構成される。
【００４８】
仮焼加熱され、水分が除去されたリチウム造粒製造用粉末は、シャッター機構１０８によって制御されながら転動造粒部１０２に移送される。転動造粒部１０２は、本体１１４、本体１１４の底部に配置した回転翼１１６および回転翼１１６を回転させる回転軸１１５を備える。本体１１４は、シャッター機構１０８を介して仮焼用電気炉１０１に接続されると共に、造粒バインダー投入機構１０６に接続される。
【００４９】
移送されたリチウム造粒製造用粉末は、造粒バインダー投入機構１０６から投入されたバインダーと混合され、回転する回転翼１１６によって転動され、造粒化される。このようにしてリチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）、リチウムシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３，Ｌｉ４ＳｉＯ４）、リチウムジルコネート（Ｌｉ２ＺｒＯ３，Ｌｉ４ＺｒＯ４）、あるいはリチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ２）のリチウムセラミックス微小球を形成する。
【００５０】
形成されたリチウムセラミックス微小球は、造粒体回収機構１０７から回収される。このように、転動造粒部は、リチウムセラミックス微小球を形成する転動造粒手段として構成される。
【００５１】
仮焼用電気炉１０１および転動造粒部１０２は、電源・制御系１０３によって加熱、回転、投入制御がそれぞれなされる。
【００５２】
また仮焼用電気炉１０１の電気炉本体１１３および転動造粒部１０２の本体１１４はそれぞれ配管１２１，１２２を介して排ガス処理系１０４に接続されており、排ガスは排ガス処理系１０４で処理されて排気される。
【００５３】
このように、製造したリチウム造粒体製造用粉末は、仮焼加熱水分除去手段によって仮焼加熱され、水分が除去され、転動造粒されて、リチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）、リチウムシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３，Ｌｉ４ＳｉＯ４）、リチウムジルコネート（Ｌｉ２ＺｒＯ３，Ｌｉ４ＺｒＯ４）、あるいはリチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ２）のリチウムセラミックス微小球が製造される。
【００５４】
以上のように、本実施例によれば、上述のいずれかの製造方法によって製造したリチウム造粒体製造用粉末を仮焼加熱し、水分を除去する仮焼加熱水分除去手段を備え、仮焼加熱水分除去したリチウム造粒体製造用粉末を転動して造粒する転動造粒手段を備え、上述に示すリチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）、リチウムシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４）、リチウムジルコネート（Ｌｉ２ＺｒＯ３、Ｌｉ４ＺｒＯ４）、あるいはリチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ２）のリチウムセラミックス微小球を造粒することを行う。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施例のフローを示す図。
【図２】２ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ＋Ｈ２ＴｉＯ３常温粉砕混合物が常温固相反応によりＬｉＴｉＯｘを生成していることを示すＸＲＤ測定結果を示す図。
【図３】２．４ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ＋Ｈ２ＴｉＯ３混合物が１０００℃空中加熱によってＬｉ２ＴｉＯ３＋Ｌｉ４ＴｉＯ４混合相生成していることを示すＸＲＤ測定結果を示す図。
【図４】本実施例であるリチウムセラミックス再処理プロセス試験結果のまとめを、本発明のリチウムセラミックスの代表としてリチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）で示す図。
【図５】リチウムセラミックス微小球製造用の転動造粒装置の構成を示す図。
【符号の説明】
【００５６】
（１）…使用済Ｌｉ２ＴｉＯ３、（１´）…ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ結晶、（２）…溶解工程、（３）…精製工程、（４）…成分調整工程、（５）…造粒工程、（６）…再生Ｌｉ２ＴｉＯ３微小球、（１１）…精製ＬｉＯＨ溶液、（１２）…水分除去・乾燥、（１３）…ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ結晶、（１４）…６Ｌｉ／７Ｌｉ比分析、（１５）…６ＬｉＯＨ粉末、（１６）…粉末体＜混合＞、（１７）…Ｌｉ／Ｔｉ比分析、（１８）…（Ｈ２ＴｉＯ３）粉末、（１９）…混合粉末体Ｌｉ（６Ｌｉ）ＯＨ・Ｈ２Ｏ＆Ｈ２ＴｉＯ３、（２０）…仮焼３００〜５００℃、（２１）…造粒体製造用粉末Ｌｉ（６Ｌｉ）２ＴｉＯ３。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体にＨ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、Ａｌ(ＯＨ)３粉体をそれぞれ別個に混合して、それぞれのリチウム混合粉末体を形成し、この混合粉末物を加熱して、造粒体製造用粉末であるとするリチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）、リチウムシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４）、リチウムジルコネート（Ｌｉ２ＺｒＯ３、Ｌｉ４ＺｒＯ４）、リチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ２）を生成することを特徴とするリチウム造粒体製造用粉末の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体とＨ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、Ａｌ(ＯＨ)３粉体との混合に先立って、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体の６Ｌｉ／７Ｌｉ比分析をして、６ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体に混合して粉末体を形成することを特徴とするリチウム造粒体製造用粉末の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体とＨ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、Ａｌ(ＯＨ)３粉体との混合に先立って、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体のＬｉに対するＴｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ａｌの比率をそれぞれ分析し、混合するＨ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、Ａｌ(ＯＨ)３粉体の量を調整することを特徴とするリチウム造粒体製造用粉末の製造方法。
【請求項４】
請求項３において、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ粉末に対するＨ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、Ａｌ(ＯＨ)３粉体との混合の際、Ｌｉに対するＴｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ａｌの比率を混合するＨ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、Ａｌ(ＯＨ)３粉体の量を調整することによって、Ｌｉに対するＴｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ａｌの比率を変えることを特徴とするリチウム造粒体製造用粉末の製造方法。
【請求項５】
請求項２において、前記粉末体の全Ｌｉに対する６Ｌｉ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｚｒ，Ａｌの比率をそれぞれ分析し、混合する６ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ、Ｈ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、Ａｌ(ＯＨ)３粉体の量を調整して６Ｌｉを富加したリチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）、リチウムシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４）、リチウムジルコネート（Ｌｉ２ＺｒＯ３、Ｌｉ４ＺｒＯ４）、リチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ２）のリチウム造粒体製造用粉末を生成することを特徴とするリチウム造粒体製造用粉末の製造方法。
【請求項６】
請求項１において、使用済のリチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）、リチウムシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４）、リチウムジルコネート（Ｌｉ２ＺｒＯ３、Ｌｉ４ＺｒＯ４）、リチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ２）をＨ２Ｏ２で溶解し、放射性成分を除染してＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体を生成することを特徴とするリチウム造粒体製造用粉体の製造方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかの製造方法によって製造したリチウム造粒体製造用粉末から転動造粒法によって作成されたリチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）、リチウムシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４）、リチウムジルコネート（Ｌｉ２ＺｒＯ３、Ｌｉ４ＺｒＯ４）、リチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ２）のリチウムセラミックス微小球。
【請求項８】
請求項１から６のいずれかの製造方法によって製造したリチウム造粒体製造用粉末を仮焼加熱し、水分を除去する仮焼加熱水分除去手段を備え、仮焼加熱水分除去したリチウム造粒体製造用粉末を転動して造粒する転動造粒手段を備え、請求項７に示すリチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）、リチウムシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４）、リチウムジルコネート（Ｌｉ２ＺｒＯ３、Ｌｉ４ＺｒＯ４）、あるいはリチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ２）のリチウムセラミックス微小球を造粒することを特徴とするリチウムセラミックス微小球製造用の転動造粒装置。
【請求項１】
ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体にＨ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、Ａｌ(ＯＨ)３粉体をそれぞれ別個に混合して、それぞれのリチウム混合粉末体を形成し、この混合粉末物を加熱して、造粒体製造用粉末であるとするリチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）、リチウムシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４）、リチウムジルコネート（Ｌｉ２ＺｒＯ３、Ｌｉ４ＺｒＯ４）、リチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ２）を生成することを特徴とするリチウム造粒体製造用粉末の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体とＨ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、Ａｌ(ＯＨ)３粉体との混合に先立って、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体の６Ｌｉ／７Ｌｉ比分析をして、６ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体に混合して粉末体を形成することを特徴とするリチウム造粒体製造用粉末の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体とＨ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、Ａｌ(ＯＨ)３粉体との混合に先立って、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体のＬｉに対するＴｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ａｌの比率をそれぞれ分析し、混合するＨ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、Ａｌ(ＯＨ)３粉体の量を調整することを特徴とするリチウム造粒体製造用粉末の製造方法。
【請求項４】
請求項３において、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ粉末に対するＨ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、Ａｌ(ＯＨ)３粉体との混合の際、Ｌｉに対するＴｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ａｌの比率を混合するＨ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、Ａｌ(ＯＨ)３粉体の量を調整することによって、Ｌｉに対するＴｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ａｌの比率を変えることを特徴とするリチウム造粒体製造用粉末の製造方法。
【請求項５】
請求項２において、前記粉末体の全Ｌｉに対する６Ｌｉ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｚｒ，Ａｌの比率をそれぞれ分析し、混合する６ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ、Ｈ２ＴｉＯ３、Ｈ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＺｒＯ３、Ａｌ(ＯＨ)３粉体の量を調整して６Ｌｉを富加したリチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）、リチウムシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４）、リチウムジルコネート（Ｌｉ２ＺｒＯ３、Ｌｉ４ＺｒＯ４）、リチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ２）のリチウム造粒体製造用粉末を生成することを特徴とするリチウム造粒体製造用粉末の製造方法。
【請求項６】
請求項１において、使用済のリチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）、リチウムシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４）、リチウムジルコネート（Ｌｉ２ＺｒＯ３、Ｌｉ４ＺｒＯ４）、リチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ２）をＨ２Ｏ２で溶解し、放射性成分を除染してＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏを含む粉体を生成することを特徴とするリチウム造粒体製造用粉体の製造方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかの製造方法によって製造したリチウム造粒体製造用粉末から転動造粒法によって作成されたリチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）、リチウムシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４）、リチウムジルコネート（Ｌｉ２ＺｒＯ３、Ｌｉ４ＺｒＯ４）、リチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ２）のリチウムセラミックス微小球。
【請求項８】
請求項１から６のいずれかの製造方法によって製造したリチウム造粒体製造用粉末を仮焼加熱し、水分を除去する仮焼加熱水分除去手段を備え、仮焼加熱水分除去したリチウム造粒体製造用粉末を転動して造粒する転動造粒手段を備え、請求項７に示すリチウムタイタネート（Ｌｉ２ＴｉＯ３）、リチウムシリケート（Ｌｉ２ＳｉＯ３、Ｌｉ４ＳｉＯ４）、リチウムジルコネート（Ｌｉ２ＺｒＯ３、Ｌｉ４ＺｒＯ４）、あるいはリチウムアルミネート（ＬｉＡｌＯ２）のリチウムセラミックス微小球を造粒することを特徴とするリチウムセラミックス微小球製造用の転動造粒装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２４９２１６（Ｐ２００９−２４９２１６Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９７８６６（Ｐ２００８−９７８６６）
【出願日】平成２０年４月４日（２００８．４．４）
【出願人】（５０５３７４７８３）独立行政法人 日本原子力研究開発機構 (727)
【出願人】（０００１４０６２７）株式会社化研 (27)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月４日（２００８．４．４）
【出願人】（５０５３７４７８３）独立行政法人 日本原子力研究開発機構 (727)
【出願人】（０００１４０６２７）株式会社化研 (27)
【Ｆターム（参考）】
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