JPH0137460B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は金属の精製方法、さらに詳しくは、ジ
ルコニウム又はハフニウムのような金属をヨウ化
物とし、ついで熱分解してこれらの金属を精製す
る方法に関する。 ［従来の技術］ ジルコニウム又はハフニウムのような金属の精
製法として、これらの金属をヨウ素と反応させて
Z_rI₄またはHfI₄のようなヨウ化物を生成させ、つ
いで熱分解して高純度のI₂およびジルコニウム又
はハフニウムを精製する方法が知られており、こ
の精製に用いられる容器としてLustmanとKerz
による“Metallurgy of Zirconium”第５章に
Iodide Crystal Bar Cell（ヨウ化物結晶バーセ
ル）が開示されている。 この装置を用いて前記金属を精製するに当り、
セル中の目的とする精製金属の生成速度を調節す
る一つの方法として、その反応に必要なヨウ素の
量を試験操作から決め、そのセル内に導入するヨ
ウ素の量を調節する方法があり、この方法ではセ
ルは溶融塩浴中に完全に浸漬して使用される。 他の方法は、セルの蓋の温度を調節することに
よる方法である。これは、先ず最良の生産を得る
ための蓋の温度を決める試験をし、その後、蓋を
その温度に保つことによつて実行される。この場
合セルは溶融塩浴中に完全には浸漬されず、蓋が
浴から出ている程度に浸漬される。 これらの方法は何れもヨウ素の量、または蓋の
温度などの操作条件を決めるために多くの試験を
要し、したがつて精製効率を上げるためには、工
業的により直接的に調節ができる方法が要望され
ていた。 本発明によれば、ヨウ化物結晶バーセル内の結
晶の成長は、そのセル内の蒸気圧をより的確に調
節することにより増大させ得ることを見出した。
本発明においては、従来の、蓋の温度あるいはヨ
ウ素の量のようなセル内の圧力を変化させるであ
ろう他のパラメーターの変化を測定する方法とは
対照的に、セル内の蒸気圧を直接測定することに
よつて、より的確に生成速度を制御することがで
きる。 この圧力測定は、セル内にとりつけられた圧力
感知装置、例えばセル内の蒸気圧の変化をレジス
ターする薄い金属ダイヤフラム上のキヤパシタン
ス感知装置によりなされ、その直接感知された圧
力は、セルの蓋を冷却する、あるいはセル内のヨ
ウ素の量を制御することなどによつて、セル内の
圧力を調節するために利用される。 セルの蓋を冷却したり、セル内のヨウ素を加え
ること、セル中のヨウ素および／またはヨウ素反
応物を除去することなどによりセル内のヨウ素の
量を制御したりする方法は、従来の技術と同様で
あるけれども、必要とする制御の大きさをより的
確に決定する方法がこの直接感知方法によつて達
成され、ひいては生産の増加をもたらすものであ
る。 結晶バーセル中には、ジルコニウムのような金
属が、中心部に空間ができるように円筒型のスク
リーンを用いてばらばらの形で装入するか、ドー
ナツ型のコンパクトなものとして装入され、中空
の部分に、蓋をしたときに蓋をとりつけられた加
熱用フイラメントが位置するようにする。セル中
の空気を抜いて真空にし、セルの外部で、密閉さ
れたチヤンバー中で加熱されたヨウ素が、セルに
装入される。ヨウ素はセルに装入される時は蒸気
になり、装入されている金属と反応してヨウ化物
を形成する。ついでフイラメントの熱がそのハロ
ゲン化された金属を分解し、そのフイラメントに
金属を沈着させる。蓋を冷却することによつて、
ハロゲン化した金属は再び固体となり、セル内の
蒸気圧を低下させる。圧力の測定には室温以上の
温度で凝縮しうる蒸気を測定することのできるど
んな圧力計でも使用し得る。 本発明をさらに添付図面を参照して説明する。 第１図は圧力感知装置を取付けたヨウ化物結晶
バーセルの立面断面図であり、第２図は全圧（合
計圧力）と精製金属の成長速度の関係を示す曲線
である。 第１図において、ヨウ化物結晶バーセル１には
反応を完全にするための熱を供給するフイラメン
ト２が挿入されている。セルには蓋３があり、こ
れはセル内の蒸気圧測定用の圧力感知装置４がそ
の中に挿着されている。その感知装置が圧力を測
定すると、その装置は蓋の冷却液の流量を増減す
るための弁を自動的に動かし、あるいはセル中の
ヨウ素の量を調節する。冷却液が蓋にとりつけら
れた水冷コイル５にポンプで送りこまれ、蓋の温
度を下げる。 上述の発明を例証するために以下の実施例を行
つた。 実施例 第１図に示した形状のヨウ化物結晶バーセルを
一定の調節された圧力で操作し、結晶バーの電気
伝導度の変化の速度を測定した。 結晶バーの電気伝導度は、結晶バーのの断面積
に比例する、したがつて精製金属の成長速度は電
気伝導度の変化の速度に比例する。 いくつかの一定圧力に対する成長速度の測定結
果は表１に集約されていて、２つの、実験群から
合成した一つの曲線として第２図に示した。

【表】 成長速度のピークは全絶体圧が約1.4トールの
ときに生じた。 結晶バー成長の速度は、実際に遭遇する操業条
件の範囲でガス相の拡散によつて制限される。こ
れは結晶バーの直径の函数としての成長速度は一
定であること、それゆえ、沈着工程は律速でない
と認められることにより証明される。成長速度は
装入物質が物理的に排出される時にのみ減少する
ことから、装入工程は律速ではない。 質量拡散速度（diffusion rate）は２つの理由
により圧力に影響される。 (a) 圧力が増加すると移動するために使われる質
量が増加する。すなわち質量／時間∝圧力 (b) 圧力が減少するとガス分子の平均自由行路が
増加する、すると一つの分子が他の分子と衝突
する確率を減らし、したがつて拡散速度
（diffusion velocity）を増加させる。 拡散速度∝（平均自由行路）²（一定濃度勾配に
対し） したがつて全質量拡散速度は質量と拡散速度と
の積である。 これらの相反する傾向のために、質量拡散速度
はある圧力で最大値になるであろう。 この最大速度は0.2〜２トールの範囲内にある
ことがわかつた。 本発明の範囲内での修正は可能である。例え
ば、セル内の圧力を正確に測定し、ついで冷却液
の流量を調節できるどんな型の感知装置でも使用
し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧力感知装置を有するヨウ素バーセル
の断面図、第２図は合計圧力と対比した成長速度
を示す曲線である。 １……セル、２……フイラメント、３……蓋、
４……圧力感知装置、５……水冷コイル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ヨウ化物分解セル中で粗製金属とヨウ素と反
   応させ、ついでそのヨウ化物を熱分解して該金属
   を精製する方法において、セル内の蒸気圧を直接
   測定し、この測定値に対応して蒸気圧を調節する
   ことを特徴とする金属の精製方法。 ２ 蒸気圧の調節がセルのふたの温度を調節する
   ことによりなされる特許請求の範囲第１項記載の
   金属の精製方法。 ３ 蒸気圧の調節がセルのヨウ素含有量を調節す
   ることによりなされる特許請求の範囲第１項記載
   の金属の精製方法。 ４ セルのヨウ素含有量の調節がセルにヨウ素を
   加えることによりなされる特許請求の範囲第３項
   記載の金属の精製方法。 ５ セルのヨウ素含有量の調節がセルからヨウ素
   反応物を除去することによりなされる特許請求の
   範囲第３項記載の金属の精製方法。