JPH0328129A - ニオブ・チタン合金スクラップまたはフェロニオブから高純度三八塩化ニオブの回収法 - Google Patents
ニオブ・チタン合金スクラップまたはフェロニオブから高純度三八塩化ニオブの回収法Info
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- JPH0328129A JPH0328129A JP16258189A JP16258189A JPH0328129A JP H0328129 A JPH0328129 A JP H0328129A JP 16258189 A JP16258189 A JP 16258189A JP 16258189 A JP16258189 A JP 16258189A JP H0328129 A JPH0328129 A JP H0328129A
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- chloride
- trioctachloride
- ferroniobium
- tantalum
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、ニオブ・チタン合金スクラップ及びフエロニ
オブから高純度三八塩化ニオブ（Ｎｂ３Ｃｌ８）を回収
に関するものである。
オブから高純度三八塩化ニオブ（Ｎｂ３Ｃｌ８）を回収
に関するものである。
ニオブの高純度品は耐熱・耐蝕合金原料、中性子測定放
対箔、高周波加速空洞及びジョセフソン素子のトンネル
接合電極等が金属分野に、また弾性波フィルター等の光
学材料等に用いられ、特にニオブ同族元素のタンタルを
含まないことが前提となっている。我々の本発明は、当
該原料から不純物を除去しタンタルを含まない高純度塩
化ニオブを回収し、供給することが出来る。
対箔、高周波加速空洞及びジョセフソン素子のトンネル
接合電極等が金属分野に、また弾性波フィルター等の光
学材料等に用いられ、特にニオブ同族元素のタンタルを
含まないことが前提となっている。我々の本発明は、当
該原料から不純物を除去しタンタルを含まない高純度塩
化ニオブを回収し、供給することが出来る。
［発明の背景］
ニオブの使用用途としては現在、耐熱・耐触合金原料の
他、超伝導材料としてニオブ・チタン及びニオブ・スズ
等があり、線材加工等において多量のスクラップが発生
している。またニオブ鉱石としての世界各国の輪出規制
から、国内にはフエロニオブとして輸入され金属及び酸
化物として市場に供給されており、従来に比べて安価な
製造コストの要望がなされている。更に資源の乏しい国
内においてもスクラップからの有価成分の回収、高付加
価値化及び省エネ製造の追及は必要不可欠である。この
ようにニオブは全量輪入されており本発明の如くは、ニ
オブリサイクルによる新しい資源として供給でき、資源
損失面からも産業への寄与は極めて大きい。
他、超伝導材料としてニオブ・チタン及びニオブ・スズ
等があり、線材加工等において多量のスクラップが発生
している。またニオブ鉱石としての世界各国の輪出規制
から、国内にはフエロニオブとして輸入され金属及び酸
化物として市場に供給されており、従来に比べて安価な
製造コストの要望がなされている。更に資源の乏しい国
内においてもスクラップからの有価成分の回収、高付加
価値化及び省エネ製造の追及は必要不可欠である。この
ようにニオブは全量輪入されており本発明の如くは、ニ
オブリサイクルによる新しい資源として供給でき、資源
損失面からも産業への寄与は極めて大きい。
［従来技術及びその問題点］
従来の線材加工に至るまでのニオブ・チタンスクラップ
は、部分的に回収使用されているに過ぎず本格的な回収
技術の確立が望まれている。またニオブの高純度化等の
高付加価値化に際しても安価な回収技術の確立がなされ
ていない。フエロニオブからの精製に関しては、酸溶解
一溶媒抽出法が用いられているがアルカリ・アルカリ土
類金属の最終製品におよぼす影響及び、本発明の特徴で
あるタンタルを含まない純度には至っておらず従来技術
の限界がある。このような中で一貫した乾式プロセスで
の精製技術の研究から、高純度かつタンタルを含まない
三八塩化ニオブの回収法を提案するに至った。
は、部分的に回収使用されているに過ぎず本格的な回収
技術の確立が望まれている。またニオブの高純度化等の
高付加価値化に際しても安価な回収技術の確立がなされ
ていない。フエロニオブからの精製に関しては、酸溶解
一溶媒抽出法が用いられているがアルカリ・アルカリ土
類金属の最終製品におよぼす影響及び、本発明の特徴で
あるタンタルを含まない純度には至っておらず従来技術
の限界がある。このような中で一貫した乾式プロセスで
の精製技術の研究から、高純度かつタンタルを含まない
三八塩化ニオブの回収法を提案するに至った。
［発明の構成］
本発明者らは、前述の状況に鑑みニオブの高純度化かつ
タンタルフリーの回収法に関して鋭意研究を進めた結果
、本発明を完或させるに至った。
タンタルフリーの回収法に関して鋭意研究を進めた結果
、本発明を完或させるに至った。
すなわち、本発明の第１の目的はニオブ・チタン合金ス
クラップまたはフェロニオブを、ａ）２５０℃以上に加
熱して直接塩素ガスと反応させ無水塩化物を得る連続塩
素化工程 ｂ） ａ）工程から得られる五塩化ニオブを水素還元
しニオブ同族元素であるタンタルを分離除去して三八塩
化ニオブを回収する工程 からなることを特徴とする高純度三八塩化ニオブの回収
法を提供するものであり、また、第２の目的は、ニオブ
●チタン合金スクラップまたはフエロニオブを、 ａ）２５０℃以上に加熱して直接塩素ガスと反応させ無
水塩化物を得る連続塩素化工程 ｂ） ａ）工程で得られる塩化物の沸点差を利用し、
五塩化ニオブ以外の低沸点物及び高沸点物を蒸留精製に
より除去する工程 ｃ） ｂ）工程から得られる五塩化ニオブを水素還元
しニオブ同族元素であるタンタルを分離除去して三八塩
化ニオブを回収する工程 からなることを特徴とする高純度三八塩化ニオブの回収
法を提供するものである。
クラップまたはフェロニオブを、ａ）２５０℃以上に加
熱して直接塩素ガスと反応させ無水塩化物を得る連続塩
素化工程 ｂ） ａ）工程から得られる五塩化ニオブを水素還元
しニオブ同族元素であるタンタルを分離除去して三八塩
化ニオブを回収する工程 からなることを特徴とする高純度三八塩化ニオブの回収
法を提供するものであり、また、第２の目的は、ニオブ
●チタン合金スクラップまたはフエロニオブを、 ａ）２５０℃以上に加熱して直接塩素ガスと反応させ無
水塩化物を得る連続塩素化工程 ｂ） ａ）工程で得られる塩化物の沸点差を利用し、
五塩化ニオブ以外の低沸点物及び高沸点物を蒸留精製に
より除去する工程 ｃ） ｂ）工程から得られる五塩化ニオブを水素還元
しニオブ同族元素であるタンタルを分離除去して三八塩
化ニオブを回収する工程 からなることを特徴とする高純度三八塩化ニオブの回収
法を提供するものである。
本発明における回収フローを第１図に示したのでフロー
に基づいて説明する。一般的に金属と塩素の反応は低温
で生じ本発明も大気圧下でニオブ●チタンスクラップま
たはフェロニオブを２５０℃以上、好ましくは、３００
−５００℃において直接塩素ガスを反応させ、塩素化反
応熱を利用し連続塩素化反応を生じせしめる。このとき
の塩素化反応式は一般的に Ｍ ＋ ｎ Ｃ ｌ 論Ｍ Ｃ １ ２ ｎ２ として表され、各金属塩化物を生威し各金属塩化物は凝
縮器にて回収される。この時、高沸点塩化物は塩素化反
応装置下部に部分的に蓄積され定期的に排出除去される
。また不純物としての鉄、アルミニウムは塩化物出口に
食塩塔を設置することにより３００℃以上、好ましくは
３００−５０．０℃にて難揮発性錯塩のＦ ｅ Ｎ ａ
Ｃ １ ，ａ及びＡ Ｉ Ｎ ａ Ｃ １ ４として
分離除去する。これらの反応前において系内の空気の存
在は各種オキシクロライドの生成を促すこととなりニオ
ブ回収率、分離精製の悪化につながり十分な不活性ガス
での置換が必要である。このように鉄、アルミニウム及
びニッケル、タングステン等の高沸点塩化物を分離除去
された五塩化ニオブは、更に、四塩化チタン、四塩化珪
素等の低沸点塩化物を蒸留分離し、また五塩化ニオブ沸
点２５４℃にて蒸留精製し、高沸点塩化物から常圧蒸留
分離する。以上の操作から得られたタンタル以外の不純
物は除去され高純度の五塩化ニオブとなっている。しか
しながら、当該五塩化ニオブは五塩化タンタル沸点２４
２℃と非常に近接しており十分な分離精製は困難である
。我々はこの点において鋭意研究を進めた結果、五塩化
ニオブと水素との反応により三八塩化ニオブ生成ならび
に五塩化タンタルがこの還元反応に関与しない熱力学的
条件下にてタンタルを分離除去することを見いだし、本
発明を完成するに至った。五塩化ニオブと水素の反応に
おいて塩素の配位数の異なった低級塩化物が生成される
が、本発明においては反応温度４００−６００℃、好ま
しくは５００−５８０℃にて五塩化ニオブをガスーガス
還元することにより三八塩化ニオブを析出回収すること
ができる。このとき同時に五塩化タンタルは反応系外に
排出され、タンタルを含まない高純度三八塩化ニオブを
得ることが出来る。
に基づいて説明する。一般的に金属と塩素の反応は低温
で生じ本発明も大気圧下でニオブ●チタンスクラップま
たはフェロニオブを２５０℃以上、好ましくは、３００
−５００℃において直接塩素ガスを反応させ、塩素化反
応熱を利用し連続塩素化反応を生じせしめる。このとき
の塩素化反応式は一般的に Ｍ ＋ ｎ Ｃ ｌ 論Ｍ Ｃ １ ２ ｎ２ として表され、各金属塩化物を生威し各金属塩化物は凝
縮器にて回収される。この時、高沸点塩化物は塩素化反
応装置下部に部分的に蓄積され定期的に排出除去される
。また不純物としての鉄、アルミニウムは塩化物出口に
食塩塔を設置することにより３００℃以上、好ましくは
３００−５０．０℃にて難揮発性錯塩のＦ ｅ Ｎ ａ
Ｃ １ ，ａ及びＡ Ｉ Ｎ ａ Ｃ １ ４として
分離除去する。これらの反応前において系内の空気の存
在は各種オキシクロライドの生成を促すこととなりニオ
ブ回収率、分離精製の悪化につながり十分な不活性ガス
での置換が必要である。このように鉄、アルミニウム及
びニッケル、タングステン等の高沸点塩化物を分離除去
された五塩化ニオブは、更に、四塩化チタン、四塩化珪
素等の低沸点塩化物を蒸留分離し、また五塩化ニオブ沸
点２５４℃にて蒸留精製し、高沸点塩化物から常圧蒸留
分離する。以上の操作から得られたタンタル以外の不純
物は除去され高純度の五塩化ニオブとなっている。しか
しながら、当該五塩化ニオブは五塩化タンタル沸点２４
２℃と非常に近接しており十分な分離精製は困難である
。我々はこの点において鋭意研究を進めた結果、五塩化
ニオブと水素との反応により三八塩化ニオブ生成ならび
に五塩化タンタルがこの還元反応に関与しない熱力学的
条件下にてタンタルを分離除去することを見いだし、本
発明を完成するに至った。五塩化ニオブと水素の反応に
おいて塩素の配位数の異なった低級塩化物が生成される
が、本発明においては反応温度４００−６００℃、好ま
しくは５００−５８０℃にて五塩化ニオブをガスーガス
還元することにより三八塩化ニオブを析出回収すること
ができる。このとき同時に五塩化タンタルは反応系外に
排出され、タンタルを含まない高純度三八塩化ニオブを
得ることが出来る。
これらの過程を化学反応式にて述べるとＮｂＣ１ （
ｇ）＋１／２Ｈ２（ｇ）５ −ＮｂＣ１４（ｇ）・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・（１）７ＮｂＣ１４（ｇ
）→ Ｎｂ Ｃ ｌ （Ｓ）＋４ＮｂＣ １５（ｇ）−（
２）３８ となり、（２）式の反応速度は速く（１）式の反応が律
速となっている。この・（１）及び（２）の反応におい
て共存する五塩化タンタルは、反応に関与せず三八塩化
ニオブ生成ゾーンから系外へ排出される。設定温度以上
においては三八塩化ニオブよりさらに低級塩化物（非常
に不安定）生或及び不均化反応が生じ所望の塩化物は得
られない。
ｇ）＋１／２Ｈ２（ｇ）５ −ＮｂＣ１４（ｇ）・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・（１）７ＮｂＣ１４（ｇ
）→ Ｎｂ Ｃ ｌ （Ｓ）＋４ＮｂＣ １５（ｇ）−（
２）３８ となり、（２）式の反応速度は速く（１）式の反応が律
速となっている。この・（１）及び（２）の反応におい
て共存する五塩化タンタルは、反応に関与せず三八塩化
ニオブ生成ゾーンから系外へ排出される。設定温度以上
においては三八塩化ニオブよりさらに低級塩化物（非常
に不安定）生或及び不均化反応が生じ所望の塩化物は得
られない。
また無水ニオブ塩化物は大気中で非常に不安定であり、
オキシクロライド生或並びに大気中の水分により加水分
解反応が起こり取扱に十分な配慮が必要である。一方、
本発明で得られる三八塩化物は大気中で安定であり、か
つ取扱も容易であることも特筆すべき点であることから
ニオブ製品化への原料ソースとしての位置づけも大きく
利用価値も大きく期待される。
オキシクロライド生或並びに大気中の水分により加水分
解反応が起こり取扱に十分な配慮が必要である。一方、
本発明で得られる三八塩化物は大気中で安定であり、か
つ取扱も容易であることも特筆すべき点であることから
ニオブ製品化への原料ソースとしての位置づけも大きく
利用価値も大きく期待される。
以下、本発明の実施例を示し具体的に説明する。
実施例１
表−１．ニオブ・チタンスクラップ組成表−３ 高純度
五塩化ニオブ 表−１に示した合金スクラップを１０ｍ／ｍ以下のサイ
ズに裁断後、第２図に示した石英製塩素化精製装置に５
００ｇ挿入後窒素ガスにて空気を置換したのち温度２５
０℃に昇温後、塩素８０〇一１ ０ ０ ０ｍｌ／ｍ
ｉ ｎの速度にて流し、表−２に示した組成の塩化物を
得た。
五塩化ニオブ 表−１に示した合金スクラップを１０ｍ／ｍ以下のサイ
ズに裁断後、第２図に示した石英製塩素化精製装置に５
００ｇ挿入後窒素ガスにて空気を置換したのち温度２５
０℃に昇温後、塩素８０〇一１ ０ ０ ０ｍｌ／ｍ
ｉ ｎの速度にて流し、表−２に示した組成の塩化物を
得た。
表−２ 精製塩化物組成
この段階ではタンタルは完全に除去されておらず、第３
図に示した水素還元装置を用い、還元温度；５５０℃、
Ｈ２流Ｅｌ ； ６ ２ｍｌ／ｍ ｉ ｎ， Ｎ２流量
：６２ｍｌ／ｍｉｎ，塩化物追出温度；２４５℃の条件
にて反応を行わせ還元１段目及び還元２段目において三
八塩化物を得た。この還元１段目の三八塩化物中の不純
物を分析したところ表−４に示した結果を得た。
図に示した水素還元装置を用い、還元温度；５５０℃、
Ｈ２流Ｅｌ ； ６ ２ｍｌ／ｍ ｉ ｎ， Ｎ２流量
：６２ｍｌ／ｍｉｎ，塩化物追出温度；２４５℃の条件
にて反応を行わせ還元１段目及び還元２段目において三
八塩化物を得た。この還元１段目の三八塩化物中の不純
物を分析したところ表−４に示した結果を得た。
表−４ 三八塩化ニオブ中の不純物ＣＰＰＭ）Ｐｂ，
Ａ １、 Ｗ， Ｚ ｒ， Ｃｕ， Ｍ
ｇ， Ｓｎ，Ｎ ａ ， Ｃ ａ ， Ｃ ｏ
， Ｖ ， −−・Ｎ Ｄ次にＴ Ｉ Ｃ １ ４
等の低沸点塩化物を分離すべく２４０−２５０℃にて常
圧蒸留をおこない、更に温度２５３℃にあげ五塩化ニオ
ブの蒸留分離を行い表−３に示した高純度五塩化ニオブ
を回収した。
Ａ １、 Ｗ， Ｚ ｒ， Ｃｕ， Ｍ
ｇ， Ｓｎ，Ｎ ａ ， Ｃ ａ ， Ｃ ｏ
， Ｖ ， −−・Ｎ Ｄ次にＴ Ｉ Ｃ １ ４
等の低沸点塩化物を分離すべく２４０−２５０℃にて常
圧蒸留をおこない、更に温度２５３℃にあげ五塩化ニオ
ブの蒸留分離を行い表−３に示した高純度五塩化ニオブ
を回収した。
実施例２
表−５ フエロニオブ組成
表−５のフエロニオブを用いた実施例１と同様に、塩素
化一精製及び水素還元を行い得られた三八塩化ニオブの
不純物組成を表−６に示した。
化一精製及び水素還元を行い得られた三八塩化ニオブの
不純物組成を表−６に示した。
表−６ 三八塩化ニオブの不純物（ＰＰＭ）［発明の効
果］ 本発明は、ニオブ・チタン合金スクラップ及びフェロニ
オブから高純度の三八塩化ニオブが容易に回収でき、資
源のリサイクル及び付加価値の増大が可能となり、 １）同族元素であるタンタルを含まない、タンタルフリ
一三八塩化ニオブが容易に回収できる。
果］ 本発明は、ニオブ・チタン合金スクラップ及びフェロニ
オブから高純度の三八塩化ニオブが容易に回収でき、資
源のリサイクル及び付加価値の増大が可能となり、 １）同族元素であるタンタルを含まない、タンタルフリ
一三八塩化ニオブが容易に回収できる。
２〉 三八塩化ニオブは、大気中で安定でありニオブ関
連製品の原料ソースとしての供給が容易にできる。
連製品の原料ソースとしての供給が容易にできる。
これらの点から、新たなタンタルフリーのニオブ原料と
して機能性材料の開発に寄与できる。
して機能性材料の開発に寄与できる。
４図面のＩｌｌ １１１な説明
第１図は本発明の三八塩化ニオブの回収フローチャート
を示すものであり、第２図は本発明の一実施例で用いる
塩素化・精製装置の概念図を、第３図は本発明の一実施
例で用いる水素還元装置の概念図を示すものである。
を示すものであり、第２図は本発明の一実施例で用いる
塩素化・精製装置の概念図を、第３図は本発明の一実施
例で用いる水素還元装置の概念図を示すものである。
ｌ・・・塩素化塔、 ２・・・食塩塔３・・・凝
縮器、 ４・・・塩化物蒸発器５・・・還元回
収塔１段目、Ｂ・・・還元回収塔２段目７・・・未反応
塩化物回収トラップ
縮器、 ４・・・塩化物蒸発器５・・・還元回
収塔１段目、Ｂ・・・還元回収塔２段目７・・・未反応
塩化物回収トラップ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ニオブ・チタン合金スクラップまたはフェロニオブ
を、 ａ）２５０℃以上に加熱して直接塩素ガスと反応させ無
水塩化物を得る連続塩素化工程 ｂ）ａ）工程から得られる五塩化ニオブを水素還元しニ
オブ同族元素であるタンタルを分離除去して三八塩化ニ
オブを回収する工程 からなることを特徴とする高純度三八塩化ニオブの回収
法。 ２、ニオブ・チタン合金スクラップまたはフェロニオブ
を、 ａ）２５０℃以上に加熱して直接塩素ガスと反応させ無
水塩化物を得る連続塩素化工程 ｂ）ａ）工程で得られる塩化物の沸点差を利用し、五塩
化ニオブ以外の低沸点物及び高沸点物を蒸留精製により
除去する工程 ｃ）ｂ）工程から得られる五塩化ニオブを水素還元しニ
オブ同族元素であるタンタルを分離除去して三八塩化ニ
オブを回収する工程 からなることを特徴とする高純度三八塩化ニオブの回収
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16258189A JPH0328129A (ja) | 1989-06-27 | 1989-06-27 | ニオブ・チタン合金スクラップまたはフェロニオブから高純度三八塩化ニオブの回収法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16258189A JPH0328129A (ja) | 1989-06-27 | 1989-06-27 | ニオブ・チタン合金スクラップまたはフェロニオブから高純度三八塩化ニオブの回収法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0328129A true JPH0328129A (ja) | 1991-02-06 |
Family
ID=15757312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16258189A Pending JPH0328129A (ja) | 1989-06-27 | 1989-06-27 | ニオブ・チタン合金スクラップまたはフェロニオブから高純度三八塩化ニオブの回収法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0328129A (ja) |
-
1989
- 1989-06-27 JP JP16258189A patent/JPH0328129A/ja active Pending
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