JPH062917B2 - 金属チタンの製造方法 - Google Patents
金属チタンの製造方法Info
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- JPH062917B2 JPH062917B2 JP12135788A JP12135788A JPH062917B2 JP H062917 B2 JPH062917 B2 JP H062917B2 JP 12135788 A JP12135788 A JP 12135788A JP 12135788 A JP12135788 A JP 12135788A JP H062917 B2 JPH062917 B2 JP H062917B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、フッ化チタンを原料として金属Ｔｉを得る
方法に関するものである。
方法に関するものである。
［従来技術］ 金属Ｔｉの製造方法としては、「非鉄金属製練」（日本
金属学会、昭３９、ｐ272〜ｐ274）に記載されているク
ロール法が知られている。クロール法ではチタニヤ（Ｔ
ｉＯ２）を塩素化し、四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）を金
属マグネシウム（Ｍｇ）で還元する。しかし、生成した
塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）よりＭｇを分解製造す
るためにはチタン1000kg当り約20000kwhの多量の電力が
必要であり、且つ値段の高いチタニヤ（ＴｉＯ２）を使
用すること等が大きな経済的な問題となっている。そこ
で、ＴｉＦ４を値段の安い金属アルミニウムを還元剤と
して使用する方法が提案されている。
金属学会、昭３９、ｐ272〜ｐ274）に記載されているク
ロール法が知られている。クロール法ではチタニヤ（Ｔ
ｉＯ２）を塩素化し、四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）を金
属マグネシウム（Ｍｇ）で還元する。しかし、生成した
塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）よりＭｇを分解製造す
るためにはチタン1000kg当り約20000kwhの多量の電力が
必要であり、且つ値段の高いチタニヤ（ＴｉＯ２）を使
用すること等が大きな経済的な問題となっている。そこ
で、ＴｉＦ４を値段の安い金属アルミニウムを還元剤と
して使用する方法が提案されている。
例えば、特開昭６０−１７０２６号には、チタンのフッ
素含有化合物を還元ガス雰囲気又は真空中において、22
0℃以上に加熱されたアルミニウムまたはマグネシウム
と接触させ金属チタンを製造する方法が開示されてい
る。基本反応は、下記の反応である。
素含有化合物を還元ガス雰囲気又は真空中において、22
0℃以上に加熱されたアルミニウムまたはマグネシウム
と接触させ金属チタンを製造する方法が開示されてい
る。基本反応は、下記の反応である。
TiF4+(4/3)Al→Ti+(4/3)AlF3 ……（１）式 また、米国特許４４６８２４８号には、イルメナイト
（ＴｉＯ２−ＦｅＯ）からＮａ２ＴｉＦ６を作り、下記
の反応によりＴｉを製造することが記載されている。
（ＴｉＯ２−ＦｅＯ）からＮａ２ＴｉＦ６を作り、下記
の反応によりＴｉを製造することが記載されている。
Na2TiF6+(4/3)Al→Ti+(2/3)Na3AlF6・AlF3 ……（２）式 ［発明が解決しようとする課題及び作用］ 従来の特開昭６０−１７０２６号による方法では、２２
０℃以上でＴｉＦ４とＡｌが充分に反応し、更にＴｉと
ＡｌＦ３が分離されるかどうかが不明確である。また製
造工程も具体的に記載されていない。米国特許４４６８
２４８号の方法では、反応（２）に示すように、大量の
擬氷晶石（Na3AlF6・AlF3）を発生し、これを経済的に転
用しなければならない。また、擬氷晶石を投棄すること
は、Ｆイオンの流出を招き公害上も問題がある。そのた
めにも、高価なＦを再利用しなければならないと云う問
題がある。
０℃以上でＴｉＦ４とＡｌが充分に反応し、更にＴｉと
ＡｌＦ３が分離されるかどうかが不明確である。また製
造工程も具体的に記載されていない。米国特許４４６８
２４８号の方法では、反応（２）に示すように、大量の
擬氷晶石（Na3AlF6・AlF3）を発生し、これを経済的に転
用しなければならない。また、擬氷晶石を投棄すること
は、Ｆイオンの流出を招き公害上も問題がある。そのた
めにも、高価なＦを再利用しなければならないと云う問
題がある。
［課題を解決するための手段及び作用］ 前記問題点は、固体のフッ化チタン（ＴｉＦ４）を加熱
し、ガス状のフッ化チタン（ＴｉＦ４）に気化させる工
程、該ガス状のフッ化チタン（ＴｉＦ４）をＡｌを含む
Ｚｎ浴と該Ｚｎ浴上のアルカリ金属塩の溶剤とからなる
溶融浴に供給して、ＴｉＦ４を該Ｚｎ浴中のＡｌにより
還元してＴｉとし該Ｚｎ浴中に懸濁させながら、還元に
より生じた副産物であるフッ化アルミニウム（Ａｌ
Ｆ３）を溶剤に吸収させ液化する工程、還元されたＴｉ
が懸濁しているＺｎ浴を溶剤から分離する工程、該分離
されたＺｎ浴からＺｎを減圧下で蒸発除去し、金属チタ
ンを得る工程、フッ化アルミニウム（ＡｌＦ３）が吸収
された溶剤を減圧下で加熱してフッ化アルミニウム（Ａ
ｌＦ３）を蒸発させ回収する工程とを有する金属チタン
の製造方法により解決される。
し、ガス状のフッ化チタン（ＴｉＦ４）に気化させる工
程、該ガス状のフッ化チタン（ＴｉＦ４）をＡｌを含む
Ｚｎ浴と該Ｚｎ浴上のアルカリ金属塩の溶剤とからなる
溶融浴に供給して、ＴｉＦ４を該Ｚｎ浴中のＡｌにより
還元してＴｉとし該Ｚｎ浴中に懸濁させながら、還元に
より生じた副産物であるフッ化アルミニウム（Ａｌ
Ｆ３）を溶剤に吸収させ液化する工程、還元されたＴｉ
が懸濁しているＺｎ浴を溶剤から分離する工程、該分離
されたＺｎ浴からＺｎを減圧下で蒸発除去し、金属チタ
ンを得る工程、フッ化アルミニウム（ＡｌＦ３）が吸収
された溶剤を減圧下で加熱してフッ化アルミニウム（Ａ
ｌＦ３）を蒸発させ回収する工程とを有する金属チタン
の製造方法により解決される。
本発明ではＴｉＦ４の気化工程、ＴｉＦ４の還元・Ａｌ
Ｆ３の液化工程、Ｚｎ浴と溶解塩の分離工程、Ｚｎの蒸
発除去工程とを順次配列して、固体のフッ化チタンから
ガス状のフッ化チタンにし、それをＺｎ浴上のＡｌによ
り還元してＴｉとし該Ｚｎ浴中に懸濁させ、副産物であ
るフッ化アルミニウム（ＡｌＦ３）を吸収した溶剤と分
離してから、Ｚｎを減圧下で蒸発除去し、金属チタンを
得る。
Ｆ３の液化工程、Ｚｎ浴と溶解塩の分離工程、Ｚｎの蒸
発除去工程とを順次配列して、固体のフッ化チタンから
ガス状のフッ化チタンにし、それをＺｎ浴上のＡｌによ
り還元してＴｉとし該Ｚｎ浴中に懸濁させ、副産物であ
るフッ化アルミニウム（ＡｌＦ３）を吸収した溶剤と分
離してから、Ｚｎを減圧下で蒸発除去し、金属チタンを
得る。
更にはＺｎの蒸発除去工程の後に液状Ｚｎの回収工程を
設けて、液状Ｚｎを回収することが出来る。更には、Ａ
ｌＦ３を蒸発させ回収する工程の後にＡｌＦ３をＨ２Ｏ
と反応させ、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）とフッ酸（ＨＦ）
とに分解する工程を設けることができる。
設けて、液状Ｚｎを回収することが出来る。更には、Ａ
ｌＦ３を蒸発させ回収する工程の後にＡｌＦ３をＨ２Ｏ
と反応させ、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）とフッ酸（ＨＦ）
とに分解する工程を設けることができる。
また、アルカリ金属塩の溶剤としてはアルカリ金属のフ
ッ化物、塩化物、又はフッ化物と塩化物の混合物を使用
することが出来る。
ッ化物、塩化物、又はフッ化物と塩化物の混合物を使用
することが出来る。
［発明の実施例］ 本発明の製造方法を第１図及び第２図に基づいて説明す
る。第１図は、本発明方法の製造工程を示すフロー図で
ある。第２図は、本発明方法を実施するための製造装置
を示す図である。
る。第１図は、本発明方法の製造工程を示すフロー図で
ある。第２図は、本発明方法を実施するための製造装置
を示す図である。
ＴｉＦ４の気化工程 ＴｉＦ４の気化工程１４は加熱装置を備えた気化器１５
によって行われる。気化器１５は、少なくとも250℃以
上に保持されている。原料として気化器１５に投入され
たＴｉＦ４１２は、加熱されガス状のＴｉＦ４１６を発
生する。ＴｉＦ４の昇華点は約298℃であるため、十分
なガス発生速度を得るためには250℃以上がよい。操業
度を上げるため最大900℃まで加熱される。生成したガ
ス状のＴｉＦ４１６は、単独で、又はキャリアーガスと
してアルゴンガスを利用して配管等により次に述べるＴ
ｉＦ４の還元・ＡｌＦ３の液化工程１８が行われる反応
器１９に送られる。
によって行われる。気化器１５は、少なくとも250℃以
上に保持されている。原料として気化器１５に投入され
たＴｉＦ４１２は、加熱されガス状のＴｉＦ４１６を発
生する。ＴｉＦ４の昇華点は約298℃であるため、十分
なガス発生速度を得るためには250℃以上がよい。操業
度を上げるため最大900℃まで加熱される。生成したガ
ス状のＴｉＦ４１６は、単独で、又はキャリアーガスと
してアルゴンガスを利用して配管等により次に述べるＴ
ｉＦ４の還元・ＡｌＦ３の液化工程１８が行われる反応
器１９に送られる。
ＴｉＦ４の還元・ＡｌＦ３の液化工程 反応器１９は、取り付けられている加熱装置により予め
600〜1000℃に加熱され、Ａｌを最大50％まで含むＺｎ
浴、及びＺｎ浴上には主にアルカリ金属の弗化物、塩化
物又はそれらの混合物が添加されている。浴中に吹き込
まれたＴｉＦ４１６はＺｎ浴中のＡｌと反応し金属Ｔｉ
を生成する。この反応は（１）式で表される。
600〜1000℃に加熱され、Ａｌを最大50％まで含むＺｎ
浴、及びＺｎ浴上には主にアルカリ金属の弗化物、塩化
物又はそれらの混合物が添加されている。浴中に吹き込
まれたＴｉＦ４１６はＺｎ浴中のＡｌと反応し金属Ｔｉ
を生成する。この反応は（１）式で表される。
TiF4+(4/3)Al→Ti+(4/3)AlF3……（１）式 （１）式の反応は低温ほど反応の自由エネルギーが小さ
いため（負の値をとり絶対値とが大きい）、1000℃以上
は望ましくない。また、反応速度の点からあまり低温で
は望ましくないので、400℃以上が好ましい。ＡｌＦ３
は1291℃で昇華し、この温度までは固体である。従っ
て、ＡｌＦ３を液化させるため、主にアルカリ金属の弗
化物、塩化物又はそれらの混合物を溶剤としてＺｎ浴上
に添加しておく。（１）式の反応で生成したＡｌＦ３は
溶剤に溶解吸収されて液体となる。（１）式の反応が終
了したとき、ＡｌＦ３が50Mol％以下となるように溶剤
を添加しておけば、ＡｌＦ３を含む弗化物は800℃以上
で液体となっている。
いため（負の値をとり絶対値とが大きい）、1000℃以上
は望ましくない。また、反応速度の点からあまり低温で
は望ましくないので、400℃以上が好ましい。ＡｌＦ３
は1291℃で昇華し、この温度までは固体である。従っ
て、ＡｌＦ３を液化させるため、主にアルカリ金属の弗
化物、塩化物又はそれらの混合物を溶剤としてＺｎ浴上
に添加しておく。（１）式の反応で生成したＡｌＦ３は
溶剤に溶解吸収されて液体となる。（１）式の反応が終
了したとき、ＡｌＦ３が50Mol％以下となるように溶剤
を添加しておけば、ＡｌＦ３を含む弗化物は800℃以上
で液体となっている。
ＡｌＦ３を液化する理由は、溶融Ｚｎ浴との分離を容易
にするためである。ＴｉＦ４１６は、反応速度を高める
ため、Ａｌを最大50％まで含むＺｎ浴内に吹き込むのが
良い。生成した金属Ｔｉは粒状又は粉状でＺｎ浴内に懸
濁する。この際ＴｉはＺｎ浴中に最大30Mol％（76重量
％）まで存在するように反応量を調節する必要がある。
反応器１９内が1000℃以下のときは、Ｔｉが30Mol％で
Ｚｎ浴が固体に変化するからである。（１）式の反応が
終了したとき、Ｚｎ浴中のＡｌは１％以下であることが
望ましい。Ｚｎ浴と溶融塩を分離するために分離工程４
７での処理が行われる。
にするためである。ＴｉＦ４１６は、反応速度を高める
ため、Ａｌを最大50％まで含むＺｎ浴内に吹き込むのが
良い。生成した金属Ｔｉは粒状又は粉状でＺｎ浴内に懸
濁する。この際ＴｉはＺｎ浴中に最大30Mol％（76重量
％）まで存在するように反応量を調節する必要がある。
反応器１９内が1000℃以下のときは、Ｔｉが30Mol％で
Ｚｎ浴が固体に変化するからである。（１）式の反応が
終了したとき、Ｚｎ浴中のＡｌは１％以下であることが
望ましい。Ｚｎ浴と溶融塩を分離するために分離工程４
７での処理が行われる。
Ｚｎ浴と溶融塩の分離工程 ここでは反応器１９を利用して、反応器１９の底部より
下層のＴｉの懸濁したＺｎ２２を取り出して分離し、Ｚ
ｎの蒸発除去工程２６に送られる。反応器１９に残留し
ているＡｌＦ３を吸収した溶剤２４は後述するＡｌＦ３
の蒸発・回収工程で処理される。
下層のＴｉの懸濁したＺｎ２２を取り出して分離し、Ｚ
ｎの蒸発除去工程２６に送られる。反応器１９に残留し
ているＡｌＦ３を吸収した溶剤２４は後述するＡｌＦ３
の蒸発・回収工程で処理される。
Ｚｎ蒸発除去工程 Ｚｎの蒸発除去工程２６は蒸留器２７で行われる。
（１）式の反応が終了した時点でＴｉの懸濁した液状Ｚ
ｎ２２が蒸留器２７に流入される。Ｚｎは融点が419℃
であるため、419℃以上に保持することが必要である。
この状態において適宜減圧し、Ｚｎをガス状Ｚｎ２８と
して除去すると粉末状の金属Ｔｉ３４が得られる。
（１）式の反応が終了した時点でＴｉの懸濁した液状Ｚ
ｎ２２が蒸留器２７に流入される。Ｚｎは融点が419℃
であるため、419℃以上に保持することが必要である。
この状態において適宜減圧し、Ｚｎをガス状Ｚｎ２８と
して除去すると粉末状の金属Ｔｉ３４が得られる。
Ｚｎの回収工程 Ｚｎの回収工程３０はコンデンサー３１で行われる。蒸
留器２７からのガス状Ｚｎ２８を、419℃以上900℃以下
の温度に冷却し、液状Ｚｎ３２を回収する。このＺｎ３
２は再度反応器１９へ流入させて、（１）に示される還
元反応に再利用する。
留器２７からのガス状Ｚｎ２８を、419℃以上900℃以下
の温度に冷却し、液状Ｚｎ３２を回収する。このＺｎ３
２は再度反応器１９へ流入させて、（１）に示される還
元反応に再利用する。
ＡｌＦ３の蒸発・回収工程 ＴｉＦ４の還元・ＡｌＦ３の液化が終了後、Ｔｉが懸濁
したＺｎ浴を分離しても反応器１９内には、ＡｌＦ３を
吸収した溶剤２４が残留している。この反応器１９を60
0〜1000℃から1000〜1200℃まで昇温し、適宜減圧する
とＡｌＦ３がガス化し、ガス状ＡｌＦ３３８が生成す
る。ＡｌＦ３は1200℃で約230Torrの蒸気圧を有するの
で、10〜760Torrの圧力下で十分な速度で蒸発する。他
方溶剤の蒸気圧は低いので実質的には蒸発せず、反応器
１９内に残留する。
したＺｎ浴を分離しても反応器１９内には、ＡｌＦ３を
吸収した溶剤２４が残留している。この反応器１９を60
0〜1000℃から1000〜1200℃まで昇温し、適宜減圧する
とＡｌＦ３がガス化し、ガス状ＡｌＦ３３８が生成す
る。ＡｌＦ３は1200℃で約230Torrの蒸気圧を有するの
で、10〜760Torrの圧力下で十分な速度で蒸発する。他
方溶剤の蒸気圧は低いので実質的には蒸発せず、反応器
１９内に残留する。
ＡｌＦ３の分離工程 ＡｌＦ３の蒸発・回収工程３６で蒸気化したガス状Ａｌ
Ｆ３３８は配管を通して分解器４１に導入される。分解
器４１においては、水蒸気４２が添加されて下記の
（３）式の反応により弗化水素（ＨＦ）４４とアルミナ
（Ａｌ２Ｏ３）４６が生成される。
Ｆ３３８は配管を通して分解器４１に導入される。分解
器４１においては、水蒸気４２が添加されて下記の
（３）式の反応により弗化水素（ＨＦ）４４とアルミナ
（Ａｌ２Ｏ３）４６が生成される。
AlF3+(3/2)H2O→Ａｌ２Ｏ３＋ＨＦ……（３）式 熱力学的には、この反応は800℃以上1200℃以下の温度
で行わせるのが良い。ここで発生したアルミナ（Ａｌ２
Ｏ３）４６は、例えばアルミナレンガの原料として利用
が出来る。また、発生した弗化水素（ＨＦ）４４は、イ
ルメナイト鉱石からＴｉＦ４を製造する際の原料として
再利用するのが経済的である。
で行わせるのが良い。ここで発生したアルミナ（Ａｌ２
Ｏ３）４６は、例えばアルミナレンガの原料として利用
が出来る。また、発生した弗化水素（ＨＦ）４４は、イ
ルメナイト鉱石からＴｉＦ４を製造する際の原料として
再利用するのが経済的である。
以上本発明の製造方法を第１図及び第２図に基づいて説
明した。第２図において、気化器１５、反応器１９、蒸
留器２７、コンデンサー３１、分解器４１は、それぞれ
各１基具備されているようになっているが、各装置を適
宜複数とし、Ｔｉを連続的に製造する様にするのがより
好ましい。また、気化器１５、蒸留器２７、コンデンサ
ー３１、分解器４１は、従来より知られている装置を使
用すれば良いが、反応器１９では気体−液体反応である
ため工夫が必要である。即ち、ガス状のＴｉＦ４１６を
複数本の配管によりＺｎ浴に直接吹き込むことが反応速
度を高める点で望ましい。
明した。第２図において、気化器１５、反応器１９、蒸
留器２７、コンデンサー３１、分解器４１は、それぞれ
各１基具備されているようになっているが、各装置を適
宜複数とし、Ｔｉを連続的に製造する様にするのがより
好ましい。また、気化器１５、蒸留器２７、コンデンサ
ー３１、分解器４１は、従来より知られている装置を使
用すれば良いが、反応器１９では気体−液体反応である
ため工夫が必要である。即ち、ガス状のＴｉＦ４１６を
複数本の配管によりＺｎ浴に直接吹き込むことが反応速
度を高める点で望ましい。
ＴｉＦ４の還元・ＡｌＦ３の液化工程で添加する溶剤は
ＡｌＦ３を吸収する作用があり、600〜1000℃の反応温
度で液体状で有り、かつＡｌＦ３に比較して蒸気圧が十
分低いことが望ましい。なぜならば、ＡｌＦ３を蒸気と
して抽出しなければならないからである。溶剤として
は、ＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＮａＦ、ＣａＦ２、ＫＦ、Ｍｇ
Ｆ等がある。これらの溶剤は何れも使用できるが、特に
蒸気圧の点及び溶融状態において、固体のＡｌＦ３を溶
解吸収する能力が大きい点からＬｉＦが最も好ましい。
当然、上記溶剤を適宜配合したものでも良い。
ＡｌＦ３を吸収する作用があり、600〜1000℃の反応温
度で液体状で有り、かつＡｌＦ３に比較して蒸気圧が十
分低いことが望ましい。なぜならば、ＡｌＦ３を蒸気と
して抽出しなければならないからである。溶剤として
は、ＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＮａＦ、ＣａＦ２、ＫＦ、Ｍｇ
Ｆ等がある。これらの溶剤は何れも使用できるが、特に
蒸気圧の点及び溶融状態において、固体のＡｌＦ３を溶
解吸収する能力が大きい点からＬｉＦが最も好ましい。
当然、上記溶剤を適宜配合したものでも良い。
ちなみに、1100℃での蒸気圧は、ＡｌＦ３は42.7Torr、
ＬｉＦは2.19Torr、ＮａＦは1.55Torr、ＣａＦ２は1.0
×10-4Torr、ＫＦは15.62Torrである。
ＬｉＦは2.19Torr、ＮａＦは1.55Torr、ＣａＦ２は1.0
×10-4Torr、ＫＦは15.62Torrである。
以上本発明の製造方法を第１図及び第２図に基づいて説
明したが、第１図に基づく製造工程を第３図に示す製造
装置のフローに従って行っても良い。即ち、ＴｉＦ４の
還元・ＡｌＦ３の液化工程１８の終了後、Ｔｉを含む液
状Ｚｎ２２を蒸留器２７に導き、一方、ＡｌＦ３を含む
溶剤２４を蒸発器３７に導き、両者を分離する。その
後、Ｔｉを含む液状Ｚｎ２２に対しては、Ｚｎの蒸発除
去工程２６及びＺｎの回収工程３０を行わせる。また、
ＡｌＦ３を含む溶剤２４に対しては、ＡｌＦ３の蒸発・
回収工程３６、ＡｌＦ３の分解工程４０を行わせる。こ
の方法は、反応後の溶剤を反応器に残留させない点で異
なる。従って、この方法の有利な点は、反応後前記Ｔｉ
を含むＺｎ浴とＡｌＦ３を含む溶剤２４を全量排出する
ため、その後直ちに同一還元反応に利用できるため、前
記工程を連続的に運転できる点にある。
明したが、第１図に基づく製造工程を第３図に示す製造
装置のフローに従って行っても良い。即ち、ＴｉＦ４の
還元・ＡｌＦ３の液化工程１８の終了後、Ｔｉを含む液
状Ｚｎ２２を蒸留器２７に導き、一方、ＡｌＦ３を含む
溶剤２４を蒸発器３７に導き、両者を分離する。その
後、Ｔｉを含む液状Ｚｎ２２に対しては、Ｚｎの蒸発除
去工程２６及びＺｎの回収工程３０を行わせる。また、
ＡｌＦ３を含む溶剤２４に対しては、ＡｌＦ３の蒸発・
回収工程３６、ＡｌＦ３の分解工程４０を行わせる。こ
の方法は、反応後の溶剤を反応器に残留させない点で異
なる。従って、この方法の有利な点は、反応後前記Ｔｉ
を含むＺｎ浴とＡｌＦ３を含む溶剤２４を全量排出する
ため、その後直ちに同一還元反応に利用できるため、前
記工程を連続的に運転できる点にある。
原料としての固体状ＴｉＦ４１２の製造方法は種々ある
が、下記に示す製造方法で造るのが好ましい。例えば同
一出願人による特願昭６２−３０６９２１号に示されて
いるように、 （１）鉄分を含有したチタン原料をフッ酸を含む溶液で
溶解し、フッ化溶解液を生成させる。
が、下記に示す製造方法で造るのが好ましい。例えば同
一出願人による特願昭６２−３０６９２１号に示されて
いるように、 （１）鉄分を含有したチタン原料をフッ酸を含む溶液で
溶解し、フッ化溶解液を生成させる。
（２）該フッ化溶解液を冷却することによってフッ化第
二鉄結晶を晶析分離し粗フッ化チタン溶液を生成させ
る。
二鉄結晶を晶析分離し粗フッ化チタン溶液を生成させ
る。
（３）該粗フッ化チタン溶液にフッ化アンモニウム溶液
を混合し、蒸発濃縮することによって、フッ化アンモニ
ウム塩を晶析分離して、フッ化アンモニウム塩とフッ化
アンモニウム塩の溶解分を含むフッ化アンモニウム溶液
を生成させる。
を混合し、蒸発濃縮することによって、フッ化アンモニ
ウム塩を晶析分離して、フッ化アンモニウム塩とフッ化
アンモニウム塩の溶解分を含むフッ化アンモニウム溶液
を生成させる。
（４）該フッ化アンモニウム塩を乾燥の後乾燥ガス気流
中300〜800℃で熱分解し、固体としてフッ化第二鉄、気
体としてＴｉＦ４、ＨＦ、ＮＨ３、を生成させる。
中300〜800℃で熱分解し、固体としてフッ化第二鉄、気
体としてＴｉＦ４、ＨＦ、ＮＨ３、を生成させる。
（５）該気体を20〜280℃で凝縮させ、ＴｉＦ４とＨＦ
・ＮＨ３ガスに凝縮分離する。
・ＮＨ３ガスに凝縮分離する。
（６）フッ化アンモニウム溶液は、フッ化アンモニウム
塩の溶解分を含むフッ化アンモニウム溶液にＨＦ・ＮＨ
３ガスを吸収させることによって作られる。
塩の溶解分を含むフッ化アンモニウム溶液にＨＦ・ＮＨ
３ガスを吸収させることによって作られる。
上記の方法では、本発明方法における副産物であるＡｌ
Ｆ３を最終的にＡｌ２Ｏ３に変換したときに発生するフ
ッ化水素（ＨＦ）をフッ化アンモニウム溶液の再生に利
用でき、経済的メリットが大きい。
Ｆ３を最終的にＡｌ２Ｏ３に変換したときに発生するフ
ッ化水素（ＨＦ）をフッ化アンモニウム溶液の再生に利
用でき、経済的メリットが大きい。
次に本発明の実施例を具体的に詳述する。
（実施例） 予め反応器１９にＺｎ：18kg、Ａｌ：4.4kgよりなる900
℃のＺｎ浴を準備し、溶剤としてＬｉＦ：17kgを添加し
て置いた。気化器１５で温度を600℃としてＴｉＦ４を
気化し、ＴｉＦ４：10kgを１時間で、反応器１９内に導
入した。ＴｉＦ４導入してから３０分経過後、Ｚｎ浴を
蒸留器２７へ送入し、蒸留器２７内の温度を600℃に保
持した。蒸留器２７で発生したガス状Ｚｎはコンデンサ
ー３１で冷却され、液状Ｚｎ３２が回収された。蒸留器
２７内には3.5kgのＴｉ粉が残留していた。Ｔｉの歩留
まりとしては、９０％となる。コンデンサー３１から
は、17.5kgのＺｎが回収された。Ｚｎの歩留まりは９７
％であった。一方、反応器１９は、反応後１1100℃に加
熱され、ＡｌＦ３３８を発生させた。ＡｌＦ３３８は分
解器４１に導かれ、ここで水蒸気４２を添加され、弗化
水素（ＨＦ）４４とアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）４６に分解
される。回収されたＨＦは6.1kg（回収率は９５％）、
また得られたＡｌ２Ｏ３は15kg（歩留まり９１％）であ
った。若干歩留まりが低いが、この原因はそれぞれの容
器内壁等に付着した原料等によるものである。従って、
連続的な操業にすれば、回収率は向上する。小型のパイ
ロットプラントではあるが、十分経済性についても実証
された。
℃のＺｎ浴を準備し、溶剤としてＬｉＦ：17kgを添加し
て置いた。気化器１５で温度を600℃としてＴｉＦ４を
気化し、ＴｉＦ４：10kgを１時間で、反応器１９内に導
入した。ＴｉＦ４導入してから３０分経過後、Ｚｎ浴を
蒸留器２７へ送入し、蒸留器２７内の温度を600℃に保
持した。蒸留器２７で発生したガス状Ｚｎはコンデンサ
ー３１で冷却され、液状Ｚｎ３２が回収された。蒸留器
２７内には3.5kgのＴｉ粉が残留していた。Ｔｉの歩留
まりとしては、９０％となる。コンデンサー３１から
は、17.5kgのＺｎが回収された。Ｚｎの歩留まりは９７
％であった。一方、反応器１９は、反応後１1100℃に加
熱され、ＡｌＦ３３８を発生させた。ＡｌＦ３３８は分
解器４１に導かれ、ここで水蒸気４２を添加され、弗化
水素（ＨＦ）４４とアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）４６に分解
される。回収されたＨＦは6.1kg（回収率は９５％）、
また得られたＡｌ２Ｏ３は15kg（歩留まり９１％）であ
った。若干歩留まりが低いが、この原因はそれぞれの容
器内壁等に付着した原料等によるものである。従って、
連続的な操業にすれば、回収率は向上する。小型のパイ
ロットプラントではあるが、十分経済性についても実証
された。
［発明の効果］ 以上のように、この発明によればＴｉＦ４の気化工程、
ＴｉＦ４の還元・ＡｌＦ３の液化工程、Ｚｎの蒸発除去
工程から金属チタンを製造するようにしているので、安
価な品質の良い粉末状金属チタンを製造することが出来
る。即ち、従来のクロール法に比較して約３０％安く金
属チタン粉が得られる。また、クロール法では、装置の
大きさにもよるが、例えば直径２ｍ，長さ４ｍの塊が得
られる。この塊を粉砕機により粉砕するために多くのエ
ネルギーが必要であり、不均一な塊しか得られない。本
発明によれば、直径１mm以下の粉末状金属チタンを直接
得ることが出来るので便利である。更に、この発明によ
ればＡｌＦ３の蒸発・回収工程とＡｌＦ３の分解工程を
備えているので、資源の再利用、公害の面からも有利で
ある。即ち、還元剤として使用したＡｌは、Ａｌ２Ｏ３
として回収でき、耐火物用の原料として利用できる。高
価なＨＦは回収してＴｉＦ４の製造に再利用でき公害上
も利点が大きい。米国特許４４６８２４８号の製造法と
して比較した場合には、この方法で大量に発生するＮａ
３ＡＩＦ６・ＡｌＦ３を処理する必要もない。この物質
は、Ｆを含有しており、公害上投棄できない。
ＴｉＦ４の還元・ＡｌＦ３の液化工程、Ｚｎの蒸発除去
工程から金属チタンを製造するようにしているので、安
価な品質の良い粉末状金属チタンを製造することが出来
る。即ち、従来のクロール法に比較して約３０％安く金
属チタン粉が得られる。また、クロール法では、装置の
大きさにもよるが、例えば直径２ｍ，長さ４ｍの塊が得
られる。この塊を粉砕機により粉砕するために多くのエ
ネルギーが必要であり、不均一な塊しか得られない。本
発明によれば、直径１mm以下の粉末状金属チタンを直接
得ることが出来るので便利である。更に、この発明によ
ればＡｌＦ３の蒸発・回収工程とＡｌＦ３の分解工程を
備えているので、資源の再利用、公害の面からも有利で
ある。即ち、還元剤として使用したＡｌは、Ａｌ２Ｏ３
として回収でき、耐火物用の原料として利用できる。高
価なＨＦは回収してＴｉＦ４の製造に再利用でき公害上
も利点が大きい。米国特許４４６８２４８号の製造法と
して比較した場合には、この方法で大量に発生するＮａ
３ＡＩＦ６・ＡｌＦ３を処理する必要もない。この物質
は、Ｆを含有しており、公害上投棄できない。
第１図は本発明方法の製造工程を示すフロー図、第２図
は本発明方法を実施するための製造装置を示す図、第３
図は本発明方法を実施するための他の製造装置を示す図
である。 １２…固体のＴｉＦ４、１４…ＴｉＦ４の気化工程、１
５…気化器、１６…ガス状のＴｉＦ４、１８…ＴｉＦ４
の還元・ＡｌＦ３の液化工程、 １９…反応器、２０…Ａｌ、２２…Ｔｉの懸濁した液状
Ｚｎ、２４…ＡｌＦ３を吸収した溶剤、２６…Ｚｎの蒸
発除去工程、２７…蒸留器、 ２８…ガス状Ｚｎ、３０…Ｚｎの回収工程、 ３１…コンデンサー、３２…液状Ｚｎ、 ３４…粉末状の金属Ｔｉ、３６…ＡｌＦ３の蒸発・回収
工程、３７…蒸発器、３８…ガス状ＡｌＦ３、４０…Ａ
ｌＦ３の分解工程、 ４１…分解器、４２…水蒸気、４４…ＨＦ、 ４６…Ａｌ２Ｏ３。
は本発明方法を実施するための製造装置を示す図、第３
図は本発明方法を実施するための他の製造装置を示す図
である。 １２…固体のＴｉＦ４、１４…ＴｉＦ４の気化工程、１
５…気化器、１６…ガス状のＴｉＦ４、１８…ＴｉＦ４
の還元・ＡｌＦ３の液化工程、 １９…反応器、２０…Ａｌ、２２…Ｔｉの懸濁した液状
Ｚｎ、２４…ＡｌＦ３を吸収した溶剤、２６…Ｚｎの蒸
発除去工程、２７…蒸留器、 ２８…ガス状Ｚｎ、３０…Ｚｎの回収工程、 ３１…コンデンサー、３２…液状Ｚｎ、 ３４…粉末状の金属Ｔｉ、３６…ＡｌＦ３の蒸発・回収
工程、３７…蒸発器、３８…ガス状ＡｌＦ３、４０…Ａ
ｌＦ３の分解工程、 ４１…分解器、４２…水蒸気、４４…ＨＦ、 ４６…Ａｌ２Ｏ３。
Claims (4)
- 【請求項１】固体のフッ化チタン（ＴｉＦ４）を加熱
し、ガス状のフッ化チタン（ＴｉＦ４）に気化させる工
程、該ガス状のフッ化チタン（ＴｉＦ４）をＡｌを含む
Ｚｎ浴と該Ｚｎ浴上のアルカリ金属塩の溶剤とからなる
溶融浴に供給して、ＴｉＦ４を該Ｚｎ浴中のＡｌにより
還元してＴｉとし該Ｚｎ浴中に懸濁させながら、還元に
より生じた副産物であるフッ化アルミニウム（Ａｌ
Ｆ３）を溶剤に吸収させ液化する工程、還元されたＴｉ
が懸濁しているＺｎ浴を溶剤から分離する工程、該分離
されたＺｎ浴からＺｎを減圧下で蒸発除去し、金属チタ
ンを得る工程、フッ化アルミニウム（ＡｌＦ３）が吸収
された溶剤を減圧下で加熱してフッ化アルミニウム（Ａ
ｌＦ３）を蒸発させ回収する工程とを有することを特徴
とする金属チタンの製造方法。 - 【請求項２】アルカリ金属塩の溶剤がアルカリ金属のフ
ッ化物、塩化物、又はフッ化物と塩化物の混合物である
請求項１記載の金属チタンの製造方法。 - 【請求項３】請求項１又は請求項２記載の方法における
溶剤から分離されたＺｎ浴からＺｎを減圧下で蒸発除去
し、金属チタンを得る工程の後に前記蒸発したＺｎを冷
却し、液状Ｚｎを回収する工程を有することを特徴とす
る金属チタンの製造方法。 - 【請求項４】請求項１，請求項２又は請求項３記載の方
法におけるフッ化アルミニウム（ＡｌＦ３）を蒸発させ
回収する工程の後にフッ化アルミニウム（ＡｌＦ３）の
回収工程で得られたフッ化アルミニウム（ＡｌＦ３）を
Ｈ２Ｏと反応させ、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）とフッ酸
（ＨＦ）とに分解する工程を有することを特徴とする金
属チタンの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12135788A JPH062917B2 (ja) | 1988-05-18 | 1988-05-18 | 金属チタンの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12135788A JPH062917B2 (ja) | 1988-05-18 | 1988-05-18 | 金属チタンの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01290723A JPH01290723A (ja) | 1989-11-22 |
| JPH062917B2 true JPH062917B2 (ja) | 1994-01-12 |
Family
ID=14809266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12135788A Expired - Lifetime JPH062917B2 (ja) | 1988-05-18 | 1988-05-18 | 金属チタンの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH062917B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100507032C (zh) * | 2005-01-27 | 2009-07-01 | 派鲁克（私人）有限公司 | 制备钛的方法 |
| BRPI0822138A2 (pt) * | 2008-01-14 | 2015-06-23 | Peruke Proprietary Ltd | Método para a produção de trifluoreto de titânio, e, sal complexo. |
| KR101116602B1 (ko) * | 2010-01-14 | 2012-02-22 | 이광재 | 이산화티타늄으로부터 티타늄의 제조방법 |
| TWI842234B (zh) * | 2022-11-29 | 2024-05-11 | 財團法人工業技術研究院 | 金屬鈧的製備方法 |
| US12595531B2 (en) | 2022-11-29 | 2026-04-07 | Industrial Technology Research Institute | Method of preparing scandium metal |
-
1988
- 1988-05-18 JP JP12135788A patent/JPH062917B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01290723A (ja) | 1989-11-22 |
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