JPS6160839A - 耐火金属の精製法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐火金属の精製法、特にＴ　＋ＣＪａ　、Ｚｒ
Ｃｌ４のよプな金属塩化物の溶融マグネシウムによる還
元法（いわゆるクロール法）で得られた反応生成物から
、塩化マグネシウム及び金属マグネシウムを分離・除去
する方法に関する。

クロル法で生成した金属から、これに介在する未反応の
金属マグネシウム及び塩化マグネシウムを加熱して分離
する方法としては、不活性ガスの循°環流にｈｌｇ及び
ＭｇＣＬを担持させて系外へ取出す方法も知られている
が（特公昭４３−２９８６１号公報）、真空蒸溜による
方法がより一般的に採用されている。

前者の方法においては、正圧のＡｒ雰囲気中で操作され
るのでＭｇやＭｇＣＩ　ｔの蒸発速度が小さいうえ、こ
れらの物質を担持した循環ガスは冷却され、固化した鞠
やＭｇＣ１ｍ等はフィルターで捕集されるため、複雑な
装置構成を必要とする。また捕集された陶やＭｇＣ１重
粒子はｒ布に付着しており回収に手間を要するうえ、回
収物も汚染の度合が大きいので再利用は困難である、等
の欠点があった。

−万真空蒸溜工程においては、系全体を真空ボ／プで排
気しつ工、例えばＴｉの場合は約１０００’Ｃに加熱し
続ける。レトルト内に収容したスポンジ状金属からは、
まず鬼の蒸気が発生し、これはレトルト外に設けた冷却
部へ導いて凝固させる。鳩の蒸気が発生している間のレ
トルト内の圧力は比較的高（、数十ｒｎｆｒＬＨｇｌＩ
ｃ達すルコどモアルカ、Ｍｇの大部分が蒸発Ｑ尽（し、
ＭｇＣｌ２の蒸気が発生する時期になると、この蒸気圧
は八４ｇに比べて１桁低いので、装置内の真空度はかな
り上昇し、しかもその期間は長い。従ってこの段階で装
置の気密性に欠陥が存在すると、侵入した外気圧より製
品が汚染されることになる。このような汚染の危険はｆ
′ＩＩ製される金属がＴｉやその他の耐火金属のように
酸素や窒素との親和力が強く高真空度を得るためのゲッ
ターとして用いられるものくおいては極めて大きい。

従って真空蒸溜工程忙用いる装置では高度の気密性を確
保しなげればならず、このためこれらの装置は昇温に先
立って加圧気体による気密性テストを行なうのが普通で
ある。しかし構成の複雑な実際の装置では、このテスト
に多大の労力及び時間を要するので現実的でない場合が
多く、またシール材の形状によっては排気系を高い正圧
状態に保てない場合がある。

このように気密性の確認を系全体について完全く行なう
ことは困難なことが多く、また真空蒸溜操作開始後に漏
れが生じた場合には系全体が減圧状態くあるため、漏れ
箇所を見つけ出すことは極めて困難であり、結局真空蒸
溜楊作による従来の精密工程では、ある程度の製品汚染
は避けられず、良品質製品の歩留りは低かった。

従りて本発明の主な目的の一つは上述の両従来技術の欠
点を除去することであり、その要旨は、陶及びＭｇＣ＋
、と混在せる耐大金属塊を外気から隔てられた空間内で
加熱し、気化又は液化した陶及びＭｇＣＪ、を固体の金
属から分離する方法において、少くとも、碌及びＭｇＣ
ｌ２の分圧が著しく低下する分離工程の後半期に、該空
間内に不活性ガスの気流を導入し、負圧の不活性ガス雰
囲気圧で加熱を続行することを特徴とする耐火金属の精
製法にある。

本発明の方法に従って操作を行なうときは、蒸溜装置の
各連結部や、排気系からこの装置への空気の逆流が防止
され、製品金属の汚染は最小限に抑制される。

本発明方法の実施忙際しては、精製すべき金属塊は例え
ば特公昭４８−３４６４６号、特開昭５８−１７４５３
婦に記載されているような装置を利用して、蒸溜装置内
空間の上方又は下方ＩＣ置き、下方又は上方を冷却部と
して、蒸発した職やＭｇＣＩ　曹をこへに固化付着させ
ることができる。或は金属塩化物のＭｇ還元とかへる蒸
溜操作を同一の装置内で行な５ために、例えば特公昭５
５−５６２５５号ヤｕＳＰ６，６８４．２６４　〕各公
報に記載の装置を改変し利用することができる。還元工
程を別装置で行なう場合、内筒を用いる二重筒構成とす
れば金属塊の移送に便利である。

上記の各種の装置を用いて本発明方法を実施する場合、
さらにいくつかの態様が利用可能である。

例えば不活性ガスの導入（吹込み）箇所については、用
いるガスのＦｉｒ債が少いこと、また蒸溜装置のレトル
ト本体から洩れが生ずることはほとんどないので、空気
の混入防止という本来の目的からは、不活性ガスの導入
（吹込み）は、精製すべき金属塊に関して真空吸引側と
同じ側（例えば装置上方）に行なえば充分である。この
場合、比較的本線な構造の装置が得られる点で布石であ
る。一方、ガスの導入を吸引と反対側忙行なえば、導入
気流による禰及びＭｇＣｌ２の冷却部への搬送が期待さ
れ、これによる減圧蒸溜時間の短縮が可能になるので、
より好ましい。この際、精製すべき金属塊を容器下方Ｖ
Ｃ置き加熱する構成の減圧蒸溜装置の場合、不活性ガス
を導入するための管は容器壁に沿って延設し、器底近く
に開口を持つように予め配置しておくのが最適である。

例えば下方に加熱部を有する専用の蒸溜レトルトを用い
金属を収容した内筒をレトルト内へ配設する場合には、
レトルトの底部に開口を有する導管を設けておく。また
還元操作と蒸溜操作とを共通のレトルト（例えば特開昭
５９−１３３３３５に記載のような）を用いて実施する
場合には、還元扮作時に副生ＭｇＣｌ２の排出のためく
用いる配管を、不活性ガスの導入管として用いることが
できる。こうすることによって不活性ガスは導入管を通
過する間Ｋ、９００″Ｃ，以上（加熱された炉によって
充分に予熱されるので、ＭｇＣｌ２や〜１ｇの凝固を防
ぐため（導入ガスを予熱する特別な装置は必要としない
。

構造を簡単くするために上記の装置において導入管の開
口を冷却部の下部に設けることができる。

この場合は導入したガスによってＭｇ及びＭｇＬ：１１
の蒸気が多少冷却されることになるが、導入ガスは少量
であるので、蒸気が凝固し落下する、ことはなく、むし
ろ僅かながら蒸気の冷却壁への固化付着を促進する作用
が見られる。

さらに加熱、レトルト部と冷却筒との間の接続が完全に
気密に行なわれる場合には、導入管の開口部は冷却筒の
蓋付近に設げてもよい。これによっても蓋部及び真空系
配管における洩れによって排気が真空系へ逆流すること
は阻止できる。

−万、精製すべき金属を上部に置き、下部を冷却部とす
る形式の減圧分離装置１ｃついては、尋人管の配置を上
記の各場合の逆とすればよ℃・。

本発明方法においては真空分離操作の少くとも後段にお
いて不活性ガスを導入し、もって真空系内の真空度を多
少低下せしめ、これによって、操作開始前の気密試験で
は検知が不可能又は困難な漏洩個所からの僅かな空気の
侵入くよって真空蒸溜禄作中ＶＣ精製金属が汚染される
のを防ぐものである。従って使用するガスの量は少量で
充分に機能する。例えば蒸溜操作を通じて、排気を続け
なからＩ　Ｔｏｒｒ程度の圧力を保つべ（Ａｒを導入し
てもよいが、しかしより大きな蒸溜速度を得る上ではよ
り減圧下で、即ち導入ガスのより少い状態で操作するこ
とが望ましい。一般にＭ溜操作開始直前の到達真空度（
例えば１Ｏ−２Ｔｏｒｒ程度）が、操作を通じて保たれ
るようにＭガスを投入するのがよい。

このように本発明方法は比較的低い真空度で蒸溜操作を
行うので、高真空度での蒸溜操作におけるような大容量
の高真空ボンダを必要としないので、排気系を簡単な構
成にすることができろ。また操作前の気密試験を簡略化
できるのでこれに要する時間の短縮及び労力の節約が達
成される。

本発明方法では蒸溜操作が低真空度で行われるために、
不純物との蒸気圧の差に基く真空分離操作の効率自体は
多少低下するが、反面、系内忙存在するガス忙よる熱伝
導率の上昇があるため１、最終的な不純物除去効率の低
下は少い。また系内には常時不活性ガスを導入している
ので、排気系にトラブルを生じて系内を正圧にする必要
が生じた場合にでも精製金属の汚染を未然に防止するた
めの適切な対応を速やかに行うことができ、こうしたト
ラブルにもか工わらず、高品質を維持し歩留りの低下を
防止することができる。

次に本発明を図面によって説明する。

第１図は本発明方法の実施に適した分離装置の縦断面図
を示す。２忙おいて全体を１として示される減圧分離装
置の下部外万罠は、本質的に密閉構造で適当な減圧手段
（図示せず）に接続した電熱炉２が配置される。炉２内
には縦長の筒体６が取付けられ、この下部には、クロル
法で得られる生成金属−Ｊ　−Ｍｇ　Ｃｌ　＊から成る
反応混合物４を保持した還元反応容器５が収容される。

炉２かも突出せる筒体５の上部は、炉内に置かれる下部
から分離可能で、頂部には減圧用の排気管６が、周囲に
は冷却用の水套７が設置される。筒体３の下部には器壁
に溢って不活性ガス導入管８が延設され底部に開口を有
する。筒体の中間部には着脱可能な熱遮蔽具９が取付け
られている。筒体３の蓋１０にボルトで固定されて空の
還元反応容器１１が吊下げられ、内面１ｃｌＶ１ｇ、　
ＭｇＣ１婁等の凝固物を付着される。このような構成の
装置を用いた一実施例を示せば次のとおりである。

実施例 内径２ｍ、深さ４ｍの本質的に円筒状の空間をもつ電熱
炉に内径ｔ６ｍ、肉厚３２　ＩＲ（ｒ）　Ｓ　Ｕ　Ｓ　
５１６製の筒体下部が設置されている。この中に置かれ
た外径１．４　ｍ、肉厚１６ｍｍ、全長２．４　ｍ、　
ＳＵＳ　ａ　１０製の反応容器にはスポンジチタン約４
トンと少量　のＭｇＣ１−およびＭｇを含む混合物が保
持されている。

容器支持用のコマを取付けた後、筒体下部ＶＣ置かれた
のと同タイプの（底板な取除いた）空の還元反応容器を
設置し、更に筒体の上部を被せて下部と接合する。頂部
の管を通じて真空引きを行ない、炉で筒体下部を９５０
〜１０００’Ｃ，に加熱する一万、上部を冷却する。

上記温度に２０時間保持し、真空ポンプの吸引口におけ
る真空度が２　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒに達した時点で、
筒体下部に沿って延び底部に開口している導管を通じて
少量のＡｒガスを供給し、上記位置における真空度を２
〜５　Ｘ　１０−”Ｊ’ｏｒｒ　Ｋ保りた。この状態を
７２時間維持して分離操作を完了した。

得られたスポンジチタン塊全体の平均分析値は次のとお
りであった。

酸素　ｓ　ｏ　ｏ　ｐｐｍ　　　　　窒素　　３０１）
Ｉ）ｍ祿　　１２０ｐｐｍ　　　　　塩素　２５０ｐＩ
Ｘｎ硬さ　　８０ＢＨＮ この品質は、従来の完全気密な装置で得られるものとほ
とんど同等であり、かつ全操業時間についても大差は見
られなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施に適した減圧分離装置の概略
を示す縦断面図である。 １・・・・・・分離装置（全体）；２・・・・・・電熱
炉；３・・・・・・筒体；　４・・・・・・反応混合物
；５・・・・・・還元反応容器；　６・・・・・・排気
管；　７・・・・・・水套；８・・・・・・ガス導入管
；　９・・・・・・熱遮蔽具；１０・・・・・・蓋；１
１・・・・・・還元反応容器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｍｇ及びＭｇＣｌ＿２と混在せる耐火金属塊を外気
   から隔てられた空間内で加熱し、気化又は液化したＭｇ
   及びＭｇＣｌ＿２を固体の金属から分離する方法におい
   て、少くとも、Ｍｇ及びＭｇＣｌ＿２の分圧が著しく低
   下する分離工程の後半期に、該空間内に不活性ガスの気
   流を導入し、負圧の不活性ガス雰囲気で加熱を続行する
   ことを特徴とする耐火金属の精製法。 ２、上記不活性ガスがアルゴンを主成分とするガスであ
   る、特許請求の範囲第１項記載の耐火金属の精製法。