JP2000016813A - 高純度ヨウ化タリウムおよびその球状化物とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉛濃度が格段に少なく、従って赤外線やＸ線
の透光性、イオン伝導性などに優れたガラス添加剤等と
して好適な高純度ヨウ化タリウムと、取扱い性に優れた
高純度の球状ヨウ化タリウムを提供する。 【解決手段】 粗タリウムの硝酸または硫酸溶解液のｐ
Ｈを０.５以上、液中の溶存酸素量を５０ppm以下とし、
金属タリウムを加えて不純物金属を置換析出させ、これ
を分離後、ヨウ化物を添加して沈澱したヨウ化タリウム
を回収することにより鉛含有量１.０ppm以下の高純度ヨ
ウ化タリウムを得る。さらに、この高純度ヨウ化タリウ
ムを加熱溶融し、不活性雰囲気下で滴下することにより
球状の高純度ヨウ化タリウムを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高純度ヨウ化タリウ
ムとその球状化物に関する。より詳しくは、鉛濃度が低
く、赤外線透光性ガラスやイオン伝導性ガラスなどの添
加成分として好適な、取扱性に優れた高純度ヨウ化タリ
ウムとその球状化物に関する。

【０００２】

【従来の技術】ヨウ化タリウムの原料であるタリウム金
属は銅、亜鉛、鉛などの製錬工程で副生する残査から主
に回収されており、鉛やカドミウムを不純物として含
む。この鉛やカドミウムはタリウムと化学的性質が似て
いるため高純度に分離するのが難しく、これらの不純物
濃度の少ないタリウムを得るのが難しい。特に鉛はバー
ゼル条約で規制されている物質であり、適正な分離処理
が必要である。しかもヨウ化タリウムをガラスに添加し
て用いる場合、鉛が少量でも含まれていると赤外線透光
性、Ｘ線透光性能、イオン伝導性等が著しく低下するた
め、タリウム中から鉛を十分に除去する必要がある。特
に最近ではヨウ化タリウム中の鉛濃度を１ppm以下に抑
えることが望まれている。

【０００３】また、通常、従来のヨウ化タリウムは粉状
であるため流動性が悪く、しかも粉塵が生じ易い。一般
にタリウム化合物は毒性を有するため、粉塵による周囲
への飛散は出来るだけ避けることが望まれる。

【０００４】

【発明の解決課題】本発明の目的は、従来の上記問題を
解決した高純度ヨウ化タリウムを提供するものであっ
て、不純物、特に鉛ないしカドミウム含有量を極力低減
した高純度ヨウ化タリウムを提供する。さらに本発明の
他の目的は、取扱性に優れた球状のヨウ化タリウムを提
供するものである。

【０００５】

【課題の解決手段】すなわち、本発明は、（１）鉛含有
量が１.０ppm以下であることを特徴とする高純度ヨウ化
タリウムに関し、さらに好ましくは、（２）鉛含有量が
１.０ppm以下、粒径が０.２〜２mm、および嵩密度が３.
０〜４.５g/cm3であることを特徴とする高純度球状ヨウ
化タリウムに関する。

【０００６】また本発明は、（３）粗タリウムを硝酸、
硫酸またはこれらの混酸に溶解し、この溶解液のｐＨを
０.５以上、液中の溶存酸素量を５０ppm以下として、該
溶解液に金属タリウムを加えて不純物金属を置換析出さ
せ、これを分離後、該溶解液にヨウ化物を添加して沈澱
したヨウ化タリウムを回収することを特徴とする高純度
ヨウ化タリウムの製造方法に関する。

【０００７】さらに本発明は、（４）粗タリウムを６０
℃以上で硝酸に溶解後、溶解液を室温以下に冷却して析
出した硝酸タリウムを回収し、さらに該硝酸タリウムを
水に溶解後、ヨウ化物を添加して沈澱したヨウ化タリウ
ムを回収することを特徴とする高純度ヨウ化タリウムの
製造方法に関する。

【０００８】さらに本発明は、（５）上記(3)または(4)
に記載の高純度ヨウ化タリウムを加熱溶融し、不活性雰
囲気下に加圧滴下することにより球状化することを特徴
とする高純度球状ヨウ化タリウムの製造方法、（６）上
記(3)または(4)に記載の高純度ヨウ化タリウムをスプレ
ードライヤー方式で噴霧乾燥し、生じたペレット状の粒
子を２００〜４２０℃に仮焼して多孔質の球状ヨウ化タ
リウムを製造することを特徴とする高純度球状ヨウ化タ
リウムの製造方法に関する。

【０００９】

【発明の実施の態様】以下、本発明の具体的な態様を説
明する。(Ｉ)粗タリウム 本発明で使用する粗タリウムは、亜鉛や銅、鉛などの製
錬工程において生じるタリウム含有滓から得た金属タリ
ウムを用いることができる。この金属タリウムは、例え
ば次のようにして得ることができる。タリウム含有滓を
硫酸に溶解して硫酸タリウム溶液とし、これに硫化ナト
リウム等の硫化物を添加し、液中に含まれる鉛やカドミ
ウムを硫化物に転じて沈澱させ、これを濾別して除去す
る。次いで、この濾液に亜鉛を投入してタリウムを置換
析出させ、スポンジ状の金属タリウムを得る。このタリ
ウムに苛性ソーダを加えて５００〜７００℃に加熱溶融
し、 液中に含まれる不純物の鉛やカドミウムを苛性ソ
ーダに吸着させてスラグ化し除去することにより、鉛お
よびカドミウムの含有量が２０ppm程度まで低減した粗
タリウムが得られる。

【００１０】(II)溶解液の調製 上記粗タリウムを硝酸、硫酸またはこれらの混酸に溶解
する。酸の濃度は０.５〜２.０mol/lが適当である。溶
解液のタリウム濃度は１５〜６０g/lが好ましく、ま
た、液温はタリウムの溶解を促すために６０℃以上に加
熱するのが好ましい。

【００１１】粗タリウムの溶解液は強酸性であるので、
これにアルカリを添加してｐＨ０.５以上、好ましくは
ｐＨ１.０〜３.０に調整する。該溶解液のｐＨが０.５
未満であると次工程でタリウムの置換析出反応が十分に
進行しない。アルカリとしては水酸化ナトリウムなどを
用いることができる。

【００１２】さらに、上記タリウム溶解液の溶存酸素量
を５０ppm以下、好ましくは１０ppm以下に整える。液中
の溶存酸素量を５０ppm以下にするには、密閉容器中で
該溶解液に不活性ガスを吹き込んでバブリングまたは加
熱沸騰させ、液中の酸素を系外に追い出せば良い。不純
物金属として液中に含まれる鉛イオンの還元電位はタリ
ウムイオンよりも僅かに高い程度なので、液中の溶存酸
素を追い出すことにより、次工程でのタリウム金属によ
るセメンテーションが有効に行われるようにする。液中
の溶存酸素量が５０ppmより多いと、セメンテーション
による不純物金属の鉛やカドミウムの析出が不十分にな
る。これは、溶存酸素があると、不純物とタリウムの電
位差が僅かなため酸化反応が起き、セメンテーションが
有効に作用しないためと考えられる。

【００１３】(III)浄液 上記液性条件下で、溶解液にタリウム金属を加えて鉛や
カドミウム等の不純物金属イオンを析出させる。溶解液
に加えるタリウム金属は棒状、板状、粉状など何れでも
良い。なお多数のタリウム金属板を液中に並べれば効率
が良い。このセメンテーションにより、タリウム金属が
イオン化して溶解するのに伴い、液中の鉛やカドミウム
等のタリウムよりも貴な不純物金属イオンが還元されて
析出し、槽底に沈積する。これを容器の底部から抜き出
し、濾過して不純物を除去し、溶解液中の鉛イオンを大
幅に減少した液を得ることができる。

【００１４】以上のようなセメンテーションに代えて、
溶解度の相違を利用した浄液法によることもできる。す
なわち、粗タリウムを、６０℃以上の液温で、硝酸に溶
解して硝酸タリウム溶液とした後に、液温を室温以下ま
で次第に下げて硝酸タリウムを析出させる。液温が高い
場合には硝酸タリウムの溶解度が硝酸鉛や硝酸カドミウ
ムの溶解度よりも高く、タリウムの溶解に適するが、室
温以下の液温になると硝酸タリウムの溶解度は硝酸鉛や
硝酸カドミウムよりも低くなり、硝酸タリウムが先に析
出するので、液中に溶存する鉛イオンやカドミウムイオ
ンと分離して回収することができる。次で、得られたタ
リウム化合物（硝酸タリウム等）をアルコール等で洗浄
することにより、回収した硝酸タリウム中の鉛濃度を大
幅に低減することができる。この硝酸タリウムを水に溶
解して硝酸タリウムの精製液を得る。

【００１５】(IV)ヨウ化タリウムの回収 上記セメンテーションにより浄液したタリウム溶解液、
あるいは溶解度の相違を利用して浄液した硝酸タリウム
溶液に、ヨウ化物を添加してヨウ化タリウムを沈殿さ
せ、これを固液分離して回収する。ヨウ化物としてはヨ
ウ化カリウム(ＫＩ)、ヨウ化水素酸などを用いることが
できる。その添加量は液中のタリウム量に対して１.０
〜１.１５当量程度が好ましい。

【００１６】(V)高純度ヨウ化タリウム 以上のようにして得られた本発明のヨウ化タリウムは、
不純物の鉛濃度が１ppm以下の高純度品であり、赤外線
透光性やＸ線透光性、イオン伝導性等の性能を著しく阻
害する鉛含有量が従来品に比べて大幅に低減されている
ため、各種のガラス材料や光半導体材料に適する。

【００１７】(VI)球状化 上記高純度ヨウ化タリウムを球状化することにより、そ
の取扱性を高めることができる。該球状化物を製造する
ための装置構成の概略を図１に示す。本装置はヨウ化タ
リウムを溶融して滴下するための溶融部１０、滴下され
た溶融ヨウ化タリウムを冷却固化するための冷却部２
０、および固化したヨウ化タリウム球状化物を回収する
ための回収部３０からなり、これらは密閉した空間に形
成されている。

【００１８】該装置上部の溶融部１０には溶融ルツボ１
１とヒータ１２が設けられており、該溶融ルツボ底部に
は溶融したヨウ化タリウム１３を滴下するためのノズル
１４が付設されている。また、ルツボ上部には不活性ガ
ス導入口１５が設けられ、その導入口は不活性ガスの加
圧供給手段１６に通じている。一方、ノズル１４から装
置底部に至る冷却部２０の途中には不活性液体の噴射口
３４が開口し、この噴射口３４は管路を介して装置底部
に溜まった不活性液体に通じており、管路に設けたポン
プ３３によって装置底部の不活性液体が抜き出され、噴
射口３４から噴出される。噴射された不活性液体は再び
装置底部に溜まる。この循環系により装置底部に溜まっ
た不活性液体を繰り返し再利用することができる。

【００１９】上記高純度ヨウ化タリウムをルツボ１１に
封入し、ヒータ１２によってその融点(442℃)以上に加
熱して溶融する。加熱温度の上限は４８０℃程度で良
い。なお、粉状のヨウ化タリウムは乾燥すると取り扱う
際に粉塵が飛散するので、乾燥しない状態でルツボに装
入するのが好ましい。加熱溶融時には、溶融途中で溶湯
１３がノズル１４から滴下しないように、ノズル側から
不活性ガスを逆流させておけばよい。具体的には、図示
するように、不活性ガスを通じる管路の途中に分岐バル
ブ１７を設けてノズル１４の下方に開口する分岐管路を
介設し、該分岐管路を通じて装置内部にガス圧をかけ、
ノズルから溶湯が滴下しないようにすればよい。

【００２０】溶融後、分岐管路を通じた不活性ガスの供
給を止め、ルツボ上方の開口１５から不活性ガスを供給
して溶湯１３を加圧し、ヨウ化タリウムの溶湯１３をノ
ズル１４から不活性雰囲気下(脱酸化性雰囲気下)で滴下
させる。滴下された溶湯１３は冷却部２０を自由落下す
る間に固化し、その表面張力によって球状化し、装置底
部に溜まる。この落下時に、噴射口３４から不活性液体
を噴出し、この噴射流に向かって落下させることにより
冷却が促進されて表面が堅い状態になるので好ましい。
滴下後、装置底部に溜まった球状ヨウ化タリウム３１を
回収する。

【００２１】上記装置構成において、溶融温度、ノズル
径、不活性ガス圧、不活性液体の噴射圧等を調整するこ
とにより、粒径が０.２〜２.０mmφ、好ましくは０.４
〜１.２mmφ、嵩密度が３.０〜４.５g/cm3、好ましくは
３.５〜４.２g/cm3の球状ヨウ化タリウムを得ることが
できる。このような球状物であれば粉塵も生じ難く、流
動性も良いので取扱い易い。粒径が０.２mmφより小さ
いと粉塵が生じやすく、取扱性に劣る。また、粒径が
２.０mmφより大きいものは製造が困難であり、さらに
冷却が遅くなるため表面強度が十分ではなく、表面剥離
や崩壊を起こしやすくなる。上記嵩密度の範囲であれば
球状化の程度が良く、この範囲を外れると形状が異形に
なって砕けやすく、また表面積も大きく微細化し、粉塵
も生じやすくなる。

【００２２】以上のような滴下法による球状化の他に、
噴霧乾燥して仮焼することにより球状ヨウ化タリウムを
製造することができる。すなわち、上記高純度ヨウ化タ
リウムをスプレードライヤー等で湿式噴霧乾燥し、生じ
たペレット状の粒子を、２００〜５００℃、好ましくは
２００〜４２０℃に仮焼することにより、粒径０.２〜
０.５mmφの球状ヨウ化タリウムを得ることができる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明の高純度ヨウ化タ
リウムは鉛含有量が従来よりも大幅に少なく、従って、
赤外線透光性やイオン伝導性に優れたガラス添加剤を得
ることができる。また、本発明の高純度ヨウ化タリウム
の球状化物は、適度な粒径を有し、球形度が良く流動性
に優れており、しかも表面が緻密であるため強度が大き
く、従って粉化し難く取扱性の良いものである。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を示す。なお、これら
は例示であり、本発明を限定するものではない。

【００２５】実施例１ タリウム含有滓から得た硝酸タリウム溶解液(Tl濃度35g
/l、Pb濃度7.5mg/l)に水酸化ナトリウムを加えてｐＨを
１.２に調整した後、液中に窒素ガスを吹き込んでバブ
リングを行い、液中の酸素溶存量を１０ppmにした。窒
素ガスのバブリングを継続しながら該溶解液にタリウム
金属板を挿入し、４時間撹拌した。その後、容器底部の
沈澱物と共に溶液を抜き出して固液分離し、その濾液の
鉛濃度を測定したところ１.０mg/l未満であった。引き
続き、このタリウム硝酸溶液２リットルにヨウ化カリウム６
０ｇを加え、生じた沈殿物を濾過分離して乾燥すること
によりヨウ化タリウム粉末１１０ｇを得た。この粉末の
鉛濃度は０.１ppm未満であった。

【００２６】比較例１ 窒素ガスのバブリングを行わなかった以外は実施例１と
同様にして金属タリウム板によるセメンテーションを行
った。固液分離後の濾液の鉛濃度は２.５mg/lであっ
た。また、実施例１と同様にしてこの濾液から得たヨウ
化タリウム粉末の鉛濃度は１３ppmであった。

【００２７】実施例２ 実施例１で得たヨウ化タリウム沈殿物を濾過回収した
後、乾燥せずに、図１に示す装置の溶融ルツボに入れ、
石英製ノズル下方の冷却部に窒素ガス圧をかけながら、
４６０℃に加熱して溶融させた。次いで、バルブを切り
替え、溶融ルツボ上部に窒素ガス圧をかけて、ノズル
(孔径０.３mmφ)からヨウ化タリウムの溶湯を滴下し
た。また、その滴下途中に不活性液体のフロン113を噴
射し、その噴射流に滴下させた。滴下後、回収部に溜ま
った球状化物を回収し、粒径分布および嵩密度を測定し
たところ、この球状化物は、粒径１.２mmφ以上のもの
が１重量％、粒径０.４〜１.２mmφのものが９５重量
％、０.４mmφ未満のものが２重量％であり、平均嵩密
度が３.８g/cm³の球形の整ったものであった。

【００２８】実施例３ タリウムメタル(Pb22ppm含有)５００ｇに、硝酸(60wt
％)４００ｇと水を加えて８５℃で溶解した。得られた
硝酸タリウム溶解液１.２リットルを撹拌しながら５℃まで
冷却すると、硝酸タリウムの結晶が析出した。これを濾
過し、アルコールで洗浄して硝酸タリウム結晶を得た。
結晶中の鉛は１.０ppmであり、結晶量は６００ｇであっ
た。次いで、これを水に溶解し、ヨウ化水素３０３ｇを
添加してヨウ化タリウムを沈澱させた。濾過して回収し
たヨウ化タリウム中の鉛濃度は０.４ppmであった。この
ヨウ化タリウム粉末をアルコールでスラリー状とした
後、結着剤を添加し、スプレードライヤーで噴霧乾燥し
たところ、平均粒径０.２４mmφのペレットを得た。こ
れを加熱炉で３４０℃に焼成したところ、平均粒径０.
２１mmφの緻密な球状焼結ペレットを得た。

【００２９】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の高純度ヨウ化タリウム球状化物を製
造するための装置構成を示す模式断面図。

【符号の説明】 １０…溶融部、１１…溶融ルツボ、１２…ヒータ、１３
…溶湯、１４…ノズル、２０…冷却部、３０…回収部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉛含有量が１.０ppm以下であることを特
   徴とする高純度ヨウ化タリウム。
2. 【請求項２】 鉛含有量が１.０ppm以下、粒径が０.２
   〜２mmφ、および嵩密度が３.０〜４.５g/cm3であるこ
   とを特徴とする高純度球状ヨウ化タリウム。
3. 【請求項３】 粗タリウムを硝酸、硫酸またはこれらの
   混酸に溶解し、この溶解液のｐＨを０.５以上、液中の
   溶存酸素量を５０ppm以下として、該溶解液に金属タリ
   ウムを加えて不純物金属を置換析出させ、これを分離
   後、該溶解液にヨウ化物を添加して沈澱したヨウ化タリ
   ウムを回収することを特徴とする高純度ヨウ化タリウム
   の製造方法。
4. 【請求項４】 粗タリウムを６０℃以上で硝酸に溶解
   後、溶解液を室温以下に冷却して析出した硝酸タリウム
   を回収し、さらに該硝酸タリウムを水に溶解後、ヨウ化
   物を添加して沈澱したヨウ化タリウムを回収することを
   特徴とする高純度ヨウ化タリウムの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項３または４に記載の高純度ヨウ化
   タリウムを加熱溶融し、不活性雰囲気下に加圧滴下する
   ことにより球状化することを特徴とする高純度球状ヨウ
   化タリウムの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項３または４に記載の高純度ヨウ化
   タリウムをスプレードライヤー方式で噴霧乾燥し、生じ
   たペレット状の粒子を２００〜４２０℃に仮焼して多孔
   質の球状ヨウ化タリウムを製造することを特徴とする高
   純度球状ヨウ化タリウムの製造方法。