JP2011153380A - チタンを製造する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】チタン含有材料からチタン金属を製造する方法は、チタン含有材料からMIITiF6の溶液を製造する工程、(MI)aXbの添加によって溶液からMI 2TiF6を選択的に沈殿する工程、選択的に沈殿されたMI 2TiF6を用いてチタンを製造する工程、を包含する。MIIは、ヘキサフルオロチタネートを形成するタイプのカチオンであり、MIはアンモニウム及びアルカリ金属カチオンから選択され、Xはハライド、サルフェート、ニトライト、アセテート、及びニトレートから選択され、a及びbは1又は2である。
【選択図】図1
Description
チタン含有材料からMIITiF6の溶液を製造する工程、
(MI)aXbの添加によって該溶液からMI 2TiF6を選択的に沈殿させる工程
(ここで、
MIIは、ヘキサフルオロチタネートを形成するタイプのカチオンであり;
MIは、アンモニウム及びアルカリ金属カチオンから選択され;
Xは、ハライド、サルフェート、ニトライト、アセテート及びニトレートから選択されるアニオンであり;
a及びbは、1又は2である);並びに、
選択的に沈殿されたMI 2TiF6を用いてチタンを製造する工程。
ターゼ(anatase)、ペロブスカイト(perovskite)、板チタン石(brookite)、擬板チタン石(pseudo−brookite)、スフェン(sphene)、白チタン石(leucoxene)及びチタン含有スラグ(titaniferous slags)から選択され得る。チタン鉄鉱は、FeTiO3である。ルチル、アナターゼ、板チタン石及び白チタン石は、全て、天然に存在するTiO2含有鉱物である。チタン含有スラグは、チタン鉄鉱の溶融から大量に製造される。スフェンはCaTiSiO5であり、ペロブスカイトはCaTiO3である。
MIIを含有するフッ化水素酸水溶液を調製する工程、
該溶液中でTiO2含有材料を温浸し、MIITiF6を含有する溶液を製造する工程、
(MI)aXbの添加によって該溶液からMI 2TiF6を選択的に沈殿させる工程、
(ここで、
MIIは、ヘキサフルオロチタネートを形成するタイプのカチオンであり;
MIは、アンモニウム及びアルカリ金属カチオンから選択され;
Xは、ハライド、サルフェート、ニトライト、アセテート及びニトレートから選択されるアニオンであり;
a及びbは、1又は2である);並びに、
選択的に沈殿されたMI 2TiF6を用いてチタンを製造する工程。
必要に応じて精製された(NH4)2TiF6をNH4TiF4に還元すること;
NH4TiF4を熱分解し、TiF3を製造すること;及び
TiF3をチタン金属に還元すること。
第一の金属の還元可能なフッ化物塩の所定量を、別の金属の少なくとも1種の還元可能な塩の所定量とを混合し、塩混合物を製造する工程、並びに、
該フッ化物塩混合物を還元し、金属又は合金の混合物を製造する工程。
アルミニウムを用いてTiF3を還元し、チタン金属粉末及びAlF3を含有する還元生成物を製造する工程。
AlF3の大部分を昇華させるのに十分であるが、チタン金属粉末の反応性を低減させるのに十分なAlF3の表面上への保持をもたらす温度及び時間に還元生成物を加熱する工程。
TiF3をアルミニウムで還元し、チタン金属粉末及びAlF3を含有する還元生成物を製造する工程;及び、
AlF3を昇華させるために該還元生成物を加熱し、金属または合金形態における本質的にアルミニウムを含有しないチタン金属粉末を製造する工程。
artifact)を調製する方法(これは、チタン金属前駆材料を加熱工程に供し、チタン金属中間材料を製造する工程、並びに、該中間材料を1又はそれ以上のプロセス工程に供し、製品を製造する工程を包含する)において、揮発性フッ化物塩を含有する雰囲気において加熱工程を行なう改良が提供される。
チタン鉄鉱を水性HF中で温浸し、FeTiF6を生成し、不溶性物質を除去する工程;
アンモニウム塩の添加によって(NH4)2TiF6を選択的に沈殿させる工程;
沈殿した(NH4)2TiF6を必要に応じて精製する工程;
水銀で活性化されたアルミニウムを用いて、必要に応じて精製された(NH4)2TiF6をNH4TiF4に還元する工程;
NH4TiF4を熱分解し、TiF3を生成する工程;および
TiF3をチタン金属に還元する工程。
MIIを含有するフッ化水素酸水溶液を調製する工程、
該溶液中でTiO2含有材料を温浸し、MIITiF6を含有する溶液を製造し、不溶性物質を除去する工程;
アンモニウム塩の添加によって(NH4)2TiF6を選択的に沈殿させる工程;
沈殿した(NH4)2TiF6を必要に応じて精製する工程;
水銀で活性化されたアルミニウムを用いて、必要に応じて精製された(NH4)2TiF6をNH4TiF4に還元する工程;
NH4TiF4を熱分解し、TiF3を生成する工程;並びに、
TiF3をチタン金属に還元する工程。
チタン鉄鉱の温浸のための従来技術の方法は、高温で、硫酸又は塩素のいずれか及びコークを使用してきた。また、チタン鉄鉱は、以下の反応式に従う発熱反応において、希薄HF中で温浸され得ることが知られている:
FeTiO3 + 6HF = FeTiF6 + 3H2O
HFの希釈度は20〜24%でコントロールされ、FeTiF6の飽和溶液(これは、不溶性物質を取除くためにろ過され得る)が製造された。溶液中の鉄の全てが酸化状態IIである(即ち、Fe3+が存在しない)場合及び遊離HFが存在しない場合、選択的沈殿工程において製造されるFeTiF6前駆体の収率及び純度が改善され得ることを見出した。これは、過剰なチタン鉄鉱(これは、次いでリサイクルされ得る)を用いることによって、及び、温浸後の溶液に金属鉄フィリングを添加することによって、達成された。鉄フィリングの添加が、以下の反応式に従ってFe3+をFe2+に還元した。
Fe0 + 2Fe3+ = 3Fe2+
多すぎる鉄が添加された場合、Ti4+からTi3+への還元が起こり、これが収率にネガティブな影響をもたらす。Ti4+を還元することなくFe3+をFe2+に還元するよう、先ず浸出液の少量のサンプル部分に銅フィリングが添加され得、次いで正確な量
の金属鉄が計算され得ることが見出された。
アノード:H2O = 1/2O2(g)+2H+(aq)+2e−
カソード:2Ti4+(aq)+2e− = 2Ti3+(aq)
電解後、NH4OHの添加によって紫色(NH4)2HTiF6溶液のpHがpH6まで高められ、(NH4)3TiF6が沈殿された。ろ過及び乾燥の後、生成物は700℃にて分解され、3NH4F(g)及びTiF3(s)が製造され得る。次いで、Ti3+はチタン金属に還元される。
2AlF3 + 3H2O = Al2O3 + 6HF
このとき、Al2O3が副産物になるだろう。
薬のリサイクルである。
工程1:希HFを用いたチタン鉄鉱の温浸
供給材料
温浸工程のための供給材料として、チタン鉄鉱コンセントレート(concentrate)を使用した。この材料は、約89.5%のチタン鉄鉱、6%のヘマタイト、2.5%のクオーツ及び2%の他の金属酸化物を含有していた。粒子サイズは均一であり、材料の約98%が+45μm〜−106μmの粒子サイズを有していた。材料は、代表的に、以下の化学組成を有していた:
使用されたチタン鉄鉱は、FeTiO3(89.5%)、Fe2O3(6.0%)、SiO2(2.5%)及び他の物質(2%)からなった。これは、500g中、FeTiO3(447.5g;2.95mol)、Fe2O3(30g;0.19mol)及びSiO2(12.5g;0.21mol)に相当した。FeTiO3、Fe2O3及びSiO2の各々は、それぞれ、FeTiF6、FeF3及びH2SiF6への変換のため、1モル当たり6モルのHFを必要とする。それゆえ、必要とされるHFの合計量は、98%供給ストックに対して、(2.95+0.19+0.21)×6=20.1モルであった。
heavy plastic lid)を置いた。反応は強い発熱性であり、約10分後、懸濁液は沸点に達し、約5分間沸騰した。
浸出液のTi濃度は、約100g/l(137.5gのTi回収を意味する)であった。以下のように回収効率を計算した:
−化学量論:141.5gTi(500g供給)=97%
−20%過剰:169.8gTi(600g供給)=81%
−過剰分の94%回収:144gTi(505g供給)=95.5%
工程2:(NH 4 ) 2 TiF 6 の選択的沈殿
浸出液(1.375L)は、Ti(137.5g;2.865mol)を含んでいた。これは、NH4Cl(4×2.865=11.46モル;613.11g)を必要とした。
100%の純度を有する(NH4)2TiF6結晶生成物(522g=2.631モルTi)に基づいて、Ti回収の効率は92%であった。この結晶生成物中のFe濃度は、代表的に、約0.5±0.4%であった。Si及びAlのような他の不純物も存在していた。しかしながら、これらの不純物は、温浸前の供給物(feed)の事前の処理によって(例えば、苛性浸出(caustic leaching)によって)或いは温浸後のこれらの因子の沈殿によって、除去することができる。例えば、Fe還元後、NaClを添加し、Na2SiF6及びNa3AlF6を沈殿させることができる。
前述のように製造され且つ60℃にて乾燥された(NH4)2TiF6(400g)を2リットル容器内の水(500ml)に添加した。無水(NH4)2TiF6が、水和又は湿潤(NH4)2TiF6・xH2Oよりも高い溶解性を有することを見出した。Alストリップの小さい切片(約100mm×25mm)をこの懸濁液に添加した。
Hgを用いたAlの活性化
アルミニウムボタン(ID約10〜15mm、1〜3mm厚、150g)を、500mlプラスチックビーカー中の1N NaOH溶液でカバーし、Hg(約50ml)を添加した。ボタンを、プラスチック攪拌器を用いて混合し、Hg中に浸した(dipped)。5分後、ボタンは、Hgで完全にコーティングされた。
2L容器中で、工程2(500g)からの再結晶化された(NH4)2TiF6を水道水(1.5L)に溶解した。温度が30℃に高められ、透明溶液が得られた。
紫色沈殿物を60℃にて乾燥した(収量475g)。生成物は、約75%:25%の重量比のNH4TiF4及び(NH4)3AlF6からなる。NH4TiF4は、希HF中で低い溶解度を有し、濃HF中ではより低い溶解度を有する。この方法において、必要であれば、(NH4)3AlF6(及び他の不純物)は生成物から洗浄除去され得る。この透明な生成物のXRDを図5に示す。
工程3からの還元生成物(NH4TiF4及び(NH4)3AlF6の混合物からなる)を、軟鋼ロータリー中で窒素又はアルゴン雰囲気下で600℃にて分解した。浸漬の2〜4時間後、明るい茶色〜栗色の生成物(TiF3及びAlF3からなる)は、蒸発したNH4Fを完全に含んでいなかった。蒸発した物質を濃縮し、回収した。NH4Fの痕跡が残っている場合、750℃でのAlを用いた還元の間にTiNが形成されることを見出した。
工程(4)において製造される生成物中のTiF3とAlF3との間の比率を測定した後、Al粉末(<125μm)を生成物と混合した。TiF3に対するAlの化学量論量を使用した(1モル:1モル)。この混合物をアルゴン雰囲気下において軟鋼るつぼ中に置き、750℃に加熱した。浸漬の2時間後、質量における何らかの変化を伴うことなく、還元が完了した。この物質のXRDを図8に示す。
積に依存して、この温度での浸漬は2〜10時間であった。冷却後、生成物Ti粉末を回収した。粉末のXRDを図10に示す。
工程(5)において製造されたTi粉末を、ジルコニアで裏打ちした粘土るつぼ中でプレスし、アルゴン雰囲気下において誘導炉中で溶融した。それは容易に溶融し、小さいインゴットを形成し、煙霧状の微量AlF3が製造された。この金属のXRDは図11に示される。この方法において製造されたTi粉末又は金属は、前述したフッ化物保護に起因して、非常に低いレベル(<Tiグレード 1)の酸素、窒素、炭素及び水素を含有していた。
工程1:NH 4 VF 4 及びVF 3 の調製
Ti−6Al−4VのようなTi合金を製造するために、Alを用いた還元の前に、金属フッ化物の形態の合金元素を正確な比率でTiF3と混合した。Ti−6Al−4Vの場合、VF3をTiF3に添加し、還元の間6%過剰Alを使用し、AlF3の昇華後に合金粉末を製造した。
NH4TiF4については、また、NH4VF4・2H2Oを700℃にて分解し、深緑色のVF3(+AlF3)を製造した。この生成物のXRDを図14に示す。VF3とALF3との比率を定めたのち、この粉末をTiF3(+AlF3)と混合し、還元及び昇華の後に合金粉末を製造した。
選択的沈殿工程の副産物として製造される(NH4)2FeCl4溶液から、NH4OHを用いてFe(OH)2を沈殿するときに生じる問題は、上記の実施例1の工程2において述べたように、高濃度のNH4Clにおけるその溶解性である。これは、非常に遅い沈殿をもたらす。さらに、Fe(OH)2のFeO(OH)(NH4Clにおける低い溶解性)への空気酸化が遅く実用的でなく、そしてH2O2を用いた酸化はよく働くが、試薬が高価である。
実施例1の工程(4)において記載されるように、600℃でのNH4前駆体の分解後に回収されたNH4Fを消石灰溶液と反応させ、NH4OH溶液及びCaF2沈殿を形成させた。NH4OHを、(NH4)2FeCl4からのNH4Clの再生において使用した。製造されたCaF2(蛍石)は、副産物として売られ得るか、又は、HFを製造するための従来のプロセスに従って、濃縮されたH2SO4で処理され得る。
クルードのアナターゼパルプ(TiO2・xH2O)は、Ti溶液の水性加水分解(aqueous hydrolysis)によって得られる周知の生成物である。本質的に、全てのTi供給ストック材料をクルードのアナターゼパルプに変換することができる。MIITiF6の濃縮溶液を製造するため、1モルMII:1モルTiIVに近いモル比を得るために、MIIを添加することが必要である。この実施例においてMIIは、Zn2+である。
された。第一にクルードのアナターゼパルプをHF中で温浸して水性H2TiF6を生成し、次いでZnOをH2TiF6溶液中にゆっくり溶解する場合、透明溶液が製造される。しかしながら、NH4Cl(s)を溶液に添加すると、Tiは(NH4)2TiF6として沈殿せず、その代わりに、白色不溶性沈殿への加水分解が起こる。
ルチル、板チタン石、白チタン石又はチタン含有スラグを用いて、(NH4)2TiF6の製造のために、実施例5のプロセスを行なったところ、同様の結果が得られた。
アナターゼ、ルチル、板チタン石、白チタン石及びチタン含有スラグからの(NH4)2TiF6の製造について、ZnOの代わりにMgOを用いて、実施例5のプロセスを行なったところ、同様の結果が得られた。
図16に関して、攪拌しながら、ルーズな蓋が付いた2リットルポリプロピレンビーカー中の20%水性HF(1.5L)を用いて、チタン鉄鉱(800g)を温浸した。スラリーは、約10分後沸騰し始め(100℃)、約5分間沸騰した。次いで、この反応混合物を冷却し始めた。1時間後、温度は74℃に低下した。次いで、スチールウール(12g)を添加して全ての鉄(III)を鉄(II)に還元し、この反応混合物をさらに1時間攪拌した。生じたFeTiF6飽和溶液(1モルTi=438ml浸出液)をろ過し、不溶性物質及び過剰なチタン鉄鉱(これはリサイクルされた)を除去した。生じた浸出液(1.5L)は164gの溶解されたチタンを含んでいた。固体NH4Cl(49.4g;5%過剰)をこの浸出液(876ml)に添加し、温度を約10℃に低下させた。生じた溶液を、20℃の水浴中で1時間攪拌した。ろ過により、68gの水を含む湿った白色結晶生成物(386gの乾燥重量に相当)として、(NH4)2TiF6(454g)が製造された。2モルの(NH4)2TiF6に対する理論上の収量は、395.8gである。従って、選択的沈殿は、97.5%の効率を有し且つ約98%の純度を有する生成物を製造する。次いで、湿ったフィルターケーキを最少量の飽和NH4Cl溶液(約75ml)で洗浄し、湿った結晶生成物(442g)を生成させた。この生成物は、約66gの水を含んでおり(376gの乾燥重量に相当)、95%の効率及び約99%の純度を示す。
した(理論上の収量300g)。生成物の幾らかは、るつぼに付着していた。この粒状生成物を250mlの密封されたジルコニアるつぼ中に置き、10分間、密閉されたアルゴン雰囲気下において1700℃に加熱し、室温まで冷却した。NaFスラグ下で、チタンインゴット(約40g;>99.9%)を回収した。
図17に関して、チタン鉄鉱(800g)を20%水性HFで温浸し、実施例1に記載されるような浸出液を製造した。硫酸ナトリウム(149g;5%過剰)を浸出液(438ml)に添加し、この溶液を20℃にて1時間攪拌した。生じた懸濁液をろ過し、湿った白色結晶生成物(これは、最少量の飽和Na2SO4溶液で洗浄され(約3×25ml)、60℃にて乾燥された)を製造し、結晶性Na2TiF6生成物(195g;94%の効率及び約99%の純度を示す)を得た。
実施例1の不活性化されたチタン粉末を、それぞれ、気体窒素、炭素粉末又はコーク形態の炭素、ジボラン、気体水素、粉末ケイ素、ホスフィン及び粉末硫黄の存在下において
加熱し、それぞれ、窒化チタン、炭化チタン、ホウ化チタン、水素化チタン、ケイ化チタン、リン化チタン及び硫化チタンを製造した。
従来技術のプロセスと比較したときに、本発明の方法に関する幾つかの明らかな利点が存在する。
(1)第一に、本発明のプロセスは、安価な出発材料(例えば、大量に容易に入手できるチタン鉄鉱)を用いる。
(2)このプロセスにおいて製造された副産物は全てリサイクルされ、結果的に、全試薬消費量が非常に少ない。
(3)本発明のプロセスは、また、前述のような保護フッ化物コーティングを伴うチタンへのルートを提供する。
(4)TiCl4のような前駆体の代わりに中間体(NH4)2TiF6(これは、以前は、市販されていなかった)を用いることも、本発明のプロセスの更なる利点である。塩(NH4)TiF6は、空気中及び水中で安定であり、非腐食性であり、周囲温度で水性媒体中で容易に調製される。一方、TiCl4は、空気及び水中で激しく分解する非常に毒性の液体であり、非常に腐食性である。1000℃オーダーの温度を必要とし、還元工程の間ガス形態で存在するため、調製が困難である。TiCl4を介して製造されるチタンは高価であり、本発明の方法に伴うフッ化物コーティングが存在しないため、O、N、H及びCによるコンタミネーションの傾向がある。
(5)本発明の方法に従って製造されるチタンが、高いグレードのステンレス鋼に匹敵するコストを有することも、更なる主要な利点である。
(6)最終生成物中にアルミニウム合金が形成されることなく、ナトリウム又はマグネシウム(従来技術のプロセスにおいて使用されるような)よりもかなり安価なアルミニウムが使用されることも更なる利点である。
(7)さらに、本発明のプロセスは、チタンの融点よりかなり低い温度でチタン粉末を製造する。このことは、かなり安価な高温冶金操作(pyrometallurgical)をもたらす。次いで、この粉末は、ニアネット形状製品(near net shape articles)を製造するための古典的な粉末冶金技術において使用され得る。これにより、結果的に、チタンインゴットを使用する従来技術のプロセスと比べて、かなり少ない損失をもたらす。しかしながら、チタンインゴットが必要とされる場合、粉末は、AlF3コーティングによって保護されているため、例えば、誘導炉における単一ステージの溶融プロセスにおいて容易に溶融され得る。AlF3は、さらに、粉末の溶融の間、融剤として作用する。
(8)実施例2に記載されるようなチタン合金を製造する場合、合金中の他の金属(1種又は複数種)の均一な分散が得られるように、他の金属フッ化物塩(1種又は複数種)が容易にTiF3と均一混合され得ることは、本発明の特別な利点である。溶融金属を混合することによって均一な合金を製造する従来法は、現実的に非常に困難である。
(9)本発明の更なる利点は、このプロセスがテクニカルグレードの水性HF(これは、化学的に純粋な水性HFよりもかなり安価である)を用いて行われ得ることである。
要約すれば、本出願人は、非常に純粋なチタン前駆体がチタン鉄鉱(これは、チタンの最も安価な供給源である)から高収率で製造され得ること、並びに、この前駆体を用いて市販のグレード1のチタンよりも低い酸素レベルを有するチタン金属が製造され得ることを見出した。低い酸素含有率は、金属の展性を高める。この金属は、また、金属フッ化物ベースのコーティングを介する鍛造の間、酸化から保護されている。本出願人は、本発明の方法が、ハイグレードのステンレス鋼のコストとほぼ同じコストでチタンを製造することを可能にすると確信している。このことは、チタンについての世界市場を大いに高めるであろう。
Claims (56)
- 以下の工程を包含する、チタン含有材料からチタン金属を製造する方法:
チタン含有材料からMIITiF6の溶液を製造する工程、
(MI)aXbの添加によって、該溶液からMI 2TiF6を選択的に沈殿させる工程
(ここで、
MIIは、ヘキサフルオロチタネートを形成するタイプのカチオンであり;
MIは、アンモニウム及びアルカリ金属カチオンから選択され;
Xは、ハライド、サルフェート、ニトライト、アセテート及びニトレートから選択されるアニオンであり;且つ、
a及びbは、1又は2である);並びに、
該選択的に沈殿されたMI 2TiF6を用いてチタンを製造する工程。 - MIIが、Fe2+、Mn2+、Zn2+、Mg2+、Cu2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Co2+及びNi2+から選択される、請求項1に記載の方法。
- アルカリ金属が、リチウム、ナトリウム及びカリウムから選択される、請求項1又は2に記載の方法。
- MIITiF6がFeTiF6であり、且つ、(MI)aXbがNH4Cl及び(NH4)2SO4から選択される、先の請求項のいずれか一項に記載の方法。
- チタン含有金属が、チタン鉄鉱、ルチル、アナターゼ、ペロブスカイト、板チタン石、擬板チタン石、スフェン、白チタン石及びチタン含有スラグ(titaniferous slag)から選択
される、先の請求項のいずれか一項に記載の方法。 - MIITiF6がFeTiF6であり、且つ、FeTiF6の溶液が水性HFでのチタン含有材料の温浸により製造される、請求項5に記載の方法。
- HFの濃度が約5〜60%である、請求項6に記載の方法。
- HFの濃度が約20〜24%である、請求項7に記載の方法。
- 温浸工程において製造された溶液に還元剤を添加し、該溶液中に存在する任意のFe(III)の少なくとも幾らかをFe(II)に還元する工程を包含する、請求項6〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 再結晶化によってMIITiF6を精製する更なる工程を包含する、先の請求項のいずれか一項に記載の方法。
- MI 2TiF6が(NH4)2TiF6であり、且つ、
該(NH4)2TiF6を水に溶解して溶液を製造すること、並びに、該溶液へのリチウム塩、ナトリウム塩及びカリウム塩から選択される塩の添加によって、Li2TiF6、Na2TiF6及びK2TiF6から選択される塩を沈殿させることを包含する、
先の請求項のいずれか一項に記載の方法。 - 塩が、アルカリ金属のクロリド及びサルフェートから選択される、請求項11に記載の方法。
- Li2TiF6、Na2TiF6及びK2TiF6から選択される塩を還元し、チタンを製造する工程を包含する、請求項11に記載の方法。
- (NH4)2TiF6(チタンが酸化状態IVにある)を還元し、チタン−III生成物を製造する工程、
該チタン−III生成物を分解し、TiF3を製造する工程、並びに、
該TiF3をチタンに還元する工程、
を包含する、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。 - アルミニウム、マンガン、亜鉛、鉄及びマグネシウムから選択される還元剤を用いて、(NH4)2TiF6がTi(III)生成物に還元される、請求項14に記載の方法。
- (NH4)2TiF6が電解還元され、Ti(III)生成物が製造される、請求項14に記載の方法。
- (NH4)TiF4の熱分解によって製造されるTiF3。
- 図6に示されるものと実質的に同一なX線回折パターンを有するTiF3。
- 以下の工程を包含する、TiO2含有材料からチタン金属を製造する方法:
MIIを含有するフッ化水素酸水溶液を調製する工程、
該溶液中でTiO2含有材料を温浸し、MIITiF6を含有する溶液を製造する工程、
(MI)aXbの添加によって、該溶液からMI 2TiF6を選択的に沈殿させる工程
(ここで、
MIIは、ヘキサフルオロチタネートを形成するタイプのカチオンであり;
MIは、アンモニウム及びアルカリ金属カチオンから選択され;
Xは、ハライド、サルフェート、ニトライト、アセテート及びニトレートから選択されるアニオンであり;
a及びbは、1又は2である);並びに、
選択的に沈殿されたMI 2TiF6を用いてチタンを製造する工程。 - TiO2含有材料が、ルチル、アナターゼ、板チタン石、白チタン石及びチタン含有スラグから選択される、請求項19に記載の方法。
- MIIを含有するフッ化水素酸水溶液が、水性フッ化水素酸中でMIIの塩基性塩を溶解することによって調製される、請求項19又は20に記載の方法。
- 第一の金属の還元可能なフッ化物塩の所定量を、別の金属の少なくとも1種の還元可能な塩の所定量と混合して、塩混合物を製造する工程、並びに、
該塩混合物を還元し、金属の混合物を製造する工程、
を包含する、合金の製造方法。 - 第一の金属のフッ化物塩を、他の金属の2又はそれ以上の還元可能な塩と混合させることによって、3又はそれ以上の金属を含有する合金を製造すること、を包含する、請求項22に記載の方法。
- 第一の金属の還元可能なフッ化物塩がチタンの還元可能な塩であり、且つ、他の金属の還元可能な塩がバナジウム、アルミニウム、パラジウム、モリブデン及びニッケルから選択
される金属の還元可能な塩である、請求項22又は23に記載の方法。 - 第一の金属の還元可能なフッ化物塩がM2TiF6であり、且つ、他の金属の還元可能な塩がM3AlF6、M2VF7及びその組み合わせから選択される(ここで、Mは、アルカリ金属である)、請求項24に記載の方法。
- Mがナトリウムである、請求項25に記載の方法。
- 還元可能なフッ化物塩がTiF3であり、他の金属の還元可能な塩がVF3であり、且つ、アルミニウム還元剤を用いて還元が行なわれる、請求項24に記載の方法。
- 混合物を溶融(smelting)して合金を製造する更なる工程を包含する、請求項22〜27のいずれか一項に記載の方法。
- NH4TiF4である塩。
- 図5に示されるものと実質的に同一なX線回折パターンを有するNH4TiF4である塩。
- (NH4)2TiF6を還元する工程を包含する、NH4TiF4の製造方法。
- (NH4)2TiF6が、アルミニウム、アルミニウムアマルガメート(aluminium amalgamate)及び水銀コーティングされたアルミニウムから選択される還元剤で還元される、請求項31に記載の方法。
- TiF3をアルミニウムで還元し、チタン金属粉末及びAlF3を含有する還元生成物を製造する工程を包含する、チタン金属粉末の製造方法。
- AlF3の大部分を昇華させるのに十分であるが、チタン金属粉末の反応性を低減させるのに十分なAlF3の表面上への保持をもたらす温度及び時間で還元生成物を加熱するさらなる工程を包含する、請求項33に記載の方法。
- チタン金属粉末の表面上のAlF3が、材料の質量の0.005〜40%を構成するまで還元生成物が加熱される、請求項34に記載の方法。
- チタン金属粉末の表面上のAlF3が、材料の質量の0.05〜10.0%を構成する、請求項34に記載の方法。
- チタン金属粉末の表面上のAlF3が、材料の質量の0.10〜5.0%を構成する、請求項34に記載の方法。
- AlF3が材料の質量の0.005%〜10%を構成する、AlF3の表面層を有する不活性化されたチタン粉末。
- AlF3が材料の質量の0.05%〜10%を構成する、請求項38に記載の不活性化されたチタン粉末。
- AlF3が材料の質量の0.10%〜5%を構成する、請求項38に記載の不活性化されたチタン粉末。
- AlTi3のX線回折パターンに似たX線回折パターンを有するチタン粉末。
- 図10に示されるものと実質的に同じX線回折パターンを有するチタン粉末。
- 以下の工程を包含する、チタン金属粉末を製造する方法;
アルミニウムを用いてTiF3を還元し、チタン金属粉末及びAlF3を含有する還元生成物を製造する工程;及び、
該還元生成物を加熱し、AlF3を昇華させ、本質的にアルミニウムを含有しない金属または合金形態のチタン金属粉末を製造する工程。 - チタン金属前駆材料からチタン製品(titanium artifact)を調製する方法において、該方法は、チタン金属前駆材料を加熱工程に供してチタン金属中間材料を製造する工程、並びに、該中間材料を1又はそれ以上のプロセス工程に供し、製品を製造する工程を包含する工程を含み、揮発性フッ化物塩を含有する雰囲気において該加熱工程を行なう、改良。
- チタン金属前駆材料が、請求項37〜39のいずれか一項に記載の不活性化されたチタン粉末である、請求項44に記載の改良。
- 揮発性フッ化物塩が、AlF3、MgF2及びNaFから選択される、請求項44または請求項45に記載の改良。
- プロセス工程が、一軸プレス、コールドイソスタティックプレス、ホットイソスタティックプレス、コールドローリング及びホットローリングから選択される、請求項44〜46のいずれか一項に記載の改良。
- チタン製品がロッド、バー、ワイヤー及びシートから選択される、請求項44〜47のいずれか一項に記載の改良。
- チタン製品が微量のフッ化物を含有する、請求項44〜48のいずれか一項に記載の改良。
- 以下の工程を包含する、チタン鉄鉱からチタンを回収する方法:
チタン鉄鉱を水性HF中で温浸し、FeTiF6を生成し、不溶性物質を除去する工程;
アンモニウム塩の添加によって(NH4)2TiF6を選択的に沈殿させる工程;
沈殿した(NH4)2TiF6を必要に応じて精製する工程;
水銀で活性化されたアルミニウムを用いて、必要に応じて精製された(NH4)2TiF6をNH4TiF4に還元する工程;
NH4TiF4を熱分解し、TiF3を生成する工程;
アルミニウムを用いてTiF3をチタン金属に還元し、Ti粉末及びAlF3を生成する工程;並びに、
昇華によって、AlF3のバルクを除去する工程。 - 以下の工程を包含する、TiO2含有材料からチタンを回収する方法:
MIIを含有するフッ化水素酸水溶液を調製する工程、
該溶液中でTiO2含有材料を温浸し、MIITiF6を含有する溶液を製造し、不溶性物質を除去する工程;
アンモニウム塩の添加によって(NH4)2TiF6を選択的に沈殿させる工程;
必要に応じて、沈殿した(NH4)2TiF6を精製する工程;
水銀で活性化されたアルミニウムを用いて、必要に応じて精製された(NH4)2TiF6をNH4TiF4に還元する工程;
NH4TiF4を熱分解し、TiF3を生成する工程;並びに、
TiF3をチタン金属に還元する工程。 - TiO2含有材料が、アナターゼ、ルチル、板チタン石、白チタン石及びチタン含有スラグから選択される、請求項51に記載の方法。
- 請求項38〜40のいずれか一項に記載の不活性化されたチタン粉末を、それぞれ窒素、炭素、ホウ素、水素、ケイ素、リン又は硫黄の供給源と加熱する工程を包含する、窒化チタン、炭化チタン、ホウ化チタン、水素化チタン、ケイ化チタン、リン化チタン及び硫化チタンから選択されるチタン化合物の製造方法。
- 窒素、炭素、水素、ケイ素又は硫黄の供給源が、元素の窒素、炭素、水素、ケイ素又は硫黄である、請求項53に記載の方法。
- ホウ素の供給源がジボランである、請求項53に記載の方法。
- リンの供給源がホスフィンである、請求項53に記載の方法。
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