JP2012087085A - Method of producing high-purity niobium solution - Google Patents

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英二 戸田
Akiko Kubo
暁子 久保
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和也 寺嶋
Hiromasa Toya
広将 戸屋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of producing a high-purity niobium solution, in which the high-purity niobium solution having lower impurities can be obtained by a simple operation.SOLUTION: The method of producing the high-purity niobium solution includes: a step of distilling niobium chloride in the presence of chlorine gas to obtain niobium chloride that does not contain substantially sodium, aluminum, tantalum and iron; a step of mixing the obtained niobium chloride with water to obtain a slurry that contains niobium acid; a step of separating a solid content from the obtained slurry and thereafter cleaning the solid content by using the water; a step of drying the cleaned solid content in a temperature condition of 0-50°C; and a step of mixing the dried solid content with an aqueous solution that contains a complexing agent.

Description

本発明は、不純物の少ない高純度のニオブ溶液を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a high-purity niobium solution with few impurities.

ニオブは、各種金属の添加元素として知られており、主に鉄鋼材料の耐蝕性、耐熱性、耐衝撃性等を高めるための添加剤として用いられている。また、近年では、触媒やキャパシタ用誘電体としての用途も注目されている。このような機能を有するニオブの応用の幅を更に広げるためには、安定かつ簡便な方法でニオブを溶液化できることが望ましい。しかしながら、金属ニオブは、空気中で速やかにその表面が安定な酸化皮膜に覆われてしまうため、酸等を用いて溶液化させることは容易ではない。   Niobium is known as an additive element for various metals, and is mainly used as an additive for improving the corrosion resistance, heat resistance, impact resistance, and the like of steel materials. In recent years, attention has been focused on applications as a catalyst or a dielectric for capacitors. In order to further expand the range of applications of niobium having such functions, it is desirable that niobium can be made into a solution by a stable and simple method. However, since the surface of niobium metal is quickly covered with a stable oxide film in the air, it is not easy to make it into a solution using an acid or the like.

通常、ニオブ溶液の調製は、ニオブ粉末や酸化ニオブを出発原料とするため、フッ化水素酸により溶解処理したり、二硫酸カリウム等を添加して溶融処理したりする等の操作を伴うことが多く、カリウムやナトリウム等のアルカリ金属、フッ素、硫酸イオン等が共存した溶液となる場合が多い。このような不純物が多量に存在するニオブ溶液を原料として用いて製品を製造すると、性能や安全性の低下といった問題が生じる可能性がある。そのため、これら不純物を除去する試みがなされている。   In general, the preparation of niobium solution involves using niobium powder or niobium oxide as a starting material, and therefore involves operations such as dissolution treatment with hydrofluoric acid or melting treatment by adding potassium disulfate or the like. In many cases, the solution is a solution in which alkali metals such as potassium and sodium, fluorine and sulfate ions coexist. When a product is manufactured using a niobium solution containing such a large amount of impurities as a raw material, there is a possibility that problems such as deterioration in performance and safety occur. For this reason, attempts have been made to remove these impurities.

例えば、フッ化水素酸により溶液化した場合に生じ得る不純物のフッ素を除去する方法としては、アンモニアを用いて溶解した後、晶析してフッ素イオンを分離除去する方法が開示されている(特許文献1参照)。また、COを含有させたアルカリ水溶液を用いて晶析してフッ素イオンを分離除去する方法も開示されている(特許文献2参照)。 For example, as a method for removing fluorine which is an impurity that may be generated when it is made into a solution with hydrofluoric acid, a method is disclosed in which after dissolving with ammonia, crystallization is performed to separate and remove fluorine ions (patent) Reference 1). In addition, a method of separating and removing fluorine ions by crystallization using an aqueous alkali solution containing CO 2 is also disclosed (see Patent Document 2).

特開昭51−10197号公報Japanese Patent Laid-Open No. 51-10197 特開平1−115820号公報Japanese Patent Laid-Open No. 1-115820

しかしながら、フッ化水素酸には毒性があるため、工業的に多量に用いるには安全面や管理面での課題が多い。また、上記方法により調製したニオブ溶液をイオン交換樹脂に通して精製し、不純物の少ない高純度のニオブ溶液を得ることも可能ではあるが、このような精製工程を設けることは、多大な時間を要するだけでなく発生する排水を処理する負荷が増大し、経済的な方法とはいえない。このように、不純物の少ないニオブ溶液を簡便に製造することは容易ではなかった。   However, since hydrofluoric acid is toxic, there are many problems in terms of safety and management for industrial use in large quantities. It is also possible to purify the niobium solution prepared by the above method through an ion exchange resin to obtain a high-purity niobium solution with few impurities. However, providing such a purification step requires a great deal of time. Not only is it necessary, but the load for treating the generated wastewater increases, which is not an economical method. Thus, it was not easy to easily produce a niobium solution with few impurities.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、不純物の少ない高純度のニオブ溶液を簡便な操作で得ることができる高純度ニオブ溶液の製造方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a method for producing a high-purity niobium solution capable of obtaining a high-purity niobium solution with few impurities by a simple operation. That is.

本発明者らは、鋭意研究を重ねたところ、出発原料として塩化ニオブを用い、該塩化ニオブを蒸留により精製し、次いで、塩化物を含まない形態の結晶を得た後、該結晶を溶解して溶液化することで、不純物の少ない高純度のニオブ溶液が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、以下のようなものを提供する。   As a result of extensive research, the inventors of the present invention used niobium chloride as a starting material, purified the niobium chloride by distillation, and then obtained a crystal containing no chloride, and then dissolved the crystal. As a result, it was found that a high-purity niobium solution with few impurities can be obtained, and the present invention has been completed. Specifically, the following are provided.

(1) 塩化ニオブを塩素ガスの存在下で蒸留し、ナトリウム、アルミニウム、タンタル及び鉄を実質的に含有しない塩化ニオブを得る工程、得られた塩化ニオブと水とを混合してニオブ酸を含有するスラリーを得る工程、得られたスラリーから固形分を分離した後、当該固形分を水で洗浄する工程、洗浄後の固形分を0〜50℃の温度条件下にて乾燥する工程、及び乾燥後の固形分と、錯化剤を含有する水溶液と、を混合する工程を備えることを特徴とする高純度ニオブ溶液の製造方法。   (1) Niobium chloride is distilled in the presence of chlorine gas to obtain niobium chloride substantially free of sodium, aluminum, tantalum and iron, and the resulting niobium chloride and water are mixed to contain niobic acid. A step of obtaining a slurry to be separated, a step of separating the solid content from the obtained slurry, a step of washing the solid content with water, a step of drying the solid content after washing under a temperature condition of 0 to 50 ° C., and drying A method for producing a high-purity niobium solution, comprising a step of mixing a later solid content and an aqueous solution containing a complexing agent.

(2) 上記錯化剤はカルボキシル基を有し、上記水溶液中に含まれる錯化剤の含有量は、上記カルボキシル基が上記乾燥後の固形分に含まれるニオブ1モルに対してモル比で5以上となる量である(1)に記載の高純度ニオブ溶液の製造方法。   (2) The complexing agent has a carboxyl group, and the content of the complexing agent contained in the aqueous solution is a molar ratio with respect to 1 mol of niobium contained in the solid content after the carboxyl group is dried. The method for producing a high-purity niobium solution according to (1), wherein the amount is 5 or more.

(3) 上記錯化剤はシュウ酸である(1)又は(2)に記載の高純度ニオブ溶液の製造方法。   (3) The method for producing a high-purity niobium solution according to (1) or (2), wherein the complexing agent is oxalic acid.

本発明の製造方法によれば、不純物の少ない高純度のニオブ溶液を簡便な操作で得ることができる。   According to the production method of the present invention, a high-purity niobium solution with few impurities can be obtained by a simple operation.

以下、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。   Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and may be implemented with appropriate modifications within the scope of the object of the present invention. be able to.

本発明の高純度ニオブ溶液の製造方法は、塩化ニオブを塩素ガスの存在下で蒸留し、ナトリウム、アルミニウム、タンタル及び鉄を実質的に含有しない塩化ニオブを得る工程、得られた塩化ニオブと水とを混合してニオブ酸を含有するスラリーを得る工程、得られたスラリーから固形分を分離した後、当該固形分を水で洗浄する工程、洗浄後の固形分を0〜50℃の温度条件下にて乾燥する工程、及び乾燥後の固形分と、錯化剤を含有する水溶液と、を混合する工程を備えることを特徴とする。本発明では、不純物の少ない溶液の形態のニオブ酸を簡便な操作で得るために、ニオブ溶液の調製に際して、従来法のようなカリウム等のアルカリ金属、フッ素、硫酸イオン等の不純物が発生し得るフッ化水素酸による溶解処理や二硫酸カリウム等を添加する溶融処理を必要としない方法を採用した。これにより、毒性の高いフッ化水素酸を使用することで生じる安全面や管理面での懸念がなくなり、また、不純物を除去するためにイオン交換樹脂による精製工程が不要となるので、煩雑な作業やそれに伴う多大な時間を要しない。なお、本発明においてニオブ溶液とは、固形物が完全に溶解した溶液のみならず、種々の用途において実用上、問題とならない程度の固形物を含む溶液も含まれるものとする。以下、各工程を詳細に説明する。   The method for producing a high-purity niobium solution of the present invention includes a step of distilling niobium chloride in the presence of chlorine gas to obtain niobium chloride substantially free of sodium, aluminum, tantalum and iron, and the obtained niobium chloride and water. And a step of obtaining a slurry containing niobic acid, separating the solid content from the obtained slurry, washing the solid content with water, and setting the solid content after washing to a temperature condition of 0 to 50 ° C. The method comprises a step of drying underneath, and a step of mixing a solid content after drying and an aqueous solution containing a complexing agent. In the present invention, in order to obtain niobic acid in the form of a solution with few impurities by a simple operation, impurities such as alkali metals such as potassium, fluorine and sulfate ions can be generated in the preparation of the niobium solution as in the conventional method. A method that does not require a dissolution treatment with hydrofluoric acid or a melting treatment in which potassium disulfate or the like is added was adopted. This eliminates the safety and management concerns that arise from the use of highly toxic hydrofluoric acid, and eliminates the need for a purification process using an ion exchange resin to remove impurities. And it does not take much time. In the present invention, the niobium solution includes not only a solution in which a solid is completely dissolved, but also a solution containing a solid that does not cause a practical problem in various applications. Hereinafter, each process will be described in detail.

本発明では、不純物である各種金属元素の簡便な分離除去を可能とするために、塩化ニオブを出発原料とする。ニオブが塩化ニオブの形態であれば、蒸留等の簡便な精製方法により不純物の少ない高純度品を得ることが可能となるからである。出発原料として用いる塩化ニオブは、例えば、金属ニオブ又は酸化ニオブに塩素ガスを反応させる従来公知の方法により製造することができる。ここで、酸化ニオブは、精鉱から溶媒抽出で高純度化したものを用いることが好ましい。より高純度の塩化ニオブを得ることができるからである。本発明では、まず、塩化ニオブを塩素ガスの存在下で蒸留し、ナトリウム、アルミニウム、タンタル及び鉄を実質的に含有しない塩化ニオブを得る。ここで、蒸留の温度条件は、塩化ニオブの沸点である250℃以上であることが好ましく、250〜400℃の範囲内であることがより好ましい。400℃以下であれば、少量含有している可能性があるニオブのオキシ塩化物の昇華を最小限にすることができる。また、蒸留温度を厳密に制御することで上記ナトリウム、アルミニウム、タンタル、鉄等の不純物を分留させて、高収率の塩化ニオブを得ることができる。本発明では、この工程を経ることにより、出発原料から鉱物由来のナトリウム、アルミニウム、タンタル及び鉄を実質的に含有しない程度に取り除くことができる。ここで、実質的に含有しないとは、塩化ニオブ中のナトリウム、アルミニウム、タンタル及び鉄の含有量がいずれも5ppm未満であることを意味する。塩化ニオブの純度は、例えば、市販の誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP−AES)を用い、ICP発光分光法により測定することができる。なお、塩化ニオブは吸湿性に富み、例えば、空気中に短時間放置するだけで空気中の水分を吸湿して加水分解されるため、乾燥した雰囲気下で取り扱うことが好ましい。   In the present invention, niobium chloride is used as a starting material in order to enable easy separation and removal of various metal elements as impurities. This is because, if niobium is in the form of niobium chloride, a high-purity product with few impurities can be obtained by a simple purification method such as distillation. Niobium chloride used as a starting material can be produced, for example, by a conventionally known method in which chlorine gas is reacted with niobium metal or niobium oxide. Here, it is preferable to use niobium oxide purified from the concentrate by solvent extraction. This is because higher purity niobium chloride can be obtained. In the present invention, niobium chloride is first distilled in the presence of chlorine gas to obtain niobium chloride substantially free of sodium, aluminum, tantalum and iron. Here, the distillation temperature condition is preferably 250 ° C. or more, which is the boiling point of niobium chloride, and more preferably in the range of 250 to 400 ° C. If it is 400 degrees C or less, the sublimation of the niobium oxychloride which may be contained in a small amount can be minimized. In addition, by strictly controlling the distillation temperature, the impurities such as sodium, aluminum, tantalum, and iron can be fractionated to obtain a high yield of niobium chloride. In the present invention, through this step, it is possible to remove the mineral-derived sodium, aluminum, tantalum and iron from the starting material to an extent that does not substantially contain them. Here, “substantially not contained” means that the contents of sodium, aluminum, tantalum and iron in niobium chloride are all less than 5 ppm. The purity of niobium chloride can be measured by ICP emission spectroscopy using, for example, a commercially available inductively coupled plasma emission spectrometer (ICP-AES). Niobium chloride is highly hygroscopic and, for example, it is hydrolyzed by absorbing moisture in the air just by leaving it in the air for a short time, so it is preferable to handle it in a dry atmosphere.

本発明では、上記蒸留により精製された塩化ニオブと水とを混合してニオブ酸を含有するスラリーを得た後、該スラリーからニオブ酸の結晶である固形分を分離し、該固形分を水で洗浄する。上記蒸留により精製された塩化ニオブでは、不純物である各種金属元素については取り除かれているものの、ニオブが塩素化合物の形態で存在するため、用途によっては製品の性能に重大な影響を与える不純物となり得る。例えば、ニオブを電池材料の原料として使用する場合に塩素化合物が電解液に存在すると、電池の放電容量が低下したり、内部抵抗が増大したり、寿命が低下したり等の問題が引き起こされる可能性がある。そのため、ニオブは塩素化合物でない形態とすることが好ましい。本発明では、蒸留により精製された塩化ニオブを水と混合することで加水分解させ、ニオブ酸の結晶と塩化水素とを生成させた後、ニオブ酸の結晶と塩化水素を含む溶液とを固液分離し、ニオブ酸の結晶を水で洗浄することにより、塩化物イオンが取り除かれたニオブ酸の結晶を得ることができる。洗浄回数は、特に限定されず、洗浄と固液分離とを数回繰り返すことで、ニオブ酸の結晶に付着した塩化物イオンの大部分を取り除くことができる。なお、固形分であるニオブ酸の結晶と、塩化水素を含む溶液とを固液分離する方法は、特に限定されず、例えば、ヌッチェ、フィルタープレス等を用いる加圧濾過、減圧濾過、遠心濾過等の従来公知の濾過手段を用いることができる。   In the present invention, after mixing niobium chloride purified by the distillation and water to obtain a slurry containing niobic acid, the solid content which is a crystal of niobic acid is separated from the slurry, and the solid content is separated from water. Wash with. In niobium chloride purified by the above distillation, various metal elements as impurities have been removed, but niobium is present in the form of a chlorine compound, so depending on the application, it can be an impurity that has a significant impact on the performance of the product. . For example, when using niobium as a raw material for battery materials, if a chlorine compound is present in the electrolyte, problems such as a decrease in battery discharge capacity, an increase in internal resistance, and a decrease in life may be caused. There is sex. For this reason, niobium is preferably not in the form of a chlorine compound. In the present invention, niobium chloride purified by distillation is hydrolyzed by mixing with water to produce niobic acid crystals and hydrogen chloride, and then the niobic acid crystals and the solution containing hydrogen chloride are solid-liquid. The niobic acid crystals from which chloride ions have been removed can be obtained by separating and washing the niobic acid crystals with water. The number of washings is not particularly limited, and most of the chloride ions adhering to the niobic acid crystals can be removed by repeating washing and solid-liquid separation several times. The method for solid-liquid separation of the solid niobic acid crystals and the solution containing hydrogen chloride is not particularly limited. Conventionally known filtration means can be used.

本発明では、上記洗浄後の固形分を0〜50℃の温度条件下にて乾燥した後、乾燥後の固形分と、錯化剤を含有する水溶液とを混合することで、ニオブ溶液を得る。本発明は、塩化ニオブから各種金属元素、塩化物イオン等の不純物を取り除いたニオブ酸の結晶を得た後、該結晶を再溶解して溶液化することにより、不純物の少ない高純度のニオブ溶液を得る点に特徴を有する。ここで、上記洗浄後の固形分を乾燥させる温度は、0〜50℃の範囲内であり、好ましくは20〜40℃である。50℃を超える温度条件下で乾燥すると、ニオブ酸の一部が酸化ニオブとなり、錯化剤を含有する水溶液に対する溶解性が低下するため好ましくない。乾燥した固形分は、錯化剤を含有する水溶液に溶解させ、溶液化する。本発明において錯化剤は、特に限定されるものではないが、カルボキシル基を有するものが好ましく、例えば、シュウ酸、クエン酸、酒石酸等が挙げられ、これらの中でもシュウ酸が最も単純なカルボキシル基を有する構造であり、高純度のニオブ溶液が得られる点において特に好ましい。なお、ニオブ溶液の純度は、例えば、市販の誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP−AES)を用い、ICP発光分光法により測定することができる。   In the present invention, the solid content after washing is dried under a temperature condition of 0 to 50 ° C., and then the solid content after drying and an aqueous solution containing a complexing agent are mixed to obtain a niobium solution. . The present invention provides a niobic acid crystal obtained by removing impurities such as various metal elements and chloride ions from niobium chloride, and then dissolving the crystal to form a solution, thereby obtaining a high-purity niobium solution with less impurities. It is characterized in that Here, the temperature which dries the solid content after the said washing | cleaning is in the range of 0-50 degreeC, Preferably it is 20-40 degreeC. Drying under temperature conditions exceeding 50 ° C. is not preferable because part of niobic acid becomes niobium oxide and the solubility in an aqueous solution containing a complexing agent is lowered. The dried solid is dissolved in an aqueous solution containing a complexing agent to form a solution. In the present invention, the complexing agent is not particularly limited, but preferably has a carboxyl group, and examples thereof include oxalic acid, citric acid, tartaric acid, etc. Among these, oxalic acid is the simplest carboxyl group. This is particularly preferable in that a high-purity niobium solution can be obtained. The purity of the niobium solution can be measured by ICP emission spectroscopy using, for example, a commercially available inductively coupled plasma emission spectrometer (ICP-AES).

ニオブ酸を溶液化するために必要な上記錯化剤の量は、溶解させたいニオブの濃度に応じて、適宜、調整するとよいが、錯化剤がカルボキシル基を有する場合には、水溶液中に含まれる錯化剤の含有量は、カルボキシル基が前記乾燥後の固形分に含まれるニオブ1モルに対してモル比で5以上となる量であることが好ましく、5〜10の範囲内となる量であることがより好ましく、5〜8の範囲内となる量であることが更により好ましく、5〜6の範囲内となる量であることが最も好ましい。上記範囲とすることで、固形分であるニオブ酸の結晶の溶解を促進させることができる。なお、過剰量の錯化剤の使用は、コスト面や環境面の観点において好ましくない。例えば、ニオブ溶液を電池材料への添加剤として用いる場合、ニオブ溶液は、アルカリ条件下で他の金属溶液と晶析させて混合粉とした上で用いられる。錯化剤としてシュウ酸を用いた場合には、ニオブ溶液中にシュウ酸が多量に存在することになるが、上記晶析工程では固液分離を伴うため、過剰なシュウ酸は液中に残り、排出される。そのため、排水処理工程でのCOD負荷が大きく上昇するという懸念が生じることになる。   The amount of the complexing agent necessary to make niobic acid into solution may be appropriately adjusted according to the concentration of niobium to be dissolved, but when the complexing agent has a carboxyl group, The content of the complexing agent contained is preferably an amount such that the carboxyl group has a molar ratio of 5 or more with respect to 1 mol of niobium contained in the solid content after the drying. More preferred is an amount, even more preferred is an amount in the range of 5-8, and most preferred is an amount in the range of 5-6. By setting it as the said range, melt | dissolution of the crystal | crystallization of niobic acid which is solid content can be promoted. Use of an excessive amount of complexing agent is not preferable from the viewpoint of cost and environment. For example, when a niobium solution is used as an additive to a battery material, the niobium solution is used after being crystallized with another metal solution under alkaline conditions to form a mixed powder. When oxalic acid is used as the complexing agent, a large amount of oxalic acid is present in the niobium solution. However, since the above crystallization process involves solid-liquid separation, excess oxalic acid remains in the liquid. Discharged. Therefore, there arises a concern that the COD load in the wastewater treatment process is greatly increased.

乾燥後の固形分と、錯化剤を含有する水溶液と、を混合する工程における温度は、特に限定されるものではなく、通常、60〜90℃である。   The temperature in the step of mixing the solid content after drying and the aqueous solution containing the complexing agent is not particularly limited, and is usually 60 to 90 ° C.

本発明により得られるニオブ溶液は、不純物が少なく高純度であるため、例えば、電解キャパシタの材料、電池材料用の添加剤等として好適に用いることができる。特に、本発明により得られるニオブ溶液は、ナトリウム、アルミニウム、タンタル及び鉄を実質的に含有しないので、これらの不純物の存在が性能の低下の原因となり得る電池材料用の添加剤として有用である。ここで、ニオブの電池材料用の添加剤としての効果は、電池に対する安定性等の機能付与であり、例えば、上記したようにニオブ溶液をアルカリ条件下で他の金属溶液と晶析させて得られた混合粉を添加剤として用いる。使用方法としては、該混合粉を電池の正極材に少量添加する。なお、混合粉においてニオブが偏析すると、電池の性能の悪化を招く場合がある。しかしながら、本発明では、ニオブを溶液として得ることができるため、上記したように他の金属溶液と晶析した場合、混合粉中にニオブを均一に分布させることができ、そのようなことが生じるおそれがない。   Since the niobium solution obtained by the present invention has few impurities and high purity, it can be suitably used as, for example, an electrolytic capacitor material, an additive for battery materials, and the like. In particular, since the niobium solution obtained by the present invention does not substantially contain sodium, aluminum, tantalum and iron, the presence of these impurities is useful as an additive for battery materials that may cause a decrease in performance. Here, the effect of niobium as an additive for battery materials is to provide functions such as stability to the battery. For example, as described above, the niobium solution is obtained by crystallizing a niobium solution with another metal solution under alkaline conditions. The mixed powder obtained is used as an additive. As a method of use, a small amount of the mixed powder is added to the positive electrode material of the battery. When niobium segregates in the mixed powder, battery performance may be deteriorated. However, in the present invention, since niobium can be obtained as a solution, when it is crystallized with another metal solution as described above, niobium can be uniformly distributed in the mixed powder, and this occurs. There is no fear.

以下、実施例により、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に何ら制限を受けるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention does not receive a restriction | limiting at all by these description.

<製造例1>
表1に示す組成を有する工業用酸化ニオブを塩素雰囲気下で反応させ、蒸留することにより塩化ニオブを得た。
<Production Example 1>
Niobium chloride for industrial use having the composition shown in Table 1 was reacted in a chlorine atmosphere and distilled to obtain niobium chloride.

Figure 2012087085
Figure 2012087085

<試験例1>
上記製造例1にて得られた塩化ニオブを塩素ガスの存在下、250℃で蒸留して精製した。ここで、得られた塩化ニオブを濃塩酸に溶解させ、誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP−AES)を用い、その純度をICP発光分光法により測定したところ、99.5%であった。また、ナトリウム、アルミニウム、タンタル、及び鉄の含有量は、いずれも5ppm未満であった。
<Test Example 1>
The niobium chloride obtained in Production Example 1 was purified by distillation at 250 ° C. in the presence of chlorine gas. Here, the obtained niobium chloride was dissolved in concentrated hydrochloric acid, and its purity was measured by ICP emission spectroscopy using an inductively coupled plasma emission spectrometer (ICP-AES). As a result, it was 99.5%. The contents of sodium, aluminum, tantalum, and iron were all less than 5 ppm.

次いで、上記蒸留精製後の塩化ニオブを乾燥室内にて87.2g秤量し、これを純水500ml中に徐々に添加し、充分に撹拌してスラリーを得た。ここで、得られたスラリーの塩化物イオン濃度を中和滴定により分析したところ、57g/Lであった。次に、上記スラリーを遠心分離することにより、結晶と濾液とに固液分離した。得られた結晶に純水500mlを加えて撹拌し、再度、遠心分離することにより、結晶と濾液とに固液分離した。なお、これら一連の純水による洗浄及び固液分離操作は、計5回繰り返した。   Next, 87.2 g of the niobium chloride after the above-mentioned distillation purification was weighed in a drying chamber, and this was gradually added into 500 ml of pure water and sufficiently stirred to obtain a slurry. Here, when the chloride ion concentration of the obtained slurry was analyzed by neutralization titration, it was 57 g / L. Next, the slurry was subjected to solid-liquid separation into crystals and a filtrate by centrifuging. The obtained crystals were added with 500 ml of pure water, stirred, and centrifuged again to separate the crystals and the filtrate into solid and liquid. The series of washing with pure water and solid-liquid separation were repeated a total of 5 times.

その後、得られた結晶を真空乾燥機に入れ、25℃にて24時間乾燥した。乾燥後の結晶にシュウ酸二水和物122gと純水とを加えてスラリーとし、更に水を加えて1リットルに定容した。この溶液を80℃に加熱後、そのまま80℃に維持しながら撹拌し、完全に溶解させた。そして、得られた溶液のニオブ濃度を、ICP−AESを用いてICP発光分光法により測定したところ、30g/Lであった。また、得られた溶液における塩化物イオン濃度をイオンクロマトグラフィーにより分析したところ、0.074g/Lであった。このことから、本発明の方法によれば、塩化物を99%以上低減したニオブ溶液が得られることが確認された。   Thereafter, the obtained crystals were put in a vacuum dryer and dried at 25 ° C. for 24 hours. 122 g of oxalic acid dihydrate and pure water were added to the dried crystals to form a slurry, and water was further added to a volume of 1 liter. This solution was heated to 80 ° C. and stirred while maintaining the temperature at 80 ° C. to completely dissolve the solution. And when the niobium density | concentration of the obtained solution was measured by ICP emission spectroscopy using ICP-AES, it was 30 g / L. Moreover, it was 0.074 g / L when the chloride ion density | concentration in the obtained solution was analyzed by the ion chromatography. From this, it was confirmed that according to the method of the present invention, a niobium solution having a chloride content reduced by 99% or more can be obtained.

<試験例2>
上記製造例1にて得られた塩化ニオブを乾燥室内にて20g秤量し、これを純水500ml中に徐々に添加し、充分に撹拌してスラリーを得た。ここで、得られたスラリーの塩化物濃度を中和滴定により分析したところ、13g/Lであった。次に、上記スラリーを遠心分離することにより、結晶と濾液とに固液分離した。得られた結晶に純水100mlを加えて撹拌し、再度、遠心分離することにより、結晶と濾液とに固液分離した。なお、これら一連の純水による洗浄及び固液分離操作は、計5回繰り返した。
<Test Example 2>
20 g of niobium chloride obtained in the above Production Example 1 was weighed in a drying chamber, gradually added to 500 ml of pure water, and sufficiently stirred to obtain a slurry. Here, when the chloride concentration of the obtained slurry was analyzed by neutralization titration, it was 13 g / L. Next, the slurry was subjected to solid-liquid separation into crystals and a filtrate by centrifuging. The obtained crystals were added with 100 ml of pure water, stirred, and centrifuged again to separate the crystals and the filtrate into solid and liquid. The series of washing with pure water and solid-liquid separation were repeated a total of 5 times.

その後、得られた結晶をそれぞれ2gずつ採取し、それぞれを真空乾燥機に入れて、25℃、40℃、50℃、70℃、90℃、110℃の条件下にて、24時間乾燥した。乾燥後の結晶を、0.05molのシュウ酸(カルボキシル基として0.1mol)を溶解させた水溶液100mlに添加した。これらの溶液を80℃に加熱後、そのまま80℃に維持しながら6時間撹拌した。その後、濾過により固液分離し、未溶解残渣が生じた場合には、更に同じ温度(80℃)にて24時間撹拌した。   Thereafter, 2 g of each of the obtained crystals was collected, put in a vacuum dryer, and dried under conditions of 25 ° C., 40 ° C., 50 ° C., 70 ° C., 90 ° C., and 110 ° C. for 24 hours. The dried crystals were added to 100 ml of an aqueous solution in which 0.05 mol of oxalic acid (0.1 mol as a carboxyl group) was dissolved. These solutions were heated to 80 ° C and then stirred for 6 hours while maintaining the temperature at 80 ° C. Thereafter, solid-liquid separation was performed by filtration, and when an undissolved residue was generated, the mixture was further stirred at the same temperature (80 ° C.) for 24 hours.

その結果、70℃、90℃、110℃の温度条件にて乾燥した場合には、未溶解残渣が生じ、結晶が完全に溶解した溶液を得ることができなかった。このことから、結晶の乾燥は50℃以下で行うことが適切であることが確認された。   As a result, when drying was performed at 70 ° C., 90 ° C., and 110 ° C., undissolved residues were generated, and a solution in which crystals were completely dissolved could not be obtained. From this, it was confirmed that it was appropriate to dry the crystals at 50 ° C. or lower.

<試験例3>
上記製造例1にて得られた塩化ニオブを乾燥室内にて2g秤量し、これを純水50ml中に徐々に添加し、充分に撹拌してスラリーを得た。ここで、得られたスラリーの塩化物濃度を中和滴定により分析したところ、13g/Lであった。次に、上記スラリーを遠心分離することにより、結晶と濾液とに固液分離した。得られた結晶に純水50mlを加えて撹拌し、再度、遠心分離することにより、結晶と濾液とに固液分離した。なお、これら一連の純水による洗浄及び固液分離操作は計5回繰り返した。得られた結晶は真空乾燥機に入れ、25℃にて24時間乾燥した。
<Test Example 3>
2 g of niobium chloride obtained in the above Production Example 1 was weighed in a drying chamber, gradually added to 50 ml of pure water, and sufficiently stirred to obtain a slurry. Here, when the chloride concentration of the obtained slurry was analyzed by neutralization titration, it was 13 g / L. Next, the slurry was subjected to solid-liquid separation into crystals and a filtrate by centrifuging. The obtained crystals were mixed with 50 ml of pure water, stirred, and centrifuged again to separate the crystals and the filtrate into solid and liquid. The series of washing with pure water and the solid-liquid separation operation were repeated a total of 5 times. The obtained crystals were put in a vacuum dryer and dried at 25 ° C. for 24 hours.

乾燥後の結晶を、該結晶中に含まれるニオブ1モルに対してカルボキシル基のモル量が3、4、5、6、8倍量となるようにシュウ酸の量を調整したシュウ酸水溶液にそれぞれ添加した。なお、乾燥後の結晶中に含まれるニオブ含量は、該結晶をフッ化水素酸に溶解させた後、ICP−AESを用いてICP発光分光法により測定した。これらの溶液を80℃に加熱後、そのまま80℃に維持しながら2時間撹拌した。   The dried crystals are added to an oxalic acid aqueous solution in which the amount of oxalic acid is adjusted so that the molar amount of carboxyl groups is 3, 4, 5, 6, 8 times the amount of 1 mol of niobium contained in the crystals. Each was added. In addition, the niobium content contained in the crystal after drying was measured by ICP emission spectroscopy using ICP-AES after dissolving the crystal in hydrofluoric acid. These solutions were heated to 80 ° C and then stirred for 2 hours while maintaining the temperature at 80 ° C.

そして、2時間撹拌後の溶液を目視にて観察したところ、結晶中に含まれるニオブ1モルに対してカルボキシル基のモル量が3、4倍量となるようにシュウ酸の量を調整したシュウ酸水溶液を用いた場合には、結晶が確認されたが、5、6、8倍量となるようにシュウ酸の量を調整したシュウ酸水溶液を用いた場合には、結晶は認められなかった。このことから、結晶中に含まれるニオブ1モルに対してカルボキシル基のモル量が5倍以上となるようにシュウ酸の量を調整したシュウ酸水溶液であれば、結晶が完全に溶解した溶液が得られることが確認された。   When the solution after stirring for 2 hours was visually observed, the amount of oxalic acid was adjusted so that the molar amount of the carboxyl group was 3 or 4 times the molar amount of niobium contained in the crystal. Crystals were confirmed when using an acid aqueous solution, but no crystals were observed when using an oxalic acid aqueous solution in which the amount of oxalic acid was adjusted to be 5, 6, or 8 times the amount. . From this, if the amount of oxalic acid is adjusted so that the molar amount of the carboxyl group is 5 times or more with respect to 1 mol of niobium contained in the crystal, the solution in which the crystal is completely dissolved is obtained. It was confirmed that it was obtained.

Claims (3)

塩化ニオブを塩素ガスの存在下で蒸留し、ナトリウム、アルミニウム、タンタル及び鉄を実質的に含有しない塩化ニオブを得る工程、
得られた塩化ニオブと水とを混合してニオブ酸を含有するスラリーを得る工程、
得られたスラリーから固形分を分離した後、当該固形分を水で洗浄する工程、
洗浄後の固形分を0〜50℃の温度条件下にて乾燥する工程、及び
乾燥後の固形分と、錯化剤を含有する水溶液と、を混合する工程を備えることを特徴とする高純度ニオブ溶液の製造方法。
Distilling niobium chloride in the presence of chlorine gas to obtain niobium chloride substantially free of sodium, aluminum, tantalum and iron;
Mixing the obtained niobium chloride with water to obtain a slurry containing niobic acid,
A step of separating the solid content from the obtained slurry and then washing the solid content with water;
High purity characterized by comprising a step of drying a solid content after washing at a temperature of 0 to 50 ° C., and a step of mixing the solid content after drying and an aqueous solution containing a complexing agent. A method for producing a niobium solution.
前記錯化剤はカルボキシル基を有し、
前記水溶液中に含まれる錯化剤の含有量は、前記カルボキシル基が前記乾燥後の固形分に含まれるニオブ1モルに対してモル比で5以上となる量である請求項1に記載の高純度ニオブ溶液の製造方法。
The complexing agent has a carboxyl group;
2. The high content according to claim 1, wherein the content of the complexing agent contained in the aqueous solution is an amount such that the carboxyl group is 5 or more in molar ratio with respect to 1 mol of niobium contained in the solid content after the drying. A method for producing a pure niobium solution.
前記錯化剤はシュウ酸である請求項1又は2に記載の高純度ニオブ溶液の製造方法。   The method for producing a high-purity niobium solution according to claim 1 or 2, wherein the complexing agent is oxalic acid.
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