JP6108397B2 - プロセス材料から金属を回収する方法およびその方法を実施するための反応器 - Google Patents

Description

本発明は、ある金属を精製する方法及び方法を実行するための反応器に関する。本発明はまた、本発明の方法によって精製される場合の金属に関する。

チタン、ハフニウム、ジルコニウム等のような金属を製造するために、様々な方法が存在する。常に、金属は、金属を分離／精製するためにさらなる処理を必要とする形態で製造される。例えば、また一般に、１つの製造方法は、適切な還元剤で金属の塩を化学的に還元することを含む。これにより、金属の元素形態、還元剤塩の対応する塩、おそらくは過剰の還元剤を典型的に含む反応生成物（以下「プロセス材料」と呼ぶ）が得られる。次に、金属の元素形態を分離／隔離することが必要である。商業規模では、これは、おそらく日数を要するバッチ操作として実施される真空蒸留によって行われる傾向がある。

金属及び金属よりも揮発性である種を含むプロセス材料からの金属の回収を可能にする新しい方法を提供することが望ましいであろう。連続的にこのようなプロセス材料からの金属の回収を可能にする方法を提供することが特に望ましいであろう。

したがって、本発明は、金属を含むプロセス材料と、金属よりも揮発性である成分とから金属を回収する方法において、
炉に設けられたレトルト内にプロセス材料を輸送するステップであって、レトルトが真空下でかつプロセス材料からの成分の昇華を引き起こす程度に十分な温度で操作され、これによって精製金属を製造するステップと、
昇華した成分を低温の表面に堆積するステップと、
精製金属をレトルトから取り出すステップと、
堆積した成分を低温の表面から取り出すステップと
を含む方法を提供する。

本明細書において、「レトルト」という用語は、本発明の原理に従って１つ以上の関連する相変態が必要に応じて行われる容器又はチャンバーを示すように意図される。

有利に、本発明の方法は、連続的に操作することができ、「新鮮な」プロセス材料がレトルト（及び炉）に連続的に供給され、精製金属及び堆積した揮発性成分が同様に連続的に取り出される。本発明の方法は、必要に応じて互いに接続された様々な構成要素が設けられた単一ピースの装置／反応器で実施される。このことは、例えば、プロセス材料が反応器内に送られ、金属及び堆積した成分が反応器から取り出されることを意味する。このことはまた、必要な昇華及び堆積変換が同一の反応器の機能的に設計された構成要素で行われることを意味する。

本発明の中心を成すのは、同一の（単一の）反応器のプロセス材料からの揮発性成分の昇華及び堆積である。本明細書において、「揮発性成分」という用語は、プロセス材料が製造されていた反応の結果としてプロセス材料に存在する１つ以上の下方沸点種を示すように意図される。揮発性成分の性質は、プロセス材料が如何に製造されたかに明らかに左右される。

本明細書に記載したような本発明の根底をなす原理を考慮すると、本発明の方法は、広範囲の反応及び／又は汚染されたプロセス材料からの金属の回収に対して適用性を有すると考えられる。すなわち、本発明は、金属及び他の金属の１つ以上の揮発性の塩を含むプロセス材料からの金属の回収に特定の適用性を有する。したがって、本発明は、還元剤で金属の塩の還元によって製造されたプロセス材料からの金属の回収に適用することが可能である。この場合、揮発性成分は、還元反応に使用される還元剤の塩、おそらくは、還元剤が還元反応で過剰に使用される場合、還元剤それ自体であろう。

本明細書で使用されているような「金属」という用語は、１つ以上の元素金属、１つ以上の金属合金、あるいは元素金属と合金との組み合わせを意味し得る。プロセス材料に存在する金属の性質は、プロセス材料が製造される反応及び関連の反応物質に左右される。

一実施形態において、プロセス材料は、単一の元素金属又は１つ以上の揮発性成分と組み合わせた金属合金を含む。より複雑なプロセス材料では、いくつかの金属及び／又は金属合金が存在する可能性があり、この場合、望まれる場合、対象の特定の金属／金属合金を分離するために、本発明の方法の後に別の方法を実施することが必要であるかもしれない。存在する揮発物の性質は、プロセス材料毎に（おそらくは同一種類のプロセス材料のバッチの間で）異なり、本発明の方法の単一の適用で揮発物を所望の程度に取り出すことは可能でないかもしれない。したがって、本発明の方法は、プロセス材料からの揮発物の連続した取り出しを達成するために、数回適用する必要があるかもしれない。

本発明の方法は、（金属含有のプロセス材料を生成するため）必要な反応が行われる上流の反応器からプロセス材料を直接受容することができる。代わりに、本発明の方法は、独立型の方法として操作することができる。いずれの場合も、本発明の方法は連続的に操作することが可能である。

本発明に使用するためのプロセス材料は、粒子形態でなければならず、粒子サイズは、方法を実施し得る効率に影響を及ぼす可能性がある。粒子サイズは、プロセス材料の流動性、及びレトルトでかつ炉の（高温ゾーン）を通して輸送し得る容易さに影響を及ぼす。同様に、粒子サイズは、プロセス材料からの揮発性成分の放散の程度及び速度に影響を及ぼし得る。したがって、粒子サイズを最適化することができ、これには、本発明に使用する前に例えば粉砕によるプロセス材料の粒子サイズの調整が含まれる。高温ゾーン内の滞留時間も、粒子サイズの変化を受け入れるために変更できる。

好ましくは、本発明の方法は、揮発性成分が昇華ステップで昇華させられるように、温度及び圧力の状態下で、かつ選択された金属含有プロセス材料で実施される。

元素又は化合物の昇華は、中間の液状段階のない固相から気相への転移である。昇華は、三重点未満の圧力及びそれを超える温度で生じる吸熱相転移である（物質の三重点は、この場合、当該物質の気体、液体及び固体の三相が熱力学平衡で共存する温度と圧力である）。大気圧では、大部分の化合物は、異なる温度で３つの異なる状態を有する。これらの場合、固体から気体状態への転移は中間の液体状態を必要とする。昇華の逆のプロセスは堆積と呼ばれる。

昇華プロセスを使用する利点は、より標準的な構造材料の使用を許容する関係する下方温度から得られる。一般的に、昇華プロセスは、蒸気圧差によって駆動され、より高い温度によって、より高い蒸気圧が生成される。より低い圧力（三重点未満）でプロセスを操作することによって、なお蒸気圧差が維持されるが、下方温度で維持される。

昇華によって異なる化学種を分離するために本発明の方法を使用することは、三重点の温度を超えかつ三重点の圧力下にあるために、温度及び圧力状態を変更することを必要とする。例えば、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）の昇華を引き起こすには、８００℃を超える温度、及び０．０５のｋＰａ未満の圧力を必要とするであろう。当業者は、意図されるように、本発明を実施するための適切な操作条件を選択することができるであろう。

本発明において蒸留が役割を果たすことも可能であるが、時に、あり得る汚損問題による液種の問題をもたらす場合がある。

プロセス材料から昇華した揮発種は、揮発種が堆積される低温の表面と接触する。この文脈で、「低温」という用語は、支配圧力の状態下で、表面が揮発物の堆積をもたらす温度であることを意味する。堆積が行われる表面は、能動的に冷却してもよいが、これは必須ではない。表面は、単に反応器内のその位置によって十分に低温であり得る。表面は、任意の形態をとってもよいが、堆積の増大をもたらすので大きな表面積を有することが好ましい。本発明の方法が進行するとき、低温の表面は堆積材料で被覆されることが可能であり、堆積効率を維持するために、このような材料を表面から取り出すことが必要であり得る。したがって、本発明のプロセスの実施中に、表面を清浄にするか又は掻き取ることが可能である。

本発明の重要な態様は、プロセス材料が高温ゾーン内にまたそれを通して輸送される方法である。好ましい実施形態において、この方法は、プロセス材料がスクリューを使用してレトルトを通して搬送されるレトルトを使用して行われる。本発明の文脈において、このスクリュー「昇華スクリュー」と呼ばれ、レトルトは「昇華レトルト」呼ばれる。プロセス材料は、昇華レトルト内の適切な入口ポートを介して昇華スクリューの表面に送られる。実際には、スクリューの上へのプロセス材料のフィードは、プロセスの動作特性を考慮して配量される。

典型的に、プロセス材料は、反応器の高温ゾーンの外側の領域の昇華スクリューに送出される。高温ゾーンは、温度が揮発物の昇華が行われる程度に十分に高い領域である。実際には、この領域は、反応器の炉の構成要素であろう。昇華レトルト内の昇華スクリューの回転により、プロセス材料が反応器の高温の領域内に輸送される。実際には、プロセス材料が昇華レトルトに沿って輸送されるとき、プロセス材料は温度上昇に直面し、揮発物の漸次の昇華をもたらすであろう。生成物を昇華レトルトに沿って輸送するために必要な速度は、フィード材料、直面する温度勾配、昇華が行われる反応器の領域の長さ、昇華スクリューに対するプロセス材料の荷重（これは、スクリューの寸法と特性よって影響を受ける）等の形態のような要因に基づき変化する。非定常のスクリュー速度又はスクリュー方向の反転の使用は、生成物の輸送を改善するために使用することが可能である。

この実施形態、ならびに昇華用の高温ゾーンを通してプロセス材料を輸送するための昇華スクリュー／昇華レトルト装置では、昇華によって生成される揮発物を堆積するために、より小さい直径のスクリュー／レトルト装置を使用することが可能である。本明細書において、この装置は、「堆積スクリュー」及び「堆積レトルト」と呼ばれる。本発明の実施形態において、堆積スクリュー／堆積レトルトの装置は、昇華スクリューのいずれかの端部から昇華スクリュー内に延びることが可能である。このことを容易にするために、昇華スクリューはシャフトなしのスクリューでもよい。温度を念頭において、堆積スクリュー／堆積レトルトが昇華スクリューの低温端部から昇華スクリュー内に延びることが望ましいかもしれない。

揮発性成分（本明細書では簡単に「揮発物」とも称される）が、冷却されて、堆積レトルトの内面に堆積すること、及び堆積された材料が堆積スクリューの回転によって（昇華レトルトから）堆積レトルトに沿って輸送されることが意図される。一実施形態において、昇華スクリューは、堆積された材料が輸送される方向と反対方向にプロセス材料を輸送するが、このことは必須ではない。昇華スクリューは、比較的低温の領域から昇華が行われることができる反応器の領域内にプロセス材料を輸送するように意図される。対照的に、堆積スクリューは、再昇華を回避するために、冷却されかつ堆積された揮発物（以降「堆積された材料」）を昇華レトルトから輸送するように意図される。

上に説明した実施形態では、堆積レトルト／堆積スクリュー装置は、昇華レトルト／昇華スクリュー装置と本質的に同心である。しかし、これは必須ではない。したがって、レトルトは、スクリューが管状部材内に設けられ、スクリューの回転によりプロセス材料がチューブの内側に沿って輸送される管状部材であり得る。しかし、他の実施形態では、堆積レトルトは、昇華レトルトと交差するように設けられる。この場合、堆積レトルトの入口端は、昇華レトルトの外面に設けられた出口ポートと連通する。

堆積レトルトは、レトルトのそれぞれの軸線の間である角度で昇華レトルトと交差することが可能である。この実施形態において、昇華レトルトの長さに沿って選択された位置に、複数の堆積レトルトを使用してもよい。

この実施形態において、堆積レトルトは、堆積されたプロセス材料を堆積レトルトの内面から掻き取り、適切に配置された出口ポートを通して放出するために堆積された材料を堆積レトルトに沿って輸送するための堆積スクリューとして、従来のスクリューを含むことが可能である。

他の実施形態において、堆積レトルトは、揮発物が凝縮し得るレトルト内に延びる細長い部材を含んでもよい。この場合、堆積レトルトはまた、堆積レトルトの内面からかつ細長い部材の外面から堆積を掻き取るためのある手段を必要とする。この点に関して、スクレーパーを使用してもよく、スクレーパーは堆積レトルトの内面と細長い部材の外面との間の空間で移動する。スクレーパーは、堆積レトルトの内面と細長い部材の外面との間の環状空間で回転する１つ以上のスクリューの形態を取ることが可能である。（スクレーパー（又はスクリュー）は、堆積された材料を適切に位置決めされた放出ポートで放出するために輸送する。

堆積レトルトを通して反応器に真空が適用される。この点に関して、堆積レトルトを通して適用された真空は、昇華された蒸気を堆積レトルト内に随伴する効果を有することが好ましい。堆積された材料は、適切に位置決めされた放出ポートを使用して堆積レトルトから取り出すことが可能である。

反応器は、空気の存在による有害な影響を回避するために不活性ガスでフラッシュしてもよい。意図する堆積部位に揮発物が適切に向けられるように、不活性ガスを使用して、昇華レトルト内の揮発物の流れを制御することが可能である。

支配圧力の条件を指摘すると、揮発物の堆積を達成するために、堆積レトルトの内面は適切に低温の温度でなければならない。指摘したように、堆積レトルトは高温ゾーンから離れて位置し、このことは、堆積レトルトの内面の温度低下を確実に補助する。しかし、堆積レトルトを適切な温度に維持するために冷却手段が必要であり得る。冷却スリーブを使用して、堆積レトルト、又は少なくともその領域を冷却してもよい。

本発明の方法を実施するとき、昇華スクリュー／昇華レトルト及び堆積スクリュー／堆積レトルト装置のブロックを回避するように注意する必要がある。昇華スクリュー／昇華レトルトのブロックは、フィード粒子サイズを及び容積フィード速度を含む昇華スクリューに対するプロセス材料のフィード特性を適切に制御することによって防止することができる。昇華スクリュー特性はまた、スクリュースレッド及びランド表面積のピッチを含むブロックの回避に関連し得る。昇華スクリューの回転速度も影響力を受ける可能性がある。周期的な速度及び方向の変化も、スクリュー上のプロセス材料の形成を防止することがある。

同様に、堆積スクリューの特性及び／又は堆積スクリューが回転される速度は、堆積スクリュー／堆積レトルト装置のブロックに影響を及ぼし得る。堆積レトルトに沿った温度特性も、ブロックが生じるかどうかに関して影響を有するかもしれない。ブロックを回避するために、いくつかの実施形態では、堆積スクリューが堆積レトルトよりも僅かに長く、したがって、堆積レトルトの端部を超えて延びることが有益であり得る。

同様に、昇華スクリュー及び／又は堆積スクリューがいくらか制限された可撓性を有し、スクリューの屈曲がスクリューとレトルトの内面との間の材料のブロックの阻止を補助することが当てはまり得る。一方又は両方のレトルトにスクレーパーを取り付けて、レトルトの内面に付着する任意の材料を取り出すことも可能である。

本発明の方法は、プロセス材料に存在する様々な金属の回収に適用し得る。本発明は、チタン、ジルコニウム及びハフニウムの金属を含む還元反応生成物、還元反応副生成物、おそらくは過剰の還元剤からこれらの金属の回収に特定の用途を有することが可能である。本発明は、適切な還元剤による対応する金属塩、典型的に塩化物の還元によって形成された生成物からの金属の回収のために特に有用であり得る。一例として、本発明は、マグネシウムによる四塩化チタンの還元によって製造されたプロセス材料からチタンを回収するために適用することが可能である。この場合、プロセス材料は、塩化マグネシウム、おそらくは未反応マグネシウムも含有するチタン含有のスポンジ又は粒子でもよい。当業者は、ジルコニウム及びハフニウムのような他の金属の製造中に、同様のプロセス材料が製造されることを理解するであろう。

本発明の方法が操作される温度及び圧力は慎重に制御されるべきである。温度及び圧力は、焼結の問題を回避しつつ、適切に高い速度（昇華）を達成するように選択されるべきである。しかし、構造材料及びバルブのような構成部分を操作し得る温度は、使用する動作温度にも影響を及ぼすであろう。同様に、反応器内の液相の形成を回避することが望ましい。例えば、Ｔｉ／ＭｇＣｌ_２の分離に基づいて、最適な温度は約８５０℃であり、最適な圧力は０．０１ｋＰａである。０．０２ｋＰａを超えると、液体塩化マグネシウムが形成され、これはブロックの問題をもたらすことがある。７５０℃未満の温度では、分離速度が非常に遅いので、分離が困難である。対照的に、９５０℃を超えると、チタンのような金属の焼結が生じる可能性があり、このことがブロックをもたらすことがある。

本発明の実施形態において、記載したような本発明の方法に従って製造された精製金属は、さらなる揮発物を取り出し、高い純度をもたらすために、本発明の方法を使用して繰り返し処理を受けることが可能である。このように、モジュール式に方法を操作して、処理モジュール当たりの金属純度を高めることが可能である。

本発明はまた、記載したような本発明の方法を実施するための反応器を提供する。

一実施形態において、反応器は、
炉と、
炉内にまた炉を通して延びるレトルトであって、プロセス材料をレトルト内に送出するための入口と、プロセス材料から揮発物を昇華した後にレトルトから金属を取り出すための出口とを備えるレトルトと、
プロセス材料から昇華した揮発物を堆積するための表面であって、レトルトから揮発物を受容するための入口と、堆積された揮発物を表面から取り出すための出口とを備える表面と、を備える。

レトルトは、入口からレトルトに沿って反応器の高温ゾーン内にプロセス材料を輸送するための機構と、揮発物が昇華したプロセス材料をレトルトの出口に輸送するための機構とを含む。

表面はまた、堆積された揮発物を表面の出口に輸送するための機構を含む。

反応器はまた、揮発物が取り出されたプロセス材料と、堆積された揮発物とを受容するためのキャニスターのような収集器を含む。

反応器はまた、必要に応じて補助構成要素を含む。例えば、反応器は、真空下で反応器を操作することを可能にするために１つ以上の真空ポンプを含む。

反応器の追加の特徴は本発明の前述の説明からかつ非限定的な添付図から明白であろう。

好ましい実施形態において、レトルトは、昇華スクリューを含む昇華レトルトの形態をとり、揮発物を堆積するための表面は、堆積スクリューを含む堆積レトルトの形態をとる。これらの構成要素は、一実施形態について記載したように同様に図に示されている。しかし、説明したように、堆積レトルト及び堆積スクリューの設計は変更可能である。

本発明の実施形態が、非限定的な添付図で示される。

図１は、本発明による反応器を示した概略図である。 図２は、本発明による反応器に使用可能な構成部分を示した概略図である。 図３は、本発明による反応器に使用可能な構成部分を示した概略図である。

図は概略図に過ぎず、相対的な割合及び寸法に関して限定的でない。

図は、マグネシウムによる四塩化チタンの還元によって製造されたチタン含有プロセス材料の処理のみを参照して説明目的のために説明される。プロセス材料は、「低温工業プロセス」と題する出願人の公表された国際公開第２００６／０４２３６０号パンフレットに記載されているように製造することが可能である。プロセス材料は、チタン粒子がＭｇＣｌ_２のマトリックスに埋め込まれた複合粒子の形態をとる。しかし、本発明は、この種類の生成物を使用する実施に限定されない。

図１は、入口ポートを介して昇華スクリュー（２）の表面にプロセス材料を送るためのキャニスター／ホッパー（１）を含む反応器を示している。複合粒子の送りは、バルブを使用して配量してもよい。昇華スクリュー（２）は、細長いチューブの形態をとる昇華レトルト（３）内に設けられる。昇華スクリュー（２）の回転は、プロセス材料を輸送する効果を有する。昇華スクリュー（２）は、スクリューの一方の端部に位置する駆動装置（４）によって回転されるシャフトなしのスクリューである。

昇華レトルト（３）は、約１０５０℃の最高温度（プロセス材料が昇華スクリュー（２）に送出される位置から離間したゾーンにおいて）を有する炉（５）内に延びる。昇華レトルト（３）は、真空ライン（６）を介して真空を受けることが可能であり、典型的に０．０１〜０．０１５ｋＰａの間で操作される。装置は、操作中に空気を装置から排除するために典型的にパージガス（例えばアルゴン）でフラッシュされる。

プロセス材料を受容する端部から離間した昇華スクリュー（２）の端部に、揮発物の昇華により精製されたチタンを収集するためのキャニスター（７）が設けられる。

反応器はまた、堆積スクリュー（８）と堆積レトルト（９）とを含む。堆積レトルトは、昇華スクリュー（２）内に延びることが可能である。この場合、昇華スクリュー（２）はシャフトなしでもよい。堆積スクリュー（８）もシャフトなしでもよい。同様に、内部の堆積レトルトを使用する場合、堆積レトルト（９）の内径は昇華レトルト（３）の内径未満であることになる。図１は、堆積スクリュー（８）と堆積レトルト（９）及び外部の堆積レトルトが使用される昇華スクリュー（２）と昇華レトルト（３）の装置を示している。

堆積レトルト（９）内の堆積スクリュー（８）を回転するために、独立した駆動ユニット（１０）が使用される。真空ライン（６）が堆積レトルト（９）と接続し、次に真空ポンプに連結される。堆積レトルト（９）はまた、堆積された材料をキャニスター（１１）内に収集するための放出出口を含む。

使用時、装置は真空ポンプを使用して排気され、アルゴンでパージされる。システム内の圧力は、一般に０．０１〜０．０１５ｋＰａである。装置のレトルト（５）の構成要素は、加熱要素等を使用してある温度（約８００℃）まで加熱される。昇華スクリュー（２）と堆積スクリュー（８）が回転される。プロセス材料が昇華スクリュー（２）に配量され、装置の炉部分内に輸送される。支配圧力及び温度条件下で、プロセス材料（主にＭｇＣｌ_２）に存在する揮発物が昇華され、これによって、精製されたチタン金属粒子が残される。これらの粒子は、昇華レトルトの長さにわたって輸送され、レトルトの端部で放出され、キャニスター（７）に収集される。チタン粒子は、そのまま使用されるかあるいは本発明によるさらなる処理を受け、存在するかもしれない揮発種をさらに追い出すことによって純度を高めることが可能である。チタン粒子の軽度の焼結が生じる可能性があり、その場合、このことは、超微細チタン粒子の反応性を低減するために実際に有益であり得る。

プロセス材料を昇華する揮発物は、真空下で堆積レトルト（９）に引き込まれ、ここで、堆積を引き起こすように温度が制御される。この点に関して、堆積レトルト又はその少なくとも一部分が冷却スリーブ（１２）を含んでもよい。典型的に、堆積レトルト（９）の長さに沿った温度は、炉（５）から離れて低下する。堆積レトルト（９）の長さに沿って７５０℃〜３５０℃の範囲の温度勾配が適切であり得る。堆積レトルト（９）の内面の堆積固体は、堆積スクリュー（８）の動作によってレトルトに沿って輸送される。スクリューの一方の端部において、堆積された固体は、レトルトに設けられたポートを通して放出され、キャニスター（７）に収集される。

図２と図３は、管状部材の形態の昇華レトルトの部分を示している。昇華レトルト（１）は昇華スクリューを含むであろうが、これは図２と図３に示されていない。昇華レトルト（１）の内部は、ポート（３）を介して堆積レトルト（２）に接続される。堆積レトルトは管状部材の形態をとる。典型的に、堆積レトルト（２）は９０°で昇華レトルト（１）に出会うが、これは重要ではない。堆積レトルト（２）は放出出口（４）を含む。

図２では、堆積レトルト（２）は、シャフト（６）とスクリュースレッド（７）とを備える堆積スクリュー（５）を含む。

図３では、堆積レトルト（２）は、固定される中央管状部材（９）を含む。管状部材（９）と堆積レトルト（２）の内面との間の環状空間（１０）に、管状部材（９）の周りに回転するシャフトなしの堆積スクリュー（１１）が設けられる。

使用時、昇華レトルト（１）で揮発物が高温で昇華され、堆積レトルト（２）に引き込まれる。堆積レトルト内の温度が適切に低い場合、揮発物が固体としてレトルト（２）内の表面に堆積する。図２と図３では、堆積された揮発物が参照番号８で識別される。スクリュー（５）の回転は、堆積された揮発物（８）を堆積レトルト（２）の内側面から掻き取って、堆積レトルト（２）に沿って輸送する効果を有し、堆積レトルトで、精製された金属（８）が収集用の出口（４）を通して放出される。

図３では、堆積は、堆積レトルト（２）の内面及び中央管状部材（９）の表面で行われる。堆積された揮発物（８）は、堆積スクリュー（１０）によって堆積レトルト（２）及び管状部材（９）の表面から掻き取られ、出口（４）で放出するために堆積レトルト（２）に沿って輸送される。

図２と図３に示した実施形態は、図１に示したのと同一の追加の構成部分を含み、図１〜図３の実施形態の間の主な差は、使用する堆積レトルト及び堆積スクリューのタイプにある。実質的に図１と同じである図２と図３に示した実施形態の動作モードは、当然、堆積レトルト／堆積スクリューの設計変更を受ける。

本発明に使用される装置及びその構成要素は、適切な特性を有する材料から製造され、当業者は、使用される材料に詳しいであろう。

次の非限定的の実施例は、本発明の実施形態を示している。

使用した装置は、１５３ｍｍの内径を有する長さ２．２ｍの２５３ＭＡステンレス鋼製の円筒状の昇華レトルトであった。昇華レトルトの中央部分を、１３００ｍｍの長さの１４．４ｋＷ、３つのゾーンの分割炉に配置し、８７０℃に加熱した。昇華レトルト（７５０℃を超える部分）の高温ゾーンは７００ｍｍの長さであった。昇華レトルトのフィード部分は、単一のオーガー粉末フィーダーに取り付けられた５０ｍｍのポートを構成した。フィードプロセス材料、４００ミクロン未満の塩化マグネシウムマトリックスのＴｉ粒子を含有する複合材料（２０．１％のチタン、７９．７％のＭｇＣｌ_２）を、２５０ｇ／時間の速度で昇華レトルトに送り、高温ゾーンを通過するのに８分かかった。

昇華レトルトの出口端に、７０ｍｍの放出パイプがあり、Ｔｉリッチの金属粉末がボール及びナイフゲートバルブを通してシールされた金属チューブ内に落ちることを可能にした。単一パス後に、金属粉末は、９９．３％のチタン、０．１０％のＭｇ及び０．３０％のＣｌからなっていた。

昇華レトルトは、最小の空気進入による中度の真空下で動作するように設計された。複合材料は、１〜１０ｒｐｍでフィード端部から駆動して９０ｍｍピッチのシャフトなしのスクリューによって昇華レトルトを通して移動された。駆動伝達系は、高比率のギアボックスに接続された電気モーターからなり、３つのチャンバーのメカニカルシールを通過して、最小の空気進入を確実にする。昇華レトルト内の圧力は、０．０１〜０．０１５ｋＰａで操作された。Ａｒのパージガスをバリヤーガスとして５ｍｇ／分で加えた。

次に、高温ゾーン内で昇華された複合材料からの塩化マグネシウムを、昇華レトルトのフィード端部からシャフトなしスクリューの中心を通して、入口点が配置された高温ゾーンの近くの点に延びる１３６ｍｍの内径の内側の堆積レトルトを通して昇華レトルトから取り出す。次に、昇華レトルトの高温ゾーンで昇華された塩化マグネシウムを、堆積レトルトの端部に接続された真空ポンプを介して堆積レトルトに引き込んだ。塩化マグネシウムは、堆積レトルトへの入口に急速に堆積した。堆積スクリューを、固体の塩化マグネシウム粉末を堆積レトルトを通して５０ｍｍの放出ポートにかつ金属キャニスター内に輸送するために使用した。堆積スクリューを、堆積レトルトへの入口における付着の形成を防止するために、僅かに入口点を通過して延ばした。

装置を２０時間にわたって連続的に操作し、約０．９ｋｇの精製金属を発生した。

本発明の範囲から逸脱することなしに、多くの修正が当業者には明白であろう。

任意の従来の文献（又は文献から導かれる情報）に対する、又は知られている任意の資料に対する本明細書の参照は、当該の従来の文献（又は文献から導かれる情報）又は知られている資料が、本明細書が関係する努力分野において共通の一般的な知識の一部を形成するという、承認又は許可あるいは任意の形態の示唆として解釈されず、また解釈されるべきでない。

明細書及び続く特許請求の範囲の全体にわたって、文脈上必要とされない限り、「含む」という用語、また「含む」及び「含んでいる」などの変形は、記述される整数又は工程あるいは整数又は工程の群を含めることを意味するが、他のあらゆる整数又は工程あるいは整数又は工程の群を排除することを意味しないことが理解される。

Claims (5)

1. 金属と、金属よりも揮発性である成分とを含むプロセス材料から金属を回収する方法において、
   炉に設けられたレトルトにおいて前記プロセス材料を輸送するステップであって、焼結を制御しつつ、前記レトルトが真空下でかつプロセス材料からの成分の昇華を引き起こす程度に十分な温度で操作され、これによって精製金属を製造するステップと、
   昇華された前記成分を低温の表面に堆積するステップと、
   精製金属を前記レトルトから取り出すステップと、
   堆積した成分を前記低温の表面から取り出すステップと、を含み、
   当該方法が連続的に操作され、新鮮なプロセス材料が前記レトルト及び炉に連続的に供給され、精製金属及び堆積された揮発性成分が連続的に取り出され、
   前記金属がチタンであり、前記プロセス材料が、マグネシウムによる四塩化チタンの還元によって製造されることを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法において、揮発性成分が昇華ステップで昇華するように、前記方法を、温度及び圧力の条件下で、選択された金属含有プロセス材料に実施することを特徴とする方法。
3. 請求項１に記載の方法において、前記プロセス材料が、回転するスクリューを使用して前記レトルトにおいて輸送されることを特徴とする方法。
4. 請求項１の方法を実施するための反応器において、
   炉と、
   前記炉内にまた前記炉を通して延びるレトルトであって、プロセス材料を前記レトルト内に連続的に送出するための入口と、前記プロセス材料から揮発物を昇華した後に前記レトルトから金属を連続的に取り出すための出口とを備えるレトルトと、
   前記プロセス材料から昇華した揮発物を堆積するための表面であって、前記レトルトから揮発物を受容するための入口と、堆積された揮発物を前記表面から取り出すための出口とを備える表面と、
   前記入口から前記レトルトに沿って前記反応器の高温ゾーン内にプロセス材料を連続的に輸送するための機構と、揮発物が昇華したプロセス材料を前記レトルトの出口に連続的に輸送するための機構と
   を備えることを特徴とする反応器。
5. 請求項４に記載の反応器において、前記レトルトが、昇華スクリューを含む昇華レトルトの形態をとり、揮発物を堆積するための前記表面が、堆積スクリューを含む堆積レトルトの形態をとることを特徴とする反応器。

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