JPH0339426A - 金属ニオブの製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は合金の添加金属として用いられる金属ニオブ
の製造方法に関する。

［従来の技術］ 金属ニオブを得る方法としては、パイロフロラまたはコ
ロンバイトなどのニオブ鉱石を酸処理、溶媒抽出し、ニ
オブ酸化物（Ｎｂ２０５　）とした、後、■炭素を用い
て還元し、粗Ｎｂを得て、Ｅ　Ｂ　Ｆ　（Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎ　Ｂｅａｍ　Ｆｕｒｎａｃｅ）で精製する方法、■
アルミニウムを用いて還元し、￥ＵＮｂを得た後、ＥＢ
Ｆで精製する方法がある。また、■Ｎｂ鉱石をアルカリ
溶解して電解し、粗ＮｂとしてＥＢＦで精製する方法、
■フェロニオブを塩化、精製後１Ｍｇ還元して、粗Ｎｂ
とし、ＥＢＦで精製する方法がある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら上記従来技術の■、■の方法では高価なニ
オブ酸化物（Ｎｂ２０５　）を用いるために、得られる
粗Ｎｂは高価となり、したがってＥＢＦ後の金属ニオブ
も高価なものとなる。

また、■、■の方法では、製造工程で有害なＦ２ガスま
たはＣＩ２ガスが発生し、このため生産性が限られると
いう問題がある。

本発明はかがる事情に鑑みてなされたもので、安価な原
料を用いて、生産コストを低減できる金属ニオブの製造
方法を提供しようとするものである。

［問題点を解決するための手段、作用］本発明による金
属ニオブの製造方法は、フェロニオブを粉砕して、固体
窒化法により窒化して、窒化フェロニオブを得る第１の
工程と、前記窒化フェロニオブを酸処理して脱鉄する第
２の工程と、脱鉄された窒化ニオブを真空加熱して脱窒
する第３の工程を有することを特徴とする。

フェロニオブは金属組織的には均一であり、これにより
Ｆｅだけを選択的に酸処理によって溶解、除去し、■ニ
オブを得ることは不可能である。しかし、フェロニオブ
は簡単に粉砕機で粉末とすることができるので、これを
固体窒化法によって窒化すると、窒化ニオブ相と、Ｓｉ
、Ｐ。

Ｓ、Ｓｎ等の元素を固溶するＦｅ主体の金属相との２相
に分離する。この金属相は酸処理によって容易に除去で
き、したがって、窒化フェロニオブからＦｅおよびその
他の不純物元素であるＳｔＰ、Ｓ、Ｓｎを除去した窒化
ニオブが得られる。

この窒化ニオブは、２０００℃程度の温度で真空加熱す
ることにより容易に脱窒が可能であり、粗金属ニオブを
ＥＢＦで純化することにより、高純度金属ニオブを工業
的に製造することができる。

［実施例］ 塊状のフェロニオブを破砕または粉砕して、４４μｍの
粒度としたフェロニオブ粉末の組成を第１表に示す、こ
のフェロニオブ粉末、５００−を窒化炉に入れて、窒素
圧力８００　Ｔｏｒｒ、温度１１００°Ｃの雰囲気とし
、２４Ｈｒかけて窒化を行った。ここで得られた窒化フ
ェロニオブは５４５　ｋｇで、軽く焼結しており、これ
を解砕して１５０　ｔｔ　ｍの粉末としたが、この組成
も同じく第１表に示す、この窒化フェロニオブ粉末、２
００ｋｇをｇ覆１ｆｆｌの攪拌機能が付設された反応槽
で、予め装入されである水６００１中に投入し、攪拌し
ながらＨ２ＳＯ４，１４４ｋｇを８）＋ｒで連続添加し
、その後１６１１ｒ、攪拌を続けた。前記酸夕△埋後の
スラリをｌＩ！過、水洗し、アンモニア水でリパルプ後
再度濾過、水洗を行い、乾燥した。

ｆ％られた窒化ニオブ１２４　ｋｇの組成を第１表に示
した。

第 表 この窒化ニオブ１２４ｋｇを真空加熱炉で、温度、２０
００”Ｃ１最終圧カＱ、ＱＩＴｏｒｒで２４）＋ｒの脱
窒を行い、第１表に示す組成の粗金属ニオブを１０７　
ｋｇ得た。

次に、上記実施例の実施条件について検討した経緯につ
いて説明する。ｉ初に、フェロニオブを一４４μｍの粒
度に粉砕したのは、粒度が粗くなると窒化が不十分とな
り、次の酸処理の工程で脱鉄が不完全となり、たとえば
、 ７４　μｍ　／　＋　４４　ｔｔ　ｍの粒度では、Ｆｅ
は窒化ニオブ中に約２％、−３００μｍ　／　＋７４μ
ｍでは約１０％残留することが解ったため、実施例の一
４４μｍとしたものである。

また、窒化温度を１１００°Ｃとしたのは、この温度に
おいては、窒素吸収量が最高値を示し、次工程の酸処理
において高純度ニオブが得られるからであるが、窒化条
件である窒素圧力や保持時間、また窒化炉内の温度分布
等が異なる場合には、特にこの温度とする必要はなく、
窒化が経済的に行える温度であれば差支えない、また、
窒化フェロニオブの高窒素化または低酸素化を目的とし
て、窒化の際にアンモニアガスまたは水素ガスを用いる
場合においても、この条件は必ずしも必要でなく、重要
なことは、窒素含有率のなるべく高い窒化フェロニオブ
を合成することが次工程の酸処理により、より高純度の
窒化フェロニオブが得られるということである。

さらに窒化フェロニオブを解砕し、−１５０μｍとした
のは、攪拌型酸処理の工程で脱鉄反、を円滑に行えるよ
うにするためであり、粗粒であっても酸処理を酸循環に
よる流動層型で脱鉄することも可能である。しかしなが
ら攪拌槽で反応させる場合には１Ｍ料粒度をなるべく細
かくし、攪拌槽内で粒子が完全に流動状態になるように
、攪拌羽根（好ましくは上昇方式）の形状や回転数〈線
速）を決定する必要がある０粒子が槽底部に滞留する場
合には反応不良となり、窒化ニオブ中にＦｅが残留し易
い。

窒化フェロニオブ、水、Ｈ２ＳＯ４の必要量については
、次のように考えられる。すなわち、）（２ｓｏ４の必
要量については窒化フェロニオブ中のＦｅ含有量から次
式によって計算される量より多少過剰にあれば反応は行
われる。

Ｆｅ十Ｈ２５Ｏ４−＋ＦｅＳＯ４＋Ｈ２↑また必要水量
については、上記反応式で得られるＦｅＳＯ４の水中の
溶解曲線を参考にして計算される。たとえば２０℃で未
反応過剰Ｈ２Ｓｏ４濃度が０ｗｔ％ならばＦｅＳＯ４濃
度は２０ｖｔ羞以下になるように水量を計算して用いる
必要がある。

ところで、この反応スラリーを濾過、水洗後に、アンモ
ニア水でリパルプを行うのは、この反応によって生成す
る窒化ニオブが数μｍと微粒子であり、酸処理の工程で
添加した硫酸基をこのリパルプ操作で溶解性を良くして
除き易くするためである。

さらに本実施例では硫酸を用いたが、これは硫酸が安価
で取り扱いが容易であるためであるが、その他の酸を用
いても差支えない。

！＆後に窒化ニオブを脱窒する条件を温度＝２０００℃
、真空度：　０．　ＯＩＴｏｒｒ、保持時間：２４１１
ｒとしたのは、今回の試験に用いた装置の昇温能力、排
気能力から限定したものである。したがって、これ以上
に高温、高真空、長時間であっても一向に差し支えない
、しかしながら、極度にこれらの条件を低温、低真空、
短時間側にすると、脱窒および不純物成分の除去が不完
全となり、粗金属ニオブをＥＢＦで高純度化する場合、
ガス成分や揮発分が多くなり過ぎ、好ましくない。

なお、本発明の第１工程において、一度窒化フェロニオ
ブを合成したあと、解砕し、再度窒化処理を行うことに
よって、工程は多くなるが、これによって、Ｆｅ、Ｓｔ
、Ｐ、Ｓ、Ｓｎ等の不純物元素濃度がより低い最終製品
を得ることができる。また、この２度目の窒化処理にお
いて予めＦｅ粉末を添加して行うことも酸処理工程によ
る除去が行われ易くなり、不純物元素低減に対して効果
がある。

また１本発明の第２の工程後に再度窒化処理して酸処理
を行い、高純度化することも可能である。さらに、本発
明の第２の工程後に得られる中間体の窒化ニオブを酸化
焼成し、酸化ニオブ（Ｎ　ｂ　２０５）を得ることも可
能である。

また、本発明で得られた粗金属ニオブはＥＢＦで精製し
、高純度を得ることが可能である。

［発明の効果］ 本発明によれば、市販品で安価なフェロニオブを出発原
料とし、これを粉砕後固体窒化法により窒化し、これを
酸処理による脱鉄を行って、不純物元素が除去された窒
化ニオブを得て、これを真空脱窒して金属ニオブを製造
するので、製造設備のコストも安価で、高純度の金属ニ
オブを経済的に製造することができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）フェロニオブを粉砕して、固体窒化法により窒化
   して、窒化フェロニオブを得る第１の工程と、前記窒化
   フェロニオブを酸処理して脱鉄する第２の工程と、脱鉄
   された窒化ニオブを真空加熱して脱窒する第３の工程を
   有することを特徴とする金属ニオブの製造方法。
2. （２）第１工程において、一度窒化フェロニオブを合成
   したあと、解砕し、再度窒化処理を行うことを特徴とす
   る第１項記載の金属ニオブの製造方法。
3. （３）２度目の窒化処理において予めＦｅ粉末を添加し
   て行うことを特徴とする第２項記載の金属ニオブの製造
   方法。
4. （４）第１項記載の金属ニオブの製造方法において、第
   ２の工程と第３の工程の間に、脱鉄された窒化フェロニ
   オブを再度窒化処理して酸処理を行う工程を行うことを
   特徴とする金属ニオブの製造方法。