JPH059497B2 - - Google Patents
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- JPH059497B2 JPH059497B2 JP22285684A JP22285684A JPH059497B2 JP H059497 B2 JPH059497 B2 JP H059497B2 JP 22285684 A JP22285684 A JP 22285684A JP 22285684 A JP22285684 A JP 22285684A JP H059497 B2 JPH059497 B2 JP H059497B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、還元され純度が高くなつた金属を回
収する方法に関する。
収する方法に関する。
各種の金属を分離し回収する方法については、
技術文献及び特許文献に数多くの報告がある。よ
く用いられる方法は、回収すべき金属の高純度の
塩を単離し、次いで少なくとも化学量論量のより
活性な還元金属を添加して化学的に還元する方法
である。還元工程に続いて、所望する元素の形の
金属を過剰の還元金属及び置換反応時に生成した
還元金属の塩から適宜な手段で分離する。現在の
商業的規模での製造（即ち、遊離金属の量がトン
単位になる製造規模）、特にチタン、ジルコニウ
ム、ハフニウム等の金属を回収する場合には、還
元及び回収の全工程が高温度で減圧度の高い一連
の回分工程（バツチ工程）で実施されている。
技術文献及び特許文献に数多くの報告がある。よ
く用いられる方法は、回収すべき金属の高純度の
塩を単離し、次いで少なくとも化学量論量のより
活性な還元金属を添加して化学的に還元する方法
である。還元工程に続いて、所望する元素の形の
金属を過剰の還元金属及び置換反応時に生成した
還元金属の塩から適宜な手段で分離する。現在の
商業的規模での製造（即ち、遊離金属の量がトン
単位になる製造規模）、特にチタン、ジルコニウ
ム、ハフニウム等の金属を回収する場合には、還
元及び回収の全工程が高温度で減圧度の高い一連
の回分工程（バツチ工程）で実施されている。
従つて、原子炉内部の構造材料として使用され
るジルコニウムの製造を例にとると、ハフニウム
を含有しない極めて高い純度のハロゲン化ジルコ
ニウム（たとえばZrCl4）が容器またはレトルト
に装入される。代表的な還元レトルトの形は、中
央部分に円筒形（曲がつたフードを持つケーキ・
パンの形）の内壁を持つ円筒形軟鉄製の容器であ
り、ZrCl4はドーナツ形の環形空胴部に装入され
る。上記の環形空胴部内のZrCl4を単離してレト
ルトを冷却した後、少なくとも化学量論量の還元
金属（たとえばマグネシウム、アルミニウム等）
を充填したるつぼの上部にレトルトを置く。レト
ルトの上面に蓋を封止し、るつぼをレトルトに溶
接すると気密に封止されたレトルト組立体ができ
る。このレトルト組立体を排気して酸素及び窒素
を含まない所望の不活性雰囲気にし、還元炉に入
れ、還元炉内でレトルト組立体を所定時間約825
℃程度の温度に加熱し続ける。このような条件下
に置かれたZrCl4は蒸発して還元金属であるマグ
ネシウムが収納されている下側るつぼに拡散し、
下側るつぼ部分で反応して、元素状のジルコニウ
ムと塩化マグネシウムが生成する。
るジルコニウムの製造を例にとると、ハフニウム
を含有しない極めて高い純度のハロゲン化ジルコ
ニウム（たとえばZrCl4）が容器またはレトルト
に装入される。代表的な還元レトルトの形は、中
央部分に円筒形（曲がつたフードを持つケーキ・
パンの形）の内壁を持つ円筒形軟鉄製の容器であ
り、ZrCl4はドーナツ形の環形空胴部に装入され
る。上記の環形空胴部内のZrCl4を単離してレト
ルトを冷却した後、少なくとも化学量論量の還元
金属（たとえばマグネシウム、アルミニウム等）
を充填したるつぼの上部にレトルトを置く。レト
ルトの上面に蓋を封止し、るつぼをレトルトに溶
接すると気密に封止されたレトルト組立体ができ
る。このレトルト組立体を排気して酸素及び窒素
を含まない所望の不活性雰囲気にし、還元炉に入
れ、還元炉内でレトルト組立体を所定時間約825
℃程度の温度に加熱し続ける。このような条件下
に置かれたZrCl4は蒸発して還元金属であるマグ
ネシウムが収納されている下側るつぼに拡散し、
下側るつぼ部分で反応して、元素状のジルコニウ
ムと塩化マグネシウムが生成する。
還元反応完了後、レトルト組立体を冷却し、る
つぼとレトルトとをミリング加工（削り加工）に
よつて引き離す。その後、レトルトは掃除され
て、ZrCl4充填工程に戻される。反応生成物の入
つたるつぼは、製品取出し区域に送られて、
MgCl2相の大部分はスポンジ状のジルコニウム相
から物理的に分離される。数個のるつぼ（即ちい
くつかの還元回分バツチ）からスポンジ状のジル
コニウムを集めて蒸留容器の上部、一般には上部
区画と下部区画とを分離している支持格子上に積
み重ねる。次に、蒸留容器を気密に密封し、真空
（20ミクロン 以下）の下で、MgCl2及び未反応
のマグネシウムを熔解させ蒸留させるに充分な時
間、上部区画を高温度（約1050℃）に保持する。
蒸留容器を冷却しコンデイシヨニング処理した
後、下部区域内の塩化マグネシウム及びマグネシ
ウムを除去し、目的物であるジルコニウムのスポ
ンジ状円板を支持格子から取り出して、最終製品
処理及び加工工程に送る。
つぼとレトルトとをミリング加工（削り加工）に
よつて引き離す。その後、レトルトは掃除され
て、ZrCl4充填工程に戻される。反応生成物の入
つたるつぼは、製品取出し区域に送られて、
MgCl2相の大部分はスポンジ状のジルコニウム相
から物理的に分離される。数個のるつぼ（即ちい
くつかの還元回分バツチ）からスポンジ状のジル
コニウムを集めて蒸留容器の上部、一般には上部
区画と下部区画とを分離している支持格子上に積
み重ねる。次に、蒸留容器を気密に密封し、真空
（20ミクロン 以下）の下で、MgCl2及び未反応
のマグネシウムを熔解させ蒸留させるに充分な時
間、上部区画を高温度（約1050℃）に保持する。
蒸留容器を冷却しコンデイシヨニング処理した
後、下部区域内の塩化マグネシウム及びマグネシ
ウムを除去し、目的物であるジルコニウムのスポ
ンジ状円板を支持格子から取り出して、最終製品
処理及び加工工程に送る。
上記のような方法には、いくつかの欠点があ
る。第１に、材料取扱いに多くの労力が必要であ
り、三度にわたつて室温からの加熱を必要とす
る。又、この方法は長くかかり時間を要する。商
業的規模での実施の場合、原料の装入から製品の
取出しまでの１サイクルの長さは約16日から20日
である。
る。第１に、材料取扱いに多くの労力が必要であ
り、三度にわたつて室温からの加熱を必要とす
る。又、この方法は長くかかり時間を要する。商
業的規模での実施の場合、原料の装入から製品の
取出しまでの１サイクルの長さは約16日から20日
である。
本発明の目的は、１ユニツトにおける加熱によ
る温度上昇及び冷却による温度降下サイクルが一
度だけで済む半連続法により純度を高めた金属を
製造し、還元された金属を迅速に取り出すことで
ある。
る温度上昇及び冷却による温度降下サイクルが一
度だけで済む半連続法により純度を高めた金属を
製造し、還元された金属を迅速に取り出すことで
ある。
従つて、本発明による方法は、還元されている
金属の塩が還元剤金属と反応して酸化・還元反応
によつて所望の還元された固体状金属相と対応す
る還元剤金属の溶融塩とが形成される内張り容器
を持つ還元・蒸留炉内にある還元され純度が高く
なつた金属を回収する方法であつて、前記内張り
容器の底部に熔融塩シールを形成するに充分な還
元剤金属を最初に前記の炉に装入し、炉内を前記
の所望する酸化・還元反応を促進するに適した温
度及び圧力にして炉内を前記の温度及び圧力に保
持し、前記の還元される金属と少なくとも化学量
論量の還元剤金属とを少なくとも周期的に前記の
炉内に加え、前記熔融塩の一部分を少なくとも周
期的に抜き取り、シールを保持しつつ、酸化・還
元反応によつて形成される前記の固体状の還元さ
れた金属相の量を増加させ、前記の酸化・還元反
応完了後に前記の炉から過剰の還元剤金属の少な
くとも一部分を抜き取り、蒸留により未反応の還
元剤金属を前記の炉から除去し、還元され純度が
高くなつた固体状の金属を前記の炉から回収する
ことを特徴とする方法である。
金属の塩が還元剤金属と反応して酸化・還元反応
によつて所望の還元された固体状金属相と対応す
る還元剤金属の溶融塩とが形成される内張り容器
を持つ還元・蒸留炉内にある還元され純度が高く
なつた金属を回収する方法であつて、前記内張り
容器の底部に熔融塩シールを形成するに充分な還
元剤金属を最初に前記の炉に装入し、炉内を前記
の所望する酸化・還元反応を促進するに適した温
度及び圧力にして炉内を前記の温度及び圧力に保
持し、前記の還元される金属と少なくとも化学量
論量の還元剤金属とを少なくとも周期的に前記の
炉内に加え、前記熔融塩の一部分を少なくとも周
期的に抜き取り、シールを保持しつつ、酸化・還
元反応によつて形成される前記の固体状の還元さ
れた金属相の量を増加させ、前記の酸化・還元反
応完了後に前記の炉から過剰の還元剤金属の少な
くとも一部分を抜き取り、蒸留により未反応の還
元剤金属を前記の炉から除去し、還元され純度が
高くなつた固体状の金属を前記の炉から回収する
ことを特徴とする方法である。
本発明の一実施例によれば、使用した炉には、
互いに流体連通状態にある第１区画及び第２区
画、即ち第１容器及び第２容器が設けられてい
る。第１区画には、入れ子（内張り容器）が収納
されていて、流体の移送ができるように下部に少
なくとも１つの開口部が設けられており、内張り
容器は化学的還元反応によつて第１容器の内部で
生成される固体状元素金属を閉じ込めるに適した
ものである。好ましくは、炉には炉を真空にひき
ながら両区画を異なる温度に選択的に保持する手
段を有する。
互いに流体連通状態にある第１区画及び第２区
画、即ち第１容器及び第２容器が設けられてい
る。第１区画には、入れ子（内張り容器）が収納
されていて、流体の移送ができるように下部に少
なくとも１つの開口部が設けられており、内張り
容器は化学的還元反応によつて第１容器の内部で
生成される固体状元素金属を閉じ込めるに適した
ものである。好ましくは、炉には炉を真空にひき
ながら両区画を異なる温度に選択的に保持する手
段を有する。
第１区画が上部区画であり第２区画が下部区画
となり、両区画は導管によつて接続されている分
離した別個の容器から成り、上部区画は還元金属
を入れた内部容器が容易に取出せる形式で運転さ
れていることが望ましい。上部室の内部の還元金
属層の上方にパンを吊り下げておいて、還元され
る金属塩を蒸発させる構造にすることができる。
未反応の還元剤金属の蒸留操作中、下部区画の温
度を上部区画の温度より低温度に選択的に保持す
るために、下部区画の周囲に着脱自在の外部加熱
器を配設する。
となり、両区画は導管によつて接続されている分
離した別個の容器から成り、上部区画は還元金属
を入れた内部容器が容易に取出せる形式で運転さ
れていることが望ましい。上部室の内部の還元金
属層の上方にパンを吊り下げておいて、還元され
る金属塩を蒸発させる構造にすることができる。
未反応の還元剤金属の蒸留操作中、下部区画の温
度を上部区画の温度より低温度に選択的に保持す
るために、下部区画の周囲に着脱自在の外部加熱
器を配設する。
還元工程が完了するまで熔融塩を内張り容器の
上方に保持することにより、液相を抜取れば熔融
した金属と還元剤金属の塩及び未反応の還元剤金
属のほとんど大部分が取出せる。残留する金属と
還元剤金属の塩及び未反応の還元剤金属は、炉を
真空にひきながら第１容器の温度を第２容器の温
度よりも高く保つことにより取出す。上部容器を
開いて内張り容器を取出すことにより、純度を高
めた還元された金属を迅速かつ容易に回収でき
る。還元剤金属が熔解する以前に内張り容器の底
部より上方に熔融塩シールが準備され、この熔融
塩シールは酸化・還元反応が完了するまで内張り
容器の底部上方に保持されているから、内張り容
器と上部容器との中間部分には高純度の還元され
た金属はほとんど存在しておらず、内張り容器を
容器に取外すことができる。
上方に保持することにより、液相を抜取れば熔融
した金属と還元剤金属の塩及び未反応の還元剤金
属のほとんど大部分が取出せる。残留する金属と
還元剤金属の塩及び未反応の還元剤金属は、炉を
真空にひきながら第１容器の温度を第２容器の温
度よりも高く保つことにより取出す。上部容器を
開いて内張り容器を取出すことにより、純度を高
めた還元された金属を迅速かつ容易に回収でき
る。還元剤金属が熔解する以前に内張り容器の底
部より上方に熔融塩シールが準備され、この熔融
塩シールは酸化・還元反応が完了するまで内張り
容器の底部上方に保持されているから、内張り容
器と上部容器との中間部分には高純度の還元され
た金属はほとんど存在しておらず、内張り容器を
容器に取外すことができる。
本発明をより明確に理解できるよう、以下に添
付の図面を参照して、本発明の好ましい実施例に
ついて説明する。
付の図面を参照して、本発明の好ましい実施例に
ついて説明する。
図面において、上部室即ち上部区画全体を参照
符号１０で示し、下部室即ち下部区画を参照符号
１２で示す。
符号１０で示し、下部室即ち下部区画を参照符号
１２で示す。
上部室１０は、取外し可能な上部１６を持つ閉
鎖・密封型の反応容器であり、容器の残りの部分
は棚１８に沿つて上部１６から分離されている。
取外し可能な上部即ち蓋１６はシート状の鋼でで
きた内側面２０を有し、内側面２０の背後部には
空間２２がある。内壁２４は別のシート状の鋼か
ら成り、その外側背後部に熱絶縁体層２６があ
り、絶縁体層２６はシート状の鋼２８から成る外
壁層によつて被覆されている。空間２２の内部の
内壁２４に一連の電熱部材２４が取付けられてい
る。棚１８の下方の上部容器１０の側壁３２、上
部容器１０と下部容器１２とを接続する管３４及
び下部容器１２は、ほぼ同じ複数の層で構成され
ている。蓋１６及び下部容器１２の空間の内部の
空気は実質的に静止しているが、上部区画１０の
側壁３２には、口部３６，３８及び４０と螺旋形
の冷却フイン４２とが設けられていて、所望する
場合には空気を動かして冷却を助ける構造にして
ある。側壁３２の上部には伸縮継ぎ目が設けら
れ、炉運転時の加熱温度及び冷却温度降下サイク
ルに関連した寸法変化に対応できる。
鎖・密封型の反応容器であり、容器の残りの部分
は棚１８に沿つて上部１６から分離されている。
取外し可能な上部即ち蓋１６はシート状の鋼でで
きた内側面２０を有し、内側面２０の背後部には
空間２２がある。内壁２４は別のシート状の鋼か
ら成り、その外側背後部に熱絶縁体層２６があ
り、絶縁体層２６はシート状の鋼２８から成る外
壁層によつて被覆されている。空間２２の内部の
内壁２４に一連の電熱部材２４が取付けられてい
る。棚１８の下方の上部容器１０の側壁３２、上
部容器１０と下部容器１２とを接続する管３４及
び下部容器１２は、ほぼ同じ複数の層で構成され
ている。蓋１６及び下部容器１２の空間の内部の
空気は実質的に静止しているが、上部区画１０の
側壁３２には、口部３６，３８及び４０と螺旋形
の冷却フイン４２とが設けられていて、所望する
場合には空気を動かして冷却を助ける構造にして
ある。側壁３２の上部には伸縮継ぎ目が設けら
れ、炉運転時の加熱温度及び冷却温度降下サイク
ルに関連した寸法変化に対応できる。
取外し可能な上部即ち蓋１６には排気口４６が
設けられており、排気口１６を介して炉の上部を
真空にひくことができる。還元される金属の揮発
性塩を導入する一対の導入管４８，５０が炉上部
を貫通して吊り下げられた蒸発皿５２に導かれて
いる。還元剤金属と還元剤金属の塩とを炉の蒸発
皿５２の下方に導く中央に位置する導入管５４が
ある。蒸発皿５２を取り付けた取外し可能な蓋１
６を取外すと、棚１８の内部に載置されている内
張り容器５６を上部室１０から取出すことができ
る。内張り容器５６の底部５８には少なくとも１
つの貫通孔部があり、貫通孔部を通つて内張り容
器の内部から導管３４を介して流体が下部区画即
ち下部室１２に移動できる。
設けられており、排気口１６を介して炉の上部を
真空にひくことができる。還元される金属の揮発
性塩を導入する一対の導入管４８，５０が炉上部
を貫通して吊り下げられた蒸発皿５２に導かれて
いる。還元剤金属と還元剤金属の塩とを炉の蒸発
皿５２の下方に導く中央に位置する導入管５４が
ある。蒸発皿５２を取り付けた取外し可能な蓋１
６を取外すと、棚１８の内部に載置されている内
張り容器５６を上部室１０から取出すことができ
る。内張り容器５６の底部５８には少なくとも１
つの貫通孔部があり、貫通孔部を通つて内張り容
器の内部から導管３４を介して流体が下部区画即
ち下部室１２に移動できる。
この下部容器１２も密封容器であり、好ましく
は加熱部材と蛉の殻状その他の取外し可能な絶縁
体を持つ。容器１２の下部には、液体を炉から還
元塩受容器６２に抜取る弁を備えた差込み樋６０
が設けられている。容器１２には、更に、酸化・
還元反応が終了し熔融した還元剤金属の塩が容器
１２から抜取られた後に、未反応の還元剤金属を
蒸留するための排気口６４が備えつけられてい
る。
は加熱部材と蛉の殻状その他の取外し可能な絶縁
体を持つ。容器１２の下部には、液体を炉から還
元塩受容器６２に抜取る弁を備えた差込み樋６０
が設けられている。容器１２には、更に、酸化・
還元反応が終了し熔融した還元剤金属の塩が容器
１２から抜取られた後に、未反応の還元剤金属を
蒸留するための排気口６４が備えつけられてい
る。
炉の運転に当たつては、ユニツトにまず所望量
の還元剤金属の塩を装入した後にユニツトを密閉
することもでき、ユニツトを密閉してリーク・テ
ストを行なつた後に、適宜な弁機構（図示せず）
及び導管５４を介して還元剤金属の塩を装入して
もよい。続いて、炉を所望温度に上げ、排気ライ
ン４６並びに適宜な外部弁機構及び真空ポンプ
（図示せず）により炉の内部を真空にする。還元
剤金属の塩の適切な量即ち所望量、熔融状態の還
元剤金属の塩の液体相界面（熔融塩表面）が形成
されて内張り容器の底部５８が密閉される量に相
当し、下部容器１２と導管３４と上部容器１０の
下部とが熔融した塩で満たされる量に相当する。
導入口５４を介して更に塩を追加することにより
熔融塩表面を上方に調節移動させることができ、
差込み樋６０を介して下部容器から液体を抜き取
ることにより熔融塩表面を下方に調節移動させる
ことができる。このような方法で調節を行なうこ
とにより、熔融した還元剤金属の塩の液面を一定
高さに保持することができ、この特徴は本発明の
必須で新規な処理工程であると考えられる。
の還元剤金属の塩を装入した後にユニツトを密閉
することもでき、ユニツトを密閉してリーク・テ
ストを行なつた後に、適宜な弁機構（図示せず）
及び導管５４を介して還元剤金属の塩を装入して
もよい。続いて、炉を所望温度に上げ、排気ライ
ン４６並びに適宜な外部弁機構及び真空ポンプ
（図示せず）により炉の内部を真空にする。還元
剤金属の塩の適切な量即ち所望量、熔融状態の還
元剤金属の塩の液体相界面（熔融塩表面）が形成
されて内張り容器の底部５８が密閉される量に相
当し、下部容器１２と導管３４と上部容器１０の
下部とが熔融した塩で満たされる量に相当する。
導入口５４を介して更に塩を追加することにより
熔融塩表面を上方に調節移動させることができ、
差込み樋６０を介して下部容器から液体を抜き取
ることにより熔融塩表面を下方に調節移動させる
ことができる。このような方法で調節を行なうこ
とにより、熔融した還元剤金属の塩の液面を一定
高さに保持することができ、この特徴は本発明の
必須で新規な処理工程であると考えられる。
上部容器１０の内部の液面高さを所望高さに
し、温度及び真空度を適切な値にした後、酸化・
還元反応の反応剤を導入することができる。導入
口５４を介して還元剤金属を内張り容器に加え、
内張り容器内部の塩層の上部に熔融した還元剤金
属を形成させる。導入管４８及び５０を介して、
一般的には金属ハロゲン化物の還元される金属の
塩を蒸発皿５２に添加する。選定した条件下で蒸
発皿上の金属ハロゲン化物を蒸発（揮発）させて
熔融状態の還元剤金属のすぐ上方の区域に分散さ
せ、上記の区域で金属ハロゲン化物は酸化・還元
反応により反応して、還元性が強い金属の塩と回
収したい還元された金属とが生成する。反応によ
つて生じた熔融状態の金属塩は物理的に底部に沈
降し、還元されたほうの金属層は生長し続けて最
終的にはスポンジに似た固体層となつて内張り容
器５６の内部に閉じ込められる。酸化・還元反応
によつて過剰の還元剤金属の塩の相が生じたとき
には、差込み樋６０を開けば、更に多量の金属を
製造するために利用できる空間が炉の内部に追加
される。内張り容器の内部の利用可能な空間全体
が所望する金属のスポンジ相によつて満たされて
しまうまで、少なくとも周期的に（できればば連
続的に）還元剤金属と金属ハロゲン化物とから成
る反応剤を添加しかつ周期的に還元剤金属の塩を
抜き取る工程を続行する。内張り容器の利用可能
な空間全部が目的金属のスポンジ相で満たされた
時点で、金属ハロゲン化物反応剤と還元剤金属の
添加を停止し、酸化・還元反応を停止させる。添
加及び反応は、還元剤金属の添加量が化学量論量
よりも過剰になつたときに停止させて、実施の目
標値全てについて還元される金属が化学的制限因
子を定める形で操業する。過剰の未反応還元剤金
属は還元された金属から除去することができ、自
然性または発火性の低塩化物類（subchlorides）
等の生成は回避できるから、上記のように還元さ
れる金属の量に基く工程管理を行うことは重要な
点である。
し、温度及び真空度を適切な値にした後、酸化・
還元反応の反応剤を導入することができる。導入
口５４を介して還元剤金属を内張り容器に加え、
内張り容器内部の塩層の上部に熔融した還元剤金
属を形成させる。導入管４８及び５０を介して、
一般的には金属ハロゲン化物の還元される金属の
塩を蒸発皿５２に添加する。選定した条件下で蒸
発皿上の金属ハロゲン化物を蒸発（揮発）させて
熔融状態の還元剤金属のすぐ上方の区域に分散さ
せ、上記の区域で金属ハロゲン化物は酸化・還元
反応により反応して、還元性が強い金属の塩と回
収したい還元された金属とが生成する。反応によ
つて生じた熔融状態の金属塩は物理的に底部に沈
降し、還元されたほうの金属層は生長し続けて最
終的にはスポンジに似た固体層となつて内張り容
器５６の内部に閉じ込められる。酸化・還元反応
によつて過剰の還元剤金属の塩の相が生じたとき
には、差込み樋６０を開けば、更に多量の金属を
製造するために利用できる空間が炉の内部に追加
される。内張り容器の内部の利用可能な空間全体
が所望する金属のスポンジ相によつて満たされて
しまうまで、少なくとも周期的に（できればば連
続的に）還元剤金属と金属ハロゲン化物とから成
る反応剤を添加しかつ周期的に還元剤金属の塩を
抜き取る工程を続行する。内張り容器の利用可能
な空間全部が目的金属のスポンジ相で満たされた
時点で、金属ハロゲン化物反応剤と還元剤金属の
添加を停止し、酸化・還元反応を停止させる。添
加及び反応は、還元剤金属の添加量が化学量論量
よりも過剰になつたときに停止させて、実施の目
標値全てについて還元される金属が化学的制限因
子を定める形で操業する。過剰の未反応還元剤金
属は還元された金属から除去することができ、自
然性または発火性の低塩化物類（subchlorides）
等の生成は回避できるから、上記のように還元さ
れる金属の量に基く工程管理を行うことは重要な
点である。
工程完了後、導入管５４または他の導入管を介
して炉の上部に不活性ガスを導入しながら、液状
の還元剤金属の塩の相を差込み樋６０を介して抜
き取る。存在する過剰の液状還元剤金属が差込み
樋６０から出たことを目視より確認して、差込み
樋６０を閉じる。下部容器を冷却し、適宜な弁及
び真空源（図示せず）を使用し口部６４を介して
内部を真空にする。この工程の期間中、下部容器
１２に設けた加熱部材は取外して、還元された製
品金属に随伴する還元金属の蒸留を促進する温度
に保持されている上部室の温度より低い温度に下
部室の温度を降下させる。炉から還元剤金属が蒸
留されなくなるまで、上記の工程を続行し、還元
剤金属の蒸留が認められなくなつたときに炉に不
活性ガスを満たして加熱器のスイツチを切る。そ
の後、上部室１０の口部３６，３８及び４０を介
して冷却空気を循環させて炉全体を冷却し、内容
物を大気条件に戻す。
して炉の上部に不活性ガスを導入しながら、液状
の還元剤金属の塩の相を差込み樋６０を介して抜
き取る。存在する過剰の液状還元剤金属が差込み
樋６０から出たことを目視より確認して、差込み
樋６０を閉じる。下部容器を冷却し、適宜な弁及
び真空源（図示せず）を使用し口部６４を介して
内部を真空にする。この工程の期間中、下部容器
１２に設けた加熱部材は取外して、還元された製
品金属に随伴する還元金属の蒸留を促進する温度
に保持されている上部室の温度より低い温度に下
部室の温度を降下させる。炉から還元剤金属が蒸
留されなくなるまで、上記の工程を続行し、還元
剤金属の蒸留が認められなくなつたときに炉に不
活性ガスを満たして加熱器のスイツチを切る。そ
の後、上部室１０の口部３６，３８及び４０を介
して冷却空気を循環させて炉全体を冷却し、内容
物を大気条件に戻す。
還元工程及び蒸留工程の両工程を単一の反応器
の内部で唯一回の加熱・温度上昇及び冷却・温度
降下サイクルで実行できるので、結果的に、労
力、エネルギー手段及び運転供給物の担当の節減
ができる。更に、処理工程途上の材料・半製品等
の総量を相当程度に減らすことができ、保守費用
が著しく低減できると予測される。還元剤金属の
予想効率は極めて高い（Mgを用いた場合には95
％を超える）。
の内部で唯一回の加熱・温度上昇及び冷却・温度
降下サイクルで実行できるので、結果的に、労
力、エネルギー手段及び運転供給物の担当の節減
ができる。更に、処理工程途上の材料・半製品等
の総量を相当程度に減らすことができ、保守費用
が著しく低減できると予測される。還元剤金属の
予想効率は極めて高い（Mgを用いた場合には95
％を超える）。
加えて、過剰のマグネシウム（またはその他の
還元剤金属）を還流することができ、特別の処理
を加えることなく次のバツチに導入することがで
きる。工程終了後、過剰のマグネシウムは、幾分
かの塩（たとえば塩化マグネシウム）とともに、
下部容器１２の内部にあり（一部は下部容器に抜
取られ、残部は蒸留上程中に下部容器に集められ
る）、塩の残部は塩受容器６２に抜取られる。次
のバツチの運転を始めるには、所定量の塩（たと
えばMgCl2の再使用）とともに内張り容器を上部
容器１０に入れればよい。容器１０を密閉して加
熱すると塩は熔解して上部容器１０の底部に流れ
落ち、次いで下部容器１２の上部に流入する。次
に下部容器１２を加熱すると前のバツチで過剰で
あつたマグネシウムが溶解し、MgCl2よりも軽い
ので上部室内に浮かび上つて反応できるので、わ
ざわざ処理をしなくとも次のバツチに還流される
ことになる。
還元剤金属）を還流することができ、特別の処理
を加えることなく次のバツチに導入することがで
きる。工程終了後、過剰のマグネシウムは、幾分
かの塩（たとえば塩化マグネシウム）とともに、
下部容器１２の内部にあり（一部は下部容器に抜
取られ、残部は蒸留上程中に下部容器に集められ
る）、塩の残部は塩受容器６２に抜取られる。次
のバツチの運転を始めるには、所定量の塩（たと
えばMgCl2の再使用）とともに内張り容器を上部
容器１０に入れればよい。容器１０を密閉して加
熱すると塩は熔解して上部容器１０の底部に流れ
落ち、次いで下部容器１２の上部に流入する。次
に下部容器１２を加熱すると前のバツチで過剰で
あつたマグネシウムが溶解し、MgCl2よりも軽い
ので上部室内に浮かび上つて反応できるので、わ
ざわざ処理をしなくとも次のバツチに還流される
ことになる。
本明細書において使用した「内張り容器の底部
を密閉する」という表現は、熔融した塩の液面が
充分に高くて、密度が小さい熔融状態の還元剤金
属が内張り容器の底部から流れ出て内張り容器５
６と上部容器１０の間の環状部分に流入すること
のない高さにあることを意味する。
を密閉する」という表現は、熔融した塩の液面が
充分に高くて、密度が小さい熔融状態の還元剤金
属が内張り容器の底部から流れ出て内張り容器５
６と上部容器１０の間の環状部分に流入すること
のない高さにあることを意味する。
広義には、本明細書に記載した炉の内部で回収
できる金属は、採用した酸化・還元条件下で元素
状の金属が固体状態であり生成する還元剤金属の
塩が同じ条件下で液体であれば、どのような金属
でもよい。還元される金属の塩が炉の運転条件下
で揮発性であるのが好ましい。従つて、塩化ジル
コニウム、塩化チタン及び塩化ハウニウムのよう
な化合物類が本発明で使用するに特に適した化合
物である。しかしながら、上記の金属のハロゲン
化物、更に一般的には環元剤金属（特にナトリウ
ム、カリウム、リチウム、マグネシウム、カルシ
ウム等のアルカリ金属またはアルカリ土類金属）
と反応する金属塩化物類、金属臭化物類、金属沃
化物類または金属弗化物類のような他の金属ハロ
ゲン化物類も、本発明の目的に即して言えば、均
等物と言える。このような場合において、炉の上
部に反応剤を分配させるために、蒸発皿の代わり
に別の部材を使用することができる。この目的を
達成するためには、原理的には、当業界で周知の
適宜な手段を用いることができ、その例としては
スプレー・ノズル、スプリンクラー・パイプ、粉
岬分配器等を挙げることができる。
できる金属は、採用した酸化・還元条件下で元素
状の金属が固体状態であり生成する還元剤金属の
塩が同じ条件下で液体であれば、どのような金属
でもよい。還元される金属の塩が炉の運転条件下
で揮発性であるのが好ましい。従つて、塩化ジル
コニウム、塩化チタン及び塩化ハウニウムのよう
な化合物類が本発明で使用するに特に適した化合
物である。しかしながら、上記の金属のハロゲン
化物、更に一般的には環元剤金属（特にナトリウ
ム、カリウム、リチウム、マグネシウム、カルシ
ウム等のアルカリ金属またはアルカリ土類金属）
と反応する金属塩化物類、金属臭化物類、金属沃
化物類または金属弗化物類のような他の金属ハロ
ゲン化物類も、本発明の目的に即して言えば、均
等物と言える。このような場合において、炉の上
部に反応剤を分配させるために、蒸発皿の代わり
に別の部材を使用することができる。この目的を
達成するためには、原理的には、当業界で周知の
適宜な手段を用いることができ、その例としては
スプレー・ノズル、スプリンクラー・パイプ、粉
岬分配器等を挙げることができる。
運転基間中、熔融塩液面を形成させ液面を再調
節するかまたはこれと均等な手段が存在している
という基本的な技術思想が満足されない限り、炉
を構成する容器の全体としての形状・論郭は任意
に定めることができる。従つて、貫通孔を設けた
内張り容器または均等物（たとえば、貫通孔を設
けた隔壁、せき板、邪魔板等のような第１区画及
び第２区画をつくることができる手段）を組み込
んだ単一の容器によつて炉を構成することもで
き、ユニツトを２つの独立した別個の容器から構
成することもできる。流体連通している独立別個
の容器は横に並べて配置してもよく、（図示した
例のように）鉛直方向にずらして配置することも
でき、熔融塩の除去位置を適切に選定すればよ
い。各パイプ、各弁及びその他の部材の温度
（熱）計量といつたような各種の周知の技術思想
及び設計思想を採用できる。修理のために立ち入
れ、あるいはパイプ等から凝縮した固体沈積物を
掻き出すために、入口孔及び作業者用出入口を設
けることもできる。液面の保持のために、熔融状
態の還元剤金属の塩を還流させることも考えられ
る。反応剤の重量、抜き出した還元剤の塩の重
量、液面の検出などのような各種の測定を行なつ
て運転時に酸化・還元反応の進行状態を監視する
こともできる。
節するかまたはこれと均等な手段が存在している
という基本的な技術思想が満足されない限り、炉
を構成する容器の全体としての形状・論郭は任意
に定めることができる。従つて、貫通孔を設けた
内張り容器または均等物（たとえば、貫通孔を設
けた隔壁、せき板、邪魔板等のような第１区画及
び第２区画をつくることができる手段）を組み込
んだ単一の容器によつて炉を構成することもで
き、ユニツトを２つの独立した別個の容器から構
成することもできる。流体連通している独立別個
の容器は横に並べて配置してもよく、（図示した
例のように）鉛直方向にずらして配置することも
でき、熔融塩の除去位置を適切に選定すればよ
い。各パイプ、各弁及びその他の部材の温度
（熱）計量といつたような各種の周知の技術思想
及び設計思想を採用できる。修理のために立ち入
れ、あるいはパイプ等から凝縮した固体沈積物を
掻き出すために、入口孔及び作業者用出入口を設
けることもできる。液面の保持のために、熔融状
態の還元剤金属の塩を還流させることも考えられ
る。反応剤の重量、抜き出した還元剤の塩の重
量、液面の検出などのような各種の測定を行なつ
て運転時に酸化・還元反応の進行状態を監視する
こともできる。
添付の図面は、本発明の実施のために使用した
還元、蒸留、還元済み金属回収炉を簡単にした形
で示す部分断面図である。 １０……上部室、１２……下部室、５２……蒸
発皿、５６……内張り容器、５６……内張り容器
の底部。
還元、蒸留、還元済み金属回収炉を簡単にした形
で示す部分断面図である。 １０……上部室、１２……下部室、５２……蒸
発皿、５６……内張り容器、５６……内張り容器
の底部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 還元される金属の塩が還元剤金属と反応して
酸化・還元反応によつて所望の還元された固体状
金属相と対応する還元剤金属の溶融塩とが形成さ
れる内張り容器を持つ還元・蒸留炉内にある還元
され純度が高くなつた金属を回収する方法であつ
て、前記内張り容器の底部に熔融塩シールを形成
するに充分な還元剤金属を最初に前記の炉に装入
し、炉内を前記の所望する酸化・還元反応を促進
するに適した温度及び圧力にして炉内を前記の温
度及び圧力に保持し、前詰記の還元される金属と
少なくとも化学量論量の還元剤金属とを少なくと
も周期的に前記の炉内に加え、前記熔融塩の一部
分を少なくとも周期的に抜き取り、シールを保持
しつつ、酸化・還元反応によつて形成される前記
の固体状の還元された金属相の量を増加させ、前
記の酸化・還元反応完了後に前記の炉から過剰の
還元剤金属の少なくとも一部分を抜き取り、蒸留
により未反応の還元剤金属を前記の炉から除去
し、還元され純度が高くなつた固体状の金属を前
記の炉から回収することを特徴とする方法。 ２ 前記の炉は、内張りで被覆され下部に少なく
とも一つの開口部を持つ第１容器を有し、前記第
１容器は炉の第２容器と流体連通していることを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 炉の前記第１容器の温度を第２容器の温度よ
りも高温度に保持し、前記の炉を真空にひくこと
により未反応の還元剤金属を除去することを特徴
とする特許請求の範囲第２項に記載の方法。 ４ 第１容器を開口し、金属を収納した内張り容
器を取り出すことにより、純度が高められた固体
状の還元剤金属を回収することを特徴とする特許
請求の範囲第３項に記載の方法。 ５ 還元剤金属塩を第１容器に装入し熔融した
後、先行工程で第２容器に残留した還元剤金属塩
を溶解して、還元剤金属を前記第１容器の内部入
れ子に浮き上がらせることにより前記還元剤金属
を還流させることを特徴とする特許請求の範囲第
２項、第３項または第４項に記載の方法。 ６ 還元される金属がTi，ZrまたはHfであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第５項の
何れかに記載の方法。 ７ 還元されている金属塩がZrCl4であり、還元
剤金属の塩がMgCl2であり、還元剤金属がMgで
あることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記
載方法。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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| US546601 | 1983-10-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60110822A JPS60110822A (ja) | 1985-06-17 |
| JPH059497B2 true JPH059497B2 (ja) | 1993-02-05 |
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Family Applications (1)
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Country Status (8)
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