JPH10121162A - 高純度アンチモンの製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の技術ではアンチモンとの完全分離が困
難であった珪素、カルシウム、鉄、銅、ヒ素などを分離
できる新規な精製手段を開発することによって、純度９
９．９９９９重量％（６Ｎ）以上の高純度アンチモンを
直接インゴット状で製造できる製造方法と製造装置の提
供。 【解決手段】 純度９９．９９％の金属アンチモンを原
料るつぼ５に入れ、回収鋳型６中央部に設置した吸入台
９上に固定して電気炉１内に装入する。原料るつぼ５と
回収鋳型６は石英製外筒３と内筒４で二重に封体されて
おり、真空排気装置２によって内筒４内を真空度１×１
０^-2Ｔｏｒｒとし炉温を６５０℃にすると原料中のアン
チモンは蒸発した後、内筒の内面に凝縮し粒状になって
回収鋳型に落下する。これを回収して６Ｎ以上のアンチ
モンを得る。アンチモンより蒸気圧の低いものは原料る
つぼ内に残留するが、蒸気圧が高いものはガス状のまま
排気され、冷却トラップ８内に吸引され、水冷フランジ
７により冷却されて固化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、純度９９．９９重
量％程度の金属アンチモンを真空蒸留精製によって純度
９９．９９９９重量％（６Ｎ）以上の精製金属とする高
純度アンチモンの製造方法およびそのための装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に金属アンチモンは輝安鉱（主成分
Ｓｂ₂ Ｓ₃ ）などの硫化鉱物を加熱し岩石分と分離した
のち金属鉄で還元するか、硫化物を焙焼して酸化物に変
えたのち炭素で還元するかして粗アンチモンを得、さら
に得られた粗アンチモン（８７〜９４％Ｓｂ）に適当な
フラックスを加えて溶融精製を行う乾式法や粗アンチモ
ンを陽極、硫酸塩とフッ化物の混液を電解液として電解
精製を行う電解法によって純アンチモンを得ている。金
属アンチモンの精製には上記電解精製法のほか、真空下
で蒸留する減圧精製法あるいはゾーン精製法等が用いら
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記電解法によって得
られる金属アンチモンの純度はＳｂ９９．９９重量％程
度であり、不純物として含有されるＳｉ、Ｃａ、Ｆｅ、
Ｃｕ、Ａｓ等はいずれも０．５ｐｐｍ以上含まれてい
る。さらに、ゾーン精製法の場合においても、精製後の
切断加工の必要性と汚染の危険があることから、精製時
の処理量の制約や精製収率の低下が避けられない上、得
られた精製アンチモンをインゴットにする場合には鋳造
時の不純物の混入による汚染の問題があった。

【０００４】したがって本発明の目的は、従来の電解法
ではアンチモンとの完全分離が困難であったＳｉ、Ｃ
ａ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｓなどを完全に分離できる新規な精
製手段を開発することによって純度９９．９９９９重量
％以上の高純度アンチモンを直接インゴット状で製造で
きる製造方法と製造装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を
達成すべく鋭意研究の結果、外筒と内筒からなる二重の
石英筒で封体した内部に原料アンチモンが装入される原
料るつぼとこれに連接して設けられる回収鋳型を配置し
て真空蒸留を行い、蒸発したアンチモンを石英筒面に凝
縮させ、これを回収鋳型に回収するようにすれば、従来
よりも簡易な構造でしかも精製から鋳造までを一回の連
続工程で処理できる上、汚染が少ないので、含有する不
純物が１ｐｐｍ未満の純度９９．９９９９％以上の高純
度アンチモンが得られることを見いだし本発明に到達し
た。

【０００６】すなわち本発明は第１に、原料アンチモン
を真空溶解して高純度アンチモンを製造する方法におい
て、原料るつぼに装入された原料アンチモンを温度６０
０℃以上、真空度１×１０^-2Ｔｏｒｒ以下で真空蒸留す
ることにより蒸発させたアンチモンを原料るつぼに連接
する回収鋳型に回収してインゴットとし、不純物として
のケイ素、カルシウム、鉄、銅、ヒ素の含有量がそれぞ
れ０．１ｐｐｍ以下で、かつガス成分以外の不純物量が
合計で１ｐｐｍ未満である純度９９．９９９９重量％以
上の高純度アンチモンを得ることを特徴とする高純度ア
ンチモンの製造方法；第２に、真空精製部とこれを加熱
する電気炉を備えた加熱部とを主要構成部とする高純度
アンチモンの製造装置であって、上記真空精製部がそれ
ぞれ脱着可能に連接する原料るつぼ、回収鋳型、冷却ト
ラップおよび水冷フランジからなり、かつ上記原料るつ
ぼと回収鋳型が耐熱材からなる二重の筒で封体されてい
ることを特徴とする高純度アンチモンの製造装置を提供
するものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の高純度アンチモンの製造
装置は、一例として図１の概略図に示す構造とすること
ができる。すなわち電気炉１内に配置された石英製外筒
３内を真空排気装置２により真空排気を行えるよう、上
記外筒３内に原料るつぼ５、回収鋳型６、該鋳型中央部
に設けた吸入台９、吸入台下の冷却トラップ８、これを
冷却する水冷フランジ７を連接し、さらに原料るつぼ上
面に石英製内筒４を設けて外筒３と共に二重構造となっ
て封体されている。

【０００８】この場合、原料アンチモン（純度９９．９
９％程度）を原料るつぼ５に適量入れ、電気炉で６００
℃以上、好ましくは６５０〜８００℃の温度範囲にする
と共に真空度を１×１０^-2Ｔｏｒｒ以下、好ましくは１
×１０^-2〜１×１０^-3Ｔｏｒｒの範囲に制御すると、原
料るつぼ内の原料アンチモンが融解・蒸発し、該るつぼ
５と上部の内筒４との間に落下して、るつぼ底部に連接
する回収鋳型６の中に回収される。

【０００９】原料アンチモン中に含有される不純物のう
ち、アンチモンより蒸気圧の低いアルミニウム、ケイ
素、カルシウム、鉄、ニッケル、銅、銀、鉛、ビスマス
は原料るつぼ５内に残留し、逆に蒸気圧の高い硫黄、塩
素、ナトリウム、カリウム、ヒ素、テルルは凝縮するこ
となく気体状で真空排気装置２によって吸入台９の吸入
孔を通って冷却トラップ８内に吸収され、水冷フランジ
７の働きにより冷却されて固化する。

【００１０】本発明においては、予め回収用の鋳型の形
状を精製後の次工程で用いる鋳型の形状にしてあるた
め、従来方法のように精製されたアンチモンを再度鋳造
する必要はなく、このため汚染の少ない製品を、精製、
鋳造の工程を区別することなく一回の処理で製造でき
る。

【００１１】このようにして得られた高純度アンチモン
をグロー放電質量分析機で分析したところ、Ｓｉ、Ｓ、
Ｃｌ、Ｆｅ、Ａｓ、Ｔｅ、Ｂｉが０．０５ｐｐｍ以下
で、Ｎａ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｂは
それぞれ０．０１ｐｐｍ未満で、かつガス成分以外の不
純物の合計が１ｐｐｍ未満の値を示していた。

【００１２】したがって本発明においては、測定対象元
素をＮａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓ、Ｃｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｎ
ｉ、Ｃｕ、Ａｓ、Ａｇ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｂｉとし、グロー
放電質量分析装置により定量分析を行い、得られた不純
物含有の総和を１００％から差し引いて得られる数値が
９９．９９９９重量％以上の場合をもって純度９９．９
９９９重量％以上の高純度アンチモンと定義した。

【００１３】以下、実施例により本発明をさらに説明す
るが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではな
い。

【００１４】

【実施例１】図１の高純度アンチモン製造装置の概要を
示す断面図を参照して以下説明する。

【００１５】先ず、純度９９．９９重量％の金属アンチ
モン１０００ｇを原料るつぼ５に入れ、回収鋳型６中央
部に設置した吸入台９上に固定した後、図１に示すよう
に電気炉１内に装入した。

【００１６】この場合、原料るつぼ５と回収鋳型６の上
面には石英製の外筒３と内筒４とが設けられ、真空排気
装置２によって内筒４内部の空気が吸入台９上部に設け
られた吸入孔（図示せず）を通して吸い出され、内筒４
の内部が真空状態となる構造である。

【００１７】真空排気装置２で排気して内筒４内の真空
度を１×１０^-2Ｔｏｒｒとするとともに炉温を６５０℃
一定で５時間精製したところ、原料中のアンチモンはい
ったん蒸発した後、原料るつぼ５上の内筒４の面に接触
して次第に凝縮し始め、粒状になって原料るつぼ５の底
部に設けた回収鋳型６の中に落下した。この粒状アンチ
モン９００ｇを回収し、その品位を表１に示した。

【００１８】一方、アンチモンより蒸気圧の高いものは
ガス状のまま排気装置で吸引され、吸入台９の上部に設
けられた吸入孔を通過して冷却トラップ８上で固化し
た。この固化物を分析したところ、その主成分はアンチ
モンで、ナトリウム、硫黄、塩素、カリウム、ヒ素、テ
ルルのいずれも蒸気圧の高い物質が多く含まれているこ
とがわかった。また、併せて原料るつぼ内に残っている
金属を分析したところ、その主成分はアンチモンで、ア
ルミニウム、ケイ素、カルシウム、鉄、ニッケル、銅、
銀、鉛、ビスマスなどの蒸気圧の低い物質が原料より多
く含まれていることがわかった。

【００１９】

【実施例２】純度９９．９９重量％の金属アンチモン１
０００ｇを原料るつぼ５に入れて、真空度を１×１０^-3
Ｔｏｒｒ、加熱温度を７００℃として実施例１と同様に
精製を行い、精製アンチモン９５０ｇを得た。この品位
を表１に併せて示した。

【００２０】

【比較例】比較のため従来の電解精製法で得られた純度
９９．９９重量％の金属アンチモンの品位を表１に併せ
て示した。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法に基
づく製造装置によれば、原料るつぼで溶解したアンチモ
ンはいったん蒸発して内筒表面に接触して凝縮し、るつ
ぼに連接する回収鋳型に回収されてインゴットを形成す
るので、従来必要とされていた蒸留後の鋳造や後処理等
の複雑な工程が省略され、簡易な構造の製造装置を用い
ることになるので、精製から鋳造までの一連の工程を、
汚染の危険が少ない一回の処理で行えるようになり、従
来よりも分離精度が高くしかもコスト低減可能な精製手
段を提供できるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る高純度アンチモンの製造装置の概
要を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１ 電気炉 ２ 真空排気装置 ３ 石英製外筒 ４ 石英製内筒 ５ 原料るつぼ ６ 回収鋳型 ７ 水冷フランジ ８ 冷却トラップ ９ 吸入台

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原料アンチモンを真空溶解して高純度ア
   ンチモンを製造する方法において、原料るつぼに装入さ
   れた原料アンチモンを温度６００℃以上、真空度１×１
   ０^-2Ｔｏｒｒ以下で真空蒸留することにより蒸発させた
   アンチモンを原料るつぼに連接する回収鋳型に回収して
   インゴットとし、不純物としてのケイ素、カルシウム、
   鉄、銅、ヒ素の含有量がそれぞれ０．１ｐｐｍ以下で、
   かつガス成分以外の不純物量が合計で１ｐｐｍ未満であ
   る純度９９．９９９９重量％以上の高純度アンチモンを
   得ることを特徴とする高純度アンチモンの製造方法。
2. 【請求項２】 真空精製部とこれを加熱する電気炉を備
   えた加熱部とを主要構成部とする高純度アンチモンの製
   造装置であって、上記真空精製部がそれぞれ脱着可能に
   連接する原料るつぼ、回収鋳型、冷却トラップおよび水
   冷フランジからなり、かつ上記原料るつぼと回収鋳型が
   耐熱材からなる二重の筒で封体されていることを特徴と
   する高純度アンチモンの製造装置。