JPS62136538A - 高純度ジルコニウム金属製造の方法と装置 - 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】 く技術分野〉 本発明は高純度のジルコニウム金属の製造法に関する。

ジルコニウムは高融点の強靭な金属であり、その主要な
用途は今日のところ、核燃料要素の被覆管の製造である
。この用途には中性子毒物質含有量の可及的に低い高純
度のジルコニウムが要求される。

〈発明の背景〉 今日ジルコニウムは四塩化ジルコニウムのアルカリ土類
金属、主としてマグネシウムによる還元、即ち、いわゆ
るクロル法によって生産されている。

ジルコニウム鉱石は通常鉄、アルミニウム、りん、ウラ
ン、ハフニウム等を含んでいるので、最初に塩素化し、
さらにオキシ塩化物とし、液々抽出法で精製し、抽出物
を一旦酸化物に転化し、それを再び塩化物に転化する。

このように精製された四塩化ジルコニウムは固形状態で
、予め計算された量のマグネシウムを装入された還元容
器に仕込まれて、マグネシウムと反応させるために昇華
させられる。このことは、例えば、米国特許４．５１１
，３９９号のなかに、それに対する従来技術として記載
されている。

この従来技術は大きな欠点を有する。１バツチで生産で
きるジルコニウムの量が、実用的な大きさの反応器に装
入できる四塩化ジルコニウムの量の故にひどく限定され
、製造されるジルコニウムの品質が反応速度によって実
質的に影響を受けるが、四塩化ジルコニウムの反応器へ
の装入は従来技術ではきわめてラフにしか制御できない
（前記米国特許明細書第１コラム、３７〜４５行）。

また固体の四塩化ジルコニウムを還元容器に回分的に装
入することは好ましくない。四塩化ジルコニウムは極度
に吸湿性で、大気に触れるとそのなかの水分と反応して
オキシ塩化物を生成して塩化水素を放つ、また大気中の
酸素や窒素を吸着する。核燃料の材料としては酸素、窒
素による汚染は避けなければならない。

四塩化ジルコニウムを粉末の形で還元容器に連続的に装
入することが考えられるが、このことばジルコニウム金
属の商業的生産において実施されたことがない。その理
由は多分四塩化ジルコニウム粉末を制御された速度で還
元容器に連続的に装入する手段する手段が確立されてい
ないためである。四塩化ジルコニウム粉末は流動性が極
めて低く、還元容器内で急激な圧力上昇が起ると粉体の
搬送通路が閉塞するからである。このような状況のもと
では、ペレットは明らかに粉体よりも扱いやすい。しか
し極度に吸湿性の四塩化ジルコニウム粉末を大気から隔
離した還境においてペレットを製造する技術は確立され
ていない。

四塩化ジルコニウムを制御された速度で還元容器に装入
できるなら有利である。大過剰のマグネシウム金属が始
めに還元容器に装入され、四塩化ジルコニウムをマグネ
シウムの消費に応じて装入し、生成する塩化マグネシウ
ムを随時に排出することができるならば、反応容器の限
定された空間を有効に利用し、大いに生産性を向上させ
ることができる。

先に引用した米国特許４，５１１，３９９号は本願発明
者の一人の発明にかＮるものであるが、この問題を解決
しようとする試みである。この米国特許は（イ）四塩化
ジルコニウムを少くとも周期的に昇華器（ｓｕｂｌｉｍ
ｅｒ）に装入し、（ロ）昇華器を加熱して四塩化ジルコ
ニウムを昇華させ、（ハ）その蒸気を還元容器に導入し
、（ニ）昇華器から還元容器への供給量を測定し、（ホ
）該昇華器に組合せて設けられたコンデンサーの温度を
制御し、それにより大量のバッチの四塩化ジルコニウム
を高純度ジルコニウム金属に還元することからなる大規
模バッチ式ジルコニウム金属の製造法を開示する。実際
上この方法は還元容器内の圧力または四塩化ジルコニウ
ム蒸気の流量を測定し、そのデータを昇華器内の冷却器
（コンデンサー）にフィードバックして四塩化ジルコニ
ウムの昇華を制御して実施される。しかし四塩化ジルコ
ニウムの流れは連続的でなく不規則であるために四塩化
ジルコニウムの流量測定装置は必ずしもうまく働かない
。

一方において、四塩化ジルコニウムを、塩化ナトリウム
と塩化カリウムの溶融混合物に溶解し、四塩化ジルコニ
ウムのみを蒸留することによって精製することは知られ
ている（Ｄ、Ｒ，５ｐｉｎｋ　：米国特許３，９６６．
４５８号ｓ　ＣＩ　Ｍ　Ｂｕｌｌｅｔｉｎ、　Ｎｏｖ、
　１９７）。

この方法では精製四塩化ジルコニウムは蒸気の形で得ら
れる。しかしこの蒸留器と還元容器を結びつけた操作は
未だに実用的に成功していない。その理由は蒸留器と組
み合せて使用できる適当な還元装置が知られていなかっ
たからである。

本願発明者の一部のものは先に、クロル法を実施するた
めの複合還元蒸留装置を発明した（米国特許４，４４７
，０４５（特開昭５９−１６２２３７）　；　４，５１
２，５５７（特開昭５９−１６２２３７および特開昭５
９−１６９２８）　；４，５０８，３２２（特開昭５９
−２２６１２７））。本願発明者等は上述の四塩化ジル
コニウム蒸留器この複合還元蒸留装置を結びつける操作
の可能性を検討し、本発明を完成した。

〈発明の構成〉 本発明によれば、 高純度金属ジルコニウムを効率よく製造する方法であっ
て、 四塩化ジルコニウムの昇華温度よりはるかに高い沸点を
有する溶融塩からなる蒸留帯域に固体状態の゛四塩化ジ
ルコニウムを導入して、該溶融塩浴より四、塩化ジルコ
ニウムのみを蒸留し；予めマグネシウム金属を存有させ
た加熱された還元帯域を前記蒸留帯域と遮断可能に連通
させ。

両帯域の内圧差を加熱の加減によって制御することによ
り四塩化ジルコニウム蒸気を少くとも間欠的ないし周期
的に継続的に蒸留帯域より還元帯域に導入してマグネシ
ウムと反応させてジルコニウムスポンジを生成させ； 還元帯域内に副生ずる塩化マグネシウムを少くとも間欠
的に抜き出し、それによって始めに存在したマグネシウ
ム金属が減少し、反応速度が低下するまで反応を継続し
、 還元帯域を、還元帯域に遮断可能に連通した（前記反応
中は遮断されている）凝縮帯域に連通し、凝縮帯域を排
気冷却することにより、還元帯域に残留したマグネシウ
ム金属および塩化マグネシウムを生成したジルコニウム
金属より分離凝縮する ことからなる方法 が提供される。

本発明の方法において、四塩化ジルコニウムの蒸留帯域
から還元帯域への供給の制御は１両帯域の内圧の差に基
づいて行われ、そのために両帯域には内圧調整のための
ガス抜き弁を設けるのが好ましい。

本発明の方法において、還元帯域内に生成蓄積測定から
算出し、その抽出量を決定できる６本発明によれば、ま
た、 高純度金属ジルコニウムを効率よく製造する装置系であ
って、 四塩化ジルコニウム粉末を保持するホッパー手段； 加熱手段を備えた溶融塩を保持する蒸留器；前記ホッパ
ーより気密に四塩化ジルコニウム粉末を前記蒸留器に送
給するコンベアー手段；前記蒸留器に脱離可能に連通し
、溶融物質の抽出管と、シールポットで閉鎖される排気
頚部とを備えた還元反応器と； 前記還元反応器の排気頚部に脱藤可能に連結される排気
可能な凝縮器とを含む装置系。

が提供できる。

本発明の装置系を構成する各装置の基本的部分は既知で
ある。蒸留器は先に言及した米国特許でいる。しかしい
ずれの装置も本発明方法に適合させるために若干の改良
が加えである。

本発明の方法は以下に述べるように、前記既知装置を改
良し、且つ新たな構成によって組み合せたものであって
、その改良と組み合せは自明の域を脱している。

〈発明の効果〉 本発明の方法は、商業的規模の生産においてこれまでに
得られなかった高純度のジルコニウムを生産できること
、およびバッチ（回分式）操業であるが、１バツチの操
業空間を最大限に利用して効率よくジルコニウム金属を
生産できること、原料の四塩化ジルコニウムは気体状態
で還元反応器に装入されるために、従来法における固体
状態での搬入におけるように、空気中の酸素、窒素、水
分による汚染が全くない等の優れた効果を有する。

〈発明の具体的開示〉 第１図は本発明の方法とそれを実施する装置系の概念を
示す図式的図面である。

第１図に示されるように、本発明の装置系は四塩化ジル
コニウム粉末を保持するホッパー７０、蒸留器１０、ホ
ッパー７０から蒸留器１０に四塩化ジルコニウムを供給
するスクリューコンベアー７１、蒸留器１０と脱離可能
に連通できる還元反応器３０、該還元反応器３０と脱離
可能に連通できる凝縮器５０よりなる。言うまでもなく
これらすべての容器は密閉できる。

ホッパーは加熱および減圧可能であり、好ましくは１重
量を測定できるように懸垂しである。

蒸留器１０は加熱および冷却でき、塩化ナトリウム、塩
化カリウろ、その混合物のような溶融塩を含み、撹拌機
（図示せず）液面計１７、圧力計１８、気体抜き弁２１
等を備えている。蒸留器１０は加熱でき弁を備えた連通
管１６で還元反応器に連通ずる。

還元反応器は加熱および冷却可能で、その底部に貯留す
る液体物質、特に塩化マグネシウムを排出するための管
３１、気体抜き弁６１および圧力計６０を備えている。

還元反応器３０は、加熱できる好ましくはシールポット
で閉鎖される導管８０によって凝縮器５０に連通できる
。

凝縮器５０は冷却、減圧可能の容器である。

通常ガス捕集器（第３図の９０）が蒸留器ｌＯや還元反
応器３０からガス抜き弁を通して排出されるガスを捕集
するために設けられている。ガス捕集器は冷却、減圧可
能であり、そこで蒸気は捕集され凝縮させられる。

第１図において、還元反応器と凝縮器は並立して設けら
れているが、これらの容器は上下に配置されてもよい（
米国特許４，４４７，０４５（特開昭５９−１６２２３
７）　；　４，５０８，３２２（特開昭５９−２２６１
２７および４．５１２，５５７（特開昭５９−１６９２
８および特開昭５９−１６２２３７）号参照）。

本発明の方法は上述の装置を用いて実施できる。

粗精製された四塩化ジルコニウムはホッパー７０に装入
され、還元反応器３０に装入される四塩化ジルコニウム
の量を測定するために必要ならば秤量される。ホッパー
は加熱し、不活性ガスを導入して流動床化し、脱気して
四塩化ジルコニウムに吸着されている揮発性不純物を除
去することが望ましい。ホッパーの温度は常に四塩化ジ
ルコニウムの昇華温度（３３１”Ｃ）より低く保たれる
べきである。

四塩化ジルコニウムはスクリューコンベアー７１によっ
て蒸留器１０に供給される。

四塩化ジルコニウムが装入されると、蒸留器は四塩化ジ
ルコニウムの昇華温度より高く加熱され、該物質を蒸発
させる。内部圧力が上昇するにつれて四塩化ジルコニウ
ム蒸気は自動的に還元反応器に導入される。蒸留器内の
圧力が還元反応器内の圧力より少し高くなるように蒸留
器を加熱し、また時々ガス抜き弁２１を作動させる。圧
力測定装置１８とガス抜き弁２１を連動させることもで
きる。

かくて、精製された四塩化ジルコニウムガスは還元反応
器に送り込まれる。蒸留器内の四塩化ジルコニウムの量
は液面計１７によって監視され、減少に応じてホッパー
７１により補給される。

還元反応器３０には予めマグネシウム金属が装入されて
いるから、導入された四塩化ジルコニウムはただちにマ
グネシウムと反応してジルコニウムスポンジと塩化マグ
ネシウム（融液）を生ずる。

この反応は発熱反応であるから、一旦反応が開始すれば
自動的に進行する。還元反応器の温度は７５０〜９３５
℃に維持される。９３５℃以上では鉄とジルコニウムの
間に共融合金を生ずる。

前記の液面計°は１例えば蒸留器内に挿入された導電性
の棒であって、棒が溶融塩の液面に接触する時の電気的
変化を検知して、液面の下降から四塩化ジルコニウムの
減少量を知ることができる。

還元反応器もガス抜き弁６１、圧力計６０を備えていて
、前述のように蒸発器の内圧の方が還元器の内圧より高
いように保たれ、かくて四塩化ジルコニウムが還元容器
に導入される。

反応が進行すると、多量の塩化マグネシウムが生成しく
塩化マグネシウムはマグネシウム金属より密度が大であ
るから、後者は前者の上に浮く）、四塩化ジルコニウム
ガスを導入すべき頭部空間が減少して来るので、塩化マ
グネシウムを抜き出さなければならない。生成したジル
コニウムスポンジを支え、塩化マグネシウムや溶融マグ
ネシウムを下に落とすように還元反応容器の底に格子を
設けておくのが好ましい。塩化マグネシウムは底の貯留
部から導管３１によって抜き出される。

還元反応容器内に残留するマグネシウムは次のようにし
て推定することができる。操作を開始する前に、蒸留器
内の液面の測定から四塩化ジルコニウムの量を計算して
記録しておき、反応の中途で、蒸留器の液面の下降を再
度測定してその差から還元反応器で消費された四塩化ジ
ルコニウム、生成したジルコニウム金属、塩化マグネシ
ウムの量を化学量論的関係より算出し、かくてこれらか
ら抜き出すべき塩化マグネシウムの量と塩化マグ操作を
何回か繰り返すうちに始めに装入されたマグネジ、ラム
金属は減少し、反応速度が低下して来るから、適当な時
点で反応を打ち切り、弁を閉じ、蒸留器の加熱を停止す
る。

反応終了後、還元反応器に残留している四塩化ジルコニ
ウムはアルゴンまたはヘリウムのような不活性ガスで置
換し除去する（前記のガス捕集器に集める）。その後導
管８０への導通路を開き凝縮器５０と連通ずる。凝縮器
５０は排気され、冷却され、還元反応器に残留していた
マグネシウムと塩化マグネシウムは蒸留によって凝縮器
に移され、そこで凝縮させられる。その後で導管８０は
閉じられ、還元反応器は冷却され、その蓋部が取り外さ
れて生成したジルコニウムスポンジが取り出される。

上の記載から、還元反応器の容量は第−義的に装入され
るマグネシウム金属の量によって決定されることが理解
されよう。本発明は限定された還元反応容器空間の効率
的な利用を可能ならしめる。

−回の操業で、始めに装入するマグネシウム金属の６０
〜７０％を消費するように反応および装置を設計するこ
とが望ましい。

本発明の方法においては蒸留器への四塩化ジルコニウム
の装入は、第２図に示すように、粉体のままではなく、
一旦溶融器１００で溶融して、溶融塩の形で供給するこ
ともできる。

〈好適実施態様〉 本発明の目下知られている好適実施態様は次の通りであ
る。本発明の技術範囲内でさらに好適な実施態様も案出
されよう。

第３図は、第１図に相当するが、実際の装置にさらに忠
実に描かれ、先に言及したのみで図示されなかったガス
捕集器９０も描かれている。第１図におけると同じ参照
番号が相当する部材に付しである。

ホッパー７０は既知のもので、温度測定器、例えば熱電
対７４が設けられており、下端の出口はバルブでスクリ
ューコンベアー７１に連結されている。

スクリューコンベアーの出口は蒸留器１０の蒸留容器１
２の導入口１４に弁を介して連通ずる。図は図式的に示
しているが、すべての連結は気密であることが理解され
るべきである。

蒸留器ｌＯは蒸留容器１２とそれを受容する外殻１１か
らなる。加熱は電気抵抗加熱等によって行われ。

冷却は蒸留容器と外殻の間に冷却ガスを流すことによっ
て行なわれる。蒸留容器１２は蓋１３によって閉ざされ
、蓋には導入口１４、撹拌器１５、液面計１７、温度計
２０、圧力計１８、ガス抜き弁１９等が設けられている
。蒸留容器１２は連続管１６によって脱着自在に還元反
応器３０の還元容器３１に離脱可能に連結される。連結
管１６は蒸留容器の蓋に固定され、蓋近くに弁が設けら
れている。蓋１３と連続管１６はともに加熱でき、これ
らの部分を四塩化ジルコニウムの昇華点３３１’Ｃより
高い温度に保つことができる。

液面計は前述のように、例えば容器内に挿入された導電
性の棒と電流計からなり、電流計の針が振れる時の棒端
の深さを読むことによって四塩化ジルコニウムの量が知
られる。

還元反応器３０は還元容器３１と、それを加熱および冷
却することのできる外殻３２よりなる。加熱冷却は蒸留
器の場合と同様に実施することができる。

図示の実施態様では、還元容器３１は内部容器即ちかご
状物３５を備えている。これは蓋３３に固定され。

その底は格子になっている。格子はジルコニウムスポン
ジのみを保持し、生成する塩化マグネシウムを下に落と
す。

蓋３３には圧力計６０、ガス抜き弁６１、導入管４３、
もう一つの導入管４１が設けられている。これらは導入
管４１を除いて蒸留器ｌＯに設けられたものと同様の構
造である。しかしこれらの管の下端はすべて内部容器３
５の天井部に開口している。導入管４３は溶融マグネシ
ウム金属を導入するためのものである。これらの部材に
加えて、排気頚部３４が設けられている。これは大きな
断面積を有し、シールボッ］−４０が設けられている。

この頚部の下端も内部容器内に開口する。

以下に詳細に説明するように、生成したジルコニウムス
ポンジから残留するマグネシウムや副生する塩化マグネ
シウムを分離するための還元容器の排気を促進するため
に、この頚部に接続する導管８０もまた大きな断面積を
有している。高温にさ砂シールゴツト　′　−゛　１　
　゛　　によって解決される。

還元容器には、底部に貯留する塩化マグネシウムを抜き
出すための抜き出し管３１が設けられている。底部には
また筒状突出部が設けられ、そこにフランジ３９が設け
られている。その機能は後に説明される。

凝縮器５０は凝縮容器５１とそのジャケット５２からな
る。凝縮容器は実質的に還元容器と同じ構造であるが、
圧力計やガス抜き弁は不要である。相当する部材は同じ
番号にダラシをつけて示されている。しかし凝縮容器を
還元容器と全く同じ構造に製作し、後に説明するように
還元容器と互換的に使用することが可能である。

第３図に示す状態では、底部の筒状突出部のフランジよ
り下の部分は切り取られて、フランジを有する別の排気
管８１と、フランジ同志を耐熱ガスケットを挿入してク
ランプすることによって連結されている。

ジャケット５２は冷却水の導入口５７と排出口５８を有
し、凝縮容器を受容するように構成されている。

即ち、その底部には凝縮器の底部の筒状突出部が外に出
るように開口を有し、その開口の周囲に弾性材料の支持
部材５９が設けられ、上部にはフランジ６９が設けられ
て、凝縮容器は排気管８１を連結されない時にこれに受
容され、その間に冷却水を通すことができる。

還元容器の頚部３４と凝縮容器の頚部３４′は排気管８
０で連結される。排気管８０は頚部３４．３４’　と同
径の管であって、塩化マグネシウムの凝固点より高い温
度に保つために加熱手段を有している。また導入管４２
．４２’がシールポット４０．４０’にシール材（溶融
マグネシウムまたは塩化マグネシウム等）を導入するた
めに設けられている。

還元容器と凝縮容器が全く同じ構造で、互換的に使用さ
れる場合には、最初に底の突出部の閉じた容器が還元容
器として使用され、もう一つの底の開いた容器が凝縮容
器として使用される。−バッチ操業の後に、凝縮容器と
して使用された容器（そのなかにはマグネシウム金属と
わずかな塩化マグネシウムが残っている）は排気管８１
を脱離し。

あらたに突出部部材を溶接して閉鎖し、つぎの操業で還
元容器として使用される。

上述の還元容器と凝縮容器の組合せは米国特許ガス抜き
弁１９および６１から抜き出されるガスを捕集するため
に、ガス捕集器９０が設けられる。これは必要な弁およ
び冷却ジャケットを備えた容器である。抜き出されたガ
スは高温で加圧されているから、自動的にガス捕集器に
集められ、そこで凝縮させられる。

実施例１ 全く同じ容器が還元容器および凝縮容器として人使用し
て実質的に第３図に示す装置を使用して本発明方法を実
施した。還元−凝縮容器は２５ｍｍ厚のフェライト系ス
テンレス鋼で造られた容器は直径（外径）　７００ｎｎ
、高さ１７６０ｍｍであった。蒸留容器は同じくフェラ
イト系ステンレス鋼によって造られ、厚さ１５ｍｍ、外
径１０００ｍｍ、高さ１８００＋ｍ＋であった。

ガス捕集器もまたフェライト系ステンレス鋼によって造
られ、厚さ６ｍｍ、外径７００ｍｍ、高さ１０００ｍで
あった。ホッパーおよびスクリューコンベアーもまたフ
ェライト系ステンレス鋼製であった。還元反応器および
凝縮器の構造は米国特許４．５１２，５５７号（特開昭
５９−１６９２８および特開昭５９−１６２２３７）に
詳細に記載されている。

全装置は第３図に示すように組み立てられ、蒸留容器に
約９０−の塩化ナトリウムと１２０ｋｇの塩化カリウム
と約１６００ｋｇの精製四塩化ジルコニウムの混合物を
装入し、還元容器には２８０　ｋｇのマグネシウム金属
を装入した。マグネシウムは装置を組み立ててから溶融
状態で導入管４１から導入してもよい。シールポット４
０に導管４２から溶融マグネシウム金属を注入固化させ
てシールする。

蒸留容器１２の加熱を開始し、ホッパー７０に貯えた四
塩化ジルコニウム粉末を蒸留器に供給する。

ホッパーの秤量と蒸留容器内の液面の高さから四塩化ジ
ルコニウムの量を把握してから四塩化ジルコニウム蒸気
の還元容器への導入を開始する。還元容器内の圧力を監
視し、蒸留器の加熱を加減して四塩化ジルコニウムの供
給を制御する。

前述のように随時に生成塩化マグネシウムを排出し、１
バッチ６５時間の操業を続けた。この間４回と後述の最
終抜き出しとで合計約６４０ｋｇの塩化マグネシウムを
抜き出した。

ここで反応速度が遅くなったので、操業を終了した。即
ち、四塩化ジルコニウムの供給を止め、還元容器を９０
０℃に約１時間保ってから、蒸留器と切り離し、残留塩
化マグネシウムを抜き出しく最終抜き出し）、頚部３４
、導管８０、頚部３４′を７５０〜８００℃に加熱した
状態で、凝縮容器と還元容器を排気管８１から排気し、
凝縮器を冷却すると、シールポット内のマグネシウムお
よび還元容器内に残っていたマグネシウム金属と塩化マ
グネシウムは蒸発し、凝縮室内に凝固する。還元容器を
８５０〜１０００℃に加熱し排気を６０時間続けた。

真空分離が終ると、装置系にアルゴンを導入して常圧に
復し、溶融マグネシウム全屈を導入口管４２、４２’か
らシールポット４０．４０’に導入し固化させて排気路
の連通を断つ。還元容器の外壁の温度が８００℃未満に
下った時に、排気管８０を外し、還元容器を外殻１１か
ら引き上げて取り出す。この時還元容器内はまた少し賦
圧されているが図示されないスタンド上で強制的冷却す
る。冷却後、底部突出円筒状部を切断して、　３１５ｋ
ｇの高純度ジルコニウムスポンジを掻き出した。

凝縮器５０は、ジャケットから冷却水を抜き、排気管８
１を取り外し、手早く底部突出筒状物片を溶接する。こ
の状態で凝縮容器は次回の操業で還元容器として使用可
能な状態にある。

この実施例によって製造したジルコニウム金属の分析値
は次の通りであった（単位ｐｐｍ）。

本発明製品　　従来製品 Ｈｅ　　　　１０３　　　　　３００−８００Ａｌ　　
　　１２　　　　　３０〜７０Ｐ　　　　＜１　　　　
　１０〜２０ Ｕ０．７１〜５ ０　　　３４０　　　　　７００〜１００ＯＮ　　　　
＜２０　　　　　３０〜７０本発明以前に数百キログラ
ムの金属ジルコニウムをこの純度で製造した例はない。

実施例２ 第２図に示す装置を用いて実施例１と同様の操作を実施
した。この装置の具体的態様は実質的に第３図に示す装
置と同様であるが、第２図に示される溶融器１００が付
された点のみが異なる。第２図においては溶融器以外第
１図と同じ参照番号が付しである。

溶融器１００はフェライト系ステンレス鋼によって造ら
れた蒸留器類似の容器であって、塩化ナトリウム、塩化
カリウム、四塩化ジルコニウム混合溶融塩を容れて、四
塩化ジルコニウムの昇華温度以下に加熱される。

この混合溶融塩はポンプ９１で蒸留器１０に送給する。

ここで四塩化ジルコニウムは蒸留されて還元器に供給さ
れ実施例１と同様に操作され、合計約８５５ｋｇの四塩
化ジルコニウムを蒸発させ、約３１５ｋｇのジルコニウ
ムスポンジを得た。溶融器を使用する目的は、将来大型
のホッパーと溶融器を用意し、複数個の蒸留器−還元器
一凝縮器系を設けて、交互連続的に使用して、ジルコニ
ウムの大量生産を可能にするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施するのに使用する装置系の
概念を示す図である。 第２図は本発明の別の実施態様を実施するのに使用する
装置系の概念を示す図である。 第３図は本発明の装置の好適実施例の図式的断面図であ
る。 図中、７０：ホッパー、１０：蒸留器、３０：還元反応
器、５０：凝縮器、９０：ガス捕集器、４０：シールポ
ット

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高純度金属ジルコニウムを効率よく製造する方法で
   あって、 四塩化ジルコニウムの昇華温度よりはるかに高い沸点を
   有する溶融塩からなる蒸留帯域に固体状態の四塩化ジル
   コニウムを導入して、該溶融塩浴より四塩化ジルコニウ
   ムのみを蒸留し； 予めマグネシウム金属を存有させた加熱された還元帯域
   を前記蒸留帯域と遮断可能に連通させ、両帯域の内圧差
   を加熱の加減によって制御することにより四塩化ジルコ
   ニウム蒸気を少くとも間欠的ないし周期的に継続的に蒸
   留帯域より還元帯域に導入してマグネシウムと反応させ
   てジルコニウムスポンジを生成させ； 還元帯域内に副生する塩化マグネシウムを少くとも間欠
   的に抜き出し、それによって始めに存在したマグネシウ
   ム金属が減少し、反応速度が低下するまで反応を継続し
   、 還元帯域を、還元帯域に遮断可能に連通した（前記反応
   中は遮断されている）凝縮帯域に連通し、凝縮帯域を排
   気冷却することにより、還元帯域に残留したマグネシウ
   ム金属および塩化マグネシウムを生成したジルコニウム
   金属より分離凝縮することからなる方法。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の方法であって、蒸留
   帯域の溶融塩浴の液面の低下を検知し、それから消費さ
   れた四塩化ジルコニウムの量を知り、それによって還元
   帯域内に生成した塩化マグネシウムの量を推定し、塩化
   マグネシウムの抜出量を決定することを含む方法。 ３、特許請求の範囲第１項に記載の方法であって、蒸留
   帯域および還元帯域にガス抜き手段が設けられて、両帯
   域の内圧差を加減することにより四塩化ジルコニウムの
   還元帯域への供給を制御することを含む方法。 ４、高純度金属ジルコニウムを効率よく製造する装置系
   であって、 四塩化ジルコニウム粉末を保持するホッパー手段； 加熱手段を備えた溶融塩を保持する蒸留器；前記ホッパ
   ーより気密に四塩化ジルコニウム粉末を前記蒸留器に送
   給するコンベアー手段；前記蒸留器に脱離可能に連通し
   、溶融物質の抽出管と、シールポットで閉鎖される排気
   頚部とを備えた還元反応器と； 前記還元反応器の排気頚部に脱離可能に連結される排気
   可能な凝縮器とを含む装置系。 ５、特許請求の範囲第４項に記載の装置系であって、 ホッパーが懸垂されて秤量可能であり； 蒸留器が液面計と圧力計とガス抜き弁手段を有し； 還元反応器も圧力計とガス抜き弁手段を有し；還元反応
   器と凝縮器が上下に脱離可能に配置されており； 蒸留器と凝縮器が抜き出されるガスを捕集する排気冷却
   可能のガス捕集器を備えている装置系。 ６、特許請求の範囲第４項に記載の装置系であって、 ホッパーが懸垂されて秤量可能であり； 蒸留器が液面計と圧力計とガス抜き弁を備えており； 還元反応器も圧力計とガス抜き弁を備えており；還元反
   応器と凝縮器が並列に配置され、Ｕ字型の加熱可能の排
   気管によって連通されている装置系。 ７、特許請求の範囲第６項に記載の装置であって、還元
   反応器が還元容器と外殻よりなり、凝集器も凝出容器と
   外殼よりなり、還元容器と凝集容器が全く同じ構造を有
   し、還元と凝出に互換的に使用される装置系。