JPS62252321A - 酸化ジルコニウムからの脱ケイ法 - 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］ 本発明は酸化ジルコニウム、特にジルコンサンドやバデ
ライト等からケイ素成分を除去する方法に関する。

［従来の方法］ 従来ジルコンサンドやバデライト鉱から、ケイ素成分を
除去する方法としては、（以下ジルコンサンドを代表例
として引用して記述する）ジルコンサンドとアルカリを
反応させて、大半のケイ素成分を除去した後、不溶成分
を酸に溶解し加熱濃縮してＳ　ｉ　Ｏ２を水に不溶性と
してＳ　ｉ　Ｏ２を分離する方法がとられている。

この方法はアルカリに溶解した後、酸に溶解する等、非
常に煩雑であると共に、エネルギー的にも不利である。

一方、上記の湿式除去に代る方法として、ジルコンサン
ドを大型電気炉中で溶融し、シリカ成分を揮発させる方
法があるが２０００℃〜２７００℃程度まで加熱する必
要があり、多量の電力と大型の設備を必要とする欠点が
ある。

また第３の方法としてジルコンサンドに炭素粉末を配合
し、この混合物を１０００’Ｃ以上の高温で直接塩素化
してジルコンサンド中に含まれるＺｒ等の成分を塩化物
に転化してガス化した後、生成ガス中に含まれる四塩化
ジルコニウムを塩基性塩酸ジルコニウムとして、他の成
分から単離する方法がある。水沫で生じるケイ素（Ｓ　
ｉ　）をはじめとする各種の塩化物はすべて沸点が低い
のでジルコニウム（Ｚｒ）を選択的にとりだすために分
別蒸溜分離せねばならない。

［発明か解決しようとする問題点］ 本発明は上記従来技術に比較してエネルギーの消費が少
なく、しかも簡単な工程で酸化ジルコニウムからケイ素
分を分離できる方法を提供しようとする方法である。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するための本発明の構成は、ケイ素成
分および酸化ジルコニウムを共に含有する混合物と炭素
粉末を混合し、次にこの混合物を硫黄ガスおよび／また
は硫化水素ガスを含有する気体雰囲気中で１１３０’Ｃ
以上に熱処理する酸化ジルコニウムからの脱ケイ法でお
る。

さらに望ましくは、熱処理温度が１２００℃以上、１６
００℃以下である上記方法である。

ざらに望ましくは、上記生成物をアルゴンガス等の不活
性ガス雰囲気中で再度１１３０℃以上で熱処理する上記
方法である。

以下本発明方法について詳しく説明する。

ケイ素成分および酸化ジルコニウムを共に含有する混合
物とは、ジルコンサンドヤｊバデライトなどの天然鉱物
や、あるいはこれらをアルカリ処理した後の浸出フリッ
ト、あるいはその他の文字通りケイ素成分および酸化ジ
ルコニウムを含有しているもの等すべてを総称している
。この混合物は粉末状でかつ平均粒径が小さければ小さ
い程反応が促進される。

炭素粉末は、活性炭あるいは熱分解黒鉛、コロイド状炭
素など、公知のいかなる技術でつくられたものでもよい
。粉末の平均粒径は望ましくは５００μ以下、ざらに５
０μ以下であれば、一層反応が促進されるので好ましい
。

硫黄ガスは硫黄粉末として系内に導入し、系内で加熱さ
れて硫黄ガスになってもよいし、あるいは外部から直接
硫黄ガスとして導入してもよい。

硫黄ガスおよび／または硫化水素ガス（Ｈ２Ｓ）を含有
する気体雰囲気とは、いずれか一方あるいは両方を含有
する気体でおる。

更に、その他の成分としてアルゴンなどの不活性ガスを
含有していてもさしつかえない。

つぎに、反応条件について説明すると本発明条件を満足
して１１３０℃以上に加熱すれば、原料中の３ｉやＳ！
０２などのケイ素成分は硫化されて二硫化ケイ素を生成
する。二硫化ケイ素の常圧下の沸点は１１３０℃である
ため、これ以上の温度で反応させるとケイ素成分は二硫
化ケイ素ガスとしてジルコニア含有物から離脱する。１
２００’Ｃ以上では更に反応が促進される。１６００℃
を越えるとジルコニア等の焼結か進みはじめるので理想
的には１６００℃以下が好ましい。

ケイ素分の除去効率を更に高めるためには、アルゴンガ
ス等の不活性ガス中で、再度１１３０℃以上で熱処理す
るとよい。本工程で残存していた二硫化ケイ素や硫黄が
徹底的にガス化され分離される。

本発明方法でケイ素成分を除去した後のジルコニウムの
形態は硫化ジルコニウムになっている。これからは容易
に酸化ジルコニウムが合成される。また、硫化ジルコニ
ウムは硫酸などの酸に容易に溶解し、硫酸ジルコニウム
を生成するのでオキシ塩化ジルコニウムの代替品として
充分に使用し得る。

下記第１表に硫化物と塩化物の代表的な成分の物性を比
較して示した。塩化物はそれぞれ沸点が低く四塩化ケイ
素（ＳｉＣ１４）を分離しようとすると７０〜１００’
Ｃ程度で分離せねばならない。ただ同じ元素でも種々の
形態の塩化物がおり、種々な沸点をもち、塩化物の照温
でもかなり不純物か混入しやすく、結構精密な分別蒸溜
をせねばならない。これに対し硫化物はケイ素の硫化物
の沸点が相対的にかつ選択的に低いため高純度品として
分離しやすい。

第１表 本発明の特徴を再度整理すると、以下の項目があげられ
る。

（１）工程が簡単である。

（２）分離された二硫化ケイ素は高純度で利用価値が高
い。

（３）乾式法のように２０００〜２７００’Ｃなどと高
温を必要としない。

（４）湿式法のように酸やアルカリ等の多量の薬剤を必
要としない。

（５）ケイ素の除去効率が高い。

（６）塩素法に比較し煩雑な分別蒸溜を必要としない。

以下実施例をあげて本発明をざらに詳細に説明する。

し実施例コ ジルコンサンド粉末２０Ｃｌと炭素粉末２０（］を混合
し、アルミナ製の皿に入れて、これを内径５０φのアル
ミナチューブ中にセットし、このアルミナチューブをシ
リコニット発熱体を錨えた横型静置炉内に配置した。

アルミナチューブに１−１２３を２ｉ／Ｈで流しつつ１
３００’Ｃで２時間焼成した。冷却後、中の状態をみた
ら出口側に白色の針状結晶がみられた。これを試料Ｂと
する。アルミナ製の皿中に残っていた粉末を試料Ａとす
る。試料ＢはＸ線回折分析の結果、高純度のＳ　！　Ｓ
　２であった。また原料と試料Ａに含まれるＳｉ分を螢
光Ｘ線で分析したところ、原料中の８１とＺｒのピーク
比はほぼ１００％でおったのに対し、試料Ａ中のそれは
２．８％であった。

更に試料Ａを再度アルミナチューブ中でＮ２ガス気流中
で１３００’Ｃ１２時間焼成して、取りだした。このサ
ンプルを試料Ｃとすると、この螢光Ｘ線分析のＳｉとＺ
ｒのピーク比は０．５％であった。また試料Ａ、試料Ｃ
はＸ線回折分析の結果、Ｚ　ｒ　３２であった。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の方法によれば、比較的簡
単な方法によって酸化ジルコニウムからケイ素分を除去
することかできる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ケイ素成分および酸化ジルコニウムを共に含有す
   る混合物と炭素粉末を混合し、次にこの混合物を硫黄ガ
   スおよび／または硫化水素ガスを含有する気体雰囲気中
   で１１３０℃以上に加熱することを特徴とする酸化ジル
   コニウムからの脱ケイ法。
2. （２）加熱の温度が１２００℃以上１６００℃以下であ
   る特許請求の範囲第（１）項記載の酸化ジルコニウムか
   らの脱ケイ法。
3. （３）生成物をアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中で
   再度１１３０℃以上に加熱する特許請求の範囲第（１）
   項または第（２）項記載の酸化ジルコニウムからの脱ケ
   イ法。