JPS63162827A - ニオブ含有合金の処理方法 - 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］ 本発明は、錫、チタン、鉄等とニオブとの合金からニオ
ブを収率良く溶解抽出する方法に関し、殊に溶解抽出操
作時における水素の発生を無くして爆発の危険を解消す
ると共に、ニオブの不働態化を阻止してニオブの回収率
を高めることのできる処理方法に関するものである。

［従来の技術］ 金属ニオブは鋼材に少量添加することによって結合力の
強い炭化物を形成し、結晶粒の微細化、強度の向上、耐
熱性の向上等に寄与するので、高温耐熱鋼材を得るため
の合金元素として極めて有用なものであり、その他の各
種金属材料への微量添加元素としての需要も漸増する傾
向が見られる。またニオブ化合物は電子工業用材料や光
学ガラス用材料等としても幅広い用途を有している。

□　ニオブを含む原鉱石としてはパイロクロア、コロン
バイト、タンクライト、ストルベライト等が知られてお
り、これらのニオブ含有鉱石からニオブを得る方法とし
ては、原鉱石を破砕した後アルカリ溶融し、ニオブ酸塩
として抽出後酸で処理しニオブ酸として回収する方法が
実施されており、また本願出願人らの出願に係る特開昭
５９−２０５４３０号公報に開示されている如くニオブ
を可溶性塩化物として溶出させる方法も開発されている
。

ところが最近ニオブに対する供給形態が−変し、ニオブ
含有鉱石の中で最も重要なパイロクロア等については、
鉱石として供給されるのではなくＮｂ−Ｆｅ等の合金と
して供給される様になっており、そうなるとニオブ含有
合金からニオブをいかにうまく回収するかということが
より重要になってくる。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明者らはこの様な状況変化に対処するため、Ｎ　ｂ
−Ｆ　ａ、　Ｎ　ｂ−Ｓ　ｎ、　Ｎ　ｂ−Ｔ　ｉ等のニ
オブ含有合金から高純度のニオブを収率良く回収するこ
とのできる方法を確立しようとして色々研究を進めてき
た。その結果、ニオブ含有合金を弗化水素酸と硫酸との
混酸によって溶解した後ニオブ化合物を分離する方法を
採用すれば、かなりの収率でニオブが回収されることを
知った。そこでこの回収法を実用化すべく更に研究を進
めるうち、次の様な問題に遭遇した。即ち第１の問題は
、ニオブ含有合金を前述の混酸に溶解させるとき、下記
［Ｉ］式の反応によって大量の水素が発生するが、 Ｍ＋ＨＦ＋Ｈ２Ｓｏ４＝Ｍ”＋Ｆ−＋ＳＯ４’−＋３７
２　　・Ｈ２↑　　・・・［Ｉ］（Ｍは金属元素を表わ
す） 水素は空気に対して７〜７２％という極めて広範囲の爆
発組成を構成するため非常に危険であり、安全性の点で
問題がある。

しかも金属ニオブは上記混酸との反応によって表面に不
働態被膜を形成して溶解が阻害されるという難点もあり
、当初期待されたほどの回収率を得ることができなかっ
た。

本発明はこの様な事情に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は、混酸を用いた溶解処理法に見られる上記の様
な問題点を解消し、水素発生による爆発の危険を解消し
得るばかりでなく、不働態被膜の形成をなくすことによ
ってニオブの溶解を促進し、高純度のニオブを高収率で
安全に回収することのできる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］ 上記の目的を達成することのできた本発明処理法の構成
は、ニオブ含有合金を焙焼酸化した後、弗化水素酸と硫
酸との混酸を用いて、水素の発生およびニオブの不働態
化を生ずることなくニオブを溶解抽出するところに要旨
を有するものである。

［作用］ ニオブ含有合金としてフェロニオブを使用する場合を例
にとって本発明の作用を詳細に説明する。

フェロニオブに関するＪＩＳ規格は次表に示す通りであ
る。

上記規格を満足するものとして現在量も一般的なのはア
ルミテルミット法によって製造されるフェロニオブであ
り、パイロクロアを原料鉱石としてこの方法によって製
造されるフェロニオブは大体衣の様な組成を有している
。

Ｎｂ＋Ｔａ：６５重量％（このうちＴａは約０．２０重
量％） Ａ１：３％ Ｆｅ　　　　　　：　　３０　％ Ｓ　ｉ、Ｐ、Ｓ、Ｓｎ　：０．２％以下ところでニオブ
は化学的に非常に安定な元素であり、塩酸や硝酸にはほ
とんど溶解しないが、濃硫酸と煮沸すると徐々に溶解し
、弗化水素酸には常温でも徐々に溶解する。しかしニオ
ブに対して最も強い溶解力を有しているのは硫酸と弗化
水素酸との混酸であるが、この場合は前述の様な問題が
あり、工業的規模での実施については断念せざるを得な
かった。

そこで上記の様な問題点を生ずることなくニオブをうま
く溶解させることはできないかと考え様々の実験を進め
るうち、ニオブ含有合金を一旦焙焼し酸化物に変換して
おけば、混酸で処理する時に水素の発生が起こらず、ま
た表面に不働態被膜が形成される様なこともなく、ニオ
ブを安全にしかも極めて効率良く溶解せしめ得ることが
確認された。

この理由は次の様に考えることができる。

即ちニオブ含有合金を焙焼酸化すると、それに伴う体積
膨張によって被処理物表面に微細な亀裂が入って前記混
酸の浸入を促進すると共に、生成した金属酸化物の溶解
は下記［１１１式の反応によって進行する。

ＭＯｘ＋ＨＦ＋Ｈ２ＳＯ２−Ｍ”＋Ｆ−＋５０４”−＋
ｍＨ２Ｏ 即ち金属の溶解に伴って生成する酸素が水素と反応して
水素を水に変換するため、水素の発生防止と溶解促進の
目的が同時に達成されるものと考えられる。焙焼酸化の
具体的な条件は特に限定されないが、最も一般的なのは
６００〜１２００℃、より好ましくは７００〜９００℃
であり、焙焼雰囲気ガスとしては酸素、空気その他の酸
化性ガスを採用することができるが、最も経済的なのは
空気である。この焙焼酸化によりニオブ以外の合金元素
も酸化物に変換され、そのときの体積膨張によって表面
に亀裂が入りながらニオブ含有合金の中心部方向へ酸化
が進行していく。従って焙焼酸化が完結した時点では表
層部はもとより中心部まで亀裂が入り、その後に行なわ
れる混酸浸入による溶解をすみやかに進行させることが
できる。これらのことからも理解される様に、ニオブ含
有合金は焙焼に先立って破砕し細粒化しておいた方が焙
焼を短時間で済ませることができ、且つその後の混酸に
よる溶解時間も短縮されるので好ましい。　上記の如く
して得られる焙焼酸化物の溶解に用いられる混酸は、硫
酸と弗化水素酸との混合物であり、これらの酸はＪＩＳ
　　Ｋ８８１９及びＪＩＳ　　Ｋ８９５１あるいはこれ
らに準するもののすべてが使用可能である。これらの酸
の混合比率は重量比で硫酸１に対して弗化水素酸１〜５
、より好ましくは２〜４であり、この好適範囲を外れる
ときは酸化ニオブの溶解に長時間を要するばかりでなく
十分な溶解が達成されず、ニオブ回収率の低下につなが
ってくる。尚混酸による溶解は発熱反応であり、積極的
に加熱しなくとも液温は上昇するが、適度に加温して溶
解を促進させることも勿論有効である。

上記の様にして得た混酸溶液からＮｂ塩のみを単離する
方法は常法に従って行なえばよく、たとえばりん酸トリ
ブチルを用いた抽出法等が採用され得る。その後常法に
従って金属ニオブに変換すればよい。

尚上記ではフェロニオブの処理を代表例として説明した
が、Ｎｂ−５Ｇ合金、Ｎｂ−Ｔｉ合金、Ｎｂ−Ｔａ合金
等のニオブ含有合金を処理する場合も実質的に同一であ
り、高純度のニオブを高収率で回収することができる。

［実施例］ 実施例１ ブラジル産フェロニオブ（Ｎ　ｂ　：　６４．７％、Ｆ
ｅ：　２８．８％、Ａｌ：３．５％）を粉砕して電気炉
へ装入し、空気雰囲気下ａＯＯ℃で８時間焙焼すること
により、Ｎ　ｂ　：　４６．２％、Ｆｅ：２Ｇ、５％、
Ａ１：２．５％からなる金属酸化物を得た。この酸化物
１．０　Ｋｇを、４７％ＨＦ１９５ｍ１と９６％Ｈ２ｓ
ｏ４１７６３ｍｌとの混酸中に加え、６時間攪拌した。

次いでデカンテーションにより上澄液を取り、これにり
ん酸トリブチル５３００ｍｌ加えて混合した後静置した
。溶液は水相とりん酸トリブチル相に分離するので、り
ん酸トリブチル相のみを分取して別の容器に移し、これ
に水４２５０ｍ１を加えた後アンモニア水で９Ｈ８，５
に調整した。生成した沈殿を遠心分離器で分離し、ケー
キ状物を乾燥機により１１０ｔで２０時間乾燥した後箱
型焙焼炉へ移し、ａＯＯ℃で６時間焙焼した。得られた
酸化物の重量は４１６ｇであり、酸化ニオブとしての純
度は９９．２％でタンタル含有量は５７ｐｐｍであった
。この酸化ニオブを常法に従って還元すると高純度のニ
オブを得ることができる。

この処理によって得られたニオブの回収率は９６％であ
り、焙焼酸化を省略した他は上記と全く同様に処理した
場合のニオブ回収率（９１％）に比べて収率は５％向上
し、且つ溶解工程で水素の発生は全く認められなかった
。

実施例２ Ｎｂ−３％合金（Ｓ　ｎ　：　１９．７％、残部：実質
的にＮｂ）を粉砕した後８００℃で７時間焙焼し、Ｎ　
ｂ　：　５７．０％とＳ　ｎ　：　１３．９％を含む酸
化物を得た。この酸化物１０Ｋｇを、実施例１で用いた
のと同じ配合組成の混酸５２．７ＪＺ中に加え、６時間
攪拌した。この間水素の発生は全く認められなかった。

以下実施例１と同様にしてりん酸トリブチルによりニオ
ブ化合物を抽出することによりニオブを９８．１％の回
収率で回収することができ、酸化焙焼のみを省略した比
較法の場合の回収率（９０，４％）に比べて収率は約８
％向上した。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、ニオブ含有合金か
ら高純度のニオブ化合物を高収率で回収し得ることにな
った。しかもこの方法であれば溶解工程で全く水素を発
生することがないので爆発の危険がなく、安全性の高い
工業的処理法として実用化することができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ニオブ含有合金を焙焼酸化した後、弗化水素酸と硫酸と
   の混酸を用いてニオブを溶解抽出することを特徴とする
   ニオブ含有合金の処理方法。