バルブ金属の製造方法およびバルブ金属の製造装置
【課題】 希釈剤のリサイクルが簡便で工業的であるバルブ金属の製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明のバルブ金属の製造方法は、フッ化カリウムと塩化カリウムとフッ化ナトリウムとを含む希釈剤中に、バルブ金属フッ化物のカリウム塩およびナトリウムを添加し、反応させてバルブ金属を生成させる反応工程と、反応工程で生成したバルブ金属を回収するともに、希釈剤の一部を除去する回収・除去工程と、希釈剤の残部にフッ化カリウムおよび塩化カリウムを補充する補充工程とを有する。
【解決手段】 本発明のバルブ金属の製造方法は、フッ化カリウムと塩化カリウムとフッ化ナトリウムとを含む希釈剤中に、バルブ金属フッ化物のカリウム塩およびナトリウムを添加し、反応させてバルブ金属を生成させる反応工程と、反応工程で生成したバルブ金属を回収するともに、希釈剤の一部を除去する回収・除去工程と、希釈剤の残部にフッ化カリウムおよび塩化カリウムを補充する補充工程とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ化カリウムと塩化カリウムとを含む希釈剤中でバルブ金属を製造するバルブ金属の製造方法およびバルブ金属の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バルブ金属である金属タンタルおよび金属ニオブは固体電解質コンデンサの原材料として広く用いられている。金属タンタルの製造方法としては、例えば、フッ化カリウムと塩化カリウムとを含む希釈剤中でフッ化タンタルカリウム（Ｋ２ＴａＦ７）をナトリウムで還元する方法が知られている。この方法では、還元反応の後、目的生成物であるタンタルを回収し、残った希釈剤および還元反応時に生成したフッ化ナトリウムを廃棄していた。しかしながら、反応後の希釈剤を廃棄することは環境への負荷が大きいことから望ましいことではなかった。
そこで、特許文献１では、特定の成分割合に調整した希釈剤中にて、フッ化タンタルカリウムをナトリウムで還元してタンタルを得た後、その希釈剤を回収、精製して還元反応に再利用する方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−６０８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、還元反応後の希釈剤に水を添加し、加熱して水溶液化した後、再結晶して精製するので、希釈剤のリサイクルが煩雑で、時間を要する上に、エネルギー消費量が多く、工業的ではなかった。
本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであり、希釈剤のリサイクルが簡便で工業的であるバルブ金属の製造方法を提供することを目的とする。さらには、希釈剤のリサイクルが容易なバルブ金属の製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のバルブ金属の製造方法は、フッ化カリウムと塩化カリウムとフッ化ナトリウムとを含む希釈剤中に、バルブ金属フッ化物のカリウム塩およびナトリウムを添加し、反応させてバルブ金属を生成させる反応工程と、
反応工程で生成したバルブ金属を回収するともに、希釈剤の一部を除去する回収・除去工程と、
希釈剤の残部にフッ化カリウムおよび塩化カリウムを補充する補充工程とを有することを特徴とする。
本発明のバルブ金属の製造方法においては、回収・除去工程における希釈剤の除去量は、回収・除去工程後の希釈剤残部中のフッ化ナトリウム量が、反応工程前と略同等になる量であり、
補充工程におけるフッ化カリウムの補充量および塩化カリウムの補充量は、補充工程後の希釈剤中のフッ化カリウムおよび塩化カリウムの量が、反応工程前と各々略同等になる量であってもよい。
本発明のバルブ金属の製造方法においては、回収・除去工程では、希釈剤が溶融状態にあることが好ましい。
本発明のバルブ金属の製造装置は、フッ化カリウムと塩化カリウムとフッ化ナトリウムとを含む希釈剤中で、バルブ金属フッ化物のカリウム塩とナトリウムとを反応させる反応器と、
反応器を加熱する加熱手段と、
反応器から希釈剤を排出するための排出管とを具備することを特徴とする。
【０００５】
なお、バルブ金属とは、一般的には、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモンなど、陽極酸化により表面にその酸化物の皮膜が形成するもののことであるが、本発明においては、前記金属のうちのタンタルおよびニオブを総称してバルブ金属と称する。また、バルブ金属フッ化物のカリウム塩とは、フッ化タンタルカリウム（Ｋ２ＴａＦ７）またはフッ化ニオブカリウム（Ｋ２ＮｂＦ７）のことである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の金属タンタルの製造方法では、希釈剤のリサイクルが簡便であり、時間およびエネルギー消費量が少ないため、工業的である。
本発明の金属タンタルの製造装置は、希釈剤を簡便にリサイクルできるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を、金属タンタルの製造を例に挙げて説明する。
図１に、第１の実施形態における金属タンタルの製造装置（以下、製造装置と略す）を示す。この製造装置１は、希釈剤中でフッ化タンタルカリウムとナトリウムとを反応させる反応器１０と、反応器１０底部に接続され、反応器１０内容物を反応器１０外に排出するための排出管２０と、反応器１０および排出管２０の外側に設けられ、これらを加熱する加熱手段であるヒータ３０と、反応器１０に原料を導入する原料導入管４０と、反応器１０内のガスを導出入するガス導出入管５０とを具備している。また、排出管２０、原料導入管４０およびガス導出入管５０には、各々開閉弁２１，４１，５１が設けられている。この製造装置１では、開閉弁２１を開放することにより内容物を抜き出せるので合理的である。
【０００８】
そして、上記製造装置１を使用して金属タンタルを製造するには、まず、排出管２０の開閉弁２１を閉じた後、希釈剤調製工程にて、原料導入管４０を介して、反応器１０内に塩化カリウムとフッ化カリウムとフッ化ナトリウムとを所定量仕込み、混合して希釈剤を調製する。
次に、ガス導出入管５０を介して反応器１０内の空気を排気した後、アルゴンガスを導入し、ヒータ３０により反応器１０を加熱して希釈剤を溶融する。次いで、反応工程にて、溶融した希釈剤中に、原料導入管４０を介してフッ化タンタルカリウムおよび溶融したナトリウムの所定量を分割して添加する。そして、フッ化タンタルカリウムを溶融したナトリウムで還元して金属タンタルを生成する（下記式１参照）。生成した金属タンタルは希釈剤より比重が大きいので、溶融状態において反応器１０下部に沈殿する。
この反応工程では、金属タンタルを生成するだけでなく、フッ化カリウムおよびフッ化ナトリウムが副生する。そのため、反応工程後には、その分だけ希釈剤量が増加する。
【０００９】
【化１】
【００１０】
次に、回収・除去工程にて、ヒータ３０による加熱を継続しながら開閉弁２１を開き、排出管２０を介して、反応工程で生成して反応器１０内に沈殿した金属タンタルを抜き出して回収する。続いて、排出管２０を介して希釈剤の一部を反応器１０から抜き出して除去する。なお、溶融状態においては、金属タンタルと希釈剤とは比重差が大きく完全に分離しているので、これらを区別して抜き出すことは容易である。また、反応器１０から抜き出された希釈剤は、廃棄処理装置にてカルシウム化合物などと反応させてフッ素を取り除いた後に廃棄する。
上記反応工程では、フッ化カリウムとフッ化ナトリウムとが増加するが、フッ化ナトリウムの方がフッ化カリウムより増加量が多いため、フッ化ナトリウムの増加分に応じた量の希釈剤を除去して不足成分を補充すれば、反応器内の希釈剤を反応前と同量かつ同組成に戻すことが可能になる。
上記回収・除去工程にて、フッ化ナトリウム増加分に応じた量の希釈剤を除去すると、反応器内の希釈剤は、塩化カリウム量はもちろんのこと、反応によって増加したフッ化カリウムの量も反応前と比較して少なくなる。
よって、補充工程にて、塩化カリウムだけでなく、フッ化カリウムも、原料導入管４０を介して反応器１０内の希釈剤の残部に補充して、次の反応に備える。
【００１１】
上記製造方法において、希釈剤とフッ化タンタルカリウムとの組成（希釈剤：フッ化タンタルカリウム）は、１：１〜２０：１であることが好ましく、金属タンタルの表面積を大きくしたい場合には希釈剤の比率を高めることがより好ましい。
【００１２】
反応工程における反応温度は、表面積を大きくする場合にはできるだけ低温であることが好ましいが、反応性を考慮すると、７５０〜９５０℃が好ましく、８００〜８５０℃がより好ましい。なお、希釈剤の成分中で最も融点の低い塩化カリウム量の割合を多くすると反応温度を低くできるが、希釈剤の水への溶解性が高い点からフッ化カリウムを添加するのでその添加量に応じて反応温度を適宜選択することが好ましい。
【００１３】
上述した実施形態では、反応器底部に排出管が接続された製造装置を用いたが、本発明は製造装置における排出管の接続位置に制限はない。以下の第２の実施形態では、排出管が反応器上部から内部に挿入された製造装置を用いた例について説明する。
【００１４】
図２に、金属タンタルの製造装置の第２の実施形態を示す。なお、本実施形態では、図１と同一の構成部材には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
この製造装置２は、反応器１０と、ヒータ３０と、原料導入管４０と、ガス導出入管５０と、反応器１０上部から内部に挿入された排出管６０とを具備している。また、排出管６０は、その一端側６１が反応器１０内の希釈剤中に入り込むように配置されている。また、排出管６０の他端側は、切替弁を介して廃棄処理装置および別の反応器に連絡している（いずれも図示せず）。この製造装置２では、高温になる部分にバルブが設けられていないから、バルブの破損が防止され、耐久性に優れる。
【００１５】
そして、この製造装置２を用いた金属タンタルの製造方法では、第１の実施形態と同様に、塩化カリウムとフッ化カリウムとフッ化ナトリウムとを含む希釈剤中に、フッ化タンタルカリウムおよび溶融したナトリウムの所定量を添加し、フッ化タンタルカリウムを溶融したナトリウムで還元して金属タンタルを生成する。
次に、回収・除去工程にて、ヒータ３０により反応器１０および排出管６０を加熱しながら、ガス導出入管５０よりガスを導入し、反応器１０内を加圧して上層の希釈剤の一部を廃棄処理装置に圧送する。続いて、希釈剤の残部を別の反応器に圧送する。次いで、冷却後、反応器１０を開放するなどして反応器１０内の金属タンタルを回収する。
希釈剤の残部が圧送された反応器では、塩化カリウムおよびフッ化カリウムを補充して次の反応に備える。
【００１６】
本発明では、上述した実施形態以外の製造装置を用いることもできる。例えば、排出管にフィルタを設けてもよい。排出管にフィルタを設けた場合には、分散した金属タンタルがフィルタにより通過しなくなるので、回収・除去工程にて、加熱を継続しながら開閉弁を開き、排出管から希釈剤を選択的に抜き出して除去し、その後、反応器上部を開放して金属タンタルを回収する。なお、金属と希釈剤との比重差が小さい場合には、フィルタを設ける方法が適している。
【００１７】
本発明では、希釈剤の除去量を、反応器内の希釈剤中のフッ化ナトリウム量が、反応工程におけるフッ化タンタルカリウムおよびナトリウムの添加前と略同等になる量とする。また、補充工程におけるフッ化カリウムおよび塩化カリウムの補充量を、反応器内の希釈剤中のフッ化カリウムおよび塩化カリウムの量が、反応工程におけるフッ化タンタルカリウムおよびナトリウムの添加前と略同等になる量とする。
回収・除去工程における希釈剤の除去量は、反応工程時に生成するフッ化ナトリウム量を予め計算し、その計算結果に基づいて決めてもよいし、反応工程終了後にフッ化ナトリウム量を測定し、その測定結果に基づいて決めてもよい。また、補充工程におけるフッ化カリウムおよび塩化カリウムの補充量も計算結果に基づいて決めてもよいし、測定結果に基づいて決めてもよい。
計算によって求める場合、希釈剤の除去量（抜き出し量）および塩化カリウムとフッ化カリウムの補充量は、以下の計算によって求めることができる。
【００１８】
なお、以下の計算において、フッ化タンタルカリウム（Ｋ２ＴａＦ７）の仕込み質量をｘ、塩化カリウム（ＫＣｌ）の仕込み質量をｙ、フッ化カリウム（ＫＦ）の仕込み質量をｚ、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）の仕込み質量をａ、抜き出し量をｒとする。
【００１９】
反応工程では、フッ化タンタルカリウム１モルに対して２モルのフッ化カリウムが生成し、５モルのフッ化ナトリウムが生成する。したがって、反応によって増加するフッ化カリウム質量は
［58.1（フッ化カリウム１モル当たりの質量）×2／392.2（フッ化タンタルカリウム１モル当たりの質量）×x＝0.3x （２）
である。また、反応によって増加するフッ化ナトリウムの質量は
［42（フッ化カリウム１モル当たりの質量）×5／392.2（フッ化タンタルカリウム１モル当たりの質量）×x＝0.54x （３）
である。
そして、反応器１０内の希釈剤中のフッ化ナトリウム量を、反応工程におけるフッ化タンタルカリウムおよびナトリウムの添加前と略同等にするためには、反応によって生成したフッ化ナトリウムの増加分が除去される量の希釈剤を抜き出せばよい。つまり、生成したフッ化ナトリウム量と抜き出した希釈剤中のフッ化ナトリウム量とが等しい（式４）。
0.54x=[r×(a+0.54x)]/(y+z+a+0.3x+0.54x) （４）
式４を変形すると式５になり、この式５に、始めの仕込み量ｘ，ｙ，ｚ，ａを代入することで抜き出し量ｒを求めることができる。
r＝[0.54x×(y+z+a+0.84x)]/(a+0.54x) （５）
【００２０】
また、塩化カリウムの補充量は、以下の通りである。
まず、反応器内に残った塩化カリウム量ｍを、その仕込み量ｙから抜き出した量を引くことで求める（式６）。
m=y-r(y+0.3x)/(y+z+a+0.84x) （６）
塩化カリウムの補充量ｐは、始めの仕込み量ｙから反応器内に残った塩化カリウム量ｍを引くことで求められる（式７）。
p=y-{y-ry/(y+z+a+0.84x)} （７）
つまり、
p=ry/(y+z+a+0.84x) （８）
である。この式８にｘ，ｙ，ｚ，ａ，ｒを代入することで塩化カリウムの補充量を求めることができる。
【００２１】
さらに、フッ化カリウムの補充量は、以下の通りである。
まず、反応器内に残ったフッ化カリウム量ｎを、その仕込み量ｚと反応による増加量０．３ｘの合計から抜き出した量を引くことで求める（式９）。
n=z+0.3x-r(z+0.3x)/(y+z+a+0.84x) （９）
フッ化カリウムの補充量ｑは、始めの仕込み量ｚから反応器内に残ったフッ化カリウム量ｎを引くことで求められる（式１０）。
q=z-{z-0.3x-r(z+0.3x)/(y+z+a+0.84x)} （１０）
つまり、
q=r(z+0.3x)/(y+z+a+0.84x)-0.3x （１１）
である。この式１１にｘ，ｙ，ｚ，ａ，ｒを代入することでフッ化カリウムの補充量を求めることができる。
そして、求めた除去量で希釈剤の一部を除去し、求めた補充量で塩化カリウムおよびフッ化カリウムを補充することで、補充工程後の希釈剤を反応前と同量かつ同組成にできる。
【００２２】
以上説明した金属タンタルの製造方法では、反応後の希釈剤の一部を除去し、残部を再利用するので、希釈剤廃棄量を削減でき、環境への負荷を小さくできる。しかも、この方法では、再利用する希釈剤を水溶液化や再結晶をせずにそのまま次の反応に利用するから希釈剤のリサイクルが簡便であり、時間およびエネルギー消費量が少なく、工業的である。
特に、回収・除去工程にて、反応後の希釈剤中のフッ化ナトリウム量を反応前の量に戻し、補充工程にて、反応後の希釈剤中のフッ化カリウムおよび塩化カリウム量を反応前の量に戻すことができるので、補充工程後の反応器内の希釈剤の組成を、反応工程前の希釈剤の組成と略同等にできる。したがって、この希釈剤中に前回製造時と同じ量のフッ化タンタルカリウムおよびナトリウムを添加して反応工程を再び行うことで、前回と同じ条件で金属タンタルを製造できる。その結果、希釈剤をリサイクルしつつ同じ特性の金属タンタルを製造できる。
【００２３】
また、回収・除去工程には希釈剤が溶融状態にあるから、反応器から抜き出しやすく、時間とエネルギー消費量をより削減できる。ただし、希釈剤は溶融状態で反応器から除去しなくてもよく、冷却後、固化してから削り取るなどして除去してもよい。
なお、上述した実施形態は金属タンタルの製造に関するものであったが、本発明は金属ニオブの製造であってもよい。また、希釈剤中で原料を還元する反応であって、原料から希釈剤に含まれる成分を生成する場合、例えば、塩化カルシウム中で五塩化タンタルをカルシウムで還元する場合などに対しても、本発明に基づけば、金属を製造しつつ希釈剤のリサイクルを可能にする。
【００２４】
なお、この製造方法における希釈剤のリサイクル効率は、式１２で表されるリサイクル率を指標として検証できる。
（リサイクル率）＝（０．８４ｘ＋ｙ＋ｚ＋ａ−ｒ）／（０．８４ｘ＋ｙ＋ｚ＋ａ）×１００ （１２）
この式に、各仕込み量ｙ，ｚ，ａおよびｒ（式５）を代入することで、フッ化タンタルカリウムの仕込み質量ｘ（ｋｇ）に対する希釈剤のリサイクル率を求めることができる。
図３に、ｙ＝ｚ＝１００ｋｇとした場合の、フッ化ナトリウムの仕込み質量ａ（ｋｇ）毎のリサイクル率を示す。
この図によれば、希釈剤中に添加しておくフッ化ナトリウム量を多くしておけばリサイクル率を高くできることが判る。また、フッ化タンタルカリウムの質量が少ないほど、つまり、フッ化タンタルカリウムの濃度が低いほどリサイクル率が高くなることが判る。そして、反応時のフッ化タンタルカリウムの濃度を低くした場合には、表面積が大きいタンタルが得られるから、上記製造方法は高性能の金属タンタルを製造する場合に特に適することが判る。
【実施例】
【００２５】
（実施例１）
図１に示す製造装置１を使用し、まず、排出管２０の開閉弁２１を閉じた後、原料導入管４０を介して、反応器１０内に、塩化カリウム１００ｋｇ、フッ化カリウム１００ｋｇ、フッ化ナトリウム４０ｋｇとを仕込んで希釈剤を調製した。
次に、ガス導出入管５０を介して反応器１０内の空気を排気した後、アルゴンガスを導入し、ヒータ３０により反応器１０を加熱して希釈剤を溶融した。次いで、溶融した希釈剤中に、原料導入管４０を介してフッ化タンタルカリウム１００ｋｇおよび溶融したナトリウム２９ｋｇを４０分割で添加した。そして、フッ化タンタルカリウムを溶融したナトリウムで還元して金属タンタル４６ｋｇを生成した。また、その反応において、フッ化カリウムおよびフッ化ナトリウムを副生したため、反応後の希釈剤の組成は、塩化カリウム１００ｋｇ、フッ化カリウム１２９ｋｇ、フッ化ナトリウム９４ｋｇとなった。
【００２６】
次に、ヒータ３０による加熱を継続しながら開閉弁２１を開き、排出管２０を介して反応工程で生成して反応器１０内に沈殿した金属タンタルを抜き出すとともに、希釈剤を抜き出した。この際、反応器１０内の希釈剤中のフッ化ナトリウム量が４０ｋｇになるように抜き出したので、希釈剤の抜き出し量は１８５ｋｇ（塩化カリウムの抜き出し量５７ｋｇ、フッ化カリウムの抜き出し量７４ｋｇ、フッ化ナトリウムの抜き出し量５４ｋｇ）であった。希釈剤を抜き出した結果、反応器１０内の希釈剤中の塩化カリウム量は４３ｋｇ、フッ化カリウム量は５５ｋｇになったので、原料導入管を介して塩化カリウム５７ｋｇおよびフッ化カリウム４５ｋｇを補充した。このようにして、希釈剤を塩化カリウム１００ｋｇ、フッ化カリウム１００ｋｇ、フッ化ナトリウム４０ｋｇに戻した。なお、この例では、塩化カリウム４３ｋｇ、フッ化カリウム５５ｋｇ、フッ化ナトリウム４０ｋｇをリサイクルしており、リサイクル率は５８％であった。
そして、希釈剤を溶融し、再びフッ化タンタルカリウム１００ｋｇと溶融したナトリウム２９ｋｇを添加して反応させた。
【００２７】
（実施例２）
図１に示す製造装置１を使用し、まず、排出管２０の開閉弁２１を閉じた後、原料導入管４０を介して、反応器１０内に、塩化カリウム２０ｋｇ、フッ化カリウム２０ｋｇ、フッ化ナトリウム４ｋｇとを仕込んで希釈剤を調製した。
次に、ガス導出入管５０を介して反応器１０内の空気を排気した後、アルゴンガスを導入し、ヒータ３０により反応器１０を加熱して希釈剤を溶融した。次いで、溶融した希釈剤（８１０℃）中に、原料導入管４０を介してフッ化タンタルカリウム５ｋｇおよび溶融したナトリウム１．５ｋｇを２０分割で添加した。そして、フッ化タンタルカリウムを溶融したナトリウムで還元して金属タンタル２．３ｋｇを生成した。反応後の希釈剤の組成は、塩化カリウム２０ｋｇ、フッ化カリウム２１．５ｋｇ、フッ化ナトリウム６．７ｋｇとなった。
【００２８】
次に、ヒータ３０による加熱を継続しながら開閉弁２１を開き、排出管２０を介して反応工程で生成して反応器１０内に沈殿した金属タンタルを抜き出すとともに、希釈剤を抜き出した。この際、反応器１０内の希釈剤中のフッ化ナトリウム量が４ｋｇになるように抜き出したので、希釈剤の抜き出し量は１９．１ｋｇ（塩化カリウムの抜き出し量７．９ｋｇ、フッ化カリウムの抜き出し量８．５ｋｇ、フッ化ナトリウムの抜き出し量２．７ｋｇ）であった。希釈剤を抜き出した結果、反応器１０内の希釈剤中の塩化カリウム量は１２．１ｋｇ、フッ化カリウム量は１３．０ｋｇになったので、原料導入管を介して塩化カリウム７．９ｋｇおよびフッ化カリウム７．０ｋｇを補充した。このようにして、希釈剤を塩化カリウム２０ｋｇ、フッ化カリウ２０ｋｇ、フッ化ナトリウム４ｋｇに戻した。なお、この例では、塩化カリウム１２．１ｋｇ、フッ化カリウム１３．０ｋｇ、フッ化ナトリウム４ｋｇをリサイクルしており、リサイクル率は６６％であった。
そして、希釈剤を溶融し、再びフッ化タンタルカリウム５ｋｇと溶融したナトリウム１．５ｋｇを添加して反応させた。
【００２９】
図３に示す製造装置１を使用し、まず、原料導入管４０を介して、反応器１０内に、塩化カリウム２００ｋｇ、フッ化カリウム２００ｋｇ、フッ化ナトリウム４０ｋｇとを仕込んで希釈剤を調製した。
次に、ガス導出入管５０を介して反応器１０内の空気を排気した後、アルゴンガスを導入し、ヒータ３０により反応器１０を加熱して希釈剤を溶融した。次いで、溶融した希釈剤中に、原料導入管４０を介してフッ化タンタルカリウム２０ｋｇおよび溶融したナトリウム９ｋｇを２０分割で添加して金属タンタルを生成させた。
次に、ヒータ３０による加熱を継続しながら、ガス導出入管５０を介して０．０２ＭＰａのアルゴンを反応器１０内に導入し、希釈剤３５７ｋｇ（塩化カリウム１５６ｋｇ、フッ化カリウム１６１ｋｇ、フッ化ナトリウム４０ｋｇ）を圧送し、これを排出管２０を介して抜き出した。次いで、反応器１０内の残部より金属タンタル９ｋｇを回収した。
次いで、抜き出した希釈剤３５７ｋｇに塩化カリウム４４ｋｇ、フッ化カリウム３９ｋｇを加えて、次の反応の希釈剤として再利用した。この反応におけるリサイクル率は８１％であった。
【００３０】
実施例１〜３の製造方法では、希釈剤廃棄量を削減できる上に、時間およびエネルギー消費量を大幅に増やすことなく、希釈剤を再利用したので、工業的であった。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の金属タンタルの製造装置を示す模式図である。
【図２】本発明に係る第２の実施形態の金属タンタルの製造装置を示す模式図である。
【図３】フッ化タンタルカリウムの仕込み質量に対する希釈剤のリサイクル率を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１，２ 金属タンタルの製造装置（バルブ金属の製造装置）
１０ 反応器
２０，６０ 排出管
３０ ヒータ（加熱手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ化カリウムと塩化カリウムとを含む希釈剤中でバルブ金属を製造するバルブ金属の製造方法およびバルブ金属の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バルブ金属である金属タンタルおよび金属ニオブは固体電解質コンデンサの原材料として広く用いられている。金属タンタルの製造方法としては、例えば、フッ化カリウムと塩化カリウムとを含む希釈剤中でフッ化タンタルカリウム（Ｋ２ＴａＦ７）をナトリウムで還元する方法が知られている。この方法では、還元反応の後、目的生成物であるタンタルを回収し、残った希釈剤および還元反応時に生成したフッ化ナトリウムを廃棄していた。しかしながら、反応後の希釈剤を廃棄することは環境への負荷が大きいことから望ましいことではなかった。
そこで、特許文献１では、特定の成分割合に調整した希釈剤中にて、フッ化タンタルカリウムをナトリウムで還元してタンタルを得た後、その希釈剤を回収、精製して還元反応に再利用する方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−６０８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、還元反応後の希釈剤に水を添加し、加熱して水溶液化した後、再結晶して精製するので、希釈剤のリサイクルが煩雑で、時間を要する上に、エネルギー消費量が多く、工業的ではなかった。
本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであり、希釈剤のリサイクルが簡便で工業的であるバルブ金属の製造方法を提供することを目的とする。さらには、希釈剤のリサイクルが容易なバルブ金属の製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のバルブ金属の製造方法は、フッ化カリウムと塩化カリウムとフッ化ナトリウムとを含む希釈剤中に、バルブ金属フッ化物のカリウム塩およびナトリウムを添加し、反応させてバルブ金属を生成させる反応工程と、
反応工程で生成したバルブ金属を回収するともに、希釈剤の一部を除去する回収・除去工程と、
希釈剤の残部にフッ化カリウムおよび塩化カリウムを補充する補充工程とを有することを特徴とする。
本発明のバルブ金属の製造方法においては、回収・除去工程における希釈剤の除去量は、回収・除去工程後の希釈剤残部中のフッ化ナトリウム量が、反応工程前と略同等になる量であり、
補充工程におけるフッ化カリウムの補充量および塩化カリウムの補充量は、補充工程後の希釈剤中のフッ化カリウムおよび塩化カリウムの量が、反応工程前と各々略同等になる量であってもよい。
本発明のバルブ金属の製造方法においては、回収・除去工程では、希釈剤が溶融状態にあることが好ましい。
本発明のバルブ金属の製造装置は、フッ化カリウムと塩化カリウムとフッ化ナトリウムとを含む希釈剤中で、バルブ金属フッ化物のカリウム塩とナトリウムとを反応させる反応器と、
反応器を加熱する加熱手段と、
反応器から希釈剤を排出するための排出管とを具備することを特徴とする。
【０００５】
なお、バルブ金属とは、一般的には、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモンなど、陽極酸化により表面にその酸化物の皮膜が形成するもののことであるが、本発明においては、前記金属のうちのタンタルおよびニオブを総称してバルブ金属と称する。また、バルブ金属フッ化物のカリウム塩とは、フッ化タンタルカリウム（Ｋ２ＴａＦ７）またはフッ化ニオブカリウム（Ｋ２ＮｂＦ７）のことである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の金属タンタルの製造方法では、希釈剤のリサイクルが簡便であり、時間およびエネルギー消費量が少ないため、工業的である。
本発明の金属タンタルの製造装置は、希釈剤を簡便にリサイクルできるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を、金属タンタルの製造を例に挙げて説明する。
図１に、第１の実施形態における金属タンタルの製造装置（以下、製造装置と略す）を示す。この製造装置１は、希釈剤中でフッ化タンタルカリウムとナトリウムとを反応させる反応器１０と、反応器１０底部に接続され、反応器１０内容物を反応器１０外に排出するための排出管２０と、反応器１０および排出管２０の外側に設けられ、これらを加熱する加熱手段であるヒータ３０と、反応器１０に原料を導入する原料導入管４０と、反応器１０内のガスを導出入するガス導出入管５０とを具備している。また、排出管２０、原料導入管４０およびガス導出入管５０には、各々開閉弁２１，４１，５１が設けられている。この製造装置１では、開閉弁２１を開放することにより内容物を抜き出せるので合理的である。
【０００８】
そして、上記製造装置１を使用して金属タンタルを製造するには、まず、排出管２０の開閉弁２１を閉じた後、希釈剤調製工程にて、原料導入管４０を介して、反応器１０内に塩化カリウムとフッ化カリウムとフッ化ナトリウムとを所定量仕込み、混合して希釈剤を調製する。
次に、ガス導出入管５０を介して反応器１０内の空気を排気した後、アルゴンガスを導入し、ヒータ３０により反応器１０を加熱して希釈剤を溶融する。次いで、反応工程にて、溶融した希釈剤中に、原料導入管４０を介してフッ化タンタルカリウムおよび溶融したナトリウムの所定量を分割して添加する。そして、フッ化タンタルカリウムを溶融したナトリウムで還元して金属タンタルを生成する（下記式１参照）。生成した金属タンタルは希釈剤より比重が大きいので、溶融状態において反応器１０下部に沈殿する。
この反応工程では、金属タンタルを生成するだけでなく、フッ化カリウムおよびフッ化ナトリウムが副生する。そのため、反応工程後には、その分だけ希釈剤量が増加する。
【０００９】
【化１】
【００１０】
次に、回収・除去工程にて、ヒータ３０による加熱を継続しながら開閉弁２１を開き、排出管２０を介して、反応工程で生成して反応器１０内に沈殿した金属タンタルを抜き出して回収する。続いて、排出管２０を介して希釈剤の一部を反応器１０から抜き出して除去する。なお、溶融状態においては、金属タンタルと希釈剤とは比重差が大きく完全に分離しているので、これらを区別して抜き出すことは容易である。また、反応器１０から抜き出された希釈剤は、廃棄処理装置にてカルシウム化合物などと反応させてフッ素を取り除いた後に廃棄する。
上記反応工程では、フッ化カリウムとフッ化ナトリウムとが増加するが、フッ化ナトリウムの方がフッ化カリウムより増加量が多いため、フッ化ナトリウムの増加分に応じた量の希釈剤を除去して不足成分を補充すれば、反応器内の希釈剤を反応前と同量かつ同組成に戻すことが可能になる。
上記回収・除去工程にて、フッ化ナトリウム増加分に応じた量の希釈剤を除去すると、反応器内の希釈剤は、塩化カリウム量はもちろんのこと、反応によって増加したフッ化カリウムの量も反応前と比較して少なくなる。
よって、補充工程にて、塩化カリウムだけでなく、フッ化カリウムも、原料導入管４０を介して反応器１０内の希釈剤の残部に補充して、次の反応に備える。
【００１１】
上記製造方法において、希釈剤とフッ化タンタルカリウムとの組成（希釈剤：フッ化タンタルカリウム）は、１：１〜２０：１であることが好ましく、金属タンタルの表面積を大きくしたい場合には希釈剤の比率を高めることがより好ましい。
【００１２】
反応工程における反応温度は、表面積を大きくする場合にはできるだけ低温であることが好ましいが、反応性を考慮すると、７５０〜９５０℃が好ましく、８００〜８５０℃がより好ましい。なお、希釈剤の成分中で最も融点の低い塩化カリウム量の割合を多くすると反応温度を低くできるが、希釈剤の水への溶解性が高い点からフッ化カリウムを添加するのでその添加量に応じて反応温度を適宜選択することが好ましい。
【００１３】
上述した実施形態では、反応器底部に排出管が接続された製造装置を用いたが、本発明は製造装置における排出管の接続位置に制限はない。以下の第２の実施形態では、排出管が反応器上部から内部に挿入された製造装置を用いた例について説明する。
【００１４】
図２に、金属タンタルの製造装置の第２の実施形態を示す。なお、本実施形態では、図１と同一の構成部材には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
この製造装置２は、反応器１０と、ヒータ３０と、原料導入管４０と、ガス導出入管５０と、反応器１０上部から内部に挿入された排出管６０とを具備している。また、排出管６０は、その一端側６１が反応器１０内の希釈剤中に入り込むように配置されている。また、排出管６０の他端側は、切替弁を介して廃棄処理装置および別の反応器に連絡している（いずれも図示せず）。この製造装置２では、高温になる部分にバルブが設けられていないから、バルブの破損が防止され、耐久性に優れる。
【００１５】
そして、この製造装置２を用いた金属タンタルの製造方法では、第１の実施形態と同様に、塩化カリウムとフッ化カリウムとフッ化ナトリウムとを含む希釈剤中に、フッ化タンタルカリウムおよび溶融したナトリウムの所定量を添加し、フッ化タンタルカリウムを溶融したナトリウムで還元して金属タンタルを生成する。
次に、回収・除去工程にて、ヒータ３０により反応器１０および排出管６０を加熱しながら、ガス導出入管５０よりガスを導入し、反応器１０内を加圧して上層の希釈剤の一部を廃棄処理装置に圧送する。続いて、希釈剤の残部を別の反応器に圧送する。次いで、冷却後、反応器１０を開放するなどして反応器１０内の金属タンタルを回収する。
希釈剤の残部が圧送された反応器では、塩化カリウムおよびフッ化カリウムを補充して次の反応に備える。
【００１６】
本発明では、上述した実施形態以外の製造装置を用いることもできる。例えば、排出管にフィルタを設けてもよい。排出管にフィルタを設けた場合には、分散した金属タンタルがフィルタにより通過しなくなるので、回収・除去工程にて、加熱を継続しながら開閉弁を開き、排出管から希釈剤を選択的に抜き出して除去し、その後、反応器上部を開放して金属タンタルを回収する。なお、金属と希釈剤との比重差が小さい場合には、フィルタを設ける方法が適している。
【００１７】
本発明では、希釈剤の除去量を、反応器内の希釈剤中のフッ化ナトリウム量が、反応工程におけるフッ化タンタルカリウムおよびナトリウムの添加前と略同等になる量とする。また、補充工程におけるフッ化カリウムおよび塩化カリウムの補充量を、反応器内の希釈剤中のフッ化カリウムおよび塩化カリウムの量が、反応工程におけるフッ化タンタルカリウムおよびナトリウムの添加前と略同等になる量とする。
回収・除去工程における希釈剤の除去量は、反応工程時に生成するフッ化ナトリウム量を予め計算し、その計算結果に基づいて決めてもよいし、反応工程終了後にフッ化ナトリウム量を測定し、その測定結果に基づいて決めてもよい。また、補充工程におけるフッ化カリウムおよび塩化カリウムの補充量も計算結果に基づいて決めてもよいし、測定結果に基づいて決めてもよい。
計算によって求める場合、希釈剤の除去量（抜き出し量）および塩化カリウムとフッ化カリウムの補充量は、以下の計算によって求めることができる。
【００１８】
なお、以下の計算において、フッ化タンタルカリウム（Ｋ２ＴａＦ７）の仕込み質量をｘ、塩化カリウム（ＫＣｌ）の仕込み質量をｙ、フッ化カリウム（ＫＦ）の仕込み質量をｚ、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）の仕込み質量をａ、抜き出し量をｒとする。
【００１９】
反応工程では、フッ化タンタルカリウム１モルに対して２モルのフッ化カリウムが生成し、５モルのフッ化ナトリウムが生成する。したがって、反応によって増加するフッ化カリウム質量は
［58.1（フッ化カリウム１モル当たりの質量）×2／392.2（フッ化タンタルカリウム１モル当たりの質量）×x＝0.3x （２）
である。また、反応によって増加するフッ化ナトリウムの質量は
［42（フッ化カリウム１モル当たりの質量）×5／392.2（フッ化タンタルカリウム１モル当たりの質量）×x＝0.54x （３）
である。
そして、反応器１０内の希釈剤中のフッ化ナトリウム量を、反応工程におけるフッ化タンタルカリウムおよびナトリウムの添加前と略同等にするためには、反応によって生成したフッ化ナトリウムの増加分が除去される量の希釈剤を抜き出せばよい。つまり、生成したフッ化ナトリウム量と抜き出した希釈剤中のフッ化ナトリウム量とが等しい（式４）。
0.54x=[r×(a+0.54x)]/(y+z+a+0.3x+0.54x) （４）
式４を変形すると式５になり、この式５に、始めの仕込み量ｘ，ｙ，ｚ，ａを代入することで抜き出し量ｒを求めることができる。
r＝[0.54x×(y+z+a+0.84x)]/(a+0.54x) （５）
【００２０】
また、塩化カリウムの補充量は、以下の通りである。
まず、反応器内に残った塩化カリウム量ｍを、その仕込み量ｙから抜き出した量を引くことで求める（式６）。
m=y-r(y+0.3x)/(y+z+a+0.84x) （６）
塩化カリウムの補充量ｐは、始めの仕込み量ｙから反応器内に残った塩化カリウム量ｍを引くことで求められる（式７）。
p=y-{y-ry/(y+z+a+0.84x)} （７）
つまり、
p=ry/(y+z+a+0.84x) （８）
である。この式８にｘ，ｙ，ｚ，ａ，ｒを代入することで塩化カリウムの補充量を求めることができる。
【００２１】
さらに、フッ化カリウムの補充量は、以下の通りである。
まず、反応器内に残ったフッ化カリウム量ｎを、その仕込み量ｚと反応による増加量０．３ｘの合計から抜き出した量を引くことで求める（式９）。
n=z+0.3x-r(z+0.3x)/(y+z+a+0.84x) （９）
フッ化カリウムの補充量ｑは、始めの仕込み量ｚから反応器内に残ったフッ化カリウム量ｎを引くことで求められる（式１０）。
q=z-{z-0.3x-r(z+0.3x)/(y+z+a+0.84x)} （１０）
つまり、
q=r(z+0.3x)/(y+z+a+0.84x)-0.3x （１１）
である。この式１１にｘ，ｙ，ｚ，ａ，ｒを代入することでフッ化カリウムの補充量を求めることができる。
そして、求めた除去量で希釈剤の一部を除去し、求めた補充量で塩化カリウムおよびフッ化カリウムを補充することで、補充工程後の希釈剤を反応前と同量かつ同組成にできる。
【００２２】
以上説明した金属タンタルの製造方法では、反応後の希釈剤の一部を除去し、残部を再利用するので、希釈剤廃棄量を削減でき、環境への負荷を小さくできる。しかも、この方法では、再利用する希釈剤を水溶液化や再結晶をせずにそのまま次の反応に利用するから希釈剤のリサイクルが簡便であり、時間およびエネルギー消費量が少なく、工業的である。
特に、回収・除去工程にて、反応後の希釈剤中のフッ化ナトリウム量を反応前の量に戻し、補充工程にて、反応後の希釈剤中のフッ化カリウムおよび塩化カリウム量を反応前の量に戻すことができるので、補充工程後の反応器内の希釈剤の組成を、反応工程前の希釈剤の組成と略同等にできる。したがって、この希釈剤中に前回製造時と同じ量のフッ化タンタルカリウムおよびナトリウムを添加して反応工程を再び行うことで、前回と同じ条件で金属タンタルを製造できる。その結果、希釈剤をリサイクルしつつ同じ特性の金属タンタルを製造できる。
【００２３】
また、回収・除去工程には希釈剤が溶融状態にあるから、反応器から抜き出しやすく、時間とエネルギー消費量をより削減できる。ただし、希釈剤は溶融状態で反応器から除去しなくてもよく、冷却後、固化してから削り取るなどして除去してもよい。
なお、上述した実施形態は金属タンタルの製造に関するものであったが、本発明は金属ニオブの製造であってもよい。また、希釈剤中で原料を還元する反応であって、原料から希釈剤に含まれる成分を生成する場合、例えば、塩化カルシウム中で五塩化タンタルをカルシウムで還元する場合などに対しても、本発明に基づけば、金属を製造しつつ希釈剤のリサイクルを可能にする。
【００２４】
なお、この製造方法における希釈剤のリサイクル効率は、式１２で表されるリサイクル率を指標として検証できる。
（リサイクル率）＝（０．８４ｘ＋ｙ＋ｚ＋ａ−ｒ）／（０．８４ｘ＋ｙ＋ｚ＋ａ）×１００ （１２）
この式に、各仕込み量ｙ，ｚ，ａおよびｒ（式５）を代入することで、フッ化タンタルカリウムの仕込み質量ｘ（ｋｇ）に対する希釈剤のリサイクル率を求めることができる。
図３に、ｙ＝ｚ＝１００ｋｇとした場合の、フッ化ナトリウムの仕込み質量ａ（ｋｇ）毎のリサイクル率を示す。
この図によれば、希釈剤中に添加しておくフッ化ナトリウム量を多くしておけばリサイクル率を高くできることが判る。また、フッ化タンタルカリウムの質量が少ないほど、つまり、フッ化タンタルカリウムの濃度が低いほどリサイクル率が高くなることが判る。そして、反応時のフッ化タンタルカリウムの濃度を低くした場合には、表面積が大きいタンタルが得られるから、上記製造方法は高性能の金属タンタルを製造する場合に特に適することが判る。
【実施例】
【００２５】
（実施例１）
図１に示す製造装置１を使用し、まず、排出管２０の開閉弁２１を閉じた後、原料導入管４０を介して、反応器１０内に、塩化カリウム１００ｋｇ、フッ化カリウム１００ｋｇ、フッ化ナトリウム４０ｋｇとを仕込んで希釈剤を調製した。
次に、ガス導出入管５０を介して反応器１０内の空気を排気した後、アルゴンガスを導入し、ヒータ３０により反応器１０を加熱して希釈剤を溶融した。次いで、溶融した希釈剤中に、原料導入管４０を介してフッ化タンタルカリウム１００ｋｇおよび溶融したナトリウム２９ｋｇを４０分割で添加した。そして、フッ化タンタルカリウムを溶融したナトリウムで還元して金属タンタル４６ｋｇを生成した。また、その反応において、フッ化カリウムおよびフッ化ナトリウムを副生したため、反応後の希釈剤の組成は、塩化カリウム１００ｋｇ、フッ化カリウム１２９ｋｇ、フッ化ナトリウム９４ｋｇとなった。
【００２６】
次に、ヒータ３０による加熱を継続しながら開閉弁２１を開き、排出管２０を介して反応工程で生成して反応器１０内に沈殿した金属タンタルを抜き出すとともに、希釈剤を抜き出した。この際、反応器１０内の希釈剤中のフッ化ナトリウム量が４０ｋｇになるように抜き出したので、希釈剤の抜き出し量は１８５ｋｇ（塩化カリウムの抜き出し量５７ｋｇ、フッ化カリウムの抜き出し量７４ｋｇ、フッ化ナトリウムの抜き出し量５４ｋｇ）であった。希釈剤を抜き出した結果、反応器１０内の希釈剤中の塩化カリウム量は４３ｋｇ、フッ化カリウム量は５５ｋｇになったので、原料導入管を介して塩化カリウム５７ｋｇおよびフッ化カリウム４５ｋｇを補充した。このようにして、希釈剤を塩化カリウム１００ｋｇ、フッ化カリウム１００ｋｇ、フッ化ナトリウム４０ｋｇに戻した。なお、この例では、塩化カリウム４３ｋｇ、フッ化カリウム５５ｋｇ、フッ化ナトリウム４０ｋｇをリサイクルしており、リサイクル率は５８％であった。
そして、希釈剤を溶融し、再びフッ化タンタルカリウム１００ｋｇと溶融したナトリウム２９ｋｇを添加して反応させた。
【００２７】
（実施例２）
図１に示す製造装置１を使用し、まず、排出管２０の開閉弁２１を閉じた後、原料導入管４０を介して、反応器１０内に、塩化カリウム２０ｋｇ、フッ化カリウム２０ｋｇ、フッ化ナトリウム４ｋｇとを仕込んで希釈剤を調製した。
次に、ガス導出入管５０を介して反応器１０内の空気を排気した後、アルゴンガスを導入し、ヒータ３０により反応器１０を加熱して希釈剤を溶融した。次いで、溶融した希釈剤（８１０℃）中に、原料導入管４０を介してフッ化タンタルカリウム５ｋｇおよび溶融したナトリウム１．５ｋｇを２０分割で添加した。そして、フッ化タンタルカリウムを溶融したナトリウムで還元して金属タンタル２．３ｋｇを生成した。反応後の希釈剤の組成は、塩化カリウム２０ｋｇ、フッ化カリウム２１．５ｋｇ、フッ化ナトリウム６．７ｋｇとなった。
【００２８】
次に、ヒータ３０による加熱を継続しながら開閉弁２１を開き、排出管２０を介して反応工程で生成して反応器１０内に沈殿した金属タンタルを抜き出すとともに、希釈剤を抜き出した。この際、反応器１０内の希釈剤中のフッ化ナトリウム量が４ｋｇになるように抜き出したので、希釈剤の抜き出し量は１９．１ｋｇ（塩化カリウムの抜き出し量７．９ｋｇ、フッ化カリウムの抜き出し量８．５ｋｇ、フッ化ナトリウムの抜き出し量２．７ｋｇ）であった。希釈剤を抜き出した結果、反応器１０内の希釈剤中の塩化カリウム量は１２．１ｋｇ、フッ化カリウム量は１３．０ｋｇになったので、原料導入管を介して塩化カリウム７．９ｋｇおよびフッ化カリウム７．０ｋｇを補充した。このようにして、希釈剤を塩化カリウム２０ｋｇ、フッ化カリウ２０ｋｇ、フッ化ナトリウム４ｋｇに戻した。なお、この例では、塩化カリウム１２．１ｋｇ、フッ化カリウム１３．０ｋｇ、フッ化ナトリウム４ｋｇをリサイクルしており、リサイクル率は６６％であった。
そして、希釈剤を溶融し、再びフッ化タンタルカリウム５ｋｇと溶融したナトリウム１．５ｋｇを添加して反応させた。
【００２９】
図３に示す製造装置１を使用し、まず、原料導入管４０を介して、反応器１０内に、塩化カリウム２００ｋｇ、フッ化カリウム２００ｋｇ、フッ化ナトリウム４０ｋｇとを仕込んで希釈剤を調製した。
次に、ガス導出入管５０を介して反応器１０内の空気を排気した後、アルゴンガスを導入し、ヒータ３０により反応器１０を加熱して希釈剤を溶融した。次いで、溶融した希釈剤中に、原料導入管４０を介してフッ化タンタルカリウム２０ｋｇおよび溶融したナトリウム９ｋｇを２０分割で添加して金属タンタルを生成させた。
次に、ヒータ３０による加熱を継続しながら、ガス導出入管５０を介して０．０２ＭＰａのアルゴンを反応器１０内に導入し、希釈剤３５７ｋｇ（塩化カリウム１５６ｋｇ、フッ化カリウム１６１ｋｇ、フッ化ナトリウム４０ｋｇ）を圧送し、これを排出管２０を介して抜き出した。次いで、反応器１０内の残部より金属タンタル９ｋｇを回収した。
次いで、抜き出した希釈剤３５７ｋｇに塩化カリウム４４ｋｇ、フッ化カリウム３９ｋｇを加えて、次の反応の希釈剤として再利用した。この反応におけるリサイクル率は８１％であった。
【００３０】
実施例１〜３の製造方法では、希釈剤廃棄量を削減できる上に、時間およびエネルギー消費量を大幅に増やすことなく、希釈剤を再利用したので、工業的であった。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の金属タンタルの製造装置を示す模式図である。
【図２】本発明に係る第２の実施形態の金属タンタルの製造装置を示す模式図である。
【図３】フッ化タンタルカリウムの仕込み質量に対する希釈剤のリサイクル率を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１，２ 金属タンタルの製造装置（バルブ金属の製造装置）
１０ 反応器
２０，６０ 排出管
３０ ヒータ（加熱手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ化カリウムと塩化カリウムとフッ化ナトリウムとを含む希釈剤中に、バルブ金属フッ化物のカリウム塩およびナトリウムを添加し、反応させてバルブ金属を生成させる反応工程と、
反応工程で生成したバルブ金属を回収するともに、希釈剤の一部を除去する回収・除去工程と、
希釈剤の残部にフッ化カリウムおよび塩化カリウムを補充する補充工程とを有することを特徴とするバルブ金属の製造方法。
【請求項２】
回収・除去工程における希釈剤の除去量は、回収・除去工程後の希釈剤残部中のフッ化ナトリウム量が、反応工程前と略同等になる量であり、
補充工程におけるフッ化カリウムの補充量および塩化カリウムの補充量は、補充工程後の希釈剤中のフッ化カリウムおよび塩化カリウムの量が、反応工程前と各々略同等になる量であることを特徴とする請求項１に記載のバルブ金属の製造方法。
【請求項３】
回収・除去工程では、希釈剤が溶融状態にあることを特徴とする請求項１または２に記載のバルブ金属の製造方法。
【請求項４】
フッ化カリウムと塩化カリウムとフッ化ナトリウムとを含む希釈剤中で、バルブ金属フッ化物のカリウム塩とナトリウムとを反応させる反応器と、
反応器を加熱する加熱手段と、
反応器から希釈剤を排出するための排出管とを具備することを特徴とするバルブ金属の製造装置。
【請求項１】
フッ化カリウムと塩化カリウムとフッ化ナトリウムとを含む希釈剤中に、バルブ金属フッ化物のカリウム塩およびナトリウムを添加し、反応させてバルブ金属を生成させる反応工程と、
反応工程で生成したバルブ金属を回収するともに、希釈剤の一部を除去する回収・除去工程と、
希釈剤の残部にフッ化カリウムおよび塩化カリウムを補充する補充工程とを有することを特徴とするバルブ金属の製造方法。
【請求項２】
回収・除去工程における希釈剤の除去量は、回収・除去工程後の希釈剤残部中のフッ化ナトリウム量が、反応工程前と略同等になる量であり、
補充工程におけるフッ化カリウムの補充量および塩化カリウムの補充量は、補充工程後の希釈剤中のフッ化カリウムおよび塩化カリウムの量が、反応工程前と各々略同等になる量であることを特徴とする請求項１に記載のバルブ金属の製造方法。
【請求項３】
回収・除去工程では、希釈剤が溶融状態にあることを特徴とする請求項１または２に記載のバルブ金属の製造方法。
【請求項４】
フッ化カリウムと塩化カリウムとフッ化ナトリウムとを含む希釈剤中で、バルブ金属フッ化物のカリウム塩とナトリウムとを反応させる反応器と、
反応器を加熱する加熱手段と、
反応器から希釈剤を排出するための排出管とを具備することを特徴とするバルブ金属の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−２２４１（Ｐ２００６−２２４１Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８２３４５（Ｐ２００４−１８２３４５）
【出願日】平成１６年６月２１日（２００４．６．２１）
【出願人】（０００１８６８８７）キャボットスーパーメタル株式会社 (18)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月２１日（２００４．６．２１）
【出願人】（０００１８６８８７）キャボットスーパーメタル株式会社 (18)
【Ｆターム（参考）】
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