高纯度铌化合物和/或钽化合物的精制方法技术

本发明专利技术提供一种能够更简便且低成本地进行高纯度铌化合物和／或钽化合物的精制的高纯度铌化合物和／或钽化合物的精制方法。其特征在于，用通过从含有铌和／或钽的溶液晶析所得到的结晶、融液或滤液生成铌化合物和／或钽化合物，并利用该溶解度的差进行高纯度的铌化合物和／或钽化合物的分离。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
高纯度铌化合物和/或钽化合物的精制方法
本专利技术属于一种获得高纯度的铌化合物和/或钽化合物的方法。
技术介绍
由于铌具有使钢中的碳稳定，防止晶粒间腐蚀的效果，因而作为钢铁添加材料来使用。并且，铌合金作为附属于高压钠灯的灯发光部的导电管实用化，进一步利用于超导材料和超合金的添加元素等。更且，近年来氧化铌的需求大，其中特别是广泛使用于电子工业领域和光学领域等，尤其在这些领域中，高纯度铌逐渐成为必要而不可或缺者。作为精制铌化合物的方法，虽基于原料的不同而采取各种精制方法，但举其中之一的氧化铌为例，则提出分别结晶法、溶剂提取法、离子交换树脂法、蒸馏法等的方法。然而，用以得到铌的矿石，例如铌铁矿或黄硅铌钙矿(ニォカライト)等，铌和钽一起共存着。又由于铌和钽在物理·化学上的性质相似，故两者的分离极为困难。因此，有诸多提案建议由矿石一起回收包含这些元素的化合物的方法。例如，美国专利第2962327号说明书中记载了下述方法：对含有铌和钽的矿石进行微粉碎，以氢氟酸与无机酸，例如硫酸的混合酸处理之，将铌和钽一起与铁、锰、钙、稀土元素和其他的金属不纯物溶解，使此溶液与低级脂肪酸的酮、酯或醚等的有机溶剂，特别是甲基异丁基甲酮等相接触，而将铌和钽提取分离于有机溶剂中。又，特开昭58-176128号公报中提出了以下方法等：使前述溶解液流经F型阴离子交换树脂层，一次将铌和钽吸附于阴离子交换树脂中，与其他的不纯物金属分离之后，以氢氟酸及氯化铵水溶液洗提回收。-->再，就分离铌和钽的方法进行各种研讨，以往，利用水溶液中的盐析剂浓度与氢离子浓度差来分离铌和钽的方法，亦即使用以下方法：在铌和钽的共存水溶液中，通过降低氢氟酸与无机酸的浓度，使铌由NbF72-转变为NbOF52-，而另一方的钽依旧以TaF72-存在，利用其，以甲基异丁基甲酮等的有机溶剂来提取钽，或是相反地由一次提取至有机溶剂的钽与铌，再提取铌至酸性水溶液侧等。这些方法亦如特开昭62-158118号公报所记载，由于甲基异丁基甲酮颇易溶解于水，因此难以完全分离钽与铌，必须通过其他阶段的混合器-沉降器等，以甲基异丁基甲酮来清洗水相。另外，特开昭64-31937号公报中公开了以下方法：使用将氧化三辛基膦等的含氧有机溶剂，或选自烷基的碳数为4以上的烷基胺的有机溶剂固定化或交联于活性碳或聚丙烯等的多孔载体的吸收剂吸收钽，从溶液中去除。然而，使有机溶剂交联的吸收剂取得困难，而将有机溶剂浸渍于多孔载体的情形会发生有机溶剂溶出至水相的问题。本专利技术的专利技术人确立了更为简便且低成本的高纯度铌化合物和/或高纯度钽化合物的精制技术。
技术实现思路
本专利技术的特征在于，是一种使用将铌化合物溶解的溶液，进行晶析操作及分离操作而能够高纯度化的方法。亦即，是一种高纯度铌化合物和/或钽化合物的精制方法，其特征在于，用通过从含有铌和/或钽的溶液晶析所得到的结晶、融液或滤液生成铌化合物和/或钽化合物，利用该溶解度的差进行高纯度的铌化合物和/或钽化合物的分离。以下虽采用将氧化铌溶解于氢氟酸溶液的晶析操作及从水溶液中的分离操作作为其中一例，但并不限于从氢氟酸溶解液的晶析操-->作，也包括从水溶液或有机溶剂等的晶析。对于分离操作亦相同。并且，当然亦可适用于各种盐类。并且，不仅可使用通过晶析、分离操作所得到的结晶，也可使用滤液，当然能够制得作为目的的高纯度铌化合物。作为具体的方法，调制氧化铌的氢氟酸水溶液，通过对该溶解液例如进行冷却晶析，使氟铌酸(H2NbF7)或氟氧铌酸(H2NbOF5)结晶化，能够有效地分离去除Fe、Ni、Ti等的金属不纯物。再添加碱于该结晶及水溶液中，生成铌和/或钽的氟化钾或氟化铵等。是一种利用铌和/或钽的碱盐相对于溶剂的溶解度的差而进行铌化合物的高纯度化的方法。再者，当然对于钽也可藉通过同样的操作而得到。具体实施方式根据本专利技术，作为成为精制对象的铌化合物，虽可使用含铌矿物或市售的工业用铌化合物等，但优选是通过使用99％左右的铌化合物，由于能够容易地精制至99.99％(4N)水平以上，因此在工业上能够以低成本制造。本专利技术的特征在于，使用溶解了铌化合物的溶液，进行晶析操作及分离操作，则可为一种高纯度化的方法。以下虽采用将氧化铌溶解于氢氟酸溶液的晶析操作及从水溶液中的分离操作作为其中一例，但并不限于从氢氟酸溶解液的晶析操作，也包括从水溶液或有机溶剂等的晶析。对于分离操作亦相同。并且，当然亦可适用于各种盐类。并且，不仅可使用通过晶析、分离操作所得到的结晶，而且也可使用滤液，当然能够制得作为目的的高纯度铌化合物。作为具体的方法，在本专利技术中，缓缓添加氧化铌于氢氟酸中加以溶解。并通过加入硫酸、硝酸等调配成混合酸系，使不纯物更容易溶-->解于晶析后的滤液中。以调配液所得到的铌水溶液是氟铌酸或氟氧铌酸，通过晶析操作几乎可去除同族的钽或其他的金属不纯物。具体而言，不纯物转移至液相侧，结晶侧得到纯化，而能够简便地使之高纯度化。而且，通过在晶析操作之后导入分离操作，可制造达4N(99.99％)以上的氟铌酸钾盐。关于分离操作，使用以一般式MX(M：碱金属、碱土金属等；X：卤素或碳酸、硝酸、硫酸、磷酸离子等)表示的盐(以下表示为MX)，通过利用铌和/或钽化合物的溶解度的差的简单方法即能够精制铌。是一种利用铌化合物与钽化合物(与MX反应后的化合物)对于溶液的溶解度的差的方法。在本专利技术中，由于能够容易地调制氟铌酸溶液，在工业上也易于处理，通过对该水溶液进行晶析使氟铌酸(H2NbF7)或氟氧铌酸(H2NbOF5)结晶，能够有效地去除Fe、Ni、Ti等的金属不纯物。而且，由于在分离步骤中，基于该盐的溶解度的差而能够将钽浓缩于结晶中，通过分离能够容易地由回收的水溶液精制高纯度铌化合物。在本专利技术中，如同溶剂提取法，不用有机溶剂或酸浓度的调制等，能够容易地得到高纯度化的铌。具体而言，对于此分离操作，使用MX制成铌化合物。所得到的化合物是利用同族化合物的溶解度的差得到高纯度铌化合物。此时，其特征在于，由于难溶性的钽化合物浓缩于所得到的结晶中，因此通过使用分离后的滤液就能够进行精制。当然，为了得到更高纯度的铌化合物，可通过反覆进行此分离操作而达成。在本专利技术中，铌的同族不纯物钽可减低至＜0.5ppm以下。并且，氟铌酸铵水溶液通过碱处理生成不溶性的氢氧化铌，再通过焙烧之而可制得高纯度氧化铌。当然，并不限于高纯度氧化铌的制造，亦可制造高纯度铌酸锂(LiNbO3)、高纯度氟铌酸钾(K2NbF7)或高纯度金属铌(Nb)、含有其他铌的盐类等的高纯度铌化合物。并且，对于钽，也可通过上述操作而制得高纯度氧化钽，亦可制-->造高纯度钽酸锂(LiTaO3)、高纯度氟钽酸钾(K2TaF7)或高纯度金属钽(Ta)、含有其他钽的盐类等的高纯度钽化合物。根据本专利技术，作为成为精制对象的铌化合物，虽可使用含铌矿物或市售的工业用铌化合物等，但优选通过使用99％左右的铌化合物，由于能够容易地精制至99.99％(4 N)水平以上，因此在工业上能够以低成本来制造。例如，第1项是，通过碱中和形成氢氧化铌的形态，再通过焙烧，能够精制高纯度氧化铌。不使金属混入更为理想，而添加氨、氨水的方法，或加入碳酸铵、碳酸氢铵等并加热的方法是优选的。第2项是，通过与氟化钾或碳酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高纯度铌化合物和／或钽化合物的精制方法，其特征在于，用通过从含有铌和／或钽的溶液晶析所得到的结晶、融液或滤液生成铌化合物和／或钽化合物，利用该溶解度的差进行高纯度的铌化合物和／或钽化合物的分离。

【技术特征摘要】
JP 2002-2-27 52413/2002;JP 2002-3-5 59164/20021.一种高纯...

【专利技术属性】
技术研发人员：菊山裕久，胁雅秀，泉浩人，矢崎洋史，青木谦治，桥口慎二，川胁理谒，村上祐子，
申请(专利权)人：斯特拉化学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]