(57)【要約】【課題】      高純度の水酸化ストロンチウムを提供する。【解決手段】  カルシウム化合物の含有量がカルシウム量として０．００１質量％以下、バリウム化合物の含有量がバリウム量として０．０１質量％以下、そして硫黄化合物の含有量が硫黄量として０．００１質量％以下であるセレスタイト鉱石起源の水酸化ストロンチウム。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルシウム化合物の含有量がカルシウム量として０．００１質量％以下、バリウム化合物の含有量がバリウム量として０．０１質量％以下、そして硫黄化合物の含有量が硫黄量として０．００１質量％以下であるセレスタイト鉱石起源の水酸化ストロンチウム。
【請求項２】
ナトリウム化合物の含有量がナトリウム量として０．００１質量％以下、カリウム化合物の含有量がカリウム量として０．００１質量％以下である請求項１に記載の水酸化ストロンチウム。
【請求項３】
塩素化合物の含有量が塩素量として０．００３質量％以下である請求項１もしくは２に記載の水酸化ストロンチウム。
【請求項４】
下記の工程からなる水酸化ストロンチウムの製造方法：
（１）セレスタイト鉱石起源の炭酸ストロンチウムを焼成して、酸化ストロンチウムを得る工程；
（２）酸化ストロンチウムを水中に投入して、水酸化ストロンチウム水溶液を調製する工程；
（３）水酸化ストロンチウム水溶液中の固形物を除去する工程；
（４）水酸化ストロンチウム水溶液中の水酸化ストロンチウムを晶析させる工程；
（５）水酸化ストロンチウム水溶液から水酸化ストロンチウム結晶を取り出す工程；
（６）水酸化ストロンチウム水溶液から取り出した水酸化ストロンチウム結晶を水中に投入し、水酸化ストロンチウム水溶液を調製する工程；
（７）水酸化ストロンチウム水溶液中の水酸化ストロンチウムを晶析させる工程；
（８）水酸化ストロンチウム水溶液から水酸化ストロンチウム結晶を取り出す工程。
【請求項５】
（６）乃至（８）の工程を２回以上繰り返して行なう請求項４に記載の水酸化ストロンチウムの製造方法。
【請求項６】
水酸化ストロンチウムの各晶析工程を、水酸化ストロンチウム水溶液を１分間に１℃以下の冷却速度で冷却することにより行なう請求項４もしくは５に記載の水酸化ストロンチウムの製造方法。
【請求項７】
水酸化ストロンチウムの各晶析工程を、水酸化ストロンチウム水溶液の水分を１分間に２容量％以下の蒸発速度で蒸発することにより行なう請求項４もしくは５に記載の水酸化ストロンチウムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水酸化ストロンチウム及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水酸化ストロンチウム［Ｓｒ（ＯＨ）2］は、触媒や砂糖の精製に利用されている。
水酸化ストロンチウムの原料となるストロンチウムは、天然には、セレスタイト鉱石中に硫酸ストロンチウムとして存在する。セレスタイト鉱石中のストロンチウムは炭酸ストロンチウムとして回収され利用されている。炭酸ストロンチウムとして回収する方法としては、還元焙焼法やソーダ法が知られている。還元焙焼法は、セレスタイト鉱石をコークスの存在下で仮焼して硫化ストロンチウムとし、次いで硫化ストロンチウムを水の存在下にて、二酸化炭素又は炭酸ナトリウムと反応させて炭酸ストロンチウムとする方法である。一方のソーダ法は、セレスタイト鉱石を炭酸ナトリウム水溶液に投入して、炭酸ストロンチウムと硫酸ナトリウムとを生成させ、生成した炭酸ストロンチウムを分離、回収する方法である。
水酸化ストロンチウムは、上記のようにして得られた炭酸ストロンチウムを仮焼して酸化ストロンチウムとし、この酸化ストロンチウムを水和させることにより製造することができる。
【０００３】
高純度の水酸化ストロンチウムを製造するためには、その原料となる炭酸ストロンチウムが高純度であることが望まれる。しかし、セレスタイト鉱石にはストロンチウムと同族のカルシウムやバリウムの化合物が多量に含まれており、上記の還元焙焼法やソーダ法を利用してセレスタイト鉱石から高純度の炭酸ストロンチウムを製造するのが難しいという問題がある。
【０００４】
特許文献１には、低純度の炭酸ストロンチウムから高純度の炭酸ストロンチウムを得る方法として、低純度の炭酸ストロンチウムを仮焼して酸化ストロンチウムとし、次いで酸化ストロンチウムを水中に投入して、水和させて水酸化ストロンチウム水溶液を調製し、この水酸化ストロンチウム水溶液中の不溶性物質を除去した後、水酸化ストロンチウムを炭酸化する方法が記載されている。この特許文献１の実施例の記載にされている原料の低純度炭酸ストロンチウムと最終生成物の高純度炭酸ストロンチウムを比べると、炭酸カルシウムの含有量は６．９質量％から０．１質量％に大幅に低減しているのに対し、炭酸バリウムの含有量は０．９質量％から０．７質量％とその低減量は少ない。
【０００５】
特許文献２には、高純度の炭酸ストロンチウムを製造する方法として、ストロンチウム含有水溶液（好ましくは、硝酸ストロンチウム又は塩酸ストロンチウム）に酸を添加してストロンチウム塩を析出させ、該析出ストロンチウム塩を固液分離した後、該ストロンチウム塩を炭酸塩化する炭酸ストロンチウムを製造する方法が記載されている。この特許文献２の実施例によれば、カルシウム含有量２７０ｐｐｍの硝酸ストロンチウムを原料に用いて、カルシウム含有量３ｐｐｍの炭酸ストロンチウムが得られている。但し、バリウムについての記載はない。
【特許文献１】特開昭４９−１２２８９９号公報
【特許文献２】特開平９−７７５１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、特にバリウム化合物の含有量の少ないセレスタイト鉱石起源の水酸化ストロンチウムを提供することにある。本発明の課題はまた、特にバリウム化合物の含有量の少ない高純度の水酸化ストロンチウムをセレスタイト鉱石から工業的に有利に製造することができる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、カルシウム化合物の含有量がカルシウム量として０．００１質量％以下、バリウム化合物の含有量がバリウム量として０．０１質量％以下、そして硫黄化合物の含有量が硫黄量として０．００１質量％以下であるセレスタイト鉱石起源の水酸化ストロンチウムにある。
【０００８】
本発明の水酸化ストロンチウムは、ナトリウム化合物の含有量がナトリウム量として０．００１質量％以下、カリウム化合物の含有量がカリウム量として０．００１質量％以下であることが好ましい。さらに、塩素化合物の含有量が塩素量として０．００３質量％以下であるが好ましい。
【０００９】
本発明はまた、下記の工程からなる水酸化ストロンチウムの製造方法にもある。
（１）セレスタイト鉱石起源の炭酸ストロンチウムを焼成して、酸化ストロンチウムを得る工程；
（２）酸化ストロンチウムを水中に投入して、水酸化ストロンチウム水溶液を調製する工程；
（３）水酸化ストロンチウム水溶液中の固形物を除去する工程；
（４）水酸化ストロンチウム水溶液中の水酸化ストロンチウムを晶析させる工程；
（５）水酸化ストロンチウム水溶液から水酸化ストロンチウム結晶を取り出す工程；
（６）水酸化ストロンチウム水溶液から取り出した水酸化ストロンチウム結晶を水中に投入し、水酸化ストロンチウム水溶液を調製する工程；
（７）水酸化ストロンチウム水溶液中の水酸化ストロンチウムを晶析させる工程；
（８）水酸化ストロンチウム水溶液から水酸化ストロンチウム結晶を取り出す工程。
【００１０】
本発明の水酸化ストロンチウムの製造方法の好ましい態様は以下の通りである。
（１）上記（６）乃至（８）の工程を２回以上繰り返して行なう。
（２）水酸化ストロンチウムの各晶析工程を、水酸化ストロンチウム水溶液を１分間に１℃以下の冷却速度で冷却することにより行なう。
（３）水酸化ストロンチウムの各晶析工程を、水酸化ストロンチウム水溶液の水分を１分間に２容量％以下の蒸発速度で蒸発することにより行なう。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の水酸化ストロンチウムは、従来では分離が困難であったバリウム化合物の含有量が大幅に低減されており、純度が高い。本発明の水酸化ストロンチウムを原料として利用することにより、高純度の炭酸ストロンチウム、塩化ストロンチウム、硝酸ストロンチウム及び硫酸ストロンチウムなどの各種ストロンチウム化合物を製造することが可能となる。
また、本発明の水酸化ストロンチウムの製造方法を利用することにより、バリウム化合物の含有量の少ない水酸化ストロンチウムを工業的に安価に製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の水酸化ストロンチウムの製造方法においては、セレスタイト鉱石から回収された炭酸ストロンチウムを原料とする。セレスタイト鉱石から炭酸ストロンチウムを回収する方法には、還元焙焼法やソーダ法などの公知の方法を利用することができる。
原料として用いる炭酸ストロンチウムに含まれるカルシウム化合物、バリウム化合物及び硫黄化合物（特に、硫酸塩）の含有量に特には制限はないが、それぞれカルシウム量として１質量％以下、バリウム量として１質量％以下、そして硫黄量として１質量％以下であることが好ましい。
【００１３】
本発明の方法においては、まず上記の炭酸ストロンチウムを焼成して、酸化ストロンチウムを得る。炭酸ストロンチウムの焼成温度は、１０００〜１５００℃の範囲にあることが好ましい。
【００１４】
得られた酸化ストロンチウムを水中に投入して酸化ストロンチウムを水和させて、水酸化ストロンチウム水溶液を調製する。酸化ストロンチウムを投入する際の水の温度は、酸化ストロンチウムの水和が速やかに進行するようにするために、４０℃以上の温度であることが好ましい。
【００１５】
調製した水酸化ストロンチウム水溶液をろ過して、不純物や未溶解の酸化ストロンチウムを固形物として除去する。ろ過器は、直径が５μｍ以下（望ましくは１μｍ以下）の固形物を除去できるものであれば特に制限はない。
【００１６】
固形分を除去した水酸化ストロンチウム水溶液中の水酸化ストロンチウムを晶析させる。水酸化ストロンチウムを晶析させる方法としては、水酸化ストロンチウム水溶液を冷却する方法又は水酸化ストロンチウム水溶液の水分を蒸発させる方法を利用することができる。
水酸化ストロンチウム水溶液の冷却による晶析は、液温が５０℃以上、好ましくは７０〜９５℃の範囲にある水酸化ストロンチウム水溶液を攪拌しながら、水酸化ストロンチウム水溶液の液温を３０℃以下、好ましくは１０〜２５℃の範囲となるまで冷却することにより行なうことができる。水酸化ストロンチウム水溶液の冷却速度は１℃／分以下であることが好ましく、０．０５〜０．５℃／分の範囲にあることが特に好ましい。冷却速度が１℃／分よりも速いと、析出する水酸化ストロンチウム結晶が微細になり、酸化ストロンチウム結晶を水酸化ストロンチウム水溶液から分離するのが難しくなる傾向にある。
【００１７】
水酸化ストロンチウム水溶液の水分の蒸発による晶析は、液温が４０℃以上、好ましくは４５〜６０℃の範囲にある水酸化ストロンチウム水溶液を攪拌しながら、水分の８０容量％以下、好ましくは８５〜９５容量％が蒸発するまで減圧乾燥することにより行なうことができる。水酸化ストロンチウム水溶液の水分の蒸発速度は、１分間に２容量％以下であることが好ましく、０．１〜１．０容量％／分の範囲にあることが特に好ましい。
【００１８】
析出した水酸化ストロンチウム結晶は、遠心分離器、濾過器などの固液分離装置により、水酸化ストロンチウム水溶液から水酸化ストロンチウム結晶を取り出すことができる。
取り出した水酸化ストロンチウム結晶は水又は水酸化ストロンチウムの飽和水溶液にて洗浄することが好ましい。
【００１９】
本発明の方法においては、上記のようにして得られた水酸化ストロンチウム結晶を、再び水中に投入して、水酸化ストロンチウム水溶液を調製して、水酸化ストロンチウム水溶液中の水酸化ストロンチウムを晶析させる。
【００２０】
水酸化ストロンチウム水溶液の再調製は、水酸化ストロンチウム結晶を水温４０℃以上の温水に溶解させて調製することが好ましい。水酸化ストロンチウム水溶液は、水酸化ストロンチウム結晶を晶析させる操作を開始するときの水酸化ストロンチウム濃度が飽和溶解濃度に対して９５％以上となるように調製する。
【００２１】
水酸化ストロンチウムの晶析は、前述のように水酸化ストロンチウム水溶液を冷却する方法又は水酸化ストロンチウム水溶液の水分を蒸発させる方法を利用することができる。
【００２２】
水酸化ストロンチウム結晶からの水酸化ストロンチウム水溶液を再調製、及びその後の水酸化ストロンチウムの晶析操作は、２回以上（特に、２〜５回）繰り返し行なうことが好ましい。この操作を繰り返すことにより、不純物が除かれ、高純度の水酸化ストロンチウム結晶を得ることができる。
【００２３】
上記のようにして得られた本発明の水酸化ストロンチウムは、セレスタイト鉱石中に多量に含まれるカルシウム化合物、バリウム化合物及び硫黄化合物（特に、硫酸化合物）の含有量が、それぞれカルシウム量として０．００１質量％以下、バリウム量として０．０１質量％以下、そして硫黄量として０．００１質量％以下である。また、アルカリ金属化合物のナトリウム化合物及びカリウム化合物の含有量が、それぞれナトリウム量として０．００１質量％以下、そしてカリウム量として０．００１質量％以下である。さらに、塩素化合物の含有量が塩素量として０．００３質量％以下である。
【００２４】
本発明の水酸化ストロンチウムは、高純度水酸化ストロンチウムとして、触媒や砂糖の精製に有利に使用することができる。また、本発明の水酸化ストロンチウムは、炭酸ストロンチウム、塩化ストロンチウム、硝酸ストロンチウム及び硫酸ストロンチウムなどの各種ストロンチウム化合物の原料としても有利に使用することができる。
【実施例】
【００２５】
［実施例１］
カルシウム化合物をカルシウム量として０．１２質量％、バリウム化合物をバリウム量として０．５１質量％、ナトリウム化合物をナトリウム量として０．０４３質量％、カリウム化合物をカリウム量として０．０００５質量％、硫黄化合物を硫黄量として０．１４４９質量％、そして塩素化合物を塩素量として０．０２１８質量％含むセレスタイト鉱石起源の炭酸ストロンチウムを、電気炉を用いて１２００℃の温度で、二酸化炭素量が１質量％以下になるまで仮焼して、酸化ストロンチウムを得た。
【００２６】
上記酸化ストロンチウム５００ｇを温度４０℃の温水４２００ｇに投入し、次いで、水温を９０℃にまで加熱した。水温を９０℃に保持しながら８時間攪拌して、酸化ストロンチウムを水和させて水酸化ストロンチウム水溶液を調製した。
【００２７】
上記水酸化ストロンチウム水溶液を、Ｎｏ．５Ｃのろ紙にて吸引ろ過し、不純物や未水和物を取り除いた後、水温を９０℃に保持しながら２時間静置した。次に、水酸化ストロンチウム水溶液をスリーワンモータにて攪拌しながら、該水酸化ストロンチウム水溶液の水温を０．１℃／分の速度にて２０℃まで冷却して、水酸化ストロンチウム結晶を析出させた（１回目の晶析）。冷却後の水酸化ストロンチウムの水溶液と結晶とを遠心分離器に投入し、１時間遠心分離して、水酸化ストロンチウムの結晶と水溶液とを分離した。
【００２８】
得られた水酸化ストロンチウム結晶は、カルシウム化合物をカルシウム量として０．００５０質量％、バリウム化合物をバリウム量として０．１２質量％、ナトリウム化合物をナトリウム量として０．０００２質量％、カリウム化合物をカリウム量として０．０００２質量％、硫黄化合物を硫黄量として０．０００７質量％、そして塩素化合物を塩素量として０．０００９質量％を含んでいた。
【００２９】
１回目の晶析により得られた水酸化ストロンチウム結晶を温度４０℃の温水４２００ｇに投入し、次いで水温を９０℃にまで加熱して、水酸化ストロンチウム結晶を溶解させた。得られた水酸化ストロンチウム水溶液をＮｏ．５Ｃのろ紙にて吸引ろ過した後、水温９０℃に保持して２時間静置した。次に、水酸化ストロンチウム水溶液をスリーワンモータにて攪拌しながら、該水酸化ストロンチウム水溶液の水温を０．１℃／分の速度にて２０℃まで冷却して、水酸化ストロンチウム結晶を析出させた（２回目の晶析）。冷却後の水酸化ストロンチウムの水溶液と結晶とを遠心分離器に投入し、１時間遠心分離して、水酸化ストロンチウムの結晶と水溶液とを分離した。
【００３０】
２回目の晶析により得られた水酸化ストロンチウム結晶を温度４０℃の温水４２００ｇに投入し、次いで水温を９０℃にまで加熱して、水酸化ストロンチウム結晶を溶解させた。得られた水酸化ストロンチウム水溶液をＮｏ．５Ｃのろ紙にて吸引ろ過した後、水温９０℃に保持して２時間静置した。次に、水酸化ストロンチウム水溶液をスリーワンモータにて攪拌しながら、該水酸化ストロンチウム水溶液の水温を０．１℃／分の速度にて２０℃まで冷却して、水酸化ストロンチウム結晶を析出させた（３回目の晶析）。冷却後の水酸化ストロンチウムの水溶液と結晶とを遠心分離器に投入し、１時間遠心分離して、水酸化ストロンチウムの結晶と水溶液とを分離した。
【００３１】
３回目の晶析により得られた水酸化ストロンチウム結晶は、カルシウム化合物をカルシウム量として０．０００８質量％、バリウム化合物をバリウム量として０．００５０質量％、ナトリウム化合物をナトリウム量として０．０００１質量％、カリウム化合物をカリウム量として０．０００１質量％、硫黄化合物を硫黄量として０．０００５質量％、そして塩素化合物を塩素量として０．０００３質量％を含んでいた。