(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶液化工程、不純物除去工程、結晶沈殿化工程、焼成工程および粉砕工程を含むIr粉末の製造方法であって、
前記溶液化工程は、不純物を含むIr材を酸化力のあるアルカリ金属塩と混合して600℃以上の温度に加熱した後、酸で溶液化してIr水溶液Aを得る工程を含み、
前記不純物除去工程は、
前記Ir水溶液AにFeを加えてその水溶液に含まれている不純物を還元析出させ、その還元析出した沈殿物を除去してIr水溶液Bを得ることを含む不純物除去工程Ｉと、
前記Ir水溶液BとDBC(ジブチルカルビトール)を接触させて、Ir水溶液Bに溶け込んだFeをDBCに抽出させ、次に、油水分離してIr水溶液Cを得る不純物除去工程IIと、
前記Ir水溶液CとTBP(トリブチルホスフェート)を接触させて、Ir水溶液C中のIrをTBPに抽出させ、次に油水分離してIrを含んだTBPを得る不純物除去工程IIIと、
前記Irを含んだTBPを純水と接触させて、Irを純水に抽出させ、次に油水分離してIr水溶液Dを得る不純物除去工程IVと、
を含むことを特徴とする高純度Ir粉末の製造方法。
【請求項２】
前記酸化力のあるアルカリ金属塩は、過酸化ナトリウム、亜硝酸ナトリウム、硝酸カリウムであることを特徴とする請求項１に記載の高純度Ir粉末の製造方法。
【請求項３】
前記不純物除去工程IIにおいて、前記Ir水溶液Bと前記DBCを微細流路内で混ぜ、混合された流体がスラグ流を形成し前記Ir水溶液Bと前記DBCを接触させることを特徴とする請求項１または２に記載の高純度Ir粉末の製造方法。
【請求項４】
前記不純物除去工程IIIにおいて、前記Ir水溶液Cと前記TBPを微細流路内で混ぜ、混合された流体がスラグ流を形成し前記Ir水溶液Cと前記TBPを接触させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の高純度Ir粉末の製造方法。
【請求項５】
前記不純物除去工程IVにおいて、前記純水と前記Irを含んだTBPを微細流路内で混ぜ、混合された流体がスラグ流を形成し前記純水と前記Irを含んだTBPを接触させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の高純度Ir粉末の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，耐熱合金配合用として利用することができる高純度Ir（イリジウム）粉末の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年Ir合金の需要増大に対応して、種々のIr精製方法が開発されている。特許文献１には、Irと随伴元素を含有する水溶液からIrを分離精製する方法において、その水溶液に還元剤としてBi（ビスマス）を添加して接触反応させ、生成される沈澱を除去し、得られた母液を酸化処理した後、アルカリ塩を添加してIrを結晶性沈殿として分離する分離精製方法が開示されている。特許文献２にはIr及びその他の白金族元素を含有する水溶液からIr以外の白金族元素を除去する方法であって、その水溶液に金属ビスマスを添加してIr以外の白金族元素を還元析出、ろ過除去し、ろ過後の液から溶解Bi成分を析出沈澱させた後、さらにろ過する工程を含む方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許３９７５９０１号
【特許文献２】特許５０００６７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
鉱山会社から市場に出荷されるIr粉末は、通常、不純物（Ir以外の元素）を500ppmから1,000ppm含む純度99.9%材である。不純物としては、白金族元素、特にPt、Rh、Ruの少なくとも1つの割合が比較的多い。ところが種々の耐熱合金に使用するIr原料としては、合金の均質化の観点から、より高純度のIr粉末が望まれている。一方、リサイクル率が高いIr合金の廃材も、白金族元素、特にPt、Rh、Ruの少なくとも1つの不純物を例えば数％〜数10％含むものが多い。そこで、IrからPt、Rh、Ruの３元素を重点的にさらに低減できる方法が望まれている。
【０００５】
本発明の目的は、不純物、特にPt、Rh、Ruの不純物量をより低減させることができ、純度99.95%以上の高純度Ir粉末の量産に適した新規製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
不純物除去工程Ｉにおいて、還元析出させる元素としてFeを用い、かつ、溶液化工程において酸化力のあるアルカリ金属塩と所定温度以上の温度で反応させ、IrをNa2IrO4等の高次の酸化状態にした後、酸で溶液化(Ir水溶液A)すると、Irに結合した分子やイオンの立体障害によりFeとの接触反応が阻害され、Irが還元析出されることがなくなり、または還元析出をわずかな割合に抑えられると考えられる。その結果、高収率で、かつ純度99.95%以上の高純度Ir粉末が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、前述した目的は、溶液化工程、不純物除去工程、結晶沈殿化工程、焼成工程および粉砕工程を含むIr粉末の製造方法であって、
前記溶液化工程は、不純物を含むIr材を酸化力のあるアルカリ金属塩と所定温度以上の温度で反応させた後、酸で溶液化してIr水溶液Aを得る工程を含み、
前記不純物除去工程は、
前記Ir水溶液AにFeを加えてその水溶液に含まれている不純物を還元析出させ、その還元析出した沈殿物を除去してIr水溶液Bを得ることを含む不純物除去工程Ｉと、
前記Ir水溶液BとDBC(ジブチルカルビトール)を接触させて、Ir水溶液Bに溶け込んだFeをDBCに抽出させ、次に、油水分離してIr水溶液Cを得る不純物除去工程IIと、
前記Ir水溶液CとTBP(トリブチルホスフェート)を接触させて、Ir水溶液C中のIrをTBPに抽出させ、次に油水分離してIrを含んだTBPを得る不純物除去工程IIIと、
前記Irを含んだTBPを純水と接触させて、Irを純水に抽出させ、次に油水分離してIr水溶液Dを得る不純物除去工程IVと、
を含むことを特徴とする高純度Ir粉末の製造方法によって達成される。
【０００８】
上記方法において、酸化力のあるアルカリ金属塩は、過酸化ナトリウム、亜硝酸ナトリウム、硝酸カリウムである。これらのいずれか１種を用いることができ、または、２種以上の混合物を用いることができる。
【０００９】
上記方法の不純物除去工程IIにおいて、スラグ流を形成する微細流路内で前記Ir水溶液Bと前記DBCを接触させる。
【００１０】
上記方法の不純物除去工程IIIにおいて、スラグ流を形成する微細流路内で前記Ir水溶液Cと前記TBPを接触させる。
【００１１】
上記方法の不純物除去工程IVにおいて、スラグ流を形成する微細流路内で前記純水と前記Irを含んだTBPを接触させる。
【発明の効果】
【００１２】
量産に適した純度99.95%以上の高純度Ir粉末の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（溶液化工程）
リサイクルIr材、純度99.9%Ir粉末等を出発原料とすることができる。ここで、リサイクルIr材（Ir合金の廃材）は、白金族元素、特にPt、Rh、Ruの少なくとも1つの不純物を例えば数％〜数10％含むことが多い。リサイクルIr材はハンマーミルや振動ミル等の粉砕機にて小片化する。小片化したリサイクルIr材、または、純度99.9%Ir粉末等は酸化力のあるアルカリ金属塩と所定温度以上の温度で反応させた後、塩酸等の酸で溶液化(Ir水溶液A)する。酸化力のあるアルカリ金属塩は、過酸化ナトリウム、亜硝酸ナトリウム、硝酸カリウムのいずれか１種または２種以上の混合物を用いることができる。
アルカリ金属塩と原材料を混合した後、電気炉内で所定温度以上に加熱して反応させる。次いで、純水を加えIrと反応したもの以外のナトリウムまたはカリウムを溶出させた後、固液分離によって得られた沈殿を濃塩酸（例えば１２Ｎ塩酸）で溶解させ、Ir水溶液（Ir水溶液A）を得る。ここで、純水は、例えばイオン交換樹脂でイオンを除去した水を用いることができる。所定温度は、過酸化ナトリウムでは６００℃以上、亜硝酸ナトリウムでは７５０℃以上、硝酸カリウムでは８００℃以上とする。尚、亜硝酸ナトリウムと硝酸カリウムは、昇温の途中で分解し過酸化ナトリウムと同等の反応をすると考えられる。
【００１４】
（不純物除去工程Ｉ）
不純物除去工程Ｉでは、Ir水溶液AにFeを加える。具体的には、Ir水溶液Aに水を加え、Ir濃度を調整し、例えば、１５０μｍ以下のFe粉末を（例えば、不純物（Pt+Rh+Ru）の3倍重量）を投入する。Feより貴な不純物(特に、Pt、Rh、Ru)が還元析出され、溶液中に沈殿物が堆積する。沈殿物を濾過して除去して溶液（Ir水溶液B）を得る。標準電極電位が-0.4V(vs. SHE)のFeを加えると水溶液に含まれる不純物のPt、Rh、Ruが還元析出し、それらの量を簡便に減らすことができる。過酸化ナトリウムを用いることで、Irの還元は1%以下に抑えられる。亜硝酸ナトリウムを用いると、Irの還元を約7%に抑えられる。
【００１５】
（不純物除去工程II）
Ir水溶液BとDBC(ジブチルカルビトール)をスラグ流を形成する微細流路で混ぜ、Ir水溶液Bに溶け込んだFeをDBCに抽出させ、次に、油水分離してIr水溶液Cを得る。微細流路とは、混合された流体がスラグ流を形成するのに十分細い流路であり、例えば数mm以下の流路である。Ir水溶液BとDBCをスラグ流が形成する微細流路で混ぜることで、自動化且つ連続処理が可能となり、作業効率を高められる。
【００１６】
（不純物除去工程III）
次に、Ir水溶液C とTBP(トリブチルホスフェート)をスラグ流を形成する微細流路で混ぜ、Ir水溶液C中のIrをTBPに抽出させ、次に油水分離してIrを含んだTBPを得る。Ir水溶液CとTBP をスラグ流が形成する微細流路で混ぜることで、自動化且つ連続処理が可能となり、作業効率を高められる。
【００１７】
（不純物除去工程IV）
そのIrを含んだTBPをスラグ流を形成する微細流路で純水と混ぜ、Irを純水に抽出させた。次に油水分離してIr水溶液Dを得た。純水と油Irを含んだTBP をスラグ流を形成する微細流路で混ぜることで、自動化且つ連続処理が可能となり、作業効率を高められる。
【００１８】
（結晶沈殿化工程）
Ir水溶液Dに塩化アンモニウムを投入し、塩化Ir酸アンモニウム錯塩の沈殿を得る。
【００１９】
（焼成工程）
その錯塩をろ過洗浄後、電気炉で400℃以上の温度で焼成する。
【００２０】
（粉砕工程）
焼成体を粉砕しIr粉末を得る。
【実施例】
【００２１】
（実施例１）
【００２２】
（溶液化工程） 
リサイクルIr材を振動ミルで小片化した。小片化したリサイクルIr材を過酸化ナトリウムと混合した後、電気炉内で６００℃に加熱して反応させた。次いで、純水を加え過剰なナトリウムを溶出させた後、固液分離によって得られた沈殿を１２Ｎ塩酸（工業用濃塩酸）で溶解させ、Ir水溶液Aを得た。
【００２３】
（不純物除去工程Ｉ）
Ir水溶液Aに水を加え、Ir濃度１００ｇ/Lとした溶液１００Lに、１５０μｍ以下のＦｅ粉末（Pt+Rh+Ruの3倍重量）を投入する。Feより貴な不純物 (特に、Pt、Rh、Ru)が還元析出され、溶液中に沈殿物が堆積する。沈殿物を濾過して除去してIr水溶液Bを得た。
【００２４】
（不純物除去工程II）
Ir水溶液BとDBCをスラグ流を形成する微細流路で混ぜ、Ir水溶液Bに溶け込んだFeをDBCに抽出させ、次に、油水分離してIr水溶液Cを得た。
【００２５】
（不純物除去工程III）
次に、Ir水溶液C とTBPをスラグ流を形成する微細流路で混ぜ、Ir水溶液C中のIrをTBPに抽出させ、次に油水分離してIrを含んだTBPを得た。
【００２６】
（不純物除去工程IV）
そのIrを含んだTBPをスラグ流を形成する微細流路で純水と混ぜ、Irを純水に抽出させた。次に油水分離してIr水溶液Dを得た。
【００２７】
（結晶沈殿化工程）
Ir水溶液Dに塩化アンモニウムを重量でIrの1.6倍投入し、塩化Irアンモニウム錯塩の沈殿を得た。
【００２８】
（焼成工程）
その錯塩をろ過洗浄後、電気炉で700℃で焼成した。
【００２９】
（粉砕工程）
焼成体を粉砕しIr粉末を得た。
【００３０】
（実施例２）
出発原料を 純度99.9%Ir粉末とした。実施例１と同じ工程でIr粉末を得た。
【００３１】
（実施例３）
溶液化の際、過酸化ナトリウムの代わりに亜硝酸ナトリウムを使用して750℃で反応させる以外、実施例1と同様に処理してIr粉末を得た。
【００３２】
（比較例１）
出発原料は、実施例2と同じ純度99.9%Ir粉末を実施例２と同じ様にIr粉末を過酸化ナトリウムと反応させた後、塩酸で溶液化した（Ir水溶液A）。その後、塩化アンモニウムを重量でIrの1.6倍投入し、塩化Irアンモニウム錯塩の沈殿を得た後、その錯塩をろ過洗浄後電気炉で焼成、粉砕し比較例1のIr粉末を得た。
【００３３】
実施例１〜３について、Fe還元前のIr水溶液A中のIrと不純物のPt、Rh、Ruの量とそれら不純物のIrに対する割合を表1に、Fe還元後のIr水溶液B中のIrと不純物のPt、Rh、Ruの量とそれら不純物のIrに対する割合を表２にそれぞれ記した。また、得られたIr粉末の純度を表３に記した。
【００３４】
比較例１について、Ir水溶液A中のIrと不純物のPt、Rh、Ruの量とそれら不純物のIrに対する割合を表４に、得られたIr粉末の純度と、それら不純物のIrに対する割合を表５に記した。
【００３５】
【表１】
0006774696.tif 000002
【００３６】
【表２】
0006774696.tif 000003
【００３７】
【表３】
0006774696.tif 000004
【００３８】
【表４】
0006774696.tif 000005
【００３９】
【表５】
0006774696.tif 000006
【００４０】
実施例１〜３では、純度99.95%以上の高純度Ir粉末を製造できる。特に、過酸化ナトリウムを用いた実施例１、２ではIrの還元を1%以下に抑えつつ、Ir金属に含まれる不純物のPt、Rh、Ru量を減らし、純度99.95%以上の高純度Ir粉末を製造できる。溶液化の際、過酸化ナトリウムの代わりに亜硝酸ナトリウムを使用すると、Irが7%還元されるが、Ir金属に含まれる不純物のPt、Rh、Ru量を減らし、純度99.95%以上の高純度Ir粉末を製造できる。
【要約】
【課題】不純物量を低減させることができ、純度99.95%以上の高純度Ir粉末の量産に適した新規製造方法を提供する。
【解決手段】溶液化工程、不純物除去工程、結晶沈殿化工程、焼成工程、粉砕工程を含むIr粉末の製造方法である。溶液化工程では、不純物を含むIr材を酸化力のあるアルカリ金属塩と所定温度以上の温度で反応させた後、酸で溶液化してIr水溶液Aを得る。不純物除去工程は、Ir水溶液AにFeを加えてその水溶液に含まれている不純物を還元析出させ、その還元析出した沈殿物を除去してIr水溶液Bを得ることを含む不純物除去工程Ｉと、Ir水溶液BとDBCを接触させて、Ir水溶液Bに溶け込んだFeをDBCに抽出させ、次に、油水分離してIr水溶液Cを得る不純物除去工程IIと、Ir水溶液CとTBPを接触させて、Ir水溶液C中のIrをTBPに抽出させ、次に油水分離してIrを含んだTBPを得る不純物除去工程IIIと、Irを含んだTBPを純水と接触させて、Irを純水に抽出させ、次に油水分離してIr水溶液Dを得る不純物除去工程IVを含む。
【選択図】なし