(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
テルル原料を真空溶解して高純度テルルを製造する方法において、電気炉内で原料るつぼと回収鋳型を耐熱材からなる内筒と外筒の二重の筒内に封体し、該原料るつぼに装入された原料テルルを温度５００℃以上、真空度１×１０-2Ｔｏｒｒ以下で真空蒸留することにより、蒸発させたテルルを該原料るつぼ上の前記内筒の表面に接触させて凝縮させ該原料るつぼ下方の該回収鋳型に回収してインゴットとし、さらに前記凝縮後のガスを該回収鋳型の下方で冷却して固化し、不純物としての金属の含有量がそれぞれ０．１ｐｐｍ以下で、かつガス成分以外の不純物量が１ｐｐｍ未満である純度９９．９９９９％以上の高純度テルルを得ることを特徴とする高純度テルルの製造方法。
【請求項２】
真空精製部と、これを加熱する電気炉を備えた加熱部とを主要構成部とする高純度テルルの製造装置であって、上記真空精製部がそれぞれ脱着可能な原料るつぼ、該原料るつぼ下方の回収鋳型、ならびに該回収鋳型下方の冷却トラップおよび水冷フランジからなり、かつ前記電気炉内で上記原料るつぼと回収鋳型が耐熱材からなる内筒と外筒の二重の筒で封体され該原料るつぼ上の前記内筒の表面が蒸発したテルルに接触して凝縮させる面であることを特徴とする高純度テルルの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、純度９９．９％程度の市販金属テルル等から真空蒸留精製により、純度９９．９９９９％以上の高純度テルルを製造する方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に金属テルルは、テルルソウエン鉱の粉末を炭酸アルカリやオリーブ油と混ぜ合わせ、強熱処理した後に水で抽出し、得られた抽出液に空気を吹き込むことによってテルルの沈殿物を得ている。更に別な手段としては、テルルを含む粗銅を陽極として銅の電解精製を行い、テルルを金、銀、鉛等とともに沈殿させ電解槽の底部に沈殿物として分離する。
【０００３】
このようにして得た沈殿物を水洗・乾燥させた後、精製処理を施して粉末、インゴット、棒状体として純度９９．０％以上のものを市販している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように市販品は、不純物としてＦｅやＳｅを１ｐｐｍ以上含まれていることから、この金属を更にゾーン精製法によって精製する手段もあるが、精製後の切断加工の必要性と汚染の危険があることから、精製時の処理量の制約や精製テルルをインゴットにする場合には鋳造時の不純物の混入による汚染の問題があった。
【０００５】
したがって本発明の目的は、従来の精製法ではテルルとの完全分離が困難であったＦｅ、Ｓｅ等を分離できる新規な精製手段を開発することによって純度９９．９９９９％以上の高純度テルルを直接インゴット状で製造できる製造方法と製造装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意研究の結果、外筒と内筒からなる二重の石英筒で封体した内部に原料テルルが装入される原料るつぼとこれに連接して設けられる回収鋳型を配置して真空蒸留を行い、蒸発したテルルを石英筒面に凝縮させ、これを回収鋳型に回収するようにすれば、従来よりも簡易な構造でしかも精製から鋳造までを一回の連続工程で処理できる上、汚染が少ないので、含有する不純物が１ｐｐｍ未満の純度９９．９９９９％以上の高純度テルルが得られることを見いだし本発明に到達した。
【０００７】
すなわち本発明の第１は、テルル原料を真空溶解して高純度テルルを製造する方法において、電気炉内で原料るつぼと回収鋳型を耐熱材からなる内筒と外筒の二重の筒内に封体し、該原料るつぼに装入された原料テルルを温度５００℃以上、真空度１×１０-2Ｔｏｒｒ以下で真空蒸留することにより、蒸発させたテルルを該原料るつぼ上の前記内筒の表面に接触させて凝縮させ該原料るつぼ下方の該回収鋳型に回収してインゴットとし、さらに前記凝縮後のガスを該回収鋳型の下方で冷却して固化し、不純物としての金属の含有量がそれぞれ０．１ｐｐｍ以下で、かつガス成分以外の不純物量が１ｐｐｍ未満である純度９９．９９９９％以上の高純度テルルを得ることを特徴とする高純度テルルの製造方法；第２に、真空精製部と、これを加熱する電気炉を備えた加熱部とを主要構成部とする高純度テルルの製造装置であって、上記真空精製部がそれぞれ脱着可能な原料るつぼ、該原料るつぼ下方の回収鋳型、ならびに該回収鋳型下方の冷却トラップおよび水冷フランジからなり、かつ前記電気炉内で上記原料るつぼと回収鋳型が耐熱材からなる内筒と外筒の二重の筒で封体され該原料るつぼ上の前記内筒の表面が蒸発したテルルに接触して凝縮させる面であることを特徴とする高純度テルルの製造装置を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の高純度テルルの製造装置は、一例として図１の概略図に示す構造とすることができる。すなわち電気炉１内に配置された石英製外筒３内を真空排気装置２により真空排気を行えるよう、上記外筒３内に原料るつぼ５、回収鋳型６、鋳型中央部に設けた吸入台９、吸入台下の冷却トラップ８、これを冷却する水冷フランジ７を脱着可能に連接し、さらに原料るつぼ上面に石英製内筒４を設けて外筒３と共に二重構造となって封体されている。
【０００９】
この場合、原料テルルとして市販金属テルル（純度９９．９％程度）を原料るつぼ５に適量入れ、電気炉で５００℃以上、好ましくは５００〜６００℃の温度範囲にすると共に、真空度を１×１０-2Ｔｏｒｒ以下、好ましくは１×１０-2〜１×１０-3Ｔｏｒｒの範囲に制御すると原料るつぼ内の原料テルルが融解・蒸発し、該るつぼ５と上部の内筒４との間に落下して、るつぼ底部に連接する回収鋳型６の中に回収される。
【００１０】
原料テルル中に含有される不純物のうち、テルルより蒸気圧の低いアルミニウム、ケイ素、カルシウム、鉄、ニッケル、銅、鉛、ビスマスは原料るつぼ５内に残留し、逆に蒸気圧の高い硫黄、塩素、カリウム、カドミウム、セレン、亜鉛は凝縮することなく気体状で真空排気装置２によってるつぼ底部に設けられた吸入孔を通って冷却トラップ８内に吸収され、水冷フランジ７の働きにより冷却されて固化する。
【００１１】
本発明においては、予め、回収用の鋳型の形状を精製後の次工程で用いる鋳型の形状にしてあるため、従来法のように精製されたテルルを再度鋳造する必要はなく、このため汚染の少ない高純度テルル製品を精製・鋳造の工程を区別することなく一回の処理で製造できる。
【００１２】
このようにして得られた高純度テルルをグロー放電質量分析装置で分析したところ、ナトリウム、アルミニウム、ケイ素、硫黄、塩素、カリウム、カルシウム、鉄、ニッケル、銅、カドミウム、セレン、鉛、ビスマス、亜鉛がそれぞれ０．１ｐｐｍ以下で、かつガス成分以外の不純物が１ｐｐｍ未満の値を示していた。
【００１３】
したがって、本発明においては測定対象元素をＮａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓ、Ｃｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｄ、Ｓｅ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｚｎとし、グロー放電質量分析装置により定量分析を行い、得られた不純物含有量の総和を１００％から差し引いて得られた数値が９９．９９９９％以上の場合をもって純度９９．９９９９％以上の高純度テルルと定義した。
【００１４】
以下、実施例により本発明をさらに説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。
【００１５】
【実施例１】
図１の高純度テルル製造装置を参照して以下説明する。先ず、純度９９．９９％の市販金属テルル１００ｇを原料るつぼ５に入れ、回収鋳型６中央部に設置した吸入台９上に固定した後、図１に示すように電気炉１内に装入した。
【００１６】
この場合、原料るつぼ５と回収鋳型６の上面には、石英製の外筒３と内筒４とが設けられ、真空排気装置２によって内筒４内部が真空状態となる構造である。
【００１７】
真空排気装置２で排気して内筒４の真空度を１×１０-2Ｔｏｒｒとすると共に炉温を５００℃一定で５時間精製したところ、原料中のテルルはいったん蒸発した後、原料るつぼ５上の内筒４の面に接触して次第に凝縮し始め、粒状になって原料るつぼ５の底部に設けた回収鋳型６の中に落下した。この粒状テルル９９ｇを回収し、その品位を表１に示した。
【００１８】
一方、テルルより蒸気圧の高いものはガス状のまま排気装置で吸引され、吸入台９の上部に設けられた吸入孔を通過して冷却トラップ８上で固化した。この固化物を分析したところ、その主成分はナトリウム、硫黄、塩素、カリウム、カドミウム、セレン、亜鉛などいずれも蒸気圧の高い物質であることがわかった。併せて原料るつぼ内に残っている金属を分析したところ、その主成分はアルミニウム、ケイ素、カルシウム、鉄、ニッケル、銅、鉛、ビスマスなどの蒸気圧の低い物質であることがわかった。
【００１９】
【表１】
0003768332.tif 000002
【００２０】
【実施例２】
純度９９．９９％の市販金属テルル１００ｇを原料るつぼ５に入れて、真空度を１×１０-3Ｔｏｒｒ、加熱温度を５５０℃として実施例１と同様に精製を行い、精製テルル９９ｇを得た。この品位を表１に併せて示した。
【００２１】
【比較例１】
比較のため、純度９９．９％の市販金属テルルの品位を表１に併せて示した。
【００２２】
【発明の効果】
上述のように、本発明の方法に基づく製造装置によれば、原料るつぼで溶解したテルルは蒸発して内筒表面に凝縮し、鋳型に回収されてインゴットを形成するので、従来必要とされていた鋳造や後処理等の複雑な工程に代わって、本発明の簡易な構造の製造装置を用いることにより、精製から鋳造までの一連の工程を汚染の危険が少ない一回の工程で行なえるようになり、従来よりも分離精度が高くしかもコスト低減可能な精製手段を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高純度テルルの製造装置の概要を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１  電気炉
２  真空排気装置
３  石英製外筒
４  石英製内筒
５  原料るつぼ
６  回収鋳型
７  水冷フランジ
８  冷却トラップ
９  吸入台
【図１】
0003768332.tif 000003