(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料アンチモンを真空蒸留してアンチモンを精製する方法において、原料るつぼに装入された原料アンチモンを温度６５０〜８００℃、真空度１×１０-2〜１×１０-3Ｔｏｒｒで真空蒸留することにより蒸発させたアンチモンを該原料るつぼ上方で凝縮させ該原料るつぼ下方の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することを特徴とするアンチモンの精製方法。
【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９９．９９重量％程度の金属アンチモンを真空蒸留精製によって純度９９．９９９９重量％（６Ｎ）以上の精製金属とする高純度アンチモンの製造方法およびそのための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に金属アンチモンは輝安鉱（主成分Ｓｂ2 Ｓ3 ）などの硫化鉱物を加熱し岩石分と分離したのち金属鉄で還元するか、硫化物を焙焼して酸化物に変えたのち炭素で還元するかして粗アンチモンを得、さらに得られた粗アンチモン（８７〜９４％Ｓｂ）に適当なフラックスを加えて溶融精製を行う乾式法や粗アンチモンを陽極、硫酸塩とフッ化物の混液を電解液として電解精製を行う電解法によって純アンチモンを得ている。金属アンチモンの精製には上記電解精製法のほか、真空下で蒸留する減圧精製法あるいはゾーン精製法等が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記電解法によって得られる金属アンチモンの純度はＳｂ９９．９９重量％程度であり、不純物として含有されるＳｉ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｓ等はいずれも０．５ｐｐｍ以上含まれている。さらに、ゾーン精製法の場合においても、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収率の低下が避けられない上、得られた精製アンチモン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。
【０００４】
したがって本発明の目的は、従来の電解法ではアンチモンとの完全分離が困難であったＳｉ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｓなどを完全に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重量％以上の高純度アンチモン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。
【０００５】
【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アンチモン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、蒸発したアンチモン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％以上の高純度アンチモンが得られることを見いだし本発明に到達した。
【０００６】
すなわち本発明は、原料アンチモンを真空蒸留してアンチモンを精製する方法において、原料るつぼに装入された原料アンチモンを温度６５０〜８００℃、真空度１×１０-2〜１×１０-3Ｔｏｒｒで真空蒸留することにより蒸発させたアンチモンを該原料るつぼ上方で凝縮させ該原料るつぼ下方の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することを特徴とするアンチモンの精製方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の高純度アンチモンの製造装置は、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、該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。
【０００８】
この場合、原料アンチモン（純度９９．９９％程度）を原料るつぼ５に適量入れ、電気炉で６００℃以上、好ましくは６５０〜８００℃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アンチモンが融解・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。
【０００９】
原料アンチモン中に含有される不純物のうち、アンチモン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、銀、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、ナトリウム、カリウム、ヒ素、テルルは凝縮することなく気体状で真空排気装置２によって吸入台９の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。
【００１０】
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、従来方法のように精製されたアンチモンを再度鋳造する必要はなく、このため汚染の少ない製品を、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。
【００１１】
このようにして得られた高純度アンチモンをグロー放電質量分析機で分析したところ、Ｓｉ、Ｓ、Ｃｌ、Ｆｅ、Ａｓ、Ｔｅ、Ｂｉが０．０５ｐｐｍ以下で、Ｎａ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｂはそれぞれ０．０１ｐｐｍ未満で、かつガス成分以外の不純物の合計が１ｐｐｍ未満の値を示していた。
【００１２】
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、Ａｓ、Ａｇ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｂｉ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の総和を１００％から差し引いて得られる数値が９９．９９９９重量％以上の場合をもって純度９９．９９９９重量％以上の高純度アンチモンと定義した。
【００１３】
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。
【００１４】
【実施例１】
図１の高純度アンチモン製造装置の概要を示す断面図を参照して以下説明する。
【００１５】
先ず、純度９９．９９重量％の金属アンチモン１０００ｇ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内部の空気が吸入台９上部に設けられた吸入孔（図示せず）を通して吸い出され、内筒４の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内の真空度を１×１０-2Ｔｏｒｒとするとともに炉温を６５０℃一定で５時間精製したところ、原料中のアンチモン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。この粒状アンチモン９００ｇを回収し、その品位を表１に示した。
【００１８】
一方、アンチモン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、その主成分はアンチモンで、ナトリウム、硫黄、塩素、カリウム、ヒ素、テルルのいずれも蒸気圧の高い物質が多く含まれていることがわかった。また、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、その主成分はアンチモンで、アルミニウム、ケイ素、カルシウム、鉄、ニッケル、銅、銀、鉛、ビスマスなどの蒸気圧の低い物質が原料より多く含まれていることがわかった。
【００１９】
【実施例２】
純度９９．９９重量％の金属アンチモン１０００ｇを原料るつぼ５に入れて、真空度を１×１０-3Ｔｏｒｒ、加熱温度を７００℃として実施例１と同様に精製を行い、精製アンチモン９５０ｇを得た。この品位を表１に併せて示した。
【００２０】
【比較例】
比較のため従来の電解精製法で得られた純度９９．９９重量％の金属アンチモンの品位を表１に併せて示した。
【００２１】
【表１】
0003838712.tif 000002
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、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アンチモンはいったん蒸発して内筒表面に接触して凝縮し、るつぼに連接する回収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蒸留後の鋳造や後処理等の複雑な工程が省略され、簡易な構造の製造装置を用いることになるので、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処理で行えるようになり、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ようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高純度アンチモン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】
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