JPH03249144A

JPH03249144A - ハロゲン化ニオブ、酸化ニオブ、窒化ニオブ、炭化ニオブ及び金属ニオブの製造方法

Info

Publication number: JPH03249144A
Application number: JP4634190A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Kato; 加藤　昌憲; Kiyoshi Kawasaki; 清川崎; Toshio Nayuki; 利夫名雪; Yutaka Yano; 豊矢野
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1990-02-27
Filing date: 1990-02-27
Publication date: 1991-11-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明はハロゲン化ニオブ、酸化ニオブ、窒化ニオブ、
炭化ニオブ及び金属ニオブの製造方法に関するものであ
る。

［従来の技術と課Ｈ］金属ニオブは、スーパーアロイなどのニオブ源として、
また電子材料として近年特に高純度品が要求されている
。さらに酸化ニオブ、炭化ニオブ等は顔料またはセラミ
ック原料などに用いられており、高純度で安価な製品が
求められている。

上記の製品を得るために、ハロゲン化ニオブが安価に製
造できることが、１つの前提と考えられる。従来のハロ
ゲン化ニオブの製造方法としては、フェロニオブを直接
ハロゲン化して精製する方法、酸化ニオブまたはニオブ
鉱石を炭材と混合したものをハロゲン化する方法等があ
る。

フェロニオブを直接ハロゲン化する方法はフェロニオブ
中に含まれる数十％の鉄がハロゲン化鉄となり多量に発
生するために、高純度化が工業的に極めて難しく、また
製造装置の配管がハロゲン化鉄の付着により閉塞して安
定生産は非常に困難である。

ニオブ鉱石を原料とする場合は、発生するスラグが多量
になり、その処理が困難であること、酸化ニオブを原・
料とする場合は、高純度の酸化ニオブが高価であって、
経済的な製造方法ではないなど、それぞれ問題を抱えて
いる。また、炭材と混合してハロゲン化するときの反応
が高温であること、また、この反応により生成するＣＯ
ガスによりニオブの酸ハロゲン化物が生成して、高純度
化することが困難である。

また酸化ニオブの製造方法としては、ニオブ鉱石をＨＦ
およびＨ２ＳＯ４で溶解後、溶媒抽出して５焙焼する方
法、ハロゲン化ニオブ水溶液にアンモニアを添加し、濾
過、焙焼する方法などがある。前者の方法は、溶媒抽出
に用いる溶媒が高価であるとともに分離効率が低いため
多段階処理が必要となり、得られる酸化ニオブは高価と
なる。また、後者の方法は従来方法で製造されるハロゲ
ン化ニオブが高価である等の問題がある。

さらに、炭化ニオブは酸化ニオブを炭材と高温で反応さ
せることにより得られるが、この酸化ニオブは高価であ
る。

また、従来の金属ニオブの製造方法としては、フェロニ
オブを塩化して精製した塩化ニオブを用いて炭素および
Ａｌ、Ｎａ、Ｍｇなとの活性金属を高温で反応させる塩
化法と、酸化ニオブをアルミテルミット反応により得る
アルミテルミット法および酸化ニオブを炭素と高温で反
応させる炭素還元法がある。

上記の塩化法を用いる方法はフェロニオブを全量塩化し
た場合に副生ずる塩化鉄が多量に発生し、安定した塩化
物の生産が難しい、またアルミテルミット法では、製品
中にアルミニウムが数％、残留するという問題がある。

さらに、炭素還元法では２０００℃近くの高温を必要と
するため、設備費、動力燃料費が高くなるという問題が
ある。

なお、従来技術で、ニオブ鉱石を出発原料とする方法は
、近年ニオブ資源国からフェロニオブでの輸出が増加し
、ニオブ鉱石の入手が困難であるという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みて鋭意検討を行い、生産効率
がよく純度の高いハロゲン化ニオブ、酸化ニオブ、窒化
ニオブ、炭化ニオブ及び金属ニオブの製造方法を提供し
ようとするものである。

［課題を解決するための手段および作用コ本発明による
ハロゲン化ニオブを製造する方法は、フェロニオブを用
いて、固体窒化法により窒化フェロニオブを製造し、前
記窒化フェロクロムを酸処理により脱鉄を行って窒化ニ
オブとし、前記窒化ニオブをハロゲン化処理してハロゲ
ン化ニオブを得ることを特徴とする。

前記ハロゲン化ニオブを用いて加水分解法、中和沈殿法
または酸化焙焼法により酸化ニオブを得ることができる
。

また、前記ハロゲン化ニオブをアンモニアガスと反応さ
せて窒化ニオブを得ることが出来、また前記窒化ニオブ
を真空加熱により金属ニオブがえられる。

原料とするフェロニオブは市販されている純度のもので
差支えない、ニオブ含有量は製造コストには関係するが
、市販の組成範囲であれば、はとんど経済的または品位
的に差し支えないものである。

窒化工程においてはフェロニオブを窒化フエロニオブと
する。これは次工程の酸処理において、脱鉄ができるよ
うに窒化によりフェロニオブを窒化ニオブと鉄金属相に
分離するために行うものである。フェロニオブの窒化は
真空加熱炉を用いて、窒素雰囲気で、温度を８００℃以
上、好ましくは１１００〜１４００℃として行うことが
できる。８００℃以下では次工程の脱鉄が不十分であり
、１４００℃以上では窒化設備として特殊なものを必要
とし、経済的に不利となる。

窒化工程では、窒化および脱鉄の効率を上げるため窒化
の前、または窒化の後に破砕することが望ましい、必要
にに応じて、破砕、窒化、を繰り返すことも可能である
。

脱鉄工程では窒化フェロニオブを酸処理により脱鉄して
窒化ニオブを得る工程である。この酸処理は窒化フェロ
ニオブの組織が窒化ニオブと鉄金属相に分離しているこ
とから考えられたものであり、酸処理は通常の酸すなわ
ち硫酸、塩酸などを用いて行われる。酸処理方法として
は種々の方法が考えられるが、経済的には粉末状の窒化
フェロニオブを強攪拌、槽内で酸と反応させ、固体を濾
過回収して、乾燥することが望ましい。

脱鉄工程で得られる窒化ニオブは微細粒子（１〜１０μ
票）の凝集体となり、ハロゲン化工程において、ハロゲ
ンガスを用いて、比較的低温（１５０〜５００℃程度）
でハロゲン化ニオブを得ることができる。

ハロゲン化の方法としては種々の方法が考えられるが、
前記窒化ニオブを流動槽で反応させ、生成した微量不純
物ハロゲン化物を除去するため数段のコンデンサを用い
ることが望ましい。

こうすることによって、ハロゲン化工程では高純度のハ
ロゲン化ニオブを回収することができる０本発明では前
工程の脱鉄工程で、鉄その他の不純物を除去しであるの
で、このハロゲン化におけるハロゲン鉄の生成量が少な
い、このため、配管等の詰まりなどのトラブルが少なく
、また精製での不純物混入やハロゲン使用量も少なくな
って、高純度のハロゲン化ニオブを経済的に安定して生
産できる。

ハロゲン化ニオブを炭素、Ａｌ、Ｎａ、Ｍｇなどの活性
金属と高温で反応させる方法または、溶融塩電解して、
金属ニオブを得ることができる。また、ハロゲン化ニオ
ブから酸化ニオブを生成し、アルミテルミット法、炭素
還元法を用いて金属ニオブを得ることができる。さらに
、ハロゲン化ニオブとアンモニアガスを反応させ、窒化
ニオブも得られ、さらにこれを真空熱処理によって、金
属ニオブを得ることもできる。

このように、ハロゲン化ニオブから酸化ニオブ、窒化ニ
オブ、炭化ニオブおよび金属ニオブが本発明の方法によ
り特殊な設備を必要とせずに生産できる。

［実施例］塊状のフェロニオブを破砕または粉砕して、４４μ厘以
下の粒度のフェロニオブ粉末とした。

この組成を第１表−（１）に示す、第１表の組成は重量
比で示し、特に表示のないものは％であって、ｐｐｍで
示したものは表中に記しである。また、第表（ｗｔ％）前記フェロニオブ粉末５００ｋｇを窒化炉に入れて、７
素圧力８００Ｔｏｒｒ　、温度１２５０℃の雰囲気とし
、２４Ｈｒかけて窒化を行った。ここで得られた窒化フ
ェロニオブは５４５ｋｇで、軽く焼結されており、これ
を解砕して一１５０μ−の粉末としたが、この組成を第
１表−（２）に示す、この窒化フェロニオブ粉末、２０
０ｋｇを容積１１Ｓの攪拌機能をもつ反応槽で、予め装
入されである水６００１中に投入し、攪拌しなからＨ２
ＳＯ＜　−１４４ｋｇを８８ｒで連続添加し、その後、
１６Ｈｒ、攪拌を続けた。前記酸処理後のスラリを濾過
、水洗して、アンモニア水でリパルプ後、再度濾過、水
洗を行い、乾燥した。得られた窒化ニオブ１２４ｋｇの
組成を第１表−（３）に示す。

次に前記窒化ニオブをハロゲン化工程によるハロゲン化
ニオブを製造することになるがハロゲンとして塩素を用
いる場合の実施例について説明する。ハロゲンとしては
塩素のみならず、ふつ素、臭素、よう素も用いることが
できる。

前記窒化ニオブを第１図に示す塩化炉で塩化ニオブを合
成した。第１図は前記塩化炉のブロック図である０図中
１は反応炉で、ここに原料である窒化ニオブおよび塩素
ガスが装入される。２は高温トラップで、反応炉ｌから
出るガスのうち、塩化ニオブより沸点の高い塩化物が残
渣としてトラップされる。３は高温コンデンサで製品で
ある塩化ニオブがトラップされて回収される。４は低温
コンデンサで、塩化ニオブより沸点の低い塩化物すなわ
ち塩化鉄などがトラップされる。５は排ガス処理設備で
ある。第１図の塩化炉は連続的に原料が装入され、製品
である塩化ニオブが回収される装置である。

反応炉１には、前記窒化ニオブおよび塩素ガスが装入さ
れる。高温トラップ２の温度は、製品であるＮｂＣ１，
の沸点２７４℃と、除去すべきＦｅＣｌ３の沸点３１５
℃とを考慮して、３１５℃より多少低い温度に制御し、
高温トラップ２でＦｅＣｌ３およびその他の高沸点成分
を回収、除去する。

高温コンデンサではＮｂＣｌ、を液体および固体で回収
でき、かつ微量低沸点成分（たとえば、５ｉＣ１４）の
混入しない温度に制御する。

本実施例においては、反応炉１の温度は５００℃とし、
高温コンデンサ３を２００℃、低温コンデンサー４を１
００℃となるように制御した０反応炉１は不活性ガスで
置換後、ＣＩ２およびＡｒガスを１０８ｍ”／ｍｉｘの
流量で供給し、第１表−（３）に示す組成の窒化ニオブ
を３ｇ／■ｉ■で連続装入した。この結果、高温コンデ
ンサー３で回収される塩化ニオブは６．８ｘ／ｅ＋ｉ園
である０回収された塩化ニオブの組成を第１表−（４）
に示す。

なお、比較例として反応炉１にフェロニオブを直接、装
入し、同時に０１□およびＡｒガスを供給して高温コン
デンサー３で塩化ニオブの回収を試みたが、高温コンデ
ンサー３と配管内に多量の塩化鉄（ＦｅＣ１ｓ）が付着
して、管路の閉塞を生じ、安定した塩化ニオブの製造は
できなかった。

第１表−（４）に示した塩化ニオブをアンモニア水で中
和して得られた沈殿物を濾過、回収した。

前記沈殿物を焙焼して得られた酸化ニオブの組成を第１
表−（５）に示す、また第１表−（５）の酸化ニオブか
ら炭素還元法により得られた炭化ニオブの組成を第１表
−（６）に示す、さらに第１表−（５）の酸化ニオブか
らアルミテルミット法により得られた金属ニオブの組成
を第１表−（７）に示す。

［発明の効果］本発明によるハロゲン化ニオブを製造する方法によれば
、フェロニオブを固体窒化法により窒化フェロニオブと
し、これを酸処理して脱鉄した後、ハロゲン化処理する
ので、生産効率がよく純度の高いハロゲン化ニオブが得
られ、またこれを原料として純度の高い酸化ニオブ、炭
化ニオブまたは、金属ニオブが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例に用いた塩化炉のブロック図である。１・・・反応炉、２・・・高温トラップ、３・・高温コ
ンデンサー、４・・・低温コンデンサ、５・・・排ガス
処理装置。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）フェロニオブを原料として、固体窒化法により窒
化フェロニオブを得る窒化工程、前記窒化フェロニオブ
を酸処理して脱鉄を行い、窒化ニオブとする脱鉄工程、
および前記窒化ニオブをハロゲン化処理してハロゲン化
ニオブを得るハロゲン化工程、を有することを特徴とす
るハロゲン化ニオブの製造方法。
（２）請求項１により得られたハロゲン化ニオブを加水
分解法、中和沈殿法または酸化焙焼法により酸化ニオブ
を製造する方法。
（３）請求項１により得られたハロゲン化ニオブをアン
モニアガスを用いて窒化ニオブを製造する方法。
（４）請求項２により得られた酸化ニオブに炭素を添加
し、高温、減圧雰囲気として炭化ニオブを製造する方法
。
（５）請求項１により得られたハロゲン化ニオブを活性
金属である炭素、Ａｌ、Ｎａ、またはＭｇと高温で反応
させて金属ニオブを製造する方法。
（６）請求項１により得られたハロゲン化ニオブを熱分
解法で金属ニオブを製造する方法。
（７）請求項２により得られた酸化ニオブをアルミテル
ミット法により金属ニオブを製造する方法。
（８）請求項３により得られた窒化ニオブを真空中で熱
分解して金属ニオブを製造する方法。