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(19)【発行国】日本国特許庁（ＪＰ）
发行国 日本国专利厅（JP） (12)【公報種別】公開特許公報（Ａ）
公报类别 专利公开公报
(11)【公開番号】特開２００２－６０８６２（Ｐ２００２－６０８６２Ａ）
公开号 特开2002-60862（P2002-60862A）
(43)【公開日】平成１４年２月２８日（２００２．２．２８）
公开日期 2002年2月28日
(54)【発明の名称】タンタル製造における副産物の完全リサイクル化
发明名称 钽制造相关副产物的完全回收 (51)【国際特許分類第７版】
国际专利分类第7版
C22B 34/24 5/04 9/10 【ＦＩ】
C22B 34/24 5/04 9/10 【審査請求】未請求 审查请求 未请求 【請求項の数】２ 请求项数目 2 【出願形態】書面 申请形式 书面
【全頁数】７页数 7
(21)【出願番号】特願２０００－２７２２６８（Ｐ２０００－２７２２６８） 申请号码 特愿2002-272268（P2000-272268）
(22)【出願日】平成１２年８月７日（２０００．８．７） 申请日 2000年8月7日 (71)【出願人】申请人
【識別番号】５００４２０４５４识别号500420454 【氏名又は名称】富永 聡 姓名或名称： 富永聪 【住所又は居所】神奈川県横浜市栄区桂台北８―３ 地址或住址 神奈川县横滨市荣区桂台北8-3 (72)【発明者】发明者
【氏名】富永 聡 姓名 富永聪
【住所又は居所】神奈川県横浜市栄区桂台北８－３ 地址或住址 神奈川县横滨市荣区桂台北8-3 (72)【発明者】发明者
【氏名】富永 淳 姓名 富永淳
【住所又は居所】神奈川県横浜市栄区桂台北８－３
地址或住址 神奈川县横滨市荣区桂台北8-3
【テーマコード（参考）】题目code（参考）4K001 4K001
【Ｆターム（参考）】Fterm（参考）
4K001 AA25 BA24 DA12 DA14 EA04 KA08 KA09 (57)【要約】 （修正有）要约 （有修正）
【課題】 金属タンタルの製法として、フッ化タンタル酸カリウムを金属ナトリウムで還元する方法である。塩化カリウムやフッ化カリウム等の無機塩が希釈剤として使用される。これ等の無機塩の回収方法に関するものである。
课题： 金属钽的制造法，是用金属钠还原氟钽酸钾的还原法，此中要用KCL与KF等无机盐作为稀释剂。此课题即为上述无机盐相关的回收方法。
【解決手段】タンタルの希釈塩の組成を予め特定された計算式に従って調整することにより、所定の品質のタンタル製品を得ると共に、副生したＫＦ，ＫＣｃｌおよびＮａＦの無機塩を回収し、これを精製し、再使用する。
解决手段：生产钽过程中加入的稀释盐比例都是根据公式提前计算调整的，随着特定钽制品的产出，将其副生的KF、KCL以及NaF等无机盐回收、精制，再利用。
【特許請求の範囲】专利申请的范围
【請求項１】 金属タンタルの比表面積を調整するために、反応時に主原料であるフッ化タンタル酸カリウム（Ｋ２ＴａＦ７）に対し、希釈剤として塩化カリウム（ＫＣＬ）とフッ化カリウム（ＫＦ）を用いる製法において、両者の比率ｒを下記に示す計算式で求めることを特徴とする金属タンタルの製造法。 ｒ＝（ａ×Ｃ－Ｋ）／｛（１．０＋Ｃ）×ａ｝
申请项目1：金属钽制造法的特征之一就是，为了调整金属钽的比表面积，在反应时针对主原料氟钽酸钾的稀释剂KCL与KF的比例r是根据下记的公式算出的： ｒ＝（ａ×Ｃ－Ｋ）／｛（１．０＋Ｃ）×ａ｝
ここで ｒ ： 希釈剤の調整比 ＝ＫＦ／（ＫＦ＋ＫＣＬ） 重量／重量 ａ ： 主原料への希釈比＝（ＫＦ＋ＫＣＬ）／Ｋ２ＴａＦ７ 重量／重量 Ｃ ： 副生塩の生成比 ＝ＫＦ／ＫＣＬ 重量／重量 Ｋ ： ０．２５０～０．３４０ から選ばれた定数 此处的r：稀释剂的配备比=KF/(KF+KCL)重量/重量a：对主原料的稀释比=（KF+KCL）/Ｋ２ＴａＦ７重量/重量C：副生盐的生成比=KF/KCL重量／重量 Ｋ:0.250～0.340，是通过以上公式选定的参数。
【請求項２】 上式で反応し副生したフッ化カリウム、塩化カリウム等の混合塩を再結晶し、これを金属ナトリウムを還元剤としてフッ化タンタル酸カリウムから金属タンタルを収得する反応に際し、希釈剤として再び使用することを特徴とする金属タンタルの製造法。
申请项目2 通过上述反应产生KF与KCL等副生混合盐，将其再结晶回收，作为稀释剂重新利用于金属钠还原氟钽酸钾的制钽过程中 【発明の詳細な説明】 发明的详细说明 【０００１】0001
【発明の属する技術分野】 電子産業等に用いられる高純度の金属タンタルの製造において主原料の希釈剤として用いられるフッ素化合物は、製品のタンタル
を回収した後には、産業廃棄物として廃棄されていた。本技術は、この産業廃棄物を発生させない金属タンタルの製造法を提供する。
发明所属的技术领域 在用于电子产业的高纯度金属钽的制造中，其主原料的稀释剂氟化物在金属钽回收后，作为产业废弃物而被废弃。本技术是在不产生产业废弃物的基础上，提供金属钽的制造方法。 【０００２】0002
【従来の技術】 自然界に存在するタンタル（原子記号Ｔａ）は、通常は酸化物の状態でニオブ（原子記号Ｎｂ）と共に採掘される。ニオブは、元素の周期律表でタンタルと同じ族にあり、両者は極めて似た性質を持っている。このため工業的には、予め化学的な予備操作を行い、両者を完全に分離してから各々の金属の精製を行っている。
传统的技术 自然界存在的钽（原子符号Ta），通常以氧化物的形态与铌共同被开采出来。铌与钽在元素周期表的同一族，二者化学性质非常相近。因此在冶金工业中，通过化学预备操作将两者完全分离，再进行精制冶炼。 【０００３】0003
この化学的な予備操作で生成されるタンタルの中間的な原料は、化学式ではＫ２ＴａＦ７で、フッ化タンタル酸カリウムと呼ばれている。金属タンタルを製造するには、この中間原料を金属ナトリウムを用いて還元する方法が一般的である。この反応式は下記の通り。
化学预备操作所生成的钽中间原料化学式是Ｋ２ＴａＦ７，学名氟钽酸钾。一般的金属钽精制冶炼方法是用金属钠将氟钽酸钾还原。反应式如下： Ｋ２ＴａＦ７ ＋ ５Ｎａ ＝ Ｔａ ＋２ＫＦ ＋ ５ＮａＦ
【０００４】この還元反応は、空気を絶った雰囲気下で摂氏１０００度近い高温で行われ、所定の比表面積を持つ金属タンタルを粉末状で収得する。昨今は、電子産業界より各種の比表面積を持った金属タンタル粉末が要求されている。この比表面積の大小を調整する方法として主原料のフッ化タンタル酸カリウムに対し、フッ化カリウム、塩化カリウムまたは塩化ナトリウム等の無機塩が希釈剤として使用することが提案されている。（特開昭４８－４３００６号、特開昭６２－２７８２１０号公報参照） 一般的には、希釈剤の量を増せば増す程、収得するタンタル粉末の比表面積は大きくなる。
0004：通过在真空摄氏1000℃的环境下进行的钠还原反应，可以得到不同比表面积的金属钽粉末。目前在电子产业，需求不同比表面积的金属钽粉。为了调整比表面积的大小，主要方法是对主原料氟钽酸钾使用KF、KCL或者是NaCL等不同的无机盐作为稀释剂。（参照特开昭48-43006号、特开昭62-278210号公报）。一般情况下，稀释盐的量越增加就可以得到比表面积越大的钽粉。
【０００５】特に最近は、電子部品の小型、軽量化が進み、電子産業界からは、より大きな比表面積を持つタンタル粉末への要望が強く、このため還元反応時に使用する希釈剤としての無機塩の量は、徐々に増加する傾向にある。しかし一部には、比表面積の小さいタンタル粉末の要望もある。タンタルの製造法は、バッチ方式で行われ反応が終了すると生成物は冷却される。冷却後には比重の重いタンタルが反応器の底部に沈殿し、かつ比重の軽い無機塩類は反応器の上部に堆積した状態で取り出される。生成物としては、金属タンタルの他に反応式の右辺に書かれたフッ化カリウム、フッ化ナトリウム及び希釈剤として使用された無機塩である。この中で金属タンタル以外は全て水に溶解する。
0005：由其是最近，随着电子产品的小型、轻量化，电子产业对更大比表面积钽粉的需求欲望也越来强烈，于此相应，还原反应时使用稀释剂-无机盐的量也在逐渐增加。但并不是所有的钽粉需求都向着大比表面积发展，也有对小比表面积钽粉的需求。钽的制造方法是反应后将生成物冷却，冷却后比重较大的钽会沉淀在反应弹的底部，比重轻的无机盐类则在上部堆积。在生成物中，包含了除钽以外的化学反应式右边部分的KF、NaF以及作为稀释剂的无机盐，除钽之外这些盐类都可以溶入水中。
【０００６】タンタルの回収操作で最初に行われるのは、水洗である。水に溶解した全ての無機塩は、排水処理工程に送られる。これは水に溶解したフッ化物は有害性があり特に植物を枯渇させる性質があるため、そのまま廃棄できない。このため通常は石灰や炭酸カルシウムまたは塩化カルシウム等のカルシウム化合物と化学反応させ、フッ素分を水に不溶性のフッ化カルシウムとして固形化し回収する。
0006 初始的钽分离操作是水洗。将完全溶于水的无机盐都排到下水道，而溶于水的氟化物是有害的，特别是具有使植物枯竭的性质，所以并不能任意排放。通常的处理方法是用石灰、碳化钙、氯化钙等钙的化合物与其反应，使氟化物都转化为不溶于水的氟化钙，再固化回收。
【０００７】このようにして回収されるフッ化カルシウムの量は、収得するタンタルの品質により異なるが、通常は製品１重量に対し数倍重量から時には１０倍重量以上に達し、この処理方法はタンタル製造に際して極めて重要な仕事となっている。これ等のフッ化カルシウムは、本来ならば弗素原料として、再度工業的に利用することが本筋であるが、タンタル製造工程から回収されるフッ化カルシウムは各種の不純物を含み、その純度を上げることが技術的に難しいため、殆どが産業廃棄物として埋立て処理されているのが実情である。国土の狭い日本では、産業廃棄物の埋立て場は年々、その数と処理能力が減少しており、埋立て可能年数は後、数年ともいわれている。このためタンタル製造業界では、上記のような産業廃棄物を発生しない製法の確立が強く望まれている。 通过上述方法回收的氟化钙的量会根据钽粉的品级而不同，通常情况下1单位的钽产品对数倍或者十几倍的氟化钙，该项工程是制造钽粉过程中非常重要的一项工作。回收的氟化钙，按照常理都是作为生产氟的原料再度投入利用，但在制钽工艺中回收的氟化钙会含有各种不纯物，要提高其纯度在技术上尚有难度，所以最后都是作为产业废弃物而被埋起来。对于国土狭小的日本来讲，供产业废弃物埋入的土地面积正年年减少，处理能力也在变小，也许数年后将无处可埋。综上所述，钽粉制造业界都正想着如何在不产生产业废弃物的基础上制造钽粉。 【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の現状を解決するために考案された。本発明によれば、従来のような産業廃棄物を発生させず、さらに回収した無機塩を再び自らの工程に再利用できる。また排水処理工程が大幅に簡略化され排水処理に伴う薬品や廃棄物の処理に伴う費用が節減できる。問題は、各種の反応から副生する様々な組成をもつ無機塩群から、いかにして一定の組成の無機塩を回収するかである。回収された無機塩の組成を気にしなければ、水に溶解している無機塩から塩類を固形の状態で得ることは既存の技術でさほど困難でない。しかし回収された塩類の組成がバラバラであっては、これ等を再び利用するには回収ロット毎の組成分析や組成調整といった操作が必要になり、工業的には多大な労力を伴う。
本发明要解决的课题： 本发明是为了解决上述的现状。根据本发明，传统的产业废弃物将不再发生，并且可以将回收的无机盐循环用于制造工程。另外也能很大程度上简化废水处理工程，节减在废水处理过程中投入化学药品的费用、减少固体废弃物处理费用。问题是，如何将生产不同品级钽粉所产生的不同副生物组成的无机盐群都回收。如果不考虑被回收的无机盐成分，要从溶解于水的无机盐得到固体的盐类，现存的技术还是有困难的。但是被回收的无机盐成分确实是参差不齐的，如果要都回收利用，还必须分析每一批的成分再调整技术，务必会增加工业上的投入。 【０００９】
【課題を解決しようとする手段】タンタル製造工程で説明したように反応で副生する無機塩は、通常はフッ化カリウム（ＫＦと略す）、塩化カリウム（ＫＣＬと略す）およびフッ化ナトリウム（ＮａＦと略す）の混合物である。これ等の組成は、各反応ロットにより一定ではない。この理由は、収得するタンタルの比表面積により希釈剤の量が異なるためである。一般的には、比表面積の大きいタンタル粉末を得ようとすれば、希釈剤の量を増やしてやらなくてはならないので副生する無機塩群の組成は一定とならない。 解决课题的手段：如前述，在制钽工艺中，反应所生的无机盐，通常是氟化钾（KF）、氯化钾（KCL）以及氟化钠（NaF）的混合物，其中各物质的比例每一批都不尽相同。当中理由是，根据不同比表面积的钽粉而加入的稀释剂是不同的。一般来讲，要得到比表面积大的钽粉就必须要增加稀释剂的剂量，所以混合物中各无机盐的成份并不是恒定不变的。
【００１０】本発明では、反応時に希釈剤として投入するフッ化カリウムと塩化カリウムの重量の混合比ｒを下記の計算式で求めた数量に調整する。 ｒ＝（ａ×Ｃ－Ｋ）／｛（１．０＋Ｃ）×ａ｝
ここで ｒ ： 希釈剤の調整比 ＝ＫＦ／（ＫＦ＋ＫＣＬ） 重量／重量 ａ ： 主原料への希釈比＝（ＫＦ＋ＫＣＬ）／Ｋ２ＴａＦ７ 重量／重量 Ｃ ： 副生塩の生成比 ＝ＫＦ／ＫＣＬ 重量／重量 Ｋ ： ０．２５０～０．３４０の間から選ばれる定数。 在本发明中，在反应时作为稀释剂投入的KF与KCL的重量混合比r可以通过下面的公式而求得：ｒ＝（ａ×Ｃ－Ｋ）／｛（１．０＋Ｃ）×ａ｝， 此处的r：稀释剂的配备比=KF/(KF+KCL)重量/重量a：对主原料的稀释比=（KF+KCL）/Ｋ２ＴａＦ７重量/重量C：副生盐的生成比=KF/KCL重量／重量 Ｋ:0.250～0.340，是通过以上公式选定的参数。 【００１１】
【発明の実施の形態】以下、発明について詳述する。従来の希釈剤の量の計算にあたっては、まず主原料への希釈比ａを決める。この値ａは、収得するタンタル粉末の比表面積に応じて経験的に決定する。例えば、比表面積で３０００ｃｍ２／ｇクラスの粉末を得たい場合は希釈比ａは約２．０とし比表面積で４０００ｃｍ２／ｇクラスの場合は希釈比ａは約３．０とする。比表面積が大きくなればなる程希釈比ａの値は大きくとる。次に希釈剤の調整比ｒについては、従来は０．５０を標準とし、一定値を選択していた。また反応後の副生塩の生成比Ｃについては成り行きまかせで特に配慮はしていないなかった。
本发明实施的形态：下文将对本发明进行详细叙述。历来稀释剂量的计算主要由稀释剂与主原料的稀释比a来决定的。此处的a值，由所需钽粉的比表面积再根据经验来决定。例如，想得到比表面积为3000cm2/g级别的钽粉，稀释比a大约