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METHOD FOR PRODUCING TITANIUM

Patent code P150012417
File No. 4009
Posted date Oct 16, 2015
Application number P2013-004010
Publication number P2014-133939A
Patent number P6095374
Date of filing Jan 11, 2013
Date of publication of application Jul 24, 2014
Date of registration Feb 24, 2017
Inventor
  • (In Japanese)宇田 哲也
  • (In Japanese)加登 裕也
  • (In Japanese)丸山 翔
  • (In Japanese)岸本 章宏
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人京都大学
Title METHOD FOR PRODUCING TITANIUM
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing titanium capable of efficiently obtaining a titanium alloy and capable of continuously producing metal titanium at a low cost by refining the titanium alloy.
SOLUTION: The method for producing titanium comprises: a step (1) of adding titanium tetrachloride to a mixture including magnesium and at least one kind of metal selected from bismuth and antimony to obtain a liquid alloy of the metal(s) and titanium; and a step (2) of performing refining treatment of removing the components other than titanium from the liquid alloy.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

金属チタンは、軽量、高強度、耐食性等の優れた特性を有することから、化学プラント、海洋開発、宇宙航空から民生用に至るまで広く利用されている。

この様な優れた特性を有するチタンの原料となるチタン酸化物は、資源量が豊富で広く分布しており、アルミニウムに次ぐコモンメタルになり得るポテンシャルを有しているにもかかわらず、金属チタンの普及が遅れている。これは、チタン酸化物を還元して金属へと製錬するための、効率のよい方法が確立されていないことが原因である。

金属チタンの工業的な製法としてはクロール法が一般的な方法である。クロール法は、四塩化チタン(TiCl4 )をMgにより還元して、スポンジ状の金属チタンとする還元工程と、スポンジ状の金属チタンから未反応Mg及び副生物(MgCl2 )を除去する分離工程を経て高純度の製品を製造する方法である。

しかしながら、この方法はバッチ法であるために、金属チタンの低コスト化、量産化が困難であるので製造コストが嵩み、製品価格が非常に高くなるという問題がある。このため、金属チタンを低コストで連続的に製造する方法の開発が望まれている。

このような金属チタンの製造方法として、反応帯域に、四塩化チタンと、金属マグネシウムと、塩化マグネシウムより比重が大きくかつ四塩化チタンとマグネシウムの反応温度で融解するチタンとの合金を生成する、チタンから分離可能な金属を装入し、チタンを該金属で捕捉合金化して反応帯域から取り出す方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。この方法においては、実施例において、例えば亜鉛が用いられており、反応帯域中で液体のZn-Ti合金と、副生成物である塩化マグネシウムとが生成し、反応帯域中で下層のZn-Ti合金、及び上層の塩化マグネシウムに分離する。更に、下層のZn-Ti合金を反応帯域の底部から抜き取って後工程に供することによりTi合金を製造する。

しかし、上述の方法では、チタンとの合金を生成する金属について十分に検討されていない。特許文献1の実施例では上記チタンとの合金を生成する金属として亜鉛等が用いられているが、亜鉛は蒸気圧が高い(沸点が低い)。このため、亜鉛が沸騰して反応帯域上部に移動しながら反応帯域を撹拌し、蒸留・凝縮を繰り返し、合金相と塩化マグネシウム相との良好な2相分離が得難いという問題がある。

また、気化した亜鉛がタンクの上部で冷却されて、液化して璧等に付着し、滴下して上層の塩化マグネシウムに混入してしまい、塩化マグネシウムの溶融塩電解によるマグネシウムの再生が困難となるおそれがある。

効率よくチタン合金を得ることができ、当該チタン合金を精製することで、金属チタンを低コストで連続的に製造することができるチタンの製造方法は、未だ開発されていない。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、チタンの製造方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
(1)ビスマスと、マグネシウムとを含む混合物に、四塩化チタンを添加して、チタン濃度が47at%以下である、ビスマスとチタンとの液体合金を得る工程1、及び
(2)前記液体合金から、前記チタン以外の成分を除去する精製処理を施す工程2
を含むことを特徴とするチタンの製造方法。

【請求項2】
 
前記精製処理は、電解精製及び蒸留精製から選択される少なくとも1種である、請求項1に記載の製造方法。

【請求項3】
 
前記工程1の後で、前記工程2の前に、前記液体合金を偏析させて、液体部分と、固体及び液体が共存する固液共存部分とに分離する工程を更に含む、請求項1又は2に記載の製造方法。

【請求項4】
 
記精製処理は電解精製であり、前記固液共存部分を425~930℃の温度でアノードに用いる、請求項3に記載の製造方法。

【請求項5】
 
前記精製処理は真空蒸留精製であり、前記固液共存部分を前記真空蒸留精製に用いる、請求項3に記載の製造方法。

【請求項6】
 
(1)アンチモンと、マグネシウムとを含む混合物に、四塩化チタンを添加して、チタン濃度が33at%以下である、アンチモンとチタンとの液体合金を得る工程1、及び
(2)前記液体合金から、前記チタン以外の成分を除去する精製処理を施す工程2
を含むことを特徴とするチタンの製造方法。

【請求項7】
 
前記精製処理は、電解精製及び蒸留精製から選択される少なくとも1種である、請求項6に記載の製造方法。

【請求項8】
 
前記工程1の後で、前記工程2の前に、前記液体合金を偏析させて、液体部分と、固体及び液体が共存する固液共存部分とに分離する工程を更に含む、請求項6又は7に記載の製造方法。

【請求項9】
 
前記精製処理は電解精製であり、前記固液共存部分を631~1010℃の温度でアノードに用いる、請求項8に記載の製造方法。

【請求項10】
 
前記精製処理は真空蒸留精製であり、前記固液共存部分を前記真空蒸留精製に用いる、請求項8に記載の製造方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
State of application right Registered
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