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JP6036126B2 - Method for producing tungsten oxide and method for producing tungsten - Google Patents

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JP6036126B2 JP2012220639A JP2012220639A JP6036126B2 JP 6036126 B2 JP6036126 B2 JP 6036126B2 JP 2012220639 A JP2012220639 A JP 2012220639A JP 2012220639 A JP2012220639 A JP 2012220639A JP 6036126 B2 JP6036126 B2 JP 6036126B2
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Description

本発明は、酸化タングステンの製造方法及びタングステンの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing tungsten oxide and a method for producing tungsten.

特許文献1には、工具等のスクラップからタングステンを回収する方法が記載されている。この方法では、スクラップを硝酸ナトリウムで溶解することによりタングステン酸ナトリウムを得る。このタングステン酸ナトリウムをタングステン酸アンモニウムに変換する。その後に、タングステンカーバイドを回収している。   Patent Document 1 describes a method of recovering tungsten from scraps such as tools. In this method, sodium tungstate is obtained by dissolving scrap with sodium nitrate. This sodium tungstate is converted to ammonium tungstate. Thereafter, tungsten carbide is recovered.

特許文献2には、タングステン酸アンモニウム水溶液の製造方法が記載されている。この方法は、pHが9以上14以下であって不純物を含有するタングステン酸アルカリ金属塩水溶液を陰イオン交換樹脂に接触させる工程と、陰イオン交換樹脂に低濃度陰イオン含有溶液を接触させる工程と、を含んでいる。   Patent Document 2 describes a method for producing an ammonium tungstate aqueous solution. This method includes a step of bringing an alkali metal tungstate aqueous solution having a pH of 9 to 14 and containing impurities into contact with an anion exchange resin, and a step of bringing a low concentration anion containing solution into contact with the anion exchange resin. , Including.

非特許文献1は、希少金属の回収について記載されている。この回収においては、コーティングチップの被覆層の除去を行う。   Non-Patent Document 1 describes the recovery of rare metals. In this collection, the coating layer of the coating chip is removed.

特開2010−208909号公報JP 2010-208909 A 特開2011−184220号公報JP 2011-184220 A

平成19年度 エネルギー使用合理化技術開発 希少金属等高効率回収システムの開発事業 成果報告書 P242-2432007 Development of technology for rationalizing energy use Development project for highly efficient recovery system for rare metals, etc. Result report P242-243

ところで、希少金属の回収を行う場合には、塩素ガスが大気中に放出されることがある。この塩素ガスの放出量が増大すると、環境負荷が高まるという問題を引き起こす虞がある。   By the way, when collecting rare metals, chlorine gas may be released into the atmosphere. When the amount of released chlorine gas increases, there is a risk of causing a problem that the environmental load increases.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、塩素ガスの放出量を低減し、環境負荷を低減させることができる酸化タングステンの製造方法及びタングステンの製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a method for producing tungsten oxide and a method for producing tungsten that can reduce the amount of chlorine gas released and reduce the environmental load. Objective.

本発明に係る酸化タングステンの製造方法は、塩素ガスを含むプロセスガスの加熱雰囲気中に、不純物を含む炭化タングステンを曝して、前記不純物の塩化物、及び塩化タングステンを生成する第1の工程と、前記塩化タングステン及び塩素ガスを含む混合ガスから前記塩化タングステンを分離する第2の工程と、前記塩化タングステンを分離した後に、前記塩化タングステンを酸化して酸化タングステン及び塩素ガスを生成する第3の工程と、前記酸化タングステン及び塩素ガスから前記塩素ガスを分離して、前記酸化タングステンを得る第4の工程と、を備え、前記第4の工程で分離された塩素ガスは前記第1の工程で用いられる。   The method for producing tungsten oxide according to the present invention includes a first step in which tungsten carbide containing impurities is exposed to a heated atmosphere of a process gas containing chlorine gas to produce chlorides of the impurities and tungsten chloride. A second step of separating the tungsten chloride from the mixed gas containing tungsten chloride and chlorine gas; and a third step of oxidizing the tungsten chloride and generating tungsten oxide and chlorine gas after separating the tungsten chloride. And a fourth step of separating the chlorine gas from the tungsten oxide and chlorine gas to obtain the tungsten oxide, wherein the chlorine gas separated in the fourth step is used in the first step. It is done.

この製造方法では、第1の工程で不純物の塩化物を生成すると共に塩化タングステンが生成される。続いて、塩化タングステン及び塩素ガスを含む混合ガスから塩化タングステンを分離し、この分離した塩化タングステンを酸化して酸化タングステン及び塩素ガスを生成する。そして、酸化タングステン及び塩素ガスから塩素ガスを分離する。分離した塩素ガスは、第1の工程で用いられる。従って、この製造方法によれば、分離した塩素ガスを再度用いることにより、塩素ガスの放出量が低減されるので、環境負荷を低減させることができる。   In this manufacturing method, impurity chloride is generated and tungsten chloride is generated in the first step. Subsequently, tungsten chloride is separated from the mixed gas containing tungsten chloride and chlorine gas, and the separated tungsten chloride is oxidized to produce tungsten oxide and chlorine gas. And chlorine gas is isolate | separated from tungsten oxide and chlorine gas. The separated chlorine gas is used in the first step. Therefore, according to this manufacturing method, by using the separated chlorine gas again, the amount of released chlorine gas is reduced, so that the environmental load can be reduced.

また、本発明に係る製造方法の前記第1の工程では、前記塩素ガス、及び前記不純物を含む炭化タングステンは、前記不純物の塩化物の沸点未満の温度で加熱される。不純物の塩化物の沸点未満の温度範囲では、不純物の塩化物が液体又は固体となるので、不純物の塩化物を凝縮又は凝固して、凝縮又は凝固した不純物の塩化物を容易に除去することができる。   In the first step of the manufacturing method according to the present invention, the chlorine gas and the tungsten carbide containing the impurity are heated at a temperature lower than the boiling point of the impurity chloride. In the temperature range below the boiling point of the impurity chloride, the impurity chloride becomes a liquid or solid, so that the impurity chloride can be condensed or solidified to easily remove the condensed or solidified impurity chloride. it can.

また、本発明に係る製造方法では、前記プロセスガスは、塩素ガス及び不活性ガスの混合ガス、又は塩素ガスであり、前記第1の工程では、前記炭化タングステンは、750℃以上1000℃以下の温度で加熱される。塩素ガス及び不活性ガスの混合ガス、又は塩素ガス中において、不純物を含む炭化タングステンを750℃以上1000℃以下の温度で加熱すると、不純物の塩化物の生成が促進される。   In the manufacturing method according to the present invention, the process gas is a mixed gas of chlorine gas and an inert gas, or chlorine gas. In the first step, the tungsten carbide is 750 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower. Heated at temperature. When tungsten carbide containing impurities is heated at a temperature of 750 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower in a mixed gas of chlorine gas and inert gas, or chlorine gas, generation of impurity chlorides is promoted.

また、本発明に係る製造方法では、前記第1の工程において、前記塩化物は液体である。不純物の塩化物を液体とする場合、不純物の塩化物を気体の塩化タングステンから容易に分離することができる。   In the manufacturing method according to the present invention, in the first step, the chloride is a liquid. When the impurity chloride is liquid, the impurity chloride can be easily separated from gaseous tungsten chloride.

また、本発明に係る製造方法では、前記不純物は、コバルトである。このように不純物をコバルトとした場合でも、塩素ガスの放出量が低減され、環境負荷を低減させることができる。   In the manufacturing method according to the present invention, the impurity is cobalt. Thus, even when the impurity is cobalt, the amount of chlorine gas released is reduced and the environmental load can be reduced.

本発明に係るタングステンの製造方法では、塩素ガスを含むプロセスガスの加熱雰囲気中に、不純物を含む炭化タングステンを曝して、前記不純物の塩化物、及び塩化タングステンを生成する第1の工程と、前記塩化タングステン及び前記塩素ガスを含む混合ガスから前記塩化タングステンを分離する第2の工程と、前記塩化タングステンを分離した後に、前記塩化タングステンを還元してタングステン及び塩酸ガスを生成する第3の工程と、前記タングステン及び塩酸ガスから前記塩酸ガスを分離して、前記タングステンを得る第4の工程と、前記塩酸ガスを分離した後に、前記塩酸ガス及びケイ素を加熱して塩化ケイ素を生成する第5の工程と、前記塩化ケイ素及び酸素を加熱して酸化ケイ素及び塩素ガスを生成する第6の工程と、前記酸化ケイ素及び塩素ガスから前記塩素ガスを分離して、前記酸化ケイ素を得る第7の工程と、を備え、前記第7の工程で分離された塩素ガスは前記第1の工程で用いられる。   In the method for producing tungsten according to the present invention, a first step of producing a chloride of impurities and tungsten chloride by exposing tungsten carbide containing impurities in a heating atmosphere of a process gas containing chlorine gas; A second step of separating the tungsten chloride from the mixed gas containing tungsten chloride and the chlorine gas; and a third step of reducing the tungsten chloride and then producing tungsten and hydrochloric acid gas after separating the tungsten chloride. A fourth step of separating the hydrochloric acid gas from the tungsten and hydrochloric acid gas to obtain the tungsten, and a fifth step of separating the hydrochloric acid gas and then heating the hydrochloric acid gas and silicon to produce silicon chloride. A sixth step of heating the silicon chloride and oxygen to produce silicon oxide and chlorine gas; and Of silicon and separating the chlorine gas from the chlorine gas, the comprises a seventh step of obtaining a silicon oxide, wherein the seventh step in the separated chlorine gas is used in the first step.

この製造方法では、第1の工程で不純物の塩化物、及び塩化タングステンが生成される。続いて、塩化タングステン及び塩素ガスを含む混合ガスから塩化タングステンを分離し、この分離した塩化タングステンを還元してタングステン及び塩酸ガスを生成する。そして、塩酸ガスを分離した後に、分離した塩酸ガスとケイ素とを加熱して塩化ケイ素を生成し、その後塩化ケイ素及び酸素を加熱して酸化ケイ素及び塩素ガスを生成する。そして、この塩素ガスを第1の工程で用いる。従って、この製造方法によれば、生成した塩素ガスを再度用いることにより、塩素ガスの放出量が低減されるので、環境負荷を低減させることができる。   In this manufacturing method, impurity chloride and tungsten chloride are generated in the first step. Subsequently, tungsten chloride is separated from the mixed gas containing tungsten chloride and chlorine gas, and the separated tungsten chloride is reduced to produce tungsten and hydrochloric acid gas. Then, after separating the hydrochloric acid gas, the separated hydrochloric acid gas and silicon are heated to produce silicon chloride, and then the silicon chloride and oxygen are heated to produce silicon oxide and chlorine gas. This chlorine gas is used in the first step. Therefore, according to this manufacturing method, the amount of released chlorine gas is reduced by reusing the generated chlorine gas, so that the environmental load can be reduced.

また、本発明に係る製造方法の前記第1の工程では、前記塩素ガス、及び前記不純物を含む炭化タングステンは、前記不純物の塩化物の沸点未満の温度で加熱される。不純物の塩化物の沸点未満の温度範囲では、不純物の塩化物が液体又は固体となるので、不純物の塩化物を凝縮又は凝固して、凝縮又は凝固した不純物の塩化物を容易に除去することができる。   In the first step of the manufacturing method according to the present invention, the chlorine gas and the tungsten carbide containing the impurity are heated at a temperature lower than the boiling point of the impurity chloride. In the temperature range below the boiling point of the impurity chloride, the impurity chloride becomes a liquid or solid, so that the impurity chloride can be condensed or solidified to easily remove the condensed or solidified impurity chloride. it can.

また、本発明に係る製造方法では、前記プロセスガスは、塩素ガス及び不活性ガスの混合ガス、又は塩素ガスであり、前記第1の工程では、前記炭化タングステンは、750℃以上1000℃以下の温度で加熱される。塩素ガス及び不活性ガスの混合ガス、又は塩素ガス中において、不純物を含む炭化タングステンを750℃以上1000℃以下の温度で加熱すると、不純物の塩化物の生成が促進される。   In the manufacturing method according to the present invention, the process gas is a mixed gas of chlorine gas and an inert gas, or chlorine gas. In the first step, the tungsten carbide is 750 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower. Heated at temperature. When tungsten carbide containing impurities is heated at a temperature of 750 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower in a mixed gas of chlorine gas and inert gas, or chlorine gas, generation of impurity chlorides is promoted.

また、本発明に係る製造方法では、前記第1の工程において、前記塩化物は液体である。不純物の塩化物を液体とする場合、不純物の塩化物を気体の塩化タングステンから容易に分離することができる。   In the manufacturing method according to the present invention, in the first step, the chloride is a liquid. When the impurity chloride is liquid, the impurity chloride can be easily separated from gaseous tungsten chloride.

また、本発明に係る製造方法では、前記不純物は、コバルトである。このように不純物をコバルトとした場合でも、塩素ガスの放出量が低減され、環境負荷を低減させることができる。   In the manufacturing method according to the present invention, the impurity is cobalt. Thus, even when the impurity is cobalt, the amount of chlorine gas released is reduced and the environmental load can be reduced.

本発明によれば、塩素ガスの放出量を低減し、環境負荷を低減させることができる。   According to the present invention, the amount of chlorine gas released can be reduced, and the environmental load can be reduced.

一実施形態に係る酸化タングステンの製造方法の工程を示す図である。It is a figure showing a process of a manufacturing method of tungsten oxide concerning one embodiment. 一実施形態に係る酸化タングステンの製造方法の工程を示す図である。It is a figure showing a process of a manufacturing method of tungsten oxide concerning one embodiment. 一実施形態に係る酸化タングステンの製造方法で用いられる処理装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure of the processing apparatus used with the manufacturing method of tungsten oxide which concerns on one Embodiment. 酸化反応装置の構成を簡略化して示す図である。It is a figure which simplifies and shows the structure of an oxidation reaction apparatus. 酸素除去装置の構成を簡略化して示す図である。It is a figure which simplifies and shows the structure of an oxygen removal apparatus. 一実施形態に係るタングステンの製造方法の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the manufacturing method of tungsten which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るタングステンの製造方法の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the manufacturing method of tungsten which concerns on one Embodiment. 還元反応装置の構成を簡略化して示す図である。It is a figure which simplifies and shows the structure of a reduction reaction apparatus. 一実施形態に係るタングステンの製造方法で用いられる処理装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure of the processing apparatus used with the manufacturing method of tungsten which concerns on one Embodiment. 酸化反応装置の構成を簡略化して示す図である。It is a figure which simplifies and shows the structure of an oxidation reaction apparatus.

以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る酸化タングステンの製造方法の実施形態を第1実施形態として説明し、本発明に係るタングステンの製造方法の実施形態を第2実施形態として説明する。   Hereinafter, an embodiment of a method for producing tungsten oxide according to the present invention will be described as a first embodiment with reference to the accompanying drawings, and an embodiment of a method for producing tungsten according to the present invention will be described as a second embodiment.

第1実施形態の酸化タングステンの製造方法では、不純物を含む炭化タングステンから不純物を除去した後に酸化タングステンを製造する。ここで、不純物を含む炭化タングステンとしては、例えば金属コバルトを不純物として含むタングステン製の工具が挙げられる。タングステン製の工具の表面には、窒化チタン(TiN)等のチタン化合物がコーティングされている。以下では、このタングステン製の工具から酸化タングステンを製造する工程について説明する。   In the tungsten oxide manufacturing method of the first embodiment, tungsten oxide is manufactured after removing impurities from tungsten carbide containing impurities. Here, as the tungsten carbide containing impurities, for example, a tungsten tool containing metallic cobalt as impurities can be cited. The surface of the tungsten tool is coated with a titanium compound such as titanium nitride (TiN). Below, the process of manufacturing tungsten oxide from this tungsten tool will be described.

図1及び図2は、本実施形態に係る酸化タングステンの製造方法の主要な工程を示す図である。工程S1(第1の工程)は、塩素ガス中で不純物を含む炭化タングステンを加熱処理する工程である。工程S1では、塩素ガスを含むプロセスガスの加熱雰囲気中に、不純物を含む炭化タングステンを曝して、不純物の塩化物、及び塩化タングステンを生成する。   1 and 2 are diagrams showing main steps of the tungsten oxide manufacturing method according to the present embodiment. Step S1 (first step) is a step of heat-treating tungsten carbide containing impurities in chlorine gas. In step S1, tungsten carbide containing impurities is exposed to a heated atmosphere of a process gas containing chlorine gas to produce impurity chlorides and tungsten chloride.

工程S1は、例えば、図3に示す処理装置10の反応炉11で行われる。処理装置10は、反応炉11と、冷却トラップ12と、貯留タンク13とを備えている。反応炉11は、複数の段部を有する載置棚11aを備えている。載置棚11aは、支持棒11bによって吊り下げて支持されている。載置棚11aには、例えばコバルトを14%含む炭化タングステン製の工具である被処理物M1が個々の段部に、工具を破砕した状態で載置される。   Step S1 is performed, for example, in the reaction furnace 11 of the processing apparatus 10 shown in FIG. The processing apparatus 10 includes a reaction furnace 11, a cooling trap 12, and a storage tank 13. The reaction furnace 11 includes a mounting shelf 11a having a plurality of steps. The mounting shelf 11a is supported by being suspended by a support bar 11b. On the mounting shelf 11a, an object to be processed M1, which is a tungsten carbide tool containing, for example, 14% cobalt, is placed on each step portion in a state where the tool is crushed.

また、反応炉11には、ガス導入口11cが設けられている。このガス導入口11cからは、プロセスガスG1が反応炉11に供給される。プロセスガスG1は、塩素ガスと不活性ガスとの混合ガス、又は実質的に100%の塩素ガスである。不活性ガスとしては、例えば窒素、ヘリウム、アルゴン、ネオン、又はキセノン等を用いることができる。具体的には、例えば、500ml/分の塩素ガス、及び5000ml/分の窒素が反応炉11に供給される。また、反応炉11には、載置棚11aを囲むように設けられたヒータ11dを有する。このヒータ11dにより、被処理物M1の周囲の塩素ガスを含む雰囲気が、例えば1000℃となるように加熱される。また、反応炉11には、ガス排出口11eが設けられている。   The reaction furnace 11 is provided with a gas introduction port 11c. The process gas G1 is supplied to the reaction furnace 11 from the gas inlet 11c. The process gas G1 is a mixed gas of chlorine gas and inert gas, or substantially 100% chlorine gas. As the inert gas, for example, nitrogen, helium, argon, neon, xenon, or the like can be used. Specifically, for example, 500 ml / min of chlorine gas and 5000 ml / min of nitrogen are supplied to the reactor 11. Moreover, the reaction furnace 11 has a heater 11d provided so as to surround the mounting shelf 11a. By this heater 11d, the atmosphere containing chlorine gas around the workpiece M1 is heated to, for example, 1000 ° C. The reaction furnace 11 is provided with a gas discharge port 11e.

以上、工程S1が実行される反応炉11について説明した。しかし、工程S1を実行する装置としては反応炉11に限定されず、種々の装置を用いることが可能である。以下では、反応炉11を用いた場合における被処理物M1の反応プロセスについて説明する。   The reaction furnace 11 in which step S1 is executed has been described above. However, the apparatus for executing the step S1 is not limited to the reaction furnace 11, and various apparatuses can be used. Below, the reaction process of the to-be-processed object M1 in the case of using the reaction furnace 11 is demonstrated.

まず、載置棚11aの個々の段部に被処理物M1を載置する。次に、ガス導入口11cから反応炉11内にプロセスガスG1を供給しつつ、ヒータ11dを用いてプロセスガスG1を加熱する。被処理物M1は、例えば1000℃の加熱雰囲気中で2時間曝される。この加熱により、工程S1の前に、被処理物M1にコーティングされている窒化チタンが塩素ガスによりエッチングされる。このとき、気体の塩化チタンと窒素とが気体として生成される。この塩化チタン及び窒素は、排気除去される。この反応を示す化学式は(1)となる。
TiN+2Cl→TiCl+(1/2)N(1)
First, the workpiece M1 is placed on each step of the placement shelf 11a. Next, the process gas G1 is heated using the heater 11d while supplying the process gas G1 into the reaction furnace 11 from the gas inlet 11c. For example, the workpiece M1 is exposed in a heated atmosphere of 1000 ° C. for 2 hours. By this heating, the titanium nitride coated on the workpiece M1 is etched with chlorine gas before step S1. At this time, gaseous titanium chloride and nitrogen are produced as gas. The titanium chloride and nitrogen are removed by exhaust. The chemical formula showing this reaction is (1).
TiN + 2Cl 2 → TiCl 4 + (1/2) N 2 (1)

続いて、工程S1が実行される。工程S1において、例えば、反応炉11内で被処理物M1を1000℃で加熱すると、コバルトが塩化されて塩化コバルトが生成される。また、一気圧において、塩化コバルトの融点は724℃であり、その沸点は1049℃であるので、生成された塩化コバルトは液体である。この塩化コバルトは、炉下部に溶融落下し除去される。   Subsequently, step S1 is performed. In step S1, for example, when the workpiece M1 is heated at 1000 ° C. in the reaction furnace 11, cobalt is chlorinated to produce cobalt chloride. Further, since the melting point of cobalt chloride is 724 ° C. and its boiling point is 1049 ° C. at one atmospheric pressure, the produced cobalt chloride is a liquid. This cobalt chloride is melted and dropped to the lower part of the furnace and removed.

また、反応炉11内の気圧を一気圧として、被処理物M1を1000℃で加熱すると、炭化タングステンが塩化され、塩化タングステンと炭素とが生成される。一気圧において、塩化タングステンの融点は275℃であり、その沸点は346.7℃であるので、生成された塩化タングステンは気体である。また、炭素は、一気圧において、その融点が反応炉11内の温度より高いので、固体として生成される。   Moreover, when the to-be-processed object M1 is heated at 1000 degreeC by making the atmospheric pressure in the reaction furnace 11 into 1 atmospheric pressure, tungsten carbide will be chlorinated and tungsten chloride and carbon will be produced | generated. At one atmospheric pressure, the melting point of tungsten chloride is 275 ° C., and its boiling point is 346.7 ° C., so that the produced tungsten chloride is a gas. Moreover, since carbon has a melting point higher than the temperature in the reaction furnace 11 at one atmospheric pressure, carbon is generated as a solid.

以上のように、工程S1では、液体の塩化コバルトと、気体の塩化タングステンと、固体の炭素とが生成される。ここで、生成された固体の炭素は、多孔質構造を有する多孔質炭素である。この多孔質炭素は、比表面積が非常に大きな活性炭として用いることができる。図2には、この工程S1の反応を示す化学式(2)及び(3)が示されている。
WC+3Cl→WCl+C (2)
Co+Cl→CoCl (3)
As described above, in step S1, liquid cobalt chloride, gaseous tungsten chloride, and solid carbon are generated. Here, the generated solid carbon is porous carbon having a porous structure. This porous carbon can be used as activated carbon having a very large specific surface area. FIG. 2 shows chemical formulas (2) and (3) showing the reaction in this step S1.
WC + 3Cl 2 → WCl 6 + C (2)
Co + Cl 2 → CoCl 2 (3)

化学式(2)の反応によって得られる塩化タングステンの生成は、載置棚11aに載置した炭化タングステンの粒子径が100μm以下である場合には、反応炉11内を1000℃に加熱してから約80分で終了する。そして、化学式(2)及び(3)の反応が終了した後には、反応炉11内にアルゴンガスが供給される。このアルゴンガスの供給によって、反応炉11内の塩素ガスがガス排出口11eから排出される。その後、載置棚11aに残留した炭素は400℃に冷却される。そして、載置棚11aは反応炉11から引き上げられ、その後に、残留した炭素が大気中に取り出される。   The production of tungsten chloride obtained by the reaction of the chemical formula (2) is about 1 hour after the inside of the reaction furnace 11 is heated to 1000 ° C. when the particle diameter of tungsten carbide placed on the placing shelf 11a is 100 μm or less. Finish in 80 minutes. And after reaction of Chemical formula (2) and (3) is complete | finished, argon gas is supplied in the reaction furnace 11. FIG. By supplying the argon gas, the chlorine gas in the reaction furnace 11 is discharged from the gas discharge port 11e. Thereafter, the carbon remaining on the mounting shelf 11a is cooled to 400 ° C. And the mounting shelf 11a is pulled up from the reaction furnace 11, and the remaining carbon is taken out in air | atmosphere after that.

また、化学式(2)の反応により生じた塩化タングステン及びプロセスガスG1は、図3に示すように、例えば、ガス排出口11eから冷却トラップ12に排出される。   Further, the tungsten chloride and the process gas G1 generated by the reaction of the chemical formula (2) are discharged, for example, from the gas discharge port 11e to the cooling trap 12, as shown in FIG.

ここで、塩化タングステンを凝縮する工程S2(第2の工程)が行われる。工程S2では、塩化タングステン及び塩素ガスを含む混合ガスG2から塩化タングステンを分離する。   Here, step S2 (second step) for condensing tungsten chloride is performed. In step S2, tungsten chloride is separated from mixed gas G2 containing tungsten chloride and chlorine gas.

工程S2は、例えば、処理装置10の冷却トラップ12及び貯留タンク13で行われる。冷却トラップ12は、冷媒12aを備えている。冷媒12aは、冷却トラップ12内を循環する。貯留タンク13は、冷却トラップ12に接続されている。貯留タンク13には、冷却トラップ12で冷却された液体が貯留される。なお、工程S2を実行する装置としては冷却トラップ12及び貯留タンク13に限定されず、塩化タングステンを凝縮可能な冷却装置であれば、種々の装置を用いることができる。以下では、冷却トラップ12及び貯留タンク13を用いて混合ガスG2を処理する方法について説明する。   Process S2 is performed by the cooling trap 12 and the storage tank 13 of the processing apparatus 10, for example. The cooling trap 12 includes a refrigerant 12a. The refrigerant 12 a circulates in the cooling trap 12. The storage tank 13 is connected to the cooling trap 12. The storage tank 13 stores the liquid cooled by the cooling trap 12. In addition, as an apparatus which performs process S2, it is not limited to the cooling trap 12 and the storage tank 13, As long as it is a cooling apparatus which can condense tungsten chloride, various apparatuses can be used. Below, the method to process mixed gas G2 using the cooling trap 12 and the storage tank 13 is demonstrated.

工程S2において、ガス排出口11eから冷却トラップ12に排出された混合ガスG2は、プロセスガスG1の沸点以上、且つ塩化タングステンの沸点以下の温度に冷却される。ここで、塩化タングステンの融点は275℃であり、その沸点は346.7℃である。また、プロセスガスG1の沸点は、275℃未満である。よって、混合ガスG2を、例えば280℃で冷却すると、冷却トラップ12内で塩化タングステンのみが液体となりプロセスガスG1は気体のままとなる。   In step S2, the mixed gas G2 discharged to the cooling trap 12 from the gas discharge port 11e is cooled to a temperature not lower than the boiling point of the process gas G1 and not higher than the boiling point of tungsten chloride. Here, the melting point of tungsten chloride is 275 ° C., and the boiling point thereof is 346.7 ° C. The boiling point of the process gas G1 is less than 275 ° C. Therefore, when the mixed gas G2 is cooled at, for example, 280 ° C., only tungsten chloride becomes a liquid in the cooling trap 12 and the process gas G1 remains a gas.

そして、液化された塩化タングステンは、貯留タンク13に貯留される。その後、塩化タングステンは、図4に示す酸化反応装置14へ送られる(図3の参照符号B1)。以上のように、工程S2では、塩化タングステンを液化することで、混合ガスG2から分離する。また、冷却トラップ12を通過したプロセスガスG1は、三方弁17を介して、処理装置10の外部へ排気されるか、又は再び反応炉11のガス導入口11cへ送られる。ここで、プロセスガスG1を再度ガス導入口11cに送る場合には、プロセスガスG1を無駄なく有効利用できる。   The liquefied tungsten chloride is stored in the storage tank 13. Thereafter, the tungsten chloride is sent to the oxidation reaction apparatus 14 shown in FIG. 4 (reference numeral B1 in FIG. 3). As described above, in step S2, tungsten chloride is liquefied to be separated from the mixed gas G2. Further, the process gas G1 that has passed through the cooling trap 12 is exhausted to the outside of the processing apparatus 10 via the three-way valve 17, or is sent to the gas inlet 11c of the reaction furnace 11 again. Here, when the process gas G1 is sent again to the gas inlet 11c, the process gas G1 can be effectively used without waste.

次に、塩化タングステンを加熱する工程S3が行われる。工程S3では、工程S2で凝縮された塩化タングステンが塩化タングステンの沸点以上の温度で加熱される。そして、塩化タングステンは、気化される。ここで、塩化タングステンを加熱する温度は、塩化タングステンの沸点が346.7℃であるので、例えば350℃とすることができる。   Next, step S3 of heating tungsten chloride is performed. In step S3, the tungsten chloride condensed in step S2 is heated at a temperature equal to or higher than the boiling point of tungsten chloride. Then, tungsten chloride is vaporized. Here, the temperature at which tungsten chloride is heated can be set to 350 ° C., for example, because the boiling point of tungsten chloride is 346.7 ° C.

続いて、塩化タングステンを酸化して酸化タングステン及び塩素ガスを生成する工程S4(第3の工程)が行われる。工程S4では、工程S3で気化された塩化タングステンと酸素とが例えば1100℃で加熱される。そして、酸化タングステンと塩素ガスとが生成される。酸化タングステンは、粉体として生成される。図2には、この工程S4の反応を示す化学式(4)が示されている。
WCl+(3/2)O→WO+3Cl (4)
Subsequently, step S4 (third step) is performed in which tungsten chloride is oxidized to produce tungsten oxide and chlorine gas. In step S4, the tungsten chloride and oxygen vaporized in step S3 are heated at 1100 ° C., for example. Then, tungsten oxide and chlorine gas are generated. Tungsten oxide is produced as a powder. FIG. 2 shows a chemical formula (4) indicating the reaction in this step S4.
WCl 6 + (3/2) O 2 → WO 3 + 3Cl 2 (4)

工程S3,S4は、例えば図4に示す酸化反応装置14で行われる。酸化反応装置14は、電気炉であり、ヒータ14bを備えている。酸化反応装置14には、例えば、500ml/分の塩化タングステンと、550ml/分の酸素とが供給される。   Steps S3 and S4 are performed, for example, in the oxidation reaction apparatus 14 shown in FIG. The oxidation reaction device 14 is an electric furnace and includes a heater 14b. For example, 500 ml / min tungsten chloride and 550 ml / min oxygen are supplied to the oxidation reaction device 14.

次に、酸化タングステンを取り出す工程S5が行われる。工程S5では、工程S4で生成された酸化タングステン、塩素ガス、及び残留酸素から、塩素ガス及び残留酸素からなる混合ガスC1と、酸化タングステンとを分離する。   Next, step S5 for taking out tungsten oxide is performed. In step S5, tungsten oxide is separated from the mixed gas C1 composed of chlorine gas and residual oxygen from the tungsten oxide, chlorine gas, and residual oxygen generated in step S4.

工程S5は、例えば図4に示すサイクロン15で行われる。サイクロン15は、酸化反応装置14で生成された酸化タングステン、塩素ガス、及び残留酸素を撹拌する。この撹拌により、粉体である酸化タングステンが落下し、気体の塩素ガス及び残留酸素はサイクロン15の外部に排出される。サイクロン15によって落下した酸化タングステンは、例えば、サイクロン15下部の容器に貯留される。容器に貯留された酸化タングステンは、例えば、炭素粉末と混合された後に焼成されることにより、炭化タングステンに変換される。なお、工程S5を実行する装置としてはサイクロン15に限定されず、例えば、サイクロン15に代えてフィルタを用いることもできる。   Step S5 is performed by, for example, the cyclone 15 shown in FIG. The cyclone 15 stirs the tungsten oxide, chlorine gas, and residual oxygen generated in the oxidation reaction device 14. By this stirring, tungsten oxide as powder falls, and gaseous chlorine gas and residual oxygen are discharged to the outside of the cyclone 15. The tungsten oxide dropped by the cyclone 15 is stored in, for example, a container below the cyclone 15. The tungsten oxide stored in the container is converted into tungsten carbide, for example, by being mixed with carbon powder and then baked. In addition, as an apparatus which performs process S5, it is not limited to the cyclone 15, For example, it can replace with the cyclone 15 and a filter can also be used.

次に、残留酸素を活性炭と反応させる工程S6が行われる。工程S6では、例えば図5に示すように、工程S5で分離された混合ガスC1が活性炭を有する処理装置16によって処理される。具体的には、処理装置16内の温度を例えば600℃とすると、処理装置16の活性炭によって、混合ガスC1のうち残留酸素のみが活性炭に吸着される。こうして、混合ガスC1は、残留酸素が除去されて塩素ガスに変換される。以上の工程S5,S6は、塩素ガスを、酸化タングステン及び混合ガスC1から分離する第4の工程に相当する。   Next, step S6 for reacting residual oxygen with activated carbon is performed. In step S6, for example, as shown in FIG. 5, the mixed gas C1 separated in step S5 is processed by the processing device 16 having activated carbon. Specifically, when the temperature in the processing apparatus 16 is 600 ° C., for example, only the residual oxygen in the mixed gas C1 is adsorbed on the activated carbon by the activated carbon of the processing apparatus 16. Thus, the mixed gas C1 is converted into chlorine gas by removing residual oxygen. The above steps S5 and S6 correspond to a fourth step of separating the chlorine gas from the tungsten oxide and the mixed gas C1.

工程S7では、処理装置16内の塩素ガスは、処理装置16から排出された後、プロセスガスG1として反応炉11のガス導入口11cに還流される。   In step S7, the chlorine gas in the processing apparatus 16 is exhausted from the processing apparatus 16, and then refluxed to the gas inlet 11c of the reaction furnace 11 as the process gas G1.

この製造方法では、工程S1で塩化コバルト及び塩化タングステンが生成される。工程S2で塩化タングステン及び塩素ガスを含む混合ガスから塩化タングステンが分離される。工程S3,S4で、分離された塩化タングステンが酸化されて酸化タングステン及び塩素ガスが生成される。そして、工程S5,S6で酸化タングステン及び塩素ガスから塩素ガスが分離され、分離した塩素ガスは再度工程S1で用いられる。従って、分離された塩素ガスが再度用いられることにより、塩素ガスの放出量が低減されるので、環境負荷を低減させることができる。このように、本実施形態では、塩素ガスの放出を抑えつつ、タングステン成分を抽出することができる。   In this manufacturing method, cobalt chloride and tungsten chloride are generated in step S1. In step S2, tungsten chloride is separated from the mixed gas containing tungsten chloride and chlorine gas. In steps S3 and S4, the separated tungsten chloride is oxidized to produce tungsten oxide and chlorine gas. In steps S5 and S6, chlorine gas is separated from tungsten oxide and chlorine gas, and the separated chlorine gas is used again in step S1. Therefore, when the separated chlorine gas is used again, the amount of released chlorine gas is reduced, so that the environmental load can be reduced. Thus, in this embodiment, the tungsten component can be extracted while suppressing the release of chlorine gas.

また、工程S1では、塩素ガス、及びコバルトを含む炭化タングステンは、塩化コバルトの沸点未満の温度で加熱される。従って、塩化コバルトは液体又は固体となるので、塩化コバルトは凝縮又は凝固される。よって、凝縮又は凝固された塩化コバルトは容易に除去される。   In Step S1, chlorine gas and tungsten carbide containing cobalt are heated at a temperature lower than the boiling point of cobalt chloride. Accordingly, since cobalt chloride becomes liquid or solid, cobalt chloride is condensed or solidified. Therefore, the condensed or solidified cobalt chloride is easily removed.

また、プロセスガスG1は、塩素ガス及び不活性ガスの混合ガス、又は塩素ガスであり、工程S1では、炭化タングステンは、750℃以上1000℃以下の温度で加熱される。このように、塩素ガス及び不活性ガスの混合ガス、又は塩素ガス中において、コバルトを含む炭化タングステンを750℃以上1000℃以下の温度で加熱すると、塩化コバルトの生成が促進される。   Further, the process gas G1 is a mixed gas of chlorine gas and inert gas, or chlorine gas. In step S1, tungsten carbide is heated at a temperature of 750 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower. As described above, when tungsten carbide containing cobalt is heated at a temperature of 750 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower in a mixed gas of chlorine gas and inert gas, or chlorine gas, the production of cobalt chloride is promoted.

以下では、第2実施形態のタングステンの製造方法について説明する。本実施形態のタングステンの製造方法では、不純物を含む炭化タングステンから不純物を除去した後にタングステンを製造する。ここでは、第1実施形態同様、タングステン製の工具からタングステンを製造する工程について説明する。   Below, the manufacturing method of tungsten of a 2nd embodiment is explained. In the tungsten manufacturing method of this embodiment, tungsten is manufactured after removing impurities from tungsten carbide containing impurities. Here, as in the first embodiment, a process of manufacturing tungsten from a tungsten tool will be described.

図6及び図7は、本実施形態に係るタングステンの製造方法の主要な工程を示す図である。図6中の工程S11〜S13は、第1実施形態の工程S1〜S3と同じ内容であるため、詳細な説明を省略する。   6 and 7 are diagrams showing main steps of the tungsten manufacturing method according to the present embodiment. Steps S11 to S13 in FIG. 6 are the same as steps S1 to S3 of the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.

工程S14(第3の工程)では、塩化タングステンを還元してタングステン及び塩素ガスを生成する。工程S14では、工程S13で気化された塩化タングステン及び水素が例えば1000℃で加熱される。そして、タングステンと塩酸ガスとが生成される。タングステンは、粉体として生成される。図7には、この工程S14の反応を示す化学式(5)が示されている。
WCl+3H→W+6HCl (5)
In step S14 (third step), tungsten chloride is reduced to produce tungsten and chlorine gas. In step S14, the tungsten chloride and hydrogen vaporized in step S13 are heated at 1000 ° C., for example. Then, tungsten and hydrochloric acid gas are generated. Tungsten is produced as a powder. FIG. 7 shows a chemical formula (5) indicating the reaction in this step S14.
WCl 6 + 3H 2 → W + 6HCl (5)

工程S14は、例えば図8に示す還元反応装置24で行われる。還元反応装置24は、電気炉であり、ヒータ24bを備えている。還元反応装置24には、例えば500m/分の塩化タングステンと、550m/分の水素ガスとが供給される。   Step S14 is performed by, for example, the reduction reaction device 24 shown in FIG. The reduction reaction device 24 is an electric furnace and includes a heater 24b. For example, 500 m / min tungsten chloride and 550 m / min hydrogen gas are supplied to the reduction reaction device 24.

次に、タングステンを取り出す工程S15が行われる。工程S15では、工程S14で生成されたタングステン、塩酸ガス、及び残留水素から、塩酸ガス及び残留水素からなる混合ガスC2と、タングステンとを分離する。   Next, step S15 for taking out tungsten is performed. In step S15, tungsten is separated from the mixed gas C2 composed of hydrochloric acid gas and residual hydrogen from the tungsten, hydrochloric acid gas, and residual hydrogen generated in step S14.

工程S15は、例えば図8に示すサイクロン25で行われる。サイクロン25は、サイクロン15と同様に、タングステン、塩酸ガス、及び残留酸素を撹拌する。そして、気体の塩酸ガス及び残留水素はサイクロン25の外部に排出される。サイクロン25によって落下したタングステンは、例えばサイクロン25下部の容器に貯留される。なお、工程S15を実行する装置としてはサイクロン25に限定されない。また、工程S14,S15に代えて、還元反応装置24で塩化タングステンとメタンガスとを反応させるようにしてもよい。この反応を示す化学式(6)を以下に示す。
WCl+(3/2)CH→WC+6HCl+(1/2)C (6)
Step S15 is performed by, for example, a cyclone 25 shown in FIG. Similarly to the cyclone 15, the cyclone 25 agitates tungsten, hydrochloric acid gas, and residual oxygen. Then, gaseous hydrochloric acid gas and residual hydrogen are discharged to the outside of the cyclone 25. Tungsten dropped by the cyclone 25 is stored in a container below the cyclone 25, for example. In addition, as an apparatus which performs process S15, it is not limited to the cyclone 25. FIG. Further, instead of steps S14 and S15, the reduction reaction device 24 may react tungsten chloride with methane gas. The chemical formula (6) showing this reaction is shown below.
WCl 6 + (3/2) CH 4 → WC + 6HCl + (1/2) C (6)

化学式(6)の反応では、工程S15でタングステンが得られる代わりに、炭化タングステン及び炭素が粉体として得られる。また、化学式(6)の反応では、工程S15と同様に、塩酸ガスが得られる。   In the reaction of the chemical formula (6), tungsten carbide and carbon are obtained as powder instead of obtaining tungsten in step S15. In the reaction of chemical formula (6), hydrochloric acid gas is obtained as in step S15.

次に、塩酸ガスをケイ素と反応させる工程S16(第5の工程)が行われる。工程S16では、工程S15で得られた塩酸ガス、残留水素、及び金属シリコンを加熱して塩化ケイ素を生成する。   Next, step S16 (fifth step) in which hydrochloric acid gas is reacted with silicon is performed. In step S16, the hydrochloric acid gas, residual hydrogen, and metallic silicon obtained in step S15 are heated to generate silicon chloride.

工程S16は、例えば、図9に示す処理装置10と同一構成の処理装置30の反応炉11で行われる。反応炉11の載置棚11aには、金属シリコンM3が載置される。反応炉11のガス導入口11cからは、混合ガスC2が反応炉11に供給される。また、反応炉11のヒータ11dにより、金属シリコンM3の周囲の塩酸ガスを含む雰囲気が、例えば900℃〜1100℃となるように加熱される。   Step S16 is performed, for example, in the reaction furnace 11 of the processing apparatus 30 having the same configuration as the processing apparatus 10 shown in FIG. The metal silicon M3 is placed on the placement shelf 11a of the reaction furnace 11. A mixed gas C <b> 2 is supplied to the reaction furnace 11 from the gas inlet 11 c of the reaction furnace 11. In addition, the atmosphere containing hydrochloric acid gas around the metal silicon M3 is heated by the heater 11d of the reaction furnace 11 to be, for example, 900 ° C. to 1100 ° C.

金属シリコンM3及び塩酸ガスを例えば一気圧の下で900℃〜1100℃で加熱すると、金属シリコンM3が塩化され、塩化ケイ素と水素とが生成される。また、一気圧において、塩化ケイ素の融点は−70℃であり、その沸点は57.6℃であるので、生成された塩化ケイ素は気体である。また、水素は、その沸点が反応炉11内の温度より低いので、気体である。図7には、この工程S16の反応を示す化学式(7)が示されている。
Si+4HCl→SiCl+2H (7)
When the metal silicon M3 and hydrochloric acid gas are heated at, for example, 900 ° C. to 1100 ° C. under one atmospheric pressure, the metal silicon M3 is chlorinated to generate silicon chloride and hydrogen. Further, at one atmospheric pressure, the melting point of silicon chloride is −70 ° C., and the boiling point thereof is 57.6 ° C. Therefore, the generated silicon chloride is a gas. Hydrogen is a gas because its boiling point is lower than the temperature in the reaction furnace 11. FIG. 7 shows a chemical formula (7) showing the reaction in this step S16.
Si + 4HCl → SiCl 4 + 2H 2 (7)

また、化学式(7)の反応により生じた塩化ケイ素及び水素ガスは、図9に示すように、例えば、ガス排出口11eから冷却トラップ12に排出される。   Further, the silicon chloride and hydrogen gas generated by the reaction of the chemical formula (7) are discharged from the gas discharge port 11e to the cooling trap 12, for example, as shown in FIG.

ここで、塩化ケイ素を凝縮する工程S17が行われる。工程S17では、塩化ケイ素及び水素ガスを含む混合ガスG4から塩化ケイ素が分離される。   Here, step S17 for condensing silicon chloride is performed. In step S17, silicon chloride is separated from the mixed gas G4 containing silicon chloride and hydrogen gas.

工程S17は、例えば、処理装置30の冷却トラップ12及び貯留タンク13で行われる。工程S17において、混合ガスG4は、水素ガスの沸点以上、且つ塩化ケイ素の沸点以下の温度に冷却される。ここで、一気圧において、塩化ケイ素の融点は−70℃であり、その沸点は57.6℃である。また、一気圧において、水素ガスの沸点は、塩化ケイ素の融点である−70℃未満である。よって、混合ガスG4を、例えば−20℃で冷却すると、冷却トラップ12内で塩化ケイ素のみが液体となり水素ガスは気体のままとなる。なお、工程S17を実行する装置としては、冷却トラップ12及び貯留タンク13に限られず、別の装置を用いてもよい。   Step S17 is performed, for example, in the cooling trap 12 and the storage tank 13 of the processing apparatus 30. In step S17, the mixed gas G4 is cooled to a temperature not lower than the boiling point of hydrogen gas and not higher than the boiling point of silicon chloride. Here, at one atmospheric pressure, the melting point of silicon chloride is −70 ° C., and the boiling point thereof is 57.6 ° C. Further, at one atmospheric pressure, the boiling point of hydrogen gas is less than −70 ° C., which is the melting point of silicon chloride. Therefore, when the mixed gas G4 is cooled at, for example, −20 ° C., only the silicon chloride becomes liquid in the cooling trap 12 and the hydrogen gas remains as a gas. In addition, as an apparatus which performs process S17, it is not restricted to the cooling trap 12 and the storage tank 13, You may use another apparatus.

工程S17で液化された塩化ケイ素は、酸化反応装置14と同一構成の図10に示す酸化反応装置34へ送られる(図9の参照符号B3)。このように、工程S17では、塩化ケイ素が液化されることにより、塩化ケイ素が混合ガスG4から分離される。また、冷却トラップ12を通過した水素ガスは、三方弁17を介して処理装置10の外部へ排気されるか、又は再び反応炉11のガス導入口11cへ送られる。   The silicon chloride liquefied in step S17 is sent to the oxidation reaction apparatus 34 shown in FIG. 10 having the same configuration as that of the oxidation reaction apparatus 14 (reference numeral B3 in FIG. 9). In this way, in step S17, silicon chloride is liquefied, so that silicon chloride is separated from the mixed gas G4. Further, the hydrogen gas that has passed through the cooling trap 12 is exhausted to the outside of the processing apparatus 10 via the three-way valve 17, or is sent again to the gas inlet 11 c of the reaction furnace 11.

次に、塩化ケイ素を加熱する工程S18が行われる。工程S18では、工程S17で凝縮された塩化ケイ素が塩化ケイ素の沸点以上の温度で加熱される。そして、塩化ケイ素は、気化される。ここで、塩化ケイ素を加熱する温度は、塩化ケイ素の沸点が57.6℃であるので、例えば80℃とすることができる。   Next, step S18 for heating silicon chloride is performed. In step S18, the silicon chloride condensed in step S17 is heated at a temperature equal to or higher than the boiling point of silicon chloride. And silicon chloride is vaporized. Here, since the boiling point of silicon chloride is 57.6 ° C., the temperature for heating silicon chloride can be set to, for example, 80 ° C.

続いて、塩化ケイ素を酸化して酸化ケイ素及び塩素ガスを生成する工程S19(第6の工程)が行われる。工程S19では、工程S18で気化された塩化ケイ素と酸素とが例えば110℃で加熱される。そして、酸化ケイ素と塩素ガスとが生成される。酸化ケイ素は、粉体として生成される。図7には、この工程S19の反応を示す化学式(8)が示されている。
SiCl+O→SiO+2Cl (8)
Subsequently, step S19 (sixth step) in which silicon chloride is oxidized to generate silicon oxide and chlorine gas is performed. In step S19, the silicon chloride and oxygen vaporized in step S18 are heated at 110 ° C., for example. Then, silicon oxide and chlorine gas are generated. Silicon oxide is produced as a powder. FIG. 7 shows a chemical formula (8) showing the reaction in this step S19.
SiCl 4 + O 2 → SiO 2 + 2Cl 2 (8)

工程S18,S19は、例えば図10に示す、酸化反応装置14と同一構成の酸化反応装置34で行われる。酸化反応装置34には、例えば、例えば500m/分の四塩化ケイ素と、490m/分の酸素とが供給される。   Steps S18 and S19 are performed in an oxidation reaction apparatus 34 having the same configuration as that of the oxidation reaction apparatus 14 shown in FIG. For example, for example, silicon tetrachloride at 500 m / min and oxygen at 490 m / min are supplied to the oxidation reaction device 34.

次に、酸化ケイ素を取り出す工程S20が行われる。工程S20では、工程S19で生成された酸化ケイ素、塩素ガス、及び残留酸素から、塩素ガス及び残留酸素からなる混合ガスC1と、酸化ケイ素とを分離する。   Next, step S20 for taking out silicon oxide is performed. In step S20, the mixed gas C1 composed of chlorine gas and residual oxygen and silicon oxide are separated from the silicon oxide, chlorine gas, and residual oxygen generated in step S19.

工程S20は、例えば、サイクロン15と同一構成の図10に示すサイクロン35で行われる。サイクロン35は、酸化反応装置34で生成された酸化ケイ素、塩素ガス、及び残留酸素を撹拌する。そして、混合ガスC1はサイクロン35の外部に排出される。酸化ケイ素は、例えば、サイクロン35下部の容器に貯留される。なお、工程S20は、サイクロン35以外の装置で行ってもよい。   Step S20 is performed by, for example, the cyclone 35 shown in FIG. 10 having the same configuration as the cyclone 15. The cyclone 35 agitates the silicon oxide, chlorine gas, and residual oxygen generated by the oxidation reaction device 34. The mixed gas C1 is discharged to the outside of the cyclone 35. For example, the silicon oxide is stored in a container below the cyclone 35. Note that step S20 may be performed by an apparatus other than the cyclone 35.

次に、残留酸素を活性炭と反応させる工程S21が行われる。工程S21の処理は、第1実施形態の工程S6と同一であるため、その説明を省略する。また、以上の工程S20,S21は、塩素ガスを、酸化ケイ素及び混合ガスC1から分離する第7の工程に相当する。そして、工程S22では、第1実施形態の工程S7と同様に、処理装置16内の塩素ガスがプロセスガスG1として反応炉11のガス導入口11cに還流される。   Next, step S21 for reacting residual oxygen with activated carbon is performed. Since the process of process S21 is the same as process S6 of 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted. Further, the above steps S20 and S21 correspond to a seventh step of separating the chlorine gas from the silicon oxide and the mixed gas C1. In step S22, as in step S7 of the first embodiment, the chlorine gas in the processing apparatus 16 is returned to the gas inlet 11c of the reaction furnace 11 as the process gas G1.

この製造方法では、工程S11で塩化コバルトと塩化タングステンとが生成される。工程S12で塩化タングステン及び塩素ガスを含む混合ガスから塩化タングステンが分離される。工程S13,S14において、分離された塩化タングステンが還元されてタングステン及び塩酸ガスが生成される。そして、工程S15で塩酸ガスが分離された後、工程S16で塩酸ガスとケイ素とが加熱されて四塩化ケイ素が生成される。工程S17〜S19で四塩化ケイ素及び酸素が加熱されて酸化ケイ素及び塩素ガスが生成された後、工程S20,S21で酸化ケイ素及び塩素ガスから塩素ガスが分離される。分離された塩素ガスは再度工程S11で用いられる。従って、分離された塩素ガスが再度用いられることにより、塩素ガスの放出量が低減されるので、環境負荷を低減させることができる。このように、本実施形態では、塩素ガスの放出を抑えつつ、タングステンを抽出することができる。   In this manufacturing method, cobalt chloride and tungsten chloride are generated in step S11. In step S12, tungsten chloride is separated from the mixed gas containing tungsten chloride and chlorine gas. In steps S13 and S14, the separated tungsten chloride is reduced to produce tungsten and hydrochloric acid gas. Then, after the hydrochloric acid gas is separated in step S15, the hydrochloric acid gas and silicon are heated in step S16 to generate silicon tetrachloride. After silicon tetrachloride and oxygen are heated in steps S17 to S19 to generate silicon oxide and chlorine gas, chlorine gas is separated from the silicon oxide and chlorine gas in steps S20 and S21. The separated chlorine gas is used again in step S11. Therefore, when the separated chlorine gas is used again, the amount of released chlorine gas is reduced, so that the environmental load can be reduced. Thus, in this embodiment, tungsten can be extracted while suppressing the release of chlorine gas.

また、工程S11では、第1実施形態と同様、塩化コバルトが液体又は固体となるので、塩化コバルトを凝縮又は凝固することによって容易に除去することができる。更に、第1実施形態と同様、プロセスガスG1は、塩素ガス及び不活性ガスの混合ガス、又は塩素ガスであり、コバルトを含む炭化タングステンは750℃以上1000℃以下の温度で加熱されるため、塩化コバルトの生成が促進される。   In step S11, as in the first embodiment, since cobalt chloride becomes a liquid or solid, it can be easily removed by condensing or solidifying cobalt chloride. Further, as in the first embodiment, the process gas G1 is a mixed gas of chlorine gas and inert gas, or chlorine gas, and tungsten carbide containing cobalt is heated at a temperature of 750 ° C. or more and 1000 ° C. or less. Production of cobalt chloride is promoted.

10,30…処理装置、G1…プロセスガス、M1…工具、S1,S11…第1の工程、S2,S12…第2の工程、S4,14…第3の工程、S5,S6,S15…第4の工程、S16…第5の工程、S19…第6の工程、S20,S21…第7の工程。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,30 ... Processing apparatus, G1 ... Process gas, M1 ... Tool, S1, S11 ... First step, S2, S12 ... Second step, S4, 14 ... Third step, S5, S6, S15 ... First 4 process, S16 ... 5th process, S19 ... 6th process, S20, S21 ... 7th process.

Claims (8)

塩素ガスを含むプロセスガスの加熱雰囲気中に、不純物を含む炭化タングステンを曝して、前記不純物の塩化物、及び塩化タングステンを生成する第1の工程と、
前記塩化タングステン及び塩素ガスを含む混合ガスから前記塩化タングステンを分離する第2の工程と、
前記塩化タングステンを分離した後に、前記塩化タングステンを酸化して酸化タングステン及び塩素ガスを生成する第3の工程と、
前記酸化タングステン及び塩素ガスから前記塩素ガスを分離して、前記酸化タングステンを得る第4の工程と、
を備え、
前記第4の工程で分離された塩素ガスを前記第1の工程に用い、
前記第1の工程では、前記塩素ガス及び前記炭化タングステンは、前記塩化物の沸点未満の温度で加熱される、酸化タングステンの製造方法。
A first step in which tungsten carbide containing impurities is exposed to a heated atmosphere of a process gas containing chlorine gas to produce chlorides of the impurities and tungsten chloride;
A second step of separating the tungsten chloride from the mixed gas containing tungsten chloride and chlorine gas;
After separating the tungsten chloride, oxidizing the tungsten chloride to produce tungsten oxide and chlorine gas;
A fourth step of separating the chlorine gas from the tungsten oxide and chlorine gas to obtain the tungsten oxide;
With
Using the chlorine gas separated in the fourth step in the first step ,
In the first step, the chlorine gas and the tungsten carbide are heated at a temperature lower than the boiling point of the chloride .
前記プロセスガスは、塩素ガス及び不活性ガスの混合ガス、又は塩素ガスであり、
前記第1の工程では、
前記炭化タングステンは、750℃以上1000℃以下の温度で加熱される、請求項1に記載の酸化タングステンの製造方法。
The process gas is a mixed gas of chlorine gas and inert gas, or chlorine gas,
In the first step,
The said tungsten carbide is a manufacturing method of the tungsten oxide of Claim 1 heated at the temperature of 750 degreeC or more and 1000 degrees C or less.
前記第1の工程において、前記塩化物は液体である、請求項1又は2に記載の酸化タングステンの製造方法。 The method for producing tungsten oxide according to claim 1 or 2 , wherein in the first step, the chloride is a liquid. 前記不純物は、コバルトである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の酸化タングステンの製造方法。 The said impurity is a manufacturing method of the tungsten oxide as described in any one of Claims 1-3 which is cobalt. 塩素ガスを含むプロセスガスの加熱雰囲気中に、不純物を含む炭化タングステンを曝して、前記不純物の塩化物、及び塩化タングステンを生成する第1の工程と、
前記塩化タングステン及び前記塩素ガスから前記塩化タングステンを分離する第2の工程と、
前記塩化タングステンを分離した後に、前記塩化タングステンを還元してタングステン及び塩酸ガスを生成する第3の工程と、
前記タングステン及び塩酸ガスから前記塩酸ガスを分離して、前記タングステンを得る第4の工程と、
前記塩酸ガスを分離した後に、前記塩酸ガス及びケイ素を加熱して塩化ケイ素を生成する第5の工程と、
前記塩化ケイ素及び酸素を加熱して酸化ケイ素及び塩素ガスを生成する第6の工程と、
前記酸化ケイ素及び塩素ガスから前記塩素ガスを分離して、前記酸化ケイ素を得る第7の工程と、
を備え、
前記第7の工程で分離された塩素ガスを前記第1の工程に用い、
前記第1の工程では、前記塩素ガス及び前記炭化タングステンは、前記塩化物の沸点未満の温度で加熱される、タングステンの製造方法。
A first step in which tungsten carbide containing impurities is exposed to a heated atmosphere of a process gas containing chlorine gas to produce chlorides of the impurities and tungsten chloride;
A second step of separating the tungsten chloride from the tungsten chloride and the chlorine gas;
After separating the tungsten chloride, a third step of reducing the tungsten chloride to produce tungsten and hydrochloric acid gas;
A fourth step of separating the hydrochloric acid gas from the tungsten and hydrochloric acid gas to obtain the tungsten;
After separating the hydrochloric acid gas, heating the hydrochloric acid gas and silicon to produce silicon chloride;
A sixth step of heating the silicon chloride and oxygen to produce silicon oxide and chlorine gas;
A seventh step of separating the chlorine gas from the silicon oxide and chlorine gas to obtain the silicon oxide;
With
Using the chlorine gas separated in the seventh step in the first step ,
In the first step, the chlorine gas and the tungsten carbide are heated at a temperature lower than the boiling point of the chloride .
前記プロセスガスは、塩素ガス及び不活性ガスの混合ガス、又は塩素ガスであり、
前記第1の工程では、
前記炭化タングステンは、750℃以上1000℃以下の温度で加熱される、請求項5に記載のタングステンの製造方法。
The process gas is a mixed gas of chlorine gas and inert gas, or chlorine gas,
In the first step,
The said tungsten carbide is a manufacturing method of tungsten of Claim 5 heated at the temperature of 750 degreeC or more and 1000 degrees C or less.
前記第1の工程において、前記塩化物は液体である、請求項5又は6に記載のタングステンの製造方法。 The method for producing tungsten according to claim 5 or 6 , wherein, in the first step, the chloride is a liquid. 前記不純物は、コバルトである、請求項5〜7のいずれか一項に記載のタングステンの製造方法。 The impurity is a cobalt, a manufacturing method of tungsten according to any one of claims 5-7.
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