JP6806517B2 - アルカリ土類金属の製造装置及び製造方法 - Google Patents
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Description
[1]反応器と、前記反応器内に配置され、アルカリ土類金属の原料を収容する第1の容器と、前記反応器を加熱するヒータと、前記反応器に接続され、前記反応器内にアルカリ土類金属に対して不活性な不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、前記反応器に接続され、前記反応器内を真空状態に減圧する真空発生手段と、前記反応器内に配置され、前記真空発生手段により形成された真空状態で前記ヒータにより加熱されて気化したアルカリ土類金属を冷却して、表面にアルカリ土類金属を蒸着させるコレクタと、前記反応器内において前記コレクタの下方に配置され、前記コレクタの表面に蒸着したうえで前記ヒータによって昇温されたことにより融解されたアルカリ土類金属を回収する第2の容器と、を備えるアルカリ土類金属の製造装置。
[2][1]記載のアルカリ土類金属の製造装置であって、前記反応器は鉛直方向に沿って立設され、前記第1の容器は前記反応器内の下方に配置され、前記第2の容器は前記第1の容器の上方に配置されていることを特徴とするアルカリ土類金属の製造装置。
[3][2]記載のアルカリ土類金属の製造装置であって、前記コレクタを昇降するための昇降駆動装置を備えていることを特徴とするアルカリ土類金属の製造装置。
[4]反応器内を真空状態に減圧し、反応器内に配置された第1の容器に収容されたアルカリ土類金属の原料をヒータによって加熱して原料からアルカリ土類金属を気化させる加熱工程と、前記反応器内に配置されたコレクタを冷却することによって、前記加熱工程により前記原料から気化したアルカリ土類金属を前記コレクタの表面に蒸着させる蒸着工程と、アルカリ土類金属に対して不活性なガスを反応器内に供給して前記不活性なガスの雰囲気の非真空状態を形成するとともに、前記コレクタの冷却を終了し、前記蒸着工程により前記コレクタの表面に蒸着したアルカリ土類金属を前記ヒータによって昇温させて融解し、融解したアルカリ土類金属を前記反応器内において前記コレクタの下方に配置された第2の容器に回収する回収工程と、を備えるアルカリ土類金属の製造方法。
図1に示されるように、本実施形態のアルカリ土類金属の製造装置10は、反応器20と、ヒータ50とを備える、カルシウムを精製する装置である。尚、本実施形態の製造装置10は、カルシウムを精製する装置であるが、カルシウムに限定されず、ストロンチウム、バリウム等のアルカリ土類金属を精製することができる。
図2を用いて、本実施形態のアルカリ土類金属の製造方法を説明する。図2は、本実施形態のアルカリ土類金属の製造方法を説明する図であり、(a)は加熱・蒸着工程を、(b)は回収工程を示す。
まず、カルシウムの原料を充填した第1の容器30と、第2の容器40とを、反応器20内の下部に装入した後、反応器本体22の開口を閉塞するように上蓋部24を載置して、反応器20を封止する。そして、反応器20を製造装置10に装置し、真空発生手段16及び不活性ガス供給手段18を接続する。
ヒータ50による第1の容器の加熱を開始し、第1の容器30内の原料をカルシウムの沸点にまで真空状態を維持しながら加熱する。ヒータ50は、例えば、5[℃/min]の昇温速度で反応器20の下部を加熱し、原料からカルシウムを気化させる。
ヒータ50による原料加熱は継続され、冷媒が冷媒供給管路62に供給されていないことから、コレクタ60は次第に昇温され、コレクタ60表面の温度がカルシウムの融点に到達する。回収工程では、図2(b)に示されるように、蒸着工程によりコレクタ60の表面に蒸着した蒸着物Dをアルゴンガス雰囲気の非真空状態で融解し、反応器20内においてコレクタ60の鉛直方向下方に配置された第2の容器40に、融解した融解物Mを回収する。
内径130[mm]、全長650[mm]で材質インコネルの反応器20と、内径118[mm]、深さ50[mm]で材質チタンの容器30と、内径106[mm]、深さ50[mm]で材質チタンの容器40と、外径35[mm]、全長410[mm]で材質チタンのコレクタ60と、反応器20の外部で容器30,40の周囲に配置されたSiCヒータのヒータ50と備えた製造装置10(図1)を用いて、表1に示される組成のカルシウム原料から高純度のカルシウムを製造した。
…ドロッピングガイド, D…蒸着物, M…融解物。
Claims (4)
- 反応器と、
前記反応器内に配置され、アルカリ土類金属の原料を収容する第1の容器と、
前記反応器を加熱するヒータと、
前記反応器に接続され、前記反応器内にアルカリ土類金属に対して不活性な不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、
前記反応器に接続され、前記反応器内を真空状態に減圧する真空発生手段と、
前記反応器内に配置され、前記真空発生手段により形成された真空状態で前記ヒータにより加熱されて気化したアルカリ土類金属を冷却して、表面にアルカリ土類金属を蒸着させるコレクタと、
前記反応器内において前記コレクタの下方に配置され、前記コレクタの表面に蒸着したうえで前記ヒータによって昇温されたことにより融解されたアルカリ土類金属を回収する第2の容器と、を備えるアルカリ土類金属の製造装置。 - 請求項1記載のアルカリ土類金属の製造装置であって、
前記反応器は鉛直方向に沿って立設され、
前記第1の容器は前記反応器内の下方に配置され、
前記第2の容器は前記第1の容器の上方に配置されていることを特徴とするアルカリ土類金属の製造装置。 - 請求項2記載のアルカリ土類金属の製造装置であって、
前記コレクタを昇降するための昇降駆動装置を備えていることを特徴とするアルカリ土類金属の製造装置。 - 反応器内を真空状態に減圧し、反応器内に配置された第1の容器に収容されたアルカリ土類金属の原料をヒータによって加熱して原料からアルカリ土類金属を気化させる加熱工程と、
前記反応器内に配置されたコレクタを冷却することによって、前記加熱工程により前記原料から気化したアルカリ土類金属を前記コレクタの表面に蒸着させる蒸着工程と、
アルカリ土類金属に対して不活性なガスを反応器内に供給して前記不活性なガスの雰囲気の非真空状態を形成するとともに、前記コレクタの冷却を終了し、前記蒸着工程により前記コレクタの表面に蒸着したアルカリ土類金属を前記ヒータによって昇温させて融解し、融解したアルカリ土類金属を前記反応器内において前記コレクタの下方に配置された第2の容器に回収する回収工程と、を備えるアルカリ土類金属の製造方法。
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