[发明专利]金属钒的制造方法

说明书

本发明提供实现了低成本和节能化的高纯度金属钒的制造方法。一种金属钒的制造方法，其是将反应槽内的形成熔融盐电解浴的无机熔融盐中的一部分的无机熔融盐电解而生成钙、并通过上述钙将钒化合物热还原而制造金属钒的金属钒的制造方法，满足下述中的至少任一者：作为上述一部分的无机熔融盐，包含选自由钙的硫化物、硫酸化合物组成的组中的1种或2种以上；或作为上述钒化合物，为包含选自由钒硫化物、钒硫酸化合物、钒的硫代硫酸化合物、偏钒酸铵及硫酸氧钒组成的组中的1种或2种以上的混合钒化合物。

技术领域

本发明涉及金属钒、特别是高纯度的金属钒的制造方法。

背景技术

金属钒作为被覆材料、钛、铝、锆及钢中的添加剂、喷气机、导弹等的耐热材料、溅射靶、真空管蒸镀、合金系超导材料等而被广泛使用，因不辐射化的特性也作为核反应堆的材料被使用。

此外，金属钒由于在常温·常压下具有约2.2mass％的氢嵌入·脱嵌特性，所以被期待以单质金属作为氢嵌入材料。例如，作为可成为镍镉电池的替代品的Ni-氢电池的阴极，考虑了利用钒系的氢嵌入合金。

进而，还考虑了在钒氧化还原液流电池的电解液、或能量密度更高的钒-空气电池中的利用，作为未来技术的基础材料而被期待。

以往，作为制造金属钒的方法，有反复使用铝热反应(Thermite reaction) 和电子束熔炼法的方法。若简单地进行说明，则在该制造方法中，首先，将五氧化钒用铝进行热还原，制造包含较多铝和氧的粗钒。之后，使用电子束，反复进行所得到的粗钒的熔化·凝固而制造金属钒。根据该方法，通过反复进行熔化·凝固来谋求高纯度化，由此能够制造高纯度的钒。然而，在该制造方法中，由于需要装置及大的能量，并且费事，所以所制造的金属钒变得非常高价。

此外，作为其他的制造方法，开发了钒氧化物的Ca热还原法(参照专利文献1)。若采用该制造方法，则能够以低于上述的制造方法的成本由五氧化钒制造金属钒。然而，由于五氧化钒的熔点较低，所以所制造的金属钒容易成为粘固在制造工序中所使用的反应容器上的状态，不容易防止反应容器的还原物质等杂质的混入。

进而，作为其他的制造方法，有以钒的卤化物作为原料的金属钒的制造方法(参照专利文献1)。然而，钒的卤化物的处理非常难，并且由于用于除去制造途中生成的副产物的工艺设计复杂，所以装置的大型化难，没有达到实用化。

可是，近年来，进一步作为其他的金属钒的制造方法，正在开发采用了使用熔融电解将五氧化钒进行钙还原的技术的制造方法。该制造方法是将近年来作为氧化钛等金属的制造方法(新的还原法)而受到注目的技术 (所谓的“OS法”)应用于钒的制造中的方法。所谓“OS法”，若简单地进行说明，则为使用了熔融氯化钙的还原方法，为将“氯化钙-氧化钙电解法”与“钙热还原法”一体化而成的技术(参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：宫内彰彦、冈部徹“バナジウム及びバナジウム合金の新しい製造技術の開発”日本金属学会志、第74卷、第11号(2010)701-711 解说论文

专利文献2：日本专利第3981601号公报

非专利文献

非专利文献1：冈佑一、铃木亮辅“溶融塩化カルシウム浴を用いた酸化バナジウムの直接還元”日本金属学会志、第72号、第3卷(2008) 181-187

非专利文献2：R.O.Suzuki等.“Direct reduction of vanadium oxide inmolten CaCl₂”Mineral Processing and Extractive Metallurgy(Trans.Inst.Min.Metal.C)2008，Vol.117，No.2，108-112