JP2003193152A

JP2003193152A - モリブデン金属及びそれらの製造

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Publication number: JP2003193152A
Application number: JP2002319688A
Authority: JP
Inventors: Mohamed H Khan; モハメド・エイチ・カーン; Joel A Taube; ジョエル・エイ・トーベ
Original assignee: Cyprus Amax Minerals Co
Current assignee: Cyprus Amax Minerals Co
Priority date: 2001-11-06
Filing date: 2002-11-01
Publication date: 2003-07-09
Anticipated expiration: 2022-11-01
Also published as: PT1308526E; CA2405917A1; EP1308526B1; JP4030410B2; DE60206124T2; US20080190243A1; US7625421B2; HK1057384A1; DK1308526T3; DE60206124D1; EP1308526A1; ATE304614T1; US20030084754A1; US20030132559A1; CA2405917C; US20030213338A1; US6626976B2; US7132005B2; ES2248469T3

Abstract

(57)【要約】【課題】モリブデン金属を製造する従来の方法では複
数のバッチ工程が必要となるので、労働集約的で生産速
度が遅く製造コストが増加する。更に、各々の工程で別
々の加工装置が必要となるので、資本コスト及び維持費
が増加する。また、１gあたり約0.8平方メートル(m²/g)
以下の表面積を有するモリブデン金属が製造されるだけ
でありサイズが広く変化する可能性がある。【解決手段】モリブデン金属の新規な形態(12)、並び
にその製造装置(10)及び方法。モリブデン金属の新規な
形態は、好ましくは、実質的に2.5m²/gの表面積を有す
ることを特徴とする。また、モリブデン金属の新規な形
態は、好ましくは、比較的均一なサイズを有することを
特徴とする。本発明の好ましい態様は、前駆物質(14)を
還元性ガス(62)の存在下において第一温度まで加熱し、
第一温度を少なくとも一回上昇させて、前駆物質を還元
し、モリブデン金属生成物を形成させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般にモリブデンに
関するものであり、更に詳しくは、モリブデン金属及び
その製造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】モリブデン(Mo)は、硬質で、展性、延性
であって、且つ他の望ましい特性の中では、高い融点を
有する銀色又は白金色の金属化学元素である。したがっ
て、モリブデンは、金属合金のための添加剤として広く
用いられ、金属合金に対して種々の特性を付与し、金属
合金の特性を向上させる。例えば、モリブデンは、特に
高温用途のための硬化剤として用いることができる。し
かしながら、モリブデンは、純粋な形態では天然に産出
しない。その代わりに、モリブデンは化合物の状態で産
出する。例えば、モリブデンは、典型的には、輝水鉛鉱
(二硫化モリブデン，MoS₂)として存在する。輝水鉛鉱を
ばい焼することにより加工して、酸化モリブデン(VI)，
MoO₃を形成させることができる。

【０００３】酸化モリブデン(VI)は、他の金属、例えば
鋼及び鉄と直接組み合わさって、それらの合金を形成す
ることができ、又は更に、酸化モリブデン(VI)を加工し
て、純粋なモリブデンを形成させることができる。その
純粋な状態では、モリブデン金属は、強靭であって且つ
延性があり、また中程度の硬度、高い伝熱性、高度の耐
腐蝕性、及び低い熱膨張率を特徴としている。したがっ
て、モリブデン金属は、電気的に加熱されたガラス炉に
おける電極用に、核エネルギー用途のために、並びにミ
サイル、ロケット及び航空機で用いられる鋳造部材のた
めに用いることができる。また、モリブデン金属は、Ｘ
線管、電子管及び電気炉等の高温に暴露される種々の電
気的用途におけるフィラメント材料として用いることも
できる。更に、他の使用又は用途としては、モリブデン
金属は、しばしば、(例えば、石油精製において)触媒と
しても用いられる。

【０００４】その純粋な状態のモリブデン金属を製造す
る方法が開発されてきた。かかる方法は二段法を含む。
第一の工程では、三酸化モリブデンと二モリブデン酸ア
ンモニウムとの混合物を、第一炉(例えば、ロータリー
キルン又は流動床式炉)に導入して、次式： (1) 2(NH₄)MoO₄ + 2MoO₃ → 3MoO₂ + 4H₂O + N₂(g) によって表されるように、二酸化モリブデンを生成させ
る。第二の工程では、二酸化モリブデンを第二炉(例え
ば、プッシャー式炉)へと移し、水素と反応させて、例
えば次式： (2) MoO₂ + 2 H₂(g) → Mo + 2H₂O によって表されるように、モリブデン粉末を形成させ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、モリブ
デン金属を製造するこの方法では複数のバッチ工程が必
要となるので、労働集約的で、生産速度が遅く、製造コ
ストが増加する。更に、この方法は、各々の工程で別々
の加工装置(例えば、炉)が必要となるので、資本コスト
及び維持費が増加する。そのうえこれらの方法によって
は、１gあたり約0.8平方メートル(m²/g)以下の表面積を
有するモリブデン金属が製造されるだけであり、サイズ
が広く変化する可能性がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】モリブデン金属の新規な
形態は、BET分析によると、実質的に2.5 m²/gの表面積
によって特徴付けられる。モリブデン金属の他の新規な
形態は、走査電子顕微鏡によって認められるように、実
質的に均一なサイズによって特徴付けられる。

【０００７】また、モリブデン金属を製造するための装
置及び方法も開示する。前駆物質からモリブデン金属を
製造する装置は、少なくとも２つの加熱ゾーンを有する
炉と、その炉を貫通するプロセス管とを含むことができ
る。前駆物質を、プロセス管へと導入し、炉の少なくと
も２つの加熱ゾーンの各々の中を移動させることができ
る。次に、プロセスガスをプロセス管へと導入し、前駆
物質とプロセスガスとを反応させて、モリブデン金属を
形成させることができる。

【０００８】前駆物質からモリブデン金属を製造する方
法は：還元性ガスの存在下で、前駆物質を第一温度まで
加熱する工程、及び第一温度を少なくとも一回上昇させ
て、前駆物質を還元し、モリブデン金属を形成させる工
程を含むことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の例示的及び現時点での好
ましい態様を添付の図面で説明する。モリブデン金属12
を製造するために用いることができる装置10(図１)を、
図示し、説明する。簡単に言えば、モリブデン金属は、
天然には産出しないが、例えば鉱石のような化合物の状
態で産出する。モリブデン鉱を加工して、酸化モリブデ
ン(VI)(MoO₃)を形成させることができ、更にそれを、二
モリブデン酸アンモニウム及び水素の存在下で加工し
て、純粋なモリブデン金属を形成させることができる。
モリブデン金属を製造するための慣用的なバッチ法は、
時間がかかり比較的費用がかかる。その代わりに、特に
工業用途又は商業用途については、連続プロセスでモリ
ブデン金属を製造することが望ましいであろう。種々の
用途については、慣用的な方法で製造されるモリブデン
金属に比べて、比較的均一なサイズ及び／又はより大き
な表面積対質量比を有するモリブデン金属を製造するこ
とも望ましいであろう。

【００１０】本発明の教示にしたがえば、モリブデン金
属12の新規な形態は、BET分析によると、実質的に2.5m²
/gの表面積対質量比を有することを特徴としうる。ま
た、本発明の教示にしたがえば、モリブデン金属12の新
規な形態は、サイズが実質的に均一であることを特徴と
しうる(図４参照のこと)。

【００１１】本発明の態様にしたがって特徴付けられる
モリブデン金属の新規な形態は、種々の使用又は用途に
ついて本質的且つ自然に有利である。例えば、比較的高
い表面積対質量比を特徴とするモリブデン金属は、触媒
として用いる場合には特に有利である。すなわち、触媒
として用いて同様な又ははるかに良い結果を達成する場
合には、より小さい表面積対質量比を特徴とするモリブ
デン金属を同じ反応で触媒として用いる場合より、必要
とするモリブデン金属は質量基準でより少なくてすむ。
また、例えば、比較的大きな表面積対質量比及び／又は
比較的均一なサイズを特徴とするモリブデン金属は、焼
結剤として用いるのに有利であろう。すなわち、かかる
モリブデン焼結剤は、慣用的なモリブデン焼結剤に比べ
てより大きな結合面積を有しているので、得られる焼結
が増強される。また、モリブデン金属のこれらの新規な
形態は、本明細書では詳述しないが、他の使用又は用途
にとっても特に有利であろう。

【００１２】また、本発明の教示にしたがえば、モリブ
デン金属12を製造するための装置10の態様が開示され
る。装置10は、少なくとも２つの、好ましくは３つの加
熱ゾーン20，21及び22を有する炉16を含むことができ
る。好ましくは、図１に矢印26で図示するように、プロ
セス管34は、炉16を貫通しており、それにより、前駆物
質14(例えば、MoO₃)をプロセス管34へと導入して、炉16
の加熱ゾーンへと移動させることができる。また、好ま
しくは、図１に矢印28で図示するように、プロセスガス
62をプロセス管34へと導入することもできる。結果的
に、前駆物質14を還元して、モリブデン金属12を形成又
は製造する。

【００１３】前駆物質14(例えば、酸化モリブデン(VI)M
oO₃)からモリブデン金属12を製造するためには、装置10
を次のようにして操作すればよい。方法の１工程とし
て、前駆物質を(例えば、炉16の加熱ゾーン１において)
還元性ガス62の存在下で第一温度まで加熱する。第一温
度を(例えば、加熱ゾーン３において、また好ましくは
加熱ゾーン２において)少なくとも一回上昇させて、前
駆物質14を還元し、モリブデン金属12を形成させる。

【００１４】したがって、モリブデン金属12を連続法で
製造することができる。好ましくは、モリブデン金属生
成物12の製造の間に中間体を扱わなくてすむ。すなわ
ち、好ましくは、前駆物質14を炉16の生成物投入端15へ
と供給し、モリブデン金属生成物12を炉16の生成物排出
端17から取り出す。したがって、例えば、中間生成物30
(図２)を、一方の炉又はバッチプロセスから取り出し
て、別の炉又はバッチプロセスへと移す必要は無い。そ
の結果、本発明の態様にしたがったモリブデン金属12の
製造は、労働集約性がより低いので、モリブデン金属を
製造するための慣用的な方法に比べて、製造コストはよ
り低くなりうる。また、より効率的に大規模製造プラン
トを設計することができる。例えば、慣用的なバッチプ
ロセスについて必要とされうる装置に比べて、本発明の
態様にしたがってモリブデン金属12を製造するために必
要とされる装置はより少なくてよい。また、例えば、中
間体準備領域は、本発明の態様にしたがえば必要が無
い。

【００１５】モリブデン金属の新規な形態と、それらを
製造するための装置及び方法、ならびに本発明の重要な
特徴及び利点のいくつかを概説してきたが、以下では、
本発明の種々の態様を更に詳細に説明する。

【００１６】モリブデン金属を製造するための装置本発明の態様にしたがうモリブデン金属12を製造するた
めの装置10の態様を図１に示す。概要としては、装置10
には、通常、炉16、移送系32及びプロセスガス62が含ま
れるが、その各々については以下で更に詳細に説明す
る。移送系32は、前駆物質14を炉16へと導入し、炉16内
を例えば矢印26で示す方向に移動させるのに用いること
ができる。また、プロセスガス62は、例えば矢印28で示
す方向に炉16へと導入すればよい。したがって、本発明
方法の態様に関して以下で更に詳細に説明するように、
プロセスガス62は炉16内で前駆物質14と反応してモリブ
デン金属生成物12を形成する。

【００１７】装置10の好ましい態様を図１に示し、これ
について説明する。装置10には、好ましくは、回転式管
状炉16が含まれる。従って、移送系32には、炉16の３つ
の加熱ゾーン20，21及び22と冷却ゾーン23とを貫通する
少なくとも１つのプロセス管34が含まれる。また、移送
系32は、前駆物質14をプロセス管34へと供給するための
供給系36と、プロセス管34で製造されるモリブデン金属
生成物12を回収するための、プロセス管34の遠端に位置
する排出ホッパー38を含んでいてもよい。

【００１８】しかしながら、装置10の好ましい態様を更
に詳細に説明する前に、炉16及び移送系32の他の態様が
本発明の範囲内に含まれるとする点を明らかにすべきで
ある。炉は、任意の適切な炉又はその設計であればよ
く、図１に示した回転式管状炉16に限定されない。例え
ば、本発明の他の態様にしたがえば、炉16は、これに限
定されないが、(例えば、耐火性障壁46及び47によって
規定される別々の加熱ゾーン20，21，22を有する単一炉
16の代わりに)２つ以上の別個の炉からなることもでき
る。同様に、以下に詳述する図１の移送系32は、前駆物
質14を炉16へと導入するための手段、前駆物質14を炉16
内を移動させるための手段、及び／又はモリブデン金属
生成物12を炉16から回収するための手段等種々の他の手
段を含むことができる。例えば、他の態様においては、
移送系32は、前駆物質14を手動で炉16へ導入するほか
(図示せず)、前駆物質14を炉16内を移動させるためのコ
ンベヤベルト(図示せず)、及び／又はモリブデン金属生
成物12を炉16から移動させるための機械式回収アーム
(図示せず)を含むことができる。現在公知の又は今後開
発される炉16及び移送系32の他の態様も、装置10の好ま
しい態様に関する以下の詳細な説明から容易に理解され
るように、本発明の範囲内に含まれるものとする。

【００１９】ここで装置10の好ましい態様の説明に戻る
が、供給系36はプロセス管34と操作可能な状態で連結す
ればよい。供給系36は、前駆物質14を炉16へ連続して導
入することができる。また、供給系36は、前駆物質14を
炉16へ一定の速度で導入することもできる。例えば、供
給系36は、前駆物質14をプロセス管34の一端へ一定の速
度で連続して導入する減量式(ロス・イン・ウエイト)供
給系を含むことができる。

【００２０】本発明の他の態様にしたがえば、前駆物質
14を別の方法で炉16へ導入してもよいことを理解された
い。例えば、供給系36は、前駆物質14を炉16へ断続的に
か又はバッチで供給することもできる。供給系36につい
ての他の設計も本発明の範囲内に含まれるものとして、
これらの設計は、モリブデン金属生成物12の所望の製造
速度等、設計上の考慮事項及びプロセスパラメーターに
応じて異なっていてもよい。

【００２１】いずれにしても、好ましくは、前駆物質14
は、プロセス管34へ供給することによって炉16へ導入す
る。プロセス管34は、好ましくは、炉16内に形成された
チャンバー44を貫通する。プロセス管34をチャンバー44
内に配置して、炉16の加熱ゾーン20，21及び22の各々を
実質的に貫通するようにしてもよい。好ましくは、プロ
セス管34は、ほぼ等分ずつ加熱ゾーン20，21及び22の各
々を貫通するが、それは必須ではない。また、プロセス
管34は更に炉16の加熱ゾーン20，21及び22と、冷却ゾー
ン23と貫通してもよい。

【００２２】本発明の好ましい態様にしたがえば、プロ
セス管34は、気密性高温(HT)合金プロセス管である。ま
た、プロセス管34は、好ましくは、公称外径が約16.5セ
ンチメートル(cm)(約6.5インチ(in))、公称内径が約15.
2cm(約6in)、及び長さが約305cm(約120in)の長さを有す
る。好ましくは、プロセス管34は、約50.8cm(約20in)ず
つ炉16の３つの加熱ゾーン20，21及び22の各々を貫通
し、残りの約152.4cm(60in)が冷却ゾーン23を貫通す
る。

【００２３】しかしながら、本発明の他の態様では、プ
ロセス管34は、任意の適切な材料から製造することがで
きる。また、プロセス管34は、加熱ゾーン20，21及び22
の各々、及び／又は冷却ゾーン23を均等に貫通する必要
もない。同様に、プロセス管34は、任意の適切な長さ及
び直径であってよい。プロセス管34の厳密な設計はむし
ろ、本発明の教示に基づいて当業者に容易に明らかな他
の設計上の考慮事項のうち、前駆物質14の供給速度、モ
リブデン金属生成物12の所望の製造速度、各加熱ゾーン
20，21及び22の温度といった設計上の考慮事項に左右さ
れる。

【００２４】プロセス管34は、好ましくは、炉16のチャ
ンバー44内で回転する。例えば、移送系32には、プロセ
ス管34に操作可能な状態で連結した適切な駆動アセンブ
リーが含まれていてもよい。図１の矢印42で示すよう
に、駆動アセンブリーを操作してプロセス管34を時計回
り又は反時計回りのいずれかの方向に回転させることが
できる。好ましくは、プロセス管34を一定の速度で回転
させる。速度は、好ましくは、一回転あたり約18秒から
100秒の範囲で選択される。例えば、プロセス管34を一
回転あたり18秒の一定速度で回転させればよい。しかし
ながら、本発明の教示を理解した後では当業者にとって
明らかなように、設計上の考慮事項、所望の生成物サイ
ズ、及び他のプロセス変数の設定値に応じて必要であれ
ば、プロセス管34をより高速、より低速、及び／又は回
転速度を変えながら回転させてもよい。

【００２５】プロセス管34の回転42によって、前駆物質
14及び中間物質30(図２)は炉16の加熱ゾーン20，21及び
22並びに冷却ゾーン23を容易に通過することができる。
また、プロセス管34の回転42によって、前駆物質14と中
間物質30との混合を促進することができる。このよう
に、前駆物質14及び中間物質30の未反応部分を連続的に
露出させ、プロセスガス62と接触させる。従って、混合
によって、前駆物質14と中間物質30とプロセスガス62と
の間の反応をより一層促進することが可能である。

【００２６】また、プロセス管34は好ましくは、炉16の
チャンバー44内に傾斜40させて配置する。プロセス管34
を傾斜させた一つの態様を図１に示す。本発明のこの態
様にしたがえば、プロセス管34をプラットホーム55上に
組み立て、プラットホーム55を基礎56へ蝶番式に取り付
けてプラットホーム55が軸54を中心にピボット回転する
ようにしてもよい。また、リフトアセンブリー58をプラ
ットホーム55に連動させてもよい。リフトアセンブリー
58を操作して、基礎56に対してプラットホーム55の一端
を上げたり下げたりすることができる。プラットホーム
55の上下に伴い、プラットホーム55は軸54を中心に回転
又はピボット回転する。これに応じて、プラットホーム
55、従ってプロセス管34をグレード60に対して所望の傾
斜40となるよう調節することができる。

【００２７】本明細書中では、プロセス管34の傾斜40を
調節する好ましい態様を図１の装置10について説明して
いるが、任意の適切な方法にしたがってプロセス管34を
所望の傾斜40に調節しうることを理解されたい。例え
ば、プロセス管34を所望の傾斜40に固定してもよく、こ
うすることで、傾斜を調節する必要がなくなる。別の例
としては、プロセス管34を炉16及び／又は装置10の他の
構成要素(例えば、供給系36)とは独立して傾斜させても
よい。プロセス管34を傾斜させる他の態様も本発明の範
囲内に含まれるものとし、当業者にとっては本発明の解
釈に基づけば容易に明らかになるであろう。

【００２８】いずれにしても、プロセス管34の傾斜40に
よっても、前駆物質14及び中間物質30は炉16の加熱ゾー
ン20，21及び22並びに冷却ゾーン23を容易に通過するこ
とができる。また、プロセス管34の傾斜40によって、前
駆物質14及び中間物質30のプロセス管34内での混合を促
進することもでき、これらを露出させてプロセスガス62
と接触させ、前駆物質14及び／又は中間物質30とプロセ
スガス62との間の反応を促進することも可能である。事
実、プロセス管34の回転42と傾斜40を組合せることで、
モリブデン金属生成物12を形成する反応をより一層促進
することができる。

【００２９】既に述べたように、炉16は、好ましくはチ
ャンバー44がその内部に形成されている。チャンバー44
は、炉16内でプロセス管34を包囲する複数の制御温度ゾ
ーンを規定する。一の態様では、３つの温度ゾーン20，
21及び22が耐火性障壁46及び47によって規定される。耐
火性障壁46及び47は、好ましくはプロセス管34の近くま
で配置して、温度ゾーン間の対流の形成を防ぐ。一の態
様では、例えば、耐火性障壁46及び47をプロセス管34と
の間隔が約1.3cmから1.9cm(0.5inから0.75in)以内にな
るようにして、炉16内の３つの加熱ゾーン20，21及び22
を規定する。いすれにしても、３つの加熱ゾーンの各々
を、好ましくは、炉16のチャンバー44内で所望の温度に
それぞれ維持する。従って、後述の図２により詳細に示
すように、プロセス管34の各部分が所望の温度に維持さ
れる。

【００３０】好ましくは、炉16のチャンバー44は、本明
細書中では図１に関して説明した３つの加熱ゾーン20，
21及び22を規定する。従って、プロセス管34内の加熱ゾ
ーン20，21及び22の各々を通過するのに伴って、前駆物
質14に異なる反応温度を加えることができる。すなわ
ち、前駆物質14がプロセス管34内を移動して第一加熱ゾ
ーン20へ到達すると、前駆物質14には第一加熱ゾーン内
で維持されている温度が加わる。同様に、前駆物質14が
プロセス管34内を第一加熱ゾーン20から第二加熱ゾーン
21へ移動すると、第二加熱ゾーン内で維持されている温
度が加わる。

【００３１】加熱ゾーン20，21及び22を任意の適切な方
法で規定できることを理解されたい。例えば、加熱ゾー
ン20，21及び22をバッフル(図示せず)、複数の独立チャ
ンバーー(図示せず)等によって規定してもよい。事実、
加熱ゾーン20，21及び22は、耐火性障壁46，47等によっ
て必ずしも規定される必要はない。一例として、プロセ
ス管34は独立した一連の炉(図示せず)を貫通するもので
あってもよい。別の例としては、炉16のチャンバー44を
打ち抜き、チャンバーの長手方向に沿って配置された別
々の加熱素子を用いてチャンバー44内の一端からその反
対側の端へ向かって温度勾配を発生させてもよい。

【００３２】また、４つ以上の加熱ゾーン(図示せず)を
炉16内に規定できることも理解されたい。本発明のさら
に他の態様にしたがえば、２つ以下の加熱ゾーン(図示
せず)を炉16に規定してもよい。更に他の態様は、当業
者にとっては本発明の教示に基づけば明らかであり、ま
た本発明の範囲に含まれるものとする。

【００３３】炉16は、適切な温度制御手段を用いて所望
の温度に維持することができる。好ましい態様では、炉
16の加熱ゾーン20，21及び22の各々を、適切な熱源、温
度制御及び過熱防止を用いて所望の温度にそれぞれ維持
する。例えば、熱源は独立制御式の加熱素子50，51及び
52から構成されていてもよく、これらは炉16の加熱ゾー
ン20，21及び22の各々の内部に配置され、適切な制御回
路に接続している。

【００３４】一の好ましい態様では、炉16の３つの加熱
ゾーン20，21及び22内で、28個の炭化ケイ素製抵抗加熱
素子によって温度を調節する。加熱素子は、温度を設定
し制御するための３つのHoneywell UDC3000マイクロプ
ロセッサ温度制御装置(すなわち、３つの加熱ゾーン2
0，21及び22の各々につき１つの制御装置)に接続してい
る。また、３つのHoneywell UDC2000マイクロプロセッ
サ温度リミッタ(すなわち、３つの加熱ゾーン20，21及
び22の各々につき１つの制御装置)が過熱防止のために
備えられている。しかしながら、任意の適切な温度調節
手段を用いて炉16の所望の温度を設定し維持してもよい
ことを理解されたい。例えば、加熱素子は必ずしも電子
的に制御する必要はなく、代わりに手動で制御してもよ
い。

【００３５】加熱ゾーンの各々は、好ましくは比較的均
一な温度にそれぞれ維持されるが、熱の伝導及び対流に
よって加熱ゾーン20，21及び22の１つ以上に温度勾配を
発生させてしまう可能性があることも明らかである。例
えば、耐火性障壁46，47をプロセス管34との間隔がおよ
そ1.3から1.9cm(0.5から0.75in)となるように設置して
加熱ゾーン20，21及び22間の熱の伝達又は交換を軽減又
は最少限に抑えているものの、いくらかの熱交換は依然
として発生する可能性がある。また、例えば、プロセス
管34及び／又は前駆物質及び／又は中間物質も、加熱ゾ
ーン20，21及び22の間で熱を伝導する可能性がある。し
たがって、加熱ゾーン20，21及び22の各々の内部の各ポ
イントで測定した温度は、加熱ゾーン20，21及び22の中
央よりも数度低いか又は数度高いことがある(例えば、
約50℃から100℃の差)。例えばプロセス管34の周囲で耐
火性障壁46，47を封止するなどの他の設計も、これらの
温度勾配の発生を更に軽減しようとするものである。い
ずれにしても、加熱ゾーン20，21及び22の各々の温度設
定値を、好ましくは、加熱ゾーン20，21及び22の各々の
中央で測定し、所望の温度をより正確に維持する。

【００３６】好ましくは、冷却ゾーン(図１の略図23で
表示)は、大気中に開放されたプロセス管34の一部分を
構成する。従って、モリブデン金属生成物12は回収ホッ
パー38で回収される前に冷却される。しかしながら、本
発明の他の態様によれば、冷却ゾーン23は装置10の１つ
以上の密閉部分であってもよい。同様に、適切な温度調
節手段を用いて、密閉冷却ゾーン23内で所望の温度を設
定し維持してもよい。例えば、放熱器によって、冷却ゾ
ーン23内でプロセス管34の周囲に流体を循環させてもよ
い。あるいは、例えば、ファン又は送風機によって、冷
却ゾーン23内でプロセス管34の周囲に冷却ガスを循環さ
せてもよい。

【００３７】プロセスガス62は、好ましくは、前駆物質
14及び中間物質30と反応させるため炉16へ導入する。本
発明の好ましい態様したがえば、プロセスガス62には、
還元性ガス64及び不活性キャリアガス65が含まれる。還
元性ガス64及び不活性キャリアガス65は、図１に示すよ
うに、プロセス管34の遠端付近で別々のガスボンベに貯
蔵しうることを理解されたい。図１に示す個々のガスラ
インは、個別のガスボンベからプロセス管34の遠端に位
置するガス入口25まで誘導することができる。適切なガ
ス調節装置(図示せず)を備えて、それぞれのガスボンベ
からプロセス管34へ所望の比率、所望の速度で還元性ガ
ス64及び不活性キャリアガス65を導入することができ
る。

【００３８】本発明の態様したがえば、還元性ガス64は
水素ガスであり、不活性キャリアガス65は窒素ガスであ
ってよい。しかしながら、任意の適切な還元性ガス64、
又はそれらの混合物を本発明の教示にしたがって用いて
もよいことを理解されたい。同様に、不活性キャリアガ
ス65は任意の適切な不活性ガス又はガスの混合物であっ
てもよい。プロセスガス62の組成は、設計上の考慮事
項、例えばガスの価格や入手可能性、安全上の問題、及
び所望の製造速度などに左右される。

【００３９】好ましくは、プロセスガス62をプロセス管
34へ導入し、前駆物質14が炉16の加熱ゾーン20，21及び
22の各々並びに冷却ゾーン23を通過する方向とは逆方向
(すなわち、矢印28で示すような向流方向)に冷却ゾーン
23並びに加熱ゾーン20，21及び22の各々を通過させる。
前駆物質14が炉16内を移動する方向26とは逆方向又は向
流方向28にプロセスガス62が炉16内を通過することによ
り、前駆物質14及び中間物質30(図２)と還元性ガス64と
の反応速度が上昇する。すなわち、プロセスガス62は、
プロセス管34へ最初に導入する際にはより高濃度の還元
性ガス64を含むことで、プロセス管34の遠端において、
前駆物質14及び／又は中間物質30の残存又は未反応部分
とより容易に反応するようになる。

【００４０】プロセス管34の入口へ向かって上流方向へ
流れる未反応のプロセスガス62では、したがって、還元
性ガス64の濃度が低下している。しかしながら、プロセ
ス管34の入口又は入口付近では、おそらく広い表面積の
未反応前駆物質14が有効である。このように、プロセス
管34の入口又は入口付近で前駆物質14と反応するには、
より低い濃度の還元性ガス64で十分である。また、この
ような方法でプロセスガス62を導入することにより、ま
さに説明したような理由と同様の理由で、還元性ガス64
の反応による消費効率を上げることができる。

【００４１】本発明の他の態様では、プロセスガス62を
任意の他の適切な方法で導入しうることを理解された
い。例えば、プロセスガス62を、プロセス管34の長手方
向に沿って複数の注入部位(図示せず)を介して導入して
もよい。あるいは、例えば、プロセスガス62を予め混合
して混合状態で１つ以上のガスボンベに貯蔵し、炉16へ
導入してもよい。これらは例示的な態様にすぎず、さら
に他の態様も本発明の範囲内に含まれるものとする。

【００４２】プロセスガス62は、本発明の好ましい態様
にしたがって望まれるのであれば、プロセス管34の内部
又は反応部を実質的に一定の陽圧に維持するのに使用し
てもよい。事実、本発明の一の好ましい態様にしたがえ
ば、プロセス管34を約8.9cmから14cm(約3.5inから5.5i
n)の水圧(ゲージ)に維持する。プロセス管34は、本発明
の一の態様にしたがえば、プロセスガス62を所定の速度
又は圧力でプロセス管34へ導入し、未反応プロセスガス
62を所定の速度又は圧力で排出することにより、プロセ
ス管34内に所望の平衡圧力を確立することで一定の圧力
に維持することができる。

【００４３】好ましくは、プロセスガス62(すなわち、
不活性キャリアガス65及び未反応の還元性ガス64)をプ
ロセス管34から、プロセス管34の入口又は入口付近に位
置するスクラバー66を経由して排出して、プロセス管34
を実質的に一定の圧力に維持する。スクラバー66には乾
式ポット67、湿式ポット68、及び発火装置69が含まれ
る。乾式ポット67は、好ましくは、プロセス管34から排
出される可能性のある乾燥物質を全て回収するため湿式
ポット68の上流に取り付け、湿式ポット68の汚染を最少
限に抑える。プロセスガス62は乾式ポット67を経由し、
湿式ポット68に含まれる水の中へ排出される。プロセス
ガス62が排出される湿式ポット68内の水の深さによっ
て、プロセス管34の圧力を制御する。過剰なガスは全て
発火装置69で燃焼させればよい。

【００４４】プロセス管34を実質的に一定の圧力に維持
する他の態様も、本発明の範囲内に含まれるものとす
る。例えば、排出口(図示せず)を、プロセス管34の壁74
(図２)内に形成し、未反応プロセスガス62をプロセス管
34から排出して所望の圧力を維持することもできる。あ
るいは、例えば、１つ以上のバルブ(図示せず)をプロセ
ス管34の壁74(図２)へ装着し、未反応のプロセスガス62
を管から調節しながら放出又は排出してもよい。プロセ
ス管34内で圧力を維持する更に他の態様も、本発明の範
囲内に含まれるものとする。

【００４５】これまで説明したような図１に示す装置10
の種々の構成要素は市販されている。例えば、Harper回
転式管状炉(モデルNo. HOU-6D60-RTA-28-F)は、Harper
International Corporation(Lancaster, New York)から
市販されており、本発明の教示にしたがって使用するこ
とで少なくともモリブデン金属生成物12を製造すること
ができる。

【００４６】Harper回転式管状炉は、最大温度定格1450
℃を有する高熱チャンバーを特徴としている。複数の耐
火性障壁により高熱チャンバーは３つの独立した温度制
御ゾーンに分割されている。３つの温度制御ゾーンは、
28個の炭化ケイ素性抵抗加熱素子を用いた不連続な温度
制御を特徴としている。熱電対が各々の制御ゾーンの中
心に炉の屋根の中心線に沿って配置されている。温度制
御ゾーンは、３つのHoneywell UDC3000マイクロプロセ
ッサ温度制御装置及び３つのHoneywell UDC2000マイク
ロプロセッサ温度リミッタによって調節される(いずれ
もHoneywell International Inc.(Morristown, New Jer
sey)から市販されている)。

【００４７】Harper回転式管状炉はまた、最大定格1100
℃を有する気密性高温合金プロセス管34も特徴としてい
る。プロセス管は、公称内径が15.2cm(6.0in)、公称外
端径が16.5cm(6.5in)であり、全長が305cm(120in)であ
る。プロセス管は、50.8cm(20in)ずつ均等に温度制御ゾ
ーンの各々を貫通し、残りの152cm(60in)が冷却ゾーン
を貫通する。

【００４８】Harper回転式管状炉に備えられたプロセス
管は、0°から5°の範囲で傾斜させることができる。ま
た、デジタル速度制御を有する可変式直流(DC)駆動装置
をHarper回転式管状炉に装備し、毎分１から５回転(rp
m)の回転速度でプロセス管を回転させることもできる。

【００４９】Harper回転式管状炉はまた、不活性ガスパ
ージや放出ホッパーを備えた316リットルのステンレス
鋼製機密設備を特徴とする。また、Harper回転式管状炉
は、一定圧力をプロセス管内に維持するための炉内プロ
セスガス制御系を特徴とする。また、炉の加熱と、プロ
セス管の駆動用に45キロワット(kW)の電源を備えること
もできる。また、Harper回転式管状炉は、C.W. Brabend
er Instruments, Inc.(South Hackensack, New Jersey)
から市販されているBrabender減量式供給系(モデルNo.
H31-FW33／50)を装備してもよい。

【００５０】装置10の好ましい態様を図１に示し、且つ
上述してきたが、装置10の他の態様も本発明の範囲内に
含まれることを理解されたい。また、装置10には、種々
の製造業者から販売されている任意の適切な構成要素が
含まれていてもよく、本明細書に示したものに限定され
ないことも理解されたい。事実、大規模又は工業規模の
製造のために装置10を設計する場合、種々の構成要素を
特注することが考えられ、仕様は種々の設計上の考察、
例えば、これに限定するものではないがそれらの規模に
左右される。モリブデン金属を製造する方法本発明にしたがってモリブデン金属生成物12を製造する
ために用いることができる装置10及びその好ましい態様
を説明してきたが、次に、モリブデン金属生成物12を製
造するための方法に関する態様を説明する。概要として
は、図１を参照されたい。好ましくは、前駆物質14を炉
16へ導入し、加熱ゾーン20，21及び22並びに冷却ゾーン
23を通過させる。好ましくは、プロセスガス62を炉16へ
導入し、前駆物質14及び中間物質30と反応させる。本方
法の好ましい態様に関して以下に詳述するように、前駆
物質14及び中間物質30はプロセスガス62と反応してモリ
ブデン金属生成物12を生成する。

【００５１】好ましい態様にしたがえば、前駆物質14に
は酸化モリブデン(VI)(MoO₃)のナノ粒子が含まれる。酸
化モリブデン(VI)のナノ粒子の典型的な表面積対質量比
は、好ましくは、約25〜35m²/gである。これらの酸化モ
リブデン(VI)のナノ粒子を前駆物質14として用いると、
本発明方法の好ましい態様にしたがって製造されるモリ
ブデン金属生成物12は、約2.5m²/gの表面積対質量比を
有することを特徴としうる。また、モリブデン金属生成
物12はサイズが均一であることを特徴としうる。

【００５２】上述した酸化モリブデン(VI)ナノ粒子は、
本発明者らの同時係属米国特許出願第09/709,838号(200
0年11月9日出願、Khanらの「酸化モリブデンナノ粒子を
製造するための方法及び装置」、その開示内容は全て本
明細書に援用される)に開示された発明の態様にしたが
って製造することができる。酸化モリブデン(VI)ナノ粒
子は、Climax Molybdenum Company(Fort Madison, Iow
a)によって製造・販売されている。

【００５３】しかしながら、本発明の他の態様にしたが
えば、前駆物質14には任意の適切な等級又は形態の酸化
モリブデン(VI)(MoO₃)が含まれていてもよいことを理解
されたい。例えば、前駆物質14のサイズは、0.5から80m
²/gの範囲であればよい。前駆物質14の選択は、これに
限定されないが、モリブデン金属生成物12の所望の特性
(例えば、表面積対質量比、サイズ、純度など)を含む種
々の設計上の考慮事項に依存する。一般的に、モリブデ
ン金属生成物12の表面積対質量比は、前駆物質14の表面
積対質量比に比例し、典型的には1.5から4.5m²/gであ
る。

【００５４】ここで図２を参照されたい。プロセス管34
(その壁74を図示)に関してその３つの横断面を示してい
る。図２の各横断面はそれぞれ、炉16の３つの加熱ゾー
ン20，21及び22の各々に由来する。本方法の好ましい態
様にしたがえば、前駆物質14をプロセス管34へ導入し、
炉16の３つの加熱ゾーン20，21及び22(すなわち、図２
の加熱ゾーン１，加熱ゾーン２及び加熱ゾーン３)の各
々を通過させる。装置10の態様に関して先に詳細に説明
したように、プロセス管34を回転及び／又は傾斜させ
て、前駆物質14移動と混合を促進することもできる。ま
た、プロセスガス62も同様にプロセス管34へ導入する。
好ましくは、プロセスガス62は、前駆物質14がプロセス
管34を移動する方向26とは逆又は向流の方向28にプロセ
ス管34内を流過するが、これは、例えば、先に詳細に説
明した装置10の態様にしたがって達成しうる。

【００５５】前駆物質14は、第一加熱ゾーン20を通過す
るのに伴って、プロセスガス62と混合され、それらの間
で反応して中間生成物30を形成する。この反応を、図２
の加熱ゾーン20(加熱ゾーン１)において矢印70で示す。
より特定的には、第一加熱ゾーン20(加熱ゾーン１)にお
ける反応は、固体酸化モリブデン(VI)(MoO₃)がプロセス
ガス62中の還元性ガス64(例えば、水素ガス)によって還
元されて、固体二酸化モリブデン(MoO₂)(すなわち、図
２における中間生成物30)と、例えば還元性ガス64が水
素ガスの場合には水蒸気とを形成すると説明することが
できる。前駆物質14と還元性ガス64との反応は、以下の
化学式： (3) MoO₃(s) + H₂(g) → MoO₂(s) + H₂O(v) によって表すことができる。

【００５６】第一加熱ゾーン20の温度は、好ましくは、
プロセス管34内の圧力に対して、前駆物質14の気化温度
未満かつ第一加熱ゾーン20(加熱ゾーン１)で形成される
全ての中間物質30の気化温度未満に維持する。前駆物質
14及び／又は中間物質30の過熱は、それらの表面にしか
反応を起こさない場合がある。その表面反応によってモ
リブデン金属のビーズが形成され、その中に未反応前駆
物質14及び／又は中間物質30を封止してしまう可能性が
ある。これらのビーズを純粋なモリブデン金属生成物12
へと転化させるためには、より長期の処理時間及び／又
はより高温の処理温度が必要となり、その結果、製造効
率が低下し、製造コストが上昇する可能性がある。

【００５７】第一加熱ゾーン20(加熱ゾーン１)における
前駆物質14と還元性ガス64との間の反応は発熱反応であ
るので、第一加熱ゾーン20の温度は、好ましくは、他の
２つの加熱ゾーン21及び22に比べて低い温度に維持す
る。すなわち、第一加熱ゾーン20では反応時に熱が放出
される。

【００５８】第二加熱ゾーン21(加熱ゾーン２)は、好ま
しくは、第一加熱ゾーン20(加熱ゾーン１)と第三加熱ゾ
ーン22(加熱ゾーン３)との間の移行ゾーンとして提供す
る。すなわち、第二加熱ゾーン21における温度は、第一
加熱ゾーン20に比べて高い温度に維持するが、好ましく
は、第三加熱ゾーン22に比べて低い温度に維持する。そ
の結果、中間物質30及び未反応の前駆物質14の温度は、
第三加熱ゾーン22へ導入されるため次第に上昇する。第
二加熱ゾーン22が存在しない場合、中間物質30及び未反
応の前駆物質14が、第一加熱ゾーン20(加熱ゾーン１)の
低い温度から第三加熱ゾーン22(加熱ゾーン３)の高い温
度へ直接移動することにより、未反応物質のビーズが形
成される可能性がある。これらのビーズの短所は既に説
明してある。また、モリブデン金属生成物12が凝集し
て、望ましくない生成物「チャンク」を生成する可能性
がある。

【００５９】中間物質30が第三加熱ゾーン22(加熱ゾー
ン３)へと移動すると、図２において矢印72で示すよう
に、中間物質30はプロセスガス62と混合・反応し続け
て、モリブデン金属生成物12を形成する。より特定的に
は、第三加熱ゾーン22(加熱ゾーン３)での反応は、固体
二酸化モリブデン(MoO₂)が、プロセスガス62中の還元性
ガス64(例えば、水素ガス)によって還元されて、固体モ
リブデン金属生成物12(Mo)と、例えば、還元性ガス64が
水素ガスである場合には水蒸気とを形成するものと説明
できる。中間物質30とプロセスガス62の反応は、以下の
化学式： (4) MoO₂(s) + 2H₂(g) → Mo(s) + 2H₂O(v) によって表すことができる。

【００６０】第三加熱ゾーン22(加熱ゾーン３)における
中間物質30と還元性ガス64との間の反応は吸熱反応であ
る。すなわち、この反応時には熱が消費される。したが
って、好ましくは、第三加熱ゾーン22のエネルギー投入
を相応に調節して、第三加熱ゾーン22における吸熱反応
に必要な熱を補充する。

【００６１】上述の反応によって生成したモリブデン金
属生成物12をまだ熱いうちに直接大気環境に送り出す場
合には(例えば、第三加熱ゾーン22を出るとき)、大気を
構成する１種以上の成分と反応してしまう可能性があ
る。例えば、熱いモリブデン金属12は、酸素環境に暴露
されると再酸化される。従って、モリブデン金属生成物
12は、好ましくは、冷却ゾーン23へ移動させる。また、
好ましくは、プロセスガス62を冷却ゾーンへと流して、
熱モリブデン金属生成物12を還元性環境下で冷却するよ
うにし、モリブデン金属生成物12の再酸化(例えば、MoO
₂及び／又はMoO₃の形成)の発生を少なくするか又は排除
する。また、冷却ゾーン23を提供して、扱いやすくする
目的でモリブデン金属生成物12を冷却してもよい。

【００６２】これまで説明したように、第一加熱ゾーン
20(加熱ゾーン１)における反応は、主として、前駆物質
14が還元されて中間物質30が形成される反応である。ま
たこれまで説明したように、第二加熱ゾーン21(加熱ゾ
ーン２)は、主として、第三加熱ゾーン22(加熱ゾーン
３)へ導入する前の、第一加熱ゾーン20で製造された中
間物質30のための移行ゾーンとして提供される。同じく
これまで説明したように、第三加熱ゾーン22における反
応は、主として、中間物質30が更に還元されてモリブデ
ン金属生成物12を形成する反応である。しかしながら、
図２に示す加熱ゾーン20，21及び22の各々での反応に関
するこれまでの説明は、本発明の方法に関する例示にす
ぎない。

【００６３】当業者には容易に明らかなように、これら
の反応は、矢印70，71及び72で表されるように、３つの
加熱ゾーン20，21及び22の各々において起こってもよい
ことを理解されたい。すなわち、モリブデン金属生成物
12の一部は、第一加熱ゾーン20及び／又は第二加熱ゾー
ン21で形成されてもよい。同様に、未反応の前駆物質14
の一部を、第二加熱ゾーン21及び／又は第三加熱ゾーン
22へと導入してもよい。また、一部の反応は冷却ゾーン
23でも依然として生じる可能性がある。

【００６４】同じく当業者には容易に明らかなように、
未反応の還元性ガス64及び不活性ガス65は全て廃水中へ
排出される。同様に、水素以外の還元性ガス64を用いる
場合、酸化モリブデン(VI)から遊離した酸素と結合した
還元剤も廃水中に放出することもできる。

【００６５】図２に示す炉16の種々の部分における反応
を説明してきたが、プロセスパラメーターを表１に示す
範囲の値に設定したときに、前駆物質14のモリブデン金
属生成物12への最適な転化が観察されたことに注目すべ
きである。

【００６６】

【表１】当業者であれば本発明の教示に基づいて容易に判断でき
ると思うが、プロセスパラメータを表１に掲げた範囲外
に調節した場合でも、モリブデン金属生成物12を生成し
うることを理解されたい。

【００６７】本発明の好ましい態様にしたがえば、モリ
ブデン金属生成物12を選別して前駆物質14、中間物質30
及び／又は他の夾雑物質(図示せず)を生成物から除去す
る必要はない。すなわち、好ましくは、前駆物質14の10
0%が純粋なモリブデン金属生成物12へと完全に転化され
る。しかしながら、本発明の態様にしたがえば、モリブ
デン金属生成物12を選別し、プロセス中に凝集した可能
性のある過粗粒子を生成物から除去してもよい。モリブ
デン金属生成物12を選別するか否かは、設計上の考慮事
項、例えば、これらに限定するものではないが、モリブ
デン金属生成物12の最終的な用途、前駆物質14の純度及
び／又は粒径などによって決定される。

【００６８】本発明の教示にしたがってモリブデン金属
12を製造するための方法に関する態様を、図３に示すフ
ローチャートにおいて工程として説明する。工程80で
は、前駆物質14を炉16へ導入することができる。上述し
たように、前駆物質14は、好ましくは、炉16を貫通する
プロセス管34へ供給することによって、炉16へ導入す
る。工程82では、前駆物質14を炉16へ移動させる。上述
したように、前駆物質14は、好ましくは、(例えば、プ
ロセス管34内において) 炉16の３つの加熱ゾーン20，21
及び22並びに冷却ゾーン23の中を移動させる。工程84で
は、還元性ガス64を炉16へ導入することができる。ま
た、上述したように、還元性ガス64は、好ましくはプロ
セス管34へ導入し、さらに好ましくは、前駆物質14が炉
16内を移動する方向26とは逆又は向流の方向28にプロセ
ス管34を通して流す。従って、工程86に示すように、ま
た図２に関してこれまで詳述するように、前駆物質14が
還元されてモリブデン金属12が製造される。

【００６９】図３に図示し説明する工程は、モリブデン
金属12を製造する方法に関する態様の単なる例示にすぎ
ないことを理解されたい。また、本方法の別の態様も本
発明の範囲内に含まれるものとする。また本方法の別の
態様は、炉16へ前駆物質14を供給するためにプロセス管
34を傾斜させる工程を含むこともできる。同様に、本方
法の別の態様は、装置10に関してより詳細に上述するよ
うに、前駆物質14のプロセス管34への移動を容易にしそ
れらの反応を増強させるために、前駆物質14を回転させ
る工程42を含むこともできる。本方法の更に別の態様
は、炉16を一定の圧力に維持する工程を含むことができ
る。例えば、そのような本方法の態様は、プロセスガス
62を炉16からスクラバー29を通して排出して炉16を一定
の圧力に維持する工程を含むことができる。

【００７０】更に他の態様も、本発明の範囲内に含まれ
るものとする。モリブデン金属生成物を製造する方法に
関する更に他の態様は、本発明の教示に基づけば当業者
には容易に明らかになるものと期待する。モリブデン金属の特徴本発明にしたがってモリブデン金属を製造するための方
法及び装置10を説明してきたが、以下ではモリブデン金
属の特徴を更に詳細に示し説明する。従来技術図４に、従来技術の方法にしたがって製造することがで
きるモリブデン金属を示す。図４は、広く走査型電子顕
微鏡検査法と呼ばれる方法において走査型電子顕微鏡(S
EM)を用いて得られた顕微鏡像である。図４で容易に認
められるように、モリブデン金属の個々の粒子はサイズ
と形状が互いに大きく異なっている。モリブデン金属の
サイズは、粒子の平均長さ又は平均直径(例えば、電子
顕微鏡で検出する)で表すことができるが、サイズと表
面積との間には相関関係があるので、モリブデン金属の
サイズを単位質量あたりの表面積で表すのが一般的によ
り有用である。

【００７１】単位重量あたりの粒子表面積はBET分析に
よって測定できる。公知のように、BET分析は、Brunaue
r，Emmett及びTeller(すなわちBET)によって開発された
多分子層吸収を用いるラングミュア等温式の拡張を伴う
ものである。BET分析は、高度に正確で確定的な結果を
提供する確立された分析法である。

【００７２】図４に示す、従来技術の方法にしたがって
製造されたモリブデン金属は、BET分析法にしたがって
測定した場合に、約0.8平方メートル／グラム(m²/g)の
表面積によって特徴付けられる。別法として、他のタイ
プの測定法を用いて粒子の特徴を測定することができ
る。モリブデン金属生成物の新規な形態図５は、本発明の態様にしたがって製造されたモリブデ
ン金属生成物12の走査型電子顕微鏡像である。図５にお
いて容易に認めることができるように、モリブデン金属
12の個々の粒子は、一般的には、細長い円柱状の構造か
らなり、その平均直径に比べて大きい平均長さを有す
る。また、モリブデン金属12はサイズと形状が実質的に
均一である。例えば、図５に示す選別されていないモリ
ブデン金属生成物12のうち50%は、平均サイズが24.8マ
イクロメートル(μm)未満であり、図５に示す選別され
ていないモリブデン金属生成物12のうち99%は、平均サ
イズが194μm未満である。粉砕して生成物の凝集をばら
ばらにした後では、選別されていないモリブデン金属生
成物12の全体の平均サイズは1.302μmであり、未選別の
モリブデン金属生成物12のうち50%は平均サイズが1.214
μm未満であり、未選別のモリブデン金属生成物12のう
ち99%は平均サイズが4.656μm未満である。

【００７３】また、モリブデン金属生成物12のサイズは
(例えば、走査型電子顕微鏡によって検出される)粒子の
平均長さ又は平均直径で表すことができるが、サイズと
表面積との間には相関関係があるので、モリブデン金属
のサイズは、一般的には単位質量あたりの表面積で表す
のがより有用である。

【００７４】図５に示し説明したモリブデン金属生成物
12は、本発明の方法及び装置の態様にしたがって製造さ
れた。モリブデン金属生成物12は、BET分析法にしたが
って測定した場合に約2.5m²/gの表面積によって特徴付
けられる。また、他のタイプの測定法を用いて粒子の特
徴を測定することもできる。

【００７５】

【実施例】この実施例では、前駆物質は、約25から35m²
/gの典型的なサイズを有する酸化モリブデン(VI)(MoO₃)
のナノ粒子を含むものとした。このような酸化モリブデ
ン(VI)ナノ粒子は、本発明者らの同時係属米国特許出願
「酸化モリブデンナノ粒子を製造するための方法及び装
置」に開示された発明の態様にしたがって製造すること
ができる。この実施例で前駆物質として用いる酸化モリ
ブデン(VI)ナノ粒子は、Climax Molybdenum Company(Fo
rt Madison, Iwoa)によって製造・販売されている。

【００７６】以下の設備を本実施例に使用した：C.W. B
rabender Instruments, Inc.(SouthHackensack, New Je
rsey)から市販されているBrabender減量式供給系(モデ
ルNo. H31-FW33／50)及びHarper International Corpor
ation(Lancaster, New York)から市販されているHarper
回転式管状炉(モデルNo. HOU-6D60-RTA-28-F)。Harper
回転式管状炉は、長さ50.8cm(20in)の独立制御式加熱ゾ
ーン３つに、その加熱ゾーンの各々を貫通する305cm(12
0in)のHT合金チューブを装備したものである。従ってこ
の実施例では、合計152cm(60in)にわたって加熱を行
い、152cm(60in)にわたって冷却を行った。

【００７７】この実施例では、Brabender減量式供給系
を用いて、前駆物質をHarper回転式管状炉のHT合金チュ
ーブへ供給した。HT合金チューブを回転させ、さらに傾
斜させて(以下の表２を参照のこと) 前駆物質のHarper
回転式管状炉内の移動を促進し、前駆物質とプロセスガ
スとの混合を促進した。プロセスガスは、前駆物質がHT
合金チューブ内を移動する方向とは逆方向又は向流方向
にHT合金チューブ内へ導入した。この実施例では、プロ
セスガスは、還元性ガスとして水素ガスを、不活性キャ
リアガスとして窒素ガスを含むものとした。排出ガスを
水洗式スクラバーへバブリングし、炉の内部をほぼ11.4
cm(4.5in)の水圧(ゲージ)に維持した。

【００７８】パラメーターを表２に示す値に設定したと
きに、前駆物質のモリブデン金属生成物への最適な転化
が観察された。

【００７９】

【表２】この実施例にしたがって製造されたモリブデン金属12を
図５に示し、これについては既に説明するものである。
具体的には、この実施例にしたがって製造されたモリブ
デン金属生成物12は、2.5m²/gの表面積対質量比を有す
ることを特徴とする。また、この実施例にしたがって製
造されたモリブデン金属生成物12は、均一なサイズであ
るということも特徴とする。すなわち、図５に示す選別
されていないモリブデン金属生成物12のうち50%は平均
サイズが24.8μm未満であり、また図５に示す選別され
ていないモリブデン金属生成物12のうち99%は平均サイ
ズが194μm未満であった。

【００８０】

【発明の効果】本明細書中に説明するように、モリブデ
ン金属の新規な形態は、表面積対質量比が比較的大き
く、サイズが比較的均一であることは容易に理解され
る。同様に、本明細書中に説明するモリブデン金属を製
造するための装置及び方法を用いて、モリブデン金属を
連続的かつ１段階で製造しうることは容易に明らかであ
る。結果として、特許請求の範囲に記載の発明は、モリ
ブデン金属技術において重要な進展に該当する。本明細
書では本発明の種々の好ましい態様を説明してきたが、
これらの態様に適切な改変を加えてもなお本発明の範囲
内に留まるものと期待する。従って、本発明は、本明細
書中に示した態様に限定されるものと認識すべきではな
く、特許請求の範囲は、従来技術によって制限される範
囲を除き、本発明の更に他の態様を含むものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明にしたがってモリブデン金属
を製造する装置の一態様に関する横断面概略図である。

【図２】図２は、モリブデン金属の製造を示すプロセ
ス管の３つの部分に関する横断面図である。

【図３】図３は、本発明にしたがってモリブデン金属
を製造する方法に関する態様を示す流れ図である。

【図４】図４は、従来技術の方法にしたがって製造す
ることができるモリブデン金属に関する走査型電子顕微
鏡像である。

【図５】図５は、本発明の一の態様にしたがって製造
できるモリブデン金属の新規な形態に関する走査型電子
顕微鏡像である。

【符号の説明】

10・・・装置 12・・・モリブデン金属(生成物) 14・・・前駆物質 15・・・生成物投入端 16・・・炉 17・・・生成物排出端 20、21、22・・・加熱ゾーン 23・・・冷却ゾーン 25・・・ガス入口 26・・・前駆物質の導入方向 28・・・プロセスガスの導入方向 30・・・中間物質 32・・・移送系 34・・・プロセス管 36・・・供給系 38・・・排出ホッパー 40・・・傾斜角度 42・・・プロセスチャンバーの回転方向 44・・・チャンバー 46、47・・・耐火性障壁 50、51、52・・・加熱素子 54・・・回転軸 55・・・プラットホーム 56・・・基礎 58・・・リフトアセンブリー 60・・・グレード 62・・・プロセスガス 64・・・還元性ガス 65・・・不活性キャリヤガス 66・・・スクラバー 67・・・乾式ポット 68・・・湿式ポット 69・・・発火装置 70、71、72・・・反応 74・・・チャンバー壁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ジョエル・エイ・トーベアメリカ合衆国アイオワ州52625，ドンネルソン，ワンハンドレッドアンドフォーティサード・アベニュー 1961 Ｆターム(参考） 4K001 AA17 BA05 DA10 4K017 AA03 BA04 CA08 EH01 FB02 FB05 FB11 4K018 BA09 BB05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モリブデン金属(12)を製造する方法であ
って、前駆物質(14)を還元性ガス(62)の存在下において
第一温度まで加熱し、前記第一温度を少なくとも一回上
昇させて前記前駆物質を還元しモリブデン金属を形成す
ることを含む、前記方法。
【請求項２】第一温度を第二温度まで上昇させ、前記
第二温度を第三温度まで上昇させることを更に含む、請
求項１記載の方法。
【請求項３】モリブデン金属(12)を還元性ガス(62)の
存在下において冷却することを更に含む、請求項１記載
の方法。
【請求項４】モリブデン金属(12)を実質的に一定の圧
力で冷却することを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】前駆物質(14)を還元性ガス(62)と混合し
て、それらの間の反応を促進することを更に含む、請求
項１記載の方法。
【請求項６】前駆物質(14)を一定の圧力で加熱する、
請求項１記載の方法。
【請求項７】還元性ガス(62)を前駆物質(14)に対して
互いに向流となるように導入することを更に含む、請求
項１記載の方法。
【請求項８】前駆物質(14)からモリブデン金属(12)を
製造するための装置(10)であって、少なくとも２つの加熱ゾーン(20，21，22)を有する炉(1
6)；前記炉の前記少なくとも２つの加熱ゾーンの各々を
貫通するプロセス管(34)；及び前記プロセス管へ導入さ
れるプロセスガス(62)を含み、前記前駆物質を前記プロセス管へ導入し、前記炉の前記
少なくとも２つの加熱ゾーンの各々を通して移動させ、
前記前駆物質が前記プロセスガスと該炉内で反応して、
モリブデン金属を形成する、前記装置。
【請求項９】炉(16)が３つの加熱ゾーン(20，21，22)
を含み、プロセス管(34)が前記３つの加熱ゾーンの各々
を貫通している、請求項８記載の装置(10)。
【請求項１０】炉(16)の３つの加熱ゾーン(20，21，2
2)が、実質的に555℃、800℃及び1000℃にそれぞれ維持
される、請求項９記載の装置(10)。
【請求項１１】炉の３つの加熱ゾーン(20，21，22)が
以下の温度範囲：第一加熱ゾーンを540℃〜600℃；第二
加熱ゾーンを760℃〜820℃；及び第三加熱ゾーンを980
℃〜1050℃に維持される、請求項９記載の装置(10)。
【請求項１２】プロセス管(34)に接続されている供給
系(36)を更に含み、前駆物質(14)が実質的に１分間あた
り6gの流量で前記プロセス管(34)へ導入される、請求項
８記載の装置(10)。
【請求項１３】前駆物質(14)が酸化モリブデン(VI)(M
oO₃)のナノ粒子である、請求項８記載の装置(10)。
【請求項１４】前駆物質(14)が25m²/gから35m²/gの表
面積を有する、請求項８記載の装置(10)。
【請求項１５】プロセス管(34)と操作可能な状態で連
結している駆動アセンブリーを更に含み、前記駆動アセ
ンブリーが実質的に１回転あたり20秒の速度で前記プロ
セス管の周りを回転する、請求項８記載の装置(10)。
【請求項１６】プロセス管(34)が実質的に１°傾斜し
ている、請求項８記載の装置(10)。
【請求項１７】プロセスガス(62)をプロセス管(34)へ
導入し、前駆物質(14)が前記プロセス管内を移動する方
向とは逆の方向(28)に流す、請求項８記載の装置(10)。
【請求項１８】プロセスガス(62)をプロセス管(34)へ
実質的に１時間あたり2.3m³(80立方フィート)の流量で
導入する、請求項８記載の装置(10)。
【請求項１９】プロセスガス(62)には少なくとも還元
性ガスが含まれる、請求項８記載の装置(10)。
【請求項２０】プロセスガス(62)には少なくとも水素
ガスが含まれる、請求項８記載の装置(10)。
【請求項２１】プロセス管(34)を実質的に一定の圧力
に維持する、請求項８記載の装置(10)。
【請求項２２】プロセス管(34)を実質的に水圧(ゲー
ジ)11.4cm(4.5in)の一定圧力に維持する、請求項８記載
の装置(10)。
【請求項２３】 BET分析によると実質的に2.5m²/gの表
面積を有するモリブデン金属(12)を製造する、請求項８
記載の装置(10)。
【請求項２４】請求項１記載の方法にしたがって製造
されるモリブデン金属(12)。
【請求項２５】 BET分析によると実質的に2.5m²/gの表
面積を有することを特徴とするモリブデン金属(12)。
【請求項２６】走査型電子顕微鏡法により測定すると
実質的に均一なサイズを有することを特徴とするモリブ
デン金属(12)。
【請求項２７】モリブデン金属が、酸化モリブデン(V
I)(MoO₃)ナノ粒子の還元された形態である、請求項２６
記載のモリブデン金属(12)。