JP5644763B2

JP5644763B2 - マグネシウム含有酸化亜鉛の製造方法及びマグネシウム含有酸化亜鉛の製造装置

Info

Publication number: JP5644763B2
Application number: JP2011518516A
Authority: JP
Inventors: 耕司柴田
Original assignee: Ube Material Industries Ltd
Current assignee: Ube Material Industries Ltd
Priority date: 2009-06-12
Filing date: 2010-06-04
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2030-06-04
Also published as: US20120104318A1; EP2441734A4; EP2441734A1; WO2010143596A1; US8388928B2; JPWO2010143596A1; US20130149534A1; TW201105586A

Description

本発明は、青色蛍光体等として用いることができるマグネシウム含有酸化亜鉛の製造方法、及びその製造装置に関する。

酸化亜鉛に酸化マグネシウムを部分固溶させたマグネシウム含有酸化亜鉛は、六方晶ウルツ鉱型の結晶構造をもち、酸素欠陥を導入することにより電子線照射や紫外線励起に対して青色系の発光を示すことが知られている（非特許文献１）。中でも、高濃度にマグネシウムが固溶したマグネシウム含有酸化亜鉛は、発光効率が高く、原料の亜鉛やマグネシウムが資源的に豊富で、かつ無公害であることから、環境にやさしい酸化亜鉛系の青色蛍光体として用いることができる。

このようなマグネシウム含有酸化亜鉛を製造する方法としては、固相反応法、共沈法、及び水熱合成法を挙げることができる。

これらのうち、固相反応法は、酸化亜鉛粉末と酸化マグネシウム粉末を固相で反応させてマグネシウム含有酸化亜鉛を安価かつ大量に製造することができるものの、固相反応でのマグネシウムの固溶限界が約２モル％であるため、Ｚｎ_０．９８Ｍｇ_０．０２Ｏの組成を超える割合でマグネシウムを反応させても立方晶のＭｇＯが析出し、酸化亜鉛にマグネシウムを高濃度に固溶させることができないという問題がある。

上記問題を解消するための方法としては、固相反応を塩化カリウム等のフラックスの存在下で行うことによってマグネシウムを最大２０モル％固溶させる方法がある（非特許文献１）。しかし、この方法では、生成物中に不純物が多く含まれ、フラックス成分の除去が必要になるが困難である。さらに、固相反応法においては、反応温度を１３００℃以上の高温にする必要があるため、酸化亜鉛が昇華して均一な組成のマグネシウム含有酸化亜鉛を得ることが難しいという問題がある。また、蛍光体に用いるためには、高純度でかつ粒径が揃って分散性の良い酸化亜鉛粉末であることが必要であるが、固相反応法においては、酸化亜鉛が凝集粒子の状態で生成するので、粒径を揃えるために粉砕工程と分級工程を別途設ける必要があるという問題がある。

一方、共沈法によれば、高濃度にマグネシウムが固溶したマグネシウム含有酸化亜鉛を１０００℃以下の低温で製造することができる。例えば、亜鉛及びマグネシウムが溶解した混合水溶液と有機酸成分を混合して有機酸複塩を共沈させ、得られた有機酸複塩を熱分解する方法が知られている（特許文献１，非特許文献２）。

さらに、水熱合成法によれば、高濃度にマグネシウムが固溶したマグネシウム含有酸化亜鉛を低温で製造することができる。例えば、酸化亜鉛やサファイア等の微小基板上にマグネシウム含有酸化亜鉛の層を形成させて粒子とする方法が知られている（特許文献２）。

特開２００６−２３３０４７号公報特開２００６−３３５９１４号公報

三重県科学技術振興センター工業研究部研究報告，３２，１１−１７（２００８）三重県科学技術振興センター工業研究部研究報告，３１，６−１０（２００７）

しかしながら、共沈法は、共沈速度の違いにより均一な組成のマグネシウム含有酸化亜鉛を得ることが難しく、共沈剤を除去する必要があり、また得られたマグネシウム含有酸化亜鉛が凝集しているなどの問題がある。一方、水熱合成法は、粉砕によって微小基板を製造する必要があり、製造工程が煩雑であることや、水熱合成の本質的な問題である反応速度の遅さなどから、マグネシウム含有酸化亜鉛を安価に大量に製造することが難しく、また得られたマグネシウム含有酸化亜鉛が凝集しているという問題がある。さらに、フラックス法においては、フラックス成分の除去が必要であること、均一な組成のマグネシウム含有亜鉛を得ることが難しいこと、及び粒径をそろえるために粉砕工程と分級工程とを設ける必要があることなどの問題がある。

そこで、本発明は、高純度で不純物が少なく、均一かつマグネシウム含有割合の高いマグネシウム含有酸化亜鉛を効率よく大量に製造できるマグネシウム含有酸化亜鉛の製造方法及びその製造装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するために、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、亜鉛蒸気とマグネシウム蒸気とを亜鉛蒸気が過剰な状態で混合し、酸化性ガスと反応させることにより高純度で不純物が少なく、均一なマグネシウム含有酸化亜鉛を効率よく大量に製造できることを見出した。すなわち、本発明は、金属亜鉛を加熱して亜鉛蒸気を発生させる工程と、金属マグネシウムを加熱してマグネシウム蒸気を発生させる工程と、前記亜鉛蒸気と前記マグネシウム蒸気を混合して混合蒸気を生成する工程と、前記混合蒸気に酸化性ガスを接触させてマグネシウム含有酸化亜鉛を生成する工程とを備え、前記混合蒸気中の亜鉛の含有量は、マグネシウムよりも多いことを特徴とするマグネシウム含有酸化亜鉛の製造方法である。

また、本発明は、金属亜鉛を加熱して亜鉛蒸気を発生させる亜鉛蒸気発生手段と、金属マグネシウムを加熱してマグネシウム蒸気を発生させるマグネシウム蒸気発生手段と、前記亜鉛蒸気と前記マグネシウム蒸気を混合して混合蒸気を生成させる混合蒸気生成手段と、前記混合蒸気に酸化性ガスを接触させてマグネシウム含有酸化亜鉛を生成させる酸化性ガス接触手段とを備え、前記混合蒸気中の亜鉛の含有量は、マグネシウムよりも多くなるように調整されていることを特徴とするマグネシウム含有酸化亜鉛の製造装置である。

本発明に係るマグネシウム含有酸化亜鉛の製造方法及びその製造装置において、原料となる金属亜鉛としては、その純度が９９．９質量％以上であることが好ましく、例えば、電気亜鉛のような３Ｎ（スリーナイン）レベルの純度の金属亜鉛を使用することができる。また、原料となる金属マグネシウムとしては、その純度が９９．９質量％以上であることが好ましく、例えば、電解法や熱還元法による３Ｎ（スリーナイン）レベルの純度のものを使用することができる。

以上のように、本発明によれば、高純度で不純物が少なく、均一かつマグネシウム含有割合の高いマグネシウム含有酸化亜鉛を効率よく大量に製造できるマグネシウム含有酸化亜鉛の製造方法及びその製造装置を提供することができる。

本実施形態に係るマグネシウム含有酸化亜鉛の製造装置の概念断面図である。格子定数とマグネシウム固溶量との関係を示すグラフである。分光蛍光光度計により測定されたＰＬスペクトルである。ＰＬスペクトルのピーク波長とＭｇ固溶量との関係を示すグラフである。レーザー回折散乱法により測定された粒度分布である。

次に、本発明に係るマグネシウム含有酸化亜鉛の製造装置の実施形態の一例について図面を用いて詳細に説明する。

マグネシウム含有酸化亜鉛製造装置１０は、金属亜鉛を加熱して亜鉛蒸気を発生させる亜鉛蒸気発生部１１と、亜鉛蒸気発生部１１と並列して配置されているマグネシウム蒸気発生部１５と、亜鉛蒸気発生部１１とマグネシウム蒸気発生部１５の上方に配置され亜鉛蒸気とマグネシウム蒸気を混合して混合蒸気を噴出する混合蒸気噴出ノズル２０と、混合蒸気噴出ノズル２０の上方に配置され、混合蒸気と酸化性ガスとを反応させる酸化性ガス接触部１９とを備える。

亜鉛蒸気発生部１１は、金属亜鉛が収容された亜鉛収容容器１２と、亜鉛収容容器１２の上面以外を覆うように配置された熱源１４と、亜鉛収容容器１２の上面中心部から混合蒸気噴出ノズル２０に接続された亜鉛蒸気噴出ノズル２４とを備える。

亜鉛収容容器１２は、内部に金属亜鉛が収容されており、その形状は特に制限されないが、円柱状のものが好ましい。亜鉛収容容器１２の上面の中心より外側には、外部からキャリアガスを亜鉛収容容器１２内に導入するためのキャリアガス導入管２６が接続されている。熱源１４としては、金属亜鉛を蒸気になるまで加熱できるものであれば特に制限はない。例えば、抵抗加熱、フレーム加熱、及び高周波加熱を挙げることができる。亜鉛蒸気発生手段としては、金属亜鉛が収容された亜鉛収容容器と、亜鉛収容容器の上面以外を覆う熱源と、亜鉛蒸気を混合蒸気噴出ノズル内に噴出させる亜鉛蒸気噴出ノズルとを備え、さらにキャリアガスを亜鉛収容容器内に導入するキャリアガス導入管が接続された亜鉛蒸気発生部が好ましく挙げられる。

マグネシウム蒸気発生部１５は、金属マグネシウムが収容されたマグネシウム収容容器１６と、マグネシウム収容容器１６の上面以外を覆うように配置された熱源１８と、マグネシウム収容容器１６の上面中心部から混合蒸気噴出ノズル２０内に延びるマグネシウム蒸気噴出ノズル２８とを備える。

マグネシウム収容容器１６は、内部に金属マグネシウムが収容されており、その形状は特に制限されないが、円柱状のものが好ましい。マグネシウム収容容器１６の上面の中心より外側には、外部からキャリアガスをマグネシウム収容容器１６内に導入するためのキャリアガス導入管３０が接続されている。熱源１８としては、金属マグネシウムを蒸気になるまで加熱できるものであれば特に制限はない。例えば、抵抗加熱、フレーム加熱、及び高周波加熱を挙げることができる。マグネシウム蒸気発生手段としては、金属マグネシウムが収容されたマグネシウム収容容器と、マグネシウム収容容器の上面以外を覆う熱源と、マグネシウム蒸気を混合蒸気噴出ノズル内に噴出させるマグネシウム蒸気噴出ノズルとを備え、さらにキャリアガスをマグネシウム収容容器内に導入するキャリアガス導入管が接続されたマグネシウム蒸気発生部が好ましく挙げられる。

混合蒸気噴出ノズル２０は、噴出口が上方に開口している有底円筒形状のノズルであり、底の中心部に亜鉛蒸気噴出ノズル２４の噴出口が接続されている。また、混合蒸気噴出ノズル２０の底面の中心以外の位置から、上方に向かって、マグネシウム蒸気噴出ノズル２８が、その底面の位置から混合蒸気噴出ノズル２０内の中心軸の位置まで湾曲してその中心軸方向に沿って、混合蒸気噴出ノズル２０内に延在している。マグネシウム蒸気噴出ノズル２８は、その直径が混合蒸気噴出ノズル２０よりも小さく、混合蒸気噴出ノズル２０の開口よりも低い位置で上方を向いて開口している。すなわち、亜鉛蒸気噴出ノズル２４及びマグネシウム噴出ノズル２８は、混合蒸気噴出ノズル２０の噴出口よりも上流側に位置し、噴出された亜鉛蒸気及びマグネシウム蒸気が十分混合するように配設されている。混合蒸気噴出ノズル２０には、スワールノズルが接続されていてもよく、スワール翼が備えられていてもよい。混合蒸気生成手段としては、その噴出口が上方に開口し、亜鉛蒸気噴出ノズルの噴出口がその底部に接続され、マグネシウム噴出ノズルがその底部から内部に延在している、前述のような混合蒸気噴出ノズルが好ましく挙げられる。

亜鉛収容容器１２の上面及びマグネシウム収容容器１６の上面、亜鉛蒸気噴出ノズル２４及びマグネシウム蒸気噴出ノズル２８、並びに混合蒸気噴出ノズル２０は、熱源３２により覆われている。熱源３２としては、亜鉛及びマグネシウムを沸点以上に加熱できるものであれば特に制限はなく、例えば、抵抗加熱、フレーム加熱、及び高周波加熱を挙げることができる。

酸化性ガス接触部１９は、円柱形状の酸化反応容器２１と、酸化反応容器２１の底面よりも上部の側面であって酸化反応の効率を損なわない位置に酸化性ガス導入手段とを備える。酸化性ガス導入手段としては、例えば、酸化性ガス供給ノズル２２等が用いられる。酸化反応容器２１の底面中心部には、混合蒸気噴出ノズル２０が接続されている。酸化性ガス供給ノズル２２は、円周方向に等間隔に２本備えられているが、間隔や本数は何ら制限されるものではない。酸化性ガス供給ノズル２２の本数は複数本であることが好ましく、２〜４本であることがさらに好ましい。酸化反応容器２１の上面の中心部には、マグネシウム含有酸化亜鉛を排出する排出口３４が設置されている。酸化性ガス接触手段としては、酸化反応容器と、酸化性ガス導入ノズルとを備えた、前記酸化性ガス接触部が好ましく挙げられる。

次に、本実施形態に係るマグネシウム含有酸化亜鉛製造装置１０を用いたマグネシウム含有酸化亜鉛の製造方法について説明する。

まず、亜鉛収容容器１２内に収容された金属亜鉛を熱源１４によって亜鉛の沸点以上、例えば１０００℃以上、好ましくは１０００〜１２００℃に加熱し、亜鉛蒸気を発生させる。同時に、マグネシウム収容容器１６内に収容された金属マグネシウムを熱源１８によってマグネシウムの沸点以上、例えば１２００℃以上、好ましくは１２００〜１４００℃に加熱し、マグネシウム蒸気を発生させる。

発生した亜鉛蒸気は亜鉛蒸気噴出ノズル２４へ、マグネシウム蒸気はマグネシウム蒸気噴出ノズル２８へ流入する。混合蒸気噴出ノズル２０の閉塞防止等のため、アルゴン又はヘリウム等の不活性ガスをキャリアガスとしてキャリアガス導入管２６から亜鉛収容容器１２内へ、キャリアガス導入管３０からマグネシウム収容容器１６内へ供給する。キャリアガスは、亜鉛蒸気及びマグネシウム蒸気の温度を低下させないように予め加熱して供給するのが好ましい。例えば、亜鉛収容容器１２内に導入するキャリアガスは１０００〜１２００℃、マグネシウム収容容器１６に導入するキャリアガスは１２００〜１４００℃に加熱して導入する。

亜鉛蒸気は、亜鉛蒸気噴出ノズル２４を通って噴出口から混合蒸気噴出ノズル２０に噴出する。マグネシウム蒸気は、マグネシウム蒸気噴出ノズル２８を通って噴出口から混合蒸気噴出ノズル２０内に噴出する。マグネシウム蒸気噴出ノズル２８の噴出口は、混合蒸気噴出ノズル２０内に、混合蒸気噴出ノズル２０の噴出口よりも下方かつ亜鉛蒸気噴出ノズル２４の噴出口よりも上方に位置するため、マグネシウム蒸気は、混合蒸気噴出ノズル２０内を流れる亜鉛蒸気内に噴出することになる。したがって、亜鉛蒸気とマグネシウム蒸気とが効率よく混合する。

亜鉛蒸気噴出ノズル２４、マグネシウム蒸気噴出ノズル２８、及び混合蒸気噴出ノズル２０は、熱源３２により、１２００〜１４００℃に加熱されているのが好ましい。亜鉛蒸気の温度がマグネシウム蒸気の温度よりも低いため、加熱しない場合は、マグネシウム蒸気が亜鉛蒸気で冷却されて、マグネシウムが偏析し、高濃度にマグネシウムが固溶したマグネシウム含有酸化亜鉛が得られない場合がある。

混合蒸気は、マグネシウムの含有割合（モル比）が０＜Ｍｇ／（Ｚｎ＋Ｍｇ）≦０．２５の範囲であることが好ましい。前記式において、マグネシウムの含有割合が０．０５以上であることがさらに好ましく、０．０８以上であることが特に好ましく、０．１０以上であることが特に好ましく、０．２０を超えることが最も好ましい。このようなマグネシウム含有割合にすると、青色蛍光体に適した、特にマグネシウム含有量の高いマグネシウム含有酸化亜鉛が得られる。また、マグネシウム含有割合が０．２５以下であることが好ましく、このようなマグネシウム含有割合にすると、マグネシウム含有酸化亜鉛中に立方晶のＭｇＯが混入することを回避することができる。

混合蒸気のマグネシウムの含有割合は、例えば、亜鉛蒸気及びマグネシウム蒸気の供給速度で制御することができる。供給速度は、例えば、熱源１４及び熱源１８の加熱温度や、キャリアガス供給管２６及びキャリアガス供給管３０からのキャリアガス供給量により制御することができる。

混合蒸気噴出ノズル２０から噴出する亜鉛蒸気とマグネシウム蒸気との混合蒸気は、酸化反応容器２１内に流入し、酸化性ガス供給ノズル２２から導入される酸化性ガスと接する。酸化性ガスとしては、空気、酸素、及び酸素富化空気を挙げることができる。これによって混合蒸気中のマグネシウムと亜鉛が直ちに酸化されて粉末状のマグネシウム含有酸亜鉛が生成する。粉末の粒径は、原料となる亜鉛蒸気やマグネシウム蒸気の濃度、酸化反応温度、及び酸化反応時間などにより制御することができる。粒径を大きくしたい場合は、例えば、原料となる亜鉛やマグネシウムの蒸発速度を上げ、酸化反応温度を上げ、さらに混合蒸気噴出ノズル２０の直径を大きくして気流速度を落として酸化反応時間を長くする。酸化反応の条件は、特に制限されず、気相法による酸化亜鉛の製造で採用される公知の条件を採用することができる。

生成したマグネシウム含有酸化亜鉛は、排出口３４からバグフィルタ等の製品捕集器（図示せず）へと導かれて捕集される。このようにして得られたマグネシウム含有酸化亜鉛は、Ｚｎ_１−ｘＭｇ_ｘＯで表される。ここで、ｘは、０より大きく０．２５以下であることが好ましく、０．０５以上０．２５以下であることがさらに好ましく、０．０８以上０．２５以下であることがよりさらに好ましく、０．１０以上０．２５以下であることが特に好ましく、０．２０より大きく０．２５以下であることが最も好ましい。ｘの値は、混合蒸気に含まれるマグネシウムの割合によって調節することができる。捕集されたマグネシウム含有酸化亜鉛の純度は、９９．９質量％以上であることが好ましい。本実施形態に係るマグネシウム含有酸化亜鉛の製造方法によれば、マグネシウム含有酸化亜鉛は粒径が揃った粉末として得ることができる。この粉末は、六方晶ウルツ鉱型の結晶構造を有し、還元雰囲気下において加熱処理などして酸素欠陥を導入することにより、マグネシウムが固溶していない還元型の酸化亜鉛（Ｚｎ：ＺｎＯ）の発光ピーク波長である５００ｎｍよりも短波長の発光ピークを示す傾向をもつので、青色蛍光体、特に蛍光表示管や電界放出用の青色蛍光体として用いることができる。

次に、実施例及び比較例を挙げて具体的に説明する。なお、マグネシウム含有酸化亜鉛の製造装置は、図１に概略示されるものを用いた。

〔実施例１〕
亜鉛収容容器１２（内径１５０ｍｍ，高さ２００ｍｍ）内に収容された金属亜鉛（高純度化学研究所製：純度９９．９質量％以上）を熱源１４により１０００℃に加熱し、アルゴンガスを１０ＮＬ／ｍｉｎでキャリアガス供給管２６より供給した。亜鉛蒸気は、０．９０ｋｇ／ｈで発生した。同時に、マグネシウム収容容器１６（内径１５０ｍｍ，高さ２００ｍｍ）内に収容された金属マグネシウム（高純度化学研究所製：純度９９．９質量％以上）を熱源１８により１２００℃に加熱し、アルゴンガスを１ＮＬ／ｍｉｎでキャリアガス供給管３０より供給した。マグネシウム蒸気は、０．０１ｋｇ／ｈで発生した。

発生した亜鉛蒸気は、亜鉛蒸気噴出ノズル２４（内径４ｍｍ）を通って混合蒸気噴出ノズル２０（内径２０ｍｍ，長さ５０ｍｍ）に噴出させ、同時に、発生したマグネシウム蒸気は、マグネシウム蒸気噴出ノズル２８（内径４ｍｍ，混合蒸気噴出ノズル２０内の長さ２０ｍｍ）から混合蒸気噴出ノズル２０内に噴出させた。これにより、亜鉛蒸気とマグネシウム蒸気を混合した。なお、混合蒸気噴出ノズル２０内の温度は、マグネシウム収容容器１６と同じ温度であった。混合された混合蒸気は、混合蒸気噴出ノズル２０から酸化反応容器２１内に噴出させた。酸化反応容器２１内には、酸化性ガス供給ノズルから１００ＮＬ／ｍｉｎで空気を供給し、混合蒸気と空気とを接触させ、酸化反応を行った。これにより生成したマグネシウム含有酸化亜鉛は、吸引ファン（図示せず）により、排出口３４からバグフィルタ（図示せず）に導いて捕集し、実施例１に係るマグネシウム含有酸化亜鉛を得た。実施例１に係るマグネシウム含有酸化亜鉛は粉末状であった。製造条件を表１に示す。得られたマグネシウム含有酸化亜鉛は、以下のようにして分析した。

（組成）
マグネシウム含有酸化亜鉛の組成は、ＩＣＰ発光分析により分析した。結果を表２に示す。

（結晶相）
マグネシウム含有酸化亜鉛の結晶構造は、粉末Ｘ線回折により測定した。結果を表２に示す。

（Ｍｇ固溶量）
結晶相の測定結果（六方晶生成）及び組成の測定結果（Ｍｇ含有量）よりマグネシウム固溶量を求めた。結果を表２に示す。

（格子定数）
Ｓｉ標準粉末を内部標準とした粉末Ｘ線回折より格子定数を求めた。結果を表２に示す。また、格子定数とマグネシウム固溶量との関係を図２に示す。

（ピーク波長）
マグネシウム含有酸化亜鉛のＰＬスペクトルのピーク波長を、次のように測定した。まず、マグネシウム含有酸化亜鉛の粉末を、アルゴンガスに水素ガスを５体積％含有させた雰囲気中で、８００℃で２時間、還元処理することにより、マグネシウム含有酸化亜鉛の粉末に酸素欠陥を導入し、青色蛍光体粉末とした。この粉末のＰＬスペクトルを分光蛍光光度計（日本分光製；ＦＰ−６５００）により、励起波長３２０ｎｍで測定した。結果を表２及び図３に示す。また、ＰＬスペクトルのピーク波長とＭｇ固溶量との関係を図４に示す。

（不純物）
マグネシウム含有酸化亜鉛の金属不純物（Ｐｂ，Ｎａ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｓ，Ｋ，Ｃａ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｔｅ，Ｂｉ）は、ＩＣＰ発光分析により測定した。金属不純物の含有量は５５ｐｐｍ、マグネシウム含有酸化亜鉛の純度は９９．９９質量％以上であった。実施例１の結果の詳細を表３に示す。

（粒度分布）
マグネシウム含有酸化亜鉛の粒度分布は、レーザー回折散乱法（堀場製作所製；ＬＡ−９１０）により測定した。結果は、図５に示すように単分散でシャープな粒度分布であった。

実施例１に係るマグネシウム含有酸化亜鉛は、原料が金属亜鉛と金属マグネシウムのみであることから、得られるマグネシウム含有酸化亜鉛はフッ素や塩素等のハロゲン成分を含んでいない。

〔実施例２〜６〕
表１に記載されている条件とした以外は、実施例１と同様の方法でマグネシウム含有酸化亜鉛を得た。組成、結晶相、Ｍｇ固溶量、格子定数、及びピーク波長については、実施例１と同様にして求め、同様に結果を表２に示した。また、不純物と粒度分布についても実施例１と同様にして求め、同様の結果が得られた。実施例２乃至６に係るマグネシウム含有酸化亜鉛は、原料が金属亜鉛と金属マグネシウムのみであることから、得られるマグネシウム含有酸化亜鉛はフッ素や塩素等のハロゲン成分を含んでいない。

〔比較例１〕
マグネシウム蒸気を供給せず、表１に記載されている条件とした以外は、実施例１と同様の方法で酸化亜鉛を得た。組成、結晶相、Ｍｇ固溶量、格子定数、及びピーク波長については、実施例１と同様にして求め、同様に結果を表２に示した。

実施例１乃至６から、結晶相としては、六方晶ウルツ鉱型構造を持つＺｎＯ型固溶体に相当する回折ピーク以外は認められなかったことから、高純度のマグネシウム含有酸化亜鉛が得られたことが分かる。また、レーザー回折散乱法により測定した粒度分布（図５）がシャープであったことから、粒径の揃った均一なマグネシウム含有酸化亜鉛が得られることが分かる。さらに、格子定数とマグネシウム固溶量との関係（図２）から、ａ軸はマグネシウム固溶量による変化が見られなかったが、ｃ軸はマグネシウム固溶量の増加に伴って格子定数の減少が見られた。すなわち、マグネシウムが酸化亜鉛に連続的に固溶していることが分かる。さらに、ピーク波長とＭｇ固溶量との関係（図４）から、２５．０モル％以下の範囲でマグネシウムが固溶するに従ってピーク波長が短波長側にシフトし、酸化亜鉛系の青色蛍光体が生成していることが分かる。特に、固溶量が１０〜２５モル％の場合、ピーク波長は４７７〜４７１ｎｍまで短波長側にシフトし、青色蛍光体として適したマグネシウム含有酸化亜鉛が得られることが分かる。

１０：マグネシウム含有酸化亜鉛製造装置
１１：亜鉛蒸気発生部
１２：亜鉛収容容器
１４，１８：熱源
１５：マグネシウム蒸気発生部
１６：マグネシウム収容容器
１９：酸化性ガス接触部
２０：混合蒸気噴出ノズル
２１：酸化反応容器
２２：酸化性ガス供給ノズル

Claims

金属亜鉛を加熱して亜鉛蒸気を発生させる工程と、
金属マグネシウムを加熱してマグネシウム蒸気を発生させる工程と、
前記亜鉛蒸気と前記マグネシウム蒸気を混合して混合蒸気を生成する工程と、
前記混合蒸気に酸化性ガスを接触させてマグネシウム含有酸化亜鉛を生成する工程とを備え、
前記混合蒸気中の亜鉛の含有量は、マグネシウムよりも多いことを特徴とするマグネシウム含有酸化亜鉛の製造方法。
前記混合蒸気のマグネシウムの含有割合（モル比）が０＜Ｍｇ／（Ｚｎ＋Ｍｇ）≦０．２５の範囲であることを特徴とする請求項１記載のマグネシウム含有酸化亜鉛の製造方法。
前記混合蒸気のマグネシウムの含有割合（モル比）が０．０５≦Ｍｇ／（Ｚｎ＋Ｍｇ）≦０．２５の範囲であることを特徴とする請求項１記載のマグネシウム含有酸化亜鉛の製造方法。
金属亜鉛を加熱して亜鉛蒸気を発生させる亜鉛蒸気発生手段と、
金属マグネシウムを加熱してマグネシウム蒸気を発生させるマグネシウム蒸気発生手段と、
前記亜鉛蒸気と前記マグネシウム蒸気を混合して混合蒸気を生成させる混合蒸気生成手段と、
前記混合蒸気に酸化性ガスを接触させてマグネシウム含有酸化亜鉛を生成させる酸化性ガス接触手段とを備え、
前記混合蒸気中の亜鉛の含有量は、マグネシウムよりも多くなるように調整されていることを特徴とするマグネシウム含有酸化亜鉛の製造装置。
前記酸化性ガス接触手段は、酸化反応容器と、該酸化反応容器内に前記酸化性ガスを導入する酸化性ガス導入手段とを備え、
前記混合蒸気生成手段は、生成した混合蒸気を前記酸化反応容器内に導入される酸化性ガスと接触させるように、前記混合蒸気を前記酸化反応容器内に噴出させる混合蒸気噴出ノズルを備えていることを特徴とする請求項４記載のマグネシウム含有酸化亜鉛の製造装置。
前記亜鉛蒸気発生手段は、発生させた亜鉛蒸気を前記混合蒸気噴出ノズル内に噴出させる亜鉛蒸気噴出ノズルを備え、
前記マグネシウム蒸気発生手段は、発生させたマグネシウム蒸気を前記混合蒸気噴出ノズル内に噴出させるマグネシウム蒸気噴出ノズルを備え、
前記亜鉛蒸気噴出ノズル及びマグネシウム蒸気噴出ノズルの噴出口は、噴出された亜鉛蒸気及びマグネシウム蒸気が十分に混合するように、前記混合蒸気噴出ノズルの噴出口よりも上流側に位置することを特徴とする請求項５記載のマグネシウム含有酸化亜鉛の製造装置。
前記マグネシウム蒸気噴出ノズルの噴出口は、混合蒸気噴出ノズル内を流動する亜鉛蒸気に囲まれた状態でマグネシウム蒸気を噴出させるように構成されていることを特徴とする請求項６記載のマグネシウム含有酸化亜鉛の製造装置。
前記亜鉛蒸気噴出ノズルの噴出口は、前記マグネシウム蒸気噴出ノズルよりも上流側に位置することを特徴とする請求項６又は７記載のマグネシウム含有酸化亜鉛の製造装置。
前記亜鉛蒸気噴出ノズルと、マグネシウム蒸気噴出ノズルと、前記混合蒸気噴出ノズルとを加熱する熱源をさらに備えたことを特徴とする請求項６乃至８いずれか記載のマグネシウム含有酸化亜鉛の製造装置。