JP2004346379A - 金属回収装置および金属回収方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】例えば、銅製錬工程にて発生する煙灰から調製された硫酸酸性溶液のような金属イオンを含有する溶液から、所望の金属を、高い生産性をもって連続的に回収すると供に、メンテナンスの容易な金属回収装置、および当該金属回収装置を用いた金属回収方法を提供する。
【解決手段】ドラム状の容器１０の上方にある容器開口端１２から下方にあるボトム端１９にかけての内周に、スパイラル形状を有するバッフル部１６を設け、この容器１０の回転軸芯線１１を傾斜させて正逆転可能な回転手段に接続する。容器開口端１２には、篩開口部１８を有する着脱自在の篩部１５を設け、金属イオン含有溶液１と卑金属スクラップ２を投入して、容器１０を正回転し所望の金属粒物４を生成させ、篩部１５を通過させて回収する。メンテナンス時には容器１０を逆回転することで、容器開口端１２より内容物を排出させる。
【選択図】 図３
【解決手段】ドラム状の容器１０の上方にある容器開口端１２から下方にあるボトム端１９にかけての内周に、スパイラル形状を有するバッフル部１６を設け、この容器１０の回転軸芯線１１を傾斜させて正逆転可能な回転手段に接続する。容器開口端１２には、篩開口部１８を有する着脱自在の篩部１５を設け、金属イオン含有溶液１と卑金属スクラップ２を投入して、容器１０を正回転し所望の金属粒物４を生成させ、篩部１５を通過させて回収する。メンテナンス時には容器１０を逆回転することで、容器開口端１２より内容物を排出させる。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属イオンを含有する溶液から、所望の金属を回収する金属回収装置、および当該金属回収装置を用いた金属回収方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属イオンを含有する溶液から、所望の金属を回収する金属回収方法、および金属回収装置として、例えば特許文献１には、銅を溶存している非酸化性酸溶液へ銅を含む鉄スクラップを投入し、溶存している銅および鉄スクラップに含まれている銅を故銅として回収する沈殿銅法について記載されており、特許文献２には、銅含有エッチング廃液をよりイオン化傾向の大きい金属と接触させて銅粉を析出させ、得られた銅スラリーに気体を導入して搬出する、銅の回収方法、および回収装置について記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５０−２６２１号公報
【特許文献２】
特開平６−１４６０２１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載された方法は、所謂バッチ式の処理方法であるため、処理バッチ毎に装置を停止して生成した故銅を回収し、銅を含む鉄スクラップ等の原材料を投入する必要があり、生産性を上げることに限界があった。また当該方法は、塩酸溶液中の銅を塩化銅の形態で回収する技術であり、回収銅はポンプ等で容易に扱える、銅塩化物の形態であった。しかし、硫酸溶液中の銅を本方法にて回収しようとすると、回収銅は、金属銅や亜酸化銅などの沈降性の大きい形態となり、当該方法の適用は困難であった。
一方、特許文献２に記載された方法は、銅含有エッチング廃液より連続的操作により、銅粉を回収することが可能であるが、鉄材がドラム中に充填されているため、析出してきた銅により鉄材の表面がコーティングされ易い。そして、鉄材の表面が銅によりコーティングされてしまうと、鉄イオンのエッチング廃液中への溶出が阻害され、銅の回収が困難になると考えられる。そこで、銅によりコーティングされた鉄材は、新鮮な表面を有する鉄材と交換する必要があるが、鉄材を交換する際には、ドラムを開放して内部の鉄材を交換する必要があり、やはり生産性を上げることには、限界があった。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するために成されたものであり、金属イオンを含有する溶液に、所望の金属よりイオン化傾向が卑である金属（以下、卑金属と記載する。）の塊を存在させ、所望の金属を連続的に回収すると供に、卑金属塊の表面が所望の金属によりコーティングされるのを抑制し、さらに卑金属塊の表面が、析出した金属にコーティングされた際は、容易にこれを交換できる金属回収装置、および当該金属回収装置を用いた金属回収方法に関する
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するための、第１の手段は、金属イオンを含有する溶液から、所望の金属を回収する金属回収装置であって、
傾斜した回転軸芯線を中心として回転可能に設置されたドラム状の容器と、前記容器を正逆可能に回転する回転手段とを有し、
前記容器の、容器開口端からボトム端にかけての内周には、スパイラル形状を有するバッフル部が設けられ、
前記容器開口端には、着脱自在の篩部が設けられていることを特徴とする金属回収装置である。
【０００７】
第２の手段は、第１の手段に記載の金属回収装置を用いることを特徴とする金属回収方法である。
【０００８】
第３の手段は、第２の手段に記載の金属回収方法であって、
前記金属イオンを含有する溶液とは、製錬工程にて発生する煙灰や残渣から調製された硫酸酸性溶液であることを特徴とする金属回収方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態例について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に係る金属回収装置および付属装置の模式的な側面図であり、図２は、図１の模式的な平面図であり、図３（ａ）〜（ｃ）は、図２のＡ−Ａ断面図であり、図４は、図２のＢ−Ｂ断面図であり、図５は、図２のＣ−Ｃ断面図であり、図７は、図１〜３に示す容器１０内の斜視図である。
図１、２において、本発明に係る金属回収装置のドラム状（例えば、略樽形状）の容器１０は、その回転軸芯線１１を水平面に対し、所望の傾斜角θをもって傾斜可能とする傾斜手段（図示していない）を介して架台２１上に設置されており、回転手段２０により正逆回転の回転が可能となっている。容器１０の下方端は、ボトム端１９として閉塞しているが、上方端は開口して容器開口端１２を形成している。この容器開口端１２の上部にはホッパー１３が設けられ、このホッパー１３から容器開口端１２を介して、容器１０内へ、金属イオン含有溶液１や卑金属スクラップ２等の所望の材料を投入することができる。尚、符号２２は適宜なバルブを示す。一方、容器開口端１２の下方には排出シュート１４が設けられ、容器開口端１２より溢れ出す、処理後の溶液３や生成した金属粒物を、コンベヤ３０等の所定の場所へ誘導する。
【００１０】
符号５１はスクラップヤードを示し、ここに貯留された卑金属スクラップ２はクレーン５２により、ホッパー１３へ投入される。
符号３０はコンベヤを示し、容器開口端１２より溢れ出し排出シュート１４に誘導されて落とし込まれた、処理後の溶液３と生成した金属粒物とを固液分離し、固体分である金属粒物４は堆積ヤード５３へ移送し貯留するものである。液体分である処理後の溶液３は、オーバーフロー樋３６を介してポンプタンク４１へ移送され、ポンプ４２によりシックナー（図示していない）等へ輸送され適宜に処理される。
【００１１】
図３（ａ）〜（ｃ）は、容器１０の模式的な縦断面を示している。
まず、図３（ａ）は、容器１０中に、金属イオン含有溶液１と卑金属スクラップ２とが充填され、回転軸芯線１１によって正回転している状態を示している。容器１０の内壁には、回転軸芯線１１を中心としたスパイラル形状を有するバッフル部１６が設けられている。
ここでバッフル部１６について、容器１０内の斜視図である図７を用いて説明する。
図７に示すように、容器１０の内壁にはスパイラル形状を有するバッフル部１６が設けられており、容器１０が正回転する際には、卑金属スクラップ２等の内容物を図面向かって左側のボトム端１９へ運搬し、逆回転の際には、図面向かって左側の容器開口端１２へ運搬する構成を有するものである。尚、図７は、２条のバッフル部が設けられた例を示しているが、所望により１条、或いは３条以上でも良い。
【００１２】
ここで、図３（ａ）に戻る。
容器開口端１２の周囲には、円盤状のフィルターが篩部１５として脱着自在に設けられているが、篩部１５の中央には、篩開口部１８が設けられている。従って、図１、２にて説明したホッパー１３は、容器開口端１２に篩部１５が設置された状態であっても篩開口部１８を介し、容器１０内に卑金属スクラップ２等を投入することができるものである。
さらに、容器１０内に金属イオン含有溶液１を注入するために、容器１０の外部から篩部１５の開口を介し容器のボトム端１９へ向けて、適宜なバルブ２２を有する導管１７を設けるのも好ましい構成である。
【００１３】
容器開口端１２の下方には、排出シュート１４が設けられ、容器１０の容器開口端１２から溢れ出した処理後の溶液３や金属粒物が、篩部１５で篩われて通過した後ここへ導かれ、この排出シュート１４の下方に設けられたコンベヤ３０へ落下させるものである。尚、コンベヤ３０の好ましい構成については、図４、５を用いて後述する。
【００１４】
図３（ｂ）（ｃ）は、上述した図３（ａ）で説明した容器１０が、逆回転している状態を示しており、（ｂ）において、符号４はコンベヤ３０内に堆積した金属粒物を示し、（ｃ）においては、篩部１５が外されている。
【００１５】
図４、図５は、コンベヤ３０の縦断面を示している。
図４において、コンベヤ３０は、コンベヤ筐体３２とこの筐体の中で周回運動（図４においては、左回転）しているチェーンコンベヤ３１とを有している。コンベヤ筐体３２は、略直方体で上部が開放され、その長手方向の底面の一端（図２にて説明した沈殿銅ヤード側）は、端部に向けて上昇斜面となり、コンベヤ筐体傾斜部３４を形成している。
コンベヤ筐体の稜部およびコンベヤ筐体傾斜部３４開始部分の４箇所には、スプロケット３９が回転可能に支持され、チェーンコンベヤ３１はこれに掛装されている。
【００１６】
チェーンコンベヤ３１には複数のスクレーパー３７が所定間隔おきに取り付けられ、このスクレーパー３７は、チェーンコンベヤ３１がコンベヤ筐体３２内をその内壁に沿って周回運動するのに伴い、コンベヤ筐体３２の内壁と隙間３８を保ちながら移動する。
また、コンベヤ筐体３２の側面壁にはオーバーフロー樋３６が設けられており、コンベヤ筐体３２内に処理後の溶液３が注入された際には、コンベヤ筐体３２の、概ね下方半分が浸漬される。
【００１７】
このスクレーパー３７とコンベヤ筐体３２とについて、図５を用いて、さらに説明する。
図５に示すコンベヤ３０において、コンベヤ筐体３２内では、チェーンコンベヤ３１が内壁に沿って周回運動しており、そのチェーンコンベヤ３１に取り付けられたスクレーパー３７は、コンベヤ筐体３２の内壁と隙間３８を保ちながら移動する。尚、上述したように、コンベヤ筐体３２の、概ね下方半分は処理後の溶液３に浸漬されている。
【００１８】
ここで、図４に戻り、コンベヤ筐体３２の堆積ヤード５３側は、底面が上方に傾斜してコンベヤ筐体傾斜部３４となり、チェーンコンベヤ３１もこれに沿って上方へ向かう。そしてコンベヤ筐体傾斜部３４の最上部には、吐出口３５が設けられている。吐出口３５の下方は、堆積ヤード５３となり、金属粒物４が堆積している。
【００１９】
次に、上述した本発明に係る金属回収装置および付属装置を用いた金属回収工程について、工程毎に説明する。
【００２０】
［金属イオン含有溶液の調製工程］
まず、金属イオン含有溶液１は、回収すべき金属がイオンとなって含有された溶液である。本発明においては、回収すべき金属として、銅を始め、錫、鉛、銀、金、等多様な金属が対象となる。また、金属イオン含有溶液１の液性は、酸性であり、硫酸酸性、硝酸酸性であることが好ましい。
このような金属イオン含有溶液１の例として、製錬工程にて発生する煙灰や残渣から調製された硫酸酸性溶液や、各種のメッキ工程、エッチング工程等にて発生する廃液等が挙げられる。
【００２１】
［卑金属塊の調製工程］
卑金属塊は、前記回収すべき金属よりイオン化傾向が卑である性状を有する金属類を言い、前記金属イオンが、錫、鉛、銅、銀、金、等である場合、卑金属塊として、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、鉄、ニッケル、等を用いることができる。そして、回収すべき金属と卑金属塊とのイオン化傾向の差を用いて、卑金属塊の表面に回収すべき金属の層を生成させる。
さらに、本実施の形態において、卑金属塊として卑金属スクラップ２を用いることが好ましい。これは、当該卑金属塊が、表面に回収すべき金属の層を生成させるための担持体であることによる。つまり、卑金属塊の形態は、常温で固体の塊状であり、さらに、好ましい塊状の形態は、廃棄資材のように多種多様な形状をしたスクラップ形状である。例えば、線状、板状、缶がプレス等により潰されたスクラップ缶、等がある。スクラップの形状は多種多様であり、特に形状が非対称で、角があり、個々の重量も大きく異なり、表面状態は一定でない。従って、後述する金属の回収工程において、卑金属スクラップ２上の、回収すべき金属の層の生成場所は偏在し、場所によって厚く付くことになる。そして、卑金属スクラップ２同士が衝突する際には、その衝突方向、応力とも多様なものとなるため、卑金属スクラップ２上に生成した回収すべき金属の層が剥離し易くなるからである。
尚、卑金属スクラップ２は、生産性を低下させたり、後工程に悪影響を与えない限り、メッキされた材料やクラッドされた材料でも使用可能である。
例えば、金属イオン含有溶液１として銅イオンを含有する溶液から銅を回収する際、卑金属スクラップ２として、半面が銅によりバイメタル状にコーティングされたクラッド鉄材のスクラップ材を用いることができる。
【００２２】
［金属イオン含有溶液および卑金属スクラップの投入工程］
図１に示すように、スクラップヤード５１に堆積された卑金属スクラップ２を、クレーン５２を用いてホッパー１３より容器１０内へ投入する。また、金属イオン含有溶液１も、ホッパー１３より容器１０内へ投入するが、図３（ａ）で説明した導管１７を用いて投入するのも好ましい構成である。この金属イオン含有溶液１投入の際、液のｐＨは、低い方がより反応が早まり好ましいが、例えば、煙灰等から得た銅イオン含有液の様に、所望の金属以外の不純物を雑多含有する溶液の場合は、これら不純物の影響をさけるため、ｐＨを敢えて上昇せしめる調整をするのが好ましい場合もある。
【００２３】
金属イオン含有溶液１と卑金属スクラップ２との投入タイミングは、どちらが先であっても良いが、容器１０内の液面制御の観点からは、卑金属スクラップ２を先に投入しておくのが好ましい。
【００２４】
金属イオン含有溶液１と卑金属スクラップ２との投入比率は、各々の回収すべき金属と卑金属塊との組み合わせによる最適値を予め求めておき、それによって投入する。
【００２５】
［攪拌工程］
容器内に投入された、金属イオン含有溶液１と卑金属スクラップ２との反応により、卑金属スクラップ２の表面に生成した回収すべき金属の層を当該表面から剥離するため、当該表面に応力を付加し、ここから金属の層を剥離せしめるが、この応力には、衝撃力、摩擦力が好適である。
そこで、本工程に用いる装置としては、例えば、金属イオン含有溶液１と卑金属スクラップ２とが投入される容器が回転することで、卑金属スクラップ２の塊が転動し、金属イオン含有溶液１を撹拌しながら、反応中の卑金属スクラップ２の塊同士が衝突、摩擦を繰り返すものが好ましい。
【００２６】
ここで、攪拌工程をおこなうにあたり、水平面に対する回転軸芯線１１の傾斜角θを制御して、容器開口端１２の位置を調整することができる。例えば、傾斜角θが小さければ容器開口端１２の位置は低くなり、容器１０内部に貯留することのできる金属イオン含有溶液１の容積は減少するが、傾斜角θが９０°に近づく程、増大する。即ち、回転軸芯線１１の傾斜角θを調整することで、容器１０内部に貯留することのできる金属イオン含有溶液１の容積を可変することができ、これによって溶液の容器１０内部での貯留時間を制御できる。そして、金属イオン含有溶液１の容器１０内部における貯留時間を制御することで、溶液からの金属の回収量、回収率などを制御することができる。このことから、金属イオン含有溶液１の濃度、温度、卑金属スクラップ２との反応状況に応じて、容器開口端１２の位置を調整すれば、金属イオン含有溶液１と卑金属スクラップ２との好ましい反応条件を維持することができる。
【００２７】
ここで上述の構成を有する撹拌装置とそれを用いた攪拌工程について、図３（ａ）を用いて説明する。
容器１０の内壁には、バッフル部１６が設置されている。容器１０を回転軸芯線１１により回転させることで、バッフル部１６により、容器内部の金属イオン含有溶液１と卑金属スクラップ２とが撹拌、混合される。さらに、当該回転が正回転のとき、バッフル部１６が卑金属スクラップ２を容器のボトム端１９へ運搬するようにスパイラル構造を有していることが好ましい。スパイラル構造を有するバッフル部１６によりボトム端１９に運搬された卑金属スクラップ２は、そこに堆積するが、バッフル部１６、回転する容器の側壁によるリフトアップ効果により回転方向と同軸、同方向に卑金属スクラップ２の堆積が隆起される。このとき、卑金属スクラップ２同士には、摩擦力、堆積重量による重圧が付加されるが、間もなく、隆起した頂上付近より谷となった箇所へ転落し、この摩擦、重圧から解放される。この転落時には、他の卑金属スクラップ２との間で衝突が起こり、衝撃力が付加される。
さらに卑金属スクラップ２は、スパイラル状のバッフル部１６から、ボトム端に向かう応力を受け続ける。
このように、回転する容器１０内部で卑金属スクラップ２表面には、摩擦、衝撃力、応力が付加されるので、卑金属スクラップ２表面に生成した回収すべき金属の層は剥離され金属粒物となる、剥離された金属粒物は、容器１０の下方に沈降するか、金属イオン含有溶液１中に分散する。
【００２８】
この卑金属スクラップ２の転落時の衝撃力は、金属イオン含有溶液１の液面位置、投入流量、容器１０の回転速度、傾斜の制御により調整することが可能である。容器１０の回転速度は早いほうが好ましいが、上記衝撃力を十分に維持するため、容器１０の大きさ、卑金属スクラップ２の量などにより適宜、設定することが好ましい。
【００２９】
当該攪拌工程において、容器１０の回転を継続しながら、金属イオン含有溶液１の投入も継続する構成も好ましい。金属イオン含有溶液１の継続投入により、反応を繰り返し、連続的に行うことが可能になると同時に、容器開口端１２から溢れ出た処理後の溶液３の金属濃度を適宜分析すれば、当該工程の反応状況が確認でき、その分析値に応じて、金属イオン含有溶液１の投入量、卑金属スクラップ２量、容器１０内での液面高さを調整すれば良い。
【００３０】
このようにして得られた、卑金属スクラップ２の金属層から剥離された金属粒物は、数ｍｍ以下の径を有する金属粒であるため移送、搬送に適した形状である。そして、その品位も、一般に高く、金属製錬の原料、またはなんらかの添加剤としても使用可能なものである。
【００３１】
一方、当該攪拌工程において、容器開口端１２の周囲に設けられた篩部１５は、そこを通過するものの形状の寸法差により選別をおこなうフィルター形式のものが好適である。当該構成を有する篩部１５は、処理後の溶液３とその中に分散した金属粒物とを通過させて、これらを容器１０から溢れ出させると供に、卑金属スクラップ２が容器１０から落下するのを防止する。
【００３２】
従って、この篩部１５は、容器開口端１２と同心円をなす篩開口部１８を有し、容器１０が回転しても、処理後の溶液３と接触する篩部１５の面積が一定となるようにしておくことが好ましい。
【００３３】
さらに、容器１０の外部から篩開口部１８を通過し容器１０のボトム端１９近傍へ、金属イオン含有溶液１を導入する導管１７を配置し、この導管１７により、金属イオン含有溶液１を、連続的にボトム端１９近傍へ供給することも好ましい構成である。上述したように、ボトム端１９近傍は、卑金属スクラップ２がバッフル部１６の作用を受けて、摩擦、衝撃力、応力を与え続けられている場所なので、まず、ここへ金属イオン含有溶液１を導入し、卑金属スクラップ２と十分に反応させて、回収すべき金属の層を生成させ、或いは金属の層をより厚くした後に、処理後の溶液３として容器開口端１２へ向かわせることにより、金属回収の生産性を上げることができる。さらに、この際、上述したように、容器１０の水平面に対する回転軸芯線１１の傾斜を制御して、容器開口端１２の位置を調整することで、容器１０内部の金属イオン含有溶液１の容量、残留時間などを調整でき、金属イオン含有溶液１からの金属の回収量、回収率などを調整できる。そこで、金属イオン含有溶液１の濃度、液温、卑金属スクラップ２との反応状況に応じて容器開口端１２の位置を調整すればよい。
【００３４】
また、同じく金属回収の生産性の観点より、当該攪拌工程中に金属イオン含有溶液１や卑金属スクラップ２を補充する場合は、容器開口端１２に篩部１５が設置された状態であっても篩開口部１８を介し、ホッパー１３や導管１７により、容器１０内へ追加投入することができるものである。
【００３５】
さらに、当該攪拌工程において、卑金属スクラップ２等に混入していた樹脂類等の不要物は処理後の溶液３の液面に浮遊するが、これら樹脂類等の不要物は篩開口部１８から、容器１０外へ取り出すことができる。
【００３６】
さらに後述するように、篩部１５を容器１０より脱着可能とすることで、容器１０内部の処理後の溶液３、卑金属スクラップ２、金属粒物などを同時に排出できるようにし、容器１０のメンテナンスを容易にすることができる。
尚、篩部１５としては、市販のパンチングメタル等を好適に用いることができる。
【００３７】
［回収工程］
攪拌工程が進行し、金属イオン含有溶液１が処理後の溶液３となり、金属粒物が十分に生成したら、当該処理後の溶液３と金属粒物の回収工程を実施する。
この回収工程について、図３（ｂ）を参照しながら説明する。
まず、図３（ｂ）に示すように回収工程においては、容器１０を回転軸芯線１１に沿って逆回転させる。すると、容器１０内の、処理後の溶液３、卑金属スクラップ２、金属粒物は、バッフル部１６により容器開口端１２へ向けて運搬される。ここで、卑金属スクラップ２は、篩部１５により容器１０内部に残存させられるが、処理後の溶液３、金属粒物は、篩部１５を通過して、容器開口端１２から溢れ出す。
【００３８】
［運搬・分離工程］
次に、運搬・分離工程について説明する。
篩部１５を通過し、容器開口端１２から溢れ出た処理後の溶液３、金属粒物は、排出シュート１４へ導かれ、ここで方向が制御されて、当該シュートの下方に配置された容器中に保持される。この容器として上述したコンベヤを用いると、処理後の溶液３と金属粒物とを分離しながら、金属粒物を運搬でき好適である。
ここで、図４、図５を参照しながら当該コンベヤを用いた、処理後の溶液３と金属粒物との分離、および金属粒物の運搬について説明する。
まず、図４に示すように、排出シュート１４により、その下方に予め設置されたコンベヤ筐体３２内に投入された処理後の溶液３は、コンベヤ筐体３２内の概ね、下方半分に貯留され金属粒物は溶液の下方へ沈降する。
尚、処理後の溶液３がコンベヤ筐体３２内に貯留されたとき、その液面高さはオーバーフロー樋３６により制御されるが、そのとき、このチェーンコンベヤ３１の下半分は、液面より下方にあり、上半分が液面より上方となるように配置さすることが好ましい。
【００３９】
沈降した金属粒物は、図４、５に示すチェーンコンベヤ３１に設けられたスクレーパー３７により、図４向かって右側へ運搬され、コンベヤ筐体傾斜部３４において処理後の溶液３の液面上方へ移動する。このコンベヤ筐体傾斜部３４において、スクレーパー３７が斜面に沿って上昇する際に、コンベヤ筐体３２とスクレーパー３７との隙間３８より、処理後の溶液３は斜面より下方に流れ、金属粒物は上方に運搬されることで、処理後の溶液３と金属粒物とは分離され、分離された金属粒物４は、吐出口３５に到達してここから自然落下し、堆積ヤード５３の所定位置に堆積する。
尚、異なる実施の形態として、吐出口３５の下方にホッパー等を配置し、落下してきた金属粒物を移送機により次工程へ移送して、連続的に供給する構成とすることも可能である。
【００４０】
尚、コンベヤ筐体３２よりオーバーフロー樋３６へ流出した処理後の溶液３は、例えばシックナーへ導かれ、適宜に処理される。
【００４１】
［メンテナンス工程］
上述の攪拌工程、回収工程の進行に伴い、卑金属スクラップ２による金属粒物のの回収効率が低下してきたら、当該卑金属スクラップを交換するメンテナンス工程を実施する。
このメンテナンス工程について、図３（ｃ）を参照しながら説明する。
まず、図３（ｃ）に示すように容器開口端１２から篩部を外し、容器１０を逆回転させる。すると今度は、バッフル部１６により、回収効率の落ちた卑金属スクラップ２が容器開口端１２より排出される。
このようにして、篩部１５の脱着操作と容器１０の逆回転操作のみで、容器１０内のメンテナンス工程を実施することができる。
【００４２】
ここで図４において、上述のメンテナンス工程の際、卑金属スクラップ２と供に、処理後の溶液３、金属粒物なども同時に排出されるが、コンベヤ３０は、固形分の形態に関係なく固形分と溶液の分離・運搬が可能であるので、例えば、吐出口３５において適宜な手段により、回収効率の落ちた卑金属スクラップ２を分離回収することも好ましい構成である。
【００４３】
【実施例】
（実施例１）
本発明の実施例として、銅製錬において自溶炉で発生する煙灰から金属粒物として銅粒物を回収する工程を挙げ、本発明をより詳細に説明する。
尚、本実施例において、銅を回収すべき金属とし、さらに液性を硫酸酸性とするのは、銅製錬において発生する灰の中に含まれる銅を回収する場合、灰を一旦硫酸に溶かし、銅を酸溶液に溶解させ、この溶解液を中和した後の液から銅を回収する際に最も効果的あり、他の方法で回収するよりコスト面でのメリットも大きいからである。
【００４４】
［金属イオン含有溶液の調製工程］
上記煙灰には、銅などの有価金属が含まれており、その含有量は７％程度である。この煙灰に硫酸を添加し、煙灰中に含まれる銅等を硫酸で溶解する。そして、硫酸に未溶解のものを除いたとき、当該硫酸溶液のｐＨは１以下の強酸となっている。これを一旦中和しｐＨを１〜３に上昇せしめる、中和後に沈降物があればそれを除去して銅イオンが含まれる硫酸銅溶液を得る、これを金属イオン含有溶液とする。
このとき、ｐＨは、低い方がより反応が早まり好ましいが、煙灰等のように、銅以外の不純物を雑多に含有する場合は、これら不純物の影響を避けるためｐＨを敢えて上昇せしめる調整するのが良い場合もある。
【００４５】
［卑金属塊の調製工程］
回収すべき金属イオンが銅イオンで、溶媒が硫酸溶液である硫酸銅溶液の場合は、卑金属塊は鉄が好ましい。これは、鉄が入手しやすいのと、取り扱いにも格別の場所、雰囲気の制御が必要なく操業上において簡易だからである。
さらに、本実施例において、卑金属塊として鉄スクラップを用いたのは、卑金属塊が表面に銅の層を生成させるための担持体であることによる。つまり、卑金属塊の形態が常温で固体の塊状であり、さらに、好ましい塊状の形態は、廃棄鉄材のように多種多様な形状をしたスクラップ形状である。例えば、線状、板状の鉄スクラップ、缶がプレス等により潰されたスクラップ缶がある。スクラップの形状は多種多様であり、特に形状が非対称、角があり、個々の重量も大きく異なり、表面状態は一定でない。従って、後述する銅の回収工程において、鉄スクラップ上の銅層の生成場所が偏在し、場所によって厚く付くことになる。そして、鉄スクラップ同士が衝突するさいには、その衝突方向、応力とも多様なものとなるため、鉄スクラップ上に生成した銅層が剥離し易くなるからである。
【００４６】
［金属イオン含有溶液および卑金属スクラップの投入工程］
内容積８ｍ３の略樽形状の容器を準備し、容器内部にはスパイラル状のバッフル板を設置した。容器開口端にはパンチングメタルによる篩部を設置し、篩部には、容器開口端と同心円をなす篩開口部が設けられている。さらに、容器の外部から篩開口部を介し、容器内に銅イオン含有液を供給する導管を設けた。
この容器にスクラップ缶からなる鉄スクラップを投入し、容器を正回転させながら、煙灰から得た硫酸酸性の銅含有溶液を導管により注入した。
【００４７】
銅イオン含有液と鉄スクラップとの投入比率は、容器内において銅と鉄のモル比が銅を１とした時、鉄が１．２以上となることが好ましい。これは、鉄のモル比が１．２以上であると、銅層の生成が早く、また銅の回収効率が向上するためである。
そこで、容器内の銅含有溶液の銅濃度と、鉄スクラップの重量とを測定し、銅／鉄のモル比が１．５とになるように銅イオン含有液と鉄スクラップとの投入比率を調整した。
【００４８】
［攪拌工程］
容器の回転軸芯線の傾斜角を１５°、回転数を５ＲＰＭとし、銅含有溶液の注入量を全６ｍ３／Ｈｒとした。
回転軸芯線の傾斜角の制御により、容器内の銅含有溶液の液量、滞留時間を制御し、容器のボトム端における鉄スクラップの転落時の衝撃力を制御することができる。
回転数は、多いほうがより反応に好ましいが、鉄スクラップを好ましい状態に保つことのできる回転数を、容器の大きさ、鉄スクラップの量などにより適宜、設定する。
【００４９】
この攪拌工程を繰り返し、連続的に行うため、導管より連続して銅含有溶液を供給し、銅／鉄のモル比が１．２以下にならないように、適宜、鉄スクラップを補充投入した。また、容器開口部より溢れ出る処理後の銅含有溶液の銅および鉄濃度を適宜分析して攪拌工程の反応状況を確認し、その分析値に応じて銅含有溶液の注入量、鉄スクラップ投入量、容器の傾きを調整した。
この結果、回転する容器内部で鉄スクラップ表面には、摩擦、衝撃力が付加され、その間に生成した銅の層を剥離し、剥離された銅粒物は、容器の下方に沈降するか、処理後の銅含有溶液と供に容器開口部より溢れ出てきた。この攪拌工程を４５日間連続して実施した。
【００５０】
この攪拌工程実施における、注入した銅含有溶液および処理後の溶液の銅濃度の分析結果を図６に示す。
図６は、縦軸に銅濃度の分析結果（ｇ／ｌ）、横軸に経過日数（日）をとり、銅含有溶液の銅濃度を◆、処理後の溶液の銅濃度を○で示したグラフである。
図６の結果より、銅含有溶液からの銅回収は、４５日間にわたり安定的に稼働していることが判明した。
【００５１】
［回収工程］・［運搬・分離工程］
攪拌工程実施後に得られた、銅粒物と処理後の溶液とをコンベヤ筐体に投入し、沈降した銅粒物をスクレーパーにより運搬しながら、コンベヤ筐体傾斜部にて固液分離した。そして、銅粒物は沈殿銅ヤードに堆積し、処理後の溶液は、後工程であるシックナーで処理、または再度容器に投入した。
以上の４５日間の試験において、投入した銅イオン含有溶液は全１９５００ｍ３、鉄スクラップ（鉄品位８０％）投入量は全２４０トンであった。そして、回収された銅は１９７トンであり、銅イオン含有溶液中の銅量の５３％が回収できた。その品位は８５％であった。
【００５２】
（実施例２）
卑金属塊として鉄スクラップに代替して、鉄表面の概ね５０％にバイメタル状に銅がコーティングされているクラッド材スクラップを用いた以外は、実施例１と同様の装置・反応条件・銅イオン含有溶液を用い、当該銅イオン含有溶液から銅を回収する工程を３２時間連続で実施した。投入した銅イオン含有溶液は全６４０ｍ３、クラッド材スクラップ（鉄品位６５％）は全３トンとなった。
その結果、回収された銅は３．３トンで、その品位は８５％であった。
【００５３】
【発明の効果】
以上、詳述したように本発明は、金属イオンを含有する溶液から、所望の金属を回収する金属回収装置であって、
傾斜した回転軸芯線を中心として回転可能に設置されたドラム状の容器と、前記容器を正逆可能に回転する回転手段とを有し、
前記容器の、上方にある開口端から下方にあるボトム端にかけての内周には、スパイラル形状を有するバッフル部が設けられ、
前記開口端には、着脱自在の篩部が設けられている金属回収装置である。
当該集回収装置によれば、金属イオンを含有する溶液と卑金属塊とを、容器の開口端から容器内へ投入し、回転手段により容器を正回転させて、溶液中において卑金属塊を互いに衝突させることで、この表面に生成した所望の金属の層を剥離させ粒子化させると同時に、再び、当該表面へ所望の金属の層を生成させることができる。次に、回転手段により容器を逆回転させて、容器の内容物を開口端まで運搬し、篩部にて前記処理後の溶液と前記所望の金属粒物とを通過させることで、連続的に所望の金属粒物を採取でき、さらに、必要に応じ篩部を脱離することで卑金属塊の交換も容易に実施することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る金属回収装置および付属装置の模式的な側面図である。
【図２】本発明に係る金属回収装置および付属装置の模式的な平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図２のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】実施例に係る、注入した銅含有溶液および処理後の銅含有溶液中の銅イオン濃度の分析結果である。
【図７】図１〜３に示す容器１０内の斜視図である。
【符号の説明】
１．金属イオン含有溶液
２．卑金属スクラップ
３．処理後の溶液
４．金属粒物
１０．容器
１１．回転軸芯線
１２．容器開口端
１３．ホッパー
１４．排出シュート
１５．篩部
１６．バッフル部
１７．導管
１８．篩開口部
１９．ボトム端
２０．回転手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属イオンを含有する溶液から、所望の金属を回収する金属回収装置、および当該金属回収装置を用いた金属回収方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属イオンを含有する溶液から、所望の金属を回収する金属回収方法、および金属回収装置として、例えば特許文献１には、銅を溶存している非酸化性酸溶液へ銅を含む鉄スクラップを投入し、溶存している銅および鉄スクラップに含まれている銅を故銅として回収する沈殿銅法について記載されており、特許文献２には、銅含有エッチング廃液をよりイオン化傾向の大きい金属と接触させて銅粉を析出させ、得られた銅スラリーに気体を導入して搬出する、銅の回収方法、および回収装置について記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５０−２６２１号公報
【特許文献２】
特開平６−１４６０２１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載された方法は、所謂バッチ式の処理方法であるため、処理バッチ毎に装置を停止して生成した故銅を回収し、銅を含む鉄スクラップ等の原材料を投入する必要があり、生産性を上げることに限界があった。また当該方法は、塩酸溶液中の銅を塩化銅の形態で回収する技術であり、回収銅はポンプ等で容易に扱える、銅塩化物の形態であった。しかし、硫酸溶液中の銅を本方法にて回収しようとすると、回収銅は、金属銅や亜酸化銅などの沈降性の大きい形態となり、当該方法の適用は困難であった。
一方、特許文献２に記載された方法は、銅含有エッチング廃液より連続的操作により、銅粉を回収することが可能であるが、鉄材がドラム中に充填されているため、析出してきた銅により鉄材の表面がコーティングされ易い。そして、鉄材の表面が銅によりコーティングされてしまうと、鉄イオンのエッチング廃液中への溶出が阻害され、銅の回収が困難になると考えられる。そこで、銅によりコーティングされた鉄材は、新鮮な表面を有する鉄材と交換する必要があるが、鉄材を交換する際には、ドラムを開放して内部の鉄材を交換する必要があり、やはり生産性を上げることには、限界があった。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するために成されたものであり、金属イオンを含有する溶液に、所望の金属よりイオン化傾向が卑である金属（以下、卑金属と記載する。）の塊を存在させ、所望の金属を連続的に回収すると供に、卑金属塊の表面が所望の金属によりコーティングされるのを抑制し、さらに卑金属塊の表面が、析出した金属にコーティングされた際は、容易にこれを交換できる金属回収装置、および当該金属回収装置を用いた金属回収方法に関する
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するための、第１の手段は、金属イオンを含有する溶液から、所望の金属を回収する金属回収装置であって、
傾斜した回転軸芯線を中心として回転可能に設置されたドラム状の容器と、前記容器を正逆可能に回転する回転手段とを有し、
前記容器の、容器開口端からボトム端にかけての内周には、スパイラル形状を有するバッフル部が設けられ、
前記容器開口端には、着脱自在の篩部が設けられていることを特徴とする金属回収装置である。
【０００７】
第２の手段は、第１の手段に記載の金属回収装置を用いることを特徴とする金属回収方法である。
【０００８】
第３の手段は、第２の手段に記載の金属回収方法であって、
前記金属イオンを含有する溶液とは、製錬工程にて発生する煙灰や残渣から調製された硫酸酸性溶液であることを特徴とする金属回収方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態例について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に係る金属回収装置および付属装置の模式的な側面図であり、図２は、図１の模式的な平面図であり、図３（ａ）〜（ｃ）は、図２のＡ−Ａ断面図であり、図４は、図２のＢ−Ｂ断面図であり、図５は、図２のＣ−Ｃ断面図であり、図７は、図１〜３に示す容器１０内の斜視図である。
図１、２において、本発明に係る金属回収装置のドラム状（例えば、略樽形状）の容器１０は、その回転軸芯線１１を水平面に対し、所望の傾斜角θをもって傾斜可能とする傾斜手段（図示していない）を介して架台２１上に設置されており、回転手段２０により正逆回転の回転が可能となっている。容器１０の下方端は、ボトム端１９として閉塞しているが、上方端は開口して容器開口端１２を形成している。この容器開口端１２の上部にはホッパー１３が設けられ、このホッパー１３から容器開口端１２を介して、容器１０内へ、金属イオン含有溶液１や卑金属スクラップ２等の所望の材料を投入することができる。尚、符号２２は適宜なバルブを示す。一方、容器開口端１２の下方には排出シュート１４が設けられ、容器開口端１２より溢れ出す、処理後の溶液３や生成した金属粒物を、コンベヤ３０等の所定の場所へ誘導する。
【００１０】
符号５１はスクラップヤードを示し、ここに貯留された卑金属スクラップ２はクレーン５２により、ホッパー１３へ投入される。
符号３０はコンベヤを示し、容器開口端１２より溢れ出し排出シュート１４に誘導されて落とし込まれた、処理後の溶液３と生成した金属粒物とを固液分離し、固体分である金属粒物４は堆積ヤード５３へ移送し貯留するものである。液体分である処理後の溶液３は、オーバーフロー樋３６を介してポンプタンク４１へ移送され、ポンプ４２によりシックナー（図示していない）等へ輸送され適宜に処理される。
【００１１】
図３（ａ）〜（ｃ）は、容器１０の模式的な縦断面を示している。
まず、図３（ａ）は、容器１０中に、金属イオン含有溶液１と卑金属スクラップ２とが充填され、回転軸芯線１１によって正回転している状態を示している。容器１０の内壁には、回転軸芯線１１を中心としたスパイラル形状を有するバッフル部１６が設けられている。
ここでバッフル部１６について、容器１０内の斜視図である図７を用いて説明する。
図７に示すように、容器１０の内壁にはスパイラル形状を有するバッフル部１６が設けられており、容器１０が正回転する際には、卑金属スクラップ２等の内容物を図面向かって左側のボトム端１９へ運搬し、逆回転の際には、図面向かって左側の容器開口端１２へ運搬する構成を有するものである。尚、図７は、２条のバッフル部が設けられた例を示しているが、所望により１条、或いは３条以上でも良い。
【００１２】
ここで、図３（ａ）に戻る。
容器開口端１２の周囲には、円盤状のフィルターが篩部１５として脱着自在に設けられているが、篩部１５の中央には、篩開口部１８が設けられている。従って、図１、２にて説明したホッパー１３は、容器開口端１２に篩部１５が設置された状態であっても篩開口部１８を介し、容器１０内に卑金属スクラップ２等を投入することができるものである。
さらに、容器１０内に金属イオン含有溶液１を注入するために、容器１０の外部から篩部１５の開口を介し容器のボトム端１９へ向けて、適宜なバルブ２２を有する導管１７を設けるのも好ましい構成である。
【００１３】
容器開口端１２の下方には、排出シュート１４が設けられ、容器１０の容器開口端１２から溢れ出した処理後の溶液３や金属粒物が、篩部１５で篩われて通過した後ここへ導かれ、この排出シュート１４の下方に設けられたコンベヤ３０へ落下させるものである。尚、コンベヤ３０の好ましい構成については、図４、５を用いて後述する。
【００１４】
図３（ｂ）（ｃ）は、上述した図３（ａ）で説明した容器１０が、逆回転している状態を示しており、（ｂ）において、符号４はコンベヤ３０内に堆積した金属粒物を示し、（ｃ）においては、篩部１５が外されている。
【００１５】
図４、図５は、コンベヤ３０の縦断面を示している。
図４において、コンベヤ３０は、コンベヤ筐体３２とこの筐体の中で周回運動（図４においては、左回転）しているチェーンコンベヤ３１とを有している。コンベヤ筐体３２は、略直方体で上部が開放され、その長手方向の底面の一端（図２にて説明した沈殿銅ヤード側）は、端部に向けて上昇斜面となり、コンベヤ筐体傾斜部３４を形成している。
コンベヤ筐体の稜部およびコンベヤ筐体傾斜部３４開始部分の４箇所には、スプロケット３９が回転可能に支持され、チェーンコンベヤ３１はこれに掛装されている。
【００１６】
チェーンコンベヤ３１には複数のスクレーパー３７が所定間隔おきに取り付けられ、このスクレーパー３７は、チェーンコンベヤ３１がコンベヤ筐体３２内をその内壁に沿って周回運動するのに伴い、コンベヤ筐体３２の内壁と隙間３８を保ちながら移動する。
また、コンベヤ筐体３２の側面壁にはオーバーフロー樋３６が設けられており、コンベヤ筐体３２内に処理後の溶液３が注入された際には、コンベヤ筐体３２の、概ね下方半分が浸漬される。
【００１７】
このスクレーパー３７とコンベヤ筐体３２とについて、図５を用いて、さらに説明する。
図５に示すコンベヤ３０において、コンベヤ筐体３２内では、チェーンコンベヤ３１が内壁に沿って周回運動しており、そのチェーンコンベヤ３１に取り付けられたスクレーパー３７は、コンベヤ筐体３２の内壁と隙間３８を保ちながら移動する。尚、上述したように、コンベヤ筐体３２の、概ね下方半分は処理後の溶液３に浸漬されている。
【００１８】
ここで、図４に戻り、コンベヤ筐体３２の堆積ヤード５３側は、底面が上方に傾斜してコンベヤ筐体傾斜部３４となり、チェーンコンベヤ３１もこれに沿って上方へ向かう。そしてコンベヤ筐体傾斜部３４の最上部には、吐出口３５が設けられている。吐出口３５の下方は、堆積ヤード５３となり、金属粒物４が堆積している。
【００１９】
次に、上述した本発明に係る金属回収装置および付属装置を用いた金属回収工程について、工程毎に説明する。
【００２０】
［金属イオン含有溶液の調製工程］
まず、金属イオン含有溶液１は、回収すべき金属がイオンとなって含有された溶液である。本発明においては、回収すべき金属として、銅を始め、錫、鉛、銀、金、等多様な金属が対象となる。また、金属イオン含有溶液１の液性は、酸性であり、硫酸酸性、硝酸酸性であることが好ましい。
このような金属イオン含有溶液１の例として、製錬工程にて発生する煙灰や残渣から調製された硫酸酸性溶液や、各種のメッキ工程、エッチング工程等にて発生する廃液等が挙げられる。
【００２１】
［卑金属塊の調製工程］
卑金属塊は、前記回収すべき金属よりイオン化傾向が卑である性状を有する金属類を言い、前記金属イオンが、錫、鉛、銅、銀、金、等である場合、卑金属塊として、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、鉄、ニッケル、等を用いることができる。そして、回収すべき金属と卑金属塊とのイオン化傾向の差を用いて、卑金属塊の表面に回収すべき金属の層を生成させる。
さらに、本実施の形態において、卑金属塊として卑金属スクラップ２を用いることが好ましい。これは、当該卑金属塊が、表面に回収すべき金属の層を生成させるための担持体であることによる。つまり、卑金属塊の形態は、常温で固体の塊状であり、さらに、好ましい塊状の形態は、廃棄資材のように多種多様な形状をしたスクラップ形状である。例えば、線状、板状、缶がプレス等により潰されたスクラップ缶、等がある。スクラップの形状は多種多様であり、特に形状が非対称で、角があり、個々の重量も大きく異なり、表面状態は一定でない。従って、後述する金属の回収工程において、卑金属スクラップ２上の、回収すべき金属の層の生成場所は偏在し、場所によって厚く付くことになる。そして、卑金属スクラップ２同士が衝突する際には、その衝突方向、応力とも多様なものとなるため、卑金属スクラップ２上に生成した回収すべき金属の層が剥離し易くなるからである。
尚、卑金属スクラップ２は、生産性を低下させたり、後工程に悪影響を与えない限り、メッキされた材料やクラッドされた材料でも使用可能である。
例えば、金属イオン含有溶液１として銅イオンを含有する溶液から銅を回収する際、卑金属スクラップ２として、半面が銅によりバイメタル状にコーティングされたクラッド鉄材のスクラップ材を用いることができる。
【００２２】
［金属イオン含有溶液および卑金属スクラップの投入工程］
図１に示すように、スクラップヤード５１に堆積された卑金属スクラップ２を、クレーン５２を用いてホッパー１３より容器１０内へ投入する。また、金属イオン含有溶液１も、ホッパー１３より容器１０内へ投入するが、図３（ａ）で説明した導管１７を用いて投入するのも好ましい構成である。この金属イオン含有溶液１投入の際、液のｐＨは、低い方がより反応が早まり好ましいが、例えば、煙灰等から得た銅イオン含有液の様に、所望の金属以外の不純物を雑多含有する溶液の場合は、これら不純物の影響をさけるため、ｐＨを敢えて上昇せしめる調整をするのが好ましい場合もある。
【００２３】
金属イオン含有溶液１と卑金属スクラップ２との投入タイミングは、どちらが先であっても良いが、容器１０内の液面制御の観点からは、卑金属スクラップ２を先に投入しておくのが好ましい。
【００２４】
金属イオン含有溶液１と卑金属スクラップ２との投入比率は、各々の回収すべき金属と卑金属塊との組み合わせによる最適値を予め求めておき、それによって投入する。
【００２５】
［攪拌工程］
容器内に投入された、金属イオン含有溶液１と卑金属スクラップ２との反応により、卑金属スクラップ２の表面に生成した回収すべき金属の層を当該表面から剥離するため、当該表面に応力を付加し、ここから金属の層を剥離せしめるが、この応力には、衝撃力、摩擦力が好適である。
そこで、本工程に用いる装置としては、例えば、金属イオン含有溶液１と卑金属スクラップ２とが投入される容器が回転することで、卑金属スクラップ２の塊が転動し、金属イオン含有溶液１を撹拌しながら、反応中の卑金属スクラップ２の塊同士が衝突、摩擦を繰り返すものが好ましい。
【００２６】
ここで、攪拌工程をおこなうにあたり、水平面に対する回転軸芯線１１の傾斜角θを制御して、容器開口端１２の位置を調整することができる。例えば、傾斜角θが小さければ容器開口端１２の位置は低くなり、容器１０内部に貯留することのできる金属イオン含有溶液１の容積は減少するが、傾斜角θが９０°に近づく程、増大する。即ち、回転軸芯線１１の傾斜角θを調整することで、容器１０内部に貯留することのできる金属イオン含有溶液１の容積を可変することができ、これによって溶液の容器１０内部での貯留時間を制御できる。そして、金属イオン含有溶液１の容器１０内部における貯留時間を制御することで、溶液からの金属の回収量、回収率などを制御することができる。このことから、金属イオン含有溶液１の濃度、温度、卑金属スクラップ２との反応状況に応じて、容器開口端１２の位置を調整すれば、金属イオン含有溶液１と卑金属スクラップ２との好ましい反応条件を維持することができる。
【００２７】
ここで上述の構成を有する撹拌装置とそれを用いた攪拌工程について、図３（ａ）を用いて説明する。
容器１０の内壁には、バッフル部１６が設置されている。容器１０を回転軸芯線１１により回転させることで、バッフル部１６により、容器内部の金属イオン含有溶液１と卑金属スクラップ２とが撹拌、混合される。さらに、当該回転が正回転のとき、バッフル部１６が卑金属スクラップ２を容器のボトム端１９へ運搬するようにスパイラル構造を有していることが好ましい。スパイラル構造を有するバッフル部１６によりボトム端１９に運搬された卑金属スクラップ２は、そこに堆積するが、バッフル部１６、回転する容器の側壁によるリフトアップ効果により回転方向と同軸、同方向に卑金属スクラップ２の堆積が隆起される。このとき、卑金属スクラップ２同士には、摩擦力、堆積重量による重圧が付加されるが、間もなく、隆起した頂上付近より谷となった箇所へ転落し、この摩擦、重圧から解放される。この転落時には、他の卑金属スクラップ２との間で衝突が起こり、衝撃力が付加される。
さらに卑金属スクラップ２は、スパイラル状のバッフル部１６から、ボトム端に向かう応力を受け続ける。
このように、回転する容器１０内部で卑金属スクラップ２表面には、摩擦、衝撃力、応力が付加されるので、卑金属スクラップ２表面に生成した回収すべき金属の層は剥離され金属粒物となる、剥離された金属粒物は、容器１０の下方に沈降するか、金属イオン含有溶液１中に分散する。
【００２８】
この卑金属スクラップ２の転落時の衝撃力は、金属イオン含有溶液１の液面位置、投入流量、容器１０の回転速度、傾斜の制御により調整することが可能である。容器１０の回転速度は早いほうが好ましいが、上記衝撃力を十分に維持するため、容器１０の大きさ、卑金属スクラップ２の量などにより適宜、設定することが好ましい。
【００２９】
当該攪拌工程において、容器１０の回転を継続しながら、金属イオン含有溶液１の投入も継続する構成も好ましい。金属イオン含有溶液１の継続投入により、反応を繰り返し、連続的に行うことが可能になると同時に、容器開口端１２から溢れ出た処理後の溶液３の金属濃度を適宜分析すれば、当該工程の反応状況が確認でき、その分析値に応じて、金属イオン含有溶液１の投入量、卑金属スクラップ２量、容器１０内での液面高さを調整すれば良い。
【００３０】
このようにして得られた、卑金属スクラップ２の金属層から剥離された金属粒物は、数ｍｍ以下の径を有する金属粒であるため移送、搬送に適した形状である。そして、その品位も、一般に高く、金属製錬の原料、またはなんらかの添加剤としても使用可能なものである。
【００３１】
一方、当該攪拌工程において、容器開口端１２の周囲に設けられた篩部１５は、そこを通過するものの形状の寸法差により選別をおこなうフィルター形式のものが好適である。当該構成を有する篩部１５は、処理後の溶液３とその中に分散した金属粒物とを通過させて、これらを容器１０から溢れ出させると供に、卑金属スクラップ２が容器１０から落下するのを防止する。
【００３２】
従って、この篩部１５は、容器開口端１２と同心円をなす篩開口部１８を有し、容器１０が回転しても、処理後の溶液３と接触する篩部１５の面積が一定となるようにしておくことが好ましい。
【００３３】
さらに、容器１０の外部から篩開口部１８を通過し容器１０のボトム端１９近傍へ、金属イオン含有溶液１を導入する導管１７を配置し、この導管１７により、金属イオン含有溶液１を、連続的にボトム端１９近傍へ供給することも好ましい構成である。上述したように、ボトム端１９近傍は、卑金属スクラップ２がバッフル部１６の作用を受けて、摩擦、衝撃力、応力を与え続けられている場所なので、まず、ここへ金属イオン含有溶液１を導入し、卑金属スクラップ２と十分に反応させて、回収すべき金属の層を生成させ、或いは金属の層をより厚くした後に、処理後の溶液３として容器開口端１２へ向かわせることにより、金属回収の生産性を上げることができる。さらに、この際、上述したように、容器１０の水平面に対する回転軸芯線１１の傾斜を制御して、容器開口端１２の位置を調整することで、容器１０内部の金属イオン含有溶液１の容量、残留時間などを調整でき、金属イオン含有溶液１からの金属の回収量、回収率などを調整できる。そこで、金属イオン含有溶液１の濃度、液温、卑金属スクラップ２との反応状況に応じて容器開口端１２の位置を調整すればよい。
【００３４】
また、同じく金属回収の生産性の観点より、当該攪拌工程中に金属イオン含有溶液１や卑金属スクラップ２を補充する場合は、容器開口端１２に篩部１５が設置された状態であっても篩開口部１８を介し、ホッパー１３や導管１７により、容器１０内へ追加投入することができるものである。
【００３５】
さらに、当該攪拌工程において、卑金属スクラップ２等に混入していた樹脂類等の不要物は処理後の溶液３の液面に浮遊するが、これら樹脂類等の不要物は篩開口部１８から、容器１０外へ取り出すことができる。
【００３６】
さらに後述するように、篩部１５を容器１０より脱着可能とすることで、容器１０内部の処理後の溶液３、卑金属スクラップ２、金属粒物などを同時に排出できるようにし、容器１０のメンテナンスを容易にすることができる。
尚、篩部１５としては、市販のパンチングメタル等を好適に用いることができる。
【００３７】
［回収工程］
攪拌工程が進行し、金属イオン含有溶液１が処理後の溶液３となり、金属粒物が十分に生成したら、当該処理後の溶液３と金属粒物の回収工程を実施する。
この回収工程について、図３（ｂ）を参照しながら説明する。
まず、図３（ｂ）に示すように回収工程においては、容器１０を回転軸芯線１１に沿って逆回転させる。すると、容器１０内の、処理後の溶液３、卑金属スクラップ２、金属粒物は、バッフル部１６により容器開口端１２へ向けて運搬される。ここで、卑金属スクラップ２は、篩部１５により容器１０内部に残存させられるが、処理後の溶液３、金属粒物は、篩部１５を通過して、容器開口端１２から溢れ出す。
【００３８】
［運搬・分離工程］
次に、運搬・分離工程について説明する。
篩部１５を通過し、容器開口端１２から溢れ出た処理後の溶液３、金属粒物は、排出シュート１４へ導かれ、ここで方向が制御されて、当該シュートの下方に配置された容器中に保持される。この容器として上述したコンベヤを用いると、処理後の溶液３と金属粒物とを分離しながら、金属粒物を運搬でき好適である。
ここで、図４、図５を参照しながら当該コンベヤを用いた、処理後の溶液３と金属粒物との分離、および金属粒物の運搬について説明する。
まず、図４に示すように、排出シュート１４により、その下方に予め設置されたコンベヤ筐体３２内に投入された処理後の溶液３は、コンベヤ筐体３２内の概ね、下方半分に貯留され金属粒物は溶液の下方へ沈降する。
尚、処理後の溶液３がコンベヤ筐体３２内に貯留されたとき、その液面高さはオーバーフロー樋３６により制御されるが、そのとき、このチェーンコンベヤ３１の下半分は、液面より下方にあり、上半分が液面より上方となるように配置さすることが好ましい。
【００３９】
沈降した金属粒物は、図４、５に示すチェーンコンベヤ３１に設けられたスクレーパー３７により、図４向かって右側へ運搬され、コンベヤ筐体傾斜部３４において処理後の溶液３の液面上方へ移動する。このコンベヤ筐体傾斜部３４において、スクレーパー３７が斜面に沿って上昇する際に、コンベヤ筐体３２とスクレーパー３７との隙間３８より、処理後の溶液３は斜面より下方に流れ、金属粒物は上方に運搬されることで、処理後の溶液３と金属粒物とは分離され、分離された金属粒物４は、吐出口３５に到達してここから自然落下し、堆積ヤード５３の所定位置に堆積する。
尚、異なる実施の形態として、吐出口３５の下方にホッパー等を配置し、落下してきた金属粒物を移送機により次工程へ移送して、連続的に供給する構成とすることも可能である。
【００４０】
尚、コンベヤ筐体３２よりオーバーフロー樋３６へ流出した処理後の溶液３は、例えばシックナーへ導かれ、適宜に処理される。
【００４１】
［メンテナンス工程］
上述の攪拌工程、回収工程の進行に伴い、卑金属スクラップ２による金属粒物のの回収効率が低下してきたら、当該卑金属スクラップを交換するメンテナンス工程を実施する。
このメンテナンス工程について、図３（ｃ）を参照しながら説明する。
まず、図３（ｃ）に示すように容器開口端１２から篩部を外し、容器１０を逆回転させる。すると今度は、バッフル部１６により、回収効率の落ちた卑金属スクラップ２が容器開口端１２より排出される。
このようにして、篩部１５の脱着操作と容器１０の逆回転操作のみで、容器１０内のメンテナンス工程を実施することができる。
【００４２】
ここで図４において、上述のメンテナンス工程の際、卑金属スクラップ２と供に、処理後の溶液３、金属粒物なども同時に排出されるが、コンベヤ３０は、固形分の形態に関係なく固形分と溶液の分離・運搬が可能であるので、例えば、吐出口３５において適宜な手段により、回収効率の落ちた卑金属スクラップ２を分離回収することも好ましい構成である。
【００４３】
【実施例】
（実施例１）
本発明の実施例として、銅製錬において自溶炉で発生する煙灰から金属粒物として銅粒物を回収する工程を挙げ、本発明をより詳細に説明する。
尚、本実施例において、銅を回収すべき金属とし、さらに液性を硫酸酸性とするのは、銅製錬において発生する灰の中に含まれる銅を回収する場合、灰を一旦硫酸に溶かし、銅を酸溶液に溶解させ、この溶解液を中和した後の液から銅を回収する際に最も効果的あり、他の方法で回収するよりコスト面でのメリットも大きいからである。
【００４４】
［金属イオン含有溶液の調製工程］
上記煙灰には、銅などの有価金属が含まれており、その含有量は７％程度である。この煙灰に硫酸を添加し、煙灰中に含まれる銅等を硫酸で溶解する。そして、硫酸に未溶解のものを除いたとき、当該硫酸溶液のｐＨは１以下の強酸となっている。これを一旦中和しｐＨを１〜３に上昇せしめる、中和後に沈降物があればそれを除去して銅イオンが含まれる硫酸銅溶液を得る、これを金属イオン含有溶液とする。
このとき、ｐＨは、低い方がより反応が早まり好ましいが、煙灰等のように、銅以外の不純物を雑多に含有する場合は、これら不純物の影響を避けるためｐＨを敢えて上昇せしめる調整するのが良い場合もある。
【００４５】
［卑金属塊の調製工程］
回収すべき金属イオンが銅イオンで、溶媒が硫酸溶液である硫酸銅溶液の場合は、卑金属塊は鉄が好ましい。これは、鉄が入手しやすいのと、取り扱いにも格別の場所、雰囲気の制御が必要なく操業上において簡易だからである。
さらに、本実施例において、卑金属塊として鉄スクラップを用いたのは、卑金属塊が表面に銅の層を生成させるための担持体であることによる。つまり、卑金属塊の形態が常温で固体の塊状であり、さらに、好ましい塊状の形態は、廃棄鉄材のように多種多様な形状をしたスクラップ形状である。例えば、線状、板状の鉄スクラップ、缶がプレス等により潰されたスクラップ缶がある。スクラップの形状は多種多様であり、特に形状が非対称、角があり、個々の重量も大きく異なり、表面状態は一定でない。従って、後述する銅の回収工程において、鉄スクラップ上の銅層の生成場所が偏在し、場所によって厚く付くことになる。そして、鉄スクラップ同士が衝突するさいには、その衝突方向、応力とも多様なものとなるため、鉄スクラップ上に生成した銅層が剥離し易くなるからである。
【００４６】
［金属イオン含有溶液および卑金属スクラップの投入工程］
内容積８ｍ３の略樽形状の容器を準備し、容器内部にはスパイラル状のバッフル板を設置した。容器開口端にはパンチングメタルによる篩部を設置し、篩部には、容器開口端と同心円をなす篩開口部が設けられている。さらに、容器の外部から篩開口部を介し、容器内に銅イオン含有液を供給する導管を設けた。
この容器にスクラップ缶からなる鉄スクラップを投入し、容器を正回転させながら、煙灰から得た硫酸酸性の銅含有溶液を導管により注入した。
【００４７】
銅イオン含有液と鉄スクラップとの投入比率は、容器内において銅と鉄のモル比が銅を１とした時、鉄が１．２以上となることが好ましい。これは、鉄のモル比が１．２以上であると、銅層の生成が早く、また銅の回収効率が向上するためである。
そこで、容器内の銅含有溶液の銅濃度と、鉄スクラップの重量とを測定し、銅／鉄のモル比が１．５とになるように銅イオン含有液と鉄スクラップとの投入比率を調整した。
【００４８】
［攪拌工程］
容器の回転軸芯線の傾斜角を１５°、回転数を５ＲＰＭとし、銅含有溶液の注入量を全６ｍ３／Ｈｒとした。
回転軸芯線の傾斜角の制御により、容器内の銅含有溶液の液量、滞留時間を制御し、容器のボトム端における鉄スクラップの転落時の衝撃力を制御することができる。
回転数は、多いほうがより反応に好ましいが、鉄スクラップを好ましい状態に保つことのできる回転数を、容器の大きさ、鉄スクラップの量などにより適宜、設定する。
【００４９】
この攪拌工程を繰り返し、連続的に行うため、導管より連続して銅含有溶液を供給し、銅／鉄のモル比が１．２以下にならないように、適宜、鉄スクラップを補充投入した。また、容器開口部より溢れ出る処理後の銅含有溶液の銅および鉄濃度を適宜分析して攪拌工程の反応状況を確認し、その分析値に応じて銅含有溶液の注入量、鉄スクラップ投入量、容器の傾きを調整した。
この結果、回転する容器内部で鉄スクラップ表面には、摩擦、衝撃力が付加され、その間に生成した銅の層を剥離し、剥離された銅粒物は、容器の下方に沈降するか、処理後の銅含有溶液と供に容器開口部より溢れ出てきた。この攪拌工程を４５日間連続して実施した。
【００５０】
この攪拌工程実施における、注入した銅含有溶液および処理後の溶液の銅濃度の分析結果を図６に示す。
図６は、縦軸に銅濃度の分析結果（ｇ／ｌ）、横軸に経過日数（日）をとり、銅含有溶液の銅濃度を◆、処理後の溶液の銅濃度を○で示したグラフである。
図６の結果より、銅含有溶液からの銅回収は、４５日間にわたり安定的に稼働していることが判明した。
【００５１】
［回収工程］・［運搬・分離工程］
攪拌工程実施後に得られた、銅粒物と処理後の溶液とをコンベヤ筐体に投入し、沈降した銅粒物をスクレーパーにより運搬しながら、コンベヤ筐体傾斜部にて固液分離した。そして、銅粒物は沈殿銅ヤードに堆積し、処理後の溶液は、後工程であるシックナーで処理、または再度容器に投入した。
以上の４５日間の試験において、投入した銅イオン含有溶液は全１９５００ｍ３、鉄スクラップ（鉄品位８０％）投入量は全２４０トンであった。そして、回収された銅は１９７トンであり、銅イオン含有溶液中の銅量の５３％が回収できた。その品位は８５％であった。
【００５２】
（実施例２）
卑金属塊として鉄スクラップに代替して、鉄表面の概ね５０％にバイメタル状に銅がコーティングされているクラッド材スクラップを用いた以外は、実施例１と同様の装置・反応条件・銅イオン含有溶液を用い、当該銅イオン含有溶液から銅を回収する工程を３２時間連続で実施した。投入した銅イオン含有溶液は全６４０ｍ３、クラッド材スクラップ（鉄品位６５％）は全３トンとなった。
その結果、回収された銅は３．３トンで、その品位は８５％であった。
【００５３】
【発明の効果】
以上、詳述したように本発明は、金属イオンを含有する溶液から、所望の金属を回収する金属回収装置であって、
傾斜した回転軸芯線を中心として回転可能に設置されたドラム状の容器と、前記容器を正逆可能に回転する回転手段とを有し、
前記容器の、上方にある開口端から下方にあるボトム端にかけての内周には、スパイラル形状を有するバッフル部が設けられ、
前記開口端には、着脱自在の篩部が設けられている金属回収装置である。
当該集回収装置によれば、金属イオンを含有する溶液と卑金属塊とを、容器の開口端から容器内へ投入し、回転手段により容器を正回転させて、溶液中において卑金属塊を互いに衝突させることで、この表面に生成した所望の金属の層を剥離させ粒子化させると同時に、再び、当該表面へ所望の金属の層を生成させることができる。次に、回転手段により容器を逆回転させて、容器の内容物を開口端まで運搬し、篩部にて前記処理後の溶液と前記所望の金属粒物とを通過させることで、連続的に所望の金属粒物を採取でき、さらに、必要に応じ篩部を脱離することで卑金属塊の交換も容易に実施することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る金属回収装置および付属装置の模式的な側面図である。
【図２】本発明に係る金属回収装置および付属装置の模式的な平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図２のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】実施例に係る、注入した銅含有溶液および処理後の銅含有溶液中の銅イオン濃度の分析結果である。
【図７】図１〜３に示す容器１０内の斜視図である。
【符号の説明】
１．金属イオン含有溶液
２．卑金属スクラップ
３．処理後の溶液
４．金属粒物
１０．容器
１１．回転軸芯線
１２．容器開口端
１３．ホッパー
１４．排出シュート
１５．篩部
１６．バッフル部
１７．導管
１８．篩開口部
１９．ボトム端
２０．回転手段
Claims (3)
- 金属イオンを含有する溶液から、所望の金属を回収する金属回収装置であって、
傾斜した回転軸芯線を中心として回転可能に設置されたドラム状の容器と、前記容器を正逆可能に回転する回転手段とを有し、
前記容器の、容器開口端からボトム端にかけての内周には、スパイラル形状を有するバッフル部が設けられ、
前記容器開口端には、着脱自在の篩部が設けられていることを特徴とする金属回収装置。 - 請求項１に記載の金属回収装置を用いることを特徴とする金属回収方法。
- 請求項２に記載の金属回収方法であって、
前記金属イオンを含有する溶液とは、製錬工程にて発生する煙灰や残渣から調製された硫酸酸性溶液であることを特徴とする金属回収方法。
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