JP2006183106A - Apparatus for separating and collecting metal, and method for separating and collecting metal - Google Patents

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裕之 大門
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洋 奥村
Masahiro Taniguchi
正博 谷口
Tadashi Matsuda
正 松田
Minoru Okada
実 岡田
Koichi Fujie
幸一 藤江
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus which easily, quickly and safely extracts a metal from a metal-containing substance, and further selectively and continuously separates each component from the other and collects it at a high yield, and to provide a method for separating and collecting the metal. <P>SOLUTION: The method for separating and collecting the metal comprises: the first step of extracting the objective metal from the metal-containing substance by contacting it with a supercritical fluid or liquid (particularly preferably, supercritical carbon dioxide); and the second step of separating each component from the metal-containing extract by using a pseudo-moving-bed type separating means. The apparatus for separating and collecting the metal suits for the above method. In the first step, it is preferable to contact the metal-containing substance with the supercritical fluid or liquid containing a complexing agent and an oxidizing agent. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、金属の分離回収装置および金属の分離回収方法に関する。   The present invention relates to a metal separation and recovery apparatus and a metal separation and recovery method.

金属鉱石をはじめ不均一系触媒、プリント基板などは貴金属をはじめとする金属を含有し、そこから金属の分離回収は重要である。しかし現在のところ、含有金属の溶解には強酸や青酸化合物等の毒物を使用するため、取り扱いに大変な注意と特殊な設備を要する。また金属を溶解させた溶液と、粉砕した岩石やセラミック担体のスラリーはヘドロ状となり、固液分離が容易ではないという問題がある。高温で金属溶融をする方法もあるが、特殊な炉が必要であり、岩石や担体から金属の安全で簡単な分離方法の確立が求められている。
また精錬やメッキ産業においては金属含有廃液が多量に発生するが、その金属含有廃液が河川・湖沼・海域等の環境に流れ出てしまった場合には重金属汚染を引き起こすおそれがある。そのため、金属含有廃液から金属を分離回収することが求められるが、通常、それらは複数の金属を含有するため、それぞれを単体として分離回収してリサイクルすることが資源の有効利用という点から望まれる。金、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属の採掘量は極めて少なく、採掘地も限定されているために高価で貴重である。それら貴金属は使用済核燃料の高レベル放射性硝酸廃液中にも含まれており、溶融ガラスでの固化処理の前に高レベル放射性硝酸廃液から回収する技術が求められている。さらに均一系金属触媒反応液では触媒と有機生成物との優れた分離法が無く、蒸留により分離できるもの以外は工業化できなかったため、この反応液から金属触媒と有機生成物の分離方法の確立が求められている。
Metal ores, heterogeneous catalysts, printed circuit boards, etc. contain metals such as precious metals, from which separation and recovery of metals is important. At present, however, poisons such as strong acids and cyanide compounds are used to dissolve the contained metals, so handling with great care and special equipment are required. In addition, the metal-dissolved solution and the pulverized rock or ceramic carrier slurry are sludged, and there is a problem that solid-liquid separation is not easy. Although there is a method of melting metal at high temperature, a special furnace is required, and establishment of a safe and simple method for separating metal from rocks and carriers is required.
In the refining and plating industries, a large amount of metal-containing waste liquid is generated. If the metal-containing waste liquid flows into the environment such as rivers, lakes, and seas, heavy metal contamination may occur. Therefore, it is required to separate and recover the metal from the metal-containing waste liquid. However, since they usually contain a plurality of metals, it is desired from the viewpoint of effective use of resources that each of them is separated and recovered as a single body and recycled. . The amount of precious metals such as gold, platinum, palladium, and rhodium is very small, and because the mining sites are limited, they are expensive and valuable. These precious metals are also contained in the high-level radioactive nitric acid waste liquid of spent nuclear fuel, and a technique for recovering from the high-level radioactive nitric acid waste liquid before solidification treatment with molten glass is required. Furthermore, since there was no excellent method for separating the catalyst and the organic product in the homogeneous metal catalyst reaction liquid, and only those that could be separated by distillation could not be industrialized, it was possible to establish a method for separating the metal catalyst and the organic product from this reaction liquid. It has been demanded.

従来の金属溶解・抽出方法としては金属含有物に強酸、貴金属の場合にはさらに酸化剤を加えて溶解した後、不溶物を濾過する方法や、金属を溶解した水溶液に錯化剤を添加した溶剤で二相分離し、金属錯体を有機相に抽出する方法、金属含有物を高温炉で溶融して金属分を回収する方法が一般的であった。しかし近年、抽出残渣との分離、抽出溶剤と金属錯体との分離が容易な超臨界流体で金属を錯体として抽出する研究がなされ、超臨界水酸化法により貴金属酸化物を得る方法(例えば非特許文献1参照)や超臨界二酸化炭素とキレート剤により貴金属錯体を抽出する方法(例えば非特許文献2参照)、超臨界二酸化炭素とキレート剤、酸化剤により金属酸化物から金属錯体を抽出する方法(例えば特許文献1参照)が提案された。しかし複数金属含有物から複数金属を抽出することはできても、各金属に相互分離することが必要である。
金属の相互分離方法としては、錯体形成による沈殿と溶解を繰り返す古典的沈殿法、電析法などが挙げられる。近年では、高選択性の金属抽出剤が開発され、その金属抽出剤を用いた溶媒抽出法による特許が多数出願されている。また、金属を陰イオン交換樹脂に吸着後、溶離方法の工夫で選択的溶離を行う方法、キレート樹脂であるキトサン誘導体に吸着後、選択的溶離を行う方法などが提案されている。さらに、クロマト法により金属錯体を分離する方法などがある。しかし、これらはいずれも精製を多数回繰り返す必要があり、分離に要する時間が長い上に、低収率、高コスト、また非連続的であるという問題があった。
そこで、高収率、低コスト、連続的なサイズ排除クロマトグラフィーによる擬似移動床方式を適用する方法、具体的には、溶離液としてハロゲン溶液を用い、充填剤としてポリサッカライドやポリアクリルアミド等の親水性ゲルを用いて、貴金属を含む金属ハロゲノ錯体や卑金属ハロゲン化物から金属を分離回収する方法(例えば特許文献2〜4参照)が提案されている。
特許第2813551号公報 米国特許第4885143号明細書 特許第3291203号公報 特表平2001−516808号公報 ピアズ グルメット(Piers Grumett),プラチナ メタル レビュー(Platinum Metals Rev.),47,(4),163−166(2003) 後藤元信,児玉昭雄,廣瀬勉,第3回廃棄物処理科学研究発表会成果発表抄録集,53−54,(2003)
Conventional metal dissolution / extraction methods include the addition of strong acids to metal-containing materials and the addition of an oxidizing agent in the case of noble metals, followed by filtration of insoluble materials, and the addition of complexing agents to aqueous solutions in which metals are dissolved. A two-phase separation using a solvent and extracting a metal complex into an organic phase, and a method of recovering a metal component by melting a metal-containing material in a high-temperature furnace are common. However, in recent years, studies have been conducted on extraction of metals as complexes with supercritical fluids that can be easily separated from extraction residues and between extraction solvents and metal complexes. Methods for obtaining noble metal oxides by supercritical water oxidation (eg, non-patented) Reference 1), a method of extracting a noble metal complex with supercritical carbon dioxide and a chelating agent (see, for example, Non-Patent Document 2), a method of extracting a metal complex from a metal oxide with supercritical carbon dioxide, a chelating agent, and an oxidizing agent ( For example, see Patent Document 1). However, although it is possible to extract a plurality of metals from a material containing a plurality of metals, it is necessary to separate the metals into each other.
Examples of the metal separation method include a classic precipitation method and an electrodeposition method in which precipitation and dissolution by complex formation are repeated. In recent years, highly selective metal extractants have been developed, and many patents for solvent extraction methods using the metal extractants have been filed. In addition, a method in which a metal is adsorbed on an anion exchange resin and then selectively eluted by devising an elution method, a method in which a metal is adsorbed on a chitosan derivative that is a chelate resin, and a method for selective elution are proposed. Furthermore, there is a method of separating a metal complex by a chromatographic method. However, all of these methods have to be purified many times, and the separation takes a long time. In addition, there are problems of low yield, high cost, and discontinuity.
Therefore, a method of applying a simulated moving bed method by high yield, low cost, continuous size exclusion chromatography, specifically, using a halogen solution as an eluent and a hydrophilic such as polysaccharide or polyacrylamide as a filler. A method for separating and recovering a metal from a metal halogeno complex containing a noble metal or a base metal halide using a reactive gel (see, for example, Patent Documents 2 to 4) has been proposed.
Japanese Patent No. 2813551 U.S. Pat. No. 4,885,143 Japanese Patent No. 3291203 Japanese National Patent Publication No. 2001-516808 Piers Grummet, Platinum Metals Rev., 47, (4), 163-166 (2003) Motonobu Goto, Akio Kodama, Tsutomu Hirose, Abstracts of the 3rd Waste Treatment Science Research Presentation, 53-54, (2003)

非特許文献1に記載の超臨界水酸化法では374℃以上、221bar以上の高温高圧状態が必要であり、また腐食性が高いために装置材料の防食対策が必要になるという問題がある。また抽出した金属酸化物が複数金属の場合はそれらの相互分離はできないし、金属触媒反応において生成した有機化合物の場合は生成物が分解してしまう問題がある。
非特許文献2、特許文献1に記載の超臨界二酸化炭素抽出法では比較的低温、低圧で実施でき、抽出残渣との分離が容易であるという利点を有するが、これも抽出した金属錯体が複数金属の場合はそれらの相互分離はできないという欠点を有している。
また、特許文献2〜4に記載されているような方法は、ハロゲン溶液でのゲル透過クロマト法であり、装置材質を耐酸性、耐腐食性にしなければならず、装置コストが高くなるという欠点があり、工業的でなかった。またクロロ錯体による貴金属回収ではロジウムを塩酸水溶液に溶解させることが難しく、またテトラクロロ金(III)酸は分配係数が大きく、溶離しにくいため、前処理で除去しなければならないという問題があった。
The supercritical water oxidation method described in Non-Patent Document 1 requires a high-temperature and high-pressure state of 374 ° C. or higher and 221 bar or higher, and has a problem that it is necessary to take anti-corrosion measures for equipment materials due to its high corrosivity. In addition, when the extracted metal oxide is a plurality of metals, they cannot be separated from each other, and in the case of an organic compound generated in a metal catalytic reaction, there is a problem that the product is decomposed.
The supercritical carbon dioxide extraction method described in Non-Patent Document 2 and Patent Document 1 has the advantage that it can be carried out at a relatively low temperature and low pressure and is easy to separate from the extraction residue. Metals have the disadvantage that they cannot be separated from each other.
Moreover, the methods as described in Patent Documents 2 to 4 are gel permeation chromatographic methods using a halogen solution, and the material of the device must be acid and corrosion resistant, leading to a high device cost. It was not industrial. In addition, rhodium is difficult to dissolve in aqueous hydrochloric acid with noble metal recovery using chloro complexes, and tetrachlorogold (III) acid has a large partition coefficient and is difficult to elute, so it has to be removed by pretreatment. .

本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであり、金属含有物から金属を容易に素早く、しかも安全に抽出し、さらに各成分を高選択的、高収率、連続的に相互分離して回収できる、金属の分離回収装置および金属の分離回収方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to easily and quickly extract metals from metal-containing materials, and further to separate each component continuously from each other with high selectivity and high yield. An object of the present invention is to provide a metal separation and recovery apparatus and a metal separation and recovery method that can be recovered.

本発明の金属の分離回収方法は、金属含有物に超臨界流体を接触させて抽出する第1工程、該金属含有抽出物を擬似移動床式分離手段により相互分離する第2工程を含むことを特徴とする。
本発明の金属の分離回収方法は、第1工程で超臨界流体に加えて錯化剤を接触させることを特徴とする。
本発明の金属の分離回収方法は、第1工程で超臨界流体と錯化剤に加えて酸化剤を接触させることを特徴とする。
本発明の金属の分離回収方法は、第2工程の擬似移動床式分離手段で使用する溶離液が超臨界流体であることを特徴とする。
本発明の金属の分離回収方法は、第1工程と第2工程が接続されて連続運転できることを特徴とする。
本発明の金属の分離回収方法は、金属含有物が金属触媒含有物であることを特徴とする。
本発明の金属の分離回収方法は、金属触媒含有物が不均一系固体触媒であり、焼成前または焼成後のものであることを特徴とする。
本発明の金属の分離回収方法は、前処理工程として金属含有物を洗浄および/または粉砕することを特徴とする。
本発明の金属の分離回収方法は、超臨界流体または液体が二酸化炭素であることを特徴とする。
本発明の金属の分離回収装置は、金属含有物に超臨界流体を接触させて抽出する第1工程、該金属含有抽出物を擬似移動床式分離手段により相互分離する第2工程を含むことを特徴とする。
The method for separating and recovering a metal according to the present invention includes a first step of extracting a metal-containing material by bringing a supercritical fluid into contact therewith, and a second step of separating the metal-containing extract from each other by a simulated moving bed type separation means. Features.
The metal separation and recovery method of the present invention is characterized in that, in the first step, a complexing agent is brought into contact with the supercritical fluid.
The metal separation and recovery method of the present invention is characterized in that, in the first step, an oxidizing agent is brought into contact with the supercritical fluid and the complexing agent.
The metal separation and recovery method of the present invention is characterized in that the eluent used in the simulated moving bed type separation means in the second step is a supercritical fluid.
The metal separation and recovery method of the present invention is characterized in that the first step and the second step are connected to enable continuous operation.
The metal separation and recovery method of the present invention is characterized in that the metal-containing material is a metal catalyst-containing material.
The metal separation and recovery method of the present invention is characterized in that the metal catalyst-containing material is a heterogeneous solid catalyst and is before or after calcination.
The metal separation and recovery method of the present invention is characterized in that the metal-containing material is washed and / or pulverized as a pretreatment step.
The metal separation and recovery method of the present invention is characterized in that the supercritical fluid or liquid is carbon dioxide.
The metal separation and recovery apparatus of the present invention includes a first step of extracting a metal-containing material by bringing a supercritical fluid into contact therewith, and a second step of separating the metal-containing extract from each other by a simulated moving bed type separation means. Features.

本発明の金属の分離回収装置および金属の分離回収方法によれば、金属含有物から金属を容易に素早く、しかも安全に抽出することができ、さらに各成分を高選択的、高収率、連続的に相互分離して金属を回収できる。   According to the metal separation and recovery apparatus and the metal separation and recovery method of the present invention, metals can be easily and quickly extracted from a metal-containing material, and each component is highly selective, high yield, and continuous. Can be separated from each other and the metal can be recovered.

本発明の第1工程の実施形態例について説明する。
第1工程の実施形態例は、金属含有物から金属を超臨界抽出する工程である。
An embodiment of the first step of the present invention will be described.
The embodiment example of the first step is a step of supercritical extraction of metal from the metal-containing material.

(金属含有物)
金属含有物は、固体でも液体でもスラリーでも構わない。また含有する金属種は複数であっても構わない。ここで金属とは、水素を除く周期表1〜7族A、8族、1〜7族Bの内、B(ホウ素)、Si(珪素)、As(砒素)、Te(テルル)、At(アスタチン)以左にある元素のうち、錯体形成し得る元素であり、金属化合物や金属塩、金属錯体などであっても構わない。
金属含有物の具体例として、遷移金属含有物や貴金属含有物などが挙げられるが、遷移金属含有物とは、周期表3〜7族A、8族、1〜2族Bの元素(遷移金属)のうちの少なくとも1種以上を含む物のことであり、貴金属含有物とは、周期表8族の白金族Ru(ルテニウム)、Rh(ロジウム)、Pd(パラジウム)、Os(オスミウム)、Ir(イリジウム)、Pt(白金)と1族BのAu(金)、Ag(銀)(以上、貴金属)のうちの少なくとも1種以上を含む物のことである。
上記金属含有物は、例えば固体では、金属鉱石あるいは担体に担持された不均一系金属触媒、電子工業用基板、宝飾品、歯科用材料、使用済み核燃料などである。超臨界抽出の前にこれらは粉砕すると抽出しやすい。また液状物やスラリーでは金属触媒製造廃液、金属精錬廃液、メッキ廃液、現像廃液、軽水炉や高速炉における使用済核燃料の再処理工場から発生する硝酸溶解液、放射性プロセス廃液、または金属触媒反応液などである。
自動車排ガス処理用触媒を代表とする不均一系貴金属触媒は粒状またはモノリス(ハニカム状)に分けられるが、粒状触媒はアルミナ等の粒状担体表面に白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属が担持されている。モノリス触媒はコージェライト等のハニカム状担体に、アルミナを主成分とするウォッシュコート層およびここに担持される白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属から成る。これら触媒を含浸法で製造するには、例えばモノリス触媒の場合の1例は、ウォッシュコート層となるアルミナ等をコーティング後、貴金属溶液に担体を含浸、濾別、乾燥、焼成、活性化処理をして得る。
このような不均一系金属触媒からの貴金属回収では、通常は王水等による酸溶解法や青化法を行うが、溶液の取り扱いに大変な注意を要するし、装置材質を耐腐食性にしたり、特殊な安全装置がなければならず、装置コストが高くなるという欠点があり、工業的でなかった。また粉砕した担体とのスラリーはヘドロ状となり、固液分離が容易ではないという問題がある。しかし超臨界抽出法では担体との分離は非常に安全で容易である。
また酸溶解法ではウォッシュコート層やアルミナ担体も溶解して貴金属との分離が困難になる問題があるが、超臨界抽出法ではアルミニウムは抽出されず、問題を回避できる。
さらにこれらの触媒はロジウムを含むことが多いが、ロジウムのみは王水にも溶解しにくいため、酸溶解法では回収困難であるが、超臨界抽出法ではロジウムも抽出できるなど、非常に多くの利点があることを見い出した。
また不均一系金属触媒を製造するに当たっては貴金属溶液である含浸液とウォッシュコート層が混合した廃スラリーや、含浸が不均一となった不良品などが発生し、これらのものからも貴金属を回収したいという要望があるが、焼成前のものなら貴金属は錯体として表面に存在するため酸化剤が無くとも超臨界流体または液体のみ、または超臨界流体または液体と錯化剤のみで抽出可能であることを見い出した。
使用済み自動車排ガス処理用触媒などはカーボンや油分が付着しているため、前処理として洗浄するのが良い。洗浄方法は高温スチームまたは超臨界二酸化炭素、超臨界水、またはそれにエタノールなどの溶剤を混合したもので洗浄すると良い。さらに鉄やニッケルなどの重金属が付着している場合は塩酸、硫酸などの酸で洗浄除去すれば触媒の貴金属のみが残って都合が良い。
さらにジェットミルなどで粉砕することにより抽出しやすくすることができるが、粉砕する粒径は任意である。
さらに第1工程で抽出されたあとの抽出残渣であるセラミック担体は焼物増量剤や建材として再利用することができる。
金属含有物が液状物やスラリーの場合も、金属錯体と有機物のみを抽出することができ、水や固形物との分離が非常に容易であることが分かった。特に均一系金属触媒反応液からの触媒と有機生成物との分離法が無く、これまで蒸留により分離できるもの以外は工業化できなかったが、本方法により容易に分離できることを見い出した。
(Metal-containing material)
The metal-containing material may be solid, liquid, or slurry. A plurality of metal species may be contained. Here, the metal refers to B (boron), Si (silicon), As (arsenic), Te (tellurium), At (of periodic table 1-7 group A, group 8 and group 1-7 B excluding hydrogen. Among the elements on the left side of astatine), it is an element that can form a complex, and may be a metal compound, a metal salt, a metal complex, or the like.
Specific examples of the metal-containing material include a transition metal-containing material and a noble metal-containing material. The transition metal-containing material is an element of Group 3 to Group 7 A, Group 8 or Group 1 to Group B (transition metal). ) Is a substance containing at least one of the above, and the noble metal-containing substance is a group 8 platinum group Ru (ruthenium), Rh (rhodium), Pd (palladium), Os (osmium), Ir in the periodic table. (Iridium), Pt (platinum), and Group (B) Au (gold), Ag (silver) (above, noble metal).
The metal-containing material is, for example, a solid, a metal ore or a heterogeneous metal catalyst supported on a carrier, a substrate for electronic industry, jewelry, a dental material, a spent nuclear fuel, or the like. These are easy to extract if pulverized before supercritical extraction. Also, in liquid materials and slurries, metal catalyst manufacturing waste liquid, metal refining waste liquid, plating waste liquid, development waste liquid, nitric acid solution generated from reprocessing plant of spent nuclear fuel in light water reactor and fast reactor, radioactive process waste liquid, or metal catalyst reaction liquid, etc. It is.
Heterogeneous noble metal catalysts typified by automobile exhaust gas treatment catalysts can be divided into granular or monolith (honeycomb), but granular catalysts carry noble metals such as platinum, palladium and rhodium on the surface of granular carriers such as alumina. . The monolith catalyst is composed of a honeycomb carrier such as cordierite, a washcoat layer mainly composed of alumina, and a noble metal such as platinum, palladium, and rhodium supported thereon. In order to produce these catalysts by the impregnation method, for example, in the case of a monolith catalyst, after coating with alumina or the like to be a washcoat layer, the noble metal solution is impregnated with a carrier, filtered, dried, fired, and activated. And get.
In such precious metal recovery from heterogeneous metal catalysts, acid dissolution method or bluing method with aqua regia is usually used, but handling of the solution requires great care and makes the equipment material corrosion resistant. In addition, there must be a special safety device, which has the disadvantage of increasing the device cost, and is not industrial. Further, the slurry with the pulverized carrier becomes sludge, and there is a problem that solid-liquid separation is not easy. However, in the supercritical extraction method, separation from the carrier is very safe and easy.
Further, in the acid dissolution method, there is a problem that the washcoat layer and the alumina carrier are dissolved and separation from the noble metal becomes difficult, but in the supercritical extraction method, aluminum is not extracted, and the problem can be avoided.
Furthermore, these catalysts often contain rhodium, but only rhodium is difficult to dissolve in aqua regia, so it is difficult to recover by acid dissolution method, but rhodium can also be extracted by supercritical extraction method. I found an advantage.
In addition, when manufacturing heterogeneous metal catalysts, waste slurries in which the impregnating solution, which is a precious metal solution, and a washcoat layer are mixed, or defective products with non-uniform impregnation, etc. are generated. Precious metals are also recovered from these. However, if it is before firing, the precious metal exists on the surface as a complex, so that it can be extracted with only a supercritical fluid or liquid, or only with a supercritical fluid or liquid and a complexing agent, even without an oxidizing agent. I found out.
A used automobile exhaust gas treatment catalyst or the like has carbon and oil adhered thereto, and therefore, it is preferably cleaned as a pretreatment. As a cleaning method, high temperature steam or supercritical carbon dioxide, supercritical water, or a mixture of solvents such as ethanol may be used. Furthermore, when heavy metals such as iron and nickel are attached, it is convenient that only the noble metal of the catalyst remains if washed and removed with an acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid.
Further, extraction can be facilitated by pulverization with a jet mill or the like, but the particle size to be pulverized is arbitrary.
Furthermore, the ceramic carrier which is the extraction residue after being extracted in the first step can be reused as a ceramic filler or building material.
Even when the metal-containing material is a liquid material or a slurry, it was found that only the metal complex and the organic material can be extracted, and separation from water and solid material is very easy. In particular, there was no method for separating the catalyst and the organic product from the homogeneous metal catalyst reaction liquid, and until now it was impossible to industrialize anything other than that which could be separated by distillation, but it was found that it can be easily separated by this method.

(超臨界流体または液体)
超臨界流体とは、臨界点を超えた状態の流体であり、気体の拡散性と液体の溶解性を併せ持ち、超臨界抽出後、常圧に戻した際の溶解物質の分離が容易であるという利点をもつ。水、二酸化炭素、アンモニア、エタン、プロパン、一酸化二窒素、クロロトリフルオロメタンなどがあるが、二酸化炭素が無害で安価、また腐食性がなく、比較的低温、低圧で使用できるため好ましい。
液体とは、金属含有物中の金属または金属錯体を溶解することができる溶媒で、アルコールやアセトニトリル、アセトン、n−ヘキサン、液体二酸化炭素等の有機溶剤、もしくはそれらの混合液を好適に用いることができるが、液体二酸化炭素が好ましい。
超臨界流体または液体の中では、超臨界二酸化炭素が溶解力、溶解速度、腐食性、コストの点からより好ましい。
(Supercritical fluid or liquid)
Supercritical fluid is a fluid that exceeds the critical point, has both gas diffusivity and liquid solubility, and it is easy to separate dissolved substances when returning to normal pressure after supercritical extraction. Has advantages. Water, carbon dioxide, ammonia, ethane, propane, dinitrogen monoxide, chlorotrifluoromethane, and the like are preferable, but carbon dioxide is harmless and inexpensive, is not corrosive, and can be used at a relatively low temperature and low pressure.
A liquid is a solvent that can dissolve a metal or metal complex in a metal-containing material, and an organic solvent such as alcohol, acetonitrile, acetone, n-hexane, liquid carbon dioxide, or a mixture thereof is preferably used. However, liquid carbon dioxide is preferred.
Among supercritical fluids or liquids, supercritical carbon dioxide is more preferable from the viewpoints of dissolving power, dissolution rate, corrosivity, and cost.

(錯化剤)
金属含有物から金属を超臨界抽出するには、金属を錯体化する必要がある。錯化剤を混合して錯体化するが、錯化剤としてはトリブチル燐酸(TBP)、トリフェニル燐酸(TPP)、アセチルアセトン(AA)、ジアルキルスルフィド(DAS)、CYANEX272、CYANEX301、CYANEX302、各種クラウンエーテルなどがあるが、TBP、AAが好ましい。
(Complexing agent)
In order to supercritically extract a metal from a metal-containing material, it is necessary to complex the metal. A complexing agent is mixed to form a complex. The complexing agents include tributyl phosphate (TBP), triphenyl phosphate (TPP), acetylacetone (AA), dialkyl sulfide (DAS), CYANEX272, CYANEX301, CYANEX302, various crown ethers. However, TBP and AA are preferable.

(酸化剤)
金属を超臨界抽出する際に、金属酸化物などは錯化剤だけでは錯体化しないため、酸化剤を添加する。酸化剤としては硝酸、過酸化水素、塩素などが挙げられるが、抽出容器にステンレス鋼を使用でき、低コスト化を図れるということからも硝酸が好ましい。
(Oxidant)
When supercritical extraction of a metal is performed, an oxidizing agent is added because a metal oxide or the like is not complexed only by a complexing agent. Examples of the oxidizing agent include nitric acid, hydrogen peroxide, and chlorine. Nitric acid is preferable because stainless steel can be used for the extraction container and the cost can be reduced.

(超臨界抽出装置)
図1に超臨界抽出装置の一例を示す。本装置は送液装置P、恒温槽O、抽出容器E、背圧装置V、捕集装置Sからなる。ボンベから導入された液状の抽出溶剤Gは冷却管Cにより冷却されたあと、送液装置Pにより圧送され、途中錯化剤や酸化剤Mが混合されて恒温槽Oに設置された抽出容器Eに送液される。ここで錯化剤や酸化剤Mは予めEに充填しておいても良い。またOへ導入される前に予熱管Hがあればなお良いが、HまたはOで抽出溶剤は超臨界流体となり、Eへ導入される。Eへの導入方法は下降流でも上昇流でも構わないし、または側面からEのヘッドスペースへ導入して抜き出しても良い。Eには金属含有物が投入されているが、固体状、粉末状、液状、スラリー状のいずれでも構わない。Eには偏流防止装置や攪拌装置が設置されていればなお良い。金属含有物のうち錯体となった金属や有機物は超臨界流体に溶解する。抽出済みの超臨界流体は背圧装置Vで圧力が常圧にされ、抽出溶剤Gはガス状となり、金属錯体は固体、有機物は液体または固体となって捕集装置Sに捕集される。抽出溶剤Gはリサイクル使用するのが好ましい。またVの前には抽出を監視する紫外線(UV)分光光度計Dがあっても良い。
Eの抽出時間は任意であるが回分操作では0.01〜10時間、連続操作では抽出溶剤の平均滞留時間が0.01〜2時間とするのが好ましい。Eは複数槽設けて並列抽出操作を行っても良い。その際、全槽を同操作にした回分操作や、抽出操作と抜き出し操作、再充填操作の例えば3グループに分けて全体として連続抽出操作となるようにしても良い。またEでは抽出操作後、常圧となったE内を減圧したあと再抽出すると抽出率を上げることができる。
Vのあとは金属錯体や有機物は粉末として得られるが、これを溶解して第2工程で分離精製する。溶解する溶媒は後述する溶離液として挙げられるものが良い。またVやSを設けず、超臨界流体に溶解したまま超臨界流体を溶離液とした第2工程へ接続すれば連続運転できるのでより好ましい。
(Supercritical extraction equipment)
FIG. 1 shows an example of a supercritical extraction apparatus. This apparatus includes a liquid feeding device P, a thermostatic chamber O, an extraction container E, a back pressure device V, and a collection device S. The liquid extraction solvent G introduced from the cylinder is cooled by the cooling pipe C and then pumped by the liquid feeding device P. The extraction container E installed in the thermostatic bath O is mixed with a complexing agent and an oxidizing agent M on the way. The liquid is sent to. Here, the complexing agent and the oxidizing agent M may be filled in E in advance. Further, it is better if there is a preheating tube H before being introduced into O, but the extraction solvent becomes a supercritical fluid with H or O and is introduced into E. The introduction method to E may be a downward flow or an upward flow, or may be introduced into the head space of E from the side and extracted. E contains a metal-containing material, but it may be solid, powder, liquid, or slurry. It is even better if E has a drift prevention device or a stirring device. Of the metal-containing materials, complexed metals and organic materials are dissolved in the supercritical fluid. The extracted supercritical fluid is brought to atmospheric pressure by the back pressure device V, the extraction solvent G becomes gaseous, the metal complex becomes solid, and the organic matter becomes liquid or solid and is collected by the collection device S. The extraction solvent G is preferably recycled. Further, before V, there may be an ultraviolet (UV) spectrophotometer D for monitoring the extraction.
Although the extraction time of E is arbitrary, it is preferable that the average residence time of the extraction solvent is 0.01 to 2 hours in the batch operation and 0.01 to 2 hours in the continuous operation. E may provide a plurality of tanks and perform a parallel extraction operation. At that time, for example, a batch operation in which all the tanks are operated in the same manner, an extraction operation and an extraction operation, and a refilling operation may be divided into, for example, three groups to perform a continuous extraction operation as a whole. In E, the extraction rate can be increased by reducing the pressure in the normal E after extraction and then re-extracting.
After V, metal complexes and organic substances are obtained as powders, which are dissolved and separated and purified in the second step. As the solvent to be dissolved, those mentioned as the eluent described later are preferable. Further, it is more preferable to connect to the second step using the supercritical fluid as an eluent without dissolving V or S and dissolving in the supercritical fluid because continuous operation is possible.

本発明の第2工程の実施形態例について説明する。
第2工程の実施形態例は、金属含有物から各成分を擬似移動床式分離手段により相互分離する工程である。
(金属の分離回収装置)
金属の分離回収装置は、擬似移動床式分離手段を有するものである。
擬似移動床式分離手段とは、充填剤が充填された複数のカラムが直列無端状に接続され、各カラムに液を導入できつつ各カラムから液を排出できるもののことである。
図2に、擬似移動床式分離手段の一例を示す。この擬似移動床式分離手段1は、充填剤が充填され、直列無端状に接続された8個のカラム(充填床)11a〜11hと、金属含有溶液を移送する金属含有溶液移送管21と、溶離液を移送する溶離液移送管22と、各カラムから排出したエクストラクトを移送するエクストラクト移送管23と、各カラムから排出したラフィネートを移送するラフィネート移送管24と、カラム11aとカラム11hとを接続し、カラム11hから排出された液をカラム11aに導くリサイクル管25と、隣接するカラム同士を接続する接続管40a〜40gと、リサイクル管25に設けられたポンプ50とを具備して構成される。なお、カラム11a〜11hとリサイクル管25と接続管40a〜40gとから形成される流路のことを循環流路70という。
ここで、溶離液とは、ポンプ50により循環流路70を移動して、循環流路70内に導入した金属含有溶液を流動させる移動相のことであり、エクストラクトとは、充填剤に吸着しやすい成分を含有する溶液のことであり、ラフィネートとは、充填剤に吸着しにくい成分を含有する溶液のことである。
An embodiment of the second step of the present invention will be described.
The embodiment example of the second step is a step of separating each component from the metal-containing material by a simulated moving bed type separation means.
(Metal separation and recovery equipment)
The metal separation and recovery apparatus has a simulated moving bed type separation means.
The simulated moving bed type separation means is a device in which a plurality of columns filled with a filler are connected in an endless manner in series, and liquid can be discharged from each column while liquid can be introduced into each column.
FIG. 2 shows an example of the simulated moving bed type separation means. The simulated moving bed type separation means 1 includes eight columns (packed beds) 11a to 11h that are filled with a filler and connected endlessly in series, a metal-containing solution transfer pipe 21 that transfers a metal-containing solution, An eluent transfer pipe 22 for transferring an eluent, an extract transfer pipe 23 for transferring an extract discharged from each column, a raffinate transfer pipe 24 for transferring a raffinate discharged from each column, a column 11a and a column 11h, And a recycling pipe 25 for guiding the liquid discharged from the column 11h to the column 11a, connection pipes 40a to 40g for connecting adjacent columns, and a pump 50 provided in the recycling pipe 25. Is done. A flow path formed by the columns 11a to 11h, the recycle pipe 25, and the connection pipes 40a to 40g is referred to as a circulation flow path 70.
Here, the eluent is a mobile phase that moves through the circulation channel 70 by the pump 50 and causes the metal-containing solution introduced into the circulation channel 70 to flow, and the extract is adsorbed by the filler. The raffinate is a solution containing a component that is difficult to adsorb on the filler.

また、金属含有溶液移送管21とカラム11a〜11hとは、それぞれ金属含有溶液導入管31a〜31hで接続され、溶離液移送管22とカラム11a〜11hとは、それぞれ溶離液導入管32a〜32hで接続され、エクストラクト移送管23とカラム11a〜11hとは、それぞれエクストラクト排出管33a〜33hで接続され、ラフィネート移送管24とカラム11a〜11hとは、それぞれラフィネート排出管34a〜34hで接続されている。さらに、金属含有溶液導入管31a〜31h、溶離液導入管32a〜32h、エクストラクト排出管33a〜33h、ラフィネート排出管34a〜34hのそれぞれには、シークエンス制御等によって適宜開閉するように設定された電磁弁35a〜35h(金属含有溶液導入用電磁弁),36a〜36h(溶離液導入用電磁弁),37a〜37h(エクストラクト排出用電磁弁),38a〜38h(ラフィネート排出用電磁弁)が設けられている。リサイクル管25には、その内部を流れる溶液の紫外線(UV)吸収などを測定する測定器60が設置されていると良い。   The metal-containing solution transfer pipe 21 and the columns 11a to 11h are connected by metal-containing solution introduction pipes 31a to 31h, respectively. The eluent transfer pipe 22 and the columns 11a to 11h are respectively connected to eluent introduction pipes 32a to 32h. The extract transfer pipe 23 and the columns 11a to 11h are connected by extract discharge pipes 33a to 33h, respectively. The raffinate transfer pipe 24 and the columns 11a to 11h are connected by raffinate discharge pipes 34a to 34h, respectively. Has been. Further, each of the metal-containing solution introduction pipes 31a to 31h, the eluent introduction pipes 32a to 32h, the extract discharge pipes 33a to 33h, and the raffinate discharge pipes 34a to 34h was set so as to be appropriately opened and closed by sequence control or the like. Solenoid valves 35a to 35h (solenoid valves for introducing metal-containing solutions), 36a to 36h (solenoid valves for introducing eluent), 37a to 37h (solenoid valves for discharging exhaust), 38a to 38h (solenoid valves for discharging raffinate) Is provided. The recycle pipe 25 is preferably provided with a measuring device 60 for measuring ultraviolet (UV) absorption of the solution flowing through the recycle pipe 25.

[カラム]
各カラム11a〜11hの内部に充填される充填剤は、金属溶液の通液により、金属錯体が充填剤に分配しうるものであれば良い。例えば無機充填剤の場合は、シリカ、アルミナ、マグネシア、酸化チタン、ケイ酸塩、珪藻土、アルミノシリケート、層状化合物、ゼオライト、活性炭、グラファイト等が使用可能である。また種々のカップリング剤、例えばオクタデシルシラン(ODS)等のシランカップリング剤により表面を修飾したものでも良いが、市販のODS充填剤が好ましい。
有機充填剤の場合は、機能性モノマーの重合体を架橋性モノマーで架橋したものであり、機能性モノマーとしては、不飽和カルボン酸、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリルアミド誘導体、スチレン誘導体、ビニルエステル、アリルアルコール誘導体、その他ビニル化合物、キトサン誘導体等、イオン交換能、キレート能、水素結合能、疎水結合能のある官能基を導入したものが挙げられる。ポリサッカライドやポリアクリルアミド等の親水性ゲルのサイズ排除能を利用してもよい。また架橋性モノマーとしては、例えば、エチレングリコールジメチルアクリレート、N,N’−メチレンビスアクリルアミド、ジビニルベンゼン等の脂肪族または芳香族ビニルモノマー等が挙げられる。また、機能性モノマーがキトサン誘導体の場合には、エピクロロヒドリン等で架橋したもの、これにさらに官能基を導入したものを使用できる。
[column]
The packing material filled in the columns 11a to 11h may be any material that can distribute the metal complex to the packing material by passing the metal solution. For example, in the case of an inorganic filler, silica, alumina, magnesia, titanium oxide, silicate, diatomaceous earth, aluminosilicate, layered compound, zeolite, activated carbon, graphite and the like can be used. The surface may be modified with various coupling agents, for example, a silane coupling agent such as octadecylsilane (ODS), but commercially available ODS fillers are preferred.
In the case of an organic filler, a functional monomer polymer is cross-linked with a cross-linkable monomer. The functional monomer includes unsaturated carboxylic acid, (meth) acrylic acid ester, (meth) acrylamide derivative, styrene derivative. , Vinyl esters, allyl alcohol derivatives, other vinyl compounds, chitosan derivatives, etc., which have introduced a functional group having ion exchange ability, chelate ability, hydrogen bonding ability, and hydrophobic binding ability. You may utilize the size exclusion capability of hydrophilic gels, such as a polysaccharide and polyacrylamide. Examples of the crosslinkable monomer include aliphatic or aromatic vinyl monomers such as ethylene glycol dimethyl acrylate, N, N′-methylenebisacrylamide, and divinylbenzene. Moreover, when a functional monomer is a chitosan derivative, what cross-linked by epichlorohydrin etc. and what introduce | transduced the functional group into this can be used.

市販のイオン交換樹脂、キレート樹脂としては、ダイヤイオンWA20、ダイヤイオンSA10A、ダイヤイオンCR20(三菱化学株式会社製)、スミキレートCR−2(住友化学工業株式会社製)、アンバーライトIRA400、アンバーライトXAD4、アンバーリストA26(米国ローム&ハース社製)、ダウエックス マラソンA、ダウエックス マラソンC(米国ダウ・ケミカル社製)、キレートキトパールCS−03(富士紡績株式会社製)等が挙げられる。   Commercially available ion exchange resins and chelate resins include Diaion WA20, Diaion SA10A, Diaion CR20 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), Sumichel CR-2 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), Amberlite IRA400, Amberlite XAD4 Amberlyst A26 (Rohm & Haas, USA), Dowex Marathon A, Dowex Marathon C (Dow Chemical, USA), Chelate Chitopearl CS-03 (Fuji Boseki Co., Ltd.), and the like.

充填剤の形状としては粒状、モノリス状が挙げられるが、粒状が好ましく、さらに粒状のうち球状が好ましい。その場合、粒径は1〜2000μmであることが好ましく、より分離度を上げるためには5〜100μmであることがより好ましい。
充填剤がイオン交換樹脂の場合の交換容量はクロマト充填剤としての用途上、大きい必要はなく、むしろ小さい方が良く、好ましくは0.001〜10meq./gであり、より好ましくは0.01〜1meq./gである。また陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を混合、またはそれぞれのカラムを連結して同時に使用すれば、陽イオン、陰イオンともに相互分離することができる。
Examples of the shape of the filler include a granular shape and a monolithic shape, and a granular shape is preferable, and a spherical shape is preferable among the granular shapes. In that case, the particle size is preferably 1 to 2000 μm, and more preferably 5 to 100 μm in order to further increase the degree of separation.
The exchange capacity when the filler is an ion exchange resin does not need to be large for use as a chromatographic filler, but rather is preferably small, preferably 0.001 to 10 meq./g, more preferably 0.01. ~ 1 meq./g. Moreover, if a cation exchange resin and an anion exchange resin are mixed or each column is connected and used at the same time, both the cation and the anion can be separated from each other.

[溶離液]
溶離液としては、第1工程で抽出された錯体・有機物を溶解し、かつ充填剤に吸着したものを溶離できる流体であって、充填剤を溶解または膨潤させて圧損を大きくさせる流体でなければ特に制限はなく、超臨界流体でも構わない。例えば、水や王水、塩酸、硝酸、硫酸等の酸性水溶液、アンモニア水等の各種アルカリ水溶液、塩化カリウム、シアン化ナトリウム、チオシアン酸ナトリウム等の各種塩水溶液、アルコールやアセトニトリル、アセトン、n−ヘキサン等の有機溶剤、もしくはそれらの混合液を好適に用いることができる。ハロゲン系溶離液はハロゲノ錯体の分離などに使用できるが、装置腐食の問題が生じるので好ましくない。超臨界流体には臨界点を超えた水、二酸化炭素、アンモニア、エタン、プロパン、一酸化二窒素、クロロトリフルオロメタンなどがあるが、二酸化炭素が無害で安価、また比較的低温、低圧で使用できるため好ましい。溶離液に錯化剤を添加して配位子交換させても良い。
[Eluent]
The eluent is a fluid that can dissolve the complex / organic matter extracted in the first step and can elute the adsorbed material on the filler, and must not dissolve or swell the filler to increase the pressure loss. There is no particular limitation, and a supercritical fluid may be used. For example, water, aqua regia, acidic aqueous solutions such as hydrochloric acid, nitric acid and sulfuric acid, various alkaline aqueous solutions such as ammonia water, various salt aqueous solutions such as potassium chloride, sodium cyanide and sodium thiocyanate, alcohol, acetonitrile, acetone and n-hexane An organic solvent such as the above or a mixture thereof can be suitably used. Halogen-based eluents can be used for separation of halogeno complexes and the like, but are not preferable because of the problem of device corrosion. Supercritical fluids include water, carbon dioxide, ammonia, ethane, propane, dinitrogen monoxide, and chlorotrifluoromethane that exceed the critical point, but carbon dioxide is harmless and inexpensive, and can be used at relatively low temperatures and low pressures. Therefore, it is preferable. A ligand may be exchanged by adding a complexing agent to the eluent.

溶離液が液体の場合の温度、圧力は充填剤の使用可能範囲、温度0〜100℃、より好ましくは20〜60℃、圧力は常圧〜300気圧より好ましくは50〜200気圧である。溶離液中には、クエン酸等の錯形成剤や還元剤を添加してもよい。溶離液が超臨界流体の場合は、臨界点以上であればよく、二酸化炭素の場合は温度31〜300℃、より好ましくは40〜100℃、圧力73〜400気圧、より好ましくは75〜300気圧である。また溶離液の流動方向は、任意である。   When the eluent is a liquid, the temperature and pressure are within the usable range of the filler, the temperature is 0 to 100 ° C., more preferably 20 to 60 ° C., and the pressure is normal pressure to 300 atmospheres, more preferably 50 to 200 atmospheres. A complexing agent such as citric acid or a reducing agent may be added to the eluent. When the eluent is a supercritical fluid, it may be above the critical point. In the case of carbon dioxide, the temperature is 31 to 300 ° C, more preferably 40 to 100 ° C, and the pressure is 73 to 400 atmospheres, more preferably 75 to 300 atmospheres. It is. The flow direction of the eluent is arbitrary.

(金属の分離回収方法)
次に、上述した擬似移動床式分離手段を用いて、2種類の金属を含む複数金属含有溶液から金属を分離回収する方法の一例について説明する。
まず、ポンプ50を作動させて循環流路70内に溶離液を流動させる。このように循環している流体の流れ方向に沿って、(1)溶離液導入口、(2)充填剤に吸着しやすい金属を含有する液(エクストラクト)を抜き出すエクストラクト抜き出し口、(3)複数金属含有溶液導入口および(4)充填剤に吸着しにくい金属を含有する液(ラフィネート)を抜き出すラフィネート抜き出し口をこの順に配置するよう電磁弁を開閉する。また電磁弁は、これらの各導入口ないし抜き出し口が、カラム11a〜11h内の流体の流通方向にそれらの位置を間欠的に逐次移動するように開閉する。例えば、電磁弁36a,37a,35b,38bを開放し、複数金属含有溶液移送管21から複数金属含有溶液導入管31bを介して、カラム11bに複数金属含有溶液を導入する。導入した複数金属含有溶液はカラム11bに導入され、カラム11b内を流動する。その際、11b内の充填剤への吸着性が2種類の金属で異なるため、吸着しにくい金属を含む溶液(ラフィネート)はカラム11b内を速く流動し、吸着しやすい金属を含む液(エクストラクト)は遅く流動する。このような吸着性の違いを利用して、ラフィネートとエクストラクトに分離することができる。
(Metal separation and recovery method)
Next, an example of a method for separating and recovering a metal from a multiple metal-containing solution containing two kinds of metals using the above-described simulated moving bed type separation means will be described.
First, the pump 50 is operated to cause the eluent to flow into the circulation channel 70. Along the flow direction of the circulating fluid, (1) an eluent inlet, (2) an extract outlet for extracting a liquid (extract) containing metal that is easily adsorbed by the filler, (3 The electromagnetic valve is opened and closed so that the multiple metal-containing solution inlet and (4) the raffinate outlet for extracting the liquid (raffinate) containing the metal that is difficult to adsorb to the filler are arranged in this order. The electromagnetic valve opens and closes so that each of these inlets or outlets moves intermittently and sequentially in the direction of fluid flow in the columns 11a to 11h. For example, the solenoid valves 36a, 37a, 35b, and 38b are opened, and the multiple metal-containing solution is introduced into the column 11b from the multiple metal-containing solution transfer pipe 21 through the multiple metal-containing solution introduction pipe 31b. The introduced multiple metal-containing solution is introduced into the column 11b and flows in the column 11b. At that time, since the adsorptivity to the filler in 11b is different between the two types of metals, the solution (raffinate) containing a metal that is difficult to adsorb flows quickly in the column 11b, and a liquid containing an easily adsorbed metal (extract ) Flows slowly. By utilizing such a difference in adsorptivity, it can be separated into raffinate and extract.

次に電磁弁36a,37a,35b,38bを閉止し、接続管40bにおける電磁弁35c出口付近を、ラフィネートのピークが通過してからエクストラクトのピークが到達するまで、電磁弁36b,37b,35c,38cを開放する。そして、ラフィネートをカラム11cからエクストラクトより先に排出し、その後、ラフィネート排出管34cを介してラフィネート移送管24に抜き出す。それと同時に、カラム11bに溶離液を通し、エクストラクトを排出管33bを介してエクストラクト移送管23に抜き出す。このような一連の工程により、2種類の金属を分離回収することができる。   Next, the solenoid valves 36a, 37a, 35b, and 38b are closed, and the solenoid valves 36b, 37b, and 35c are passed through the vicinity of the outlet of the solenoid valve 35c in the connecting pipe 40b until the extract peak reaches after the raffinate peak passes. , 38c are opened. Then, the raffinate is discharged from the column 11c prior to the extract, and then extracted to the raffinate transfer pipe 24 via the raffinate discharge pipe 34c. At the same time, the eluent is passed through the column 11b, and the extract is extracted to the extract transfer pipe 23 via the discharge pipe 33b. By such a series of steps, two kinds of metals can be separated and recovered.

この金属の分離回収方法では、上述した工程が終了した後、金属の分離回収を行うカラムを順番に変える。すなわち、カラム11bで金属を分離回収した後、カラム11c、カラム11d、・・・、カラム11hの順で金属を分離回収する。なお、カラム11a〜11hは直列無端状に接続されているので、カラム11hで金属を分離回収した後は、カラム11aで金属を分離回収することになる。なお、ラフィネートおよびエクストラクトの排出状況はUV吸収の測定などにより確認できるので、その結果に基づいてカラムを変えるタイミングを決定することができる。   In this metal separation / recovery method, after the above-described steps are completed, the column for metal separation / recovery is changed in order. That is, after the metal is separated and recovered by the column 11b, the metal is separated and recovered in the order of the column 11c, the column 11d,. In addition, since the columns 11a to 11h are connected in series endlessly, after the metal is separated and recovered by the column 11h, the metal is separated and recovered by the column 11a. In addition, since the discharge | emission state of raffinate and an extract can be confirmed by the measurement of UV absorption etc., the timing which changes a column can be determined based on the result.

上述のようにしてエクストラクトとラフィネートとを分離回収した後には、それらのそれぞれから金属を回収する。エクストラクト、ラフィネートから金属を回収する方法としては、例えば、電解槽での電析法、還元剤を添加して金属ブラックとして沈殿させる方法、燃焼法、これらを組み合わせた方法などを適用できる。これらのうち、還元剤を添加して沈殿させる方法では、還元剤として、ヒドラジン、ホルムアルデヒド、蟻酸、水素化ホウ素ナトリウム、カリウム等の金属、水素などを使用できる。また燃焼法では、300℃以上、好ましくは350〜700℃で焼成し、水素気流中で行ってもよい。
金属触媒反応液から金属触媒と有機生成物を回収した場合は、有機生成物は蒸留により精製すれば良い。
After separating and recovering the extract and raffinate as described above, the metal is recovered from each of them. As a method for recovering the metal from the extract or raffinate, for example, an electrodeposition method in an electrolytic cell, a method of adding a reducing agent to precipitate as metal black, a combustion method, a method combining these, or the like can be applied. Among these, in the method of adding a reducing agent and precipitating, hydrazine, formaldehyde, formic acid, sodium borohydride, potassium and other metals, hydrogen, and the like can be used as the reducing agent. In the combustion method, firing may be performed at 300 ° C. or higher, preferably 350 to 700 ° C., and performed in a hydrogen stream.
When the metal catalyst and the organic product are recovered from the metal catalyst reaction liquid, the organic product may be purified by distillation.

以上説明した第2工程の実施形態例では、擬似移動床式分離手段を用いて、複数金属含有溶液から複数の金属を分離するので、選択性、収率が高い。その結果、精製の処理を省くことができる。また、擬似移動床式分離手段では、連続的に金属を分離回収するので効率的である上に、金属含有溶液としてハロゲン溶液を使用しなくてもよいから耐食性装置等の制限がなく、コストを低くできる。   In the embodiment example of the second step described above, since the plurality of metals are separated from the plurality of metal-containing solutions using the simulated moving bed type separation means, the selectivity and the yield are high. As a result, the purification process can be omitted. In addition, the simulated moving bed type separation means is efficient because it separates and recovers the metal continuously, and it is not necessary to use a halogen solution as the metal-containing solution. Can be lowered.

なお、本発明は、上述した例に限定されない。上述した例では、擬似移動床式分離手段のカラムが8個であったがこれに限定されず、好ましくは4個以上で適宜選択する。擬似移動床としては、例えば、2成分分離を行う米国特許第2985589号明細書、特公昭42−15681号公報、特許第890042号公報、特開2002−82106号公報、多成分分離を行う特許第2740780号公報、特許第2965747号公報、特許第1954744号公報、特許第2002942号公報、カラム数を4個とする特許第2008230号公報、超臨界流体を溶離液とする特許第2964348号公報、特表平07-500771号公報、その他米国特許第5422007号明細書、米国特許第6712973号明細書に記載されたものなどを使用できる。   In addition, this invention is not limited to the example mentioned above. In the example described above, the simulated moving bed type separation means has eight columns, but is not limited thereto, and preferably four or more columns are appropriately selected. As the simulated moving bed, for example, U.S. Pat. No. 2,985,589 which performs two-component separation, Japanese Patent Publication No. 42-15681, Japanese Patent No. 890042, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-82106, Patent No. which performs multi-component separation. No. 2740780, Japanese Patent No. 2965747, Japanese Patent No. 1954744, Japanese Patent No. 200200292, Japanese Patent No. 20000830 with four columns, Japanese Patent No. 2964348 with a supercritical fluid as an eluent, For example, those described in Table 07-700771, other US Pat. No. 5,422,2007 and US Pat. No. 6,712,973 can be used.

本実施形態における超臨界抽出装置の概要図である。It is a schematic diagram of the supercritical extraction device in this embodiment. 本実施形態における疑似移動床式分離手段の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the pseudo | simulation moving bed type | mold separation means in this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…疑似移動床式分離手段 1 ... Simulated moving bed type separation means

Claims (10)

金属含有物に超臨界流体または液体を接触させて抽出する第1工程、該金属含有抽出物を擬似移動床式分離手段により相互分離する第2工程を含むことを特徴とする金属の分離回収方法。 A metal separation and recovery method comprising: a first step of extracting a metal-containing material by bringing a supercritical fluid or liquid into contact therewith; and a second step of separating the metal-containing extract from each other by a simulated moving bed type separation means. . 第1工程で超臨界流体または液体に加えて錯化剤を接触させることを特徴とする請求項1に記載の金属の分離回収方法。 The metal separation and recovery method according to claim 1, wherein a complexing agent is contacted in addition to the supercritical fluid or liquid in the first step. 第1工程で超臨界流体または液体と錯化剤に加えて酸化剤を接触させることを特徴とする請求項2に記載の金属の分離回収方法。 The method for separating and recovering a metal according to claim 2, wherein in the first step, the supercritical fluid or liquid is contacted with an oxidizing agent in addition to the complexing agent. 第2工程の擬似移動床式分離手段で使用する溶離液が超臨界流体であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の金属の分離回収方法。 4. The method for separating and recovering a metal according to claim 1, wherein the eluent used in the simulated moving bed type separation means in the second step is a supercritical fluid. 第1工程と第2工程が接続されて連続運転できることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の金属の分離回収方法。 The method for separating and recovering a metal according to any one of claims 1 to 4, wherein the first step and the second step are connected and can be continuously operated. 金属含有物が金属触媒含有物であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の金属の分離回収方法。 6. The metal separation and recovery method according to claim 1, wherein the metal-containing material is a metal catalyst-containing material. 金属触媒含有物が不均一系固体触媒であり、焼成前のものや不良品を含むことを特徴とする請求項6に記載の金属の分離回収方法。 7. The method for separating and recovering a metal according to claim 6, wherein the metal catalyst-containing material is a heterogeneous solid catalyst, and includes a product before firing and a defective product. 前処理工程として金属含有物を洗浄および/または粉砕することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の金属の分離回収方法。 The metal separation and recovery method according to claim 1, wherein the metal-containing material is washed and / or pulverized as a pretreatment step. 超臨界流体または液体が二酸化炭素であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の金属の分離回収方法。 The method for separating and recovering a metal according to any one of claims 1 to 8, wherein the supercritical fluid or liquid is carbon dioxide. 請求項1〜9のいずれかに記載の方法により金属を分離回収する装置。 The apparatus which isolate | separates and collects a metal by the method in any one of Claims 1-9.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008058206A (en) * 2006-08-31 2008-03-13 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Metal elution method, and metal analysis and metal elution device using metal elution method
JP2010240542A (en) * 2009-04-03 2010-10-28 Toyota Motor Corp Method for recovering catalytic metal from fuel cell
JP2012149285A (en) * 2011-01-17 2012-08-09 Pan Pacific Copper Co Ltd Rhenium recovery method and system from waste acid

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