JP2008208002A

JP2008208002A - タンタルの回収方法

Info

Publication number: JP2008208002A
Application number: JP2007047511A
Authority: JP
Inventors: Kazusuke Sato; 一祐佐藤
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2007-02-27
Filing date: 2007-02-27
Publication date: 2008-09-11

Abstract

【課題】タンタルを微量含有する廃棄物からタンタルを効率良く分離し回収することができるタンタルの回収方法を提供する。
【解決手段】タンタル含有溶液に第二鉄源を添加し、生成する水酸化第二鉄沈澱と共に液中のタンタルを共沈させ、タンタル濃縮物である上記沈澱を固液分離してタンタルを回収することを特徴とするタンタルの回収方法であって、好ましくは、ＮａＦおよびＫＦを主成分としタンタルを微量含有する混合塩を水浸出し、またはこの水浸出残渣を硫酸浸出して上記水浸出液と混合し、この浸出液に第二鉄源を加えて水酸化第二鉄沈澱と共にタンタルを選択的に共沈させ、タンタル濃縮物である上記沈澱を固液分離してタンタルを回収する方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、タンタル(Ｔａ)を微量含有する廃棄物からタンタルを効率良く分離し回収することができるタンタルの回収方法に関する。

タンタルは半導体材料として用いられる他に、耐食性および耐熱性に優れているので各種の化学装置材料などに広く用いられている。金属タンタルは主にフッ化タンタルカリウム（Ｋ₂ＴａＦ₇）を中間原料とし、これをアルカリ金属で還元して製造されている。この製造工程においてフッ化ナトリウムおよびフッ化カリウムを主体とする混合塩が副生する。この混合塩に含まれるタンタルの含有量は概ね１％未満であるので、従来は廃棄されているが、タンタルは希少元素の一種であり、資源が限られているので、このような低含有量の廃棄物でもタンタルを回収できれば実用上大きな利点になる。

従来、タンタルの回収方法として、フッ化タンタルカリウム等のタンタル含有フッ化物塩にアンモニア化合物および/またはヒドラジン化合物を添加して、水酸化タンタルを沈澱させ、これを固液分離してタンタルを回収する方法が知られている（特許文献１）。また、タンタル含有フッ化物塩にカルシウム化合物を添加してフッ化カルシウムを析出させた後に固液分離する脱フッ素処理の後に、アンモニア化合物および/またはヒドラジン化合物を添加して、水酸化タンタルを沈澱させる方法も知られている（特許文献２）。
特開２００４−２０３６９４号公報特開２００４−２０３６９５号公報

従来の上記タンタル回収方法は何れもタンタルを水酸化物として固定化しているが、この方法ではタンタルの回収率が低い。脱フッ素処理後に水酸化タンタルを沈澱させる方法でもタンタルの回収率はそれほど向上せず、むしろ処理工程が煩雑になり、コスト高になる。とくに、例えば、金属タンタルの製造工程において副生する混合塩などのようにタンタル含有量が少ない廃棄物からタンタルを回収する場合、従来の方法では効率よくタンタルを回収するのが難しくしかも不純物量も多いと云う問題がある。

本発明の方法は、従来のタンタル回収方法における上記問題を解決したものであり、タンタルを水酸化物として沈澱させる方法に代えて、水酸化第二鉄と共沈させることによって、タンタル含有量が少ない廃棄物からでも効率よくタンタルを回収することができる処理方法を提供する。

本発明は、以下の構成によって上記課題を解決したタンタルの回収方法に関する。
（１）タンタル含有溶液に第二鉄源を添加し、生成する水酸化第二鉄沈澱と共に液中のタンタルを共沈させ、タンタル濃縮物である上記沈澱を固液分離してタンタルを回収することを特徴とするタンタルの回収方法。
（２）ナトリウムおよびカリウムの一種以上と共にタンタルを含む酸性溶液に、第二鉄源を添加し、水酸化第二鉄沈澱と共にタンタルを選択的に共沈させ、タンタル濃縮物である上記沈澱を固液分離してタンタルを回収する上記(１)のタンタル回収方法。
（３）ＮａＦおよびＫＦを主成分としタンタルを微量含有する混合塩を水浸出し、またはこの水浸出残渣を硫酸浸出して上記水浸出液と混合し、この浸出液に第二鉄源を加えて水酸化第二鉄沈澱と共にタンタルを選択的に共沈させ、タンタル濃縮物である上記沈澱を固液分離してタンタルを回収する上記(１)のタンタル回収方法。
（４）溶液に含まれるタンタル含有量の１０〜１００質量倍の第二鉄イオン量となる第二鉄源を添加する上記(１)〜上記(３)の何れかに記載するタンタルの回収方法。
（５）第二鉄源を添加した後に、液性をｐＨ４以上に調整して沈澱を生成させる上記(１)〜上記(４)の何れかに記載するタンタルの回収方法。
（６）タンタル濃縮物澱物を固液分離した後に、回収した上記澱物をフッ酸に溶解し、この溶解液にフッ化カリウムを添加して沈澱を生成させ、該沈澱を固液分離してフッ化タンタルカリウムを回収する上記(１)〜上記(５)の何れかに記載するタンタルの回収方法。
（７）回収したフッ化タンタルカリウムを、ナトリウム還元によって金属タンタルを製造する原料として用いる上記(１)〜上記(６)の何れかに記載するタンタルの回収方法。

本発明の回収方法によれば、タンタルが沈澱化しやすいので、タンタルの含有量が少ない溶液でも、効率よくタンタル含有沈澱が形成され、タンタルの回収率が高い。また、タンタルは水酸化第二鉄沈澱と共沈して回収されるが、回収した沈澱をフッ酸に溶解した後に、フッ化カリウムを加えてフッ化タンタルカリウムを沈澱析出させることにより、析出するタンタル化合物と液中に残る第二鉄とを容易に分離することができるので、金属タンタル原料として好適なタンタル含有物を回収することができる。

さらに、本発明の回収方法は、タンタル含有量の少なくて共存成分量が格段に多い廃棄物からでも効率よくタンタルを回収することができる。具体的には、例えば、金属タンタルの製造工程で副生する複合塩には微量のタンタルが含まれているが、主成分はＮａＦおよびＫＦであり、タンタルの含有量は概ね１％未満、通常は０.２％前後である。本発明の回収方法は、このような圧倒的にＮａ量およびＫ量が多い複合塩からでも、タンタルをＮａおよびＫから効率よく分離して回収することができる。

以下、本発明を実施例と共に具体的に説明する。なお、％は単位固有の場合および特に示さない限り質量％である。

本発明のタンタル回収方法の処理工程を図１に示す。図示するように、本発明の回収方法は、タンタル含有溶液に第二鉄源を添加し、生成する水酸化第二鉄沈澱と共に液中のタンタルを共沈させ、タンタル濃縮物である上記沈澱を固液分離してタンタルを回収することを特徴とする方法である。

タンタル含有溶液としては、タンタル含有物に水を加えて数十℃に加熱し、タンタルを浸出させた水浸出液、あるいはこの水浸出残渣に硫酸を加えてタンタルを硫酸浸出させ、この硫酸浸出液を上記水浸出液に加えた酸性浸出液を用いることができる。

また、タンタル含有溶液として、タンタルの他にナトリウムおよびカリウムの一種以上を含み、しかもタンタル濃度がこれら共存成分よりも大幅に低い溶液を用いることができる。具体的には、ＮａＦおよびＫＦを主成分としタンタルを微量含有する混合塩の浸出液を用いることができる。この複合塩は金属タンタルの製造工程において副生し、タンタル含有量が概ね０.１〜１％程度であって、Ｎａ含有量およびＫ含有量が圧倒的に多い混合物である。

上記タンタル含有浸出液に、第二鉄源を添加して水酸化第二鉄沈澱と共にタンタルを沈澱させる。第二鉄源としては硫酸第二鉄、塩化第二鉄、硝酸第二鉄などを用いることができる。これらは水溶液の状態で添加してもよく、固体粉末の状態で添加してもよい。

第二鉄源の添加量は、溶液に含まれるタンタル含有量の１０〜１００質量倍の第二鉄イオンを生じる量が好ましい。第二鉄源の添加量が上記範囲より少ないと水酸化第二鉄の沈澱生成が不十分になる。一方、上記添加量が上記範囲より多過ぎると澱物量をいたずらに増やすだけであり、澱物中のタンタル品位が低下するので好ましくない。

第二鉄源を添加した後に、必要に応じて水酸化ナトリウム等のアルカリを添加し、液性をｐＨ４以上、好ましくはｐＨ８以上に調整すると良い。水酸化第二鉄はｐＨ４以上の液性下で安定であり、上記ｐＨに調整することによって水酸化第二鉄沈澱を確実に生成させることができる。また、生成する沈澱の濾過性を高めるため液温を８０℃以上に加熱するのが好ましい。低温で生成した沈澱は濾過性が悪い。また、攪拌して沈澱の生成を促すと良い。

ＮａＦおよびＫＦを主成分とする複合塩の上記浸出液に第二鉄源を添加すると、水酸化第二鉄沈澱の生成時に、ＮａとＫの濃度が高くてもＮａおよびＫは殆ど共沈せず、タンタルが選択的に共沈するので、共存成分のＮａ、Ｋとタンタルとを容易に分離することができ、従って、ＮａおよびＫが除去されることによってタンタルが濃縮された澱物を得ることができる。

上記沈澱生成後、固液分離してタンタル含有澱物を回収する。このとき濾液中のタンタル濃度は初期濃度の概ね０.２％以下であり、液中に殆ど残らない。一方、澱物に含まれるタンタル量は概ね９５％以上であり、大部分のタンタルを沈澱化することができる。

タンタル濃縮物沈澱を固液分離した後に、回収した上記澱物をフッ酸に溶解し、この溶解液にフッ化カリウムを添加して沈澱を生成させる。上記澱物にフッ酸を加えると澱物に含まれているタンタルと鉄が溶出する。このタンタル鉄溶解液にフッ化カリウムを加えると、液中のタンタルイオンはフッ化タンタルカリウム（Ｋ₂ＴａＦ₇）を生じて析出し、一方、鉄イオンは液中に残るので、タンタルと鉄を分離することができる。

析出したフッ化タンタルカリウムは不純物である鉄の含有量が極めて少ないので、金属タンタルの製造原料として好適に用いることができる。フッ化タンタルカリウムのナトリウム還元によって金属タンタルを得ることができる。

以下に本発明の実施例を比較例と共に示す。
〔実施例１〕
ＮａＦおよびＫＦを主体とする混合塩（Ｔａ量０.２％：Ｋ₂ＴａＦ₇をＮａ還元して金属Ｔａを製造する際の副生物）５００ｇを、４kgの水で５０℃にて２時間浸出した後に濾過し、Ｔａ濃度１１０mg/Lの濾液と、Ｔａ含有１.２％の残渣４６ｇを得た。この残渣に１０％濃度硫酸３００mLを加え、５０℃にて残渣の全量を溶解し、Ｔａ濃度１.８７g/Lの浸出液を得た。この浸出液と上記水浸出濾液とを混合し、Ｔａ濃度２３０mg/L（Na濃度２９g/L，K濃度３３g/L）の液４.３kgとした。この溶液に硫酸第二鉄を４０ｇ添加し、さらに水酸化ナトリウムを添加してｐＨ１０に調整し、８０℃にて１時間撹拌し、水酸化第二鉄沈殿を生成させ、澱物を固液分離した。濾液のＴａ濃度は０.５mg/L以下であった。一方、回収した澱物量は２２ｇ、澱物中のＴａ量は澱物量の４.４３％(０.９７ｇ)であり、殿物中へのＴａ回収率は９５％以上であった。なお、澱物中のＮａ量およびＫ量は何れも０.１％以下であり、実質的にＮａおよびＫを含まないものであった。このＴａ含有澱物を５０％濃度フッ酸５０mLに溶解し、この溶解液にフッ化カリウム３ｇを添加し、生成した白色沈殿物を濾過回収して乾燥した（乾燥重量１.９４ｇ）。この回収物をＸＲＤにて分析し、フッ化タンタルカリウム（Ｋ₂ＴａＦ₇）であることを確認した。

〔実施例２〕
第二鉄源として塩化第二鉄３５gを用い、浸出液のｐＨを８に調整した以外は実施例１と同様の条件で水酸化第二鉄沈殿を生成させ、澱物を固液分離した。濾液のＴａ濃度は０.５mg/Lであった。一方、回収した澱物量は２５ｇ、澱物中のＴａ量は澱物量の３.８５％（０.９６ｇ）であり、殿物中へのＴａ回収率は９５％以上であった。このＴａ含有澱物を実施例１と同様にして白色沈殿物（乾燥重量１.９１ｇ）を回収した。この回収物をＸＲＤにて分析し、フッ化タンタルカリウム（Ｋ₂ＴａＦ₇）であることを確認した。

〔比較例〕
実施例１と同様の混合塩５００ｇを４Ｌの水で浸出し、未溶解残渣を硫酸にて浸出して得た硫酸浸出液と、上記水浸出液とを混合した溶液を得るところまでは実施例１と同様にして、Ｔａ濃度２３０mg/Lの溶液４.３kgを得た。この溶液に８０％濃度の抱水ヒドラジン溶液５００mLを加え、生成した沈殿物を濾過し、乾燥重量１６ｇの澱物を分離した。濾液中のＴａ濃度は４５mg/Lであり、殿物中へのＴａ回収率は約８０％であった。

本発明のタンタル回収方法の処理工程図

Claims

タンタル含有溶液に第二鉄源を添加し、生成する水酸化第二鉄沈澱と共に液中のタンタルを共沈させ、タンタル濃縮物である上記沈澱を固液分離してタンタルを回収することを特徴とするタンタルの回収方法。
ナトリウムおよびカリウムの一種以上と共にタンタルを含む酸性溶液に、第二鉄源を添加し、水酸化第二鉄沈澱と共にタンタルを選択的に共沈させ、タンタル濃縮物である上記沈澱を固液分離してタンタルを回収する請求項１のタンタル回収方法。
ＮａＦおよびＫＦを主成分としタンタルを微量含有する混合塩を水浸出し、またはこの水浸出残渣を硫酸浸出して上記水浸出液と混合し、この浸出液に第二鉄源を加えて水酸化第二鉄沈澱と共にタンタルを選択的に共沈させ、タンタル濃縮物である上記沈澱を固液分離してタンタルを回収する請求項１のタンタル回収方法。
溶液に含まれるタンタル含有量の１０〜１００質量倍の第二鉄イオン量となる第二鉄源を添加する請求項１〜請求項３の何れかに記載するタンタルの回収方法。
第二鉄源を添加した後に、液性をｐＨ４以上に調整して沈澱を生成させる請求項１〜請求項４の何れかに記載するタンタルの回収方法。
タンタル濃縮物澱物を固液分離した後に、回収した上記澱物をフッ酸に溶解し、この溶解液にフッ化カリウムを添加して沈澱を生成させ、該沈澱を固液分離してフッ化タンタルカリウムを回収する請求項１〜請求項５の何れかに記載するタンタルの回収方法。
回収したフッ化タンタルカリウムを、ナトリウム還元によって金属タンタルを製造する原料として用いる請求項１〜請求項６の何れかに記載するタンタルの回収方法。