JP2010007183A

JP2010007183A - 貴金属溶解装置

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Publication number: JP2010007183A
Application number: JP2009141527A
Authority: JP
Inventors: Min Seuk Kim; ミンソクキム; Jong Gwan Ahn; ジョングァンアン
Original assignee: Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources KIGAM
Current assignee: Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources KIGAM
Priority date: 2008-06-24
Filing date: 2009-06-12
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2029-06-12
Also published as: US20090315232A1; US8268232B2; JP5153728B2; KR100876682B1

Abstract

【課題】貴金属の種類に応じて、適した塩素化合物(酸化剤)に変化させて効果的に溶解する。
【解決手段】貴金属溶解液製造装置は、攪拌機１１１、１１２付き密閉型溶解反応器１１０と、前記溶解反応器１１０で電気分解により生成した塩素Ｃｌ_２を供給する密閉型塩素電解生成器１２０と、前記溶解反応器１１０内の液のｐＨを調節及び維持して、前記溶解反応器１１０に供給された塩素ガス(Ｃｌ_２)を塩素化合物に変化させるｐＨ調節器１３０と、前記溶解反応器１１０内の液が供給されて、加熱/蒸発により無機物を抽出する無機物抽出装置１４０と、を含んで構成されており、前記ｐＨ調節器１３０により、前記溶解反応器１１０内の液のｐＨを調節することにより塩素化合物を生成し、前記塩素化合物により、前記溶解反応器１１０に投入された貴金属含有試料の貴金属を溶解し、前記無機物抽出装置１４０から蒸発した液を前記溶解反応器１１０に再投入する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気化学的に生成された塩素を、貴金属の種類に応じて、適した塩素化合物(酸化剤)に変化させて貴金属を効果的に溶解させて、貴金属の溶解のために使用される物質が閉システムを形成する貴金属溶解装置に関する。

一般に、酸化還元電位の高い貴金属は、王水のような高い濃度の酸化性酸と高い温度で反応して溶解される。この場合、持続的な酸の消耗により多量の酸が必要であって、これにより発生する廃液及び有毒性ガスの処理が環境問題を起こす虞がある。

また、王水に溶解されないロジウムやルテニウムなどのような白金族を溶解するための既存の塩素溶解方式は、高圧ガス容器に貯蔵された塩素ガスを反応容器内に注入して溶解するものであって、ガス状態の塩素を溶解容器の外で扱わなければならないため、装置が複雑であり、安全上の問題を引き起こす可能性がある。

本出願人は、上述の問題点を解決するために、塩化イオンを含有する溶液を電気化学的に酸化させて塩素を生成し、塩素によって貴金属を浸出させて、浸出された貴金属を分離膜を利用して還元反応室で還元させ、貴金属を回収する電解浸出装置、貴金属のみを分離精製して還元反応室に移送する分離/精製器を備えた電解浸出装置、塩素の生成、貴金属の浸出及び還元が、分離膜により分離された単一装置内でなされる電解浸出装置に対する特許を出願した(特許文献１〜３)。しかし、このような従来の装置では、揮発性貴金属を回収することが難しく、貴金属の溶解率及びこれによる溶解された貴金属の分離回収率を高めるためには、貴金属の種類に応じて最も適した塩素化合物を投入して貴金属を溶解させる必要がある。また、廃液、廃ガスが発生せず、閉システム(closed system)を形成して、環境にやさしく、安全で且つ経済的な貴金属溶解装置を開発する必要がある。

大韓民国登録特許第１００６６１３０６００００号大韓民国登録特許第１００７５３５８７００００号大韓民国登録特許第１００６８３９６１００００号

上述の問題点を解決するための本発明の目的は、電気分解により生成された塩素ガス(Ｃｌ_２)を利用して、溶解対象の貴金属の種類に応じて、特定の塩素化合物(酸化剤)を生成/提供し、効果的に貴金属を溶解させて、揮発性貴金属を回収することが可能であり、廃液、廃ガスが発生しない新環境的な、貴金属溶解液の製造のために使用される塩素原、水、ｐＨ調節物質の再活用(recycling)が可能な、安全で且つ経済的な貴金属溶解装置を提供することである。

本発明による貴金属溶解液製造装置は、攪拌機１１１、１１２付き密閉型溶解反応器１１０と、前記溶解反応器１１０で電気分解により生成された塩素Ｃｌ_２を供給する密閉型塩素電解生成器１２０と、前記溶解反応器１１０内の液のｐＨを調節及び維持して、前記溶解反応器１１０に供給された塩素ガス(Ｃｌ_２)を塩素化合物に変化させるｐＨ調節器１３０と、前記溶解反応器１１０内の液が供給されて、加熱/蒸発により無機物を抽出する無機物抽出装置１４０と、を含んで構成されており、前記ｐＨ調節器１３０により、前記溶解反応器１１０内の液のｐＨが調節されることにより塩素化合物が生成され、前記塩素化合物により、前記溶解反応器１１０に投入された貴金属含有試料の貴金属が溶解されて、前記無機物抽出装置１４０から蒸発された液が前記溶解反応器１１０に再投入(recycling)されるという特徴がある。

本発明の貴金属溶解液製造装置は、溶解対象貴金属がＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｏｓまたはこれらの混合物であり、白金族貴金属の効果的な溶解液の製造が可能であり、揮発性貴金属の溶解液製造が可能であって、非揮発性貴金属及び揮発性貴金属が混在された状態で、各貴金属別に溶解液を製造することができるという特徴がある。

前記塩素化合物は、Ｃｌ_２(ａｑ)、Ｃｌ_３ ⁻、ＨＣ１Ｏ、ＣｌＯ⁻、ＮａＣｌＯ、ＫＣｌＯ及びＬｉＣｌＯ群から一つ以上選択されたもので、前記ｐＨ調節器により調節された溶解反応器１１０内の液のｐＨによって、特定な塩素化合物が生成される。

この際、前記ｐＨ調節器１３０は、純水、アルカリ金属水酸化物、ハロゲン塩、酸及びこれらの組み合わせを備えており、これを利用して溶解反応器１１０内の液のｐＨを調節する。

前記溶解反応器１１０に貴金属含有試料、純水、酸またはこれらの組み合わせが投入された後、前記ｐＨ調節器１３０により前記溶解反応器１１０内の液のｐＨが調節でき、前記溶解反応器１１０に貴金属含有試料のみが投入された後、前記ｐＨ調節器１３０の純水、アルカリ金属水酸化物、ハロゲン塩、酸及びこれらの組み合わせにより、液の供給及びｐＨの調節を行うことができる。前記貴金属含有試料は、貴金属原鉱、貴金属を含有する廃部品、貴金属含有複合物質、純粋な貴金属などである。

溶解対象物質の貴金属は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｏｓまたはこれらの組み合わせであり、前記ｐＨ調節器１３０から溶解反応器１１０に供給された塩素ガスは、前記溶解対象の貴金属の特性によって、高い貴金属溶解率が得られる好適な塩素化合物(酸化剤)に変わる。詳細には、このようなｐＨ調節により塩素ガスは、Ｃｌ_２(ａｑ)、Ｃｌ_３ ⁻、ＨＣ１Ｏ、ＣｌＯ⁻、ＮａＣｌＯ、ＫＣｌＯ及びＬｉＣｌＯ群から一つ以上選択された塩素化合物に変化する。この際、調節されたｐＨの範囲によって、特定塩素化合物が主に生成されるが、少ない量であっても、他の種類の塩素化合物が生成され得る。

好ましくは、前記貴金属はＡｕであり、前記ｐＨ調節器１３０により、前記溶解反応器１１０内の液がｐＨ３以下に、さらに好ましくは、ｐＨ−１乃至ｐＨ１に調節及び維持される。

好ましくは、前記貴金属はＰｔまたはＰｄであり、前記ｐＨ調節器１３０により、前記溶解反応器１１０内の液がｐＨ４以下に、さらに好ましくは、ｐＨ−４乃至ｐＨ２、最も好ましくは、ｐＨ−１乃至ｐＨ１に調節及び維持される。

好ましくは、前記貴金属はＲｕまたはＯｓであり、前記ｐＨ調節器１３０により、前記溶解反応器１１０内の液がｐＨ１以上に調節及び維持され、ｐＨ１乃至ｐＨ１４に調節及び維持されることがさらに好ましくて、ｐＨ３乃至ｐＨ１４に調節及び維持されることが最も好ましい。

本発明の溶解液製造装置は、上述のように、溶解対象の貴金属の種類によって、効果的な溶解のために調節されるｐＨの範囲が相異なるため、互いに混在する貴金属を溶解対象として、貴金属の種類別に溶解液の製造が可能であるという長所がある。

前記塩素電解生成器１２０は、Ｃｌ元素を含む酸またはアルカリ金属塩化物を含有する電解液、イオン交換膜１２１で分離された酸化電極１２３及び還元電極１２２を含んで構成されており、前記酸化電極１２３から生成された塩素ガス(Ｃｌ_２)が前記溶解反応器１１０に供給されるという特徴がある。またこの際、前記還元電極１２２から生成された水素(Ｈ_２)は、前記無機物抽出装置１４０を加熱する加熱器１４１の熱源に供給されるという特徴がある。前記Ｃｌ元素を含む酸は、塩酸(ＨＣｌ)であることが好ましい。

前記電解液がアルカリ金属塩化物を含有する場合、塩素生成の対反応で前記還元電極１２２から水素と共に生成されたアルカリ金属水酸化物は、前記ｐＨ調節器１３０に供給されるという特徴がある。したがって、前記ｐＨ調節器１３０は、前記還元電極１２２で生成されたアルカリ金属水酸化物を利用して、溶解反応器１１０内の液の酸性度を調節する。

前記アルカリ金属塩化物は、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＬｉＣｌ、またはこれらの混合物であり、前記アルカリ金属水酸化物は、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＬｉＯＨ、またはこれらの混合物である。好ましくは、前記アルカリ金属塩化物はＮａＣｌであり、対反応で前記還元電極１２２からＮａＯＨが生成されることが好ましい。

上述のように、前記塩素化合物により前記溶解反応器１１０に投入された貴金属含有試料の貴金属が溶解された後、前記溶解反応器１１０から前記無機物抽出装置１４０に移動した貴金属溶解液は、前記無機物抽出装置１４０を加熱する加熱器１４１により加熱/蒸発される。この際、貴金属溶解液に含有された貴金属は、貴金属化合物の形態で残って、前記ｐＨ調節器１３０により投入された純水、酸などの物質は蒸発する。前記無機物抽出装置１４０で蒸発された液は、前記溶解反応器１１０に再投入されて、貴金属を溶解するための液として再使用され、これによって、実質的に廃水、廃液の排出を最少化することができ、ｐＨ調節器１３０から前記溶解反応器１１０へのｐＨ調節のための物質投入を最少化することができる。

前記貴金属が揮発性貴金属(RuまたはOs)である場合、前記貴金属溶解液製造装置は、前記溶解反応器１１０で揮発された貴金属酸化物(ＲｕＯ_４、ＯｓＯ_４)を捕集して、還元反応により還元させる揮発性貴金属捕集器１５０をさらに備えていることが好ましい。

前記揮発性貴金属捕集器１５０は、揮発された貴金属成分を還元させる通常の還元剤またはアルコールを含有する高濃度の強酸溶液を利用して、貴金属を還元させて分離回収することができる。

本発明による貴金属溶解液製造装置は、溶解反応器で未溶解された塩素ガスや消耗されずに排出される可能性のある塩素化合物の外部流出を防ぐために、排出される気体に含有された塩素及び塩素化合物を除去する排出ガス無害化器１６０をさらに含んでいるという特徴がある。

詳細には、過量の塩素化合物が生成されて、貴金属の溶解反応後にも溶解反応器１１０に未溶解塩素ガスまたは塩素化合物が残留する場合があるが、このような塩素化合物が前記揮発性貴金属捕集器１５０、溶解反応器１１０、または無機物抽出装置１４０を経て外部に排出されることを防止するために、前記貴金属溶解液製造装置は、前記揮発性貴金属捕集器１５０から排出される気体に含有された塩素化合物を除去する排出ガス無害化器１６０をさらに含んでいることが好ましい。前記排出ガス無害化器１６０は、未反応塩素化合物(酸化剤)または塩素ガスの漏出を防止するためのもので、塩素化合物を塩化イオン形態に還元させることのできるＫＩ溶液または安価の金属が混合された溶液を利用して、塩素化合物を除去することが好ましい。

上述のように、前記貴金属が揮発性貴金属(RuまたはOs)である場合、前記ｐＨ調節器１３０により、前記溶解反応器１１０内の液がｐＨ１以上に、好ましくは、ｐＨ１乃至ｐＨ１４に調節及び維持され、前記電解液がアルカリ金属塩化物を含有し、塩素生成の対反応で前記還元電極１２２から生成されたアルカリ金属水酸化物が前記ｐＨ調節器１３０に供給され、塩素電解生成器１２０から供給されたアルカリ金属水酸化物を利用して、溶解反応器１１０内の液の酸性度を調節及び維持することが好ましい。この際、前記揮発性貴金属捕集器１５０で揮発性貴金属が還元回収されて、前記無機物抽出装置１４０で抽出された無機物は、ｐＨの調節及び維持のために投入されたアルカリ金属水酸化物が溶解反応器１１０内の溶解液の酸(acid)と中和反応して生成されたアルカリ金属塩化物であり、前記抽出されたアルカリ金属塩化物が前記塩素電解生成器１２０の電解質に供給されるという特徴がある。

これにより、前記無機物抽出装置１４０で抽出されたアルカリ金属塩化物が貴金属溶解液製造装置の前記塩素電解生成器１２０に再投入され、塩素ガス(Cl₂)生成のための原料に再使用されるため、本発明による貴金属溶解液製造装置には、廃液または廃ガスを放出せず、塩素生成のための原料の投入が不要な実質的な閉システムが構成される。

また、貴金属の効果的な溶解及び揮発のために、前記貴金属溶解液製造装置は、前記溶解反応器１１０の外壁に備えられており、前記溶解反応器１１０の温度を調節するヒーティング部がさらに備えられる。

また、精密なｐＨの調節及び維持のために、前記溶解反応器１１０内部には、液のｐＨを検出するｐＨセンサーをさらに備えている。

本発明は、溶解対象貴金属の特性に応じて、印加電流量によって供給量が正確に調節可能な電解生成された塩素を溶解反応器に供給し、供給された塩素を溶解対象貴金属の特性に適した塩素化合物(酸化剤)に変化、反応させて、高い貴金属溶解率を有すると同時に、密閉された溶解装置内で塩素原、塩素、塩素化合物が閉システム(closed system)を形成し、ｐＨ調節のための酸、塩基性物質及び純水の再活用が可能であるため、溶解方式の効率と安全性が高いという長所がある。

本発明による貴金属溶解液製造装置の装置図を示した一例である。本発明による貴金属溶解液製造装置の装置図を示した他の例である。

以下、添付の図面を参照して、本発明の貴金属溶解液製造装置を詳細に説明する。添付の図面は、当業者に本発明の思想が十分伝われるように、例として提供されるものである。したがって、本発明は、これらの図面に限定されるものではなく、他の形態に具体化され得る。また、本明細書において、同一の参照番号は、同一の構成要素を示す。

本明細書で使用する技術用語及び科学用語において、特に定義がなければ、この発明の属する技術分野で通常の知識を有した者が通常的に理解していることを意味し、下記の説明及び添付図面において、本発明の要旨を曖昧にする公知機能及び構成に対する説明は省く。

図１は、本発明による貴金属溶解液製造装置の装置図を示した一例である。図１に示したように、本発明による貴金属溶解液製造装置は、攪拌機１１１、１１２付き密閉型溶解反応器１１０と、前記溶解反応器１１０で電気分解により生成された塩素ガス(Ｃｌ_２)を供給する密閉型塩素電解生成器１２０と、前記溶解反応器１１０内の液のｐＨを調節して、前記溶解反応器１１０に供給された塩素ガス(Ｃｌ_２)を塩素化合物に変化させるｐＨ調節器１３０と、前記溶解反応器１１０内の液が供給されて、加熱/蒸発により無機物を抽出する無機物抽出装置１４０と、を含んでいる。

前記溶解反応器１１０には、投入口(図示せず)を通じて溶解対象物である貴金属含有試料が投入され、前記ｐＨ調節器１３０の純水、アルカリ金属水酸化物、ハロゲン塩、酸またはこれらの組み合わせにより液の供給及びｐＨの調節が行われる。溶解反応器１１０内の貴金属の溶解のための液は、前記純水と前記酸の投入による酸性液、または前記純水と前記ハロゲン塩の投入によるハロゲン塩溶液、または純水である。しかし、前記溶解反応器１１０内の貴金属の溶解のための液は、前記投入口(図示せず)を通じて溶解対象物の貴金属含有試料と共に投入でき、この際、前記ｐＨ調節器１３０は、前記溶解反応器１１０内に投入された液のｐＨを適切なｐＨに調節する役割を持つ。また、前記ｐＨ調節器１３０は、貴金属の溶解が進行されるにつれて変わる溶液のｐＨを一定に維持する役割を持つ。

溶解反応器１１０内の液及び貴金属含有試料は、攪拌機１１１、１１２を構成するブレード部１１１及びモーター１１２により攪拌されて、図１に示してはいないが、貴金属の効果的な溶解、及び揮発性貴金属である場合、効果的な揮発のために、前記溶解反応器１１０の外壁に、前記溶解反応器１１０の温度を調節するヒーティング部がさらに備えられており、精密なｐＨの調節及び維持のために、前記溶解反応器１１０の内部には、液のｐＨを検出するｐＨセンサーがさらに備えられている。

前記塩素電解生成器１２０は、貴金属含有試料の種類及び含有された貴金属量を基準に、適切な量の塩素ガス(Cl₂)を電気分解により生成して、前記溶解反応器１１０に供給する。前記塩素電解生成器１２０は、塩化イオンを含有する電解液、詳細にはＣｌ元素を含む酸またはアルカリ金属塩化物を含有する電解液、イオン交換膜１２１で分離/隔離された酸化電極１２３及び還元電極１２２を含んでおり、酸化電流により前記酸化電極１２３で生成された塩素ガス(Cl₂)が塩素供給管Ｌ１を通じて前記溶解反応器１１０に供給される。この際、溶解反応器１１０と連結された塩素供給管Ｌ１の端部は、溶解反応器１１０内に存在する液に含浸されていることが好ましく、含浸された端部に散気管(図示せず)が備えられ、塩素化合物に変化される変化率を極大化させることが好ましい。

前記酸化電極１２３は、電気化学的反応に安定した非溶解性導電物質から構成され、好ましくは、塩素酸化剤に安定した黒鉛で構成され、前記還元電極１２２は、電解液に安定した非溶解性導電物質から構成され、好ましくは、ステンレススチール、チタニウムまたは黒鉛から構成される。前記イオン交換膜１２１は、陽イオン交換膜であることが好ましい。前記電気分解により塩素ガスを生成する塩素電解生成器１２０の詳細な構成は、本出願人の他の特許である大韓民国登録特許第１００６６１３０６００００号、１００７５３５８７００００号、及び１００６８３９６１００００号に詳細に記述されている。

前記電解液に塩化イオンを提供するために、酸(Cl元素を含む酸)またはアルカリ金属塩化物が使用された場合、対反応で前記還元電極１２２では水素ガスが生成され、この際、前記還元電極１２２で生成される水素ガスは、水素ガス供給管Ｌ４を通じて、前記無機物抽出装置１４０を加熱する加熱器１４１に供給され、前記加熱器のエネルギー原(好ましくは、補助熱源)として使用される。

特に、前記電解質にアルカリ金属塩化物が使用された場合、前記還元電極１２２には、アルカリ金属水酸化物が生成される。還元電極１２２で生成されるアルカリ金属水酸化物(NaOH溶液)は、塩基供給管Ｌ３を通じて前記ｐＨ調節器１３０に供給され、前記溶解反応器１１０内の液の酸性度を調節する物質として使用される。

前記ｐＨ調節器１３０は、前記溶解反応器１１０内の液のｐＨを調節して、前記塩素電解生成器１２０で溶解反応器１１０に供給された塩素を特定塩素化合物に変化させる役割を持つ。前記ｐＨ調節器１３０により調節された液のｐＨによって、供給された塩素は特定塩素化合物に変わるが、溶解対象である貴金属含有試料の物性及び含有された貴金属の種類によって効果的な溶解反応を起こす塩素化合物に変わる。

前記ｐＨ調節器１３０により前記塩素は、溶解反応器１１０内でＣｌ_２(ａｑ)、Ｃｌ_３ ⁻、ＨＣ１Ｏ、ＣｌＯ⁻、ＮａＣｌＯ、ＫＣｌＯ及びＬｉＣｌＯ群から一つ以上選択された特定の塩素化合物に変わる。

前記ｐＨ調節器１３０により、前記溶解反応器１１０内の液がｐＨ−１乃至ｐＨ１に調節及び維持される場合、供給された塩素は、Ｃｌ_２(ａｑ)、Ｃｌ_３ ⁻またはこれらの組み合わせの酸化剤(塩素化合物)に変化し、これは、前記溶解対象貴金属がＡｕである場合、Ａｕ−塩素錯体(complex)に溶解される好ましい溶解条件である。

前記ｐＨ調節器１３０により、前記溶解反応器１１０内の液がｐＨ−４乃至ｐＨ２に調節及び維持される場合、Ｃｌ_２(ａｑ)、Ｃｌ_３ ⁻、ＨＣｌＯ、またはこれらの組み合わせの酸化剤(塩素化合物)に変化し、これは、溶解対象貴金属がＰｔまたはＰｄである場合、好ましい溶解条件である。さらに好ましくは、溶解反応器１１０内の液がｐＨ−１乃至ｐＨ１に調節及び維持される。これは、上述の特定酸化剤により、Ｐｔ−塩素錯体(complex)またはＰｄ−塩素錯体(complex)に溶解される好ましい溶解条件である。

前記ｐＨ調節器１３０により、前記溶解反応器１１０内の液がｐＨ１以上に、好ましくはｐＨ１乃至ｐＨ１４に、さらに好ましくは、ｐＨ３乃至ｐＨ１４に調節及び維持される場合、供給された塩素は、ＨＣ１Ｏ、ＮａＣｌＯ、ＫＣｌＯ、ＬｉＣｌＯ、ＯＣｌ⁻またはこれらの組み合わせの酸化剤(塩素化合物)に変化し、これは、前記溶解対象貴金属がＲｕまたはＯｓである場合、Ｒｕ酸化物またはＯｓ酸化物に溶解される好ましい溶解条件である。この際、ｐＨ１以上に調節及び維持するために、前記ｐＨ調節器１３０のアルカリ金属水酸化物により前記溶解反応器１１０内の液のｐＨが調節されることが好ましく、前記ｐＨ調節器１３０のアルカリ金属水酸化物は、前記塩素電解生成器１２０で生成及び供給されたものが好ましい。

上述のように、貴金属含有試料に含有された貴金属においては、溶解対象貴金属によって効果的な溶解が行われる酸化剤が生成され、貴金属が塩素錯体または酸化物に溶解される。

本発明によると、前記ｐＨ調節器１３０を利用して特定の貴金属物質を効果的に溶解させる特定の塩素化合物が生成されるため、多様な貴金属を含有する複合貴金属試料から特定貴金属物質を選別溶解させることができるという長所があるだけではなく、特定貴金属物質を選別溶解させた後、無機物抽出装置１４０を通じて貴金属溶解液から貴金属を貴金属化合物(固相)形態で抽出して、揮発された液を溶解反応器１１０に再投入して、溶解反応器１１０内の液のｐＨを再調節し、複合貴金属試料に含有された他の貴金属物質を再溶解させることを繰り返して、様々な種類の貴金属物質を含有する試片において、貴金属を物質別に順次的且つ選別的に溶解させることができる。

前記溶解反応器１１０内の液の酸度を調節し、特定の塩素化合物が生成されると、このような塩素化合物は、貴金属含有試料の貴金属を溶解させ貴金属溶解液が生成され、貴金属溶解反応に使用された塩素化合物は、再び塩化イオンに還元される。

また、図に示してはいないが、前記塩素電解生成器１２０の二つの電極１２２、１２３は、電極に電源を供給する電源供給器と連結し、前記ｐＨ調節器１３０には、ｐＨ調節のための物質の投入量を制御する通常のバルブが備えられており、貴金属の溶解後、前記無機塩抽出装置１４０に液を移動させるための通常のポンプが備えられている。

溶解対象貴金属が非揮発性である場合、このような貴金属−塩素錯体は、前記無機物抽出装置１４０で加熱されて固相に抽出され、無機物抽出装置１４０で蒸発された液成分(純水、酸)は、溶解液再投入管Ｌ２を通じて、溶解反応器１１０に再投入される。溶解対象貴金属が揮発性である場合は、下記の図２の装置に基づいて溶解液製造装置が構成されていることが好ましい。

図２は、本発明による貴金属溶解液製造装置を利用した貴金属溶解液製造装置の装置図を示した他の一例である。下記の本発明による貴金属溶解液製造装置において、塩素電解生成器１２０、ｐＨ調節器１３０及び溶解反応器１１０、無機物抽出装置１４０は、図１と類似した構成であるため、これに対する説明は省く。

前記貴金属が揮発性貴金属(RuまたはOs)である場合、前記貴金属溶解液製造装置は、前記溶解反応器１１０で揮発された貴金属酸化物(RuO₄、OsO₄)を捕集して、還元反応により還元させる揮発性貴金属捕集器１５０と、前記揮発性貴金属捕集器１５０及び溶解反応器１１０で排出される気体に含有された塩素化合物を除去する排出ガス無害化器１６０とをさらに含んでいることが好ましい。この際、前記排出ガス無害化器１６０は、非揮発性貴金属が溶解対象である場合、好ましい装置の一例である図１に備えられていても良いことは言うまでもない。

非揮発性貴金属を溶解する場合、好ましい酸化剤(塩素化合物)により貴金属含有原料の貴金属は、貴金属−塩素錯体に溶解され、このような貴金属−塩素錯体は、無機物抽出装置１４０で貴金属化合物として抽出される。しかし、溶解対象が揮発性貴金属である場合、貴金属は、酸化物相(phase、RuO₄、OsO₄)に揮発され、このような揮発性貴金属を捕集するために、揮発性金属捕集器１５０が備えられている。

前記溶解反応器１１０内で溶解された揮発性貴金属は、ガス形態で揮発性貴金属捕集器１５０に流入される。前記揮発性貴金属捕集器１５０は、揮発された貴金属を還元させる通常の還元剤またはアルコールを含有する高濃度の強酸溶液を利用した通常の還元反応を利用して、揮発された貴金属を還元させることができる。前記揮発性貴金属酸化物を含有した気体は、前記還元剤またはアルコールを含有する高濃度の強酸溶液、好ましくはアルコールを含有する高濃度の塩酸溶液と接触して貴金属が還元、分離、回収される。

揮発性貴金属を含有した気体と還元剤または強酸溶液との反応を円滑にするために、前記揮発性貴金属捕集器１５０には攪拌機が備えられており、前記溶解反応器１１０内の気体を前記揮発性貴金属捕集器１５０に移送する移送管の揮発性貴金属捕集器１５０側端部には、散気管が備えられている。

揮発性貴金属を溶解する場合、前記ｐＨ調節器１３０により前記溶解反応器１１０内に純水が投入され、前記ｐＨ調節器１３０のアルカリ金属水酸化物により、液がｐＨ１乃至ｐＨ１４に維持されることが好ましい。この際、前記電解液がアルカリ金属塩化物を含有し、塩素生成の対反応で前記還元電極１２２から生成された水素が、前記無機物抽出装置１４０の加熱器１４１のエネルギー源(好ましくは、補助熱源)に供給されると同時に、前記還元電極１２２で生成されたアルカリ金属水酸化物が前記ｐＨ調節器１３０に供給され、塩素電解生成器１２０から供給されたアルカリ金属水酸化物を利用して、溶解反応器１１０内の液の酸性度を調節及び維持することが好ましい。

前記溶解反応器１１０内の液の酸性度を調節して、速い時間に前記揮発性貴金属の溶解反応が起こるように調節し、これにより、酸化物相に揮発される貴金属を前記揮発性貴金属捕集器１５０で還元させて、前記無機物抽出装置１４０で蒸発された純水及び酸成分の蒸発液は、前記溶解反応器１１０に再供給され、前記無機物抽出装置１４０で抽出された固相のアルカリ金属塩化物は、前記塩素電解生成器１２０の電解質に供給される。

一方、図２において、前記無機物抽出装置１４０で抽出された固相のアルカリ金属塩化物を、移送管Ｌ５を利用して前記塩素電解生成器１２０に供給するとしたが、本発明の溶解液製造装置はこれに限定されず、必要に応じて移送効率を高めるために、バッチ(batch)式で移送することもできる。

貴金属の溶解反応後にも溶解反応器１１０及び揮発性貴金属捕集器１５０で未反応塩素化合物が共に排出される場合があるが、このような塩素化合物が外部に排出されることを防止するために、前記貴金属溶解液製造装置は、排出ガス無害化器１６０をさらに含んでいるという特徴がある。図２のように、揮発性貴金属が溶解対象である場合、前記排出ガス無害化器１６０は、前記揮発性貴金属捕集器１５０端部と連結し、前記揮発性貴金属捕集器１５０から排出される気体に含有された塩素化合物を除去する構造であることが好ましい。

前記排出ガス無害化器１６０は、未反応塩素化合物(酸化剤)の漏出を防止するためのもので、塩素化合物を塩化イオン形態に還元させることができるＫＩ溶液、Ｆｅ^＋＋含有溶液、または安価の金属が混合された溶液を利用して塩素化合物を除去することが好ましい。

また、貴金属の効果的な溶解及び揮発のために、図１乃至図２に示されてはいないが、前記貴金属溶解液製造装置は、前記溶解反応器１１０の外壁に備えられ前記溶解反応器１１０の温度を調節するヒーティング部１１４、溶解反応器１１０内の液のｐＨを検出するｐＨセンサーをさらに含んでおり、流体(廃液及び気体)の移動のためのポンプ及びバルブが、必要に応じて備えられる。この際、前記ｐＨセンサーの出力は、前記ｐＨ調節装置１３０に入力されて、前記ｐＨ調節装置１３０内に備えられた純水、酸、塩基の投入量を制御する基準になることは言うまでもない。

本発明による貴金属溶解液製造装置は、図１及び図２を結合した、非揮発性貴金属及び揮発性貴金属のいずれにも適用可能な構成を有していてもよいことは言うまでもない。

下記の実施例１乃至４は、図１乃至図２の装置に基づいて行われたもので、下記の実施例では貴金属含有試料として純粋な貴金属粒子を使用した。

(実施例１)
溶解反応器に３２５メッシュ以下のＡｕ粉末１ｇ及び蒸留水１００ｍＬを投入した後、ｐＨ調節器に備えられた塩酸を利用して、溶解反応器内の液のｐＨを０．７程度に調節及び維持した。ＮａＣｌ３ｍｏｌ/Ｌ含有した塩素電解生成器に０．３Ａの電流を印加して塩素ガスを生成、供給した。この際、塩素電解生成器で供給された塩素ガスは、溶解反応器内でＣｌ_２(ａｑ)に変化することを確認して、溶解反応器を４０℃、３００ｒｐｍで５時間攪拌した後、４０００ｐｐｍ濃度の金溶解液を得た。

(実施例２)
貴金属含有試料として０．１５〜０．４５μｍのＰｔ粉末１ｇを使用し、塩素電解生成器に０．４Ａの電流を印加したことを除いては、実施例１と同様な条件で行った。４０℃、３００ｒｐｍで５時間攪拌した後、４０００ｐｐｍ濃度の白金溶解液を得た。

(実施例３)
溶解反応器に２００メッシュ程度のＲｕ粉末１ｇ及び蒸留水２５０ｍＬを投入した後、ＮａＣｌ３ｍｏｌ/Ｌ含有した塩素電解生成器に０．６Ａの電流を印加して塩素ガスを生成、供給した。その後、ｐＨ調節器に備えられた水酸化ナトリウムを利用して、溶解反応器内の液の初期ｐＨを１２に調節した後、ｐＨを３以上に維持した。この際、塩素電解生成器で供給された塩素ガスは、溶解反応器内でＨＣｌＯ、ＮａＣｌＯ及びＯＣｌ⁻に変化することを確認して、溶解反応器を４０℃、３００ｒｐｍで８時間攪拌した後、２０％エチルアルコールを含有した強塩酸溶液で構成された揮発性貴金属捕集器で３３００ｐｐｍ濃度のルテニウム溶液を得た。

(実施例４)
溶解反応器に０．１５〜０．４５μｍのＰｔ粉末０．５ｇと２００メッシュ程度のＲｕ粉末０．５ｇの混合粉末及び２ｍｏｌ/Ｌ塩酸１５０ｍＬを投入した後、溶解反応器内の液のｐＨを０．７程度に調節及び維持して、ＮａＣｌ３ｍｏｌ/Ｌ含有した塩素電解生成器に０．６Ａの電流を印加して塩素ガスを生成、供給した。この際、塩素電解生成器で供給された塩素ガスは、溶解反応器内でＣｌ_２(ａｑ)に変化することを確認して、溶解反応器を４０℃、３００ｒｐｍで２時間攪拌する間に溶解された白金から、無機物抽出装置で塩化白金酸(H₂PtCl₆)を得た。無機物抽出装置から塩化白金酸を回収した後、ｐＨ調節器に備えられた水酸化ナトリウムを利用して、溶解反応器内の液の初期ｐＨを１２に調節した後、ｐＨを３以上に維持した。その後、供給された塩素ガスは、ＨＣｌＯ、ＮａＣｌＯ及びＯＣｌ⁻に変化することを確認して、４０℃、３００ｒｐｍで５時間攪拌した後、２０％エチルアルコールを含有した強塩酸溶液で構成された揮発性貴金属捕集器で１９００ｐｐｍ濃度のルテニウム溶液を得た。

以上のように、本発明では、具体的な装置図のように特定の事項と、限定された実施例及び図面を参照して説明したが、これらは、本発明のより全般的な理解を助けるために提供されたもので、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の属する分野で通常の知識を有する者なら、このような記載から多様な修正及び変形を行うことが可能である。

したがって、本発明の思想は、説明された実施例に局限して定められてはならず、添付の特許請求の範囲と共に、この特許請求の範囲と均等なあるいは等価的な変形ができる全てのものは、本発明の思想の範疇に属すると言える。

１１０溶解反応器
１２０塩素電解生成器
１３０ｐＨ調節器
１４０無機物抽出装置
１４１加熱器
１５０揮発性貴金属捕集器
１６０排出ガス無害化器

Claims

溶解対象貴金属がＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｏｓまたはこれらの混合物であり、前記溶解対象貴金属の貴金属溶解液を製造するための装置であって、
攪拌機１１１、１１２付き密閉型溶解反応器１１０と、
前記溶解反応器１１０で電気分解により生成された塩素Ｃｌ_２を供給する密閉型塩素電解生成器１２０と、
前記溶解反応器１１０内の液のｐＨを調節及び維持して、前記溶解反応器１１０に供給された塩素ガス(Ｃｌ_２)を塩素化合物に変化させるｐＨ調節器１３０と、
前記溶解反応器１１０内の液が供給されて、加熱/蒸発により無機物を抽出する無機物抽出装置１４０と、
を含んで構成されており、
前記ｐＨ調節器１３０により、前記溶解反応器１１０内の液のｐＨが調節されることにより塩素化合物が生成され、前記塩素化合物により、前記溶解反応器１１０に投入された貴金属含有試料の貴金属が溶解されて、
前記無機物抽出装置１４０から蒸発された液が前記溶解反応器１１０に再投入されることを特徴とする、貴金属溶解液製造装置。
前記塩素化合物は、Ｃｌ_２(ａｑ)、Ｃｌ_３ ⁻、ＨＣ１Ｏ、ＣｌＯ⁻、ＮａＣｌＯ、ＫＣｌＯ及びＬｉＣｌＯ群から一つ以上選択された塩素化合物であることを特徴とする、請求項１に記載の貴金属溶解液製造装置。
前記貴金属は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄまたはこれらの混合物であり、前記ｐＨ調節器１３０により、前記溶解反応器１１０内の液がｐＨ-１乃至ｐＨ１に調節及び維持されることを特徴とする、請求項２に記載の貴金属溶解液製造装置。
前記貴金属は、Ｒｕ、Ｏｓまたはこれらの混合物であり、前記ｐＨ調節器１３０により、前記溶解反応器１１０内の液がｐＨ１乃至ｐＨ１４に調節及び維持されることを特徴とする、請求項２に記載の貴金属溶解液製造装置。
前記塩素電解生成器１２０は、Ｃｌ元素を含む酸またはアルカリ金属塩化物を含有する電解液、イオン交換膜１２１で分離された酸化電極１２３及び還元電極１２２を含んで構成されており、前記酸化電極１２３から生成された塩素ガス(Ｃｌ_２)が前記溶解反応器１１０に供給されることを特徴とする、請求項１に記載の貴金属溶解液製造装置。
前記還元電極１２２から生成された水素(Ｈ_２)が、前記無機物抽出装置１４０を加熱する加熱器１４１の熱源に供給されることを特徴とする、請求項５に記載の貴金属溶解液製造装置。
前記電解液は、アルカリ金属塩化物を含有しており、前記還元電極１２２から生成されたアルカリ金属水酸化物が前記ｐＨ調節器１３０に供給されることを特徴とする、請求項５または６に記載の貴金属溶解液製造装置。
前記ｐＨ調節器１３０は、純水、アルカリ金属水酸化物、酸及びこれらの組み合わせを備えていることを特徴とする、請求項１に記載の貴金属溶解液製造装置。
前記貴金属溶解液製造装置は、前記溶解反応器１１０または前記無機物抽出装置１４０から排出される気体に含有された塩素化合物を除去する排出ガス無害化器１６０をさらに含んで構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の貴金属溶解液製造装置。
前記貴金属は、Ｒｕ、Ｏｓまたはこれらの混合物であり、
前記貴金属溶解液製造装置は、前記溶解反応器１１０で揮発された貴金属酸化物を捕集して、還元反応による還元させる揮発性貴金属捕集器１５０と、
前記揮発性貴金属捕集器１５０から排出される気体に含有された塩素化合物を除去する排出ガス無害化器１６０と、をさらに含んで構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の貴金属溶解液製造装置。
前記無機物抽出装置１４０で抽出された無機物はアルカリ金属塩化物であり、前記抽出されたアルカリ金属塩化物が前記塩素電解生成器１２０の電解質に供給されることを特徴とする、請求項１０に記載の貴金属溶解液製造装置。