JP2011246795A

JP2011246795A - 銅電解廃液からの銅の回収方法

Info

Publication number: JP2011246795A
Application number: JP2010124097A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Takano; 雅俊高野; Noriyuki Nagase; 範幸長瀬; Shinichi Hiragori; 伸一平郡; Satoshi Asano; 聡浅野
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2010-05-31
Filing date: 2010-05-31
Publication date: 2011-12-08
Anticipated expiration: 2030-05-31
Also published as: JP5482461B2

Abstract

【課題】銅電解廃液から、安価で簡便に銅を回収する方法を提供する。
【解決手段】硫化銅鉱物に鉱酸を添加して得られる銅を含有する酸性浸出液から電解採取して銅を回収する湿式製錬方法において、
銅を電解採取した後に得られる亜鉛と銅を含有する電解廃液に、アルカリ、例えば炭酸カルシウムを添加し、ｐＨを４．２〜４．４の範囲に維持して、固液分離し、銅を含有する沈殿物を得ることを特徴とする銅電解廃液からの銅の回収方法など。
【選択図】なし

Description

本発明は、銅電解廃液からの銅の回収方法に関し、さらに詳しくは、銅精鉱から湿式法により銅を浸出して得た浸出液から銅を回収した後に生じた電解廃液に残存する銅を回収する方法に関する。

一般に、黄銅鉱（キャルコパイライト：ＣｕＦｅＳ_２）などの硫化銅鉱物から銅を分離し、回収するには、銅鉱石を選鉱して得た銅精鉱を熔錬炉に装入し、高温下で熔融して不純物元素を分離し、得た粗銅を電解精製して製品銅を回収する乾式製錬法と電解精製を組み合わせた方法が多く用いられてきた。
しかしながら、乾式製錬法は、製錬の課程で多量の亜硫酸ガスを排出することから、これを回収する設備が必要であり、かつ多量の熔体を使用するので、環境や作業に高度な配慮が必要となる。

上記のことから、最近では、高温熔体を扱わず、亜硫酸ガスを発生しない湿式製錬法が注目されている。
上記湿式製錬法は、硫酸や塩酸等の鉱酸を銅精鉱などの硫化銅鉱物と混合して加温して鉱物中の銅を浸出し、得られた浸出液から、溶媒抽出法、電解採取法などの方法を用いて、銅を回収する方法である。

浸出液を精製して銅を回収する方法としては、従来から、浸出液中の不純物を除去する溶媒抽出工程を経た後に、電解採取する方法が一般的に用いられている。
最近では、浸出液の不純物を溶媒抽出などの方法を経ることなく制御し、直接電解採取する方法が用いられてきている（例えば、特許文献１参照。）。この方法では、電解廃液は、浸出工程を繰返すことによって、銅精鉱の浸出に再利用されることになる。

これらの方法を用いて操業した場合、硫化銅鉱物に含有される幾つかの不純物、特に亜鉛は、電解工程で系外に払い出すことは困難であるので、電解廃液に残留したままプロセス内に蓄積していくおそれがある。
亜鉛などの不純物がプロセス内に蓄積したままでは、操業を妨げたり、製品の品質を低下させるなどの好ましくない影響が生じる。このため、一般的には、系内の電解廃液の一部を抜き出して廃棄し、同量の不純物を含まない新しい電解液を補充して、不純物が系内に蓄積するのを抑制する方法が用いられている。

また、工業的な電解採取方法では、採取しようとする金属を完全に電着させずに、その一部を電解液に残す方が、電流効率の低下防止や電解槽の電圧上昇の抑制などコスト的な面で有利となる。このため、電解廃液を抜き出して廃棄する際には、電解廃液に残留した銅の回収も検討する必要がある。
上記電解廃液に残存した銅を回収する方法として、例えば、硫化剤を添加して銅を硫化物の沈殿物として選択的に分離、回収し、得た沈殿物を系内に戻す方法がある（例えば、特許文献２参照。）。

上記特許文献２では、銅電解精製における還流電解液を硫化水素で処理して液中のＣｕおよびＡｓ、Ｓｂなどの不純物を、硫化銅を主成分とする硫化物として回収し、陽極と陰極が設置され、かつ、前記陽極を中央部にて隔膜で仕切られた陽極室が形成された電解槽を用いて前記回収硫化物を前記陽極室にて電解液として硫酸水溶液を用い攪拌処理しながら陽極電解処理して、陰極に純銅を析出させ、これを回収することを特徴とする銅電解廃液から銅を回収する方法が開示されている。
しかしながら、硫化剤として硫化水素などの有毒なガスを使用する必要があり、環境上好ましくない。
上記のように、従来の提案された方法では種々の課題があり、そのため、銅電解廃液に残存する銅を回収する方法として、安価かつ簡便な銅の回収方法が望まれている。

特表２００４−５３６９６６号公報特開平０７−１８８９６３号公報

本発明の目的は、従来技術の問題点に鑑み、銅電解廃液から、安価で簡便に銅を回収する方法を提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成するために、鋭意研究を重ねた結果、亜鉛と銅を含有する電解廃液に、炭酸カルシウムなどのアルカリを添加して、そのｐＨを適切な範囲に制御することによって、銅のみを沈殿させ、不純物である亜鉛を電解廃液中に残留させることが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の第１の発明によれば、硫化銅鉱物に鉱酸を添加して得られる銅を含有する酸性浸出液から電解採取して銅を回収する湿式製錬方法において、銅を電解採取した後に得られる亜鉛と銅を含有する電解廃液に、アルカリを添加し、ｐＨを４．２〜４．４の範囲に維持して、固液分離し、銅を含有する沈殿物を得ることを特徴とする銅電解廃液からの銅の回収方法が提供される。

また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、前記アルカリは、炭酸カルシウムであることを特徴とする銅電解廃液からの銅の回収方法が提供される。

本発明の銅電解廃液からの銅の回収方法によれば、電解廃液から、銅品位を低下することなしに、安価かつ簡便に銅を回収でき、その工業的価値は、極めて大きい。

反応の際のｐＨと反応終了後の廃液中の銅および亜鉛濃度を表す図である。

本発明の銅電解廃液からの銅の回収方法は、硫化銅鉱物に鉱酸を添加して得られる銅を含有する酸性浸出液から電解採取して銅を回収する湿式製錬方法において、銅を電解採取した後に得られる亜鉛と銅を含有する電解廃液に、アルカリを添加し、ｐＨを４．２〜４．４の範囲に維持して、固液分離し、銅を含有する沈殿物を得ることを特徴とし、電解廃液から安価で簡便に銅を回収する方法である。
本発明について、以下に説明する。

本発明における銅電解廃液としては、様々な濃度範囲があるが、一例として、銅濃度が２０〜４０ｇ／ｌ（ｇ／Ｌ）程度、遊離硫酸濃度が１００〜２００ｇ／ｌ程度、亜鉛濃度が１〜１０ｇ／ｌ程度の硫酸酸性の水溶液が挙げられる。
上記のような組成の電解廃液に、炭酸カルシウムなどのアルカリを添加して、Ｃｕ塩を沈殿させ、その際に、ｐＨ調整を行い、ｐＨが４．２〜４．４の範囲になるように調整する。
次いで、Ｃｕ塩を含有する沈殿物と脱銅後液とに、固液分離する。濾過性を向上させるためには、例えば、４０〜９０℃で３０〜９０分間加熱して、沈殿物を熟成することが有効である。

添加するアルカリとしては、不溶性のＣｕ塩を生成することができ、かつｐＨ調整が可能であれば、特に限定されず、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムなどが挙げられ、取り扱い性とコスト面から、また、特にｐＨの制御が容易なことから、炭酸カルシウムが好ましい。
また、炭酸カルシウムなどのアルカリの形態は問わないが、粒状あるいは粉状であれば保存し易く、同時に反応性がよいなど、取り扱い易く、便利である。

通常、アルカリは、ｐＨが４．０〜８．０の範囲となるまで添加するのが、Ｃｕ塩の沈殿効率やアルカリ費用、沈殿物中の銅品位等の理由から好ましく、ｐＨを５．０〜７．０の範囲となるまで添加するのがより好ましい。
しかしながら、本発明では、上記のように、ｐＨが４．２〜４．４の範囲になるように、アルカリを添加して、調整する。
その理由として、ｐＨが４．２未満の場合は、処理後の電解廃液中に銅が多く残留し、銅の損失が多くなり、経済的に好ましくない。一方、ｐＨが４．４を超えた場合は、不純物の亜鉛も共沈して、銅の沈殿物中に混入するため、亜鉛の分離が不十分となるなど、系内からの亜鉛などの不純物の除去効率が低下して、好ましくない。
上記のことから制御する電解廃液のｐＨは、４．２〜４．４の範囲に、維持することが必須で、望ましい。この範囲にｐＨを制御することによって、銅のみを沈殿させ、不純物である亜鉛を電解廃液中に残留させることが可能となる。

以下に、本発明の実施例によって、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例によってなんら限定されるものではない。

［実施例１〜３］
銅濃度が３０ｇ／ｌ、亜鉛濃度が１．０ｇ／ｌ、遊離硫酸濃度が１００ｇ／ｌの組成の電解廃液０．８リットルを、１リットルビーカーに入れたものを３個用意した。
それぞれを、ウォーターバスを用いて攪拌しながら加熱し、８０℃に保持した。
次に、この電解廃液に、粉末状の炭酸カルシウムを直接添加して、攪拌混合し、ｐＨを調整し、１時間維持した。
実施例１〜３として、電解廃液のｐＨを、それぞれ４．２、４．３、４．４の３水準に調整した。なお、ｐＨの測定は、（株）平間理化学研究所製のデジタルｐＨコントローラー（型式：ＰＨ−ＣＯＮ−２）に東亜ディーケーケー（株）製のｐＨ電極（型式：ＧＳＴ−５２１１Ｃ）を接続したｐＨ測定装置を用いて行った。
１時間経過後、ろ紙とヌッチェを用いて固液分離し、得たろ液の銅及び亜鉛濃度を、ＩＣＰ発光分光分析装置を用いて分析した。
実施例１〜３では、表１、図１に示すように、液調整後の銅濃度は、３０ｇ／ｌが０．３〜０．５ｇ／ｌまで、低下した。一方、亜鉛は、ほぼ全量電解廃液中に残っており、銅を亜鉛と分離して、回収できることが確かめられた。

［比較例１〜５］
比較例１〜５として、実施例１〜３と同様な液および処理条件とし、炭酸カルシウムを添加して、電解液のｐＨを４．０、４．１、４．６、４．７、４．９の５水準とし、５個のビーカーを用意してそれぞれ試験した。
それらの評価結果では、表１、図１に示すように、比較例１、２のｐＨが４．１以下の場合、廃液中の銅濃度は、実施例１〜３と比べて、２〜３ｇ／ｌと、概略一桁高いオーダーで残っており、銅の回収が不十分であった。
一方、比較例３〜５のｐＨが４．６以上であった場合には、廃液中の銅濃度は、概ね０．１ｇ／ｌの水準にまで、低減できた。しかし、同時に、廃液中の亜鉛濃度も、低減傾向であり、銅を含有する沈殿物に混入して、銅品位を低下することが確かめられた。

表１と図１の評価結果から、銅の回収率を上げて、銅を完全に回収し、かつ亜鉛を電解廃液中に残留させるためには、ｐＨを４．２〜４．４の範囲に制御することが適切であることが確認された。

本発明の銅電解廃液からの銅の回収方法は、亜鉛と銅を含有する電解廃液に、アルカリを添加し、ｐＨを４．２〜４．４の範囲に維持して、固液分離し、亜鉛を含有せずに、銅を含有する沈殿物を得ることを特徴とするから、電解廃液から、銅品位を低下することなしに、安価で簡便に銅を回収することができるので、その工業的価値は極めて大きい。

Claims

硫化銅鉱物に鉱酸を添加して得られる銅を含有する酸性浸出液から電解採取して銅を回収する湿式製錬方法において、
銅を電解採取した後に得られる亜鉛と銅を含有する電解廃液に、アルカリを添加し、ｐＨを４．２〜４．４の範囲に維持して、固液分離し、銅を含有する沈殿物を得ることを特徴とする銅電解廃液からの銅の回収方法。
前記アルカリは、炭酸カルシウムであることを特徴とする請求項１に記載の銅電解廃液からの銅の回収方法。