JP2012077374A - 粗カドミウムの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡便な方法によりカドミウム濃度を上げることができ、多少の不純物が存在しても比較的純度の高い（Ｃｄ＞９０％）の粗カドミウムを容易に安定的に得ることを課題とする。
【解決手段】 カドミウム水溶液にアルカリ剤を添加し、得られたカドミウム水酸化物を、再度酸に溶解し、アルカリ添加し、ｐＨ５．５〜７．０で脱銅処理を行い、Ｃｄ濃度の高い電解液を得る粗カドミウムの製造方法。
【選択図】図１
【解決手段】 カドミウム水溶液にアルカリ剤を添加し、得られたカドミウム水酸化物を、再度酸に溶解し、アルカリ添加し、ｐＨ５．５〜７．０で脱銅処理を行い、Ｃｄ濃度の高い電解液を得る粗カドミウムの製造方法。
【選択図】図１
Description
本発明は亜鉛抽出工程から排出された抽出後液に代表されるカドミウム希薄溶液よりカドミウムを回収するにあたって、特に効率よく粗カドミウムメタルを回収することを目的とした発明である。
近年、鉱石原料およびリサイクル原料を問わず各種原料から特定の金属だけを分離するため溶媒抽出が行われている。その中で亜鉛を精製する場合においては、亜鉛と物性の近いカドミウムを分離することが重要な点である。分離のための手法の一つとして有機系の酸性抽出剤を用いる方法がある。
しかしながら、抽出工程のみでは亜鉛と他元素を完全に分離することは難しく、亜鉛抽出後液には亜鉛とカドミウムの両方が含まれることがある。
また抽出剤や希釈剤は有機物であるため、抽出後液には若干の有機物が混入することも考えられる。他にも抽出剤への負荷を低下させるために抽出液・抽出後液の濃度が低くなっていることが、その後の回収工程の課題となっている。
なお酸性抽出剤を使用すると、抽出剤から水相に金属成分を戻すためには強酸と接触させる。一般にこのようにして抽出工程を通じて得られたカドミウム希薄水溶液は酸性である。
カドミウム希薄液からメタルとしてカドミウムを分離する際に、電解液として使用してメタルを製造することも考えられる。
しかしながらこの方法では、電解がすぐに終了してしまうだけでなく、液中のカドミウム濃度が希薄な状態で電解することにより、不純物が少しでも混在すると、カドミウム回収中にカドミウムメタル中に混入する不純物の割合が大きくなってしまう恐れがある。
このように、酸性抽出剤を使用した抽出工程によって排出された後液のようなカドミウム希薄溶液を処理し純度の高いメタルを得る方法の発明が必要であった。
しかしながら、抽出工程のみでは亜鉛と他元素を完全に分離することは難しく、亜鉛抽出後液には亜鉛とカドミウムの両方が含まれることがある。
また抽出剤や希釈剤は有機物であるため、抽出後液には若干の有機物が混入することも考えられる。他にも抽出剤への負荷を低下させるために抽出液・抽出後液の濃度が低くなっていることが、その後の回収工程の課題となっている。
なお酸性抽出剤を使用すると、抽出剤から水相に金属成分を戻すためには強酸と接触させる。一般にこのようにして抽出工程を通じて得られたカドミウム希薄水溶液は酸性である。
カドミウム希薄液からメタルとしてカドミウムを分離する際に、電解液として使用してメタルを製造することも考えられる。
しかしながらこの方法では、電解がすぐに終了してしまうだけでなく、液中のカドミウム濃度が希薄な状態で電解することにより、不純物が少しでも混在すると、カドミウム回収中にカドミウムメタル中に混入する不純物の割合が大きくなってしまう恐れがある。
このように、酸性抽出剤を使用した抽出工程によって排出された後液のようなカドミウム希薄溶液を処理し純度の高いメタルを得る方法の発明が必要であった。
特開平１１−１２６６７（特許文献１）に開示されているようにカドミウム溶液からカドミウムを回収するには亜鉛末によるセメンテーション法が一般的であるが、これにより溶液中のカドミウムを回収するには、あらかじめカドミウムより沈殿しやすい銅を除去する必要がある。
特開平１１−１２６６７
本発明は、簡便な方法によりカドミウム濃度を上げることができ、多少の不純物が存在しても比較的純度の高い（Ｃｄ＞９０ｍａｓｓ％）の粗カドミウムを容易に安定的に得る手法である。
そこで、上記問題点を解決し、以下の発明をなした。
（１）カドミウム水溶液にアルカリ剤を添加し、得られたカドミウム水酸化物を、再度酸に溶解し、アルカリ添加し、ｐＨ５．５〜７．０で脱銅処理を行い、Ｃｄ濃度の高い電解液を得る粗カドミウムの製造方法。
（２）銅濃度が０．１５ｇ／Ｌ以下である電解液より粗カドミウムを製造し、得られる粗カドミウム中のＣｕ品位が５ｍａｓｓ％以下である上記（１）記載の粗カドミウムの製造方法。
（３）カドミウム濃度３ｇ／Ｌ以上である電解液より粗カドミウムを製造し、得られる粗カドミウム中のＺｎ品位が１ｍａｓｓ％以下である上記（１）または上記（２）の何れかに記載の粗カドミウムの製造方法。
（４）カドミウム濃度が５ｇ／Ｌ以上、かつ亜鉛濃度が３０ｇ／Ｌ未満の電解液である上記（１）または上記（３）の何れかに記載の粗カドミウムの製造方法。
（５）カドミウム電解の電流密度を１０Ａ／ｄｍ２〜１００Ａ／ｄｍ２とする上記（１）または上記（４）の何れかに記載の粗カドミウムの製造方法。
（１）カドミウム水溶液にアルカリ剤を添加し、得られたカドミウム水酸化物を、再度酸に溶解し、アルカリ添加し、ｐＨ５．５〜７．０で脱銅処理を行い、Ｃｄ濃度の高い電解液を得る粗カドミウムの製造方法。
（２）銅濃度が０．１５ｇ／Ｌ以下である電解液より粗カドミウムを製造し、得られる粗カドミウム中のＣｕ品位が５ｍａｓｓ％以下である上記（１）記載の粗カドミウムの製造方法。
（３）カドミウム濃度３ｇ／Ｌ以上である電解液より粗カドミウムを製造し、得られる粗カドミウム中のＺｎ品位が１ｍａｓｓ％以下である上記（１）または上記（２）の何れかに記載の粗カドミウムの製造方法。
（４）カドミウム濃度が５ｇ／Ｌ以上、かつ亜鉛濃度が３０ｇ／Ｌ未満の電解液である上記（１）または上記（３）の何れかに記載の粗カドミウムの製造方法。
（５）カドミウム電解の電流密度を１０Ａ／ｄｍ２〜１００Ａ／ｄｍ２とする上記（１）または上記（４）の何れかに記載の粗カドミウムの製造方法。
本発明により、以下の効果を得られる。
銅亜鉛を含むカドミウム希薄溶液よりカドミウムメタルを容易に得られる。
銅亜鉛を含むカドミウム希薄溶液よりカドミウムメタルを容易に得られる。
本発明において、対象と成る酸性のカドミウム水溶液は、銅を少なくとも含む溶液である。例えばカドミウム濃度は、０．５から５ｇ／Ｌ、銅濃度は、０．５から５ｇ／Ｌである。また、例えば、亜鉛抽出溶液のような液であれば、前記銅に加えた、亜鉛が、２から８ｇ／Ｌある溶液である。
本発明においては、前記対象処理液を、アルカリ剤例えば、苛性ソーダ、炭酸カルシウム、等を添加する。これにより液中のカドミウム及び他の不純物例えば、亜鉛、銅といった金属を沈殿させる。
ろ過操作によって、上記の沈殿をろ液と分離し中和滓を得る。
前記処理により、得られた中和滓を酸例えば、希硫酸に溶解する。このとき浸出液が酸性になれば、浸出が終了する。
このとき、より濃度の高い酸例えば、硫酸を使用することで、より濃度の高い浸出液を作製することができ、後の電解工程にとって有利となるため、例えば、１００ｇ／Ｌ以上の希硫酸を使用することが望ましい。
本発明においては、前記対象処理液を、アルカリ剤例えば、苛性ソーダ、炭酸カルシウム、等を添加する。これにより液中のカドミウム及び他の不純物例えば、亜鉛、銅といった金属を沈殿させる。
ろ過操作によって、上記の沈殿をろ液と分離し中和滓を得る。
前記処理により、得られた中和滓を酸例えば、希硫酸に溶解する。このとき浸出液が酸性になれば、浸出が終了する。
このとき、より濃度の高い酸例えば、硫酸を使用することで、より濃度の高い浸出液を作製することができ、後の電解工程にとって有利となるため、例えば、１００ｇ／Ｌ以上の希硫酸を使用することが望ましい。
銅亜鉛カドミウム液より銅を除去するには、ｐＨを上げ中和物として除去するのが一般的である。今回はｐＨを５．５から７．０に上昇させることで、水中の銅を０．１５ｇ／Ｌ以下とできる。
これにより、上記電解液を電解処理し、カドミウムメタル中の銅を５ｍａｓｓ％以下とすることが出来る。
この他にも、▲１▼亜鉛粉末を添加し、銅を析出させる方法。▲２▼硫化処理により、硫化銅を析出させる方法がある。▲１▼は大量の銅を処理する場合には、コストの面から現実的でない。▲２▼は硫化処理に必要な安全対策の設備等を考えると現実的でない。
これにより、上記電解液を電解処理し、カドミウムメタル中の銅を５ｍａｓｓ％以下とすることが出来る。
この他にも、▲１▼亜鉛粉末を添加し、銅を析出させる方法。▲２▼硫化処理により、硫化銅を析出させる方法がある。▲１▼は大量の銅を処理する場合には、コストの面から現実的でない。▲２▼は硫化処理に必要な安全対策の設備等を考えると現実的でない。
電解液中からカドミウムを電解採取するには、カソードに電気導電率とコストの面で優れるアルミ板、アノードには耐食性とコスト面で優れる鉛板を使用する。
カドミウムの電解においては、電流密度は１０Ａ／ｄｍ２〜１００Ａ／ｄｍ２で実施した。
１０Ａ／ｄｍ２以下では、時間当たりの電着量が少なすぎたためであり、１００Ａ／ｄｍ２を超えると均一に電着させることが難しかったためである。
電解により得られるカドミウムの品質を一定以上に保つためには、カドミウム濃度を３ｇ／Ｌ以上、銅濃度を０．１５ｇ／Ｌ以下、亜鉛濃度を３０ｇ／Ｌ以下にすることが必要であった。
銅濃度が０．１５ｇ／Ｌを超えると初期の電着時の色調が黒色となり好ましくない。ただし電着物の色調を問わない場合はこの限りではない。
また亜鉛濃度が３０ｇ／Ｌを超える場合は、カドミウム濃度が５ｇ／Ｌ未満になると亜鉛の電着比率が上昇するため好ましくない。
なお、ここでいう一定以上の品質とは、カドミウム品位が９０ｍａｓｓ％以上であり外観がカドミウムの灰色をしていることである。
カドミウムの電解においては、電流密度は１０Ａ／ｄｍ２〜１００Ａ／ｄｍ２で実施した。
１０Ａ／ｄｍ２以下では、時間当たりの電着量が少なすぎたためであり、１００Ａ／ｄｍ２を超えると均一に電着させることが難しかったためである。
電解により得られるカドミウムの品質を一定以上に保つためには、カドミウム濃度を３ｇ／Ｌ以上、銅濃度を０．１５ｇ／Ｌ以下、亜鉛濃度を３０ｇ／Ｌ以下にすることが必要であった。
銅濃度が０．１５ｇ／Ｌを超えると初期の電着時の色調が黒色となり好ましくない。ただし電着物の色調を問わない場合はこの限りではない。
また亜鉛濃度が３０ｇ／Ｌを超える場合は、カドミウム濃度が５ｇ／Ｌ未満になると亜鉛の電着比率が上昇するため好ましくない。
なお、ここでいう一定以上の品質とは、カドミウム品位が９０ｍａｓｓ％以上であり外観がカドミウムの灰色をしていることである。
以下本発明の一態様を説明する。
亜鉛抽出後液の金属イオン濃度をＩＣＰ発光分析により測定したところ、Ｃｄ１．４ｇ／Ｌ，Ｚｎ４．４ｇ／Ｌ，Ｃｕ１ｇ／Ｌであった。
亜鉛抽出後液に２５％苛性ソーダを添加して作製した中和物（Ｃｄ７．９ｍａｓｓ％，Ｚｎ２．４ｍａｓｓ％，Ｃｕ２．９ｍａｓｓ％）８ｋｇを３５％硫酸４．１Ｌに溶解し、ｐＨが０．５になった時点でろ過した。浸出液の金属イオン濃度をＩＣＰ発光分析により測定したところ、Ｃｄ２９．１ｇ／Ｌ，Ｃｕ１７．３ｇ／Ｌ，Ｚｎ３６．８ｇ／Ｌであった。
亜鉛抽出後液の金属イオン濃度をＩＣＰ発光分析により測定したところ、Ｃｄ１．４ｇ／Ｌ，Ｚｎ４．４ｇ／Ｌ，Ｃｕ１ｇ／Ｌであった。
亜鉛抽出後液に２５％苛性ソーダを添加して作製した中和物（Ｃｄ７．９ｍａｓｓ％，Ｚｎ２．４ｍａｓｓ％，Ｃｕ２．９ｍａｓｓ％）８ｋｇを３５％硫酸４．１Ｌに溶解し、ｐＨが０．５になった時点でろ過した。浸出液の金属イオン濃度をＩＣＰ発光分析により測定したところ、Ｃｄ２９．１ｇ／Ｌ，Ｃｕ１７．３ｇ／Ｌ，Ｚｎ３６．８ｇ／Ｌであった。
この浸出液に苛性ソーダを添加し、銅を主成分とする中和泥を沈殿させた。中和後のｐＨは５．５であった。金属イオン濃度をＩＣＰ発光分析により測定したところ、Ｃｄ２３．８ｇ／Ｌ，Ｚｎ２８．８ｇ／Ｌ，Ｃｕ０．１５ｇ／Ｌであった。
上記の中和後の水溶液を電解液とし、カソードに開口部１０ｃｍ四方のＡｌ板、アノードに開口部１０ｃｍ四方のＰｂ板を用いて０．７ＡでＣｄ電解を行った。電着物であるカドミウムメタルのＣｕ品位は２．４ｍａｓｓ％、Ｚｎ品位は０．０１ｍａｓｓ％であった。
亜鉛濃度が高い場合には、電解液中のカドミウム濃度が高いと、電着カドミウムメタル中の亜鉛を低く抑えられた場合。
浸出液に純水と硫酸亜鉛を添加し、電解液を作製した。
浸出液に純水と硫酸亜鉛を添加し、電解液を作製した。
金属イオン濃度をＩＣＰ発光分析により測定したところ、Ｃｄ５．９ｇ／Ｌ，Ｚｎ３３．５ｇ／Ｌ，Ｃｕ＜０．００１ｇ／Ｌであった。
上記の水溶液を電解液とし、カソードに開口部１０ｃｍ四方のＡｌ板、アノードに開口部１０ｃｍ四方のＰｂ板を用いて０．７ＡでＣｄ電解を行った。 カドミウムメタル中のＣｕ品位は１．２ｍａｓｓ％、Ｚｎ品位は０．１ｍａｓｓ％であった。
亜鉛濃度が、電解液中に３３．５ｇ／Ｌと高い場合であっても、カドミウム濃度が、５．９ｇ／Ｌと高いため、カドミウムメタル中の亜鉛は、０．１ｍａｓｓ％と低く抑えられた。
これは、カドミウムが先に電着するためであると推測される。
亜鉛濃度が、電解液中に３３．５ｇ／Ｌと高い場合であっても、カドミウム濃度が、５．９ｇ／Ｌと高いため、カドミウムメタル中の亜鉛は、０．１ｍａｓｓ％と低く抑えられた。
これは、カドミウムが先に電着するためであると推測される。
（比較例１）
ｐＨ＝５の脱銅処理では、銅が、０．７９ｇ／Ｌと電解液中に高く残存し、カドミウムメタル中の銅が、７．７ｍａｓｓ％と成った場合。
亜鉛抽出後液抽出後液に２５％苛性ソーダを添加して作製した中和物８ｋｇを３５％硫酸４．１Ｌに溶解した。浸出液のｐＨは０．５であった。浸出液の金属イオン濃度をＩＣＰ発光分析により測定したところ、Ｃｄ２０．０ｇ／Ｌ，Ｚｎ１０．０ｇ／Ｌ，Ｃｕ１０．０ｇ／Ｌであった。
ｐＨ＝５の脱銅処理では、銅が、０．７９ｇ／Ｌと電解液中に高く残存し、カドミウムメタル中の銅が、７．７ｍａｓｓ％と成った場合。
亜鉛抽出後液抽出後液に２５％苛性ソーダを添加して作製した中和物８ｋｇを３５％硫酸４．１Ｌに溶解した。浸出液のｐＨは０．５であった。浸出液の金属イオン濃度をＩＣＰ発光分析により測定したところ、Ｃｄ２０．０ｇ／Ｌ，Ｚｎ１０．０ｇ／Ｌ，Ｃｕ１０．０ｇ／Ｌであった。
この浸出液に苛性ソーダを添加し、銅を主成分とする中和泥を沈殿させた。中和後のｐＨは５．０であった。金属イオン濃度をＩＣＰ発光分析により測定したところ、Ｃｄ２０．０ｇ／Ｌ，Ｚｎ１６．４ｇ／Ｌ，Ｃｕ０．７９ｇ／Ｌであった。
上記の中和後の水溶液を電解液とし、カソードに開口部１０ｃｍ四方のＡｌ板、アノードに開口部１０ｃｍ四方のＰｂ板を用いて０．７Ａの電流を流し、電流密度７０Ａ／ｍ２の条件でＣｄ電解を行った。電着物であるカドミウムメタルのＣｕ品位は７．７ｍａｓｓ％，Ｚｎ品位は０．０１ｍａｓｓ％であった。
（比較例２）
亜鉛が電解液中に３３ｇ／Ｌと高くカドミウム濃度が２．９ｇ／Ｌと低いために、カドミウムメタル中に亜鉛が、１５ｍａｓｓ％と高くなった場合。
実施例１で使用した電解後の金属イオン濃度をＩＣＰ発光分析により測定したところ、Ｃｄ２．９ｇ／Ｌ，Ｚｎ３３．２ｇ／Ｌ，Ｃｕ＜０．００１ｇ／Ｌであった。
亜鉛が電解液中に３３ｇ／Ｌと高くカドミウム濃度が２．９ｇ／Ｌと低いために、カドミウムメタル中に亜鉛が、１５ｍａｓｓ％と高くなった場合。
実施例１で使用した電解後の金属イオン濃度をＩＣＰ発光分析により測定したところ、Ｃｄ２．９ｇ／Ｌ，Ｚｎ３３．２ｇ／Ｌ，Ｃｕ＜０．００１ｇ／Ｌであった。
上記の液を電解液とし、カソードに開口部１０ｃｍ四方のＡｌ板、アノードに開口部１０ｃｍ四方のＰｂ板を用いて０．７ＡでＣｄ電解を行った。電着カドミウムメタルのＺｎ品位は１５ｍａｓｓ％であった。
Claims (5)
- カドミウム水溶液にアルカリ剤を添加し、得られたカドミウム水酸化物を、再度酸に溶解し、アルカリ添加し、ｐＨ５．５〜７．０で脱銅処理を行い、Ｃｄ濃度の高い電解液を得ることを特徴とする粗カドミウムの製造方法。
- 銅濃度が０．１５ｇ／Ｌ以下である電解液より粗カドミウムを製造し、得られる粗カドミウム中のＣｕ品位が５ｍａｓｓ％以下であることを特徴とする請求項１記載の粗カドミウムの製造方法。
- カドミウム濃度３ｇ／Ｌ以上である電解液より粗カドミウムを製造し、得られる粗カドミウム中のＺｎ品位が１ｍａｓｓ％以下であることを特徴とする請求項１または請求項２の何れかに記載の粗カドミウムの製造方法。
- カドミウム濃度が５ｇ／Ｌ以上、かつ亜鉛濃度が３０ｇ／Ｌ未満の電解液であることを特徴とする請求項１または請求項３の何れかに記載の粗カドミウムの製造方法。
- カドミウム電解の電流密度を１０Ａ／ｄｍ２〜１００Ａ／ｄｍ２とすることを特徴とする請求項１または請求項４の何れかに記載の粗カドミウムの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010235894A JP2012077374A (ja) | 2010-10-04 | 2010-10-04 | 粗カドミウムの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2010235894A JP2012077374A (ja) | 2010-10-04 | 2010-10-04 | 粗カドミウムの製造方法 |
Publications (1)
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|---|---|
| JP2012077374A true JP2012077374A (ja) | 2012-04-19 |
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ID=46237956
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|---|---|---|---|
| JP2010235894A Withdrawn JP2012077374A (ja) | 2010-10-04 | 2010-10-04 | 粗カドミウムの製造方法 |
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| JP (1) | JP2012077374A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7415275B2 (ja) | 2019-06-21 | 2024-01-17 | 住友金属鉱山株式会社 | カドミウム溶液の製造方法 |
| JP7420001B2 (ja) | 2020-07-29 | 2024-01-23 | 住友金属鉱山株式会社 | 金属カドミウムの製造方法 |
-
2010
- 2010-10-04 JP JP2010235894A patent/JP2012077374A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
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