JP2012219314A - ブラスト粉からの白金回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 白金を含むブラスト粉から塩化白金酸アンモニウム塩として白金を回収する際に、塩化白金酸アンモニウム塩を沈殿分離したろ液に分配する白金量を低減させ、ろ液からイオン交換樹脂や活性炭で更に白金を回収する必要をなくし、全体の回収率を向上させる。
【解決手段】 装置部材のブラスト処理で排出された白金を含むブラスト粉から白金を回収する方法であって、白金を含むブラスト粉を希硫酸に投入し、白金以外の金属を溶解してろ過した後、得られたろ過澱物を王水又は酸化性塩酸溶液に溶解し、その溶解液に塩化アンモニウムを添加して、白金を塩化白金酸アンモニウム塩の沈殿として回収する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、白金を含有するスパッタリング等の装置部材から付着物を取り除く際のブラスト処理で排出されるブラスト粉から、経済的に且つ効率よく白金を回収する方法に関するものである。

半導体集積回路などの製造においては、白金を含有するスパッタリングや蒸着などにより記録媒体用磁性薄膜などを成膜する工程が存在する。スパッタリングや蒸着を行う際には、必要な場所以外に金属が付着するのを防いだり、被蒸着物を保持したりするための治具や部材などが使用されるが、これらの治具や部材などには白金を含む金属の付着が避けられない。

そのため、治具や部材に付着した白金を含む金属を除去する目的で、例えばサンドブラストなどのブラスト処理による剥離作業が定期的に行われている。その際に排出されるブラスト粉には、白金や白金合金のほか、磁性薄膜などの材料であるコバルトなどを含む様々な蒸着／スパッタ金属や、治具や部材の母材である鉄、ニッケル、クロムなどが含まれている。

従って、このブラスト粉を酸に溶解し、白金などの有価金属を回収することが望まれている。白金を含む酸溶液から白金を回収する方法としては、例えば特許文献１に記載されているように、白金を含むスクラップなどを王水に溶解し、得られた白金を含む溶液に塩化アンモニウムを添加することにより、白金を塩化白金酸アンモニウム塩として沈殿回収する方法が知られている。

しかし、ブラスト粉中に含まれる白金は微量であり、この微量の白金を回収するためにブラスト粉を全て王水で溶解すると、王水の溶解能力のうち大半は白金と共にブラスト粉中に存在するコバルトや鉄、ニッケル、クロムなどの金属の溶解にも消費される。そのため、白金の溶解に必要な量以上の量の王水を添加するか、あるいは一度に溶解するブラスト粉の量を少なく押さえなければならず、結果的に効率が非常に悪くなる。

また、一度に溶解するブラスト粉の量を増やすためには、王水の量を増やす必要があるが、その場合ブラスト粉中の白金量に対して多量の王水が必要になるため、結果として王水での溶解液中の白金濃度が低くなる。しかも、この溶解液から塩化白金酸アンモニウム塩の沈殿をろ過すると、ろ液中には少なくない量の白金が残存する。例えば、上記特許文献１では酸化還元電位を制御して塩化白金酸アンモニウム塩の回収率を高めているが、その実施例によればろ液中の白金濃度は２.５ｇ／ｌであり、多くの白金がろ液側に分配していることが分かる。

一方、塩化白金酸アンモニウム塩の沈殿をろ過した後、ろ液中に残存する白金を更に回収する方法として、例えば特許文献２には、塩化白金酸アンモニウム塩の沈殿をろ過した後、ろ液中に残存した白金をイオン交換樹脂に吸着し、更に吸着後液に残存する白金を活性炭に吸着して回収する方法が記載されている。しかしながら、この方法では２段の吸着工程を付加する必要があるため、操作が煩雑になるうえ、コストの上昇が避けられない。

特開２００９−１４４１８３号公報 特開２００３−１２９１４５号公報

上記したように、不純物を多く含む白金溶液から白金を効率的に回収するためには、白金溶液に塩化アンモニウムを添加して白金を塩化白金酸アンモニウム塩の沈殿として回収する方法が有効である。しかし、この方法では沈殿した塩化白金酸アンモニウム塩をろ過した後のろ液中に多くの白金が分配されるため、イオン交換樹脂や活性炭での回収操作が必要になり、更には全体の回収率が低下するなどの問題があった。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑み、白金を含むブラスト粉から塩化白金酸アンモニウム塩として白金を回収する方法において、塩化白金酸アンモニウム塩を沈殿分離する際のろ液に分配する白金量を低減させ、ろ液からのイオン交換樹脂や活性炭での更なる回収操作をなくし、しかも全体の回収率を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明が提供するブラスト粉からの白金回収方法は、装置部材のブラスト処理で排出された白金を含むブラスト粉から白金を回収する方法であって、白金を含むブラスト粉を希硫酸に投入し、白金以外の金属を溶解してろ過した後、ろ過澱物を王水又は酸化性塩酸溶液にて溶解し、その溶解液に塩化アンモニウムを添加して、白金を塩化白金酸アンモニウム塩として回収することを特徴とする。また、上記ブラスト粉を希硫酸に投入後、４０℃〜８０℃に加熱し、２時間以上撹拌して白金以外の金属を予め溶解することが好ましい。

本発明によれば、ブラスト粉に含まれる白金以外の金属を予め希硫酸で溶解除去するので、原料であるブラスト粉の状態に比べて白金濃度が高いろ過澱物が得られる。次に、このろ過澱物全体を溶解するため、王水又は酸化性塩酸溶液の少ない試薬量で不純物濃度が低く白金濃度の高い溶解液を得ることができ、その溶解液から塩化白金酸アンモニウム塩の沈殿を分離回収したろ液中に残る白金量を大幅に減らし、白金ロス率を大幅に低下させることができる。従って、ろ液からイオン交換樹脂や活性炭を用いて白金を更に回収する必要がなくなり、しかも全体の白金回収率を向上させることができる。

従来方法によるブラスト粉から白金を回収する方法を示す工程図である。 本発明方法によるブラスト粉から白金を回収する方法を示す工程図である。

白金を含むブラスト粉から白金を回収する場合、従来の方法では、図１に示すように、まず原料ブラスト粉を王水に溶解し、得られた白金の溶解液をろ過して残渣をろ過澱物１ａとして分離する。次に、得られたろ液１ｂに塩化アンモニウムを添加し、白金を塩化白金酸アンモニウム塩として沈殿させた後、ろ過して白金を含むろ過澱物２ａを回収する。

しかし、上記した従来の方法では、ブラスト粉中に存在する白金以外の金属の溶解にも王水が消費されるため、工業的に望ましい効率で処理するためには白金の溶解に必要な量以上の量の王水を添加することになる。その結果、溶解液中の白金濃度並びにろ液１ｂ中の白金濃度が低くなり、ろ液２ｂ中に残存する白金の量が全体の白金の量に比較して多くなってしまう。

次に、本発明によるブラスト粉からの白金の回収方法として、王水を用いる場合を例に図２を参照して説明する。まず、原料である白金を含むブラスト粉を希硫酸に投入する。このとき、コバルトや鉄、ニッケルなどの金属は希硫酸に溶解するが、白金は溶解しない。従って、上記希硫酸によるブラスト粉の溶解後、溶解液をろ過することにより、白金を含む貴金属類からなるろ過澱物３ａを白金以外の金属を含むろ液３ｂから分離することができる。

上記希硫酸によるブラスト粉の溶解は、具体的には４０℃〜８０℃の熱を加えて２時間以上撹拌することが好ましく、これにより白金以外の金属のほとんどは希硫酸に溶解される。溶解時の温度が４０℃より低い場合は反応が遅く、長時間の撹拌が必要となるため生産的ではない。逆に温度が８０℃よりも高くなると、反応は早いが溶液の蒸発も激しくなるため、溶解したい金属が飽和状態になって溶解されない事態が生じることがある。そのため、実際的には上限の８０℃に近い温度を設定して溶解することが好ましい。

上記ブラスト粉の溶解工程において、硫酸ではなく塩酸を用いた場合には、加熱時に塩酸が揮発しやすいうえ、白金も一部溶解してしまうため、白金を十分に分離することができず適切ではない。また、塩酸や硫酸以外の酸や有機酸などを用いることも考えられるが、溶解後の酸処理に多くの手間やコストがかかるうえ、酸の入手容易性や価格を考慮すると、硫酸を用いることが最も簡便で安価であるため好ましい。

次に、回収したろ過澱物３ａを王水に投入し、十分な加熱と撹拌時間を保つことで、残存している白金を溶解することができる。このとき、白金以外の不純物であるコバルトや鉄、ニッケル、クロムなどの金属は残存量が少ないため、これらの溶解に消費される王水の量を抑えることができる。その結果、白金溶解液全体の液量が少なくなるため、同じ白金量であっても得られる溶解液中の白金濃度を高くすることができる。

この白金溶解液をろ過して、残渣をろ過澱物４ａとして分離した後、ろ液４ｂに塩化アンモニウムを添加することにより、白金を塩化白金酸アンモニウム塩として沈殿させることができる。その後ろ過することによって、塩化白金酸アンモニウム塩のろ過澱物５ａを回収することができる。

このとき、白金溶解液の始液濃度が０.５〜１０ｇ／ｌ程度であれば、ろ液５ｂ中に含まれる白金量は始液濃度にかかわらず０.２〜０.３ｇ／ｌの範囲の値となる。従って、白金溶解液の始液濃度が高い方が、全体の白金ロス率としては小さくなり、ろ液５ｂ中に残る白金量も更に処理して白金を回収する必要がなくなる程度にまで少なくなる。

尚、上記説明では白金の溶解に王水を用いる例を挙げたが、塩酸と過酸化水素の混合液である酸化性塩酸溶液を用いても王水の場合と同様に処理でき、且つ同様の効果を得ることができる。

［実施例１］
白金品位約０.５質量％のブラスト粉１００ｋｇ（白金含有量５００ｇ）を、水１２５リットルと７０％硫酸約１２５リットルとを混合した希硫酸溶液に投入し、温度を約７５℃に保持しながら４時間混合撹拌した後、冷却してろ過を行った。ろ液中の白金濃度は１ｍｇ／ｌ以下であり、ろ過澱物は５６ｋｇであった。

次に、上記ろ過澱物である残存ブラスト粉を４００ｇ／ｌとなるように王水１４０リットルに投入し、温度を約８０℃まで上昇させて２時間混合撹拌を行い、白金を王水に溶解した後、冷却してろ過した。ろ液として得られた溶解液中の白金濃度は約３.６ｇ／ｌであり、ろ過澱物中の白金品位は０.０１質量％未満であった。

上記溶解液に、５００ｇの白金を回収するために必要な量以上として塩化アンモニウムを６０ｇ／ｌ相当（８４００ｇ）添加し、白金を塩化白金酸アンモニウムとして沈殿させた後、ろ過して固液分離した。得られたろ液中の白金濃度は約０.３ｇ／ｌであり、塩化アンモニウムでの沈殿形成による白金のロス率、即ち上記ろ液中の白金濃度を王水での白金溶解液中の白金濃度で除した白金のロス率は約８％あった。

［比較例］
白金品位約０.５質量％のブラスト粉１００ｋｇを上記実施例１と同じ４００ｇ／ｌとなるように王水２５０リットルに投入し、温度を約７５℃まで上昇させ、約２時間混合撹拌して白金を王水中に溶解した後、冷却してろ過した。ろ液として回収した溶解液中の白金濃度は約２.０ｇ／ｌであり、ろ過澱物中の白金品位は０.０１質量％未満であった。

次に、上記溶解液に上記実施例１と同様に６０ｇ／ｌ相当の塩化アンモニウムを添加し、白金を塩化白金酸アンモニウムとして沈殿させ、ろ過して分離した。得られたろ液中の白金濃度は約０.３ｇ／ｌであり、ろ液中の白金濃度を王水での溶解液中の白金濃度で除した白金のロス率（塩化アンモニウムでの沈殿形成による白金のロス率）は約１５％であった。

Claims (2)

1. 装置部材のブラスト処理で排出された白金を含むブラスト粉から白金を回収する方法であって、白金を含むブラスト粉を希硫酸に投入し、白金以外の金属を溶解してろ過した後、ろ過澱物を王水又は酸化性塩酸溶液に溶解し、その溶解液に塩化アンモニウムを添加して、白金を塩化白金酸アンモニウム塩として回収することを特徴とするブラスト粉からの白金回収方法。
2. 前記ブラスト粉を希硫酸に投入後、４０℃〜８０℃に加熱し、２時間以上撹拌して白金以外の金属を溶解することを特徴とする、請求項１に記載の白金回収方法。

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