JP2014087767A - 煙灰からタリウムを除去する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】銅製錬工程などで生じる煙灰中に含まれる低含有率のタリウムを効率良く分離し除去する方法を提供する。
【解決手段】タリウム含有量０.２％以下の煙灰を、濃度０.５N〜１.５Ｎの硫酸を用い、パルプ濃度を２００g/L未満の煙灰スラリーにしてタリウムを浸出させ、該スラリーを固液分離して残渣中のタリウム含有量を低減する、具体的には、例えば、煙灰のタリウム浸出率を７５％以上にし、あるいはさらに過酸化水素を加えてタリウムを浸出させ、煙灰のタリウム浸出率を８０％以上にして残渣中のタリウム含有量を低減するタリウムの除去方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、銅製錬工程などで生じる煙灰中に含まれる低含有率のタリウムを効率良く分離し除去する方法に関する。

従来、タリウム含有物の処理方法として、タリウム含有物を硫酸で酸化浸出し、該浸出液に還元剤と塩素源を加えてタリウムを塩化物として沈澱させ、これを回収し、共存するカドミウムや鉛を分離除去する工程を経て高純度の金属タリウムを回収する方法が知られている（特開平５−２５５６１号）。また、タリウム含有物を硫酸で還元浸出し、該浸出液を還元処理してタリウム含有沈澱を生成させ、回収した沈澱を硫酸還元浸出工程に戻して含タリウム原料の一部として繰返し処理するタリウムの回収方法が知られている（特開平４−１０３７３１号）。

これらの処理方法は、タリウム含有物からタリウムを回収することを目的にしており、このためタリウム含有量が多い原料（Tl含有量が数％〜数十％）を用いており、また該原料を酸化浸出または還元浸出する際に使用する酸化剤および還元剤の添加量は、原料中のタリウム含有量を予め測定し、その反応当量に対応する量を使用していた。

特開平５−２５５６１号号公報 特開平４−１０３７３１号公報

従来の上記処理方法は、タリウム含有量が数％以上の含有物を処理対象にしているので、タリウム含有量が数％未満の含有物について、タリウム含有量をさらに低減する処理方法としてはあまり実用的ではない。具体的には、含有タリウムが微量（０.２以下）であると、その含有量の測定が容易ではなく、しかも測定精度も低く分析時間も長くかかるので、タリウム含有量を求めてから酸化剤の添加量を定める従来の処理方法は実用的ではなかった。

また、タリウムの反応当量に基いて酸化剤の添加量を定める方法では、タリウム含有量の不明なものについて適用することができない。さらに、タリウムが微量であると酸化剤の添加量も微量であるため、添加した酸化剤がタリウム以外の元素の酸化に消費されると、タリウムに対しては酸化剤不足の影響が大きくなり、タリウムの酸化浸出反応が不十分になることが懸念される。

本発明は、タリウムを分離する従来の処理方法における上記問題を解決したものであり、タリウムが含まれる煙灰から、タリウム含有量が微量でも、効率よくタリウムを分離除去する方法を提供する。

本発明は、以下に示す構成によって上記問題を解決したタリウムの除去方法に関する。
〔１〕タリウム含有量０.２％以下の煙灰を、濃度０.５N〜１.５Ｎの硫酸を用い、パルプ濃度２００g/L未満の煙灰スラリーにしてタリウムを浸出させ、該スラリーを固液分離した残渣中のタリウム含有量を低減することを特徴とするタリウムの除去方法。
〔２〕上記[１]に記載する方法において、パルプ濃度を１００〜１８０g/Lにし、煙灰のタリウム浸出率を７５％以上にして残渣中のタリウム含有量を低減するタリウムの除去方法。
〔３〕上記[１]または上記[２]に記載する方法において、さらに過酸化水素を加えてタリウムを浸出させ、残渣中のタリウム含有量を低減するタリウムの除去方法。
〔４〕上記[３]に記載する方法において、パルプ濃度を１００〜１８０g/Lにし、さらにスラリーの酸化還元電位が４００mV以上になる量の過酸化水素を添加し、煙灰のタリウム浸出率を８０％以上にして残渣中のタリウム含有量を低減するタリウムの除去方法。
〔５〕上記[４]に記載する方法において、パルプ濃度を１００〜１４０g/Lにし、煙灰のタリウム浸出率を８５％以上にして残渣中のタリウム含有量を低減するタリウムの除去方法。
〔６〕銅製錬工程で生じるタリウム含有量０.２％以下の煙灰を処理する上記[１]〜上記[５]の何れかに記載するタリウムの除去方法。

〔具体的な説明〕
以下、本発明を具体的に説明する。なお、％は特に示さない限りwt％である。
本発明の処理方法は、タリウム含有量０.２以下の煙灰を、濃度０.５N〜１.５Ｎの硫酸を用い、パルプ濃度を２００g/L未満の煙灰スラリーにしてタリウムを浸出させ、該スラリーを固液分離した残渣中のタリウム含有量を低減することを特徴とするタリウムの除去方法である。
本発明の処理方法は、好ましくは、上記方法において、パルプ濃度を１００〜１８０g/Lにして煙灰のタリウム浸出率を７５％以上にして残渣中のタリウム含有量を低減するタリウムの除去方法である。

本発明の処理方法はタリウム含有量０.２％以下、好ましくはタリウム含有量０.１％以下の煙灰を処理する。従来の処理方法はタリウム含有量０.２％以下の煙灰スラリーについては適用し難い。一方、本発明の処理方法はタリウム含有量０.２％以下の煙灰スラリーについて効果的にタリウムの含有量を低減することができる。銅製錬工程などではタリウム含有量が０.２％以下の煙灰が多く発生する。本発明の処理方法はこれらの煙灰を処理する方法として最適である。

本発明の処理方法は、タリウム含有量０.２％以下の煙灰を硫酸に懸濁させ、加熱撹拌してタリウムを浸出させる。濃度０.５N〜１.５Ｎの硫酸を用い、パルプ濃度２００g/L未満、好ましくは１００〜１８０g/Lのスラリーにする。

上記パルプ濃度が２００g/L以上では煙灰に含まれるタリウム以外の成分による浸出妨害が顕著になり、タリウムの浸出率が低下する。また、パルプ濃度が２００g/L以上になると過酸化水素を添加したときに、タリウムの浸出率が十分に向上しない。

硫酸濃度が０.５N未満あるいは１.５Ｎを超えると、硫酸タリウムの溶解度が低下して沈澱するのでタリウムの浸出率が低下する。

タリウム含有量０.２％以下の煙灰を、濃度０.５N〜１.５Ｎの硫酸を用い、パルプ濃度を２００g/L未満、好ましくは１００〜１８０g/Lのスラリーにしてタリウムを浸出させると、酸化剤を添加しなくても、煙灰のタリウム浸出率を７５％以上にして、残渣中のタリウム含有量を低減することができる。

従来の処理方法は何れも酸化剤を使用するが、本発明の上記処理方法は酸化剤を使用せずに、硫酸濃度およびパルプ濃度を一定範囲に制御することによって、煙灰のタリウム浸出率を７５％以上にして、残渣中のタリウム含有量を低減することができる。

本発明の処理方法は、タリウム含有量の低い煙灰スラリーについて、酸化剤を使用しなくてもタリウムを効果的に浸出させることができるが、酸化剤を添加すれば、煙灰のタリウムの浸出率をさらに高めることができ、残渣中のタリウム含有量を一層低減することができる。

本発明の第二処理方法は、タリウム含有量０.２％以下の煙灰に濃度０.５〜１.５Ｎの硫酸を添加してパルプ濃度を２００g/L未満の煙灰スラリーにし、過酸化水素を加えてタリウムを浸出させることによって、残渣中のタリウム含有量をさらに低減する方法である。

本発明の第二処理方法においては、好ましくは、パルプ濃度を１００〜１８０g/Lにし、さらにスラリーの酸化還元電位が４００mV以上になる量の過酸化水素を添加してタリウムを浸出させることによって、煙灰のタリウム浸出率を８０％以上にして、残渣中のタリウム含有量を低減することができる。
さらに、パルプ濃度を１００〜１４０g/Lにして、上記酸化還元電位が４００mV以上になる量の過酸化水素を添加してタリウムを浸出させることによって、煙灰のタリウム浸出率を８５％以上にして、残渣中のタリウム含有量を低減することができる。

過酸化水素の添加量はスラリーの酸化還元電位を指標にして定めればよい。添加した過酸化水素がタリウムの酸化以外に消費されても、酸化還元電位を指標にして上記酸化還元電位の範囲になるように過酸化水素の添加量を調整すれば、所望の酸化還元状態にしてタリウムの浸出率を高めることができる。

酸化還元電位が４００mV以上になる量は、例えば、３５wt％濃度の過酸化水素水を用いた場合、煙灰１０ｇ当たり、０.４ml以上の添加量である。

過酸化水素の添加量が少なく、煙灰スラリーの酸化還元電位が４００mV未満であると、タリウムの浸出を妨害しているタリウム以外の元素の溶解を促すことができないので、タリウムの浸出率が十分に向上しない。

なお、硫酸濃度０.５N〜１.５Ｎおよびパルプ濃度２００g/L未満の煙灰スラリーに過酸化水素を添加する場合、３５wt％濃度の過酸化水素水を煙灰１０ｇ当たり４.０ml添加したときの酸化還元電位は約８１０〜８２０mVであり、３０ml添加したときの酸化還元電位は約８３０mVであって、３０ml以上添加しても酸化還元電位は殆ど変わらない。従って酸化還元電位の実用的な範囲は４００mV〜８３０mVであり、３５wt％濃度過酸化水素水を４.０ml超えて添加するのは無駄になる。

以上のように、タリウム含有量０.２％以下の煙灰について、煙灰スラリーの硫酸濃度およびパルプ濃度を調整し、あるいはさらに過酸化水素を添加してタリウムを浸出させた後に該スラリーを固液分離し、濾液と残渣を回収する。

本発明の処理方法によれば、原料中のタリウム含有率が微量でも、煙灰に含まれるタリウムを効率よく浸出除去して処理後の残渣に含まれるタリウム含有量をさらに低減することができる。具体的には、例えばタリウム含有量０.２％以下の煙灰について、処理後の残渣に含まれるタリウム含有量を半減し、あるいはさらに低減することができる。また、本発明の処理方法は原料中のタリウム含有量を測定する必要がなく、迅速に実施することができる。

以下、本発明の実施例を比較例と共に示す。スラリーの酸化還元電位はＯＲＰ電極を用いて測定し、測定値はAg/AgCl基準値で記載した。濾液のタリウム濃度はＩＣＰによって測定した。使用した煙灰に含まれる元素の量を表１に示した。煙灰に含まれるタリウムの浸出率は、タリウム浸出率＝(濾液中タリウム量）／(原料中タリウム量）×100（％）の式によって算出した。残渣中のタリウム含有率は、タリウム含有率＝(残渣中タリウム量)／(残渣量)×100（％）の式によって算出した。

〔実施例１〕
煙灰を濃度０.５Ｎ〜１.５Ｎの硫酸にパルプ濃度１００〜１８０g/Lで懸濁させて６０℃〜７０℃に加熱し、その温度を保ちながら３〜１０時間浸出した。浸出後のスラリー液を濾過して濾液と残渣を分離した。濾液のタリウム濃度を測定してタリウム浸出率を算出し、また残渣のタリウム含有率を算出した。その結果を表２に示した。

〔比較例１〕
濃度２Ｎ〜５Ｎの硫酸を用い、あるいは蒸留水（硫酸濃度０）を用い、パルプ濃度１００〜２００g/Lで懸濁させて６０℃〜７０℃に加熱し、その温度を保ちながら３〜１０時間浸出した。浸出後のスラリー液を濾過して濾液と残渣を分離した。濾液のタリウム濃度を測定してタリウム浸出率を算出し、また残渣のタリウム含有率を算出した。その結果を表２に示した。

表２に示すように、濃度０.５Ｎ〜１.５Ｎの硫酸を用い、パルプ濃度１００〜１８０g/L（２００g/L未満）にして浸出した試料（A1〜A8）は何れもタリウム浸出率７５％以上である。
一方、蒸留水を用いた試料（B1、B5）のタリウム浸出率は、Ｂ１ではTl浸出率５９％、Ｂ５ではTl浸出率５５％であり、本発明の試料（A1〜A8）よりもタリウム浸出率が大幅に低く、従って残渣中のタリウム含有率が高い。

また、パルプ濃度が適正範囲（１００〜１８０g/L）でも硫酸濃度が高い試料（B2〜B4、B6）では、タリウム浸出率が蒸留水を用いた試料（B1、B5）よりも低く、従って残渣中のタリウム含有率が高い。さらに、硫酸濃度が適正範囲（０.５Ｎ〜１.５Ｎ）でもパルプ濃度が高い（２００g/L）試料（B8〜B10）では、タリウム浸出率が５５％以下であって大幅に低い。これらの結果から、パルプ濃度および硫酸濃度の何れかが適正範囲より高いと、タリウム浸出率は向上せず、むしろ低下することが分かる。

〔実施例２〕
煙灰を濃度０.５Ｎ〜１.５Ｎの硫酸にパルプ濃度１００〜１８０g/Lで懸濁させ、濃度３５％過酸化水素水を酸化還元電位が表３に示す範囲になるように少しづつ３時間かけて添加した以外は、実施例１と同様な方法でタリウムを浸出した。その結果を表３に示した。

〔比較例２〕
濃度３Ｎ硫酸を用い、あるいはパルプ濃度２００g/Lまたは４００g/Lに調整し、濃度３５％過酸化水素水を酸化還元電位が表３に示す範囲になるように少しづつ３時間かけて添加した以外は、実施例１と同様な方法でタリウムを浸出した。その結果を表３に示した。

表３に示すように、濃度０.５Ｎ〜１.５Ｎの硫酸を用い、パルプ濃度１００〜１４０g/Lに調整し、酸化還元電位が４００mV以上になるように過酸化水素を添加した試料（A9〜A11、A13〜A16）は何れもタリウム浸出率が８５％以上であり、タリウム浸出率が格段に高く、残渣中のタリウム含有率が格段に低い。また、酸化還元電位が３４０〜４００mVになるように過酸化水素を添加した試料（A12）、およびパルプ濃度を１８０g/Lに調整した試料（A17〜A19）は、何れも実施例１の試料よりも残渣中のタリウム含有率が低い。

一方、パルプ濃度および硫酸濃度の何れかが適正範囲より高い比較例２の試料は、何れもタリウム浸出率は７５%より低く、過酸化水素を添加してもタリウム浸出率を高めることができない。

Claims (6)

1. タリウム含有量０.２％以下の煙灰を、濃度０.５N〜１.５Ｎの硫酸を用い、パルプ濃度２００g/L未満の煙灰スラリーにしてタリウムを浸出させ、該スラリーを固液分離した残渣中のタリウム含有量を低減することを特徴とするタリウムの除去方法。
   
2. 請求項１に記載する方法において、パルプ濃度を１００〜１８０g/Lにし、煙灰のタリウム浸出率を７５％以上にして残渣中のタリウム含有量を低減するタリウムの除去方法。
   
3. 請求項１または請求項２に記載する方法において、さらに過酸化水素を加えてタリウムを浸出させ、残渣中のタリウム含有量を低減するタリウムの除去方法。
   
4. 請求項３に記載する方法において、パルプ濃度を１００〜１８０g/Lにし、さらにスラリーの酸化還元電位が４００mV以上になる量の過酸化水素を添加し、煙灰のタリウム浸出率を８０％以上にして残渣中のタリウム含有量を低減するタリウムの除去方法。
   
5. 請求項４に記載する方法において、パルプ濃度を１００〜１４０g/Lにし、煙灰のタリウム浸出率を８５％以上にして残渣中のタリウム含有量を低減するタリウムの除去方法。
   
6. 銅製錬工程で生じるタリウム含有量０.２％以下の煙灰を処理する請求項１〜請求項５の何れかに記載するタリウムの除去方法。