JP2018016822A - 高純度インジウムの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電着インジウム金属を得る電解精製工程と、高純度インジウムおよびドロスを得る塩化精製工程と、をこの順で実施し、ドロスを塩酸に溶解して、塩化インジウム液を得るドロス溶解工程と、塩化インジウム液にアルカリ金属ヨウ化物を加えて、ヨウ化タリウム沈澱物および処理後液を得るヨウ化タリウム沈澱工程と、を更にこの順で実施する高純度インジウムの製造方法である。これにより、上流側の工程に繰返す繰返し物内のタリウムを除去し、インジウムを高純度にする作業を繰り返し行う必要がなくなり、作業能率を向上しながら、高純度インジウムを製造することができる。
【選択図】図1
Description
第2発明の高純度インジウムの製造方法は、第1発明において、前記ドロス溶解工程では、前記ドロスを不均化反応させ、前記塩化インジウム液とともに、第2インジウムスポンジを得、該第2インジウムスポンジを前記塩化精製工程に繰返すことを特徴とする。
第3発明の高純度インジウムの製造方法は、第1発明または第2発明において、前記ドロス溶解工程では、前記塩化精製工程で、前記電着インジウム中のタリウム含有量を5重量ppm未満とするのに必要な前記塩化物の総量の3分の1の量を加えるときまでに生成されたドロスのみが使用されることを特徴とする。
第4発明の高純度インジウムの製造方法は、第1発明から第3発明のいずれかにおいて、前記アルカリ金属ヨウ化物の添加量は、前記塩化インジウム液1L当たり10g以上であることを特徴とする。
第2発明によれば、ドロス溶解工程で、塩化インジウム液とともに第2インジウムスポンジを得て、それを塩化精製工程に繰返すことにより、ヨウ化タリウム沈澱工程での処理量を減らすことができ、さらに能率を向上できる。
第3発明によれば、塩化精製工程で、電着インジウム中のタリウム含有量を5重量ppm未満とするのに必要な塩化物の総量の3分の1の量を加えるときまでに生成されたドロスのみが使用されることにより、タリウムの除去率を落とすことなく、ドロス溶解工程で溶解されるドロスの量を少なくすることができる。溶解されるドロスの量が少なくなることで、作業能率を向上することができる。
第4発明によれば、アルカリ金属ヨウ化物の添加量は、塩化インジウム液1L当たり10g以上であることにより、より効果的にタリウムを沈殿させることができる。
図2には、本発明の実施形態に係る高純度インジウムの製造方法の上流側のフロー図を示す。上流側は従来の製造方法と同じである。図3には従来の高純度インジウムの製造方法の下流側のフロー図を示す。なお、本明細書では、「上流側」と言う表現は、原料に近い側を意味し、「下流側」と言う表現は、所定の工程を経て得られる製品側を意味する。また、製造方法の上流側については、本実施形態に限定されるものではない。
最初に実施される浸出工程は、インジウム含有物からインジウム浸出液を得る工程である。ここでインジウム含有物は、本実施形態における、高純度インジウムの製造方法の原料を意味する。この原料には、亜鉛製錬や鉛製錬の副産物として回収されたインジウム濃縮物、例えば亜鉛製錬工場のカドミウム製造工程を経て濃縮された水酸化インジウム(III)がある。これらは、亜鉛製錬等で原料とした亜鉛精鉱や鉛精鉱の鉱種によって大きな巾があるが、重量基準で数十ppmから数千ppmのタリウムが含まれている。
In2O3+6HCl→2InCl3+3H2O (2)
反応条件は、pHが1未満の強酸性の条件とする。
pH調整工程では、浸出工程で得られたインジウム浸出液から、pH調整液を得る。 塩酸に浸出されて得られたインジウム浸出液を、浸出後1昼夜放置して浸出残渣を十分に沈降させ、上澄み液を分離回収して、水酸化ナトリウム水溶液でpH調整を行い、pHが1〜2に調整されたpH調整液を得る。
第1セメンテーション工程では、pH調整工程で得られたpH調整液から錫を取り除いた浄液後液を得る。第1セメンテーション工程では、まず、pH調整液に亜鉛粉末を添加するかインジウム板を浸漬し、セメンテーション反応によって錫を沈澱させる。そして、沈降分離等の分離処理によってpH調整液から分離して、浄液後液を得る。
第2セメンテーション工程では、第1セメンテーション工程で得られた浄液後液に亜鉛粉末を加えて第1インジウムスポンジを得る。浄液後液に、あらかじめ、浄液後液中のインジウム量に対する当量に対してやや不足する量として計算された量の亜鉛粉末を添加して、浄液後液中のインジウムとのセメンテーション反応を進行させ、第1インジウムスポンジを回収する。なお、このとき第1インジウムスポンジには、タリウムがそのまま含まれている。セメンテーション反応は、式(3)で示すことができる。
2InCl3+3Zn→2In+3ZnCl2 (3)
粗インジウム工程では、第2セメンテーション工程で得られた第1インジウムスポンジから粗インジウムを得る。第1インジウムスポンジを450〜550℃にて熔解し、熔融物に水酸化ナトリウムを添加することにより、インジウムスポンジに含まれる微量の銅、砒素等の不純物を、ソーダスラグとして除去する。ソーダスラグを除去後の熔融物、すなわち粗インジウムは、アノードとして1枚当たり8〜11kgの平板状に鋳込まれる。
図3に示すように、電解精製工程では、粗インジウム工程で得られた粗インジウムから電着インジウムを得る。電解精製工程では、粗インジウムをアノードとし、チタン板をカソードとして、カソード電流密度が50〜130A/m2、アノードの通電日数が4〜6日の条件で、隔膜電解精製が行われる。
塩化精製工程では、電解精製工程で得られた電着インジウムから高純度インジウムを得る。塩化精製工程では、チタン板から剥ぎ取った電着インジウムを350〜360℃で熔融し、塩化剤を小分けにして複数回添加することで塩化精製に処し、電着インジウム中に含まれるタリウムやカドミウムを、塩化物として熔融物の表面に浮かし、浮いた粉状物をドロスとして汲取ることで、タリウムやカドミウムの除去を行い、高純度インジウムを得る。
ドロス溶解工程では、塩化精製工程で取り除かれたドロスから塩化インジウム液を得る。ドロス溶解工程では、ドロス中のインジウムを回収するため、ドロスを塩酸と水で不均化反応させ、塩化インジウム液と第2インジウムスポンジを得ていた。不均化反応は、式(4)で示すことができる。
3InCl→InCl3+2In (4)
本発明に係る高純度インジウムの製造方法は、塩化剤を繰返し添加溶融して得られるドロスにタリウムが濃縮することに着目し、そのドロスに対して対策を講じたところに特徴がある。
本発明に係る高純度インジウムの製造プロセスにおいて、塩化精製工程で、タリウム濃度が112重量ppmの電着インジウムメタル620kgを350℃で加熱熔融し、塩化アンモニウム36kgを18回に分けて加え、添加する毎にドロスを回収し、最終的にドロス103kgとタリウム濃度が5重量ppm未満の高純度インジウム金属540kgを得た。このとき、回収したドロスの平均インジウム濃度は77.7重量%であった。なお、塩化アンモニウムの量は、電着インジウム中に含まれるタリウムの総量を測定し、その総量から計算された量である。
本発明に係る高純度インジウムの製造プロセスにおいて、塩化精製工程で、タリウム濃度が100重量ppmの電着インジウムメタル705kgを350℃で加熱熔融し、塩化アンモニウム44kgを22回に分けて加え、添加する毎にドロスを回収し、最終的にドロス130kgとタリウム濃度が5重量ppm未満の高純度インジウム金属600kgを得た。このとき、回収したドロスの平均インジウム濃度は80.8重量%であった。なお実施例1と同様、塩化アンモニウムの量は、電着インジウム中に含まれるタリウムの総量を測定し、その総量から計算された値である。
従来の高純度インジウムの製造プロセスにおいて、ドロス中のインジウム回収として、ドロスを塩酸と水で不均化反応させ、塩化インジウム液と第2インジウムスポンジを得た。
Claims (4)
- タリウムを含む粗インジウム金属をアノードとし、電解精製して電着インジウム金属を得る電解精製工程と、
該電着インジウムを熔解した熔融物に塩化物を添加して、高純度インジウム、および前記タリウムを含むドロスを得る塩化精製工程と、をこの順で実施する高純度インジウムの製造方法であって、
該高純度インジウムの製造方法は、
前記ドロスを塩酸に溶解して、塩化インジウム液を得るドロス溶解工程と、
前記塩化インジウム液にアルカリ金属ヨウ化物を加えて、ヨウ化タリウム沈澱物および処理後液を得るヨウ化タリウム沈澱工程と、を更にこの順で実施する、
ことを特徴とする高純度インジウムの製造方法。 - 前記ドロス溶解工程では、前記ドロスを不均化反応させ、
前記塩化インジウム液とともに、第2インジウムスポンジを得、
該第2インジウムスポンジを前記塩化精製工程に繰返す、
ことを特徴とする請求項1記載の高純度インジウムの製造方法。 - 前記ドロス溶解工程では、
前記塩化精製工程で、前記電着インジウム中のタリウム含有量を5重量ppm未満とするのに必要な前記塩化物の総量の3分の1の量を加えるときまでに生成されたドロスのみが使用される、
ことを特徴とする請求項1または2記載の高純度インジウムの製造方法。 - 前記アルカリ金属ヨウ化物の添加量は、前記塩化インジウム液1L当たり10g以上である、
ことを特徴とする請求項1から3記載の高純度インジウムの製造方法。
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