JP2021079309A - 金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤、及び金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】水に対する溶解度が低く、低粘度であり、優れた抽出性能を有する金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤を提供する。【解決手段】式１：Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）ａＣＯ（ＣＨ２）ｂＣＨ３（ａおよびｂは、互いに独立して０以上の整数であり、関係：５≦（ａ＋ｂ）≦９を満たす）で表される化合物を、金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤として用いる。【選択図】図１
Description
本発明は、金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤、及び金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出方法に関する。
鉱山資源に含まれる有価金属の湿式精錬工程や、廃棄物からの有価金属回収プロセスにおいて、水溶液中の目的金属イオンを油の相（有機相）に抽出することによって他の金属と分離する「液液抽出（溶媒抽出）」が、広く用いられている。
近年の携帯電話やモバイル情報機器の爆発的な普及に伴い、廃棄される各種電子機器類の素子に含まれる貴金属、特に金（Ａｕ（ＩＩＩ））の量は無視できない量に膨張しており、その一方で需要供給の関係から貴金属の価格は高騰している。このため、貴金属の採掘から精錬までを高収率・低コストのプロセスで行う重要性が再認識されている。その一方で、廃棄された各種電子機器は第二の貴金属類の供給源として「都市鉱山」と呼ばれて注目されている。このように、現在のＩＴに支えられた社会では、需要が急騰している金（Ａｕ（ＩＩＩ））をはじめとする貴金属の精錬や分離回収技術の改良が強く求められている。
金（Ａｕ（ＩＩＩ））の液液抽出（溶媒抽出）では、塩酸水溶液に浸出した金（Ａｕ（ＩＩＩ））を有機物（抽出剤）中に移行して分離するという、いわゆるイオン溶媒和形式の抽出分離を行うのが一般的である。この際に用いられる有機物（抽出剤）には、（１）抽出剤の単位量当たりに移行する金（Ａｕ（ＩＩＩ））の量が多い、（２）抽出剤に移行した金（Ａｕ（ＩＩＩ））を例えばシュウ酸のような還元剤を用いて固体として回収することができる、（３）引火点が高く工業的に安全性が高い、（４）水への溶解度が低く、抽出操作を繰り返す過程で損失量が少ない、（５）比較的粘性が低く水溶液との混和や抽出操作が容易である、などの性質が求められる。
従来、このような金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤としては、ジブチルカルビトール（ＤＢＣ）やメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）が広く用いられている。塩酸系に含まれる貴金属の高選択的かつ高容量の抽出剤としてのＤＢＣの使用は１９７０年前後に提案され、その後カナダのＩｎｃｏ社（現Ｖａｌｅ Ｉｎｃｏ社）の金精錬業で実用化されて以来、世界的に普及した。特許文献１及び特許文献２に記載されているように、ＤＢＣまたはＭＩＢＫを用いた貴金属の液液抽出はさらに改良が試みられている。
ＤＢＣは、上述の抽出剤に求められる性質（１）、（２）、（３）を備える点で優れている。しかしながら、ＤＢＣはわずかに水に溶けるため（溶解度：３ｇ／Ｌ）、上記性質（４）の観点からは理想的とは言えず、また、粘性がやや高い（粘度：２．４ｍＰａ・ｓ）ため、上記性質（５）の観点では問題がある。一方、ＭＩＢＫはＤＢＣに比べて粘性は低いが（粘度：０．６０ｍＰａ・ｓ）、水への溶解度が高く（溶解度：１９ｇ／Ｌ）、上記性質（１）〜（５）を総合的に評価した場合には問題がある。
そこで、特許文献３〜６や非特許文献１〜３に記載されているように、本発明者らによってＤＢＣとＭＩＢＫに代わる抽出剤が探索され、様々な化合物が提案されている。
"Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ａｒｏｍａｔｉｃ ｅｔｈｅｒｓ ｏｎ ｔｈｅｉｒ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ Ａｕ（ＩＩＩ） ｆｒｏｍ ａｃｉｄｉｃ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｍｅｄｉａ"， Ｔａｔｓｕｙａ Ｏｓｈｉｍａ， Ｔａｋａｓｈｉ Ｈｏｒｉｕｃｈｉ， Ｋｉｙｏｈａｒｕ Ｍａｔｓｕｚａｋｉ， Ｋａｏｒｕ Ｏｈｅ， Ｈｙｄｒｏｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ １８３（２０１９）２０７−２１２
"Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｕ（ＩＩＩ） ｆｒｏｍ ｏｔｈｅｒ ｐｒｅｃｉｏｕｓ ａｎｄ ｂａｓｅ ｍｅｔａｌｓ ｕｓｉｎｇ １−ｍｅｔｈｏｘｙ−２−ｏｃｔｏｘｙｂｅｎｚｅｎｅ ｉｎ ａｃｉｄｉｃ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｍｅｄｉａ"， Ｔａｋａｓｈｉ Ｈｏｒｉｕｃｈｉ， Ｔａｔｓｕｙａ Ｏｓｈｉｍａ， Ｙｏｓｈｉｎａｒｉ Ｂａｂａ， Ｈｙｄｒｏｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ １７８（２０１８）１７６−１８０
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しかしながら、ＤＢＣ及びＭＩＢＫを代替できる程度に上記性質（４）及び（５）が改良された、優れた金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤は、いまだ見出されていない。そこで本発明は、水に対する溶解度が低く、低粘度であり、優れた抽出性能を有する金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題に鑑み、鋭意検討を行った。その過程で、金（Ａｕ（ＩＩＩ））の液液抽出に用いられる抽出剤として有効な化合物をさらに探索した結果、特定の含酸素化合物が有用であることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明によれば、以下のものが提供される：
（１）式１：Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）ａＣＯ（ＣＨ２）ｂＣＨ３（ａおよびｂは、互いに独立して０以上の整数であり、関係：５≦（ａ＋ｂ）≦９を満たす）で表される化合物の少なくとも１つを含む、金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤；
（２）式１中のａまたはｂのいずれかが０である、上記（１）に記載の金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤；
（３）前記化合物が、２−オクタノン、２−ノナノンおよび／または２−ウンデカノンを含む、上記（１）または（２）に記載の金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤；
（４）以下の工程１および工程２を含む、金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出方法：
（工程１）金（Ａｕ（ＩＩＩ））を含有する酸性の水溶液と、上記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤とを混合する工程；
（工程２）前記工程１で得られた混合物を攪拌することにより、金（Ａｕ（ＩＩＩ））を前記抽出剤に移行させて、金（Ａｕ（ＩＩＩ））が前記抽出剤を含む相に移行した溶液を得る工程。
（１）式１：Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）ａＣＯ（ＣＨ２）ｂＣＨ３（ａおよびｂは、互いに独立して０以上の整数であり、関係：５≦（ａ＋ｂ）≦９を満たす）で表される化合物の少なくとも１つを含む、金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤；
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（３）前記化合物が、２−オクタノン、２−ノナノンおよび／または２−ウンデカノンを含む、上記（１）または（２）に記載の金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤；
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（工程１）金（Ａｕ（ＩＩＩ））を含有する酸性の水溶液と、上記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤とを混合する工程；
（工程２）前記工程１で得られた混合物を攪拌することにより、金（Ａｕ（ＩＩＩ））を前記抽出剤に移行させて、金（Ａｕ（ＩＩＩ））が前記抽出剤を含む相に移行した溶液を得る工程。
本発明に係る金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤は、（１）抽出剤の単位量当たりに移行する金（Ａｕ（ＩＩＩ））の量が多い、（２）抽出剤に移行した金（Ａｕ（ＩＩＩ））を例えばシュウ酸のような還元剤を用いて固体として回収することができる、（３）引火点が高く工業的に安全性が高い、（４）水への溶解度が低く、抽出操作を繰り返す過程で損失量が少ない、（５）比較的粘性が低く水溶液との混和や抽出操作が容易である、などの性質をバランスよく備える点で、従来の抽出剤よりも優れる。したがって本発明によれば、工業的に改良された金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤、及び金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出方法が提供されうる。
本発明の一形態によれば、式１：Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）ａＣＯ（ＣＨ２）ｂＣＨ３（ａおよびｂは、互いに独立して０以上の整数であり、関係：５≦（ａ＋ｂ）≦９を満たす）で表される化合物の少なくとも１つを含む、金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤が提供される。
また、本発明の他の形態によれば、以下の工程１および工程２を含む、金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出方法が提供される：
（工程１）金（Ａｕ（ＩＩＩ））を含有する酸性の溶液と、上記上述した本発明の一形態に係る金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤とを混合する工程；
（工程２）前記工程１で得られた混合物を攪拌することにより、金（Ａｕ（ＩＩＩ））を前記抽出剤に移行させて、金（Ａｕ（ＩＩＩ））が前記抽出剤を含む相に移行した溶液を得る工程。
（工程１）金（Ａｕ（ＩＩＩ））を含有する酸性の溶液と、上記上述した本発明の一形態に係る金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤とを混合する工程；
（工程２）前記工程１で得られた混合物を攪拌することにより、金（Ａｕ（ＩＩＩ））を前記抽出剤に移行させて、金（Ａｕ（ＩＩＩ））が前記抽出剤を含む相に移行した溶液を得る工程。
［１．抽出対象］
本発明に係る金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤が適用されて金の抽出方法が実施される対象は、金（Ａｕ（ＩＩＩ））を含有する酸性の水溶液（金（Ａｕ（ＩＩＩ））含有酸性水溶液）である。言い換えれば、本発明に係る金の抽出方法において、抽出前の金（Ａｕ（ＩＩＩ））は、酸性の水溶液中に存在する。本発明において、金（Ａｕ（ＩＩＩ））含有酸性水溶液としては通常は金（Ａｕ（ＩＩＩ））が溶解した塩酸水溶液を用いる。本発明において用いられる金（Ａｕ（ＩＩＩ））含有酸性水溶液における金（Ａｕ（ＩＩＩ））濃度は特に制限されないが、一般的には０．０１×１０−３ｍｏｌ／ｄｍ３以上１０００×１０−３ｍｏｌ／ｄｍ３以下であり、好ましくは０．０１×１０−３ｍｏｌ／ｄｍ３以上５００×１０−３ｍｏｌ／ｄｍ３以下であり、より好ましくは０．１×１０−３ｍｏｌ／ｄｍ３以上２００×１０−３ｍｏｌ／ｄｍ３以下に設定される。本発明において用いられる金（Ａｕ（ＩＩＩ））含有酸性水溶液の酸性度にも特に制限はないが、一般的には塩酸濃度として０．０１ｍｏｌ／ｄｍ３以上１２ｍｏｌ／ｄｍ３以下であり、好ましくは０．１ｍｏｌ／ｄｍ３以上１０ｍｏｌ／ｄｍ３以下に設定される。ただし、金（Ａｕ（ＩＩＩ））含有酸性水溶液を酸性とするための酸は塩酸（塩化水素）に限られず、金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出に悪影響を及ぼさない限り、塩化物イオンを十分に含む他の酸性水溶液も同様に用いられうる。
本発明に係る金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤が適用されて金の抽出方法が実施される対象は、金（Ａｕ（ＩＩＩ））を含有する酸性の水溶液（金（Ａｕ（ＩＩＩ））含有酸性水溶液）である。言い換えれば、本発明に係る金の抽出方法において、抽出前の金（Ａｕ（ＩＩＩ））は、酸性の水溶液中に存在する。本発明において、金（Ａｕ（ＩＩＩ））含有酸性水溶液としては通常は金（Ａｕ（ＩＩＩ））が溶解した塩酸水溶液を用いる。本発明において用いられる金（Ａｕ（ＩＩＩ））含有酸性水溶液における金（Ａｕ（ＩＩＩ））濃度は特に制限されないが、一般的には０．０１×１０−３ｍｏｌ／ｄｍ３以上１０００×１０−３ｍｏｌ／ｄｍ３以下であり、好ましくは０．０１×１０−３ｍｏｌ／ｄｍ３以上５００×１０−３ｍｏｌ／ｄｍ３以下であり、より好ましくは０．１×１０−３ｍｏｌ／ｄｍ３以上２００×１０−３ｍｏｌ／ｄｍ３以下に設定される。本発明において用いられる金（Ａｕ（ＩＩＩ））含有酸性水溶液の酸性度にも特に制限はないが、一般的には塩酸濃度として０．０１ｍｏｌ／ｄｍ３以上１２ｍｏｌ／ｄｍ３以下であり、好ましくは０．１ｍｏｌ／ｄｍ３以上１０ｍｏｌ／ｄｍ３以下に設定される。ただし、金（Ａｕ（ＩＩＩ））含有酸性水溶液を酸性とするための酸は塩酸（塩化水素）に限られず、金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出に悪影響を及ぼさない限り、塩化物イオンを十分に含む他の酸性水溶液も同様に用いられうる。
［２．抽出剤］
本発明によれば、金（Ａｕ（ＩＩＩ））は酸性水溶液から抽出剤に移行することができる。このような本発明の抽出剤は、式１：Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）ａＣＯ（ＣＨ２）ｂＣＨ３（（ａおよびｂは、互いに独立して０以上の整数であり、関係：５≦（ａ＋ｂ）≦９を満たす）で表される化合物である。本発明において用いられる抽出剤としては、上記式１で表される化合物を単独で使用してもよく、上記式１で表される化合物の２つ以上を併用してもよい。
本発明によれば、金（Ａｕ（ＩＩＩ））は酸性水溶液から抽出剤に移行することができる。このような本発明の抽出剤は、式１：Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）ａＣＯ（ＣＨ２）ｂＣＨ３（（ａおよびｂは、互いに独立して０以上の整数であり、関係：５≦（ａ＋ｂ）≦９を満たす）で表される化合物である。本発明において用いられる抽出剤としては、上記式１で表される化合物を単独で使用してもよく、上記式１で表される化合物の２つ以上を併用してもよい。
上記式１で表される化合物のなかでも、金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出性能が優れるという観点からは、２−オクタノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）５ＣＯＣＨ３）、２−ノナノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）６ＣＯＣＨ３）、３−ノナノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）５ＣＯＣＨ２ＣＨ３）、２−デカノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）７ＣＯＣＨ３）、２−ウンデカノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）８ＣＯＣＨ３）が好ましく、２−オクタノン、２−ノナノン、３−ノナノン、２−ウンデカノンがより好ましく、２−オクタノン、２−ノナノン、３−ノナノンがさらに好ましい。また、上記式１で表される化合物のなかでも、価格が安価であるという観点からは、２−オクタノン、２−ノナノン、２−デカノン、２−ウンデカノン、３−オクタノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）４ＣＯＣＨ２ＣＨ３）、５−ノナノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）３ＣＯ（ＣＨ２）３ＣＨ３）が有利である。
続いて、本発明に係る抽出剤である２−オクタノン、２−ノナノン及び２−ウンデカノンのモル質量および２０℃の水に対する溶解度を、ＤＢＣ及びＭＩＢＫと比較して下記の表１に示す。
表１に示すように、２−オクタノン、２−ノナノン及び２−ウンデカノンは、水への溶解度が低い点で、液液抽出法において従来広く用いられてきた抽出剤であるＤＢＣやＭＩＢＫよりも好ましいことがわかる。
また、本発明に係る抽出剤である２−オクタノン、２−ノナノン及び２−ウンデカノンの引火点を、ＭＩＢＫと比較して下記の表２に示す。
表２に示すように、２−オクタノン、２−ノナノン及び２−ウンデカノンは、引火点が比較的高いという点でＭＩＢＫよりも好ましい抽出剤といえ、さらには引火点が７０℃以上である２−ノナノンまたは２−ウンデカノンはより好ましい抽出剤であるといえる。
さらに、本発明に係る抽出剤である２−オクタノン、２−ノナノン及び２−ウンデカノンの粘度を、ＤＢＣと比較して下記の表３に示す。
表３に示すように、粘度が低い点で２−オクタノン、２−ノナノン及び２−ウンデカノンはＤＢＣよりも好ましいといえる。
以上の通り、本発明に係る抽出剤を構成する化合物としては、総合的に評価すれば、式１で表される２−ケトン化合物（式１において、ａまたはｂのいずれかが０である化合物）が好ましく、２−オクタノン、２−ノナノン、２−デカノン、２−ウンデカノンがより好ましく、２−ノナノン、２−デカノン、２−ウンデカノンが特に好ましい。
［３．金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出方法］
本発明に係る金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出方法は、以下の工程１および工程２を含む点に特徴がある。
本発明に係る金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出方法は、以下の工程１および工程２を含む点に特徴がある。
（工程１）金（Ａｕ（ＩＩＩ））を含有する酸性の水溶液と、上述した本発明の一形態に係る金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤とを混合する工程；
（工程２）前記工程１で得られた混合物を攪拌することにより、金（Ａｕ（ＩＩＩ））を前記抽出剤に移行させて、金（Ａｕ（ＩＩＩ））が前記抽出剤を含む相に移行した溶液を得る工程。
（工程２）前記工程１で得られた混合物を攪拌することにより、金（Ａｕ（ＩＩＩ））を前記抽出剤に移行させて、金（Ａｕ（ＩＩＩ））が前記抽出剤を含む相に移行した溶液を得る工程。
以下、当該抽出方法について、工程順に説明する。
［３−１．工程１］
工程１においては、金（Ａｕ（ＩＩＩ））を含有する酸性の水溶液と、本発明に係る金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤とを混合する。これにより、金（Ａｕ（ＩＩＩ））抽出用組成物が得られる。
工程１においては、金（Ａｕ（ＩＩＩ））を含有する酸性の水溶液と、本発明に係る金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤とを混合する。これにより、金（Ａｕ（ＩＩＩ））抽出用組成物が得られる。
ここで、工程１において用いられる金（Ａｕ（ＩＩＩ））含有酸性溶液及び金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤については、上述の通りである。また、工程１において得られる金（Ａｕ（ＩＩＩ））抽出用組成物に含まれる上記金（Ａｕ（ＩＩＩ））含有酸性水溶液と上記抽出剤との割合は制限されないが、一般的には体積比（上記金（Ａｕ（ＩＩＩ））含有酸性水溶液：上記抽出剤）が１０００：１〜１：１００、好ましくは１００：１〜１：１０、より好ましくは５０：１〜１：２となるように両者を混合する。
［３−２．工程２］
工程２においては、上記工程１で得られた混合物を攪拌する。これにより、水相（金（Ａｕ（ＩＩＩ））含有酸性水溶液）と油相（抽出剤）とが接触・混和する。その結果、この工程２では、金（Ａｕ（ＩＩＩ））が上記水相から上記抽出剤に選択的に移行する。その結果、金（Ａｕ（ＩＩＩ））が前記抽出剤を含む相に移行した溶液が得られる。なお、当該溶液において、金（Ａｕ（ＩＩＩ））は、金（Ａｕ（ＩＩＩ））−抽出剤複合体の形態で存在するものと考えられる。すなわち工程２は、金（Ａｕ（ＩＩＩ））を他の金属イオンなどの水相溶解物から分離して抽出剤に選択的に蓄積する工程であるといえる。
工程２においては、上記工程１で得られた混合物を攪拌する。これにより、水相（金（Ａｕ（ＩＩＩ））含有酸性水溶液）と油相（抽出剤）とが接触・混和する。その結果、この工程２では、金（Ａｕ（ＩＩＩ））が上記水相から上記抽出剤に選択的に移行する。その結果、金（Ａｕ（ＩＩＩ））が前記抽出剤を含む相に移行した溶液が得られる。なお、当該溶液において、金（Ａｕ（ＩＩＩ））は、金（Ａｕ（ＩＩＩ））−抽出剤複合体の形態で存在するものと考えられる。すなわち工程２は、金（Ａｕ（ＩＩＩ））を他の金属イオンなどの水相溶解物から分離して抽出剤に選択的に蓄積する工程であるといえる。
工程２において採用される、攪拌翼や振盪装置などの攪拌手段、攪拌強度（エネルギー、消費電力）は、上記水相と上記油相とを十分混和するように抽出規模に応じて適宜選択される。工程２を行う温度も特に制限されないが、一般的には上記抽出剤の引火点または沸点よりも十分に低いが過剰な冷却コストを必要としない温度下で、好ましくは１０℃以上４０℃以下の温度下で、より好ましくは２０℃以上３５℃以下の温度下で行う。攪拌時間は、抽出剤に応じた最大濃度となるように金（Ａｕ（ＩＩＩ））が上記抽出剤に移行するために十分な長さであれば制限されないが、一般的には１０分間以上７６時間以下、好ましくは１０分間以上４８時間以下、より好ましくは１時間以上３０時間以下かけて攪拌する。
［３−３．還元・金（Ａｕ）の回収］
工程１及び工程２を経て、抽出剤に応じた最大濃度となるように金（Ａｕ（ＩＩＩ））が上記抽出剤に移行し、金（Ａｕ（ＩＩＩ））が前記抽出剤を含む相に移行した溶液が得られる。その後、この溶液を還元条件とすることで、当該溶液から金（Ａｕ（ＩＩＩ））を析出することができる。具体的には、上記溶液を水相から常法により分離し、分離された溶液と還元剤とを接触させることによって、上記析出を進行させる。上記還元剤としては貴金属の溶液抽出において従来使用されてきた化合物が特に制限なく使用されうる。このような還元剤としては、シュウ酸水溶液、シュウ酸ナトリウムなどのシュウ酸塩の水溶液が一般的である。
工程１及び工程２を経て、抽出剤に応じた最大濃度となるように金（Ａｕ（ＩＩＩ））が上記抽出剤に移行し、金（Ａｕ（ＩＩＩ））が前記抽出剤を含む相に移行した溶液が得られる。その後、この溶液を還元条件とすることで、当該溶液から金（Ａｕ（ＩＩＩ））を析出することができる。具体的には、上記溶液を水相から常法により分離し、分離された溶液と還元剤とを接触させることによって、上記析出を進行させる。上記還元剤としては貴金属の溶液抽出において従来使用されてきた化合物が特に制限なく使用されうる。このような還元剤としては、シュウ酸水溶液、シュウ酸ナトリウムなどのシュウ酸塩の水溶液が一般的である。
上記溶液から析出した金（Ａｕ（ＩＩＩ））は回収され、適宜洗浄される。こうして粉末として回収された金（Ａｕ）は各種製品に加工される。金（Ａｕ）が回収された後の溶液は、上記工程１にリサイクルされることで、抽出剤として再利用されうる。本発明において用いられる抽出剤は水への溶解度が低いことから、抽出剤を再利用して上記工程１及び工程２を繰り返す過程での抽出剤の損失が少ない。したがって、本発明に係る金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤及び抽出方法を用いた金（Ａｕ）の回収は工業的に有利である。
以下、本発明に係る金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤、及び金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出方法の利用の例について、実施例を用いて具体的に説明するが、本発明は以下の例に制限されない。
［実施例１：本発明に係る抽出剤の種類と塩酸濃度との関係］
水相に１．０×１０−３ｍｏｌ／ｄｍ３のＡｕ（ＩＩＩ）を含む０．１〜８．０ｍｏｌ／ｄｍ３塩酸溶液をそれぞれ５．０ｃｍ３ずつ調製し、水相（金（Ａｕ（ＩＩＩ））含有酸性水溶液）とした。ここでは、２−オクタノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）５ＣＯＣＨ３）、２−ノナノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）６ＣＯＣＨ３）、及び２−ウンデカノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）８ＣＯＣＨ３）の各１．０ｃｍ３を抽出剤（有機相）として用いた。両相（体積比５：１）を３０ｃｍ３三スクリューキャップ付きサンプル管に加えて混合し（工程１）、３０℃の恒温槽中で２４時間かけて振盪した（工程２）。振盪後、水相を分取し、振盪前後の水相中のＡｕ（ＩＩＩ）濃度を原子吸光光度計で測定した。水相中のＡｕ（ＩＩＩ）濃度の減少から、有機相へのＡｕ（ＩＩＩ）の抽出率を算出した。
水相に１．０×１０−３ｍｏｌ／ｄｍ３のＡｕ（ＩＩＩ）を含む０．１〜８．０ｍｏｌ／ｄｍ３塩酸溶液をそれぞれ５．０ｃｍ３ずつ調製し、水相（金（Ａｕ（ＩＩＩ））含有酸性水溶液）とした。ここでは、２−オクタノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）５ＣＯＣＨ３）、２−ノナノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）６ＣＯＣＨ３）、及び２−ウンデカノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）８ＣＯＣＨ３）の各１．０ｃｍ３を抽出剤（有機相）として用いた。両相（体積比５：１）を３０ｃｍ３三スクリューキャップ付きサンプル管に加えて混合し（工程１）、３０℃の恒温槽中で２４時間かけて振盪した（工程２）。振盪後、水相を分取し、振盪前後の水相中のＡｕ（ＩＩＩ）濃度を原子吸光光度計で測定した。水相中のＡｕ（ＩＩＩ）濃度の減少から、有機相へのＡｕ（ＩＩＩ）の抽出率を算出した。
図１に結果を示す（横軸：塩酸濃度の対数、縦軸：抽出率）。塩酸濃度の増加とともに、各ケトン化合物によるＡｕ（ＩＩＩ）の抽出率は増加した。抽出率の序列は２−オクタノン＞２−ノナノン＞２−ウンデカノンの序列となり、炭素数の少ない化合物を用いるほどＡｕ（ＩＩＩ）の抽出率が大きくなることが示された。
［実施例２：抽出剤として各種ノナノンを用いた金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出］
水相に１．０×１０−３ｍｏｌ／ｄｍ３のＡｕ（ＩＩＩ）を含む０．１〜８．０ｍｏｌ／ｄｍ３塩酸溶液を５．０ｃｍ３ずつ調製し、水相（金（Ａｕ（ＩＩＩ）含有酸性水溶液）とした。ここでは、２−ノナノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）６ＣＯＣＨ３）、３−ノナノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）５ＣＯ（ＣＨ２）１ＣＨ３）、４−ノナノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）４ＣＯ（ＣＨ２）２ＣＨ３）、５−ノナノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）３ＣＯ（ＣＨ２）３ＣＨ３）のそれぞれを抽出剤として用いた。それぞれの抽出剤（有機相・油相）１．０ｃｍ３と水相とを、体積比（水相：油相）が５：１となるように３０ｃｍ３三スクリューキャップ付きサンプル管に加えて混合し（工程１）、３０℃の恒温槽中で２４時間かけて振盪した（工程２）。振盪後、水相を分取し、振盪前後の水相中のＡｕ（ＩＩＩ）濃度を原子吸光光度計で測定した。水相中のＡｕ（ＩＩＩ）濃度の減少から、有機相（抽出剤・油相）へのＡｕ（ＩＩＩ）の抽出率を算出した。
水相に１．０×１０−３ｍｏｌ／ｄｍ３のＡｕ（ＩＩＩ）を含む０．１〜８．０ｍｏｌ／ｄｍ３塩酸溶液を５．０ｃｍ３ずつ調製し、水相（金（Ａｕ（ＩＩＩ）含有酸性水溶液）とした。ここでは、２−ノナノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）６ＣＯＣＨ３）、３−ノナノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）５ＣＯ（ＣＨ２）１ＣＨ３）、４−ノナノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）４ＣＯ（ＣＨ２）２ＣＨ３）、５−ノナノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）３ＣＯ（ＣＨ２）３ＣＨ３）のそれぞれを抽出剤として用いた。それぞれの抽出剤（有機相・油相）１．０ｃｍ３と水相とを、体積比（水相：油相）が５：１となるように３０ｃｍ３三スクリューキャップ付きサンプル管に加えて混合し（工程１）、３０℃の恒温槽中で２４時間かけて振盪した（工程２）。振盪後、水相を分取し、振盪前後の水相中のＡｕ（ＩＩＩ）濃度を原子吸光光度計で測定した。水相中のＡｕ（ＩＩＩ）濃度の減少から、有機相（抽出剤・油相）へのＡｕ（ＩＩＩ）の抽出率を算出した。
図２に結果を示す（横軸：塩酸濃度の対数、縦軸：抽出率）。２−ノナノンおよび３−ノナノンについては、塩酸濃度の増加とともにＡｕ（ＩＩＩ）の抽出率は増加した。４−ノナノン、５−ノナノンについては水相中のＡｕ（ＩＩＩ）濃度は広い範囲で減少し、抽出されたものと算出された。これらの結果より２−ノナノン、３−ノナノン、４−ノナノン、５−ノナノンのいずれもがＡｕ（ＩＩＩ）の抽出剤として機能することが確認された。
また、２−ノナノンまたは３−ノナノンを用いた場合には抽出液の変色が観察されなかったため、抽出の過程（工程１、工程２）で金（Ａｕ（ＩＩＩ））の化学種が変化しなかったと推測できる。したがって、特に２−ノナノンと３−ノナノンは抽出剤として有利であると考えられる。
［実施例３：２−ノナノンを抽出剤として用いた各種金属の抽出］
水相に１．０×１０−３ｍｏｌ／ｄｍ３のＡｕ（ＩＩＩ）、Ｐｄ（ＩＩ）、Ｐｔ（ＩＶ）、Ｆｅ（ＩＩＩ）、Ｇａ（ＩＩＩ）、Ｉｎ（ＩＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）、Ｃｕ（ＩＩ）、またはＺｎ（ＩＩ）を含み、濃度の異なる３種の塩酸水溶液（濃度はそれぞれ０．１ｍｏｌ／ｄｍ３、１．０ｍｏｌ／ｄｍ３、または５．０ｍｏｌ／ｄｍ３）を５．０ｃｍ３ずつ調製し、水相とした。ここでは、２−ノナノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）６ＣＯＣＨ３）の１．０ｃｍ３を有機相とした。両相（体積比５：１）を３０ｃｍ３三スクリューキャップ付きサンプル管に加えて混合し、３０℃の恒温槽中で２４時間かけて振盪した。振盪後、水相を分取し、振盪前後の水相中の金属濃度を原子吸光光度計で測定した。水相中の金属濃度の減少から、有機相への各金属の抽出率を算出した。
水相に１．０×１０−３ｍｏｌ／ｄｍ３のＡｕ（ＩＩＩ）、Ｐｄ（ＩＩ）、Ｐｔ（ＩＶ）、Ｆｅ（ＩＩＩ）、Ｇａ（ＩＩＩ）、Ｉｎ（ＩＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）、Ｃｕ（ＩＩ）、またはＺｎ（ＩＩ）を含み、濃度の異なる３種の塩酸水溶液（濃度はそれぞれ０．１ｍｏｌ／ｄｍ３、１．０ｍｏｌ／ｄｍ３、または５．０ｍｏｌ／ｄｍ３）を５．０ｃｍ３ずつ調製し、水相とした。ここでは、２−ノナノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）６ＣＯＣＨ３）の１．０ｃｍ３を有機相とした。両相（体積比５：１）を３０ｃｍ３三スクリューキャップ付きサンプル管に加えて混合し、３０℃の恒温槽中で２４時間かけて振盪した。振盪後、水相を分取し、振盪前後の水相中の金属濃度を原子吸光光度計で測定した。水相中の金属濃度の減少から、有機相への各金属の抽出率を算出した。
図３に結果を示す（縦軸：抽出率）。塩酸の濃度に関わらず金Ａｕ（ＩＩＩ）に対して工業的に有利な抽出率が達成された。その一方で、Ｆｅ（ＩＩＩ）及びＧａ（ＩＩＩ）は高濃度塩酸溶液（濃度：５．０ ｍｏｌ／ｄｍ３）では抽出が可能であったものの、その他の塩酸水溶液（濃度：０．１ ｍｏｌ／ｄｍ３、濃度：１．０ｍｏｌ／ｄｍ３）では有用な抽出率が達成されなかった。また、Ｐｄ（ＩＩ）、Ｐｔ（ＩＶ）、Ｉｎ（ＩＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）、Ｃｕ（ＩＩ）、Ｚｎ（ＩＩ）では工業的に意義のある抽出を行うことができなかった。この結果から、本発明に係る抽出剤は、金（Ａｕ（ＩＩＩ））に対する特異性が高い抽出剤として機能することが理解できる。
［実施例４：本発明に係る金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出方法と従来法との比較］
水相に１．０×１０−３〜５０×１０−３ｍｏｌ／ｄｍ３のＡｕ（ＩＩＩ）を含む５．０ｍｏｌ／ｄｍ３塩酸水溶液１０ｃｍ３を調製し、水相（金（Ａｕ（ＩＩＩ）含有酸性水溶液）とした。ここでは、従来の抽出剤として１．０ｃｍ３のジブチルカルビトール（ＤＢＣ）及び１．０ｃｍ３のメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）を用いた。また、本発明に係る抽出剤としては、１．０ｃｍ３の２−オクタノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）５ＣＯＣＨ３）、２−ノナノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）６ＣＯＣＨ３）、及び２−ウンデカノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）８ＣＯＣＨ３）を用いた。上記水相と上記抽出剤のそれぞれとを、体積比（水相：油相）が１０：１となるように３０ｃｍ３スクリューキャップ付きサンプル管に加えて混合し（工程１）、３０℃の恒温槽中で２４時間かけて振盪した（工程２）。振盪後、水相を分取し、振盪前後の水相中のＡｕ（ＩＩＩ）濃度を原子吸光光度計で測定した。水相中のＡｕ（ＩＩＩ）濃度の減少から、有機相へのＡｕ（ＩＩＩ）の抽出率を算出した。
水相に１．０×１０−３〜５０×１０−３ｍｏｌ／ｄｍ３のＡｕ（ＩＩＩ）を含む５．０ｍｏｌ／ｄｍ３塩酸水溶液１０ｃｍ３を調製し、水相（金（Ａｕ（ＩＩＩ）含有酸性水溶液）とした。ここでは、従来の抽出剤として１．０ｃｍ３のジブチルカルビトール（ＤＢＣ）及び１．０ｃｍ３のメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）を用いた。また、本発明に係る抽出剤としては、１．０ｃｍ３の２−オクタノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）５ＣＯＣＨ３）、２−ノナノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）６ＣＯＣＨ３）、及び２−ウンデカノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）８ＣＯＣＨ３）を用いた。上記水相と上記抽出剤のそれぞれとを、体積比（水相：油相）が１０：１となるように３０ｃｍ３スクリューキャップ付きサンプル管に加えて混合し（工程１）、３０℃の恒温槽中で２４時間かけて振盪した（工程２）。振盪後、水相を分取し、振盪前後の水相中のＡｕ（ＩＩＩ）濃度を原子吸光光度計で測定した。水相中のＡｕ（ＩＩＩ）濃度の減少から、有機相へのＡｕ（ＩＩＩ）の抽出率を算出した。
図４に結果を示す（横軸：抽出前の水溶液における金濃度、縦軸：抽出後の油相における金濃度）。工業的には金（Ａｕ（ＩＩＩ））が抽出剤に３０ｇ／ｄｍ３以上の濃度となるように移行することが求められることから、２−オクタノン、２−ノナノン、及び２−ウンデカノンのいずれもが工業的要件を満たす金（Ａｕ（ＩＩＩ））抽出剤として機能することがわかる。さらに、２−オクタノン、２−ノナノン、２−ウンデカノンのいずれもが、従来の抽出剤であるＤＢＣとＭＩＢＫとほぼ同等の金（Ａｕ（ＩＩＩ））抽出能力を発揮していることも確認できる。
［実施例５：本発明に係る金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出方法に基づく金（Ａｕ（ＩＩＩ）の還元回収］
１５×１０−２ｍｏｌ／ｄｍ３のＡｕ（ＩＩＩ）を含む５．０ｍｏｌ／ｄｍ３塩酸水溶液５０ｃｍ３を調製し、水相（金（Ａｕ（ＩＩＩ））含有酸性水溶液）とした。ここでは、２−ノナノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）６ＣＯＣＨ３）の５０ｃｍ３を抽出剤（有機相）とした。上記水相と上記抽出剤とを体積比（水相：油相）が１：１となるように２００ｃｍ３共栓付き三角フラスコに加えて混合し（工程１）、３０℃の恒温槽中で２４時間かけて振盪した。振盪後、水相と有機相を分取した。
１５×１０−２ｍｏｌ／ｄｍ３のＡｕ（ＩＩＩ）を含む５．０ｍｏｌ／ｄｍ３塩酸水溶液５０ｃｍ３を調製し、水相（金（Ａｕ（ＩＩＩ））含有酸性水溶液）とした。ここでは、２−ノナノン（Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）６ＣＯＣＨ３）の５０ｃｍ３を抽出剤（有機相）とした。上記水相と上記抽出剤とを体積比（水相：油相）が１：１となるように２００ｃｍ３共栓付き三角フラスコに加えて混合し（工程１）、３０℃の恒温槽中で２４時間かけて振盪した。振盪後、水相と有機相を分取した。
分取した有機相４０ｃｍ３を、０．１０ｍｏｌ／ｄｍ３のシュウ酸を含む塩酸０．０１ｍｏｌ／ｄｍ３の水溶液４０ｃｍ３と一緒に２００ｃｍ３共栓付き三角フラスコに加えて混合し、３０℃の恒温槽中でさらに２４時間かけて振盪した。シュウ酸水溶液との接触により析出した固体を回収し、Ｘ線回折装置で分析した。還元操作後の有機相３０ｃｍ３を、０．１０ｍｏｌ／ｄｍ３のチオ尿素を含む塩酸０．１ｍｏｌ／ｄｍ３の水溶液３０ｃｍ３と一緒に２００ｃｍ３共栓付き三角フラスコに加えて混合し、３０℃の恒温槽中でさらに２４時間かけて振盪した。各振盪操作前後の水相中のＡｕ（ＩＩＩ）濃度を原子吸光光度計で測定した。なお、チオ尿素水溶液との接触により、２−ノナノンに抽出されたＡｕ（ＩＩＩ）は定量的に逆抽出できることを予め確認しておいた。このことに基づき、振盪後の水相中のＡｕ（ＩＩＩ）濃度から、シュウ酸水溶液による還元で回収された金の回収率を算出した。
シュウ酸水溶液による還元で、光沢性の金属粉末の析出が確認された。その後のチオ尿素による逆抽出で金が検出されなかったことから、２−ノナノンに抽出されていたＡｕ（ＩＩＩ）はシュウ酸水溶液による還元で１００％回収されていることが示された。図５にシュウ酸還元により析出した金属粉末のＸ線回折の結果を示す。３８．２５°、４４．４４°、６４．６５°、及び７７．６１°に回折ピークが確認され、これらは金の結晶のミラー指数：（１１１）、（２００）、（２２０）、（３１１）に対応し、回折ピークの値は金結晶のデータベースの値（ＪＣＰＤＳ Ｆｉｌｅ Ｎｏ．４−０７８４）と一致することから、Ａｕ（ＩＩＩ）が還元され金の結晶（Ａｕ（０））が得られていることが確認された。
本発明に係る金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤及び金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出方法は、従来の抽出剤よりも優れた物性と金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出性能を有する。したがって、本発明に係る金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤及び金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出方法は、ＤＢＣまたはＭＩＢＫを抽出剤として用いる従来の金（Ａｕ（ＩＩＩ））回収方法を代替する手段として有望である。
Claims (4)
- 式１：Ｈ３Ｃ（ＣＨ２）ａＣＯ（ＣＨ２）ｂＣＨ３（ａおよびｂは、互いに独立して０以上の整数であり、関係：５≦（ａ＋ｂ）≦９を満たす）で表される化合物の少なくとも１つを含む、金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤。
- 式１中のａまたはｂのいずれかが０である、請求項１に記載の金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤。
- 前記化合物が、２−オクタノン、２−ノナノンおよび／または２−ウンデカノンを含む、請求項１または２に記載の金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤。
- 以下の工程１および工程２を含む、金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出方法：
（工程１）金（Ａｕ（ＩＩＩ））を含有する酸性の水溶液と、請求項１〜３のいずれか１項に記載の金（Ａｕ（ＩＩＩ））の抽出剤とを混合する工程；
（工程２）前記工程１で得られた混合物を攪拌することにより、金（Ａｕ（ＩＩＩ））を前記抽出剤に移行させて、金（Ａｕ（ＩＩＩ））が前記抽出剤を含む相に移行した溶液を得る工程。
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