JP3296170B2 - 塩化物溶液からのオスミウムの除去方法 - Google Patents

塩化物溶液からのオスミウムの除去方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、塩化物溶液よりオ
スミウムを回収、あるいは精製する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ニッケルやコバルトや銅のマットを塩素
浸出して得た塩化物溶液中には、ニッケル、コバルトや
銅といった目的金属以外に鉄、砒素、ひいては貴金属類
などを多くの金属が不純物として存在する。なお、例え
ばニッケルを目的金属としたときに、コバルト、銅も不
純物となることはいうまでもない。このため、電解精製
に際しては、予めこれらの金属不純物を除去することが
必要となる。例えば、目的金属をニッケルとした場合に
は、ニッケルマットと元素イオウとを添加し、銅を沈殿
除去し、中和処理により鉄や砒素を除去している。この
ようにして得られた電解液より目的金属を電解採取する
場合、通常、陽極に不溶解性アノードを用い、陰極に目
的金属の薄板を用いている。
【0003】ところで、ニッケルやコバルトや銅のマッ
トには0.5〜40ppmのオスミウムが含有されてい
る。このオスミウムは塩素による浸出時にすべて浸出さ
れて塩化物溶液中に入ってしまう。そして、浸出された
オスミウムは従来の不純物除去工程ではまったく除去さ
れない。浸出されたオスミウムは塩化物溶液中ではクロ
ロ錯体として存在しており、この塩化物溶液を電解液と
した場合、電解槽内でOsO2 の形態の酸化オスミウム
に還元され、析出して種々の弊害をもたらす。たとえ
ば、アノードボックスを用いるニッケル電解では、アノ
ードボックスの隔膜やカソードの歪み防止枠に酸化オス
ミウムが付着し成長する。カソード歪み防止枠とカソー
ドが酸化オスミウムを介して接触すると、酸化オスミウ
ムは導電性物質であるため、ニッケルがカソード歪み防
止枠に電着し、更にはアノード隔膜濾布表面に電着す
る。従って、金属の回収量を低下させるばかりでなく、
アノード隔膜濾布の破損をもたらし、製造コストを上昇
させ、作業性を悪化させる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】現在まで上記弊害を起
こさない電解液を得るべく種々の検討がなされている
が、塩化物溶液中よりオスミウムを除去するための十分
な方法は提案されていない。本発明は、上記弊害を解消
すべくなされたものであり、塩化物溶液中のオスミウム
を問題ない濃度まで低下させうる方法の提供を課題とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の方法では、マッ
トを塩素浸出して得られた塩化物溶液よりオスミウム以
外の金属不純物元素を除去し、次いで活性炭と接触させ
てオスミウムを活性炭に吸着させる。活性炭には、JI
S−4(JISK−1474)によるpH測定値で6〜
10のものを使用する。活性炭と接触させる前の塩化物
溶液は、ニッケル、銅、鉄、コバルト、鉛の内の目的元
素以外の金属不純物元素の濃度がそれぞれ0.01g/
リットル以下であり、酸化還元電位(ORP)を380
mV以上、好ましくは450mV以上で、オスミウムが
錯陰イオン状態で存在し、塩素イオン濃度が30〜20
0g/リットルとなるように調整する。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の方法は、オスミウム以外
の不純物元素を除去した塩化物溶液と活性炭とを接触さ
せることにより活性炭にオスミウムを吸着させ、該塩化
物溶液よりオスミウムを除去する。オスミウムがOsO
2の形態であると、オスミウムは微細な個体として浮遊
しているため、活性炭に吸着除去されない。活性炭で濾
過しても、活性炭の目詰まりによる濾過効果が多少期待
できるのみであり、ほとんど効果はない。従って、本発
明では、特定の活性炭、すなわちJIS−4(JISK
−1474)によるpH測定値が特定の範囲にある活性
炭によってオスミウムの吸着が可能であることを基礎と
する。pH値の範囲は次のようにして求められた。
【0007】すなわち、ニッケルマットを塩素浸出して
得た塩化物溶液中の鉄とコバルトと鉛を除去して、オス
ミウム濃度20μg/リットルの脱コバルト終液(ニッ
ケル:110g/リットル、ナトリウム:25g/リッ
トル、硫酸イオン:25g/リットル、塩素イオン:1
52g/リットル、コバルト:0.01g/リットル以
下、鉄:0.01g/リットル以下、鉛:0.01g/
リットル以下)を得る。該脱コバルト終液0.5リット
ルに、JIS−4(JISK−1474)によるpH測
定値が6.0、6.2、7.0、9.5、10.0、1
0.3の活性炭5gを添加し、マグネチックスターラー
で30分間撹拌し、次いで濾過して活性炭と脱コバルト
終液とを分離する。このようにして得た脱コバルト終液
中のオスミウムを分析し、脱オスミウム率を求めたとこ
ろ表1の結果を得た。なお、脱オスミウム率は、始液の
Os濃度をOs-s 、脱Os後による終液のOs濃度をO
s-e として、下記式1で求めた。
【0008】[式1] 脱オスミウム率(%)=(Os-s−Os-e)/(Os-s
×100
【0009】 [表1] pH 6.0 6.2 7.0 9.5 10.0 10.3 脱オスミウム率(%) 91 96 97 98 95 83
【0010】表1よりpHが6〜10のものであれば9
0%以上のオスミウム除去率が得られていることがわか
る。表1の結果より、活性炭表面の官能基が−C=Oで
あることが推定され、上記6〜10のpHでは−C=
O:H+ となっており、これにオスミウムのクロロ錯イ
オン(陰イオン)が吸着されるものと思われる。よっ
て、液中に存在するオスミウムの形態は錯陰イオンとな
っていることが好ましいと言える。ところで、塩化物溶
液中では多くの金属がクロロ錯イオンを形成するので、
錯陰イオンとして存在している。目的金属をニッケルと
する場合には、代表的な金属不純物は鉄、コバルト、鉛
で、これらも錯陰イオン状態になる可能性がある。よっ
て、鉄、コバルト、鉛は塩化物溶液と活性炭とを接触さ
せる前に、塩化物溶液より、0.01g/リットル以下
に除去しておく方が効率的である。
【0011】以上のことからわかるように、塩素イオン
濃度は、液中に存在するオスミウムがクロロ錯イオンと
して存在する量に対して補償されていればよい。この濃
度は、通常のニッケル電解の場合であれば、水バランス
の取りやすい30g/リットル以上である。一方、脱コ
バルト法の経済性から上限とされる200g/リットル
以下の範囲であれば、本発明は良好な結果をもたらす。
なお、前記したようにオスミウムが液中に錯陰イオンの
形で溶解していなければならず、これを確実にするため
には、銀塩化銀電極で測定した酸化還元電位が大体38
0mV以上であることが好ましい。
【0012】
【実施例】次に実施例を用いて本発明の各要因をさらに
説明する。塩素イオン濃度の影響 塩化浴溶液のClイオン濃度を30〜200g/lに変
化させて元液とし、Osの吸着除去を調査した。試験
は、活性炭(クラレケミカル社製:商品名クラレコール
GW−10−32・JIS−4(JISK−・147
4)によるpH測定値が6.36)100grを直径
2.3cmのガラス製カラム中に充填し、SV4.8〜
5.1、温度55〜60℃の条件で、pH3.5〜4.
9の元液を定量ポンプで供絡した。その結果を表2に示
した。Clイオン濃度30〜200g/lの範囲でOs
<1μg/lで除去可能であった。また、除去された分
のオスミウムが上記活性炭に吸着されていた。なお、元
液のオスミウムと塩素イオン以外の各成分の濃度は、ナ
トリウム:25g/リットル、硫酸イオン:25g/リ
ットルであり、この元液は塩化ニッケルを溶解して合成
した。
【0013】 [表2] 塩素濃度 SV 通液時間 pH ORP 温度 Os濃度 g/l Hr-1 (H) Ag/AgCl(mV) (℃) (μg/l) 30 5.0 元液 3.9 510 60 16 2 4.2 480 58 <1 4 4.4 488 58 <1 133 4.8 元液 4.95 472 60 23 2 4.94 387 54 <1 4 4.91 394 54 <1 157 5.1 元液 3.86 455 60 22 2 4.85 195 54 2 4 4.69 101 57 <1 181 5.0 元液 3.54 482 60 34 2 4.62 207 59 3 4 4.38 103 58 <1 200 4.9 元液 3.61 420 60 38 2 4.24 211 59 7 4 4.14 121 59 <1
【0014】酸化還元電位の影響 オスミウム濃度20μg/リットルの脱コバルト終液
(ニッケル110g/リットル、ナトリウム:25g/
リットル、硫酸イオン:25g/リットル、塩素イオ
ン:152g/リットル、コバルト:0.01g/リッ
トル以下、鉄:0.01g/リットル以下、鉛:0.0
1g/リットル以下)を用い、表3のように、pHと酸
化還元電位(ORP)とを調整し、各脱コバルト終液
0.5リットルに活性炭(クラレケミカル社製:商品名
クラレコールGW−10−32)5gを添加し、マグネ
チックスターラーで30分間撹拌し、次いで濾過して活
性炭と脱コバルト終液とを分離し、処理終液中のオスミ
ウムを分析し、脱オスミウム率を求めた。得られた結果
を表3に示した。表3の結果より元液のORPが380
mV以上で有れば良好なオスミウム除去率が得られる
が、より望ましくは450mV以上とすれば良いことが
わかる。なお、上記活性炭には、上記除去率に対応し
て、オスミウムの含有量が変化していた。
【0015】
【0016】pHの影響 オスミウム濃度20μg/リットルの脱コバルト終液
(ニッケル110g/リットル、ナトリウム:25g/
リットル、硫酸イオン:25g/リットル、塩素イオ
ン:152g/リットル、コバルト:0.01g/リッ
トル以下、鉄:0.01g/リットル以下、鉛:0.0
1g/リットル以下)を用い、脱コバルト終液0.5リ
ットルをとり、pHを−0.11〜4.95に調節し、
これらに活性炭(クラレケミカル社製:商品名クラレコ
ールGW−10−32)5gをそれぞれ添加し、1時間
撹拌した後の溶液のオスミウムを調査した。結果を表4
に示した。表4より、ニッケル溶液のpHは−0.11
〜4.95で、1μg/l未満まで除去可能なpHは
0.5〜4.95であった。
【0017】
【0018】浴温度の影響 オスミウム濃度20μg/リットルの脱コバルト終液
(ニッケル110g/リットル、ナトリウム:25g/
リットル、硫酸イオン:25g/リットル、塩素イオ
ン:152g/リットル、コバルト:0.01g/リッ
トル以下、鉄:0.01g/リットル以下、鉛:0.0
1g/リットル以下)を用い、脱コバルト終液の各0.
5リットルをとり、pHを4.95として、浴温度を2
5、40、60℃として、Os濃度変化を調査した。得
られた結果を表5に示した。表5より25℃でもOsを
吸着除去できるが、1μg/リットル以下とするには4
0℃以上が好ましいことがわかる。
【0019】 [表5] 温度 時間 pH ORP SV Os濃度 (℃) (h) (mV) (μg/l) 25 (元液) 4.95 328 5.3 18 4 5.15 335 5 40 (元液) 4.95 488 5.3 23 1 5.02 450 <1 2 5.00 458 <1 4 4.96 468 <1 60 (元液) 4.95 472 4.8 23 1 5.03 376 <1 2 4.94 387 <1 4 4.91 394 <1
【0020】通液量の影響 実操業に使用される脱コバルト終液(ニッケル:110
g/リットル、ナトリウム:25g/リットル、硫酸イ
オン:25g/リットル、塩素イオン:152g/リッ
トル、コバルト:0.01g/リットル以下、鉄:0.
01g/リットル以下、鉛:0.01g/リットル以
下)を元液として用い、SVを変化させてOsの吸着除
去率の変化を調査した。試験は活性炭(クラレケミカル
社製:商品名クラレコールGW−10‐32)100g
rを直径2.3cmのガラス製カラム中に充填し、SV
4.8〜5.1、温度55〜60℃の条件で、pH3.
5〜4.9の元液を定量ポンプで供給した。その結果を
表6に示した。SV=4.8〜9.9で効果が大きいこ
とがわかる。
【0021】
【0022】
【発明の効果】本発明の方法に従えば、塩化物溶液中の
オスミウムを簡単に吸着除去することができる。よっ
て、本発明の方法を用いれば、電解採取時のショートの
発生の防止などを容易に、かつ十分防止できるため、電
解採取コストを低減できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−49189(JP,A) 特開 昭59−96233(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22B 1/00 - 61/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オスミウム以外の金属不純物元素を実質
    的に除去したニッケル、コバルトまたは銅の塩化物溶液
    を、JIS−4(JISK−1474)によるpH測定
    値が6〜10の活性炭に接触させて、オスミウムを活性
    炭に吸着させることを特徴とする塩化物溶液からのオス
    ミウムの除去方法。
  2. 【請求項2】 活性炭と接触させる前の塩化物溶液中
    に、オスミウムが錯陰イオン状態として存在し、オスミ
    ウム以外の金属不純物元素の濃度がそれぞれ0.01g
    /リットル以下である請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 塩化物溶液中の塩素イオン濃度が30〜
    200g/リットルである請求項1または2記載の方
    法。
  4. 【請求項4】 酸化還元電位が380mV以上である請
    求項1〜3のいずれかの方法。
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