JP3489942B2 - 鉄粉流動撹拌槽を用いる塩化鉄系水溶液の不純金属除去方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＩＣ、ＬＳＩ用のリ
ードフレームやテレビのシャドーマスク等をエッチング
液を用いて加工する際に生じるエッチング廃液（塩化鉄
系水溶液）から不純物を効率的に除去して、エッチング
廃液を再生することができる鉄粉流動撹拌槽を用いる塩
化鉄系水溶液の不純金属除去方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＩＣ、ＬＳＩ用のリードフレーム
やテレビのシャドーマスクは、材料である例えば、鉄−
ニッケル合金等を塩化第２鉄水溶液で腐食、処理するこ
とにより製造される。エッチング処理後の塩化第２鉄水
溶液は、リードフレームやシャドーマスクの素材の成分
である銅、ニッケル等の溶出成分を含有していると共
に、塩化第２鉄の濃度が低下するため、エッチング液と
しての腐食能力が低下してしまい、廃液として系外に排
出され新しい塩化第２鉄水溶液と交換される。また、こ
のようなエッチング廃液中には鉄イオンの他に、有価な
銅イオンやニッケルイオン等の不純金属イオンが相当量
含有されている。そこで、例えば特開平１−１６７２３
５号公報に記載されたもののように、エッチング廃液中
に鉄屑等を添加し、銅及びニッケルを回収し、エッチン
グ液を再使用するという方法が知られている。

【０００３】また、特開平６−１２７９４６号公報には
銅、ニッケル及び少量のクロムを含有する塩化鉄系の強
酸廃液中に鉄粉を添加して、廃液中の酸化還元電位（Ｏ
ＲＰ）及び鉄イオン濃度を制御して、溶存している銅及
びニッケルイオンを順次置換析出させ、こうして生成さ
れた精製塩化鉄水溶液から、水酸化第２鉄等の懸濁性不
純物を分離除去する塩化鉄系廃液の処理方法が記載され
ている。前記鉄粉とエッチング廃液との反応を行わせる
に際しては、例えば該鉄粉を保持した撹拌槽にエッチン
グ廃液を供給して、該撹拌槽内の鉄粉を撹拌羽根の回転
により流動状態に維持して、鉄よりもイオン化傾向の小
さい金属イオンを還元して除去する操作が行われてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、撹拌槽
を用いる前記特開平１−１６７２３５号公報、特開平６
−１２７９４６号公報に記載の方法では、以下の〜
に示すような問題点があった。 エッチング廃液を処理する場合には、撹拌槽中に多量
の鉄粉を保持して、しかも良好な流動状態を維持させる
ことが不可欠の条件であるが、撹拌羽根方式のような機
械撹拌反応槽では、該鉄粉の保有能力に設備的制約があ
り、大量のエッチング廃液処理には不向きである。

【０００５】比重の大きい鉄粉あるいは鉄屑をエッチ
ング廃液中に大量かつ均一に分散させ、この流動状態を
維持するのには大動力を必要とし運転コストが高くな
る。 撹拌羽根により鉄粉が高速撹拌されるため、槽の内壁
及び撹拌羽根に鉄粉が接触して、槽の内壁及び撹拌羽根
の磨耗量が大きくなり、撹拌槽の保全費用が高くなる。 撹拌槽内に鉄粉が滞留してデッドスペースができるた
めに、撹拌効率が低下し、エッチング廃液中の不純金属
イオンを所定量還元するのに必要な処理時間が長くな
る。 小粒径の鉄粉を用いることにより良好な懸濁状態を比
較的容易に保つことができるが、このような鉄粉の使用
コストは高くなる。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、エッチング廃液を鉄粉を用いて処理する際に、
効率的に不純金属イオンの還元処理を行うことができ、
運転コスト、設備費用を削減することのできる鉄粉流動
撹拌槽を用いる塩化鉄系水溶液の不純金属除去方法を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の鉄粉流動撹拌槽を用いる塩化鉄系水溶液の不純金
属除去方法は、銅、ニッケル等の不純金属イオンを含む
塩化鉄系水溶液を、鉄粉を保持する鉄粉流動撹拌槽に供
給して、前記不純金属イオンと前記鉄粉とを流動状態で
接触させることにより該不純金属イオンを還元して、精
製塩化鉄水溶液を得る鉄粉流動撹拌槽を用いる塩化鉄系
水溶液の不純金属除去方法であって、前記鉄粉流動撹拌
槽内に形成される鉄粉流動床上部のフリーボードから前
記鉄粉流動床を形成させるに足る所定量の前記精製塩化
鉄系水溶液を抽出して、抽出した該精製塩化鉄系水溶液
を前記鉄粉流動撹拌槽の下部から送入して、前記精製塩
化鉄系水溶液の循環流により前記鉄粉流動床を形成させ
る。請求項２記載の鉄粉流動撹拌槽を用いる塩化鉄系水
溶液の不純金属除去方法は、銅、ニッケル等の不純金属
イオンを含む塩化鉄系水溶液を、鉄粉を保持する鉄粉流
動撹拌槽に供給して、前記不純金属イオンと前記鉄粉と
を流動状態で接触させることにより該不純金属イオンを
還元して、精製塩化鉄水溶液を得る鉄粉流動撹拌槽を用
いる塩化鉄系水溶液の不純金属除去方法であって、前記
鉄粉流動撹拌槽内に形成される鉄粉流動床上部のフリー
ボードから前記鉄粉流動床を通過する前記精製塩化鉄系
水溶液の一部を抽出して、抽出した該精製塩化鉄系水溶
液を前記鉄粉流動撹拌槽の下部から前記塩化鉄系水溶液
と共に送入して、前記鉄粉流動床を形成させる。請求項
３記載の鉄粉流動撹拌槽を用いる塩化鉄系水溶液の不純
金属除去方法は、請求項１又は２記載の鉄粉流動撹拌槽
を用いる塩化鉄系水溶液の不純金属除去方法において、
前記フリーボードが、前記鉄粉流動床における水平断面
積を拡大させてなる鉄粉分離区画部を有する。

【０００８】塩化鉄系水溶液とは、塩化第１鉄（ＦｅＣ
ｌ₂ ）、塩化第２鉄（ＦｅＣｌ₃ ）を含有するエッチン
グ廃液等の水溶液をいい、銅、ニッケル、クロム等の不
純金属イオンが含まれる強酸水溶液である。鉄粉とは、
例えば粒径が２５０〜４４μｍである粉末状の鉄であ
り、形状は球状、ポーラス状等が含まれるが、特に限定
されるものではない。鉄粉流動床とは、鉄粉流動撹拌槽
内の鉄粉が、下部から供給される鉄粉含有量の極めて少
ないもしくは鉄粉を含まない精製塩化鉄系水溶液の循環
流により、自らの重力及び粘性抵抗とで均衡し、一定空
間内で浮遊流動する鉄粉密度の高い領域をいう。精製塩
化鉄水溶液は、好ましくは浮遊する鉄粉やその他の固形
浮遊物を含まないものをいうが、液中に未分離の鉄粉や
固形浮遊物を含有する場合も含めて定義される。鉄粉流
動撹拌槽の鉄粉分離区画部とは、鉄粉流動撹拌槽を上下
方向に分割するように区画された鉄粉流動床上部の領域
をいうが、互いが物理的に仕切られているわけではな
い。この鉄粉分離区画部において、その水平断面積が拡
大しているので、鉄粉流動撹拌槽の下部から供給される
精製塩化鉄系水溶液の流速が低下して、浮遊流動する鉄
粉が鉄粉分離区画部に侵入上昇することなく、流動床内
に保持される働きをする。鉄粉流動床上部に形成される
フリーボードとは、鉄粉流動床で浮遊流動する鉄粉が侵
入上昇することのない鉄粉分離区画部であって、鉄粉含
有量の極めて少ないもしくは鉄粉を含まない精製塩化鉄
系水溶液からなる領域をいう。

【０００９】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに図１は本発明の実施の形態に
係る鉄粉流動撹拌槽を用いる塩化鉄系水溶液の不純金属
除去方法を適用したエッチング廃液処理設備１０の一部
を示す説明図である。図１に示すようにエッチング廃液
処理設備１０は、エッチング廃液が貯蔵されるエッチン
グ廃液タンク１１と、ｐＨ調整剤等が貯蔵されるｐＨ調
整剤タンク１２と、エッチング廃液に鉄粉を供給してエ
ッチング廃液中の銅イオンを還元する脱銅装置１３と、
エッチング廃液中のニッケルイオン、クロムイオン等を
還元する脱ニッケル装置２２、及び図示しないカーボ
ン、シリカ等の懸濁性不純物の除去装置を有している。

【００１０】前記脱銅装置１３は、図１に示すように鉄
粉貯蔵タンク１４、エッチング廃液タンク１１及び鉄粉
貯蔵タンク１４からそれぞれ供給されるエッチング廃
液、鉄粉、さらに図示しない供給装置から供給される水
及び装置内で回収された固形物の一部を混合して還元さ
れた銅還元スラリー（懸濁液）を排出する脱銅撹拌槽１
５と、鉄粉貯蔵タンク１４の鉄粉を脱銅撹拌槽１５に供
給するためのスクリューフィーダ１８と、前記銅還元ス
ラリーが供給され、比較的小さい粒子を多く含むスラリ
ー（以下脱銅スラリーという）と大きい粒子を含むスラ
リー（含銅スラリー）とに分別する液体サイクロン１６
と、脱銅撹拌槽１５から排出される還元処理された銅還
元スラリーを液体サイクロン１６及びコーンタンク２１
に輸送するためのスラリーポンプ２７と、液体サイクロ
ン１６から排出される含銅スラリーを分級、洗浄処理し
て固形物を得るための第１のエーキンス分級機１７と、
該固形物の一部を取り出し、再洗浄し、銅粉とするため
の第２のエーキンス分級機１７ａとを有する。ここで、
脱銅撹拌槽１５は、略円筒形状のＦＲＰ（強化プラスチ
ック）製容器であり、槽内の混合スラリーを強制的に撹
拌する撹拌羽根２８を下部に備えており、撹拌処理され
たスラリーが槽上部の流出孔１５ａから排出されるよう
になっている。エーキンス分級機１７、１７ａは、それ
ぞれ混合スラリーが供給されるダスト沈澱槽２０、２０
ａと、管内部の回転する螺旋体により前記ダスト沈澱槽
２０、２０ａ内の固形物を管内に巻き上げて上昇させる
ことにより水切りを行いながら分級及び洗浄を行うため
の図示しない固形物上昇管、及び図示しない洗浄水の噴
霧装置を有している。このようなエーキンス分級機１７
においては、固形物中の微粉部分がダスト沈澱槽２０で
分級され、固形物中の比較的粒度が大きく、過剰の水分
が除去された固形物が図示しない固形物上昇管の上端か
ら排出されるようになっている。

【００１１】前記脱ニッケル装置２２は、鉄粉貯蔵タン
ク１４ａ、脱銅装置１３から得られる塩化鉄系水溶液の
一例である前記脱銅スラリーと鉄粉貯蔵タンク１４ａか
ら供給される鉄粉、及び脱ニッケル装置２２内の回収固
形物とを混合することによりニッケルイオン、クロムイ
オン等が還元された精製塩化鉄系水溶液の一例であるニ
ッケル還元スラリーを排出するための鉄粉流動撹拌槽１
９と、鉄粉貯蔵タンク１４ａの鉄粉を鉄粉流動撹拌槽１
９に供給するためのスクリューフィーダ１８ａと、供給
される前記ニッケル還元スラリーを、小粒子を多く含む
混合スラリー（以下脱銅ニッケルスラリーという）と大
粒子を多く含む混合スラリー（含ニッケルスラリーとい
う）とに分別する液体サイクロン１６ａと、鉄粉流動撹
拌槽１９から排出される還元処理されたニッケル還元ス
ラリーを液体サイクロン１６ａ及びコーンタンク２１ａ
に輸送するためのスラリーポンプ２７ａと、液体サイク
ロン１６ａから排出される含ニッケルスラリーを水洗し
てニッケル等の粉末とするためのエーキンス分級機１７
ｂ、撹拌調整槽２４、凝集剤タンク２５とを有する。な
お、図１に示すように、前記鉄粉流動撹拌槽１９に供給
する脱銅スラリーにエッチング廃液タンク１１からエッ
チング廃液の一部又は全部を必要に応じて直接供給する
ようにしてもよい。

【００１２】前記鉄粉流動撹拌槽１９は図２に示すよう
に、上下方向にそれぞれ水平断面積が異なるように構成
された第１区画部３０〜第５区画部３４の５つの領域か
らなる容積が１７ｍ³ 、最大内径が約３．２ｍの反応容
器であり、エッチング廃液処理用の鉄粉約２１トンを保
持することができる。鉄粉流動撹拌槽１９の内部には脱
銅スラリーと鉄粉とを撹拌させる撹拌羽根２８を有して
おり、その上部には撹拌羽根２８を回転駆動させるため
のモータ２９が設けられており、鉄粉と液体との重量比
である固液比が１／１であるスラリーを従来の撹拌式反
応槽に比較して１．５倍の処理速度で処理する能力を有
している。

【００１３】鉄粉流動撹拌槽１９の最上部である第１区
画部３０は、図２に示すように、水平方向の断面積が最
大となるような非テーパ部からなる区画であり、前記第
１区画部３０に続く第２区画部３１は下方向に縮径する
テーパ部からなる領域であり、この鉄粉分離区画部の一
例である第１及び第２区画部３０、３１がフリーボード
となり、第３区画部３２〜第５区画部３４に鉄粉流動床
が形成されるようになっている。前記フリーボードとな
る第１区画部３０及び第２区画部３１の側壁部には、そ
れぞれの区画部から排出される鉄粉含有量の極めて少な
いもしくは鉄粉を含まない精製塩化鉄系水溶液（以下循
環スラリーという）の流量を制御するための第１循環流
量制御弁３５、第２循環流量制御弁３６とが配置されて
いる。

【００１４】また、鉄粉流動撹拌槽１９の最下部に相当
する第５区画部３４の側壁部には、鉄粉流動撹拌槽１９
内に前記循環スラリー及び前記脱銅スラリーを供給する
ための供給流量制御弁４３が設けられており、循環ポン
プ２６を介してフリーボードである前記第１区画部３０
もしくは第２区画部３１から排出される循環スラリーが
供給流量制御弁４３に送入され、鉄粉流動撹拌槽１９内
にスラリーの自己循環流が形成されるようになってい
る。従って、脱銅スラリーの供給量の多少にかかわら
ず、循環スラリーの自己循環流によって、鉄粉の流動状
態を適正範囲に維持することができる。また、第５区画
部３４に特に沈澱し易い鉄粉等を循環スラリーの吐出に
よって巻き上げることができ、鉄粉流動撹拌槽１９内に
デッドスペースを生じることはない。なお、脱銅装置１
３で生成される脱銅スラリーは、供給流量制御弁４３と
循環ポンプ２６との間の配管もしくは第５区画部３４に
直接送入され、鉄粉流動撹拌槽１９に流入されるように
なっている。

【００１５】鉄粉流動撹拌槽１９内で処理されたニッケ
ル還元スラリーは、フリーボードである第１区画部３
０、第２区画部３１の側壁部にそれぞれ配置された排出
孔４５からスラリーポンプ２７ａを駆動源として排出さ
れ、以降の図示しない懸濁性不純物の除去装置へ送られ
るようになっている。前記排出孔４５から排出されるス
ラリーの流量はそれぞれの排出孔４５に続く配管に配置
された第１排出流量制御弁３８、第２排出流量制御弁３
９により調整できる。そして、それぞれ処理条件の異な
る反応区画部からニッケル還元スラリーを必要に応じて
選択し、あるいは複数の区画部からそれぞれ特性の異な
るスラリーを抽出することができるので、スラリー中の
イオン濃度、鉄粉濃度等を調整して、以降における廃液
処理を適正条件に制御することも可能となる。また、鉄
粉流動撹拌槽１９内の鉄粉が不足したときには、鉄粉が
鉄粉流動撹拌槽１９の上部から供給される。鉄粉流動撹
拌槽１９の底部には、底部に沈澱した固形物等を排出す
るための底部排出弁４６が設けられており、ここから固
形物を抜き取ることができる。表１に前記説明した本発
明の実施の形態に係る鉄粉流動撹拌槽を用いる塩化鉄系
水溶液の不純金属除去方法を適用する鉄粉流動撹拌槽１
９の諸元を示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】続いて、前記エッチング廃液処理設備１０
における本発明の第１の実施の形態に係る鉄粉流動撹拌
槽を用いる塩化鉄系水溶液の不純金属除去方法について
説明する。まず、脱銅撹拌槽１５及び鉄粉流動撹拌槽１
９に所定量の鉄粉を鉄粉貯蔵タンク１４、１４ａからス
クリューフィーダ１８、１８ａを介して予め投入してお
く。このような不純金属イオン還元処理用の鉄粉には、
例えば粒径が２５０〜４４μｍのものを用いることがで
きる。また、塩化鉄系水溶液の一例であるエッチング廃
液は、プリント配線板や、リードフレーム等をエッチン
グ処理して、エッチング液中の塩化第２鉄（ＦｅＣ
ｌ₃ ）の濃度が低下し、銅、ニッケル、クロム等の金属
イオンを含有する水溶液を用いる。このエッチング廃液
をエッチング廃液タンク１１からポンプを介して脱銅撹
拌槽１５に供給すると共に、撹拌羽根２８を回転させ、
鉄粉をエッチング廃液中に懸濁混合させて、混合スラリ
ーとする。そして、この混合スラリー中で以下の反応が
起こり、鉄（Ｆｅ）よりもイオン化傾向の小さい銅（Ｃ
ｕ）のイオンが還元されて銅粉を析出させると共に、鉄
粉が液中に鉄イオンとなって溶出されて銅還元スラリー
として排出される。 ＣｕＣｌ₂ ＋Ｆｅ→ＦｅＣｌ₂ ＋Ｃｕ↓ ２ＦｅＣｌ₃ ＋Ｆｅ→３ＦｅＣｌ₂

【００１８】この混合スラリーには必要に応じて、塩酸
等のｐＨ調整剤を投入して、混合スラリーのｐＨの値を
例えば０．５〜１．５の範囲に調整して、前記還元反応
の速度あるいは効率を所定の範囲に維持させることも可
能である。次に、この銅還元スラリーを脱銅撹拌槽１５
の上部に設けられた流出孔１５ａから抽出してコーンタ
ンク２１に送入する。このコーンタンク２１の銅還元ス
ラリーをスラリーポンプ２７を介して液体サイクロン１
６に供給する。液体サイクロン１６は、前記銅還元スラ
リーを、鉄粉を多く有する含銅スラリーと、脱銅スラリ
ーとに分離する。液体サイクロン１６の下部から排出さ
れる含銅スラリーは、第１及び第２のエーキンス分級機
１７、１７ａにより洗浄分級され、最終的に銅粉１７ｅ
が得られる。

【００１９】一方、前記液体サイクロン１６の上部から
排出される脱銅スラリーは、脱ニッケル装置２２に供給
され、以下に示す手順によりニッケル、クロムなどの不
純金属が除かれる。まず、図２に示すように、脱銅スラ
リーを脱銅スラリー供給弁４２を介して鉄粉流動撹拌槽
１９に供給すると共に、鉄粉貯蔵タンク１４ａから鉄粉
をスクリューフィーダ１８ａを介して連続的に供給す
る。次に、モータ２９により撹拌羽根２８を所定の回転
速度、例えば６０〜５ｒｐｍの低い回転速度で駆動させ
る。しかし、脱銅スラリー中の鉄粉の比重が液体部分に
較べて著しく大きいために、このままでは鉄粉を充分均
一に分散させることができず、鉄粉が鉄粉流動撹拌槽１
９の底部に沈澱堆積してしまい、デッドスペースが発生
して鉄粉と脱銅スラリーとの反応効率を所定のレベルに
維持することができない。また、モータ２９の出力を上
げて撹拌羽根２８を高速回転させて脱銅スラリーを強撹
拌させた場合には、鉄粉流動撹拌槽１９の中のデッドス
ペースが少なくなり、鉄粉を均一に分散させることがで
きるが、モータ２９の消費電力が必要以上に大きくなる
と共に、ＦＲＰ等で構成される鉄粉流動撹拌槽１９の槽
壁等の磨耗が激しくなり、槽交換等のメンテナンスコス
トが高くなる。

【００２０】そこで、図２に示すように循環ポンプ２６
を駆動させて、第１循環流量制御弁３５、第２循環流量
制御弁３６を介して循環スラリーを吸引すると共に、鉄
粉流動撹拌槽１９の最下部に設けられた供給流量制御弁
４３を介して前記循環スラリーを鉄粉流動撹拌槽１９へ
旋回流を形成するように角度を持たせて供給して、鉄粉
流動撹拌槽１９内に下から上に向かう循環流を起こさせ
る。これにより、鉄粉流動撹拌槽１９の底部に沈澱し易
い鉄粉を浮上させることができ、槽内のデッドスペース
が解消され、小さいモータ出力の下でも鉄粉と脱銅スラ
リーとの効率的な混合を実現することができる。また、
前記それぞれ水平方向の断面積が異なるように配置され
た第１区画部３０〜第３区画部３２においては、鉄粉の
分布状態及び滞留時間等が異なる。例えば、第１区画部
３０から排出されるスラリーの鉄粉濃度は、第３区画部
３２より排出されるスラリーの鉄粉濃度より低くなる。
必要な場合には、このように鉄粉濃度が異なり、また還
元反応の度合いの異なるスラリーの排出量を、それぞれ
の流量制御弁３８、３９により調整して、コーンタンク
２１ａに排出されるニッケル還元スラリーの性状をコン
トロールすることが可能である。

【００２１】このようにして、鉄粉流動撹拌槽１９内に
所望の循環流を形成させながら撹拌羽根２８を回転させ
て、周速の最大値が１ｍ／ｓとなるように維持した。そ
して、鉄粉によるニッケルイオン、クロムイオン等の還
元反応を以下に示すように起こさせて、ニッケル還元ス
ラリーとすることができる。 ２ＦｅＣｌ₃ ＋Ｆｅ→３ＦｅＣｌ₂ ＮｉＣｌ₂ ＋Ｆｅ→ＦｅＣｌ₂ ＋Ｎｉ↓ 従って、このような還元反応はスラリー中の鉄粉濃度、
鉄粉の表面積、スラリー温度、塩素イオン濃度等によっ
ても左右され、これらの因子あるいは、ｐＨ調整剤の添
加等により、適宜調整することができる。なお、このと
きの鉄粉流動撹拌槽１９内のスラリーの固液比は表１に
示すように１／０．６〜０．７であった。

【００２２】この得られたニッケル還元スラリーはコー
ンタンク２１ａに送入され、スラリーポンプ２７ａを介
して液体サイクロン１６ａにより脱銅ニッケルスラリー
と含ニッケルスラリーとに分別処理される。液体サイク
ロン１６ａの下部から排出される含ニッケルスラリーの
一部は再び鉄粉流動撹拌槽１９に戻されると共に、大半
の部分が第３のエーキンス分級機１７ｂに送られて、ニ
ッケル粉１７ｆが分離される。液体サイクロン１６ａの
上部から排出される脱銅ニッケルスラリーは、撹拌調整
槽２４で凝集剤タンク２５から供給される凝集剤が添加
された後に、次の懸濁性不純物の除去装置に送られるよ
うになっている。カーボン（炭素）、シリカ（二酸化珪
素）等の懸濁性不純物を含む前記脱銅ニッケルスラリー
はデカンタ等の固液分離機により処理されて、懸濁性不
純物と、エッチング液となる上澄み液とに分離される。
ここで、表１に示す比較例は、反応槽の容積が１１
ｍ³ 、スラリーの最大流速（周速度）が６ｍ／ｓ、鉄粉
保有容量が６トンである循環流発生機構を有しない撹拌
羽根による撹拌式の撹拌槽を用いた場合の例である。前
記の第１の実施の形態においては比較例に較べて最大流
速を６ｍ／ｓから１ｍ／ｓに遅くでき、固液比を従来の
１／３から１／０．６〜０．７に高めることができる。
このようにして処理効率を向上させることができると共
に、鉄粉流動撹拌槽１９の磨耗を軽減して装置の保守に
かかるコストを低減できる。

【００２３】続いて、本発明の第２の実施の形態に係る
鉄粉流動撹拌槽を用いる塩化鉄系水溶液の不純金属除去
方法について説明する。なお、第２の実施の形態におい
ては、前記エッチング廃液を処理して脱銅スラリーとす
る手順は前記第１の実施の形態で示したものと同様であ
るので、この説明を省略する。まず、図２に示すよう
に、脱銅スラリーを脱銅スラリー供給弁４２を介して鉄
粉流動撹拌槽１９に供給すると共に、鉄粉貯蔵タンク１
４ａから鉄粉をスクリューフィーダ１８ａを介して連続
的に供給する。そして、図２に示すように循環ポンプ２
６を駆動させて、第１循環流量制御弁３５、第２循環流
量制御弁３６を介して鉄粉流動撹拌槽１９内のフリーボ
ード３０、３１から還元処理された鉄粉含有量の極めて
少ないもしくは鉄粉を含まない循環スラリーを吸引する
と共に、鉄粉流動撹拌槽１９の最下部に設けられた供給
流量制御弁４３を介して前記循環スラリーを鉄粉流動撹
拌槽１９へ旋回流を形成するように角度を持たせて吐
出、供給して、鉄粉流動撹拌槽１９内に下から上に向か
う循環流を起こさせる。これにより、鉄粉流動撹拌槽１
９の底部に沈澱した鉄粉を浮上させることができ、槽内
のデッドスペースが解消され、鉄粉と脱銅スラリーとの
効率的な混合を実現することができる。ここで、鉄粉流
動撹拌槽１９の底部に配置されている撹拌羽根２８は必
要に応じて取り外しておくことができ、また、取り外す
ことなく自由回転できる状態に保持しておくこともでき
る。

【００２４】このようにして撹拌羽根２８をモータ２９
により駆動させることなく、鉄粉流動撹拌槽１９内に循
環流を形成させ、循環流の最大速度が０．２５ｍ／ｓと
なるよう維持した。そして、鉄粉によるニッケルイオ
ン、クロムイオン等の還元反応を起こさせて、ニッケル
還元スラリーとすることができる。この鉄粉流動撹拌槽
１９内の反応は循環流の速度、鉄粉濃度、鉄粉の表面
積、スラリー温度、塩素イオン濃度等によっても左右さ
れ、これらの因子あるいは、ｐＨ調整剤の添加等によ
り、適宜調整することが可能である。なお、このときの
鉄粉流動撹拌槽１９内のスラリーの固液比（鉄粉／液体
との重量比）は表１に示すように１／１であった。この
得られたニッケル還元スラリーは第１の実施の形態で示
した手順と同一の手順により処理される。こうして第２
の実施の形態においては、比較例に較べてスラリーの最
大流速を６ｍ／ｓから０．２５ｍ／ｓに低減でき、固液
比を１／３より大きい１／１に高めて処理を行うことが
できる。また、表１の鉄粉粒径制約の項目に示されるよ
うに、第１及び第２の実施の形態においては、撹拌条件
の制御が容易にできるので、使用できる鉄粉の粒度を小
粒から中粒までの広範囲に取れる。これに対して、比較
例の場合には小粒に限定され、原料コストが高くなるこ
とが分かる。このように大量のエッチング廃液を処理し
て、その処理効率を向上させることができると共に、鉄
粉流動撹拌槽１９の磨耗を軽減して装置の保守にかかる
コストを低減できる。

【００２５】続いて、本発明の第３の実施の形態に係る
鉄粉流動撹拌槽を用いる塩化鉄系水溶液の不純金属除去
方法について説明する。なお、第３の実施の形態におい
ては、前記エッチング廃液を処理して脱銅スラリーとす
る手順は前記第１の実施の形態で示したものと同様であ
るので、この説明を省略する。ここで、鉄粉流動撹拌槽
５０は図３に示すように、上下方向にそれぞれ水平断面
積が異なるように構成された第１区画部５１〜第３区画
部５３の３つの領域からなる反応容器であり、鉄粉流動
撹拌槽５０内にはエッチング廃液処理用の鉄粉を予め所
定量保持させておき、図示しない鉄粉供給装置から鉄粉
流動撹拌槽５０の稼働に伴って消耗する分の鉄粉が連続
的に補給されるようになっている。鉄粉流動撹拌槽５０
の内底部には前記第３区画部５３の上部及び第２区画部
５２とで形成される鉄粉流動床と流動媒体供給部５４と
を分かつための仕切り盤５５が備えられており、該仕切
り盤５５上には仕切り盤５５の下方から供給される撹拌
媒体を、仕切り盤５５上において水平方向に分散吐出さ
せるトワイヤー５６と呼ばれるノズルが多数千鳥足状又
は格子状に配置されている。

【００２６】また、フリーボードとなる第１区画部５１
には鉄粉流動床を形成させるのに足る所定量の精製塩化
鉄系水溶液を抽出するための抽出孔５７が設けられてい
る。そして、抽出された前記精製塩化鉄系水溶液が循環
ポンプ５８を介して、流動媒体供給部５４の側面に設け
られた精製塩化鉄系水溶液の供給孔５９に供給され、鉄
粉流動撹拌槽５０内の鉄粉を流動化させるための循環流
が形成されるようになっている。なお、流動媒体供給部
５４の底部及び／又は側部には脱銅スラリーを供給する
ための脱銅スラリー供給孔６０が配置されており、鉄粉
流動撹拌槽５０の上部の第１区画部５１には精製塩化鉄
系水溶液を排出するための排出孔６１が設けられてい
る。このように、第３の実施の形態においては、図３に
示すように、循環ポンプ５８を作動させると、トワイヤ
ー５６を介して鉄粉流動床に供給される精製塩化鉄系水
溶液の作用により鉄粉流動撹拌槽５０内の鉄粉が流動状
態に維持される。次に、脱銅スラリーを脱銅スラリー供
給孔６０から鉄粉流動撹拌槽５０に供給すると共に、鉄
粉流動床を通過して精製された精製塩化鉄系水溶液を効
率的に排出することができる。

【００２７】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではな
く、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用
範囲である。例えば実施の形態においては、鉄粉流動撹
拌槽を用いる還元処理を１段で処理する例について説明
したが、必要に応じて鉄粉流動撹拌槽を複数配置し、そ
れぞれの鉄粉流動撹拌槽を用いて、多段にわたる還元処
理を行うこともできる。また、脱銅装置の脱銅撹拌槽
を、鉄粉流動撹拌槽と同様の構成として、エッチング廃
液の不純金属除去を行うことにより、さらに精密に不純
金属の除去を行うことができる。

【００２８】

【発明の効果】請求項１及び３記載の鉄粉流動撹拌槽を
用いる塩化鉄系水溶液の不純金属除去方法においては、
鉄粉流動撹拌槽内に形成される鉄粉流動床上部のフリー
ボードから鉄粉流動床を形成させるに足る所定量の精製
塩化鉄系水溶液を抽出して、抽出した該精製塩化鉄系水
溶液を鉄粉流動撹拌槽の下部から送入して、該精製塩化
鉄系水溶液の循環流により前記鉄粉流動床を形成させる
ので、鉄粉流動床の状態を適正範囲に維持するのに必要
な流動媒体の流速を、回収される精製塩化鉄系水溶液だ
けでまかなうことができる。従って、供給される塩化鉄
系水溶液の供給速度が変動した場合にも柔軟に対応する
ことができ、安定した状態での還元処理を可能とすると
共に、鉄粉流動撹拌槽内のデッドスペースを生じること
が少ないので、供給される塩化鉄系水溶液中の不純金属
の除去効率を高めることができる。

【００２９】請求項２及び３記載の鉄粉流動撹拌槽を用
いる塩化鉄系水溶液の不純金属除去方法においては、鉄
粉流動撹拌槽内に形成される鉄粉流動床上部のフリーボ
ードから鉄粉流動床を通過する精製塩化鉄系水溶液の一
部を抽出して、抽出した該精製塩化鉄系水溶液を前記鉄
粉流動撹拌槽の下部に塩化鉄系水溶液と共に送入して、
前記鉄粉流動床を形成させるので、鉄粉流動床の状態を
適正範囲に維持するのに必要な流動媒体の流速を確保す
ることができる。また、鉄粉流動撹拌槽内のデッドスペ
ースを生じることが少ないので、供給される塩化鉄系水
溶液中の不純金属の除去効率を高めることができる。特
に、請求項３記載の鉄粉流動撹拌槽を用いる塩化鉄系水
溶液の不純金属除去方法においては、フリーボードが、
鉄粉流動床における水平断面積を拡大させてなる鉄粉分
離区画部を有するので、鉄粉流動撹拌槽内を上昇する流
動媒体の流速が鉄粉分離区画部で減速して、所定粒度の
以上の鉄粉が鉄粉分離区画部へ浮遊移動することがな
く、槽内流量が多少変動した場合でも鉄粉流動床の上端
を固定位置に保持することができ、安定な条件で不純金
属の除去を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る鉄粉流動撹拌槽を用
いる塩化鉄系水溶液の不純金属除去方法を適用したエッ
チング廃液処理設備の一部構成図である。

【図２】本発明の第１及び第２の実施の形態に係る鉄粉
流動撹拌槽を用いる塩化鉄系水溶液の不純金属除去方法
を適用した鉄粉流動撹拌槽の説明図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態に係る鉄粉流動撹拌
槽を用いる塩化鉄系水溶液の不純金属除去方法を適用し
た鉄粉流動撹拌槽の説明図である。

【符号の説明】

１０ エッチング廃液処理設備 １１ エッチン
グ廃液タンク １２ ｐＨ調整剤タンク １３ 脱銅装置 １４ 鉄粉貯蔵タンク １４ａ 鉄粉貯
蔵タンク １５ 脱銅撹拌槽 １５ａ 流出孔 １６ 液体サイクロン １６ａ 液体サ
イクロン １７ エーキンス分級機 １７ａ エーキ
ンス分級機 １７ｂ エーキンス分級機 １７ｅ 銅粉 １７ｆ ニッケル粉 １８ スクリュ
ーフィーダ １８ａ スクリューフィーダ １９ 鉄粉流動
撹拌槽 ２０ ダスト沈澱槽 ２０ａ ダスト
沈澱槽 ２１ コーンタンク ２１ａ コーン
タンク ２２ 脱ニッケル装置 ２４ 撹拌調整
槽 ２５ 凝集剤タンク ２６ 循環ポン
プ ２７ スラリーポンプ ２７ａ スラリ
ーポンプ ２８ 撹拌羽根 ２９ モータ ３０ 第１区画部（鉄粉分離区画部） ３１ 第２区画部（鉄粉分離区画部） ３２ 第３区画
部 ３３ 第４区画部 ３４ 第５区画
部 ３５ 第１循環流量制御弁 ３６ 第２循環
流量制御弁 ３８ 第１排出流量制御弁 ３９ 第２排出
流量制御弁 ４２ 脱銅スラリー供給弁 ４３ 供給流量
制御弁 ４５ 排出孔 ４６ 底部排出
弁 ５０ 鉄粉流動撹拌槽 ５１ 第１区画
部 ５２ 第２区画部 ５３ 第３区画
部 ５４ 流動媒体供給部 ５５ 仕切り盤 ５６ トワイヤー ５７ 抽出孔 ５８ 循環ポンプ ５９ 供給孔 ６０ 脱銅スラリー供給孔 ６１ 排出孔

フロントページの続き (72)発明者 永岡 米次郎 福岡県北九州市八幡東区大谷１丁目３番 １号 株式会社アステック入江内 (72)発明者 永島 正毅 福岡県北九州市八幡東区大谷１丁目３番 １号 株式会社アステック入江内 (56)参考文献 特開 平１−167235（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−157043（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−200998（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−183101（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23F 1/46

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 銅、ニッケル等の不純金属イオンを含む
   塩化鉄系水溶液を、鉄粉を保持する鉄粉流動撹拌槽に供
   給して、前記不純金属イオンと前記鉄粉とを流動状態で
   接触させることにより該不純金属イオンを還元して、精
   製塩化鉄水溶液を得る鉄粉流動撹拌槽を用いる塩化鉄系
   水溶液の不純金属除去方法であって、 前記鉄粉流動撹拌槽内に形成される鉄粉流動床上部のフ
   リーボードから前記鉄粉流動床を形成させるに足る所定
   量の前記精製塩化鉄系水溶液を抽出して、抽出した該精
   製塩化鉄系水溶液を前記鉄粉流動撹拌槽の下部から送入
   して、前記精製塩化鉄系水溶液の循環流により前記鉄粉
   流動床を形成させることを特徴とする鉄粉流動撹拌槽を
   用いる塩化鉄系水溶液の不純金属除去方法。
2. 【請求項２】 銅、ニッケル等の不純金属イオンを含む
   塩化鉄系水溶液を、鉄粉を保持する鉄粉流動撹拌槽に供
   給して、前記不純金属イオンと前記鉄粉とを流動状態で
   接触させることにより該不純金属イオンを還元して、精
   製塩化鉄水溶液を得る鉄粉流動撹拌槽を用いる塩化鉄系
   水溶液の不純金属除去方法であって、 前記鉄粉流動撹拌槽内に形成される鉄粉流動床上部のフ
   リーボードから前記鉄粉流動床を通過する前記精製塩化
   鉄系水溶液の一部を抽出して、抽出した該精製塩化鉄系
   水溶液を前記鉄粉流動撹拌槽の下部から前記塩化鉄系水
   溶液と共に送入して、前記鉄粉流動床を形成させること
   を特徴とする鉄粉流動撹拌槽を用いる塩化鉄系水溶液の
   不純金属除去方法。
3. 【請求項３】 前記フリーボードが、前記鉄粉流動床に
   おける水平断面積を拡大させてなる鉄粉分離区画部を有
   することを特徴とする請求項１又は２記載の鉄粉流動撹
   拌槽を用いる塩化鉄系水溶液の不純金属除去方法。