JP3555408B2 - 自動還元装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属セレンの回収に用いられ、Se4+イオンから金属セレンへの還元反応の進行状況を判定し、反応完了に伴う還元停止を自動で行う自動還元装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
銅電解などで生じるスライムやスクラップなどから、金属セレンを回収できることが知られている。この回収に用いられる手法の一つとして、スライムやスクラップなどを加熱して、含有されているセレンを二酸化セレンとして気化させ、これをアルカリ処理して亜セレン酸ソーダ水溶液とし、還元することで金属セレンを回収するという方法がある。この方法により、高純度の金属セレンを回収することが可能である。
この方法の還元操作について詳しく述べれば、亜セレン酸ソーダ水溶液中のSe4+イオンに、二酸化イオウなどの還元剤を作用させて金属セレンとし、これを析出させることで、純度99.9%の金属セレンを回収することができる。
【0003】
ところが、高純度の金属セレンを回収するためには、この還元操作に細心の注意をはらう必要がある。亜セレン酸ソーダ水溶液中のSe4+イオンの濃度が高い場合は、Se4+イオンが選択的に還元を受け、高純度の金属セレンを得ることができる。しかし、Se4+イオンの還元が進行し、溶液中のSe4+イオンの量が0に近づくと、溶液中に混在しているテルル、銅、鉛などの不純物イオンまでが還元を受け、金属セレンに混入して析出してしまい、金属セレンの純度を低下させてしまう。
【0004】
このため、Se4+イオンから金属セレンへの還元反応は、溶液中のSe4+イオンを全て金属セレンに還元する前に停止しなければならない。しかし、還元反応を停止するのが早ければ金属セレンの純度は低下しないが、回収率が低くなってしまい効率的でない。もちろん、還元反応の停止が遅れれば、純度99.9%の金属セレンを得ることはできない。この還元反応停止のタイミングは、上記の金属セレン回収方法の中で非常に重要な要素となっている。
【0005】
これまで、Se4+イオンから金属セレンへの還元反応の停止タイミングは、熟練した作業者が以下のような比色、比濁反応を行い、直接目視により判断していた。すなわち、試料溶液の一部を取り、これに塩酸とヨウ化カリウム水溶液を加えると、溶液中のSe4+イオンは三ヨウ化セレンとなり、溶液は黄色く着色し、濁りを生じる。この着色および濁り具合から、溶液中のSe4+イオンの残存量を判定していた。
このような経験的手法による作業は、作業者の熟練度などの要素により影響を受けてしまう。また、標準品として色見本などを使用する場合には、見本自体の経時変化による変色、退色などの影響が無視できず、作業精度を向上させることは難しい。
【0006】
還元反応が進行し過ぎると高純度の金属セレンが得られないことから、通常はSe4+イオンを十分に残存させた状態で反応を停止しており、回収率を向上させることは困難である。また、還元の終点の見極めを人間の目および記憶に頼っているため、反応の再現性に問題があり、不純物を析出させて金属セレンの純度を低下させてしまう可能性のあることも否定できない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記の点に鑑み、本発明は、電解スライムやスクラップなどから金属セレンを精製するプロセスのうち、Se4+イオンを還元して高純度の金属セレンを回収する操作において、金属セレンの回収率の向上と純度の低下防止を同時に実現することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、還元槽内のSe4 +イオンを含む溶液を試料としてサンプリングし、これにヨウ化カリウムを作用させて得られた反応液の吸光度を測定し、その測定値から還元槽内の還元反応の進行状況を判定し、この結果に基づいて還元槽への還元剤の供給を停止する自動還元装置によって解決することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態例のみに限定されるものではない。
【0010】
図1は、本発明の実施形態の一例を示すものであり、図中符号1は還元槽、符号2は二酸化イオウ供給ライン、符号3は攪拌装置、符号4はポンプ、符号5は試料サンプリングライン、符号6は沈澱槽、符号7はポンプ、符号8は上澄液サンプリングライン、符号9はフィルター、符号10は反応槽、符号11は攪拌装置、符号12は純水供給ライン、符号13はヨウ化カリウム供給ライン、符号14は塩酸供給ライン、符号15はポンプ、符号16はポンプ、符号17はポンプ、符号18は吸光光度計、符号19は電磁弁、符号20は制御手段、符号21は金属セレン導出ラインである。そして、二酸化イオウ供給ライン2と、電磁弁19で還元剤供給手段が構成され、ポンプ4と、試料サンプリングライン5と、沈澱槽6と、ポンプ7と、上澄液サンプリングライン8と、フィルター9と、電磁弁19、19…でサンプリング手段が構成されている。
【0011】
還元槽1には、二酸化イオウ供給ライン2および攪拌装置3が設けられている。ポンプ4は、試料サンプリングライン5を通して還元槽1から試料を抜き出し、沈澱槽6に送る。沈澱槽6では、この試料を静置して析出物を沈澱させる。ポンプ7は、上澄液サンプリングライン8を通して、沈澱槽6内の上澄液を抜き出し、フィルター9で濾過した後反応槽10に送る。反応槽10には、攪拌装置11が設けられており、純水供給ライン12、ヨウ化カリウム供給ライン13、塩酸供給ライン14から、呈色反応に必要な試薬が供給されるようになっている。反応液は、呈色反応後吸光光度計18に供給され、吸光度が測定される。
【0012】
また、ポンプ4、7、15、16、17、吸光光度計18、各ラインに設けられた電磁弁19、19…は、制御手段20によって制御されており、該制御手段20は、一定時間ごとに還元反応の進行チェックを自動的に行い、得られたデータから還元完了のタイミングを判断する。還元の完了した溶液は、金属セレン導出ライン21から槽外に導出される。
【0013】
還元槽1の大きさ、形状は任意であるが、析出した金属セレンを槽外に導出しやすいよう、図1に示すように、還元槽1の底部には傾斜を設けておくことが好ましい。
二酸化イオウ供給ライン2は、還元槽1の任意の位置に設けることができるが、気体をバブリングするという用途からすれば、二酸化イオウ供給ライン2の先端は還元槽1の底部に近接した位置にあることが好ましい。
【0014】
攪拌装置3は、還元槽1内をまんべんなく攪拌し、槽内の還元反応に偏りがないようにできるものであれば、その形状、個数、取付位置を問わない。例えば、還元槽1の槽外上部に設けられた駆動部から、シャフトなどの伝達手段を通じて、還元槽1内のプロペラを回転させるようにしてもよいし、あるいは、還元槽1の側面部に、攪拌装置3を複数個設けてもよい。
【0015】
ポンプ4は、試料サンプリングライン5を通して還元槽1内のスラリーを吸引するのであるから、スラリー吸引に耐えられるような構造のポンプを使用することが好ましい。例えば、ダイヤフラムポンプ、チューブポンプなどのポンプを挙げることができる。
沈澱槽6の大きさ、形状は任意であるが、反応チェックに用いる試料に混入している固形物を分離するという用途からすれば、反応チェックに必要な試料量の数倍程度の内容積を持つことが好ましい。また、鉛直方向に長い形状の沈澱槽6の方が、素早く上澄液を得られ、サンプリングもしやすいので好ましい。さらに、沈澱槽6の底部には、不要となった試料を還元槽1に戻しやすいように傾斜を設けておくことが好ましい。
【0016】
ポンプ7は、試料の一定量をサンプリングする必要があるので、吸引精度の高いポンプを用いる必要がある。例えば、定量ローラーポンプなどのポンプを挙げることができる。
上澄液サンプリングライン8は、その先端が沈澱槽6の底部に近接し過ぎていると、上澄液をサンプリングすることができない可能性がある。また、先端が沈澱槽6の上部にありすぎても、上澄液の必要量をサンプリングできない恐れがある。
【0017】
フィルター9は、試料溶液中の微粒子を除去できるように、装置の運転に支障のない限り目の細かいものを用いることが好ましい。
反応槽10の大きさ、形状は任意であるが、呈色反応に使用される試薬の量は一定であるので、それらを槽内に入れて、さらに攪拌してもこぼれない程度の内容積を持つものであればよい。
攪拌装置11は、反応槽10内をまんべんなく攪拌できるものであれば、その形状、個数、取付位置を問わない。
【0018】
純水供給ライン12、ヨウ化カリウム供給ライン13、塩酸供給ライン14に設けられているポンプ15、16、17はそれぞれ、反応用試薬を規定量供給するものであるから、ポンプ7と同様、吸引精度の高いポンプを用いる必要がある。
吸光光度計18は、反応槽10から供給された試料を自動測定し、結果を制御装置20にアウトプットできるものであればよい。
【0019】
制御手段20は、一定時間ごとに還元反応の進行チェックを自動的に行い、得られたデータから還元完了のタイミングを判定し、二酸化イオウの吹き込みを止めることで還元を停止させる。この還元反応進行チェックは、あまり頻繁に行っても反応試薬を浪費するだけであり、間隔が開きすぎると、還元終点を見逃す恐れがある。溶液中のSe4+イオンの濃度にもよるが、還元反応進行チェックは5分から30分に一回の割合で行うことが好ましい。
【0020】
次に、本装置の使用方法の一例について説明する。
まず、還元槽1中に亜セレン酸ソーダ水溶液を導入する。次に、還元槽1内を攪拌装置3により攪拌しながら、二酸化イオウ供給ライン2から二酸化イオウを溶液に吹き込み、還元を開始する。還元槽1内のSe4+イオンの残存量を測定する場合、槽内の内容物は、析出した金属セレンによりスラリー状となっているので、まず析出物を除去する操作を行う。ポンプ4を作動させ、試料サンプリングライン5を通して還元槽1から試料を抜き出す。これを沈澱槽6に入れ、静置することで析出物を沈澱させる。
【0021】
析出物が沈澱した後、ポンプ7を作動させ、沈澱槽6内の上澄液の一定量を上澄液サンプリングライン8を通して抜き出し、フィルター9で濾過した後反応槽10に注ぐ。これと前後して、反応槽10には、純水供給ライン12、ヨウ化カリウム供給ライン13、塩酸供給ライン14から、呈色反応に必要な試薬が必要量供給される。反応液は、呈色反応後直ちに吸光光度計18に供給され、吸光度が測定され、その結果が制御装置20に送られる。その結果から、制御装置20が、還元反応はまだ不十分と判断すれば、このまま反応は継続される。還元反応完了と判断した場合は、二酸化イオウ供給ライン2を閉じ、これ以上の還元を行わないようにする。
【0022】
次に、本発明において還元反応のチェックに吸光光度法を用いた理由について説明する。
セレンは、溶液中で4価および6価の状態で存在しており、Se4+イオンは、二酸化イオウなどの還元剤の作用により還元され、金属セレンを与えるが、Se6+イオンは、還元剤に対してSe4+イオンより安定であり還元を受けにくい。従って、Se6+イオンは還元による回収が困難とされている。
【0023】
溶液中のセレンの濃度を定量的に測定する方法としては、吸光光度法の他にも、蛍光X線法などいくつかの方法が知られているが、吸光光度法以外の方法はいずれもSe4+イオンとSe6+イオンの総和を測定してしまい、Se4+イオンのみの定量を行うことは困難である。ヨウ化カリウムは、Se4+イオンと特異的に反応して三ヨウ化セレンを生成し、Se6+イオンとは反応しないので、吸光光度法を用いることによりSe4+イオンの定量を行うことができる。
【0024】
【発明の効果】
上述のごとく、本発明の自動還元装置は、還元槽と、該還元槽に還元剤を供給する還元剤供給手段と、該還元槽内の、Se4 +イオンを含む溶液を試料としてサンプリングするサンプリング手段と、サンプリングされた試料とヨウ化カリウムを反応させる反応槽と、反応槽の前記試料と前記ヨウ化カリウムとを反応させた反応液を測定する吸光光度計と、この吸光光度計の測定値から還元槽内の還元反応の進行状況を判定し、この結果に基づいて還元剤供給手段を停止する制御手段を有するものであって、Se4 +イオンの還元を確実に、再現性よく行うことができる。
還元反応の進行を測る方法として、発色試薬としてヨウ化カリウムを用い、さらに吸光光度法を用いることで、Se6 +イオンに妨害されることなくSe4 +イオンだけを正確に定量することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の一例を示す概略構成図。
【符号の説明】
1 還元槽
2 二酸化イオウ供給ライン
4 ポンプ
6 沈澱槽
7 ポンプ
10 反応槽
18 吸光光度計
19 電磁弁
20 制御手段
Claims (1)
- 還元槽と、該還元槽に還元剤を供給する還元剤供給手段と、該還元槽内の、Se4 +イオンを含む溶液を試料としてサンプリングするサンプリング手段と、サンプリングされた試料とヨウ化カリウムを反応させる反応槽と、反応槽の前記試料と前記ヨウ化カリウムとを反応させた反応液を測定する吸光光度計と、この吸光光度計の測定値から還元槽内の還元反応の進行状況を判定し、この結果に基づいて還元剤供給手段を停止する制御手段を有する自動還元装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26701497A JP3555408B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 自動還元装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP26701497A JP3555408B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 自動還元装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH11106839A JPH11106839A (ja) | 1999-04-20 |
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ID=17438869
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP26701497A Expired - Fee Related JP3555408B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 自動還元装置 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP3555408B2 (ja) |
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WO2000026221A1 (en) * | 1998-10-29 | 2000-05-11 | The Dow Chemical Company | Preparation of titanium(ii) or zirconium(ii) complexes |
-
1997
- 1997-09-30 JP JP26701497A patent/JP3555408B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH11106839A (ja) | 1999-04-20 |
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