JP3704266B2 - ビスマスの回収方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ビスマス塩の水溶液から、有価物を回収する方法に関するものであり、更に詳しく述べると有価物であるビスマスを湿式処理により銅や鉛などと分離し回収する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ビスマスは、鉛、銅、錫、銀、金などの鉱石中に含まれ、これらの非鉄金属の製錬副産物として産出されている。ビスマスは、銅や鉛鉱石に随伴して産出されることが多く、乾式製錬によってその粗金属中に残留する。例えば、粗銅中に残留したビスマスは、銅の電解精製工程において他の不純物と共に電解液に濃縮される。一方大部分のビスマスは、銅製錬の乾式工程で高熱によって揮発し、煙灰として鉛、砒素、アンチモンなどと共にコットレル等に捕集され。これらは更に鉛製錬工程に送られる。
【０００３】
銅電解液中に濃縮されたビスマスは、例えばイオン交換樹脂や脱銅電解で除去され、除去されたビスマスは大部分が乾式工程へ繰返される。
【０００４】
高熱揮発して鉛と共に捕集されたビスマスは、鉛製錬工程へ送られ、電気炉等の乾式処理を行い、粗鉛中に移行する。粗鉛は、例えばケイフッ化水素酸浴で電解精製され、鉛が陰極に電着しビスマスが陽極泥（アノードスライム）となる。陽極泥は更に乾式処理が行われ、粗ビスマスとなる。この粗ビスマスは、例えばケイフッ化水素酸浴や塩化物浴にて電解精製されて製品ビスマスとなる。
【０００５】
製品ビスマスの回収に当たっては、説明した通り多くの場合乾式処理が行われ、この乾式処理は鉛を使用するため、作業環境上好ましくない。このため、乾式処理を行わないビスマスの回収法の開発が望まれている。またビスマスは鉛や銅あるいは同族元素である砒素、アンチモンと挙動を共にすることが多く、これらの成分との分離も課題となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題点を解決する、湿式法によるビスマス分離回収方法を提供するものである。
【０００７】
即ち本発明は、（１）少なくともヒ素を含むビスマス塩の塩酸酸性の水溶液をアルカリ剤或いは水による希釈により、４時間以上にてｐH１．０に調整を行い、液温を６０から６５℃とし、ビスマス塩を沈殿させた後、酸溶解し、還元することによりビスマスをヒ素、銅及び鉛と分離し回収するビスマスの回収方法。
（２）ビスマス塩水溶液が、非鉄製錬工程の中間処理物であることを特徴とする（１）記載の方法。
（３）ビスマス回収物の酸溶解が、塩酸１モル／Ｌ以上、パルプ濃度１００ｇ／Ｌ以上である（１）記載の方法。
（４）ビスマスの還元が、酸化還元電位１００ｍＶ（Ａｇ／ＡｇＣｌ）以上であり、この時の液中ビスマス濃度が０.５ｇ／Ｌ以上である（１）記載の方法。
【０００８】
ビスマスは、鉛、銅、錫、銀、金などの鉱石中に含まれ、これらの金属の製錬副産物として産出されている。ビスマスは、銅や鉛鉱石に随伴して産出されることが多く、製錬によってその粗金属中に残留する。例えば粗銅中に残留したビスマスは、銅の電解精製工程において他の不純物と共に電解液に濃縮される。一方大部分のビスマスは、銅製錬の乾式工程で高熱によって揮発し、煙灰として鉛、砒素、アンチモンなどと共にコットレル等に捕集され、これらは更に鉛製錬工程に送られる。
【０００９】
銅電解液中に濃縮されたビスマスは、例えばイオン交換樹脂や脱銅電解で除去され、除去されたビスマスは大部分が溶錬工程への繰返しとなる。
【００１０】
高熱揮発して鉛と共に捕集されたビスマスは、鉛製錬工程へ送られ、電気炉等の乾式処理を行い、粗鉛中に移行する。粗鉛は、例えばケイフッ化水素酸浴で電解精製され、鉛が陰極に電着しビスマスが陽極泥（アノードスライム）となる。陽極泥は更に乾式処理が行われ、粗ビスマスが得られる。この粗ビスマスは、ケイフッ化水素酸浴や塩化物浴にて電解精製されて製品ビスマスとなる。
【００１１】
本発明者らは、ビスマス回収の種々の検討を行った結果、ビスマス塩の水溶液をｐH調整してビスマス塩を沈殿させた後、酸溶解し還元することによりビスマスと銅、鉛等との分離ができるとの知見を得た。
【００１２】
ビスマスを含む非鉄製錬工程中間物として、例えば煙灰に種々の湿式処理を行った塩酸酸性のビスマス塩水溶液がある。このビスマス塩水溶液のｐＨを上げていくと、ビスマスが加水分解を起こしオキシ塩化ビスマスとして沈殿する。このときｐH調整の液温を６０℃程度まで上昇させることにより、ビスマスの加水分解ｐＨが低下することを見い出した。このとき砒素や銅は沈殿しないため、ビスマスと砒素、銅を分離することが可能である。
【００１３】
ｐＨを上げる方法として、例えば苛性ソーダに代表されるアルカリ剤添加や水での希釈、ビスマス塩の中間処理物添加等が挙げられる。
【００１４】
液温が低いとビスマスの加水分解ｐＨ低下は認められず、ビスマスと砒素や銅の分離は困難である。液温は表１に示すように２０℃以上、より好ましくは、５５〜６５℃が好ましい。液温が６５℃より高いと熱エネルギーのロスとなるため好ましくない。
【表１】

【００１５】
処理時間は、表２に示すように１時間以上更に詳しく述べると４時間以上が好ましい。処理時間が短いとビスマス以外の沈殿移行率が高くなる。
【表２】

【００１６】
終点ｐＨは表３に示したように０．５〜２．０が好ましく、より好ましくは、ｐＨ０．８〜１．２が好ましい。ｐＨが０．８より小さいとビスマス沈殿移行率が小さく、ｐＨが１．２より大きいとＰｂなどの不純物が沈殿に混入してくる。
【表３】

【００１７】
ｐH調整で得られた沈殿はビスマスを主成分としたオキシ塩化ビスマスであり、このビスマス回収物は、酸類、例えば塩酸に溶解する。
【００１８】
塩酸濃度は表４に示すように１モル／Ｌ以上が好ましく、２モル／Ｌ以上がより好ましい。塩酸濃度が薄いとビスマスは溶解するが、液中のビスマス濃度を高くすることができず、ビスマスを溶解する液量が多量となる。
【表４】

【００１９】
ビスマス回収物の酸溶解は、２０℃以上であれば良い。液温を高温にすると溶解速度が向上するが、常温でも速やかに溶解するため、高温にすることは熱エネルギーのロスとなるので好ましくない。
【００２０】
ビスマス回収物溶解時間は、表５に示すように１時間以上、より好ましくは、４時間以上が好ましい。溶解時間が１時間より短いとビスマスが全量溶解せず、溶解時間が４時間を超えても溶解効率の向上は望めない。
【表５】

【００２１】
パルプ濃度は、表６に示すように１００ｇ／Ｌ以上が好ましい。パルプ濃度が１００ｇ／Ｌより低いとビスマス溶解度に余裕が有り、パルプ濃度が２００g/Lより高いとビスマス溶解度のため未溶解分が発生する。しかしながら、上記の未溶解分は、酸処理へ繰り返すことが可能であるため、未溶解分は大きな問題とならない。
【表６】

【００２２】
塩酸に溶解したビスマスは、還元剤により還元される。還元剤として、ビスマスより電気化学的に卑なものが使用できる。例えば、アルミニウム、鉛、鉄等が挙げられる。この中で鉄を還元剤として用いビスマスを還元した場合、還元反応は速やかに進行する。
【００２３】
液温は２０℃以上が好ましい。液温が高くなるとビスマス還元の反応速度が大きくなる傾向であるが、常温でも反応速度が比較的大きいため、液温を高くすることはメリットが少ない。
【００２４】
還元電位は１００ｍV（Ａｇ／ＡｇＣｌ、常温）以上で保持することが好ましい。これより低い電位では、電位が急激に低下、すなわちビスマス濃度が急激に減少するため酸化還元電位による反応コントロールが困難となる。高い電位ではビスマスが液中にまだ多量に残留しているためビスマス回収率という点では、メリットが少ない。この還元電位のときのビスマス濃度は０．５ｇ／Ｌ以上である。
【００２５】
還元して得られた粗ビスマス品位を表７に示す。従来法とは公知の乾 式処理法を指す。
【００２６】
【表７】

【００２７】
本発明により、従来法によるビスマスアノードと同等の粗ビスマススポンジを得ることが出来た。これにより本発明で得たビスマススポンジを溶解鋳造することにより、公知の方法によるビスマス電解アノードとしての使用が可能である。
【００２８】
以上説明したように、ビスマスと銅や鉛を分離し、ビスマスを回収する簡便な方法を確立した。
【実施例】
【００２９】
以下本発明の実施例を説明する。なお本発明は実施例に限定されるものではない。
【００３０】
銅製錬工程の煙灰に種々の湿式処理を行った中間処理物として塩酸酸性ビスマス水溶液がある。この液の組成は表８の通りである。
【００３１】
【表８】

【００３２】
６０℃のビスマス水溶液１０ＬにｐH調整剤として２００ｇ／ＬのＮａＯＨを加えてｐＨ１とし４ｈｒ攪拌放置した。このスラリーを濾過して固液分離を行い、表９に示すような成分のビスマス回収物６０ｇを得た。
【００３３】
【表９】

【００３４】
得られたビスマス回収物２６ｇを常温の２モル／Ｌの塩酸溶液０．２Ｌにリパルプした。塩酸溶解後液の分析値を表１０に示す。４時間のリパルプ後、濾過による固液分離を実施した。このとき残渣はほとんど発生しなかった。
【００３５】
【表１０】

【００３６】
この塩酸溶解液０．２Lに還元剤として鉄板（表面積０．００５７５ｍ２）を装入して、常温で攪拌し還元を行った。ORP電位（Ａｇ／ＡｇＣｌ）２８０ｍＶで還元を止め、直ちに濾過による固液分離を行い、還元回収物１１ｇを得た。
【００３７】
還元回収物と還元後液の分析値を表１１に示す。
【表１１】

【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により有価物であるビスマスを銅や鉛と分離し湿式処理により回収することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の処理フローの一態様を示す。

Claims (4)

1. 少なくともヒ素を含むビスマス塩の塩酸酸性の水溶液をアルカリ剤或いは水による希釈により、４時間以上にてｐH１．０に調整を行い、液温を６０から６５℃とし、ビスマス塩を沈殿させた後、酸溶解し、還元することによりビスマスをヒ素、銅及び鉛と分離し回収することを特徴とするビスマスの回収方法。
2. ビスマス塩水溶液が、非鉄製錬工程の中間処理物であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ビスマス回収物の酸溶解が、塩酸１モル／Ｌ以上、パルプ濃度１００ｇ／Ｌ以上であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. ビスマスの還元が、酸化還元電位１００ｍＶ（Ａｇ／ＡｇＣｌ）以上であり、この時の液中ビスマス濃度が０.５ｇ／Ｌ以上であることを特徴とする請求項１に記載の方法。

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