JP3971286B2 - ガリウムの回収方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガリウムの回収方法に関し、特に、ガリウムと砒素を含む固形物からガリウムを回収する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ガリウムは、亜鉛やアルミニウムの製錬副産物として微量得られる金属元素であり、GaAsやGaPなどの化合物半導体として使用されている。また、ガリウムは、GaAs単結晶の端面カット部分、破損ウエハ、切断屑、ラッピング屑などの様々なガリウムを含む各種スクラップからも回収されている。
【0003】
このようなガリウムを含有する製錬副産物やスクラップには、有機物やその他様々な物質が含まれているため、スクラップなどを焼成処理して成分のほとんどを酸化物とし、この焼成物を酸溶液に溶解して固液分離した後、このろ液を使用して電解採取によってガリウムを得ることが行われている。
【0004】
しかし、この固液分離後の固体側の浸出残渣にも微量のガリウムが残っており、この固体側からものガリウムを回収することができれば、ガリウムの回収率を向上させることができる。
【0005】
従来、微量のガリウムを含む溶液からガリウムを分離する方法として、キレート性イオン交換樹脂を用いてガリウム含有アルミニウム塩溶液からガリウムを回収する方法(例えば、特許文献1参照)や、キレート性イオン交換樹脂を用いてガリウムを含有するバイヤー液からガリウムを回収する方法(例えば、特許文献2参照)などのイオン交換法の他、キレート性の芳香族ジオールを用いて多量のAl3+が存在するガリウム溶液から選択的にガリウムを有機溶媒に抽出する溶媒抽出法(例えば、特許文献3参照)が知られている。
【0006】
【特許文献1】
特開昭58−42737号公報(第2頁右上欄15−18行)
【特許文献2】
特開平2−6328号公報(第2頁左上欄20行−右上欄10行)
【特許文献3】
特開平1−275428号公報(第2頁右下欄7行−第3頁左上欄12行)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ガリウムを含むスクラップなどの焼成物を酸溶液に溶解して固液分離した後、この固液分離後の固体側の浸出残渣に含まれる微量のガリウムを回収するために、イオン交換法を使用すると、回収するガリウムの量にかかわらず樹脂塔などの大掛かりな設備が必要となり、また、溶媒抽出法を使用すると、反応に必要な有機キレート剤や有機溶媒の使用量が多く、コスト高になるという問題がある。
【0008】
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、微量のガリウムを含む固形物から簡単な操作で且つ安価にガリウムを回収できる、ガリウムの回収方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、微量のガリウムを含む固形物を湯洗した後に固液分離することにより、砒素などの不純物を温水に溶解させて除去し、固形物中のガリウムを濃縮できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0010】
すなわち、本発明によるガリウムの回収方法は、ガリウムと砒素を含む固形物を温水に加えて攪拌した後、固液分離することにより、温水に溶解した砒素を除去し、固形物に含まれるガリウムを濃縮することを特徴とする。
【0011】
このガリウムの回収方法において、温水の温度が50℃以上であるのが好ましい。また、固液分離後の固形物にアルカリを加えて、第2の固液分離を行い、この第2の固液分離後の溶液中にガリウムを回収するのが好ましい。さらに、ガリウムを含む固形物が、ガリウムを含む実質的に酸化物からなる組成物に酸を加えて固液分離を行った後の固形物であるのが好ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明によるガリウムの回収方法の実施の形態は、ガリウム含有固形物に温水を加えて攪拌した後、固液分離を行い、この固液分離後の固形物にアルカリを加えて、第2の固液分離を行い、この第2の固液分離後の溶液中にガリウムを回収することを特徴とする。
【0013】
ガリウムを含むスクラップ類中の油分を分解するために、ガリウムを含むスクラップ類を焼成処理して、その成分のほとんどを酸化物とし、したがってガリウムのほとんどを酸化物としてGa2O3にし、この酸化物に酸を添加して、ガリウムを溶解させる。しかし、この酸による溶解には時間がかかり、As、P、Si、Inなどの難溶解物が溶液中に残るため、固液分離によって難溶解物と溶液に分離する。この固液分離は、ろ紙またはろ布を使用するろ過によって行うことができる。この固液分離後の固体側にも微量のガリウムが残っているため、この固形物を本発明によるガリウムの回収方法の実施の形態におけるガリウム含有固形物として使用することができる。
【0014】
このガリウム含有固形物に温水を加えて攪拌することにより、ガリウム含有固形物に含まれる砒素などの不純物を除去することができる。この温水の温度は、砒素の溶解度を高めて砒素を除去し易くするため、30〜100℃の温度が好ましく、50〜90℃の温度がさらに好ましい。温水を加えて攪拌した後、ろ過することにより固液分離を行えば、酸化物中の砒素が液側に溶解するため、固体側スラリーにはほとんど砒素がなくなり、砒素を分離することができる。
【0015】
この固液分離より得られた固体側にアルカリを加えて攪拌することにより、ガリウムを溶解させてガリウムを回収することができる。この時、反応促進のために加熱して室温以上の温度にするのが好ましい。また、この時に加えるアルカリとしては、消石灰、苛性ソーダ、水酸化カリウムなどの重金属を含まず且つ水酸基を有するアルカリが好ましい。
【0016】
【実施例】
以下、添付図面を参照して、本発明によるガリウムの回収方法の実施例について詳細に説明する。
【0017】
[実施例1]
図1に示すように、ガリウムを含有するスクラップを焼成処理して酸化物とし、この酸化物を1000g採取して、硝酸によって10時間かけて溶解した。その後、溶解せずに溶液中に残ったものをろ過により固液分離した。この固液分離後の固体側の浸出残渣の組成をICPにより分析したところ、表1に示すように、41重量%のGa、28重量%のC、12重量%のAs、2重量%のAl、1重量%のSiであり、残りは酸素であった。
【0018】
【表1】
【0019】
なお、この固体側の浸出残渣を1Lの硝酸に溶解した場合のガリウムと砒素の濃度は、表2に示すように、それぞれ30g/Lおよび13.1g/Lであった。
【0020】
【表2】
【0021】
次に、固体側の浸出残渣に90℃の水を1L添加し、2時間撹拌することにより湯洗を行った後、固液分離を行った。この固液分離後のろ液には、表3に示すように、12.7g/Lの砒素と0.001g/Lのガリウムが含まれ、砒素の除去率は97%(=12.7/13.1×100%)であった。この固液分離後の固体側の浸出残渣に50℃の水を1L添加し、2時間撹拌することにより2回目の湯洗を行った後、固液分離を行った。この固液分離後のろ液には、表3に示すように、0.3g/Lの砒素と0.001g/Lのガリウムが含まれ、この2回目の湯洗後の砒素の除去率は99%(=(12.7+0.3)/13.1×100%)であった。この結果から、湯洗後に固液分離することにより、ガリウムの溶出を抑制しつつ砒素を溶解除去することができ、さらに50℃で2回目の湯洗を行うことによりさらに砒素を溶解除去することができることがわかった。このろ液は、製錬原料として使用することができる。
【0022】
【表3】
【0023】
次に、固液分離後の固体側スラリーに100g/Lの苛性ソーダ3L添加して、2時間撹拌した後、固液分離を行った。この固液分離後の液側のガリウム濃度を測定したところ、表4に示すように、ガリウム濃度は59g/Lであった。さらに、同じ操作により固液分離を行って液側のガリウム濃度を測定したところ、表4に示すように、ガリウム濃度は61g/Lであった。このように、簡単な操作で且つ短時間でガリウムを浸出することができることがわかった。この固液分離後のろ液は、ガリウムの電解採取に使用することができる。
【0024】
【表4】
【0025】
一方、固液分離後の固体側は、スクラップを焼却して酸浸出した後の固液分離による固体側(浸出残渣)に混合して、繰り返し処理を行うことにより、さらにガリウムを浸出させることができる。
【0026】
[実施例2]
水の温度を50℃として湯洗を行った以外は実施例1と同様の処理を行ったところ、固液分離後のろ液には、表5に示すように、12.3g/Lの砒素と0.001g/Lのガリウムが含まれ、砒素の除去率は94%(=12.3/13.1×100%)であった。また、この固液分離後の固体側の浸出残渣に50℃の水を1L添加し、2時間撹拌することにより2回目の湯洗を行った後、固液分離を行ったところ、固液分離後のろ液には、表5に示すように、0.4g/Lの砒素と0.001g/Lのガリウムが含まれ、この2回目の湯洗後の砒素の除去率は97%(=(12.3+0.4)/13.1×100%)であった。この結果から、実施例1と同様に電解採取用のガリウム溶液が得られることがわかった。
【0027】
【表5】
【0028】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、微量のガリウムを含む固体から簡単な操作で且つ安価にガリウムを回収できる。したがって、ガリウムを含むスクラップ類などの廃棄物を焼却して得られたガリウムを含む酸化物からガリウムを浸出することができ、これによりガリウムの精製の工程の短縮ができるとともに、複生成物の金属も精錬原料として使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるガリウムの回収方法の実施例における処理工程を示す図。
Claims (2)
- ガリウムと砒素を含むスクラップの焼成物を酸浸出した後に固液分離して得られた固形物を、50℃以上の温水に加えて攪拌した後に固液分離することにより、温水に溶解した砒素を除去して固形物中のガリウムを濃縮することを特徴とする、ガリウムの回収方法。
- 前記温水に溶解した砒素を除去した後の固形物にアルカリを加えて固液分離を行い、この固液分離後の溶液中にガリウムを回収することを特徴とする、請求項1に記載のガリウムの回収方法。
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