JP4107688B2 - ゲルマニウムを回収するための光ファイバプリフォーム製造装置の気体廃棄物の処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバプリフォームの製造装置から発生する、ゲルマニウムを含む気体廃棄物の処理方法に関するものである。
従来の方法では、光ファイバプリフォームの製造装置は、高温で酸素と、塩化ケイ素SiCl₄及び四塩化ゲルマニウムGeCl₄タイプの気体とを反応させる。その結果発生した酸酸化ケイ素SiO₂は、連続層の形で堆積して円筒形のプリフォームを形成する。酸化ゲルマニウムは、プリフォームの中央層内に堆積して、シリカと異なる屈折率を有するコアを形成する。
四塩化ゲルマニウムのわずかな部分だけが、酸素と反応する。反応しなかった四塩化ゲルマニウム及び堆積しなかった酸化ゲルマニウムは、塩化水素HClとともに製造装置から廃棄される。これらの気体は、環境内にそのまま廃棄することはできない。したがって、それらの気体を処理することが必要である。
さらに、環境を保護するとともに、製造コストの削減をめざして、後で光ファイバプリフォームの製造に再利用できるようにゲルマニウムをリサイクルするために、ゲルマニウムを回収することが求められている。
文献ＵＳ−４ ３８５ ９１５によって知られている方法は、これらの気体廃棄物を処理し、ゲルマニウムの回収を可能にするものである。この方法は特に以下の段階を有する。
− たとえば気体廃棄物を苛性ソーダと反応させることによって、気体廃棄物から廃液を生成する段階。この時廃液は、ゲルマニウムだけでなく、次亜塩素酸塩を含む。
− たとえば過酸化水素水を加えることによって、次亜塩素酸塩を還元する段階。
− 硫酸マグネシウムを添加することによって、このように処理された廃液中でゲルマニウムを沈殿させる段階。
硫酸マグネシウムを用いて廃液中に含まれるゲルマニウムを沈殿させると、環境に有害な化合物である硫酸塩が上澄み相中に放出される。
したがって、本発明の目的は、環境に有害な化合物が沈殿後に放出されることを防ぐ、ゲルマニウムを含む気体廃棄物の処理方法を開発することにある。
そのため、本発明は、光ファイバプリフォームの製造装置から発生する、ゲルマニウムを含む気体廃棄物の処理方法であって、
前記気体廃棄物から廃液を生成する段階と、
前記廃液中でゲルマニウムを沈殿させる段階とを有し、
前記沈殿が、前記廃液中に酸化マグネシウムMgOを添加することによって行われることを特徴とする方法を提案する。
酸化マグネシウムの添加により、硫酸塩のような環境に有害な化合物を放出することなく、ゲルマニウムをリサイクルするために回収する目的で廃液中に含まれるゲルマニウムを沈殿させることが可能になる。
ゲルマニウムは、ゲルマニウム酸塩の形で沈殿する。廃液中に投入される酸化マグネシウムの量は、通常１．５対１であるマグネシウムとゲルマニウムとの化学量比に対応し、ゲルマニウムを沈殿させるために消費される酸化マグネシウムの量がわずかであることを示している。
本発明の一態様によれば、気体廃棄物は、四塩化ゲルマニウムGeCl₄の形でゲルマニウムを含み、廃液の生成段階は、それらの気体廃棄物と苛性ソーダを反応させることからなり、その結果廃液がゲルマニウム及び次亜塩素酸塩とを含む。
次亜塩素酸塩を還元させるために、たとえばギ酸を使用することができる。
使用される酸化マグネシウムは、たとえば、精製されていないものでもよく、粉末の形を有する。この酸化マグネシウムは、ゲルマニウムを廃液中で沈殿させるために、そのｐＨの値が８から１０の間となるような割合で廃液中に投入される。苛性ソーダをあらかじめ添加せずにｐＨ約４で廃液を処理する方法、あるいは苛性ソーダを添加してｐＨを約７にした後に廃液を処理する方法が考えられる。前者の場合には、酸性媒質中で作用させることが可能となり、苛性ソーダの消費量を減少させることができる。
酸化マグネシウムの緩衝作用により、ゲルマニウム沈殿後の廃液の上澄み相は、沈殿開始時に得られる９．５というｐＨとほぼ同じｐＨである。このｐＨの値は、必要な場合には、酸の添加によって環境中に上澄みを廃棄するために受け入れられる値に引き下げられる。
沈殿物は、廃液中に含まれていたゲルマニウムを含むスラッジの形を有する。このスラッジは、ゲルマニウムを抽出するために再処理できる「ケーク」を得るために濾過され、場合によっては乾燥される。
本発明による方法は実施が簡単であり、蒸気相による化学的堆積タイプ、またはプラズマ堆積タイプのプリフォーム製造設備に適用され、それらの設備において、ゲルマニウムは、酸化され、プリフォームのコアと呼ばれるゾーン内でドーピングエレメントを形成するためにシリカに混ぜ合わされる。
添付の単一図は、本発明による方法の概略ブロック図を示している。
空気によって運ばれるHCl及びGeCl₄タイプの塩化物１は、たとえば蒸気相による化学的堆積装置を有する光ファイバプリフォームを製造するための、ここには図示されていない設備によって廃棄される。
気体塩化物は、苛性ソーダ２を小滴の形で噴霧することができるタワー３中で洗い出される。気体塩化物は、苛性ソーダの小滴と反応し、タワーの足部に配置されたタンク５中で、ｐＨ約９．５の塩化ナトリウム及び次亜塩素酸ナトリウムの溶液７を生成することができる。タワー内を移動する空気は、気体塩化物を洗い出した後に外部９に排出される。
タワーのタンク５内で収集された溶液７が、廃液を生成する。環境内に廃棄される前に、それらの廃液は第二のタンク１３内に注がれ１１、ギ酸１５を添加して処理される。その結果、二酸化炭素の放出とともに、次亜塩素酸塩が塩化ナトリウムに還元される。還元後、廃液７’は約４．５のｐＨを有する。
廃液中に存在するゲルマニウムを回収するために、廃液は、第三のタンク１９に注がれ１７、そのタンクには、粉末の形状の精製されていない酸化マグネシウム２１が添加される。酸化マグネシウムの投入量は、ゲルマニウムが沈殿するように、廃液７”のｐＨが約９．５となるような量である。この量は、通常１．５対１であるマグネシウムとゲルマニウムとの化学量比に対応する。
本発明の変形実施形態によれば、ギ酸の添加１５と酸化マグネシウムの添加２１の間に、廃液７’の４．５のｐＨを約７の値に引き上げるために苛性ソーダ２０の添加が行われる。
沈殿中、廃液７”のｐＨは、廃液中の酸化マグネシウムの緩衝作用を示す当初の値とほぼ一定である。この値は、必要な場合には、環境２５内への上澄み相２３の廃棄のために受け入れられる値に引き下げられる。
沈殿物は、スラッジ２７の形を有し、このスラッジは、ゲルマニウムを抽出するために処理することができる「ケーク」を得るために、濾過され乾燥されるよう、フィルタプレスに運ばれる。

Claims (5)

1. 光ファイバプリフォームの製造装置から発生する、ゲルマニウムを含む気体廃棄物の処理方法であって、
   前記気体廃棄物から廃液を生成する段階と、
   前記廃液中でゲルマニウムを沈殿させる段階とを含み、
   前記沈殿が、前記廃液中に酸化マグネシウムMgOを添加することによって行われ、前記気体廃棄物が、四塩化ゲルマニウムのGeCl ₄ の形でゲルマニウムを含み、廃液の前期生成段階が、前記気体廃棄物と苛性ソーダとを反応させることからなり、その結果前記廃液がゲルマニウムと次亜塩素酸塩を含むことを特徴とする方法。
2. 前記次亜塩素酸塩が、前記の廃液の生成段階後、前記の沈殿段階前に還元されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
3. 前記の次亜塩素酸塩の還元が、ギ酸を用いて行われることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の方法。
4. 前記の廃液生成段階と前記の次亜塩素酸塩の還元との間に苛性ソーダが添加されることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の方法。
5. 廃液に添加される酸化マグネシウムが、ｐＨの値が８から１０の間となるような量であることを特徴とする請求の範囲第１項から第４項のいずれか一項に記載の方法。

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