JP4147297B2 - Metal recovery apparatus and metal recovery method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属イオンを含有する溶液から、所望の金属を回収する金属回収装置、および当該金属回収装置を用いた金属回収方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
金属イオンを含有する溶液から、所望の金属を回収する金属回収方法、および金属回収装置として、例えば特許文献1には、銅を溶存している非酸化性酸溶液へ銅を含む鉄スクラップを投入し、溶存している銅および鉄スクラップに含まれている銅を故銅として回収する沈殿銅法について記載されており、特許文献2には、銅含有エッチング廃液をよりイオン化傾向の大きい金属と接触させて銅粉を析出させ、得られた銅スラリーに気体を導入して搬出する、銅の回収方法、および回収装置について記載されている。
【0003】
【特許文献1】
特開昭50−2621号公報
【特許文献2】
特開平6−146021号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1に記載された方法は、所謂バッチ式の処理方法であるため、処理バッチ毎に装置を停止して生成した故銅を回収し、銅を含む鉄スクラップ等の原材料を投入する必要があり、生産性を上げることに限界があった。また当該方法は、塩酸溶液中の銅を塩化銅の形態で回収する技術であり、回収銅はポンプ等で容易に扱える、銅塩化物の形態であった。しかし、硫酸溶液中の銅を本方法にて回収しようとすると、回収銅は、金属銅や亜酸化銅などの沈降性の大きい形態となり、当該方法の適用は困難であった。
一方、特許文献2に記載された方法は、銅含有エッチング廃液より連続的操作により、銅粉を回収することが可能であるが、鉄材がドラム中に充填されているため、析出してきた銅により鉄材の表面がコーティングされ易い。そして、鉄材の表面が銅によりコーティングされてしまうと、鉄イオンのエッチング廃液中への溶出が阻害され、銅の回収が困難になると考えられる。そこで、銅によりコーティングされた鉄材は、新鮮な表面を有する鉄材と交換する必要があるが、鉄材を交換する際には、ドラムを開放して内部の鉄材を交換する必要があり、やはり生産性を上げることには、限界があった。
【0005】
本発明は、上述の課題を解決するために成されたものであり、金属イオンを含有する溶液に、所望の金属よりイオン化傾向が卑である金属(以下、卑金属と記載する。)の塊を存在させ、所望の金属を連続的に回収すると供に、卑金属塊の表面が所望の金属によりコーティングされるのを抑制し、さらに卑金属塊の表面が、析出した金属にコーティングされた際は、容易にこれを交換できる金属回収装置、および当該金属回収装置を用いた金属回収方法に関する
【0006】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するための、第1の手段は、金属イオンを含有する溶液から、所望の金属を回収する金属回収装置であって、
傾斜した回転軸芯線を中心として回転可能に設置されたドラム状の容器と、前記容器を正逆可能に回転する回転手段とを有し、
前記容器の、容器開口端からボトム端にかけての内周には、スパイラル形状を有するバッフル部が設けられ、
前記容器開口端には、着脱自在の篩部が設けられていることを特徴とする金属回収装置である。
【0007】
第2の手段は、第1の手段に記載の金属回収装置を用いることを特徴とする金属回収方法である。
【0008】
第3の手段は、第2の手段に記載の金属回収方法であって、
前記金属イオンを含有する溶液とは、製錬工程にて発生する煙灰や残渣から調製された硫酸酸性溶液であることを特徴とする金属回収方法である。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態例について、図面を参照しながら説明する。
図1は本発明に係る金属回収装置および付属装置の模式的な側面図であり、図2は、図1の模式的な平面図であり、図3(a)〜(c)は、図2のA−A断面図であり、図4は、図2のB−B断面図であり、図5は、図2のC−C断面図であり、図7は、図1〜3に示す容器10内の斜視図である。
図1、2において、本発明に係る金属回収装置のドラム状(例えば、略樽形状)の容器10は、その回転軸芯線11を水平面に対し、所望の傾斜角θをもって傾斜可能とする傾斜手段(図示していない)を介して架台21上に設置されており、回転手段20により正逆回転の回転が可能となっている。容器10の下方端は、ボトム端19として閉塞しているが、上方端は開口して容器開口端12を形成している。この容器開口端12の上部にはホッパー13が設けられ、このホッパー13から容器開口端12を介して、容器10内へ、金属イオン含有溶液1や卑金属スクラップ2等の所望の材料を投入することができる。尚、符号22は適宜なバルブを示す。一方、容器開口端12の下方には排出シュート14が設けられ、容器開口端12より溢れ出す、処理後の溶液3や生成した金属粒物を、コンベヤ30等の所定の場所へ誘導する。
【0010】
符号51はスクラップヤードを示し、ここに貯留された卑金属スクラップ2はクレーン52により、ホッパー13へ投入される。
符号30はコンベヤを示し、容器開口端12より溢れ出し排出シュート14に誘導されて落とし込まれた、処理後の溶液3と生成した金属粒物とを固液分離し、固体分である金属粒物4は堆積ヤード53へ移送し貯留するものである。液体分である処理後の溶液3は、オーバーフロー樋36を介してポンプタンク41へ移送され、ポンプ42によりシックナー(図示していない)等へ輸送され適宜に処理される。
【0011】
図3(a)〜(c)は、容器10の模式的な縦断面を示している。
まず、図3(a)は、容器10中に、金属イオン含有溶液1と卑金属スクラップ2とが充填され、回転軸芯線11によって正回転している状態を示している。容器10の内壁には、回転軸芯線11を中心としたスパイラル形状を有するバッフル部16が設けられている。
ここでバッフル部16について、容器10内の斜視図である図7を用いて説明する。
図7に示すように、容器10の内壁にはスパイラル形状を有するバッフル部16が設けられており、容器10が正回転する際には、卑金属スクラップ2等の内容物を図面向かって左側のボトム端19へ運搬し、逆回転の際には、図面向かって左側の容器開口端12へ運搬する構成を有するものである。尚、図7は、2条のバッフル部が設けられた例を示しているが、所望により1条、或いは3条以上でも良い。
【0012】
ここで、図3(a)に戻る。
容器開口端12の周囲には、円盤状のフィルターが篩部15として脱着自在に設けられているが、篩部15の中央には、篩開口部18が設けられている。従って、図1、2にて説明したホッパー13は、容器開口端12に篩部15が設置された状態であっても篩開口部18を介し、容器10内に卑金属スクラップ2等を投入することができるものである。
さらに、容器10内に金属イオン含有溶液1を注入するために、容器10の外部から篩部15の開口を介し容器のボトム端19へ向けて、適宜なバルブ22を有する導管17を設けるのも好ましい構成である。
【0013】
容器開口端12の下方には、排出シュート14が設けられ、容器10の容器開口端12から溢れ出した処理後の溶液3や金属粒物が、篩部15で篩われて通過した後ここへ導かれ、この排出シュート14の下方に設けられたコンベヤ30へ落下させるものである。尚、コンベヤ30の好ましい構成については、図4、5を用いて後述する。
【0014】
図3(b)(c)は、上述した図3(a)で説明した容器10が、逆回転している状態を示しており、(b)において、符号4はコンベヤ30内に堆積した金属粒物を示し、(c)においては、篩部15が外されている。
【0015】
図4、図5は、コンベヤ30の縦断面を示している。
図4において、コンベヤ30は、コンベヤ筐体32とこの筐体の中で周回運動(図4においては、左回転)しているチェーンコンベヤ31とを有している。コンベヤ筐体32は、略直方体で上部が開放され、その長手方向の底面の一端(図2にて説明した沈殿銅ヤード側)は、端部に向けて上昇斜面となり、コンベヤ筐体傾斜部34を形成している。
コンベヤ筐体の稜部およびコンベヤ筐体傾斜部34開始部分の4箇所には、スプロケット39が回転可能に支持され、チェーンコンベヤ31はこれに掛装されている。
【0016】
チェーンコンベヤ31には複数のスクレーパー37が所定間隔おきに取り付けられ、このスクレーパー37は、チェーンコンベヤ31がコンベヤ筐体32内をその内壁に沿って周回運動するのに伴い、コンベヤ筐体32の内壁と隙間38を保ちながら移動する。
また、コンベヤ筐体32の側面壁にはオーバーフロー樋36が設けられており、コンベヤ筐体32内に処理後の溶液3が注入された際には、コンベヤ筐体32の、概ね下方半分が浸漬される。
【0017】
このスクレーパー37とコンベヤ筐体32とについて、図5を用いて、さらに説明する。
図5に示すコンベヤ30において、コンベヤ筐体32内では、チェーンコンベヤ31が内壁に沿って周回運動しており、そのチェーンコンベヤ31に取り付けられたスクレーパー37は、コンベヤ筐体32の内壁と隙間38を保ちながら移動する。尚、上述したように、コンベヤ筐体32の、概ね下方半分は処理後の溶液3に浸漬されている。
【0018】
ここで、図4に戻り、コンベヤ筐体32の堆積ヤード53側は、底面が上方に傾斜してコンベヤ筐体傾斜部34となり、チェーンコンベヤ31もこれに沿って上方へ向かう。そしてコンベヤ筐体傾斜部34の最上部には、吐出口35が設けられている。吐出口35の下方は、堆積ヤード53となり、金属粒物4が堆積している。
【0019】
次に、上述した本発明に係る金属回収装置および付属装置を用いた金属回収工程について、工程毎に説明する。
【0020】
[金属イオン含有溶液の調製工程]
まず、金属イオン含有溶液1は、回収すべき金属がイオンとなって含有された溶液である。本発明においては、回収すべき金属として、銅を始め、錫、鉛、銀、金、等多様な金属が対象となる。また、金属イオン含有溶液1の液性は、酸性であり、硫酸酸性、硝酸酸性であることが好ましい。
このような金属イオン含有溶液1の例として、製錬工程にて発生する煙灰や残渣から調製された硫酸酸性溶液や、各種のメッキ工程、エッチング工程等にて発生する廃液等が挙げられる。
【0021】
[卑金属塊の調製工程]
卑金属塊は、前記回収すべき金属よりイオン化傾向が卑である性状を有する金属類を言い、前記金属イオンが、錫、鉛、銅、銀、金、等である場合、卑金属塊として、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、鉄、ニッケル、等を用いることができる。そして、回収すべき金属と卑金属塊とのイオン化傾向の差を用いて、卑金属塊の表面に回収すべき金属の層を生成させる。
さらに、本実施の形態において、卑金属塊として卑金属スクラップ2を用いることが好ましい。これは、当該卑金属塊が、表面に回収すべき金属の層を生成させるための担持体であることによる。つまり、卑金属塊の形態は、常温で固体の塊状であり、さらに、好ましい塊状の形態は、廃棄資材のように多種多様な形状をしたスクラップ形状である。例えば、線状、板状、缶がプレス等により潰されたスクラップ缶、等がある。スクラップの形状は多種多様であり、特に形状が非対称で、角があり、個々の重量も大きく異なり、表面状態は一定でない。従って、後述する金属の回収工程において、卑金属スクラップ2上の、回収すべき金属の層の生成場所は偏在し、場所によって厚く付くことになる。そして、卑金属スクラップ2同士が衝突する際には、その衝突方向、応力とも多様なものとなるため、卑金属スクラップ2上に生成した回収すべき金属の層が剥離し易くなるからである。
尚、卑金属スクラップ2は、生産性を低下させたり、後工程に悪影響を与えない限り、メッキされた材料やクラッドされた材料でも使用可能である。
例えば、金属イオン含有溶液1として銅イオンを含有する溶液から銅を回収する際、卑金属スクラップ2として、半面が銅によりバイメタル状にコーティングされたクラッド鉄材のスクラップ材を用いることができる。
【0022】
[金属イオン含有溶液および卑金属スクラップの投入工程]
図1に示すように、スクラップヤード51に堆積された卑金属スクラップ2を、クレーン52を用いてホッパー13より容器10内へ投入する。また、金属イオン含有溶液1も、ホッパー13より容器10内へ投入するが、図3(a)で説明した導管17を用いて投入するのも好ましい構成である。この金属イオン含有溶液1投入の際、液のpHは、低い方がより反応が早まり好ましいが、例えば、煙灰等から得た銅イオン含有液の様に、所望の金属以外の不純物を雑多含有する溶液の場合は、これら不純物の影響をさけるため、pHを敢えて上昇せしめる調整をするのが好ましい場合もある。
【0023】
金属イオン含有溶液1と卑金属スクラップ2との投入タイミングは、どちらが先であっても良いが、容器10内の液面制御の観点からは、卑金属スクラップ2を先に投入しておくのが好ましい。
【0024】
金属イオン含有溶液1と卑金属スクラップ2との投入比率は、各々の回収すべき金属と卑金属塊との組み合わせによる最適値を予め求めておき、それによって投入する。
【0025】
[攪拌工程]
容器内に投入された、金属イオン含有溶液1と卑金属スクラップ2との反応により、卑金属スクラップ2の表面に生成した回収すべき金属の層を当該表面から剥離するため、当該表面に応力を付加し、ここから金属の層を剥離せしめるが、この応力には、衝撃力、摩擦力が好適である。
そこで、本工程に用いる装置としては、例えば、金属イオン含有溶液1と卑金属スクラップ2とが投入される容器が回転することで、卑金属スクラップ2の塊が転動し、金属イオン含有溶液1を撹拌しながら、反応中の卑金属スクラップ2の塊同士が衝突、摩擦を繰り返すものが好ましい。
【0026】
ここで、攪拌工程をおこなうにあたり、水平面に対する回転軸芯線11の傾斜角θを制御して、容器開口端12の位置を調整することができる。例えば、傾斜角θが小さければ容器開口端12の位置は低くなり、容器10内部に貯留することのできる金属イオン含有溶液1の容積は減少するが、傾斜角θが90°に近づく程、増大する。即ち、回転軸芯線11の傾斜角θを調整することで、容器10内部に貯留することのできる金属イオン含有溶液1の容積を可変することができ、これによって溶液の容器10内部での貯留時間を制御できる。そして、金属イオン含有溶液1の容器10内部における貯留時間を制御することで、溶液からの金属の回収量、回収率などを制御することができる。このことから、金属イオン含有溶液1の濃度、温度、卑金属スクラップ2との反応状況に応じて、容器開口端12の位置を調整すれば、金属イオン含有溶液1と卑金属スクラップ2との好ましい反応条件を維持することができる。
【0027】
ここで上述の構成を有する撹拌装置とそれを用いた攪拌工程について、図3(a)を用いて説明する。
容器10の内壁には、バッフル部16が設置されている。容器10を回転軸芯線11により回転させることで、バッフル部16により、容器内部の金属イオン含有溶液1と卑金属スクラップ2とが撹拌、混合される。さらに、当該回転が正回転のとき、バッフル部16が卑金属スクラップ2を容器のボトム端19へ運搬するようにスパイラル構造を有していることが好ましい。スパイラル構造を有するバッフル部16によりボトム端19に運搬された卑金属スクラップ2は、そこに堆積するが、バッフル部16、回転する容器の側壁によるリフトアップ効果により回転方向と同軸、同方向に卑金属スクラップ2の堆積が隆起される。このとき、卑金属スクラップ2同士には、摩擦力、堆積重量による重圧が付加されるが、間もなく、隆起した頂上付近より谷となった箇所へ転落し、この摩擦、重圧から解放される。この転落時には、他の卑金属スクラップ2との間で衝突が起こり、衝撃力が付加される。
さらに卑金属スクラップ2は、スパイラル状のバッフル部16から、ボトム端に向かう応力を受け続ける。
このように、回転する容器10内部で卑金属スクラップ2表面には、摩擦、衝撃力、応力が付加されるので、卑金属スクラップ2表面に生成した回収すべき金属の層は剥離され金属粒物となる、剥離された金属粒物は、容器10の下方に沈降するか、金属イオン含有溶液1中に分散する。
【0028】
この卑金属スクラップ2の転落時の衝撃力は、金属イオン含有溶液1の液面位置、投入流量、容器10の回転速度、傾斜の制御により調整することが可能である。容器10の回転速度は早いほうが好ましいが、上記衝撃力を十分に維持するため、容器10の大きさ、卑金属スクラップ2の量などにより適宜、設定することが好ましい。
【0029】
当該攪拌工程において、容器10の回転を継続しながら、金属イオン含有溶液1の投入も継続する構成も好ましい。金属イオン含有溶液1の継続投入により、反応を繰り返し、連続的に行うことが可能になると同時に、容器開口端12から溢れ出た処理後の溶液3の金属濃度を適宜分析すれば、当該工程の反応状況が確認でき、その分析値に応じて、金属イオン含有溶液1の投入量、卑金属スクラップ2量、容器10内での液面高さを調整すれば良い。
【0030】
このようにして得られた、卑金属スクラップ2の金属層から剥離された金属粒物は、数mm以下の径を有する金属粒であるため移送、搬送に適した形状である。そして、その品位も、一般に高く、金属製錬の原料、またはなんらかの添加剤としても使用可能なものである。
【0031】
一方、当該攪拌工程において、容器開口端12の周囲に設けられた篩部15は、そこを通過するものの形状の寸法差により選別をおこなうフィルター形式のものが好適である。当該構成を有する篩部15は、処理後の溶液3とその中に分散した金属粒物とを通過させて、これらを容器10から溢れ出させると供に、卑金属スクラップ2が容器10から落下するのを防止する。
【0032】
従って、この篩部15は、容器開口端12と同心円をなす篩開口部18を有し、容器10が回転しても、処理後の溶液3と接触する篩部15の面積が一定となるようにしておくことが好ましい。
【0033】
さらに、容器10の外部から篩開口部18を通過し容器10のボトム端19近傍へ、金属イオン含有溶液1を導入する導管17を配置し、この導管17により、金属イオン含有溶液1を、連続的にボトム端19近傍へ供給することも好ましい構成である。上述したように、ボトム端19近傍は、卑金属スクラップ2がバッフル部16の作用を受けて、摩擦、衝撃力、応力を与え続けられている場所なので、まず、ここへ金属イオン含有溶液1を導入し、卑金属スクラップ2と十分に反応させて、回収すべき金属の層を生成させ、或いは金属の層をより厚くした後に、処理後の溶液3として容器開口端12へ向かわせることにより、金属回収の生産性を上げることができる。さらに、この際、上述したように、容器10の水平面に対する回転軸芯線11の傾斜を制御して、容器開口端12の位置を調整することで、容器10内部の金属イオン含有溶液1の容量、残留時間などを調整でき、金属イオン含有溶液1からの金属の回収量、回収率などを調整できる。そこで、金属イオン含有溶液1の濃度、液温、卑金属スクラップ2との反応状況に応じて容器開口端12の位置を調整すればよい。
【0034】
また、同じく金属回収の生産性の観点より、当該攪拌工程中に金属イオン含有溶液1や卑金属スクラップ2を補充する場合は、容器開口端12に篩部15が設置された状態であっても篩開口部18を介し、ホッパー13や導管17により、容器10内へ追加投入することができるものである。
【0035】
さらに、当該攪拌工程において、卑金属スクラップ2等に混入していた樹脂類等の不要物は処理後の溶液3の液面に浮遊するが、これら樹脂類等の不要物は篩開口部18から、容器10外へ取り出すことができる。
【0036】
さらに後述するように、篩部15を容器10より脱着可能とすることで、容器10内部の処理後の溶液3、卑金属スクラップ2、金属粒物などを同時に排出できるようにし、容器10のメンテナンスを容易にすることができる。
尚、篩部15としては、市販のパンチングメタル等を好適に用いることができる。
【0037】
[回収工程]
攪拌工程が進行し、金属イオン含有溶液1が処理後の溶液3となり、金属粒物が十分に生成したら、当該処理後の溶液3と金属粒物の回収工程を実施する。
この回収工程について、図3(b)を参照しながら説明する。
まず、図3(b)に示すように回収工程においては、容器10を回転軸芯線11に沿って逆回転させる。すると、容器10内の、処理後の溶液3、卑金属スクラップ2、金属粒物は、バッフル部16により容器開口端12へ向けて運搬される。ここで、卑金属スクラップ2は、篩部15により容器10内部に残存させられるが、処理後の溶液3、金属粒物は、篩部15を通過して、容器開口端12から溢れ出す。
【0038】
[運搬・分離工程]
次に、運搬・分離工程について説明する。
篩部15を通過し、容器開口端12から溢れ出た処理後の溶液3、金属粒物は、排出シュート14へ導かれ、ここで方向が制御されて、当該シュートの下方に配置された容器中に保持される。この容器として上述したコンベヤを用いると、処理後の溶液3と金属粒物とを分離しながら、金属粒物を運搬でき好適である。ここで、図4、図5を参照しながら当該コンベヤを用いた、処理後の溶液3と金属粒物との分離、および金属粒物の運搬について説明する。
まず、図4に示すように、排出シュート14により、その下方に予め設置されたコンベヤ筐体32内に投入された処理後の溶液3は、コンベヤ筐体32内の概ね、下方半分に貯留され金属粒物は溶液の下方へ沈降する。
尚、処理後の溶液3がコンベヤ筐体32内に貯留されたとき、その液面高さはオーバーフロー樋36により制御されるが、そのとき、このチェーンコンベヤ31の下半分は、液面より下方にあり、上半分が液面より上方となるように配置さすることが好ましい。
【0039】
沈降した金属粒物は、図4、5に示すチェーンコンベヤ31に設けられたスクレーパー37により、図4向かって右側へ運搬され、コンベヤ筐体傾斜部34において処理後の溶液3の液面上方へ移動する。このコンベヤ筐体傾斜部34において、スクレーパー37が斜面に沿って上昇する際に、コンベヤ筐体32とスクレーパー37との隙間38より、処理後の溶液3は斜面より下方に流れ、金属粒物は上方に運搬されることで、処理後の溶液3と金属粒物とは分離され、分離された金属粒物4は、吐出口35に到達してここから自然落下し、堆積ヤード53の所定位置に堆積する。
尚、異なる実施の形態として、吐出口35の下方にホッパー等を配置し、落下してきた金属粒物を移送機により次工程へ移送して、連続的に供給する構成とすることも可能である。
【0040】
尚、コンベヤ筐体32よりオーバーフロー樋36へ流出した処理後の溶液3は、例えばシックナーへ導かれ、適宜に処理される。
【0041】
[メンテナンス工程]
上述の攪拌工程、回収工程の進行に伴い、卑金属スクラップ2による金属粒物のの回収効率が低下してきたら、当該卑金属スクラップを交換するメンテナンス工程を実施する。
このメンテナンス工程について、図3(c)を参照しながら説明する。
まず、図3(c)に示すように容器開口端12から篩部を外し、容器10を逆回転させる。すると今度は、バッフル部16により、回収効率の落ちた卑金属スクラップ2が容器開口端12より排出される。
このようにして、篩部15の脱着操作と容器10の逆回転操作のみで、容器10内のメンテナンス工程を実施することができる。
【0042】
ここで図4において、上述のメンテナンス工程の際、卑金属スクラップ2と供に、処理後の溶液3、金属粒物なども同時に排出されるが、コンベヤ30は、固形分の形態に関係なく固形分と溶液の分離・運搬が可能であるので、例えば、吐出口35において適宜な手段により、回収効率の落ちた卑金属スクラップ2を分離回収することも好ましい構成である。
【0043】
【実施例】
(実施例1)
本発明の実施例として、銅製錬において自溶炉で発生する煙灰から金属粒物として銅粒物を回収する工程を挙げ、本発明をより詳細に説明する。
尚、本実施例において、銅を回収すべき金属とし、さらに液性を硫酸酸性とするのは、銅製錬において発生する灰の中に含まれる銅を回収する場合、灰を一旦硫酸に溶かし、銅を酸溶液に溶解させ、この溶解液を中和した後の液から銅を回収する際に最も効果的あり、他の方法で回収するよりコスト面でのメリットも大きいからである。
【0044】
[金属イオン含有溶液の調製工程]
上記煙灰には、銅などの有価金属が含まれており、その含有量は7%程度である。この煙灰に硫酸を添加し、煙灰中に含まれる銅等を硫酸で溶解する。そして、硫酸に未溶解のものを除いたとき、当該硫酸溶液のpHは1以下の強酸となっている。これを一旦中和しpHを1〜3に上昇せしめる、中和後に沈降物があればそれを除去して銅イオンが含まれる硫酸銅溶液を得る、これを金属イオン含有溶液とする。
このとき、pHは、低い方がより反応が早まり好ましいが、煙灰等のように、銅以外の不純物を雑多に含有する場合は、これら不純物の影響を避けるためpHを敢えて上昇せしめる調整するのが良い場合もある。
【0045】
[卑金属塊の調製工程]
回収すべき金属イオンが銅イオンで、溶媒が硫酸溶液である硫酸銅溶液の場合は、卑金属塊は鉄が好ましい。これは、鉄が入手しやすいのと、取り扱いにも格別の場所、雰囲気の制御が必要なく操業上において簡易だからである。
さらに、本実施例において、卑金属塊として鉄スクラップを用いたのは、卑金属塊が表面に銅の層を生成させるための担持体であることによる。つまり、卑金属塊の形態が常温で固体の塊状であり、さらに、好ましい塊状の形態は、廃棄鉄材のように多種多様な形状をしたスクラップ形状である。例えば、線状、板状の鉄スクラップ、缶がプレス等により潰されたスクラップ缶がある。スクラップの形状は多種多様であり、特に形状が非対称、角があり、個々の重量も大きく異なり、表面状態は一定でない。従って、後述する銅の回収工程において、鉄スクラップ上の銅層の生成場所が偏在し、場所によって厚く付くことになる。そして、鉄スクラップ同士が衝突するさいには、その衝突方向、応力とも多様なものとなるため、鉄スクラップ上に生成した銅層が剥離し易くなるからである。
【0046】
[金属イオン含有溶液および卑金属スクラップの投入工程]
内容積8m3の略樽形状の容器を準備し、容器内部にはスパイラル状のバッフル板を設置した。容器開口端にはパンチングメタルによる篩部を設置し、篩部には、容器開口端と同心円をなす篩開口部が設けられている。さらに、容器の外部から篩開口部を介し、容器内に銅イオン含有液を供給する導管を設けた。
この容器にスクラップ缶からなる鉄スクラップを投入し、容器を正回転させながら、煙灰から得た硫酸酸性の銅含有溶液を導管により注入した。
【0047】
銅イオン含有液と鉄スクラップとの投入比率は、容器内において銅と鉄のモル比が銅を1とした時、鉄が1.2以上となることが好ましい。これは、鉄のモル比が1.2以上であると、銅層の生成が早く、また銅の回収効率が向上するためである。
そこで、容器内の銅含有溶液の銅濃度と、鉄スクラップの重量とを測定し、銅/鉄のモル比が1.5とになるように銅イオン含有液と鉄スクラップとの投入比率を調整した。
【0048】
[攪拌工程]
容器の回転軸芯線の傾斜角を15°、回転数を5RPMとし、銅含有溶液の注入量を全6m3/Hrとした。
回転軸芯線の傾斜角の制御により、容器内の銅含有溶液の液量、滞留時間を制御し、容器のボトム端における鉄スクラップの転落時の衝撃力を制御することができる。
回転数は、多いほうがより反応に好ましいが、鉄スクラップを好ましい状態に保つことのできる回転数を、容器の大きさ、鉄スクラップの量などにより適宜、設定する。
【0049】
この攪拌工程を繰り返し、連続的に行うため、導管より連続して銅含有溶液を供給し、銅/鉄のモル比が1.2以下にならないように、適宜、鉄スクラップを補充投入した。また、容器開口部より溢れ出る処理後の銅含有溶液の銅および鉄濃度を適宜分析して攪拌工程の反応状況を確認し、その分析値に応じて銅含有溶液の注入量、鉄スクラップ投入量、容器の傾きを調整した。
この結果、回転する容器内部で鉄スクラップ表面には、摩擦、衝撃力が付加され、その間に生成した銅の層を剥離し、剥離された銅粒物は、容器の下方に沈降するか、処理後の銅含有溶液と供に容器開口部より溢れ出てきた。この攪拌工程を45日間連続して実施した。
【0050】
この攪拌工程実施における、注入した銅含有溶液および処理後の溶液の銅濃度の分析結果を図6に示す。
図6は、縦軸に銅濃度の分析結果(g/l)、横軸に経過日数(日)をとり、銅含有溶液の銅濃度を◆、処理後の溶液の銅濃度を○で示したグラフである。
図6の結果より、銅含有溶液からの銅回収は、45日間にわたり安定的に稼働していることが判明した。
【0051】
[回収工程]・[運搬・分離工程]
攪拌工程実施後に得られた、銅粒物と処理後の溶液とをコンベヤ筐体に投入し、沈降した銅粒物をスクレーパーにより運搬しながら、コンベヤ筐体傾斜部にて固液分離した。そして、銅粒物は沈殿銅ヤードに堆積し、処理後の溶液は、後工程であるシックナーで処理、または再度容器に投入した。
以上の45日間の試験において、投入した銅イオン含有溶液は全19500m3、鉄スクラップ(鉄品位80%)投入量は全240トンであった。そして、回収された銅は197トンであり、銅イオン含有溶液中の銅量の53%が回収できた。その品位は85%であった。
【0052】
(実施例2)
卑金属塊として鉄スクラップに代替して、鉄表面の概ね50%にバイメタル状に銅がコーティングされているクラッド材スクラップを用いた以外は、実施例1と同様の装置・反応条件・銅イオン含有溶液を用い、当該銅イオン含有溶液から銅を回収する工程を32時間連続で実施した。投入した銅イオン含有溶液は全640m3、クラッド材スクラップ(鉄品位65%)は全3トンとなった。
その結果、回収された銅は3.3トンで、その品位は85%であった。
【0053】
【発明の効果】
以上、詳述したように本発明は、金属イオンを含有する溶液から、所望の金属を回収する金属回収装置であって、
傾斜した回転軸芯線を中心として回転可能に設置されたドラム状の容器と、前記容器を正逆可能に回転する回転手段とを有し、
前記容器の、上方にある開口端から下方にあるボトム端にかけての内周には、スパイラル形状を有するバッフル部が設けられ、
前記開口端には、着脱自在の篩部が設けられている金属回収装置である。
当該集回収装置によれば、金属イオンを含有する溶液と卑金属塊とを、容器の開口端から容器内へ投入し、回転手段により容器を正回転させて、溶液中において卑金属塊を互いに衝突させることで、この表面に生成した所望の金属の層を剥離させ粒子化させると同時に、再び、当該表面へ所望の金属の層を生成させることができる。次に、回転手段により容器を逆回転させて、容器の内容物を開口端まで運搬し、篩部にて前記処理後の溶液と前記所望の金属粒物とを通過させることで、連続的に所望の金属粒物を採取でき、さらに、必要に応じ篩部を脱離することで卑金属塊の交換も容易に実施することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る金属回収装置および付属装置の模式的な側面図である。
【図2】本発明に係る金属回収装置および付属装置の模式的な平面図である。
【図3】図2のA−A断面図である。
【図4】図2のB−B断面図である。
【図5】図2のC−C断面図である。
【図6】実施例に係る、注入した銅含有溶液および処理後の銅含有溶液中の銅イオン濃度の分析結果である。
【図7】図1〜3に示す容器10内の斜視図である。
【符号の説明】
1.金属イオン含有溶液
2.卑金属スクラップ
3.処理後の溶液
4.金属粒物
10.容器
11.回転軸芯線
12.容器開口端
13.ホッパー
14.排出シュート
15.篩部
16.バッフル部
17.導管
18.篩開口部
19.ボトム端
20.回転手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal recovery apparatus that recovers a desired metal from a solution containing metal ions, and a metal recovery method using the metal recovery apparatus.
[0002]
[Prior art]
As a metal recovery method and a metal recovery device for recovering a desired metal from a solution containing metal ions, for example, Patent Document 1 introduces iron scrap containing copper into a non-oxidizing acid solution in which copper is dissolved However, it describes a precipitated copper method for recovering copper contained in dissolved copper and iron scrap as dead copper, and Patent Document 2 contacts a copper-containing etching waste liquid with a metal having a higher ionization tendency. The copper recovery method and the recovery device are described in which a copper powder is deposited to introduce a gas into the obtained copper slurry.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 50-2621
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 6-146021
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Since the method described in Patent Document 1 is a so-called batch-type processing method, it is necessary to recover waste copper generated by stopping the apparatus for each processing batch and to input raw materials such as iron scrap containing copper. There was a limit to increasing productivity. The method is a technique for recovering copper in a hydrochloric acid solution in the form of copper chloride, and the recovered copper is in the form of copper chloride that can be easily handled with a pump or the like. However, when the copper in the sulfuric acid solution is to be recovered by this method, the recovered copper is in a form having a large sedimentation property such as metallic copper or cuprous oxide, and it is difficult to apply the method.
On the other hand, although the method described in Patent Document 2 can recover the copper powder by continuous operation from the copper-containing etching waste liquid, since the iron material is filled in the drum, The surface of the iron material is easily coated. If the surface of the iron material is coated with copper, it is considered that the elution of iron ions into the etching waste liquid is hindered and copper recovery becomes difficult. Therefore, it is necessary to replace the iron material coated with copper with an iron material having a fresh surface. However, when exchanging the iron material, it is necessary to open the drum and replace the internal iron material. There was a limit to raising
[0005]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a lump of a metal (hereinafter referred to as a base metal) having a lower ionization tendency than a desired metal is included in a solution containing metal ions. In addition to continuously collecting the desired metal, it suppresses the surface of the base metal mass from being coated with the desired metal, and when the surface of the base metal mass is coated with the deposited metal, it is easy And a metal recovery method using the metal recovery device
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A first means for solving the above-described problem is a metal recovery device for recovering a desired metal from a solution containing metal ions,
A drum-like container installed rotatably around an inclined rotation axis, and a rotating means for rotating the container in a forward and reverse direction,
In the inner periphery from the container opening end to the bottom end of the container, a baffle portion having a spiral shape is provided,
The metal recovery device is characterized in that a detachable sieving portion is provided at the opening end of the container.
[0007]
The second means is a metal recovery method using the metal recovery apparatus described in the first means.
[0008]
The third means is the metal recovery method according to the second means,
The solution containing the metal ions is a metal recovery method characterized in that it is a sulfuric acid acidic solution prepared from smoke ash and residue generated in the smelting process.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 is a schematic side view of a metal recovery device and an accessory device according to the present invention, FIG. 2 is a schematic plan view of FIG. 1, and FIGS. 3 (a) to 3 (c) are FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 2, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line CC of FIG. 2, and FIG. 7 is a container shown in FIGS. FIG.
1 and 2, the drum-like (for example, substantially barrel-shaped) container 10 of the metal recovery apparatus according to the present invention is capable of inclining its rotation axis 11 with respect to a horizontal plane at a desired inclination angle θ. It is installed on the gantry 21 through (not shown), and can be rotated forward and reverse by the rotating means 20. The lower end of the container 10 is closed as a bottom end 19, but the upper end is opened to form a container opening end 12. A hopper 13 is provided above the container opening end 12, and a desired material such as the metal ion-containing solution 1 or the base metal scrap 2 is introduced into the container 10 from the hopper 13 through the container opening end 12. Can do. Reference numeral 22 denotes an appropriate valve. On the other hand, a discharge chute 14 is provided below the container opening end 12 to guide the processed solution 3 and the generated metal particles overflowing from the container opening end 12 to a predetermined place such as the conveyor 30.
[0010]
Reference numeral 51 denotes a scrap yard, and the base metal scrap 2 stored here is put into the hopper 13 by the crane 52.
Reference numeral 30 denotes a conveyor, which separates the processed solution 3 and the generated metal particles from the container overflow end 12 through the discharge opening chute 14 and dropped into solid-liquid separation. The object 4 is transferred to the accumulation yard 53 and stored. The treated solution 3 which is a liquid component is transferred to the pump tank 41 through the overflow tank 36, and is transported to a thickener (not shown) or the like by the pump 42 and appropriately processed.
[0011]
3A to 3C show schematic longitudinal cross sections of the container 10.
First, FIG. 3A shows a state in which the container 10 is filled with the metal ion-containing solution 1 and the base metal scrap 2 and is rotated forward by the rotation axis 11. A baffle portion 16 having a spiral shape with the rotation axis core wire 11 as the center is provided on the inner wall of the container 10.
Here, the baffle portion 16 will be described with reference to FIG. 7 which is a perspective view inside the container 10.
As shown in FIG. 7, a baffle portion 16 having a spiral shape is provided on the inner wall of the container 10, and when the container 10 rotates forward, the contents such as the base metal scrap 2 are placed on the bottom on the left side of the drawing. It has the structure which conveys to the edge 19 and conveys to the container opening end 12 of the left side toward the drawing in the case of reverse rotation. FIG. 7 shows an example in which two baffle portions are provided, but one or three or more may be used as desired.
[0012]
Here, it returns to Fig.3 (a).
A disc-shaped filter is detachably provided as a sieve part 15 around the container opening end 12, but a sieve opening 18 is provided at the center of the sieve part 15. Accordingly, the hopper 13 described with reference to FIGS. 1 and 2 feeds the base metal scrap 2 and the like into the container 10 through the sieve opening 18 even when the sieve part 15 is installed at the container opening end 12. It is something that can be done.
Further, in order to inject the metal ion-containing solution 1 into the container 10, a conduit 17 having an appropriate valve 22 is provided from the outside of the container 10 to the bottom end 19 of the container through the opening of the sieve portion 15. This is a preferred configuration.
[0013]
A discharge chute 14 is provided below the container opening end 12, and the treated solution 3 and metal particles overflowing from the container opening end 12 of the container 10 are passed through after being sieved by the sieving portion 15. It is guided and dropped onto the conveyor 30 provided below the discharge chute 14. A preferred configuration of the conveyor 30 will be described later with reference to FIGS.
[0014]
3 (b) and 3 (c) show a state where the container 10 described in FIG. 3 (a) is rotating in the reverse direction. In FIG. 3 (b), reference numeral 4 denotes metal deposited in the conveyor 30. A granular material is shown, and the screen portion 15 is removed in (c).
[0015]
4 and 5 show a longitudinal section of the conveyor 30. FIG.
In FIG. 4, the conveyor 30 has a conveyor housing 32 and a chain conveyor 31 rotating in the housing (rotating counterclockwise in FIG. 4). The conveyor housing 32 is a substantially rectangular parallelepiped, and the upper portion is opened. One end (the precipitated copper yard side described in FIG. 2) of the bottom surface in the longitudinal direction becomes a rising slope toward the end, and the conveyor housing inclined portion 34 is formed. Is forming.
Sprockets 39 are rotatably supported at four points of the ridge portion of the conveyor housing and the starting portion of the conveyor housing inclined portion 34, and the chain conveyor 31 is hooked on the sprocket 39.
[0016]
A plurality of scrapers 37 are attached to the chain conveyor 31 at predetermined intervals, and the scraper 37 moves along the inner wall of the conveyor housing 32 along the inner wall of the conveyor housing 32. And move while keeping the gap 38.
Moreover, the overflow wall 36 is provided in the side wall of the conveyor housing | casing 32, and when the solution 3 after a process is inject | poured in the conveyor housing | casing 32, the lower half of the conveyor housing | casing 32 is immersed substantially. Is done.
[0017]
This scraper 37 and the conveyor housing | casing 32 are further demonstrated using FIG.
In the conveyor 30 shown in FIG. 5, the chain conveyor 31 rotates around the inner wall in the conveyor housing 32, and the scraper 37 attached to the chain conveyor 31 is spaced from the inner wall of the conveyor housing 32. Move while keeping. As described above, the lower half of the conveyor housing 32 is substantially immersed in the treated solution 3.
[0018]
Here, returning to FIG. 4, the bottom surface of the conveyor housing 32 on the accumulation yard 53 side is inclined upward to form the conveyor housing inclined portion 34, and the chain conveyor 31 also moves upward along this. A discharge port 35 is provided at the uppermost portion of the conveyor casing inclined portion 34. Below the discharge port 35 is a deposition yard 53 on which metal particles 4 are deposited.
[0019]
Next, the metal recovery process using the above-described metal recovery apparatus and accessory apparatus according to the present invention will be described for each process.
[0020]
[Preparation process of metal ion-containing solution]
First, the metal ion-containing solution 1 is a solution containing the metal to be recovered as ions. In the present invention, various metals such as copper, tin, lead, silver, and gold are targeted as metals to be recovered. Moreover, the liquid property of the metal ion containing solution 1 is acidic, and it is preferable that it is sulfuric acid acidity and nitric acid acidity.
Examples of such a metal ion-containing solution 1 include a sulfuric acid acidic solution prepared from smoke ash and residues generated in a smelting process, waste liquid generated in various plating processes, etching processes, and the like.
[0021]
[Base metal lump preparation process]
Base metal mass refers to metals having a property that ionization tendency is lower than the metal to be recovered, and when the metal ion is tin, lead, copper, silver, gold, etc., as the base metal mass, magnesium, Aluminum, zinc, iron, nickel, or the like can be used. And the layer of the metal which should be collect | recovered is produced | generated on the surface of a base metal lump using the difference of the ionization tendency of the metal and base metal lump which should be collect | recovered.
Furthermore, in this Embodiment, it is preferable to use the base metal scrap 2 as a base metal lump. This is because the base metal mass is a support for generating a metal layer to be recovered on the surface. That is, the form of the base metal mass is a solid mass at normal temperature, and the preferable mass shape is a scrap shape having a variety of shapes such as waste materials. For example, there are a linear shape, a plate shape, a scrap can in which the can is crushed by a press or the like. There are many different scrap shapes, especially asymmetric shapes, corners, individual weights, and uneven surface conditions. Therefore, in the metal recovery process described later, the generation location of the metal layer to be recovered on the base metal scrap 2 is unevenly distributed and is thickly attached depending on the location. Then, when the base metal scraps 2 collide with each other, the collision direction and the stress are various, so that the metal layer to be collected generated on the base metal scrap 2 is easily peeled off.
The base metal scrap 2 can be a plated material or a clad material as long as the productivity is not lowered or the subsequent process is not adversely affected.
For example, when copper is recovered from a solution containing copper ions as the metal ion-containing solution 1, a scrap material of clad iron material whose half surface is coated in a bimetal shape with copper can be used as the base metal scrap 2.
[0022]
[Metal ion-containing solution and base metal scrap charging process]
As shown in FIG. 1, the base metal scrap 2 accumulated in the scrap yard 51 is put into the container 10 from the hopper 13 using the crane 52. Moreover, although the metal ion containing solution 1 is also thrown in in the container 10 from the hopper 13, it is also a preferable structure to throw in using the conduit | pipe 17 demonstrated in Fig.3 (a). When the metal ion-containing solution 1 is charged, the lower the pH of the solution, the faster the reaction and the better, but for example, impurities such as a copper ion-containing solution obtained from smoke ash and the like contain various impurities other than the desired metal. In the case of a solution, in order to avoid the influence of these impurities, it may be preferable to adjust the pH to increase.
[0023]
Either of the metal ion-containing solution 1 and the base metal scrap 2 may be input first, but from the viewpoint of liquid level control in the container 10, it is preferable to input the base metal scrap 2 first.
[0024]
As the charging ratio between the metal ion-containing solution 1 and the base metal scrap 2, an optimum value is determined in advance according to the combination of the metal to be recovered and the base metal lump, and then it is input.
[0025]
[Stirring step]
In order to peel off the metal layer to be recovered generated on the surface of the base metal scrap 2 from the surface by the reaction between the metal ion-containing solution 1 and the base metal scrap 2 charged in the container, stress is applied to the surface. From this point, the metal layer is peeled off, and an impact force and a friction force are suitable for this stress.
Therefore, as an apparatus used in this process, for example, when the container into which the metal ion-containing solution 1 and the base metal scrap 2 are charged rotates, the base metal scrap 2 lumps and the metal ion-containing solution 1 is stirred. However, it is preferable that the base metal scrap 2 in the reaction repeatedly collides and frictions.
[0026]
Here, when performing the stirring step, the position of the container opening end 12 can be adjusted by controlling the inclination angle θ of the rotation axis 11 relative to the horizontal plane. For example, if the inclination angle θ is small, the position of the container opening end 12 becomes low, and the volume of the metal ion-containing solution 1 that can be stored in the container 10 decreases, but increases as the inclination angle θ approaches 90 °. To do. That is, by adjusting the inclination angle θ of the rotation axis 11, the volume of the metal ion-containing solution 1 that can be stored in the container 10 can be varied, thereby storing the solution in the container 10. Can be controlled. And the collection | recovery amount, recovery rate, etc. of the metal from a solution can be controlled by controlling the storage time in the container 10 inside the metal ion containing solution 1. FIG. Therefore, preferable reaction conditions between the metal ion-containing solution 1 and the base metal scrap 2 can be obtained by adjusting the position of the container opening end 12 in accordance with the concentration of the metal ion-containing solution 1, the temperature, and the reaction state with the base metal scrap 2. Can be maintained.
[0027]
Here, a stirring device having the above-described configuration and a stirring process using the same will be described with reference to FIG.
A baffle portion 16 is installed on the inner wall of the container 10. By rotating the container 10 with the rotation axis 11, the baffle portion 16 stirs and mixes the metal ion-containing solution 1 and the base metal scrap 2 inside the container. Furthermore, it is preferable that the baffle portion 16 has a spiral structure so as to convey the base metal scrap 2 to the bottom end 19 of the container when the rotation is normal. The base metal scrap 2 transported to the bottom end 19 by the baffle portion 16 having a spiral structure is deposited there, but the base metal scrap is coaxial with the rotation direction due to the lift-up effect by the baffle portion 16 and the side wall of the rotating container, and in the same direction. Two deposits are raised. At this time, heavy pressure due to friction force and accumulated weight is applied to the base metal scraps 2, but soon, the base metal scrap 2 falls from the vicinity of the raised top to a valley and is released from this friction and heavy pressure. At the time of the fall, a collision occurs with another base metal scrap 2 and an impact force is applied.
Further, the base metal scrap 2 continues to receive stress from the spiral baffle portion 16 toward the bottom end.
Thus, since friction, impact force, and stress are applied to the surface of the base metal scrap 2 inside the rotating container 10, the metal layer to be collected generated on the surface of the base metal scrap 2 is peeled and becomes metal particles. The peeled metal particles settle below the container 10 or are dispersed in the metal ion-containing solution 1.
[0028]
The impact force at the time of falling of the base metal scrap 2 can be adjusted by controlling the liquid surface position of the metal ion-containing solution 1, the input flow rate, the rotational speed of the container 10, and the inclination. Although it is preferable that the rotation speed of the container 10 is fast, it is preferable to set it appropriately according to the size of the container 10 and the amount of the base metal scrap 2 in order to sufficiently maintain the impact force.
[0029]
In the stirring step, a configuration in which the metal ion-containing solution 1 is continuously charged while the rotation of the container 10 is continued is also preferable. When the metal ion-containing solution 1 is continuously added, the reaction can be repeated and continuously performed, and at the same time, if the metal concentration of the treated solution 3 overflowing from the container opening end 12 is appropriately analyzed, The reaction state can be confirmed, and the amount of the metal ion-containing solution 1 input, the amount of base metal scrap 2 and the liquid level in the container 10 may be adjusted according to the analysis value.
[0030]
The metal particles peeled off from the metal layer of the base metal scrap 2 thus obtained are metal particles having a diameter of several mm or less, and thus have a shape suitable for transportation and conveyance. The quality is generally high, and it can be used as a raw material for metal smelting or as an additive.
[0031]
On the other hand, in the agitation step, the sieve portion 15 provided around the container opening end 12 is preferably of a filter type that performs selection based on the dimensional difference of the shape of what passes therethrough. The sieve portion 15 having the configuration allows the treated solution 3 and the metal particles dispersed therein to pass through and overflow the container 10, and the base metal scrap 2 falls from the container 10. To prevent.
[0032]
Accordingly, the sieving part 15 has a sieving opening 18 concentric with the container opening end 12 so that even if the container 10 rotates, the area of the sieving part 15 in contact with the treated solution 3 is constant. It is preferable to keep it.
[0033]
Further, a conduit 17 for introducing the metal ion-containing solution 1 from the outside of the container 10 through the sieve opening 18 and in the vicinity of the bottom end 19 of the container 10 is disposed. Therefore, it is also preferable to supply to the vicinity of the bottom end 19. As described above, the vicinity of the bottom end 19 is a place where the base metal scrap 2 is continuously subjected to friction, impact force and stress due to the action of the baffle portion 16, so the metal ion-containing solution 1 is first introduced here. Then, after sufficiently reacting with the base metal scrap 2 to form a metal layer to be recovered, or after making the metal layer thicker, it is directed to the container opening end 12 as the solution 3 after treatment, thereby recovering the metal. Can increase productivity. Further, at this time, as described above, the volume of the metal ion-containing solution 1 inside the container 10 is controlled by controlling the inclination of the rotation axis 11 relative to the horizontal plane of the container 10 and adjusting the position of the container opening end 12. Residual time etc. can be adjusted and the recovery amount, recovery rate, etc. of the metal from the metal ion containing solution 1 can be adjusted. Therefore, the position of the container opening end 12 may be adjusted according to the concentration of the metal ion-containing solution 1, the liquid temperature, and the reaction status with the base metal scrap 2.
[0034]
Similarly, from the viewpoint of metal recovery productivity, when the metal ion-containing solution 1 or the base metal scrap 2 is replenished during the stirring step, the sieve portion 15 is installed even if the sieve portion 15 is installed at the container opening end 12. It can be additionally charged into the container 10 by the hopper 13 and the conduit 17 through the opening 18.
[0035]
Furthermore, in the agitation step, unnecessary materials such as resins mixed in the base metal scrap 2 etc. float on the liquid surface of the solution 3 after the treatment, but these unnecessary materials such as resins from the sieve opening 18, The container 10 can be taken out.
[0036]
Further, as will be described later, by allowing the sieve portion 15 to be detachable from the container 10, the solution 3, base metal scrap 2, metal particles, and the like after processing inside the container 10 can be discharged simultaneously, and maintenance of the container 10 can be performed. Can be easily.
In addition, as the sieve part 15, a commercially available punching metal etc. can be used suitably.
[0037]
[Recovery process]
When the stirring step proceeds and the metal ion-containing solution 1 becomes the solution 3 after the treatment and the metal particles are sufficiently formed, a step of recovering the solution 3 and the metal particles after the treatment is performed.
This recovery process will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 3B, in the recovery process, the container 10 is rotated in the reverse direction along the rotation axis 11. Then, the treated solution 3, the base metal scrap 2, and the metal particles in the container 10 are transported toward the container opening end 12 by the baffle portion 16. Here, the base metal scrap 2 is left inside the container 10 by the sieving part 15, but the treated solution 3 and the metal particles pass through the sieving part 15 and overflow from the container opening end 12.
[0038]
[Transportation / separation process]
Next, the transportation / separation process will be described.
The treated solution 3 and metal particles that have passed through the sieving part 15 and overflowed from the container opening end 12 are guided to the discharge chute 14 where the direction is controlled and the container is arranged below the chute. Held in. If the conveyor mentioned above is used as this container, a metal particle can be conveyed, separating the solution 3 and metal particle after a process, and is suitable. Here, with reference to FIG. 4 and FIG. 5, separation of the solution 3 after processing and metal particles and conveyance of the metal particles using the conveyor will be described.
First, as shown in FIG. 4, the processed solution 3 introduced into the conveyor casing 32 previously set below the discharge chute 14 is stored in the lower half of the conveyor casing 32 in general. The metal particles settle down below the solution.
When the treated solution 3 is stored in the conveyor casing 32, the liquid level is controlled by the overflow bar 36. At this time, the lower half of the chain conveyor 31 is below the liquid level. The upper half is preferably located above the liquid level.
[0039]
The settled metal particles are conveyed to the right side in FIG. 4 by a scraper 37 provided on the chain conveyor 31 shown in FIGS. 4 and 5, and above the liquid surface of the solution 3 after the treatment in the conveyor housing inclined portion 34. Moving. When the scraper 37 ascends along the slope in the conveyor casing inclined portion 34, the treated solution 3 flows downward from the slope through the gap 38 between the conveyor casing 32 and the scraper 37, and the metal particles are By being transported upward, the treated solution 3 and the metal particles are separated from each other, and the separated metal particles 4 reach the discharge port 35 and spontaneously fall from there, and a predetermined position in the deposition yard 53 To deposit.
As a different embodiment, it is possible to arrange a hopper or the like below the discharge port 35 so that the dropped metal particles are transferred to the next process by a transfer machine and continuously supplied. .
[0040]
The treated solution 3 that has flowed out of the conveyor housing 32 into the overflow basket 36 is guided to, for example, a thickener and processed appropriately.
[0041]
[Maintenance process]
If the recovery efficiency of the metal particles by the base metal scrap 2 decreases with the progress of the above-described stirring process and recovery process, a maintenance process for exchanging the base metal scrap is performed.
This maintenance process will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG.3 (c), a sieve part is removed from the container opening end 12, and the container 10 is reversely rotated. Then, the baffle portion 16 causes the base metal scrap 2 whose recovery efficiency has been lowered to be discharged from the container opening end 12.
Thus, the maintenance process in the container 10 can be carried out only by the detachment operation of the sieve portion 15 and the reverse rotation operation of the container 10.
[0042]
Here, in FIG. 4, the treated solution 3, metal particles and the like are discharged simultaneously with the base metal scrap 2 during the above-described maintenance process, but the conveyor 30 has a solid content regardless of the form of the solid content. Therefore, it is also preferable to separate and recover the base metal scrap 2 whose recovery efficiency has fallen by an appropriate means at the discharge port 35, for example.
[0043]
【Example】
(Example 1)
As an example of the present invention, a process of recovering copper particles as metal particles from smoke ash generated in a flash smelting furnace in copper smelting will be described, and the present invention will be described in more detail.
In this example, copper is a metal to be recovered, and the liquidity is sulfuric acid acid. When recovering copper contained in ash generated in copper smelting, the ash is once dissolved in sulfuric acid, This is because it is most effective in recovering copper from a solution obtained by dissolving copper in an acid solution and neutralizing the solution, and has a greater cost advantage than recovering by other methods.
[0044]
[Preparation process of metal ion-containing solution]
The smoke ash contains valuable metals such as copper, and its content is about 7%. Sulfuric acid is added to the smoke ash, and copper and the like contained in the smoke ash are dissolved with sulfuric acid. And when the thing which is not melt | dissolved in a sulfuric acid is removed, the pH of the said sulfuric acid solution is 1 or less strong acid. This is neutralized once and the pH is raised to 1 to 3. If there is a precipitate after neutralization, it is removed to obtain a copper sulfate solution containing copper ions, which is defined as a metal ion-containing solution.
At this time, the lower the pH, the faster the reaction, which is preferable. However, when impurities other than copper, such as smoke ash, are miscellaneous, the pH should be adjusted to avoid the influence of these impurities. Sometimes it is good.
[0045]
[Base metal lump preparation process]
When the metal ions to be recovered are copper ions and the solvent is a sulfuric acid solution, the base metal mass is preferably iron. This is because iron is easy to obtain, and it is easy to operate because it does not require any special place or atmosphere for handling.
Further, in the present example, iron scrap was used as the base metal mass because the base metal mass was a carrier for generating a copper layer on the surface. That is, the shape of the base metal mass is a solid mass at normal temperature, and the preferable mass shape is a scrap shape having a variety of shapes such as a waste iron material. For example, there are linear and plate-shaped iron scraps, and scrap cans that have been crushed by a press or the like. There are a wide variety of scrap shapes, especially asymmetric shapes and corners, individual weights vary greatly, and surface conditions are not constant. Therefore, in the copper recovery process described later, the generation location of the copper layer on the iron scrap is unevenly distributed and is thickly attached depending on the location. And when iron scraps collide, since the collision direction and stress become various, the copper layer produced | generated on the iron scrap becomes easy to peel.
[0046]
[Metal ion-containing solution and base metal scrap charging process]
Internal volume 8m Three A substantially barrel-shaped container was prepared, and a spiral baffle plate was installed inside the container. A sieve opening made of punching metal is installed at the container opening end, and the sieve opening is provided with a sieve opening concentric with the container opening end. Furthermore, a conduit for supplying the copper ion-containing liquid into the container was provided from the outside of the container through the sieve opening.
An iron scrap consisting of a scrap can was put into this container, and a sulfuric acid-containing copper-containing solution obtained from smoke ash was injected through a conduit while the container was rotated forward.
[0047]
The input ratio of the copper ion-containing liquid and iron scrap is preferably such that iron is 1.2 or more when the molar ratio of copper to iron is 1 in the container. This is because when the molar ratio of iron is 1.2 or more, the copper layer is generated quickly and the copper recovery efficiency is improved.
Therefore, the copper concentration of the copper-containing solution in the container and the weight of the iron scrap are measured, and the input ratio of the copper ion-containing liquid and the iron scrap is adjusted so that the molar ratio of copper / iron is 1.5. did.
[0048]
[Stirring step]
The angle of inclination of the rotation axis of the container is 15 °, the rotation speed is 5 RPM, and the injection amount of the copper-containing solution is 6 m in total. Three / Hr.
By controlling the inclination angle of the rotation axis, the amount of the copper-containing solution in the container and the residence time can be controlled, and the impact force when the iron scrap falls at the bottom end of the container can be controlled.
A larger number of rotations is more preferable for the reaction, but the number of rotations capable of keeping the iron scrap in a preferable state is appropriately set according to the size of the container, the amount of iron scrap, and the like.
[0049]
In order to repeat this stirring step and continuously carry out, a copper-containing solution was continuously supplied from the conduit, and iron scrap was appropriately added to prevent the copper / iron molar ratio from being 1.2 or less. In addition, the copper and iron concentrations in the treated copper-containing solution overflowing from the container opening are appropriately analyzed to confirm the reaction status of the stirring process, and the injection amount of the copper-containing solution and the amount of iron scrap input according to the analysis value The inclination of the container was adjusted.
As a result, friction and impact force are applied to the surface of the iron scrap inside the rotating container, and the copper layer generated in the meantime is peeled off, and the peeled copper particles settle down under the container or are treated. It overflowed from the container opening together with the later copper-containing solution. This stirring step was carried out continuously for 45 days.
[0050]
FIG. 6 shows the analysis results of the copper concentration of the injected copper-containing solution and the treated solution in this stirring process.
FIG. 6 shows the analysis result (g / l) of the copper concentration on the vertical axis, the elapsed days (days) on the horizontal axis, the copper concentration of the copper-containing solution, and the copper concentration of the solution after the treatment by ○. It is a graph.
From the results of FIG. 6, it was found that the copper recovery from the copper-containing solution was stably operated for 45 days.
[0051]
[Recovery process] / [Transport / separation process]
The copper particles obtained after the stirring step and the solution after treatment were put into a conveyor case, and the precipitated copper particles were separated by solid-liquid separation at the conveyor case inclined part while being transported by a scraper. Then, the copper particles were deposited in the precipitated copper yard, and the solution after the treatment was treated with a thickener as a post-process, or charged again into the container.
In the above 45-day test, the total copper ion-containing solution was 19500 m. Three The total amount of iron scrap (iron grade 80%) input was 240 tons. The recovered copper was 197 tons, and 53% of the amount of copper in the copper ion-containing solution could be recovered. The quality was 85%.
[0052]
(Example 2)
The same equipment, reaction conditions, and copper ion-containing solution as in Example 1 were used, except that clad material scrap in which copper was coated on approximately 50% of the iron surface was used instead of iron scrap as the base metal lump. The process which collect | recovers copper from the said copper ion containing solution was implemented continuously for 32 hours. The total copper ion containing solution is 640m Three Clad scrap (iron grade 65%) totaled 3 tons.
As a result, the recovered copper was 3.3 tons and the quality was 85%.
[0053]
【The invention's effect】
As described above in detail, the present invention is a metal recovery device for recovering a desired metal from a solution containing metal ions,
A drum-like container installed rotatably around an inclined rotation axis, and a rotating means for rotating the container in a forward and reverse direction,
A baffle portion having a spiral shape is provided on the inner periphery of the container from the upper open end to the lower bottom end,
It is a metal recovery device provided with a detachable sieve part at the opening end.
According to the collecting and collecting apparatus, a solution containing metal ions and a base metal lump are introduced into the container from the open end of the container, and the container is rotated forward by a rotating means so that the base metal lump collides with each other in the solution. Thus, the desired metal layer generated on the surface can be peeled off and granulated, and at the same time, the desired metal layer can be generated again on the surface. Next, the container is reversely rotated by the rotating means, the contents of the container are conveyed to the open end, and the processed solution and the desired metal particles are passed through the sieve portion continuously. Desired metal particles could be collected, and the base metal lump could be easily replaced by removing the sieve part as necessary.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic side view of a metal recovery device and an accessory device according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view of a metal recovery device and an accessory device according to the present invention.
3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
4 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
FIG. 6 is an analysis result of the copper ion concentration in the injected copper-containing solution and the treated copper-containing solution according to the example.
FIG. 7 is a perspective view of the inside of the container 10 shown in FIGS.
[Explanation of symbols]
1. Metal ion-containing solution
2. Base metal scrap
3. Solution after treatment
4). Metal particles
10. container
11. Rotation axis core wire
12 Container open end
13. hopper
14 Discharge chute
15. Sieve
16. Baffle
17. conduit
18. Sieve opening
19. Bottom edge
20. Rotating means

Claims (3)

金属イオンを含有する溶液から、所望の金属を回収する金属回収装置であって、
傾斜した回転軸芯線を中心として回転可能に設置されたドラム状の容器と、前記容器を正逆可能に回転する回転手段とを有し、
前記容器の、容器開口端からボトム端にかけての内周には、スパイラル形状を有するバッフル部が設けられ、
前記容器開口端には、着脱自在の篩部が設けられていることを特徴とする金属回収装置。
A metal recovery device for recovering a desired metal from a solution containing metal ions,
A drum-like container installed rotatably around an inclined rotation axis, and a rotating means for rotating the container in a forward and reverse direction,
In the inner periphery from the container opening end to the bottom end of the container, a baffle portion having a spiral shape is provided,
A metal recovery apparatus characterized in that a detachable sieving portion is provided at the open end of the container.
金属イオンを含有する溶液と卑金属塊とを、開口端からボトム端にかけての内周に、スパイラル形状を有するバッフル部が設けられたドラム状の容器へ投入し、The solution containing metal ions and the base metal mass are put into a drum-like container provided with a baffle portion having a spiral shape on the inner periphery from the opening end to the bottom end,
前記容器を、前記金属イオンを含有する溶液と卑金属塊とが前記ボトム端へ運搬される方向へ回転することで、卑金属塊を転動させ、金属イオン含有溶液を撹拌しながら反応中の卑金属塊同士に衝突、摩擦を繰り返させ、卑金属塊表面に生成した回収すべき金属層を剥離して金属粒物とした後、By rotating the container in a direction in which the solution containing the metal ions and the base metal mass are conveyed to the bottom end, the base metal mass rolls, and the base metal mass during the reaction while stirring the metal ion-containing solution After colliding each other and repeating friction, peeling off the metal layer to be collected generated on the base metal lump surface to make metal particles,
前記容器を逆回転させて、卑金属塊、金属粒物を容器開口端へ向けて運搬して金属粒物を容器外へ取り出し、回収することを特徴とする金属回収方法。A metal recovery method comprising: reversely rotating the container, transporting the base metal mass and the metal particles toward the container opening end, taking out the metal particles from the container, and collecting the metal particles.
請求項2に記載の金属回収方法であって、
前記金属イオンを含有する溶液とは、製錬工程にて発生する煙灰や残渣から調製された硫酸酸性溶液であることを特徴とする金属回収方法。
The metal recovery method according to claim 2,
The metal ion-containing solution is a sulfuric acid acidic solution prepared from smoke ash and residue generated in a smelting process.
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