JP5102523B2 - インジウムの回収方法 - Google Patents

Description

本発明は、インジウムの回収方法に関し、特に、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）ターゲット屑などのインジウム含有物を溶解したインジウム含有溶液からインジウムを回収する方法に関する。

近年の液晶技術の急速な進展により、液晶の透明導電膜として使用されるＩＴＯ膜の需要が著しく増加しており、このＩＴＯ膜の製造原料として使用されるＩＴＯターゲット材の使用量も著しく増加している。

従来、ＩＴＯターゲット屑などのインジウム含有物からインジウム（Ｉｎ）を回収する方法として、ＩＴＯターゲット屑を塩酸で溶解し、この溶解液にアルカリを加えてｐＨが０．５〜４になるように中和することによって、溶解液中の所定の金属イオンをＳｎ（ＯＨ）_２などの水酸化物の殿物として析出させて錫（Ｓｎ）などを除去し、次いで、殿物を除去した液中に硫化水素ガスを吹き込むことによって、電解に有害な金属イオン（銅（Ｃｕ）や鉛（Ｐｂ）などのＩｎ以外の不純物としての金属イオン）をＣｕＳやＰｂＳなどの硫化物として析出させて除去した後、得られた液を電解元液としてインジウムメタルを電解採取する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法は、簡単な工程で且つ安価に９９．９９９％以上の高純度のインジウムを回収できるので、ＩＴＯターゲット屑などのリサイクル法として極めて有用な方法である。

特開２０００−１６９９９１号公報（段落番号０００５）

しかし、特許文献１の方法では、ＩＴＯターゲット屑を塩酸で溶解した後にアルカリを加えてＳｎを殿物として分離して除去する際に、殿物として分離されるＳｎの量を増加させるためにｐＨを高くすると、殿物として分離されるＳｎの量は増加するが、Ｓｎと同伴してインジウムも水酸化物の殿物になって、殿物を除去した液中のインジウムの量が少なくなり、インジウムの回収量のロスが生じる。そのため、インジウムの回収量のロスを低減しながら、インジウムから分離されるＳｎの量を増加させることができる方法が望まれている。

したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、簡単な工程で、インジウムの回収量のロスを低減し且つインジウムから分離されるＳｎの量を増加させることができる、インジウム回収方法を提供することを目的とする。

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、インジウムと錫を含有する酸溶液をアルカリ液中に添加した後に固液分離してインジウムを含有する固形分を回収することにより、インジウムの回収量のロスを低減し且つインジウムから分離されるＳｎの量を増加させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明によるインジウム回収方法は、インジウムと錫を含有する酸溶液をアルカリ液中に添加した後に、固液分離してインジウムを含有する固形分を回収することを特徴とする。このインジウムの回収方法において、アルカリ液を撹拌しながら酸溶液をアルカリ液中に添加するのが好ましく、酸溶液をアルカリ液中に添加した後の液のｐＨが１２以上であるのが好ましい。また、アルカリ液中にガスを導入してアルカリ液中の酸素を除去するのが好ましく、インジウム含有物がＩＴＯターゲット屑であるのが好ましい。

本発明によれば、インジウムと錫を含有する酸溶液をアルカリ液中に添加した後に固液分離してインジウムを含有する固形分を回収することにより、インジウムの回収量のロスを低減し且つインジウムから分離されるＳｎの量を増加させることができる。

本発明によるインジウム回収方法の実施の形態では、インジウムと錫を含有する酸溶液をアルカリ液中に添加した後に、固液分離してインジウムを含有する固形分を回収する。

原料となるインジウムと錫を含有する酸溶液としては、インジウムと錫を含有し且つ酸に溶解し得るインジウム含有物、例えば、ＩＴＯターゲット屑や、亜鉛製錬において副生する中和石膏などを、酸に溶解した後に、固液分離により残渣を除去して得られる酸溶液を使用することができる。酸としては、塩酸、硫酸、硝酸のいずれでも使用することができるが、塩酸を使用するのが好ましい。

アルカリ液としては、苛性ソーダ（ＮａＯＨ）や消石灰など、インジウムと水酸基の化合物を生成させるアルカリを、水や電解液などに溶解したアルカリ液を使用することができるが、塩酸との反応後でも特殊な塩を生成しない苛性ソーダを水や電解液などに溶解したアルカリ液を使用するのが好ましい。アルカリ液中のアルカリ濃度としては、ＯＨ濃度が高い方が錫の分離率が向上するので、ＯＨ濃度が３０ｇ／Ｌ以上であるのが好ましく、４０ｇ／Ｌ以上であるのがさらに好ましい。

アルカリ液中への酸溶液の添加は、アルカリ液中に少量の酸溶液を単位時間当たり定量で連続的または間欠的に供給することによって行うのが好ましく、アルカリ液を強く撹拌しながら行うのが好ましい。また、反応時のアルカリ液の温度は、アルカリ液が溶解する温度以上であって９０℃以下であるのが好ましい。さらに、反応時には、反応容器内の雰囲気を制御して酸素濃度を少なくするのが好ましく、アルカリ液中に不活性ガスなどを導入してアルカリ液中の酸素を除去するのが好ましい。

なお、回収されたインジウムを含有する固形分のろ過性を向上させて、その固形分を後工程で電解液に使用するためには、インジウムを含有する固形分中の錫の量を５質量％以下にする必要がある。

以下、本発明によるインジウム回収方法の実施例について詳細に説明する。

［実施例１］
まず、ＩＴＯターゲット屑を溶解した塩酸溶液を濾過して浸出残渣を分離し、得られた酸浸出后液を原料液として用意した。なお、この原料液の成分濃度分析をＩＣＰ発光分光分析法により行ったところ、この液は、４０．７ｇ／Ｌのインジウム（Ｉｎ）、７４．３ｇ／Ｌの錫（Ｓｎ）、１．２ｇ／Ｌの鉄（Ｆｅ）を含み、遊離酸濃度が１６１ｇ／Ｌの強酸性の液であった。

また、着脱可能な蓋によって内部を密閉可能な容器（ビーカー）を用意した。この容器の蓋には、窒素ガス導入口が形成されているとともに、容器内に吹き込まれた窒素ガスを容器内から排出するための孔が開口されており、容器内の圧力が大気圧以上に上昇しないようになっている。また、この容器の内部には、攪拌機、温度センサおよび酸素濃度計が配置されているとともに、容器の外側には、ヒーターが配置されており、このヒーターの出力と容器内の温度センサによって恒温制御可能になっている。また、酸素濃度計は、容器内の蓋と液との間の空間部の気相の酸素濃度を測定するようになっている。

この容器内にアルカリ液として２５％のＮａＯＨ溶液を貯留し、上述した原料液８００ｍＬを定量供給ポンプによってアルカリ液中に添加した。アルカリ液中のアルカリ濃度は、反応後にＯＨ濃度が２８ｇ／Ｌになるように調整し、反応時の液温を５８℃に維持し、攪拌機の回転数１９４ｒｐｍで撹拌しながら、原料液を２１ｍＬ／分の添加速度で添加し、２時間反応させた。

反応後の液のｐＨおよび電位を測定したところ、反応後の液のｐＨは１２．６であり、電位は−１２９ｍＶ（Ａｇ／ＡｇＣｌ電極基準）であった。

また、反応後の液中のインジウム沈殿物を濾過により採取し、水洗した後、インジウム沈殿物の水分量および組成をＩＣＰ分析装置によって分析した。但し、組成分析結果の含有率は、水分の影響を除くため、沈殿物の乾燥質量を基準とした。また、ろ過の際にろ過開始から終了までの時間を測定して、ろ過時間を求めた。その結果、インジウム沈殿物は、５８．８質量％のインジウム、４．８質量％の錫、１．８質量％の鉄を含み、ろ過時間は５０秒であった。また、ろ過後の液中のインジウム濃度は、０．０１ｇ／Ｌ以下であった。

また、以下の式のように、原料液８００ｍＬ中の錫の質量から殿物中の錫の質量を減算して、原料液中の錫の質量で除算して百分率にすることによって、Ｓｎの分離率を求めたところ、９５．５％であった。
（原料液中の錫の質量−殿物中の錫の質量）÷原料液中の錫の質量×１００（％）

［実施例２］
ＯＨ濃度を３８ｇ／Ｌとし、反応時の液温を６２℃とした以外は実施例１と同様の処理および分析を行った。その結果、反応後の液のｐＨは１２．７、電位は−１５２ｍＶであった。また、インジウム沈殿物は、６１．１質量％のインジウム、３．２質量％の錫、１．７質量％の鉄を含み、ろ過後の液中のインジウム濃度は、０．０１ｇ／Ｌ以下であった。さらに、Ｓｎの分離率は９７．１％であった。

［実施例３］
ＯＨ濃度を６８ｇ／Ｌとし、反応時の液温を５９℃とした以外は実施例１と同様の処理および分析を行った。その結果、反応後の液のｐＨは１３．２、電位は−１５３ｍＶであった。また、インジウム沈殿物は、６３．２質量％のインジウム、１．５質量％の錫、１．９質量％の鉄を含み、ろ過後の液中のインジウム濃度は、０．０１ｇ／Ｌ以下であった。さらに、Ｓｎの分離率は９８．７％であった。

［実施例４］
反応時の液温を９０℃とした以外は実施例２と同様の処理および分析を行った。その結果、反応後の液のｐＨは１２．２、電位は−２２６ｍＶであった。また、インジウム沈殿物は、５９．０質量％のインジウム、４．１質量％の錫、１．８質量％の鉄を含み、ろ過後の液中のインジウム濃度は、０．０１ｇ／Ｌ以下であった。さらに、Ｓｎの分離率は９６．４％であった。

［実施例５］
ＯＨ濃度を４０ｇ／Ｌとし、撹拌機の回転数を３２４ｒｐｍとした以外は実施例１と同様の処理および分析を行った。その結果、反応後の液のｐＨは１３．０、電位は−２３０ｍＶであった。また、インジウム沈殿物は、６４．２質量％のインジウム、１．８質量％の錫、１．８質量％の鉄を含み、ろ過後の液中のインジウム濃度は、０．０１ｇ／Ｌ以下であった。さらに、Ｓｎの分離率は９８．５％であった。

［実施例６］
ＯＨ濃度を４０ｇ／Ｌとし、反応時の液温を５９℃とし、酸浸出后液の添加速度を８ｍＬ／分とした以外は実施例１と同様の処理および分析を行った。その結果、反応後の液のｐＨは１３．１、電位は−１３９ｍＶであった。また、インジウム沈殿物は、６２．１質量％のインジウム、２．５質量％の錫、１．８質量％の鉄を含み、ろ過後の液中のインジウム濃度は、０．０１ｇ／Ｌ以下であった。さらに、Ｓｎの分離率は９７．８％であった。

［実施例７］
ＯＨ濃度を４２ｇ／Ｌとし、反応時に窒素ガスを１Ｌ／分の流量で液中に導入した以外は実施例３と同様の処理および分析を行った。その結果、反応後の液のｐＨは１２．６、電位は−９２３ｍＶであった。また、インジウム沈殿物は、６１．１質量％のインジウム、２．６質量％の錫、１．９質量％の鉄を含み、ろ過後の液中のインジウム濃度は、０．０１ｇ／Ｌ以下であった。さらに、Ｓｎの分離率は９７．７％であった。

［実施例８］
ＯＨ濃度を４１ｇ／Ｌとし、反応時に窒素ガスを１Ｌ／分の流量で容器内の液の上方の空間に導入し、空間内の酸素濃度を０．３％以下にした以外は実施例３と同様の処理を行い、実施例１と同様にＳｎの分離率を求めたところ、９７．３％であった。

［実施例９］
ＯＨ濃度を７０ｇ／Ｌ、液温を６２℃、撹拌機の回転数を３２４ｒｐｍ、酸浸出后液の添加速度を８ｍＬ／分とした以外は実施例７と同様の処理を行い、実施例１と同様にＳｎの分離率を求めたところ、９９．２％であった。

［比較例］
実施例１と同様の原料液８００ｍＬを入れた実施例１と同様の容器を用意し、反応時の液温を６０℃に維持し、撹拌機の回転数１９４ｒｐｍで撹拌しながら、添加速度８ｍＬ／分で、反応後のＯＨ濃度が４９ｇ／Ｌになるように苛性ソーダ液を容器内に添加して反応させた。実施例１と同様に反応後の液のｐＨおよび電位を測定したところ、反応後の液のｐＨは１４．１であり、電位は−１００ｍＬであった。また、実施例１と同様にインジウム沈殿物の組成を求めるとともに、Ｓｎの分離率を求めたところ、インジウム沈殿物は、４１．７質量％のインジウム、２２．４質量％の錫、１．３質量％の鉄を含み、Ｓｎの分離率は６８．５％であった。また、ろ過時間は１時間以上であった。

上述したように、実施例１〜９では、Ｓｎの分離率が９５．５〜９９．２％と極めて高くなる。これらの実施例で得られた殿物（インジウム水酸化物）は、殿物中の錫濃度が低いことから、そのまま溶解して電解液として使用することができ、工程の短縮（工程数の削減）が可能になり、９９．９９％以上の高純度のインジウムを得ることが可能になる。

一方、比較例では、Ｓｎの分離率が９３％と極めて低くなり、この比較例で得られた殿物を溶解して電解液として使用しても、純度の高いインジウムを得ることができず、純度の高いインジウムを得るためには、さらに殿物中の錫の含有量を低減する後工程を行う必要がある。

なお、実施例１〜９および比較例の条件および結果を表１および表２に示す。

Claims (5)

1. インジウムと錫を含有する酸溶液をアルカリ液中に添加した後に、固液分離してインジウムを含有する固形分を回収することを特徴とする、インジウムの回収方法。
2. 前記アルカリ液を撹拌しながら前記酸溶液を前記アルカリ液中に添加することを特徴とする、請求項１に記載のインジウムの回収方法。
3. 前記酸溶液を前記アルカリ液中に添加した後の液のｐＨが１２以上であることを特徴とする、請求項１または２に記載のインジウムの回収方法。
4. 前記アルカリ液中にガスを導入して前記アルカリ液中の酸素を除去することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載のインジウムの回収方法。
5. 前記インジウム含有物がＩＴＯターゲット屑であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載のインジウムの回収方法。