JP5119524B2 - 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、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。

インジウム（Ｉｎ）は、ＩｎＰやＩｎＡｓなどの金属間化合物からなるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の原料や、錫をドープした酸化インジウム（ＩＴＯ）からなる透明導電性薄膜の原料として利用されている。特に、ＩＴＯは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、タッチパネル、太陽電池、調光ガラスなどの透明電極や、凍結防止膜などに幅広く利用されている。

近年、液晶ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイの普及に伴って、その電極に用いられる透明導電膜の需要が急速に拡大しており、ＩＴＯの原料であるインジウムの需要が非常に高まっている。

しかし、インジウムには主たる鉱石がなく、工業的には、亜鉛製錬において副生する中和石膏に濃縮されたインジウムを回収することによって生産されている。この中和石膏には、インジウムの他に、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）などの金属不純物が多く含まれており、また、これらの金属不純物以外にも微量に含まれる成分の種類が多い。

一般に、亜鉛製錬において副生する中和石膏からインジウムを回収するために、中和石膏を硫酸で浸出してインジウム含有溶液とした後にインジウムを回収している。この浸出は、一般に硫酸濃度を２０〜４０ｇ／Ｌにして行われ、得られたインジウム含有溶液には、２５〜４０ｇ／ＬのＺｎ、１０〜２０ｇ／ＬのＡｌ、５〜１５ｇ／ＬのＦｅが含まれている。

従来、インジウム含有溶液からインジウムを濃縮して回収する方法として、（１）インジウム含有溶液のｐＨを調整することによってインジウムの水酸化物として沈殿させる方法、（２）インジウム含有溶液に硫化剤を添加することによってインジウムの硫化物として沈殿させる方法、（３）インジウム含有溶液に金属Ａｌ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｚｎ−Ｃｄ合金などを添加することによってインジウムを置換析出させる方法、（４）溶媒抽出によってインジウムを回収する方法（例えば、特許文献１参照）、（５）イオン交換法によってインジウムを回収する方法などが知られている。

特開平８−９１８３８号公報（段落番号００１３−００１８）

上記（１）の方法は、金属イオンの水酸化物を生成するｐＨ領域の相違を利用する方法であり、例えば、ＺｎおよびＡｌとＩｎとを分離してＩｎを濃縮・回収する方法として、ｐＨを１２以上にすることによって、ＺｎおよびＡｌを溶解し、Ｉｎを水酸化物として沈殿させて回収する方法が知られている。しかし、この方法によって生成したＩｎの水酸化物は、濾過性が極めて悪いため、濾過設備が大きくなり、操作も長時間になるという問題がある。また、この方法では、インジウム含有溶液からＦｅを分離できないという問題もある。さらに、この方法では、インジウム含有溶液がＺｎやＡｌを多量に含む場合には、消費するアルカリ薬剤の量が非常に多くなり、コスト的にも不利である。

上記（２）の方法は、金属硫化物の溶解度積の相違を利用する方法であるが、インジウム含有溶液が様々な金属不純物を含む場合には、純度の低い硫化物が大量に発生する。これらの硫化物は一般に濾過性が悪く、また、得られたＩｎを浸出する場合に、硫酸だけでは完全に浸出することができないという問題がある。

上記（３）の方法は、インジウムより卑な金属をインジウム含有溶液に添加して、置換によってＩｎをスポンジとして回収する方法であるが、Ｚｎ、Ａｌ、Ｆｅなどの卑な元素との分離は容易であるが、Ｉｎ自体が卑であるため、回収率が悪いという問題がある。

上記（４）および（５）の方法では、Ｉｎと分離する不純物によっては、前処理に負担がかかり、また、ランニングコストが高いという問題がある。

したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、インジウム含有溶液からインジウムを高い回収率で効率的且つ安価に回収するインジウムの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、上記の（３）の方法、すなわち、インジウムより卑な金属をインジウム含有溶液に添加してインジウムを置換析出させる方法において、インジウム含有溶液に微量の銅イオンの存在下において亜鉛末（Ｚｎ末）を添加して置換反応させることにより、インジウム含有溶液の液電位が著しく低下し、液中の残留Ｉｎ濃度が極端に低下して、置換効率が著しく向上することを見出し、特に、インジウム含有溶液中のＺｎ、Ａｌ、Ｆｅなどの濃度が高い場合であっても、インジウム含有溶液からＺｎ、Ａｌ、Ｆｅなどの卑な元素を容易に分離してインジウムを高い回収率で効率的且つ安価に回収す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の回収方法は、インジウム含有溶液に銅イオンの存在下で亜鉛末を添加した後に固液分離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、インジウム含有溶液に銅化合物を添加することによってインジウム含有溶液に銅イオンを存在させるのが好ましい。また、インジウム含有溶液のｐＨを１以上に調整するのが好ましく、インジウム含有溶液の温度を６０℃以下に保持するのが好ましく、３０℃以下に保持するのがさらに好ましい。また、インジウム含有溶液がＺｎ、ＡｌおよびＦｅの少なくとも一種を含有してもよい。

本発明によれば、インジウム含有溶液中のＺｎ、Ａｌ、Ｆｅなどの濃度が高い場合であっても、インジウム含有溶液からＺｎ、Ａｌ、Ｆｅなどの卑な元素を容易に分離してインジウムを高い回収率で効率的且つ安価に回収することができる。

本発明によるインジウムの回収方法の実施の形態では、不純物としてＺｎ、ＡｌおよびＦｅの少なくとも一種を含有するインジウム含有溶液のｐＨを１以上に調整し、インジウム含有溶液の温度を６０℃以下、好ましくは３０℃以下に保持して、このインジウム含有溶液に微量の銅化合物を添加して銅イオンを存在させるとともに、亜鉛末（Ｚｎ末）を添加して置換反応させた後に、固液分離することによってインジウムを回収する。このように、インジウム含有溶液に微量の銅イオンの存在下においてＺｎ末を添加して置換反応させることによって、インジウム含有溶液の液電位が著しく低下し、液中の残留Ｉｎ濃度が極端に低下して、置換効率が著しく向上する。

インジウム含有溶液に添加する銅化合物は、硫酸銅や塩化銅などの易溶性の塩であれば、どのような銅化合物でもよく、すなわち、インジウム含有溶液に溶ければ、どのような銅化合物でもよく、酸化銅でもよい。この銅化合物は、中性から弱酸性下でインジウム含有溶液に溶かしてイオンとする。添加するＣｕの量は、添加するＺｎ末の量が数ｇ／Ｌ程度であれば、インジウム含有溶液中のＣｕの量が１０〜２０ｍｇ／Ｌ程度で液電位の低下が認められ、６０〜８０ｍｇ／Ｌ程度またはそれ以上で液電位が−１０００ｍｖ前後（Ａｇ／ＡｇＣｌ電極基準）に達する。

上記の置換反応の際のｐＨは、ｐＨ１以下であると、Ｚｎ末の自然溶解（Ｚｎ＋Ｈ_２ＳＯ_４＝ＺｎＳＯ_４＋Ｈ_２）や、置換されたＩｎスポンジの再溶解が進み易くなり、置換効率が悪くなるので、ｐＨ１以上であるのが好ましい。一方、ｐＨの上限は、ＡｌやＺｎが水酸化物として析出するまで高くすることができるが、置換の進行とともにｐＨが上昇する傾向があるので、置換終了の際のｐＨが、上記の水酸化物の析出ｐＨより低いのが好ましい。なお、ｐＨの調整に使用するアルカリ剤としては、ＮａＯＨやＫＯＨを使用するのが好ましい。

また、置換反応の温度が高いとＺｎ末の自然溶解とＩｎスポンジの再溶解が進み易くなるので、反応温度は、低いほどよく、３０℃以下であるのが好ましい。また、置換反応は、反応温度が高いと短時間で終了し、反応温度が低いと終了まで長時間を要するが、この反応は、液電位の低下が定常になった時点で終了したとみなすことができる。また、この反応の際に、空気を巻き込まない程度の強さで攪拌するのが好ましい。

以下、本発明によるインジウムの回収方法の実施例について詳細に説明する。

［実施例１］
インジウム含有溶液として、５５７ｍｇ／ＬのＩｎ、３５．１ｇ／ＬのＺｎ、１２．４ｇ／ＬのＡｌ、６．８ｇ／ＬのＦｅを含む硫酸酸性溶液０．９Ｌを用意し、この溶液にＮａＯＨ溶液を添加してｐＨを２．２に調整し、溶液の温度を５５℃に保持した。この溶液に試薬硫酸銅（Ｃｕとして９０ｍｇ／Ｌ）を添加して溶解させた後、３．５ｇのＺｎ末を添加して反応を開始させた。なお、この反応中、空気を巻き込まない程度の強さで溶液を攪拌した。

この反応中の液電位（Ａｇ／ＡｇＣｌ電極基準）の推移を図１に示す。図１から、液電位がほぼ定常になった１２分経過時点で反応が終了しているのがわかる。そこで、１２分経過後にＣ濾紙を用いて吸引濾過したところ、濾液中のＩｎ濃度が３５ｍｇ／Ｌであり、インジウムの回収率が９３．７％であった。

［比較例１］
インジウム含有溶液に硫酸銅を添加しなかった以外は実施例１と同様に反応させた。この反応中の液電位（Ａｇ／ＡｇＣｌ電極基準）の推移を図１に示す。図１から、液電位がほぼ定常になった６０分経過時点で反応が終了しているのがわかる。そこで、６０分経過後にＣ濾紙を用いて吸引濾過したところ、濾液中のＩｎ濃度が８４ｍｇ／Ｌであり、インジウムの回収率が８４．９％であった。

［実施例２］
溶液の温度を２７℃に保持した以外は実施例１と同様に反応させた。この反応中の液電位（Ａｇ／ＡｇＣｌ電極基準）の推移を図２に示す。図２から、液電位がほぼ定常になった３５分経過時点で反応が終了しているのがわかる。そこで、３５分経過後にＣ濾紙を用いて吸引濾過したところ、濾液中のＩｎ濃度が４ｍｇ／Ｌであり、インジウムの回収率が９９．３％であった。

［比較例２］
インジウム含有溶液に硫酸銅を添加しなかった以外は実施例２と同様に反応させた。この反応中の液電位（Ａｇ／ＡｇＣｌ電極基準）の推移を図２に示す。図２から、液電位が漸次低下傾向を示し、定常電位になっていないのがわかる。この結果から、インジウム含有溶液中に銅イオンを存在させない場合には、溶液の温度が低いと反応速度が著しく低下して、実操業的には適用不可能であると判断される。そこで、１２０分経過後にＣ濾紙を用いて吸引濾過したところ、濾液中のＩｎ濃度が１３９ｍｇ／Ｌであり、インジウムの回収率が７５．０％であった。

実施例１および比較例１の反応時間に対する液電位（Ａｇ／ＡｇＣｌ電極基準）の変化を示すグラフである。 実施例２および比較例２の反応時間に対する液電位（Ａｇ／ＡｇＣｌ電極基準）の変化を示すグラフである。

Claims (4)

1. ＺｎとＡｌとＦｅを含有するインジウム含有溶液に銅化合物を添加して溶解させた後、亜鉛末を添加して反応させ、その後、固液分離することを特徴とする、インジウムの回収方法。
2. 前記インジウム含有溶液中のＺｎの含有量が２５〜４０ｇ／Ｌ、Ａｌの含有量が１０〜２０ｇ／Ｌ、Ｆｅの含有量が５〜１５ｇ／Ｌであ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. 前記インジウム含有溶液のｐＨを１以上に調整す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. 前記インジウム含有溶液の温度を６０℃以下に保持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。

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