JP5477827B2 - 金属回収装置 - Google Patents
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Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Description
(1)LiCl−KCl
〔組成比:LiCl:KCl=35〜100mol%:65〜0mol%が好ましく、55〜65mol%:45〜35mol%がより好ましい。〕
(2)LiCl−KCl−CsCl
〔組成比:LiCl:KCl:CsCl=57.5:13.3:29.2mol%の共融組成が好ましい。但し、組成比はそれぞれ20%程度変化したものでもよい。〕
(3)LiBr−KBr
〔組成比:LiBr:KBr=35〜100mol%:65〜0mol%が好ましく、60〜70mol%:40〜30mol%がより好ましい。〕
(4)LiBr−KBr−CsBr
〔組成比:LiBr:KBr:CsBr=56.1:18.9:25.0mol%の共融組成が好ましい。但し、組成比はそれぞれ20%程度変化したものでもよい。〕
溶融塩mの温度は、使用する溶融塩mの種類や組成比によって異なるが、例えば、LiCl−KClからなる溶融塩mを使用する場合、400〜500℃に設定することが好ましい。溶融塩mを加熱手段(図示せず)により所定の温度まで加熱した後、スイッチング素子48の操作により陽極溶解用電極20と中間電極40との間に通電し、図2に示すように、陽極溶解用電極20を陽極として機能させ、中間電極40を陰極として機能させる溶出ステップを行う。
中間電極(陰極)40: HCl(g)+e− → 1/2 H2(g)+Cl−
ところで、中間電極40においては、電極電位が卑になりすぎると、以下の反応が生じうるので、金属Aのイオンが中間電極40で還元されることのないよう、電解中の電極電位をモニタリングしておくのが好ましい。
こうして、被処理物wに含まれる金属Aの大部分が陽極溶出するまで電解を行った後、スイッチング素子48の操作により通電を終了し、陽極溶出のための電解を停止する。
回収用電極(陰極)30: A(I)+e− → A
こうして、金属イオンの大部分が析出するまで電解を行った後、スイッチング素子48の操作により、通電を停止する。この結果、陽極溶解用電極20の保持部22には、金属Bのみが残留し、回収用電極30には金属Aのみが析出するため、合金ABに含まれる2種の金属A,Bをそれぞれ個別に回収することができる。
また、本実施形態においては、中間電極40への供給ガスとして、水素及び塩化水素の混合ガスを使用しているが、陽極溶解用電極20と中間電極40との間の通電時に、陰イオンを生成して溶融塩中に供給できるものであればよく、溶融塩mの種類に応じて、塩素ガスや臭素ガスといった他のガスを使用することもできる。例えば、臭素ガス(Br2)や臭化水素(HBr)を用いる場合は、臭化物系の溶融塩(LiBr−KBrなど)を用いるのが好ましい。
中間電極(陰極)140: Li+ +e− → Li
次に、中間電極140が陽極として機能するように中間電極140と回収用電極30との間に通電する析出ステップにおいて、図6に示すように、電極本体142のリチウム金属がイオンとなり、固体電解質144を介して溶融塩中に供給される。すなわち、中間電極140及び回収用電極30では、以下の反応が起こる。
回収用電極(陰極)30: A(I)+e− → A
固体電解質144は、電極本体142と外部の溶融塩mとを隔離しつつ、電荷担体である陽イオンの双方向の通過が可能であればよく、電極本体142や溶融塩の種類に応じて適宜選択可能である。例えば、リチウムイオン以外のアルカリ金属(例えば、Na+イオン導電性のβアルミナなど)を電荷担体とするものを、固体電解質144として使用することもできる。
(析出ステップ)内蔵電極(陽極) X(I) → X(II) +e−
電解槽10内の溶融塩mに含まれるリチウムイオン(陽イオン)は、溶融塩mと電極内溶融塩242aとの間で電荷のバランスを取るために、陽極溶解ステップにおいては、図8(a)に示すように、電解槽10内の溶融塩mから電極内溶融塩242aへと移動し、析出ステップにおいては、図8(b)に示すように、電極内溶融塩242aから電解槽10内の溶融塩mへと移動する。
(析出ステップ)内蔵電極(陽極) Y → Y(I) +e−
このように、溶融塩中に含まれる、価数の異なる二つのイオン間の酸化還元反応を用いる代わりに、金属の陰極析出及び陽極溶解を利用することによっても、図1に示す金属回収装置と同様の効果を奏することができる。
10 電解槽
20 陽極溶解用電極
22 保持部
30 回収用電極
40 中間電極
42 ガス室
44 電極部材
46 直流電源
48 スイッチング素子
140 中間電極
142 電極本体
144 固体電解質
240 中間電極
242 電極本体
242a 電極内溶融塩
242b 内蔵電極
w 被処理物
m 溶融塩
Claims (4)
- 被処理物に含まれる金属を回収する金属回収装置であって、
溶融塩を貯留可能な電解槽と、
前記電解槽内に配置される陽極溶解用電極、回収用電極及び中間電極とを備え、
前記陽極溶解用電極は、被処理物を保持する保持部を有し、
前記中間電極は、イオン導電性の固体電解質と、該固体電解質の内側に設置された電極本体とを備え、
前記電解槽内に溶融塩が貯留された状態で、前記陽極溶解用電極及び前記中間電極がそれぞれ陽極及び陰極として機能するように、前記陽極溶解用電極と前記中間電極との間に通電することにより、前記固体電解質の電荷担体と同種である溶融塩中に含まれる陽イオンを前記固体電解質の内側に取り込み、被処理物に含まれる金属を溶融塩中に陽極溶出させ、
通電終了後、前記中間電極及び前記回収用電極がそれぞれ陽極及び陰極として機能するように、前記中間電極と前記回収用電極との間に通電することにより、前記固体電解質の内側から前記固体電解質を介して溶融塩中に陽イオンを供給し、前記溶融塩に溶出した金属イオンを前記回収用電極に金属または合金として析出させる金属回収装置。 - 前記中間電極の前記固体電解質は、リチウムイオン導電性ガラスである請求項1に記載の金属回収装置。
- 前記電極本体は、前記固体電解質の電荷担体と同種の陽イオンを還元した金属材料を含む請求項1または2に記載の金属回収装置。
- 前記電極本体は、固体状の内蔵電極と、該内蔵電極が浸漬される電極内溶融塩とを備える請求項1または2に記載の金属回収装置。
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