JP5507310B2 - 有価金属の製造方法 - Google Patents
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Description
また、廃棄された電子基板やバッテリーは、鉛、銅、錫などを含んでいるため、これらから鉛を回収するには、銅や錫を分離除去する必要がある。
よって、本発明によれば、銅及び錫を含有し、鉛を主体とする金属混合物から、粗鉛及び粗錫をそれぞれ容易かつ効率良く分離回収することができ、さらには、処理に必要な量の水酸化ナトリウムのみ添加することで、従来の方法と比較してより安全に分離回収することができ、しかも、使用する水酸化ナトリウム量も少ないという利益を得ることができる。
本製法の原料としての金属混合物(A)は、銅及び錫を含有し、鉛を主体とする金属混合物であればよい。
この際、「鉛を主体とする」とは、金属混合物(A)中に占める鉛の割合が50質量%以上であるとの意味であり、好ましくは75質量%以上、さらに好ましくは85質量%以上である。
より具体的に言えば、本製法の原料としての金属混合物(A)は、鉛(Pb)を85〜99質量%、銅(Cu)を0.1〜5質量%、錫(Sn)を0.1〜5質量%含有する金属混合物であるのが好ましく、中でも鉛(Pb)を90〜99質量%、その中でも95〜99質量%含有するのがさらに好ましい。また、銅(Cu)を0〜1質量%、その中でも0.1〜0.7質量%含有するのがさらに好ましい。また、錫(Sn)を0.1〜1質量%、その中でも0.2〜0.9質量%含有するのがさらに好ましい。
なお、金属混合物(A)は、銅、錫及び鉛の他に、アンチモン、ヒ素、セレン、ニッケル、ビスマス等を含有してもよく、これらを含有しても同様に粗鉛(B)及び粗錫(F)、さらには粗銅(G)を得ることができる。
また、金属混合物(A)には、銅と錫の金属間化合物(Cu3Sn)はほとんど含まれておらず、含まれていても0〜2質量%である。
また、このようにして得られた粗鉛に、別の粗鉛を加えて金属混合物(A)として用いることもできる。
本工程では、金属混合物(A)を加熱して溶融し、この溶湯に水酸化ナトリウムを添加すると共に攪拌して錫のナトリウム塩を形成させ、該錫のナトリウム塩及び銅を含有する脱銅ハリス滓(C)を回収すると共に、残部としての粗鉛(B)の溶湯を回収することができる。
観点を変えると、溶湯を攪拌してから0分〜5時間、特に溶湯を攪拌してから5分〜1時間以内、特に5分〜30分以内に水酸化ナトリウムを添加するのが好ましい。この際、金属混合物(A)を加熱して溶融し始めてから30分〜1時間程度は、溶湯上下での温度勾配を解消すると共に未溶解の塊を溶解させて、溶融状態を均一にするために攪拌するのが好ましい。
また、金属混合物を加熱溶融させて溶融状態になってから1時間以内に水酸化ナトリウムを添加するのが好ましい。
このように銅と錫が金属間化合物(Cu3Sn)を形成する前に水酸化ナトリウムを添加して攪拌することにより、錫と水酸化ナトリウムを反応させて錫のナトリウム塩を形成させることができると同時に、銅と錫が金属間化合物(Cu3Sn)を形成するのを妨げることができる。
この際、脱銅ドロスが浮上する前に添加しないと、浮上した脱銅ドロス中に錫が取り込まれてしまって、銅と錫が金属間化合物(Cu3Sn)を形成する可能性がある。
そして、所定量の水酸化ナトリウムを添加した後、脱銅ハリス滓(C)を回収するまでの時間、言い換えれば水酸化ナトリウムを反応させる時間は、1.0時間以上、特に3.5時間以上、中でも6.5時間以上であるのが好ましい。1.0時間以上であれば、Snを十分にNaと反応させることができ、Snの回収率を十分に高めることができる。他方、あまり長くてもエネルギー効率が悪いため、上限は10.0時間、特に9.0時間以下、中でも8.5時間以下とするのが好ましい。
本工程では、前記工程で回収した脱銅ハリス滓(C)を水に投入して錫を水に溶解させ、固液分離することにより、溶液に溶解している溶解物分(D)と非溶解物分(E)とを分離回収することができる。
本工程では、前記工程で回収した溶解物分(D)から粗錫(F)を回収する。
具体的には、溶解物分(D)を、例えば電解採取、中和、晶析、消石灰添加などにより、金属錫またはその中間品としての粗錫(F)として回収することができる。
本工程では、前記工程で回収された非溶解物分(E)から粗銅(G)を回収することができる。
具体的には、非溶解金属成分(E)を、アンモニアを含む溶媒、硫酸、塩酸や硝酸などの銅を溶解する溶液で浸出し、固液分離することにより溶液に溶解している銅を分離するようにして、粗銅(G)を得ることができる。中でも、溶解の容易さ、次工程への供用の容易さの観点から、アンモニアを含む溶媒で浸出し、固液分離することにより溶液に溶解している銅を非溶解物の浸出残渣と分離するようにして、粗銅を得るのが好ましい。
但し、このような方法に限定するものではなく、一般的な公知の方法によって銅を分別回収し、粗銅(G)を分離回収してもよい。
上記の如く回収された粗鉛(B)は、一般的な公知の方法によって鉛を精製すればよい。例えば粗鉛を電解して電気鉛を精製することができる。
なお、脱銅ハリス滓では、アンチモン(Sb)は水に溶解しないことが確認されている。
本明細書において「X〜Y」(X,Yは任意の数字)と表現する場合、特にことわらない限り「X以上Y以下」の意と共に、「好ましくはXより大きい」或いは「好ましくYより小さい」の意も包含する。
また、「X以上」(Xは任意の数字)と表現する場合、特にことわらない限り「好ましくはXより大きい」の意を包含し、「Y以下」(Yは任意の数字)と表現する場合、特にことわらない限り「好ましくYより小さい」の意を包含する。
製錬工程で副産物として発生したドロス、鉛原料及び廃棄基板類を混合し、鉛溶鉱炉で1200℃に加熱して熔解し、スラグマット及び煤煙を除去し、金属混合物(A)を得た。この金属混合物(A)の組成は、鉛98.5質量%、銅0.09質量%、錫0.27質量%であった。
水酸化ナトリウムの添加終了から4.5時間後、溶湯上に浮上した泥状の溶融塩をバケットクレーンによって掬って9.00tの脱銅ハリス滓(C)を回収すると共に、残部としての粗鉛(B)の溶湯178.00tを得た。
この際、水酸化ナトリウムを添加し始めた際のタイミングは、金属混合物(A)の溶湯中で、銅と錫が新たに金属間化合物を形成する前であり、脱銅ドロスが本格的に浮上する前であった。また、そのタイミングは、金属混合物(A)が溶融状態になってから少なくとも1時間以内であった。
他方、脱銅ハリス滓(C)9.0tは、水(市水)14,300kL中に投入して攪拌し、沈降法によって固液分離することで、溶解物分(D)2,200kgと非溶解物分(E)6,800kgとを分離回収した。
また、非溶解物分(E)6,800kgを、アンモニアを含む溶媒(溶媒の名前Lix84I、アンモニア濃度3〜5規定、温度60℃)110kLに投入して浸出させ、フィルタープレスで固液分離することにより、溶液に溶解している銅と非溶解物の浸出残渣と分離するようにして、粗銅(G)(銅純度99.99%)620kgを得た。
上記実施例1において、水酸化ナトリウムの添加量、水酸化ナトリウムを添加するタイミング、並びに添加後の反応時間を、下記表1のように変更した以外は、実施例1と同様にして、粗鉛(B)、脱銅ハリス滓(C)、溶解物分(D)、非溶解物分(E)、粗錫(F)及び粗銅(G)を得た。
また、鉛の回収率は、金属混合物(A)に含まれる鉛に対する、得られた粗鉛(B)中の鉛の質量割合(%)を示し、錫の回収率は、金属混合物(A)に含まれる錫に対する、得られた粗錫(F)中の錫の質量割合(%)を示し、銅の回収率は、金属混合物(A)に含まれる銅に対する、得られた粗銅(G)中の銅の質量割合(%)を示す。
また、水酸化ナトリウムの添加終了後に攪拌を続けて反応させる時間としては、1.0時間〜10.0時間が好ましく、特に3.5時間〜9.0時間時間、中でも特に6.5時間〜8.5時間がより一層好ましいことが分かった。
Claims (4)
- 銅及び錫を含有し、鉛を主体とする金属混合物を加熱して溶融し、得られた金属混合物溶湯に水酸化ナトリウムを添加すると共に攪拌して錫のナトリウム塩を形成させ、該錫のナトリウム塩及び銅を含有する脱銅ハリス滓を回収すると共に、残部としての粗鉛を回収して粗鉛を得、
前記脱銅ハリス滓を水に投入して錫を水に溶解させ、固液分離することにより、溶液に溶解している錫と、銅を含有する非溶解物とを分離するようにして粗錫を得、
銅を含有する前記非溶解物を、アンモニアを含む溶媒、硫酸、塩酸や硝酸などの銅を溶解する溶液で浸出し、固液分離することにより溶液に溶解している銅を分離するようにして粗銅を得ることを特徴とする、有価金属の製造方法。 - 銅及び錫を含有し、鉛を主体とする金属混合物を加熱して溶融し、得られた金属混合物溶湯に水酸化ナトリウムを添加すると共に攪拌して錫のナトリウム塩を形成させ、該錫のナトリウム塩及び銅を含有する脱銅ハリス滓を回収すると共に、残部としての粗鉛を回収し粗鉛を得、
前記脱銅ハリス滓を水に投入して錫を水に溶解させ、固液分離することにより、溶液に溶解している錫と、銅を含有する非溶解物とを分離するようにして粗錫を得、
銅を含有する前記非溶解物を、アンモニアを含む溶媒で浸出し、固液分離することにより溶液に溶解している銅を非溶解物の浸出残渣と分離するようにして粗銅を得ることを特徴とする、有価金属の製造方法。 - 金属混合物を加熱溶融した溶湯中で、銅と錫が新たに金属間化合物を形成する前に、水酸化ナトリウムを添加することを特徴とする請求項1又は2に記載の有価金属の製造方法。
- 金属混合物を加熱溶融させて溶融状態になってから1時間以内に水酸化ナトリウムを添加することを特徴とする請求項1又は2に記載の有価金属の製造方法。
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