JP5507502B2

JP5507502B2 - 金電解回収方法

Info

Publication number: JP5507502B2
Application number: JP2011156208A
Authority: JP
Inventors: 智宣中村
Original assignee: Matsuda Sangyo Co Ltd
Current assignee: Matsuda Sangyo Co Ltd
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2011-07-15
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2031-07-15
Also published as: TW201303082A; KR20130009550A; KR101514997B1; JP2013023695A; TWI503453B

Description

本発明は、金を金電解回収装置に付随する回転陰極ドラムの回転速度を変化させる機能を持たせ、金回収効率を向上させる金電解回収方法に関するものである。

従来、金、銀、白金、パラジウム等の貴金属めっきは、半導体関連部品、装飾品等の幅広い分野において用いられているが、省資源化、製造コスト低減の両面から、材料の使用量を少なくすることは勿論、高価な貴金属の系外の持出しや分散等の削減を強く求められている。

これらめっき廃液およびめっき後の洗浄液中に溶存している貴金属を回収する場合、イオン交換樹脂に金属錯塩を吸着させ回収させる方法もあるが、イオン交換樹脂購入費用や、吸着した貴金属を抽出する際の費用等のランニングコストや維持管理作業の手間などにより、一般的には電解法により金属として陰極上に金属として電解還元による回収する方法が用いられている。

この場合、ドラム電極回転型の貴金属電解回収装置として、例えば特開平１１−９２９８５号公報（特許文献１）に開示されているように、金、銀、白金、パラジウム等の貴金属めっき廃液や、系外へ持出された貴金属の回収にあって、貴金属電解回収機に付随する回転陰極ドラムの表裏面の酸化膜を除去することにより、電着金の剥離脱落を防止した回転陰極ドラムを用いて、廃液中に含有する貴金属を電気分解にて回収する貴金属電解回収装置が提案されている。

上記、系外に持出された貴金属回収については、めっき槽の次工程に回収槽や水洗槽があり、これら槽の役割は、めっき対象物に付着しためっき液成分である、貴金属イオン、伝導塩、光沢剤、有機物等を洗い落すため、回収槽や水洗槽中に、めっき液成分である貴金属イオンが混入する。この混入した高価な貴金属回収のため、ドラム電極回転型の貴金属電解回収装置と、めっき槽の次工程の回収槽や水洗槽、あるいはこれらの液を別タンクに移し替えた物との間を液循環させ、系外に持出された高価な貴金属を常時回転陰極ドラム（ドラムカソード）に電着させ回収を行うものである。

このドラム電極回転型の電解回収装置は、筒状のドラムカソードを中央に配置し、その四方にＴｉ基材のＰｔめっきや酸化インジウムをコーティングしたアノードを配置し、液中に含まれる金属イオンを電気分解により、ドラムカソード表面上に金属として電着させる。このドラムカソードについては、電気分解時に回転させることにより、液攪拌効果により各電極間の金属イオンの接触効率を高め、電解反応効率を高めると同時に、析出金属の平滑化、かつ強固な密着性にて金属を電着させる効果が得られる。

また、このドラムカソード電極は、電解装置から容易に取り外せる構造を持ち、貴金属を精製する専門業者に委託させることにより、ドラムカソード上に析出した、高価な貴金属を容易に再生し、貴金属としての価値を生むことができ、さらには、このドラム表面から剥離回収した貴金属についても、めっき時に用いられる貴金属薬品等の材料に再生され、再度めっき工程にて使用することも可能である。

一方、特開２０１１−５８０８７号公報（特許文献２）およびＷＯ２００８／１５３００１号公報（特許文献３）に開示されているように、金属含有溶液を電気分解して金属を回収する装置であって、溶液を入れる槽と陽極、陰極と水流による駆動機構とを有し、陽極、陰極のいずれか一方又は両方が駆動機構によって回転する金属の回収装置や、柱状または筒状の回転陰極とその回転陰極と対向した陽極と網状または多孔質状の導電体とを有し、回転陰極の面の少なくとも一部が導電体で被覆されている金属の回収装置が提案されている。
特開平１１−９２９８５号公報特開２０１１−５８０８７号公報ＷＯ２００８／１５３００１号公報

上述した特許文献２にあっては、陰極を回転させるに当たって実施例において周速は１ｍ／ｓｅｃで実施する記載はあるが、それ以上の周速と時間的の関係などについては一切解明されていない。また、特許文献３も、特許文献２と同様に、陰極の周速の実施例は１／ｓｅｃと２ｍ／ｓｅｃに留まり、周速と時間的の関係などについては一切解明されていない。

そこで、上述したように、貴金属めっき廃液、貴金属めっき回収槽や水洗槽等の系外に持出された金属は、金、銀、白金、パラジウム等の高価な金属であり、省資源化並びに貴金属めっき製品への金額的負荷を軽減させるため、短時間に効率良く、しかも残留する金属イオン濃度を、低レベルまで回収することが問題となり、このドラム電極回転型の電解回収装置形状、容積、整流器出力を変更することなく、部分的な機能の変更により、金属回収能力向上、すなわち、電流効率の向上させるかが問題となった。

本発明は、上記問題を解決するために、鋭意開発を進めた結果、ドラムカソードの回転速度を変化させることにより、電解電流値を変化させることなく、液体中の金属イオンを、ドラムカソード表面上に電解析出させる速度が向上することを見出し発明に至った。

その発明の要旨とするところは、
（１）金電解回収装置に付随する回転陰極ドラムの回転速度を１．２１ｍ／ｓｅｃ〜１．８ｍ／ｓｅｃ、回転時間を３〜４時間とすることにより、金含有溶液中の金の電解回収における電流効率を向上させたことを特徴とする金電解回収方法。
（２）前記（１）に記載の方法において、金含有溶液中の最終金濃度を１１０ｍｇ／Ｌ以下とすることを特徴とする金電解回収方法にある。

以上述べたように、ドラム電極回転型の電解回収装置の回転陰極ドラムの回転速度を１．２１ｍ／ｓｅｃ以上とすることにより、一定の電流値において、金めっき廃液並びに、その水洗槽中の金イオンの電気分解による回収速度が上昇することを可能とした。また、ドラムカソードの回転速度を変化させることは、めっき廃液並びに、その水洗槽中の金イオンの電気分解による回収速度を制御することに繋がり、過剰な電気分解を防止する効果の得られる等の優れた効果を奏するものである。

以下、本発明について図面に従って詳細に説明する。
図１は、本発明に係わる金電解回収装置の外観図である。この図に示すように、電解槽１の内部には、その中央に回転可能に設けられた回転陰極ドラム３が配置され、この回転陰極ドラム３の回転速度については、装置側面に組み込まれている回転コントローラーにより、回転速度を変化させる機能を持つ。この回転陰極ドラム３の外周には、一定間隔をもって対峙する複数板の外周陽極２が４枚配置されている。符号４は制御パネルであり、その制御パネル４内にて電流制御が行われる。

上述した金電解回収装置において、電源を入れると整流器出力側より電流が流れ、この電流が回転陰極ドラム３と外周陽極２間にて、金回収対象液との電解反応が始まる。その結果、回転陰極ドラム３の表面には、金が付着し、その金を回収するものである。

この回転陰極ドラム３の回転については、金めっき廃液並びに、その金めっき回収槽並びに水洗槽には金めっき液成分が持込まれ、金イオン、伝導塩、光沢剤、有機物等が各槽中に含まれ、その中の金イオンを、金電解回収装置を用いて回収すると、金イオンの電気分解により、金としてドラムカソード析出するが、金イオン回収後の過剰な電解回収は、めっき液成分の光沢剤、有機物等を電気分解し、水洗槽の洗浄水が褐色に変色する場合もある。この場合は、過剰な電気分解を避けるため、水洗水中の金イオンの回収速度をコントロールさせる。そこで、本ドラム電極回転型の電解回収装置のドラムカソード周速度を、インバーター、プーリー、ギヤ等の変速機にて可変させる機能を、この電解回収装置に持たせた。

金電解回収装置に付随する回転陰極ドラムの回転速度を１．２１ｍ／ｓｅｃ〜１．８ｍ／ｓｅｃに限定した理由は、１．２１ｍ／ｓｅｃ未満では、最終目標達成濃度を１１０ｍｇ／Ｌ以下に定めた際に、その目標達成濃度に達すまでには長時間の回転時間を要し、過剰な電流消費によるコストアップとなる。一方、回転速度を１．２１ｍ／ｓｅｃ以上とすることにより、急激に回収効率の向上が見られることから、その下限を１．２１ｍ／ｓｅｃとした。しかし、回転速度が１．８ｍ／ｓｅｃを超えると回転時間を掛けた割に金電解回収の減少率が悪く、減少率がほぼ平行になることから、その上限を１．８ｍ／ｓｅｃとした。

また、回転時間については、３時間〜４時間と定めた。その理由は、目標達成濃度である１１０ｍｇ／Ｌ以下に定めた際に、最短時間でかつ最良の効率と低コストをもって達成するために、単に回転時間を掛ければ掛ける程めっき廃液中の金含有溶液中の最終金回収濃度の減少は可能であるが、しかし、最終目標濃度を達成する最少時間をもって、しかも、低コストで効率良く目標を達成するためには、回転速度を上述したように、下限を１．２１ｍ／ｓｅｃであってその回転時間を３時間とした。

すなわち、３時間未満では回転速度を高めても目的とする１１０ｍｇ／Ｌ以下を達成するためには、回転速度を高めても目的を達成することが出来ない。一方、回転時間が４時間を超えると回収濃度の減少は可能であるが、しかし、過剰な電気分解による回収速度を低下させ、コストアップとなることから、出来るだけ短時間で、かつ効率の良い回収が必要であることから４時間と定めた。すなわち、３時間未満では回収効率が不十分であり、４時間を超えるとコストアップとなることから、３〜４時間とした。

上述した回転速度が１．２１ｍ／ｓｅｃ〜１．８ｍ／ｓｅｃで、回転時間が３〜４時間での電流効率を表１および表２に示す。この表１および表２に示す値の変化を図２および図３に示す。図２は、硬質金めっき液の場合の横軸に回転速度、縦軸に電流密度を示す図である。この図に示すように、硬質金めっき廃液からの金回収においては、回転速度が１．２１ｍ／ｓｅｃ以上での電流効率（％）は回転時間が３時間および４時間の場合、いずれも平衡状態となり、特に３時間後の電流効率は鮮明に表れていることが分かる。

また、図３は、軟質金めっき液の場合の横軸に回転速度、縦軸に電流密度を示す図である。この図に示すように、軟質金めっき廃液からの金回収においても、図２に示す硬質金めっき廃液の場合と同様に、ほぼ同一傾向を示し、回転速度が１．２１ｍ／ｓｅｃ以上での電流効率（％）は回転時間が３時間および４時間の場合、いずれも平衡状態となり、特に３時間後の電流効率は鮮明に表れていることが分かる。

表１および表２はいずれも、Ｎｏ．１〜３は比較例であり、Ｎｏ．４〜６は本発明例である。

（実施例１）
以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
硬質金めっき廃液のシアン化金カリウム含有めっき廃液（酸性）：シアン化金カリウム（Ａｕ）：１〜４ｇ／Ｌ、クエン酸塩類：４０ｇ／Ｌ、クエン酸：４０ｇ／Ｌ、各試験液量１０Ｌ、温度常温、回転陰極ドラムの回転速度を可変させる機能を持たせた回転電極型の金電解回収装置内の槽各々に入れ、通電時間５Ａの条件下で、それぞれのドラム回転速度を、０．３ｍ／ｓｅｃ、０．６１ｍ／ｓｅｃ、０．９１ｍ／ｓｅｃ、１．２１ｍ／ｓｅｃ、１．７ｍ／ｓｅｃ、１．８ｍ／ｓｅｃに変化させたときの、時間とＡｕ濃度との関係を測定した。その結果を表３に示す。この表３に示す値の変化を図４に示す。なお、回収装置構造、回転陰極ドラム（径１１６×高さ１６０ｍｍ、有効面積：５．８ｄｍ² ）、アノード（幅６５×高さ１６０ｍｍ×４枚）、有効面積：４ｄｍ² ）と一定条件とした。

表３に示すように、Ｎｏ．１〜３は比較例であり、Ｎｏ．４〜６は本発明例である。

表３に示す結果を図４に示す。この図４に示すように、横軸に時間、縦軸にＡｕ濃度（ｍｇ／Ｌ）を示す。廃液中に１７００ｍｇ／Ｌ含むＡｕが周速度を変えドラム回転速度を１．２１ｍ／ｓｅｃにて、３時間が経過すると、２時間の場合と比較して急激に減少する。また、同様に、ドラム回転速度を１．７ｍ／ｓｅｃ、１．８ｍ／ｓｅｃの場合も２時間の場合と比較して急激に減少することが分かる。このようにドラム回転速度を１．２１ｍ／ｓｅｃ以上で、回転時間を３時間以上とすることで液中に残留するＡｕ濃度減少が極めて効率良く達成することができる。このような理由から、本発明においては、ドラム回転速度を１．２１ｍ／ｓｅｃ〜１．８ｍ／ｓｅｃの回転時間を３〜４時間とした。これにより、めっき廃液中のＡｕを１１０ｍｇ／Ｌ以下に減少することが確認された。すなわち、ドラムカソード上に電解析出されることが確認された。

（実施例２）
実施例１と同様に、軟質金めっき廃液のシアン化金カリウム含有めっき廃液（アルカリ浴）：シアン化金カリウム（Ａｕ）：１０ｇ／Ｌ、シアン化カリウム：３０ｇ／Ｌ、燐酸水素カリウム：３０ｇ／Ｌ、炭酸カリウム：１５ｇ／Ｌ、温度常温、回転陰極ドラムの回転速度を可変させる機能を持たせた回転電極型の金電解回収装置内の槽各々に入れ、通電電流７Ａの条件下で、それぞれのドラム回転速度を、０．３ｍ／ｓｅｃ、０．６１ｍ／ｓｅｃ、０．９１ｍ／ｓｅｃ、１．２１ｍ／ｓｅｃ、１．７ｍ／ｓｅｃ、１．８ｍ／ｓｅｃに変化させたときの、時間とＡｕ濃度との関係を測定した。その結果を表４に示す。この表４に示す値の変化を図５に示す。なお、回収装置構造、回転陰極ドラム（径１１６×高さ１６０ｍｍ、有効面積：５．８ｄｍ² ）、アノード（幅６５×高さ１６０ｍｍ×４枚）、有効面積：４ｄｍ² ）と一定条件とした。

表４に示すように、Ｎｏ．１〜３は比較例であり、Ｎｏ．４〜６は本発明例である。

表４に示す結果を図５に示す。この図５に示すように、廃液中に１０１００ｍｇ／Ｌを含むＡｕが回転速度を変え、ドラム回転速度を１．２１ｍ／ｓｅｃにて３時間経過すると１０１００ｍｇ／Ｌのものが１００ｍｇ／Ｌと減少する。引き続き回転速度を速めて１．８ｍ／ｓｅｃとすると、２０ｍｇ／Ｌと減少する。一方、回転時間を３時間から４時間と続けると１桁の値まで減少した。これから分かるように、実施例１と同様に、このようにドラム回転速度を１．２１ｍ／ｓｅｃ以上で、回転時間を３時間以上とすると液中に残留するＡｕ濃度減少する効果が極めて向上することが分かる。特に実施例１の硬質金めっき廃液の場合に比較して顕著な減少率を示す。このように、ドラム回転速度を１．２１ｍ／ｓｅｃ〜１．８ｍ／ｓｅｃの回転時間を３〜４時間と規制することにより、極めて短時間にめっき廃液中のＡｕが１００ｍｇ／Ｌ以下に減少することが確認された。すなわち、ドラムカソード上に電解析出されることが確認された。

以上にように、ドラム電極回転型の電解回収装置の回転陰極ドラムの回転速度を一定以上に上昇させることにより、一定の電流値において、金めっき廃液並びに、その水洗槽中の金イオンの電気分解による回収速度が上昇することを可能とした。一方、それに対する回転時間も極めて効率の良い時間として３〜４時間とした。また、このように、ドラムカソードの回転速度を変化させることで、めっき廃液並びに、その水洗槽中の金イオンの電気分解による回収速度を制御することに繋がり、短時間の回転時間で、かつ過剰な電気分解を防止する効果の得られる等極めて優れた効果を奏するものである。

本発明に係わる金電解回収装置の外観図である。硬質金めっき液の場合の横軸に回転速度、縦軸に電流密度を示す図である。軟質金めっき液の場合の横軸に回転速度、縦軸に電流密度を示す図である。硬質金めっき液の場合の横軸に時間、縦軸にＡｕ濃度を示す図である。軟質金めっき液の場合の横軸に時間、縦軸にＡｕ濃度を示す図である。

１電解槽
２外周陽極
３回転陰極ドラム
４制御パネル
５廃液

特許出願人松田産業株式会社
代理人弁理士椎名彊

Claims

金電解回収装置に付随する回転陰極ドラムの回転速度を１．２１ｍ／ｓｅｃ〜１．８ｍ／ｓｅｃ、回転時間を３〜４時間とすることにより、金含有溶液中の金の電解回収における電流効率を向上させたことを特徴とする金電解回収方法。
請求項１に記載の方法において、金含有溶液中の最終金濃度を１１０ｍｇ／Ｌ以下とすることを特徴とする金電解回収方法。