JP5719972B2 - 金属回収方法とその方法を行うための電解装置 - Google Patents
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Description
スクラップ、鉱石、海洋ノジュール(sea nodules)などの多くの供給源から、価値のある金属が、塩素化によって回収できることがよく知られている。形成された金属塩化物は、その後、分別蒸留および凝縮、塩の電解によって、または湿式精錬処理によって、分離し、抽出することができる。
一つの目的は、鉱石、スラグ、ミルスケール、スクラップ、ダスト、ガラス、電子ごみ材(electronic waste material)などの金属含有資源から、少なくとも一つの金属を回収する方法を提供することである。
上記の目的の少なくとも一つは、特には少なくとも一つの金属酸化物を含有する、金属含有資源から、少なくとも一つの金属を回収する方法によって達成され、その方法は以下の工程を含む:
a)塩化物塩溶融物を含むるつぼ、塩溶融物に接続されたアノードと少なくとも一つのカソード、塩溶融物を加熱するための加熱手段、およびるつぼの底に存在するアルミニウム溶融物を用意する工程、ここで前記アルミニウム溶融物はアノードもしくはアノードの一部を形成し、
b)塩溶融物中で反応を開始するために、開始用(initiating)塩素ドナーを塩溶融物に供給する工程、ここで前記開始用塩素ドナーは塩化アルミニウム及び/又は工程f)で電解されて塩化アルミニウムを形成することのできる少なくとも一つの金属塩化物であり、
c)塩溶融物の温度とアルミニウム溶融物の温度を、両者が液相である温度に保持する工程、
d)液状塩溶融物に、前記金属含有資源を導入する工程、
e)塩素ドナーとしての塩化アルミニウムを、金属含有資源と反応させて、塩溶融物中に溶解した少なくとも一つの金属塩化物を形成する工程、
f)塩溶融物を電解し、それによって、カソードで少なくとも一つの金属を形成し、ここで任意選択でカソードバッグ(cathode bag)を用い、かつ、アルミニウム溶融物と塩溶融物との接触面に塩化アルミニウムを形成する工程、
g)塩溶融物から少なくとも一つの金属を回収する工程。
塩溶融物とアルミニウムの両方が液相である或る温度に、塩溶融物とアルミニウムが加熱される。塩溶融物の粘度を改善するために、塩溶融物の温度は、塩溶融物の液相線温度より好ましくは少なくとも50℃高く、より好ましくは塩溶融物の液相線温度より少なくとも100℃高い。この温度は、少なくとも660℃かつ1000℃以下であるべきであり、好ましくはこの温度は700〜900℃の範囲にある。
3MOX + 2XAlCl3 → 3MCl2X + XAl2O3 ・・・(1)。
M2x++2xe− → M (3)。
低品位鉱。
硫化鉱。
海底ノジュール鉱。
有価金属がケイ酸塩、例えばニッケルまたはコバルトを含むラテライト鉱石に結合しているので、現在の技術では処理が困難である鉱石。
冶金工業からのプロセススラグ。工具鋼やステンレス鋼などの高合金鋼を生産する、主に製鉄所からのスラグには、クロム、ニッケル、モリブデン、バナジウム、コバルト、タングステンなどの有価金属のかなりの量が含まれている。このスラグは現在廃棄されており、それは環境面で好適でない方法であって、価値のある限られた資源の無駄である。
工具鋼、高速度鋼およびステンレス鋼のような高合金鋼の高温形成において得られるミルスケール。
例えば70重量%を超えるタングステンを含む超硬合金(cemented carbide)の、価値ある元素金属を含むスクラップ。硬質合金(hardmetal)とも呼ばれる超硬合金は、タングステン炭化物粒子が凝集体であって金属コバルトがマトリックスとして機能する金属マトリックス複合材料である。
5重量%を超えるクロムとニッケルの合計量を有する鉄鋼生産からのダスト。
回路基板、部品、ディスプレイ等の電子ごみ材。
Claims (17)
- 特には少なくとも一つの金属酸化物を含有する、金属含有資源から、少なくとも一つの金属を回収するための方法であって、以下の工程を含む方法:
a)塩化物塩溶融物を含むるつぼ、少なくとも一つのカソードおよび前記塩溶融物に接続されたアノード、前記塩溶融物を加熱するための加熱手段、ならびに前記るつぼの底に存在するアルミニウム溶融物を用意する工程、ここで前記アルミニウム溶融物は前記アノードもしくは前記アノードの一部を形成し、
b)前記塩溶融物中で反応を開始するために開始用塩素ドナーを前記塩溶融物に供給する工程、ここで前記開始用塩化物ドナーは塩化アルミニウムおよび/または工程f)で電解されて塩化アルミニウムを形成することのできる少なくとも一つの金属塩化物であり、
c)前記塩溶融物の温度と前記アルミニウム溶融物の温度を、前記塩溶融物と前記アルミニウム溶融物の両者が液相である温度に保持する工程、
d)前記金属含有資源を、前記液状塩溶融物中に導入する工程、
e)塩素ドナーとしての前記塩化アルミニウムを前記金属含有資源と反応させて、前記塩溶融物中に溶解された少なくとも一つの金属塩化物を形成する工程、
f)前記塩溶融物を電解し、それによって、任意選択でカソードバッグを用いて、前記カソードで少なくとも一つの金属を形成し、かつ前記アルミニウム溶融物と前記塩溶融物との間の接触面で塩化アルミニウムを形成する工程、
g)前記塩溶融物から少なくとも一つの金属を回収する工程。 - 前記カソードが、前記塩溶融物に浸漬された少なくとも一つの第一の黒鉛電極である、請求項1記載の方法。
- 第二の黒鉛電極が前記アルミニウム溶融物に浸漬され、前記電解の間に前記第二の黒鉛電極が正極性に接続される、請求項1または2記載の方法。
- 前記るつぼが少なくとも部分的に導電性材料で作られ、前記電解の間に、前記導電性材料がアルミニウム溶融物と接触し且つ前記導電性材料を正極性に接続する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記塩溶融物と前記アルミニウムが660℃を超える温度に保持される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記塩溶融物と前記アルミニウムが700℃と1000℃の間の温度に保持される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記電解が、前記少なくとも一つの金属の選択的電着を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記金属酸化物含有資源が、それが溶解されるにつれて、前記液状塩溶融物中に段階的または連続的に導入される、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記電解の間に形成される前記塩化アルミニウムによって、定常状態の間に部分的または完全に自立している、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記塩溶融物が当初、a)アルカリ金属塩化物およびアルカリ土類金属塩化物からなる群から選択される少なくとも一つの塩化物塩を70〜99重量%と、b)前記開始用塩化物ドナーを1〜20重量%と、c)追加の塩化物および/または他のハロゲン化物および/または硫化物および/または酸化物を0〜10重量%と、からなる、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記塩溶融物が当初、a)アルカリ金属塩化物およびアルカリ土類金属塩化物からなる群から選択される少なくとも一つの塩化物塩を70〜95重量%と、b)前記開始用塩化物ドナーを5〜20重量%と、c)追加の塩化物および/または他のハロゲン化物および/または硫化物および/または酸化物を0〜10重量%と、からなる、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの塩化物塩の一部または全部が、NaCl、KCl、LiCl、CaCl2の群から選択される塩の少なくとも一つからなる、請求項10または11に記載の方法。
- 前記少なくとも一つの塩化物塩が、前記少なくとも一つの塩化物塩の重量%で、3〜20のNaCl、30〜70のKCl、20〜60のLiClを含む、請求項10または11に記載の方法。
- 前記少なくとも一つの塩化物塩が、前記少なくとも一つの塩化物塩の重量%で、10〜50のNaCl、2〜20のKCl、50〜80のCaCl 2 を含む、請求項10または11に記載の方法。
- 前記少なくとも一つの塩化物塩が、前記少なくとも一つの塩化物塩の重量%で、5〜20のNaCl、20〜40のLiCl、40〜70のCaCl 2 を含む、請求項10または11に記載の方法。
- 前記少なくとも一つの塩化物塩が、前記塩組成物の重量%で、35〜65のKCl、20〜50のLiCl、5〜20のCaCl 2 を含む、請求項10または11に記載の方法。
- 前記電解を、2〜8時間行う、請求項1〜16のいずれか一項に記載の方法。
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