JP5761500B2 - タングステン含有アルカリ溶液の精製方法 - Google Patents
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本発明は、タングステン含有アルカリ溶液に含まれているクロムを簡単に効率よく除去する精製方法に関し、好ましくは、クロムと共にバナジウムを簡単に効率よく除去する精製方法に関する。
超硬合金はタングステンを主成分とし切削工具などに多く使用されている。この超硬合金にはタングステンの他にバナジウムやクロムなどの微量成分が含まれており、この超硬工具等のスクラップからタングステンを回収する処理工程において、タングステンをバナジウムやクロムから分離する工程が必要な場合がある。例えば、超硬合金スクラップを酸化焙焼した後に、苛性ソーダでタングステンを浸出する工程でバナジウムやクロムの一部が溶出し、バナジウムやクロムを微量含有するタングステン酸ナトリウム溶液が得られる。
タングステン酸ナトリウム溶液（Na2WO4−Na2CO3溶液）からバナジウムを除去する方法として、該溶液に塩化マグネシウム（MgCl2）のアンモニア溶液を添加してバナジン酸アンモニウム（NH4VO3)あるいはバナジン酸マグネシウム（MgO・V2O5）などとして沈澱させ、これを固液分離する方法が知られている（非特許文献１）。
L.Luo et al.,Can.Metall. Quart., 2003, vol.42, pp411-419
非特許文献１に記載されている従来の上記処理方法によれば、バナジウムを沈澱化して分離できるが、６価クロムは除去できない。また、タングステン酸ナトリウム溶液をイオン交換樹脂に通液し、Na+をNH4 +と交換してタングステン酸アンモニウム溶液にするときに、通液前のNa2WO4溶液にMgCl2が含まれていると、イオン交換樹脂の交換容量が低下して生産性に影響を及ばすと云う問題がある。
本発明は、従来の処理方法の上記問題を解決したものであり、タングステン含有アルカリ溶液に含まれているクロムを簡単に効率よく除去する精製方法、好ましくは、クロムと共にバナジウムを除去する精製方法を提供する。
〔１〕クロムおよびバナジウムを含むタングステン含有アルカリ溶液からクロムおよびバナジウムを除去する精製方法であって、該タングステン含有アルカリ溶液が超硬合金スクラップを酸化焙焼して苛性ソーダによって浸出したタングステン酸ナトリウム溶液、またはタングステン鉱石の製錬処理工程から回収したタングステン酸ナトリウム溶液であり、該タングステン含有アルカリ溶液に、二価鉄化合物を加えた後に酸を加えて該溶液のｐＨを８〜１３に調整してクロムおよびバナジウムを鉄と共に沈殿させ、該沈澱を濾別して、クロムおよびバナジウムを除去することを特徴とするタングステン含有アルカリ溶液の精製方法。
〔２〕二価鉄化合物を加えた後に酸を加えて該溶液のｐＨを８〜１３に調整して生成した沈殿を濾別することによって、二価鉄化合物添加前のタングステン含有アルカリ溶液のバナジウム濃度５２０mg/Lおよびクロム濃度２４０mg/Lに対して、濾液のバナジウム濃度１４０mg/L以下、およびクロム濃度７２mg/L以下になる割合でクロムおよびバナジウムを除去する上記[１]に記載するタングステン含有アルカリ溶液の精製方法。
〔３〕二価鉄化合物を加えた後のタングステン含有アルカリ溶液のｐＨを９〜１０.５に調整して生成した沈殿を濾別することによって、二価鉄化合物添加前のタングステン含有アルカリ溶液のバナジウム濃度５２０mg/Lおよびクロム濃度２４０mg/Lに対して、濾液のバナジウム濃度８０mg/L以下、およびクロム濃度２１mg/L以下になる割合でバナジウムおよびクロムを除去する上記[１]に記載するタングステン含有アルカリ溶液の精製方法。
〔４〕タングステン含有アルカリ溶液が、該タングステン酸アルカリ溶液をイオン交換樹脂に通液してタングステン酸イオンを吸着させ、さらに該イオン交換樹脂にアンモニアと塩化アンモニウムの混合液を通液してタングステン酸イオンを溶離させてタングステン酸アンモニウム溶液にするためのものであり、二価鉄化合物として、硫酸第一鉄、酢酸第一鉄、または蟻酸第一鉄を用いる上記[１]〜上記[３]の何れかに記載するタングステン含有アルカリ溶液の精製方法。
〔２〕二価鉄化合物を加えた後に酸を加えて該溶液のｐＨを８〜１３に調整して生成した沈殿を濾別することによって、二価鉄化合物添加前のタングステン含有アルカリ溶液のバナジウム濃度５２０mg/Lおよびクロム濃度２４０mg/Lに対して、濾液のバナジウム濃度１４０mg/L以下、およびクロム濃度７２mg/L以下になる割合でクロムおよびバナジウムを除去する上記[１]に記載するタングステン含有アルカリ溶液の精製方法。
〔３〕二価鉄化合物を加えた後のタングステン含有アルカリ溶液のｐＨを９〜１０.５に調整して生成した沈殿を濾別することによって、二価鉄化合物添加前のタングステン含有アルカリ溶液のバナジウム濃度５２０mg/Lおよびクロム濃度２４０mg/Lに対して、濾液のバナジウム濃度８０mg/L以下、およびクロム濃度２１mg/L以下になる割合でバナジウムおよびクロムを除去する上記[１]に記載するタングステン含有アルカリ溶液の精製方法。
〔４〕タングステン含有アルカリ溶液が、該タングステン酸アルカリ溶液をイオン交換樹脂に通液してタングステン酸イオンを吸着させ、さらに該イオン交換樹脂にアンモニアと塩化アンモニウムの混合液を通液してタングステン酸イオンを溶離させてタングステン酸アンモニウム溶液にするためのものであり、二価鉄化合物として、硫酸第一鉄、酢酸第一鉄、または蟻酸第一鉄を用いる上記[１]〜上記[３]の何れかに記載するタングステン含有アルカリ溶液の精製方法。
本発明の精製方法は、タングステン含有アルカリ溶液に含まれるクロムおよび/またはバナジウムを簡単に効率よく除去することができる。さらに、本発明の精製方法はバナジウムの他にクロムを除去することができ、何れも高い除去率を得ることができる。従って、超硬工具等のスクラップからタングステンを回収する処理工程において、スクラップ中のバナジウム濃度やクロム濃度の許容量を大幅に高めることができる。
本発明の精製方法は、タングステン含有アルカリ溶液をイオン交換樹脂に通液する際に、イオン交換樹脂の交換容量の極端な低下を生じない。
以下、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明する。
本発明の精製方法は、クロムおよびバナジウムを含むタングステン含有アルカリ溶液からクロムおよびバナジウムを除去する精製方法であって、該タングステン含有アルカリ溶液が超硬合金スクラップを酸化焙焼して苛性ソーダによって浸出したタングステン酸ナトリウム溶液、またはタングステン鉱石の製錬処理工程から回収したタングステン酸ナトリウム溶液であり、該タングステン含有アルカリ溶液に、二価鉄化合物を加えた後に酸を加えて該溶液のｐＨを８〜１３に調整してクロムおよびバナジウムを鉄と共に沈殿させ、該沈澱を濾別して、クロムおよびバナジウムを除去することを特徴とするタングステン含有アルカリ溶液の精製方法である。
本発明の精製方法は、例えば、二価鉄化合物添加前のタングステン含有アルカリ溶液のバナジウム濃度５２０mg/Lおよびクロム濃度２４０mg/Lに対して、該溶液のｐＨを８〜１３に調整して生成した沈殿を濾別することによって濾液のバナジウム濃度１４０mg/L以下、およびクロム濃度７２mg/L以下になる割合でクロムおよびバナジウムを除去し、あるいは好ましくは、該溶液のｐＨを９〜１０.５に調整して生成した沈殿を濾別することによって濾液のバナジウム濃度８０mg/L以下、およびクロム濃度２１mg/L以下になる割合でクロムおよびバナジウムを除去する方法である。
本発明の精製方法は、クロムおよびバナジウムを含むタングステン含有アルカリ溶液からクロムおよびバナジウムを除去する精製方法であって、該タングステン含有アルカリ溶液が超硬合金スクラップを酸化焙焼して苛性ソーダによって浸出したタングステン酸ナトリウム溶液、またはタングステン鉱石の製錬処理工程から回収したタングステン酸ナトリウム溶液であり、該タングステン含有アルカリ溶液に、二価鉄化合物を加えた後に酸を加えて該溶液のｐＨを８〜１３に調整してクロムおよびバナジウムを鉄と共に沈殿させ、該沈澱を濾別して、クロムおよびバナジウムを除去することを特徴とするタングステン含有アルカリ溶液の精製方法である。
本発明の精製方法は、例えば、二価鉄化合物添加前のタングステン含有アルカリ溶液のバナジウム濃度５２０mg/Lおよびクロム濃度２４０mg/Lに対して、該溶液のｐＨを８〜１３に調整して生成した沈殿を濾別することによって濾液のバナジウム濃度１４０mg/L以下、およびクロム濃度７２mg/L以下になる割合でクロムおよびバナジウムを除去し、あるいは好ましくは、該溶液のｐＨを９〜１０.５に調整して生成した沈殿を濾別することによって濾液のバナジウム濃度８０mg/L以下、およびクロム濃度２１mg/L以下になる割合でクロムおよびバナジウムを除去する方法である。
〔タングステン含有アルカリ溶液〕
本発明の処理対象であるタングステン含有アルカリ溶液は、例えば、超硬合金スクラップを酸化焙焼した後に苛性ソーダによって浸出した溶液、タングステン鉱石の製錬処理工程から回収した溶液などであり、具体的には、タングステン酸ナトリウム溶液（Na2WO4−Na2CO3溶液、Na2WO4-NaOH溶液）などであり、微量のクロムやバナジウムを含む溶液である。
本発明の処理対象であるタングステン含有アルカリ溶液は、例えば、超硬合金スクラップを酸化焙焼した後に苛性ソーダによって浸出した溶液、タングステン鉱石の製錬処理工程から回収した溶液などであり、具体的には、タングステン酸ナトリウム溶液（Na2WO4−Na2CO3溶液、Na2WO4-NaOH溶液）などであり、微量のクロムやバナジウムを含む溶液である。
タングステン含有アルカリ溶液に二価鉄化合物を加える。クロムやバナジウムを含むタングステン含有アルカリ溶液に二価鉄化合物を加えると、アルカリ性の液性下で、水酸化クロム（Cr(OH)3）、バナジン酸鉄（FeVO4）や水酸化鉄（Fe(OH)2）などの沈澱が生成する。
二価鉄化合物として、硫酸第一鉄（FeSO4・７H2O）、酢酸第一鉄（Fe (CH3COO)2・H2O）、蟻酸第一鉄（Fe(HCO2)2・H2O）などを用いるとよい。塩化第一鉄（FeCl2）は塩素イオンがイオン交換能を低下させる傾向があり、また硝酸第一鉄は硝酸イオンがイオン交換能を低下させる傾向があるので好ましくない。
従来の処理方法で用いられている塩化マグネシウム（MgCl2）は、バナジウム含有沈澱を生じるが６価クロムは沈澱しないので好ましくない。一方、上記第一鉄化合物は６価クロムを還元し、アルカリ性下で水酸化クロム（Cr(OH)3）などの沈澱を生じる。
タングステン含有アルカリ溶液は強アルカリ性であるので、硫酸などを加え、ｐＨ８〜１３、好ましくはｐＨ９〜１０.５に調整するとよい。ｐＨ１１〜１２の範囲よりもｐＨ９〜１０.５の範囲において、クロムおよびバナジウムが良く沈澱し、これらの除去率が高い。
本発明の精製方法は、タングステン酸ナトリウム溶液をイオン交換樹脂に通液してタングステン酸アンモニウム溶液にするパラタングステン酸アンモニウムの製造工程に適用することができる。例えば、超硬合金スクラップを酸化焙焼した後に苛性ソーダによって浸出したタングステン酸ナトリウム溶液に、上記二価鉄化合物を加え、ｐＨ８〜１３、好ましくはｐＨ９〜１０.５に調整し、生成した沈澱を濾別することによって、クロムおよび/またはバナジウムを除去し、これらの濃度を大幅に低減したタングステン酸ナトリウム溶液を得ることができる。
このように精製したタングステン酸ナトリウム溶液をイオン交換樹脂に通液してタングステン酸イオン（WO4 2-）を吸着させた後、アンモニアと塩化アンモニウムの混合液を溶離液として用い、この混合液をイオン交換樹脂に通液してタングステン酸イオンを溶離させ、タングステン酸アンモニウム溶液を得る。このタングステン酸アンモニウム溶液を加熱濃縮することによって、クロムおよび/またはバナジウムの含有量が数ppm以下のパラタングステン酸アンモニウムを得ることができる。
本発明の実施例を比較例と共に以下に示す。これらの結果を表１に示した。
〔実施例１〕
硫酸第一鉄七水塩７ｇを５０mlのイオン交換水に溶解して硫酸第一鉄溶液を調製した。タングステン酸ソーダの苛性ソーダ溶液（W濃度158g/L、V濃度520mg/L、Cr濃度240mg/L）５００mlに、上記硫酸第一鉄溶液を添加した。添加後、硫酸にてｐＨ９.８に調整し、４時間攪拌した。生成した澱物を濾別して濾液５３０mlを得た。反応時の液温は１５℃である。この濾液を分析したところ、液中のCr濃度２mg/L、V濃度６３mg/Lであった。
〔実施例１〕
硫酸第一鉄七水塩７ｇを５０mlのイオン交換水に溶解して硫酸第一鉄溶液を調製した。タングステン酸ソーダの苛性ソーダ溶液（W濃度158g/L、V濃度520mg/L、Cr濃度240mg/L）５００mlに、上記硫酸第一鉄溶液を添加した。添加後、硫酸にてｐＨ９.８に調整し、４時間攪拌した。生成した澱物を濾別して濾液５３０mlを得た。反応時の液温は１５℃である。この濾液を分析したところ、液中のCr濃度２mg/L、V濃度６３mg/Lであった。
〔実施例２〜５〕
実施例１と同様のタングステン酸ソーダの苛性ソーダ溶液を用い、硫酸第一鉄の添加量と硫酸添加後のｐＨと処理液温度を表１に示すように変えた以外は実施例１と同様に処理した。この結果を表１に示す。
実施例１と同様のタングステン酸ソーダの苛性ソーダ溶液を用い、硫酸第一鉄の添加量と硫酸添加後のｐＨと処理液温度を表１に示すように変えた以外は実施例１と同様に処理した。この結果を表１に示す。
〔実施例６〕
実施例１と同様のタングステン酸ソーダの苛性ソーダ溶液を用い、硫酸第一鉄に替えて酢酸第一鉄を用いた以外は実施例１と同様に処理し、ｐＨ９.８の濾液５２０mlを得た。この濾液中のCr濃度は４mg/L、V濃度は７５mg/Lであった。
実施例１と同様のタングステン酸ソーダの苛性ソーダ溶液を用い、硫酸第一鉄に替えて酢酸第一鉄を用いた以外は実施例１と同様に処理し、ｐＨ９.８の濾液５２０mlを得た。この濾液中のCr濃度は４mg/L、V濃度は７５mg/Lであった。
〔比較例１〜４〕
硫酸第一鉄水溶液を塩化マグネシウム水溶液に変えた以外は実施例１と同様に処理した。この結果を表１に示した。
硫酸第一鉄水溶液を塩化マグネシウム水溶液に変えた以外は実施例１と同様に処理した。この結果を表１に示した。
表１の実施例２に示すように、溶液のｐＨが１２.２でのＶとＣｒの除去率はそれぞれ７７％、６８％であるが、実施例４に示すように、ｐＨ約１０でのＶとＣｒの除去率はそれぞれ８５％、９０％であり、ｐＨ１０での除去率が高い。一方、比較例１〜４に示すように、MgCl2を用いると、バナジウムは６７〜８７％除去できるものの、クロムは殆ど沈澱せず、クロムに対しては除去効果がない。
〔実施例７〕
実施例１の処理液５００ml（V,Crを除去した精製液）を苛性ソーダにてｐＨ１３に調整した後に、水を加えて希釈し、液量５Lとした。この希釈液を強塩基性樹脂（商品名：ダイヤイオンSA10A、ダイヤイオンは商標名）４００mlを充填したカラムにＳＶ１で１２時間通液した。通液後、イオン交換水をＳＶ２で４時間通液した。その後、２０ｇ/Lのアンモニアと２M/Lの塩化アンモニウムの混合液をＳＶ２で２時間通液し、タングステン４２ｇを含む溶離液（タングステン酸アンモニウム溶液）１.６Lを得た。この溶離液を加熱濃縮してパラタングステン酸アンモニウム５９.３ｇを得た。このパラタングステン酸アンモニウム中のＶ濃度およびＣｒ濃度はいずれも５ppm以下であった。
実施例１の処理液５００ml（V,Crを除去した精製液）を苛性ソーダにてｐＨ１３に調整した後に、水を加えて希釈し、液量５Lとした。この希釈液を強塩基性樹脂（商品名：ダイヤイオンSA10A、ダイヤイオンは商標名）４００mlを充填したカラムにＳＶ１で１２時間通液した。通液後、イオン交換水をＳＶ２で４時間通液した。その後、２０ｇ/Lのアンモニアと２M/Lの塩化アンモニウムの混合液をＳＶ２で２時間通液し、タングステン４２ｇを含む溶離液（タングステン酸アンモニウム溶液）１.６Lを得た。この溶離液を加熱濃縮してパラタングステン酸アンモニウム５９.３ｇを得た。このパラタングステン酸アンモニウム中のＶ濃度およびＣｒ濃度はいずれも５ppm以下であった。
〔比較例５〕
比較例３の処理液５００mlを苛性ソーダにてｐＨ１３に調整した後に、水を加えて希釈し、液量５Lとした。この希釈液を強塩基性樹脂（商品名：ダイヤイオンSA10A、ダイヤイオンは商標名）４００mlを充填したカラムにＳＶ１で１２時間通液した。通液後、イオン交換水をＳＶ２で４時間通液した。その後、２０ｇ/Lのアンモニアと２M/Lの塩化アンモニウムの混合液をＳＶ２で２時間通液し、タングステン４２ｇを含む溶離液（タングステン酸アンモニウム溶液）１.６Lを得た。この溶離液を加熱濃縮してパラタングステン酸アンモニウム５９.２ｇを得た。このパラタングステン酸アンモニウム中のＶ濃度は５ppm以下であったが、Ｃｒ濃度は１５０ppmであった。
比較例３の処理液５００mlを苛性ソーダにてｐＨ１３に調整した後に、水を加えて希釈し、液量５Lとした。この希釈液を強塩基性樹脂（商品名：ダイヤイオンSA10A、ダイヤイオンは商標名）４００mlを充填したカラムにＳＶ１で１２時間通液した。通液後、イオン交換水をＳＶ２で４時間通液した。その後、２０ｇ/Lのアンモニアと２M/Lの塩化アンモニウムの混合液をＳＶ２で２時間通液し、タングステン４２ｇを含む溶離液（タングステン酸アンモニウム溶液）１.６Lを得た。この溶離液を加熱濃縮してパラタングステン酸アンモニウム５９.２ｇを得た。このパラタングステン酸アンモニウム中のＶ濃度は５ppm以下であったが、Ｃｒ濃度は１５０ppmであった。
Claims (4)
- クロムおよびバナジウムを含むタングステン含有アルカリ溶液からクロムおよびバナジウムを除去する精製方法であって、該タングステン含有アルカリ溶液が超硬合金スクラップを酸化焙焼して苛性ソーダによって浸出したタングステン酸ナトリウム溶液、またはタングステン鉱石の製錬処理工程から回収したタングステン酸ナトリウム溶液であり、該タングステン含有アルカリ溶液に、二価鉄化合物を加えた後に酸を加えて該溶液のｐＨを８〜１３に調整してクロムおよびバナジウムを鉄と共に沈殿させ、該沈澱を濾別して、クロムおよびバナジウムを除去することを特徴とするタングステン含有アルカリ溶液の精製方法。
- 二価鉄化合物を加えた後に酸を加えて該溶液のｐＨを８〜１３に調整して生成した沈殿を濾別することによって、二価鉄化合物添加前のタングステン含有アルカリ溶液のバナジウム濃度５２０mg/Lおよびクロム濃度２４０mg/Lに対して、濾液のバナジウム濃度１４０mg/L以下、およびクロム濃度７２mg/L以下になる割合でクロムおよびバナジウムを除去する請求項１に記載するタングステン含有アルカリ溶液の精製方法。
- 二価鉄化合物を加えた後のタングステン含有アルカリ溶液のｐＨを９〜１０.５に調整して生成した沈殿を濾別することによって、二価鉄化合物添加前のタングステン含有アルカリ溶液のバナジウム濃度５２０mg/Lおよびクロム濃度２４０mg/Lに対して、濾液のバナジウム濃度８０mg/L以下、およびクロム濃度２１mg/L以下になる割合でバナジウムおよびクロムを除去する請求項１に記載するタングステン含有アルカリ溶液の精製方法。
- タングステン含有アルカリ溶液が、該タングステン酸アルカリ溶液をイオン交換樹脂に通液してタングステン酸イオンを吸着させ、さらに該イオン交換樹脂にアンモニアと塩化アンモニウムの混合液を通液してタングステン酸イオンを溶離させてタングステン酸アンモニウム溶液にするためのものであり、二価鉄化合物として、硫酸第一鉄、酢酸第一鉄、または蟻酸第一鉄を用いる請求項１〜請求項３の何れかに記載するタングステン含有アルカリ溶液の精製方法。
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