JP5971521B2 - Metal manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は電解精錬により金属を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a metal by electrolytic refining.

一般に、銅や銅合金は、鉄やアルミニウムなどと同様に需要の大きい金属である。そのため、廃棄物として回収した銅線や家電製品のプリント基板など、銅を含有する銅スクラップから銅を回収して再利用することは、資源保護の立場から重要なことである。   In general, copper and copper alloys are metals in great demand like iron and aluminum. Therefore, it is important from the standpoint of resource protection to collect and reuse copper from copper scrap containing copper, such as copper wires collected as waste and printed circuit boards of household electrical appliances.

例えば、市場から回収した銅スクラップから銅を回収する場合、電力ケーブル線の場合には、銅線を被覆している樹脂を剥がして樹脂と銅線とを分離して回収することが行われている。通信線についても、太いものの場合には同様に被覆している樹脂を剥がして銅を分離・回収することが可能であるが、細いものの場合には作業上の負荷が大き過ぎ、このような回収方法を行うことができない。   For example, when recovering copper from copper scrap recovered from the market, in the case of power cable wires, the resin covering the copper wires is peeled off and the resin and the copper wires are separated and recovered Yes. For thick communication lines, it is possible to separate and recover copper by stripping the resin that is coated in the same way, but for thin cables, the work load is too great, and such recovery is possible. Can't do the way.

このため細い通信線の場合には、銅線が樹脂で被覆されたまま粉砕し、続けて比重差選別を行う。しかし、このようにしても銅の表面にはまだ細かい樹脂が残っているため、更に、焼成により樹脂を燃焼除去する必要がある。
上記のような乾式法による銅の回収は、工程はシンプルであるが、樹脂の燃焼により二酸化炭素が発生するため環境負荷が大きく、また、銅は酸化銅として回収されるため還元処理を行うことが必要となる。更に、原料となる市場から回収した銅スクラップの純度によっては回収される金属銅の純度が低くなってしまう。
For this reason, in the case of a thin communication line, the copper wire is crushed while being covered with the resin, and then the specific gravity difference is selected. However, even in this way, fine resin still remains on the copper surface, and it is necessary to further remove the resin by burning.
The recovery of copper by the dry method as described above is simple, but the burden on the environment is large because carbon dioxide is generated by the combustion of the resin, and reduction processing is performed because copper is recovered as copper oxide. Is required. Furthermore, depending on the purity of the copper scrap recovered from the market as a raw material, the purity of the recovered metal copper is lowered.

また、パソコンや家電製品などに使用されているプリント基板から銅を回収する場合には、乾式法の他に湿式法による回収方法が知られている。この湿式法は、硫酸や塩酸等によって銅を浸出させ、電解精錬により銅を回収するというものである。
しかしながら湿式法ではアノード電極では酸素が発生するため、電解時の消費電力が必然的に大きくなるという問題がある。
Moreover, when recovering copper from a printed circuit board used for a personal computer or a home appliance, a recovery method by a wet method is known in addition to a dry method. In this wet method, copper is leached with sulfuric acid, hydrochloric acid or the like, and copper is recovered by electrolytic refining.
However, in the wet method, oxygen is generated at the anode electrode, which inevitably increases power consumption during electrolysis.

例えば、特許文献1には、1価銅イオンを含む溶液中に金属銅を析出させるためのカソード電極、1価銅イオンを含むアンモニアアルカリ性溶液中にアノード電極、及びカソード電極とアノード電極の間に隔膜を設け、前記電極に電流を流して、カソード電極側からアノード電極側へ溶液を移動させながら電気分解して金属銅を回収する方法が記載されている。特許文献1に記載の方法によれば、カソード電極部に金属銅が析出し、同時にアノード電極部において1価銅イオンを2価銅イオンとすることができ、更に、2価銅イオン溶液を取り出して、銅金属廃棄物と錯化合物の存在する溶解層に導き、銅金属廃棄物を処理して得られた1価銅イオンを含む溶液を、前記電気分解の1価銅イオンを含む溶液として用いることで、従来よりも消費電力を小さくすることができるとされている。
しかしながら、銅を回収する処理対象溶液にはマンガン、ニッケル、亜鉛、鉛などの金属の各イオンが含まれているため、電解操作を行うには金属イオンを除去することが必要である。このとき、目的物の抵抗が高い、あるいは絶縁性の樹脂に覆われているなど何らかの理由により通電が困難な場合は、目的物をアノード溶解させ、カソード側に析出させる電解精錬手法の適用が困難であるという問題がある。
For example, Patent Document 1 discloses a cathode electrode for depositing metallic copper in a solution containing monovalent copper ions, an anode electrode in an ammonia alkaline solution containing monovalent copper ions, and a gap between the cathode electrode and the anode electrode. A method is described in which a diaphragm is provided, current is passed through the electrode, and electrolysis is performed while the solution is moved from the cathode electrode side to the anode electrode side to recover metallic copper. According to the method described in Patent Document 1, metallic copper is deposited on the cathode electrode portion, and at the same time, the monovalent copper ions can be converted into divalent copper ions at the anode electrode portion, and the divalent copper ion solution is taken out. Then, the solution containing monovalent copper ions obtained by treating the copper metal waste and the complex layer in which the copper metal waste and the complex compound exist and treating the copper metal waste is used as the solution containing the electrolytic monovalent copper ions. Therefore, it is said that power consumption can be made smaller than before.
However, since the treatment target solution for recovering copper contains ions of metals such as manganese, nickel, zinc, and lead, it is necessary to remove the metal ions in order to perform the electrolysis operation. At this time, if it is difficult to energize for some reason, such as the resistance of the target is high or it is covered with an insulating resin, it is difficult to apply an electrolytic refining technique in which the target is dissolved in the anode and deposited on the cathode side. There is a problem that.

また、銅に限らず、市場から容易に回収できるような種々の金属含有物から任意の金属を高純度で得る方法が望まれている。   Further, there is a demand for a method for obtaining an arbitrary metal with high purity from various metal-containing materials that can be easily recovered from the market, not limited to copper.

特開2003−253484号公報JP 2003-253484 A

本発明は上記問題点に鑑みて、環境への負荷を大きくすることなく、かつ、廃液を出さずに、純度の高い金属を湿式法により効率よく得ることを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to efficiently obtain a high-purity metal by a wet method without increasing the burden on the environment and without generating waste liquid.

本発明者等は上記課題を解決すべく、酸化剤を含む電解液中に目的となる金属を溶解し、かかる溶液中から金属を精錬電解することを検討した。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have studied to dissolve a target metal in an electrolytic solution containing an oxidizing agent and to refine and electrolyze the metal from the solution.

まず、回収対象となる金属として需要の高い銅を選択し、金属含有物から金属銅を精錬することを検討した。銅を含有する金属含有物として市場から回収された廃材(銅:約38質量%、樹脂:約47質量%、水分:約15質量%)を用意し、酸化剤(過硫酸アンモニウム)を含む溶液に前記廃材を添加して攪拌し、銅を完全に溶解させた。溶け残った樹脂等は濾過により除去し、ろ液を回収した。そして、かかる溶液中に陽極として白金をコーティングしたチタンラス板を、陰極として白金板を投入し、両極間に電圧を印加した。電流密度は5A/dm2〜15A/dm2とした。これにより純度99.99%の金属銅を回収することができた。 First, copper with high demand was selected as a metal to be collected, and the study of refining metal copper from metal-containing materials was studied. Prepare a waste material (copper: about 38% by mass, resin: about 47% by mass, moisture: about 15% by mass) recovered from the market as a metal-containing material containing copper, and in a solution containing an oxidizing agent (ammonium persulfate) The waste material was added and stirred to completely dissolve the copper. Undissolved resin and the like were removed by filtration, and the filtrate was recovered. Then, a titanium lath plate coated with platinum as an anode in this solution and a platinum plate as a cathode were charged, and a voltage was applied between both electrodes. The current density was 5 A / dm 2 to 15 A / dm 2 . As a result, metallic copper having a purity of 99.99% could be recovered.

続けて、このような純度の高い金属銅を連続して得ることが可能かを検証するため、陰極表面に析出した金属銅を同じ溶液中に再度溶解し、電解精錬するという方法を繰り返した。
その結果、サイクルを重ねる毎に、電析効率が高くなる一方、溶解速度は遅くなり、20サイクル目で溶解させることができなくなった。この原因を調査した結果、溶液中の過硫酸アンモニウムが減少していることに起因することが判明した。そこで、20サイクル毎に新たに過硫酸アンモニウムを補充し、更にサイクルを重ねたところ、60サイクル目では過硫酸アンモニウムが溶けきらずに沈殿してしまい、沈殿物の増加により検証を続けることができなくなってしまった。
Subsequently, in order to verify whether such high-purity metallic copper can be continuously obtained, the method of dissolving the metallic copper deposited on the cathode surface again in the same solution and electrolytic refining was repeated.
As a result, each time the cycle was repeated, the electrodeposition efficiency was increased, but the dissolution rate was slow, and it was not possible to dissolve at the 20th cycle. As a result of investigating this cause, it has been found that this is caused by a decrease in ammonium persulfate in the solution. Therefore, ammonium persulfate was newly replenished every 20 cycles, and further cycles were repeated. As a result, ammonium persulfate precipitated without dissolving at the 60th cycle, and verification could not be continued due to an increase in the amount of precipitates. It was.

上記のように、過硫酸アンモニウムが陰極で還元分解され、溶液中に硫酸イオンが大量に蓄積することが液寿命の原因となることが判明したが、湿式法の工業的利用には液寿命を長くすることが不可欠であるため、本発明者等は当該問題点を解決すべく更なる検討を重ねた。   As described above, it has been found that ammonium persulfate is reduced and decomposed at the cathode, and a large amount of sulfate ions accumulate in the solution, which causes the liquid life. Since it is indispensable to do so, the present inventors have further studied to solve the problem.

その結果、溶液中の電極間に陽イオン交換膜を設け、過硫酸アンモニウムが分解されないようにすることが有効であることを見出した。そして、陽極側では還元剤を再生させることが可能となり、更に、電位窓の広いダイヤモンド電極を陽極に用いることで水の分解を抑制され、過硫酸イオンの再生効率が非常に高くなることを見出した。また、これらの操作は銅以外の金属を電解精錬する場合にも有効であることを確認し、本発明を完成させた。   As a result, it was found that it is effective to provide a cation exchange membrane between the electrodes in the solution so that ammonium persulfate is not decomposed. Then, it is possible to regenerate the reducing agent on the anode side, and furthermore, by using a diamond electrode with a wide potential window for the anode, it is found that water decomposition is suppressed and the regeneration efficiency of persulfate ions becomes very high. It was. Moreover, it was confirmed that these operations are effective even when electrolytic refining of metals other than copper, and the present invention was completed.

本発明の構成は以下の通りである。
(1)陽イオン交換膜により、陰極を備えた陰極室と、板状のダイヤモンド電極を備えた陽極室と、に仕切られた電解槽の、
前記陰極室に金属イオンを含む溶液を供給し、
前記陽極室に還元された状態の酸化剤を含む溶液を供給し、
前記陰極と前記ダイヤモンド電極とを前記陽イオン交換膜を介して対向させて配置し、
前記陰極と前記ダイヤモンド電極との間に20V以上、40V以下の電圧を印加して、前記陰極室では陰極表面に金属を析出させ、前記陽極室では溶液中の酸化剤を再生させる
ことを特徴とする金属の製造方法。
(2)前記金属イオンを含む溶液は、
少なくとも前記酸化剤を含む電解液中に金属含有物を添加して金属を電解液中に溶かして得られたものである
ことを特徴とする上記(1)に記載の金属の製造方法。
(3)前記金属イオンを含む溶液は、
電線、プリント基板、半導体、モーター、自動車のシュレッダーダスト及び金属を含有する電子機器からなる群より選ばれるいずれか一種以上の粉砕物を透水性の袋に詰めたものを、少なくとも前記酸化剤を含む電解液中に添加し、攪拌して得られたものである
ことを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の金属の製造方法。
(4)前記金属イオンを含む溶液が、少なくとも、銅、ニッケル及び亜鉛からなる群より選択されるいずれか1種以上の金属のイオンを含んでいることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載の金属の製造方法。
(5)前記陰極表面に析出する金属が、銅、ニッケル、又は亜鉛であることを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載の金属の製造方法。
(6)前記酸化剤が、過硫酸アンモニウム又は過酸化水素であることを特徴とする上記(1)〜(5)のいずれかに記載の金属の製造方法。
(7)前記酸化剤が過硫酸アンモニウムであることを特徴とする上記(6)に記載の金属の製造方法。
(8)前記ダイヤモンド電極が、シリコン基板上にCVD法により導電性ダイヤモンド膜を形成して得られたものであることを特徴とする上記(1)〜(7)のいずれかに記載の金属の製造方法。
The configuration of the present invention is as follows.
(1) An electrolytic cell partitioned by a cation exchange membrane into a cathode chamber having a cathode and an anode chamber having a plate-like diamond electrode,
Supplying a solution containing metal ions to the cathode chamber;
Supplying a solution containing an oxidant in a reduced state to the anode chamber;
The cathode and the diamond electrode are arranged to face each other through the cation exchange membrane,
A voltage of 20 V or more and 40 V or less is applied between the cathode and the diamond electrode, the metal is deposited on the cathode surface in the cathode chamber, and the oxidant in the solution is regenerated in the anode chamber. Metal manufacturing method.
(2) The solution containing the metal ion is:
The method for producing a metal as described in (1) above, which is obtained by adding a metal-containing material to an electrolytic solution containing at least the oxidizing agent and dissolving the metal in the electrolytic solution.
(3) The solution containing the metal ion is:
What stuffed one or more kinds of pulverized materials selected from the group consisting of electric wires, printed circuit boards, semiconductors, motors, shredder dust for automobiles, and electronic devices containing metals into a water-permeable bag contains at least the oxidizing agent. The method for producing a metal according to the above (1) or (2), wherein the metal is obtained by stirring in an electrolytic solution.
(4) The solution containing the metal ions contains at least one metal ion selected from the group consisting of copper, nickel, and zinc. The method for producing a metal according to any one of the above.
(5) The method for producing a metal according to any one of (1) to (4) above, wherein the metal deposited on the cathode surface is copper, nickel, or zinc.
(6) the oxidizing agent The method for producing a metal according to any one of the above, wherein the ammonium persulfate or peroxide Hydrogen (1) to (5).
(7) The method for producing a metal as described in (6) above, wherein the oxidizing agent is ammonium persulfate.
(8) The metal electrode according to any one of (1) to (7) above, wherein the diamond electrode is obtained by forming a conductive diamond film on a silicon substrate by a CVD method. Production method.

本発明により、環境への負荷を大きくすることなく、かつ、廃液を出さずに、純度の高い金属を湿式法により効率よく得ることができる。   According to the present invention, a high-purity metal can be efficiently obtained by a wet method without increasing the burden on the environment and without producing waste liquid.

本発明を実施するための装置の構成の一例を表す概略図である。It is the schematic showing an example of the structure of the apparatus for implementing this invention. 本発明を実施するための装置の別の構成の一例を表す概略図である。It is the schematic showing an example of another structure of the apparatus for implementing this invention.

本発明は、陽イオン交換膜により、陰極を備えた陰極室と、ダイヤモンド電極を備えた陽極室と、に仕切られた電解槽の、前記陰極室に金属イオンを含む溶液を供給し、前記陽極室に還元された状態の酸化剤を含む溶液を供給し、前記陰極と前記ダイヤモンド電極との間に電圧を印加して、前記陰極室では陰極表面に金属を析出させ、前記陽極室では溶液中の酸化剤を再生させることを特徴とする。   The present invention supplies a solution containing metal ions to the cathode chamber of an electrolytic cell partitioned by a cation exchange membrane into a cathode chamber having a cathode and an anode chamber having a diamond electrode, and the anode Supplying a solution containing an oxidant in a reduced state to the chamber, applying a voltage between the cathode and the diamond electrode, depositing metal on the cathode surface in the cathode chamber, and in the solution in the anode chamber The oxidant is regenerated.

図1に本発明の金属の製造方法を実施可能な装置の一例として、銅を精錬可能な装置の構成の概略を示す。かかる装置は、図1に示すように陽イオン交換膜により陰極室と陽極室とが仕切られた電解槽を備えており、陰極室には金属銅を析出させるための陰極が、陽極室にはダイヤモンド電極がそれぞれ配置されている。そして、陰極とダイヤモンド電極との間に電圧を印加することができるように、両極は電源に接続されている。また、陰極室には銅イオンを含む溶液が供給され、陽極室には還元された状態の酸化剤を含む溶液が供給される。   FIG. 1 shows an outline of the configuration of an apparatus capable of refining copper as an example of an apparatus capable of performing the metal production method of the present invention. As shown in FIG. 1, the apparatus includes an electrolytic cell in which a cathode chamber and an anode chamber are partitioned by a cation exchange membrane. The cathode chamber has a cathode for depositing metallic copper, and the anode chamber has an anode chamber. Each diamond electrode is arranged. Both electrodes are connected to a power supply so that a voltage can be applied between the cathode and the diamond electrode. The cathode chamber is supplied with a solution containing copper ions, and the anode chamber is supplied with a reduced solution containing an oxidizing agent.

このような装置において陰極とダイヤモンド電極との間に電圧を印加することで、陰極の表面に金属銅を析出させつつ、陽極室では酸化剤を再生することが可能となる。陰極室と陽極室とが陽イオン交換膜で仕切られていることで、陰イオンである還元された状態の酸化剤が陽極室から陰極室へ漏れ出すことがなくなるため、陽極室で効率よく酸化剤の再生を行うことができる。   By applying a voltage between the cathode and the diamond electrode in such an apparatus, it is possible to regenerate the oxidizing agent in the anode chamber while depositing metallic copper on the surface of the cathode. Since the cathode chamber and the anode chamber are separated by a cation exchange membrane, the oxidized oxidant in a reduced state, which is an anion, does not leak from the anode chamber to the cathode chamber. The agent can be regenerated.

陰極室中の溶液から充分に金属銅を電析させた後においては、陰極室中の溶液には還元された状態の酸化剤が多く含まれ、一方、陽極室中の溶液には再生された酸化剤が多く含まれる。
このため、続けて金属銅の電析を行う場合には、両室から陰極とダイヤモンド電極を取り出し、再生された酸化剤が多く含まれる方の溶液に金属銅含有物を供給して銅を溶解して陽極を設置し、更に、反対側の還元された状態の酸化剤が多く含まれる方の溶液にはダイヤモンド電極を設置し、両極間に電圧を印加すればよい。すなわち、最初に説明した操作手順における陰極室と陽極室とを入れ換えて電析を行えばよい。これにより、新たな陰極室の陰極表面には金属銅が析出し、かつ、新たな陽極室では酸化剤の再生を行うことができる。
上記のように、金属銅含有物を供給しつつ、陰極室と陽極室とを入れ替えるだけで電解精錬を繰り返すことができ、また、毎回酸化剤を再生させることができるため液寿命が非常に長く、廃液を出さずに操業することが可能である。
After sufficiently depositing copper metal from the solution in the cathode chamber, the solution in the cathode chamber contained a large amount of reduced oxidant, while the solution in the anode chamber was regenerated. Contains a lot of oxidizing agent.
For this reason, when performing electrodeposition of metallic copper continuously, take out the cathode and diamond electrode from both chambers, supply the metallic copper-containing material to the solution containing more regenerated oxidant, and dissolve the copper. Then, an anode may be installed, and a diamond electrode may be installed in a solution containing a large amount of the oxidant in the reduced state on the opposite side, and a voltage may be applied between both electrodes. That is, electrodeposition may be performed by replacing the cathode chamber and the anode chamber in the operation procedure described first. Thereby, metallic copper is deposited on the cathode surface of the new cathode chamber, and the oxidant can be regenerated in the new anode chamber.
As described above, electrolytic refining can be repeated simply by switching the cathode chamber and the anode chamber while supplying metallic copper-containing material, and the oxidant can be regenerated every time, so the liquid life is very long. It is possible to operate without producing waste liquid.

上記の例では陰極室と陽極室とを入れ換える方法を説明したが、両室の溶液を入れ換える方法によっても繰り返し操業することができる。この場合には、陰極室の酸化剤が再生した溶液中に金属銅含有物を供給して銅を溶解し、この溶液と陽極室中の溶液とを入れ換えて両極間に電圧を印加すればよい。この方法は例えば図2に示すような装置を用いることで効率よく行うことができる。   In the above example, the method of exchanging the cathode chamber and the anode chamber has been described, but the operation can be repeated by the method of exchanging the solutions in both chambers. In this case, the metal copper-containing material is supplied into the solution regenerated by the oxidant in the cathode chamber to dissolve copper, and this solution and the solution in the anode chamber are exchanged to apply a voltage between both electrodes. . This method can be efficiently performed by using, for example, an apparatus as shown in FIG.

図2に示す装置は、上段に電極槽部を設け、下段に溶液槽部を設けている。上段の電極槽部は3部屋に仕切られており、中央の部屋は陰極が設けられた陰極室であり、陰極室を挟むようにして設けられた外側の二つの部屋はダイヤモンド電極が設けられた陽極室となっている。そして、中央の陰極室とその両側の陽極室とは陽イオン交換膜により仕切られている。   The apparatus shown in FIG. 2 is provided with an electrode tank section on the upper stage and a solution tank section on the lower stage. The upper electrode chamber is divided into three rooms, the central chamber is a cathode chamber provided with a cathode, and the two outer chambers provided so as to sandwich the cathode chamber are anode chambers provided with diamond electrodes. It has become. The central cathode chamber and the anode chambers on both sides thereof are partitioned by a cation exchange membrane.

また、下段の溶液槽部は2部屋に分かれており、一方の部屋には銅イオンを含む溶液が供給されており、もう一方の部屋には還元された状態の酸化剤を含む溶液が供給されている。下段の両部屋にはそれぞれ液流通パイプが接続されており、ポンプを介して、銅イオンを含む溶液は陰極室に、還元された状態の酸化剤を含む溶液は陽極室に供給されるようになっている。   In addition, the lower solution tank is divided into two rooms, one of which is supplied with a solution containing copper ions, and the other is supplied with a solution containing a reduced oxidant. ing. A liquid flow pipe is connected to each of the lower chambers so that a solution containing copper ions is supplied to the cathode chamber and a solution containing the reduced oxidizing agent is supplied to the anode chamber via a pump. It has become.

そして、上段の陰極室、陽極室に供給された溶液は、それぞれ、下段の銅イオンを含む溶液が供給されている部屋、還元された状態の酸化剤を含む溶液が供給されている部屋に戻されるようになっている。
このようにするためには、例えば、上段の電極槽部よりも下段の溶液槽部を大きくし、陰極室の陽イオン交換膜ではない方の側壁の片側のみを、対向する側の側壁よりも低く形成し、また、同様に、陰極室の側壁も、陽極室において低く形成した側壁とは反対側の側壁のみを低く形成すればよい。これにより、ポンプによって陰極室又は陽極室に供給されたそれぞれの溶液の量がそれぞれの室の容量を超えると、低く形成された側壁から溢れ出て下段のそれぞれの部屋に戻されて溶液が循環するようになり、電解精錬の効率を上げることができる。
Then, the solutions supplied to the upper cathode chamber and the anode chamber are respectively returned to the room supplied with the solution containing the lower copper ions and the room supplied with the solution containing the reduced oxidizing agent. It is supposed to be.
In order to do this, for example, the lower solution tank part is made larger than the upper electrode tank part, and only one side of the side wall that is not the cation exchange membrane of the cathode chamber is made to be larger than the opposite side wall. Similarly, the side wall of the cathode chamber may be formed low only on the side opposite to the side wall formed low in the anode chamber. As a result, when the amount of each solution supplied to the cathode chamber or anode chamber by the pump exceeds the capacity of each chamber, the solution overflows from the low-formed side walls and is returned to the lower chambers to circulate the solution. As a result, the efficiency of electrolytic refining can be increased.

陽極表面に金属イオンが充分に析出した後においては、下段の一方の部屋の溶液は還元された状態の酸化剤を多く含んでおり、もう一方の部屋の溶液は再生された酸化剤を多く含むようになっている。続けて操業を行うには、上段の電極槽部を取り外し、下段の再生された酸化剤を多く含む溶液が入っている部屋に金属銅含有物を供給して銅を溶かし、再度上段の電極槽部を取付ければよい。このとき、上段の電極槽部の取り付け向きを最初とは反対にしてパイプを接続して、陽極から溢れ出た溶液は銅イオンが含まれている溶液が入っている部屋に、陰極から溢れ出た溶液は還元された状態の酸化剤が含まれている溶液が入っている部屋にそれぞれ戻されるようにする。   After the metal ions are sufficiently deposited on the anode surface, the solution in the lower chamber contains a large amount of reduced oxidant, and the solution in the other chamber contains a large amount of regenerated oxidant. It is like that. To continue operation, remove the upper electrode tank, supply metal copper-containing material to the lower chamber containing the regenerated oxidant-rich solution, dissolve the copper, and again upper electrode tank What is necessary is just to attach a part. At this time, connect the pipe with the upper electrode tank part attached in the opposite direction from the first, and the solution overflowing from the anode will overflow from the cathode into the room containing the solution containing copper ions. Each solution is returned to the room containing the solution containing the reduced oxidant.

以上のような装置を利用することにより、本発明の金属の製造方法を連続して実施することが可能であるが、本発明の金属の製造方法を実施することが可能である限りどのような装置を用いても構わない。また、上記では図1を用いて金属銅を製造する場合を例にして本発明を説明したが、本発明により得られる金属は銅に限られず、金属含有物に含まれている任意の金属を得ることができる。すなわち、酸化剤を用いることで電解液に溶解することができ、かつ、電圧を印加することで陽極に析出させることができる金属であればどのような金属でも得ることができる。   By using the apparatus as described above, the metal production method of the present invention can be carried out continuously. However, as long as the metal production method of the present invention can be carried out, any method can be used. An apparatus may be used. In the above, the present invention has been described by taking the case of producing metallic copper as an example using FIG. 1, but the metal obtained by the present invention is not limited to copper, and any metal contained in the metal-containing material can be used. Can be obtained. That is, any metal can be obtained as long as it can be dissolved in the electrolytic solution by using an oxidizing agent and can be deposited on the anode by applying a voltage.

続いて、本発明の金属の製造方法において使用される各構成要素の説明をする。
(金属含有物)
金属含有物としては、目的となる金属が含まれていればどのようなものでもよい。例えば、市場からの回収品を利用すれば、資源保護に資することができる。例えば、銅線、パソコンや家電製品のプリント基板、半導体、電子機器、モーター、自動車のシュレッダーダスト、ハーネスコネクタ等を利用することにより、銅、ニッケル、亜鉛、銀、鉄など金属含有物に含まれる任意の金属を得ることができる。
Then, each component used in the manufacturing method of the metal of this invention is demonstrated.
(Metal-containing material)
Any metal-containing material may be used as long as the target metal is contained. For example, the use of recovered products from the market can contribute to resource protection. For example, copper, nickel, zinc, silver, and iron are included in metal-containing materials by using copper wires, printed circuit boards for personal computers and home appliances, semiconductors, electronic devices, motors, shredder dust for automobiles, harness connectors, etc. Any metal can be obtained.

金属含有物に複数種類の金属が含有している場合には、後述する電解液中に複数種類の金属が溶解することになる。この場合には複数種類の金属イオンが含まれる溶液から特定の金属を得ることになるが、純度の高い金属を得るためには、まず一番低い電圧で析出する金属を陰極に析出させて回収し、その後、陰極を別のものに交換して、より高い電圧を印加して電解精錬を行えばよい。この操作を繰り返すことで複数種類の金属が含有している金属含有物からも、それぞれの金属を高純度で得ることができる。   When multiple types of metals are contained in the metal-containing material, the multiple types of metals are dissolved in the electrolyte solution described later. In this case, a specific metal is obtained from a solution containing a plurality of types of metal ions. However, in order to obtain a highly pure metal, first, the metal deposited at the lowest voltage is deposited on the cathode and collected. Then, the cathode may be replaced with another one, and electrolytic refining may be performed by applying a higher voltage. By repeating this operation, each metal can be obtained with high purity from a metal-containing material containing plural kinds of metals.

また、酸化剤を多く含む溶液中に金属含有物を供給して金属を溶解する観点から、金属含有物は可能な限り細かく粉砕して用いることが好ましい。すなわち本発明では、配線等を通じて直接的に給電をすることができない材料であっても利用可能である。例えば、銅モリブデンや銅タングステンの粉末など、通電が困難な金属のみからなる粉末材料であっても、酸化剤を含む電解液中に溶解させることで利用することが可能である。なお、溶液中に溶けない粉砕物の金属以外の部分が溶液中に拡散して槽を汚染することを防止するために、金属含有物の粉砕物は不織布等による透水性の袋に詰めて用いることが好ましい。   In addition, from the viewpoint of supplying a metal-containing material in a solution containing a large amount of an oxidant and dissolving the metal, it is preferable to use the metal-containing material after being pulverized as finely as possible. That is, in the present invention, even a material that cannot be directly supplied with power through wiring or the like can be used. For example, even a powder material made of only a metal that is difficult to be energized, such as copper molybdenum or copper tungsten powder, can be used by being dissolved in an electrolytic solution containing an oxidizing agent. In order to prevent the portion other than the metal of the pulverized product that does not dissolve in the solution from diffusing into the solution and contaminating the tank, the pulverized product of the metal-containing material is packed in a water-permeable bag such as a nonwoven fabric. It is preferable.

(酸化剤)
酸化剤は、金属含有物から金属を溶解させることができるものであればどのようなものでも使用することができ、金属含有物に含まれる金属の種類に応じて適宜選択すればよい。例えば、塩素、過硫酸アンモニウム、過酸化水素、過硫酸ソーダ等が挙げられるが、これらのなかでも過硫酸アンモニウムが特に好ましい。
(Oxidant)
Any oxidizing agent can be used as long as it can dissolve the metal from the metal-containing material, and may be appropriately selected according to the type of metal contained in the metal-containing material. For example, chlorine, ammonium persulfate, hydrogen peroxide, sodium persulfate and the like can be mentioned. Among these, ammonium persulfate is particularly preferable.

(電解液)
電解液は特に限定されるものではなく、上記酸化剤との組み合わせにより適宜選択すればよい。例えば、硫酸、塩酸、リン酸、フッ酸、硝酸等の酸性溶液が挙げられる。これらのなかでも硫酸が特に好ましい。
上記の酸化剤との組み合わせでは、過酸化水素と硫酸の組み合わせや、過硫酸アンモニウムと硫酸の組み合わせが好ましく、過硫酸アンモニウムと硫酸の組み合わせが特に好ましい。過硫酸アンモニウムは濃度が1g/L〜飽和溶解度の範囲で用いることができるがさらに30〜100g/Lが好ましい。また、硫酸過水は硫酸と過酸化水素のモル比(H2SO4/H22)が0.61〜1.5の範囲で用いることが好ましい。
(Electrolyte)
The electrolytic solution is not particularly limited, and may be appropriately selected depending on the combination with the oxidizing agent. For example, acidic solutions such as sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, hydrofluoric acid, and nitric acid are listed. Of these, sulfuric acid is particularly preferred.
In the combination with the oxidizing agent, a combination of hydrogen peroxide and sulfuric acid, a combination of ammonium persulfate and sulfuric acid is preferable, and a combination of ammonium persulfate and sulfuric acid is particularly preferable. Ammonium persulfate can be used in a concentration range of 1 g / L to saturated solubility, but more preferably 30 to 100 g / L. Further, sulfuric acid hydrogen peroxide solution is preferably used in a range of molar ratio of sulfuric acid and hydrogen peroxide (H 2 SO 4 / H 2 O 2) is 0.61 to 1.5.

(陽イオン交換膜)
陽イオン交換膜は、陰イオン、特に還元された状態の酸化剤を透過しないものであればどのようなものでも使用することができる。市販品としては、例えば、SF7202(旭化成イーマテリアルズ株式会社)、ナフィオン−117(デュポン株式会社)、アシブレックス(旭化成ケミカルズ)等が挙げられるが、これらの中でも耐久性の観点からデュポン株式会社製のナフィオン−117が特に好ましい。
(Cation exchange membrane)
Any cation exchange membrane may be used as long as it does not permeate anions, particularly reduced oxidants. Examples of commercially available products include SF7202 (Asahi Kasei E-Materials Co., Ltd.), Nafion-117 (DuPont Co., Ltd.), and Acibrex (Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd.). Of Nafion-117 is particularly preferred.

(陰極)
陰極としては、電極表面に金属を析出させることができるものであればどのようなものでも使用することができる。例えば、銅、白金、ニッケル、鉄、チタン等が挙げられ、対象となる金属の種類に応じて適宜選択すればよい。
(cathode)
Any cathode can be used as long as it can deposit metal on the electrode surface. For example, copper, platinum, nickel, iron, titanium and the like can be mentioned, and may be appropriately selected according to the type of the target metal.

(ダイヤモンド電極)
ダイヤモンド電極としては、少なくとも表面に導電性ダイヤモンドを有する電極であればどのようなものでも使用することができる。例えば、シリコン基板表面に化学気相成長法(CVD法)により導電性ダイヤモンド膜を形成したものを好ましく用いることができる。このようなダイヤモンド電極は、市場においては例えば、住友電工ハードメタル株式会社より購入することができる。
ダイヤモンド電極は、陽極側にも陰極側にも広い電位窓(>2V)を有するため強い酸化・還元力を有し、水電解以外の反応を起こすことができる。このため本発明においてもダイヤモンド電極を陽極として用いることにより、酸化剤を効率よく再生させることが可能となる。
(Diamond electrode)
As the diamond electrode, any electrode having conductive diamond on at least the surface can be used. For example, a silicon substrate surface with a conductive diamond film formed by chemical vapor deposition (CVD) can be preferably used. Such a diamond electrode can be purchased from, for example, Sumitomo Electric Hardmetal Corporation in the market.
Since the diamond electrode has a wide potential window (> 2 V) on both the anode side and the cathode side, it has a strong oxidizing / reducing power and can cause reactions other than water electrolysis. For this reason, also in this invention, it becomes possible to reproduce | regenerate an oxidizing agent efficiently by using a diamond electrode as an anode.

以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、これらの実施例は例示であって、本発明の金属の製造方法はこれらに限定されるものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲の範囲によって示され、特許請求の範囲の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail based on an Example, these Examples are illustrations and the manufacturing method of the metal of this invention is not limited to these. The scope of the present invention is defined by the scope of the claims, and includes meanings equivalent to the scope of the claims and all modifications within the scope.

(実施例1)
金属含有物として、市場から回収した細い銅線の粉砕物を用いた。当該粉砕物の組成は、銅が約38質量%、樹脂が約47質量%、水分が約15質量%であった。これをポリプロピレン製の不織布でできた袋に詰めた。
Example 1
As the metal-containing material, fine copper wire pulverized material collected from the market was used. The composition of the pulverized product was about 38% by mass of copper, about 47% by mass of resin, and about 15% by mass of moisture. This was packed in a bag made of polypropylene non-woven fabric.

6Nの硫酸1Lに、60gの過硫酸アンモニウムを加えて攪拌し完全に溶解させた。更に、上記で用意した金属含有物の粉砕物が詰まった袋を溶液中に浸し、スターラーを用いてよく攪拌し、銅イオンを含む溶液を用意した。   To 1 L of 6N sulfuric acid, 60 g of ammonium persulfate was added and stirred until completely dissolved. Furthermore, the bag filled with the pulverized metal-containing material prepared above was immersed in the solution, and stirred well using a stirrer to prepare a solution containing copper ions.

陽イオン交換膜(ナフィオン−117、デュポン株式会社製)を中央に設けた電解槽を用意し、片方の室に上記で用意した銅イオンを含む溶液を入れ、更に、白金(Pt)製の電極(陰極)を設置し、陰極室とした。
陽イオン交換膜でしきられたもう一方の室には、6Nの硫酸1Lに60gの硫酸アンモニウムを溶かした溶液を入れ、ダイヤモンド電極(陽極)を設置して陽極室とした。ダイヤモンド電極は、住友電工ハードメタル株式会社製のダイヤ電極工業グレードを用いた。
An electrolytic cell provided with a cation exchange membrane (Nafion-117, manufactured by DuPont Co., Ltd.) in the center is prepared, the solution containing the copper ion prepared above is placed in one chamber, and an electrode made of platinum (Pt) (Cathode) was installed to form a cathode chamber.
In the other chamber, which was completely covered with a cation exchange membrane, a solution of 60 g of ammonium sulfate dissolved in 1 L of 6N sulfuric acid was placed, and a diamond electrode (anode) was installed to form an anode chamber. A diamond electrode industrial grade manufactured by Sumitomo Electric Hardmetal Co., Ltd. was used as the diamond electrode.

陰極とダイヤモンド電極を、隔膜を介して約10cm離して対向させ陰陽極間に20Vの電圧を印加して、10分間、通電処理した。
陰極の表面には金属銅が析出し、また、陽極室内の溶液からは過硫酸イオンが確認された。金属銅の純度は99.99%であり、陽極室内の溶液は濃度が80g/Lの過硫酸アンモニウム溶液であることが確認された。陰極室内の溶液は、酸化剤である過硫酸アンモニウムが還元されて硫酸アンモニウムとなっていた。
The cathode and the diamond electrode were opposed to each other with a distance of about 10 cm through the diaphragm, and a voltage of 20 V was applied between the negative and positive electrodes, and energized for 10 minutes.
Metallic copper was deposited on the surface of the cathode, and persulfate ions were confirmed from the solution in the anode chamber. The purity of metallic copper was 99.99%, and it was confirmed that the solution in the anode chamber was an ammonium persulfate solution having a concentration of 80 g / L. In the cathode chamber, ammonium persulfate, which is an oxidizing agent, was reduced to ammonium sulfate.

続いて、陰極及びダイヤモンド電極をそれぞれの室から取り出し、上記と同様にして準備した金属含有物の粉砕物が詰められた袋を、陽極室として用いていた室中の溶液に浸してよく攪拌し、銅イオンを含む溶液を作製した。そして、当該溶液中に新たに用意した白金製の陰極を設置し、もう一方の還元された状態の酸化剤を多く含む溶液中に上記のダイヤモンド電極を設置し、両極間に20Vの電圧を印加して、10分間、通電処理をした。
1回目の通電処理と同様に、陰極の表面には純度が99.99%の金属銅が析出し、陽極室中の溶液は酸化剤が再生して濃度が80g/Lの過硫酸アンモニウム溶液となっていた。
Subsequently, the cathode and the diamond electrode were taken out from the respective chambers, and a bag filled with the pulverized metal-containing material prepared in the same manner as above was immersed in the solution in the chamber used as the anode chamber and stirred well. A solution containing copper ions was prepared. Then, a newly prepared platinum cathode is installed in the solution, the diamond electrode is installed in the other solution containing a large amount of the oxidant in a reduced state, and a voltage of 20 V is applied between the two electrodes. Then, the energization process was performed for 10 minutes.
Similar to the first energization treatment, 99.99% pure copper was deposited on the surface of the cathode, and the solution in the anode chamber was regenerated by the oxidizing agent to become an ammonium persulfate solution having a concentration of 80 g / L. It was.

これと同様の操作を繰り返し行ったところ、100サイクル後においても処理液を交換することなく、連続して利用できることが確認された。   When the same operation as this was repeated, it was confirmed that even after 100 cycles, it could be used continuously without changing the treatment liquid.

(実施例2)
実施例1と同様にして、実施例1で用いたと同じ金属含有物の粉砕物を袋に詰めた。
6Nの硫酸1Lに、濃度30%の過酸化水素水0.1Lを加えて攪拌した。当該溶液に上記で用意した袋を浸し、スターラーを用いてよく攪拌し、銅イオンを含む溶液を用意した。
陽極室中の溶液を硫酸(6N)に変えた以外は実施例1と同様の陽イオン交換膜、陰極、ダイヤモンド電極を用意して各々セッティングし、両極間に、20Vの電圧を印加して、10分間、通電処理した。
陰極の表面には純度99.99%の金属銅が析出し、また、陽極室中の溶液は過酸化水素の濃度が0g/Lの硫酸過水になっていることが確認された。
(Example 2)
In the same manner as in Example 1, the same metal-containing pulverized material as used in Example 1 was packed in a bag.
To 1 L of 6N sulfuric acid, 0.1 L of 30% hydrogen peroxide solution was added and stirred. The bag prepared above was immersed in the solution and stirred well using a stirrer to prepare a solution containing copper ions.
Except that the solution in the anode chamber was changed to sulfuric acid (6N), the same cation exchange membrane, cathode and diamond electrode as in Example 1 were prepared and set, and a voltage of 20 V was applied between both electrodes. The energization process was performed for 10 minutes.
It was confirmed that 99.99% pure copper was deposited on the surface of the cathode, and that the solution in the anode chamber was sulfuric acid / hydrogen peroxide having a hydrogen peroxide concentration of 0 g / L.

続いて、陰極及びダイヤモンド電極をそれぞれの室から取り出し、実施例1と同様にして準備した金属含有物の粉砕物が詰められた袋を、陽極室として用いていた室中の溶液に浸してよく攪拌し、銅イオンを含む溶液を作製した。そして、当該溶液中に新たに用意した白金製の陰極を設置し、もう一方の還元された状態の酸化剤を多く含む溶液中に上記のダイヤモンド電極を設置し、両極間に20Vの電圧を印加して、10分間、通電処理を行った。
1回目の通電処理と同様に、陰極の表面には純度が99.99%の金属銅が析出し、陽極室中の溶液は酸化剤が再生して濃度が5g/Lの硫酸過水となっていた。
これと同様の操作を繰り返し行ったところ、20サイクル後には酸化剤としてのH22量が減少していることが確認されたため、濃度が30%の過酸化水素水を0.1L添加して、同様の操作を繰り返した。
過酸化水素を適時補充することにより、100サイクル後においても処理液が寿命に達することはなく、連続して利用できることが確認された。なお、添加した過酸化水素は銅の溶解に伴い水となるが、水分の蒸発が起こるため体積は見かけ上過酸化水素水の添加前と変わらず、バランスさせることが出来る。
Subsequently, the cathode and the diamond electrode are taken out from the respective chambers, and a bag filled with a pulverized metal-containing material prepared in the same manner as in Example 1 may be immersed in the solution in the chamber used as the anode chamber. Stirring to prepare a solution containing copper ions. Then, a newly prepared platinum cathode is installed in the solution, the diamond electrode is installed in the other solution containing a large amount of the oxidant in a reduced state, and a voltage of 20 V is applied between the two electrodes. Then, the energization process was performed for 10 minutes.
Similar to the first energization treatment, 99.99% pure copper is deposited on the surface of the cathode, and the solution in the anode chamber is regenerated with an oxidizing agent to become sulfuric acid / hydrogen peroxide with a concentration of 5 g / L. It was.
When the same operation was repeated, it was confirmed that the amount of H 2 O 2 as an oxidant had decreased after 20 cycles. Therefore, 0.1 L of hydrogen peroxide having a concentration of 30% was added. The same operation was repeated.
By replenishing hydrogen peroxide in a timely manner, it was confirmed that the treatment solution did not reach the end of its life even after 100 cycles and could be used continuously. The added hydrogen peroxide becomes water as the copper dissolves. However, since the evaporation of water occurs, the volume is apparently the same as before the addition of the hydrogen peroxide solution and can be balanced.

(実施例3)
金属含有物として、銅純度が80%、残部がニッケル19%、シリコン1%からなる合金端子材をポリプロピレン製の不織布でできた袋に詰め、実施例1と同様の方法で金属の溶解、析出を行った。
その結果、電圧を20Vとして電解したところ純度99.99%の銅が陰極(Pt製)表面に析出し回収することができた。また、シリコンはSiO2粉末として濾過フィルターにより回収することができた。
銅の回収が終わった段階で陰極を新しいものに交換して、電圧を30Vまで上げたところ、ニッケルが99.9%以上の純度で陰極表面に析出し回収することができた。
さらに、電解液についても酸化剤の再生が可能であり、実施例1と同様に繰り返し使用することができることを確認した。
(Example 3)
As a metal-containing material, an alloy terminal material consisting of 80% copper, the remaining 19% nickel, and 1% silicon is packed in a bag made of polypropylene nonwoven fabric, and the metal is dissolved and deposited in the same manner as in Example 1. Went.
As a result, when electrolysis was performed at a voltage of 20 V, copper having a purity of 99.99% was deposited on the surface of the cathode (made of Pt) and recovered. Silicon was recovered as a SiO 2 powder with a filtration filter.
When the recovery of copper was completed, the cathode was replaced with a new one and the voltage was raised to 30 V. As a result, nickel was deposited on the cathode surface with a purity of 99.9% or more and recovered.
Furthermore, it was confirmed that the oxidant can be regenerated with respect to the electrolytic solution and can be repeatedly used in the same manner as in Example 1.

(実施例4)
金属含有物として、銅純度が1%、残部がニッケル99%である合金屑をポリプロピレン製の不織布でできた袋に詰め、実施例1と同様の方法で金属の溶解、析出を行った。
その結果、実施例3と同様に、先ず20Vで99.99%以上の純度の銅を陰極(Pt製)表面に析出させて回収することができた。さらに、陰極を交換して電圧を30Vに上げて実施したところ、ニッケルを99.95%の純度で陰極表面に析出させて回収することができ、なおかつ電解液も繰り返し使用することができることが確認された。
Example 4
As a metal-containing material, an alloy scrap having a copper purity of 1% and the balance of 99% nickel was packed in a bag made of polypropylene nonwoven fabric, and the metal was dissolved and deposited in the same manner as in Example 1.
As a result, as in Example 3, first, copper having a purity of 99.99% or more at 20 V was deposited on the surface of the cathode (made of Pt) and recovered. Furthermore, when the cathode was replaced and the voltage was raised to 30 V, it was confirmed that nickel could be collected by being deposited on the cathode surface with a purity of 99.95%, and the electrolyte solution could be used repeatedly. It was done.

(実施例5)
金属含有物として銅純度が80%、残部が亜鉛である合金屑をポリプロピレン製の不織布でできた袋に詰め、実施例1と同様の方法で金属の溶解、析出を行った。
その結果、実施例3と同様に、先ず20Vで99.9%の純度の銅を陰極(Pt製)表面に析出させて回収することができた。さらに、陰極を交換して40Vまで電圧を上げたところ、激しいガス発生を伴ったが99.9%以上の純度の亜鉛を陰極表面に析出させて回収可することができ、なおかつ電解液も繰り返し使用できることが確認された。
(Example 5)
Alloy scraps having a copper purity of 80% and the balance of zinc as the metal-containing material were packed in a bag made of polypropylene nonwoven fabric, and the metal was dissolved and precipitated in the same manner as in Example 1.
As a result, as in Example 3, first, copper having a purity of 99.9% was deposited at 20 V on the surface of the cathode (made of Pt) and recovered. Furthermore, when the cathode was replaced and the voltage was increased to 40 V, zinc with a purity of 99.9% or more could be recovered by being deposited on the cathode surface with intense gas generation. It was confirmed that it can be used.

(比較例1)
実施例1と同様にして、実施例1で用いたと同じ金属含有物の粉砕物を袋に詰めた。
6Nの硫酸1Lに、60gの過硫酸アンモニウムを加えて攪拌し完全に溶解させた。更に、上記で用意した金属含有物の粉砕物が詰まった袋を溶液中に浸し、スターラーを用いてよく攪拌し、銅イオンを含む溶液を用意した。
この銅イオンを含む溶液中に、実施例1と同様の陰極及びダイヤモンド電極を設置し、両極間に20Vの電圧を印加して、10分間、通電処理を行ったところ、陰極表面に純度99.99%の金属銅が析出した。
続いて、陰極を新しいものに交換し、溶液中に金属含有物の粉砕物が詰まった袋を入れ、スターラーを用いて良く攪拌し、銅イオンを含む溶液を作製した。そして上記と同様に両極間に20Vの電圧を印加して、10分間、通電処理を行った。その結果、1回目と同様に陰極表面には純度99.99%の金属銅が析出した。
(Comparative Example 1)
In the same manner as in Example 1, the same metal-containing pulverized material as used in Example 1 was packed in a bag.
To 1 L of 6N sulfuric acid, 60 g of ammonium persulfate was added and stirred until completely dissolved. Furthermore, the bag filled with the pulverized metal-containing material prepared above was immersed in the solution, and stirred well using a stirrer to prepare a solution containing copper ions.
In the solution containing copper ions, the same cathode and diamond electrode as in Example 1 were installed, and a voltage of 20 V was applied between the two electrodes, followed by energization treatment for 10 minutes. 99% metallic copper was deposited.
Subsequently, the cathode was replaced with a new one, and a bag filled with the pulverized metal-containing material was put in the solution, and stirred well using a stirrer to prepare a solution containing copper ions. In the same manner as described above, a voltage of 20 V was applied between the two electrodes, and an energization process was performed for 10 minutes. As a result, as in the first time, 99.99% pure metallic copper was deposited on the cathode surface.

同様の操作を繰り返し行ったところ、サイクルを重ねるにつれて銅の溶解処理を行うのに長時間を要するようになり、20サイクル目で銅を溶解することが出来なくなった。溶液を調査したところ、過硫酸アンモニウムの量が減少しており、濃度が6g/Lになっていた。
そこで、20サイクル毎に過硫酸アンモニウムを追加して同様の操作を繰り返したが、60サイクル目では硫酸イオンの増加により過硫酸アンモニウムが溶けなくなり、沈殿物が増えすぎてしまった。このため、処理液を交換しなければ操作を続けることが出来なくなった。
When the same operation was repeated, it took a long time to dissolve the copper as the cycle was repeated, and it was not possible to dissolve the copper at the 20th cycle. When the solution was investigated, the amount of ammonium persulfate was decreased and the concentration was 6 g / L.
Therefore, ammonium persulfate was added every 20 cycles, and the same operation was repeated. However, at the 60th cycle, ammonium persulfate was not dissolved due to an increase in sulfate ions, and the amount of precipitates increased. For this reason, the operation cannot be continued unless the treatment liquid is replaced.

(比較例2)
ダイヤモンド電極の代わりに白金製の陽極を用いた以外は実施例1と同様にして、装置のセッティングを行った。
両極間に20Vの電圧を印加して、10分間、通電処理したところ、陰極の表面には純度99.99%の金属銅が析出したが、陽極室においては、過硫酸イオンは生成されていなかった。
また、実施例1と同様にして操作を繰り返したところ、15〜20サイクル目で銅を溶解させることができなくなった。
比較例2と同様に過硫酸アンモニウムを追加しながら操作を続けたが、50サイクル目で過硫酸アンモニウムが溶けなくなり、液寿命となった。
(Comparative Example 2)
The apparatus was set up in the same manner as in Example 1 except that a platinum anode was used instead of the diamond electrode.
When a voltage of 20 V was applied between the electrodes and energized for 10 minutes, 99.99% pure copper was deposited on the surface of the cathode, but no persulfate ions were generated in the anode chamber. It was.
Further, when the operation was repeated in the same manner as in Example 1, copper could not be dissolved in the 15th to 20th cycles.
Although the operation was continued while adding ammonium persulfate in the same manner as in Comparative Example 2, the ammonium persulfate became insoluble at the 50th cycle and the liquid life was reached.

本発明により、市場から回収したスクラップ等の廃棄物からであっても、効率よく純度の高い金属を得ることができる。   According to the present invention, a highly pure metal can be obtained efficiently even from waste such as scrap recovered from the market.

Claims (8)

陽イオン交換膜により、陰極を備えた陰極室と、板状のダイヤモンド電極を備えた陽極室と、
に仕切られた電解槽の、
前記陰極室に金属イオンを含む溶液を供給し、
前記陽極室に還元された状態の酸化剤を含む溶液を供給し、
前記陰極と前記ダイヤモンド電極とを前記陽イオン交換膜を介して対向させて配置し、
前記陰極と前記ダイヤモンド電極との間に20V以上、40V以下の電圧を印加して、前記陰極室では陰極表面に金属を析出させ、前記陽極室では溶液中の酸化剤を再生させる
ことを特徴とする金属の製造方法。
With a cation exchange membrane, a cathode chamber with a cathode, an anode chamber with a plate-like diamond electrode,
Of the electrolytic cell partitioned into
Supplying a solution containing metal ions to the cathode chamber;
Supplying a solution containing an oxidant in a reduced state to the anode chamber;
The cathode and the diamond electrode are arranged to face each other through the cation exchange membrane,
A voltage of 20 V or more and 40 V or less is applied between the cathode and the diamond electrode, the metal is deposited on the cathode surface in the cathode chamber, and the oxidant in the solution is regenerated in the anode chamber. Metal manufacturing method.
前記金属イオンを含む溶液は、
少なくとも前記酸化剤を含む電解液中に金属含有物を添加して金属を電解液中に溶かして得られたものである
ことを特徴とする請求項1に記載の金属の製造方法。
The solution containing the metal ions is
The method for producing a metal according to claim 1, wherein the metal is obtained by adding a metal-containing material to an electrolytic solution containing at least the oxidizing agent and dissolving the metal in the electrolytic solution.
前記金属イオンを含む溶液は、
電線、プリント基板、半導体、モーター、自動車のシュレッダーダスト、及び金属を含有する電子機器からなる群より選ばれるいずれか一種以上の粉砕物を透水性の袋に詰めたものを、少なくとも前記酸化剤を含む電解液中に添加し、攪拌して得られたものである
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の金属の製造方法。
The solution containing the metal ions is
What stuffed one or more pulverized materials selected from the group consisting of electric wires, printed circuit boards, semiconductors, motors, shredder dust for automobiles, and electronic devices containing metals into a water-permeable bag, at least the oxidizing agent. The method for producing a metal according to claim 1, wherein the metal is obtained by adding the mixture to an electrolyte solution and stirring the solution.
前記金属イオンを含む溶液が、少なくとも、銅、ニッケル及び亜鉛からなる群より選択されるいずれか1種以上の金属のイオンを含んでいることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の金属の製造方法。   4. The solution according to claim 1, wherein the metal ion-containing solution contains at least one metal ion selected from the group consisting of copper, nickel, and zinc. 5. Metal manufacturing method. 前記陰極表面に析出する金属が、銅、ニッケル、又は亜鉛であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の金属の製造方法。   5. The method for producing a metal according to claim 1, wherein the metal deposited on the cathode surface is copper, nickel, or zinc. 前記酸化剤が、過硫酸アンモニウム又は過酸化水素であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の金属の製造方法。 The oxidizing agent is, method for producing a metal according to any one of claims 1 to 5, wherein the ammonium persulfate or peroxide Hydrogen. 前記酸化剤が過硫酸アンモニウムであることを特徴とする請求項6に記載の金属の製造方法。   The method for producing a metal according to claim 6, wherein the oxidizing agent is ammonium persulfate. 前記ダイヤモンド電極が、シリコン基板上にCVD法により導電性ダイヤモンド膜を形成して得られたものであることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の金属の製造方法。   The method for producing a metal according to claim 1, wherein the diamond electrode is obtained by forming a conductive diamond film on a silicon substrate by a CVD method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6604466B2 (en) * 2015-03-25 2019-11-13 住友電気工業株式会社 Copper manufacturing method and copper manufacturing apparatus
CN106757153B (en) * 2017-02-09 2018-10-09 中华全国供销合作总社天津再生资源研究所 A kind of electrolysis copper extraction method of composition brass material
CN108707926A (en) * 2018-06-19 2018-10-26 福建洋屿环保科技股份有限公司 A kind of useless diamond segment electroleaching recycling process for copper
CN109640537B (en) * 2019-01-31 2021-05-28 生益电子股份有限公司 PCB film removing device for preventing PCB from being oxidized under alkaline condition
CN112853102A (en) * 2020-12-31 2021-05-28 北京首创环境科技有限公司 Impurity removal method for recycling nonferrous metals from electroplating sludge by wet method
CN114672656B (en) * 2022-04-11 2023-03-10 中南大学 Resource treatment method for waste diamond tool bits
CN115404459B (en) * 2022-09-07 2023-11-21 湖南新锋科技有限公司 Distributed boron-doped diamond/metal matrix composite material and preparation method and application thereof
CN116692851B (en) * 2023-06-02 2024-06-14 中国矿业大学(北京) Preparation method of coal-based diamond based on high-temperature high-pressure direct conversion method

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1147971A (en) * 1980-05-08 1983-06-14 George J. Houlachi Process for the oxidation of ferrous ions to the ferric state in sulfate leach solutions
JP2001192874A (en) * 1999-12-28 2001-07-17 Permelec Electrode Ltd Method for preparing persulfuric acid-dissolving water
DE10112075C1 (en) * 2001-03-12 2002-10-31 Eilenburger Elektrolyse & Umwelttechnik Gmbh Method and device for recovering metals, also in combination with anodic coupling processes
JP4515804B2 (en) * 2004-04-08 2010-08-04 新興化学工業株式会社 Method for recovering metallic indium by electrowinning
WO2007015392A1 (en) * 2005-08-04 2007-02-08 Kobelco Eco-Solutions Co., Ltd. Method and apparatus for recovering indium from waste liquid crystal display
US8317896B2 (en) * 2008-01-10 2012-11-27 Shibaura Institute Of Technology Method of recycling useful metal
TWI568859B (en) * 2010-04-15 2017-02-01 恩特葛瑞斯股份有限公司 Method for recycling of obsolete printed circuit boards

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