JP6163392B2 - Germanium recovery method - Google Patents

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Description

本発明は、ゲルマニウムを含有する溶液からゲルマニウムを回収する方法に関する。   The present invention relates to a method for recovering germanium from a solution containing germanium.

ゲルマニウム(Ge)は、光ファイバーや太陽電池等のいわゆるハイテク産業用の材料開発、ポリエチレンテレフタレート樹脂の重合促進触媒、更には、有機ゲルマニウム化合物(例えば、ポリ−トランス−[(2−カルボキシエチル)ゲルマセスキオキサン])の製造のための原料などとして、様々な分野における不可欠な元素である。
特に最近は、磁気ディスク材料等のエレクトロニクス材料としてのゲルマニウムの利用が増加しており、砒素及び非鉄金属の含有量が少ない、高品位のゲルマニウムの需要が高まっている。
Germanium (Ge) is a material for so-called high-tech industries such as optical fibers and solar cells, a polymerization accelerating catalyst for polyethylene terephthalate resin, and an organic germanium compound (for example, poly-trans-[(2-carboxyethyl) germaseski Oxane]) is an indispensable element in various fields as a raw material for production.
Particularly recently, the use of germanium as an electronic material such as a magnetic disk material has increased, and the demand for high-quality germanium with a low content of arsenic and non-ferrous metals has increased.

しかし、近年、ゲルマニウムの供給がその需要に追いつかず、需要−供給がアンバランスな状態が続くために問題視されている。そこで、主に亜鉛製錬の副産物として製錬されている高品位のゲルマニウムを、高い回収率で、効率よくかつ安価に回収することができれば、需要−供給のバランスが改善されると共に、資源の節約の観点からも好ましい。   However, in recent years, the supply of germanium has not been able to keep up with the demand, and it has been regarded as a problem because the demand-supply balance continues to be unbalanced. Therefore, if high-quality germanium, which is mainly smelted as a byproduct of zinc smelting, can be recovered efficiently and inexpensively at a high recovery rate, the balance between demand and supply will be improved, and resource resources will be improved. It is also preferable from the viewpoint of saving.

従来、亜鉛精鉱に含まれるゲルマニウムの回収方法としては、亜鉛精鉱を焙焼し、酸で浸出した後の浸出残渣を乾燥し、加熱した後に塩酸により塩化したゲルマニウムを回収する方法(Eagle−Picher法)が知られている(非特許文献1参照)。
しかしながら、この文献による方法には、亜鉛精鉱からのゲルマニウムの回収率が低い上に、安定して回収できないという問題がある。
Conventionally, as a method for recovering germanium contained in zinc concentrate, zinc concentrate is roasted, the leaching residue after leaching with acid is dried, heated, and then germanium salified with hydrochloric acid is recovered (Eagle- (Picher method) is known (see Non-Patent Document 1).
However, the method according to this document has a problem that the recovery rate of germanium from the zinc concentrate is low and it cannot be stably recovered.

そこで、本願出願人は、先に、金属回収工程における、ゲルマニウムを含有する中間物から、塩酸と過酸化水素とを併用して、ゲルマニウムを塩化物として回収するゲルマニウム塩化物回収工程を含むゲルマニウムの回収方法について提案している(特許文献1参照)。この方法によれば、従来に比べてゲルマニウムの回収率をある程度は向上させることができる。
しかし、前記提案の方法は、インジウム回収工程でのゲルマニウムを含有する中間物でゲルマニウムを濃縮し、該濃縮物からゲルマニウムを回収している。前記ゲルマニウム濃縮工程は置換処理であり、ここでのゲルマニウムの回収率が悪いため、ゲルマニウムの高い回収率が得られないという課題がある。このため、置換処理でのゲルマニウムの回収率を上げようとすると、亜鉛粉コスト増、インジウムスポンジへの亜鉛混入などの問題が発生する。
Therefore, the applicant of the present application first includes a germanium chloride recovery step of recovering germanium as chloride from a germanium-containing intermediate in a metal recovery step by using hydrochloric acid and hydrogen peroxide in combination. A collection method is proposed (see Patent Document 1). According to this method, the recovery rate of germanium can be improved to some extent as compared with the conventional method.
However, in the proposed method, germanium is concentrated with an intermediate containing germanium in the indium recovery step, and germanium is recovered from the concentrate. The germanium concentration step is a substitution process, and since the germanium recovery rate here is poor, there is a problem that a high germanium recovery rate cannot be obtained. For this reason, if it is going to raise the recovery rate of germanium in a substitution process, problems, such as an increase in zinc powder cost and zinc mixture in an indium sponge, will generate | occur | produce.

したがって、高品位のゲルマニウムを、高い回収率で、効率よくかつ安価に、ゲルマニウムを含有する溶液から回収する方法は、未だ提供されておらず、その速やかな提供が強く求められているのが現状である。   Therefore, a method for recovering high-grade germanium from a solution containing germanium at a high recovery rate efficiently and inexpensively has not yet been provided, and there is a strong demand for prompt provision. It is.

レアメタルハンドブック2008、金属時評Rare Metal Handbook 2008, metal review

特開2012−91968号公報JP 2012-91968 A

本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、高品位のゲルマニウムを、高い回収率で、効率よくかつ安価に、ゲルマニウムを含有する溶液からゲルマニウムを回収する方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-described problems and achieve the following objects. That is, an object of the present invention is to provide a method for recovering germanium from a solution containing germanium efficiently and inexpensively at a high recovery rate with high quality germanium.

前記課題を解決するための手段としての本発明のゲルマニウムの回収方法は、ゲルマニウムを含有する溶液に、水硫化ナトリウムと硫酸とを加えて、ゲルマニウムを硫化物として回収するゲルマニウム硫化工程を含むことを特徴とする。   The method for recovering germanium according to the present invention as a means for solving the above-described problems includes a germanium sulfide process for recovering germanium as a sulfide by adding sodium hydrosulfide and sulfuric acid to a solution containing germanium. Features.

本発明によると、従来の諸問題を解決することができ、高品位のゲルマニウムを、高い回収率で、効率よくかつ安価に、ゲルマニウムを含有する溶液からゲルマニウムを回収する方法を提供することができる。   According to the present invention, conventional problems can be solved, and a method for recovering germanium from a solution containing germanium at a high recovery rate, efficiently and inexpensively can be provided. .

図1は、実施例1における水硫化ナトリウムの添加量とGe濃度との関係を示すグラフである。1 is a graph showing the relationship between the amount of sodium hydrosulfide added and the Ge concentration in Example 1. FIG. 図2は、比較例1におけるZn粉末添加量とGe濃度との関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the Zn powder addition amount and the Ge concentration in Comparative Example 1. 図3は、実施例2における温度とGe濃度との関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between temperature and Ge concentration in Example 2.

(ゲルマニウムの回収方法)
本発明のゲルマニウムの回収方法は、ゲルマニウム硫化工程を少なくとも含み、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
前記ゲルマニウムを含有する溶液がインジウムとカドミウムを含み、前記ゲルマニウム硫化工程において硫化物が回収された後の溶液から、インジウムを回収する工程を含むことが好ましい。
(Recovery method of germanium)
The method for recovering germanium according to the present invention includes at least a germanium sulfide step, and further includes other steps as necessary.
Preferably, the solution containing germanium includes indium and cadmium, and includes a step of recovering indium from the solution after the sulfide is recovered in the germanium sulfide step.

<ゲルマニウム硫化工程>
前記ゲルマニウム硫化工程は、ゲルマニウムを含有する溶液に、水硫化ナトリウムと硫酸とを加えて、ゲルマニウムを硫化物として回収する工程である。
本発明のゲルマニウムを回収する方法については、従来から一般的に知られているEagle−Pitcher法(レアメタルハンドブック2008、金属時評、p.164参照)において、水硫化ナトリウムと硫酸とを併用して、ゲルマニウムを硫化物として回収するゲルマニウム硫化工程を説明する。
亜鉛製錬においては、一般的に、硫化物精鉱を焙焼し、酸による浸出及び中和処理などにより各種金属を残渣や液に分離する。このような亜鉛製錬プロセスからゲルマニウムが濃縮された残渣を発生させることが可能である。特に、亜鉛製錬プロセスから派生するインジウム回収プロセスに用いる中間産物にゲルマニウムが比較的高濃度に含まれており、これを本発明の原料(ゲルマニウムを含有する溶液)として利用することが可能である。
<Germanium sulfide process>
The germanium sulfiding step is a step of adding germanium hydrosulfide and sulfuric acid to a solution containing germanium and recovering germanium as a sulfide.
About the method of recovering germanium of the present invention, in the conventionally known Eagle-Pitcher method (rare metal handbook 2008, metal review, p.164), sodium hydrosulfide and sulfuric acid are used in combination. A germanium sulfide process for recovering germanium as a sulfide will be described.
In zinc smelting, sulfide concentrate is generally roasted and various metals are separated into residues and liquids by leaching with acid and neutralization treatment. It is possible to generate a germanium enriched residue from such a zinc smelting process. In particular, the intermediate product used in the indium recovery process derived from the zinc smelting process contains germanium at a relatively high concentration, and can be used as a raw material (a solution containing germanium) of the present invention. .

−ゲルマニウムを含有する溶液−
前記ゲルマニウムを含有する溶液(原料)としては、金属回収工程(処理)において得られるものであって、ゲルマニウムを含有している限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前述した亜鉛鉱石等のゲルマニウム含有鉱石を酸化、酸浸出するなどの製錬工程により発生する残渣等の非鉄製錬中間産物、ポリエチレンテレフタレート及びこれを主体とするポリエステルを製造する際の廃液を焼却して得られた灰、MCVD加工廃棄物、半導体材料として用いられた後のその材料乃至その製造において発生する廃棄物等のレアメタル回収等の中間産物などが挙げられる。これらの中でも、亜鉛製錬における中間産物を酸浸出した溶液が好ましい。
前記原料の形態としては、硫酸と反応できる形態であれば、特に制限はなく、例えば、金属化合物の形態であってもよいし、無機物以外の有機物も含む複雑化合物の形態でもよい。
-Solution containing germanium-
The germanium-containing solution (raw material) is obtained in the metal recovery step (treatment) and is not particularly limited as long as it contains germanium, and can be appropriately selected according to the purpose. Incineration of waste liquid from the production of non-ferrous smelting intermediate products such as residues generated by smelting processes such as oxidation and acid leaching of germanium-containing ores such as zinc ore and polyethylene terephthalate and polyester based on them Ash obtained in this way, MCVD processing waste, intermediate products such as recovery of rare metals such as the material after being used as a semiconductor material or waste generated in the production thereof. Among these, a solution obtained by acid leaching of an intermediate product in zinc smelting is preferable.
The form of the raw material is not particularly limited as long as it can react with sulfuric acid, and may be, for example, a form of a metal compound or a form of a complex compound including an organic substance other than an inorganic substance.

前記Eagle−Pitcher法においては、まず、ゲルマニウムを含有する亜鉛精鉱(ゲルマニウムの含有比率は、通常、0.01質量%〜0.015質量%)を酸化焙焼し、得られた焼鉱に塩及び石炭を混ぜて、焼結させる。焼結させた残滓は亜鉛製錬の原料となるが、焼結の際に生じる揮発物(煙灰)には、ゲルマニウム、カドミウム、銅及び鉛などが含まれる。
次に、前記揮発物を硫酸で浸出し、ろ過することで、硫化鉛を除去し、得られたろ液に亜鉛粉末を添加する。これにより、ゲルマニウム及び銅が亜鉛と置換されるため、カドミウムを溶液に残したまま、ゲルマニウム及び銅を凝集させて、沈殿させる。
更に、得られた沈殿物に硫酸と亜鉛粉末を加えることで、銅を溶液に残し、ゲルマニウムを凝集させて、沈殿させる。この沈殿物をろ過して回収した後、該ろ過物を乾燥及び加熱させ、得られたものを前記ゲルマニウム硫化工程の原料とする。以上は、前記Eagle−Pitcher法における通常の工程である。
In the Eagle-Pitcher method, first, zinc concentrate containing germanium (the content ratio of germanium is usually 0.01% by mass to 0.015% by mass) is oxidized and roasted. Mix salt and coal and sinter. The sintered residue becomes a raw material for zinc smelting, but volatiles (smoke ash) generated during sintering include germanium, cadmium, copper, lead, and the like.
Next, the volatiles are leached with sulfuric acid and filtered to remove lead sulfide, and zinc powder is added to the obtained filtrate. Thereby, since germanium and copper are substituted with zinc, germanium and copper are aggregated and precipitated while cadmium remains in the solution.
Furthermore, by adding sulfuric acid and zinc powder to the obtained precipitate, copper is left in the solution, and germanium is aggregated and precipitated. After the precipitate is collected by filtration, the filtrate is dried and heated, and the resultant is used as a raw material for the germanium sulfide process. The above is a normal process in the Eagle-Pitcher method.

本発明のゲルマニウムの回収方法では、亜鉛粉末を加える置換処理の前に、前記原料(ゲルマニウムを含有する溶液)に水硫化ナトリウムと硫酸とを加えて、ゲルマニウム硫化物を回収する。
亜鉛粉末を加える置換処理の前に、水硫化ナトリウムと硫酸とを加えることにより、ゲルマニウムの回収率を大幅に改善することができる。また、Sn、Pb等の不純物がゲルマニウムの硫化で固形になる(残渣に含まれる)ので、中和工程後の濾過が不要となる。
亜鉛粉末を加える置換処理の前であれば中和工程後のろ過が不要となるため、工数の増加やインジウム回収工程への悪影響なくゲルマニウムの回収率を上げることが可能となる。しかし、亜鉛粉末を加える置換処理により沈殿せずに溶液に残存したゲルマニウムを水硫化ナトリウムと硫酸を併用して回収しようとすると、工程の単純増となり、回収コストが大幅に増加してしまう。
前記水硫化ナトリウムと前記硫酸との添加順序については、特に制限はなく、どちらを先に添加してもよく、また、同時に添加してもよい。また、前記水硫化ナトリウムと前記硫酸の添加方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、対象液との接触前に2つの試薬を混合することが好ましい。別々に添加すると、ろ過性が悪くなったり、ゲルマニウム硫化物中の不純物品位が上がる場合があるためである。なお、ゲルマニウムの硫化を促進することができるのであれば別の薬剤を更に添加してもよい。
In the method for recovering germanium of the present invention, before the substitution treatment for adding zinc powder, sodium hydrosulfide and sulfuric acid are added to the raw material (a solution containing germanium) to recover germanium sulfide.
By adding sodium hydrosulfide and sulfuric acid before the substitution treatment of adding zinc powder, the recovery rate of germanium can be greatly improved. Further, since impurities such as Sn and Pb become solid due to germanium sulfide (included in the residue), filtration after the neutralization step is not necessary.
Since the filtration after the neutralization step is not required before the substitution treatment for adding the zinc powder, it is possible to increase the recovery rate of germanium without increasing the number of steps and adversely affecting the indium recovery step. However, if the germanium remaining in the solution without being precipitated by the substitution treatment in which zinc powder is added is collected using sodium hydrosulfide and sulfuric acid in combination, the number of steps is increased, and the collection cost is greatly increased.
There is no restriction | limiting in particular about the addition order of the said sodium hydrosulfide and the said sulfuric acid, which may be added first and may be added simultaneously. Moreover, there is no restriction | limiting in particular as the addition method of the said sodium hydrosulfide and the said sulfuric acid, Although it can select suitably according to the objective, For example, it is preferable to mix two reagents before contact with an object liquid. . This is because when added separately, the filterability may deteriorate and the impurity quality in the germanium sulfide may increase. In addition, another chemical | medical agent may be further added if the sulfidation of germanium can be accelerated | stimulated.

前記ゲルマニウム硫化工程は、30℃〜70℃の温度で行うことが好ましい。ここでの温度は、原液に水硫化ナトリウムと硫酸を添加し、硫化する際の混合液の温度である。前記温度が30℃未満であると、ゲルマニウム硫化物のろ過性が悪くなることがあり、70℃を超えると、ゲルマニウムが硫化しにくく、硫化に必要な水硫化ナトリウムの量が過大となり、回収コストが大幅に増えることがある。
前記ゲルマニウム硫化工程における遊離硫酸(FA)濃度は、20g/L〜100g/Lが好ましく、80g/L〜100g/Lがより好ましい。前記遊離硫酸濃度が、20g/L未満であると、ゲルマニウム硫化物の不純物(Zn、In)品位が上がることがあり、100g/Lを超えると、反応後のろ過時にゲルマニウムが再溶解しやすくなることがある。
The germanium sulfiding step is preferably performed at a temperature of 30 ° C to 70 ° C. The temperature here is the temperature of the mixed solution when sodium hydrosulfide and sulfuric acid are added to the stock solution and sulfidized. If the temperature is lower than 30 ° C, the filterability of germanium sulfide may be deteriorated. If the temperature is higher than 70 ° C, germanium is not easily sulfided, and the amount of sodium hydrosulfide necessary for sulfidation is excessive, resulting in a recovery cost. May increase significantly.
The free sulfuric acid (FA) concentration in the germanium sulfiding step is preferably 20 g / L to 100 g / L, and more preferably 80 g / L to 100 g / L. If the free sulfuric acid concentration is less than 20 g / L, the quality of germanium sulfide impurities (Zn, In) may increase, and if it exceeds 100 g / L, germanium tends to be redissolved during filtration after the reaction. Sometimes.

<その他の工程>
前記Eagle−Pitcher法における通常の工程であるゲルマニウム酸化物回収工程では、前記回収されたゲルマニウム硫化物に水を加えて、加水分解することにより、酸化物としてゲルマニウム(二酸化ゲルマニウム)を回収する。
前記加水分解において、ゲルマニウム硫化物に対する水の量は、反応を十分に行わせる観点から、2倍質量〜100倍質量が好ましく、2倍質量〜5倍質量がより好ましい。また、前記加水分解は、10℃〜30℃で行うことが好ましい。
<Other processes>
In the germanium oxide recovery step, which is a normal step in the Eagle-Pitcher method, water is added to the recovered germanium sulfide and hydrolyzed to recover germanium (germanium dioxide) as an oxide.
In the hydrolysis, the amount of water with respect to the germanium sulfide is preferably 2 to 100 times, more preferably 2 to 5 times, from the viewpoint of sufficiently performing the reaction. Moreover, it is preferable to perform the said hydrolysis at 10 to 30 degreeC.

本発明のゲルマニウムの回収方法は、高品位のゲルマニウムを、高い回収率で、効率よくかつ安価に回収できるので、光ファイバーや太陽電池等のいわゆるハイテク産業用の材料開発、ポリエチレンテレフタレート樹脂の重合促進触媒、ダイオード及びトランジスター等の半導体素子、相変化磁気ディスク材料等のエレクトロニクス材料、触媒、その他の加工用原料などに使用可能なゲルマニウムを回収する方法として好適である。   The germanium recovery method of the present invention is capable of recovering high-quality germanium efficiently and inexpensively at a high recovery rate. Therefore, development of materials for so-called high-tech industries such as optical fibers and solar cells, polymerization promotion catalyst for polyethylene terephthalate resin It is suitable as a method for recovering germanium that can be used for semiconductor elements such as diodes and transistors, electronic materials such as phase change magnetic disk materials, catalysts, and other raw materials for processing.

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
ゲルマニウム(Ge)を回収する原料としては、海外輸入により入手した亜鉛精鉱(該亜鉛精鉱に含まれるゲルマニウムの含有量は0.01質量%〜0.015質量%程度)を酸化焙焼し、酸により亜鉛(Zn)を浸出させた後の残渣(中間産物)に硫酸を用いた浸出処理を行って銅(Cu)、鉛(Pb)及び錫(Sn)を残渣として回収し、得られた溶液(以下、「原液」という)を用いた。
前記原液の成分を表1に示す。なお、前記成分のそれぞれの含有量はICP発光分光分析を用いて測定した。
Example 1
As a raw material for recovering germanium (Ge), zinc concentrate obtained by importing overseas (the content of germanium contained in the zinc concentrate is about 0.01% to 0.015% by mass) is oxidized and roasted. The residue (intermediate product) after leaching zinc (Zn) with acid is subjected to a leaching treatment using sulfuric acid, and copper (Cu), lead (Pb) and tin (Sn) are recovered as residues. Solution (hereinafter referred to as “stock solution”) was used.
The ingredients of the stock solution are shown in Table 1. In addition, each content of the said component was measured using ICP emission spectral analysis.

Figure 0006163392
Figure 0006163392

<ゲルマニウム(Ge)硫化条件>
恒温槽の中の前記原液1,400mLに対して、15質量%水硫化ナトリウム(NaSH)と24質量%硫酸を予め混合したものを、0.5mL/minの添加速度で添加した。恒温槽の設定温度は70℃、用いた15質量%水硫化ナトリウムは75.5mL、24質量%硫酸は38.0mLとした。なお、反応原理は、下記反応式に示すとおりである。
<反応式>
GeO+2NaSH+HSO → GeS+NaSO+2H
<Germanium (Ge) sulfide conditions>
A mixture of 15% by mass sodium hydrosulfide (NaSH) and 24% by mass sulfuric acid in advance was added to 1,400 mL of the stock solution in a thermostatic bath at an addition rate of 0.5 mL / min. The set temperature of the thermostatic bath was 70 ° C., the 15 mass% sodium hydrosulfide used was 75.5 mL, and the 24 mass% sulfuric acid was 38.0 mL. The reaction principle is as shown in the following reaction formula.
<Reaction formula>
GeO 2 + 2NaSH + H 2 SO 4 → GeS 2 + Na 2 SO 4 + 2H 2 O

硫化後、フィルタープレスを用いてろ過を行い、ろ液とゲルマニウム硫化物を得た。ろ過後のろ液組成を表2及び図1に示した。   After sulfurization, filtration was performed using a filter press to obtain a filtrate and germanium sulfide. The filtrate composition after filtration is shown in Table 2 and FIG.

<硫化後のろ液組成>

Figure 0006163392
表2及び図1の結果から、原液中のゲルマニウム(Ge)濃度は426mg/Lから28mg/Lまで低下し、93%のゲルマニウムをゲルマニウム硫化物として回収できた。
不純物のSn、Pbは、ゲルマニウム硫化物中に取り込まれ、ろ液中のSn、Pb濃度はいずれもICP発光分光分析の検出下限値以下になった。
中和前に原液中の不純物が除去されるため、従来行われていた中和でのろ過(Sn、Pbの除去)が不要となる。また、Cdも一部ゲルマニウム硫化物中に取り込まれるが、約半分は液中に残る。 <Filtration composition after sulfurization>
Figure 0006163392
From the results of Table 2 and FIG. 1, the germanium (Ge) concentration in the stock solution decreased from 426 mg / L to 28 mg / L, and 93% of germanium was recovered as germanium sulfide.
Impurities Sn and Pb were incorporated into germanium sulfide, and the Sn and Pb concentrations in the filtrate were both below the detection lower limit of ICP emission spectroscopic analysis.
Since impurities in the undiluted solution are removed before neutralization, filtration (removal of Sn and Pb) in neutralization that has been conventionally performed becomes unnecessary. Cd is also partially incorporated into the germanium sulfide, but about half remains in the liquid.

<その他>
回収したゲルマニウム硫化物に対し、酸化浸出、加水分解等を行うことでCd、Sn、Pb等の不純物を取り除き、ゲルマニウム硫化物からゲルマニウムを二酸化ゲルマニウムとして回収した。
また、実施例1で得られた硫化浄液について、下記の比較例1と同様に、中和処理を行い、中和後液に亜鉛粉末を添加し置換処理を行い、沈殿物を塩酸浸出して、浸出液からインジウムの電解回収を行ったところ、電解回収の前後の液中インジウム濃度から計算されるインジウムの回収率は、95%であった。ゲルマニウムとインジウムの回収率の結果を表5に示した。
<Others>
The recovered germanium sulfide was subjected to oxidative leaching, hydrolysis, and the like to remove impurities such as Cd, Sn, and Pb, and germanium was recovered from the germanium sulfide as germanium dioxide.
In addition, the sulfurized liquid obtained in Example 1 was neutralized in the same manner as Comparative Example 1 below, and zinc powder was added to the neutralized solution to perform a substitution treatment, and the precipitate was leached with hydrochloric acid. Then, when electrolytic recovery of indium from the leachate was performed, the recovery rate of indium calculated from the concentration of indium in the liquid before and after electrolytic recovery was 95%. The results of the recovery rates of germanium and indium are shown in Table 5.

(比較例1)
実施例1と同じ組成の原液1,400mLに対して、中和工程として48質量%NaOHを160mL添加し、フィルタープレスを用いてろ過を行った。
中和後のろ液組成は、表3に示すとおりである。なお、Sn、Pbを含む中和残渣が発生した。
(Comparative Example 1)
To 1,400 mL of the stock solution having the same composition as in Example 1, 160 mL of 48 mass% NaOH was added as a neutralization step, and filtration was performed using a filter press.
The filtrate composition after neutralization is as shown in Table 3. A neutralization residue containing Sn and Pb was generated.

<中和後のろ液組成>

Figure 0006163392
<Neutralized filtrate composition>
Figure 0006163392

次に、中和後のろ液に亜鉛(Zn)粉末を添加し、置換処理を行った。この時の温度は55℃、亜鉛(Zn)粉末の添加量は、インジウム(In)に対して1.8当量(49g)とした。反応原理は、下記反応式に示すとおりである。
<反応式>
In(SO + 3Zn(粉) → 3ZnSO+ 2In
Next, zinc (Zn) powder was added to the filtrate after neutralization, and a substitution treatment was performed. The temperature at this time was 55 ° C., and the amount of zinc (Zn) powder added was 1.8 equivalents (49 g) with respect to indium (In). The reaction principle is as shown in the following reaction formula.
<Reaction formula>
In 2 (SO 4 ) 3 + 3Zn (powder) → 3ZnSO 4 + 2In

置換処理後のろ液組成を表4及び図2に示した。
<置換処理後のろ液組成>

Figure 0006163392
The filtrate composition after the substitution treatment is shown in Table 4 and FIG.
<Filtration composition after substitution treatment>
Figure 0006163392

表4及び図2の結果から、ゲルマニウム(Ge)濃度は393mg/Lから213mg/Lまで低下し、46%のゲルマニウムを回収(スポンジ状のインジウムメタル中に混在)できた。
また、比較例1で得られた置換処理の沈殿物について、塩酸浸出によりインジウムを浸出させた残渣から、ゲルマニウムを酸化物の状態で回収できる。塩酸浸出液よりインジウムの電解回収を行ったところ、電解回収の前後の液中インジウム濃度から計算されるインジウムの回収率は、95%であった。ゲルマニウムとインジウムの回収率の結果を表5に示した。
From the results shown in Table 4 and FIG. 2, the germanium (Ge) concentration decreased from 393 mg / L to 213 mg / L, and 46% of germanium was recovered (mixed in sponge-like indium metal).
Moreover, germanium can be collect | recovered in the state of an oxide from the residue which leached indium by hydrochloric acid leaching about the deposit of the substitution process obtained in the comparative example 1. When electrolytic recovery of indium was performed from the hydrochloric acid leaching solution, the recovery rate of indium calculated from the concentration of indium in the liquid before and after electrolytic recovery was 95%. The results of the recovery rates of germanium and indium are shown in Table 5.

Figure 0006163392
表5の結果より、実施例1においてもインジウムの電解回収への悪影響は無いことがわかった。また、原液からインジウム電解回収前の塩酸浸出までのインジウムの回収率も、実施例1と比較例1とでは差が無いので、実施例1では、インジウムの回収率を低下させることなく、ゲルマニウムを高収率で回収できる。
Figure 0006163392
From the results of Table 5, it was found that Example 1 also had no adverse effect on the electrolytic recovery of indium. Moreover, since there is no difference between Example 1 and Comparative Example 1 in the recovery rate of indium from the stock solution to hydrochloric acid leaching before indium electrolysis recovery, in Example 1, germanium was used without reducing the recovery rate of indium. It can be recovered in high yield.

(比較例2)
比較例1の置換処理後の液に、NaSHとHSOを添加し、実施例1と同様の硫化を行うことで、比較例1では回収できなかったゲルマニウムの回収を行った。その結果、比較例2では、工程数が増加するだけでなく、ろ液中に溶存HSが残り有害なHSガスが発生する恐れがあった。また、ゲルマニウムの回収が比較例1で回収される二酸化ゲルマニウムと硫化残渣を酸化浸出等を経由して得られる二酸化ゲルマニウムとに分配されるため、2つの固形物を処理しなければならないので、ハンドリングが悪化してしまった。
(Comparative Example 2)
Germanium that could not be recovered in Comparative Example 1 was recovered by adding NaSH and H 2 SO 4 to the liquid after the substitution treatment of Comparative Example 1 and performing sulfidation in the same manner as in Example 1. As a result, in Comparative Example 2, not only the number of steps increased, but there was a risk that dissolved H 2 S remained in the filtrate and harmful H 2 S gas was generated. Moreover, since the recovery of germanium is distributed to the germanium dioxide recovered in Comparative Example 1 and the germanium dioxide obtained through oxidation leaching or the like, the two solids must be processed. Has become worse.

(実施例2)
<温度の影響>
下記表6の組成の原液1,400mLに対して、15質量%水硫化ナトリウムを40mL、24質量%硫酸を40mLとして、恒温槽の設定温度を30℃〜80℃に温度範囲を変えた以外は、実施例1と同様にして、温度の影響を試験した。結果を表7及び図3に示した。
(Example 2)
<Influence of temperature>
Except for changing the temperature range from 30 ° C. to 80 ° C. with a set temperature of 30 ° C. to 80 ° C. with respect to 1,400 mL of the stock solution having the composition of Table 6 below, 40 mL of 15% by mass sodium hydrosulfide and 40 mL of 24% by mass sulfuric acid. The effect of temperature was tested in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 7 and FIG.

Figure 0006163392
Figure 0006163392

Figure 0006163392
表7の結果から、温度が低いほど、ゲルマニウム(Ge)濃度は下がることがわかった。
Figure 0006163392
From the results in Table 7, it was found that the lower the temperature, the lower the germanium (Ge) concentration.

(実施例3)
<Cd濃度の影響>
下記表8に示す組成の原液1,400mLに対して、15質量%水硫化ナトリウムを40mL、24質量%硫酸を40mLとし、Cdを添加してCd濃度を740mg/Lと1740mg/Lに変え、温度を50℃と70℃とした以外は、実施例1と同様にして、Cd濃度の影響を試験した。結果を表9に示した。
(Example 3)
<Influence of Cd concentration>
With respect to 1,400 mL of the stock solution having the composition shown in Table 8 below, 15 mass% sodium hydrosulfide is 40 mL, 24 mass% sulfuric acid is 40 mL, and Cd is added to change the Cd concentration to 740 mg / L and 1740 mg / L. The effect of Cd concentration was tested in the same manner as in Example 1 except that the temperature was 50 ° C. and 70 ° C. The results are shown in Table 9.

Figure 0006163392
Figure 0006163392

Figure 0006163392
表9の結果から、Cd濃度が上がると、ゲルマニウム(Ge)濃度は下がることがわかった。即ち、原液のCd濃度は高いほどゲルマニウム硫化工程でのゲルマニウムの硫化物への分配率は上がるため、ゲルマニウムの回収工程及びインジウムの回収工程内で分離されるCd(Cd含有液)を、原液の製造に再利用してCd濃度を調整することがよいことが分かった。
Figure 0006163392
From the results of Table 9, it was found that the germanium (Ge) concentration decreased as the Cd concentration increased. That is, the higher the Cd concentration of the stock solution, the higher the distribution ratio of germanium to sulfides in the germanium sulfide process. Therefore, Cd (Cd-containing solution) separated in the germanium recovery step and indium recovery step is converted into It has been found that it is better to adjust the Cd concentration by reuse in production.

(実施例4)
<遊離硫酸(FA)濃度の影響>
実施例2と同じ組成の原液1,400mLに対して、15質量%の水硫化ナトリウムを40mLとし、硫酸及びNaOHを適宜添加して、遊離硫酸(FA)濃度を変え、温度は40℃とした以外は、実施例1と同様にして、遊離硫酸(FA)濃度の影響を試験した。結果を表10に示した。
Example 4
<Influence of free sulfuric acid (FA) concentration>
With respect to 1,400 mL of the stock solution having the same composition as in Example 2, 15% by mass of sodium hydrosulfide was adjusted to 40 mL, sulfuric acid and NaOH were appropriately added to change the concentration of free sulfuric acid (FA), and the temperature was set to 40 ° C. Except for the above, the effect of free sulfuric acid (FA) concentration was tested in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 10.

Figure 0006163392
表10の結果から、遊離硫酸(FA)濃度が35g/Lの時に、最もゲルマニウム(Ge)濃度が低くなった。遊離硫酸(FA)濃度が低すぎると、他の不純物が落ちやすく(硫化沈殿しやすく)なり、ゲルマニウム(Ge)濃度が低くならないと考えられる。
Figure 0006163392
From the results shown in Table 10, the germanium (Ge) concentration was lowest when the free sulfuric acid (FA) concentration was 35 g / L. If the free sulfuric acid (FA) concentration is too low, other impurities are likely to fall off (sulfidation precipitation is likely), and the germanium (Ge) concentration is not likely to be low.

(実施例5及び比較例3)
恒温槽の中の実施例2と同じ組成の原液1,400mLに対して、15質量%の水硫化ナトリウムを40mLとし、24質量%の硫酸40mLと混合したもの(15質量%の水硫化ナトリウム(NaSH)と24質量%の硫酸との混合質量比を1:1(実施例5))、及び24質量%の硫酸と全く混合しなかったもの(15質量%の水硫化ナトリウム(NaSH)と24質量%の硫酸との混合質量比1:0(比較例3))を、0.5mL/minの添加速度で添加した。恒温槽の温度は40℃とした。硫化後、フィルタープレスを用いてろ過を行い、ろ液とゲルマニウム硫化物を得た。ろ液中のゲルマニウム(Ge)濃度をICP発光分光分析を用いて測定した。結果を表11に示した。
また、前記のフィルタープレスにおいては、5Cろ紙(φ125mm)を用いて、4.2kgfで固液分離し、ろ過開始から、500mLを通過した時の時間(秒数)をろ過秒数として測定した。実施例5のろ過秒数は44秒間、比較例3のろ過秒数は146秒間であった。下記基準に基づきろ過性を評価した。結果を表11に示した。
〔ろ過性の評価基準〕
〇:ろ過時間が60秒間未満
△:ろ過時間が60秒間〜120秒間
×:ろ過時間が120秒間超
(Example 5 and Comparative Example 3)
Into a 1,400 mL stock solution having the same composition as in Example 2 in a thermostatic bath, 40 mL of 15% by mass sodium hydrosulfide was mixed with 40 mL of 24% by mass sulfuric acid (15% by mass sodium hydrosulfide ( NaSH) and 24 wt% sulfuric acid at a mixing mass ratio of 1: 1 (Example 5)) and 24 wt% sulfuric acid not mixed at all (15 wt% sodium hydrosulfide (NaSH) and 24 A mixing mass ratio of 1% to 0% by mass of sulfuric acid (Comparative Example 3)) was added at an addition rate of 0.5 mL / min. The temperature of the thermostatic bath was 40 ° C. After sulfurization, filtration was performed using a filter press to obtain a filtrate and germanium sulfide. The germanium (Ge) concentration in the filtrate was measured using ICP emission spectroscopy. The results are shown in Table 11.
In the filter press, 5C filter paper (φ125 mm) was used for solid-liquid separation at 4.2 kgf, and the time (seconds) when 500 mL was passed from the start of filtration was measured as the number of filtration seconds. The filtration time of Example 5 was 44 seconds, and the filtration time of Comparative Example 3 was 146 seconds. Filterability was evaluated based on the following criteria. The results are shown in Table 11.
[Evaluation criteria for filterability]
◯: Filtration time is less than 60 seconds Δ: Filtration time is 60 seconds to 120 seconds X: Filtration time is over 120 seconds

Figure 0006163392
表11の結果から、比較例3のように硫酸を添加していない場合には、溶液中にゲルマニウム(Ge)が残りやすくなるだけでなく、硫化後のフィルタープレスでのろ過性が悪く、生産性が悪化するため、水硫化ナトリウム(NaSH)と硫酸とを併用することが必要であることがわかった。
Figure 0006163392
From the results of Table 11, when sulfuric acid is not added as in Comparative Example 3, not only germanium (Ge) is likely to remain in the solution, but also the filterability with a filter press after sulfidation is poor, resulting in production. It was found that it was necessary to use sodium hydrosulfide (NaSH) and sulfuric acid together because the properties deteriorated.

本発明の態様としては、例えば、以下のものなどが挙げられる。
<1> ゲルマニウムを含有する溶液に、水硫化ナトリウムと硫酸とを加えて、ゲルマニウムを硫化物として回収するゲルマニウム硫化工程を含むことを特徴とするゲルマニウムの回収方法である。
<2> 前記ゲルマニウムを含有する溶液がインジウムとカドミウムを含み、前記ゲルマニウム硫化工程において硫化物が回収された後の溶液から、インジウムを回収する工程を含む前記<1>に記載のゲルマニウムの回収方法である。
<3> 前記ゲルマニウム硫化工程を30℃〜70℃の温度で行う前記<1>から<2>のいずれかに記載のゲルマニウムの回収方法である。
<4> 前記ゲルマニウム硫化工程における遊離硫酸(FA)濃度が20g/L〜100g/Lである前記<1>から<3>のいずれかに記載のゲルマニウムの回収方法である。
<5> 前記ゲルマニウムを含有する溶液が亜鉛製錬における中間産物を酸浸出した溶液である前記<1>から<4>のいずれかに記載のゲルマニウムの回収方法である。
Examples of the aspect of the present invention include the following.
<1> A method for recovering germanium, comprising a germanium sulfide process in which sodium hydrosulfide and sulfuric acid are added to a solution containing germanium to recover germanium as a sulfide.
<2> The method for recovering germanium according to <1>, wherein the solution containing germanium includes indium and cadmium, and includes a step of recovering indium from the solution after the sulfide is recovered in the germanium sulfide step. It is.
<3> The germanium recovery method according to any one of <1> to <2>, wherein the germanium sulfide step is performed at a temperature of 30 ° C to 70 ° C.
<4> The method for recovering germanium according to any one of <1> to <3>, wherein a free sulfuric acid (FA) concentration in the germanium sulfiding step is 20 g / L to 100 g / L.
<5> The germanium recovery method according to any one of <1> to <4>, wherein the germanium-containing solution is a solution obtained by acid leaching of an intermediate product in zinc smelting.

本発明のゲルマニウムの回収方法は、高品位のゲルマニウムを、高い回収率で、効率よくかつ安価に回収できるので、光ファイバーや太陽電池等のいわゆるハイテク産業用の材料開発、ポリエチレンテレフタレート樹脂の重合促進触媒、ダイオード及びトランジスター等の半導体素子、相変化磁気ディスク材料等のエレクトロニクス材料、触媒、その他の加工用原料などに使用可能なゲルマニウムを回収する方法として好適に用いられる。   The germanium recovery method of the present invention is capable of recovering high-quality germanium efficiently and inexpensively at a high recovery rate. Therefore, development of materials for so-called high-tech industries such as optical fibers and solar cells, polymerization promotion catalyst for polyethylene terephthalate resin It is preferably used as a method for recovering germanium that can be used for semiconductor elements such as diodes and transistors, electronic materials such as phase change magnetic disk materials, catalysts, and other raw materials for processing.

Claims (5)

ゲルマニウムを含有する溶液に、水硫化ナトリウムと硫酸との混合物を加えて、ゲルマニウムを硫化物として回収するゲルマニウム硫化工程を含むことを特徴とするゲルマニウムの回収方法。 To a solution containing germanium in addition a mixture of sodium hydrosulfide and sulfuric acid, a method of recovering germanium, which comprises germanium sulfide recovering germanium as a sulfide. 前記ゲルマニウムを含有する溶液がインジウムとカドミウムを含み、前記ゲルマニウム硫化工程において硫化物が回収された後の溶液から、インジウムを回収する工程を含む請求項1に記載のゲルマニウムの回収方法。   2. The method for recovering germanium according to claim 1, wherein the solution containing germanium includes indium and cadmium, and includes a step of recovering indium from the solution after the sulfide is recovered in the germanium sulfide step. 前記ゲルマニウム硫化工程を30℃〜70℃の温度で行う請求項1から2のいずれかに記載のゲルマニウムの回収方法。   The method for recovering germanium according to claim 1, wherein the germanium sulfiding step is performed at a temperature of 30 ° C. to 70 ° C. 3. 前記ゲルマニウム硫化工程における遊離硫酸(FA)濃度が20g/L〜100g/Lである請求項1から3のいずれかに記載のゲルマニウムの回収方法。   The method for recovering germanium according to any one of claims 1 to 3, wherein a free sulfuric acid (FA) concentration in the germanium sulfiding step is 20 g / L to 100 g / L. 前記ゲルマニウムを含有する溶液が亜鉛製錬における中間産物を酸浸出した溶液である請求項1から4のいずれかに記載のゲルマニウムの回収方法。   The method for recovering germanium according to any one of claims 1 to 4, wherein the solution containing germanium is a solution obtained by acid leaching of an intermediate product in zinc smelting.
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