JP6730672B2 - 金の溶解方法 - Google Patents
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Description
本発明は、銅電解スライムなどの金含有物質から金を効率よく塩酸溶解する方法に関する。より詳しくは、例えば、銅電解スライムには金、銀、白金などの貴金属が多く含まれており、またセレン、テルル、ビスマスなども含まれている。銅電解スライムから金を効率よく回収するには、金をセレンなどから分離して選択的に溶解できれば好ましい。本発明は、銅電解スライムなどの金含有物質から金を選択的に効率よく塩酸溶解する方法を提供する。
銅電解精錬の副産物として排出される銅電解スライムには金、銀、白金などの貴金属が多く含まれている。また、銅電解スライムにはこれらの貴金属と共にセレン、テルル、ビスマスなども含まれているので、金、銀、白金などの貴金属を回収するにはセレンなどを効率よく分離する必要がある。
従来、銅電解スライムから貴金属を回収するには、銅電解スライムからセレン、テルル、ビスマスなどを分離した後に金を回収するプロセスが採用されていたが、このプロセスでは、貴金属の回収までの処理工程が多くなる問題があった。そこで現在では、プロセスの最初の段階で金を分離回収することを目的に銅電解スライムを塩酸浸出する処理が行われている。
例えば、特開２００１−２０７２２３号公報（特許文献１）には、最初に銅電解スライムのスラリーを塩素で処理して金および白金族元素と、セレンおよびテルルを浸出し、得られた塩酸浸出液から溶媒抽出によって金を回収する方法が記載されている。また、特開２００１−３１６７３５号公報（特許文献２）には、銅電解スライムを銅電解工程液で溶解することによって銅を浸出し、この脱銅した浸出残渣を塩酸溶液と酸化剤を用いて溶解し、銀を塩化物として固液分離し、分離後の後液から金を溶媒抽出して回収する方法が記載されている。
特許文献１の方法では、金を溶解するため１０００mV以上の電位を維持する量の塩素を吹き込むことが記載されている。金の酸化溶解とともにセレンも９８.９％が浸出されており、溶解した金以外の不純物元素を分離して回収する工程が必要になり、処理工程が煩雑になる問題がある。
特許文献２の方法では、金を塩酸溶解するために必要な高い酸化力を確保するために酸化剤（過酸化水素）を併用することが推奨されている。しかし、過酸化水素は金以外の元素（主にセレン）との反応によっても消費されるので、高価な過酸化水素の使用量が多くなり、コスト高を招いている。更には、金以外の元素が溶解すると、これらの元素を金と分離して回収する工程が必要になり処理工程が煩雑になる。
本発明は、従来の上記金溶解方法における課題を解決したものであり、銅電解スライムなどの金含有物から金を塩酸溶解する方法において、過酸化水素などの使用量を減らして金を効率よく塩酸溶解する方法を提供する。
本発明は、以下の構成によって従来の上記課題を解決した金の溶解方法に関する。
〔１〕金と共にセレンを含有する物質から金を塩酸溶解する方法において、液の塩酸濃度を７.５mol/L以上〜１２mol/L以下に維持し、さらに液の酸化還元電位を８００mV以上〜８４０mV以下に維持することによって、セレンの塩酸溶解を抑制しつつ金の塩酸溶解を進めることを特徴とする金の溶解方法。
〔２〕塩酸の使用量が、塩化金錯イオンを形成する当量分と液のフリー塩酸濃度を７.５mol/L以上〜１２mol/L以下に維持する量の合計量である上記[１]に記載する金の溶解方法。
〔３〕金と共にセレンを含有する物質が銅電解スライムを含む非鉄金属製錬の中間物である請求項１または請求項２の何れかに記載する金の溶解方法。
〔１〕金と共にセレンを含有する物質から金を塩酸溶解する方法において、液の塩酸濃度を７.５mol/L以上〜１２mol/L以下に維持し、さらに液の酸化還元電位を８００mV以上〜８４０mV以下に維持することによって、セレンの塩酸溶解を抑制しつつ金の塩酸溶解を進めることを特徴とする金の溶解方法。
〔２〕塩酸の使用量が、塩化金錯イオンを形成する当量分と液のフリー塩酸濃度を７.５mol/L以上〜１２mol/L以下に維持する量の合計量である上記[１]に記載する金の溶解方法。
〔３〕金と共にセレンを含有する物質が銅電解スライムを含む非鉄金属製錬の中間物である請求項１または請求項２の何れかに記載する金の溶解方法。
〔具体的な説明〕
以下、本発明を具体的に説明する。
本発明の方法は、金と共にセレンを含有する物質から金を塩酸溶解する方法において、液の塩酸濃度を７.５mol/L以上〜１２mol/L以下に維持し、さらに液の酸化還元電位を８００mV以上〜８４０mV以下に維持することによって、セレンの塩酸溶解を抑制しつつ金の塩酸溶解を進めることを特徴とする金の溶解方法である。
以下、本発明を具体的に説明する。
本発明の方法は、金と共にセレンを含有する物質から金を塩酸溶解する方法において、液の塩酸濃度を７.５mol/L以上〜１２mol/L以下に維持し、さらに液の酸化還元電位を８００mV以上〜８４０mV以下に維持することによって、セレンの塩酸溶解を抑制しつつ金の塩酸溶解を進めることを特徴とする金の溶解方法である。
銅電解スライムなどの金セレン含有物を塩酸溶解すると、金およびセレンは以下の反応式[１][２]に示すように、酸化溶解反応が進行する。
Ａｕ＋４Ｃｌ− → ＡｕＣｌ４ −＋３ｅ− [１]
Ｓｅ＋３Ｈ２Ｏ → Ｈ２ＳｅＯ３＋４Ｈ＋＋４ｅ− [２]
Ａｕ＋４Ｃｌ− → ＡｕＣｌ４ −＋３ｅ− [１]
Ｓｅ＋３Ｈ２Ｏ → Ｈ２ＳｅＯ３＋４Ｈ＋＋４ｅ− [２]
反応式[１]の標準反応ギブスエネルギーＧ゜からＧ゜＝−ｎＦＥ゜の関係式より上記反応式[１]の標準平衡電位Ｅ゜を求め、ネルンストの式〔Ｅ＝Ｅ゜−(ＲＴ/ｎＦ)ｌｎＫ）〕に上記標準平衡電位Ｅ゜を、平衡定数Ｋに（ＡｕＣｌ４ −濃度：定数）とＣｌ−濃度（塩酸濃度と等しい）を入れて、その塩酸濃度における金の酸化溶解の平衡電位Ｅを求めた。この金の平衡電位Ｅについて、塩酸濃度１mol/L〜１２mol/Lの範囲の変化を図１に示した。
同様にして、反応式[２]に基づき、セレンの酸化溶解の平衡電位Ｅを求めた。このセレンの平衡電位Ｅについて、塩酸濃度１mol/L〜１２mol/Lの範囲の変化を図１に示した。なお、セレンの場合には平衡定数ＫはＨ２ＳｅＯ３濃度（定数）とＨ＋濃度（塩酸濃度と等しい）である。
図１に示すように、金とセレンの塩酸溶解（酸化溶解）において、金とセレンの平衡電位（溶解電位と云う）は塩酸濃度によって変化し、金の溶解電位は塩酸濃度が高くなるとしだいに低下し、金の溶解に必要な酸化力が大幅に低下する。一方、セレンの溶解電位は塩酸濃度が高くなるとしだいに上昇する傾向を示す。塩酸濃度が７mol/Lを超えると金の溶解電位とセレンの溶解電位が逆転し、その後も金の溶解率が増加し、セレンの溶解率が減少する。
金の溶解電位がセレンの溶解電位よりも低い領域で金の塩酸溶解を進めればセレンの溶解を抑制しつつ金を選択的に溶解することができ、塩酸と共に過酸化水素などの酸化剤を併用する場合には酸化剤の使用量を低減することができる。
本発明の金の溶解方法は、上記知見に基づき、金と共にセレンを含有する物質から金を塩酸溶解する方法において、液の塩酸濃度を７.５mol/L以上〜１２mol/L以下に維持して金の塩酸溶解を進める。液の塩酸濃度が７.５mol/Lより低いと、図１に示すように、セレンの溶解電位が金の溶解電位よりも低く、金よりもセレンが酸化溶解されやすいので、セレンの溶解を抑制しつつ金を選択的に溶解するのは難しい。一方、塩酸濃度は１２mol/Lより高くし難いので液の塩酸濃度は７.５mol/L以上〜１２mol/L以下が適当である。
反応式[１]に示すように、金の塩酸溶解では、金１モルに対して４モルの塩素が反応して塩化金錯イオンが生成するので、液の塩酸濃度を７.５mol/L以上に維持するには、塩化金錯イオンを形成する当量分（金モル数の４倍）の塩酸と液のフリー塩酸濃度を７.５mol/L以上を維持する量の塩酸の合計量の塩酸が用いられる。
本発明の金の溶解方法において、液の酸化還元電位（mV vs S.H.E.）を８４０mV以下に維持することによって、さらにセレンの塩酸溶解を抑制しつつ金の塩酸溶解を進めることができる。
銅電解スライムを塩酸に混合し、液の塩酸濃度を１２mol/Lにして、過酸化水素を少量ずつ滴下して液の酸化還元電位（mV vs S.H.E.）を徐々に高くして塩酸溶解を進めた結果を図２に示す。
図２に示すように、金とセレンの溶解率は液の酸化還元電位によって変化する。過酸化水素を添加せず酸化還元電位が約７８０mVのときは、金の溶解率は約４０％であるが、過酸化水素の添加によって酸化還元電位が高くなるのに比例して金の溶解が進み、溶解率が高くなる。具体的には、酸化還元が７８０mVから８００mVになると、金の溶解が急激に進み約８０％の金が溶解する。酸化還元電位が８００mV〜８２０mVの範囲では金の溶解率が約８０％から９０％を超えるまでに上昇し、８２０mVを超えると金の９４％以上が溶解し、８４０mVでは金のほぼ全量が溶解する（金の溶解率約１００％）。
一方、セレンは、酸化還元電位が約７８０mV〜約８００mVの範囲では殆ど溶解せず、酸化還元電位が約８００mV〜約８４０mVの範囲でも、セレンの溶解率は約１％以下である。ところが、酸化還元電位が約８４０mV以上になるとセレンの溶解率は急激に上昇し、酸化還元電位が約８６０mVでは約３０％に上昇する。
このような金とセレンの溶解率の相違に基づき、金の溶解電位がセレンの溶解電位より低い領域（塩酸濃度７.５mol/L以上）において、酸化還元電位を、金の溶解率が高くてセレンの溶解率が低い範囲に制御することによって、セレンの溶解を抑制して金を選択的に溶解することができる。
具体的には、酸化還元電位が８４０mV以下では、セレンの溶解率は約１％以下であるので、酸化還元電位を８４０mV以下に抑制することによって、セレンの溶解を抑制して金を選択に溶解することができる。具体的には、酸化還元電位が８００mV〜８４０mVの範囲では、セレンの溶解率は約１％程度以下であるのに対して、金の溶解率は約８０％〜約１００％であり、金とセレンの溶解率の差が大きいので、この酸化還元電位の範囲で金を溶解するとよい。
本発明の溶解方法は、銅電解スライムのように、金と共にセレンを含む非鉄金属製錬の中間物などに広く適用することができる。また、本発明の溶解方法は、塩酸濃度７.５mol/L以上の高濃度の塩酸溶解において、セレンの溶解を効果的に抑制して金を選択的に溶解することができる。
本発明の溶解方法は、具体的には、塩酸濃度７.５mol/L以上の高濃度の塩酸溶解において、酸化還元電位を８４０mV以下に制御することによって、セレンの溶解を約１％程度以下に抑制して金を選択的に溶解することができ、好ましくは、酸化還元電位を８００mV〜８４０mVの範囲に制御することによって、セレンの溶解を約１％程度以下に抑制して、金の約８０％〜約１００％を溶解することができる。
以下、本発明の実施例を比較例と共に示す。各例において、液の酸化還元電位(ＯＲＰ)は銀−塩化銀（飽和KCl）電極電位計を用いて測定した。金およびセレンの溶解率は、液中の金濃度（金溶解量）およびセレン濃度（セレン溶解量）、溶解残渣中の金残量およびセレン残量を測定し、金溶解率＝金溶解量/(金溶解量＋残渣中の金残量)、セレン溶解率＝セレン溶解量/(セレン溶解量＋残渣中のセレン残量)から求めた。
〔実施例１〕
銅電解スライム（金含有量１wt％、セレン含有量１１wt％）７.５ｇを、濃度２mol/L〜１２mol/Lの塩酸５０mLに混合してスラリーにし、６０℃に加熱して１２０分間撹拌して溶解し、溶解後の液中の金濃度およびセレン濃度を測定した。この結果を表１に示す。
表１に示すように、液の塩酸濃度が７mol/L以下の範囲（試料No.１〜２）では、液中の金濃度よりもセレン濃度が高いが、液の塩酸濃度が７.５mol/L以上の範囲（試料No.３〜４）では、液中の金濃度がセレン濃度より高く、金がセレンよりも優先的に溶解する。塩酸濃度１２mol/Lで金の浸出率が１００％に達した。
銅電解スライム（金含有量１wt％、セレン含有量１１wt％）７.５ｇを、濃度２mol/L〜１２mol/Lの塩酸５０mLに混合してスラリーにし、６０℃に加熱して１２０分間撹拌して溶解し、溶解後の液中の金濃度およびセレン濃度を測定した。この結果を表１に示す。
表１に示すように、液の塩酸濃度が７mol/L以下の範囲（試料No.１〜２）では、液中の金濃度よりもセレン濃度が高いが、液の塩酸濃度が７.５mol/L以上の範囲（試料No.３〜４）では、液中の金濃度がセレン濃度より高く、金がセレンよりも優先的に溶解する。塩酸濃度１２mol/Lで金の浸出率が１００％に達した。
〔実施例２〕
銅電解スライム（金含有量１wt％、セレン含有量１１wt％）７.５ｇを、濃度１２mol/Lの塩酸５０mlに混合してスラリーにした。このスラリーを６０℃に加熱し、濃度３０％の過酸化水素水を少量ずつ滴下して酸化還元電位を７８０mV〜８６０mVに高くし、１２０分間撹拌し、液中の金濃度およびセレン濃度を測定し、金溶解率およびセレン溶解率を求めた。この結果を表２に示した。また酸化還元電位に対する金溶解率およびセレン溶解率の変化を図２に示した。
この結果に示すように、酸化還元電位が８００mV以上の範囲では約８０％以上の金が溶解するが、セレンは酸化還元電位が８００mV〜８４０mVの範囲では殆ど溶解しない。
銅電解スライム（金含有量１wt％、セレン含有量１１wt％）７.５ｇを、濃度１２mol/Lの塩酸５０mlに混合してスラリーにした。このスラリーを６０℃に加熱し、濃度３０％の過酸化水素水を少量ずつ滴下して酸化還元電位を７８０mV〜８６０mVに高くし、１２０分間撹拌し、液中の金濃度およびセレン濃度を測定し、金溶解率およびセレン溶解率を求めた。この結果を表２に示した。また酸化還元電位に対する金溶解率およびセレン溶解率の変化を図２に示した。
この結果に示すように、酸化還元電位が８００mV以上の範囲では約８０％以上の金が溶解するが、セレンは酸化還元電位が８００mV〜８４０mVの範囲では殆ど溶解しない。
Claims (3)
- 金と共にセレンを含有する物質から金を塩酸溶解する方法において、液の塩酸濃度を７.５mol/L以上〜１２mol/L以下に維持し、さらに液の酸化還元電位を８００mV以上〜８４０mV以下に維持することによって、セレンの塩酸溶解を抑制しつつ金の塩酸溶解を進めることを特徴とする金の溶解方法。
- 塩酸の使用量が、塩化金錯イオンを形成する当量分と液のフリー塩酸濃度を７.５mol/L以上〜１２mol/L以下に維持する量の合計量である請求項１に記載する金の溶解方法。
- 金と共にセレンを含有する物質が銅電解スライムを含む非鉄金属製錬の中間物である請求項１または請求項２の何れかに記載する金の溶解方法。
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