JP7453350B2 - 金属材料を酸洗するための浴に含まれるクロムの回収方法及びその実施設備 - Google Patents
金属材料を酸洗するための浴に含まれるクロムの回収方法及びその実施設備 Download PDFInfo
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-水性二相系が、前記酸洗浴の少なくとも一部と、非妨害エーテル官能基を含むポリマーとから形成され、前記ポリマーは好ましくはポリエチレングリコール、典型的にはPEG-200、PEG-400又はPEG-600、最適にはPEG-400であり、単一の化学成分、水及びポリマーとみなされる酸洗浴により形成される三元混合物中のポリマーの割合は、式「重量%ポリマー=100%-酸洗浴の重量%」の線と、浴温における酸洗浴/ポリマー混合物のバイノーダル曲線との間に位置するようなものであり、前記水性二相系は、Crの大部分が見出されるポリマー相と非ポリマー相とを含む;
-前記ポリマー相と非ポリマー相とは分離されている;
-ポリマー相では、Cr含有沈殿物が形成されたままである;
-前記ポリマー相に対して固液分離を行い、ポリマーとCr含有沈殿物を分離する;
-前記沈殿物を処理し、その中に含まれるCrを回収する。
-酸洗浴を含む容器から酸洗浴の一部を抽出する;
-水性二相系が、前記酸洗浴の少なくとも一部と、非妨害エーテル官能基を含むポリマーとから形成され、前記ポリマーは好ましくはポリエチレングリコール、典型的にはPEG-200、PEG-400又はPEG-600タイプのポリエチレングリコール、最適にはPEG-400であり、単一の化学成分、水及びポリマーとみなされる酸洗浴により形成される三元混合物中のポリマーの割合は、式「ポリマーの重量%=100%-酸洗浴の重量%」の線と、浴温における酸洗浴/ポリマー混合物のバイノーダル曲線との間に位置するようなものであり、前記水性二相系は、Crの大部分が見出されるポリマー相と非ポリマー相とを含む;
-前記水性二相混合物の前記非ポリマー相を、酸洗浴を含む容器に戻す。
-前記酸洗浴を含む容器;
-前記酸洗槽に接続されたミキサー反応器;
-前記酸洗槽とともに水性二相系を形成するために前記ミキサー反応器に添加されることが意図されるポリマーを含む容器;
-前記水性二相系の相をポリマー相と非ポリマー相とに分離する装置;
-及び、前記ポリマー相に作用して、ポリマー相に存在するCr(VI)含有沈殿物を前記ポリマーから分離する固液装置。
-酸洗浴中の非ポリマー相を再利用するための手段;
-使用済みポリマーをその脱水後に、ポリマーを含む前記容器に戻すための手段;
-及び、使用済みポリマーの脱水から生じる水を酸洗槽に戻すための手段。
-「Partitioning in Aqueous Two-Phase Systems: Fundamentals, Applications and Trends」、A. Lima Grilo、M. Raquel Aires-Barros、A. M. Azevedoによる、Separation and Purification Review 45(2016)、第68-80頁;
-「Influence of Different Phase-Forming Parameters on the Phase Diagram of Several PEG-Salt Aqueous Two-Phase Systems」、B.A. Glyk、T. Scheper、S. Beutelによる、J. Chem. Eng. Data、59(2014)、第850-859頁。
-そのイオンがポリマー相に有意に移る可能性があるCr及びNi以外の合金元素の含有量が低い鋼を酸洗浴が処理した場合に限られる、本発明の方法で得られたCrの使用;高Mo含有量を有する鋼を繰り返し処理した浴は従って、当業者によってケース毎に容易に理解され得るように、幾つかの使用には適合しない場合がある;
-又は、回収後に得られるCrの純度を向上させる追加の金属分離プロセスの、ポリマー相及び/又はそれに由来する製品への適用。
-残留ポリマーを抽出して再生し、容器4に含まれるポリマー、すなわち蒸留装置9内のポリマー相から得られた新鮮なポリマー又は脱水ポリマーと同じ特性を回復させなければならない;
-又は、特に高度酸化プロセスを介して、残留ポリマーを分解しなければならない。
全Cr:11.7g/l;Fe:0.5 g/l;Ni:0.4 g/l;Na:47g/l;SO4 2-:106g/l;pH=1.8;密度:1.14。
-酸洗槽2に戻される、4gのCr(III)形態のCrを含む2.4kgの非ポリマー相;
-57gのCr(VI)形態のCrを含む7.6kgの液体ポリマー相。
2 酸洗槽
3 ミキサー反応器
4 容器
5 分離装置
6 照射装置
7 固液分離装置
8 Crに富む固体
9 蒸留装置
10 乾式製錬装置、金属回収装置
Claims (20)
- 金属材料を酸洗するための酸洗浴(1)に含まれるCrを回収する方法であって、前記酸洗浴は槽(2)に保持され、前記酸洗浴(1)は少なくとも1つの硫酸塩と酸洗金属由来のCrを含む水溶液であり、
-水性二相系が、前記酸洗浴(1)の少なくとも一部と、非妨害エーテル官能基を含むポリマーとから形成され、前記ポリマーは、PEG-200、PEG-400及びPEG-600、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、及び以下の式:
-前記ポリマー相と非ポリマー相とは分離されている;
-前記ポリマー相では、Cr含有沈殿物が形成されたままである;
-前記ポリマー相に対して固液分離を行い、前記ポリマーと前記Cr含有沈殿物を分離する;
-前記Cr含有沈殿物を処理し、前記Cr含有沈殿物中に含まれるCrを回収する
ことを特徴とする、方法。 - 前記Cr含有沈殿物及び前記ポリマーの形成速度を速めるために、前記ポリマー相は、前記固液分離の前に、340~860nmの間の波長の少なくとも1つの光源に前記ポリマー相を曝露することにより照射されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記光源への前記ポリマー相の曝露の前に、前記ポリマー相を液膜の形態で配置することを特徴とする、請求項2に記載の方法。
- 前記ポリマー相に対する前記固液分離の後、前記分離から生じる液体画分を脱水させ、前記液体画分の中に含まれるポリマーを回収し、前記ポリマーを前記水性二相系の形成に再利用することを特徴とする、請求項1から3の何れか一項に記載の方法。
- 前記脱水は、蒸留により行われることを特徴とする、請求項4に記載の方法。
- 前記脱水から生じる水は、前記酸洗浴(1)を含む前記槽(2)に送られることを特徴とする、請求項4又は5に記載の方法。
- 前記Cr含有沈殿物からのCrの回収は、乾式製錬プロセスによって行われることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記乾式製錬プロセスは、炭素を用いた酸化物の乾式製錬還元のプロセスであることを特徴とする、請求項7に記載の方法。
- -前記酸洗浴(1)を含む前記槽(2)から酸洗浴(1)の一部を抽出する;
-前記水性二相系が、前記酸洗浴(1)の前記一部と、非妨害エーテル官能基を含む前記ポリマーとから形成され、前記ポリマーは、PEG-200、PEG-400及びPEG-600、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、及び以下の式:
-及び、前記水性二相系の前記非ポリマー相を、前記酸洗浴を含む前記槽(2)に送る
ことを特徴とする、請求項1から8の何れか一項に記載の方法。 - 前記酸洗浴(1)を含む前記槽(2)に、酸洗浴(1)を連続的に供給することを特徴とする、請求項9に記載の方法。
- 酸洗される前記金属材料は、ステンレス鋼であることを特徴とする、請求項1から10の何れか一項に記載の方法。
- 金属材料を酸洗するための酸洗浴(1)に含まれるCrを回収するための設備であって、前記酸洗浴(1)は、少なくとも1つの硫酸塩及び酸洗される金属材料に由来するCr(VI)を含む水溶液であり、
-前記酸洗浴(1)を含む槽(2);
-前記槽(2)に接続されたミキサー反応器(3);
-前記酸洗浴(1)とともに水性二相系を形成するために前記ミキサー反応器(3)に配置されることが意図されるポリマーを含む容器(4)であって、前記ポリマーは、PEG-200、PEG-400及びPEG-600、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、及び以下の式:
-前記水性二相系の相をポリマー相と非ポリマー相とに分離する装置(5);
-及び、前記ポリマー相に作用して、前記ポリマー相に存在するCr含有沈殿物を前記ポリマーから分離する固液装置(7)
を含むことを特徴とする、設備。 - 前記設備は、340~860nmの波長範囲の波長を有する少なくとも1つの光源からの放射を用いて前記ポリマー相を照射し、Cr含有沈殿物の形成を促進させるための装置(6)を含むことを特徴とする、請求項12に記載の設備。
- 前記設備は、前記ポリマー相を膜の形態に配置し、前記膜を340~860nmの波長範囲の少なくとも1つの光源に曝露する手段を含むことを特徴とする、請求項13に記載の設備。
- 前記設備は、前記Cr含有沈殿物からCrを回収するための装置(10)を含むことを特徴とする、請求項12から14の何れか一項に記載の設備。
- Cr回収のための前記装置(10)は、乾式製錬プロセスを使用することを特徴とする、請求項15に記載の設備。
- 前記乾式製錬プロセスは、炭素を用いた酸化物の乾式製錬還元のプロセスであることを特徴とする、請求項16に記載の設備。
- 前記設備は、前記ポリマーを前記Cr含有沈殿物から分離した後に、前記ポリマーを脱水するための装置(9)を含むことを特徴とする、請求項12から17の何れか一項に記載の設備。
- 前記ミキサー反応器(3)と前記水性二相系の相を分離する前記装置(5)とは、1つの同一の装置のアイテムで構成されることを特徴とする、請求項12から18の何れか一項に記載の設備。
- それは、以下の手段:
-前記酸洗浴(1)中の前記非ポリマー相を再利用するための手段;
-使用済みポリマーを、前記ポリマーの脱水後に、前記ポリマーを含む前記容器(4)に戻すための手段;
-及び、前記ポリマーの脱水から生じる水を前記槽(2)に戻すための手段
のうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする、請求項12から19の何れか一項に記載の設備。
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J.Liu 他,An ecological new approach for treating Cr(VI)-containing industorial wastwater:Photochemical reduction,Water Research,ELSEVIER,2016年,93巻,187-194 |
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