JPH01247536A - 貴金属の精製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は貴金属の精製方法に関し、特にプラチナグルー
プの金属の精製方法に関する。

〔従来の技術〕

プラチナグループ金属の混合物を工業規模で精製する場
合、金属の濃縮物を形成し、湿式精錬法を用いてこれを
分離・精製する。これまでに湿式精錬法はかなり進歩は
したが、（ｉ）金属回収が不十分であり、（ｉｉ）処理
時間が長く、（ｉｉｉ　）多大の労力を要する、という
３つの大きな経済的欠点がある。しかし、これらの欠点
を解消した別の実用神技術は提案されていない。

６フン化ウランを気相拡散または遠心分離によって濃縮
する核燃料用ウラン同位体の濃縮法が知られている。こ
れらの方法では、２酸化ウランをフン酸と反応させて４
フツ化ウランに変換し、この４フツ化ウランを原子状フ
ッ素または３フツ化塩素と反応させて６フツ化ウランに
変換する。プルトニウムの精製は、不純物としてＰｕＦ
５　、　ＲＩＪＦ４、およびＲｕ０Ｆ、を含むＰｕＦ　
ａを水または水蒸気で処理してこれらルテニウム化合物
を加水分解させることによって行なえることが提案され
ている。　　（ＪＰ５５０２０２６６　；日本原子力研
究所）。また、米国エネルギ研究間発局（ＵＳ　Ｅｎｅ
ｒｇｙ　Ｒ＆Ｄ　Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ）の提
案（ＵＳ　３９２９６０１）では、Ｍｏ、Ｒｅ、Ｏｓ　
、またはＴｒの５フン化物を得るために、これらの６フ
ツ化物を室温でＵＶ照射を行ないながら当量の水素と１
日間反応させており、反応速度はプラチナガーゼが存在
すると向上させることができた。Ｖｙｓｏ−ｋａ　５ｋ
ｏｌａ　ＣｈｅＩｌｌ−ＴｅｃｈがＧＢ　１．５１１，
７９８に開示した方法では、アルミニウム触媒上の使用
済プラチナをフン素化して、回収したフッ化プラチナを
金属プラチナに変換させることによって少量のプラチナ
を回収できるが、この方法は現在まだ実用化されていな
い。これと同一の出願人のＵＳＰ４．０７２．５０８は
、使用済パラジウム触媒から少量のパラジウムを回収す
る方法を開示している。この方法では、炭化物とケイ化
物を分解するために、触媒または触媒を灰化した残滓を
フッ素化した後、鉱酸で処理する。本発明者の知る限り
では、この方法はまだ実用化されていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、経済性を向上させてプラチナグループ金属を
精製できる実用的な方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的は、本発明によれば、遊離状態または化合物
状態金属を少なくとも１０−ｔ％、望ましくは少な（と
も２０−ｔ％、含有する供給混合物から１種または２種
以上のプラチナグループ金属を分離する方法であって、
少なくとも１種の揮発性フッ化物が形成される条件下で
上記供給混合物をフッ素ガスで処理する工程と、この処
理による固形残滓から上記揮発性フッ化物を分離する工
程とを含むことを特徴とするプラチナグループ金属の分
離精製方法によって達成される。

本発明は、上記供給混合物に非不働態化物質を添加して
非不働態化された供給物を形成する工程と、少な（とも
１種の揮発性フッ化物が形成される条件下で上記供給物
をフッ素ガスで処理する工程と、この処理による固形残
滓から上記揮発性フッ化物を分離する工程とを含むよう
に変更した方法も提供する。このような変更が必要なの
は、供給混合物に含まれるある成分が、この供給混合物
中の他の成分から形成されるはずの高揮発性フン化物を
不働態化したりこれと干渉したりする場合であり、上記
のような添加によって供給物中のプラチナグループ金属
が小比率部分を形成する。

望ましくは、供給混合物が微粉状またはスポンジ状の金
属である場合には、供給混合物を予め乾燥し、そして（
たとえば水素で）還元しておくことによって、プラチナ
グループ金属が金属状態で存在するようにしておく。望
ましくは、還元後、フッ素化前に空気および水分を除去
し、また、フッ素を導入する前に装置から水素を完全に
除去しておくことが重要である。他の供給物すなわちプ
ラチナグループ金属の塩化物や小表面積合金等は−ａ的
に水素還元の必要はない。

本発明の方法は、バッチ処理として行なうことができる
が、供給混合物上に連続的または半連続的にフッ素ガス
を流してやれば揮発性フッ化物への変換がより促進され
る。したがって、本発明の方法は連続処理または半連続
処理として行なうことが望ましく、供給混合物の静止、
移動または流動床を用いて行なうこともできる。

本発明者は、パラジウムが容易に揮発性フン化物を形成
しないこと、したがって、供給混合物中にパラジウムが
含まれる場合には固形残滓中にパラジウムが残留するた
め、これは従来技術で分離することを見出した。オスミ
ウム、イリジウム、ルテニウム、プラチナ、およびロジ
ウムは全て揮発性フッ化物を形成し、したがって分離で
きる。

他の金属、たとえば銅、ニッケル、鉄、鉛、アルミニウ
ム等は、高揮発性フッ化物を容易に形成しない。これ以
外の他の金属あるいは元素は高揮発性フッ化物を形成す
る。このようなものとしては、たとえばヒ素、アンチモ
ン、セレン、テルル、硫黄、錫がある。

揮発性物質の分離は、物理的性質の差、特に蒸気圧、沸
点、あるいは密度の差を利用して行なうことができ、多
段階の工程が必要となる場合もある。多段階の拡散およ
び／または遠心分離を行なうこともできる。また、場合
によっては、何らかの化学変化によって１種または２種
以上のフッ化物を形成して物理的な差を大きくすること
によって分離を促進または容易にすることもできる。

ここで、フッ素もフッ化物も生体にとって極めて有害で
ありかつほとんどの設備に対して腐食性があるため、安
全上の予防策を構することと、反応体や生成物と接触す
る部分には耐食性のある部材だけを用いるようにするこ
とが必要である。

本発明の方法に適する供給混合物は、プラチナグループ
金属を含有する濃縮物である。濃縮物は、実質的にプラ
チナグループ金属から成る混合物の形であってよく、不
純物として金属または化合物を含有していてもよい。そ
の他に考えられる供給混合物としては、１種または２種
以上のプラチナグループ金属を含有し、不純物として、
たとえば精錬残滓、精錬濃縮物、使用済物質、廃棄物質
またはスクラップ物質、触媒物質、触媒回復物質、電子
材料、核廃棄物質、乾式精錬生成物、その他一般あるい
は特別な精錬生成物等を含有する混合物がある。

供給混合物が、銅やニッケルのようにフッ素によって不
働態化して揮発性フン化物の形成に障害となる金属を含
有する場合には、これらの金属の悪影響を除去するよう
に供給物を前処理するか、あるいは非不働態化物質を供
給物に添加するか、いずれかの処置が一般的に必要であ
る。高揮発性フッ化物を形成しない物質のみとの混合状
態にあるパラジウムの処理には、本発明が適用されない
ことは当然である。

プラチナグループ金属の揮発性フッ化物を形成する温度
は、３００〜８００℃の範囲にあることが適当であり、
３５０〜６００℃の範囲が望ましい。本発明の方法を行
なうためのフッ素ガスの圧力は、１気圧（大気圧）より
高くてもよいが、１気圧以下であることが望ましく、１
００〜７６０　ａｍ　Ｈｇが適当であり、実験は２５０
〜７６（１ｍｌ１ｇのフッ素ガス圧力で行なった。稀釈
ガスとして、反応条件下で安定な窒素その他のガスをフ
ッ素ガスに混合して用いることができる。

供給混合物との接触時間は他の条件によって変えるが、
実験では、ガス流量４．４〜４．６１／時間、Ｆｚ：Ｎ
ｚ体積比＝１：２の条件下で接触時間０．５〜３時間が
適当であった。接触時間とガス流量は出発材の量に応じ
て決定される、−船釣に接触時間が長いほどガス流量は
少なくてよい。

予備実験として、各金属のフッ化物を生成させて、赤外
線スペクトル分析および質量スペクトル分析によって生
成物の同定を行なった。　ＲｕＦ、とＲｈＦ、は最も不
安定なため、多くの場合質量スペクトル分析等のスペク
トル分析で分析困難であった。

単一の金属試料のフッ化について、金属試料をボートに
入れて以下に説明する条件下でＮア／Ｆ、混合ガスで処
理を行なう基本的な連続処理とバッチ処理とを比較した
。各プラチナグループ金属についての結果を第１表に示
す。

結果かられかるように、表中に示した条件で行なった連
続処理はバッチ処理よりも非常に良い結果が得られたの
で、以後の実験は連続処理で行なった。従来の学術上の
知見によれば、ＰｔＦｂ、　ＲＬＩＦ＆。

ＲｈＦ、について唯一の有効な形成方法は、フッ素ガス
中で金属を燃焼させ、燃焼生成物をただちに液体窒素冷
却表面で安定化させるか、ｐｔｐｈについては非常に高
圧（たとえば２１０気圧）のフッ素ガス中で金属を燃焼
させることである０本発明者は、従来形成が困難でかつ
不安定であるとされていたチッ化物を、連続処理により
気相状態で形成し安定化することができることを見出し
た。すなわち、本発明はプラチナグループ金属の気相分
離を可能とした、従来の認識からは予測し得なかった実
用的な方法である。

以下に説明する実施例かられかるように、供給混合物中
にパラジウム、銅、ニッケルのような物質が存在すると
、供給混合物が不働態化してフッ素化および／または高
揮発性フッ化物の形成の障害になる。本発明の変更態様
においては、非不働態化物質を添加することができる。

予備実験の結果では、処理条件下で過渡的液体フッ化物
になるビスマス、あるいは望ましくはアンチモンのよう
な合金成分を用いるとかなり結果が良かった。本発明に
おいては、非不働態化物質としてプラチナグループ金属
を添加することや、供給混合物中に既に存在するプラチ
ナグループ金属の量を増加させることもできる。本発明
においては、フッ素化する供給物に応じてその他の物質
を用いることもできる。場合によっては、処理条件の調
整または更に他の成分の添加によって、供給混合物の成
分による不働態化効果を減することができる金属学的に
異なる相を形成してもよい。

以下に、実施例によって本発明を更に詳しく説明する。

実施例１ プラチナグループ金属を工業的な２次精錬における概略
比率で混合した後粉砕して、スポンジ状のプラチナグル
ープ金属混合物を作成した。これから１．５ｇを試料と
してニッケル製ボートに入れた。予備フッ素化処理した
銅製反応器内に入れ、装置と試料を、真空中で加熱して
から乾燥窒素で８００℃１３時間のフラッシングするこ
とにより乾燥させた。反応器内に圧カフ６０ｍ＋ｏＨｇ
で水素を導入してから、この水素の存在下で４００℃に
試料を加熱した。冷却後、窒素で一晩フランシングして
水素を除去した。フッ素と窒素の混合ガスをボート上に
流した。フッ素分圧は約２５０ｍｉＨｇ、窒素分圧は５
１０　ｉｎ　Ｈｇ、ガス流量は４．５１／時間であった
。

ボートを４００℃で２時間加熱し、生成物を３つの石英
トラップに収集した。各トラップに収集された生成物、
ボート内の残滓、および反応器の首部で収集された物質
について分析を行なった。各分析値（％）を第２表に示
す。

第２表 上記の結果から、冷却トラップを用いた簡単な分離でも
気相から金属が分離されており、これを改良すれば更に
効率的な分離を行なえることがわかる。

実施例２ 本発明の方法に用いる実際の精錬供給物をシミュレート
するために、４種類の合金（１〜４）を溶製した。各々
の試料を実施例１と同様に５００〜６００℃でフッ素化
した結果を第３表に示す。

この結果から、揮発性フン化物とならない銅、ニッケル
、パラジウムが合金成分として存在すると、これらは、
他のプラチナグループ金属の合金成分５元素が効率的に
揮発するのにくらべて、著しく不働態化されていること
が明らかである。このような合金は、工業的な残滓に実
際に含まれていたり、あるいは残滓混合物を乾式精錬す
る際に発生するものであり、Ｐｔ／Ｒｈ混合物は実際の
工業プロセスに含まれる合金の一例である。

実施例３ 従来の塩化物水溶液によるプラチナグループ金属の溶解
をシミュレートするために、単一のプラチナグループ金
属塩化物およびプラチナグループ金属塩化物を２種類混
合したものを作成し、溶液を蒸発させた後の残留した塩
をフッ素化処理に用いた。結果を第４表に示す。

第４表 単一塩化物は揮発性が優れていたが、特定のプラチナグ
ループ金属の揮発性が低い場合（Ｒｈ）やＰｄとの複合
７７化物（たとえばＰｄ１ｌ　［Ｐｄ１ＶＦ６］　）を
形成する場合には、パラジウムの不働態化効果がまだ認
められた。また、プラチナグループのアルカリ金属塩化
物の場合について実験した結果、フッ化物の揮発性が比
較的低く、アルカリ金属Ｐｄ塩化物と混合した場合には
更に低下した。したがって、そのような塩は本発明の供
給物として用いない方がよい。

実施例４ 非゛不働態化物質の添加を行なうために一連の合金を作
成し、実施例１と同様にフッ素化を行なった。結果を第
５表に示す。

第５表 アンチモンの添加によって、Ｐｄ／Ｐｔ合金の揮発が著
しく向上し、Ｐｄ／Ｉｒ合金の揮発はほぼ完全に行なわ
れることがわかる。ビスマスは、Ｐｄ／Ｉｒ合金に対し
ては有用な添加物であるが、Ｐｄ／Ｐｔ合金に対しては
効果が小さい。

イリジウムの場合、アンチモンを添加するとフッ素化反
応は約１００℃で明瞭に開始した。一方、水素還元した
イリジウム・スポンジの場合には約３００℃で開始した
。

実施例５ 第１表に示したように、パラジウムを除いたプラチナグ
ループ金属のうちで、ロジウムは揮発性フン化物を最も
形成しにくい。ロジウム・スポンジと、他のプラチナグ
ループ金属と合金したロジウムとを比較するために、種
々の条件下で実験を行なった。結果を第６表に示す。

第６表 揮発性フッ化物をより形成し易いプラチナグループ金属
と合金したロジウムは、少なくともフッ素化速度は向上
していることが分かる。

比較例 アルミナ上に０．２７ｗｔ％ｐｔと０．３１’ｗｔ％Ｒ
ｅをつけた使用済再生触媒およびコージライト（ＭｇＯ
−３ｉＯ，−＾１　ｚｏｉ）上に０．１７ｗＬ％ｐｔと
０．０３ｗｔ％Ｒｈをつけた使用済自動車用触媒を、実
施例１と同様にフッ素化した。残滓についてプラチナお
よびレニウムの分析を行なって、下記のように揮発量（
ｗｔ％）を算出した。

Ｐｔ　　　Ｒｅ　　　　　　Ｒｈ 使用済再生触媒　　　−１４，４５７，３（不揮発）使
用済自動車用触媒　−８，７−（不揮発）プラチナは全
く揮発せず、レニウムの回収量は５０〜６０％であった
が、本発明法はＲｅについては経済的に有利な方法では
ないと考えられる。したがって、ＧＢｌ、５１１，７９
８のＶｙｓｏｋａ　５ｋｏｌａ　Ｃｈｅ＋ｗ−Ｔｅｃｈ
ｎの知見は確認されなかった。また、触媒担体上に数パ
ーセント以下存在するプラチナグループ金属をフッ素化
することは経済的に有利な方法ではないと考えられる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、遊離状態または化合物状態の金属を少なくとも１０
   ｗｔ％含有する供給混合物から１種または２種以上のプ
   ラチナグループ金属を分離する方法であって、少なくと
   も１種の揮発性フッ化物が形成される条件下で上記供給
   混合物をフッ素ガスで処理する工程と、この処理による
   固形残滓から上記揮発性フッ化物を分離する工程とを含
   むことを特徴とするプラチナグループ金属の分離精製方
   法。 ２、前記供給混合物を、前記フッ素ガス処理の前に、還
   元することを特徴とする請求項１記載の方法。 ３、前記還元を水素によって行なうことを特徴とする請
   求項２記載の方法。 ４、前記フッ素ガス処理を、前記供給混合物上に連続的
   または半連続的にフッ素ガスを流通させることによって
   行なうことを特徴とする請求項１から３までのいずれか
   １項に記載の方法。 ５、前記フッ素ガス処理を、３００〜８００℃の範囲の
   温度で行なうことを特徴とする請求項１から４までのい
   ずれか１項に記載の方法。 ６、前記フッ素ガス処理を、３５０〜６００℃の範囲の
   温度で行なうことを特徴とする請求項５記載の方法。 ７、前記フッ素ガス処理に、フッ素ガスとこの処理反応
   条件下で不活性なガスとの混合ガスを用いることを特徴
   とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法
   。 ８、前記混合ガスとして、フッ素ガスと窒素ガスとの混
   合ガスを用いることを特徴とする請求項７記載の方法。 ９、前記フッ素ガス処理を、１気圧以下のフッ素ガス圧
   力で行なうことを特徴とする請求項１から８までのいず
   れか１項に記載の方法。 １０、実質的にプラチナグループ金属から成る混合物を
   処理して、異なる割合で揮発性フッ化物生成物を含む複
   数部分であって、各部分が異なる比率でプラチナグルー
   プ金属を含有する複数部分を収集することを特徴とする
   請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法。 １１、前記供給混合物に非不働態化物質を添加して非不
   働態化された供給物を形成する工程と、少なくとも１種
   の揮発性フッ化物が形成される条件下で上記供給物をフ
   ッ素ガスで処理する工程と、この処理による固形残滓か
   ら上記揮発性フッ化物を分離する工程とを含むことを特
   徴とする請求項１から１０までのいずれか１項に記載の
   方法。 １２、前記非不働態化物質として、前記処理条件下で過
   渡的液状フッ化物を形成できる物質を用いることを特徴
   とする請求項１１記載の方法。 １３、前記非不働態化物質として、ビスマスおよびアン
   チモンのうちいずれか１種の金属を用いることを特徴と
   する請求項１１記載の方法。 １４、前記非不働態化物質として、プラチナグループ金
   属を用いることを特徴とする請求項１１記載の方法。