JPH05320972A - フェロスクラップから銅を分離・回収する方法 - Google Patents

フェロスクラップから銅を分離・回収する方法

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JPH05320972A
JPH05320972A JP12881092A JP12881092A JPH05320972A JP H05320972 A JPH05320972 A JP H05320972A JP 12881092 A JP12881092 A JP 12881092A JP 12881092 A JP12881092 A JP 12881092A JP H05320972 A JPH05320972 A JP H05320972A
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copper
scrap
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electrolysis
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JP12881092A
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Inventor
Koukon Shiyuu
康根 周
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

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Abstract

(57)【要約】 【構成】 アンミン銅錯体を含有するアンモニア性水溶
液からなる電解液5中で、銅を含有するフェロスクラッ
プを陽極にして電解し、スクラップ中の銅をアンミン銅
錯体として選択的に溶解し、溶解した銅を陰極2上に電
析させて回収することにより、スクラップから銅を分離
・回収する。スクラップ4を金属製の網状かご3に入
れ、かごに通電して電解を行うことができる。 【効果】 簡単な操作、少ない工程、低コストで銅を効
率よく除去し、高品位のスクラップを得ることができ、
分離された銅は金属銅として回収される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フェロスクラップを鋼
溶製の原料としてリサイクルするために、スクラップ中
の不純物元素を除去する方法に関する。より具体的に
は、本発明は、銅を含有するフェロスクラップから銅を
分離・回収する方法に関し、リサイクルに適した純度の
高いフェロスクラップを得ることができると同時に、銅
を金属銅として回収し、資源として有効利用することが
できる。
【0002】
【従来の技術】鉄屑として回収されてくるフェロスクラ
ップは、電線や導線として使用される銅線や、他の銅ま
たは銅合金製部品の混入が主な原因で、銅含有量が高く
なっていることが多い。例えば、廃自動車、廃電気製
品、機械屑などがそうである。
【0003】銅は、鉄鋼製品の機械的性質、加工性など
の性能に悪影響を及ぼす元素であり、銅が混入したフェ
ロスクラップを鋼溶製の原料として用いると、低級な品
質の鋼しか製造できない。そのため、銅をフェロスクラ
ップから除去することが望ましく、従来から様々な銅の
除去方法が研究されている。フェロスクラップから銅を
除去するための代表的な方法を次に示す。
【0004】硫化ナトリウムまたは硫酸ナトリウムを
主成分とするフラックスに銅を溶鉄から選択的に抽出す
る方法 (第122, 123回西山記念技術講座、pp.112-118,
日本鉄鋼協会) 、 スクラップを高温で溶融し、より低融点の銅を真空下
で蒸発させる方法 (CAMP-ISIJ, Vol. 1 (1988), pp.116
9-1172) 、 スクラップ中の銅を硫化した後、スクラップを圧縮ま
たは破砕し、脆化した硫化銅を機械的に分離・回収する
方法 (特開平2−285035号) 、 アルミニウム、マグネシウムまたはその合金の溶融物
中に銅を選択的に抽出する方法 (特開平3−199314号)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、の方法は、
高い脱銅率を得るにはかなり大量のフラックスが必要で
あり、このフラックスの高温での取扱いが困難であり、
かつフラックスのコストが高い。の方法は、銅の蒸発
速度を高めるには、多量のエネルギーを要する高温・高
真空条件が必要であり、しかも銅の回収が困難である。
の方法は、硫化工程で発生する硫黄酸化物を含有する
廃ガスの処理が大きな負担となる上、硫化した銅の機械
的手段での分離では、銅を十分高い脱銅率で除去するこ
とが困難である。の方法は、抽出剤として高価な金属
Al、Mg、またはAl−Mg合金が必要である。
【0006】本発明は、前述した従来のフェロスクラッ
プの脱銅方法の欠点を解消し、銅を含有するフェロスク
ラップから銅を簡単な工程、高い分離効率、低いエネル
ギー消費量で分離および回収することのできる方法を提
供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によるフェロスク
ラップから銅を分離・回収する方法は、アンミン銅錯体
を含有するアンモニア性水溶液からなる電解液中で、銅
を含有するフェロスクラップを陽極にして電解を行い、
スクラップ中の銅をアンミン銅錯体として選択的に溶解
すると同時に、陰極上に銅を電析させることを特徴とす
る。
【0008】
【作用】以下、本発明の構成をその作用と共に詳細に説
明する。水溶液中における鉄と銅の標準電極電位E
O は、以下の通りである。 Fe2+ + 2e = Fe EO = -0.440 V ‥‥ (1) Cu2+ + 2e = Fe EO = 0.337 V ‥‥ (2) 即ち、銅は鉄より貴な金属であるので、銅が混入したフ
ェロスクラップ (以下、単にスクラップという) のよう
に、銅と鉄の混合物を陽極にして電解を行う場合、鉄の
方が銅より酸化 (イオン化) され易く、溶解し易い。従
って、鉄の溶解を抑えて、銅を選択的にCu2+として溶解
させ、混合物から除去することは困難である。
【0009】しかし、アンモニアを含有するか、アンモ
ニアとアンモニウム塩とを含有する水溶液 (アンモニア
性水溶液) 中では、銅はアンモニアと非常に安定なアン
ミン銅錯体を生成するため、銅の標準電極電位は大幅に
負の方向に移動し、溶解し易くなる。 Cu(NH3)2 + +e = Cu + 2NH3 O = -0.12V ‥‥ (3) Cu(NH3)4 2++ 2e= Cu + 4NH3 O = -0.07V ‥‥ (4) 一方、鉄は、アンモニア性水溶液のようなアルカリ性水
溶液中では不働態化し易く、ほとんど溶解しない性質を
持っている。
【0010】本発明では、このアンモニア性水溶液中に
おける銅と鉄との挙動の差を利用する。即ち、アンモニ
ア性水溶液からなる電解液中において、銅を含有するス
クラップを陽極として電解することにより、スクラップ
中の鉄の溶解を抑えて、スクラップ中の銅を下記(5) 〜
(6) 式に示す反応で選択的に電解浴中に溶解させて除去
し、同時に陰極では上記(3) 〜(4) 式に示すように溶解
した銅を析出させ、回収するのである。
【0011】 Cu + 2NH3 − e = Cu(NH3)2 + ‥‥ (5) Cu + 4NH3 − 2e = Cu(NH3)4 2+ ‥‥ (6) 電解液としては、アンミン銅錯体を含有するアンモニア
性水溶液を用いる。アンミン銅錯体は、陽極での銅の溶
解により生成し[(5)〜(6) 式] 、陰極での銅の析出によ
り消費される[(3)〜(4) 式] 成分である。従って、本発
明では、銅の分離・回収に関与するアンミン銅錯体が、
反応系において自動的に再生されるので、反応を開始し
た後の薬剤の補給はほとんど必要ない。
【0012】電解液中のアンミン銅錯体の濃度は、低す
ぎると陰極電流効率が低下するため、0.2 M以上に保つ
ことが望ましい。本発明で電解液として用いるアンミン
銅錯体を含有する水溶液は、アンモニア性水溶液に適量
の酸化第一銅または酸化第二銅を添加し、溶解すること
により調製することができる。この時の反応式は(7)〜
(8) になる。
【0013】 CuO + 2NH3 + 2NH4 + = Cu(NH3)4 2+ + H2O ‥‥ (7) Cu2O + 2NH3 + 2NH4 + = 2Cu(NH3)2 + + H2O ‥‥ (8) 電解液として用いるアンモニア性水溶液は、アンミン銅
錯体のほかに、遊離のアンモニアとアンモニウム塩を含
有する。このアンモニアとアンモニウム塩は、電解に伴
って陽極でアンミン銅錯体を生成させ、銅の陽極溶解を
促進させるのに必要な成分である。電解液中のアンモニ
アとアンモニウム塩の濃度は共に0.1 M以上とすること
が望ましい。アンモニウム塩としては、硫酸アンモニウ
ム、塩化アンモニウム、炭酸アンモニウムなどが使用で
きるが、これらに限定されるものではない。
【0014】電解液のpH値は、アンミン銅錯体が安定
である範囲内に調整する。その意味で、電解液中の NH3
/NH4 + のモル濃度比は、電解液のpH値が7〜12の範囲
内となるように調整することが望ましい。
【0015】電解は、スクラップ自体を陽極として行
う。スクラップに直接リード線を接続して通電すること
も可能であるが、操作が煩雑となるので、スクラップを
液流通性の金属製かご (例、金属網のかご、有孔金属板
製のかごなど) に入れ、かごにリード線を接続して通電
することにより、かごを介してスクラップに通電するこ
とが望ましい。かごの材質は、例えば、普通鋼、ステン
レス鋼等でよい。陰極は、電気の良導体で、アンモニア
性水溶液中で安定なものであれば、その材質は特に限定
されない。好適な陰極材料は、例えば、鋼板、チタン板
等である。電解槽は、開放型でもよいが、アンモニアの
蒸発を防ぐために密閉系とすることが望ましい。
【0016】電解条件は特に限定されないが、温度は20
〜70℃、槽電圧 0.5〜3.0 Vの範囲内が適当である。電
解は、流れた電気量がファラデーの法則を用いてスクラ
ップの銅含有量から求めた理論電気量の90%以上になる
まで続けることが望ましい。電解終了後、例えば、銅含
有量が0.1 重量%以下程度まで銅が除去された、鋼溶製
の原料として十分な高品位のスクラップを回収すること
ができる。一方、陰極に析出した金属銅は、適宜の時点
で掻き取り等により回収すればよい。回収された銅はさ
らに既存の方法で精製すれば、地金として有効利用する
ことができる。
【0017】本発明の方法で処理の対象となる、銅を含
有するスクラップの例としては、上述した廃自動車、廃
電気製品、機械屑などが例示される。必要であれば、本
発明の方法により処理する前に、スクラップを裁断して
処理に適した寸法にしておくことが望ましい。また、モ
ーターコイルの導線のように、スクラップ中の銅に有機
被覆 (例、エナメル被覆) が施されている場合には、有
機被覆を除去してから電解する。この有機被覆の除去
は、スクラップを 400〜1000℃に加熱して有機被覆を焼
却することにより実施することができる。
【0018】
【実施例】実施例1 廃自動車をシュレッダーにより裁断した、銅を含有する
スクラップ (シュレッダースクラップ) を、次に述べる
ように本発明の方法より処理した。まず、スクラップを
600 ℃に30分間加熱して、銅表面のエナメル被覆を除去
した。次に、図1に示す電解槽1に、予め調製したアン
モニア濃度0.4 M、硫酸アンモニウム濃度0.2 M、アン
ミン銅錯体濃度1.0 Mの水溶液を電解液5として注入
し、陽極として重量100 Kgの上記スクラップ4を入れた
鋼製の網状かご3を、鋼製の陰極板2と共に電解槽に挿
入した。通電を開始し、温度約40℃、槽電圧1.5 Vで4
時間電解した。
【0019】その後、スクラップをかご3から取り出
し、水洗、乾燥後、このスクラップのみを電気炉で溶製
したところ、銅含有量0.05重量%の電気炉鋼を得た。一
方、陰極からは電解により約0.6 Kgの金属銅が回収され
た。上記シュレッダースクラップを、本発明の処理を行
わずに直接電気炉で溶製して得た電気炉鋼の銅含有量は
0.65重量%であった。従って、本実施例においては、本
発明の方法によりスクラップ中の銅含有量を0.65重量%
から0.05重量%に低減させ、92%の脱銅率を得ることが
できた。
【0020】実施例2 シュレッダーにより裁断した廃自動車スクラップから、
特に銅含有量が高い小型モーター類を選別し、銅含有量
が約10重量%のスクラップ20 Kg を得た。このスクラッ
プを用いて、実施例1と同様に、加熱によるエナメル被
覆の除去と電解を行った結果、約2Kgの銅金属を回収す
ることができた。処理後のスクラップ中の銅含有量は約
0.1 重量%であった。銅含有量の高いスクラップを選別
して本発明の方法により処理することで、脱銅率約99%
と、さらに効率的に銅を回収することができた。
【0021】
【発明の効果】本発明の方法により、銅を含有するスク
ラップから、簡単な操作により少ない工程で、効率よく
銅を分離することができ、銅含有量が0.1 重量%以下と
高品位のスクラップを得ることができると同時に、スク
ラップ中の銅を金属銅として回収することができる。本
発明の方法は、銅の分離に用いる反応剤 (アンミン銅錯
体) が反応系で再生されるため、スクラップや電極の取
り出し時に持ち出されて失われるアンミン銅錯体や蒸発
で失われるアンモニアをごく少量補給するだけで電解液
を継続して処理に反復使用することができる。また、面
倒な廃ガス処理や廃液処理も不要であり、処理に必要な
エネルギー量も少ないので、非常に経済的である。従っ
て、本発明は、スクラップのリサイクルを促進し、同時
に銅資源の有効利用も図ることができ、省資源に寄与す
るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法の実施に使用可能な電解装置の1例
を示す説明図である。
【符号の説明】
1:電解槽、2:陰極板、3:網状かご、4:スクラッ
プ、5:電解液

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アンミン銅錯体を含有するアンモニア性
    水溶液からなる電解液中で、銅を含有するフェロスクラ
    ップを陽極にして電解を行い、スクラップ中の銅をアン
    ミン銅錯体として選択的に溶解すると同時に、陰極上に
    銅を電析させることを特徴とする、フェロスクラップか
    ら銅を分離・回収する方法。
  2. 【請求項2】 前記フェロスクラップを液流通性の金属
    製かごに収容し、この金属製かごに通電して電解を行う
    ことを特徴とする、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 電解前にフェロスクラップを 400〜1000
    ℃に加熱して、有機被覆を焼却することを特徴とする、
    請求項1または2記載の方法。
JP12881092A 1992-05-21 1992-05-21 フェロスクラップから銅を分離・回収する方法 Withdrawn JPH05320972A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010133015A (ja) * 2008-10-27 2010-06-17 Furukawa Electric Co Ltd:The 銅微粒子分散水溶液の製造方法、及び銅微粒子分散水溶液の保管方法
JP2011195865A (ja) * 2010-03-18 2011-10-06 Chiba Univ 銅ナノ構造体の製造方法
KR20210033321A (ko) * 2019-09-18 2021-03-26 건국대학교 산학협력단 구리펠렛의 전해정련 보조장치 및 이를 이용한 전해정련장치

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JP2010133015A (ja) * 2008-10-27 2010-06-17 Furukawa Electric Co Ltd:The 銅微粒子分散水溶液の製造方法、及び銅微粒子分散水溶液の保管方法
JP2011195865A (ja) * 2010-03-18 2011-10-06 Chiba Univ 銅ナノ構造体の製造方法
KR20210033321A (ko) * 2019-09-18 2021-03-26 건국대학교 산학협력단 구리펠렛의 전해정련 보조장치 및 이를 이용한 전해정련장치

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Effective date: 19990803