JPS61501271A - 金属回収方法 - 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】 本発明は、溶液からの金属の回収に関し、より詳しくは溶液から金属を粉末状態 でほとんど完全に回収し、最終的に処理溶液中の金属を１　ｐｐｍ　（百万分の １部）以下とする装置および方法に関する。

発明の背景 溶液からの金属の電解回収はよく知られている。このような電解回収は米国特許 第３，７８５，９５０号、第３，５３５，２１８号、第１．８３９，９０５号お よび第３，５７９，４３１号に開示されている。

本発明は、特に金属がカソード上に粉末状で析出されるような金属成分の低い溶 液から金属を除去するのに適している。この例は印刷回路板上で使用されたエツ チング液からの銅の除去であり、本発明をそのような場合について記述する。通 常のエツチング剤を使用する印刷回路板のエツチングの場合、銅がエツチング剤 に入り第１銅または第２銅のアンモニウム塩化物が生成される。銅はこの使用済 みのエツチング剤そしてまた濃縮された第１＠または第２銅のアンモニウム塩を 含むエツチング剤からも効果的に回収され得る。銅を電解的に除去することによ りエツチング液は実質的に再生され得る。しかし処理済みのエツチング剤はなお 溶液中に若干の銅を含んでおり、溶液はエツチング剤としては拒否される可能性 がある。幾つかの銅回収技術では複数の陽極と陰極とを交互に入れた電槽が用い られ、その電解液はアンモニア性の塩化アンモニウムである。陽極は黒鉛そして 陰極は銅でつくられる。酸素が陽極で発生し、陰極では次の有効反応が生じる。

Ｃｕ　（ＮＨ３）　４　Ｃ６２＋　Ｈ２−Ｃｕ　＋　２ＮＨ４Ｃ６＋　２ＮＨ３ 従って流出液は再生されたエツチング剤となる。しかしながら液中にはなお若干 の銅が含まれている。

上記の回収方法では電槽内で行われる電解により銅が陰極上に粉末状に析出し、 流出液は実質的に銅分の減少した印刷回路板用の再生エツチング剤となる。銅粉 はカソード１上に生成され時々その付着粉は電槽の底に落下する。電槽の底で集 められた銅粉は時々ポンプまたは他の通常方法によって除去される。上記のタイ プの／ステムは処理のため電槽に導入されたエツチング剤が約１ｚｏＶｌの銅を 含む場合、約２）／２の銅を含む排出電解液とする。

本発明は粉末状の追加的な銅を除去しｌｐｐｍ以下の銅を有する清浄化てれたエ ツチング剤を供給するエツチング剤の二次処理システムを提供するものである。

ＮＨ３が添加されたのちの最終的に処理されたエツチング剤は本質的に新しいエ ツチノ剤と同等である。

溶液の金属量は電解と同様、イオン交換、水素還元および溶媒抽出のような他の 技術を用いた一次処理によって減少させる本発明は上記したように一次処理シス テムの流排出物を受け入れることのできる処理システムを提供するものである。

事実この二次処理１は幾つかの一次処理漕の排出物を装入物とじて受け入れ得あ るいは以前に処理したエツチング剤を計重から受け入れ得るものである。

二次処理槽は、陽甑と陰極を交互に供したもので、陰極は陽う下方の溶液から除 去しようとする粉末鋼または他の金属のベッド内に伸びるようにされている。粉 末鋼のハンドは１の底の上方に戸布で覆われた孔あき板上に保持される。この配 置は本質的に無限の面積を有する陰極を提供するもので、処理済みのエツチング ４１はシステムから除去されるに先豆ってその陰唾を通して濾過されることにな る。この追加処理は処理エツチング剤からすべての銅を効果的に除去し、再使用 のための本質的に新しい性質をもつエツチング剤を供給する。

本発明の目的は低い金属成分をもつ溶液から金属を除去し、そして本質的に金属 を含まない清浄化された溶液を供するための新規で改善された方法および装置を 提供することにある。

で特に指摘され明白に特許請求されている。しかしながら本発明はその他の目的 および利点と共にその作業および機構に関し、図面と組み合わせて以下の詳細な 説明を参照することによう最もよ（評価され得るであろう。

図面の簡単な説明 第１図は本発明を具体化する金属回収システムの一次および二次の処理１を示す 略図、 第２図は第１図の線２−２の面に見られる第１図の二次槽の断面図、 第３図は第１図の線３−３の面に見られる第１図の二次槽の断面図、そして 第４図は第１図の二次哨について部分的な切除を行った部分等角図である。

図示した態様の詳細な説明 本発明を具体化し得ろシステムは第１図の略側面図に示されている。このシステ ム１ｏは一次処理槽１２と二次処理４１３からなっている。槽１２は側壁、端面 壁および底壁を有する容器からなる。槽１２は後に漕１３にも例示されるように 複数の交互にをった陽極と陰極（図示せず）を収納し得る。

慴の壁の内側はポリプロピレンのような電気絶縁性の物質で被覆される。この実 施例の目的のためにはその処理しようとする排出液（第２銅のアンモニウム塩化 物が考えられ得る）は導管１４を通して４１２に導入され、１１２から導管１５ を通して二次１１！１３に排出される。慴１２は単に１あるいはシステムを表わ すものでちるが、銅に富むエツチング液を銅量約２ｊｉｇまで減少させるもので ある。エツチング剤は一般に１３０　ン／ｌになったときに廃棄されるものと考 えられる。二次槽は一次槽１２からよりも、−次処理したエツチング剤のような 他の供給源からのエツチング剤を受け入れ得る。−次処理が離れた場所で行われ 得る。もしエツチング剤が約２Ｄ／ｌという低い金属濃度を有したものであれば エツチング剤は一次処理を受ける必要はない。

本発明は溶液が一次処理を受けたか否かに係りなく低金属量を有する溶液の清浄 化に適用される。

−次処理したエツチング剤は一次１’！１２から導管１５を守て二次処理１１３ に連続的に運ばれる。二次Ｎ１３はボ１７７’ｂピレンの被覆手段などにより・ 電気的に絶縁された内壁を有する容器から１っている。正のブスバー２５は二次 槽１３に垂下されている複数の陽極２６に電気的に結合されておシ、負のブスバ ー２７は陽極２６の自由端の下方の粉本銅のベンド２９内に伸びている複数の陰 極２８に電気的に結合している。

粉末鋼のベッドはＦ布３１で覆われた孔あき板３ｏの上に保持されている。孔あ き板３ｏもまた両側をポリプロピレンの被覆などによって電気的に絶縁されてい る。孔あき板３ｏは後記する手段により槽１２の底壁の上方に保持され、それで もって貯呈あるいは捕収室３２を形成している。

絶縁材でつくられた直立管３３は針基３２と通じている。板３゜は直立管３３が その中を通れるように切除されている。

次に陰極２８を示すための二次槽１２を通る断面図であるとこ直立壁３４および ３５を有する。ブスバー２５および２７は各々絶縁性の粂片３６および３７上に 保持されており、側壁３４および３５の上端に付着されている。を極担体３８α は後記するように陰極２８を保持している。担体３８αの一方の端は絶縁スリー ブ３９を受けている。従って４電性を有する陰極担体３８αは負のブスバー２７ と電気的に結合きれているが正のブスバー２５とは電気的に絶縁されている。

陰極２８は孔あき板３０および戸布３１に最も近い位置までベンド２９内に伸び ている。

孔あき板３０は底壁３１の上方でａ豹のキ搏盆せ訃ｔｒトス投−ス部材４０，４ １．４２および４３上に支持されているが、これら部材は実質的に電極の面に直 角に伸びている。部材４１と４２には後記するように孔があけられ、貯呈３２内 の溶液が直立管３３へ移動できるよう忙されている。側壁強化材４４と４５およ び底壁強化材４６は必要に応じて提供される。

第３図に示されるように各陽極２６は担体５２から垂下された複数の導電性部材 ４７〜５１からなる。担体５２は銅などの導電性部材で、その上に絶縁性のスリ ーブ５３を有し、負のブスバｚ−２７の上に載置される。陽極用の担体は従って 正のブスバー２５と電気的に接触し負のブスバー２７とは絶縁されている。図面 を単純にするため第３図では直立管３３を示していない。

次に第４図について説明する。第４図は図を簡単にするため３つの陽極と２つの 陰極のみを有する槽を示している。陽極担体５２の各々は間隔をおいた導電性の ロット５４と５５からなり、ロッドはその間に陽極２６をはさみ、槽中に垂下す る陽極を保持している。陰極担体３８αの各々は間隔をおいた導電性のロット１ ５６と５７からなり、そのロッド間に陰極２８をはさみ同時に陰極は槽中にそし て陰項ベツビ２９内に垂下されている。第４図に示されているように、孔あき板 ３０の支持部材４０〜４３は実質的に電極の面に直角に伸びている。支持部材４ １〜４２には孔があけられその中を処理された流体が流れることができるように なっている。追加的な板支持素子５８と５９はｆ！１１２の各端に付され板３０ を箱状に支持する１造を形成している。導管６２は下降して直立管３３中に伸び 、そして陰極ベンド２９を通して濾過された溶液をサイフオンあるいはポンプで 移動させ得るように壁３４を通して外方に伸びている。

粉末金属の陰５ベッド２９はその中に伸びた陰極を有し、本質的に無限の面積を 有する陰極を提供するもので二次１内の処理済み溶液中の金属をｌｐｐｍ以下Ｋ 以下減少せしめる効果を有する。

この結果印刷回路板エツチング剤の処理の場合、本質的に銅を含まない再使用に 適したエツチング剤となる。

本発明は、１０Ｘ４フィート×５フィート深さく　３．Ｉ　Ｘ　１．２　Ｘ　１ ．５ｍ深さ）の４つの一次槽の排出物を受け入れる４×４フィート×５フィート 深さく　１．２ｘ　１．２ｘ　１．５　ｍ　Ｒさ）の寸法の二次櫂を用いること により実兄された。

印刷回路板エツチング剤の処理の場合、陽極は炭素であり陰極は銅である。両槽 の電極間の間隔は３インチとされる。

１１３は清浄な陰極について約１アンペア／平方インチ（１５，５Ａ／ｄＡ２） の電流密度で作業される。電圧は２％な（・し３％ボルトである。溶液中の金属 の濃度が低いので槽１３では低い電流密度が用いられる。１１３内のベンド２９ 上方の銅の濃度は約５０ｐｐｍである。

二次処理１中のベッド上方の陰極は溶液の銅の量を約５０ないし１１００ｐｐに 減少させる。陰極ベンドは溶液の銅量をｌｐｐｍ以下にまで減少させる。これら の作業が別々の段階すなわち二次および三次の段階で、二次段階は懸吊されてい る陽極と陰極について行われ、また三次段階は陽極と銅粉の陽極ベッドについて 行われ得ることが想像され得る。

金属を除去する必要のある溶液が粉末として析出し得る約−１００ｐｐｍまたは それ以下の金属を含むならば、この溶液は直接陽極と金属粉の陰極ベッドについ て行われる三次段階に相当する個所に導入され得る。

二次１１２中の陰極ベッド２９は初め約６インチ（１５２，４ｍｇ）深さのとこ ろに設けられ、陰極素子２８はほとんど孔あき板３０のところまで伸びた寸法を 有している。銅のベッド２９が陽極に接近して設けられている場合は銅はベッド ２９からポンプで汲み出されて約６インチ（１５２，４ｍｍ）の深さのベントゞ になるようにされる。

作業に際し、−次槽は１日当りの予定された量の金属を除去するように電解液の 流速と金属の濃度が考慮される。−次および二次の慴の電流密度は処理しようと するエツチング４ｊの金属量を考慮して選択される。電流密度は溶液中の金属の 濃度が変るにつれて変動し得る。

本発明をｚ＞ｙｚの銅量をもつ第２銅のアンモニウム塩化物の印刷回路板エツチ ング剤からの銅の除去との関係から説明してきたが、本発明は金属量が比較的低 く、たとえばニッケルやカド＼ウムなどのように金属が粉末状で陰極上に析出し 得る場合に溶液から金属を除去するのに役立ち得るものである。

エツチング剤が硫酸銅のように酸性の場合は鉛陽価が用いられる。液流出！１２ 中の銅の濃度は好ましくは２Ｄ／ｅまたはそれ以下に保持される。

従って示された本発明の目的はこれまでの説明から明らかにされたものと同様効 率的に達せられることがわかるであろう。

本発明の好ましい実施態様を開示の目的のために示したが、その他の実施態様と 同様に開示された発明の実施態様の変更は当業界の技術者には想到し得ることで あろう。従って付された特許請求の範囲は、本発明のすべての実施態様および本 発明の精神と範囲を逸脱しない開示態様への変更をカバーしようとするものであ る。

ＪＦｉＧ４ 国ＶＡ！Ｉｌ量報告

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. １．側壁と底壁を有し、そしてその中に交互に垂下された陽極と陰極とを有して おり、前記陰極が陽極の下方にまで垂下されている電槽を用意すること、前記電 槽の底壁上方の孔あき部材上に粉末金属のベツドを設けて、前記ベツドの下方に 貯室ができるようにし、そして前記ベツドを通して流体がろ過できるようになし 、前記陰極が前記ベツドの中に伸びているようにすること、金属を含む溶液を前 記電槽内に導入し、前記陽極と陰極に電気的にエネルギー付与して前記電槽内で 電解を行わせ前記ベツドに陰極電位を与え、それにより金属を前記陰極と前記ベ ツト上に析出させること、および溶液を前記貯室から除去することからなる比較 的低い金属量を有する溶液から金属を除去する方法。
2. ２．処理される溶液が第２銅または第１銅のアンモニウム塩化物であり、陽極は 炭素でそして陰極は銅である請求の範囲第１項に記載の方法。
3. ３．処理される溶液が硫酸銅であり、陽極が鉛そして陰極が銅である請求の範囲 第１項に記載の方法。
4. ４．溶液がカドミウムを含むものである請求の範囲第１項に記載の方法。
5. ５．溶液がニツケルを含むものである請求の範囲第１項に記載の方法。
6. ６．前記ベツドの金属が溶液中の金属と同じものである請求の範囲第１項に記載 の方法。
7. ７．溶液から金属を除去し、比較的低い金属量の溶液とする一次電槽を用意する こと、金属含有液を前記一次電槽に導入すること、側壁と底壁を有し、そしてそ の中に交互に伸びている陽極と陰極を有し、前記陰極が前記陽極の下方にまで伸 びている二次電槽を用意すること、前記底壁上方に孔あき部材を配置し、前記孔 あき部材と底壁間に貯室を構成させること、前記部材上に前記二次電槽の陰極と 接触する金属のベツドを設けること、前記一次電槽から前記二次電槽に、前記の 処理をされた溶液を差し向けること、前記二次電槽内の前記陽極と陰極に電気的 にエネルギーを付与して前記二次電槽内に電解を行わせること、前記貯室から溶 液を抽出すること、および周期的に前記電槽から金属を除去することからなる電 解によつて溶液から金属を除去する方法。
8. ８．処理される溶液が第２銅または第１銅のアンモニウム塩化物であり、陽極は 炭素で、そして陰極が銅であるところの請求の範囲第７項に記載の方法。
9. ９．処理される溶液が硫酸銅であり、陽極が鉛で、そして陰極が銅であるところ の請求の範囲第７項に記載の方法。
10. １０．溶液がカドミウムを含むところの請求の範囲第７項に記載の方法。
11. １１．溶液がニツケルを含むところの請求の範囲第７項に記載の方法。
12. １２．前記ベツドの金属が溶液の金属と同じものであるところの請求の範囲第７ 項に記載の方法。
13. １３．溶液中の金属の濃度が比較的低い場合に電解によつて溶液から金属を除去 するための電槽であつて、側壁と底壁を有し、前記槽内に交互に垂下されている 複数の陽極と陰極を有し、前記槽内の前記底壁上方に孔あき板を有して貯室を構 成し、前記板上に粉末金属のベツドを有し、前記粉末金属が溶液から除去しよう とする金属と同じであり、前記陰極が前記陽極の下方の前記ベツド内に伸びてお り、そして前記貯室から溶液を除去する手段を有しているところの金属を除去す るための電槽。
14. １４．側壁と底堅およびその中に交互に垂下する陽極と陰極を有し、前記陰極が 陽極の下方にまで垂下している電槽を用意すること、前記電槽の底壁の上方に配 置した孔あき部材上に粉末金属のベツドを設けて前記ベツド下方に貯室を設け、 前記ベツドを通して流体がろ過されるようになし、前記ベツドの金属は溶液から 除去しようとする金属と同じものであり、前記陰極が前記ベツド内に伸びるよう になすこと、金属を含む溶液を前記電槽内に導入し、前記陽極と陰極に電気的に エネルギー付与して前記電槽内に電解を起させ、そして前記ベツド上に陰極電位 を構成させ、それにより前記陰極上と前記ベツド上に金属を析出させること、お よび前記貯室から溶液を除去することからなるとこるの比較的低い金属量を有す る溶液から金属を除去する方法。
15. １５．処理される溶液が第２銅または第１銅のアンモニウム塩化物で、陽極が炭 素で、そして陰極が銅であるところの請求の範囲第１４項に記載の方法。
16. １６．処理される溶液が硫酸銅で、陽極が鉛で、そして陰極が銅であるところの 請求の範囲第１４項に記載の方法。
17. １７．溶液がカドミウムを含んでいるところの請求の範囲第１４項に記載の方法 。
18. １８．溶液がニツケルを含んでいるところの請求の範囲第１４項に記載の方法。