JPS6219498B2 - - Google Patents

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JPS6219498B2
JPS6219498B2 JP58082136A JP8213683A JPS6219498B2 JP S6219498 B2 JPS6219498 B2 JP S6219498B2 JP 58082136 A JP58082136 A JP 58082136A JP 8213683 A JP8213683 A JP 8213683A JP S6219498 B2 JPS6219498 B2 JP S6219498B2
Authority
JP
Japan
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metal
solution
liquid
gallium
stock solution
Prior art date
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Expired
Application number
JP58082136A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS59208031A (en
Inventor
Hitoshi Masuda
Takamichi Ishibashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dowa Holdings Co Ltd
Original Assignee
Dowa Mining Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Dowa Mining Co Ltd filed Critical Dowa Mining Co Ltd
Priority to JP58082136A priority Critical patent/JPS59208031A/en
Publication of JPS59208031A publication Critical patent/JPS59208031A/en
Publication of JPS6219498B2 publication Critical patent/JPS6219498B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、ガリウム(Ga)およびインジウム
(In)を低濃度で含み、ガリウムおよびインジウ
ム以外の金属類を比較的多量に含有するGaおよ
びIn微量含有物質(固体や澱物の場合もあれば液
体の場合もある)から金属Gaおよび金属Inの両
者を収率よくかつ経済的有利に分離採取する方法
に関する。 ガリウムおよびインジウムは各種の金属製錬プ
ロセスやその他の化学的処理工程から出る澱物や
煙灰あるいは液中に低濃度で分布して含有されて
くる場合があり、このような澱物や液がガリウム
およびインジウムの採取源として大きな役割をも
つている。しかし、この種の澱物や液は低濃度の
ガリウムおよびインジウムに比べ、極めて多量の
ガリウムおよびインジウム以外の金属類、例えば
Fe、Al、Zn、As、Naおよびその他の金属類を含
有していのが通常である。 このようなガリウムおよびインジウム源からガ
リウムおよびインジウムを採取する方法として、
従来から提案されまた実施された商業的方法の概
要を述べると、その主流は以下の如くであつた。 まず、金属ガリウムの工業的な採取は、主とし
てアルミニウム製錬廃液または亜鉛製錬残渣から
行われていた。アルミニウム製錬廃液からの場合
は、バイヤー法によつてボーキサイトを処理して
得た溶液からアルミナの結晶を晶出させ、このア
ルミナの結晶を濾別したあとの濾液であるアルミ
ナ酸ソーダ溶液を対象とし、 (1) この溶液に炭酸ガスを吹き込んで(またはア
ルカリ剤添加による中和によつて)この溶液中
に微量に含まれるガリウムを粗水酸化物の形で
分離する方法、 (2) この溶液を、水銀陰極を用いてガリウムの電
解を行い、金属水銀との混合物としてガリウム
を分離する方法、が実施されていた。 また、亜鉛製錬残渣からの場合には、亜鉛焼
鉱を硫酸で浸出したいわゆる亜鉛浸出残渣(湿
式亜鉛製錬法の場合)あるいは還元剤を加えて
亜鉛精鉱をばい焼して亜鉛を蒸溜採収した残渣
(乾式亜鉛製錬の場合)を対象とし、 (3) この残渣を強酸または還元性雰囲気で酸浸出
あるいはアルカリ浸出して得たガリウム含有溶
液を中和し、生成したガリウムを含む粗水酸化
物を濃塩酸で溶解して塩酸溶液とし、この溶液
より溶媒抽出法によつて液―液抽出することに
よりガリウムを濃縮する方法等が行われたりし
ていた。 しかし、(1)の水酸化物による分離法では、非常
に濾過が困難な操作を必要とすると共に、Fe、
CuおよびAl等が多量に共存している場合には、
これらの水酸化物が多量に生成して処理操作が煩
雑化し、得られるガリウムも他金属が多くなつて
これらの金属の分離が期待できない。また、(2)の
水銀陰極での電解法では、ガリウム濃度が低い溶
液や有機物が混入する溶液では電流効率低下の点
からこの方法を採用出来ないという基本的な問題
の他に、水銀の損失も考慮に入れなければならな
い。そして、(3)の溶媒抽出法ではこれを適用する
溶液を予め前処理(中和法や濃アルカリ溶解法)
してガリウムを濃縮しなければ実効があがらず、
亜鉛製錬残渣の如くFe、Al、Cu、Zn等が多量に
存在するものは、このような前処理に大きな負担
がかかり、工業的に採用するのに難点がある。 一方、インジウムの工業的採取には、各種のプ
ロセスから発生するIn微量含有の弱酸性溶液を対
象とし、 (1) この弱酸性溶液よりInを硫化物として沈澱さ
せる方法、 (2) この弱酸性溶液よりInを水酸化物として沈澱
させる方法、 (3) この弱酸性溶液に金属Zn、Cd、Alなどを添
加してInを置換析出させる方法、 (4) この弱酸性溶液から溶媒抽出法によつてInを
回収する方法、等があり、 また、亜鉛製錬、銅製錬などで生成する焼
鉱、煙灰、粗鉛合金等のIn含有の固体状原料を
対象として、 (5) これらを硫酸で処理し、得られたIn含有溶液
を、硫化水素処理および水酸化処理したあと、
金属ZnまたはAlによりInを置換析出させる方
法、等が実施化されたりしている。 しかし、(1)や(2)の方法では、Cu、Fe、Zn、
As、Alなどが多量に共存している場合には、沈
澱物が多量に生成すると共に処理操作が煩雑にな
り、他金属との分離が期待できない。また、(3)の
方法では、添加金属より貴な金属が共存している
場合にはその金属とInの分離が不可能である。こ
の点、(4)の溶媒抽出法はその溶媒によつてはInの
選択的分離ができるものもあり、長所もあるが、
ある特定の金属とInとの分離には有効であつて
も、全ての金属からInを分離するのに有効なもの
はなく、多種の金属を含む溶液からInを分離濃縮
する場合には他金属の性質を考慮して前処理に大
きな負担がかかることになる。また(5)の方法の場
合には、Cu、Fe、Zn、As、Alなどを多量に含ん
でいる物質を処理して得た溶液から微量のInを分
離するのであるから、数多くの分離方法を組合せ
なければならず、結局、従来にあつては、どのよ
うな方法も工程が複雑かつ煩雑となり、経済的な
方法はなかつたといつても過言ではない。 とりわけ、微量のGaおよびInとともに比較的
多量の他の金属を含有する原料から、効率的に
GaおよびInの両者を分離回収する商業的方法
は、未だ確立されていない。 本発明は、このような従来のGaおよびIn金属
分離採取上の問題の解決を目的としてなされたも
ので、この目的において本発明者らは種々の試験
研究を重ねた結果、ここに、以上に詳述した如き
従来のGaまたはInを工業的に採取する場合のそ
の実質上全ての採取原料を対象原料とすることが
できかつ各種従来法の既述のごとき問題を一挙に
解決できる。GaおよびIn微量含有物質からの金
属GaおよびInの商業的分離採取法を確立するこ
とができた。 かくして、本発明は、GaおよびInを微量含有
する固形物質を酸で溶解して得た、または金属の
製錬工程その他の化学プロセスから液状で発生し
た微量のGaおよびInならびに比較的多量の他の
金属を含有する液を処理原液とし、この処理原液
を、GaおよびInを選択的に吸着可能なPH値のも
とでキレート性イオン交換樹脂の層に通液させる
第一工程、 第一工程を経た該樹脂を鉱酸で処理して樹脂吸
着物質を溶離する第二工程、 得られた溶離液中に溶存するInを、Inより卑な
金属を用いて金属Inを置換析出させる金属In析出
工程、 前記の金属In析出工程で金属Inを採取したあと
の液を、まずPHを10以上にして生成した固形分を
分離除去し、次いでPHを5〜8にして生成した固
形分を分離回収し、当該固形分を溶解したアルカ
リ性溶液から電解採取により金属Gaを得る金属
Ga電解採取工程 からなるGaおよびIn微量含有物質からの金属Ga
およびInの分離採取法を提供する。 〔第一工程〕 この第一工程は、GaおよびInを微量含有する
固形物質を酸で溶解した液、または金属の製錬工
程その他の化学プロセスから液状で発生するGa
およびIn微量含有液を処理原液とし、この処理原
液をGaおよびInを選択的に吸着可能なPH値のも
とでキレート性イオン交換樹脂の層に通液させる
工程である。ここで、GaおよびInを微量含有す
る固形物質としては、ボーキサイト、ゲルマナイ
ト、亜鉛鉱等の原料鉱物そのもの、あるいはこれ
らまたは他の鉱物の製錬過程から発生する煙灰、
製錬残渣類、石炭灰など、を指し、Zn、Fe、
Al、As、Ni、Cd、等の少なくとも2種以上がGa
やInの数10〜数100倍もしくはそれ以上含有する
物質群を指しており、従来より、Ga、In採取源
として使用されていたものはもとより、従来の技
術では経済的に採取できなかつたようなGa、In
を微量含有するものも含まれる。また、金属の製
錬工程その他の化学プロセスから液状で発生する
GaおよびIn微量含有液とは、GaやInの採取を主
目的とするのではない金属の製錬や化学プロセス
の過程の中において、メイン物質も含むがGa、
Inも微量に含む液、例えばメイン金属電解精製用
の電解液など、あるいはメイン物質は殆ど除去さ
れてはいるが他の金属イオン類を多量に含むと共
に微量のGa、Inも同伴しているような二次液や
廃液に類するもの、等を指している。 このような、各所で発生するGa、In微量含有
物質(固形状のものもあれば、液状のものもあ
る)を本発明では処理対象とするのであるが、固
形状のものの場合には、これを酸で処理する。こ
の酸としては、コスト的に安価な硫酸を用いるの
がよい。そのさい、この硫酸浸出後の遊離硫酸濃
度が10(g/)以上となるように、常温、常圧
で一段浸出を行い、濾過分離して浸出液(本発明
でいう処理原液)を採取すればよい。 本発明で使用する処理原液は、このようにして
GaおよびInを微量含有する固形物質を酸で溶解
した液、または金属の製錬工程その他の化学プロ
セスから液状で発生するGaまたはIn微量含有液
であるが、GaおよびInがそれぞれ0.01〜1(g/
)程度含まれ、このGaおよびIn以外の金属イ
オン、例えば、Zn、Fe、Al、As、Ni、Cd等の金
属イオンが単独または合計で2〜70(g/)も
しくはそれ以上共存する液である。 第一工程では、この処理原液を、GaおよびIn
を選択的に吸着可能なPH値のもとでキレート性イ
オン交換樹脂の層に通液させる。ここで使用する
キレート性イオン交換樹脂は、例えば一般式、 ただし、Mはアルカリ金属または水素、R1
よびR2は水素または炭素数1〜3のアルキル基
である。 で示されるフエノール化合物とフエノール類およ
びアルデヒド類とを架橋三次元化してなるキレー
ト樹脂を用いることができる。このような樹脂自
体は、例えば特開昭54―121241号公報において酸
性電気亜鉛メツキ浴中の鉄イオン濃度を低減でき
るイオン交換樹脂として知られており、またユニ
セレツクUR―50なる登録商標でユニチカ株式会
社製から市販されている。このようなキレート性
イオン交換樹脂(とくにアミノカルボン酸基を有
するキレート性イオン交換樹脂)が、Ga、In以
外の多種金属イオンを極めて多量に含む液から、
GaとInを選択的に吸着できる能力を有すること
が判明したのであるが、この場合にその処理原液
のPH値が1.0〜4.0好ましくは、2.0〜3.0になるよ
うに調整する。既述のように、硫酸浸出液を処理
原液とする場合には、このPH値を満足した液をそ
のまま得ることが可能であり、また処理原液が
元々このPH値の酸性液として金属の製錬工程や化
学プロセスから得られる場合には、ことさらこの
PH値調整を行わなくてもよい。 なお、この処理原液中に三価の鉄イオンが共存
する場合には、亜硫酸ガスや重亜硫酸ソーダ等の
還元剤によつてこれを二価の鉄イオンに予め還元
しておくのがよい。該樹脂への処理原液の通液に
あたつては、この樹脂を充填した交換塔に空間速
度(以下単に、S.Vと呼ぶことがある)が5.0以
下、好ましくは0.5〜1.5となるような速度で通液
する。これによつて処理原液中のGaおよびInだ
けがこの樹脂に選択的に吸着される。そのさいの
樹脂への接触温度としては10〜50℃、好ましくは
35〜45℃が適当である。 第1図は、処理原液のPH値と該樹脂へのGaお
よびInの吸着量との関係を示したもので、該キレ
ート性イオン交換樹脂を充填した交換塔に処理原
液をS.V5.0以下で通液したときのデータであるが
PH値が1.0〜4.0でGaとInが共によく吸着すること
がわかる。 また、第2図は、亜鉛、鉄、アルミニウムをそ
れぞれ10〜20(g/)含有するガリウムまたは
インジウム微量含有の硫酸酸性溶液をPH2.8に調
整し、亜硫酸水素ナトリウムを添加して溶液の還
元性を保つた後、S.V1.0で該キレート性イオン交
換樹脂に通液した場合の通液量と貫流点との関係
を示したもので、これよりガリウムまたはインジ
ウムが所定の条件でこの混合溶液から選択的に該
樹脂に吸着されることがわかる。 〔第二工程〕 第二工程は、第一工程を経た該樹脂を鉱酸で処
理して樹脂吸着物質を溶離する工程である。既述
のように、第一工程において、この樹脂には、
GaおよびInイオンが他の金属イオンとは選択さ
れて吸着する。これを溶離するには、鉱酸例えば
硫酸または塩酸を使用して簡単に行うことができ
る。硫酸の場合には、1〜6N好ましくは3〜
4N、塩酸の場合には、1〜6N好ましくは2〜3N
の濃度のものを使用するとよい。この溶離によ
り、Ga、In以外の金属イオン濃度が低く、Gaお
よびInをそれぞれ0.01〜1(g/)程度もしく
はそれ以上含有するGaおよびIn含有溶液を得る
ことができる。 この溶離液を得たならば、これを先の処理原液
からの吸着工程(第一工程)と同様に、この溶離
液のPH値を1.0〜4.0好ましくは2.0〜3.0に調整し
たうえ、必要に応じて還元剤により三価の鉄イオ
ンを二価の鉄イオンに還元し、前記吸着工程で使
用したのと同じキレート性イオン交換樹脂の層
(この樹脂を充填した交換塔)にS.V5.0以下好ま
しくはS.V1.0〜3.0で通液することによつて、こ
の樹脂にGa、Inを再びに吸着させ、これを再び
鉱酸で溶離するという工程を繰り返すことによつ
て、溶離液中のGa、In以外の金属イオン濃度を
一層低下させることができる。この繰り返し溶離
に使用する鉱酸としては、先の場合と同様に、例
えば硫酸の場合には、1〜6N好ましくは3〜
4N、塩酸の場合には、1〜6N好ましくは2〜3N
の濃度のものを使用することができ、この溶離液
中のGa、Inの濃度は、0.1〜50(g/)といつ
た極めて高い濃度とすることができる。そして、
この溶離液中のGaおよびIn以外の金属イオンは
極めて微量となり、GaおよびInだけが分離濃縮
される。 第3図は、第2図の場合に得られた溶離液のPH
を2.8に調整した後、S.V2.0で該キレート性イオ
ン交換樹脂の層に通液したときの通液量と貫流点
との関係を示したものである。同図からGa、In
選択的にこの樹脂に吸着され、溶離液中には
Ga、Inが濃縮されると共に、これ以外の金属イ
オン濃度が低下することがわかる。 第4図は、前記の溶離液から該樹脂に吸着され
たガリウムおよびインジウムを2Nの塩酸で溶離
した場合の溶離曲線を示している。 次いで、本発明方法においては、第二工程で得
られた溶離液中に溶存するInを、Inより卑な金属
を用いて金属Inを液から置換析出させることによ
つて、インジウムスポンジを採取する。すなわち
溶離液の酸濃度によつては、これを鉱酸、例えば
硫酸または塩酸でPHが2.0以下とし、この酸性溶
液に粉状または板状の亜鉛やアルミニウム等のIn
より卑な金属をInに対して1〜3当量添加するこ
とによつて、インジウムスポンジを得る。そのさ
い、この置換析出の前、より具体的には、PH調整
の前に、液中に硫化水素ガスを予め吹き込むこと
によつてインジウム以外の金属分を沈澱させ、こ
れを液から濾別する処方を採れば、液の浄化を簡
便に行うことができ、これによつて置換析出工程
におけるインジウムスポンジの純度を高めること
ができる。この採取されたスポンジ状のインジウ
ムは、必要に応じてこれを溶融して陽極に鋳造し
これを電解精製に供すれば、一層高純度のIn金属
を得ることができる。 In置換析出後の尾液には、まず、アルカリ剤を
加えてPHを10以上とし、鉄などのGa以外の金属
の澱物を生成させてこれを濾別したあと、その濾
液を硫酸でPH5〜8に逆中和してGa水酸化物の
沈澱を生成させ、これを濾別したあと再びこの
Ga水酸化物を水酸化ナトリウムに溶解してGa電
解液として液中のGaを電解採取法によつて金属
Gaを採取する。第5図に液のPHと、Ga水酸化物
の沈澱率との関係を示したが、PH値が4〜8の範
囲ではGaはよく沈澱するがこれにより低くても
あるいは高くてもGaは溶解することがわかる。
従つて、例えば鉄イオンが共存する場合には(同
図に示すように鉄はPH値が5以上で沈澱するか
ら)、溶離液にアルカリ剤を添加してPH値を10以
上とすることによつて(その過程でGaが一旦沈
澱しても再溶解する)水酸化鉄の沈澱を生成させ
てこれを濾別したあと、その液に例えば硫酸を加
えてPH値5〜8に逆中和することによつてGa水
酸化物の沈澱を生成させてこれを濾別すると、溶
離液中に同伴した鉄イオンを分離除去できると共
にGaの濃縮ができるのである。 これによつて、後記実施例に示すように、高純
度の金属Gaを極めて高い収率で採取することが
できる。 以上説明したように、本発明によると、従来よ
り様々な問題があつたGaおよびInの分離採取法
に代わる、経済的で且つ処理対象原料が広範囲に
まで拡張された高収率のGaおよびInの商業的分
離採取法が提供される。 以下、実施例をあげ、本発明をさらに具体的に
説明するが、実施例で使用したキレート性イオン
交換樹脂は、ユニセレツクUR―50(ユニチカ株
式会社の登録商標)である。なお、このものは、
前記一般式の化合物としてM、R1およびR2がい
ずれも水素である化合物を、前記フエノール類と
してフエノールおよび前記アルデヒド類としてホ
ルムアルデヒドで架橋三次元化して得られる。 実施例 本例は、第1表にその組成を示すように、
Zn、Al、Feを多く含み、Ga、Inを微量含有する
製錬中間工程の物質を原料として、これからGa
およびInを分別回収した例を示す。
The present invention is directed to materials containing trace amounts of Ga and In (sometimes solid or precipitated, sometimes liquid This invention relates to a method for separating and extracting both metallic Ga and metallic In with good yield and economically advantageous. Gallium and indium may be distributed at low concentrations in sludge, smoke, or liquids from various metal smelting processes and other chemical processing processes, and these sludges and liquids may contain gallium. It also plays a major role as a source of indium. However, compared to low concentrations of gallium and indium, this type of sludge and liquid contains extremely large amounts of metals other than gallium and indium, such as
It usually contains Fe, Al, Zn, As, Na and other metals. As a method of extracting gallium and indium from such gallium and indium sources,
An overview of the commercial methods that have been proposed and implemented so far is as follows. First, industrial extraction of metallic gallium has mainly been carried out from aluminum smelting waste liquid or zinc smelting residue. In the case of waste water from aluminum smelting, alumina crystals are crystallized from a solution obtained by processing bauxite using the Bayer process, and the filtrate after filtering out the alumina crystals is a sodium aluminate solution. (1) A method of separating trace amounts of gallium contained in this solution in the form of crude hydroxide by blowing carbon dioxide into this solution (or neutralizing it by adding an alkali agent), (2) This method A method has been implemented in which gallium is electrolyzed in a solution using a mercury cathode, and gallium is separated as a mixture with metallic mercury. In addition, in the case of zinc smelting residue, zinc leaching residue is produced by leaching zinc burnt ore with sulfuric acid (in the case of wet zinc smelting method), or by adding a reducing agent and burning zinc concentrate to distill zinc. (3) Neutralize the gallium-containing solution obtained by acid leaching or alkali leaching of this residue in a strong acid or reducing atmosphere to obtain a gallium-containing solution containing the generated gallium. A method has been used in which crude hydroxide is dissolved in concentrated hydrochloric acid to obtain a hydrochloric acid solution, and gallium is concentrated by performing liquid-liquid extraction from this solution using a solvent extraction method. However, the separation method using hydroxide (1) requires a very difficult filtration operation, and also requires a very difficult filtration operation.
When large amounts of Cu, Al, etc. coexist,
These hydroxides are produced in large quantities, making the processing operations complicated, and the resulting gallium also contains many other metals, making separation of these metals difficult. In addition, with the electrolysis method using a mercury cathode (2), in addition to the basic problem that this method cannot be used in solutions with low gallium concentration or solutions containing organic substances, due to the drop in current efficiency, there is also a loss of mercury. must also be taken into account. In the solvent extraction method (3), the solution to which this is applied is pretreated (neutralization method or concentrated alkali dissolution method).
Unless the gallium is concentrated, it will not be effective.
For materials such as zinc smelting residues, which contain large amounts of Fe, Al, Cu, Zn, etc., such pretreatment requires a large burden, making it difficult to use them industrially. On the other hand, industrial extraction of indium involves the use of weakly acidic solutions containing trace amounts of In generated from various processes. (3) Adding metals such as Zn, Cd, Al, etc. to this weakly acidic solution to precipitate In as a hydroxide; (4) Solvent extraction method from this weakly acidic solution. Therefore, there are methods to recover In, etc.; After treating the resulting In-containing solution with hydrogen sulfide and hydroxide,
A method of substituting and precipitating In with metal Zn or Al has been implemented. However, in methods (1) and (2), Cu, Fe, Zn,
If large amounts of As, Al, etc. coexist, a large amount of precipitates will be formed and the processing operations will be complicated, making it impossible to expect separation from other metals. Furthermore, in method (3), if a metal more noble than the additive metal coexists, it is impossible to separate the metal and In. In this respect, the solvent extraction method (4) has some advantages, as it can selectively separate In depending on the solvent used.
Although it is effective for separating In from a certain metal, it is not effective for separating In from all metals, and when separating and concentrating In from a solution containing various metals, other metals are used. Considering the nature of the process, a large burden will be placed on preprocessing. In addition, in the case of method (5), a trace amount of In is separated from a solution obtained by processing a substance containing a large amount of Cu, Fe, Zn, As, Al, etc., so there are many separation methods. It is no exaggeration to say that there was no economical method, as all conventional methods had complicated and complicated processes. In particular, from raw materials containing trace amounts of Ga and In as well as relatively large amounts of other metals,
A commercial method for separating and recovering both Ga and In has not yet been established. The present invention was made with the aim of solving such problems in the conventional separation and collection of Ga and In metals.For this purpose, the present inventors have conducted various tests and researches, and hereby, the above-mentioned findings have been made. Substantially all the raw materials used in the conventional industrial extraction of Ga or In as described in detail can be used as the target raw materials, and the problems described above in various conventional methods can be solved at once. We were able to establish a commercial separation and collection method for metallic Ga and In from materials containing trace amounts of Ga and In. Thus, the present invention is capable of dissolving trace amounts of Ga and In and relatively large amounts of other materials obtained by dissolving solid materials containing trace amounts of Ga and In with acids, or generated in liquid form from metal smelting and other chemical processes. A first step in which a solution containing metals is used as a treatment stock solution, and this treatment stock solution is passed through a layer of chelating ion exchange resin at a pH value that allows selective adsorption of Ga and In. A second step of treating the resin with a mineral acid to elute the resin-adsorbed substance; a metal In precipitation step in which the In dissolved in the obtained eluent is precipitated by replacing the metal In with a metal less noble than In. Process: First, the pH of the liquid after collecting the metal In in the metal In precipitation step is set to 10 or higher to separate and remove the solid content produced, and then the pH is adjusted to 5 to 8 to separate and recover the produced solid content. Metal Ga is obtained by electrowinning from an alkaline solution in which the solid content is dissolved.
Metallic Ga from materials containing trace amounts of Ga and In through Ga electrowinning process
Provides a method for separating and collecting In and In. [First step] This first step is performed using a liquid obtained by dissolving a solid material containing trace amounts of Ga and In with an acid, or using Ga generated in liquid form from a metal smelting process or other chemical process.
In this step, a solution containing a small amount of In is used as a treatment stock solution, and this treatment stock solution is passed through a layer of chelating ion exchange resin at a pH value that allows selective adsorption of Ga and In. Here, solid substances containing small amounts of Ga and In include raw material minerals themselves such as bauxite, germanite, and zinc ore, or smoke ash generated from the smelting process of these or other minerals.
Refers to smelting residues, coal ash, etc., including Zn, Fe,
At least two or more of Al, As, Ni, Cd, etc. are Ga
It refers to a group of substances that contain tens to hundreds of times or more than Ga and In, and not only those that have traditionally been used as sources for collecting Ga and In, but also those that cannot be economically extracted using conventional techniques. Ga, In
This also includes those containing trace amounts of. It is also generated in liquid form from metal smelting and other chemical processes.
A liquid containing trace amounts of Ga and In is used in metal smelting and chemical processes whose main purpose is not to collect Ga or In, but it also contains the main substances, such as Ga, In, etc.
Liquids that also contain trace amounts of In, such as electrolytic solutions for electrolytic refining of main metals, or liquids that have almost all of the main substances removed but contain large amounts of other metal ions and trace amounts of Ga and In. It refers to things similar to secondary liquids and waste liquids. The present invention targets these materials containing small amounts of Ga and In (some solid and some liquid) that are generated in various places. treated with acid. As this acid, it is preferable to use sulfuric acid, which is inexpensive. At that time, one step of leaching is performed at normal temperature and pressure so that the free sulfuric acid concentration after leaching with sulfuric acid is 10 (g/) or more, and the leachate (treated stock solution in the present invention) is collected by filtration. good. The processing stock solution used in the present invention is thus prepared.
A liquid containing a trace amount of Ga and In dissolved in an acid, or a liquid containing a trace amount of Ga or In generated from a metal smelting process or other chemical process. g/
), and metal ions other than Ga and In, for example, metal ions such as Zn, Fe, Al, As, Ni, Cd, etc. coexist singly or in total at 2 to 70 (g/) or more. be. In the first step, this treatment stock solution is mixed with Ga and In.
The solution is passed through a layer of chelating ion exchange resin at a pH value that allows selective adsorption. The chelating ion exchange resin used here has the general formula, for example: However, M is an alkali metal or hydrogen, and R 1 and R 2 are hydrogen or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. A chelate resin obtained by three-dimensionally crosslinking the phenol compound represented by the above with phenols and aldehydes can be used. Such resin itself is known as an ion exchange resin capable of reducing the concentration of iron ions in acidic electrogalvanizing baths, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-121241, and is also known as an ion exchange resin that can reduce the concentration of iron ions in acidic electrogalvanizing baths. It is commercially available from the company. Such a chelating ion exchange resin (particularly a chelating ion exchange resin having an aminocarboxylic acid group) can be used to remove liquids containing extremely large amounts of various metal ions other than Ga and In.
It has been found that it has the ability to selectively adsorb Ga and In. In this case, the pH value of the treated stock solution is adjusted to 1.0 to 4.0, preferably 2.0 to 3.0. As mentioned above, when using sulfuric acid leachate as a processing stock solution, it is possible to obtain a solution that satisfies this PH value as is, and the processing stock solution is originally used as an acidic solution with this PH value during the metal smelting process. This is especially true when obtained from chemical processes such as
There is no need to adjust the PH value. If trivalent iron ions coexist in this treatment stock solution, it is preferable to reduce them to divalent iron ions in advance using a reducing agent such as sulfur dioxide gas or sodium bisulfite. When passing the treatment stock solution through the resin, the exchange tower filled with the resin should be fed at a rate such that the space velocity (hereinafter sometimes simply referred to as SV) is 5.0 or less, preferably 0.5 to 1.5. Pass the liquid through. As a result, only Ga and In in the treatment stock solution are selectively adsorbed to this resin. At that time, the contact temperature to the resin is 10 to 50℃, preferably
A temperature of 35 to 45°C is suitable. Figure 1 shows the relationship between the PH value of the treated stock solution and the amount of Ga and In adsorbed onto the resin. The data when passing fluid is as follows.
It can be seen that both Ga and In are well adsorbed when the pH value is 1.0 to 4.0. In addition, Figure 2 shows that an acidic sulfuric acid solution containing a trace amount of gallium or indium containing 10 to 20 (g/) each of zinc, iron, and aluminum is adjusted to pH 2.8, and sodium hydrogen sulfite is added to reduce the solution. This figure shows the relationship between the amount of liquid passed through the chelating ion exchange resin at S.V1.0 after maintaining its properties and the flow point. It can be seen that the mixed solution is selectively adsorbed by the resin. [Second Step] The second step is a step of treating the resin that has undergone the first step with a mineral acid to elute the resin-adsorbed substance. As mentioned above, in the first step, this resin contains:
Ga and In ions are selectively adsorbed from other metal ions. This can be easily eluted using mineral acids such as sulfuric acid or hydrochloric acid. In the case of sulfuric acid, 1 to 6N, preferably 3 to 6N
4N, in the case of hydrochloric acid, 1 to 6N, preferably 2 to 3N
It is recommended to use one with a concentration of By this elution, it is possible to obtain a Ga- and In-containing solution that has a low concentration of metal ions other than Ga and In, and contains Ga and In, respectively, on the order of 0.01 to 1 (g/) or more. Once this eluent has been obtained, adjust the pH value of this eluent to 1.0 to 4.0, preferably 2.0 to 3.0, in the same way as in the previous adsorption step from the treated stock solution (first step), and then adjust the pH value as necessary. Accordingly, trivalent iron ions are reduced to divalent iron ions using a reducing agent, and S.V5. 0 or less, preferably S.V 1.0 to 3.0, Ga and In are adsorbed onto this resin again, and this is eluted by repeating the process of eluting with mineral acid again. The concentration of metal ions other than Ga and In in the liquid can be further reduced. As in the previous case, the mineral acid used for this repeated elution is, for example, sulfuric acid, 1 to 6N, preferably 3 to 6N.
4N, in the case of hydrochloric acid, 1 to 6N, preferably 2 to 3N
The concentration of Ga and In in this eluent can be extremely high, such as 0.1 to 50 (g/). and,
The amount of metal ions other than Ga and In in this eluent is extremely small, and only Ga and In are separated and concentrated. Figure 3 shows the pH of the eluent obtained in the case of Figure 2.
The figure shows the relationship between the amount of liquid passed and the flow point when the liquid was passed through the layer of the chelating ion exchange resin at S.V2.0 after adjusting the value to 2.8. From the same figure, Ga, In
It is selectively adsorbed to this resin, and the eluent contains
It can be seen that as Ga and In are concentrated, the concentrations of other metal ions are reduced. FIG. 4 shows an elution curve when gallium and indium adsorbed on the resin are eluted from the eluent with 2N hydrochloric acid. Next, in the method of the present invention, an indium sponge is collected by displacing and precipitating In dissolved in the eluent obtained in the second step using a metal less base than In. . That is, depending on the acid concentration of the eluent, it may be adjusted to a mineral acid such as sulfuric acid or hydrochloric acid to a pH of 2.0 or less, and powdered or plate-shaped In such as zinc or aluminum may be added to this acidic solution.
An indium sponge is obtained by adding 1 to 3 equivalents of a base metal to In. At that time, before this displacement precipitation, more specifically, before pH adjustment, metals other than indium are precipitated by blowing hydrogen sulfide gas into the liquid, and these are filtered out from the liquid. If the formulation is adopted, the liquid can be purified easily, thereby increasing the purity of the indium sponge in the displacement precipitation process. This collected spongy indium can be melted and cast into an anode as required, and then subjected to electrolytic refining to obtain In metal of even higher purity. First, an alkaline agent is added to the tail liquid after In substitution precipitation to raise the pH to 10 or more, to generate a precipitate of metals other than Ga such as iron, which is filtered out. ~8 to form a precipitate of Ga hydroxide, which was filtered out and then re-neutralized.
Ga hydroxide is dissolved in sodium hydroxide and used as a Ga electrolyte.
Gather Ga. Figure 5 shows the relationship between the pH of the liquid and the precipitation rate of Ga hydroxide. Ga precipitates well when the pH value is in the range of 4 to 8, but even if the pH value is low or high, Ga It can be seen that it dissolves.
Therefore, for example, when iron ions coexist (as shown in the figure, iron precipitates at a pH value of 5 or higher), an alkaline agent is added to the eluent to raise the pH value to 10 or higher. Therefore, after forming a precipitate of iron hydroxide (if Ga precipitates once and redissolving it in the process) and filtering it out, for example, sulfuric acid is added to the liquid to reverse neutralize it to a pH value of 5 to 8. By doing so, a precipitate of Ga hydroxide is generated and the precipitate is filtered out, thereby making it possible to separate and remove iron ions entrained in the eluent and to concentrate Ga. As a result, as shown in Examples below, highly purified metallic Ga can be collected at an extremely high yield. As explained above, the present invention provides an economical and high-yield method for Ga and In that can be used to expand the range of raw materials that can be processed, instead of the conventional separation and collection methods for Ga and In that have had various problems. Commercial separation and collection methods are provided. The present invention will now be described in more detail with reference to Examples. The chelating ion exchange resin used in the Examples is Uniselect UR-50 (registered trademark of Unitika Co., Ltd.). In addition, this thing is
It is obtained by three-dimensionally crosslinking a compound of the above general formula in which M, R 1 and R 2 are all hydrogen with phenol as the phenol and formaldehyde as the aldehyde. Example This example has the composition shown in Table 1.
Ga
An example of separate recovery of In and In is shown below.

【表】 第1表の原料に硫酸を添加し、第2表にその組
成を示す浸出液を得た。
[Table] Sulfuric acid was added to the raw materials shown in Table 1 to obtain a leachate whose composition is shown in Table 2.

【表】 第2表の浸出液を炭酸カルシウムで中和してPH
値を2.0にし、濾別した後、その液に再びアルカ
リ剤を加えてPH値を2.5に調整し、亜硫酸水素ナ
トリウムを添加して溶液の還元性を保つたあと、
この溶液を、キレート性イオン交換樹脂を充填し
たカラムに、S.V1.0で通液し、これによつてガリ
ウムとインジウムをこの樹脂に選択的に吸着させ
た。ついで、3Nの硫酸を用いてこの樹脂に吸着
したガリウムとインジウムの溶離を行なつた。得
られた溶離液(これを分離液と呼ぶ)の組成を第
3表に示した。
[Table] Neutralize the leachate in Table 2 with calcium carbonate to make the pH
After setting the value to 2.0 and filtering it, add an alkaline agent to the solution again to adjust the pH value to 2.5, and add sodium bisulfite to maintain the reducing property of the solution.
This solution was passed through a column packed with a chelating ion exchange resin at S.V 1.0, thereby selectively adsorbing gallium and indium onto the resin. Next, 3N sulfuric acid was used to elute the gallium and indium adsorbed on the resin. The composition of the obtained eluent (referred to as the separation liquid) is shown in Table 3.

【表】 第3表の分離液に硫化水素ガスを吹き込み、生
成した沈澱を濾別したあとの液に、亜鉛末をイン
ジウムに対して2当量添加し、インジウムスポン
ジを得た。この採取したインジウムスポンジを溶
融してインジウムアノードとし、電解精製して純
度が99.9%以上の金属インジウムを得た。 一方、インジウムスポンジを分別した液に、ア
ルカリ剤を加えてPHを10以上とし、生成した沈澱
を濾別後、濾液に硫酸を加えて逆中和し、生成し
た水酸化ガリウムを濾別回収した。この水酸化ガ
リウムに水酸化ナトリウムを加えて溶解し、これ
を電解液としてGaの電解採取を行ない、純度が
99.9%以上の金属ガリウムを得た。
[Table] Hydrogen sulfide gas was blown into the separated liquid shown in Table 3, and the resulting precipitate was filtered off. Zinc powder was added in an amount of 2 equivalents to indium to obtain an indium sponge. The collected indium sponge was melted to make an indium anode, and electrolytically purified to obtain metallic indium with a purity of 99.9% or higher. On the other hand, an alkali agent was added to the liquid obtained by separating the indium sponge to make the pH higher than 10, and the formed precipitate was filtered off. Sulfuric acid was added to the filtrate to reverse neutralize it, and the formed gallium hydroxide was collected by filtration. . Sodium hydroxide is added and dissolved in this gallium hydroxide, and this is used as an electrolyte to perform electrowinning of Ga, and the purity is determined.
More than 99.9% metallic gallium was obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はキレート性イオン交換樹脂に対する処
理液のPH値とGa、Inの吸着量との関係図、第2
図は、亜鉛、鉄、アルミニウムを高濃度で含む
Ga、Inの希薄溶液をPH調整しかつ還元性を保つ
た後、一定量をキレート性イオン交換樹脂に通液
した時の通液量と貫流点との関係図、第3図は、
溶離液をPH調整しかつ還元性を保つた後、一定量
をキレート性イオン交換樹脂に通液した時の通液
量と貫流点との関係図、第4図は、吸着処理済み
のキレート性イオン交換樹脂を2Nの塩酸で溶離
した場合の溶離曲線における溶離量とGa、In濃
度との関係図、第5図は、液のPH値と、ガリウム
および3価の鉄の加水分解の関係図である。
Figure 1 is a diagram of the relationship between the PH value of the treatment solution and the adsorption amount of Ga and In for the chelating ion exchange resin.
The figure contains high concentrations of zinc, iron and aluminum
After adjusting the pH of a dilute solution of Ga and In and maintaining its reducing properties, a certain amount of the solution is passed through a chelating ion exchange resin, and the relationship between the amount of solution passed and the flow point is shown in Figure 3.
After adjusting the pH of the eluent and maintaining reducing properties, a certain amount of the eluent is passed through a chelating ion exchange resin, and the relationship between the flow rate and flow point is shown in Figure 4. A diagram of the relationship between the elution amount and Ga and In concentration in the elution curve when ion exchange resin is eluted with 2N hydrochloric acid. Figure 5 is a diagram of the relationship between the pH value of the liquid and the hydrolysis of gallium and trivalent iron. It is.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 GaおよびInを微量含有する固形物質を酸で
溶解して得た、または金属の製錬工程その他の化
学プロセスから液状で発生した、微量のGaおよ
びInならびに比較的多量の他の金属を含有する液
を処理原液とし、この処理原液を、GaおよびIn
を選択的に吸着可能なPH値のもとでキレート性イ
オン交換樹脂の層に通液させる第一工程、 第一工程を経た該樹脂を鉱酸で処理して樹脂吸
着物質を溶離する第二工程、 得られた溶離液中に溶存するInを、Inより卑な
金属を用いて金属Inを置換析出させる金属In析出
工程、 前記の金属In析出工程で金属Inを採取したあと
の液を、まずPHを10以上にして生成した固形分を
分離除去し、次いでPHを5〜8にして生成した固
形分を分離回収し、当該固形分を溶解したアルカ
リ性溶液から電解採取により金属Gaを得る金属
Ga電解採取工程 からなるGaおよびIn微量含有物質からの金属Ga
およびInの分離採取法。
[Claims] 1. Trace amounts of Ga and In and relatively large amounts obtained by dissolving a solid material containing trace amounts of Ga and In with an acid, or generated in liquid form from a metal smelting process or other chemical process. A solution containing other metals is used as a treatment stock solution, and this treatment stock solution is used as a treatment stock solution for Ga and In.
The first step is to pass the liquid through a layer of chelating ion exchange resin under a pH value that allows selective adsorption of Step, A metal In precipitation step in which In dissolved in the obtained eluent is precipitated by replacing the metal In with a metal less noble than In, A metal In precipitation step in which the metal In is collected in the above metal In precipitation step, and the liquid is First, the solid content generated at a pH of 10 or higher is separated and removed, then the solid content generated at a pH of 5 to 8 is separated and recovered, and the metal Ga is obtained by electrowinning from an alkaline solution in which the solid content is dissolved.
Metallic Ga from materials containing trace amounts of Ga and In through Ga electrowinning process
and In separation collection method.
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