(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
白金を含有する銅鉄スクラップを溶融し、
得られた溶融物に炭素源を含有させることで、当該溶融物を、Ｎｄ、ＰｒおよびＤｙからなる群から選ばれる一種または二種以上の希少金属濃度が０．４質量％以上である溶銅相と炭素濃度が１質量％以上である溶鉄相との２液相とし、
当該溶銅相に溶解している白金を溶銅相から分離回収するために、白金を前記溶銅相に濃化させること
を特徴とする銅鉄スクラップ中の白金を回収するための白金の溶銅相への濃化方法。
【請求項２】
前記銅鉄スクラップとして前記希少金属をも含有するスクラップを用いることにより、前記溶銅相に前記希少金属を含有させる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記溶融物に前記希少金属を含有する部材を添加することにより、前記溶銅相に前記希少金属を含有させる、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記溶銅相に含有される希少金属の合計濃度が１質量％以上である、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記溶融物が、Ｓｃ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｙ、Ｌa、Ｋ、Ｓｒ、Ｔｈ、Ｇａ、Ｂａ、ＮａおよびＲｂからなる群から選ばれる一種又は二種以上の分配促進金属、および／またはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｖ、ＵおよびＴａからなる群から選ばれる一種又は二種以上の分配阻害金属を含有し、
前記溶融物が２液相分離してなる前記溶銅相および前記溶鉄相が下記（ｉ）式を満たす、請求項１記載の方法。
2.2Sc + 1.7Li + 1.4Ca + 1.2Mg + 1.2Y + Nd + Pr + 0.87Dy + 0.79La
+ 0.78K + 0.74Sr + 0.61Th + 0.52Ga + 0.51Ba + 0.50Na + 0.45Rb
+ 0.36Pu + 0.35Cs + 0.24Sn + 0.23In + 0.23Zn
−（1.2Ti + 1.2Zr + 0.51Hf + 0.49Nb + 0.29V + 0.29U + 0.25Ta）
＞ 1.0質量％    （ｉ）
ここで、上記（ｉ）式における各元素記号は、前記分配促進金属および前記希少金属については、前記溶銅相中における対応する元素の、前記溶銅相の質量に対する質量濃度（単位：質量％）を、前記分配阻害金属については、前記溶鉄相中における対応する元素の、前記溶鉄相の質量に対する質量濃度（単位：質量％）を意味する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白金（Ｐｔ）に代表される白金を含有する銅鉄スクラップを、ネオジウム（Ｎｄ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、プラセオジウム（Ｐｒ）等の希少金属を含有する溶融銅相と炭素を所定濃度で含有する溶融鉄相とに分離し、溶融銅相にスクラップ中の白金を高分配比で濃化することにより白金を分離して、回収する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業機器、自動車等の輸送機器、家電製品、ＯＡ機器、電気機器等の鉄鋼、銅、銅合金等の金属製品やプラスチックス製品等からなる各種の製品は大量に生産されている。これらの製品では、一般に、フレームや筐体に電装部品が取り付けられた構成となっており、フレームなどの構造部材には鉄系材料が使用される場合が多く、電装部品には配線材として銅を含む材料（銅、銅合金）が使用される場合が多い。また、電装部品には、所望のデバイス特性を発現させるために多くの種類の有価金属が使用されており、製品機能を向上させるために、近年その種類や使用量が多くなる傾向がある。
【０００３】
これらの銅および鉄を含むスクラップ（本発明において、「銅鉄スクラップ」という。）から、溶融工程を経て銅と鉄を銅相、鉄相の２液相に分離して、それぞれ銅と鉄に回収することについては、多くの従来技術が知られている。特に溶融工程において炭素などを添加することで銅と鉄とを効率的に分離・回収する方法が優れていることが知られている。また、これらの方法に並行して、銅鉄スクラップ中の合金元素および貴金属を溶銅相または溶鉄相に溶解させ、分離回収する方法も知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、銅鉄スクラップを炉内で溶融させてなる溶融物中に炭素を溶解させることにより当該溶融物を溶銅相と溶鉄相との２液相とし、当該２液相を分離させて銅と鉄とを分離回収する、銅鉄スクラップからの金属回収方法であって、前記銅鉄スクラップを溶融させる炉が炭材充填層型溶解炉であって、平均粒径が２０〜７０ｍｍの炭材を当該溶解炉の充填層に使用する銅鉄スクラップからの金属回収方法が開示され、有価金属が各相に分離することによりこれらを回収することも開示されている。しかしながら、具体的な各種金属についてさらに効率的に回収する方法の確立が求められている。
【０００５】
そのような効率的な回収方法が望まれている工業的に有用な白金（Ｐｔ）は、自動車排気ガス処理の触媒などに使用されるが、産出国が限定されていることなどもあって、既存に使用された製品からの回収が求められている代表的な貴金属である。
【０００６】
白金を含む銅鉄スクラップから、白金を回収する方法として、鉄相中に炭素を溶解させることにより、鉄（Ｆｅ）−銅（Ｃｕ）−炭素（Ｃ）系において溶銅相と溶鉄相を２相分離させ、比重差により下に溶銅相、上に溶鉄相に分離することにより回収する方法が非特許文献１に示されている。白金と鉄、白金と銅との相互作用により白金の分配が決まり、その分配比  [mass%Pt]in Cu / [mass%Pt]in Fe-C（銅中の白金の質量％／炭素含有鉄中の白金の質量％）は１程度とほぼ両相に均等に分配することが報告されている。
【０００７】
また、鉄（Ｆｅ）−銅（Ｃｕ）−炭素（Ｃ）−燐（Ｐ）系における銅鉄２液相分離による方法では、白金が鉄相側に濃化することが特許文献２に開示されている。
上記の白金以外に、優れた回収方法の確立が望まれている有用金属の一つにネオジウム（Ｎｄ）が挙げられる。ネオジウムの主用途であるＮｄ磁石の生産量は年間10,000ｔ程度とされている。例えば、ハイブリッド自動車１台あたりには１ｋｇのＮｄ磁石が使用され、自動車中のＮｄ磁石を含む銅鉄部材（モーター、発電機、センサーなど：鉄：銅＝８０：２０）は約５０ｋｇである。Ｎｄ磁石１ｋｇ中にはネオジウム（Ｎｄ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、プラセオジウム（Ｐｒ）等の希少金属があわせて３００〜４００ｇ程度含有されている。しかしながら、Ｎｄ磁石は磁石としての再利用はなされておらず、製品が回収された後の有効な処理方法が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１８５３６９号公報
【特許文献２】特開２００４−０８３９６２号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】山口ら、資源と素材、Vol.113,1997年p.1110
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
非特許文献１に開示された方法に係る鉄（Ｆｅ）−銅（Ｃｕ）−炭素（Ｃ）系における銅鉄２液相分離では、白金と鉄、および白金と銅の相互作用により白金の分配が決まる。このため、その分配比  [mass%Pt]in Cu / [mass%Pt]in Fe-C  は１程度とほぼ両相に均等に分配する。すなわち、白金を片方の相に濃化させ、白金が濃化した相から白金を回収するという効率的な工程を選択することが、この鉄（Ｆｅ）−銅（Ｃｕ）−炭素（Ｃ）系では困難である、ということを非特許文献１は示唆している。
【００１１】
これに対し、特許文献２に開示された方法によれば、白金を溶鉄相に濃化させること（片方の相に濃化させること）は可能となる。しかしながら、溶鉄相から白金を回収することは、現実的には困難である。例えば、鉄相を酸溶液に溶解した後、水溶液電解をすることにより採取する方法が考えられる。この場合には、媒体である鉄に比較すると少量の白金を回収するために鉄相すべてを酸に溶解する必要がある。このため、多量の酸が必要になるとともに、多量に発生する酸廃液の処理が問題となる。したがって、実用上は鉄相から白金を分離回収する効率的な方法を新たに開発する必要がある。
【００１２】
一方、既存の銅製錬プロセスでは原料である銅精鉱中に白金が含有されているため、銅製錬プロセス中での白金の回収法が確立されている。銅製錬プロセスを詳細に説明すると、まず銅精鉱を自溶炉でスラグ、マット、排ガスに分離し、鉄をスラグ相に、硫黄を排ガスとして取り除く。その後、マットは転炉で酸化され、スラグ、粗銅、排ガスに分離される。粗銅は精製炉を経て、電解槽で電気銅と陽極スライム、電解液に分離される。陽極スライム中には銅と分離した白金が濃縮され、酸溶解後電解処理を施すことにより白金が回収される。銅相は現行の銅製錬プロセス中の転炉に入れて処理することが可能であり、その後通常の銅精錬プロセスの流れで銅相中の白金を回収することができる。
【００１３】
これらのことから、銅鉄スクラップから白金を回収する方法として、白金を溶銅相に濃化させることができれば、その後は、既存の銅製錬プロセスを応用して白金を回収することが可能となる。
【００１４】
本発明は、白金を含む銅鉄スクラップから得られる溶銅相に白金を効率的に濃化させることにより、当該元素を効率的に回収する手段を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者は、ネオジウム（Ｎｄ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、プラセオジウム（Ｐｒ）等（以下、これらの金属を「希少金属」と総称する。）等の金属の銅相と鉄相とへの分配、および、白金とこの希少金属との相互作用を調査し、それらの銅鉄２液相分離への影響を検討した結果、希少金属は銅相に濃化し、希少金属と熱力学的親和力をもつ白金は希少金属に引き寄せられ銅相に高分配比で濃化するという知見を得た。
【００１６】
この知見に基づき完成された本発明は次のとおりである。
（１）白金を含有する銅鉄スクラップを溶融し、得られた溶融物に炭素源を含有させることで、当該溶融物を、Ｎｄ、ＰｒおよびＤｙからなる群から選ばれる一種または二種以上の希少金属濃度が０．４質量％以上である溶銅相と炭素濃度が１質量％以上である溶鉄相との２液相とし、当該溶銅相に溶解している白金を溶銅相から分離回収するために、白金を前記溶銅相に濃化させることを特徴とする銅鉄スクラップ中の白金を回収するための白金の溶銅相への濃化方法。
【００１７】
（２）前記銅鉄スクラップとして前記希少金属をも含有するスクラップを用いることにより、前記溶銅相に前記希少金属を含有させる、上記（１）記載の方法。
【００１８】
（３）前記溶融物に前記希少金属を含有する部材を添加することにより、前記溶銅相に前記希少金属を含有させる、上記（１）記載の方法。
【００１９】
（４）前記溶銅相に含有される希少金属の合計濃度が１質量％以上である、上記（１）記載の方法。
【００２０】
（５）前記溶融物が、Ｓｃ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｙ、Ｌa、Ｋ、Ｓｒ、Ｔｈ、Ｇａ、Ｂａ、ＮａおよびＲｂからなる群から選ばれる一種又は二種以上の分配促進金属、および／またはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｖ、ＵおよびＴａからなる群から選ばれる一種又は二種以上の分配阻害金属を含有し、前記溶融物が２液相分離してなる前記溶銅相および前記溶鉄相が下記（ｉ）式を満たす、請求項１記載の方法。
2.2Sc + 1.7Li + 1.4Ca + 1.2Mg + 1.2Y + Nd + Pr + 0.87Dy + 0.79La
+ 0.78K + 0.74Sr + 0.61Th + 0.52Ga + 0.51Ba + 0.50Na + 0.45Rb 
+ 0.36Pu + 0.35Cs + 0.24Sn + 0.23In + 0.23Zn 
−（1.2Ti + 1.2Zr + 0.51Hf + 0.49Nb + 0.29V + 0.29U + 0.25Ta）
＞ 1.0質量％    （ｉ）
ここで、上記（ｉ）式における各元素記号は、前記分配促進金属および前記希少金属については、前記溶銅相中における対応する元素の、前記溶銅相の質量に対する質量濃度（単位：質量％）を、前記分配阻害金属については、前記溶鉄相中における対応する元素の、前記溶鉄相の質量に対する質量濃度（単位：質量％）を意味する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、銅鉄２液相における各相への分配比が通常は１程度であるため、効率的な回収は困難であると認識されていた白金を、銅相に濃化させることが実現され、従来技術に基づき容易に白金を高い効率で回収することが実現される。また、この白金の濃化過程において希少金属も銅相に濃化されるため、Ｎｄなどをも効率的に回収することが実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】白金（Ｐｔ）の分配比に及ぼす銅相中元素ｉの影響を示すグラフである。
【図２】白金（Ｐｔ）の分配比に及ぼす銅相中ネオジウム（Ｎｄ）の影響を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
白金およびネオジウム（Ｎｄ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、プラセオジウム（Ｐｒ）等の希少金属を含有するネオジム磁石を含む家電製品等の銅鉄スクラップを炭材充填層等で溶融し、炭素を溶解させることにより、銅相、鉄相２液相分離させた際には、希少金属が銅相に濃化し、希少金属が銅相に濃化することに伴って、当該希少金属の影響によって白金の銅相、鉄相への分配比率が変化する。
【００２４】
本発明はかかる原理に基づくものであり、白金の濃縮した銅相を得ることが可能であり、銅鉄スクラップから効率的に白金を分離回収することができる。また、希少金属も銅相に濃縮しているため、希少金属の回収も併せて実施することが可能である。
【００２５】
本発明の内容をさらに詳しく説明する。
本発明では、銅鉄スクラップを溶融させて得られる溶融物に炭素源を含有させることにより、その溶融物を溶銅相と溶鉄相（正確には、鉄−炭素を主成分とする溶液相）との２液相に分離させる。特許文献１及び２にも開示されるように、溶鉄相中の炭素濃度を１質量％以上、好ましくは４質量％以上にすれば、溶鉄相中に含まれる銅の含有量を低くすることができる。したがって、溶銅相として回収される銅の量が低下することが抑制され、これは白金の回収率を高めることに寄与する。また、後述するように、溶鉄相における炭素濃度が高いほうが、白金の溶銅相への分配比が高まるため、この観点からも溶鉄相中の炭素濃度を高めに設定することが好ましい。
【００２６】
炭素源の溶融物への供給方法は限定されない。銅鉄スクラップに混在する樹脂分などを炭素源としてもよいし、石炭など公知の炭素材料を炭素源として銅鉄スクラップまたは溶融物に添加してもよい。あるいは、銅鉄スクラップを溶融する容器を黒鉛坩堝としてその坩堝から炭素を供給することとしてもよい。
【００２７】
以下の説明では、白金を回収する場合について説明する。
銅相中の白金（Ｐｔ）と鉄相中の白金の平衡反応は（１）式で表される。
【００２８】
【数１】
0005609121.tif 000002
【００２９】
平衡時には化学ポテンシャルが等しいので（２）式が成立し、（２）式の関係から（３）式のように、白金の銅相、鉄相への分配比XPt in Cu / XPt in Fe-Cが各相中の白金の活量係数γPt in Cu、γPt in Fe-Cを用いることにより示される。
【００３０】
【数２】
0005609121.tif 000003
【００３１】
ここで、ａPt in Cu、ａPt in Fe-Cは、それぞれ銅相中、鉄相中の白金（Pt）の活量、ＸPt in Cu、ＸPt in Fe-C はそれぞれ銅相中、鉄相中の白金（Pt）のモル分率、Ｒは気体定数、Ｔは温度（Ｋ）である。
【００３２】
各相中のPtの活量係数は（４）、（５）式のように計算できる。
【００３３】
【数３】
0005609121.tif 000004
【００３４】
γ○Pt in Fe、γ○Pt in Cu はそれぞれ純鉄、純銅中の白金（Pt）の活量係数、εPti in Fe、εPti in Cuはそれぞれ鉄（Ｆｅ）−白金（Ｐｔ）−元素ｉ系合金系、銅（Ｃｕ）−白金（Ｐｔ）-ｉ系合金系における白金（Ｐｔ）と元素ｉ間の相互作用係数、Xi in Fe-C、Xi in Cuはそれぞれ鉄相中、銅相中の元素ｉのモル分率である。
【００３５】
（４）、（５）式を質量％表示に変換したのが（６）、（７）式となる。
【００３６】
【数４】
0005609121.tif 000005
【００３７】
[mass%i]in Fe-C、[mass%i]in Cuはそれぞれ、鉄相中、銅相中の元素ｉの含有量（単位：質量％）、Ｍiは元素ｉの原子量である。
以上述べたことから、白金（Pt）の銅相、鉄相への分配比は、各相における他の元素ｉの濃度、白金（Ｐｔ）と他の元素ｉとの相互作用に依存することが判明した。
【００３８】
各相における他の元素ｉの濃度（元素ｉの銅相、鉄相への分配比）は、上記の白金（Ｐｔ）の分配比を考慮することと同様に、（３）式において“Pt”を“i”に置き換えた式で表され、その傾向はおおよそ（４）、（５）式から考えられるように相互作用を無視すればγ○Pt in Fe、γ○Pt in Cuで予測できる。
【００３９】
つまり、γ○i in Fe ≫γ○i in Cuの関係がある場合には、元素ｉは銅相に濃化し、γ○i in Fe ≒γ○i in Cuでは元素ｉは両相に同程度に分配し、γ○i in Fe ≪γ○i in Cuでは元素ｉは鉄相に濃化する。
【００４０】
表１に各元素ｉに対してＭｉｅｄｅｍａモデル（A.K.Niessenら, CALPHAD, Vol.7 (1983), pp.51-70）による溶解のエンタルピーから算出した、γ○i in Fe /γ○i in Cuを示す。
【００４１】
【表１】
0005609121.tif 000006
【００４２】
表１よりＮｄ、ＤｙおよびＰｒは銅相に濃化する傾向が強いことがわかる。また、Ｐｔは両相に分配する傾向にあることがわかる。
表２に表１で銅相に濃化する元素とＰｔとの銅中における相互作用係数を示す。
【００４３】
【表２】
0005609121.tif 000007
【００４４】
εPti in Cuまたは、鉄相に濃化する元素とPtとの鉄中における相互作用係数εPti in Fe をMiedemaらのモデルによる溶解のエンタルピーから計算した結果を示す。
また、相互作用係数を原子量iで割った値εPti in Cu /Ｍi、εPti Pti in Fe / Ｍiも併せて示す。
【００４５】
相互作用εPti in Cuは負の値が大きいほどＰｔとの熱力学的親和力が強いことを示しており、表２より銅相に濃化する元素の中でネオジウム（Ｎｄ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、プラセオジウム（Ｐｒ）は白金（Ｐｔ）との熱力学的親和力が非常に強いことがわかる。（６）、（７）式に基づくと[mass%i]in Cuに対してはεPti in Cu / Miで評価する必要があるがその場合でもネオジウム（Ｎｄ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、プラセオジウム（Ｐｒ）は強い影響を示すことがわかる。
【００４６】
以上のように、通常両相に分配するＰｔは銅相に濃化したネオジウム（Ｎｄ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、プラセオジウム（Ｐｒ）との相互作用により銅相に濃縮される。さらに、ネオジウム（Ｎｄ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、プラセオジウム（Ｐｒ）と同様の効果を有する元素として、スカンジウム（Ｓｃ）、リチウム（Ｌｉ），カルシウム（Ｃａ），マグネシウム（Ｍｇ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、カリウム（Ｋ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、トリウム（Ｔｈ）、ガリウム（Ｇａ）、バリウム（Ｂａ）、ナトリウム（Ｎａ）、ルビジウム（Ｒｂ）、プルトニウム（Ｐｕ）、セシウム（Ｃｓ）、錫（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）が挙げられる。
【００４７】
一方、鉄相中に濃化する元素でPtとの熱力学的親和力が非常に強い、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）、ウラン（Ｕ）、タンタル（Ｔａ）などは、ネオジウム（Ｎｄ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、プラセオジウム（Ｐｒ）とは逆に白金（Ｐｔ）を鉄相中に濃化させる性質を有する。したがって、銅鉄スクラップ中の白金を溶銅相から回収する本発明に係るシステムにおいて、これらの元素は阻害元素として働く。
【００４８】
上記のとおり、本発明では、銅鉄スクラップを比較的効率的に溶銅相と溶鉄相との２液相に分離することが可能な鉄（Ｆｅ）−銅（Ｃｕ）−炭素（Ｃ）系において、そのままでは溶銅相よりもむしろ溶鉄相に優先的に分配していたＰｔを、希少金属を含有させることにより溶銅相への分配率を高めている。そのように溶銅相への分配率が高まると、溶銅相からＰｔを回収する技術はＣｕ精錬プロセスとして確立されているため、その技術を適用することにより、銅鉄スクラップに含まれるＰｔを効率的に回収することが実現される。
【００４９】
ここで、２液相分離させたときの溶銅相を希少金属が含有された相とする手段は特に限定されない。銅鉄スクラップとして希少金属をも含有するスクラップを用いてもよいし、溶融物に希少金属を含有する部材を添加してもよい。
【００５０】
前者の手段に係るスクラップの典型例はネオジム磁石を含む銅鉄スクラップであり、そのようなスクラップ源として、廃棄されたハイブリッド自動車や電気自動車が挙げられる。二酸化炭素の排出量を低減させることが今後強く求められる傾向にあるため、このようなネオジム磁石を含む銅鉄スクラップは今後大量に発生する可能性がある。
【００５１】
後者の手段に係る希少金属を含有する部材として、ネオジム磁石を加工する際に発生する加工屑が例示される。ネオジム磁石はその優れた磁気特性により、産業機器、自動車等の輸送機器、家電製品等の多くの製品に今後さらに使用されることが期待されている。したがって、その加工屑は今後大量に発生することが予想され、この観点で希少金属を含有する部材の安定的な供給源として有望である。
【００５２】
なお、本発明の方法を実施することにより、希少金属も銅相に濃化することから、結果的に、現在はほとんど回収の対象とならなかったこれらの希少金属の分離・回収も併せて実施することが可能となる。
【００５４】
Ｆｅ−Ｃｕ−Ｃ−Ｐｔ−ｉ（ｉ：希少金属）系において（３）、（４）、（５）式より（８）式が導かれる。
log (XPt in Cu / XPt in Fe-C ) = log γoPt in Fe - logγoPt in Cu
+εPtCin Fe・XC in Fe-C +εPti in Fe・Xi in Fe-C 
-εPti in Cu・Xi in Cu          （８）
【００５５】
後述する実施例に示す如く分配比の対数は銅相中の元素ｉ（ｉ：希少金属）の濃度と関係があり、（８）式の右辺において銅相中の元素ｉ（ｉ：希少金属）の濃度に関する項以外の項が変化しないとすると、分配比は銅相中の元素ｉの濃度のみに依存することとなり、本発明は系内での白金と元素ｉ（ｉ：希少金属）の量的関係に制限されるものではない。
【００５６】
しかしながら、本発明の次工程における銅相中の白金回収の観点から系におけるＰｔの濃度は１ｐｐｍ以上とすることが望ましい。１ｐｐｍ未満の場合には、本発明に係る方法により銅相に白金を濃縮させても銅相中の白金濃度が低いため、Ｃｕ精錬プロセスを用いて白金を回収しても単位質量あたりの回収費が過度に高くなって非効率となってしまう。
【００５７】
また、（８）式は大量の溶媒中に溶解している少量の元素に対して適用可能な式であり、本発明の原理的な効果を考えると白金の系内における濃度は２質量％以下とすることが好ましい。
【００５８】
同様の観点から元素ｉ（ｉ：希少金属）の系内における濃度も制限され、（８）式より銅相中における元素ｉ（ｉ：希少金属）の濃度について上限値が設定される。この上限値は明確でないが、後述する実施例においてＮｄが７．３％においても明確な分配促進能力が確認されたことから、その上限値はおおむね１０質量％程度であると推測される。
【００５９】
また、本発明は原理的にはごく少量の元素ｉ（ｉ：希少金属）の濃度により効果があるが、本発明の次工程における銅相中の白金回収の観点から分配比が１．７以上を達成できる銅相中の元素ｉ（ｉ：希少金属）の合計濃度を１質量％以上とすることが特に好ましい。
【００６０】
元素ｉの濃度に関し、本発明に係る方法は、その好適態様として、希少金属以外の金属であって希少金属と同様に溶銅相における白金の分配比を高める能力（以下、「分配促進能力」という。）を有する金属（以下、「分配促進金属」という。）を含有させてＰｔの分配比を増加させる。表１および２から理解されるように、そのような元素として、Ｓｃ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｙ、Ｌａ、Ｋ、Ｓｒ、Ｔｈ、Ｇａ、Ｂａ、Ｎａ、Ｒｂ、Ｐｕ、Ｃｓ、Ｓｎ、ＩｎおよびＺｎが挙げられる。
【００６１】
これらの分配促進金属の分配促進能力は、前述のように溶銅相が希薄溶液であることを前提とすると、上記式（３）、（６）、（７）式から導出される下記式（９）から、互いに独立であるといえる。
【００６２】
【数５】
0005609121.tif 000008
【００６３】
これらの分配促進金属について次の式（１０）を計算することにより、各分配促進金属の分配促進能力をＮｄ基準で相対評価することができる。
【００６４】
【数６】
0005609121.tif 000009
【００６５】
上記式（１０）の計算結果は次のとおりである。
Ｓｃ：２．２、Ｌｉ：１．７、Ｃａ：１．４、Ｍｇ：１．２、Ｙ：１．２、Ｌａ：０．７９、Ｋ：０．７８、Ｓｒ：０．７４、Ｔｈ：０．６１、Ｇａ：０．５２、Ｂａ：０．５１、Ｎａ：０．５０、Ｒｂ：０．４５、Ｐｕ：０．３６、Ｃｓ：０．３５、Ｓｎ：０．２４、Ｉｎ：０．２３およびＺｎ：０．２３
なお、希少金属については、Ｎｄ：１、Ｐｒ：１およびＤｙ：０．８７となる。
【００６６】
以上より、Ｓｃ，Ｌｉ，Ｃａ，ＭｇおよびＹは分配促進能力が希少金属よりも高いことが理解される。したがって、これらの元素を含有させることにより希少金属よりも高い回収率で溶銅相から白金を回収することが原理的には可能である。しかしながら、これらの元素を金属として含有するスクラップは少ないため、現実には銅鉄スクラップの溶融物に金属そのものを投入しなければならない。このことは白金の単位質量あたりの回収費用を高めることになることはいうまでもない。したがって、分配促進金属の原料が安定的に安価に確保できるという観点から、本発明のように希少金属を分配促進金属として使用することが好ましい。
【００６７】
一方、希少金属とは反対に溶鉄相における白金の分配比を高めることにより、上記の分配促進能力を阻害する能力（以下、「分配阻害能力」という。）を有する金属（以下、「分配阻害金属」という。）の含有を抑制することによって、溶銅相におけるＰｔの分配比が低下することを抑制することも可能である。表１および２から理解されるように、そのような分配阻害金属として、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｖ、ＵおよびＴａが挙げられる。上記の分配促進金属の場合と同様にこれらの分配阻害金属の分配阻害能力を、下記式（１１）に基づき、Ｎｄ基準で相対評価すると、次のようになる。
【００６８】
【数７】
0005609121.tif 000010
【００６９】
Ｔｉ：１．２、Ｚｒ：１．２、Ｈｆ：０．５１、Ｎｂ：０．４９、Ｖ：０．２９、Ｕ：０．２９およびＴａ：０．２５
以上のようにして分配促進金属および分配阻害金属のそれぞれの機能を定量化した相対値に基づき、２液相分離した溶銅相または溶鉄相に含有される元素ｉは、下記式（１２）を満たすことが好ましい。
【００７０】
２．２Ｓｃ ＋ １．７Ｌｉ ＋ １．４Ｃａ ＋ １．２Ｍｇ ＋ １．２Ｙ ＋ Ｎｄ ＋ Ｐｒ ＋ ０．８７Ｄｙ ＋ ０．７９Ｌａ ＋ ０．７８Ｋ ＋ ０．７４Ｓｒ ＋ ０．６１Ｔｈ ＋ ０．５２Ｇａ ＋ ０．５１Ｂａ ＋ ０．５０Ｎａ ＋ ０．４５Ｒｂ ＋０．３６Ｐｕ ＋ ０．３５Ｃｓ ＋ ０．２４Ｓｎ ＋ ０．２３Ｉｎ ＋ ０．２３Ｚｎ − （１．２Ｔｉ ＋ １．２Ｚｒ ＋ ０．５１Ｈｆ ＋ ０．４９Ｎｂ ＋ ０．２９Ｖ ＋ ０．２９Ｕ ＋ ０．２５Ｔａ）  ＞  １質量％      （１２）
ここで、各元素記号は、分配促進金属および希少金属については、溶銅相中における対応する元素の溶銅相質量に対する質量濃度（単位：質量％）を、分配阻害金属については、溶鉄相中における対応する元素の溶鉄相質量に対する質量濃度（単位：質量％）を意味する。
【００７１】
本発明の適用温度はＦｅ−Ｃｕ−Ｃ系において２相分離を維持することが可能な１４４５〜２９２０Ｋであるが、１９７３Ｋ超での溶融は加熱に多くのエネルギーを必要とするため、エネルギーコストの観点からは溶融温度を１９７３Ｋ以下とすることが好ましい。なお、温度の上昇と伴に原子の運動が活発化し原子間の相互作用の影響が弱まる、つまり、元素による熱力学的親和力（分配促進の機能）は温度が低くなればなるほどその差が強くなるため、低温での実施が望ましい。
【００７２】
（８）式より分配比は溶鉄相と溶銅相との質量比に依存しないため、原理的に本発明の効果において溶鉄相と溶銅相との質量比は制限されない。しかしながら、溶鉄スクラップ中に含有される全白金質量Wptに対する溶銅相に含有される白金質量Wpt in Cuの比率、すなわち回収率が所定値ａ以上にすることを目標とする場合には、その回収率の下限値ａと分配比ｋ（溶銅相中の白金濃度／溶鉄相中の白金濃度）とにより、溶銅相および溶鉄相の総質量WTotalに対する溶銅相の質量WCuの割合Ｒ（= WCu / WTotal）が満たすべき範囲を下記式（１３）のように規定することができる。
【００７３】
Ｒ ≧ ａ／｛（１−ａ）ｋ＋ａ｝          （１３）
例えば、後述する実施例によれば、[massNd]inCu = 3.59質量％の場合には分配比ｋは２．６２となる。したがって、この分配比のときに回収率として７０％以上を確保するためには、下限値ａが０．７であるから、Ｒ≧０．４７（= 0.7 / 1.486）となり、回収率として９０％以上を確保するためには、Ｒ≧０．７７（= 0.9 / 1.162）となる。このように、回収率を高めようとする場合には、溶銅相の質量比率Ｒが高くなるように設定する、例えば銅鉄スクラップに銅を追加投入することが好ましい。なお、この追加投入された銅は溶媒として機能するため、繰り返し使用できることはいうまでもない。
【００７４】
ここで、上記式（１３）は、次の関係から求めることができる。
溶鉄相に含有される白金質量をWPt in Fe-C、溶鉄相の質量をWFe-Cとすると、分配比ｋ、溶鉄スクラップ中に含有される全白金質量Wptおよび溶銅相および溶鉄相の総質量WTotalは下記式（１４）〜（１６）のように記述される。
【００７５】
k = (WPt in Cu / WCu) / (WPt in Fe-C / WFe-C)      （１４）
WPt= WPt in Cu + WPt in Fe-C      （１５）
WTotal= WCu + WFe-C         （１６）
上記３式からWPt in Fe-CおよびWFe-Cを消去することにより、下記式（１７）が導出される。
【００７６】
【数８】
0005609121.tif 000011
【００７７】
回収率はWPt in Cu / WPtにより定義され、これがａ以上なので、WPt in Cu / WPt ≧ ａを上記式（１７）に代入することにより、上記式（１３）が得られる。
【００７８】
なお、溶鉄相における炭素濃度が高いほど溶鉄相と溶銅相との分離性が高まる、すなわち溶鉄相に混入する銅濃度が低くなるため、本発明の効果を上げるための装置として、弱還元性雰囲気となるキューポラよりも強還元性雰囲気になって炭素がより多く溶解する炭材充填層を利用するほうが好ましい。
【実施例】
【００７９】
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。
（実施例１）
Ｃ飽和Ｆｅ５ｇ、Ｃｕ５ｇおよびＰｔ０．０５ｇを黒鉛坩堝に入れ、各実験においてそれぞれＡｕ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｄｙ，Ｗを各０．７から１ｇ添加させた条件または添加なしの条件で、電気炉を用いてＡｒ１００ｍＬ／ｍｉｎ（標準状態換算）雰囲気下において１８２３Ｋで溶融させ、２時間保持した。その後、試料を炉から取り出しＡｒガスを吹きつけて冷却した。
【００８０】
冷却後の試料における銅相の添加元素ｉ濃度  [mass%i]in Cu、鉄相中の添加元素ｉ濃度  [mass%i]in Fe-C、銅相／鉄相のｉの分配比  [mass%i]in Cu / [mass%i]in Fe-C、Ｐｔの分配比  [mass%Pt]in Cu / [mass%Pt]in Fe-Cを表３に示す。ここでは、添加元素無しの場合の実験結果も併せて表示している。
【００８１】
【表３】
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【００８２】
表３の結果から、Ａｕ，Ａｇ，ＩｎおよびＤｙはＣｕ相、ＷはＦｅ相に濃化することがわかる。
また、Ｐｔの分配比の対数と銅相の添加元素ｉ濃度との関係を図１に示す。Ａｕ，Ａｇ，Ｉｎの銅相への濃化によるＰｔの分配比の変化は見られないが、Ｄｙを含有させることによりＰｔの分配比が増加することがわかる。また、鉄相に分配するＷはＰｔの分配への影響はないことも図１から理解される。
【００８３】
（実施例２）
炭素飽和鉄５ｇ、銅中のネオジウム濃度を変化させるために銅-ネオジウム合金と銅を所定の割合で５ｇ、白金０．０５ｇを黒鉛坩堝に入れ、電気炉を用いてアルゴン（Ａｒ）ガス１００ｍＬ／ｍｉｎ（標準状態換算）雰囲気下において１８２３Ｋで溶融させ、２時間保持した。その後、試料を炉から取り出しアルゴンガス吹きつけて冷却した。
【００８４】
冷却後の試料における銅相中のネオジウム濃度[mass%Nd]in Cu、鉄相中のネオジウム濃度[mass%Nd]in Fe-C、ネオジウムの分配比  [mass%Nd]in Cu / [mass%Nd]in Fe-Cを表４に示す。また、このデータを横軸に銅相中のネオジウム濃度を、縦軸にネオジウムの分配比の常用対数でプロットした結果を図２に示す。
【００８５】
【表４】
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【００８６】
これらの図表から、銅相中のネオジウムの存在によりネオジウムが銅相中に濃化すること、さらに、銅相中のネオジウムが多いほど、銅相中への濃化が進むことわかる。
【００８７】
以上の結果から、本方法は銅鉄スクラップ中の希少金属を有効に利用して、Ｐｔを高分配比で銅相中に濃縮させることにより、Ｐｔを効率的に回収する方法であることが理解される。
【図１】
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【図２】
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