(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に円筒形の重金属電析用電極が配されて構成された円柱状体、内部に前記円柱状体を前記円筒の軸を水平ないし略水平に保ちかつ前記軸を中心として回転可能に保持する液槽、前記重金属電析用電極の一部が前記液槽内の電解液の液面上に位置するように前記液面の位置を保つ液面保持手段、前記液槽内の前記重金属電析用電極と離間した位置に対極、及び、前記重金属電析用電極を回転駆動する電極回転駆動手段を有し、
前記軸が前記電解液の液面下に位置し、かつ、
前記電極回転駆動手段が、前記電解液の液面上で前記円柱状体の外周面と接して、前記円柱状体を回転駆動する駆動手段であることを特徴とする重金属回収装置。
【請求項２】
前記重金属電析用電極の側面でかつ前記液面より上に位置する部分に接して、該重金属電析用電極に給電する給電手段を有することを特徴とする請求項１に記載の重金属回収装置。
【請求項３】
前記円筒形の重金属電析用電極が複数の板状部材により円周方向に分割可能に構成され、該複数の板状部材は互いに離間した位置に配置され、かつ、該複数の板状部材が互いに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の重金属回収装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の重金属回収装置を用い、前記重金属電析用電極を回転駆動させながら前記電解液中の重金属を前記重金属電析用電極の側面に電析させる電析工程を有することを特徴とする重金属回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、めっき廃液、イオン交換樹脂再生廃液、及び、重金属含有スラッジからの重金属回収装置、及び、このような重金属回収装置を用いた重金属回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
めっき工場から排出される重金属を含むめっき廃液は、無害化処理して重金属分は水酸化物混合金属スラッジとして不溶化する方法が広く利用されており、最終的には埋め立て処分されている。
【０００３】
ニッケルや銅を高濃度で含有する単独スラッジは山元還元されて精錬原料として再資源化されている例はあるが、引き取り時の経済価値は高くない。さらに、最近、産業構造の転換に従い、日本国内において山元還元による精錬自体が行われなくなり、これらスラッジを有効な資源として活用するために新たな方法が求められている。しかし、特許文献１〜１２などに記載された技術を重金属回収に応用した場合、装置の大型化、取り扱いにくい、効率が悪いなどの問題があった。
【０００４】
ここで、上記のような重金属含有スラッジに加え、めっき廃液、イオン交換樹脂再生廃液から高電流効率で経済価値の高い高純度な金属片として重金属を回収することができる、コンパクトで効率がよく、取り扱い性に優れた重金属回収装置、および、効率の良い重金属回収方法が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４１５１９０４号公報
【特許文献２】特許第４６７４７８１号公報
【特許文献３】特許第３９９０４８３号公報
【特許文献４】特許第４３９７９６１号公報
【特許文献５】特開平０７−３００６９２号公報
【特許文献６】特開２０００−０４５０８９号公報
【特許文献７】特表平０１−５０１９５１号公報
【特許文献８】特開２００４−０３５９３２号公報
【特許文献９】特開２００６−２１３９７２号公報
【特許文献１０】特開昭５８−１２６９９５号公報
【特許文献１１】特許第４４７２０２１号公報
【特許文献１２】特開２０１１−１１１６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した従来の問題点を改善する、すなわち、コンパクトで効率がよく、取り扱い性に優れた重金属回収装置、及び、簡単に行えて、効率の良い重金属回収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】
【０００７】
本発明の重金属回収装置は上記課題を解決するため、請求項１に記載の通り、外周面に円筒形の重金属電析用電極が配されて構成された円柱状体、内部に前記円柱状体を前記円筒の軸を水平ないし略水平に保ちかつ前記軸を中心として回転可能に保持する液槽、前記重金属電析用電極の一部が前記液槽内の電解液の液面上に位置するように前記液面の位置を保つ液面保持手段、前記液槽内の前記重金属電析用電極と離間した位置に対極、及び、前記重金属電析用電極を回転駆動する電極回転駆動手段を有し、前記軸が前記電解液の液面下に位置し、かつ、前記電極回転駆動手段が、前記電解液の液面上で前記円柱状体の外周面と接して、前記円柱状体を回転駆動する駆動手段であることを特徴とする重金属回収装置である。
【０００８】
さらに、本発明の重金属回収装置は、請求項２に記載のように請求項１に記載の重金属回収装置において、前記重金属電析用電極の側面でかつ前記液面より上に位置する部分に接して、該重金属電析用電極に給電する給電手段を有することを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明の重金属回収装置は、請求項３に記載のように請求項１または請求項２に記載の重金属回収装置において、前記円筒形の重金属電析用電極が複数の板状部材により円周方向に分割可能に構成され、該複数の板状部材は互いに離間した位置に配置され、かつ、該複数の板状部材が互いに電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の重金属回収方法は請求項４に記載の通り、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の重金属回収装置を用い、前記重金属電析用電極を回転駆動させながら前記電解液中の重金属を前記重金属電析用電極の側面に電析させる電析工程を有することを特徴とする重金属回収方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の重金属回収装置は、重金属含有スラッジに加え、めっき廃液、イオン交換樹脂再生廃液から高電流効率で経済価値の高い高純度な金属片として重金属を回収することができる、コンパクトで効率がよく、取り扱い性に優れた重金属回収装置である。
【００１２】
本発明の重金属回収装置は、前記重金属電析用電極の側面でかつ前記液面より上に位置する部分に接して、該重金属電析用電極に給電する給電手段を有するために、比較的容易に、給電手段からの金属の混入の恐れなく、かつ、漏電等の恐れなく、金属電析用電極に給電することができる。
【００１３】
さらに、本発明の重金属回収装置は、前記円筒形の重金属電析用電極が複数の板状部材により円周方向に分割可能に構成され、該複数の板状部材は互いに離間した位置に配置され、かつ、該複数の板状部材が互いに電気的に接続されていることで、重金属電析用電極表面に電析された重金属からなる析出重金属板を重金属電析用電極から容易に分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明に係る重金属回収装置の一例を示すモデル図である。
【図２】図２は円筒形の重金属電析用電極付近を説明するためのモデル図である。
【図３】図３は円筒形の重金属電析用電極付近のモデル斜視図である。
【図４】図４は円筒形の重金属電析用電極を分解した状態を示すモデル図である。
【図５】図５は本発明の効果を説明するイメージ図である。
【図６】図６は回収された重金属の板状体を示すモデル図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の、重金属回収装置の一例について、図面を用いて説明する。
図１は本発明に係る重金属回収装置の一例を示すモデル図である。符号１を付して示したのは重金属の回収を行う液槽である。この例では液槽内の液量は２００Ｌとなっている。
【００１６】
液槽１内には、円筒形の重金属電析用電極６が、その円筒の軸６ｃを水平に保たれて、かつ、軸６ｃを中心として回転可能に保持されている。この例では、円筒形の大きさは直径が４５０ｍｍ、長さが３００ｍｍとなっている。
【００１７】
液槽１内の液面の図中右側端３は液槽１の他の部分よりも低くなっており、後述する液供給ライン１３から液槽１内に供給される電解液２の液面高さが重金属電析用電極６の最高部分よりも低くなるように、すなわち、重金属電析用電極６の一部が液槽１内の電解液２の液面上に位置するようにオーバーフローさせて液面の位置を保つ液面保持手段となっている。オーバーフローした電解液はオーバーフロー槽４の底部に接続されたオーバーフローライン５によって、貯液槽１０へ導かれる。
【００１８】
液槽１内には、重金属電析用電極と離間した位置に断面がＵ字状の対極９が設けられている。対極（陽極）９はチタンに酸化イリジウム粉末を付着させた有孔の板状材から構成されており、これら孔を通じて電解液２が流通可能となっている。この対極の底部は重金属電析用電極６と同軸の半円筒となっており、その半円筒の両端部から垂直な部分が連続的に形成されて全体が断面Ｕ字状となっている。そして、この垂直部分の電解液２液面より上の部分で電源８のプラス極が電気的に接続されている。前記半円筒部の直径は５２０ｍｍで、この半円筒部分と重金属電析用電極６との距離は３５ｍｍである。
【００１９】
電源８のマイナス極は給電手段であるチタン製（ニッケル製でも良い）の摺擦部７に接続されている。摺擦部７は断面がコ字状となっており、図示しない付勢手段により重金属電析用電極６に付勢されて接触し、重金属電析用電極６の回転により重金属電析用電極６（あるいは重金属電析用電極６表面に析出した重金属）に摺擦しながら電気的に接続する。このような手段により重金属電析用電極６表面に厚く重金属層が析出した場合であっても安定した給電が可能となる。
【００２０】
液槽１より低い位置に設置された貯液槽１０のこの例での容量は３００Ｌで、攪拌手段としてモータ１１ａとその回転軸に接続された攪拌羽根１１ｂが付属している。
【００２１】
さらに、貯液槽１０底部に採取管を有する送液ポンプ１２により貯液槽１０底部付近の電解液は液供給ライン１３により、液槽１に送液される。
【００２２】
また、ニッケルの回収を行う場合には電解液２を４０〜５５℃程度に加熱することが電流効率上望ましく、そのために、貯液槽１０の底部には電解液２を加熱するためのヒータ（図示しない）が設けられている。さらに、この重金属回収装置は試験機であり、各種試験のために液槽１の底部には図示しないバブリング用のエアを電解液２に供給するための送気孔などが設けられている。
【００２３】
図２にこの重金属回収装置の重金属電析用電極６付近のモデル側面図を、図３にそのモデル斜視図を示した。
【００２４】
円筒形の重金属電析用電極６は塩化ビニル樹脂製の円筒ドラムの側面に固定された３つの板状部材（電極単板６ａ。ステンレス製）により構成され、それぞれの電極単板６ａは互いに離間して、すなわち隙間６ｇを形成して配置されている。そして、これら電極単板６ａは隣り合う電極単板６ａとの間に接続板６ｂ（ステンレス製）により２箇所ずつ電気的に接続されている。電極単板６ａと接続板６ｂとはそれぞれに設けられたねじ用孔６ａ１及び６ｂ１を利用してねじ６ｈにより円筒ドラムの側面に固定されている。
【００２５】
円筒ドラムの両方の端部６ｄは歯車状となっており、この例ではそのうちの一方がモータ６ｆによって回転される小歯車６ｅによって回転駆動される。これらモータ６ｆと小歯車６ｅとによって電極回転駆動手段が構成されている。このような構造により、円筒ドラムの軸に相当する液槽１の位置に穴を開ける必要がないので、特別な水密構造を必要とせず、制作コストが低廉なものとなるとともに、液槽１からの電解液の液漏れ発生の懸念もない。
【００２６】
なお、円筒ドラムの両方の端部にモータ及び小歯車を設けて円筒ドラムの両側で回転駆動させても良い。重金属電析用電極６の回転は、１０ｒｐｍ以上４０ｒｐｍ以下で行うことが好ましく、１０ｒｐｍ未満であると回転の効果が十分に得られず、４０ｒｐｍを超えて回転させても、回転数上昇による効果は少なく、かつ、このとき電解液の飛散が大きく装置周辺を汚染する恐れが生じる。
【００２７】
このような円筒状の重金属電析用電極６の一部が液槽１内の電解液２の液面上に位置し、さらに回転駆動された場合、めっきや電析などで、電極付近で生じる電析対象の重金属イオン濃度の低い部分（図５参照）が、電極の部分が一旦、液面上に上がり、再度液面下に導入されるたびに解消されるために、電極付近での電析対象の重金属イオン濃度が従来の電析装置に比べ高くなり、結果として効率の高い重金属回収が可能となる。
【００２８】
また、このような構成により重金属電析用電極表面に発生した水素ガスを速やかに除去でき、また、電極の回転につれて電解液中の水素ガスの泡も解消されるので、
重金属電析用電極表面近傍の電解液のｐＨ上昇が抑制できるとともに、バブリングなどの他の攪拌手段（ポンプ、空気配管）が不要となるので低コストでの回収装置の製造が可能となる。
【００２９】
このようにして電解液２中の重金属は上記重金属電析用電極６外表面に電析されるが、このとき、電極単板６ａ同士が離間して配置されているので、重金属電析用電極６外表面に電析された重金属もやはり３分割された円筒面板状（析出重金属板１４）となり（図６）、図３におけるねじ６ｈを外すことで、析出重金属板１４ごと重金属電極単板６ａを円筒ドラムから外すことで析出重金属板１４を重金属電極単板６ａから容易に分離することができる。この作業は、重金属電析用電極６が複数の電極単板６ａから構成されているので、円筒ドラムを液槽から取り出さなくても行うことができる。
【００３０】
なお、析出した重金属が重金属電極単板６ａの端部で裏面にも析出し、析出重金属板１４の重金属電極単板６ａからの分離が困難となることがあるが、重金属電極単板６ａ端部に予めマスキングや絶縁物をコーティングすることでこのような事態の発生を防止することができる。
【００３１】
このような本発明に係る重金属回収装置によれば、一般的な平板型の電極を用いる場合に比べ、対極（陽極）の面積を小さいものすることができ、また、縦型回転ドラム型の回収装置に比べても小さくすることができるので、対極として上記のようなチタンに酸化イリジウム粉末を付着させて得た、高価なものを用いた場合であっても、比較的低コストで装置の作製が可能となる。さらに縦型回転ドラム型の回収装置に比べて軸受け機構が簡単となり、その場合でも安定した回転駆動が可能となる。
【００３２】
めっき液、廃めっき液、あるいは、ＩＥＲ（イオン交換樹脂）硫酸溶離液は上記重金属回収装置へそのまま、あるいは、必要に応じて濃度や成分を調整して電解液として用いることができ、単独金属スラッジは硫酸などに溶解して電解液として用いることができる。
【実施例】
【００３３】
以下に本発明の重金属回収装置を用いた重金属回収方法の実施例について具体的に説明する。
重金属回収装置としては図１に示したものを用いた。
【００３４】
＜実施例１  ニッケル回収＞
電解液としては廃ニッケルめっき液（ワット浴）を約２倍に希釈してなる、ニッケルイオンを３８．８ｇ／Ｌ有するもの（３００Ｌ）を用いた。
【００３５】
電流密度は重金属電析用電極の表面で５Ａ／ｄｍ2とし、電解液の温度を４５℃に保ちながらに重金属電析用電極６を１２ｒｐｍで回転駆動させながら２０時間で２０４０ｇのニッケルを回収した。このときの電析効率は９３．６％であった。
【００３６】
＜比較例１  ニッケル回収その1＞
上記実施例１と同様にして、ただし、重金属電析用電極を回転させることなくニッケルの回収を行ったところ、１８０９ｇのニッケルを回収した。このときの電析効率は８３．７％であった。
【００３７】
＜比較例２  ニッケル回収その２＞
上記実施例１と同様にして、ただし、重金属電析用電極を回転させることなく、かつ、液槽１の底部に設けた２４箇所の給気孔から空気を２００Ｌ／分供給してバブリングさせながら、ニッケルの回収を行ったところ、１９５５ｇのニッケルを回収した。このときの電析効率は８９．７％であった。
【００３８】
＜実施例２  銅回収＞
電解液としてはＩＥＲ硫酸溶離液（イオン交換樹脂から金属イオンを硫酸によって溶離した溶液）で、銅イオンを１６．９ｇ／Ｌ有するもの（３００Ｌ）を用いた。
【００３９】
電流密度は重金属電析用電極の表面で５Ａ／ｄｍ2とし、重金属電析用電極６を１２ｒｐｍで回転駆動させながら２２時間で５６１０ｇの銅を回収した。このときの電析効率は９８．２％であった。
【００４０】
＜比較例３  銅回収その1＞
上記実施例２と同様にして、ただし、重金属電析用電極を回転させることなく銅の回収を行ったところ、５２５６ｇの銅を回収した。このときの電析効率は９２．０％であった。
【００４１】
＜比較例４  銅回収その２＞
上記実施例２と同様にして、ただし、重金属電析用電極を回転させることなく、かつ、比較例４同様に給気孔から空気を２００Ｌ／分供給しながら、銅の回収を行ったところ、５３１３ｇの銅を回収した。このときの電析効率は９３．０％であった。
【符号の説明】
【００４２】
１    液槽
２    電解液
４    オーバーフロー槽
６    重金属電析用電極
６ａ  電極単板
６ａ１  ねじ用孔
６ｂ  接続板
６ｂ１  ねじ用孔
６ｃ  軸
６ｄ  歯車状端部
６ｅ  小歯車
６ｆ  モータ
６ｇ  隙間
６ｈ  ねじ
７    摺擦部
８    電源
９    対極
１０    貯液槽
１１ａ  モータ
１１ｂ  攪拌羽根
１２    送液ポンプ
１３    液供給ライン
１４    析出金属板
【図１】
0005904813.tif 000002
【図２】
0005904813.tif 000003
【図３】
0005904813.tif 000004
【図４】
0005904813.tif 000005
【図５】
0005904813.tif 000006
【図６】
0005904813.tif 000007