(57)【要約】【課題】インジウム酸化物を含むサンドブラスト廃粉から、低濃度の酸水溶液を使用してインジウムを溶出させ、連続的な溶出処理によって効率よくインジウムを回収できるインジウム溶出装置を提供する。【解決手段】溶出装置１は、サンドブラスト廃粉２及び第一酸水溶液３が混合した第一懸濁液５を攪拌する第一溶出槽４ａ等及び第一攪拌機６ａ等と、第一懸濁液５を自然沈降させ、第一溶出溶液８と未溶出残渣９とに分離する第一沈降槽１０と、未溶出残渣９を第二溶出槽１２ａに移送する残渣移送ポンプ１５と、未溶出残渣９及び第二酸水溶液１１が混合した第二懸濁液１６を攪拌する第二溶出槽１２ａ等及び第二攪拌機１７ａ等と、第二懸濁液を自然沈降させる第二沈降槽２０及び沈降物を濾過する真空濾過機２５と、濾液及び第二沈降槽２０での上澄み液である第二溶出溶液２６を第一溶出槽４ａに移送する溶液移送ポンプ２８を具備する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インジウム酸化物を含有するサンドブラスト廃粉及び第一酸水溶液を混合する第一溶出槽と、
前記サンドブラスト廃粉及び前記第一酸水溶液が混合した第一懸濁液を攪拌し、インジウムの溶出を促進させる第一攪拌手段と、
前記第一懸濁液を固液分離し、インジウムの溶出した第一溶出溶液及び未溶出のインジウムを含む未溶出残渣に分離する第一分離手段と、
前記未溶出残渣及び前記第一酸水溶液より酸濃度の高い第二酸水溶液を混合する第二溶出槽と、
前記未溶出残渣を第一分離手段から第二溶出槽に移送する残渣移送手段と、
前記未溶出残渣及び前記第二酸水溶液が混合した第二懸濁液を攪拌し、インジウムの溶出を促進させる第二攪拌手段と、
前記第二懸濁液を固液分離し、インジウムの溶出した第二溶出溶液及びインジウム溶出後の溶出後残渣に分離する第二分離手段と、
前記第二溶出溶液を第二分離手段から第一溶出槽に移送する溶出溶液移送手段と
を具備することを特徴とするインジウム溶出装置。
【請求項２】
第一懸濁液の水素イオン濃度を測定するペーハー計及び第二懸濁液の酸濃度を測定する酸濃度計の少なくとも何れか一つを更に具備することを特徴とする請求項１に記載のインジウム溶出装置。
【請求項３】
第一懸濁液及び第二懸濁液の少なくとも何れか一方の液温を７０℃以上、９０℃以下に制御するための温度制御手段を更に具備することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインジウム溶出装置。
【請求項４】
インジウム酸化物を含有するサンドブラスト廃粉及び第一酸水溶液が混合した第一懸濁液を攪拌し、インジウムを前記第一酸水溶液中に一部溶出させる第一溶出工程と、
前記第一懸濁液を固液分離し、インジウムの溶出した第一溶出溶液及び未溶出のインジウムを含む未溶出残渣に分離する第一分離工程と、
前記未溶出残渣及び前記第一酸水溶液より酸濃度の高い第二酸水溶液が混合した第二懸濁液を攪拌し、インジウムを前記第二酸水溶液中に更に溶出させる第二溶出工程と、
前記第二懸濁液を固液分離し、インジウムの溶出した第二溶出溶液及びインジウム溶出後の溶出後残渣に分離する第二分離工程と
を具備し、
第二溶出溶液は第一酸水溶液として使用されることを特徴とするインジウム溶出方法。
【請求項５】
第一懸濁液の水素イオン濃度は、ｐＨ０．５以上、２．０以下の範囲に維持されることを特徴とする請求項４に記載のインジウム溶出方法。
【請求項６】
第一懸濁液及び第二懸濁液の少なくとも何れか一方の液温は、７０℃以上、９０℃以下に制御されることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のインジウム溶出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インジウム溶出装置及びインジウム溶出方法に関するものであり、特に、インジウム酸化物を含有するサンドブラスト廃粉から、インジウムを酸水溶液に溶出させるインジウム溶出装置及びその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＩＴＯ薄膜を形成するために使用されたスパッタリング装置をサンドブラスト洗浄することが行われている。ここで、ＩＴＯとは、酸化スズを含有する酸化インジウムであり、その薄膜は導電性と透光性に優れるため、液晶ディスプレイの透明電極などに広く使用されている。このＩＴＯ薄膜は、主に、ＩＴＯ焼結体をターゲットとしてスッパッタリングすることにより形成されているが、このとき使用されたスパッタリング装置の内部には、ＩＴＯが飛散し付着する。そこで、スパッタリング装置のメンテナンスとして、珪砂などの研削材を圧縮空気で吹き付け、付着したＩＴＯを剥離、除去するサンドブラスト洗浄が行われている。従って、この洗浄作業後のサンドブラスト廃粉には、インジウム酸化物が含まれている。
【０００３】
ここで、インジウムは、亜鉛鉱中に微量に含まれるものであり、亜鉛精錬の過程で副産物的に生産されるものであることから、生産量は限られている。しかしながら、近年、液晶ディスプレイの用途拡大や需要増大に伴いインジウムの需要が急激に増加し、希少な有価金属として、インジウムを含む廃棄物からインジウムを回収し再利用することが求められている。そのため、ＩＴＯターゲット屑材等の高純度のインジウムを含む廃棄物のみならず、使用済みのサンドブラスト粉末のように多量の不純物を含む低品位の廃棄物からも、インジウムを回収することが試みられている。例えば、サンドブラスト廃粉から、酸の水溶液中にインジウムを溶出させ、回収する方法が試みられている。
【０００４】
上記の従来技術は、公然に実施されているものであり、出願人は、この従来技術が記載された文献を、本願出願時においては知見していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の方法は、酸の濃度が高いほど酸化インジウムの溶解度が増すことから、高濃度の酸を使用していたため、次のような問題があった。すなわち、インジウム回収後の廃液は高濃度の酸を含むため、その中和作業に多大な労力を必要とした。加えて、使用する中和剤の量も多いためにコスト負担が大きいという問題もあった。また、高濃度の酸が中和され廃棄処分されることは、酸の使用効率の点でも問題となっていた。更に、サンドブラスト廃粉のインジウム含有量は少ないため、インジウムの収量を増加させるためには大量のサンドブラスト廃粉を処理することとなり、これに伴って高濃度の酸の使用量も膨大なものとなり、上記の問題を大きなものとしていた。
【０００６】
加えて、従来の方法はバッチ法であったため、一回のインジウム溶出処理ごとに高濃度の酸が大量に使用されて大量に廃棄処分されることとなり、上記の中和作業の労力、コスト、及び酸の使用効率の問題をより深刻なものとしていた。
【０００７】
また、高濃度の酸を使用するために、インジウムを溶出させる容器等が酸に侵食され、これに起因して不純物が混入する恐れがあった。そして、この不純物の混入を防止するためには、耐酸性に優れる材料を用いた容器等を使用しなければならず、装置自体が高価となるという問題もあった。
【０００８】
更に、サンドブラスト粉末として使用される珪砂の主成分であるシリカは、高濃度の酸で処理されることによってコロイド状となることがある。これは、純粋な結晶性のシリカ（石英）であれば極めて耐酸性に優れるのに対し、珪砂はシリカを主成分とする岩石（珪石）を粉砕したものであるため、粉砕による結晶構造の変化により、高濃度の酸に影響を受けコロイドを形成するものと考えられる。そして、このシリカコロイドがフィルターの目詰まりの原因となり、インジウム溶出後の酸水溶液を固液分離する際に、濾過に長時間を要するという問題もあった。
【０００９】
また、従来の高濃度の酸を使用したバッチ法による溶出処理では、一般的にインジウムの収率が低く、７０〜８０％に留まっているという問題もあった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記実情に鑑み、インジウム酸化物を含むサンドブラスト廃粉から酸を使用してインジウムを回収する場合において、低濃度の酸水溶液を使用してインジウムを溶出させることができ、連続的な溶出処理によって効率よくインジウムを回収できるインジウム溶出装置及びその方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、本発明にかかるインジウム溶出装置は、「インジウム酸化物を含有するサンドブラスト廃粉及び第一酸水溶液を混合する第一溶出槽と、前記サンドブラスト廃粉及び前記第一酸水溶液が混合した第一懸濁液を攪拌し、インジウムの溶出を促進させる第一攪拌手段と、前記第一懸濁液を固液分離し、インジウムの溶出した第一溶出溶液及び未溶出のインジウムを含む未溶出残渣に分離する第一分離手段と、前記未溶出残渣及び前記第一酸水溶液より酸濃度の高い第二酸水溶液を混合する第二溶出槽と、前記未溶出残渣を第一分離手段から第二溶出槽に移送する残渣移送手段と、前記未溶出残渣及び前記第二酸水溶液が混合した第二懸濁液を攪拌し、インジウムの溶出を促進させる第二攪拌手段と、前記第二懸濁液を固液分離し、インジウムの溶出した第二溶出溶液及びインジウム溶出後の溶出後残渣に分離する第二分離手段と、前記第二溶出溶液を第二分離手段から第一溶出槽に移送する溶出溶液移送手段と」を主に具備して構成されている。
【００１２】
ここで、サンドブラスト粉末は、圧縮空気や遠心力を用いて研削材を対象物に高速で吹き付け、その衝撃力でさびや汚れ、皮膜等を剥離するブラスト洗浄や、溶接後のピーニング、機械加工後のバリ取り等を行うブラスト加工に用いられる研削材である。主に、白珪石などの珪石を粉砕、篩い分けした人造珪砂が用いられており、主成分はシリカである。このサンドブラスト粉末を使用して、上記のように、ＩＴＯ薄膜を形成するためのスパッタリング装置内に飛散、付着したＩＴＯを剥離、除去するサンドブラスト洗浄を行った後のサンドブラスト廃粉には、インジウムとして数ｗｔ％の酸化インジウムが含まれる。この酸化インジウムは酸に溶解し、シリカはほとんど酸に溶けないため、インジウムを酸水溶液として回収することが可能となる。ここで、酸には、塩酸、硝酸、硫酸、混酸、王水などが使用可能である。
【００１３】
また、第一攪拌手段、第二攪拌手段は、何れも酸水溶液とサンドブラスト廃粉又は未溶出残渣を混合し攪拌できるものであれば、形状や構造等は特に限定されない。例えば、溶出槽の上部から回転軸が挿入され、回転軸周りに取設された攪拌羽根を駆動モータで回転させるもの、溶出槽内の底部に取設された攪拌羽根を駆動モータで回転させるものが例示される。また、攪拌する懸濁液の液深により、攪拌羽根が多段に設けられていてもよく、懸濁液の濃度や粘性により、回転速度を変化させる機構を備えていることが望ましい。
【００１４】
更に、第一分離手段、第二分離手段は、何れも固体と液体を分離できるものであれば、特に限定されない。ここで、固液分離の手段としては、自然沈降、真空濾過、加圧濾過、遠心分離等が例示される。例えば、大量のサンドブラスト廃粉を処理することを考慮すれば、固体分と液体分が混合した懸濁液の全量を濾過することは非効率的であるので、固体分の沈降性が良好となるような条件を設定して固体分を自然沈降させ、液体分を含んで沈降した沈降物のみを濾過し、濾液及び上澄み液を液体分として回収するのが、簡易かつ効率的である。
【００１５】
また、残渣移送手段は、固液分離によって液体分と分離された固体分を移送させるものであれば、構成や構造等は特に限定されない。例えば、真空濾過、加圧濾過により濾別された残渣をコンベア移送するものや、沈降槽内で自然沈降させた沈降物を、槽内底部に設けた排出口から排出させ、これをポンプやコンベアを使用して移送するものが挙げられる。
【００１６】
更に、第二溶出槽では、残渣移送手段によって移送された未溶出残渣が、第一酸水溶液より酸濃度の高い第二酸水溶液に混合され、第二攪拌手段によって攪拌され、更にインジウムが溶出される。このとき、第二酸水溶液の第二溶出槽への導入は、間歇的に手動で行うことも可能であるが、自動的に酸溶液の吐出を行う吐出機等を使用して連続的に導入することが望ましい。
【００１７】
また、溶出溶液移送手段は、第二分離手段において固液分離された液体分、すなわちインジウムが溶出した第二溶出溶液を第一溶出槽に移送する手段であり、例えば、第二分離手段で第二懸濁液を真空濾過、加圧濾過した後の濾液をポンプで第一溶出槽に移送するもの、第二分離手段で自然沈降により固液分離し、その上澄み液を第一溶出槽に導入するもの等が挙げられる。なお、液体分と分離された固体分、すなわちインジウムをほとんど含有しない溶出後残渣は、洗浄した後に、例えばセメント原料として利用可能であるが、このときの洗液には微量ながらインジウムが溶解しているため、この洗液も第二溶出溶液と合わせて第一溶出槽に導入してもよい。
【００１８】
ここで、溶出溶液移送手段により第一溶出槽に移送された第二溶出溶液は、インジウムの溶解に使用されていない未反応の酸をまだ多く含有しているため、第一溶出槽で新たに投入されたサンドブラスト廃粉の溶解のための第一酸水溶液として使用される。これにより、第一分離手段によって未溶出残渣と分離される第一溶出溶液は、第二溶出槽で未溶出残渣から溶出したインジウム及び第一溶出槽で新たに投入されたサンドブラスト廃粉から溶出したインジウムの両方を含むこととなる。そして、この第一溶出溶液が、インジウムを含有する水溶液として、インジウムを再生するための原料となる。
【００１９】
なお、第一溶出槽から第一分離手段への第一懸濁液の移送、及び第二溶出槽から第二分離手段への第二懸濁液の移送の手段は特に限定されない。例えば、懸濁液をポンプを使用して分離手段である濾過機に移送してもよい。また、分離手段が自然沈降を行わせる沈降槽である場合は、溶出槽と沈降槽の設置位置に高低差を設け、懸濁液を溶出槽から溢出させ沈降槽に流入させてもよい。また、沈降槽を用いる場合、第一溶出槽及び第二溶出槽をそれぞれ第一沈降槽及び第二沈降槽として兼用することも可能であるが、大量のサンドブラスト廃粉を連続的に処理するためには、別体であることが望ましい。
【００２０】
従って、本発明のインジウム溶出装置によれば、インジウム酸化物を含むサンドブラスト廃粉を、酸濃度の低い使用済みの酸水溶液（第一酸水溶液）中で所定時間攪拌し、インジウムを第一酸水溶液中に一部溶出させた後に固液分離し、未溶出のインジウムを含む未溶出残渣を、第一酸水溶液より酸濃度が高く新たに導入される酸水溶液（第二酸溶液）中で攪拌処理し、更にインジウムを溶解させる。すなわち、インジウムの溶出が二段階で行われる。これにより、使用する酸の濃度が従来に比べて低くても、インジウムの収率を向上させることが可能となる。そして、従来、高濃度の酸を使用するために生じていた、中和の労力やコスト、装置の酸腐食による不純物の混入、シリカコロイドの生成による濾過性の悪化等の問題が大幅に軽減される。
【００２１】
また、未反応の酸を含有する第二溶出溶液を第一酸水溶液として再利用することにより、従来は一回の処理ごとに廃棄処理されていた酸を、無駄なく有効に活用することが可能となる。そして、上記のように、第一分離手段で固液分離された固体分が第二溶出槽に導入され、第二分離手段で固液分離された溶液分が第一溶出槽に導入されるというように、一連の処理が連続的に循環して行われることにより、酸を有効に使用し、低濃度の酸によって効率的にインジウムを回収することが可能となる。
【００２２】
また、本発明にかかるインジウム溶出装置は、上記構成に加え、「第一懸濁液の水素イオン濃度を測定するペーハー計及び第二懸濁液の酸濃度を測定する酸濃度計の少なくとも何れか一つ」を具備するものであっても構わない。
【００２３】
ここで、第一懸濁液の水素イオン濃度は、インジウムが効率よく溶出され、かつ、第一分離手段での固液分離が容易な条件に設定されることが望ましく、そのためには、第一懸濁液の水素イオン濃度を測定するペーハー計を具備していることが望ましい。また、第一懸濁液の水素イオン濃度の調整は、アルカリ水溶液の添加によって行うことも可能であるが、第二懸濁液の酸濃度を変化させることによって調整することも可能である。この場合、第二酸懸濁液の酸濃度を測定する酸濃度計を具備することが必要となる。そして、その検出値により第二酸水溶液の濃度、あるいは第二酸水溶液の第二溶出槽への導入量を制御可能な手段を更に具備してもよい。
【００２４】
また、サンドブラスト廃粉に含まれるインジウムの量はある程度予測可能なため、第二酸水溶液の濃度を計算によって設定することも可能であるが、第一溶出槽で溶出しきれなかったインジウムを、より酸濃度の高い第二酸水溶液によって更に溶出させるという、二段階の溶出処理が最適に行われるためには、第一懸濁液及び第二懸濁液の酸濃度が常時把握されていることが望ましい。
【００２５】
ここで、ペーハー計及び酸濃度計には、ガラス電極法等によるペーハー計や自動適定による酸濃度測定装置等の周知の測定装置が使用可能である。また、間歇的または連続的に自動測定し、モニターやプリンタに出力するなど、水素イオン濃度や酸濃度を監視することが容易な手段を備えていることが望ましい。
【００２６】
従って、本発明のインジウム溶出装置によれば、インジウムが溶出するために適した水素イオン濃度あるいは酸濃度を維持することができ、インジウムを効率的に溶出させることが可能となる。また、インジウムの収率を向上させるために、第一溶出槽で溶出しきれなかったインジウムを第二溶出槽でより濃度の高い酸を使用して溶出させるという、インジウムの二段階溶出のための最適な条件を維持することが可能となる。
【００２７】
更に、本発明にかかるインジウム溶出装置は、上記構成に加え、「第一懸濁液及び第二懸濁液の少なくとも何れか一方の液温を７０℃以上、９０℃以下に制御するための温度制御手段を」具備するものであっても構わない。
【００２８】
一般的に、金属酸化物の酸への溶解度及び溶解速度は、温度の上昇に伴い増加する。従って、第一懸濁液及び第二懸濁液の液温を上記の温度範囲に維持することにより、インジウムの溶出を促進し、更に収率を向上させることが可能となる。
【００２９】
ここで、温度制御手段は、懸濁液の温度を適宜検知し、その結果により加熱を制御できるものであればよく、公知の温度計、コントローラ、ヒーター等を組合わせて使用することが可能である。また、加熱は、溶出槽自体をヒーター等により加熱しても、懸濁液中に加熱器を投入しても、溶出槽に導入する前の酸水溶液を加熱して行ってもよい。
【００３０】
従って、本発明のインジウム溶出装置によれば、溶出槽内の懸濁液の液温を、インジウムの溶出に適した温度条件に維持することが可能となり、インジウムの溶出を促進させ、収率をより向上させることができる。
【００３１】
また、本発明にかかるインジウム溶出方法は、「インジウム酸化物を含有するサンドブラスト廃粉及び第一酸水溶液が混合した第一懸濁液を攪拌し、インジウムを前記第一酸水溶液中に一部溶出させる第一溶出工程と、前記第一懸濁液を固液分離し、インジウムの溶出した第一溶出溶液及び未溶出のインジウムを含む未溶出残渣に分離する第一分離工程と、前記未溶出残渣及び前記第一酸水溶液より酸濃度の高い第二酸水溶液が混合した第二懸濁液を攪拌し、インジウムを前記第二酸水溶液中に更に溶出させる第二溶出工程と、前記第二懸濁液を固液分離し、インジウムの溶出した第二溶出溶液及びインジウム溶出後の溶出後残渣に分離する第二分離工程とを具備し、第二溶出溶液は第一酸水溶液として使用される」ことを主な特徴とするものである。
【００３２】
従って、本発明のインジウム溶出方法によれば、使用済みの酸水溶液を第一酸水溶液として利用しサンドブラスト廃粉中のインジウムを一部溶出させた後、未溶出のインジウムを含む未溶出残渣を固液分離し、未溶出残渣を第一酸水溶液より酸濃度の高い新たな酸水溶液である第二酸水溶液中で攪拌処理して更にインジウムを溶出させ、固液分離してインジウムが溶出した第二溶出溶液を得、これを第一水溶液として再利用して残留する未使用の酸により新たに投入したサンドブラスト廃粉からインジウムを溶出させ、未溶出残渣と固液分離して第二溶出槽及び第一溶出槽の両方で溶出したインジウムを含む第一溶出槽をインジウム含有水溶液として回収し、未溶出残渣を第二酸水溶液で処理して更にインジウムを溶出させる、というように一連の処理のサイクルを連続的に行うことが可能となる。
【００３３】
また、本発明にかかるインジウム溶出方法は、上記構成に加え、「第一懸濁液の水素イオン濃度は、ｐＨ０．５以上、２．０以下の範囲に維持される」ものであっても構わない。
【００３４】
ここで、インジウムは、ｐＨ２以上で水酸化物を生成して沈殿するため、珪砂の主成分であるシリカと分離することができない。また、ｐＨ０．５以下では、インジウム溶出後の固液分離において、固体分の沈降性がよくないことを知見している。従って、第一溶出工程におけるインジウムの溶出は、第一懸濁液のｐＨを０．５以上２．０以下の範囲に維持して行うことが効果的である。この水素イオン濃度の調整は、アルカリ水溶液の添加によって行うことも可能であるが、第一溶出工程で処理するサンドブラスト廃粉の量によって、簡易に調整することができる。すなわち、サンドブラスト廃粉のインジウム含量が当初の予想より多く、酸の消費により第一懸濁液のｐＨ値が上記の設定範囲より低下する場合は、第一酸水溶液に投入するサンドブラスト廃粉の量を減らし、逆にインジウム含量が当初の予想より少ない場合は、投入するサンドブラスト廃粉の量を増加させる。これにより、アルカリ添加によってｐＨ調整をする場合のようにアルカリ金属等が混入することがない。また、第二酸水溶液の濃度を変化（例えば、１Ｎ〜５Ｎ）させ、第二懸濁液の酸濃度を変化させることによって、第一酸水溶液として使用される第二溶出溶液の酸濃度を変化させて調整することも可能である。
【００３５】
また、第一分離工程で第一懸濁液が固液分離されて得られた第一溶出溶液は、第二溶出工程において未溶出残渣から溶出したインジウム、及び第一溶出工程においてサンドブラスト廃粉から溶出したインジウムの両方を含み、インジウム含有水溶液としてインジウムを再生するための原料となる。ここで、インジウム含有水溶液からのインジウム再生方法には、インジウムが溶解した酸水溶液にアルカリを添加してインジウムを水酸化物として沈殿させ、これを焼成して酸化インジウムにする方法や、電気分解によって単体のインジウムを析出させる方法、亜鉛等と置換して析出させるセメンテーション法等がある。そして、電気分解法やセメンテーション法においては、電解溶液をｐＨ０．５以上２．０程度に調整する必要があるため、第一溶出工程の段階で既にこのｐＨ範囲に調整されている本発明の第一溶出溶液は、これらの方法によるインジウムの再生に際してｐＨ調整を行う必要がなく、電解溶液やセメンテーション溶液としての利用に適している。
【００３６】
従って、本発明にかかるインジウム溶出方法によれば、インジウムの水酸化物の生成を防止し、かつ、固液分離の際の固体分の沈降性が良好なｐＨ範囲を維持し、効率よくインジウムを溶出させることが可能となる。
【００３７】
また、第一溶出溶液は、電気分解法やセメンテーション法のために適したｐＨ範囲に既に調整されているため、これらの方法によるインジウムの再生に特に好適となる。そして、インジウム溶出後の酸水溶液を中和する必要がないため、従来の方法における中和に関する問題を解消することが可能となる。
【００３８】
また、本発明にかかるインジウム溶出方法は、上記構成に加え、「第一懸濁液及び第二懸濁液の少なくとも何れか一方の液温は、７０℃以上、９０℃以下に制御される」ものであっても構わない。
【００３９】
ここで、金属酸化物の酸への溶解度及び溶解速度は、一般的に温度の上昇に伴い増加する。しかしながら、例えば酸として塩酸を使用した場合、数規定の塩酸の沸点は百数℃であるため、１００℃を超えれば蒸発して塩化水素ガスとなり、作業環境上の問題も生じる。
【００４０】
従って、本発明のインジウム溶出方法によれば、第一懸濁液及び第二懸濁液の液温を、７０℃以上、９０℃以下の温度範囲に設定することにより、環境に負荷を与えない範囲でインジウムの溶出を促進し、収率をより向上させることができる。
【発明の効果】
【００４１】
以上のように、本発明のインジウム溶出装置及びインジウム溶出方法によれば、使用済みの低濃度の酸と、これより酸濃度の高い酸水溶液を使用して、インジウム酸化物を含むサンドブラスト廃粉からインジウムを二段階で溶出させることにより、従来より低濃度の酸を使用して、インジウムを溶出させ収率よく回収することが可能となる。また、第二溶出溶液を第一酸水溶液として再利用し、一連の処理を連続的に循環して行うことにより、酸の使用効率を高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の一実施形態であるインジウム溶出装置及び該装置を使用したインジウム溶出方法について、図１及び図２に基づいて説明する。ここで、図１は本実施形態のインジウム溶出装置（以下、単に「溶出装置」という）の概略構成を示す説明図であり、図２は図１の溶出装置を使用したインジウム溶出方法（以下、単に「溶出方法」という）の処理の流れを示す工程図である。
【００４３】
本実施形態の溶出装置１は、図１に示されるように、サンドブラスト廃粉２及び第一酸水溶液３を混合する第一溶出槽４ａ，４ｂと、サンドブラスト廃粉２及び第一酸水溶液３が混合した第一懸濁液５を攪拌する第一攪拌機６ａ，６ｂと、第一懸濁液５を自然沈降させ第一溶出溶液８と未溶出残渣９とに分離する第一沈降槽１０と、未溶出残渣９及び第二酸水溶液１１を収容する第二溶出槽１２ａ，１２ｂと、未溶出残渣９を第一沈降槽１０から第二溶出槽１２ａに移送する残渣移送ポンプ１５と、未溶出残渣９及び第二酸水溶液１１が混合した第二懸濁液１６を攪拌する第二攪拌機１７ａ，１７ｂと、第二懸濁液を自然沈降させる第二沈降槽２０及び沈降物を濾過して濾液と溶出後残渣２１に分離する真空濾過機２５と、濾液及び第二沈降槽２０の上澄み液である第二溶出溶液２６を第一溶出槽４ａに移送する溶液移送ポンプ２８等とによって主に構成されている。
【００４４】
更に詳細に説明すると、第一溶出槽は２つの溶出槽４ａ，４ｂから構成され、第一懸濁液５は順次これらの第一溶出槽４ａ，４ｂ内で攪拌される。このように、溶出槽を２つ備えることにより、溶出槽において懸濁液を攪拌してインジウムを溶出させる時間を、沈降槽での自然沈降の所要時間の２倍の長さとすることができる。そして、第一溶出槽４ａ，４ｂのそれぞれに対して、槽内の第一懸濁液５を攪拌羽根によって攪拌し、この攪拌羽根の回転数を制御可能な機構を備えた第一攪拌機６ａ，６ｂが備えられている。また、第二溶出槽も、同様に２つの溶出槽１２ａ，１２ｂから構成され、それぞれの第二溶出槽１２ａ，１２ｂに対して、槽内の第二懸濁液１６を攪拌する第二攪拌機１７ａ，１７ｂが備えられている。ここで、第一攪拌機６ａ，６ｂが本発明における第一攪拌手段に、第二攪拌機１７ａ，１７ｂが本発明における第二攪拌手段に相当する。なお、第一溶出槽４ａ，４ｂ、第二溶出槽１２ａ，１２ｂの容量は、いずれも１２０リットル（有効容量９０リットル）とされている。
【００４５】
また、第一溶出槽４ａ内の第一懸濁液５のｐＨを測定可能な位置にペーハー計３０が、第二溶出槽１２ａ内の第二懸濁液１６の酸濃度を測定可能な位置に酸濃度計３１が備えられている。加えて、本実施形態では、第二酸水溶液を連続的に第二溶出槽１２ａに吐出する吐出機３５を備えている。
【００４６】
更に、第一溶出槽４ａ，４ｂ、及び第二溶出槽１２ａ，１２ｂのそれぞれに対して、溶出槽を加熱するためのヒーター３６及び槽内の懸濁液の温度を測定し、その温度を所定温度範囲に維持するためにヒーター３６の加熱を制御する温度制御機３７が備えられている。ここで、ヒーター３６及び温度制御機３７が、本発明における温度制御手段に相当する。
【００４７】
また、第一沈降槽１０及び第二沈降槽２０は、ともにロート形状をしており、懸濁液を自然沈降させ、沈降物を底部の排出口４０から受け容器に排出させる構造とされている。また、それぞれの槽内の底部には、沈降物をかき寄せるレーキ（図示しない）を具備している。なお、第一沈降槽１０及び第二沈降槽２０の容量は、いずれも溶出槽４ａ，４ｂ，１２ａ，１２ｂと同じく１２０リットル（有効容量９０リットル）である。
【００４８】
更に、残渣移送ポンプ１５は、第一沈降槽１０で自然沈降し排出口４０から受け容器に排出させた沈降物を、第二溶出槽１２ａに移送する。ここで、第一沈降槽１０が本発明の第一分離手段に相当し、残渣移送ポンプ１５が本発明の残渣移送手段に相当する。
【００４９】
また、真空濾過機２５は第二沈降槽２０で沈降した沈殿物を濾過し、濾液と溶出後残渣２１に分離する。この分離された濾液と、第二沈降槽２０の上澄み液は、ともに第二酸水溶液１１にインジウムが溶解した第二溶出溶液２６である。ここで、濾液は溶液移送ポンプ２８によって第一溶出槽４ａまで移送され、上澄み液は第二沈降槽２０から溢出させて第一溶出槽４ａに流入させている。ここで、第二沈降槽２０及び真空濾過機２５が本発明の第二分離手段に相当し、溶液移送ポンプ２８及び第二沈降槽２０から溢出した上澄み液を第一溶出槽４ａに流入させるように両槽間を高低差をつけて連結した構造が、本発明の溶出溶液移送手段に相当する。なお、第二沈降槽２０の上澄み液は、ポンプを使用して第一溶出槽４ａに移送することとしてもよい。
【００５０】
なお、本実施形態においては、第一溶出槽４ａから第一溶出槽４ｂを経て第一沈降槽１０に至る第一懸濁液５の移送、及び第二溶出槽１２ａから第二溶出槽１２ｂを経て第二沈降槽２０に至る第二懸濁液１６の移送は、高低差をつけて各槽を連結し、槽の上縁の一端から懸濁液を溢出させ、次の槽に流入させる構造とすることにより行っている。
【００５１】
次に、本実施形態の溶出装置１を使用した溶出方法５０について、図１及び図２を用いて説明する。まず、第一溶出槽４ａに導入された使用済みの酸水溶液である第一酸水溶液３（すなわち第二溶出溶液２６）に、インジウム酸化物を含む未処理のサンドブラスト廃粉２が投入され、両者が混合した第一懸濁溶液５は第一攪拌機６ａによって攪拌される。そして、第一溶出槽４ａで攪拌され溢出した第一懸濁溶液５は第二溶出槽４ｂに流入し、その中で第一攪拌機６ｂによって同様に攪拌される。このとき、第一攪拌機６ａ，６ｂによる攪拌速度は、約３５０ｒｐｍに調整される。これらの第一溶出槽４ａ，４ｂにおける攪拌により、サンドブラスト廃粉２に含有される酸化インジウムが一部溶解し、第一酸水溶液３中にインジウムが溶出する（第一溶出工程Ｓ１）。
【００５２】
このとき、第一溶出槽４ａ，４ｂはヒーター３６により加熱され、温度制御機３７の制御によって第一懸濁液５の液温が約８０℃に保持されることにより、インジウムの溶出が促進されている。更に、ペーハー計３０によって第一懸濁液５の水素イオン濃度が測定され、ｐＨ０．５以上２．０以下の範囲に保持されるように、サンドブラスト廃粉２の投入量が加減される。これにより、第一懸濁液５の水素イオン濃度が、インジウムが水酸化物として沈殿せず、かつ、次の工程での固体分の沈降性が良好である条件に調整される。
【００５３】
次に、第一溶出槽４ｂから溢出した第一懸濁液５は第一沈降槽１０に流入し、ここで自然沈降により、インジウムが一部溶出した第一溶出溶液８と未溶出のインジウムを含む未溶出残渣９に固液分離される（第一分離工程Ｓ２）。そして、沈降物はレーキによってかき寄せられ、第一沈降槽底部の排出口４０から受け容器に排出される。このときの沈降物は、未溶出残渣９が第一溶出溶液８を含んだ状態であるため、これを濾過して未溶出残渣９のみを第二溶出槽１２ａに移送してもよいが、本実施形態ではそのままの状態で残渣移送ポンプ１５を使用して第二溶出槽１２ａに移送している。
【００５４】
このように第二溶出槽１２ａに移送された未溶出残渣９は、第二溶出槽１２ａ内に導入された第二酸水溶液１１と混合して第二懸濁液１６となる。ここで、本実施形形態では第二酸水溶液１１として約４Ｎに調製された塩酸が使用され、吐出機３５によって第二溶出槽１２ａに連続的に導入されている。そして、第二懸濁液１６は第二攪拌機１７ａによって攪拌された後、引き続いて第二溶出槽１２ｂ内で第二攪拌機１７ｂによって攪拌される。このときの第二攪拌機１７，１７ｂによる攪拌速度は、第一攪拌機６ａ，６ｂと同様に約３５０ｒｐｍに調整され、第二懸濁液１６の液温は、第一懸濁液５の場合と同様に約８０℃に保持される。また、第二懸濁液１６の酸濃度は酸濃度計３１によって測定され、吐出機３５からの第二酸水溶液１１の添加量の調整により約３Ｎに保持される。これにより、濃度の低い第一酸水溶液３によっては溶解しきらず、未溶出残渣９中に残存していたインジウムは、第一酸水溶液３より濃度の高い第二酸水溶液１１によって溶解され、そのほとんどが第二酸水溶液中に溶出する（第二溶出工程Ｓ３）。
【００５５】
次に、第二溶出槽１２ｂから溢出して第二沈降槽２０に流入した第二懸濁液１６は、自然沈降により、第二溶出溶液２６とインジウムをほとんど含まない溶出後残渣２１に固液分離される。そして、第一沈降槽１０における場合と同様に、沈降物を排出口４０から受け容器に排出させる。この沈降物は溶出後残渣２１が第二溶出溶液２６を含んだ状態であるため、ポンプ２７を使用して真空濾過機２５に導入し、真空濾過して溶出後残渣２１と第二溶出溶液２６に分離する（第二分離工程Ｓ４）。ここで濾別された溶出後残渣２１は、ほとんどが珪石由来のシリカであり、水洗した後にセメント原料として利用可能である。
【００５６】
また、真空濾過機２５により濾過された濾液と第二沈降槽２０における上澄み液は、ともに第二溶出溶液２６であるが、濾液は溶液移送ポンプ２８によって第一溶出槽４ａに移送され、上澄み液は第二沈降槽２０から溢出させて第一溶出槽４ａに流入される。この第二溶出溶液２６の酸濃度は、第二溶出工程Ｓ３でインジウムを溶出させるために酸が消費されたために、当初の第二酸水溶液１１の酸濃度より低くなっている。この第二溶出溶液２６が、第一溶出工程で新たに投入されるサンドブラスト廃粉２を溶解するための第一酸水溶液３として再度使用され、上記と同様にインジウムの溶出が行われる（第一溶出工程Ｓ１）。
【００５７】
その後、上述のように第一分離工程Ｓ２で沈降物と分離された第一溶出溶液８は、第一分離槽１０から溢出させて回収される。この第一溶出溶液８は、第二溶出工程において未溶出残渣９から溶出したインジウムと、第一溶出工程Ｓ１において新たに投入されたサンドブラスト廃粉２から溶出したインジウムとの両方を含み、インジウム含有水溶液としてインジウムの再生のために利用される。特に、第一溶出工程Ｓ１の段階でｐＨ０．５以上２．０の範囲に調整されているため、電気分解法やセメンテーション法によるインジウム回収のための溶液として利用される。
【００５８】
次に、本実施形態におけるインジウムの収率について示す。これは、上記の諸条件（温度、ｐＨ、攪拌速度）に加え、インジウムを２．４ｗｔ％含有するサンドブラスト廃粉２を１時間当たり６０ｋｇ第一溶出槽４ａに投入し、１時間当たり４５リットルの第二酸水溶液１１（４Ｎの塩酸）を第二溶出槽１２ａに導入し、第二溶出溶液２６を１時間当たり６０リットルで第一溶出槽４ａに導入し、第一沈降槽１０、第二沈降槽２０における沈降時間をいずれも１時間、第一溶出槽４ａ，４ｂ、第二溶出槽１２ａ，１２ｂにおける攪拌時間をそれぞれ１時間として、一連の工程を連続的に行った場合である。以上の条件下で、未処理のサンドブラスト廃粉２に含まれていたインジウムを１００％とすると、第一溶出工程Ｓ１を経た未溶出残渣９には２１．７％のインジウムが残存し、回収できずに溶出後残渣２１に残留したインジウムは２．１％であった。すなわち、未溶出残渣９に含まれるインジウム２１．７％のうち１９．６％が第二溶出工程Ｓ３で溶出された。従って、サンドブラスト廃粉２から、最終的に９７．９％という高い収率でインジウムを回収することができた。
【００５９】
上記に説明したように、本実施形態の溶出装置１及び溶出方法５０によれば、インジウム酸化物を含むサンドブラスト廃粉２から、酸濃度の低い使用済みの酸水溶液（第一酸水溶液３）を使用してインジウムを一部溶出させた後に、これより酸濃度が高い第二酸溶液１１によって更にインジウムを溶解させるという、二段階で溶出を行うことにより、従来に比べて濃度の低い酸を使用しても、インジウムを収率よく回収できる。また、未反応の酸を含有する第二溶出溶液２６を第一酸水溶液３として再利用することにより、従来は一回の処理ごとに廃棄処理されていた酸を、無駄なく有効に活用することが可能となる。
【００６０】
そして、第一分沈降槽１０で固液分離された固体分が第二溶出槽１２ａに導入され、第二沈降槽２０で固液分離された溶液分が第一溶出槽４ａに導入されることにより、一連の処理が循環して行われ、酸を有効に使用しインジウムを連続的に効率よく回収することが可能となる。
【００６１】
また、第一懸濁液５がｐＨ０．５以上２．０以下の範囲に調整されることにより、インジウムの効率的な溶出のために適した条件、すなわち、インジウムの水酸化物の生成が防止され、かつ、固液分離（第一分離工程Ｓ２）の際に固体分の沈降性が良好である条件が維持される。加えて、かかるｐＨ範囲に調整されたインジウム含有水溶液（第一溶出溶液８）は、電気分解法やセメンテーション法によるインジウムの再生に好適である。加えて、従来法の問題であった、溶出処理後の中和の問題が解消可能となる。更に、溶出槽内の懸濁液５，１６の液温が約８０℃に維持されることにより、インジウムの溶出が促進される。
【００６２】
結果として、高濃度の酸を使用しても７０〜８０％の収率に留まった従来の溶出装置及び溶出方法に対し、低濃度の酸を使用して約９８％という極めて高い収率でインジウムを回収することが可能となる。
【００６３】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。
【００６４】
例えば、インジウムを十分に溶出させるために、本実施形態では、第一溶出槽、第二溶出槽をそれぞれ２つずつ設け、懸濁液を攪拌しインジウムを溶出させる時間を、沈降槽における自然沈降の時間の２倍としているが、より多くの溶出槽を連結して溶出段階を多段とし、溶出工程をより長時間としてもよい。また、各溶出槽を沈降槽より大型にして容量を大きくすることによっても、同様の効果を得ることができる。
【００６５】
また、懸濁液の固液分離は、本実施例では自然沈降により行っているが、真空濾過や加圧濾過等によって強制的に分離してもよい。
【００６６】
さらに、本実施例では、溶出槽間及び溶出槽から沈降槽への懸濁液の移送は、電力を使用せず、各槽に高低差を設けて連結し、槽の上部から溢出させた懸濁液を重力によって次の槽に移送しているが、ポンプ等を利用して各槽間の距離や高さを問わず移送することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一実施形態である溶出装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】図１の溶出装置による溶出方法の処理の流れを示す工程図である。
【符号の説明】
【００６８】
１    溶出装置
２    サンドブラスト廃粉
３    第一酸水溶液
４ａ，４ｂ  第一溶出槽
５    第一懸濁液
６ａ，６ｂ  第一攪拌機（第一攪拌手段）
８    第一溶出溶液
９    未溶出残渣
１０  第一沈降槽（第一分離手段）
１１  第二酸水溶液
１２ａ，１２ｂ  第二溶出槽
１５  残渣移送ポンプ（残渣移送手段）
１６  第二懸濁液
１７ａ，１７ｂ  第二攪拌機（第二攪拌手段）
２０  第二沈降槽（第二分離手段）
２１  溶出後残渣
２５  真空濾過機（第二分離手段）
２６  第二溶出溶液
２８  溶液移送ポンプ（溶出溶液移送手段）
３０  ペーハー計
３１  酸濃度計
５０  溶出方法
【図１】
2006241558.tif 000003
【図２】
2006241558.tif 000004