(57)【要約】【課題】有価物を効率的に回収できる有価物回収方法を提供すること。【解決手段】本発明の有価物回収方法は、有価物を含むスラッジを、（ａ）電位勾配下におく、（ｂ）０．１ＭＰａ〜１．０ＭＰａの範囲で加圧する、又は（ｃ）電位勾配下で０．１ＭＰａ〜１．０ＭＰａの範囲で加圧することによって、スラッジから回収液に有価物を回収することを特徴とし、好ましくは、有価物を含む回収液を膜分離法により濃縮することを特徴とし、さらに好ましくは、膜分離法は、イオン透析法又は逆浸透膜法であることを特徴とする。【選択図】図３
2018035383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有価物を含むスラッジを、（ａ）電位勾配下におく、（ｂ）０．１ＭＰａ〜１．０ＭＰａの範囲で加圧する、又は（ｃ）電位勾配下で０．１ＭＰａ〜１．０ＭＰａの範囲で加圧することによって、前記スラッジから回収液に前記有価物を回収することを特徴とする有価物回収方法。
【請求項２】
前記有価物を含む前記回収液を膜分離法により濃縮することを特徴とする請求項１記載の有価物回収方法。
【請求項３】
前記膜分離法は、イオン透析法又は逆浸透膜法であることを特徴とする請求項２記載の有価物回収方法。
【請求項４】
前記有価物として、ｄ遷移元素の化合物、ｄ遷移元素のイオン、ｆ遷移元素の化合物、ｆ遷移元素のイオンから選ばれる一種又は複数種を回収することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の有価物回収方法。
【請求項５】
有価物を含む粉末状物及び又は塊状物に加水することによって前記スラッジを得ることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の有価物回収方法。
【請求項６】
前記加水する水に、酸、アルカリ及び又は塩を含有させることを特徴とする請求項５記載の有価物回収方法。
【請求項７】
前記粉末状物及び又は塊状物は、土壌、廃棄物破砕物、採鉱残渣、精練残渣、大気浮遊粒子状物質から選ばれる一種又は複数種を含むことを特徴とする請求項５又は６記載の有価物回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有価物回収方法に関し、より詳しくは、有価物を効率的に回収できる有価物回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
採鉱に伴って採鉱残渣が発生する。また、金属精練に伴って精練残渣が発生する。これらの残渣は、適切な処理を施して廃棄することができるが、処理コストが負担になる場合が多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１７３９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような残渣等には有価物が含有されているが、これを効率的に回収する方法は十分に確立されていない。例えば、有価物を効率的に回収して収益をあげることができれば、処理コストの負担を軽減することも期待される。
そこで本発明の課題は、有価物を効率的に回収できる有価物回収方法を提供することにある。
【０００５】
また本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【０００７】
１．
有価物を含むスラッジを、（ａ）電位勾配下におく、（ｂ）０．１ＭＰａ〜１．０ＭＰａの範囲で加圧する、又は（ｃ）電位勾配下で０．１ＭＰａ〜１．０ＭＰａの範囲で加圧することによって、前記スラッジから回収液に前記有価物を回収することを特徴とする有価物回収方法。
２．
前記有価物を含む前記回収液を膜分離法により濃縮することを特徴とする前記１記載の有価物回収方法。
３．
前記膜分離法は、イオン透析法又は逆浸透膜法であることを特徴とする前記２記載の有価物回収方法。
４．
前記有価物として、ｄ遷移元素の化合物、ｄ遷移元素のイオン、ｆ遷移元素の化合物、ｆ遷移元素のイオンから選ばれる一種又は複数種を回収することを特徴とする前記１〜３の何れかに記載の有価物回収方法。
５．
有価物を含む粉末状物及び又は塊状物に加水することによって前記スラッジを得ることを特徴とする前記１〜４の何れかに記載の有価物回収方法。
６．
前記加水する水に、酸、アルカリ及び又は塩を含有させることを特徴とする前記５記載の有価物回収方法。
７．
前記粉末状物及び又は塊状物は、土壌、廃棄物破砕物、採鉱残渣、精練残渣、大気浮遊粒子状物質から選ばれる一種又は複数種を含むことを特徴とする前記５又は６記載の有価物回収方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、有価物を効率的に回収できる有価物回収方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１態様に係る有価物回収方法を実施するための有価物回収装置の一例を概念的に説明する図
【図２】第３態様に係る有価物回収方法を実施するための有価物回収装置の一例を概念的に説明する図
【図３】有価物回収システムの一例を概念的に説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の有価物回収方法は、スラッジから有価物を回収する際に好適に用いることができる。
【００１１】
有価物の回収源となるスラッジとしては、有価物を含む種々のスラッジを用いることができ、例えば有価物と共に粒子状物が水中に分散されているスラリー状のものを好ましく用いることができる。スラッジの含水率は、３０重量％以上であることが好ましく、４０重量％〜９０重量％の範囲であることがより好ましい。
【００１２】
また、有価物を含む粉末状物及び又は塊状物に加水することによって、有価物を含むスラッジを得てもよい。塊状物としては、粒子状物が集合して固化した状態のものを好ましく用いることができ、予め破砕して粒子状物にした後に加水してもよいし、加水した後に粒子状物にしてもよい。
【００１３】
かかる粉末状物及び又は塊状物は、土壌、廃棄物破砕物、採鉱残渣、精練残渣、大気浮遊粒子状物質から選ばれる一種又は複数種を含むことが好ましい。
【００１４】
土壌としては、例えば、含水率３０〜９０％程度の金属を含む土壌等が挙げられる。
【００１５】
廃棄物破砕物としては、電子基板破砕物、ネオジム磁石破砕物等を好ましく例示できる。
【００１６】
採鉱残渣は、採鉱に伴って発生する残渣を用いることができる。また、精練残渣は、金属精練に伴って発生する残渣を用いることができる。
【００１７】
大気浮遊粒子状物質としては、例えばＰＭ１０やＰＭ２．５等を構成し得るような大気中に浮遊する粒子状物質を、フィルタ等により採集して用いることができる。
【００１８】
これらは、はじめから湿潤されていれば、加水を省略してスラッジとして用いてもよい。
【００１９】
回収対象となる有価物は、経済上あるいは産業上の価値のある物質であれば格別限定されないが、ｄ遷移元素の化合物、ｄ遷移元素のイオン、ｆ遷移元素の化合物、ｆ遷移元素のイオンから選ばれる一種又は複数種を回収することが好ましい。
【００２０】
具体例として、ｄ遷移元素としては、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等の３ｄ遷移元素、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ等の４ｄ遷移元素を挙げることができる。また、ｆ遷移元素としては、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｇ等の４ｆ遷移元素を挙げることができる。
【００２１】
有価物を含むスラッジを、（ａ）電位勾配下におく、（ｂ）０．１ＭＰａ〜１．０ＭＰａの範囲で加圧する、又は（ｃ）電位勾配下で０．１ＭＰａ〜１．０ＭＰａの範囲で加圧することによって、前記スラッジから回収液に前記有価物を回収することができる。これにより、有価物を効率的に回収できる効果が得られる。
【００２２】
以下に、第１態様及び第２態様として、有価物を含むスラッジを（ａ）電位勾配下におく場合について、第３態様として、有価物を含むスラッジを（ｃ）電位勾配下で０．１ＭＰａ〜１．０ＭＰａの範囲で加圧する場合について、第４態様として、有価物を含むスラッジを（ｂ）０．１ＭＰａ〜１．０ＭＰａの範囲で加圧する場合について、それぞれ詳しく説明する。
【００２３】
まず、図１を参照して説明する第１態様では、有価物を含むスラッジを（ａ）電位勾配下におくことによって、スラッジ中において負電荷を帯びている有価物を回収する場合の例について示す。
【００２４】
図１は、第１態様に係る有価物回収方法を実施するための有価物回収装置の一例を概念的に説明する図である。
【００２５】
図１に示すように、有価物回収装置１は、陽極１１及び陰極１２を備えた電気化学的なセル構造を有することができる。陽極１１及び陰極１２の材質は格別限定されないが、例えばグラッシーカーボン等を好ましく用いることができる。
【００２６】
陽極１１と陰極１２との間には隔膜１３が設けられている。隔膜１３は、セル内の空間を、陽極１１が設けられた陽極室１４と、陰極１２が設けられた陰極室１５とに隔離している。隔膜１３としては、例えば、ＭＦ膜等のような微多孔膜、あるいはイオン交換膜等を用いることができる。
【００２７】
陽極室１４及び陰極室１５のそれぞれに対応する間隙は、スペーサーＳによって確保することができる。
【００２８】
有価物回収装置は、有価物を回収するための回収液を陽極室１４に流入させるための回収液流入口１４ａと、スラッジから分離された有価物を含む回収液を陽極室１４から流出させるための回収液流出口１４ｂとを備えている。
【００２９】
陽極室１４に供給する回収液としては、電解質を含有する水溶液を用いることができる。電解質は格別限定されないが、例えば塩酸、硫酸等を好ましく用いることができる。
【００３０】
以上の構成を備える有価物回収装置において、陰極室１５に有価物を含むスラッジを供給し、陽極室１４に回収液を供給した状態で、陽極１１及び陰極１２に通電して電圧を印加する。その結果、スラッジ中の負電荷を帯びている有価物は、陽極１１と陰極１２との間の電位勾配によって陽極１１に引き寄せられて隔膜１３を通過し、陽極室１４内の回収液中に回収される。
【００３１】
本態様において、スラッジが供給される陰極室１５は、対向するように配置された陰極１２と隔膜１３との間に、層状の間隙として形成されている。かかる層状の間隙の幅（陰極１２と隔膜１３との間の距離）は、５ｍｍ以下に設定されている。スラッジは、陰極室１５を構成する前記層状の間隙に充填されて厚さ５ｍｍ以下の層状になっており、この状態で電位勾配に曝される。このように、スラッジを厚さ５ｍｍ以下の層状にすることにより、有価物の回収効率を更に向上できる効果が得られる。
【００３２】
図１に示したセル構造（単セル）を複数積層して積層セルを構成することは好ましいことである。この場合、陽極１１及び陰極１２として複極仕切り板（バイポーラープレートともいう）を用い、各単セルを電気的に直列に積層することは特に好ましいことである。
【００３３】
陰極室１５へのスラッジの供給方法は格別限定されず、フィルタープレス型等のバッチ式でも、ベルトプレス型等の連続式でもよい。
【００３４】
陽極室１４への回収液の供給方法は格別限定されず、バッチ式でも連続式でもよい。また、陽極室１４から流出させた、有価物を含む回収液を、再び陽極室１４に供給してもよい。このように、回収液を循環させながら有価物回収を行うことにより、回収液に回収される有価物濃度を高めることができる。
【００３５】
以上に説明した第１態様では、スラッジ中において負電荷を帯びている有価物を回収する場合の例について示したが、これに限定されるものではない。例えば、第２態様として、スラッジ中において正電荷を帯びている有価物を回収する場合は、第１態様で用いたものと同様の有価物回収装置を、陽極及び陰極の極性を反転させて用いることによって、有価物を含む回収液を回収することができる。
【００３６】
次に、図２を参照して説明する第３態様では、スラッジ中において負電荷を帯びている有価物と正電荷を帯びている有価物とを同時に回収する場合の例について示す。
【００３７】
図２は、第３態様に係る有価物回収方法を実施するための有価物回収装置の一例を概念的に説明する図である。
【００３８】
図２に示すように、有価物回収装置１は、電気化学的なセル構造を有しており、有価物を含むスラッジが供給されるスラッジ供給部１６と、スラッジ供給部１６の一側に隔膜１７を介して設けられた陽極室１８と、スラッジ供給部１６の他側に隔膜１９を介して設けられた陰極室２０とを備えている。隔膜１７、１９としては、例えば、ＭＦ膜等のような微多孔膜、あるいはイオン交換膜等を用いることができる。
【００３９】
陽極室１８には導電性充填材からなる陽極２１が充填され、陰極室２０には導電性充填材からなる陰極２２が充填されている。これら導電性充填材としては、例えば炭素繊維フェルトや炭素粒子等を好ましく用いることができる。
【００４０】
ここでは、陽極室１８に隣接して、陽極用通電部材２３が設けられている。陽極用通電部材２３は例えばグラッシーカーボン等のような導電性部材によって構成することができる。陽極用通電部材２３は、陽極室１８内の陽極２１と接触しており、陽極２１に通電するために用いることができる。同様に、陰極室２０に隣接して、陰極用通電部材２４が設けられている。陰極用通電部材２４もまた例えばグラッシーカーボン等のような導電性部材によって構成することができる。陰極用通電部材２４は、陰極室２０内の陰極２２と接触しており、陰極２２に通電するために用いることができる。
【００４１】
スラッジ供給部１６、陽極室１８及び陰極室２０に対応する各々の間隙は、陽極用通電部材２３と陰極用通電部材２４との間に配置されたスペーサー２５によって確保されている。本態様において、スペーサー２５には、ゴム等のような弾性材料を好ましく用いることができ、特にエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）等を好適に用いることができる。
【００４２】
以上の構成を備える有価物回収装置において、スラッジ供給部１６に有価物を含むスラッジを充填し、陽極２１及び陰極２２に通電して電圧を印加し、陽極２１と陰極２２との間に電位勾配を形成する。本態様では、この状態で、スラッジ供給部１６内のスラッジを加圧する。
【００４３】
ここでは、陽極用通電部材２３と陰極用通電部材２４とをセルの両側から押圧して、スラッジ供給部１６に対応する間隙を形成しているスペーサー２５を圧縮変形させることによって、スラッジ供給部１６内のスラッジを加圧している。
【００４４】
電位勾配下での加圧によって、スラッジ中の水は隔膜１７及び隔膜１９を介して陽極室１８及び陰極室２０にそれぞれ分離されると共に、負電荷を帯びた有価物は陽極２１と陰極２２との間の電位勾配によって陽極２１に引き寄せられて隔膜１７を通過して陽極室１８内に移動し、正電荷を帯びた有価物は陽極２１と陰極２２との間の電位勾配によって陰極２２に引き寄せられて隔膜１９を通過して陰極室２０内に移動する。その結果、陽極室１８内には、スラッジから脱水された水と、スラッジから分離された負電荷を帯びた有価物とを含む回収液が生成する。一方、陰極室２０内には、スラッジから脱水された水と、スラッジから分離された正電荷を帯びた有価物とを含む回収液が生成する。即ち、回収液を、スラッジからの脱離液として生成することができる。陽極室１８に生成した脱離液は、脱離液流出口２５ａから回収し、陰極室２０に生成した脱離液は、脱離液流出口２５ｂから回収することができる。
【００４５】
本態様において、スラッジを加圧する際の圧力は、０．１ＭＰａ〜１．０ＭＰａの範囲であることが好ましく、０．２ＭＰａ〜０．４ＭＰａの範囲であることが更に好ましい。
【００４６】
本態様においても、第１態様及び第２態様について説明したように、セル構造（単セル）を複数積層して積層セルを構成することは好ましいことである。この場合、陽極１１及び陰極１２として複極仕切り板（バイポーラープレートともいう）を用い、各単セルを電気的に直列に積層することは特に好ましいことである。
【００４７】
有価物を含むスラッジは、上述したように、例えば有価物を含む粉末状物及び又は塊状物に加水することによって得ることができる。このとき、加水する水に、酸、アルカリ及び又は塩を含有させることが好ましい。スラッジに酸、アルカリ及び又は塩が添加されることによって、該スラッジの導電率（電導度）が改善される。この結果、特に第１態様〜第３態様における電位勾配を安定に形成でき、有価物の回収を促進できる効果が得られる。
【００４８】
以上に説明した第１態様〜第３態様の変形例として、負電荷を帯びた有価物を陽極に電着させること、及び又は、正電荷を帯びた有価物を陰極に電着させることもできる。この場合、陽極及び又は陰極に電着させた有価物を回収液中に溶出させることによって有価物を回収することができる。電着した有価物の溶出は、例えば、陽極及び又は陰極の極性を反転させることによって好適に行うことができる。
【００４９】
以上に説明した第１態様〜第３態様では、スラッジを電位勾配下におくことによって電荷を帯びた有価物を回収する場合について示したが、これに限定されるものではない。例えば第３態様のようにスラッジを加圧する場合は、電荷を帯びた有価物だけでなく、電荷を帯びていない有価物も、脱離液中に効率的に回収することができる。
【００５０】
有価物の回収に際して電位勾配の形成は必須ではなく、加圧のみによって有価物を回収することもできる。第４態様として、スラッジを加圧することによって有価物を回収する場合は、例えば、第３態様の有価物回収装置を、電位勾配の形成（通電）を省略して用いることができる。加圧を行うことによって、特にスラリー中に溶解している有価物を好適に回収することができる。
【００５１】
次に、図３を参照して有価物回収システムの構成例を説明することによって、本発明の有価物回収方法について更に詳しく説明する。
【００５２】
図３は、有価物回収システムの一例を概念的に説明する図である。
【００５３】
図３の例において、有価物回収システムは、スラッジ供給装置２６と、有価物回収装置１と、濃縮装置２７とにより構成されている。
【００５４】
スラッジ供給装置２６は、スクリューフィーダー２８により構成されている。スクリューフィーダー２８は、スクリュー２９と、該スクリュー２９を回転させるためのモーター３０と、ホッパー３１とにより構成されている。
【００５５】
スラッジを加水する場合は、水と共にスラッジをホッパー３１に供給して加水を行うことができる。
【００５６】
ホッパー３１に供給されたスラッジは、モーター３０の駆動によって回転するスクリュー２９によってスクリューフィーダー２８内を移送され、有価物回収装置１に供給される。
【００５７】
上述したように、有価物回収装置１は、有価物を含むスラッジから有価物を含む回収液を生成する。ここでは、有価物回収装置１は、第３態様で説明したように、スラッジを電位勾配下で０．１ＭＰａ〜１．０ＭＰａの範囲で加圧することによって、回収液を生成している。有価物を含む回収液は、回収液貯留部３２に貯留された後、ポンプ３３によって後段の濃縮装置２７に供給される。
【００５８】
濃縮装置２７は、有価物を含む回収液を濃縮して濃縮液を生成する。濃縮装置２７は、回収液中の有価物の濃度を上昇させるように回収液を濃縮できるものであればよいが、特に膜分離装置を好ましく用いることができる。
【００５９】
膜分離法は格別限定されないが、イオン透析法又は逆浸透（ＲＯ）膜法であることが好ましい。特に、回収液中の全塩濃度が比較的高い場合はイオン透析法等が好適であり、回収液中の全塩濃度が比較的低い場合は逆浸透膜法等が好適である。逆浸透膜法の場合は、多段で設けることも好ましいことである。
【００６０】
特に第１態様〜第３態様で説明したように、スラッジを電位勾配下で加圧することによって有価物を回収する場合は、回収液中の全塩濃度を非常に小さく抑えることができる。そのため、濃縮装置２７として逆浸透膜法を用いることによって、濃縮度を大きくとることができる効果が得られる。
【００６１】
以上の説明では、有価物回収システムが、第３態様で説明した有価物回収装置を備えている場合についてが、これに限定されず、他の態様で説明した有価物回収装置も適宜用いることができる。
【００６２】
以上のようにして得られる回収液、好ましくは濃縮された回収液は、例えば液体のまま有価物含有液として製品とすることもできるが、例えば塩類の添加により有価物を析出させて、該有価物を回収液から分離した状態で製品としてもよい。
【００６３】
有価物が分離された後のスラッジは、適宜処理を施した後、廃棄されてもよいが、例えばコンクリート混和材等のような工業製品として利用することが好ましい。
【００６４】
以上の説明において、一つの態様について説明された構成は、他の態様に適宜適用することができる。
【実施例】
【００６５】
以下に、本発明の実施例について説明するが、本発明はかかる実施例により限定されない。
【００６６】
（実施例１）
ネオジム磁石破片粉末に、１０％塩酸水溶液を加水し、含水率約８０ｗｔ％の塩酸酸性スラリー（以下、スラッジという）を調製した。
【００６７】
次いで、図２に示したものと同様の有価物回収装置を用い、スラッジ供給部１６に上記スラッジを充填し、陽極２１及び陰極２２に電圧を印加して、３５０Ｖ／ｍの電位勾配を形成した状態で、セルを両側から押圧してスラッジを０．５Ｍｐａの圧力で加圧した。処理時間は、３０分間とした。
【００６８】
次いで、陽極室１８及び陰極室２０の両方に生成した脱離液（回収液）を回収し、該回収液を図３に示すプロセスによって、ＮＦ膜（ナノ濾過膜）を用いた逆浸透膜法（ルーズＲＯ）によって濃縮した。
【００６９】
更に、濃縮後の回収液（濃縮液）をｐＨ５付近まで中和した後、シュウ酸ナトリウムを加えて、ネオジム等のｆ遷移元素をシュウ酸塩として析出させて回収した。
【００７０】
濃縮前の回収液中のネオジム含有率は約８５０ｍｇ／Ｌであった。また、濃縮、析出後の沈殿物におけるネオジム元素含有率は、乾式（ドライベース）で約３０ｗｔ％程度であった。
【００７１】
（実施例２）
実施例１において、電圧の印加を省略したこと以外は、実施例１と同様にして回収液を得た。
【００７２】
濃縮前の回収液中のネオジム含有率は２００ｍｇ／Ｌであった。
【符号の説明】
【００７３】
１：有価物回収装置
１１：陽極
１２：陰極
１３：隔膜
１４：陽極室
１５：陰極室
１６：スラッジ供給部
１７：隔膜
１８：陽極室
１９：隔膜
２０：陰極室
２１：陽極
２２：陰極
２３：陽極用通電部材
２４：陰極用通電部材
２５：スペーサー
２６：スラッジ供給装置
２７：濃縮装置
【図１】
2018035383.tif 000003
【図２】
2018035383.tif 000004
【図３】
2018035383.tif 000005