(57)【要約】【課題】今後使用が増えるであろうと予測されるＳｉＣを用いた排ガス浄化用触媒の使用済み材料を処理し、含有される金または白金族等の貴金属を回収する方法の確立が急務となっている。【解決手段】金または白金族元素等の貴金属を含有する排ガス浄化用廃触媒等のＳｉＣ系物質から貴金属を回収する方法において、ＳｉＣ系物質を溶融金属銅と共に炉内に装入し酸素ガスまたは酸素含有ガスを吹き込んで１１００〜１６００℃に維持して酸化処理することにより、ケイ酸と酸化銅を主体とする溶融酸化物の上層と貴金属を含有する溶融金属銅の下層とに分離して貴金属を溶融金属銅層中に高収率で回収する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金または白金族元素を含有するＳｉＣ系物質から該金または白金族元素を回収する方法において、前記ＳｉＣ系物質を金属銅と共に炉内で酸化処理し、Ｓｉ酸化物と銅酸化物を含有する溶融酸化物層と前記金または白金族元素を含有する溶融金属銅層とに分離することを特徴とする金または白金族元素の回収方法。
【請求項２】
金または白金族元素を含有するＳｉＣ系物質から該金または白金族元素を回収する方法において、前記ＳｉＣ系物質を溶融金属銅と共に炉内で酸化処理し、該炉内の上層溶融層としてＳｉ酸化物と銅酸化物を主体とする溶融酸化物層を、該炉内の下層溶融層として前記金または白金族元素を含有する溶融金属銅層を形成させることによって、該溶融金属銅層中に該金または白金族元素を回収することを特徴とする金または白金族元素の回収方法。
【請求項３】
前記炉内に装入する前記ＳｉＣ系物質／前記金属銅の質量比が０.４５以下である、請求項１または２記載の回収方法。
【請求項４】
前記酸化処理は酸素ガスまたは酸素含有ガスを前記炉内に導入して行う、請求項１〜３のいずれかに記載の回収方法。
【請求項５】
前記酸化処理は前記炉内の温度を１１００〜１６００℃に維持して行う、請求項１〜４のいずれかに記載の回収方法。
【請求項６】
前記炉内に装入する前記ＳｉＣ系物質は５ｍｍ目の篩を通過する粒度である、請求項１〜５のいずれかに記載の回収方法。
【請求項７】
前記ＳｉＣ系物質は金または白金族元素を担持したＳｉＣを主体とする排ガス浄化用触媒廃棄物である、請求項１〜６のいずれかに記載の回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス浄化用触媒の廃棄物等のＳｉＣ系物質からその中に含有される金または白金族元素を回収する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、ＳｉＣを金または白金族元素の担体（基体）物質として用いた触媒による排ガス浄化システムの実用化が進められている。ＳｉＣは耐熱性に優れるため、特にディーゼルエンジンの排ガスのＰＭ燃焼用触媒の担体物質として用いると触媒の性能・耐久性が向上するものと期待されているが、触媒としての使命を終えた使用後の触媒廃棄物から金または白金族元素を回収する方法については下記のように種々提案されているものの、ＳｉＣは融点が２７００℃以上で且つ化学的に不活性でもあり、適切な回収方法はまだ開発されるに至っていないのが現状である。
【特許文献１】特開平０６−１８２２１４号公報
【特許文献２】特開平１０−０７６１６２号公報
【特許文献３】特開２００１−３４９２１１号公報
【特許文献４】特開２００３−２６２１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
さらにＳｉＣは乾式プロセスの溶融スラグ中に溶解させにくいという問題がある。本発明者らの実験によると、ＳｉＣ系物質を単独で電気炉内の溶融スラグに投入したところ、ＳｉＣ系物質は固体のまま溶融スラグ表面上に浮上し、強制的にＳｉＣ系物質を溶融スラグ中に没入させる操作を行わない限り、溶融スラグ中に完全に溶解させることは困難である。また溶解したとしても、未反応のＳｉＣがスラグ中に残存することがあり、これではＳｉＣ系物質の廃棄物触媒を処理し、含有される金または白金族元素を回収することはできない。したがって、今後使用が増えるであろうと予測されるＳｉＣを用いた排ガス浄化用触媒の使用済み材料を処理し含有される金または白金族元素を回収する方法の確立が急務となっている。
本発明は、このような現状に鑑み、ＳｉＣ系物質に含有される金または白金族元素の回収を行う方法を提供しようというものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ＳｉＣ系物質を処理し含有される金または白金族元素を回収するためには、ＳｉＣを分解して溶融スラグ成分とし、かつＳｉＣ系物質に含有されていた金または白金族元素を金属銅中に移行させることが必要である。発明者らはこれらの知見を基に種々検討の結果、以下の発明を見出した。
【０００５】
すなわち本発明は第１に、金または白金族元素を含有するＳｉＣ系物質から該金または白金族元素を回収する方法において、前記ＳｉＣ系物質を金属銅と共に炉内で酸化処理し、Ｓｉ酸化物と銅酸化物を含有する溶融酸化物（スラグ）層と前記金または白金族元素を含有する溶融金属銅（メタル）層とに分離することを特徴とする金または白金族元素の回収方法；第２に、金または白金族元素を含有するＳｉＣ系物質から該金または白金族元素を回収する方法において、前記ＳｉＣ系物質を溶融金属銅と共に炉内で酸化処理し、該炉内の上層溶融層としてＳｉ酸化物と銅酸化物を主体とする溶融酸化物（スラグ）層を、該炉内の下層溶融層として前記金または白金族元素を含有する溶融金属銅（メタル）層を形成させることによって、該溶融金属銅（メタル）層中に該金または白金族元素を回収することを特徴とする金または白金族元素の回収方法；第３に、前記炉内に装入する前記ＳｉＣ系物質／前記金属銅の質量比が０.４５以下である前記第１または２記載の回収方法；第４に、前記酸化処理は酸素ガスまたは酸素含有ガスを前記炉内に導入して行う前記第１〜３のいずれかに記載の回収方法；第５に、前記酸化処理は前記炉内の温度を１１００〜１６００℃に維持して行う前記第１〜４のいずれかに記載の回収方法；第６に、前記炉内に装入する前記ＳｉＣ系物質は５ｍｍ目の篩を通過する粒度である前記第１〜５のいずれかに記載の回収方法；第７に、前記ＳｉＣ系物質は金または白金族元素を担持したＳｉＣを主体とする排ガス浄化用触媒廃棄物である前記第１〜６のいずれかに記載の回収方法を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、被処理原料の主成分であるＳｉＣの酸化分解に伴う発熱および当初の溶融金属銅の酸化熱によって熱エネルギーコストが節減され、且つ、ＳｉＣのＣ分は燃焼して排ガスとなって系外へ排出され、またＳｉＣのＳｉ分が酸化されて生じるＳｉ酸化物（ＳｉＯ2）はフラックス成分であるために新たなフラックスの添加は必要に応じた最小限で済みスラグの発生量が少なくなり、操業面で有利となる。その上で、ＳｉＣ系物質中に含有される金または白金族元素を溶融金属銅（メタル）層の中に高い回収率で効率的に回収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明における白金族元素は元素の周期表第VIII族に属するルテニウムＲｕ、ロジウムＲｈ、パラジウムＰｄ、オスミウムＯｓ、イリジウムＩｒ、白金Ｐｔの６元素を示す。本明細書中で金とこの白金族元素を総称して貴金属ということがある。
【０００８】
本発明において「金または白金族元素を含有するＳｉＣ系物質」とは、金または白金族元素を担持等の種々の形態で含有するＳｉＣを主体とする物質の総称であって、好ましくはＳｉＣを５０質量％を超えて含有するＳｉＣ主体の材料であり、他の添加物質やＰＭ（ディーゼルエンジンからの排ガスの粒子状物質）などが含有されている場合がある。このＳｉＣ系物質としては、例えば、上記のディーゼルエンジンの排ガス浄化用触媒の廃棄物、さらに電子部品廃棄物等が挙げられる。
【０００９】
本発明において用いられる金属銅は純度に制限はなく、勿論、金または白金族元素が含有されていても、さらには、鉄、クロム等の不純物元素が含有されていても不都合なく使用することができる（後述の実施例では実質的に純度１００質量％の金属銅を使用した）。
【００１０】
本発明における前記の炉として転炉または回転炉を用いると、必要に応じて傾動または回転させることによってＳｉＣ系物質と溶融金属銅の接触・混合を促進させることができ、かつ、酸素ガスまたは酸素含有ガスをランスによって表面上から吹き付けて酸化処理することができ、さらに、酸化処理後に傾動させることによって最初に溶融酸化物層を抜き出し、その後溶融金属銅層を抜き出すことができるので、両層を容易に分離することができる。
また、炉内の溶体中に酸素ガスまたは酸素含有ガスを直接に吹き込むことによって、溶体の撹拌を促し、ＳｉＣの酸化速度を速めることもできる。
なお、酸化処理後の溶融酸化物は溶融金属銅より比重が小さいので、炉内酸化処理後の溶融酸化物と溶融金属銅との混合溶融体（液相）を炉内で静置することにより、溶融酸化物は上層、溶融金属銅は下層となって容易に相互に分離される。
【００１１】
また、ＳｉＣ系物質を酸化処理するためには、装入される金属銅の量に応じたＳｉＣ系物質の配合比のコントロールも重要である。炉内に装入されるＳｉＣ系物質／金属銅の質量比は０.４５以下が好ましい。この質量比が０.４５を超える場合は、装入されたＳｉＣ系物質の一部が酸化処理されずに未反応で残留する。
なお、酸化処理の操業は、金または白金族元素を溶融金属銅層に移行させるため、当初の溶融金属銅の一部を酸化されずに残して終了することが必要である。
【００１２】
酸化処理時の炉内温度は１１００〜１６００℃が好ましい。１１００℃未満では酸化速度が低く、且つ溶融相の上層、下層への分離が困難となる。一方、１６００℃を超えると、炉内耐火物の損傷を招くようになるので好ましくない。上記炉内温度は１３００〜１５００℃がさらに好ましい。
【００１３】
酸化処理反応を促進させるためには、炉内に装入されるＳｉＣ系物質は５ｍｍ目の篩を通過する粒度であることが好ましく、５ｍｍ目を超える粒度では酸化速度が低下する。
また、上記ＳｉＣ系物質は破砕されて微粒が発生する場合があり、この場合には酸素含有ガスの炉内への吹き込み（酸化処理）によってその微粒が炉外へ飛散する可能性があるが、上記ＳｉＣ系物質（またはその微粒）を、５ｍｍ目の篩を通過する粒度の範囲内で、造粒することによって飛散を防止することができる。
【００１４】
また、酸素含有ガスは酸素濃度に特に制限はないが、酸化処理速度向上の点から酸素濃度４０％以上の酸素含有ガスが好ましい。
【００１５】
本発明の溶融酸化物（スラグ）層はＳｉＣ系物質の酸化により生じたＳｉ酸化物と金属銅の一部の酸化により生じた銅酸化物によって形成されるが、必要に応じてＣａ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｆｅ酸化物、Ｎａ酸化物などのフラックス（酸化物等）を少量添加して、スラグ流動性を向上させ、または操業スラグ温度を低下させて、より良好なスラグを形成することもできる。
【００１６】
本発明によって得られた前記の金または白金族元素を含有する溶融金属銅層からは種々の溶融法または電解法などの公知の方法によって金または白金族元素をさらに分別回収することができる。
【実施例】
【００１７】
以下に本発明の実施例を記載するが、本発明の技術的範囲はこの記載に限定されるものではないことは言うまでもない。
【００１８】
［実施例１］  ハニカム形状のＳｉＣの基体にＰｔ、Ｐｄ、Ａｕの３種の貴金属を担持したＳｉＣを９５質量％含有するＳｉＣ系物質を使用した。このＳｉＣ系物質の貴金属含有率を表１に示す。転炉内に溶融した金属銅５０５ｋｇと５ｍｍ目の篩を通過した上記ＳｉＣ系物質２０３ｋｇを装入した。装入後、転炉内においてランスにより酸素含有ガスとして酸素含有率４０％の酸素富化空気を装入物の表面上から吹きつけ、装入物温度を１４００〜１４５０℃に維持し、金属銅が半分程度にまで減少した時点で吹き込み（酸化処理）を終了し、その後静置させて上方が溶融酸化物（スラグ）層、下方が溶融メタル（金属銅）層の２層に分離した。転炉を傾動させて上層の溶融酸化物層を取鍋に排出し、炉内に溶融メタル（金属銅）分を残した。両層の重量、貴金属含有率、処理前後の物量を表２に示す。
【００１９】
【表１】
2008088450.tif 000002
【００２０】
【表２】
2008088450.tif 000003
【００２１】
上記のとおり、ＳｉＣ系物質中の白金族元素（Ｐｔ、Ｐｄ）および金をそれぞれ９７.５％、９７.６％、９７.７％という高収率且つ高濃度で溶融金属銅中に移行させて回収することができたことがわかる。