(57)【要約】【課題】高濃度塩酸溶液中の陰イオン性鉄塩素錯体（鉄−塩化物イオン錯体）をアニオン交換樹脂を用いて吸着した後、アニオン交換樹脂から陰イオン性鉄塩素錯体を脱着する方法であって、アニオン交換樹脂からの陰イオン性鉄塩素錯体の脱着性が良い陰イオン性鉄塩素錯体の除去方法を提供する。【解決手段】陰イオン性鉄塩素錯体を含有する塩酸溶液を、スチレン系樹脂を母体とする弱塩基性アニオン交換樹脂に接触させて、弱塩基性アニオン交換樹脂に陰イオン性鉄塩素錯体を吸着する。その後、陰イオン性鉄塩素錯体を吸着した弱塩基性アニオン交換樹脂に低濃度塩酸溶液を接触させて、弱塩基性アニオン交換樹脂から陰イオン性鉄塩素錯体を脱着する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰イオン性鉄塩素錯体を含有する塩酸溶液を、スチレン系樹脂を母体とする弱塩基性アニオン交換樹脂に接触させて、前記弱塩基性アニオン交換樹脂に陰イオン性鉄塩素錯体を吸着した後、前記陰イオン性鉄塩素錯体を吸着した弱塩基性アニオン交換樹脂に低濃度塩酸溶液を接触させて、前記弱塩基性アニオン交換樹脂から陰イオン性鉄塩素錯体を脱着することを特徴とする陰イオン性鉄塩素錯体の除去方法。
【請求項２】
前記陰イオン性鉄塩素錯体を含有する塩酸溶液は、６〜１２規定濃度の塩素イオン量を含む溶液であることを特徴とする請求項１に記載の陰イオン性鉄塩素錯体の除去方法。
【請求項３】
前記低濃度塩酸溶液は、０．３〜３規定濃度の塩素イオン量を含む溶液であることを特徴とする請求項１または２に記載の陰イオン性鉄塩素錯体の除去方法。
【請求項４】
前記陰イオン性鉄塩素錯体を含有する塩酸溶液は、化学プロセスからの副生塩酸溶液、鋼材の塩酸による洗浄工程からの回収塩酸溶液、または塩酸を用いた加熱処理工程からの加熱回収塩酸溶液であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の陰イオン性鉄塩素錯体の除去方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の陰イオン性鉄塩素錯体の除去方法により弱塩基性アニオン交換樹脂から脱着した陰イオン性鉄塩素錯体を原料として高純度鉄を製造することを特徴とする高純度鉄の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、陰イオン性鉄塩素錯体（鉄−塩化物イオン錯体）を含む溶液からイオン交換樹脂を用いて陰イオン性鉄塩素錯体を捕捉するとともに、上記イオン交換樹脂から陰イオン性鉄塩素錯体を脱着する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イオン交換においては、溶液中の陽イオンはカチオン交換樹脂に吸着され、陰イオンはアニオン交換樹脂に吸着される。したがって、溶液中の金属陽イオンはカチオン交換樹脂に吸着される。ただし、金属陽イオンは溶液中で陰イオン性金属錯体を形成することがあり、したがってこの場合は、アニオン交換樹脂で陰イオン性金属錯体を吸着することにより溶液中の金属を除去することが可能である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上述のような溶液中の陰イオン性金属錯体を除去する技術の具体例として、従来、強酸中に含まれる陰イオン性金属錯体を強塩基性アニオン交換樹脂を用いて除去する技術がある。この技術は、例えば塩酸中に含まれる鉄分を除去する場合に使用される（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、金属陽イオンには溶液中で陰イオン性金属錯体を形成するものとしないものがある。そのため、上述した溶液中の陰イオン性金属錯体を強塩基性アニオン交換樹脂を用いて除去する技術は、各種金属を含む溶液から、陰イオン性金属錯体を形成する金属と、形成しない金属とを分離する方法として用いられる。この方法は、特定金属の定量分析や、鉄などの金属類の高純度化にも使用される。
【０００５】
【特許文献１】
特公昭５４−１２２４５号公報（第１〜３頁）
【特許文献１】
特開昭５８−７０８７９号公報（第１〜４頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、溶液中の陰イオン性金属錯体を除去する方法として、従来、陰イオン性金属錯体を強塩基性アニオン交換樹脂に吸着させる方法があった。例えば、塩酸溶液中に含まれる鉄分を強塩基性アニオン交換樹脂を用いて除去し、水あるいは低濃度塩酸溶液を用いて強塩基性アニオン交換樹脂から鉄分を脱着する方法があった。
【０００７】
しかしながら、強塩基性アニオン交換樹脂は、鉄分の脱着のために水で洗浄した場合には、樹脂の体積が急激に膨張して破砕することがあった。また、樹脂の破砕を防ぐために、低濃度の塩酸溶液で鉄分を脱着させようとした場合には、効率的に脱着を行うことが難しいものであった。このことは、鉄の高純度化において、高濃度塩酸溶液中の陰イオン性鉄塩素錯体を強塩基性アニオン交換樹脂を用いて捕捉した後、低濃度塩酸溶液を用いて上記強塩基性アニオン交換樹脂から陰イオン性鉄塩素錯体を脱着する際には、高濃度かつ高純度の塩化鉄溶液を高い回収率で得ることが困難であることを示している。
【０００８】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、高濃度塩酸溶液中の陰イオン性鉄塩素錯体をアニオン交換樹脂を用いて吸着するとともに、上記アニオン交換樹脂から陰イオン性鉄塩素錯体を脱着する方法であって、アニオン交換樹脂からの陰イオン性鉄塩素錯体の脱着性が良い陰イオン性鉄塩素錯体の除去方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、高濃度塩酸溶液中に含まれる陰イオン性鉄塩素錯体の除去にスチレン系樹脂を母体とする弱塩基性アニオン交換樹脂を用いた場合、強塩基性アニオン交換樹脂を用いる従来技術と同等以上に陰イオン性鉄塩素錯体を除去できること、しかも上記スチレン系樹脂を母体とする弱塩基性アニオン交換樹脂から低濃度塩酸溶液を用いて陰イオン性鉄塩素錯体を効率的に脱着できることを見出した。
【００１０】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、陰イオン性鉄塩素錯体を含有する塩酸溶液を、スチレン系樹脂を母体とする弱塩基性アニオン交換樹脂に接触させて、前記弱塩基性アニオン交換樹脂に陰イオン性鉄塩素錯体を吸着した後、前記陰イオン性鉄塩素錯体を吸着した弱塩基性アニオン交換樹脂に低濃度塩酸溶液を接触させて、前記弱塩基性アニオン交換樹脂から陰イオン性鉄塩素錯体を脱着することを特徴とする陰イオン性鉄塩素錯体の除去方法を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明につきさらに詳しく説明する。本発明では、弱塩基性アニオン交換樹脂として、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体などのスチレン系樹脂を樹脂母体とするもの（スチレン系弱塩基性アニオン交換樹脂）を用いる。上記スチレン系弱塩基性アニオン交換樹脂として、具体的にはロームアンドハース社製アンバーライト（登録商標、以下同じ）ＩＲＡ９６ＳＢ、アンバーライトＸＥ５８３、三菱化学社製ダイヤイオン（登録商標、以下同じ）ＷＡ３０、バイエル社製レバチット（登録商標、以下同じ）Ｓ３４２８、レバチットＳ５４２８等が挙げられる。
【００１２】
また、本発明により除去する陰イオン性鉄塩素錯体（鉄−塩化物イオン錯体）の具体例としては、例えば［ＦｅＣｌ４］−等を挙げることができる。
【００１３】
本発明において、陰イオン性鉄塩素錯体の吸着を行う塩酸溶液は、６〜１２規定濃度、より好ましくは９〜１２規定濃度の塩素イオン（塩化物イオン）量を含む高濃度塩酸溶液であることが適当であり、これにより高濃度塩酸溶液中で陰イオン性鉄塩素錯体を良好に形成させることができる。すなわち、塩酸溶液中で陰イオン性鉄塩素錯体が形成される条件は、塩酸溶液が６規定濃度以上の塩素イオン量を含むことである。なお、本発明における上記高濃度塩酸溶液とは、塩素イオン（塩化物イオン）を高濃度に含有する塩酸酸性水溶液の意味であり、高濃度塩酸溶液のｐＨ条件は、鉄が溶解するｐＨ条件（ｐＨ３以下）であればよい。
【００１４】
また、本発明において、陰イオン性鉄塩素錯体の脱着を行う低濃度塩酸溶液とは、上記の陰イオン性鉄塩素錯体の吸着を行う高濃度塩酸溶液よりも塩素イオン（塩化物イオン）濃度が低い塩酸水溶液の意味であり、該溶液の濃度としては、０．３〜３規定濃度、より好ましくは１〜２規定濃度の塩素イオン量を含む低濃度塩酸溶液であることが適当であり、これにより弱塩基性アニオン交換樹脂から陰イオン性鉄塩素錯体を効率的に脱着することができる。
【００１５】
陰イオン性鉄塩素錯体の脱着を行う塩酸溶液の濃度が０．３規定未満であると、脱着を行うべき弱塩基性アニオン交換樹脂に鉄塩素錯体と同時に例えば亜鉛等の金属の錯体が吸着されていた場合に、鉄塩素錯体と同時に亜鉛塩素錯体等も脱着されてしまうので鉄塩素錯体のみを選択的に脱着することができず、したがって後述のごとく、脱着によって得られた溶液から高純度の鉄を製造する場合に亜鉛等の不純物金属の含有率が高くなるので好ましくない。また、陰イオン性鉄塩素錯体の脱着を行う塩酸溶液の濃度が３規定を超えると、鉄塩素錯体の脱着性が悪くなるので好ましくない。
【００１６】
本発明に係る陰イオン性鉄塩素錯体の除去方法は、種々の塩酸溶液からの鉄分の分離に使用することができ、例えば化学プロセスからの副生塩酸溶液、鋼材の塩酸による洗浄工程からの回収塩酸溶液、塩酸を用いた加熱処理工程からの加熱回収塩酸溶液等からの鉄分の分離に使用することができる。
【００１７】
また、本発明によって塩酸溶液から分離した鉄分は、高純度鉄の原料として好適に使用することができる。したがって、本発明は、本発明に係る陰イオン性鉄塩素錯体の除去方法により弱塩基性アニオン交換樹脂から脱着した陰イオン性鉄塩素錯体を原料として高純度鉄を製造することを特徴とする高純度鉄の製造方法を提供する。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に示すが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００１９】
（実施例１：高濃度塩酸溶液中の鉄捕捉）
スチレン系弱塩基性アニオン交換樹脂（アンバーライトＩＲＡ９６ＳＢ）１．０Ｌを充填したカラムを用いて陰イオン性鉄塩素錯体除去装置を作製した。上記弱塩基性アニオン交換樹脂としては、予め塩酸を通薬してＣｌ形にしたものを用いた。本実施例では、６規定濃度の塩素イオン量を含む高濃度塩酸溶液中の鉄の捕捉を行った。この高濃度塩酸溶液中の鉄濃度は１０００ｍｇ−Ｆｅ／Ｌであった。上記カラムに、上記高濃度塩酸溶液を４Ｌ／ｈｒの通液速度で１０Ｌ通液した。処理液中の鉄濃度を測定し、鉄の捕捉率を求めた。結果を表１に示す。
【００２０】
（比較例１：高濃度塩酸溶液中の鉄捕捉）
スチレン系強塩基性アニオン交換樹脂（アンバーライトＩＲＡ４００）、スチレン系強塩基性アニオン交換樹脂（アンバーライトＩＲＡ９００）およびアクリル系弱塩基性アニオン交換樹脂（アンバーライトＩＲＡ６７）をそれぞれ１．０Ｌ充填したカラムを用いて３種の陰イオン性鉄塩素錯体除去装置を作製した。上記各塩基性アニオン交換樹脂としては、予め塩酸を通薬してＣｌ形にしたものを用いた。その他の条件は実施例１と同様にして実験を行った。処理液中の鉄濃度を測定し、鉄の捕捉率を求めた。結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
表１に示した結果より、スチレン系弱塩基性アニオン交換樹脂を用いる本発明（実施例１）によれば、スチレン系強塩基性アニオン交換樹脂を用いる従来技術（比較例１の内の２種）と同等以上に、陰イオン性鉄塩素錯体を効果的に除去できることが明らかになった。また、同じ弱塩基性アニオン交換樹脂であっても、樹脂母体がアクリル系のものであるアンバーライトＩＲＡ６７の場合は、本発明（実施例１）に比べて著しく捕捉率が低いことが分かった。
【００２３】
（実施例２：鉄の脱着除去）
スチレン系弱塩基性アニオン交換樹脂（アンバーライトＩＲＡ９６ＳＢ）１．０Ｌを充填したカラムを用いて陰イオン性鉄塩素錯体除去装置を作製した。上記弱塩基性アニオン交換樹脂としては、予め塩酸を通薬してＣｌ形にしたものを用いた。本実施例では、９．６規定濃度の塩素イオン量を含む高濃度塩酸溶液中の鉄の捕捉を行った。この高濃度塩酸溶液中の鉄濃度は５６０ｍｇ−Ｆｅ／Ｌであった。上記カラムに、上記高濃度塩酸溶液を２Ｌ／ｈｒの通液速度で４２Ｌ通液した。処理液中の鉄濃度を測定し、鉄の捕捉率を求めたところ、捕捉率は９９．９％以上であった。
【００２４】
次に、カラムの弱塩基性アニオン交換樹脂からの鉄の脱着を行った。脱着には１規定濃度の塩素イオン量を含む低濃度塩酸溶液を用いた。すなわち、上記カラムに１規定濃度塩酸溶液を通液することにより、弱塩基性アニオン交換樹脂に吸着されている鉄の脱着を行った。脱着の廃液を分析した結果として、低濃度塩酸溶液の通液量と廃液中の流出Ｆｅ濃度との関係、および低濃度塩酸溶液の通液量と廃液中の積算流出Ｆｅ量との関係を表２および図１に示す。
【００２５】
（比較例２：鉄の脱着除去）
スチレン系強塩基性アニオン交換樹脂（アンバーライトＩＲＡ４００）１．０Ｌを充填したカラムを用いて陰イオン性鉄塩素錯体除去装置を作製した。上記強塩基性アニオン交換樹脂としては、予め塩酸を通薬してＣｌ形にしたものを用いた。その他の条件は実施例２と同様にして実験を行った。処理液中の鉄濃度を測定し、鉄の捕捉率を求めたところ、捕捉率は９９．９％以上であった。
【００２６】
次に、カラムの強塩基性アニオン交換樹脂からの鉄の脱着を行った。脱着には１規定濃度の塩素イオン量を含む低濃度塩酸溶液を用いた。脱着の廃液を分析した結果として、低濃度塩酸溶液の通液量と廃液中の流出Ｆｅ濃度との関係、および低濃度塩酸溶液の通液量と廃液中の積算流出Ｆｅ量との関係を表２および図１に示す。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
表２および図１に示した結果より、スチレン系弱塩基性アニオン交換樹脂を用いる本発明（実施例２）では、スチレン系強塩基性アニオン交換樹脂を用いる従来技術（比較例２）に比べ、アニオン交換樹脂からの陰イオン性鉄塩素錯体の脱着性が良くなることが明らかになった。この場合、スチレン系強塩基性アニオン交換樹脂を用いたときのように鉄の脱着が不十分であると、塩酸溶液中の鉄分除去では次の通液工程で鉄のリークが起こることになり、また高純度鉄の精製では鉄の回収率の低下および塩酸の使用量の増加につながるといった問題が生じる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に係る陰イオン性鉄塩素錯体の除去方法は、強塩基性アニオン交換樹脂を用いる従来技術と同等以上に高濃度塩酸溶液から陰イオン性鉄塩素錯体を効果的に除去することができる上、通液後における弱塩基性アニオン交換樹脂からの低濃度塩酸溶液による陰イオン性鉄塩素錯体の脱着性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例２および比較例２における低濃度塩酸溶液の通液量と廃液中の流出Ｆｅ濃度との関係、および低濃度塩酸溶液の通液量と廃液中の積算流出Ｆｅ量との関係を示すグラフである。
【図１】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年3月25日(2003.3.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰イオン性鉄塩素錯体を含有する塩酸溶液を、スチレン系樹脂を母体とする弱塩基性アニオン交換樹脂に接触させて、前記弱塩基性アニオン交換樹脂に陰イオン性鉄塩素錯体を吸着させることを特徴とする陰イオン性鉄塩素錯体の除去方法。
【請求項２】
陰イオン性鉄塩素錯体を含有する塩酸溶液を、スチレン系樹脂を母体とする弱塩基性アニオン交換樹脂に接触させて、前記弱塩基性アニオン交換樹脂に陰イオン性鉄塩素錯体を吸着した後、前記陰イオン性鉄塩素錯体を吸着した弱塩基性アニオン交換樹脂に低濃度塩酸溶液を接触させて、前記弱塩基性アニオン交換樹脂から陰イオン性鉄塩素錯体を脱着することを特徴とする陰イオン性鉄塩素錯体の除去方法。
【請求項３】
前記陰イオン性鉄塩素錯体を含有する塩酸溶液は、６〜１２規定濃度の塩素イオン量を含む溶液であることを特徴とする請求項１または２に記載の陰イオン性鉄塩素錯体の除去方法。
【請求項４】
前記低濃度塩酸溶液は、０．３〜３規定濃度の塩素イオン量を含む溶液であることを特徴とする請求項２または３に記載の陰イオン性鉄塩素錯体の除去方法。
【請求項５】
前記陰イオン性鉄塩素錯体を含有する塩酸溶液は、化学プロセスからの副生塩酸溶液、鋼材の塩酸による洗浄工程からの回収塩酸溶液、または塩酸を用いた加熱処理工程からの加熱回収塩酸溶液であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の陰イオン性鉄塩素錯体の除去方法。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれか１項に記載の陰イオン性鉄塩素錯体の除去方法により弱塩基性アニオン交換樹脂から脱着した陰イオン性鉄塩素錯体を原料として高純度鉄を製造することを特徴とする高純度鉄の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、陰イオン性鉄塩素錯体（鉄−塩化物イオン錯体）を含む溶液からイオン交換樹脂を用いて陰イオン性鉄塩素錯体を捕捉する方法、および上記イオン交換樹脂から陰イオン性鉄塩素錯体を脱着する方法に関する。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、高濃度塩酸溶液中の陰イオン性鉄塩素錯体をアニオン交換樹脂を用いて効率よく吸着する方法、および上記アニオン交換樹脂から陰イオン性鉄塩素錯体を脱着する方法であって、アニオン交換樹脂からの陰イオン性鉄塩素錯体の脱着性が良い陰イオン性鉄塩素錯体の除去方法を提供することを目的とする。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、陰イオン性鉄塩素錯体を含有する塩酸溶液を、スチレン系樹脂を母体とする弱塩基性アニオン交換樹脂に接触させて、前記弱塩基性アニオン交換樹脂に陰イオン性鉄塩素錯体を吸着させることを特徴とする陰イオン性鉄塩素錯体の除去方法を提供する。また、本発明は、陰イオン性鉄塩素錯体を含有する塩酸溶液を、スチレン系樹脂を母体とする弱塩基性アニオン交換樹脂に接触させて、前記弱塩基性アニオン交換樹脂に陰イオン性鉄塩素錯体を吸着した後、前記陰イオン性鉄塩素錯体を吸着した弱塩基性アニオン交換樹脂に低濃度塩酸溶液を接触させて、前記弱塩基性アニオン交換樹脂から陰イオン性鉄塩素錯体を脱着することを特徴とする陰イオン性鉄塩素錯体の除去方法を提供する。