(57)【要約】【課題】微量のガリウムを含む固形物から簡単な操作で且つ安価にガリウムを回収できる、ガリウムの回収方法を提供する。【解決手段】ガリウムを含有するスクラップを焼成処理して得られた酸化物を硝酸に溶解した後、固液分離して得られた固体側の浸出残渣に、５０℃以上の温水を添加して撹拌することにより湯洗し、固液分離する。この固液分離後の固体側スラリーに苛性ソーダを添加して撹拌することによりアルカリ浸出を行った後、固液分離して得られたろ液からガリウムを回収する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガリウムと砒素を含む固形物を温水に加えて攪拌した後、固液分離することにより、温水に溶解した砒素を除去し、固形物に含まれるガリウムを濃縮することを特徴とする、ガリウムの回収方法。
【請求項２】
前記温水の温度が５０℃以上であることを特徴とする、請求項１に記載の回収方法。
【請求項３】
前記固液分離後の固形物にアルカリを加えて、第２の固液分離を行い、この第２の固液分離後の溶液中にガリウムを回収することを特徴とする、請求項１または２に記載のガリウムの回収方法。
【請求項４】
前記ガリウムを含む固形物が、ガリウムを含む実質的に酸化物からなる組成物に酸を加えて固液分離を行った後の固形物であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載のガリウムの回収方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガリウムの回収方法に関し、特に、ガリウムと砒素を含む固形物からガリウムを回収する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガリウムは、亜鉛やアルミニウムの製錬副産物として微量得られる金属元素であり、ＧａＡｓやＧａＰなどの化合物半導体として使用されている。また、ガリウムは、ＧａＡｓ単結晶の端面カット部分、破損ウエハ、切断屑、ラッピング屑などの様々なガリウムを含む各種スクラップからも回収されている。
【０００３】
このようなガリウムを含有する製錬副産物やスクラップには、有機物やその他様々な物質が含まれているため、スクラップなどを焼成処理して成分のほとんどを酸化物とし、この焼成物を酸溶液に溶解して固液分離した後、このろ液を使用して電解採取によってガリウムを得ることが行われている。
【０００４】
しかし、この固液分離後の固体側の浸出残渣にも微量のガリウムが残っており、この固体側からものガリウムを回収することができれば、ガリウムの回収率を向上させることができる。
【０００５】
従来、微量のガリウムを含む溶液からガリウムを分離する方法として、キレート性イオン交換樹脂を用いてガリウム含有アルミニウム塩溶液からガリウムを回収する方法（例えば、特許文献１参照）や、キレート性イオン交換樹脂を用いてガリウムを含有するバイヤー液からガリウムを回収する方法（例えば、特許文献２参照）などのイオン交換法の他、キレート性の芳香族ジオールを用いて多量のＡｌ３＋が存在するガリウム溶液から選択的にガリウムを有機溶媒に抽出する溶媒抽出法（例えば、特許文献３参照）が知られている。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５８−４２７３７号公報（第２頁右上欄１５−１８行）
【特許文献２】
特開平２−６３２８号公報（第２頁左上欄２０行−右上欄１０行）
【特許文献３】
特開平１−２７５４２８号公報（第２頁右下欄７行−第３頁左上欄１２行）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ガリウムを含むスクラップなどの焼成物を酸溶液に溶解して固液分離した後、この固液分離後の固体側の浸出残渣に含まれる微量のガリウムを回収するために、イオン交換法を使用すると、回収するガリウムの量にかかわらず樹脂塔などの大掛かりな設備が必要となり、また、溶媒抽出法を使用すると、反応に必要な有機キレート剤や有機溶媒の使用量が多く、コスト高になるという問題がある。
【０００８】
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、微量のガリウムを含む固形物から簡単な操作で且つ安価にガリウムを回収できる、ガリウムの回収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】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、微量のガリウムを含む固形物を湯洗した後に固液分離することにより、砒素などの不純物を温水に溶解させて除去し、固形物中のガリウムを濃縮できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明によるガリウムの回収方法は、ガリウムと砒素を含む固形物を温水に加えて攪拌した後、固液分離することにより、温水に溶解した砒素を除去し、固形物に含まれるガリウムを濃縮することを特徴とする。
【００１１】
このガリウムの回収方法において、温水の温度が５０℃以上であるのが好ましい。また、固液分離後の固形物にアルカリを加えて、第２の固液分離を行い、この第２の固液分離後の溶液中にガリウムを回収するのが好ましい。さらに、ガリウムを含む固形物が、ガリウムを含む実質的に酸化物からなる組成物に酸を加えて固液分離を行った後の固形物であるのが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明によるガリウムの回収方法の実施の形態は、ガリウム含有固形物に温水を加えて攪拌した後、固液分離を行い、この固液分離後の固形物にアルカリを加えて、第２の固液分離を行い、この第２の固液分離後の溶液中にガリウムを回収することを特徴とする。
【００１３】
ガリウムを含むスクラップ類中の油分を分解するために、ガリウムを含むスクラップ類を焼成処理して、その成分のほとんどを酸化物とし、したがってガリウムのほとんどを酸化物としてＧａ２Ｏ３にし、この酸化物に酸を添加して、ガリウムを溶解させる。しかし、この酸による溶解には時間がかかり、Ａｓ、Ｐ、Ｓｉ、Ｉｎなどの難溶解物が溶液中に残るため、固液分離によって難溶解物と溶液に分離する。この固液分離は、ろ紙またはろ布を使用するろ過によって行うことができる。この固液分離後の固体側にも微量のガリウムが残っているため、この固形物を本発明によるガリウムの回収方法の実施の形態におけるガリウム含有固形物として使用することができる。
【００１４】
このガリウム含有固形物に温水を加えて攪拌することにより、ガリウム含有固形物に含まれる砒素などの不純物を除去することができる。この温水の温度は、砒素の溶解度を高めて砒素を除去し易くするため、３０〜１００℃の温度が好ましく、５０〜９０℃の温度がさらに好ましい。温水を加えて攪拌した後、ろ過することにより固液分離を行えば、酸化物中の砒素が液側に溶解するため、固体側スラリーにはほとんど砒素がなくなり、砒素を分離することができる。
【００１５】
この固液分離より得られた固体側にアルカリを加えて攪拌することにより、ガリウムを溶解させてガリウムを回収することができる。この時、反応促進のために加熱して室温以上の温度にするのが好ましい。また、この時に加えるアルカリとしては、消石灰、苛性ソーダ、水酸化カリウムなどの重金属を含まず且つ水酸基を有するアルカリが好ましい。
【００１６】
【実施例】
以下、添付図面を参照して、本発明によるガリウムの回収方法の実施例について詳細に説明する。
【００１７】
［実施例１］
図１に示すように、ガリウムを含有するスクラップを焼成処理して酸化物とし、この酸化物を１０００ｇ採取して、硝酸によって１０時間かけて溶解した。その後、溶解せずに溶液中に残ったものをろ過により固液分離した。この固液分離後の固体側の浸出残渣の組成をＩＣＰにより分析したところ、表１に示すように、４１重量％のＧａ、２８重量％のＣ、１２重量％のＡｓ、２重量％のＡｌ、１重量％のＳｉであり、残りは酸素であった。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
なお、この固体側の浸出残渣を１Ｌの硝酸に溶解した場合のガリウムと砒素の濃度は、表２に示すように、それぞれ３０ｇ／Ｌおよび１３．１ｇ／Ｌであった。
【００２０】
【表２】
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【００２１】
次に、固体側の浸出残渣に９０℃の水を１Ｌ添加し、２時間撹拌することにより湯洗を行った後、固液分離を行った。この固液分離後のろ液には、表３に示すように、１２．７ｇ／Ｌの砒素と０．００１ｇ／Ｌのガリウムが含まれ、砒素の除去率は９７％（＝１２．７／１３．１×１００％）であった。この固液分離後の固体側の浸出残渣に５０℃の水を１Ｌ添加し、２時間撹拌することにより２回目の湯洗を行った後、固液分離を行った。この固液分離後のろ液には、表３に示すように、０．３ｇ／Ｌの砒素と０．００１ｇ／Ｌのガリウムが含まれ、この２回目の湯洗後の砒素の除去率は９９％（＝（１２．７＋０．３）／１３．１×１００％）であった。この結果から、湯洗後に固液分離することにより、ガリウムの溶出を抑制しつつ砒素を溶解除去することができ、さらに５０℃で２回目の湯洗を行うことによりさらに砒素を溶解除去することができることがわかった。このろ液は、製錬原料として使用することができる。
【００２２】
【表３】
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【００２３】
次に、固液分離後の固体側スラリーに１００ｇ／Ｌの苛性ソーダ３Ｌ添加して、２時間撹拌した後、固液分離を行った。この固液分離後の液側のガリウム濃度を測定したところ、表４に示すように、ガリウム濃度は５９ｇ／Ｌであった。さらに、同じ操作により固液分離を行って液側のガリウム濃度を測定したところ、表４に示すように、ガリウム濃度は６１ｇ／Ｌであった。このように、簡単な操作で且つ短時間でガリウムを浸出することができることがわかった。この固液分離後のろ液は、ガリウムの電解採取に使用することができる。
【００２４】
【表４】
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【００２５】
一方、固液分離後の固体側は、スクラップを焼却して酸浸出した後の固液分離による固体側（浸出残渣）に混合して、繰り返し処理を行うことにより、さらにガリウムを浸出させることができる。
【００２６】
［実施例２］
水の温度を５０℃として湯洗を行った以外は実施例１と同様の処理を行ったところ、固液分離後のろ液には、表５に示すように、１２．３ｇ／Ｌの砒素と０．００１ｇ／Ｌのガリウムが含まれ、砒素の除去率は９４％（＝１２．３／１３．１×１００％）であった。また、この固液分離後の固体側の浸出残渣に５０℃の水を１Ｌ添加し、２時間撹拌することにより２回目の湯洗を行った後、固液分離を行ったところ、固液分離後のろ液には、表５に示すように、０．４ｇ／Ｌの砒素と０．００１ｇ／Ｌのガリウムが含まれ、この２回目の湯洗後の砒素の除去率は９７％（＝（１２．３＋０．４）／１３．１×１００％）であった。この結果から、実施例１と同様に電解採取用のガリウム溶液が得られることがわかった。
【００２７】
【表５】
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【００２８】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、微量のガリウムを含む固体から簡単な操作で且つ安価にガリウムを回収できる。したがって、ガリウムを含むスクラップ類などの廃棄物を焼却して得られたガリウムを含む酸化物からガリウムを浸出することができ、これによりガリウムの精製の工程の短縮ができるとともに、複生成物の金属も精錬原料として使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるガリウムの回収方法の実施例における処理工程を示す図。
【図１】
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