(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硝ふっ酸酸洗廃液にアルカリを添加してｐＨを４．５〜６．５に調整し、生じた水酸化物の沈殿を除去した後、水素化ほう素ナトリウムを加えてｐＨを６．５〜１０．５としてニッケルを析出分離することを特徴とするニッケル、並びに、鉄、クロム、及びマンガンからなる群から選ばれる１種以上を含有する硝ふっ酸酸洗廃液からのニッケルの回収方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、硝ふっ酸酸洗廃液からのニッケルの回収方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステンレス鋼や鉄ニッケル合金（Ｆｅ−４２％Ｎｉ、Ｆｅ−３６％Ｎｉ）の板等の製造工程において、焼鈍等の熱処理によって生成したスケールを除去する目的で、硝ふっ酸（硝酸とふっ化水素酸の混酸）による酸洗が工業的に行われている。酸洗により鉄等の金属が酸洗液に溶け込んで酸洗能力が低下した場合、新しい酸を追加すればある程度酸洗能力は回復するが、金属濃度が高くなると回復能力が低下し十分な酸洗能力が得られなくなり、系外排出し廃液処理をすることになる。硝ふっ酸酸洗廃液の処理方法としては、水酸化カルシウム等のアルカリを添加して残存する遊離酸を中和し、生じた鉄等の水酸化物を沈降・ろ過分離する方法が一般的に行われている。この方法で、アルカリとして水酸化カルシウムを用いれば、鉄等が水酸化物として沈殿すると同時に液中のふっ素がふっ化カルシウムとして沈殿するので、金属とふっ素の両方を除去できる利点がある。
【０００３】
このような水酸化物による沈殿分離法の問題点は、沈殿を分離した後の液に酸を添加して過剰のアルカリを中和する必要があることである。分離した水酸化物等の沈殿物（通常、廃酸スラジと呼ばれる）は多量のふっ素を含むため再利用ができず、産業廃棄物として埋め立て処分する必要がある。このため、環境汚染の危険性や処分場の確保が必要となる。このように、硝ふっ酸酸洗廃液をアルカリ処理する方法は有用資源の浪費が大きいばかりでなく、地球環境を汚染する原因となるので、廃酸中の遊離酸を回収して再利用する技術が研究されている。例えば、特開昭４８−４５４９１にはイオン交換樹脂を用いて酸洗廃液から酸を回収する方法および装置が開示され、特開昭５２−７６２９６には有機溶媒を用いて廃酸から酸を回収する方法が開示されている。さらに、特開昭５２−１０１６９０にはイオン交換膜を用いた電気透析法と電解法を併用することにより、廃酸から酸と金属を回収する方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記イオン交換樹脂法、有機溶媒法およびイオン交換膜法は、いずれも高コストな方法であり、実用的な方法とは言い難いのが実状である。
【０００５】
本発明の目的は硝ふっ酸酸洗廃液中のニッケルを再利用可能な金属として低コストで回収する方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
電解槽などの高価な設備や有機溶媒などの特殊な溶媒を使用しない方法として、水素化ほう素ナトリウムによるニッケル還元法に注目した。しかし、高純度の金属ニッケルを硝ふっ酸酸洗廃液から得るには、以下の課題を解決する必要があった。すなわち、（１）共存する鉄やクロム等の分離をどのように効率よく行うか、（２）共存する硝酸イオン（ＮＯ3-）による水素化ほう素ナトリウムの酸化分解による劣化をどのように抑えるのか、（３）ニッケルの還元析出の効率をどのように実用レベルまで高められるか、という課題があった。
【０００７】
本発明者等は、種々の方法を試験した結果、水酸化カルシウム等のアルカリを添加してｐＨを４．５〜６．５に調整し、生じた鉄およびクロム等の水酸化物の沈殿を除去した後、水素化ほう素ナトリウムを加えてｐＨを６．５〜１０．５に調整し、析出したニッケルを分離することで、上記の（１）〜（３）の課題を解決できることを見い出した。
【０００８】
本発明は、以上の知見に基づいてなされたもので、その要旨は「硝ふっ酸酸洗廃液にアルカリを添加してｐＨを４．５〜６．５に調整し、生じた水酸化物の沈殿を除去した後、水素化ほう素ナトリウムを加えてｐＨを６．５〜１０．５としてニッケルを析出分離することを特徴とするニッケル、並びに、鉄、クロム、及びマンガンからなる群から選ばれる１種以上を含有する硝ふっ酸酸洗廃液からのニッケルの回収方法。」である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、(1) 硝ふっ酸酸洗廃液にアルカリを添加してｐＨを４．５〜６．５に調整し、生成した沈殿物を沈降・ろ過分離する工程、(2) 沈殿物を分離した溶液のｐＨを水素化ほう素ナトリウムを添加して６．５〜１０．５に調整する工程、(3) 生成したニッケルの析出物を分離する工程を順次行うことによって実施できる。
【００１０】
上記(1) の工程のｐＨの調整は、水酸化カルシウムの水溶液を添加してｐＨを４．５〜６．５に調整する。
【００１１】
ｐＨを４．５〜６．５にする理由は、ｐＨが４．５未満であると廃液中のクロムの一部が水酸化物として沈殿せず、二次分離工程で沈殿するために回収したニッケルの純度が低下するためであり、ｐＨが６．５を超えるとニッケルの一部が水酸化物として沈殿し、ニッケルの回収率が低下するからである。好ましい範囲は５．０  〜６．０である。
【００１２】
使用する水酸化カルシウムの濃度は特に限定されるものではないが、濃度が薄いほど処理液の量が多くなって容量の大きい反応槽が必要となり、逆に濃度が濃すぎると水酸化物やふっ化物の沈殿が細かくなって濾過しにくくなるので、１０〜３０重量％程度が適当である。また、水酸化カルシウム以外の水酸化ナトリウム等のアルカリを使用することも可能であるが、廃液中のふっ素をふっ化物として沈降分離するためには塩化カルシウム等のカルシウムの塩を同時に添加することが望ましい。
【００１３】
上記(2) 工程の水素化ほう素ナトリウムを添加する際の溶液のｐＨを６．５〜１０．５に調整する理由は、ｐＨが６．５未満の場合には、ニッケルの析出に要する水素化ほう素ナトリウムの量が多くなるからであり、溶液のｐＨが１０．５を超えると廃液中のマンガンが水酸化物として沈殿するので、回収した金属ニッケルの純度が低下するからである。好ましい範囲は８．０〜１０．０である。
【００１４】
上記(3) の工程は反応槽の底部より抜き出したスラリー状の金属ニッケルの沈降物をフィルタープレス等を用いて濾過・脱水し、濾液および上澄み液は工場にリサイクルされる。濾別した金属ニッケルの沈降物は乾燥後、金属ニッケルとしてステンレス鋼や鉄・ニッケル合金の製造に使用される。
【００１５】
【実施例】
表１に示す組成のニッケル含有硝ふっ酸酸洗廃液５０ccを数個のプラスチック製容器（容量２００cc）に入れ、電磁攪拌装置を用いて攪拌し、同時にｐＨメータを用いてｐＨを測定しながら、２０％水酸化カルシウム溶液を添加して、ｐＨを４．５〜６．５の範囲に調整した。これに凝集剤２０mgを加えて混合し、１時間静置した後、濾紙（ＮＯ．５Ｂ）を用いて濾過した。
【００１６】
【表１】
0003975560.tif 000002
【００１７】
濾液を別のプラスチック製容器（容量３００cc）に取り、電磁攪拌装置を用いて攪拌しつつ、１．０mol /lの水素化ほう素ナトリウム溶液（ＮａＯＨ含有濃度約４mol /l）１０ml、および２mol /lのＨＣｌを少しずつ添加してｐＨを６．５〜１０．５の範囲に調整した。攪拌を止め、１時間静置した後、金属ニッケルを含む沈殿を濾紙（ＮＯ．５Ｂ）を用いて濾過した。沈殿を濾紙ごと乾燥器に入れ、恒量に達するまで１１０℃で加熱した。
【００１８】
乾燥後の沈殿の全体の重量を測定し、沈殿の一部を採取して塩酸と硝酸の混酸で溶解し、通常の湿式分析法でクロム、ニッケルおよびマンガン含有率を調べた。混酸で溶解しても不溶解残査が生じる場合には、濾紙を用いて濾別し、水洗、乾燥、灼熱、灰化してピロ硫酸ナトリウムと共に加熱して溶融し、純水で溶かした後、同様に湿式分析法でクロム、ニッケルおよびマンガン含有率を調べた。前記乾燥後の沈殿の一部をアルゴン気流中で高周波加熱炉を用いて加熱した黒鉛るつぼの中で少量の金属すずと共に溶融し、放出される一酸化炭素の量を測定して酸素含有率を求めた。
【００１９】
比較のために、上記の最初の２０％水酸化カルシウム添加によるｐＨ調整において、ｐＨを４．５未満、あるいは６．５を超えるもの、および２回目の水素化ほう素ナトリウム添加時のｐＨ調整においてｐＨが６．５未満あるいは１０．５を超えるものについても同じ手順による試験をおこなった。
【００２０】
表２に試験結果を示す。表２に記載の一次分離工程とは、前記２０％水酸化カルシウム溶液のアルカリ添加をする工程であり、二次分離工程とは、前記水素化ほう素ナトリウム溶液を添加する工程である。
【００２１】
【表２】
0003975560.tif 000003
【００２２】
同表に示すように、本発明法の通り、一次分離工程のｐＨを４．５〜６．５とし、二次分離工程のｐＨを６．５〜１０．５とした場合（ＮＯ．１〜４）には、二次分離工程で得られた金属ニッケルの純度は９８％以上であり、廃液中のニッケルの回収率も９８％以上であった。
【００２３】
これに対して、ＮＯ．５に示す一次分離工程のｐＨを３．７、二次分離工程のｐＨを３．８とした条件では、得られた沈殿のニッケル含有率は９８％と高いが、二次分離工程におけるｐＨが低すぎるため、約３４％のニッケルしか沈殿せず、Ｎｉの回収率は３４％であった。
【００２４】
ＮＯ．６に示す、一次分離工程のｐＨを３．５、二次分離工程のｐＨを８．０とした条件では、Ｎｉ回収率は１００％であるが、一次分離工程のｐＨが低すぎてクロムが水酸化物として分離できずに、二次分離工程で沈殿中に混入したため、乾燥後の沈殿中のクロムおよび酸素含有率がそれぞれ３４％および１６％と高くなった。
【００２５】
ＮＯ．７に示す一次分離工程のｐＨを３．２、二次分離のｐＨを１１．３とした条件では、Ｎｉ回収率は１００％であるが、一次分離工程のｐＨが低すぎてクロムが水酸化物として分離できずに、二次分離工程で沈殿中に混入すると同時に、二次分離工程のｐＨが高すぎてマンガンが水酸化物として沈殿に混入したため、乾燥後の沈殿中のクロム、マンガンおよび酸素含有率がそれぞれ２８％、１３％および１６％と高くなった。
【００２６】
ＮＯ．８に示す一次分離工程のｐＨを５．６、二次分離工程のｐＨを３．１とした条件では、得られた沈殿のニッケル含有率は１００％であるが、二次分離におけるｐＨが低すぎるため、２８％のニッケル回収率しか得られなかった。
【００２７】
ＮＯ．９に示す一次分離工程のｐＨを６．３、二次分離工程のｐＨを１１．３とした条件では、Ｎｉ回収率は１００％であるが、二次分離工程のｐＨが高すぎてマンガンが水酸化物として沈殿に混入したため、乾燥後の沈殿中のマンガンおよび酸素含有率がそれぞれ２２％および６．５％と高くなった。
【００２８】
ＮＯ．１０に示す一次分離工程のｐＨを９．３、二次分離のｐＨを４．８とした条件では、得られた沈殿のニッケル含有率は９９％であるが、一次分離工程のｐＨが高すぎてニッケルの一部が水酸化物として沈殿除去されると同時に、二次分離工程におけるｐＨが低すぎてニッケルの析出が不十分となったため、約２５％のニッケルしか回収できなかった。
【００２９】
ＮＯ．１１に示す一次分離工程のｐＨを１０．２、二次分離工程のｐＨを７．０とした条件では、得られた沈殿のニッケル含有率は９９％であるが、一次分離工程のｐＨが高すぎてニッケルの大部分が水酸化物として沈殿除去されたため、１８％のニッケルしか回収できなかった。
【００３０】
ＮＯ．１２に示す一次分離工程のｐＨを１０．１、二次分離工程のｐＨを１１．２とした条件では、一次分離工程のｐＨが高すぎてニッケルの大部分が水酸化物として沈殿除去されると同時に、二次分離工程におけるｐＨも高すぎてマンガンが水酸化物として沈殿に混入したため、乾燥後の沈殿中のマンガンおよび酸素含有率がそれぞれ４４％および１３％と高くなり、ニッケルの回収率も約１８％と低かった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、硝ふっ酸酸洗廃液中のニッケルを低コストで再利用可能な金属として回収することができる。