(57)【要約】【課題】従来有効に利用されていない炭素を多く含む石油系未利用資源中の金属を容易且つ迅速にそして高純度で回収することができ、残った金属回収済未利用資源を熱源として利用可能になる石油系未利用資源からの金属回収方法及び金属回収装置を提供する。【解決手段】ペトロコークやオイルサンドなどの炭素を多く含む石油系未利用資源から、ニッケルなどの金属を回収する石油系未利用資源からの金属回収装置１であって、シート状を成す陰極２と、バインダを混ぜてシート状に形成した石油系未利用資源を陽極３として陰極２に対峙させる導電性を持たないセパレータ４と、電解液Ｌを収容する液槽５と、液槽５内の電解液Ｌに陰極２及びシート状の陽極３を浸けた状態で、両電極２，３間に所定の電圧を印加する電圧印加部６を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペトロコークやオイルサンドなどの炭素を多く含む石油系未利用資源から、ニッケルなどの金属を回収する石油系未利用資源からの金属回収方法であって、
前記石油系未利用資源にバインダを混ぜてシート状の陽極を形成し、
陰極と、前記シート状の陽極との間に電解液を介在させた状態で、両電極間に所定の電圧を印加して、前記石油系未利用資源から成るシート状の陽極から溶出する金属イオンを前記陰極に析出させた後、
析出した金属を前記陰極から離間させて回収することを特徴とする石油系未利用資源からの金属回収方法。
【請求項２】
陰極がシート状を成し、このシート状の陰極と前記シート状の陽極とで前記電解液を含浸させたセパレータを挟み込んだ状態で、両電極間に所定の電圧を印加する請求項１に記載の石油系未利用資源からの金属回収方法。
【請求項３】
前記電解液を含浸させたセパレータを挟み込んだシート状の陽極及び陰極を渦巻状に丸めた状態で、両電極間に所定の電圧を印加する請求項２に記載の石油系未利用資源からの金属回収方法。
【請求項４】
前記陽極及び陰極間に印加する電圧を段階的に変更させて、前記電圧の大きさに応じて陰極を交換する請求項１〜３のいずれか一つの項に記載の石油系未利用資源からの金属回収方法。
【請求項５】
回収する金属の数に合わせて電解液を収容する液槽及び陰極を用意し、前記シート状の陽極を複数の液槽に順次挿入して、前記陽極及び陰極間に印加する電圧を複数の液槽毎に変更して液槽内の各陰極に互いに異なる金属を析出させる請求項１又は２に記載の石油系未利用資源からの金属回収方法。
【請求項６】
前記陽極及び陰極間に印加する電圧を段階的に変化させて、一つの陰極に複数の金属を析出させる請求項１〜３のいずれか一つの項に記載の石油系未利用資源からの金属回収方法。
【請求項７】
前記石油系未利用資源に導電性を持たない灰を混合し、この石油系未利用資源と灰との混合物にバインダを混ぜてシート状の陽極を形成する請求項１〜６のいずれか一つの項に記載の石油系未利用資源からの金属回収方法。
【請求項８】
ペトロコークやオイルサンドなどの炭素を多く含む石油系未利用資源から、ニッケルなどの金属を回収する石油系未利用資源からの金属回収装置であって、
シート状を成す陰極と、
バインダを混ぜてシート状に形成した前記石油系未利用資源を陽極として前記陰極に対峙させる導電性を持たないセパレータと、
電解液を収容する液槽と、
この液槽内の電解液にシート状を成す陰極及びシート状の前記石油系未利用資源から成る陽極を浸けた状態で、両電極間に所定の電圧を印加する電圧印加部を
備えていることを特徴とする石油系未利用資源からの金属回収装置。
【請求項９】
前記セパレータを介して対峙するシート状を成す陰極及びシート状の前記石油系未利用資源から成る陽極を渦巻状に丸めた状態で保持可能とした請求項８に記載の石油系未利用資源からの金属回収装置。
【請求項１０】
前記電圧印加部による前記陰極及び陽極間に対する印加電圧を段階的に変更可能とし、前記電圧印加部によって陰極及び陽極間に印加される電圧が段階的に変更されるのに対応するべく、交換用のシート状の陰極を備えている請求項８又は９に記載の石油系未利用資源からの金属回収装置。
【請求項１１】
前記電圧印加部によって陰極及び陽極間に印加される電圧が段階的に変更されるのに対応するべく、交換用の液槽を備えている請求項１０に記載の石油系未利用資源からの金属回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペトロコークやオイルサンドなどの炭素を多く含む石油系未利用資源から、ニッケルなどの有価金属を回収するのに用いられる石油系未利用資源からの金属回収方法及び金属回収装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来において、例えば、焼却灰に含まれる金属を回収する場合には、酸などによって含有金属を溶解させた後、アルカリなどを添加して化学的な沈殿反応を起こさせて分解することで、金属を塩にして回収する方法が採用されている。
この金属回収方法において、酸及びアルカリを用いる処理は高コスト化を招く要因になり得ることから、例えば、石油系未利用資源であるペトロコークからこれに含まれるニッケルなどの有価金属を回収する場合には、酸及びアルカリの使用量を少なく抑えるために、ペトロコークを一旦燃焼させて灰にするなどといった処理を行う必要がある。
【０００３】
なお、石油系未利用資源ではないが、木質系材料から有害金属を除去する方法として、木質系材料を炭素化することで生じさせた炭素化物を陽極とし、この炭素化物に含まれる有害金属を電気化学的にイオン化して陰極側に析出させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開2006-290642号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記したペトロコークなどの炭素を多く含む石油系未利用資源は、燃焼時において燃焼炉に付着してその後の腐食の原因となり得るバナジウムや、燃焼時に悪影響を及ぼす硫黄も多く含んでいるので、酸及びアルカリの使用量の削減を図るべく単純に燃焼させるには無理がある、すなわち、ペトロコークなどの石油系未利用資源を燃焼させてその熱を有効利用するように成すには無理がある。
【０００５】
その一例として、反応器を用いてオイルサンドを分解する場合には、その反応の副産物としてコーク（ペトロコークの一つ）が生じるが、このコークのうちの反応器作動用燃料として使用される一部のコークを除く大半の残渣コークは、ニッケルやバナジウムを含んでいるにもかかわらず、上記した理由により未燃焼のまま野積みされているのが現状である。
【０００６】
本発明は、上記した課題を解決するためになされたもので、従来において有効に利用されていない炭素を多く含む石油系未利用資源中の金属を容易且つ迅速にそして高純度で回収することができ、加えて、金属が回収されて残った金属回収済未利用資源を熱源として利用することが可能になる石油系未利用資源からの金属回収方法及び金属回収装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る発明は、ペトロコークやオイルサンドなどの炭素を多く含む石油系未利用資源から、ニッケルなどの金属を回収する石油系未利用資源からの金属回収方法であって、前記石油系未利用資源にバインダを混ぜてシート状の陽極を形成し、陰極と、前記シート状の陽極との間に電解液を介在させた状態で、両電極間に所定の電圧を印加して、前記石油系未利用資源から成るシート状の陽極から溶出する金属イオンを前記陰極に析出させた後、析出した金属を前記陰極から、例えば、研削加工などの機械加工を用いて離間させて回収する構成としたことを特徴としており、この石油系未利用資源からの金属回収方法の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【０００８】
ここで、石油系未利用資源をシート状の陽極に形成するのに使用するバインダには、例えば、ポリテトラフルオロエチレン系の粉末を用いることができ、この粉末状のバインダと石油系未利用資源との混合物をメッシュ状の部材に圧着することで、シート状の陽極を得る。
また、陰極には、とくに限定しないが、例えば、アルミニウムやステンレスを用いることができ、電解液もとくに限定しないが、例えば、塩化カリウムの水溶液（濃度０．１〜１．０ｍｏｌ／ｌ）を用いることができる。
本発明の請求項２に係る石油系未利用資源からの金属回収方法は、陰極がシート状を成し、このシート状の陰極と前記シート状の陽極とで前記電解液を含浸させたセパレータ（例えば、ガラス繊維から成るセパレータ）を挟み込んだ状態で、両電極間に所定の電圧を印加する構成としている。
【０００９】
本発明の請求項３に係る石油系未利用資源からの金属回収方法は、前記電解液を含浸させたセパレータを挟み込んだシート状の陽極及び陰極を渦巻状に丸めた状態で、両電極間に所定の電圧を印加する構成としている。
本発明の請求項４に係る石油系未利用資源からの金属回収方法は、前記陽極及び陰極間に印加する電圧を段階的に変更させて、前記電圧の大きさに応じて陰極を交換する構成としている。
【００１０】
ここでは、石油系未利用資源に含まれる複数の金属イオンの酸化還元電位差の違いを利用している。例えば、ニッケルの析出電位差は−０．２３Ｖ，バナジウムの析出電位差は−１．２Ｖ，硫黄の析出電位差は−０．５Ｖであり、上記構成と成すことで、石油系未利用資源に含まれる上記金属を電解液中に選択的に分離させ得ることとなる。
本発明の請求項５に係る石油系未利用資源からの金属回収方法は、回収する金属の数に合わせて電解液を収容する液槽及び陰極を用意し、前記シート状の陽極を複数の液槽に順次挿入して、前記陽極及び陰極間に印加する電圧を複数の液槽毎に変更して液槽内の各陰極に互いに異なる金属を析出させる構成としている。
【００１１】
本発明の請求項６に係る石油系未利用資源からの金属回収方法は、前記陽極及び陰極間に印加する電圧を段階的に変化させて、一つの陰極に複数の金属を析出させる構成としている。
本発明の請求項７に係る石油系未利用資源からの金属回収方法は、前記石油系未利用資源に導電性を持たない灰を混合し、この石油系未利用資源と灰との混合物にバインダを混ぜてシート状の陽極を形成する構成としている。
【００１２】
一方、本発明の請求項８に係る発明は、ペトロコークやオイルサンドなどの炭素を多く含む石油系未利用資源から、ニッケルなどの金属を回収する石油系未利用資源からの金属回収装置であって、シート状を成す陰極と、バインダを混ぜてシート状に形成した前記石油系未利用資源を陽極として前記陰極に対峙させる導電性を持たないセパレータと、電解液を収容する液槽と、この液槽内の電解液にシート状を成す陰極及びシート状の前記石油系未利用資源から成る陽極を浸けた状態で、両電極間に所定の電圧を印加する電圧印加部を備えている構成としている。
【００１３】
本発明の請求項９に係る石油系未利用資源からの金属回収装置は、前記セパレータを介して対峙するシート状を成す陰極及びシート状の前記石油系未利用資源から成る陽極を渦巻状に丸めた状態で保持可能とした構成としている。
本発明の請求項１０に係る石油系未利用資源からの金属回収装置は、前記電圧印加部による前記陰極及び陽極間に対する印加電圧を段階的に変更可能とし、前記電圧印加部によって陰極及び陽極間に印加される電圧が段階的に変更されるのに対応するべく、交換用のシート状の陰極を備えている構成としている。
【００１４】
本発明の請求項１１に係る石油系未利用資源からの金属回収装置は、前記電圧印加部によって陰極及び陽極間に印加される電圧が段階的に変更されるのに対応するべく、交換用の液槽を備えている構成としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１に係る石油系未利用資源からの金属回収方法では、陰極と、シート状に形成した石油系未利用資源にバインダを混ぜて成る陽極との間に電解液を介在させ、この状態で両電極間に所定の電圧を印加すると、電解液中に金属イオンが溶出するのに続いて、溶出した金属イオンが陰極に析出することとなる。
つまり、この析出した金属を陰極から離間させれば、従来成す術なく野積みされていた
石油系未利用資源中の金属を容易且つ迅速にそして高純度で回収することができる。
加えて、金属が回収されて残った金属回収済未利用資源は、燃焼炉の腐食の原因となったり燃焼時に悪影響を及ぼしたりする物質がほとんどなくないクリーンな未利用資源なので、熱源として利用することができる。
【００１６】
また、本発明の請求項２に係る石油系未利用資源からの金属回収方法及び請求項８に係る金属回収装置では、上記した構成としているので、電極面が薄くなって陽極の中心から電解液までの距離が棒状電極に比べて短くなり、その結果、陽極中の金属類が迅速に溶出し易くなって、溶解・析出時間の短縮化を実現することが可能である。
さらに、本発明の請求項３に係る石油系未利用資源からの金属回収方法及び請求項９に係る金属回収装置では、上記した構成としていることから、小容量でありながら薄くした電極の表面積が大きくなり、その分だけ、陽極中の金属類がより一層迅速に溶出し易くなり、装置の小型化を図りつつ、溶解・析出時間の短縮化を実現することができる。
【００１７】
さらにまた、本発明の請求項４，５に係る石油系未利用資源からの金属回収方法及び請求項１０，１１に係る金属回収装置では、石油系未利用資源に含まれる複数の金属イオンの酸化還元電位差の違いを利用して、陽極及び陰極間に印加する電圧を段階的に変更させる（本発明の請求項５に係る石油系未利用資源からの金属回収方法及び請求項１１に係る金属回収装置では、陽極及び陰極間に印加する電圧を複数の液槽毎に変更させる）ようにしているので、石油系未利用資源に含まれる上記金属を電解液中に選択的に分離させ得ることとなる。
【００１８】
さらにまた、本発明の請求項６に係る石油系未利用資源からの金属回収方法では、上記した構成としたから、石油系未利用資源を簡単且つ迅速にクリーンな未利用資源に変換することができ、本発明の請求項７に係る石油系未利用資源からの金属回収方法では、上記した構成としているので、廃棄物である灰に含まれる金属をも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】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態による石油系未利用資源からの金属回収装置を示しており、この実施形態では、石油系未利用資源としてのペトロコークからニッケル，バナジウム及び硫黄の三種類の金属を回収する場合を例に挙げて説明する。
図１に示すように、この金属回収装置１は、アルミニウムから成るシート状を成す陰極２と、粉末状のバインダとペトロコーク（石油系未利用資源）との混合物をメッシュ状の部材に圧着させてシート状に形成した陽極３を陰極２に対峙させる導電性を持たないガラス繊維から成るセパレータ４と、電解液Ｌを収容する液槽５と、この液槽５内の電解液Ｌにシート状を成す陰極２及びシート状の陽極３を浸けた状態で、両電極２，３間に所定の電圧を印加する電圧印加部６を備えている。
【００２０】
この実施形態における金属回収装置１では、ペトロコークに含まれるニッケル，バナジウム及び硫黄の三種類の金属イオンの酸化還元電位差の違いを利用して、両電極２，３間に印加する電圧を段階的に変更させるようにしており、ニッケル，バナジウム及び硫黄の三種類の金属に対応するべく、陰極２，液槽５及び電圧印加部６を三つずつ備えている。
この金属回収装置１によってペトロコークに含まれるニッケル，バナジウム及び硫黄の三種類の金属を回収するに際しては、まず、図１（ａ）に示すように、ニッケル析出用の
シート状の陰極２Ｎ及び電圧印加部６Ｎを具備した液槽５Ｎにシート状の陽極３を挿入して、セパレータ４を介して両電極２Ｎ，３を対峙させる。
【００２１】
次いで、電圧印加部６Ｎにより両電極２Ｎ，３間にニッケル析出電圧（−０．２３Ｖ）を印加して、シート状の陽極３から溶出するニッケルイオンＮをシート状の陰極２Ｎに析出させた後、析出したニッケルをシート状の陰極２Ｎから、例えば、研削加工などの機械加工を用いて離間させて回収する。
次に、上記シート状の陽極３を移動させて、図１（ｂ）に示すように、硫黄析出用のシート状の陰極２Ｓ及び電圧印加部６Ｓを具備した液槽５Ｓにシート状の陽極３を挿入して、セパレータ４を介して両電極２Ｓ，３を対峙させ、電圧印加部６Ｓにより両電極２Ｓ，３間に硫黄析出電圧（−０．５Ｖ）を印加して、シート状の陽極３から溶出する硫黄イオンＳをシート状の陰極２Ｓに析出させた後、析出した硫黄をシート状の陰極２Ｓから、上記と同じく研削加工などの機械加工を用いて離間させて回収する。
【００２２】
そして、再び上記シート状の陽極３を移動させて、図１（ｃ）に示すように、バナジウム析出用のシート状の陰極２Ｖ及び電圧印加部６Ｖを具備した液槽５Ｖにシート状の陽極３を挿入して、セパレータ４を介して両電極２Ｖ，３を対峙させ、電圧印加部６Ｖにより両電極２Ｖ，３間にバナジウム析出電圧（−１．２Ｖ）を印加して、シート状の陽極３から溶出するバナジウムＶをシート状の陰極２Ｖに析出させた後、析出したバナジウムをシート状の陰極２Ｖから、上記と同じく研削加工などの機械加工を用いて離間させて回収する。
【００２３】
上記したように、この金属回収装置１では、析出した金属を各陰極２（２Ｎ，２Ｓ，２Ｖ）から離間させれば、従来成す術なく野積みされていたペトロコークに含まれるニッケル，バナジウム及び硫黄の三種類の金属を容易且つ迅速にそして高純度で回収することができる。
また、この金属回収装置１では、ペトロコークに含まれるニッケル，バナジウム及び硫黄の三種類の金属イオンの酸化還元電位差の違いを利用して、両電極２，３間に印加する電圧を段階的に変更させるようにしているので、ペトロコークに含まれる上記金属を選択的に回収することができる。
さらに、この金属回収装置１では、ペトロコークから成る陽極３をシート状に形成しているので、電極面が薄くなって陽極３の中心から電解液Ｌまでの距離が棒状電極に比べて短くなり、その結果、陽極３中の金属が迅速に溶出し易くなって、溶解・析出時間の短縮化を実現可能である。
【００２４】
そして、この金属回収装置１で上記金属を回収して残った金属回収済未利用資源は、図１（ｄ）に示すように、燃焼炉の腐食の原因となったり燃焼時に悪影響を及ぼしたりする物質がほとんどなくないクリーンな未利用資源Ａになっているので、熱源として利用することができる。
上記した実施形態では、陰極２がシート状を成し、このシート状の陰極２とシート状の陽極３とでセパレータ４を挟み込んだ状態で、両電極２，３間に所定の電圧を印加する構成としているが、これとは別に、図２に示すように、セパレータ４を挟み込んだシート状の陽極３及び陰極２を渦巻状に丸めた状態で、両電極２，３間に所定の電圧を印加する構成としてもよく、この場合には、小容量でありながら薄くした電極２，３の各表面積が大きくなり、その分だけ、陽極３中の金属がより一層迅速に溶出し易くなり、装置の小型化を図りつつ、溶解・析出時間の短縮化を実現することができる。
【００２５】
なお、本発明に係る石油系未利用資源からの金属回収方法は、上記した実施形態に限定されるものではなく、他の構成として、例えば、陽極３及び陰極２間に印加する電圧を段階的に変化させながら、陰極２を交換せずに一つの陰極２に複数の金属を析出させるようにしてもよく、この場合には、石油系未利用資源を簡単且つ迅速にクリーンな未利用資源に変換することができる。
【００２６】
また、石油系未利用資源に導電性を持たない灰を混合し、この石油系未利用資源と灰との混合物にバインダを混ぜてシート状の陽極３を形成する構成としてもよく、この場合には、廃棄物である灰に含まれる金属をも回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態による石油系未利用資源からの金属回収装置を用いた金属回収方法の金属回収工程説明図（ａ）〜（ｄ）である。
【図２】本発明の石油系未利用資源からの金属回収方法に用いる電極の他の形態を示す部分斜視断面説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  金属回収装置
２（２Ｎ，２Ｓ，２Ｖ）  陰極
３  陽極（ペトロコーク）
４  セパレータ
５（５Ｎ，５Ｓ，５Ｖ）  液槽
６（６Ｎ，６Ｓ，６Ｖ）  電圧印加部
Ｌ  電解液
【図１】
2009046744.tif 000003
【図２】
2009046744.tif 000004