(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貴金属及び／又はその化合物を含む基材から前記貴金属を回収する方法であって、
Ｃａ，Ｍｇ，Ｎａ，Ｋから選ばれる１種又は２種以上の活性金属を前記貴金属に接触させて、前記貴金属と前記活性金属との合金を生成する工程と、
前記合金を酸により溶解して前記基材から浸出させる工程と、
を含むことを特徴とする貴金属の回収方法。
【請求項２】
前記合金を生成する工程が、前記活性金属の気相雰囲気中で、前記基材上の貴金属と前記活性金属とを反応させる気相反応工程とされたことを特徴とする請求項１に記載の貴金属の回収方法。
【請求項３】
前記貴金属と活性金属との合金を生成した後、前記合金を酸化させる酸化工程を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の貴金属の回収方法。
【請求項４】
複数種の貴金属及び／又はその化合物が含まれた基材に対して活性金属と貴金属との反応処理を行い、その後、酸により前記貴金属を浸出させて前記複数種の貴金属の回収を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の貴金属の回収方法。
【請求項５】
前記活性金属として、処理温度で１０-4ａｔｍ以上の蒸気圧を有する金属を用いることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の貴金属の回収方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、貴金属の回収方法に関するものであり、特に、電子材料や触媒のスクラップ等から選択的に高効率で貴金属を回収する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子材料や触媒などのスクラップ中の貴金属を分離、回収する場合、スクラップ全体を溶解あるいは熱分解し、目的の貴金属を抽出、分離する手法が従来行われてきた。これは、貴金属が共存するスクラップよりも化学的に安定であるため、貴金属のみを選択的に溶解させることが困難なためである。現状では、少量の貴金属が含まれるスクラップからの回収を行う場合、スクラップ全体を溶解させるために多量の酸を必要とし、同時に有用でない金属を含む多量の廃液が発生する。
一方、銅や水銀などを抽出剤（コレクターメタル）として利用し、貴金属を回収する手法も古くから行われており、乾式銅精練プロセスが利用できる場合、銅中の貴金属の回収を容易に行えるため、銅を抽出剤として利用することができるが、地域や状況によっては銅精練プロセスを利用できない場合がある。また、水銀を抽出剤として利用することは環境保全の観点から好ましくない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであって、多量の酸を使用することなく、また銅精練などの工程を必要としない、新規な貴金属の回収方法を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明に係る貴金属の回収方法は、貴金属及び／又はその化合物を含む基材から前記貴金属を回収する方法であって、Ｃａ，Ｍｇ，Ｎａ，Ｋから選ばれる１種又は２種以上の活性金属を前記貴金属に接触させて、前記貴金属と前記活性金属との合金を生成する工程と、前記合金を酸により溶解して前記基材から浸出させる工程と、を含むことを特徴とする。
上述のように、貴金属は化学的に安定であり、廃触媒や電子機器部品からの貴金属の回収には、溶けにくい貴金属を溶解するために多量の酸を要し、またこのような多量の酸による溶解により貴金属と共存する他の物質までも溶解される。そのため、多量の酸の消費と、多量の廃液の発生が問題となっていたが、本発明に係る回収方法によれば、溶解工程を行う前に、化学的に安定な貴金属を活性金属と合金化し、酸に溶解し易い状態とするので、少量の酸を用いて選択的に貴金属を含む金属化合物を浸出させることができる。従って、係る回収方法によれば、選択的に貴金属を浸出させることで回収効率を向上させることができ、またその回収コストも大幅に低減させることができる。
また、本発明に係る回収方法では、活性金属と貴金属との化学的な親和力が強く、両者の合金が容易に生成されることを利用している点にも大きな特徴を有している。すなわち、活性金属は、被処理物に含まれる貴金属と優先的に結合し、容易かつ速い溶解速度で溶解する合金を形成するため、酸による溶解で被処理物から貴金属を選択的に浸出させることができる。
【０００５】
次に、本発明に係る貴金属の回収方法においては、前記合金を生成する工程が、前記活性金属の気相雰囲気中で、前記基材上の貴金属と前記活性金属とを反応させる気相反応工程とされることが好ましい。
すなわち、本発明に係る回収方法では、基材に含まれる貴金属と、活性金属との反応を気相を介して行うことができる。そのため、自動車用触媒などの複雑な形状を有するスクラップから貴金属の回収を行う場合にも、貴金属と活性金属とを反応させることが可能であり、回収効率を高めることができる。また、被処理物を破砕しなくとも貴金属と活性金属との合金を生成させることができるので、工数の減少による回収コストの低減を図ることができる。
【０００６】
次に、本発明に係る貴金属の回収方法は、前記貴金属と活性金属との合金を生成した後、前記合金を酸化させる酸化工程を含む回収方法とすることができる。
本発明に係る回収方法では、貴金属と活性金属との合金を生成し、この合金を酸により浸出させることで、基材と貴金属との分離を行うようになっているが、この浸出工程において、合金が溶解される際に水素が発生する。これは、合金に含まれる活性金属が酸化されるために起こる現象であるが、本構成では、合金を予め酸化させておくので、酸による浸出を行う際の水素発生量を低減することができ、同時に溶解に必要な酸の量を低減することができる。
【０００７】
次に、本発明に係る貴金属の回収方法は、複数種の貴金属及び／又はその化合物が含まれた基材に対して活性金属と貴金属との反応処理を行い、その後、酸により前記貴金属を浸出させて前記複数種の貴金属の回収を行うことを特徴とする。
すなわち、本発明に係る回収方法によれば、液体あるいはガスを貴金属の抽出剤として使用するため、複数種の貴金属を含む基材から一様に貴金属を分離することが可能である。従って、例えば触媒と電子材料とを同時に処理することもでき、ＰｔとＲｈ、ＰｔとＡｕ等の複数の貴金属を含む被処理物も一括に処理することが可能である。
【０００８】
次に、本発明に係る貴金属の回収方法においては、前記活性金属として、処理温度で１０-4ａｔｍ以上の蒸気圧を有する金属を用いることが好ましい。
上記範囲の蒸気圧を有する金属を用いることで、貴金属と反応させるに十分な蒸気圧を保持することができ、貴金属との反応を促進させることができるとともに、反応速度を高めて処理時間を短縮することができる。
【０００９】
次に、本発明に係る貴金属の回収方法においては、前記活性金属として、Ｃａ，Ｍｇ，Ｌｉ，Ｎａ，Ｋから選ばれる１種又は２種以上を用いることが好ましい。
上記に挙げた活性金属を用いるならば、高温で高い蒸気圧を実現することができるので、高効率で貴金属と反応させることができ、貴金属を効率的に回収することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明に係る貴金属の回収方法の一実施の形態を示す断面工程図である。
本実施形態では、図１Ａに示すように、基材１上に担持された貴金属粒子２を回収する場合の回収工程について説明する。図１Ａに示す貴金属を含む基材１は、例えば自動車等の触媒や、電子機器部品、装飾品等の貴金属担持部分を概念的に示すものである。さらに図１Ａは基材１の貴金属粒子２と活性金属が反応する場合を例示しているが、貴金属は面状であっても、複雑に入り組んだ構造でもかまわない。また、本回収法により効果的に回収できる貴金属粒子２としては、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｉｒ等である。
【００１１】
本発明に係る回収方法により基材１から貴金属粒子２を回収するには、まず、図１Ｂに示すように基材１を活性金属の蒸気３中に導入する。この活性金属の蒸気雰囲気は、反応室内でＣａ，Ｍｇ，Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ等の金属を高温に加熱し、蒸発させることで形成することができる。すなわち、被処理物である基材１とともに、これらの活性金属を反応室内へ導入し、反応室内を５００〜１２００℃程度とすることで、容易に活性金属の蒸気雰囲気に基材１を曝すことができる。この工程により、貴金属粒子２と活性金属の蒸気３とが反応して、両者の金属化合物が生成される。
尚、上記活性金属としては、貴金属との化学的親和性の点で上記に挙げた金属を用いることが好ましいが、１０-4ａｔｍ以上の蒸気圧を有する金属であれば適用可能である。
【００１２】
そして、図１Ｃに示すように、貴金属粒子２と活性金属の蒸気３との反応により金属化合物３ａが基材１上に形成されたならば、基材１上の金属化合物３ａを酸により浸出させる。この工程は、王水や塩酸、硝酸等の酸に基材１を浸漬することで、容易に行うことができる。その際の酸を３０℃以上に加熱しておけば、金属化合物３ａの浸出が促進され、より短時間での処理が可能となる。
そして、図１Ｃに示す金属化合物３ａは、酸に対する溶解性が高いため、図１Ｄに示すように、浸出工程に供された後の基材１はほとんど溶解されずに残る。従って、上記浸出工程により、不要な金属が少ない金属化合物３ａの溶液を得ることができる。
【００１３】
次に、上記浸出工程により得られた金属化合物３ａの溶液に、所定の処理を施すことで、貴金属を回収することができる。この溶液の処理工程としては、例えば金属化合物３ａとして活性金属とＰｔとの金属化合物を形成し、王水による浸出を行う場合には、以下の方法でＰｔを回収することができる。
まず、浸出工程で得られた溶液を加熱して液体を蒸発させた後、塩酸と、過酸化水素水とを混合した溶液に溶解させ、その後、飽和塩化アンモニウム溶液により（ＮＨ4）2ＰｔＣｌ6の沈殿物を析出させる。そして、得られた沈殿物を濾過し、乾燥させた後、沈殿物を焼成することでＰｔを回収することができる。
また、上述したように、本発明に係る回収方法では、貴金属化合物３ａの溶液に含まれる不純物が少ないため、溶液から高純度の貴金属を得ることができる。
【００１４】
上記実施の形態では、貴金属粒子２と活性金属との反応を、活性金属の蒸気３を用いて気相で行ったが、貴金属粒子２と活性金属との反応により金属化合物を生成する工程は、気相反応に限定されず、固相あるいは液相での反応も適用することができる。活性金属は、貴金属との化学的親和性が極めて高いため、例えば固相で反応させるために、活性金属の酸化物を用いたとしても反応温度等の反応条件を適切に設定することで、容易に活性金属と貴金属との金属化合物を生成させることができる。
【００１５】
さらに、上記実施の形態では、基材１上に金属化合物３ａを形成した後、酸による浸出を行う場合について説明したが、この酸による浸出の前に、金属化合物３ａを酸化させ、酸化後の金属化合物３ａを酸により浸出させても良い。このような工程とすることで、浸出工程における水素の発生を抑え、安全かつ迅速に浸出工程を行うことができ、また、浸出工程で必要とされる酸の量も低減することができる。尚、上記金属化合物３ａの酸化は、例えば、４００℃以上で合金を大気中の酸素と反応させ酸化させることにより容易に行うことができる。
【００１６】
【実施例】
次に、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、以下の実施例は本発明を限定するものではない。
【００１７】
（実施例１）
本例では、本発明に係る回収方法により、貴金属を選択的に酸に溶解させることができ、また高収率で回収できることを検証するために、各種の貴金属の紛体を試料とし、これらの試料を活性金属と反応させて酸に溶解させ、この溶解液から再度貴金属を回収する実験を行った。活性金属にはＣａ及びＭｇを用い、貴金属にはＰｔを用いた。
まず、活性金属と貴金属との反応実験及び生成した化合物の酸への溶解実験について以下に説明する。
ステンレス鋼製の円筒容器（内径２０ｍｍ、高さ３６ｍｍ）の底部に活性金属（Ｃａ，Ｍｇ）を配置し、容器内のこれらの活性金属の上方にステンレス鋼製の試料皿を配置し、この皿にＰｔ片０．１〜１．０ｇを載せ、円筒容器を封止した。各試料における活性金属の種類／重量と、試料皿に載せたＰｔ重量との組み合わせを表１に示す。
【００１８】
次に、上記にて用意した円筒容器のうち数セットを、ステンレス鋼製の反応容器に装入し、反応容器の底部に脱酸剤としてスポンジチタンを入れた後、溶接封入した。そして、封入後の反応容器を電気炉内に設置し、表１に示す温度、時間で反応させ、その後、所定時間一定温度に保持した後に電気炉から取り出し冷却した。次いで、反応容器を切断して内部の円筒容器を取り出し、円筒容器から試料皿上の合金粉末を回収した。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
次に、上記にて得られた各試料を、王水で溶解してＰｔを含む水溶液を作製した。この溶解工程において、いずれの試料も王水に良好に溶解され、Ｐｔ粉末を王水に溶解する場合に比して、極めて迅速かつ容易に溶解を行うことができ、また、溶解に必要な王水の量も大幅に少ない量であった。
また、上記にて得られた合金を、酸で溶解する前に合金を大気中で酸化した場合も、極めて迅速かつ容易に溶解を行うことができ、更に少ない王水使用量で溶解を行うことができた。
【００２１】
上記工程にて得られるＰｔを含む水溶液からＰｔを回収できることを検証するために、表２に示す合金の水溶液に対して以下の操作を行った。
まず、各合金の水溶液から硝酸を取り除くため、溶解液を１４０℃のホットプレートで溶液が無くなるまで加熱した。この脱硝処理後に１Ｎの塩酸１０ｍｌ、酸化剤としてＨ2Ｏ2（過酸化水素水）１ｍｌを加えた後、飽和塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）溶液を約４０ｍｌ注ぎ、黄色の（ＮＨ4）2ＰｔＣｌ6の沈殿物を生成させた。そして、さらに反応を促進させるために飽和塩化アンモニウム溶液を追加して、その後約１時間加温状態（７０〜８０℃）に保持した。
その後、吸引濾過により沈殿物を濾過し、濾紙上の沈殿物を１４０℃のホットプレートにより乾燥させた。そして、この沈殿物をアルミナ坩堝中でガスバーナーを用いて焼成することにより、Ｐｔを回収し、回収されたＰｔの重量を測定した。その結果を表２に併記する。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
表２に示すように、本発明に係る貴金属の回収方法を適用するならば、極めて高い収率で貴金属を回収できることが確認された。
このように、本発明に係る貴金属の回収方法によれば、基材上に担持された貴金属を容易かつ選択的に浸出させることができ、また、浸出により得られる溶液から、高収率で貴金属を回収することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明に係る貴金属の回収方法は、貴金属及び／又はその化合物を含む基材から前記貴金属を回収する方法であって、前記貴金属と活性金属との金属化合物を生成する工程と、前記金属化合物を酸により溶解し、前記基材から浸出させる工程と、を含む回収方法とされたことで、貴金属を選択的、かつ迅速に酸に溶解させることができるので、得られた浸出溶液から効率よく貴金属を回収することができる。
【００２５】
次に、本発明に係る貴金属の回収方法において、前記金属化合物を生成する工程が、前記活性金属の気相雰囲気中で、前記基材上の貴金属と前記活性金属とを反応させる気相反応工程とするならば、自動車用触媒などの複雑な形状を有するスクラップから貴金属の回収を行う場合にも、貴金属と活性金属とを反応させることが可能であり、回収効率を高めることができる。
【００２６】
次に、本発明に係る貴金属の回収方法において、前記貴金属と活性金属との金属化合物を生成した後、前記金属化合物を酸化させる酸化工程を含む回収方法とするならば、浸出工程における水素発生量および溶解に必要な酸の量を低減することができ、安全かつ効率良く貴金属の回収を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明に係る貴金属の回収方法を示す概念図である。
【符号の説明】
１  基材
２  貴金属
３  活性金属蒸気
３ａ  活性金属と貴金属との金属化合物
【図１】
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