金属の回収方法とその装置
【課題】重金属等を含む廃液等の被処理液から、それらを有価物である金属として回収する方法と装置に関し、被処理液から回収対象金属のみを有価物である金属として回収することができ、且つ回収対象金属以外の不純物を含有する可能性が少なく、回収率が高く回収対象金属の純度が高い回収方法と装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 回収すべき金属がイオン状態で含有されている被処理液をリアクター本体内に流入するとともに、該リアクター本体内に回収すべき金属よりもイオン化傾向が大きい金属からなる金属線を収容し、イオン化傾向の差異により前記被処理液中に含有される金属を前記金属線の表面に析出させ、その後、衝突部材を前記金属線に衝突させることにより前記金属線から前記析出した金属を剥離して回収することを特徴とする。
【解決手段】 回収すべき金属がイオン状態で含有されている被処理液をリアクター本体内に流入するとともに、該リアクター本体内に回収すべき金属よりもイオン化傾向が大きい金属からなる金属線を収容し、イオン化傾向の差異により前記被処理液中に含有される金属を前記金属線の表面に析出させ、その後、衝突部材を前記金属線に衝突させることにより前記金属線から前記析出した金属を剥離して回収することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属の回収方法とその装置、さらに詳しくは、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｓｎ（錫）、Ｉｎ（インジウム）、Ｇａ（ガリウム）等の重金属を含む廃液等の被処理液から、それらを有価物である金属単体あるいは合金として回収する方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、産業廃液には種々の金属が含有されていることがあり、それらを有価物である金属単体として回収することが試みられている。たとえば、メッキ工場廃液にはＮｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等が含有され、半導体製造工場廃液には、Ｃｕ、Ｇａ等が含有され、液晶製造工場廃液にはＩｎ等が含有され、これらを金属単体あるいは合金として回収できれば、それらの金属を再利用すること等も可能となる。
【０００３】
重金属類を回収する廃液の処理技術として、従来では薬剤を用いた凝集沈殿処理、共沈処理等が一般に採用されており、濃度が低い場合には吸着剤を用いて金属類を除去することも行なわれている。また廃メッキ液からの金属回収では、鉄スクラップを廃メッキ液に投入し、Ｃｕ等の回収対象金属をセメンテーション法で回収する方法がある。たとえば共沈処理を利用する技術として下記特許文献１に係る発明がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２６７５８号公報
【０００５】
しかしながら、薬剤を用いた凝集沈殿処理では、水酸化物の沈殿物がスラッジとして発生するという問題点がある。また鉄スクラップを廃メッキ液に投入し、セメンテーション法によりＣｕ等を析出させる方法では、析出したＣｕが鉄スクラップ表面を覆った時点で析出反応が終了し、鉄をＣｕでコーティングしたものが回収されることとなり、目的とする金属のみを回収対象金属として回収することができない。また回収率が低く純度も低いものしか得られないという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、廃液等の被処理液から回収対象金属のみを有価物である金属単体あるいは合金として回収することができ、且つ回収対象金属以外の不純物を含有する可能性が少なく、回収率が高く回収対象金属の純度が高い回収方法と装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、金属の回収方法に係る請求項１記載の発明は、回収すべき金属がイオン状態で含有されている被処理液をリアクター本体１内に流入するとともに、該リアクター本体１内に回収すべき金属よりもイオン化傾向が大きい金属からなる金属線２を収容し、イオン化傾向の差異により前記被処理液中に含有される金属を前記金属線２の表面に析出させ、その後、衝突部材１４を前記金属線２に衝突させることにより前記金属線２から前記析出した金属を剥離して回収することを特徴とする。
【０００８】
また請求項２記載の発明は、請求項１記載の金属の回収方法において、多数の金属線２で回収金属析出体３が構成されていることを特徴とする。さらに請求項３記載の発明は、請求項２記載の金属の回収方法において、回収金属析出体３が、多数の金属線２を縦横に交差して構成された金網４を複数個具備して構成されている。さらに請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の金属の回収方法において、回収金属析出体３がリアクター本体１内に固定されていることを特徴とする。
【０００９】
さらに請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の金属の回収方法において、衝突部材１４が粒子状であることを特徴とする。さらに請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の金属の回収方法において、衝突部材１４が回収すべき金属よりもイオン化傾向が小さい金属で構成されていることを特徴とする。さらに請求項７記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の金属の回収方法において、衝突部材１４が樹脂で構成されていることを特徴とする。
【００１０】
さらに金属の回収装置に係る請求項８記載の発明は、回収すべき金属がイオン状態で含有されている被処理液を流入するとともに、回収すべき金属よりもイオン化傾向が大きい金属からなる金属線２を収容して、イオン化傾向の差異により前記被処理液中に含有される金属を前記金属線２の表面に析出させる金属析出反応を行なうためのリアクター本体１と、前記金属線２に析出した金属を回収すべく、前記金属線２に衝突させて該金属線２から前記析出した金属を剥離させるための衝突部材１４とを具備することを特徴とする。
【００１１】
さらに請求項９記載の発明は、請求項８記載の金属の回収装置において、多数の金属線２で回収金属析出体３が構成されていることを特徴とする。さらに請求項１０記載の発明は、請求項９記載の金属の回収装置において、回収金属析出体３が、多数の金属線２を縦横に交差して構成された金網４を複数個具備して構成されていることを特徴とする。さらに請求項１１記載の発明は、請求項９又は１０記載の金属の回収装置において、
回収金属析出体３がリアクター本体１内に固定されていることを特徴とする。
【００１２】
さらに請求項１２記載の発明は、請求項８乃至１１記載の金属の回収装置において、衝突部材１４が粒子状であることを特徴とする。さらに請求項１３記載の発明は、請求項８乃至１２のいずれかに記載の金属の回収装置において、衝突部材１４が回収すべき金属よりもイオン化傾向が小さい金属で構成されていることを特徴とする。さらに請求項１４記載の発明は、請求項８乃至１２のいずれかに記載の金属の回収装置において、衝突部材１４が樹脂で構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、上述のように、回収すべき金属を含有する廃液等の被処理液をリアクター本体内に流入するとともに、該リアクター本体内に金属線を収容し、イオン化傾向の差異により前記廃液中に含有される金属を前記金属線の表面に析出させ、その後、衝突部材を前記金属線に衝突させて該金属線から前記析出した金属を剥離して回収する方法であるため、このような金属線を用いることで従来の鉄のスクラップを用いる方法に比べて反応のための金属の総表面積が増加し、析出反応速度が向上し、またある程度成長した析出金属を衝突部材を衝突させて剥離させることで常に新しい金属表面を露出させ反応速度を維持することができるので、金属の回収効率を高めることができるという効果がある。
【００１４】
また、多数の金属線で回収金属析出体を構成した場合には、その金属線の組み立てを自在に変更することによって、リアクター本体内の被処理液の濃度に応じて回収金属析出体の形状を自在に変更することができる。さらに回収金属析出体が、多数の金属線を縦横に交差して構成された金網を複数個具備して構成されている場合には、リアクター本体内の被処理液の流通流路を均等にすることができるという効果がある。さらに多数の金属線で回収金属析出体を構成し、その回収金属析出体をリアクター本体内に固定した場合には、金属線がリアクター本体から不用意に放出されるのが防止される。また金属線が固定されることになるので、衝突部材による析出金属の剥離効果が高まることになる。
【００１５】
さらに衝突部材が粒子状である場合には、金属線への衝突による剥離効果がより良好になるという利点がある。さらに衝突部材が回収対象金属よりもイオン化傾向が小さい金属で構成されている場合には、回収対象金属が衝突部材側に不用意に析出するようなことも防止され、また衝突部材を構成する金属が不用意に被処理液中に溶出されるようなことも防止される。さらに衝突部材が樹脂で構成されている場合には、樹脂の比重を変えることによって流速に応じた衝突部材の浮遊状態を作り出すことができ、また回収対象金属以外の金属がリアクター本体の外部に流出するようなことも防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面に従って説明する。
（実施形態１）
本実施形態の金属の回収装置は、図１に示すように、縦長のリアクター本体１を具備したものである。本実施形態では被処理液として廃液を対象とする場合について説明する。前記リアクター本体１は、上下の全体で断面積が同じとなるように形成されている。
【００１７】
リアクター本体１の下部側には、処理対象である廃液を流入するための流入用チャンバー７が設けられているとともに、リアクター本体１の上部側に上部チャンバー９が設けられている。上部チャンバー９は、回収された金属を排出するための部分であるとともに、後述する衝突部材１４を投入する部分でもある。
【００１８】
上部チャンバー９は、図１及び図２に示すように浅い円筒状に形成されており、流入用チャンバー７は、図３及び図４に示すように、中央筒部２０と、該中央筒部２０に連通して左右に設けられた側筒部２１、２１とからなる形状に形成されている。
【００１９】
また上部チャンバー９は、図２に示すように内筒９ａ及び外筒９ｂで構成されており、
同図のように内筒９ａがリアクター本体１の上部に外嵌合されることによって、上部チャンバー９がリアクター本体１に取り付けられている。そして、上部チャンバー９の下部であって、前記内筒９ａと外筒９ｂとの間の位置に、回収されたフレーク状や微粒子状の金属を排出するための排出管１０が取り付けられている。このように構成されている結果、リアクター本体１の内部を上向きに流通する被処理液は、内筒９ａの上部開口部から、外筒９ｂと内筒９ａ間に溢流し、前記排出管１０から外部に排出されることとなる。
【００２０】
さらに、前記流入用チャンバー７の側筒部２１、２１の先端側にそれぞれ流入管８、８が設けられている。そして、流入用チャンバー７の側筒部２１、２１には邪魔板２２、２３が２条ずつ縦方向に設けられており、流入管８、８から流入される被処理液が、これらの邪魔板２２、２３によって流れが乱されるように構成されている。
【００２１】
さらにリアクター本体１の内部には、金属線２が収容されている。より具体的には図５に示すように、多数の金属線２でメッシュ状に構成された回収金属析出体３がリアクター本体１の内部に固定して設けられている。その固定手段は特に限定されるものではなく、たとえば固定部材を介して内壁面に取り付ける手段、或いはリアクター本体１の
略中央に杆状体を立設させ、その杆状体に回収金属析出体３を掛止する等の手段によって固定することが考えられ、従来公知の種々の固定手段を採用することが可能である。
この回収金属析出体３は、図６に示すように、金属線２を縦横に交差させて矩形のプレート状に形成した複数枚の金網４を略等間隔に配置し、且つその金網４の四角のコーナー部に他の金属線２を結着させることにより、全体がブロック状かつ立体的なメッシュ状に形成されたものである。
【００２２】
さらに本実施形態の金属の回収装置は、上記リアクター本体１の他に、図５に示すように、フィルター５及びポンプ６を具備している。そしてリアクター本体１の排出管１０とフィルター５間、フィルター５とポンプ６間、及びポンプ６とリアクター本体１の流入管８間には、それぞれ流路１１、１２、１３が設けられている。尚、この図５においては、排出管１０と流入管８とは模式的に示しており、上部チャンバー９及び流入用チャンバー７は図示していない。
【００２３】
上記のように多数の金属線２でメッシュ状に構成された回収金属析出体３に、回収対象金属が析出されることとなるが、その析出した回収対象金属を剥離させるための衝突部材１４は、上部チャンバー９からリアクター本体１内に投入されることとなる。より具体的には、上部チャンバー９の内筒９ａの上部開口部から投入されることとなる。
【００２４】
本実施形態では、金属線２を構成する金属としてアルミニウム（Ａｌ）又は亜鉛（Ｚｎ）が用いられる。また処理対象となる廃液としては、インジウム（Ｉｎ）イオンを含有するフラット・パネル・ディスプレイ（ＦＰＤ）製造工場廃液等が用いられる。この場合には、Ｉｎが金属として回収されることになる。
【００２５】
さらに衝突部材１４としては、金属製の粒状のものが用いられる。本実施形態では銅（Ｃｕ）が用いられる。この衝突部材１４を構成する金属の種類は問わないが、廃液中の金属を衝突部材１４側に析出させず、あくまで金属線２側に析出させる必要があるので、金属線２を構成するＡｌ又はＺｎよりもイオン化傾向の小さい金属を用いる必要があり、さらに回収対象金属よりもイオン化傾向の小さい金属を用いることが好ましい。
【００２６】
そして、このような構成からなる金属の回収装置によって金属を回収する方法について説明すると、先ず処理対象である廃液を流入管８から流入用チャンバー７を介してリアクター本体１内に流入する。この場合において、流入用チャンバー７は、上述のように中央筒部２０と側筒部２１、２１とで構成され、側筒部２１、２１には邪魔板２２、２３が２条ずつ縦方向に設けられているため、側筒部２１に対して横向きに取り付けられている流入管８、８から流入する廃液は、横方向に一気に流入するのではなく、縦方向に設けられた邪魔板２２、２３に沿って側筒部２１内を上下に交互に流れながら中央筒部２０内に流入し、その中央筒部２０からリアクター本体１に向かって上向きに流通することとなる。
従って、流入管８、８から流入される廃液は、邪魔板２２、２３によって流れが乱され、偏流を生じさせずにリアクター本体１内を上向きに流通し易い状態となる。また必要があれば、流入チャンバー７内に、たとえば円筒状のかごにガラスあるいはセラミック製のボールを入れたものを設置することができ、これによって、より確実に偏流を防ぐことが可能となる。
【００２７】
そして廃液がリアクター本体１内を流通すると、廃液中に含有されているＩｎと、金属線２を構成するＺｎ又はＡｌとのイオン化傾向の相違に基づく、いわゆるセメンテーション反応を生じさせる。これをより詳細に説明すると、各金属イオンの還元反応は次式のとおりであり、各金属イオンの標準電極電位（Ｅ°）をそれぞれに示している。
【００２８】
Ｉｎ3+＋３ｅ→Ｉｎ …（１） −０．３４Ｖ
Ｚｎ2+＋２ｅ→Ｚｎ …（２） −０．７６Ｖ
Ａｌ3+＋３ｅ→Ａｌ …（３） −１．６６Ｖ
Ｃｕ2+＋２ｅ→Ｃｕ …（４） ＋０．３４Ｖ
【００２９】
上記（１）〜（４）からも明らかように、Ｉｎ3+に比べて、Ｚｎ2+やＡｌ3+の標準還元電位が小さい。換言すれば、Ｉｎに比べて、ＺｎやＡｌのイオン化傾向が大きいことになる。そのため、上記のような廃液の流通によって、イオン化傾向の大きいＺｎやＡｌがＺｎ2+或いはＡｌ3+となって廃液中に溶出し、それとともに廃液中に含有されていたＩｎ3+がＩｎとなって、ＺｎやＡｌの金属線の表面上に析出する。また、Ｃｕ2+に比べてＺｎ2+やＡｌ3+の標準還元電位が小さい。換言すれば、Ｃｕに比べて、ＺｎやＡｌのイオン化傾向が大きいことになる。従って、廃液中のＩｎ3+は、衝突部材１４を構成するＣｕよりも、金属線２を構成するＺｎやＡｌ側に析出し易い状態となり、回収金属であるＩｎが衝突部材１４であるＣｕ側に不用意に析出することが防止される。また、Ｃｕ2+に比べＩｎ3+の標準還元電位は小さいことから衝突部材１４であるＣｕが不用意に被処理液中に溶出されるようなことも防止されることとなる。
【００３０】
このようなセメンテーション反応によってＩｎをＺｎ金属線或いはＡｌ金属線の表面上に析出させた後、このように析出した回収対象金属を剥離させるための衝突部材１４を上部チャンバー９からリアクター本体１内に投入する。リアクター本体１内においては、流入された廃液が垂直方向に上昇する一方で、上部チャンバー９から投入された衝突部材１４が流動状態となる。このように流動状態となった衝突部材１４が回収金属析出体３を構成する金属線２に衝突し、その結果、金属線２に析出したＩｎが金属線２から剥離され、剥離されたＩｎは、上部チャンバー９から排出管１０を経てリアクター本体１の外部に排出され、回収されることとなるのである。
【００３１】
この場合において、本実施形態では、回収対象金属を析出させるための回収金属析出体３を多数の金属線２で構成しているので、たとえば亜鉛のスクラップを用いるような場合に比べると、セメンテーション反応を生じさせるための金属（Ｚｎ又はＡｌ）の表面積が増加し、Ｉｎの析出反応の速度が向上することとなる。
【００３２】
また、ある程度成長した金属の析出が認められた後に、上記のような衝突部材１４を衝突させることによって、常に新しい金属線２の表面を露出させ、反応速度を維持することができる。また、従来行われていた亜鉛のスクラップを投入するような方法に比べると、剥離した析出金属中にはＩｎ以外の不純物が非常に少ないものとなる。
【００３３】
さらに回収金属析出体３が、金属線２を縦横に交差させて構成された金網４を複数個具備させ、全体がメッシュ状に形成されているので、金属線２間の網目の空隙面積が全体においてほぼ均等であり、その結果、衝突部材１４が回収金属析出体３に衝突した後においても、その衝突部材１４によって目詰まりが生ずるおそれもなく、さらにはリアクター本体内の被処理液の流通流路を均等にすることができる。
【００３４】
さらに回収金属析出体がリアクター本体１内に固定して設けられているので、金属線がリアクター本体１から不用意に放出されるのが防止され、また金属線が固定されることになるので、衝突部材による析出金属の剥離効果が高まることになる。また、金属線がリアクター本体１から不用意に放出されないため、回収した回収金属への析出体の混入を低減できる。
【００３５】
（実施形態２）
本実施形態は、回収金属析出体３の形状が上記実施形態１と相違する。すなわち、本実施形態では、図７に示すように略円筒状に形成された複数の金網４が同心円状に配置され、その同心円状に配置された複数の金網４が、他の金属線（図示せず）で結着されている。
金網４が略円筒状に形成されている点で、金網４が略プレート状に形成された実施形態１の場合と相違しているが、金網４自体が金属線２を縦横に交差させて構成されている点で実施形態１と共通する。また回収金属析出体３がリアクター本体１に固定して設けられている点でも実施形態１と共通する。
【００３６】
本実施形態においても、回収金属析出体３が多数の金属線２で構成されているので、セメンテーション反応を生じさせるための金属（Ｚｎ又はＡｌ）の表面積が増加し、Ｉｎの析出反応の速度が向上することとなる。
【００３７】
また本実施形態においても、回収金属析出体３が、金属線２を縦横に交差させて構成された金網４を複数個具備させ、全体がメッシュ状に形成されているので、実施形態１と同様にリアクター本体内の被処理液の流通流路を均等にすることができ、また回収金属析出体をリアクター本体内に固定することで、金属線がリアクター本体から不用意に放出されるのが防止されることになる。
【００３８】
（実施形態３）
本実施形態は、回収金属析出体３の形状が上記実施形態１、２と相違する。すなわち、本実施形態では、図８に示すように金属線２が無作為に束ねられて全体が略金網たわし状に構成されている。この略金網たわし状の回収金属析出体３は、上記実施形態１、２のようにリアクター本体１に固定されているのではなく、該リアクター本体１内の被処理液に浮遊させるような状態で収容して使用される。本実施形態においても、回収金属析出体３が多数の金属線２で構成されているので、セメンテーション反応を生じさせるための金属（Ｚｎ又はＡｌ）の表面積が増加し、Ｉｎの析出反応の速度が向上することとなる。また、本実施形態の回収金属析出体３はリアクター本体１に固定されていないため、リアクター本体１内で自由に移動し、衝突部材１４との接触のみならず、回収金属析出体３同士の接触によっても金属の剥離を促進できる。
【００３９】
ただし上記実施形態１及び２とは異なり、金属線２が無作為に束ねられて構成されているので、析出した金属が中央付近において目詰まりするおそれがある。
【００４０】
（実施形態４）
本実施形態では、衝突部材１４として樹脂製のものを用いており、この点で金属製のものを用いた実施形態１と相違している。樹脂としては、主として合成樹脂が使用され、たとえばポリエステル、ポリアミド等の比重が水よりも大きいものを使用することができる。
【００４１】
衝突部材１４を本実施形態のように樹脂で構成した場合には、その樹脂の比重を変えることによって、流速に応じた衝突部材１４の浮遊状態を作り出すことができ、その結果、衝突部材１４がリアクター本体１の外部に不用意に流出するのを防止することができる。
また、衝突部材１４を金属で構成する場合に比べると、浮力の調整や衝突部材の大きさ、形状の変更が容易である。尚、樹脂の比重が水よりも小さい場合はリアクター本体１内で上部に浮遊するため、析出金属体との衝突をさせにくく利用し難い。
【００４２】
（実施形態５）
本実施形態では、対象となる廃液の種類が上記実施形態１と相違する。すなわち、本実施形態では廃液としてＣｕ、Ｓｎ等の金属イオンを含有する金属表面処理工場廃液を用いており、この点で、Ｉｎイオンを含有するＦＰＤ製造工場廃液を対象とする実施形態１の場合と相違している。金属線２としてはＺｎからなるものが用いられる。この場合には、Ｃｕ、Ｓｎが金属として回収されることになる。さらに衝突部材１４としては合成樹脂からなるものが用いられる。
【００４３】
そして廃液中に含有されているＣｕ、Ｓｎ等の金属と、金属線２を構成するＺｎとのイオン化傾向の相違に基づく、いわゆるセメンテーション反応を生じさせる。これをより詳細に説明すると、Ｓｎイオンの還元反応は次式（５）のとおりであり、また標準電極電位（Ｅ°）も示している。
【００４４】
Ｓｎ2+＋２ｅ→Ｓｎ …（５） −０．１４Ｖ
【００４５】
上記（２）、（４）、（５）式からも明らかように、Ｃｕ2+、Ｓｎ2+に比べて、Ｚｎ2+の標準還元電位が最も小さい。換言すれば、Ｃｕ、Ｓｎに比べて、Ｚｎのイオン化傾向が最も大きいことになる。そのため、上記のような流動状態となった状態で、イオン化傾向の大きいＺｎがＺｎ2+となって（上記（２）式と逆の反応）廃液中に溶出し、それとともに廃液中に含有されていたＣｕ2+、Ｓｎ2+がＣｕ、Ｓｎとなって、Ｚｎの金属線２の表面上に析出する。
【００４６】
このようにして析出されたＣｕ、Ｓｎを衝突部材１４によって剥離させる作用等は上記実施形態１と同じであるため、その詳細な説明は省略する。
【００４７】
（実施形態６）
本実施形態では、図９に示すように、リアクターが２個配設されており、その点で１個のみからなる実施形態１乃至５の場合と相違する。すなわち、本実施形態では、１段目のリアクター本体１ａの後段側であって２段目のリアクター本体１ｂの前段側にフィルター１７が設けられ、さらに２段目のリアクター本体１ｂの後段側にフィルター１８が設けられている。フィルターとしては、例えば、カートリッジフィルター、ドラムフィルター等が用いられる。また、フィルターに代えて、ベルトプレス、フィルタープレス等の固液分離手段を用いることも可能である。
【００４８】
本実施形態においては、たとえば対象となる廃液にＣｕとＳｎが含有されている場合、１段目のリアクター本体１ａには鉄（Ｆｅ）からなる金属線２を具備させ、その金属線２
にＣｕを析出させて１段目のフィルター１７でＣｕを回収し、２段目のリアクター本体１ｂにはＺｎからなる金属線２を具備させ、その金属線２にＳｎを析出させて２段目のフィルター１８でＳｎを回収するようなことが可能となる。
【００４９】
ここで、鉄（Ｆｅ）イオンの還元反応と標準電極電位は次のとおりである。
Ｆｅ2+＋２ｅ→Ｆｅ …（６） −０．４４Ｖ
これに対して、ＣｕやＳｎの還元反応や標準電極電位は、上記（４）、（５）式のとおりであり、標準電極電位の数値がＦｅはＣｕやＳｎよりも小さく、従って、Ｆｅのイオン化傾向はＣｕやＳｎのイオン化傾向よりも大きいため、理論上はＦｅからなる金属線２にＣｕやＳｎが析出することとなるが、そのイオン化傾向の差は、ＦｅとＳｎとの差よりもＦｅとＣｕとの差の方がはるかに大きく、従って１段目のリアクター本体１ａにおいては、Ｃｕが優先的にＦｅ粒子に析出することとなる。
【００５０】
一方、上記（２）式で示されている標準電極電位の数値から、Ｚｎのイオン化傾向はＣｕ、Ｓｎのイオン化傾向よりも大きく、従って２段目のリアクター本体１ｂにおいては、Ｃｕ、ＳｎともにＺｎからなる金属線２に析出するはずであるが、Ｃｕはすでに１段目のリアクター本体１ａのＦｅからなる金属線２に析出しているので、２段目のリアクター本体１ｂにおいては、Ｓｎが主としてＺｎからなる金属線２に析出することとなるのである。従って、本実施形態では、異なる２種の金属線２を用いて廃液から２種の金属を選択的に回収することができるという利点がある。
【００５１】
また、衝突部材１４としては他の実施形態と同様に回収対象金属よりもイオン化傾向の小さい金属又は樹脂を用いることができる。さらに本実施形態においては、たとえば１段目のリアクターで衝突部材としてＣｕを利用し、２段目のリアクターで樹脂を利用することもできる。このように１段目のリアクターと２段目のリアクターにおいて、金属線２のみならず、衝突部材１４の種類を変えてもよい。また、１段目のリアクターに利用する衝突部材１４として、後段で回収する回収対象金属と同じ金属を利用することで、回収対象金属へのコンタミを防止しつつ、衝突部材から溶出が起こったとしても後段で回収できる構成となる。
【００５２】
（実施形態７）
本実施形態では、図１０に示すようにリアクターが３個配設されており、その点で１個のみからなる実施形態１や２個配設されていた実施形態６の場合と相違する。本実施形態では、これら３個のリアクター本体１ａ、リアクター本体１ｂ、リアクター本体１ｃの後段側にフィルター１７、フィルター１８、フィルター１９が設けられている。本実施形態では、上記実施形態６と同様に１段目のリアクター本体１ａにＦｅからなる金属線２が具備され、２段目のリアクター本体１ｂにＺｎからなる金属線２が具備されるが、３段目のリアクター本体１ｃではＡｌからなる金属線２が具備される。
【００５３】
本実施形態を、上記実施形態６と同様にＣｕとＳｎが含有されている廃液に適用すると、
１段目のリアクター本体１ａでは実施形態６と同様にＦｅからなる金属線２にＣｕが析出されて１段目のフィルター１７でＣｕが回収され、２段目のリアクター本体１ｂにおいても実施形態６と同様にＺｎからなる金属線２にＳｎが析出されて２段目のフィルター１８でＳｎが回収される。
【００５４】
しかしながら、３段目のリアクター本体１ｃにおいては、実施形態６からは予期できない作用が生じる。すなわち、上記のように１段目のリアクター本体１ａでセメンテーション反応により溶出したＦｅと、２段目のリアクター本体１ｂでセメンテーション反応により溶出したＺｎは、３段目のリアクター本体１ｃに具備されているＡｌからなる金属線２に析出する。
【００５５】
この点をより詳細に説明すると、１段目のリアクター本体１ａに具備されている金属線２を構成するＦｅと、２段目のリアクター本体１ｂに具備されている金属線２を構成するＺｎは、上述のように回収対象金属よりもイオン化傾向が大きいが、上記（２）、（３）、（６）式で示される標準電極電位の数値の比較から、Ａｌのイオン化傾向は、Ｆｅ、Ｚｎのイオン化傾向よりさらに大きいことは明らかである。従って、１段目のリアクター本体１ａで溶出したＦｅと、２段目のリアクター本体１ｂで溶出したＺｎは、ともに３段目のリアクター本体１ｃでＡｌからなる金属線２に析出されることとなるのである。そして、Ａｌからなる金属線２によってＦｅ−Ｚｎの合金として回収することが可能となる。
【００５６】
従って、１段目のリアクター本体１ａと２段目のリアクター本体１ｂでそれぞれ溶出したＦｅとＺｎとを、後段で凝集沈殿させる等の作業が不要となり、スラッジ発生量を抑制することが可能となる。尚、３段目のリアクター本体１ｃではＡｌが溶出するが、３価のＡｌは２価のＺｎやＦｅより少ない溶出量で済み、Ａｌの比重も軽く、スラッジ重量を減少させることができることから、スラッジ発生量が増大することはない。
【００５７】
本実施形態においても実施形態６と同様に衝突部材１４の種類を変えて用いることができる。また、金属線２によって上記実施形態１乃至３のような種々の形態の回収金属析出体を構成することができる。
【００５８】
（その他の実施形態）
尚、上記実施形態では、廃液（被処理液）としてＩｎイオンを含有するＦＰＤ製造工場廃液や、Ｃｕ、Ｓｎのイオンを含有する金属表面処理工場の廃液に適用する場合について説明したが、対象となる廃液の種類はこれに限定されるものではなく、メッキ工場廃液、半導体製造工場廃液等に適用することも可能である。また被処理液として、本発明においては廃液を用いることを主眼としているが、廃液以外の被処理液、たとえば金属含有液に酸等の薬品を用いて回収すべき金属を溶解してイオン化した水溶液に適用可能である。この場合、かかる金属含有液として、廃液を用いることもむろん可能である。
【００５９】
従って、回収の対象となる金属の種類も該実施形態のＩｎ、Ｃｕ、Ｓｎに限らず、たとえばＮｉ、Ｇａ、Ｚｎ等を回収の対象とすることも可能であり、回収対象金属の種類は問わない。また、金属線２で構成される回収金属析出体３の形状も上記各実施形態に限定されるものではなく、その形状は問わない。さらに回収金属析出体３は上記実施形態１、２のようにリアクター本体１に固定してもよく、また実施形態３のように固定させずにリアクター本体１内の被処理液中に浮遊させてもよい。
【００６０】
さらに、上記各実施形態では多数の金属線２で回収金属析出体３を構成し、この回収金属析出体３に回収対象金属を析出させることとしたが、このような回収金属析出体３を構成することは本発明に必須の条件ではなく、たとえば多数の金属線２をそのままリアクター本体１内の被処理液中に浮遊させてもよい。要は回収対象金属よりもイオン化傾向が大きい金属からなる金属線２が、リアクター本体１内に収容されていればよいのである。ここで「収容する」とは、上記のように金属線２で回収金属析出体３を構成し、リアクター本体１に固定して設けること、又は回収金属析出体３を構成してリアクター本体１内の被処理液に浮遊させ、若しくは金属線２で金網４を構成してリアクター本体１内の被処理液に浮遊させ、若しくは金属線２のままの状態でリアクター本体１内の被処理液に浮遊させるようなことを広く含む意味である。従って金属線２は、被処理液がリアクター本体１内に流入される前に固定して収容されていてもよく、また被処理液が流入されるのと同時に収容されてもよく、さらには被処理液が流入された後に金属線２が添加されて収容されてもよい。
【００６１】
さらに、該実施形態では、金属線は、金属単体を利用したが、合金であってもよい。合金としては、鉄−アルミニウム合金、カルシウム−シリコン合金等を用いることができる。
【００６２】
さらに、上記実施形態１では、リアクター本体１の断面積が全体で略同じになるように形成したが、このようにリアクター本体１を形成することは本発明に必須の条件ではなく、たとえばリアクター本体１の上部に向かうほど断面積が大きくなるように形成することも可能である。
【００６３】
また上記実施形態１乃至７においては、反応途中で衝突部材１４を投入するようにしたが、これに限定されるものではなく、最初から衝突部材１４をリアクター本体１内に投入してもよい。
【００６４】
さらに、流入用チャンバー７の底面中央部に衝突部材取出口を設け、反応終了後や反応途中で運転を停止し、衝突部材１４を回収する構成としても良い。衝突部材１４の回収を行わない場合には、衝突部材１４がリアクター本体１内に常時収容された状態となっているため、金属線２に析出した回収対象金属がある一定以上の大きさになる前に衝突部材１４によって順次剥離されることとなり、従って一定以上の大きさの回収対象金属が回収されにくいが、上記のように衝突部材１４を回収する構成とすることで、衝突部材の回収と投入のタイミングを調整することにより、ある一定以上の大きさの金属を回収しやすくなるという利点がある。
【００６５】
また、本実施形態においては、衝突部材１４を廃液流入による上向流によって浮遊させ、金属線２と衝突部材１４を衝突させる構成としているが、撹拌装置をリアクター本体１内に保持し強制的に撹拌、衝突させる構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】一実施形態としての金属の回収装置の概略斜視図。
【図２】同実施形態の金属の回収装置の概略断面図。
【図３】同実施形態の金属の回収装置における流入用チャンバーの概略平面図。
【図４】図３のＡ−Ａ線拡大断面図。
【図５】同実施形態の金属の回収装置の概略ブロック図。
【図６】回収金属析出体を示す斜視図。
【図７】他実施形態の回収金属析出体を示す斜視図。
【図８】他実施形態の回収金属析出体を示す概略斜視図。
【図９】他実施形態の金属の回収装置の概略ブロック図。
【図１０】他実施形態の金属の回収装置の概略ブロック図。
【符号の説明】
【００６７】
１…リアクター本体 ２…金属線
３…回収金属析出体 ４…金網
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属の回収方法とその装置、さらに詳しくは、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｓｎ（錫）、Ｉｎ（インジウム）、Ｇａ（ガリウム）等の重金属を含む廃液等の被処理液から、それらを有価物である金属単体あるいは合金として回収する方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、産業廃液には種々の金属が含有されていることがあり、それらを有価物である金属単体として回収することが試みられている。たとえば、メッキ工場廃液にはＮｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等が含有され、半導体製造工場廃液には、Ｃｕ、Ｇａ等が含有され、液晶製造工場廃液にはＩｎ等が含有され、これらを金属単体あるいは合金として回収できれば、それらの金属を再利用すること等も可能となる。
【０００３】
重金属類を回収する廃液の処理技術として、従来では薬剤を用いた凝集沈殿処理、共沈処理等が一般に採用されており、濃度が低い場合には吸着剤を用いて金属類を除去することも行なわれている。また廃メッキ液からの金属回収では、鉄スクラップを廃メッキ液に投入し、Ｃｕ等の回収対象金属をセメンテーション法で回収する方法がある。たとえば共沈処理を利用する技術として下記特許文献１に係る発明がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２６７５８号公報
【０００５】
しかしながら、薬剤を用いた凝集沈殿処理では、水酸化物の沈殿物がスラッジとして発生するという問題点がある。また鉄スクラップを廃メッキ液に投入し、セメンテーション法によりＣｕ等を析出させる方法では、析出したＣｕが鉄スクラップ表面を覆った時点で析出反応が終了し、鉄をＣｕでコーティングしたものが回収されることとなり、目的とする金属のみを回収対象金属として回収することができない。また回収率が低く純度も低いものしか得られないという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、廃液等の被処理液から回収対象金属のみを有価物である金属単体あるいは合金として回収することができ、且つ回収対象金属以外の不純物を含有する可能性が少なく、回収率が高く回収対象金属の純度が高い回収方法と装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、金属の回収方法に係る請求項１記載の発明は、回収すべき金属がイオン状態で含有されている被処理液をリアクター本体１内に流入するとともに、該リアクター本体１内に回収すべき金属よりもイオン化傾向が大きい金属からなる金属線２を収容し、イオン化傾向の差異により前記被処理液中に含有される金属を前記金属線２の表面に析出させ、その後、衝突部材１４を前記金属線２に衝突させることにより前記金属線２から前記析出した金属を剥離して回収することを特徴とする。
【０００８】
また請求項２記載の発明は、請求項１記載の金属の回収方法において、多数の金属線２で回収金属析出体３が構成されていることを特徴とする。さらに請求項３記載の発明は、請求項２記載の金属の回収方法において、回収金属析出体３が、多数の金属線２を縦横に交差して構成された金網４を複数個具備して構成されている。さらに請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の金属の回収方法において、回収金属析出体３がリアクター本体１内に固定されていることを特徴とする。
【０００９】
さらに請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の金属の回収方法において、衝突部材１４が粒子状であることを特徴とする。さらに請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の金属の回収方法において、衝突部材１４が回収すべき金属よりもイオン化傾向が小さい金属で構成されていることを特徴とする。さらに請求項７記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の金属の回収方法において、衝突部材１４が樹脂で構成されていることを特徴とする。
【００１０】
さらに金属の回収装置に係る請求項８記載の発明は、回収すべき金属がイオン状態で含有されている被処理液を流入するとともに、回収すべき金属よりもイオン化傾向が大きい金属からなる金属線２を収容して、イオン化傾向の差異により前記被処理液中に含有される金属を前記金属線２の表面に析出させる金属析出反応を行なうためのリアクター本体１と、前記金属線２に析出した金属を回収すべく、前記金属線２に衝突させて該金属線２から前記析出した金属を剥離させるための衝突部材１４とを具備することを特徴とする。
【００１１】
さらに請求項９記載の発明は、請求項８記載の金属の回収装置において、多数の金属線２で回収金属析出体３が構成されていることを特徴とする。さらに請求項１０記載の発明は、請求項９記載の金属の回収装置において、回収金属析出体３が、多数の金属線２を縦横に交差して構成された金網４を複数個具備して構成されていることを特徴とする。さらに請求項１１記載の発明は、請求項９又は１０記載の金属の回収装置において、
回収金属析出体３がリアクター本体１内に固定されていることを特徴とする。
【００１２】
さらに請求項１２記載の発明は、請求項８乃至１１記載の金属の回収装置において、衝突部材１４が粒子状であることを特徴とする。さらに請求項１３記載の発明は、請求項８乃至１２のいずれかに記載の金属の回収装置において、衝突部材１４が回収すべき金属よりもイオン化傾向が小さい金属で構成されていることを特徴とする。さらに請求項１４記載の発明は、請求項８乃至１２のいずれかに記載の金属の回収装置において、衝突部材１４が樹脂で構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、上述のように、回収すべき金属を含有する廃液等の被処理液をリアクター本体内に流入するとともに、該リアクター本体内に金属線を収容し、イオン化傾向の差異により前記廃液中に含有される金属を前記金属線の表面に析出させ、その後、衝突部材を前記金属線に衝突させて該金属線から前記析出した金属を剥離して回収する方法であるため、このような金属線を用いることで従来の鉄のスクラップを用いる方法に比べて反応のための金属の総表面積が増加し、析出反応速度が向上し、またある程度成長した析出金属を衝突部材を衝突させて剥離させることで常に新しい金属表面を露出させ反応速度を維持することができるので、金属の回収効率を高めることができるという効果がある。
【００１４】
また、多数の金属線で回収金属析出体を構成した場合には、その金属線の組み立てを自在に変更することによって、リアクター本体内の被処理液の濃度に応じて回収金属析出体の形状を自在に変更することができる。さらに回収金属析出体が、多数の金属線を縦横に交差して構成された金網を複数個具備して構成されている場合には、リアクター本体内の被処理液の流通流路を均等にすることができるという効果がある。さらに多数の金属線で回収金属析出体を構成し、その回収金属析出体をリアクター本体内に固定した場合には、金属線がリアクター本体から不用意に放出されるのが防止される。また金属線が固定されることになるので、衝突部材による析出金属の剥離効果が高まることになる。
【００１５】
さらに衝突部材が粒子状である場合には、金属線への衝突による剥離効果がより良好になるという利点がある。さらに衝突部材が回収対象金属よりもイオン化傾向が小さい金属で構成されている場合には、回収対象金属が衝突部材側に不用意に析出するようなことも防止され、また衝突部材を構成する金属が不用意に被処理液中に溶出されるようなことも防止される。さらに衝突部材が樹脂で構成されている場合には、樹脂の比重を変えることによって流速に応じた衝突部材の浮遊状態を作り出すことができ、また回収対象金属以外の金属がリアクター本体の外部に流出するようなことも防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面に従って説明する。
（実施形態１）
本実施形態の金属の回収装置は、図１に示すように、縦長のリアクター本体１を具備したものである。本実施形態では被処理液として廃液を対象とする場合について説明する。前記リアクター本体１は、上下の全体で断面積が同じとなるように形成されている。
【００１７】
リアクター本体１の下部側には、処理対象である廃液を流入するための流入用チャンバー７が設けられているとともに、リアクター本体１の上部側に上部チャンバー９が設けられている。上部チャンバー９は、回収された金属を排出するための部分であるとともに、後述する衝突部材１４を投入する部分でもある。
【００１８】
上部チャンバー９は、図１及び図２に示すように浅い円筒状に形成されており、流入用チャンバー７は、図３及び図４に示すように、中央筒部２０と、該中央筒部２０に連通して左右に設けられた側筒部２１、２１とからなる形状に形成されている。
【００１９】
また上部チャンバー９は、図２に示すように内筒９ａ及び外筒９ｂで構成されており、
同図のように内筒９ａがリアクター本体１の上部に外嵌合されることによって、上部チャンバー９がリアクター本体１に取り付けられている。そして、上部チャンバー９の下部であって、前記内筒９ａと外筒９ｂとの間の位置に、回収されたフレーク状や微粒子状の金属を排出するための排出管１０が取り付けられている。このように構成されている結果、リアクター本体１の内部を上向きに流通する被処理液は、内筒９ａの上部開口部から、外筒９ｂと内筒９ａ間に溢流し、前記排出管１０から外部に排出されることとなる。
【００２０】
さらに、前記流入用チャンバー７の側筒部２１、２１の先端側にそれぞれ流入管８、８が設けられている。そして、流入用チャンバー７の側筒部２１、２１には邪魔板２２、２３が２条ずつ縦方向に設けられており、流入管８、８から流入される被処理液が、これらの邪魔板２２、２３によって流れが乱されるように構成されている。
【００２１】
さらにリアクター本体１の内部には、金属線２が収容されている。より具体的には図５に示すように、多数の金属線２でメッシュ状に構成された回収金属析出体３がリアクター本体１の内部に固定して設けられている。その固定手段は特に限定されるものではなく、たとえば固定部材を介して内壁面に取り付ける手段、或いはリアクター本体１の
略中央に杆状体を立設させ、その杆状体に回収金属析出体３を掛止する等の手段によって固定することが考えられ、従来公知の種々の固定手段を採用することが可能である。
この回収金属析出体３は、図６に示すように、金属線２を縦横に交差させて矩形のプレート状に形成した複数枚の金網４を略等間隔に配置し、且つその金網４の四角のコーナー部に他の金属線２を結着させることにより、全体がブロック状かつ立体的なメッシュ状に形成されたものである。
【００２２】
さらに本実施形態の金属の回収装置は、上記リアクター本体１の他に、図５に示すように、フィルター５及びポンプ６を具備している。そしてリアクター本体１の排出管１０とフィルター５間、フィルター５とポンプ６間、及びポンプ６とリアクター本体１の流入管８間には、それぞれ流路１１、１２、１３が設けられている。尚、この図５においては、排出管１０と流入管８とは模式的に示しており、上部チャンバー９及び流入用チャンバー７は図示していない。
【００２３】
上記のように多数の金属線２でメッシュ状に構成された回収金属析出体３に、回収対象金属が析出されることとなるが、その析出した回収対象金属を剥離させるための衝突部材１４は、上部チャンバー９からリアクター本体１内に投入されることとなる。より具体的には、上部チャンバー９の内筒９ａの上部開口部から投入されることとなる。
【００２４】
本実施形態では、金属線２を構成する金属としてアルミニウム（Ａｌ）又は亜鉛（Ｚｎ）が用いられる。また処理対象となる廃液としては、インジウム（Ｉｎ）イオンを含有するフラット・パネル・ディスプレイ（ＦＰＤ）製造工場廃液等が用いられる。この場合には、Ｉｎが金属として回収されることになる。
【００２５】
さらに衝突部材１４としては、金属製の粒状のものが用いられる。本実施形態では銅（Ｃｕ）が用いられる。この衝突部材１４を構成する金属の種類は問わないが、廃液中の金属を衝突部材１４側に析出させず、あくまで金属線２側に析出させる必要があるので、金属線２を構成するＡｌ又はＺｎよりもイオン化傾向の小さい金属を用いる必要があり、さらに回収対象金属よりもイオン化傾向の小さい金属を用いることが好ましい。
【００２６】
そして、このような構成からなる金属の回収装置によって金属を回収する方法について説明すると、先ず処理対象である廃液を流入管８から流入用チャンバー７を介してリアクター本体１内に流入する。この場合において、流入用チャンバー７は、上述のように中央筒部２０と側筒部２１、２１とで構成され、側筒部２１、２１には邪魔板２２、２３が２条ずつ縦方向に設けられているため、側筒部２１に対して横向きに取り付けられている流入管８、８から流入する廃液は、横方向に一気に流入するのではなく、縦方向に設けられた邪魔板２２、２３に沿って側筒部２１内を上下に交互に流れながら中央筒部２０内に流入し、その中央筒部２０からリアクター本体１に向かって上向きに流通することとなる。
従って、流入管８、８から流入される廃液は、邪魔板２２、２３によって流れが乱され、偏流を生じさせずにリアクター本体１内を上向きに流通し易い状態となる。また必要があれば、流入チャンバー７内に、たとえば円筒状のかごにガラスあるいはセラミック製のボールを入れたものを設置することができ、これによって、より確実に偏流を防ぐことが可能となる。
【００２７】
そして廃液がリアクター本体１内を流通すると、廃液中に含有されているＩｎと、金属線２を構成するＺｎ又はＡｌとのイオン化傾向の相違に基づく、いわゆるセメンテーション反応を生じさせる。これをより詳細に説明すると、各金属イオンの還元反応は次式のとおりであり、各金属イオンの標準電極電位（Ｅ°）をそれぞれに示している。
【００２８】
Ｉｎ3+＋３ｅ→Ｉｎ …（１） −０．３４Ｖ
Ｚｎ2+＋２ｅ→Ｚｎ …（２） −０．７６Ｖ
Ａｌ3+＋３ｅ→Ａｌ …（３） −１．６６Ｖ
Ｃｕ2+＋２ｅ→Ｃｕ …（４） ＋０．３４Ｖ
【００２９】
上記（１）〜（４）からも明らかように、Ｉｎ3+に比べて、Ｚｎ2+やＡｌ3+の標準還元電位が小さい。換言すれば、Ｉｎに比べて、ＺｎやＡｌのイオン化傾向が大きいことになる。そのため、上記のような廃液の流通によって、イオン化傾向の大きいＺｎやＡｌがＺｎ2+或いはＡｌ3+となって廃液中に溶出し、それとともに廃液中に含有されていたＩｎ3+がＩｎとなって、ＺｎやＡｌの金属線の表面上に析出する。また、Ｃｕ2+に比べてＺｎ2+やＡｌ3+の標準還元電位が小さい。換言すれば、Ｃｕに比べて、ＺｎやＡｌのイオン化傾向が大きいことになる。従って、廃液中のＩｎ3+は、衝突部材１４を構成するＣｕよりも、金属線２を構成するＺｎやＡｌ側に析出し易い状態となり、回収金属であるＩｎが衝突部材１４であるＣｕ側に不用意に析出することが防止される。また、Ｃｕ2+に比べＩｎ3+の標準還元電位は小さいことから衝突部材１４であるＣｕが不用意に被処理液中に溶出されるようなことも防止されることとなる。
【００３０】
このようなセメンテーション反応によってＩｎをＺｎ金属線或いはＡｌ金属線の表面上に析出させた後、このように析出した回収対象金属を剥離させるための衝突部材１４を上部チャンバー９からリアクター本体１内に投入する。リアクター本体１内においては、流入された廃液が垂直方向に上昇する一方で、上部チャンバー９から投入された衝突部材１４が流動状態となる。このように流動状態となった衝突部材１４が回収金属析出体３を構成する金属線２に衝突し、その結果、金属線２に析出したＩｎが金属線２から剥離され、剥離されたＩｎは、上部チャンバー９から排出管１０を経てリアクター本体１の外部に排出され、回収されることとなるのである。
【００３１】
この場合において、本実施形態では、回収対象金属を析出させるための回収金属析出体３を多数の金属線２で構成しているので、たとえば亜鉛のスクラップを用いるような場合に比べると、セメンテーション反応を生じさせるための金属（Ｚｎ又はＡｌ）の表面積が増加し、Ｉｎの析出反応の速度が向上することとなる。
【００３２】
また、ある程度成長した金属の析出が認められた後に、上記のような衝突部材１４を衝突させることによって、常に新しい金属線２の表面を露出させ、反応速度を維持することができる。また、従来行われていた亜鉛のスクラップを投入するような方法に比べると、剥離した析出金属中にはＩｎ以外の不純物が非常に少ないものとなる。
【００３３】
さらに回収金属析出体３が、金属線２を縦横に交差させて構成された金網４を複数個具備させ、全体がメッシュ状に形成されているので、金属線２間の網目の空隙面積が全体においてほぼ均等であり、その結果、衝突部材１４が回収金属析出体３に衝突した後においても、その衝突部材１４によって目詰まりが生ずるおそれもなく、さらにはリアクター本体内の被処理液の流通流路を均等にすることができる。
【００３４】
さらに回収金属析出体がリアクター本体１内に固定して設けられているので、金属線がリアクター本体１から不用意に放出されるのが防止され、また金属線が固定されることになるので、衝突部材による析出金属の剥離効果が高まることになる。また、金属線がリアクター本体１から不用意に放出されないため、回収した回収金属への析出体の混入を低減できる。
【００３５】
（実施形態２）
本実施形態は、回収金属析出体３の形状が上記実施形態１と相違する。すなわち、本実施形態では、図７に示すように略円筒状に形成された複数の金網４が同心円状に配置され、その同心円状に配置された複数の金網４が、他の金属線（図示せず）で結着されている。
金網４が略円筒状に形成されている点で、金網４が略プレート状に形成された実施形態１の場合と相違しているが、金網４自体が金属線２を縦横に交差させて構成されている点で実施形態１と共通する。また回収金属析出体３がリアクター本体１に固定して設けられている点でも実施形態１と共通する。
【００３６】
本実施形態においても、回収金属析出体３が多数の金属線２で構成されているので、セメンテーション反応を生じさせるための金属（Ｚｎ又はＡｌ）の表面積が増加し、Ｉｎの析出反応の速度が向上することとなる。
【００３７】
また本実施形態においても、回収金属析出体３が、金属線２を縦横に交差させて構成された金網４を複数個具備させ、全体がメッシュ状に形成されているので、実施形態１と同様にリアクター本体内の被処理液の流通流路を均等にすることができ、また回収金属析出体をリアクター本体内に固定することで、金属線がリアクター本体から不用意に放出されるのが防止されることになる。
【００３８】
（実施形態３）
本実施形態は、回収金属析出体３の形状が上記実施形態１、２と相違する。すなわち、本実施形態では、図８に示すように金属線２が無作為に束ねられて全体が略金網たわし状に構成されている。この略金網たわし状の回収金属析出体３は、上記実施形態１、２のようにリアクター本体１に固定されているのではなく、該リアクター本体１内の被処理液に浮遊させるような状態で収容して使用される。本実施形態においても、回収金属析出体３が多数の金属線２で構成されているので、セメンテーション反応を生じさせるための金属（Ｚｎ又はＡｌ）の表面積が増加し、Ｉｎの析出反応の速度が向上することとなる。また、本実施形態の回収金属析出体３はリアクター本体１に固定されていないため、リアクター本体１内で自由に移動し、衝突部材１４との接触のみならず、回収金属析出体３同士の接触によっても金属の剥離を促進できる。
【００３９】
ただし上記実施形態１及び２とは異なり、金属線２が無作為に束ねられて構成されているので、析出した金属が中央付近において目詰まりするおそれがある。
【００４０】
（実施形態４）
本実施形態では、衝突部材１４として樹脂製のものを用いており、この点で金属製のものを用いた実施形態１と相違している。樹脂としては、主として合成樹脂が使用され、たとえばポリエステル、ポリアミド等の比重が水よりも大きいものを使用することができる。
【００４１】
衝突部材１４を本実施形態のように樹脂で構成した場合には、その樹脂の比重を変えることによって、流速に応じた衝突部材１４の浮遊状態を作り出すことができ、その結果、衝突部材１４がリアクター本体１の外部に不用意に流出するのを防止することができる。
また、衝突部材１４を金属で構成する場合に比べると、浮力の調整や衝突部材の大きさ、形状の変更が容易である。尚、樹脂の比重が水よりも小さい場合はリアクター本体１内で上部に浮遊するため、析出金属体との衝突をさせにくく利用し難い。
【００４２】
（実施形態５）
本実施形態では、対象となる廃液の種類が上記実施形態１と相違する。すなわち、本実施形態では廃液としてＣｕ、Ｓｎ等の金属イオンを含有する金属表面処理工場廃液を用いており、この点で、Ｉｎイオンを含有するＦＰＤ製造工場廃液を対象とする実施形態１の場合と相違している。金属線２としてはＺｎからなるものが用いられる。この場合には、Ｃｕ、Ｓｎが金属として回収されることになる。さらに衝突部材１４としては合成樹脂からなるものが用いられる。
【００４３】
そして廃液中に含有されているＣｕ、Ｓｎ等の金属と、金属線２を構成するＺｎとのイオン化傾向の相違に基づく、いわゆるセメンテーション反応を生じさせる。これをより詳細に説明すると、Ｓｎイオンの還元反応は次式（５）のとおりであり、また標準電極電位（Ｅ°）も示している。
【００４４】
Ｓｎ2+＋２ｅ→Ｓｎ …（５） −０．１４Ｖ
【００４５】
上記（２）、（４）、（５）式からも明らかように、Ｃｕ2+、Ｓｎ2+に比べて、Ｚｎ2+の標準還元電位が最も小さい。換言すれば、Ｃｕ、Ｓｎに比べて、Ｚｎのイオン化傾向が最も大きいことになる。そのため、上記のような流動状態となった状態で、イオン化傾向の大きいＺｎがＺｎ2+となって（上記（２）式と逆の反応）廃液中に溶出し、それとともに廃液中に含有されていたＣｕ2+、Ｓｎ2+がＣｕ、Ｓｎとなって、Ｚｎの金属線２の表面上に析出する。
【００４６】
このようにして析出されたＣｕ、Ｓｎを衝突部材１４によって剥離させる作用等は上記実施形態１と同じであるため、その詳細な説明は省略する。
【００４７】
（実施形態６）
本実施形態では、図９に示すように、リアクターが２個配設されており、その点で１個のみからなる実施形態１乃至５の場合と相違する。すなわち、本実施形態では、１段目のリアクター本体１ａの後段側であって２段目のリアクター本体１ｂの前段側にフィルター１７が設けられ、さらに２段目のリアクター本体１ｂの後段側にフィルター１８が設けられている。フィルターとしては、例えば、カートリッジフィルター、ドラムフィルター等が用いられる。また、フィルターに代えて、ベルトプレス、フィルタープレス等の固液分離手段を用いることも可能である。
【００４８】
本実施形態においては、たとえば対象となる廃液にＣｕとＳｎが含有されている場合、１段目のリアクター本体１ａには鉄（Ｆｅ）からなる金属線２を具備させ、その金属線２
にＣｕを析出させて１段目のフィルター１７でＣｕを回収し、２段目のリアクター本体１ｂにはＺｎからなる金属線２を具備させ、その金属線２にＳｎを析出させて２段目のフィルター１８でＳｎを回収するようなことが可能となる。
【００４９】
ここで、鉄（Ｆｅ）イオンの還元反応と標準電極電位は次のとおりである。
Ｆｅ2+＋２ｅ→Ｆｅ …（６） −０．４４Ｖ
これに対して、ＣｕやＳｎの還元反応や標準電極電位は、上記（４）、（５）式のとおりであり、標準電極電位の数値がＦｅはＣｕやＳｎよりも小さく、従って、Ｆｅのイオン化傾向はＣｕやＳｎのイオン化傾向よりも大きいため、理論上はＦｅからなる金属線２にＣｕやＳｎが析出することとなるが、そのイオン化傾向の差は、ＦｅとＳｎとの差よりもＦｅとＣｕとの差の方がはるかに大きく、従って１段目のリアクター本体１ａにおいては、Ｃｕが優先的にＦｅ粒子に析出することとなる。
【００５０】
一方、上記（２）式で示されている標準電極電位の数値から、Ｚｎのイオン化傾向はＣｕ、Ｓｎのイオン化傾向よりも大きく、従って２段目のリアクター本体１ｂにおいては、Ｃｕ、ＳｎともにＺｎからなる金属線２に析出するはずであるが、Ｃｕはすでに１段目のリアクター本体１ａのＦｅからなる金属線２に析出しているので、２段目のリアクター本体１ｂにおいては、Ｓｎが主としてＺｎからなる金属線２に析出することとなるのである。従って、本実施形態では、異なる２種の金属線２を用いて廃液から２種の金属を選択的に回収することができるという利点がある。
【００５１】
また、衝突部材１４としては他の実施形態と同様に回収対象金属よりもイオン化傾向の小さい金属又は樹脂を用いることができる。さらに本実施形態においては、たとえば１段目のリアクターで衝突部材としてＣｕを利用し、２段目のリアクターで樹脂を利用することもできる。このように１段目のリアクターと２段目のリアクターにおいて、金属線２のみならず、衝突部材１４の種類を変えてもよい。また、１段目のリアクターに利用する衝突部材１４として、後段で回収する回収対象金属と同じ金属を利用することで、回収対象金属へのコンタミを防止しつつ、衝突部材から溶出が起こったとしても後段で回収できる構成となる。
【００５２】
（実施形態７）
本実施形態では、図１０に示すようにリアクターが３個配設されており、その点で１個のみからなる実施形態１や２個配設されていた実施形態６の場合と相違する。本実施形態では、これら３個のリアクター本体１ａ、リアクター本体１ｂ、リアクター本体１ｃの後段側にフィルター１７、フィルター１８、フィルター１９が設けられている。本実施形態では、上記実施形態６と同様に１段目のリアクター本体１ａにＦｅからなる金属線２が具備され、２段目のリアクター本体１ｂにＺｎからなる金属線２が具備されるが、３段目のリアクター本体１ｃではＡｌからなる金属線２が具備される。
【００５３】
本実施形態を、上記実施形態６と同様にＣｕとＳｎが含有されている廃液に適用すると、
１段目のリアクター本体１ａでは実施形態６と同様にＦｅからなる金属線２にＣｕが析出されて１段目のフィルター１７でＣｕが回収され、２段目のリアクター本体１ｂにおいても実施形態６と同様にＺｎからなる金属線２にＳｎが析出されて２段目のフィルター１８でＳｎが回収される。
【００５４】
しかしながら、３段目のリアクター本体１ｃにおいては、実施形態６からは予期できない作用が生じる。すなわち、上記のように１段目のリアクター本体１ａでセメンテーション反応により溶出したＦｅと、２段目のリアクター本体１ｂでセメンテーション反応により溶出したＺｎは、３段目のリアクター本体１ｃに具備されているＡｌからなる金属線２に析出する。
【００５５】
この点をより詳細に説明すると、１段目のリアクター本体１ａに具備されている金属線２を構成するＦｅと、２段目のリアクター本体１ｂに具備されている金属線２を構成するＺｎは、上述のように回収対象金属よりもイオン化傾向が大きいが、上記（２）、（３）、（６）式で示される標準電極電位の数値の比較から、Ａｌのイオン化傾向は、Ｆｅ、Ｚｎのイオン化傾向よりさらに大きいことは明らかである。従って、１段目のリアクター本体１ａで溶出したＦｅと、２段目のリアクター本体１ｂで溶出したＺｎは、ともに３段目のリアクター本体１ｃでＡｌからなる金属線２に析出されることとなるのである。そして、Ａｌからなる金属線２によってＦｅ−Ｚｎの合金として回収することが可能となる。
【００５６】
従って、１段目のリアクター本体１ａと２段目のリアクター本体１ｂでそれぞれ溶出したＦｅとＺｎとを、後段で凝集沈殿させる等の作業が不要となり、スラッジ発生量を抑制することが可能となる。尚、３段目のリアクター本体１ｃではＡｌが溶出するが、３価のＡｌは２価のＺｎやＦｅより少ない溶出量で済み、Ａｌの比重も軽く、スラッジ重量を減少させることができることから、スラッジ発生量が増大することはない。
【００５７】
本実施形態においても実施形態６と同様に衝突部材１４の種類を変えて用いることができる。また、金属線２によって上記実施形態１乃至３のような種々の形態の回収金属析出体を構成することができる。
【００５８】
（その他の実施形態）
尚、上記実施形態では、廃液（被処理液）としてＩｎイオンを含有するＦＰＤ製造工場廃液や、Ｃｕ、Ｓｎのイオンを含有する金属表面処理工場の廃液に適用する場合について説明したが、対象となる廃液の種類はこれに限定されるものではなく、メッキ工場廃液、半導体製造工場廃液等に適用することも可能である。また被処理液として、本発明においては廃液を用いることを主眼としているが、廃液以外の被処理液、たとえば金属含有液に酸等の薬品を用いて回収すべき金属を溶解してイオン化した水溶液に適用可能である。この場合、かかる金属含有液として、廃液を用いることもむろん可能である。
【００５９】
従って、回収の対象となる金属の種類も該実施形態のＩｎ、Ｃｕ、Ｓｎに限らず、たとえばＮｉ、Ｇａ、Ｚｎ等を回収の対象とすることも可能であり、回収対象金属の種類は問わない。また、金属線２で構成される回収金属析出体３の形状も上記各実施形態に限定されるものではなく、その形状は問わない。さらに回収金属析出体３は上記実施形態１、２のようにリアクター本体１に固定してもよく、また実施形態３のように固定させずにリアクター本体１内の被処理液中に浮遊させてもよい。
【００６０】
さらに、上記各実施形態では多数の金属線２で回収金属析出体３を構成し、この回収金属析出体３に回収対象金属を析出させることとしたが、このような回収金属析出体３を構成することは本発明に必須の条件ではなく、たとえば多数の金属線２をそのままリアクター本体１内の被処理液中に浮遊させてもよい。要は回収対象金属よりもイオン化傾向が大きい金属からなる金属線２が、リアクター本体１内に収容されていればよいのである。ここで「収容する」とは、上記のように金属線２で回収金属析出体３を構成し、リアクター本体１に固定して設けること、又は回収金属析出体３を構成してリアクター本体１内の被処理液に浮遊させ、若しくは金属線２で金網４を構成してリアクター本体１内の被処理液に浮遊させ、若しくは金属線２のままの状態でリアクター本体１内の被処理液に浮遊させるようなことを広く含む意味である。従って金属線２は、被処理液がリアクター本体１内に流入される前に固定して収容されていてもよく、また被処理液が流入されるのと同時に収容されてもよく、さらには被処理液が流入された後に金属線２が添加されて収容されてもよい。
【００６１】
さらに、該実施形態では、金属線は、金属単体を利用したが、合金であってもよい。合金としては、鉄−アルミニウム合金、カルシウム−シリコン合金等を用いることができる。
【００６２】
さらに、上記実施形態１では、リアクター本体１の断面積が全体で略同じになるように形成したが、このようにリアクター本体１を形成することは本発明に必須の条件ではなく、たとえばリアクター本体１の上部に向かうほど断面積が大きくなるように形成することも可能である。
【００６３】
また上記実施形態１乃至７においては、反応途中で衝突部材１４を投入するようにしたが、これに限定されるものではなく、最初から衝突部材１４をリアクター本体１内に投入してもよい。
【００６４】
さらに、流入用チャンバー７の底面中央部に衝突部材取出口を設け、反応終了後や反応途中で運転を停止し、衝突部材１４を回収する構成としても良い。衝突部材１４の回収を行わない場合には、衝突部材１４がリアクター本体１内に常時収容された状態となっているため、金属線２に析出した回収対象金属がある一定以上の大きさになる前に衝突部材１４によって順次剥離されることとなり、従って一定以上の大きさの回収対象金属が回収されにくいが、上記のように衝突部材１４を回収する構成とすることで、衝突部材の回収と投入のタイミングを調整することにより、ある一定以上の大きさの金属を回収しやすくなるという利点がある。
【００６５】
また、本実施形態においては、衝突部材１４を廃液流入による上向流によって浮遊させ、金属線２と衝突部材１４を衝突させる構成としているが、撹拌装置をリアクター本体１内に保持し強制的に撹拌、衝突させる構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】一実施形態としての金属の回収装置の概略斜視図。
【図２】同実施形態の金属の回収装置の概略断面図。
【図３】同実施形態の金属の回収装置における流入用チャンバーの概略平面図。
【図４】図３のＡ−Ａ線拡大断面図。
【図５】同実施形態の金属の回収装置の概略ブロック図。
【図６】回収金属析出体を示す斜視図。
【図７】他実施形態の回収金属析出体を示す斜視図。
【図８】他実施形態の回収金属析出体を示す概略斜視図。
【図９】他実施形態の金属の回収装置の概略ブロック図。
【図１０】他実施形態の金属の回収装置の概略ブロック図。
【符号の説明】
【００６７】
１…リアクター本体 ２…金属線
３…回収金属析出体 ４…金網
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回収すべき金属がイオン状態で含有されている被処理液をリアクター本体（１）内に流入するとともに、該リアクター本体（１）内に回収すべき金属よりもイオン化傾向が大きい金属からなる金属線（２）を収容し、イオン化傾向の差異により前記被処理液中に含有される金属を前記金属線（２）の表面に析出させ、その後、衝突部材（１４）を前記金属線（２）に衝突させることにより前記金属線（２）から前記析出した金属を剥離して回収することを特徴とする金属の回収方法。
【請求項２】
多数の金属線（２）で回収金属析出体（３）が構成されている請求項１記載の金属の回収方法。
【請求項３】
回収金属析出体（３）が、多数の金属線（２）を縦横に交差して構成された金網（４）を複数個具備して構成されている請求項２記載の金属の回収方法。
【請求項４】
回収金属析出体（３）がリアクター本体（１）内に固定されている請求項２又は３記載の金属の回収方法。
【請求項５】
衝突部材（１４）が粒子状である請求項１乃至４のいずれかに記載の金属の回収方法。
【請求項６】
衝突部材（１４）が回収すべき金属よりもイオン化傾向が小さい金属で構成されている請求項１乃至５のいずれかに記載の金属の回収方法。
【請求項７】
衝突部材（１４）が樹脂で構成されている請求項１乃至５のいずれかに記載の金属の回収方法。
【請求項８】
回収すべき金属がイオン状態で含有されている被処理液を流入するとともに、回収すべき金属よりもイオン化傾向が大きい金属からなる金属線（２）を収容して、イオン化傾向の差異により前記被処理液中に含有される金属を前記金属線（２）の表面に析出させる金属析出反応を行なうためのリアクター本体（１）と、前記金属線（２）に析出した金属を回収すべく、前記金属線（２）に衝突させて該金属線（２）から前記析出した金属を剥離させるための衝突部材（１４）とを具備することを特徴とする金属の回収装置。
【請求項９】
多数の金属線（２）で回収金属析出体（３）が構成されている請求項８記載の金属の回収装置。
【請求項１０】
回収金属析出体（３）が、多数の金属線（２）を縦横に交差して構成された金網（４）を複数個具備して構成されている請求項９記載の金属の回収装置。
【請求項１１】
回収金属析出体（３）がリアクター本体（１）内に固定されている請求項９又は１０記載の金属の回収装置。
【請求項１２】
衝突部材（１４）が粒子状である請求項８乃至１１記載の金属の回収装置。
【請求項１３】
衝突部材（１４）が回収すべき金属よりもイオン化傾向が小さい金属で構成されている請求項８乃至１２のいずれかに記載の金属の回収装置。
【請求項１４】
衝突部材（１４）が樹脂で構成されている請求項８乃至１２のいずれかに記載の金属の回収装置。
【請求項１】
回収すべき金属がイオン状態で含有されている被処理液をリアクター本体（１）内に流入するとともに、該リアクター本体（１）内に回収すべき金属よりもイオン化傾向が大きい金属からなる金属線（２）を収容し、イオン化傾向の差異により前記被処理液中に含有される金属を前記金属線（２）の表面に析出させ、その後、衝突部材（１４）を前記金属線（２）に衝突させることにより前記金属線（２）から前記析出した金属を剥離して回収することを特徴とする金属の回収方法。
【請求項２】
多数の金属線（２）で回収金属析出体（３）が構成されている請求項１記載の金属の回収方法。
【請求項３】
回収金属析出体（３）が、多数の金属線（２）を縦横に交差して構成された金網（４）を複数個具備して構成されている請求項２記載の金属の回収方法。
【請求項４】
回収金属析出体（３）がリアクター本体（１）内に固定されている請求項２又は３記載の金属の回収方法。
【請求項５】
衝突部材（１４）が粒子状である請求項１乃至４のいずれかに記載の金属の回収方法。
【請求項６】
衝突部材（１４）が回収すべき金属よりもイオン化傾向が小さい金属で構成されている請求項１乃至５のいずれかに記載の金属の回収方法。
【請求項７】
衝突部材（１４）が樹脂で構成されている請求項１乃至５のいずれかに記載の金属の回収方法。
【請求項８】
回収すべき金属がイオン状態で含有されている被処理液を流入するとともに、回収すべき金属よりもイオン化傾向が大きい金属からなる金属線（２）を収容して、イオン化傾向の差異により前記被処理液中に含有される金属を前記金属線（２）の表面に析出させる金属析出反応を行なうためのリアクター本体（１）と、前記金属線（２）に析出した金属を回収すべく、前記金属線（２）に衝突させて該金属線（２）から前記析出した金属を剥離させるための衝突部材（１４）とを具備することを特徴とする金属の回収装置。
【請求項９】
多数の金属線（２）で回収金属析出体（３）が構成されている請求項８記載の金属の回収装置。
【請求項１０】
回収金属析出体（３）が、多数の金属線（２）を縦横に交差して構成された金網（４）を複数個具備して構成されている請求項９記載の金属の回収装置。
【請求項１１】
回収金属析出体（３）がリアクター本体（１）内に固定されている請求項９又は１０記載の金属の回収装置。
【請求項１２】
衝突部材（１４）が粒子状である請求項８乃至１１記載の金属の回収装置。
【請求項１３】
衝突部材（１４）が回収すべき金属よりもイオン化傾向が小さい金属で構成されている請求項８乃至１２のいずれかに記載の金属の回収装置。
【請求項１４】
衝突部材（１４）が樹脂で構成されている請求項８乃至１２のいずれかに記載の金属の回収装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−２１７７６０（Ｐ２００７−２１７７６０Ａ）
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４０８５５（Ｐ２００６−４０８５５）
【出願日】平成１８年２月１７日（２００６．２．１７）
【出願人】（０００１９２５９０）株式会社神鋼環境ソリューション (534)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月１７日（２００６．２．１７）
【出願人】（０００１９２５９０）株式会社神鋼環境ソリューション (534)
【Ｆターム（参考）】
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