ＳｉＣ系物質からの金および／または白金族元素の回収方法
【課題】ＳｉＣは不活性であって酸化処理しにくいという問題があり、今後使用が増えるであろうＳｉＣを担体（基体）物質として用いた排ガス浄化用触媒の使用済み材料を処理し含有される金および／または白金族元素を効率的に回収する方法の確立が急務となっている。
【解決手段】金および／または白金族元素を含有するＳｉＣ系物質を、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質と共に第１炉内で溶融及び酸化処理して溶融酸化物を生成し、生成された酸化物を還元剤と金属銅又は酸化銅と共に第２炉内で溶融及び還元処理して溶融酸化物層と溶融金属層とに分別することによって前記金および／または白金族元素を該溶融金属層に抽出させる。
【解決手段】金および／または白金族元素を含有するＳｉＣ系物質を、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質と共に第１炉内で溶融及び酸化処理して溶融酸化物を生成し、生成された酸化物を還元剤と金属銅又は酸化銅と共に第２炉内で溶融及び還元処理して溶融酸化物層と溶融金属層とに分別することによって前記金および／または白金族元素を該溶融金属層に抽出させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金および／または白金族元素を担持などの形態で含有する炭化珪素（ＳｉＣという。）を用いた排ガス浄化用触媒であって触媒としての使命を終えた使用後の触媒廃棄物や何らかの理由により使命を終える前に廃棄された触媒廃棄物などの金および／または白金族元素を含有するＳｉＣ系物質から該金および／または白金族元素を効率的に回収する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、特許文献１〜４などに記載されるように、ＳｉＣを金および／または白金族元素の担体（基体）物質として用いた触媒を使用する排ガス浄化システムの実用化が進められている。ＳｉＣは耐熱性に優れるため、特にディーゼルエンジンの排ガスのＰＭ燃焼用触媒の担体物質として用いると触媒の性能・耐久性が向上するものと期待され開発が急速に進んで普及して来ている。
【０００３】
一方、上記の触媒としての使命を終えた使用後の触媒廃棄物や何らかの理由により使命を終える前に廃棄された触媒廃棄物などのＳｉＣ系物質から金および／または白金族元素を回収する方法については、特許文献５〜７などに有望な回収方法が開発され実用化されているが、ＳｉＣは融点が２７００℃以上で且つ化学的に不活性であって本質的に処理されにくく、なお一層効率的なＳｉＣ系物質の処理方法が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１８２２１４号公報
【特許文献２】特開平１０−７６１６２号公報
【特許文献３】特開２００１−３４９２１１号公報
【特許文献４】特開２００３−２６２１１８号公報
【特許文献５】特開２００７−２２４３３６号公報
【特許文献６】特開２００８−８８４５０号公報
【特許文献７】特開２００８−８８４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＳｉＣは乾式プロセスにおいて溶融スラグ中に溶解させにくいという問題がある。本発明者らの実験によると、ＳｉＣ系物質を単独で電気炉内の溶融スラグに投入したところ、ＳｉＣ系物質は固体のまま溶融スラグ表面上に浮遊し、強制的にＳｉＣ系物質を溶融スラグ中に没入させる操作を行わない限り、溶融スラグ中に完全に溶解させることは困難である。また溶解したとしても、未反応のＳｉＣがスラグ中に残存することがあり、これでは廃棄物触媒等のＳｉＣ系物質を処理し、含有される金および／または白金族元素を回収することはできない。また、前述の特許文献５によればＳｉＣ／Ｃｕ2Ｏの質量比は最大で０．２であるため、ＳｉＣ系物質の処理量が限られていた。
【０００６】
したがって、今後使用が増えるであろうＳｉＣを担体（基体）物質として用いた排ガス浄化用触媒の使用済み材料を処理し含有される金および／または白金族元素を一層効率的に回収する方法の確立が急務となっている。
本発明は、このような現状に鑑み、ＳｉＣ系物質に含有される金および／または白金族元素を一層効率的に回収する方法を提供しようというものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ＳｉＣ系物質を効率よく酸化するには酸化ナトリウムをスラグに混合することが有効であり、この場合に酸素または酸素を富化した空気を流しながら加熱することがさらに有効であって、このような反応は酸化ナトリウムに限らず他のアルカリ金属の酸化物でも同様の作用効果があるとの知見を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち発明は第１に、金および／または白金族元素（「金および／または白金族元素」を「貴金属」ということがある。）を含有するＳｉＣ系物質から該金および／または白金族元素を回収する方法において、前記ＳｉＣ系物質を、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質と共に第１炉内で溶融及び酸化処理して溶融酸化物を生成し、該生成された酸化物を還元剤と金属銅又は酸化銅と共に第２炉内で溶融及び還元処理して溶融酸化物層と溶融金属層とに分別することによって前記金および／または白金族元素を該溶融金属層に抽出させることを特徴とする金および／または白金族元素の回収方法を、第２に、金および／または白金族元素を含有するＳｉＣ系物質から該金および／または白金族元素を回収する方法において、前記ＳｉＣ系物質を、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質と金属銅と共に第１炉内で溶融及び酸化処理して該金属銅の少なくとも一部と該ＳｉＣ系物質を酸化させ酸化物の溶融層と金属の溶融層とに分別することによって前記金および／または白金族元素を該金属の溶融層に抽出させた後、該酸化物層を還元剤と共に第２炉内で溶融及び還元処理して溶融酸化物層と溶融金属層とに分別することを特徴とする金および／または白金族元素の回収方法を、第３に、金および／または白金族元素を含有するＳｉＣ系物質から該金および／または白金族元素を回収する方法において、前記ＳｉＣ系物質を、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質と金属銅と共に第１炉内で溶融及び酸化処理して該金属銅の少なくとも一部と該ＳｉＣ系物質を酸化させ酸化物の溶融層と金属の溶融層とに分別することによって前記金および／または白金族元素を該金属の溶融層に抽出させた後、該酸化物層を還元剤と共に第２炉内で溶融及び還元処理して溶融酸化物層と溶融金属層とに分別し、該溶融金属層を前記金属銅として前記第１炉で用いることを特徴とする金および／または白金族元素の回収方法を、第４に、前記酸化処理は酸素ガスまたは酸素富化空気を前記第１炉内に導入して行う第１〜３のいずれかに記載の回収方法を、第５に、前記第１炉内で生成された前記溶融酸化物を該炉から排出した後に水と接触させることによって粉粒体として前記第２炉で用いる第１〜４のいずれかに記載の回収方法を、第６に、金および／または白金族元素を含有するＳｉＣ系物質から該金および／または白金族元素を回収する方法において、前記ＳｉＣ系物質を、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質と酸化銅と還元剤と共に炉内で溶融及び還元処理し溶融酸化物層と溶融金属層とに分別することによって前記金および／または白金族元素を該溶融金属層に抽出させることを特徴とする金および／または白金族元素の回収方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、大量のＳｉＣ系物質を効率的に酸化処理して含有される金および／または白金族元素を回収することができる。さらには、炉内において被処理原料の主成分であるＳｉＣの酸化分解に伴う発熱及び添加した金属銅の酸化熱などによって供給すべき熱エネルギーコストが節減され、且つ、ＳｉＣのＣ分は燃焼して排ガスとなって系外へ排出され、同じくＳｉ分も酸化されてフラックス成分のＳｉ酸化物（ＳｉＯ2）となるために供給すべきフラックスコストが節減されるという効果も奏する。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明における白金族元素は元素の周期表第ＶIII族に属するルテニウムＲｕ、ロジウムＲｈ、パラジウムＰｄ、オスミウムＯｓ、イリジウムＩｒ、白金Ｐｔの６元素を示す。
【００１１】
本発明において「（金および／または白金族元素を含有する）ＳｉＣ系物質」とは、（金および／または白金族元素を担持等の種々の形態で含有する）ＳｉＣを主体とする物質の総称であって、好ましくはＳｉＣを５０質量％を超えて含有するＳｉＣ主体の材料であり、他の添加物質やＰＭ（ディーゼルエンジンからの排ガス中の粒子状物質）などが含有される場合がある。このＳｉＣ系物質としては、例えば、上記のディーゼルエンジンの排ガス浄化用触媒の廃棄物、さらに電子部品廃棄物等が挙げられる。
【００１２】
本発明における第１炉（酸化炉ということがある。）として転炉または回転炉を用いると、必要に応じて傾動または回転させることによってＳｉＣ系物質とアルカリ金属酸化物等や金属銅との接触・混合を促進させることができ、かつ、酸素ガスまたは酸素富化空気をランスによって表面上から吹き付けて酸化処理することができ、さらには、酸化処理後に傾動させることによって最初に溶融酸化物層を抜き出し、その後溶融金属銅層を抜き出すことができるので、両層を容易に分離することができる。
【００１３】
また、炉内の溶体中にランス又は羽口（Tuyere）を通じて酸素ガスまたは酸素富化空気を直接に吹き込むことによって、溶体の撹拌を促し、ＳｉＣの酸化速度を速めることもできる。
なお、酸化処理後の溶融酸化物は溶融金属銅より比重が小さいので、酸化処理後の溶融酸化物と溶融金属銅との混合溶融体（液相）を炉内で静置することにより、溶融酸化物は上層、溶融金属銅は下層となって容易に相互に分離される。
【００１４】
また、本発明における第２炉または単独の炉（これらを還元炉ということがある。）としては電気炉を用いることができる。
第１炉から排出された溶融酸化物をいったん冷却して固形物としてストックしたものを集積して、第２炉である電気炉に装入し、還元剤と必要に応じてフラックスを加えて溶融還元する。第１炉からの溶融酸化物に混在して持ち込まれた未反応のＳｉＣ系物質は第２炉で還元剤として作用し酸化分解されるので、第２炉においては必要に応じて不足量の還元剤を添加すればよい。
なお、電気炉で生成した溶融酸化物と溶融金属銅は、溶融酸化物は上層、溶融金属銅は下層となって容易に相互に分離され、それぞれ炉壁に設けられた抜口（Tapping Hole）から分別回収することができる。
【００１５】
なお、第１炉から排出された溶融酸化物を多量の水と接触させることによって粉粒体とする（つまり水砕を行う）と、溶融酸化物中に混在して持ち込まれた未反応のＳｉＣ系物質が粉粒体の微細粒子表面に露出するので、第２炉において還元剤としての反応性が著しく促進する。
【００１６】
金および／または白金族元素を含有するＳｉＣ系物質を、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質と共に第１炉内で溶融及び酸化処理して溶融酸化物を生成し、該生成された酸化物を還元剤と金属銅又は酸化銅と共に第２炉内で溶融及び還元処理して溶融酸化物層と溶融金属層とに分別することによって前記金および／または白金族元素を該溶融金属層に抽出させる発明をさらに具体的にいえば、以下のとおりである。
【００１７】
１．ＳｉＣ系物質と、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質を酸化炉（第１炉）に装入し、酸素ガス又は酸素富化空気で酸化しながら、一様な酸化物溶体を形成する。
なお、本願において酸素富化空気は酸素濃度において特に制限はないが、酸化処理速度向上の点から酸素濃度４０％（容積比で表す。以下同じ。）以上の酸素濃度が好ましい。
２．本願において酸化物溶体は水砕して粉粒状として乾燥し、還元炉（第２炉、好ましくは電気炉）にフラックス、酸化銅、コークスとともに装入する。
３．電気炉に投入した酸化物溶体を還元し、金、白金族元素の融解した溶融金属層（溶銅ともいう。）と溶融酸化物（溶融スラグともいう。）の２層に分離させる。
４．電気炉での還元により、溶銅中にほとんどの金、白金族元素が移行する。
５．還元後の溶融スラグは実質的に金、白金族元素を含まないので、廃棄する(もしくは路盤材等に再利用する)。
６．還元後の溶銅は、酸化処理し銅分を酸化させながら、金、白金族元素を一層濃縮する。
【００１８】
金および／または白金族元素を含有するＳｉＣ系物質を、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質と金属銅と共に第１炉内で溶融及び酸化処理して該金属銅の少なくとも一部と該ＳｉＣ系物質とを酸化させ酸化物の溶融層と金属の溶融層とに分別することによって前記金および／または白金族元素を該金属の溶融層に抽出させた後、該酸化物層を還元剤と共に第２炉内で溶融及び還元処理して溶融酸化物層と溶融金属層とに分別し、必要に応じて該溶融金属層を前記金属銅として前記第１炉で用いる発明をさらに具体的にいえば、以下のとおりである。
【００１９】
１．金属銅（第２炉で生成した金属銅や、銅線を２〜３ｍｍに破砕したナゲット銅のような、不純分を含むもので構わない)にＳｉＣ系物質と、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質を追加して第１炉に装入し酸素ガス又は酸素富化空気で酸化しながら、金属銅の少なくとも一部と該ＳｉＣ系物質を酸化させて酸化物溶体層と溶銅を中心とする溶融メタル層の２層に分離させる。
この場合に、装入された金属銅の３０〜７０％を酸化するのが好ましく、４０〜６０％を酸化するのが一層好ましい。
２．溶銅中にほとんどの金、白金族元素が移行する。
３．溶銅は、さらに酸化処理を行って銅分を酸化させながら、金、白金族元素を一層濃縮する。
４．酸化物溶体は水砕して粉粒状として乾燥し、還元炉（第２炉、好ましくは電気炉）にフラックス、コークスとともに装入する。
５．電気炉で得られる還元後の溶融スラグは実質的に金、白金族元素を含まないので、廃棄する(もしくは路盤材等に再利用する)。
６．電気炉で得られる還元後の溶銅を金属銅として第１炉へ装入すれば、新たな金属銅が不要となり、コスト低減を図ることができる。
【００２０】
金および／または白金族元素を含有するＳｉＣ系物質を、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質と酸化銅と還元剤と共に炉内で溶融及び還元処理し溶融酸化物層と溶融金属層とに分別することによって前記金および／または白金族元素を該溶融金属層に抽出させる発明をさらに具体的にいえば、以下のとおりである。
【００２１】
１．ＳｉＣ系物質と、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質を電気炉等に装入し、更に酸化銅と還元剤を装入することにより、酸化銅の酸素でＳｉＣ系物質を酸化させ、金、白金族元素の融解した溶融金属（溶銅ともいう。）と溶融酸化物（溶融スラグともいう。）の２層に分離させる。
２．電気炉での還元により、溶銅中にほとんどの金、白金族元素が移行する。
３．上記溶融スラグは殆ど金、白金族元素を含まないので、廃棄する(もしくは路盤材等に再利用する)。
４．溶銅は、酸化処理し銅分を酸化させながら、金、白金族元素を濃縮させる。
【００２２】
本願各発明におけるＮａ酸化物等のアルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質を用いた炉内温度は１０００〜１６００℃が好ましい。
【００２３】
なお、Ｌｉ酸化物、Ｋ酸化物、Ｒｂ酸化物、Ｃｓ酸化物などの他のアルカリ金属酸化物の場合も、上記温度範囲で融解し、Ｎａ酸化物と同等の作用効果を発揮する。
また、本発明においてＮａ酸化物を用いて処理されるＳｉＣ系物質量、即ち、ＳｉＣ／Ｎａ2Ｏの質量比は最大１．７１であり、上記の他のアルカリ金属酸化物にあっては、ＳｉＣ／Ｌｉ2Ｏの質量比は最大３．５５、ＳｉＣ／Ｋ2Ｏの質量比は最大１．１３、ＳｉＣ／Ｒｂ2Ｏの質量比は最大０．５７、ＳｉＣ／Ｃｓ2Ｏの質量比は最大０．３８である。
さらに、アルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物はアルカリ金属酸化物以外のフラックスを含んでもよい。
なお、アルカリ金属炭酸塩およびアルカリ金属水酸化物は、いずれも、炉内で加熱され熱分解してアルカリ金属酸化物になるものであって、言わば、アルカリ金属酸化物の前駆体に相当する。
また、本発明におけるＳｉＣ系物質は５ｍｍ目の篩を通過する粒度であることが好ましい。
【実施例】
【００２４】
［実施例１−１］
ＳｉＣ系物質（ＳｉＣ原料ともいう。）の組成（固体の組成は％及びｐｐｍとも質量比で表す。）はＳｉＣ９５％であり、金、白金族元素（Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ）の含有量を表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】
以下に操作手順を示す。
１．Ｎａ2ＣＯ3２５０ｋｇを酸化炉に装入した。
２．ＳｉＣ原料２６３ｋｇを酸化炉に装入した。
３．装入後２４時間、重油バーナーで加熱しながら、酸素４０％（気体の組成は容積比。）のガスを５５ｍ3／時間で吹き込んだ。
４．上記吹き込み終了後、酸化炉を傾転させ、溶融酸化物を取り出した。取り出した酸化物は水砕して乾燥した。その結果、５３５ｋｇの乾燥した酸化物が得られた。
５．得られた酸化物の全量に加え、酸化銅２１０ｋｇ、生石灰１７０ｋｇ、コークス１８ｋｇを電気炉に装入し、１３００℃で溶融還元した。
６．溶融還元の結果、上層の酸化物と下層の溶融メタルに分離した。
７．下層の溶融メタルの質量は１６８ｋｇであった。
８．上層の酸化物（スラグ）中の銅品位は０．２％、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｕ品位は表２のとおり１０ｐｐｍ未満であり、回収率は９９％以上であることを確認した。
【００２７】
【表２】
【００２８】
［実施例１−２］
ＳｉＣ原料の組成はＳｉＣ９５％であり、白金族元素（Ｐｔ、Ｒｕ）の含有量を表３に示す。
【００２９】
【表３】
【００３０】
以下に操作手順を示す。
１．Ｎａ2ＣＯ3２００ｋｇを酸化炉に装入した。
２．ＳｉＣ原料２１０ｋｇを酸化炉に装入した。
３．装入後２４時間、重油バーナーで加熱しながら、酸素４０％のガスを４４ｍ3／時間で吹き込んだ。
４．上記吹き込み終了後、酸化炉を傾転させ、溶融酸化物を取り出した。取り出した酸化物は水砕して乾燥した。その結果、４３０ｋｇの乾燥した酸化物が得られた。
５．得られた酸化物の全量に加え、酸化銅１６８ｋｇ、生石灰１３７ｋｇ、コークス１４ｋｇを電気炉に装入し、１３００℃で溶融還元した。
６．溶融還元の結果、上層の酸化物と下層の溶融メタルに分離した。
７．下層の溶融メタルの質量は１３５ｋｇであった。
８．上層の酸化物（スラグ）中の銅品位は０．２％、Ｐｔ、Ｒｕ品位は表４のとおり１０ｐｐｍ未満であり、回収率は９９％以上であることを確認した。
【００３１】
【表４】
【００３２】
［実施例１−３］
ＳｉＣ原料の組成はＳｉＣ９５％であり、白金族元素（Ｐｔ、Ｉｒ）の含有量を表５に示す。
【００３３】
【表５】
【００３４】
以下に操作手順を示す。
１．Ｎａ2ＣＯ3１５０ｋｇを酸化炉に装入した。
２．ＳｉＣ原料１５７ｋｇを酸化炉に装入した。
３．装入後２４時間、重油バーナーで加熱しながら、酸素４０％のガスを３３ｍ3／時間で吹き込んだ。
４．上記吹き込み終了後、酸化炉を傾転させ、溶融酸化物を取り出した。取り出した酸化物は水砕して乾燥した。その結果、３２０ｋｇの乾燥した酸化物が得られた。
５．得られた酸化物の全量に加え、酸化銅１２５ｋｇ、生石灰１０１ｋｇ、コークス１１ｋｇを電気炉に装入し、１３００℃で溶融還元した。
６．溶融還元の結果、上層の酸化物と下層の溶融メタルに分離した。
７．下層の溶融メタルの質量は１０２ｋｇであった。
８．上層の酸化物（スラグ）中の銅品位は０．２％、Ｐｔ、Ｉｒ品位は表６のとおり１０ｐｐｍ未満であり、回収率は９９％以上であることを確認した。
【００３５】
【表６】
【００３６】
［実施例２−１］
ＳｉＣ原料は実施例１−１と同一組成のものを用いた。また、銅線を２〜３ｍｍに破砕して得られたナゲット銅はＣｕ９９．９％であり、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｉｒを含有しない。
【００３７】
以下に操作手順を示す。
１．ナゲット銅６００ｋｇを酸化炉に装入した。
２．Ｎａ2ＣＯ3２５０ｋｇを酸化炉に装入した。
３．ＳｉＣ原料２６３ｋｇを酸化炉に装入した。
４．装入後、重油バーナーで加熱しながら、酸素４０％のガスを５５ｍ3／時間で吹き込むのを、装入された金属銅量が半分程度になるまで継続した。
５．上記吹き込み終了後、酸化炉を静置させて溶融酸化物層と溶融金属銅層に分離させた後、酸化炉を傾転させ、溶融酸化物を取り出した。取り出した酸化物は水砕して乾燥した。その結果、８３５ｋｇの乾燥した酸化物が得られた。
６．得られた酸化物の全量と、生石灰１７０ｋｇ、コークス３１ｋｇを電気炉に装入し、１３００℃で溶融還元した。
７．溶融還元の結果、上層の酸化物と下層の溶融メタルに分離した。
８．還元後の溶融メタルの質量は３２０ｋｇであった。
９．還元後の酸化物（スラグ）中の銅品位は０．５％、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｕ品位は表７のとおり１０ｐｐｍ未満であり、回収率は９９％以上であることを確認した。
１０．還元処理で得られた溶融メタルはナゲット銅に代えて金属銅として酸化炉に装入した。
【００３８】
【表７】
【００３９】
［実施例２−２］
ＳｉＣ原料は実施例１−２と同一組成のものを用いた。また、ナゲット銅はＣｕ９９．９％であり、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｉｒを含有しない。
【００４０】
以下に操作手順を示す。
１．ナゲット銅４８０ｋｇを酸化炉に装入した。
２．Ｎａ2ＣＯ3２００ｋｇを酸化炉に装入した。
３．ＳｉＣ原料２１０ｋｇを酸化炉に装入した。
４．上記の装入後、重油バーナーで加熱しながら、酸素４０％のガスを４４ｍ3／時間で吹き込むのを、装入された金属銅量が半分程度になるまで継続した。
５．上記吹き込み終了後、酸化炉を静置させて溶融酸化物層と溶融金属銅層に分離させた後、酸化炉を傾転させ、溶融酸化物を取り出した。取り出した酸化物は水砕して乾燥した。その結果、６７０ｋｇの乾燥した酸化物が得られた。
６．得られた酸化物の全量と、生石灰１３５ｋｇ、コークス２１ｋｇを電気炉に装入し、１３００℃で溶融還元した。
７．溶融還元の結果、上層の酸化物と下層の溶融メタルに分離した。
８．還元後の溶融メタルの質量は２５５ｋｇであった。
９．還元後の酸化物（スラグ）中の銅品位は０．５％、Ｐｔ、Ｒｕ品位は表８のとおり１０ｐｐｍ未満であり、回収率は９９％以上であることを確認した。
１０．還元処理で得られた溶融メタルはナゲット銅に代えて金属銅として酸化炉に装入した。
【００４１】
【表８】
【００４２】
［実施例２−３］
ＳｉＣ原料は実施例１−３と同一組成のものを用いた。また、ナゲット銅はＣｕ９９．９％であり、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｉｒを含有しない。
【００４３】
以下に操作手順を示す。
１．ナゲット銅３６０ｋｇを酸化炉に装入した。
２．Ｎａ2ＣＯ3１５０ｋｇを酸化炉に装入した。
３．ＳｉＣ原料１５７ｋｇを酸化炉に装入した。
４．上記の装入後、重油バーナーで加熱しながら、酸素４０％のガスを３３ｍ3／時間で吹き込むのを、装入された金属銅量が半分程度になるまで継続した。
５．上記吹き込み終了後、酸化炉を静置させて溶融酸化物層と溶融金属銅層に分離させた後、酸化炉を傾転させ、溶融酸化物を取り出した。取り出した酸化物は水砕して乾燥した。その結果、５０３ｋｇの乾燥した酸化物が得られた。
６．得られた酸化物の全量と、生石灰１０３ｋｇ、コークス１７ｋｇを電気炉に装入し、１３００℃で溶融還元した。
７．溶融還元の結果、上層の酸化物と下層の溶融メタルに分離した。
８．還元後の溶融メタルの質量は１９４ｋｇであった。
９．還元後の酸化物（スラグ）中の銅品位は０．５％、Ｐｔ、Ｉｒ品位は表９のとおり１０ｐｐｍ未満であり、回収率は９９％以上であることを確認した。
１０．還元処理で得られた溶融メタルはナゲット銅に代えて金属銅として酸化炉に装入した。
【００４４】
【表９】
【００４５】
［実施例３−１］
ＳｉＣ原料は実施例１−１と同一組成のものを用いた。また、酸化銅スラグはＣｕ2Ｏが６０．６％であって残余はフラックス成分である。
【００４６】
以下に操作手順を示す。
１．酸化銅スラグ８６０ｋｇ、Ｎａ2ＣＯ3２５０ｋｇ、ＳｉＣ原料２６３ｋｇ（ＳｉＣ／Ｎａ2Ｏ＝１．７１）、生石灰１７０ｋｇ、コークス４ｋｇを電気炉に装入した。
２．電気炉に電流を流し、装入した原料を１３００℃で７時間溶融還元し、上層の酸化物と下層の溶融メタルに分離した。
３．分離した溶融メタルの質量は、５２０ｋｇであった。
９．分離した酸化物（スラグ）中の銅品位は０．５％、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｕ品位は表１０のとおり１０ｐｐｍ未満であり、回収率は９９．５％以上であることを確認した。
【００４７】
【表１０】
【００４８】
［実施例３−２］
ＳｉＣ原料は実施例１−２と同一組成のものを用いた。また、酸化銅スラグはＣｕ2Ｏが６０．６％であって残余はフラックス成分である。
【００４９】
以下に操作手順を示す。
１．酸化銅スラグ６８８ｋｇ、Ｎａ2ＣＯ3２００ｋｇ、ＳｉＣ原料２１０ｋｇ（ＳｉＣ／Ｎａ2Ｏ＝１．７１）、生石灰１３６ｋｇ、コークス４ｋｇを電気炉に装入した。
２．電気炉に電流を流し、装入した原料を１３００℃で７時間溶融還元し、上層の酸化物と下層の溶融メタルに分離した。
３．分離した溶融メタルの質量は４１７ｋｇであった。
４．分離した酸化物（スラグ）中の銅品位は０．５％、Ｐｔ、Ｒｕ品位は表１１のとおり１０ｐｐｍ未満であり、回収率は９９．５％以上であることを確認した。
【００５０】
【表１１】
【００５１】
［実施例３−３］
ＳｉＣ原料は実施例１−３と同一組成のものを用いた。また、酸化銅スラグはＣｕ2Ｏが６０．６％であって残余はフラックス成分である。
【００５２】
以下に操作手順を示す。
１．酸化銅スラグ５１６ｋｇ、Ｎａ2ＣＯ3１５０ｋｇ、ＳｉＣ原料１５７ｋｇ（ＳｉＣ／Ｎａ2Ｏ＝１．７１）、生石灰１０２ｋｇ、コークス２ｋｇを電気炉に装入した。
２．電気炉に電流を流し、装入した原料を１３００℃で７時間溶融還元し、上層の酸化物と下層の溶融メタルに分離した。
３．分離した溶融メタルの質量は３１１ｋｇであった。
４．分離した酸化物（スラグ）中の銅品位は０．５％、Ｐｔ、Ｉｒ品位は表１２のとおり１０ｐｐｍ未満であり、回収率は９９．５％以上であることを確認した。
【００５３】
【表１２】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金および／または白金族元素を担持などの形態で含有する炭化珪素（ＳｉＣという。）を用いた排ガス浄化用触媒であって触媒としての使命を終えた使用後の触媒廃棄物や何らかの理由により使命を終える前に廃棄された触媒廃棄物などの金および／または白金族元素を含有するＳｉＣ系物質から該金および／または白金族元素を効率的に回収する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、特許文献１〜４などに記載されるように、ＳｉＣを金および／または白金族元素の担体（基体）物質として用いた触媒を使用する排ガス浄化システムの実用化が進められている。ＳｉＣは耐熱性に優れるため、特にディーゼルエンジンの排ガスのＰＭ燃焼用触媒の担体物質として用いると触媒の性能・耐久性が向上するものと期待され開発が急速に進んで普及して来ている。
【０００３】
一方、上記の触媒としての使命を終えた使用後の触媒廃棄物や何らかの理由により使命を終える前に廃棄された触媒廃棄物などのＳｉＣ系物質から金および／または白金族元素を回収する方法については、特許文献５〜７などに有望な回収方法が開発され実用化されているが、ＳｉＣは融点が２７００℃以上で且つ化学的に不活性であって本質的に処理されにくく、なお一層効率的なＳｉＣ系物質の処理方法が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１８２２１４号公報
【特許文献２】特開平１０−７６１６２号公報
【特許文献３】特開２００１−３４９２１１号公報
【特許文献４】特開２００３−２６２１１８号公報
【特許文献５】特開２００７−２２４３３６号公報
【特許文献６】特開２００８−８８４５０号公報
【特許文献７】特開２００８−８８４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＳｉＣは乾式プロセスにおいて溶融スラグ中に溶解させにくいという問題がある。本発明者らの実験によると、ＳｉＣ系物質を単独で電気炉内の溶融スラグに投入したところ、ＳｉＣ系物質は固体のまま溶融スラグ表面上に浮遊し、強制的にＳｉＣ系物質を溶融スラグ中に没入させる操作を行わない限り、溶融スラグ中に完全に溶解させることは困難である。また溶解したとしても、未反応のＳｉＣがスラグ中に残存することがあり、これでは廃棄物触媒等のＳｉＣ系物質を処理し、含有される金および／または白金族元素を回収することはできない。また、前述の特許文献５によればＳｉＣ／Ｃｕ2Ｏの質量比は最大で０．２であるため、ＳｉＣ系物質の処理量が限られていた。
【０００６】
したがって、今後使用が増えるであろうＳｉＣを担体（基体）物質として用いた排ガス浄化用触媒の使用済み材料を処理し含有される金および／または白金族元素を一層効率的に回収する方法の確立が急務となっている。
本発明は、このような現状に鑑み、ＳｉＣ系物質に含有される金および／または白金族元素を一層効率的に回収する方法を提供しようというものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ＳｉＣ系物質を効率よく酸化するには酸化ナトリウムをスラグに混合することが有効であり、この場合に酸素または酸素を富化した空気を流しながら加熱することがさらに有効であって、このような反応は酸化ナトリウムに限らず他のアルカリ金属の酸化物でも同様の作用効果があるとの知見を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち発明は第１に、金および／または白金族元素（「金および／または白金族元素」を「貴金属」ということがある。）を含有するＳｉＣ系物質から該金および／または白金族元素を回収する方法において、前記ＳｉＣ系物質を、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質と共に第１炉内で溶融及び酸化処理して溶融酸化物を生成し、該生成された酸化物を還元剤と金属銅又は酸化銅と共に第２炉内で溶融及び還元処理して溶融酸化物層と溶融金属層とに分別することによって前記金および／または白金族元素を該溶融金属層に抽出させることを特徴とする金および／または白金族元素の回収方法を、第２に、金および／または白金族元素を含有するＳｉＣ系物質から該金および／または白金族元素を回収する方法において、前記ＳｉＣ系物質を、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質と金属銅と共に第１炉内で溶融及び酸化処理して該金属銅の少なくとも一部と該ＳｉＣ系物質を酸化させ酸化物の溶融層と金属の溶融層とに分別することによって前記金および／または白金族元素を該金属の溶融層に抽出させた後、該酸化物層を還元剤と共に第２炉内で溶融及び還元処理して溶融酸化物層と溶融金属層とに分別することを特徴とする金および／または白金族元素の回収方法を、第３に、金および／または白金族元素を含有するＳｉＣ系物質から該金および／または白金族元素を回収する方法において、前記ＳｉＣ系物質を、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質と金属銅と共に第１炉内で溶融及び酸化処理して該金属銅の少なくとも一部と該ＳｉＣ系物質を酸化させ酸化物の溶融層と金属の溶融層とに分別することによって前記金および／または白金族元素を該金属の溶融層に抽出させた後、該酸化物層を還元剤と共に第２炉内で溶融及び還元処理して溶融酸化物層と溶融金属層とに分別し、該溶融金属層を前記金属銅として前記第１炉で用いることを特徴とする金および／または白金族元素の回収方法を、第４に、前記酸化処理は酸素ガスまたは酸素富化空気を前記第１炉内に導入して行う第１〜３のいずれかに記載の回収方法を、第５に、前記第１炉内で生成された前記溶融酸化物を該炉から排出した後に水と接触させることによって粉粒体として前記第２炉で用いる第１〜４のいずれかに記載の回収方法を、第６に、金および／または白金族元素を含有するＳｉＣ系物質から該金および／または白金族元素を回収する方法において、前記ＳｉＣ系物質を、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質と酸化銅と還元剤と共に炉内で溶融及び還元処理し溶融酸化物層と溶融金属層とに分別することによって前記金および／または白金族元素を該溶融金属層に抽出させることを特徴とする金および／または白金族元素の回収方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、大量のＳｉＣ系物質を効率的に酸化処理して含有される金および／または白金族元素を回収することができる。さらには、炉内において被処理原料の主成分であるＳｉＣの酸化分解に伴う発熱及び添加した金属銅の酸化熱などによって供給すべき熱エネルギーコストが節減され、且つ、ＳｉＣのＣ分は燃焼して排ガスとなって系外へ排出され、同じくＳｉ分も酸化されてフラックス成分のＳｉ酸化物（ＳｉＯ2）となるために供給すべきフラックスコストが節減されるという効果も奏する。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明における白金族元素は元素の周期表第ＶIII族に属するルテニウムＲｕ、ロジウムＲｈ、パラジウムＰｄ、オスミウムＯｓ、イリジウムＩｒ、白金Ｐｔの６元素を示す。
【００１１】
本発明において「（金および／または白金族元素を含有する）ＳｉＣ系物質」とは、（金および／または白金族元素を担持等の種々の形態で含有する）ＳｉＣを主体とする物質の総称であって、好ましくはＳｉＣを５０質量％を超えて含有するＳｉＣ主体の材料であり、他の添加物質やＰＭ（ディーゼルエンジンからの排ガス中の粒子状物質）などが含有される場合がある。このＳｉＣ系物質としては、例えば、上記のディーゼルエンジンの排ガス浄化用触媒の廃棄物、さらに電子部品廃棄物等が挙げられる。
【００１２】
本発明における第１炉（酸化炉ということがある。）として転炉または回転炉を用いると、必要に応じて傾動または回転させることによってＳｉＣ系物質とアルカリ金属酸化物等や金属銅との接触・混合を促進させることができ、かつ、酸素ガスまたは酸素富化空気をランスによって表面上から吹き付けて酸化処理することができ、さらには、酸化処理後に傾動させることによって最初に溶融酸化物層を抜き出し、その後溶融金属銅層を抜き出すことができるので、両層を容易に分離することができる。
【００１３】
また、炉内の溶体中にランス又は羽口（Tuyere）を通じて酸素ガスまたは酸素富化空気を直接に吹き込むことによって、溶体の撹拌を促し、ＳｉＣの酸化速度を速めることもできる。
なお、酸化処理後の溶融酸化物は溶融金属銅より比重が小さいので、酸化処理後の溶融酸化物と溶融金属銅との混合溶融体（液相）を炉内で静置することにより、溶融酸化物は上層、溶融金属銅は下層となって容易に相互に分離される。
【００１４】
また、本発明における第２炉または単独の炉（これらを還元炉ということがある。）としては電気炉を用いることができる。
第１炉から排出された溶融酸化物をいったん冷却して固形物としてストックしたものを集積して、第２炉である電気炉に装入し、還元剤と必要に応じてフラックスを加えて溶融還元する。第１炉からの溶融酸化物に混在して持ち込まれた未反応のＳｉＣ系物質は第２炉で還元剤として作用し酸化分解されるので、第２炉においては必要に応じて不足量の還元剤を添加すればよい。
なお、電気炉で生成した溶融酸化物と溶融金属銅は、溶融酸化物は上層、溶融金属銅は下層となって容易に相互に分離され、それぞれ炉壁に設けられた抜口（Tapping Hole）から分別回収することができる。
【００１５】
なお、第１炉から排出された溶融酸化物を多量の水と接触させることによって粉粒体とする（つまり水砕を行う）と、溶融酸化物中に混在して持ち込まれた未反応のＳｉＣ系物質が粉粒体の微細粒子表面に露出するので、第２炉において還元剤としての反応性が著しく促進する。
【００１６】
金および／または白金族元素を含有するＳｉＣ系物質を、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質と共に第１炉内で溶融及び酸化処理して溶融酸化物を生成し、該生成された酸化物を還元剤と金属銅又は酸化銅と共に第２炉内で溶融及び還元処理して溶融酸化物層と溶融金属層とに分別することによって前記金および／または白金族元素を該溶融金属層に抽出させる発明をさらに具体的にいえば、以下のとおりである。
【００１７】
１．ＳｉＣ系物質と、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質を酸化炉（第１炉）に装入し、酸素ガス又は酸素富化空気で酸化しながら、一様な酸化物溶体を形成する。
なお、本願において酸素富化空気は酸素濃度において特に制限はないが、酸化処理速度向上の点から酸素濃度４０％（容積比で表す。以下同じ。）以上の酸素濃度が好ましい。
２．本願において酸化物溶体は水砕して粉粒状として乾燥し、還元炉（第２炉、好ましくは電気炉）にフラックス、酸化銅、コークスとともに装入する。
３．電気炉に投入した酸化物溶体を還元し、金、白金族元素の融解した溶融金属層（溶銅ともいう。）と溶融酸化物（溶融スラグともいう。）の２層に分離させる。
４．電気炉での還元により、溶銅中にほとんどの金、白金族元素が移行する。
５．還元後の溶融スラグは実質的に金、白金族元素を含まないので、廃棄する(もしくは路盤材等に再利用する)。
６．還元後の溶銅は、酸化処理し銅分を酸化させながら、金、白金族元素を一層濃縮する。
【００１８】
金および／または白金族元素を含有するＳｉＣ系物質を、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質と金属銅と共に第１炉内で溶融及び酸化処理して該金属銅の少なくとも一部と該ＳｉＣ系物質とを酸化させ酸化物の溶融層と金属の溶融層とに分別することによって前記金および／または白金族元素を該金属の溶融層に抽出させた後、該酸化物層を還元剤と共に第２炉内で溶融及び還元処理して溶融酸化物層と溶融金属層とに分別し、必要に応じて該溶融金属層を前記金属銅として前記第１炉で用いる発明をさらに具体的にいえば、以下のとおりである。
【００１９】
１．金属銅（第２炉で生成した金属銅や、銅線を２〜３ｍｍに破砕したナゲット銅のような、不純分を含むもので構わない)にＳｉＣ系物質と、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質を追加して第１炉に装入し酸素ガス又は酸素富化空気で酸化しながら、金属銅の少なくとも一部と該ＳｉＣ系物質を酸化させて酸化物溶体層と溶銅を中心とする溶融メタル層の２層に分離させる。
この場合に、装入された金属銅の３０〜７０％を酸化するのが好ましく、４０〜６０％を酸化するのが一層好ましい。
２．溶銅中にほとんどの金、白金族元素が移行する。
３．溶銅は、さらに酸化処理を行って銅分を酸化させながら、金、白金族元素を一層濃縮する。
４．酸化物溶体は水砕して粉粒状として乾燥し、還元炉（第２炉、好ましくは電気炉）にフラックス、コークスとともに装入する。
５．電気炉で得られる還元後の溶融スラグは実質的に金、白金族元素を含まないので、廃棄する(もしくは路盤材等に再利用する)。
６．電気炉で得られる還元後の溶銅を金属銅として第１炉へ装入すれば、新たな金属銅が不要となり、コスト低減を図ることができる。
【００２０】
金および／または白金族元素を含有するＳｉＣ系物質を、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質と酸化銅と還元剤と共に炉内で溶融及び還元処理し溶融酸化物層と溶融金属層とに分別することによって前記金および／または白金族元素を該溶融金属層に抽出させる発明をさらに具体的にいえば、以下のとおりである。
【００２１】
１．ＳｉＣ系物質と、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質を電気炉等に装入し、更に酸化銅と還元剤を装入することにより、酸化銅の酸素でＳｉＣ系物質を酸化させ、金、白金族元素の融解した溶融金属（溶銅ともいう。）と溶融酸化物（溶融スラグともいう。）の２層に分離させる。
２．電気炉での還元により、溶銅中にほとんどの金、白金族元素が移行する。
３．上記溶融スラグは殆ど金、白金族元素を含まないので、廃棄する(もしくは路盤材等に再利用する)。
４．溶銅は、酸化処理し銅分を酸化させながら、金、白金族元素を濃縮させる。
【００２２】
本願各発明におけるＮａ酸化物等のアルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質を用いた炉内温度は１０００〜１６００℃が好ましい。
【００２３】
なお、Ｌｉ酸化物、Ｋ酸化物、Ｒｂ酸化物、Ｃｓ酸化物などの他のアルカリ金属酸化物の場合も、上記温度範囲で融解し、Ｎａ酸化物と同等の作用効果を発揮する。
また、本発明においてＮａ酸化物を用いて処理されるＳｉＣ系物質量、即ち、ＳｉＣ／Ｎａ2Ｏの質量比は最大１．７１であり、上記の他のアルカリ金属酸化物にあっては、ＳｉＣ／Ｌｉ2Ｏの質量比は最大３．５５、ＳｉＣ／Ｋ2Ｏの質量比は最大１．１３、ＳｉＣ／Ｒｂ2Ｏの質量比は最大０．５７、ＳｉＣ／Ｃｓ2Ｏの質量比は最大０．３８である。
さらに、アルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物はアルカリ金属酸化物以外のフラックスを含んでもよい。
なお、アルカリ金属炭酸塩およびアルカリ金属水酸化物は、いずれも、炉内で加熱され熱分解してアルカリ金属酸化物になるものであって、言わば、アルカリ金属酸化物の前駆体に相当する。
また、本発明におけるＳｉＣ系物質は５ｍｍ目の篩を通過する粒度であることが好ましい。
【実施例】
【００２４】
［実施例１−１］
ＳｉＣ系物質（ＳｉＣ原料ともいう。）の組成（固体の組成は％及びｐｐｍとも質量比で表す。）はＳｉＣ９５％であり、金、白金族元素（Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ）の含有量を表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】
以下に操作手順を示す。
１．Ｎａ2ＣＯ3２５０ｋｇを酸化炉に装入した。
２．ＳｉＣ原料２６３ｋｇを酸化炉に装入した。
３．装入後２４時間、重油バーナーで加熱しながら、酸素４０％（気体の組成は容積比。）のガスを５５ｍ3／時間で吹き込んだ。
４．上記吹き込み終了後、酸化炉を傾転させ、溶融酸化物を取り出した。取り出した酸化物は水砕して乾燥した。その結果、５３５ｋｇの乾燥した酸化物が得られた。
５．得られた酸化物の全量に加え、酸化銅２１０ｋｇ、生石灰１７０ｋｇ、コークス１８ｋｇを電気炉に装入し、１３００℃で溶融還元した。
６．溶融還元の結果、上層の酸化物と下層の溶融メタルに分離した。
７．下層の溶融メタルの質量は１６８ｋｇであった。
８．上層の酸化物（スラグ）中の銅品位は０．２％、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｕ品位は表２のとおり１０ｐｐｍ未満であり、回収率は９９％以上であることを確認した。
【００２７】
【表２】
【００２８】
［実施例１−２］
ＳｉＣ原料の組成はＳｉＣ９５％であり、白金族元素（Ｐｔ、Ｒｕ）の含有量を表３に示す。
【００２９】
【表３】
【００３０】
以下に操作手順を示す。
１．Ｎａ2ＣＯ3２００ｋｇを酸化炉に装入した。
２．ＳｉＣ原料２１０ｋｇを酸化炉に装入した。
３．装入後２４時間、重油バーナーで加熱しながら、酸素４０％のガスを４４ｍ3／時間で吹き込んだ。
４．上記吹き込み終了後、酸化炉を傾転させ、溶融酸化物を取り出した。取り出した酸化物は水砕して乾燥した。その結果、４３０ｋｇの乾燥した酸化物が得られた。
５．得られた酸化物の全量に加え、酸化銅１６８ｋｇ、生石灰１３７ｋｇ、コークス１４ｋｇを電気炉に装入し、１３００℃で溶融還元した。
６．溶融還元の結果、上層の酸化物と下層の溶融メタルに分離した。
７．下層の溶融メタルの質量は１３５ｋｇであった。
８．上層の酸化物（スラグ）中の銅品位は０．２％、Ｐｔ、Ｒｕ品位は表４のとおり１０ｐｐｍ未満であり、回収率は９９％以上であることを確認した。
【００３１】
【表４】
【００３２】
［実施例１−３］
ＳｉＣ原料の組成はＳｉＣ９５％であり、白金族元素（Ｐｔ、Ｉｒ）の含有量を表５に示す。
【００３３】
【表５】
【００３４】
以下に操作手順を示す。
１．Ｎａ2ＣＯ3１５０ｋｇを酸化炉に装入した。
２．ＳｉＣ原料１５７ｋｇを酸化炉に装入した。
３．装入後２４時間、重油バーナーで加熱しながら、酸素４０％のガスを３３ｍ3／時間で吹き込んだ。
４．上記吹き込み終了後、酸化炉を傾転させ、溶融酸化物を取り出した。取り出した酸化物は水砕して乾燥した。その結果、３２０ｋｇの乾燥した酸化物が得られた。
５．得られた酸化物の全量に加え、酸化銅１２５ｋｇ、生石灰１０１ｋｇ、コークス１１ｋｇを電気炉に装入し、１３００℃で溶融還元した。
６．溶融還元の結果、上層の酸化物と下層の溶融メタルに分離した。
７．下層の溶融メタルの質量は１０２ｋｇであった。
８．上層の酸化物（スラグ）中の銅品位は０．２％、Ｐｔ、Ｉｒ品位は表６のとおり１０ｐｐｍ未満であり、回収率は９９％以上であることを確認した。
【００３５】
【表６】
【００３６】
［実施例２−１］
ＳｉＣ原料は実施例１−１と同一組成のものを用いた。また、銅線を２〜３ｍｍに破砕して得られたナゲット銅はＣｕ９９．９％であり、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｉｒを含有しない。
【００３７】
以下に操作手順を示す。
１．ナゲット銅６００ｋｇを酸化炉に装入した。
２．Ｎａ2ＣＯ3２５０ｋｇを酸化炉に装入した。
３．ＳｉＣ原料２６３ｋｇを酸化炉に装入した。
４．装入後、重油バーナーで加熱しながら、酸素４０％のガスを５５ｍ3／時間で吹き込むのを、装入された金属銅量が半分程度になるまで継続した。
５．上記吹き込み終了後、酸化炉を静置させて溶融酸化物層と溶融金属銅層に分離させた後、酸化炉を傾転させ、溶融酸化物を取り出した。取り出した酸化物は水砕して乾燥した。その結果、８３５ｋｇの乾燥した酸化物が得られた。
６．得られた酸化物の全量と、生石灰１７０ｋｇ、コークス３１ｋｇを電気炉に装入し、１３００℃で溶融還元した。
７．溶融還元の結果、上層の酸化物と下層の溶融メタルに分離した。
８．還元後の溶融メタルの質量は３２０ｋｇであった。
９．還元後の酸化物（スラグ）中の銅品位は０．５％、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｕ品位は表７のとおり１０ｐｐｍ未満であり、回収率は９９％以上であることを確認した。
１０．還元処理で得られた溶融メタルはナゲット銅に代えて金属銅として酸化炉に装入した。
【００３８】
【表７】
【００３９】
［実施例２−２］
ＳｉＣ原料は実施例１−２と同一組成のものを用いた。また、ナゲット銅はＣｕ９９．９％であり、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｉｒを含有しない。
【００４０】
以下に操作手順を示す。
１．ナゲット銅４８０ｋｇを酸化炉に装入した。
２．Ｎａ2ＣＯ3２００ｋｇを酸化炉に装入した。
３．ＳｉＣ原料２１０ｋｇを酸化炉に装入した。
４．上記の装入後、重油バーナーで加熱しながら、酸素４０％のガスを４４ｍ3／時間で吹き込むのを、装入された金属銅量が半分程度になるまで継続した。
５．上記吹き込み終了後、酸化炉を静置させて溶融酸化物層と溶融金属銅層に分離させた後、酸化炉を傾転させ、溶融酸化物を取り出した。取り出した酸化物は水砕して乾燥した。その結果、６７０ｋｇの乾燥した酸化物が得られた。
６．得られた酸化物の全量と、生石灰１３５ｋｇ、コークス２１ｋｇを電気炉に装入し、１３００℃で溶融還元した。
７．溶融還元の結果、上層の酸化物と下層の溶融メタルに分離した。
８．還元後の溶融メタルの質量は２５５ｋｇであった。
９．還元後の酸化物（スラグ）中の銅品位は０．５％、Ｐｔ、Ｒｕ品位は表８のとおり１０ｐｐｍ未満であり、回収率は９９％以上であることを確認した。
１０．還元処理で得られた溶融メタルはナゲット銅に代えて金属銅として酸化炉に装入した。
【００４１】
【表８】
【００４２】
［実施例２−３］
ＳｉＣ原料は実施例１−３と同一組成のものを用いた。また、ナゲット銅はＣｕ９９．９％であり、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｉｒを含有しない。
【００４３】
以下に操作手順を示す。
１．ナゲット銅３６０ｋｇを酸化炉に装入した。
２．Ｎａ2ＣＯ3１５０ｋｇを酸化炉に装入した。
３．ＳｉＣ原料１５７ｋｇを酸化炉に装入した。
４．上記の装入後、重油バーナーで加熱しながら、酸素４０％のガスを３３ｍ3／時間で吹き込むのを、装入された金属銅量が半分程度になるまで継続した。
５．上記吹き込み終了後、酸化炉を静置させて溶融酸化物層と溶融金属銅層に分離させた後、酸化炉を傾転させ、溶融酸化物を取り出した。取り出した酸化物は水砕して乾燥した。その結果、５０３ｋｇの乾燥した酸化物が得られた。
６．得られた酸化物の全量と、生石灰１０３ｋｇ、コークス１７ｋｇを電気炉に装入し、１３００℃で溶融還元した。
７．溶融還元の結果、上層の酸化物と下層の溶融メタルに分離した。
８．還元後の溶融メタルの質量は１９４ｋｇであった。
９．還元後の酸化物（スラグ）中の銅品位は０．５％、Ｐｔ、Ｉｒ品位は表９のとおり１０ｐｐｍ未満であり、回収率は９９％以上であることを確認した。
１０．還元処理で得られた溶融メタルはナゲット銅に代えて金属銅として酸化炉に装入した。
【００４４】
【表９】
【００４５】
［実施例３−１］
ＳｉＣ原料は実施例１−１と同一組成のものを用いた。また、酸化銅スラグはＣｕ2Ｏが６０．６％であって残余はフラックス成分である。
【００４６】
以下に操作手順を示す。
１．酸化銅スラグ８６０ｋｇ、Ｎａ2ＣＯ3２５０ｋｇ、ＳｉＣ原料２６３ｋｇ（ＳｉＣ／Ｎａ2Ｏ＝１．７１）、生石灰１７０ｋｇ、コークス４ｋｇを電気炉に装入した。
２．電気炉に電流を流し、装入した原料を１３００℃で７時間溶融還元し、上層の酸化物と下層の溶融メタルに分離した。
３．分離した溶融メタルの質量は、５２０ｋｇであった。
９．分離した酸化物（スラグ）中の銅品位は０．５％、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｕ品位は表１０のとおり１０ｐｐｍ未満であり、回収率は９９．５％以上であることを確認した。
【００４７】
【表１０】
【００４８】
［実施例３−２］
ＳｉＣ原料は実施例１−２と同一組成のものを用いた。また、酸化銅スラグはＣｕ2Ｏが６０．６％であって残余はフラックス成分である。
【００４９】
以下に操作手順を示す。
１．酸化銅スラグ６８８ｋｇ、Ｎａ2ＣＯ3２００ｋｇ、ＳｉＣ原料２１０ｋｇ（ＳｉＣ／Ｎａ2Ｏ＝１．７１）、生石灰１３６ｋｇ、コークス４ｋｇを電気炉に装入した。
２．電気炉に電流を流し、装入した原料を１３００℃で７時間溶融還元し、上層の酸化物と下層の溶融メタルに分離した。
３．分離した溶融メタルの質量は４１７ｋｇであった。
４．分離した酸化物（スラグ）中の銅品位は０．５％、Ｐｔ、Ｒｕ品位は表１１のとおり１０ｐｐｍ未満であり、回収率は９９．５％以上であることを確認した。
【００５０】
【表１１】
【００５１】
［実施例３−３］
ＳｉＣ原料は実施例１−３と同一組成のものを用いた。また、酸化銅スラグはＣｕ2Ｏが６０．６％であって残余はフラックス成分である。
【００５２】
以下に操作手順を示す。
１．酸化銅スラグ５１６ｋｇ、Ｎａ2ＣＯ3１５０ｋｇ、ＳｉＣ原料１５７ｋｇ（ＳｉＣ／Ｎａ2Ｏ＝１．７１）、生石灰１０２ｋｇ、コークス２ｋｇを電気炉に装入した。
２．電気炉に電流を流し、装入した原料を１３００℃で７時間溶融還元し、上層の酸化物と下層の溶融メタルに分離した。
３．分離した溶融メタルの質量は３１１ｋｇであった。
４．分離した酸化物（スラグ）中の銅品位は０．５％、Ｐｔ、Ｉｒ品位は表１２のとおり１０ｐｐｍ未満であり、回収率は９９．５％以上であることを確認した。
【００５３】
【表１２】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金および／または白金族元素を含有するＳｉＣ系物質から該金および／または白金族元素を回収する方法において、前記ＳｉＣ系物質を、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質と共に第１炉内で溶融及び酸化処理して溶融酸化物を生成し、該生成された酸化物を還元剤と金属銅又は酸化銅と共に第２炉内で溶融及び還元処理して溶融酸化物層と溶融金属層とに分別することによって前記金および／または白金族元素を該溶融金属層に抽出させることを特徴とする金および／または白金族元素の回収方法。
【請求項２】
金および／または白金族元素を含有するＳｉＣ系物質から該金および／または白金族元素を回収する方法において、前記ＳｉＣ系物質を、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質と金属銅と共に第１炉内で溶融及び酸化処理して該金属銅の少なくとも一部と該ＳｉＣ系物質を酸化させ酸化物の溶融層と金属の溶融層とに分別することによって前記金および／または白金族元素を該金属の溶融層に抽出させた後、該酸化物層を還元剤と共に第２炉内で溶融及び還元処理して溶融酸化物層と溶融金属層とに分別することを特徴とする金および／または白金族元素の回収方法。
【請求項３】
金および／または白金族元素を含有するＳｉＣ系物質から該金および／または白金族元素を回収する方法において、前記ＳｉＣ系物質を、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質と金属銅と共に第１炉内で溶融及び酸化処理して該金属銅の少なくとも一部と該ＳｉＣ系物質を酸化させ酸化物の溶融層と金属の溶融層とに分別することによって前記金および／または白金族元素を該金属の溶融層に抽出させた後、該酸化物層を還元剤と共に第２炉内で溶融及び還元処理して溶融酸化物層と溶融金属層とに分別し、該溶融金属層を前記金属銅として前記第１炉で用いることを特徴とする金および／または白金族元素の回収方法。
【請求項４】
前記酸化処理は酸素ガスまたは酸素富化空気を前記第１炉内に導入して行う、請求項１〜３のいずれかに記載の回収方法。
【請求項５】
前記第１炉内で生成された前記溶融酸化物を該炉から排出した後に水と接触させることによって粉粒体として前記第２炉で用いる、請求項１〜４のいずれかに記載の回収方法。
【請求項６】
金および／または白金族元素を含有するＳｉＣ系物質から該金および／または白金族元素を回収する方法において、前記ＳｉＣ系物質を、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質と酸化銅と還元剤と共に炉内で溶融及び還元処理し溶融酸化物層と溶融金属層とに分別することによって前記金および／または白金族元素を該溶融金属層に抽出させることを特徴とする金および／または白金族元素の回収方法。
【請求項１】
金および／または白金族元素を含有するＳｉＣ系物質から該金および／または白金族元素を回収する方法において、前記ＳｉＣ系物質を、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質と共に第１炉内で溶融及び酸化処理して溶融酸化物を生成し、該生成された酸化物を還元剤と金属銅又は酸化銅と共に第２炉内で溶融及び還元処理して溶融酸化物層と溶融金属層とに分別することによって前記金および／または白金族元素を該溶融金属層に抽出させることを特徴とする金および／または白金族元素の回収方法。
【請求項２】
金および／または白金族元素を含有するＳｉＣ系物質から該金および／または白金族元素を回収する方法において、前記ＳｉＣ系物質を、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質と金属銅と共に第１炉内で溶融及び酸化処理して該金属銅の少なくとも一部と該ＳｉＣ系物質を酸化させ酸化物の溶融層と金属の溶融層とに分別することによって前記金および／または白金族元素を該金属の溶融層に抽出させた後、該酸化物層を還元剤と共に第２炉内で溶融及び還元処理して溶融酸化物層と溶融金属層とに分別することを特徴とする金および／または白金族元素の回収方法。
【請求項３】
金および／または白金族元素を含有するＳｉＣ系物質から該金および／または白金族元素を回収する方法において、前記ＳｉＣ系物質を、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質と金属銅と共に第１炉内で溶融及び酸化処理して該金属銅の少なくとも一部と該ＳｉＣ系物質を酸化させ酸化物の溶融層と金属の溶融層とに分別することによって前記金および／または白金族元素を該金属の溶融層に抽出させた後、該酸化物層を還元剤と共に第２炉内で溶融及び還元処理して溶融酸化物層と溶融金属層とに分別し、該溶融金属層を前記金属銅として前記第１炉で用いることを特徴とする金および／または白金族元素の回収方法。
【請求項４】
前記酸化処理は酸素ガスまたは酸素富化空気を前記第１炉内に導入して行う、請求項１〜３のいずれかに記載の回収方法。
【請求項５】
前記第１炉内で生成された前記溶融酸化物を該炉から排出した後に水と接触させることによって粉粒体として前記第２炉で用いる、請求項１〜４のいずれかに記載の回収方法。
【請求項６】
金および／または白金族元素を含有するＳｉＣ系物質から該金および／または白金族元素を回収する方法において、前記ＳｉＣ系物質を、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ金属酸化物を主成分とする酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の物質と酸化銅と還元剤と共に炉内で溶融及び還元処理し溶融酸化物層と溶融金属層とに分別することによって前記金および／または白金族元素を該溶融金属層に抽出させることを特徴とする金および／または白金族元素の回収方法。
【公開番号】特開２０１１−３２５１０（Ｐ２０１１−３２５１０Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７８４０４（Ｐ２００９−１７８４０４）
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【出願人】（３０６０３９１３１）ＤＯＷＡメタルマイン株式会社 (92)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【出願人】（３０６０３９１３１）ＤＯＷＡメタルマイン株式会社 (92)
【Ｆターム（参考）】
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