JP4151904B2 - 金属回収装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属を含む廃液中から金属を電解法により回収するための装置に関する。

例えば、金属めっき液といった各種廃液中に残留する金属を回収する手段として、電解（還元）法が一般的に用いられている。この電解法による金属回収装置では、電解槽中に廃液を導入し、これに不溶性陽極及び陰極を浸漬させて通電することで液中の金属イオンを還元析出させるものである。

金属回収装置の態様の一つとして、図４に記載する円筒状容器（電解槽）を用いるものがある。この回収装置１００では、円筒状容器１０と、その中心部に設けられるパイプ状の陽極１１と、容器内周に沿って配置される陰極１２とからなる。そして、金属回収において、廃液を容器下部の注入口１７から導入し、これを陽極１１と陰極１２とにより電解しつつ、陽極１１の上部開口部より容器外へと排出するようになっている。そして、かかる工程により、陰極１２の表面には回収目的の金属が電解還元されて析出し、回収可能な状態となる。
特開２０００−４５０８９号公報

この円筒状の回収装置は、絶えず廃液を流通させて使用することが可能であり作業効率に優れる他、例えば、板状の陽極と陰極とを連続的に積層させる形式の回収装置（例えば、特許文献２に掲載されるようなもの）と比べると比較的コンパクトであるといった利点がある。
特開平７−３００６９２号公報

しかしながら、この円筒容器を適用する回収装置にも問題がある。即ち、析出した金属が陰極より剥離する場合があり、従来の回収装置ではこれにより陽極と陰極とが短絡し、陽極の消耗が促進されたり、電解の継続が不可能となる場合がある。この短絡は、特に、析出金属が板状、箔状となる場合に生じ易い。

そこで、本発明は、上記のような電解中の陽極と陰極との短絡が発生し難く、かつ、電解効率に優れる回収装置を提供することを目的とする。

本発明者等は、鋭意検討を行い、円筒状容器を適用する回収装置において複数の改良を行い、上記課題を解決することのできる回収装置を完成させた。

本発明に係る回収装置は、電解槽を構成する円筒状の容器と、前記容器の中心に配置され、廃液を容器上部から容器底部へと流通させるように底部に開口を有するパイプ状の陽極と、前記容器の内周に沿って配置される筒状の陰極とを備える金属回収装置であって、前記陰極の内周に、陰極と電気的に接続される網状又はラス状の第１の筒体が配置された金属回収装置である。

本発明では、まず、陰極の内周に沿って、網状又はラス状の第１の筒体を備える。この第１の筒体は、陰極として作用し、析出金属は筒体にも付着するが、析出金属の形状は粉状、粒状のものとして筒体の表面及び孔の内壁に付着する。この析出金属の密着性の良好な状態で保持されており、剥離による陽極との短絡は生じ難くなっている。また、平滑な陰極に析出した金属についても、剥離しても筒体と陰極との間隙で保持されるので、これによる陽極との短絡は生じない。

更に、網状又はラス状の筒体を設けることで、有効電解面積を増大させることができる。これにより電流密度を小さくすることができ、電解効率の向上を図ることができる。そして、電解面積を考慮すれば、この筒体は２重構造とすることが好ましい。

この第１の筒体は、網、パンチングメタルのような網状又はラス状の板材を円筒形状とすることで成形できるが、筒体の孔の径としては２．０〜８．０ｍｍのものが好ましい。２．０ｍｍ未満とすると電着による孔の目詰まりが早期に生じ、８．０ｍｍを超えると表面積が小さくなるため回収効率が低下するからである。

また、本発明においては、廃液の供給を陽極により行い、パイプ状の陽極底部を開口して、廃液が陽極上部から底部へ流通するようになっている。本発明においては、第１の筒体より粉状の析出金属が剥離し、容器底部に堆積した場合、容器底部と陽極とが短絡するおそれがある。そこで、廃液の供給を陽極底部から行い、絶えず通液することで、容器底部に堆積した析出金属粉を水流により容器底部の外周に押し流すことができこの短絡を防止できるようになる。尚、回収後の廃液の排出は、容器上部からオーバーフローするようにすることで、連続的な回収作業が可能となる。

そして、以上の基本的な構成に加えて、本発明では、陽極の外周に、陽極と電気的に接続される網状又はラス状の第２の筒体を配置するのが好ましい。この第２の筒体は、陽極と陰極との間の液の均一性を確保するものである。この第２の筒体により、析出金属の第１の筒体への付着が均一となり、電解効率も５〜１０％程度向上する。第２の筒体も第１の筒体と同様。パンチングメタルのような網状又はラス状の板材を円筒形状とすることで成形できるが、ここでの孔の径としては２．０〜８．０ｍｍのものが好ましい。２．０ｍｍ未満であると気泡が付着しやすくなり、また、８．０ｍｍを超えると表面積のロスが生じ何れの場合も回収効率の低下、装置寿命の低下につながるからである。

本発明において、陰極を構成する材質は、チタン又はステンレスが好ましい。また、第１の筒体についても同様である。陽極は不溶性の材料が好ましくその材質としては、少なくとも表面が白金又は白金合金よりなるものが好ましい。この場合、チタン等のバルブ金属に白金又は白金合金をめっきしたものがコスト的にみて好ましい。また、第２の筒体の材質については陽極と同材質のものが好ましい。

本発明では、更に陰極と容器内壁との間に円筒状の陽極を補助陽極として設置しても良い。これにより電解効率を更に改良することができ、回収効率の向上、電極寿命の長期化を図ることができる。

本発明によれば、析出金属による短絡により生じる電解効率の低下、電極の破損を生じさせることなく回収作業を行なうことができる。本発明は円筒容器（電解槽）を採用することで装置全体をコンパクトとしつつ、高い電解効率で各種廃液から金属を回収することができる。

第１実施形態：以下、本発明の好適な実施形態を図面と共に説明する。図１は、本実施形態に係る金属回収装置の断面を示す図である。図１において、金属回収装置１は、電解槽となる円筒状容器１０（寸法：直径１５０ｍｍ、高さ７００ｍｍ）と、円筒状容器１０の内周に沿って陰極１２（寸法：直径１２０ｍｍ、板厚１．０ｍｍ）が配置されている。そして、陰極１２にはその内周に第１の筒体１３（寸法：直径１００ｍｍ＋１００ｍｍ、厚さ１．０ｍｍ）が接続されている。一方、円筒容器１０の中心部にはパイプ状の陽極１１（寸法：直径１５ｍｍ、長さ６５０ｍｍ）が挿入されており、その周囲に第２の筒体１４（寸法：直径４０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍ）が接続されている。陽極１１の底部は開口されており、円筒容器１０の底面より一定距離をおいている。

陰極１２はチタン製である。そして、第１の筒体１３は孔径５．０ｍｍのチタン製のパンチングメタルを巻いて筒状としたものを２重に重ねたものである。また、陽極１１は、チタンを基材として白金めっきしたものを用い、第２の筒体１４は、孔径５．０ｍｍのチタン製のパンチングメタルに白金めっきしたものを巻いて筒状としている。

本実施形態に係る金属回収装置による廃液からの金属回収作業を図１により説明する。本実施形態に係る回収装置の対象となる廃液は、使用後のめっき液、写真現像液等の各種工業用途で排出される廃液であって金属イオンを含有するものである。ここでは、例として金を含む使用済みの金めっき液からの金の回収について説明する。

本実施形態に係る回収装置では、陽極１１の上部よりポンプ（図示なし）等により廃液が送り込まれ、円筒容器１０の底部まで通液するようになっている。この際の、送液速度は、対象となる廃液中の金属イオン種、電解条件等により異なるが、この例では０．１〜６０Ｌ／ｍｉｎである。導入された廃液は、陽極１１及び陰極１２に電解されつつ、円筒容器１０の底部から上部へと対流し排出口１７からオーバーフローして排出される。

回収作業時の電解条件は、金を含むめっき液からの金の回収においては、送液速度１０Ｌ／ｍｉｎ、電圧６Ｖ、電流値３０Ａとするのが好ましい。また、１回の回収作業に要する時間は、上記送液速度、電解条件では、１２〜３６時間となる。

電解後の回収装置は、上記と逆の工程にて分解し、第１の筒体１３及び陰極１２を取り出す。このとき第１の筒体１２の表面には粉末状の金が密集して付着している。この析出金属については王水又はＫＣＮにより剥離させることができる。そして、陰極１２及び第１の筒体１３に付着した金属を回収した後には上記過程により陰極等を円筒容器に組み込むことで再度回収作業に供することができる。

第２実施形態：この実施形態は、補助陽極を設けた金属回収装置に関するものである。図２は、本実施形態に係る金属回収装置２の断面を示す図である。この金属回収装置２は、円筒状容器１０と陰極１２との間に円筒状の補助陽極１８を備える。その他の構成は第１実施形態と同様である。

図３は、第２実施形態に係る金属回収装置２の構成をより詳細に示す図である。金属回収装置２は、円筒容器１０に補助陽極１８が挿入されており、補助陽極１８には、更に陰極１２が挿入できるようになっている。円筒容器１０、補助陽極１８、陰極１２は、上部がフランジ構造となっており、補助陽極、陰極挿入時にフランジの位置決めピン１５により位置決め、固定がなされる。そして、これらに第１の筒体１３を挿入し、同様に固定する。次に、第１の筒体１３の上に、陽極１１と陰極１２とを絶縁、固定するための絶縁板１６を挿入する。この絶縁板１６はＰＴＦＥ製である。最後に絶縁板の中心に第２の筒体と一体化されている陽極を挿入、固定することで金属回収装置２とすることができる。尚、以上のような絶縁板１６を用いた各要素の重ね合わせ構造を採ることで、装置の分解、組み立てが簡易となる。

第１実施形態に係る金属回収装置の断面構造を示す図。 第２実施形態に係る金属回収装置の断面構造を示す図。 第２実施形態に係る金属回収装置の構成を示す図。 従来の金属回収装置の断面構造を示す図。

符号の説明

１、２、１００ 金属回収装置
１０ 円筒容器
１１ 陽極
１２ 陰極
１３ 第１の筒体
１４ 第２の筒体
１５ 位置決めピン
１６ 絶縁板
１７ 排水口
１８ 補助陽極

Claims (8)

1. 電解槽を構成する円筒状の容器と、前記容器の中心に配置され、廃液を容器上部から容器底部へと流通させるように底部に開口を有するパイプ状の陽極と、前記容器の内周に沿って配置される筒状の陰極と、を備える金属回収装置であって、
   前記陰極の内周に、陰極と電気的に接続される網状又はラス状の第１の筒体が配置された金属回収装置。
2. 陽極の外周に、陽極と電気的に接続される網状又はラス状の第２の筒体が配置された請求項１記載の金属回収装置。
3. 第１の筒体は、２重構造を有する請求項１又は請求項２記載の金属回収装置。
4. 陰極は、チタン又はステンレスよりなる請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の金属回収装置。
5. 第１の筒体は、チタン又はステンレスよりなる請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の金属回収装置。
6. 陽極は、少なくとも表面が金属よりなる請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の金属回収装置。
7. 第２の筒体は、少なくとも表面が金属よりなる請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の金属回収装置。
8. 陰極と容器内壁との間に円筒状の補助陽極を更に備える請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の金属回収装置。
   

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