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JP7046352B2 - Precious metal concentrating method and precious metal concentrator - Google Patents
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JP7046352B2 - Precious metal concentrating method and precious metal concentrator - Google Patents

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JP7046352B2 JP2018031086A JP2018031086A JP7046352B2 JP 7046352 B2 JP7046352 B2 JP 7046352B2 JP 2018031086 A JP2018031086 A JP 2018031086A JP 2018031086 A JP2018031086 A JP 2018031086A JP 7046352 B2 JP7046352 B2 JP 7046352B2
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Description

特許法第30条第2項適用 (1)一般社団法人 資源・素材学会,資源・素材&EARTH2017(札幌),平成29年8月24日,ウェブサイト https://confit.atlas.jp/guide/print/mmij2017b/subject/3401-09-01/detail (2)一般社団法人 資源・素材学会,大会プログラム・要旨集/資源・素材&EARTH2017(札幌),平成29年9月26日,第162頁 (3)一般社団法人 資源・素材学会,資源・素材&EARTH2017(札幌),平成29年9月26日,ウェブサイト https://confit.atlas.jp/guide/event/mmij2017b/subject/3401-09-01/advancedApplication of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Law (1) General Incorporated Association Resources and Materials Society, Resources and Materials & EARTH2017 (Sapporo), August 24, 2017, Website https: // confit. atlas. jp / guide / print / mij2017b / subject / 3401-09-01 / detail (2) General Incorporated Association Resources and Materials Society, Conference Program / Abstracts / Resources / Materials & EARTH2017 (Sapporo), September 26, 2017, Page 162 (3) Japan Society for Resources and Materials, Resources and Materials & EARTH2017 (Sapporo), September 26, 2017, website https://confit. atlas. jp / guide / event / mmij2017b / subject / 3401-09-01 / advanced

本発明は、貴金属濃縮方法及び貴金属濃縮装置に関し、特に、使用済み電気・電子機器などに含まれる金などの貴金属を濃縮して回収する貴金属濃縮方法に関する。 The present invention relates to a noble metal concentrating method and a noble metal concentrating device, and more particularly to a noble metal concentrating method for concentrating and recovering a noble metal such as gold contained in used electric / electronic equipment.

貴金属は、一般に、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)の8つの元素を指し、水素との相対的なイオン化傾向の大小を基準とした場合、上記貴金属として銅が含まれる。 Precious metals generally refer to the eight elements of gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), iridium (Ir), ruthenium (Ru), and osmium (Os). Copper is included as the precious metal, based on the magnitude of the ionization tendency relative to hydrogen.

上記貴金属のうち、例えば金の湿式精錬については、使用済み電子部品に含まれる金を王水によって溶解して、使用済み電子部品から金を分離する方法が実用されている。しかし、この方法では、樹脂の内部に配線された金を効率良く回収することが難しいと考えられる。また、乾式精錬については、金属を含む原料を塩素気流中で加熱し、塩化揮発させる際に、固体炭素を混合することで揮発温度を低下させて、金を分離回収する方法が開示されている(特許文献1)。また、金を塩素気流中で800℃以上に加熱すると、金が高い揮発率で揮発するとされている(非特許文献1)。 Among the above precious metals, for example, for hydrometallurgy of gold, a method of dissolving gold contained in used electronic components with aqua regia to separate gold from the used electronic components has been put into practical use. However, with this method, it is considered difficult to efficiently recover the gold wired inside the resin. Further, regarding dry refining, a method is disclosed in which a raw material containing a metal is heated in a chlorine stream and volatilized by chloride, and a solid carbon is mixed to lower the volatilization temperature to separate and recover gold. (Patent Document 1). Further, it is said that when gold is heated to 800 ° C. or higher in a chlorine stream, gold volatilizes at a high volatilization rate (Non-Patent Document 1).

一方、金属濃縮方法として、本発明者らは、ガリウムなどの特定のレアメタルである金属の酸化物を第1含有率で含有する混合物中の第1固体金属化合物を還元して気体金属化合物とし、該気体金属化合物を酸化して第2固体金属化合物として該第2固体金属化合物を上記第1含有率より高い第2含有率で濃縮する乾式の濃縮方法を見出した(特許文献2)。 On the other hand, as a metal concentration method, the present inventors reduced the first solid metal compound in the mixture containing an oxide of a specific rare metal such as gallium at the first content to obtain a gaseous metal compound. We have found a dry concentration method for oxidizing the gaseous metal compound and concentrating the second solid metal compound as a second solid metal compound at a second content higher than the first content (Patent Document 2).

特開2015-17279号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-17279 特許第6192645号公報Japanese Patent No. 6192645

細井明,蛭田賢一,高崎康志,柴山敦,「塩化揮発法を利用した廃電子基板からの金属回収と揮発挙動の検討」,日本金属学会,第76巻,第2号,2012年,第155頁~第163頁Akira Hosoi, Kenichi Hirata, Yasushi Takasaki, Atsushi Shibayama, "Recovery of Metals from Waste Electronic Substrates Using Chloride Volatilization Method and Examination of Volatile Behavior", Japan Institute of Metals, Vol. 76, No. 2, 2012, No. 155 Page-163

上記特許文献2のような環境負荷の小さい金属濃縮方法を、金などの貴金属の濃縮にも適用可能であると考えられる。 It is considered that the metal concentration method having a small environmental load as in Patent Document 2 can be applied to the concentration of precious metals such as gold.

本発明の目的は、環境負荷を小さくして貴金属を濃縮することができる貴金属濃縮方法及び貴金属濃縮装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a noble metal concentrating method and a noble metal concentrating device capable of concentrating a noble metal with a small environmental load.

本発明者らは、環境負荷の小さい金の濃縮について鋭意研究を行った結果、ガリウムなどの特定のレアメタルである金属の酸化物を第1含有率で含有する混合物中の第1固体金属化合物を還元して気体金属化合物とし、該気体金属化合物を酸化して第2固体金属化合物として該第2固体金属化合物を上記第1含有率より高い第2含有率で濃縮する方法において、上記混合物に貴金属が含有されている場合、当該貴金属を混合物における含有率よりも高い含有率で濃縮することができることを見出した。 As a result of diligent research on the concentration of gold, which has a small environmental load, the present inventors have found a first solid metal compound in a mixture containing an oxide of a specific rare metal such as gallium at a first content. In a method of reducing the gaseous metal compound to obtain a gaseous metal compound and oxidizing the gaseous metal compound to concentrate the second solid metal compound as a second solid metal compound at a second content higher than the first content, the noble metal is added to the mixture. It has been found that the noble metal can be concentrated at a higher content than the content in the mixture when it is contained.

すなわち、本発明の要旨構成は以下の通りである。
(1)金、銀及び銅からなる群から選択された1種又は複数種の貴金属を第1金属含有率で含有する第1固体貴金属の混合物中の前記第1固体貴金属を気化して気体貴金属とする工程と、
前記気体貴金属を固体化して第2固体貴金属として該第2固体貴金属を前記第1金属含有率よりも高い第2金属含有率で捕集する工程と、
を有する貴金属濃縮方法。
(2)前記混合物は、ガリウム、インジウム、ゲルマニウム、テルル、及びセシウムからなる群から選択された金属を第3金属含有率で含有する第1固体金属化合物を含み、
前記第1固体貴金属を気化して前記気体貴金属とする工程は、前記混合物中の前記第1固体金属化合物を還元して気体金属化合物とする工程と共に行われ、
前記第2固体貴金属を前記第2金属含有率で捕集する工程は、前記気体金属化合物を酸化して第2固体金属化合物として該第2固体金属化合物を前記第3金属含有率より高い第4金属含有率で捕集する工程と共に行われる、上記(1)記載の貴金属濃縮方法。
(3)前記混合物が、使用済み電子・電子機器を含む、上記(1)又は(2)記載の貴金属濃縮方法。
(4)金、銀及び銅からなる群から選択された1種又は複数種の貴金属を第1金属含有率で含有する第1固体貴金属の混合物中の前記第1固体貴金属を気化して気体貴金属とすると共に、前記気体貴金属を固体化して第2固体貴金属として該第2固体貴金属を前記第1金属含有率よりも高い第2金属含有率で捕集する反応炉を備えることを特徴とする、貴金属濃縮装置。
(5)前記反応炉は、
前記第1固体貴金属を内部空間で反応させるための反応管と、
前記反応管を加熱する加熱部と、
前記反応管内の下部に設けられ、前記第1固体貴金属を保持する保持部と、
前記保持部の下部に設けられ、導入ガスを前記反応管の下部から前記保持部に導入するための導入口と、
前記保持部の上方に設けられ、前記導入ガスを前記保持部に導入する圧力によって前記第1固体貴金属を流動させる流動床部と、
前記流動床部の上部に位置し、前記第2固体貴金属を捕集する捕集部と、
前記捕集部の上方に設けられ、前記反応炉内で生成された副成ガスを前記反応管内から外部に排出するための排出口と、を有することを特徴する、上記(4)記載の貴金属濃縮装置。
(6)前記捕集部が、前記反応管の内部空間を画定する側壁の一部であることを特徴とする、上記(5)記載の貴金属濃縮装置。
(7)前記混合物が、使用済み電気・電子機器を含む、上記(4)~(6)のいずれかに記載の貴金属濃縮装置。
That is, the gist structure of the present invention is as follows.
(1) Gas noble metal by vaporizing the first solid noble metal in a mixture of the first solid noble metal containing one or more kinds of noble metals selected from the group consisting of gold, silver and copper at the first metal content. And the process of
A step of solidifying the gaseous noble metal and collecting the second solid noble metal as a second solid noble metal with a second metal content higher than that of the first metal content.
Precious metal concentration method.
(2) The mixture contains a first solid metal compound containing a metal selected from the group consisting of gallium, indium, germanium, tellurium, and cesium at a third metal content.
The step of vaporizing the first solid noble metal to obtain the gaseous noble metal is carried out together with the step of reducing the first solid metal compound in the mixture to form a gaseous metal compound.
In the step of collecting the second solid noble metal at the second metal content, the gas metal compound is oxidized to obtain the second solid metal compound as the second solid metal compound, and the second solid metal compound is higher than the third metal content. The noble metal concentration method according to (1) above, which is performed together with the step of collecting by the metal content.
(3) The precious metal concentration method according to (1) or (2) above, wherein the mixture contains used electronic devices.
(4) The gas noble metal is obtained by vaporizing the first solid noble metal in the mixture of the first solid noble metal containing one or more kinds of noble metals selected from the group consisting of gold, silver and copper at the first metal content. The present invention is characterized by comprising a reaction furnace in which the gaseous noble metal is solidified and the second solid noble metal is collected as a second solid noble metal at a second metal content higher than that of the first metal content. Precious metal concentrator.
(5) The reactor is
A reaction tube for reacting the first solid noble metal in the internal space,
A heating unit that heats the reaction tube and
A holding portion provided in the lower part of the reaction tube and holding the first solid noble metal, and a holding portion.
An introduction port provided in the lower part of the holding part and for introducing the introduction gas from the lower part of the reaction tube into the holding part.
A fluidized bed portion provided above the holding portion and allowing the first solid noble metal to flow by the pressure of introducing the introduced gas into the holding portion.
A collecting section located above the fluidized bed and collecting the second solid noble metal, and a collecting section.
The noble metal according to (4) above, which is provided above the collecting portion and has a discharge port for discharging by-product gas generated in the reaction furnace from the inside of the reaction tube to the outside. Concentrator.
(6) The precious metal concentrator according to (5) above, wherein the collecting portion is a part of a side wall defining an internal space of the reaction tube.
(7) The precious metal concentrator according to any one of (4) to (6) above, wherein the mixture contains used electric / electronic equipment.

本発明によれば、貴金属を含有する混合物に、王水や塩素ガスなどの有害な物質を加えることなく、当該貴金属を濃縮することができる。よって、環境負荷を小さくして、鉱石などの一次資源や使用済み電気・電子機器などの二次資源(いわゆる都市鉱石)から金などの貴金属を濃縮することができる。特に、使用済み電気・電子機器をリサイクルする際に、使用済み電気・電子機器に含まれる貴金属を容易に濃縮することができる。 According to the present invention, the noble metal can be concentrated without adding harmful substances such as aqua regia and chlorine gas to the mixture containing the noble metal. Therefore, it is possible to reduce the environmental load and concentrate precious metals such as gold from primary resources such as ore and secondary resources such as used electric / electronic equipment (so-called urban ore). In particular, when recycling used electric / electronic equipment, precious metals contained in the used electric / electronic equipment can be easily concentrated.

本発明の実施形態に係る貴金属濃縮方法が適用される貴金属濃縮装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure of the noble metal concentrator to which the noble metal concentrating method which concerns on embodiment of this invention is applied. 図1における反応炉の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the reactor in FIG. 図1における反応炉の捕集部及び回収装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the collection part and the recovery device of the reaction furnace in FIG. 図1の貴金属濃縮装置で濃縮されるガリウム種蒸気圧の酸素分圧依存性を説明するグラフである。It is a graph explaining the oxygen partial pressure dependence of the gallium type vapor pressure concentrated by the noble metal concentrator of FIG. 反応管内における貫通孔上端部から捕集部までの高さを説明する図である。It is a figure explaining the height from the upper end part of the through hole to the collection part in a reaction tube. 反応管内における貫通孔上端部から捕集部までの高さと、固体酸化ガリウムの収率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the height from the upper end part of the through hole to the collection part in a reaction tube, and the yield of solid gallium oxide. 炉内温度を一定としたときの反応管内の高さ方向に沿う温度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature distribution along the height direction in a reaction tube when the temperature in a furnace is constant. 反応炉に供給される還元ガスの一例である窒素ガス流量と、固体酸化ガリウムの収率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the flow rate of nitrogen gas which is an example of the reducing gas supplied to a reaction furnace, and the yield of solid gallium oxide. 反応炉における炉内温度と、固体酸化ガリウムの収率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the temperature in a furnace in a reactor, and the yield of solid gallium oxide. 炉内温度を一定としたときの捕集部の温度と収率の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the temperature of a collecting part and a yield when the temperature in a furnace is kept constant. 図2の反応炉の第1変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 1st modification of the reactor of FIG. 図2の反応炉の第2変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 2nd modification of the reaction furnace of FIG. 本発明の第2実施形態に係る金属化合物濃縮装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure of the metal compound concentrator which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る金属化合物濃縮装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure of the metal compound concentrator which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本実施形態に係る貴金属濃縮方法を用いて実現される貴金属のリサイクルモデルを説明する図である。It is a figure explaining the recycling model of the precious metal realized by using the precious metal enrichment method which concerns on this embodiment.

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
<貴金属濃縮装置の構成>
図1は、本発明の実施形態に係る貴金属濃縮方法が適用される貴金属濃縮装置の構成を概略的に示す図である。図1の装置構成はその一例を示すものであり、本発明に係る貴金属濃縮方法が適用される構成は、図1のものに限られない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<Structure of precious metal concentrator>
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a noble metal concentrating device to which the noble metal concentrating method according to the embodiment of the present invention is applied. The apparatus configuration of FIG. 1 shows an example thereof, and the configuration to which the noble metal concentration method according to the present invention is applied is not limited to that of FIG.

図1の貴金属濃縮装置1は、貴金属を含有する混合物を乾式法で濃縮する装置であり、金、銀及び銅からなる群から選択された1種又は複数種の貴金属を第1金属含有率で含有する第1固体貴金属の混合物中の上記第1固体貴金属を気化して気体貴金属とすると共に、上記気体貴金属を固体化して第2固体貴金属として該第2固体貴金属を上記第1金属含有率よりも高い第2金属含有率で捕集する反応炉10を備える。この貴金属濃縮装置1では、反応炉10以外の構成として、例えば、反応炉10を基準として、該反応炉の上流側に、酸素含有ガス供給手段40、ガス加熱手段50及び還元ガス生成手段30が配置され、反応炉10の下流側に、ガス排出手段60、回収手段80及び浄化手段90が配設されている。 The noble metal concentrating device 1 of FIG. 1 is a device for concentrating a mixture containing a noble metal by a dry method, and one or more kinds of noble metals selected from the group consisting of gold, silver and copper are concentrated in the first metal content. The first solid noble metal in the mixture of the first solid noble metal contained is vaporized to be a gaseous noble metal, and the gaseous noble metal is solidified to be a second solid noble metal, and the second solid noble metal is obtained from the first metal content. Also equipped with a reactor 10 that collects at a high secondary metal content. In this precious metal concentrator 1, as a configuration other than the reaction furnace 10, for example, an oxygen-containing gas supply means 40, a gas heating means 50, and a reducing gas generation means 30 are provided on the upstream side of the reaction furnace 10 as a reference. A gas discharge means 60, a recovery means 80, and a purification means 90 are arranged on the downstream side of the reactor 10.

貴金属濃縮装置1で濃縮される貴金属とは、金(Au)、銀(Ag)及び銅(Cu)からなる群から選択された1種又は複数種の金属の元素を含んでいればよく、各金属の単体、合金或いは化合物が含まれる。例えば、上記貴金属が金である場合、純金、金の合金或いは金の化合物が含まれる。 The noble metal concentrated by the noble metal concentrator 1 may contain one or more kinds of metal elements selected from the group consisting of gold (Au), silver (Ag) and copper (Cu), and each of them may contain an element of one or more kinds of metals. Includes simple metals, alloys or compounds. For example, when the precious metal is gold, it includes pure gold, an alloy of gold, or a compound of gold.

反応炉10は、図2に示すように、第1固体貴金属を内部空間で反応させるための反応管11と、反応管11を加熱する加熱部12と、反応管11内の下部に設けられ、第1固体貴金属を保持する保持部13と、保持部13の下部に設けられ、導入ガスを反応管11の下部から保持部13に導入するための導入口14と、保持部13の上方に設けられ、上記導入ガスを保持部13に導入する圧力によって第1固体貴金属を流動させる流動床部15と、流動床部15の上部に位置し、第2固体貴金属を捕集する捕集部16-1と、捕集部16-1の上方に設けられ、反応炉10内で生成された副成ガスを反応管11内から外部に排出するための排出口17とを有する。 As shown in FIG. 2, the reaction furnace 10 is provided with a reaction tube 11 for reacting the first solid noble metal in the internal space, a heating unit 12 for heating the reaction tube 11, and a lower portion in the reaction tube 11. A holding portion 13 for holding the first solid noble metal, an introduction port 14 provided below the holding portion 13 for introducing the introduction gas into the holding portion 13 from the lower part of the reaction tube 11, and above the holding portion 13. The fluidized bed portion 15 that causes the first solid noble metal to flow by the pressure of introducing the introduced gas into the holding portion 13, and the collecting unit 16-that is located above the fluidized bed portion 15 and collects the second solid noble metal. It has 1 and a discharge port 17 provided above the collection unit 16-1 for discharging the by-product gas generated in the reaction furnace 10 from the inside of the reaction tube 11 to the outside.

また、この貴金属濃縮装置1は、レアメタルなどの金属化合物を濃縮する機能を併せ持つ。具体的には、貴金属濃縮装置1は、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、ゲルマニウム(Ge)、テルル(Te)、及びセシウム(Cs)からなる群から選択された金属(以下、単に「レアメタル」ともいう)を第1金属含有率で含有する第1固体金属化合物の混合物M中の上記第1固体金属化合物を還元して気体金属化合物とすると共に、上記気体金属化合物を酸化して第2固体金属化合物として該第2固体金属化合物を上記第1金属含有率より高い第2金属含有率で捕集する反応炉10と、上記第1固体金属化合物を還元する還元ガスG2を生成して反応炉10に供給する還元ガス生成手段30と、還元ガスG2を生成するための酸素含有ガスG1を還元ガス生成手段30に供給する酸素含有ガス供給手段40と、酸素含有ガスG1を加熱するガス加熱手段50と、反応炉10内で生成された副成ガスG3を排出するガス排出手段60と、ガス排出手段60の下流に配置され、上記第2固体金属化合物を回収する回収手段80と、回収手段80の下流に配置され、上記副成ガスG3を浄化する浄化手段90とを備える。 Further, the noble metal concentrator 1 also has a function of concentrating a metal compound such as a rare metal. Specifically, the noble metal concentrator 1 is a metal selected from the group consisting of gallium (Ga), indium (In), germanium (Ge), tellurium (Te), and cesium (Cs) (hereinafter, simply "rare metal"). The first solid metal compound in the mixture M of the first solid metal compound containing (also referred to as) the first metal content is reduced to a gaseous metal compound, and the gaseous metal compound is oxidized to the second. As a solid metal compound, a reaction furnace 10 for collecting the second solid metal compound at a second metal content higher than the first metal content and a reducing gas G2 for reducing the first solid metal compound are generated and reacted. The reducing gas generating means 30 supplied to the furnace 10, the oxygen-containing gas supplying means 40 supplying the oxygen-containing gas G1 for generating the reducing gas G2 to the reducing gas generating means 30, and the gas heating for heating the oxygen-containing gas G1. Means 50, a gas discharging means 60 for discharging the by-product gas G3 generated in the reaction furnace 10, a recovery means 80 arranged downstream of the gas discharging means 60 and recovering the second solid metal compound, and recovery. It is arranged downstream of the means 80 and includes a purification means 90 for purifying the by-product gas G3.

反応炉10は、図2に示すように、第1固体金属化合物を内部空間で反応させるための反応管11と、反応管11を加熱する加熱部12と、反応管11内の下部に設けられ、第1固体金属化合物を保持する保持部13と、保持部13の下部に設けられ、還元ガス生成手段30から供給される還元ガスG2を、反応管11の下部から保持部13に導入するための導入口14と、保持部13の上方に設けられ、還元ガスG2を保持部13に供給する圧力によって上記第1固体貴金属及び/又は第1固体金属化合物を流動させる流動床部15と、流動床部15の上部に位置し、上記第2固体貴金属及び/又は第2固体金属化合物を捕集する捕集部16-1と、捕集部16-1の上方に設けられ、副成ガスG3を反応管11内から外部に排出するための排出口17とを有する。第1固体貴金属及び/又は第1固体金属化合物を直接あるいは局所的に高温で加熱することができる観点から、反応炉10として、好ましくは、赤外線ゴールドイメージ炉などの赤外線炉を用いることが好ましいが、赤外線炉以外に、抵抗加熱炉、ガス炉、誘導加熱炉、直接通電加熱炉などを用いてもよい。 As shown in FIG. 2, the reaction furnace 10 is provided with a reaction tube 11 for reacting the first solid metal compound in the internal space, a heating unit 12 for heating the reaction tube 11, and a lower portion in the reaction tube 11. In order to introduce the holding portion 13 for holding the first solid metal compound and the reducing gas G2 provided in the lower part of the holding portion 13 and supplied from the reducing gas generating means 30 into the holding portion 13 from the lower part of the reaction tube 11. A flow bed portion 15 provided above the holding portion 13 and flowing the first solid noble metal and / or the first solid metal compound by the pressure of supplying the reducing gas G2 to the holding portion 13. The by-product gas G3 is located above the floor portion 15 and is provided above the collection unit 16-1 for collecting the second solid noble metal and / or the second solid metal compound and the collection unit 16-1. It has a discharge port 17 for discharging the gas from the inside of the reaction tube 11 to the outside. From the viewpoint that the first solid noble metal and / or the first solid metal compound can be heated directly or locally at a high temperature, it is preferable to use an infrared furnace such as an infrared gold image furnace as the reaction furnace 10. In addition to the infrared furnace, a resistance heating furnace, a gas furnace, an induction heating furnace, a direct energization heating furnace, or the like may be used.

反応管11は、内管11aと、内管11aを支持する支持管11bと、内管11a及び支持管11bの双方を内部に収容する外管11cと、外管11cの下端開口を閉塞する閉塞部11dと、外管11cの上端開口を閉塞する閉塞部11eと、外管11cに設けられ、混合物Mを内管11a内に供給するための供給部11fとを有している。混合物Mとは、金、銀及び銅からなる群から選択された貴金属を第1金属含有率で含有する第1固体貴金属を含む材料である。 The reaction tube 11 closes the inner tube 11a, the support tube 11b that supports the inner tube 11a, the outer tube 11c that internally accommodates both the inner tube 11a and the support tube 11b, and the lower end opening of the outer tube 11c. It has a portion 11d, a closing portion 11e that closes the upper end opening of the outer pipe 11c, and a supply portion 11f provided in the outer pipe 11c for supplying the mixture M into the inner pipe 11a. The mixture M is a material containing a first solid noble metal containing a noble metal selected from the group consisting of gold, silver and copper at a first metal content.

上記混合物Mは、上記貴金属に加えて炭素源を含有していてもよく、例えば、上記貴金属及び樹脂を含む使用済み電気・電子機器であり、具体的にはLEDデバイスである。混合物MがLEDデバイスである場合、上記貴金属としては、例えば、ボンディングワイヤ等に用いられる金や、プリント基板やリードフレーム等に用いられる銀、銅が挙げられる。上記樹脂としては、例えば、上記プリント基板の基材等に用いられるエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。 The mixture M may contain a carbon source in addition to the noble metal, and is, for example, a used electric / electronic device containing the noble metal and the resin, and specifically, an LED device. When the mixture M is an LED device, examples of the precious metal include gold used for bonding wires and the like, and silver and copper used for printed circuit boards and lead frames. Examples of the resin include epoxy resins, silicone resins, polyimide resins and the like used for the base material of the printed circuit board.

また、上記混合物Mは、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、ゲルマニウム(Ge)、テルル(Te)、及びセシウム(Cs)からなる群から選択された金属(以下、単に「レアメタル」ともいう)を第3金属含有率で含有する第1固体金属化合物を含んでいてもよい。例えば、混合物Mが上記使用済み電気・電子機器である場合、使用済み電気・電子機器は、上記レアメタルを含有するLED素子を含んでいる場合がある。混合物Mが上記貴金属に加えて、上記のようなレアメタルを更に含んでいる場合にも、上記貴金属や上記レアメタルを濃縮することが可能である。 Further, the above-mentioned mixture M is a metal selected from the group consisting of gallium (Ga), indium (In), germanium (Ge), tellurium (Te), and cesium (Cs) (hereinafter, also simply referred to as “rare metal”). May contain a first solid metal compound containing a third metal content. For example, when the mixture M is the used electric / electronic device, the used electric / electronic device may include an LED element containing the rare metal. It is possible to concentrate the precious metal and the rare metal even when the mixture M further contains the rare metal as described above in addition to the precious metal.

内管11aは、一端が閉塞された管状体からなり、管状部11a-1と、管状部11a-1の内周面11a-2と、管状部11a-1と一体で設けられた底部11a-3と、底部11a-3に設けられた貫通孔11a-4とを有する。内管11aは、アルミニウム、マグネシウム、ジルコニア、石英などの酸化物を主成分とするセラミックからなる。管状部11a-1及び底部11a-3で画定される内部空間のうち、底部11a-3側の内部空間が保持部13をなし、保持部13の直上に位置する内部空間が流動床部15をなす。 The inner tube 11a is made of a tubular body having one end closed, and has a tubular portion 11a-1, an inner peripheral surface 11a-2 of the tubular portion 11a-1, and a bottom portion 11a-provided integrally with the tubular portion 11a-1. 3 and a through hole 11a-4 provided in the bottom portion 11a-3. The inner tube 11a is made of a ceramic whose main component is an oxide such as aluminum, magnesium, zirconia, or quartz. Of the internal space defined by the tubular portion 11a-1 and the bottom portion 11a-3, the internal space on the bottom portion 11a-3 side forms the holding portion 13, and the internal space located directly above the holding portion 13 forms the fluidized bed portion 15. Eggplant.

支持管11bは、内管11aと閉塞部11dとの間に介設されており、内管11aを外管11c内で高さ方向に位置決めすると共に、導入部14と内管11aとを連通する。支持管11bは、アルミニウム、マグネシウム、ジルコニア、石英などの酸化物を主成分とするセラミックからなる。外管11cは、上下両端が開口した管状体からなり、アルミニウム、マグネシウム、ジルコニア、石英などの酸化物を主成分とするセラミックからなる。 The support pipe 11b is interposed between the inner pipe 11a and the closing portion 11d, positions the inner pipe 11a in the outer pipe 11c in the height direction, and communicates the introduction portion 14 and the inner pipe 11a. .. The support tube 11b is made of a ceramic whose main component is an oxide such as aluminum, magnesium, zirconia, or quartz. The outer tube 11c is made of a tubular body having both upper and lower ends open, and is made of a ceramic whose main component is an oxide such as aluminum, magnesium, zirconia, or quartz.

閉塞部11dは、上下方向に貫通した貫通孔11d-1を有しており、貫通孔11d-1が、ガス生成手段30のガス導入管30aに接続されている。この貫通孔11d-1の上端が、上述した導入口14をなしている。 The closed portion 11d has a through hole 11d-1 penetrating in the vertical direction, and the through hole 11d-1 is connected to the gas introduction pipe 30a of the gas generating means 30. The upper end of the through hole 11d-1 forms the introduction port 14 described above.

閉塞部11eは、上下方向に貫通した貫通孔11e-1を有しており、貫通孔11e-1は、還元ガス排出手段60のガス排出管60aに接続されている。この貫通孔11e-1の下端が、上述した排出口17をなしている。 The closed portion 11e has a through hole 11e-1 penetrating in the vertical direction, and the through hole 11e-1 is connected to the gas discharge pipe 60a of the reducing gas discharge means 60. The lower end of the through hole 11e-1 forms the above-mentioned discharge port 17.

供給部11fは、例えば外部から内管11b内に混合物Mを供給するための供給管であり、該供給管の端部には、外管11c内を密閉するための蓋部11gが取り付けられている。供給部11fは、混合物Mを搬送する搬送手段と、炉内の密閉状態を維持するためのゲート部とを有していてもよい。 The supply unit 11f is, for example, a supply pipe for supplying the mixture M from the outside into the inner pipe 11b, and a lid portion 11g for sealing the inside of the outer pipe 11c is attached to the end of the supply pipe. There is. The supply unit 11f may have a transport means for transporting the mixture M and a gate portion for maintaining a closed state in the furnace.

加熱部12は、炉体12aと、炉体12a内に取り付けられたヒータ12bとを有する。炉体12aは、セラミックを主成分とする断熱材を有し、炉体12aの内部空間と外部とを断熱する。ヒータ12bは、例えば、鉄-クロム系(Fe-Cr)やニッケル-クロム系(Ni-Cr)等の合金発熱体や、モリブデン(Mo)やタングステン(W)等の単体金属発熱体、あるいは炭化珪素(SiC)等の非金属発熱体からなる。加熱部12は、熱電対などの温度検出部と、該温度検出部の検出温度に基づいてヒータ12bの発熱量を制御する制御部とを有してもよく、この場合、炉体12a内の温度制御を行うことで反応管11内の温度を調整する。 The heating unit 12 has a furnace body 12a and a heater 12b mounted in the furnace body 12a. The furnace body 12a has a heat insulating material containing ceramic as a main component, and insulates the internal space and the outside of the furnace body 12a. The heater 12b is, for example, an alloy heating element such as iron-chromium (Fe-Cr) or nickel-chromium (Ni-Cr), a single metal heating element such as molybdenum (Mo) or tungsten (W), or carbonization. It is made of a non-metal heating element such as silicon (SiC). The heating unit 12 may have a temperature detection unit such as a thermocouple and a control unit that controls the calorific value of the heater 12b based on the detection temperature of the temperature detection unit. In this case, the heating unit 12 may have a temperature detection unit in the furnace body 12a. The temperature inside the reaction tube 11 is adjusted by controlling the temperature.

保持部13は、上記貴金属を第1金属含有率で含有する第1固体貴金属の混合物Mを保持する。ガス導入前あるいは加熱初期段階では、底部11a-3に設けられた貫通孔11a-4にパラフィルムからなる栓部材を嵌入してもよい。これにより、保持部13内の混合物Mが貫通孔11a-4から落下するのを防止することができる。 The holding unit 13 holds the mixture M of the first solid noble metal containing the noble metal at the first metal content. Before introducing the gas or in the initial stage of heating, a plug member made of Parafilm may be fitted into the through hole 11a-4 provided in the bottom portion 11a-3. This makes it possible to prevent the mixture M in the holding portion 13 from falling from the through holes 11a-4.

流動床部15は、還元ガスG2を保持部13に供給する圧力によって、上記混合物Mに含有される第1固体金属化合物からなる粒子が流動する空間である。このとき、流動床部15内には図2に示すようなループ状の流動経路Lが形成される。そして、流動床部15では、流動粒子を構成する第1固体貴金属が気化して気体貴金属に変化し、更に、該気体貴金属が固体化して第2固体貴金属に変化する。
また、流動床部15では、流動粒子を構成する第1固体金属化合物が還元反応によって気体金属化合物に変化し、更に、該気体金属化合物が酸化反応によって第2固体金属化合物に変化しうる。
The fluidized bed portion 15 is a space in which particles made of the first solid metal compound contained in the mixture M flow due to the pressure of supplying the reducing gas G2 to the holding portion 13. At this time, a loop-shaped flow path L as shown in FIG. 2 is formed in the fluidized bed portion 15. Then, in the fluidized bed portion 15, the first solid noble metal constituting the fluidized particles is vaporized and changed to a gaseous noble metal, and further, the gaseous noble metal is solidified and changed to a second solid noble metal.
Further, in the fluidized bed portion 15, the first solid metal compound constituting the fluidized particles can be changed to a gaseous metal compound by a reduction reaction, and further, the gaseous metal compound can be transformed into a second solid metal compound by an oxidation reaction.

捕集部16-1は、例えば、反応管11の内部空間を画定する側壁の一部である。具体的には、捕集部16-1は、反応管11における管状部11a-1の内周面11a-2のうち、流動床部15の上部に位置する領域である。捕集部16-1は、上記気体貴金属が固体化することで得られる第2固体貴金属を、第1金属含有率よりも高い第2金属含有率で捕集する。
また、捕集部16-1は、上記気体金属化合物が酸化することで得られる第2固体金属化合物を、第3金属含有率よりも高い第4金属含有率で捕集することができる。流動床部15において、上述のようにレアメタルの気体金属化合物が酸化反応によって第2固体金属化合物に変化すると、この酸化反応により、内管11aの内周面11a-2に第2固体金属化合物が付着し、第2固体金属化合物が捕集される。
The collection unit 16-1 is, for example, a part of the side wall defining the internal space of the reaction tube 11. Specifically, the collecting portion 16-1 is a region located above the fluidized bed portion 15 in the inner peripheral surface 11a-2 of the tubular portion 11a-1 in the reaction tube 11. The collecting unit 16-1 collects the second solid noble metal obtained by solidifying the gaseous noble metal with a second metal content higher than that of the first metal content.
Further, the collecting unit 16-1 can collect the second solid metal compound obtained by oxidizing the gaseous metal compound at a fourth metal content higher than the third metal content. In the fluidized bed portion 15, when the gas metal compound of the rare metal is changed to the second solid metal compound by the oxidation reaction as described above, the second solid metal compound is formed on the inner peripheral surface 11a-2 of the inner tube 11a by this oxidation reaction. It adheres and the second solid metal compound is collected.

酸素含有ガス供給手段40は(図1)、例えば酸素含有ガスG1を所定流量でガス加熱手段50に供給する。酸素含有ガス供給手段40によって供給される酸素含有ガスG1は、例えば空気などの酸素含有窒素ガスである。酸素含有ガス供給手段40は、空気を供給するブロアであってもよいし、あるいは、窒素ガス発生手段とファンとを有し、窒素と空気の混合ガス、或いは1ppm~1%程度の不純物酸素を含む窒素ガスをガス加熱手段50に供給してもよい。 The oxygen-containing gas supply means 40 (FIG. 1) supplies, for example, the oxygen-containing gas G1 to the gas heating means 50 at a predetermined flow rate. The oxygen-containing gas G1 supplied by the oxygen-containing gas supply means 40 is, for example, an oxygen-containing nitrogen gas such as air. The oxygen-containing gas supply means 40 may be a blower for supplying air, or has a nitrogen gas generating means and a fan, and a mixed gas of nitrogen and air, or an impurity oxygen of about 1 ppm to 1%. The nitrogen gas contained may be supplied to the gas heating means 50.

ガス加熱手段50は、本実施形態では、酸素含有ガス供給手段40に接続された第1流路50-1a及びガス排出手段60に接続された第2流路50-1bを有する熱交換器50-1と、第1流路50-1aから供給される酸素含有ガスG1を所定温度まで加熱して、還元ガス生成手段30に供給する予備加熱部50-2とを有する。 In the present embodiment, the gas heating means 50 is a heat exchanger 50 having a first flow path 50-1a connected to the oxygen-containing gas supply means 40 and a second flow path 50-1b connected to the gas discharge means 60. It has a -1 and a preheating unit 50-2 that heats the oxygen-containing gas G1 supplied from the first flow path 50-1a to a predetermined temperature and supplies the oxygen-containing gas G1 to the reducing gas generating means 30.

熱交換器50-1において、第1流路50-1aには酸素含有ガスG1が流れ、第2流路50-1bには酸素含有ガスG1よりも高温の副成ガスG3が流れる。このとき、第1流路50-1a内の酸素含有ガスG1と第2流路50-1b内の副成ガスG3との間で熱エネルギーの交換がなされ、第1流路50-1a内の酸素含有ガスG1が第2流路50-1b内の副成ガスG3によって加熱されると共に、副成ガスG3が酸素含有ガスG1によって冷却される。 In the heat exchanger 50-1, the oxygen-containing gas G1 flows through the first flow path 50-1a, and the by-product gas G3 having a higher temperature than the oxygen-containing gas G1 flows through the second flow path 50-1b. At this time, heat energy is exchanged between the oxygen-containing gas G1 in the first flow path 50-1a and the by-product gas G3 in the second flow path 50-1b, and the heat energy is exchanged in the first flow path 50-1a. The oxygen-containing gas G1 is heated by the by-product gas G3 in the second flow path 50-1b, and the by-product gas G3 is cooled by the oxygen-containing gas G1.

予備加熱部50-2は、第1流路50-1aと接続されたステンレス管50-2aと、ステンレス管50-2aを加熱する加熱部50-2bとを有しており、第1流路50-1aから供給された酸素含有ガスG1をステンレス管50-2a内で加熱して、加熱した酸素含有ガスG1をガス導入管50aを介して還元ガス生成手段30に供給する。予備加熱部50-2は、熱電対などの温度検出部と、該温度検出部の検出温度に基づいて加熱部50-2bの発熱量を制御する制御部とを有してもよい。この場合、制御部は、ステンレス管50-2a内の温度制御を行うことで、反応炉10に供給する酸素含有ガスG1の温度を調整する。 The preheating section 50-2 has a stainless steel tube 50-2a connected to the first flow path 50-1a and a heating section 50-2b for heating the stainless steel tube 50-2a, and has a first flow path. The oxygen-containing gas G1 supplied from 50-1a is heated in the stainless steel pipe 50-2a, and the heated oxygen-containing gas G1 is supplied to the reducing gas generation means 30 via the gas introduction pipe 50a. The preheating unit 50-2 may have a temperature detection unit such as a thermocouple and a control unit that controls the calorific value of the heating unit 50-2b based on the detection temperature of the temperature detection unit. In this case, the control unit adjusts the temperature of the oxygen-containing gas G1 supplied to the reactor 10 by controlling the temperature inside the stainless steel tube 50-2a.

還元ガス生成手段30は、炭素源含有材料Wを後述の生成部に供給するための材料供給部31と、炭素源含有材料Wを酸化して還元ガスG2を生成する生成部32とを有する。材料供給部31は、例えば外部から生成部32に炭素源含有材料Wを供給可能な供給路である。 The reducing gas generating means 30 has a material supply unit 31 for supplying the carbon source-containing material W to the generation unit described later, and a generation unit 32 for oxidizing the carbon source-containing material W to generate the reduced gas G2. The material supply unit 31 is, for example, a supply path capable of supplying the carbon source-containing material W to the generation unit 32 from the outside.

生成部32は、例えば予備加熱部50-2と接続された石英管32aと、石英管32aを加熱するヒータ32bとを有する。還元ガス生成手段30と反応炉10とを接続するガス導入管30aには、リボンヒータなどの加熱部が取り付けられている。生成部32は、予備加熱部50-2から供給された酸素含有ガスG1及び材料供給部31から供給された炭素源含有材料Wをヒータ32bで加熱し、炭素の酸化反応によって一酸化炭素を含む還元ガスG2を生成し、ガス導入管30aを介して反応炉10に供給する。 The generation unit 32 has, for example, a quartz tube 32a connected to the preheating unit 50-2 and a heater 32b for heating the quartz tube 32a. A heating unit such as a ribbon heater is attached to the gas introduction pipe 30a connecting the reducing gas generating means 30 and the reaction furnace 10. The generation unit 32 heats the oxygen-containing gas G1 supplied from the preheating unit 50-2 and the carbon source-containing material W supplied from the material supply unit 31 with the heater 32b, and contains carbon monoxide by the carbon oxidation reaction. The reducing gas G2 is generated and supplied to the reactor 10 via the gas introduction pipe 30a.

還元ガス生成手段30に供給される炭素源含有材料Wは、例えば石油系液体燃料、廃棄材木あるいは廃棄樹脂、又はこれらの混合物である。リサイクルの観点から、炭素源含有材料Wは、使用済みの電気・電子機器を分解して得られた廃棄樹脂が好ましい。
また、還元ガス生成手段30で生成される還元ガスG2は、例えば石油系液体燃料の燃焼ガス、廃棄材木の燃焼ガス、あるいは廃棄樹脂の燃焼ガスであり、具体的には、例えば一酸化炭素(CO)、二酸化炭素(CO)及び窒素(N)を含む混合ガスである。
炭素源含有材料Wは、酸化触媒を含んでいてもよい。炭素源含有材料Wに含有される酸化触媒は、例えば、白金(Pt)、パラジウム(Rd)、ロジウム(Rh)、銀(Ag)などの貴金属触媒である。この貴金属触媒は、アルミナ(Al)などの多孔質酸化物からなる担体に担持された状態で用いられてもよいし、CeO-ZrO固溶体などの酸化セリウム-酸化ジルコニウム系複合酸化物からなる担体に担持された状態で用いられてもよい。これにより、炭素源含有材料W中の炭素を低温で酸化させることができる。
The carbon source-containing material W supplied to the reducing gas generating means 30 is, for example, a petroleum-based liquid fuel, waste lumber or waste resin, or a mixture thereof. From the viewpoint of recycling, the carbon source-containing material W is preferably a waste resin obtained by decomposing used electric / electronic equipment.
Further, the reducing gas G2 generated by the reducing gas generating means 30 is, for example, a combustion gas of a petroleum-based liquid fuel, a combustion gas of a waste timber, or a combustion gas of a waste resin, and specifically, for example, carbon monoxide ( It is a mixed gas containing CO), carbon dioxide (CO 2 ) and nitrogen (N 2 ).
The carbon source-containing material W may contain an oxidation catalyst. The oxidation catalyst contained in the carbon source-containing material W is, for example, a precious metal catalyst such as platinum (Pt), palladium (Rd), rhodium (Rh), and silver (Ag). This noble metal catalyst may be used in a state of being supported on a carrier made of a porous oxide such as alumina (Al 2 O 3 ), or a cerium oxide-zirconium oxide-based composite oxidation such as a CeO2 - ZrO2 solid solution. It may be used in a state of being supported on a carrier made of a substance. As a result, the carbon in the carbon source-containing material W can be oxidized at a low temperature.

ガス排出手段60は、上流側が反応炉10に接続され且つ下流側が浄化手段90に接続されたガス排出管60aを有しており、反応炉10から排出される副成ガスG3を排出し、熱交換器50-1を通って浄化手段90に供給する。 The gas discharge means 60 has a gas discharge pipe 60a whose upstream side is connected to the reaction furnace 10 and whose downstream side is connected to the purification means 90, and discharges the by-product gas G3 discharged from the reaction furnace 10 to generate heat. It is supplied to the purification means 90 through the exchanger 50-1.

回収手段80は、反応炉10と熱交換器50-1とを接続するガス排出管60aの経路内に取り付けられている。回収手段80は、例えば集塵機である。回収手段80は、遠心力によって副成ガスG3内の第2固体金属化合物を分離する遠心分離式の分離部81と、分離部81の下方に接続され、分離部81で分離された第2固体金属化合物を回収する回収部82とを有する。 The recovery means 80 is attached in the path of the gas discharge pipe 60a connecting the reactor 10 and the heat exchanger 50-1. The collecting means 80 is, for example, a dust collector. The recovery means 80 is connected to a centrifugal separation type separation unit 81 that separates the second solid metal compound in the by-product gas G3 by centrifugal force, and a second solid that is connected below the separation unit 81 and separated by the separation unit 81. It has a recovery unit 82 for recovering a metal compound.

浄化手段90は、ガス排出手段60の下流であって且つ熱交換器50-1の下流に配置されており、回収手段80から供給された副成ガスG3を浄化して、浄化ガスG4を装置外に排出する。浄化手段90は、例えば活性炭であり、副成ガスG3中の一酸化炭素を活性炭に吸着させることにより、副成ガスG3中の一酸化炭素を除去する。浄化手段90は、副成ガスG3中の一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NO)等を無害な物質に変換する1種又は複数種の触媒を有していてもよい。例えば、副成ガスG3中の一酸化炭素は二酸化炭素に、炭化水素は水と二酸化炭素に、窒素酸化物は窒素にそれぞれ変換される。副成ガスG3が一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NO)等を含まない場合には、浄化手段90を設けなくてもよい。 The purification means 90 is located downstream of the gas discharge means 60 and downstream of the heat exchanger 50-1, purifies the by-product gas G3 supplied from the recovery means 80, and uses the purification gas G4 as an apparatus. Discharge to the outside. The purification means 90 is, for example, activated carbon, and carbon monoxide in the by-product gas G3 is removed by adsorbing carbon monoxide in the by-product gas G3 on the activated carbon. The purification means 90 has one or more catalysts that convert carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), nitrogen oxides (NO X ), etc. in the by-product gas G3 into harmless substances. May be. For example, carbon monoxide in the by-product gas G3 is converted to carbon dioxide, hydrocarbons are converted to water and carbon dioxide, and nitrogen oxides are converted to nitrogen. When the by-product gas G3 does not contain carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC), nitrogen oxide (NO X ) or the like, the purification means 90 may not be provided.

<貴金属の濃縮方法>
上記構成の貴金属濃縮装置1では、極めて簡便な方法で貴金属を濃縮する。すなわち、金、銀及び銅からなる群から選択された1種又は複数種の貴金属を第1金属含有率で含有する第1固体貴金属の混合物M中の上記第1固体貴金属を気化して気体貴金属とし、次いで、上記気体貴金属を固体化して第2固体貴金属として該第2固体貴金属を上記第1金属含有率よりも高い第2金属含有率で捕集する。このような貴金属の濃縮が生じるのは、例えば、混合物Mに含有される炭素源が流動床部15で焼成されることにより、固体貴金属が気化或いは蒸発する条件が満たされたためと推察される。
<Precious metal concentration method>
In the noble metal concentrator 1 having the above configuration, the noble metal is concentrated by an extremely simple method. That is, the gas noble metal is obtained by vaporizing the first solid noble metal in the mixture M of the first solid noble metal containing one or more kinds of noble metals selected from the group consisting of gold, silver and copper at the first metal content. Then, the gaseous noble metal is solidified to be used as a second solid noble metal, and the second solid noble metal is collected at a second metal content higher than that of the first metal content. It is presumed that such concentration of the noble metal occurs because, for example, the carbon source contained in the mixture M is calcined in the fluidized bed portion 15 to satisfy the conditions for vaporizing or evaporating the solid noble metal.

上記第1固体貴金属を気化して気体貴金属とする工程では、例えば第1固体金属化合物(固体窒化ガリウムなど)の還元反応条件を含むか或いは同じ条件とすることができる。混合物Mを加熱する場合の温度条件、特に上記第1固体貴金属を気化する際の温度条件は、900℃以上1500℃以下とすることができる。
金の収率を高める観点からは、混合物Mを加熱する場合の温度条件、特に上記第1固体貴金属を気化する際の温度条件は、1300℃を超え1500℃以下とすることができる。銀の収率を高める観点からは、混合物Mを加熱する場合の温度条件、特に上記第1固体貴金属を気化する際の温度条件は、900℃以上1100℃以下とすることができる。銅の収率を高める観点からは、混合物Mを加熱する場合の温度条件、特に上記第1固体貴金属を気化する際の温度条件は、1100℃以上1300℃以下とすることができる。また、上記第2固体貴金属を第1金属含有率よりも高い第2金属含有率で捕集する工程でも、例えば第1固体金属化合物の酸化反応条件と同じ条件とすることができる。
In the step of vaporizing the first solid noble metal into a gaseous noble metal, for example, the reduction reaction conditions of the first solid metal compound (solid gallium nitride or the like) can be included or the same conditions can be used. The temperature condition for heating the mixture M, particularly the temperature condition for vaporizing the first solid noble metal, can be 900 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower.
From the viewpoint of increasing the yield of gold, the temperature condition for heating the mixture M, particularly the temperature condition for vaporizing the first solid noble metal, can be more than 1300 ° C and not more than 1500 ° C. From the viewpoint of increasing the yield of silver, the temperature condition for heating the mixture M, particularly the temperature condition for vaporizing the first solid noble metal, can be 900 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower. From the viewpoint of increasing the yield of copper, the temperature condition for heating the mixture M, particularly the temperature condition for vaporizing the first solid noble metal, can be 1100 ° C. or higher and 1300 ° C. or lower. Further, even in the step of collecting the second solid noble metal at a second metal content higher than that of the first metal content, for example, the same conditions as the oxidation reaction conditions of the first solid metal compound can be set.

本濃縮方法では、第1固体貴金属を含有する混合物Mの質量に対する、当該第1固体貴金属中の1又は複数種の上記貴金属元素(例えば、金)の質量の比を第1金属含有率α1、上記第2固体貴金属の質量に対する、当該第2固体貴金属中の上記貴金属元素の質量の比を第2金属含有率α2としたとき、第2金属含有率α2が第1金属含有率α1より高い。また、混合物Mに含まれる第1固体貴金属中の上記貴金属元素の質量をm1、捕集部16-1で捕集された第2固体貴金属中の上記貴金属元素の質量をm2としたとき、収率β(=m2/m1*100)は0.5%以上であり、好ましくは0.8%以上である。上記貴金属元素が銀の場合、収率βは3.0%以上であり、好ましくは8.0%以上である。上記貴金属元素が銅の場合、収率βは5.0%以上であり、好ましくは8.0%以上である。 In this concentration method, the ratio of the mass of one or more of the noble metal elements (for example, gold) in the first solid noble metal to the mass of the mixture M containing the first solid noble metal is the first metal content α1. When the ratio of the mass of the noble metal element in the second solid noble metal to the mass of the second solid noble metal is the second metal content α2, the second metal content α2 is higher than the first metal content α1. Further, when the mass of the noble metal element in the first solid noble metal contained in the mixture M is m1, and the mass of the noble metal element in the second solid noble metal collected by the collecting unit 16-1 is m2, the amount is collected. The rate β (= m2 / m1 * 100) is 0.5% or more, preferably 0.8% or more. When the noble metal element is silver, the yield β is 3.0% or more, preferably 8.0% or more. When the noble metal element is copper, the yield β is 5.0% or more, preferably 8.0% or more.

また、混合物Mが、ガリウム、インジウム、ゲルマニウム、テルル、及びセシウムからなる群から選択された金属を第3金属含有率で含有する第1固体金属化合物を含む場合、上記第1固体貴金属を気化して上記気体貴金属とする工程は、例えば、混合物M中の上記第1固体金属化合物を還元して気体金属化合物とする工程と共に行われてもよい。また、この場合、上記第1固体貴金属を上記第2金属含有率で捕集する工程は、例えば、上記気体金属化合物を酸化して第2固体金属化合物として該第2固体金属化合物を上記第3金属含有率より高い第4金属含有率で捕集する工程と共に行われてもよい。上記の貴金属濃縮方法により、上記貴金属の1種又は複数種を容易に濃縮することができる。 Further, when the mixture M contains a first solid metal compound containing a metal selected from the group consisting of gallium, indium, germanium, tellurium, and cesium at a third metal content, the first solid noble metal is vaporized. The step of converting the gas noble metal into a gaseous noble metal may be performed together with, for example, a step of reducing the first solid metal compound in the mixture M to form a gaseous metal compound. Further, in this case, in the step of collecting the first solid noble metal at the second metal content, for example, the second solid metal compound is obtained by oxidizing the gaseous metal compound as the second solid metal compound. It may be carried out together with the step of collecting at a fourth metal content higher than the metal content. By the above-mentioned noble metal concentration method, one or more kinds of the above-mentioned noble metals can be easily concentrated.

次に、上記第1固体金属化合物が、第1固体ガリウム化合物(固体窒化ガリウム或いは固体酸化ガリウム)、第1固体インジウム化合物、第1固体ゲルマニウム化合物、第1固体テルル化合物、又は第1固体セシウム化合物である場合の金属化合物濃縮方法を、下記(1-1)~(1-6)で説明する。 Next, the first solid metal compound is a first solid gallium compound (solid gallium nitride or solid gallium oxide), a first solid indium compound, a first solid germanium compound, a first solid tellurium compound, or a first solid cesium compound. The method for concentrating the metal compound in the above case will be described in the following (1-1) to (1-6).

(1-1)第1固体金属化合物が第1固体ガリウム化合物(固体窒化ガリウム)、第2固体金属化合物が第2固体ガリウム化合物(固体酸化ガリウム)である場合
図2において、先ず、反応炉10の供給部11fから、第1固体金属化合物である窒化ガリウムを第3金属含有率で含有する混合物Mを投入し、この混合物Mを保持部13に収容する。混合物Mがレアメタル含有廃材である場合、例えば窒化ガリウム(GaN)及び酸化アルミニウム(Al)の混合物であり、必要に応じて、更に活性炭(C)を添加した混合物である。例えば、混合物Mが鉱石である場合、第1固体ガリウム化合物に加え、二酸化珪素(SiO)、酸化アルミニウム(Al)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化カルシウム(CaO)、酸化鉄(Fe)等を含む混合物である。その後、還元ガス生成手段30の材料供給部31に炭素源含有材料W、例えばエポキシ樹脂を投入し、石英管32a内に炭素源含有材料Wを収容する。
(1-1) When the first solid metal compound is the first solid gallium compound (solid gallium nitride) and the second solid metal compound is the second solid gallium compound (solid gallium oxide) In FIG. 2, first, the reaction furnace 10 is used. A mixture M containing gallium nitride, which is a first solid metal compound, at a third metal content is charged from the supply unit 11f of the above, and the mixture M is housed in the holding unit 13. When the mixture M is a rare metal-containing waste material, it is, for example, a mixture of gallium nitride (GaN) and aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and if necessary, a mixture to which activated carbon (C) is further added. For example, when the mixture M is an ore, in addition to the first solid gallium compound, silicon dioxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO), iron oxide (Fe). It is a mixture containing 2 O 3 ) and the like. After that, the carbon source-containing material W, for example, an epoxy resin is put into the material supply unit 31 of the reducing gas generating means 30, and the carbon source-containing material W is housed in the quartz tube 32a.

次に、酸素含有ガス供給手段40から所定流量で酸素含有ガスG1を導入し、熱交換器50-1の第1流路50-1aを介して予備加熱部50-2に供給する。副成ガスG3が第2流路50-1bに供給されている場合、第1流路50-1aを流れる酸素含有ガスG1は、第2流路50-1bを流れる副成ガスG3によって加熱される。その後、予備加熱部50-2において、ステンレス管50-2aを加熱し、該ステンレス管に供給された酸素含有ガスG1を所定温度、例えば600℃に加熱する。そして、所定温度に加熱された酸素含有ガスG1をガス導入管50aを介して還元ガス生成手段30に供給する。 Next, the oxygen-containing gas G1 is introduced from the oxygen-containing gas supply means 40 at a predetermined flow rate and supplied to the preheating unit 50-2 via the first flow path 50-1a of the heat exchanger 50-1. When the by-product gas G3 is supplied to the second flow path 50-1b, the oxygen-containing gas G1 flowing through the first flow path 50-1a is heated by the by-product gas G3 flowing through the second flow path 50-1b. To. Then, in the preheating section 50-2, the stainless steel tube 50-2a is heated, and the oxygen-containing gas G1 supplied to the stainless steel tube is heated to a predetermined temperature, for example, 600 ° C. Then, the oxygen-containing gas G1 heated to a predetermined temperature is supplied to the reducing gas generating means 30 via the gas introduction pipe 50a.

次いで、還元ガス生成手段30における石英管32aの管内温度を500~700℃に加熱し、石英管32a内に収容された炭素源含有材料Wと石英管32aに供給された空気とを酸化反応させて、還元ガスG2(一酸化炭素及び二酸化炭素からなる混合気体を含む)を生成する。そして、還元ガス生成手段30で生成された還元ガスG2をガス導入管30aを介して反応炉10に供給する。反応炉10に供給される還元ガスG2は、必要に応じて所定量の酸素を含有するように調整される。反応炉10に供給された還元ガスG2は、導入口14から反応管11に導入され、貫通孔11a-4を通って反応管11内の保持部13に供給される。反応管11内に供給される還元ガスG2の流量は、例えば、貫通孔11a-4の孔径1.5mmの場合、0.1L/min~1.0L/minである。貫通孔11a-4孔径が1.5mmよりも大きい場合には、還元ガスG2の流量を1.0L/minよりも大きい値にすることができる。 Next, the temperature inside the quartz tube 32a in the reducing gas generating means 30 is heated to 500 to 700 ° C., and the carbon source-containing material W contained in the quartz tube 32a and the air supplied to the quartz tube 32a are subjected to an oxidation reaction. To generate a reducing gas G2 (including a mixed gas composed of carbon monoxide and carbon dioxide). Then, the reducing gas G2 generated by the reducing gas generating means 30 is supplied to the reaction furnace 10 via the gas introduction pipe 30a. The reducing gas G2 supplied to the reaction furnace 10 is adjusted to contain a predetermined amount of oxygen as needed. The reducing gas G2 supplied to the reaction furnace 10 is introduced into the reaction tube 11 from the introduction port 14, and is supplied to the holding portion 13 in the reaction tube 11 through the through holes 11a-4. The flow rate of the reducing gas G2 supplied into the reaction tube 11 is, for example, 0.1 L / min to 1.0 L / min when the hole diameter of the through hole 11a-4 is 1.5 mm. When the through hole 11a-4 has a hole diameter larger than 1.5 mm, the flow rate of the reducing gas G2 can be set to a value larger than 1.0 L / min.

次に、図3に示すように、反応炉10において、例えば400℃/hで反応炉10内を加熱し、1100~1300℃で2時間保持した後、還元ガス生成手段30から供給された還元ガスG2を貫通孔11a-4から内管11aに導入し、還元ガスG2を内管11a内で上方に噴き出させる。これにより、内管11a内において、貫通11a-4近傍の混合物Mが還元ガスG2によって上方に吹き上げられると共に、貫通孔11a-4から離れた位置の混合物Mが落下し、混合物Mの上昇と落下が繰り返されることで、保持部13の直上に流動床部15が形成される。このとき、内管11aの長さは、還元ガスG2の高流量に対応可能とするため、30cm以上であるのが好ましい。また、貫通孔11a-4の内径は、還元ガスG2の吹き出し量を考慮して、例えば1mm~9mmであるのが好ましい。 Next, as shown in FIG. 3, in the reaction furnace 10, for example, the inside of the reaction furnace 10 is heated at 400 ° C./h and held at 1100 to 1300 ° C. for 2 hours, and then the reduction supplied from the reducing gas generating means 30 is performed. The gas G2 is introduced into the inner pipe 11a through the through hole 11a-4, and the reducing gas G2 is ejected upward in the inner pipe 11a. As a result, in the inner pipe 11a, the mixture M in the vicinity of the penetration 11a-4 is blown upward by the reducing gas G2, and the mixture M at a position away from the through hole 11a-4 falls, and the mixture M rises and falls. By repeating the above steps, the fluidized bed portion 15 is formed directly above the holding portion 13. At this time, the length of the inner pipe 11a is preferably 30 cm or more in order to cope with the high flow rate of the reducing gas G2. Further, the inner diameter of the through hole 11a-4 is preferably, for example, 1 mm to 9 mm in consideration of the blowout amount of the reducing gas G2.

そして、反応管11内を所定温度に加熱し、内管11a内で、混合物M中の第1固体ガリウム化合物と還元ガスG2とを反応させる。
第1固体ガリウム化合物が固体窒化ガリウムであり、還元ガスG2が、一酸化炭素及び二酸化炭素からなる混合気体(以下、「CO/CO混合気体」という)を含む場合、流動床部15では以下の化学式(1),(2)によってガリウムの還元反応及び酸化反応が起こり、捕集部16-1において、第1固体ガリウム化合物におけるガリウムの第3金属含有率よりも高い第4金属含有率で、第2固体金属化合物S1である第2固体ガリウム化合物(酸化ガリウム)が捕集される。
2GaN(solid)+CO(gas)→GaO(gas)+N(gas)+CO(gas)・・
・(1)
GaO(gas)+O(gas)→Ga(solid)・・・(2)
Then, the inside of the reaction tube 11 is heated to a predetermined temperature, and the first solid gallium compound in the mixture M and the reducing gas G2 are reacted in the inner tube 11a.
When the first solid gallium compound is solid gallium nitride and the reducing gas G2 contains a mixed gas composed of carbon monoxide and carbon dioxide (hereinafter referred to as "CO / CO 2 mixed gas"), the fluid bed portion 15 is described below. The chemical formulas (1) and (2) of the above cause a reduction reaction and an oxidation reaction of gallium, and the collection part 16-1 has a fourth metal content higher than that of gallium in the first solid gallium compound. , The second solid gallium compound (gallium oxide), which is the second solid metal compound S1, is collected.
2GaN (solid) + CO 2 (gas) → Ga 2 O (gas) + N 2 (gas) + CO (gas) ...
・ (1)
Ga 2 O (gas) + O 2 (gas) → Ga 2 O 3 (solid) ... (2)

第1固体ガリウム化合物が還元されて気体ガリウム化合物が生成される反応では、化学式(1)に示すように、第1固体ガリウム化合物であるGaN、還元剤であるCO/CO混合気体に含まれる二酸化炭素が反応して、気体ガリウム化合物であるGaO、窒素、及び一酸化炭素が生成される。
また、気体ガリウム化合物が酸化されて第2固体ガリウム化合物が生成される反応では、化学式(2)に示すように、気体ガリウム化合物であるGaOと酸化剤である酸素とが反応して、第2固体ガリウム化合物であるGaが生成される。
In the reaction in which the first solid gallium compound is reduced to produce a gaseous gallium compound, as shown in the chemical formula (1), it is contained in the first solid gallium compound GaN and the reducing agent CO / CO 2 mixed gas. Carbon dioxide reacts to produce the gaseous gallium compounds Ga 2 O, nitrogen, and carbon monoxide.
Further, in the reaction in which the gaseous gallium compound is oxidized to produce the second solid gallium compound, as shown in the chemical formula (2), Ga 2 O, which is a gaseous gallium compound, reacts with oxygen, which is an oxidizing agent, and the reaction occurs. Ga 2 O 3 which is a second solid gallium compound is produced.

混合物Mに活性炭(C)を添加した場合、GaN(solid)と、活性炭(C)と、二酸化炭素(CO)及び酸素(O)のいずれかとの反応が上記反応と並行して進行し、気体ガリウム化合物であるGaOが生成される。しかし、固体である活性炭がGaNと接触する確率は低いことから、内管11a内で生じるガリウムの還元反応は、主としてCO/CO混合気体によるものと推察される。 When activated carbon (C) is added to the mixture M, the reaction between GaN (solid), activated carbon (C), and any of carbon dioxide (CO 2 ) and oxygen (O 2 ) proceeds in parallel with the above reaction. , Ga 2 O, which is a gaseous gallium compound, is produced. However, since the probability that the solid activated carbon comes into contact with GaN is low, it is presumed that the reduction reaction of gallium that occurs in the inner tube 11a is mainly due to the CO / CO 2 mixed gas.

第1固体ガリウム化合物が固体窒化ガリウムである場合、第1固体ガリウム化合物から気体ガリウム化合物を経て第2固体ガリウム化合物(固体酸化ガリウム)を得る工程では、第1固体ガリウム化合物の混合物Mを1000~1300℃の範囲で加熱するのが好ましい。また、ガリウム混合物における気体ガリウム化合物(GaO)の蒸気圧が最大値となるように、反応管11内温度及び酸素分圧、特に捕集部16-1の温度及び酸素分圧を調整するのが好ましい。すなわち、反応炉10は、加熱部12に加えて、反応管11内の酸素分圧を制御する酸素分圧制御部を更に有していてもよい。 When the first solid gallium compound is solid gallium nitride, in the step of obtaining the second solid gallium compound (solid gallium oxide) from the first solid gallium compound via the gaseous gallium compound, the mixture M of the first solid gallium compound is 1000 to 1000. It is preferable to heat in the range of 1300 ° C. Further, the temperature inside the reaction tube 11 and the oxygen partial pressure, particularly the temperature and the oxygen partial pressure of the collecting portion 16-1, are adjusted so that the vapor pressure of the gaseous gallium compound (Ga 2 O) in the gallium mixture becomes the maximum value. Is preferable. That is, the reaction furnace 10 may further have an oxygen partial pressure control unit that controls the oxygen partial pressure in the reaction tube 11 in addition to the heating unit 12.

図4は、1150℃において、図1の貴金属濃縮装置で濃縮されるガリウム種蒸気圧の酸素分圧依存性を説明するグラフである。同グラフにおいて、ガリウム種蒸気圧のうちGaO(g)の蒸気圧が約1×10Paで最大値となり、このときの酸素分圧は1×10-11Pa(図中のa位置)であることが分かる。そこで本実施形態では、GaO(g)の蒸気圧を用い、気体ガリウム化合物であるGaOの蒸気圧が大きくなるように、反応管11内の酸素分圧を1Pa(1×10Pa)以下に制御するのが好ましく、1×10-19Pa以上1×10-7Pa以下がより好ましい。また、1150℃においては、気体ガリウム化合物であるGaOの蒸気圧が最大値となるように、反応管11内の酸素分圧を1×10-11Paに調整するのが特に好ましい。なお、この酸素分圧の範囲は、温度によって異なり、熱化学データを用いた熱力学計算によって算出される。また、この場合、反応炉10は、反応管11内の酸素分圧を計測するための酸素検出部と、酸素検出部の検出結果に基づいて酸素含有ガス供給手段40における酸素含有ガスG1の流量を制御する制御部とを有していてもよい。このように、GaO(g)の蒸気圧の最大値に対応した酸素分圧を設定し、反応管11内の酸素分圧が上記酸素分圧となるように、反応炉11内の酸素分圧を制御するか或いは反応炉10内に当該酸素分圧を有する還元ガスG2を導入することにより、捕集部16-1で第2固体ガリウム化合物であるGaO(s)をより多く捕集することが可能となる。 FIG. 4 is a graph illustrating the oxygen partial pressure dependence of the gallium vapor pressure concentrated by the noble metal concentrator of FIG. 1 at 1150 ° C. In the graph, the vapor pressure of Ga 2 O (g) among the vapor pressures of gallium species reaches the maximum value at about 1 × 10 4 Pa, and the oxygen partial pressure at this time is 1 × 10 -11 Pa (position a in the figure). ). Therefore, in this embodiment, the vapor pressure of Ga 2 O (g) is used, and the oxygen partial pressure in the reaction tube 11 is set to 1 Pa (1 × 100) so that the vapor pressure of Ga 2 O , which is a gaseous gallium compound, becomes large. Pa) It is preferable to control it to 1 × 10 -19 Pa or more, and 1 × 10 -7 Pa or less is more preferable. Further, at 1150 ° C., it is particularly preferable to adjust the oxygen partial pressure in the reaction tube 11 to 1 × 10-11 Pa so that the vapor pressure of Ga 2 O, which is a gaseous gallium compound, becomes the maximum value. The range of this oxygen partial pressure differs depending on the temperature, and is calculated by thermodynamic calculation using thermochemical data. Further, in this case, the reaction furnace 10 has an oxygen detection unit for measuring the oxygen partial pressure in the reaction tube 11, and a flow rate of the oxygen-containing gas G1 in the oxygen-containing gas supply means 40 based on the detection result of the oxygen detection unit. It may have a control unit for controlling the above. In this way, the oxygen partial pressure corresponding to the maximum value of the vapor pressure of Ga 2 O (g) is set, and the oxygen in the reaction furnace 11 is set so that the oxygen partial pressure in the reaction tube 11 becomes the above oxygen partial pressure. By controlling the partial pressure or introducing the reducing gas G2 having the oxygen partial pressure into the reaction reactor 10, the collection unit 16-1 has a larger amount of Ga 2 O (s), which is a second solid gallium compound. It becomes possible to collect.

第1固体ガリウム化合物を含有する混合物Mの質量に対する、当該第1固体ガリウム化合物中のガリウム元素の質量の比を第3金属含有率α3、第2固体ガリウム化合物の質量に対する、当該第2固体ガリウム化合物中のガリウム元素の質量の比を第4金属含有率α4としたとき、第4金属含有率α4が第3金属含有率α3より高い。また、混合物Mに含まれる第1固体ガリウム化合物中のガリウムの質量をm3、捕集部16-1で捕集された第2固体ガリウム化合物中のガリウムの質量をm4としたとき、収率γ1(=m4/m3*100)は0.5%以上、好ましくは10%以上である。例えば、0.10gのGaN(s)を含む混合物から、0.0012gのGa(s)が捕集され、収率γ1は1.1%を達成している。 The ratio of the mass of the gallium element in the first solid gallium compound to the mass of the mixture M containing the first solid gallium compound is the third metal content α3, and the ratio of the second solid gallium to the mass of the second solid gallium compound. When the ratio of the mass of the gallium element in the compound is the fourth metal content α4, the fourth metal content α4 is higher than the third metal content α3. Further, when the mass of gallium in the first solid gallium compound contained in the mixture M is m3 and the mass of gallium in the second solid gallium compound collected by the collecting unit 16-1 is m4, the yield γ1 (= M4 / m3 * 100) is 0.5% or more, preferably 10% or more. For example, 0.0012 g of Ga 2 O 3 (s) was collected from a mixture containing 0.10 g of GaN (s), and the yield γ1 achieved 1.1%.

次いで、反応管11内での還元・酸化反応によって生じた副成ガスG3を、排出口17から貫通孔11e-1を通ってガス排出管60aに排出する。副成ガスG3は、上記反応式(1)で生成された窒素及び一酸化炭素に加え、上記反応式(2)で生成された第2固体ガリウム化合物であるGa(s)、並びに二酸化炭素を含んでいる。このGa(s)含有副成ガスG3が、ガス排出管60aを介して回収手段80に供給される。 Next, the by-product gas G3 generated by the reduction / oxidation reaction in the reaction tube 11 is discharged from the discharge port 17 through the through hole 11e-1 to the gas discharge pipe 60a. The by-product gas G3 includes, in addition to nitrogen and carbon monoxide produced by the reaction formula (1), Ga 2 O 3 (s), which is a second solid gallium compound produced by the reaction formula (2), and Contains carbon dioxide. The Ga 2 O 3 (s) -containing by-product gas G3 is supplied to the recovery means 80 via the gas discharge pipe 60a.

そして、回収手段80において(図3)、副成ガスG3は分離部81の内壁81aに沿って螺旋状に降下し、分離部81の下端81bに到達した後、分離部81の中心部を通って該分離部の上端81cに設けられた排出口81dから排出される。このとき、副成ガスG3に含まれるGa(s)を分離部81で遠心分離して、第2固体金属化合物S2として回収部82で回収する。また、回収手段80の排出口81dから排出された副成ガスG3を、ガス排出管80aを介して熱交換器50-1に供給する。 Then, in the recovery means 80 (FIG. 3), the by-product gas G3 spirally descends along the inner wall 81a of the separation portion 81, reaches the lower end 81b of the separation portion 81, and then passes through the center of the separation portion 81. It is discharged from the discharge port 81d provided at the upper end 81c of the separation portion. At this time, the Ga 2 O 3 (s) contained in the by-product gas G3 is centrifuged at the separation unit 81 and recovered as the second solid metal compound S2 at the recovery unit 82. Further, the by-product gas G3 discharged from the discharge port 81d of the recovery means 80 is supplied to the heat exchanger 50-1 via the gas discharge pipe 80a.

熱交換器50-1では(図1)、副成ガスG3を第2流路50-1bに導入し、第2流路50-1bを流れる副成ガスG3と、第1流路50-1aを流れる酸素含有ガスG1との熱エネルギー交換によって、当該副成ガスG3を冷却する。その後、熱交換器50-1で冷却された副成ガスG3を浄化手段90に供給し、副成ガスG3を浄化して浄化ガスG4とし、該浄化ガスG4を外部に排出する。 In the heat exchanger 50-1 (FIG. 1), the by-product gas G3 is introduced into the second flow path 50-1b, and the by-product gas G3 flowing through the second flow path 50-1b and the first flow path 50-1a The by-product gas G3 is cooled by exchanging heat energy with the oxygen-containing gas G1 flowing through the water. After that, the by-product gas G3 cooled by the heat exchanger 50-1 is supplied to the purification means 90, the by-product gas G3 is purified to obtain the purification gas G4, and the purification gas G4 is discharged to the outside.

上述のように、上記(1-1)における金属化合物濃縮方法では、第1固体ガリウム化合物(固体窒化ガリウム)を含有する混合物Mを、一酸化炭素を含む還元ガスG2を用いて所定温度且つ所定酸素分圧下で還元させることで、気体金属化合物であるGaOを分離し、これを酸化させて第2固体ガリウム化合物(固体酸化ガリウム)を捕集する。 As described above, in the method for concentrating a metal compound in (1-1) above, a mixture M containing a first solid gallium compound (solid gallium nitride) is heated to a predetermined temperature and a predetermined temperature using a reducing gas G2 containing carbon monoxide. By reducing under oxygen partial pressure, Ga 2 O, which is a gaseous metal compound, is separated and oxidized to collect a second solid gallium compound (solid gallium oxide).

(1-2)第1固体金属化合物が第1固体ガリウム化合物(固体酸化ガリウム)、第2固体金属化合物が第2固体ガリウム化合物(固体酸化ガリウム)である場合
この場合にも、上記(1-1)と同様の方法で固体酸化ガリウムを濃縮することができる。流動床部15では、以下の化学式(3),(4)によってガリウムの還元反応及び酸化反応が起こり、捕集部16-1で、第1固体ガリウム化合物におけるガリウムの第3含金属有率よりも高い第4金属含有率で第2固体ガリウム化合物が捕集される。
Ga(solid)+2CO(gas)→GaO(gas)+2CO(gas)・・・(3)
GaO(gas)+O(gas)→Ga(solid)・・・(4)
(1-2) When the first solid metal compound is the first solid gallium compound (solid gallium oxide) and the second solid metal compound is the second solid gallium compound (solid gallium oxide) Also in this case, the above (1-). Solid gallium oxide can be concentrated by the same method as in 1). In the fluidized bed section 15, gallium reduction reaction and oxidation reaction occur according to the following chemical formulas (3) and (4), and in the collection section 16-1, from the third metal content of gallium in the first solid gallium compound. The second solid gallium compound is collected with a high fourth metal content.
Ga 2 O 3 (solid) + 2CO (gas) → Ga 2 O (gas) + 2CO 2 (gas) ... (3)
Ga 2 O (gas) + O 2 (gas) → Ga 2 O 3 (solid) ... (4)

第1固体ガリウム化合物が還元されて気体ガリウム化合物が生成される反応では、化学式(3)に示すように、第1固体ガリウム化合物であるGa、及び還元剤である一酸化炭素が反応して、気体ガリウム化合物であるGaO、及び二酸化炭素が生成される。
また、気体ガリウム化合物が還元されて、第2固体ガリウム酸化物である固体酸化ガリウムが生成される反応では、化学式(4)に示すように、気体ガリウム化合物であるGaOと酸素が反応して、第2固体ガリウム化合物であるGaが生成される。
In the reaction in which the first solid gallium compound is reduced to produce a gaseous gallium compound, Ga 2 O 3 which is the first solid gallium compound and carbon monoxide which is a reducing agent react as shown in the chemical formula (3). As a result, Ga 2 O, which is a gaseous gallium compound, and carbon dioxide are produced.
Further, in the reaction in which the gaseous gallium compound is reduced to produce solid gallium oxide which is the second solid gallium oxide, as shown in the chemical formula (4), Ga 2 O which is the gaseous gallium compound reacts with oxygen. As a result, Ga 2 O 3 which is a second solid gallium compound is produced.

第1固体ガリウム化合物が上記の固体酸化ガリウムである場合、第1固体ガリウム化合物から気体ガリウム化合物を経て第2固体ガリウム化合物(固体酸化ガリウム)を得る工程では、第1固体ガリウム化合物の混合物を900℃以上に加熱するのが好ましい。また、ガリウム混合物における気体ガリウム化合物の蒸気圧が最大値となるように、捕集部16-1の温度及び酸素分圧を調整するのが好ましい。 When the first solid gallium compound is the above-mentioned solid gallium oxide, in the step of obtaining the second solid gallium compound (solid gallium oxide) from the first solid gallium compound via the gaseous gallium compound, 900 a mixture of the first solid gallium compounds is used. It is preferable to heat the temperature above ° C. Further, it is preferable to adjust the temperature and oxygen partial pressure of the collecting unit 16-1 so that the vapor pressure of the gaseous gallium compound in the gallium mixture becomes the maximum value.

このように、上記(1-2)における金属化合物濃縮方法では、第1固体ガリウム化合物(固体酸化ガリウム)を含有する混合物を、一酸化炭素を含む還元ガスG2を用いて所定温度且つ所定酸素分圧下で還元させることで、気体金属化合物であるGaOを分離し、これを酸化させて第2固体ガリウム化合物(固体酸化ガリウム)を捕集する。 As described above, in the method for concentrating the metal compound in (1-2) above, the mixture containing the first solid gallium compound (solid gallium oxide) is mixed with the reducing gas G2 containing carbon monoxide at a predetermined temperature and a predetermined oxygen content. By reducing under pressure, Ga 2 O, which is a gaseous metal compound, is separated and oxidized to collect a second solid gallium compound (solid gallium oxide).

(1-3)第1固体金属化合物が第1固体インジウム化合物(固体酸化インジウム)、第2固体金属化合物が第2固体インジウム化合物(固体酸化インジウム)である場合
この場合にも、上記(1-1)と同様の方法で固体酸化インジウムを濃縮することができる。流動床部15では、以下の化学式(5),(6)によってインジウムの還元反応及び酸化反応が起こり、捕集部16-1で、第1固体インジウム化合物におけるインジウムの第3含金属有率よりも高い第4金属含有率で第2固体インジウム化合物が捕集される。
In(solid)+2CO(gas)→InO(gas)+2CO(gas)・・・(5)
InO(gas)+O(gas)→In(solid)・・・(6)
(1-3) When the first solid metal compound is the first solid indium compound (solid indium oxide) and the second solid metal compound is the second solid indium compound (solid indium oxide) Also in this case, the above (1-). The solid indium oxide can be concentrated by the same method as in 1). In the fluidized bed portion 15, indium reduction reaction and oxidation reaction occur according to the following chemical formulas (5) and (6), and in the collection portion 16-1, from the third metal content of indium in the first solid indium compound. The second solid indium compound is collected with a high fourth metal content.
In 2 O 3 (solid) + 2CO (gas) → In 2 O (gas) + 2CO 2 (gas) ... (5)
In 2 O (gas) + O 2 (gas) → In 2 O 3 (solid) ... (6)

第1固体インジウム化合物が還元されて気体ガリウム化合物が生成される反応では、化学式(5)に示すように、第1固体インジウム化合物であるIn、及び還元剤である一酸化炭素が反応して、気体インジウム化合物であるInO、及び二酸化炭素が生成される。
また、気体インジウム化合物が還元されて、第2固体インジウム酸化物である固体酸化インジウムが生成される反応では、化学式(6)に示すように、気体インジウム化合物であるInOと酸素が反応して、第2固体インジウム化合物であるInが生成される。
In the reaction in which the first solid indium compound is reduced to produce a gaseous gallium compound, as shown in the chemical formula (5), In 2 O 3 which is the first solid indium compound and carbon monoxide which is a reducing agent react. As a result, In 2 O, which is a gaseous indium compound, and carbon dioxide are produced.
Further, in the reaction in which the gaseous indium compound is reduced to produce the solid indium oxide which is the second solid indium oxide, as shown in the chemical formula (6), the gaseous indium compound In 2 O reacts with oxygen. As a result, In 2 O 3 which is a second solid indium compound is produced.

第1固体インジウム化合物が固体酸化インジウムである場合、第1固体インジウム化合物から気体インジウム化合物を経て第2固体インジウム化合物(固体酸化ガリウム)を得る工程では、第1固体インジウム化合物の混合物を700℃以上に加熱するのが好ましい。また、インジウム混合物における気体インジウム化合物の蒸気圧が最大値となるように、捕集部16-1の温度及び酸素分圧を調整するのが好ましい。 When the first solid indium compound is solid indium oxide, in the step of obtaining the second solid indium compound (solid gallium oxide) from the first solid indium compound via the gaseous indium compound, the mixture of the first solid indium compound is heated at 700 ° C. or higher. It is preferable to heat to. Further, it is preferable to adjust the temperature and oxygen partial pressure of the collecting unit 16-1 so that the vapor pressure of the gaseous indium compound in the indium mixture becomes the maximum value.

このように、上記(1-3)における金属化合物濃縮方法では、第1固体インジウム化合物(固体酸化インジウム)を含有する混合物を、一酸化炭素を含む還元ガスG2を用いて所定温度且つ所定酸素分圧下で還元させることで、気体金属化合物であるInOを分離し、これを酸化させて第2固体インジウム化合物(固体酸化インジウム)を捕集する。 As described above, in the method for concentrating the metal compound in (1-3) above, the mixture containing the first solid indium compound (solid indium oxide) is mixed with the reducing gas G2 containing carbon monoxide at a predetermined temperature and a predetermined oxygen content. By reducing under pressure, In 2 O, which is a gaseous metal compound, is separated and oxidized to collect a second solid indium compound (solid indium oxide).

(1-4)第1固体金属化合物が第1固体ゲルマニウム化合物(固体酸化ゲルマニウム)、第2固体金属化合物が第2固体ゲルマニウム化合物(固体酸化ゲルマニウム)である場合
この場合にも、上記(1-1)と同様の方法で固体酸化ゲルマニウムを濃縮することができる。流動床部15では、以下の化学式(7),(8)によってゲルマニウムの還元反応及び酸化反応が起こり、捕集部16-1で、第1固体ゲルマニウム化合物におけるゲルマニウムの第3含金属有率よりも高い第4金属含有率で第2固体ゲルマニウム化合物が捕集される。
GeO(solid)+CO(gas)→GeO(gas)+CO(gas)・・・(7)
GeO(gas)+1/2*O(gas)→GeO(solid)・・・(8)
(1-4) When the 1st solid metal compound is the 1st solid germanium compound (solid germanium oxide) and the 2nd solid metal compound is the 2nd solid germanium compound (solid germanium oxide) The solid germanium oxide can be concentrated by the same method as in 1). In the fluid bed portion 15, a reduction reaction and an oxidation reaction of germanium occur according to the following chemical formulas (7) and (8), and in the collection portion 16-1, from the third metal content of germanium in the first solid germanium compound. The second solid germanium compound is collected with a high fourth metal content.
GeO 2 (solid) + CO (gas) → GeO (gas) + CO 2 (gas) ... (7)
GeO (gas) + 1/2 * O 2 (gas) → GeO 2 (solid) ... (8)

第1固体ゲルマニウム化合物が還元されて気体ゲルマニウム化合物が生成される反応では、化学式(7)に示すように、第1固体ゲルマニウム化合物であるGe、及び還元剤である一酸化炭素が反応して、気体ゲルマニウム化合物であるGeO、及び二酸化炭素が生成される。
また、気体ゲルマニウム化合物が還元されて、第2固体ゲルマニウム酸化物である固体酸化ゲルマニウムが生成される反応では、化学式(8)に示すように、気体ゲルマニウム化合物であるGeOと酸素が反応して、第2固体ゲルマニウム化合物であるGeが生成される。
In the reaction in which the first solid germanium compound is reduced to produce a gaseous germanium compound, as shown in the chemical formula (7), Ge 2 O 3 which is the first solid germanium compound and carbon monoxide which is a reducing agent react. As a result, Ge 2 O, which is a gaseous germanium compound, and carbon dioxide are produced.
Further, in the reaction in which the gaseous germanium compound is reduced to produce solid germanium oxide which is a second solid germanium oxide, as shown in the chemical formula (8), Ge 2 O which is a gaseous germanium compound reacts with oxygen. As a result, Ge 2 O 3 which is a second solid germanium compound is produced.

第1固体ゲルマニウム化合物が固体酸化ゲルマニウムである場合、第1固体ゲルマニウム化合物から気体ゲルマニウム化合物を経て第2固体ゲルマニウム化合物(固体酸化ゲルマニウム)を得る工程では、第1固体ゲルマニウム化合物の混合物を700℃以上に加熱するのが好ましい。また、ゲルマニウム混合物における気体ゲルマニウム化合物の蒸気圧が最大値となるように、捕集部16-1の温度及び酸素分圧を調整するのが好ましい。 When the first solid germanium compound is solid germanium oxide, in the step of obtaining the second solid germanium compound (solid germanium oxide) from the first solid germanium compound via the gaseous germanium compound, the mixture of the first solid germanium compound is 700 ° C. or higher. It is preferable to heat to. Further, it is preferable to adjust the temperature and oxygen partial pressure of the collecting unit 16-1 so that the vapor pressure of the gaseous germanium compound in the germanium mixture becomes the maximum value.

このように、上記(1-4)における金属化合物濃縮方法では、第1固体ゲルマニウム化合物(固体酸化ゲルマニウム)を含有する混合物を、一酸化炭素を含む還元ガスG2を用いて所定温度且つ所定酸素分圧下で還元させることで、気体金属化合物であるGeOを分離し、これを酸化させて第2固体ゲルマニウム化合物(固体酸化ゲルマニウム)を捕集する。 As described above, in the method for concentrating the metal compound in (1-4) above, the mixture containing the first solid germanium compound (solid germanium oxide) is mixed with the reducing gas G2 containing carbon monoxide at a predetermined temperature and a predetermined oxygen content. By reducing under pressure, Ge 2 O, which is a gaseous metal compound, is separated and oxidized to collect a second solid germanium compound (solid germanium oxide).

(1-5)第1固体金属化合物が第1固体テルル化合物(固体酸化テルル)、第2固体金属化合物が第2固体テルル化合物(固体酸化テルル)である場合
この場合にも、上記(1-1)と同様の方法で固体酸化テルルを濃縮することができる。流動床部15では、以下の化学式(9),(10)によってテルルの還元反応及び酸化反応が起こり、捕集部16-1で、第1固体テルル化合物におけるテルルの第3金属含有率よりも高い第4金属含有率で第2固体テルル化合物が捕集される。
2TeO(solid)+2CO(gas)→Te(gas)+2CO(gas)・・・(9)
Te(gas)+O(gas)→Te(solid)・・・(10)
(1-5) When the first solid metal compound is the first solid tellurium compound (solid tellurium oxide) and the second solid metal compound is the second solid tellurium compound (solid tellurium oxide) Also in this case, the above (1-5). The solid tellurium oxide can be concentrated by the same method as in 1). In the fluidized bed portion 15, a reduction reaction and an oxidation reaction of tellurium occur according to the following chemical formulas (9) and (10), and in the collection portion 16-1, the content of the tertiary metal of tellurium in the first solid tellurium compound is higher than that of the tertiary metal content of tellurium. The second solid tellurium compound is collected with a high fourth metal content.
2TeO 2 (solid) + 2CO (gas) → Te 2 O 2 (gas) + 2CO 2 (gas) ... (9)
Te 2 O 2 (gas) + O 2 (gas) → Te 2 O 3 (solid) ... (10)

第1固体テルル化合物が還元されて気体テルル化合物が生成される反応では、化学式(9)に示すように、第1固体テルル化合物であるTeO、及び還元剤である一酸化炭素が反応して、気体テルル化合物であるTe、及び二酸化炭素が生成される。
また、気体テルル化合物が還元されて、第2固体テルル酸化物である固体酸化テルルが生成される反応では、化学式(10)に示すように、気体テルル化合物であるTeと酸素が反応して、第2固体テルル化合物であるTeが生成される。
In the reaction in which the first solid tellurium compound is reduced to produce a gaseous tellurium compound, as shown in the chemical formula (9), TeO 2 which is the first solid tellurium compound and carbon monoxide which is a reducing agent react with each other. , The gaseous tellurium compound Te 2 O 2 , and carbon dioxide are produced.
Further, in the reaction in which the gaseous tellurium compound is reduced to produce the solid tellurium oxide which is the second solid tellurium oxide, as shown in the chemical formula (10), the gaseous tellurium compound Te 2 O 2 reacts with oxygen. Then, Te 2 O 3 which is a second solid tellurium compound is produced.

第1固体テルル化合物が固体酸化テルルである場合、第1固体テルル化合物から気体テルル化合物を経て第2固体テルル化合物(固体酸化テルル)を得る工程では、第1固体テルル化合物の混合物を200℃以上に加熱するのが好ましい。また、混合物における気体テルル化合物の蒸気圧が最大値となるように、捕集部16-1の温度及び酸素分圧を調整するのが好ましい。 When the first solid tellurium compound is solid tellurium oxide, in the step of obtaining the second solid tellurium compound (solid tellurium oxide) from the first solid tellurium compound via the gaseous tellurium compound, the mixture of the first solid tellurium compound is heated to 200 ° C. or higher. It is preferable to heat to. Further, it is preferable to adjust the temperature and oxygen partial pressure of the collecting unit 16-1 so that the vapor pressure of the gaseous tellurium compound in the mixture becomes the maximum value.

このように、上記(1-5)における金属化合物濃縮方法では、第1固体テルル化合物(固体酸化テルル)を含有する混合物を、一酸化炭素を含む還元ガスG2を用いて所定温度且つ所定酸素分圧下で還元させることで、気体金属化合物であるTeを分離し、これを酸化させて第2固体テルル化合物(固体酸化ガリウム)を捕集する。 As described above, in the method for concentrating the metal compound in (1-5) above, the mixture containing the first solid tellurium compound (solid tellurium oxide) is mixed with the reducing gas G2 containing carbon monoxide at a predetermined temperature and a predetermined oxygen content. By reducing under pressure, Te 2 O 2 which is a gaseous metal compound is separated and oxidized to collect a second solid tellurium compound (solid gallium oxide).

(1-6)第1固体金属化合物が第1固体セシウム化合物(固体酸化セシウム)、第2固体金属化合物が第2固体セシウム化合物(固体酸化セシウム)である場合
この場合にも、上記(1-1)と同様の方法で固体酸化セシウムを濃縮することができる。流動床部15では、以下の化学式(11),(12)によってセシウムの還元反応及び酸化反応が起こり、捕集部16-1で、第1固体セシウム化合物におけるセシウムの第3金属含有率よりも高い第4金属含有率で第2固体セシウム化合物が捕集される。
Cs(solid)+2CO(gas)→CsO(gas)+2CO(gas)・・・(11)
CsO(gas)+O(gas)→Cs(solid)・・・(12)
(1-6) When the first solid metal compound is the first solid cesium compound (solid cesium oxide) and the second solid metal compound is the second solid cesium compound (solid cesium oxide) In this case as well, the above (1-6) Solid cesium monoxide can be concentrated in the same manner as in 1). In the fluidized bed portion 15, a reduction reaction and an oxidation reaction of cesium occur according to the following chemical formulas (11) and (12), and in the collection portion 16-1, the content of the third metal of cesium in the first solid cesium compound is higher than that of the third metal content of cesium. The second solid cesium compound is collected with a high fourth metal content.
Cs 2 O 3 (solid) + 2CO (gas) → Cs 2 O (gas) + 2CO 2 (gas) ... (11)
Cs 2 O (gas) + O 2 (gas) → Cs 2 O 3 (solid) ... (12)

第1固体セシウム化合物が還元されて気体セシウム化合物が生成される反応では、化学式(11)に示すように、第1固体セシウム化合物であるCs、及び還元剤である一酸化炭素が反応して、気体セシウム化合物であるCsO、及び二酸化炭素が生成される。
また、気体セシウム化合物が還元されて、第2固体セシウム酸化物である固体酸化セシウムが生成される反応では、化学式(12)に示すように、気体セシウム化合物であるCsOと酸素が反応して、第2固体セシウム化合物であるCsが生成される。
In the reaction in which the first solid cesium compound is reduced to produce a gaseous cesium compound, as shown in the chemical formula (11), Cs 2 O 3 which is the first solid cesium compound and carbon monoxide which is a reducing agent react. As a result, Cs 2 O, which is a gaseous cesium compound, and carbon dioxide are produced.
Further, in the reaction in which the gaseous cesium compound is reduced to produce solid cesium oxide which is a second solid cesium oxide, as shown in the chemical formula (12), Cs 2 O which is a gaseous cesium compound reacts with oxygen. As a result, Cs 2 O 3 , which is a second solid cesium compound, is produced.

第1固体セシウム化合物が固体酸化セシウムである場合、第1固体セシウム化合物から気体セシウム化合物を経て第2固体セシウム化合物(固体酸化セシウム)を得る工程では、第1固体セシウム化合物の混合物を室温以上に加熱するのが好ましい。また、セシウム混合物における気体セシウム化合物の蒸気圧が最大値となるように、捕集部16-1の温度及び酸素分圧を調整するのが好ましい。 When the first solid cesium compound is solid cesium oxide, in the step of obtaining the second solid cesium compound (solid cesium oxide) from the first solid cesium compound via the gaseous cesium compound, the mixture of the first solid cesium compound is brought to room temperature or higher. It is preferable to heat it. Further, it is preferable to adjust the temperature and oxygen partial pressure of the collecting unit 16-1 so that the vapor pressure of the gaseous cesium compound in the cesium mixture becomes the maximum value.

このように、上記(1-6)における金属化合物濃縮方法では、第1固体セシウム化合物(固体酸化セシウム)を含有する混合物を、一酸化炭素を含む還元ガスG2を用いて所定温度且つ所定酸素分圧下で還元させることで、気体金属化合物であるCsOを分離し、これを酸化させて第2固体セシウム化合物(固体酸化セシウム)を捕集する。 As described above, in the method for concentrating the metal compound in (1-6) above, the mixture containing the first solid cesium compound (solid cesium oxide) is mixed with the reducing gas G2 containing carbon monoxide at a predetermined temperature and a predetermined oxygen content. By reducing under pressure, Cs 2 O, which is a gaseous metal compound, is separated and oxidized to collect a second solid cesium compound (solid cesium oxide).

<反応炉における各種パラメータと収率γ1との関係>
次に、反応炉における各種パラメータと第2固体化合物の収率γ1との関係を、図5~図10を用いて説明する。図5~図8では、第1固体化合物が固体窒化ガリウム、第2固体化合物が固体酸化ガリウム(上記(1-1))である場合を例に挙げて説明する。
<Relationship between various parameters in the reactor and yield γ1>
Next, the relationship between various parameters in the reactor and the yield γ1 of the second solid compound will be described with reference to FIGS. 5 to 10. In FIGS. 5 to 8, the case where the first solid compound is solid gallium nitride and the second solid compound is solid gallium oxide ((1-1) above) will be described as an example.

上記反応炉の保持部に窒化ガリウム(GaN)25mg及び酸化アルミニウム(Al)25mgを投入し、図5に示すように、巻回されたPt線からなる捕集部を反応炉の上方から挿入し、反応炉の上方から当該反応炉の高さ方向中心位置付近に亘ってφ0.3mmのPt線を設置した。そして、予備加熱炉の温度600℃、還元ガス生成手段の温度700℃、反応炉の還元・酸化反応時における炉内温度(本実施形態では、噴出部温度)1125℃~1200℃、予備加熱炉及び還元ガス生成手段に通じる窒素ガス(50ppm以下の不純物酸素を含む)の流量を0.2L/min~0.25L/minとし、Pt線に捕集された固体酸化ガリウム(Ga)を採取し、その収率γ1を上記式で算出した。このとき、反応炉の貫通孔上端部を基準として、高さ12.0cm~15.0cmの範囲内で上記捕集部の位置を変え、各高さhの位置で捕集された固体酸化ガリウムの収率γ1を算出した。なお、本発明における窒素ガスは、本濃縮装置への供給前では還元ガスではなくむしろ酸化ガスであり、濃縮装置への導入後に還元ガス生成手段において還元ガスに変わる。 25 mg of gallium nitride (GaN) and 25 mg of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) were charged into the holding portion of the above reactor, and as shown in FIG. 5, a collector composed of wound Pt wire was placed above the reactor. A Pt wire having a diameter of 0.3 mm was installed from above the reactor to the vicinity of the center position in the height direction of the reactor. Then, the temperature of the preheating furnace is 600 ° C., the temperature of the reducing gas generating means is 700 ° C., the temperature inside the reactor during the reduction / oxidation reaction of the reaction furnace (in this embodiment, the temperature of the ejection part) is 1125 ° C. to 1200 ° C., the preheating furnace. The flow rate of nitrogen gas (including impurity oxygen of 50 ppm or less) passing through the reducing gas generating means is set to 0.2 L / min to 0.25 L / min, and solid gallium oxide (Ga 2 O 3 ) collected by Pt wire is used. Was collected, and the yield γ1 was calculated by the above formula. At this time, the position of the collecting portion is changed within the range of 12.0 cm to 15.0 cm in height with reference to the upper end of the through hole of the reactor, and the solid gallium oxide collected at each height h is obtained. Yield γ1 was calculated. The nitrogen gas in the present invention is not a reducing gas but rather an oxidizing gas before being supplied to the concentrating device, and is changed to a reducing gas in the reducing gas generating means after being introduced into the concentrating device.

この結果、図6に示すように、GaN-Al系での固体酸化ガリウムの収率γ1は、捕集部の高さによって異なり、特に、高さhが12.5cm~13.4cmであるときに収率γ1が19%以上となり、高さhが13.0cmであるときに、固体酸化ガリウムの収率γ1がピーク値である27%となることが分かる。よって、GaN-Al系では、捕集部の高さを最適化することで、固体酸化ガリウムの収率γ1を向上することができると推察される。 As a result, as shown in FIG. 6, the yield γ1 of solid gallium oxide in the GaN - Al2O3 system varies depending on the height of the collecting portion, and in particular, the height h is 12.5 cm to 13.4 cm. It can be seen that when the yield γ1 is 19% or more and the height h is 13.0 cm, the yield γ1 of the solid gallium oxide is 27%, which is the peak value. Therefore, in the GaN - Al 2 O3 system, it is presumed that the yield γ1 of solid gallium oxide can be improved by optimizing the height of the collecting portion.

また、炉内温度(噴出部温度)を一定としたときの反応管内の高さ方向に沿う温度分布を図7に示す。図7に示すように、噴出部、すなわち貫通孔上端部の温度が1250℃である場合、高さ2~3cmの領域での管内温度は、噴出部の温度よりも若干高いものの、高さ3cmを超え10cm以下の領域での管内温度は高さに伴って徐々に下がり、高さ10cm以上の領域での管内温度はほぼリニアに下がっている。そして、図6において収率γ1のピーク値である27%である高さ(h=13.0cm)での管内温度は、およそ850℃であることが分かる。よって、反応管内の温度分布と高さhには相関関係があり、捕集部の温度の最適化によって固体酸化ガリウムの収率γ1を向上することができると推察される。 Further, FIG. 7 shows the temperature distribution along the height direction in the reaction tube when the temperature inside the furnace (temperature at the ejection portion) is constant. As shown in FIG. 7, when the temperature of the ejection portion, that is, the upper end of the through hole is 1250 ° C., the temperature inside the pipe in the region having a height of 2 to 3 cm is slightly higher than the temperature of the ejection portion, but the height is 3 cm. The temperature inside the pipe in the region of more than 10 cm and 10 cm or less gradually decreases with height, and the temperature in the pipe in the region of 10 cm or more in height decreases almost linearly. Then, in FIG. 6, it can be seen that the temperature inside the tube at a height (h = 13.0 cm) of 27%, which is the peak value of the yield γ1, is about 850 ° C. Therefore, there is a correlation between the temperature distribution in the reaction tube and the height h, and it is presumed that the yield γ1 of solid gallium oxide can be improved by optimizing the temperature of the collecting portion.

次に、反応炉の炉内温度1150℃で一定とし、窒素ガス流量を0.18L/min~0.23L/minの範囲内で変化させたこと以外は図6の場合と同様とし、各窒素ガス流量における固体酸化ガリウムの収率γ1を算出した。
この結果、図8に示すように、窒素ガス流量の増加に伴って収率γ1が向上し、特に窒素ガス流量が0.2L/min以上であるときに収率γ1が20%以上となることが分かる。尚、窒素ガス流量が0.23L/min以上であると窒化ガリウムが飛散してしまうことから、0.23L/minが本貴金属濃縮装置における限界流量である。よって、炉内温度(反応温度)を一定とした場合、窒素ガス流量を限界流量以下の範囲で増加させることで、固体酸化ガリウムの収率γ1を向上することができる。
Next, the same as in the case of FIG. 6 except that the temperature inside the reactor was kept constant at 1150 ° C. and the nitrogen gas flow rate was changed within the range of 0.18 L / min to 0.23 L / min, and each nitrogen was used. The yield γ1 of solid gallium oxide at the gas flow rate was calculated.
As a result, as shown in FIG. 8, the yield γ1 improves as the nitrogen gas flow rate increases, and the yield γ1 becomes 20% or more particularly when the nitrogen gas flow rate is 0.2 L / min or more. I understand. Since gallium nitride scatters when the nitrogen gas flow rate is 0.23 L / min or more, 0.23 L / min is the limit flow rate in this precious metal concentrator. Therefore, when the temperature inside the furnace (reaction temperature) is constant, the yield γ1 of solid gallium oxide can be improved by increasing the nitrogen gas flow rate in the range of the limit flow rate or less.

次いで、反応炉の炉内温度を1125℃~1200℃の範囲内で変化させ、窒素ガス流量を0.23L/minとしたこと以外は図6の場合と同様とし、各炉内温度における固体酸化ガリウムの収率γ1を算出した。
この結果、図9に示すように、GaN-Al系での固体酸化ガリウムの収率γ1は、反応炉の炉内温度によって異なり、特に、炉内温度が1125℃~1200℃であるときに収率γ1が20%以上、炉内温度が1140℃~1184℃であるときに収率γ1が35%以上となり、炉内温度が1150℃であるときに、収率γ1がピーク値である38%となることが分かる。炉内温度が1150℃を超えると収率γ1が下がったのは、捕集部近傍の温度が、固体酸化ガリウムの析出温度よりも高く、固体酸化ガリウム析出に適した温度範囲外であったためと推察される。よって、窒素ガス流量を一定とした場合、還元・酸化反応時における炉内温度を最適化することで固体酸化ガリウムの収率γ1を向上することができると推察される。
Next, the same as in the case of FIG. 6 except that the temperature inside the reactor was changed in the range of 1125 ° C to 1200 ° C and the nitrogen gas flow rate was 0.23 L / min, and solid oxidation at each furnace temperature was performed. The yield γ1 of gallium was calculated.
As a result, as shown in FIG. 9, the yield γ1 of the solid gallium oxide in the GaN - Al2O3 system varies depending on the temperature inside the reactor, and in particular, the temperature inside the reactor is 1125 ° C to 1200 ° C. Sometimes the yield γ1 is 20% or more, the yield γ1 is 35% or more when the furnace temperature is 1140 ° C to 1184 ° C, and the yield γ1 is the peak value when the furnace temperature is 1150 ° C. It turns out that it is 38%. The yield γ1 decreased when the temperature inside the furnace exceeded 1150 ° C. because the temperature near the collection site was higher than the precipitation temperature of solid gallium oxide and was outside the temperature range suitable for precipitation of solid gallium oxide. Inferred. Therefore, when the nitrogen gas flow rate is constant, it is presumed that the yield γ1 of solid gallium oxide can be improved by optimizing the temperature inside the furnace during the reduction / oxidation reaction.

そこで、炉内温度(噴出部温度)を一定としたときの捕集部の温度と固体酸化ガリウムの収率γ1との関係を求めた。この結果、図10に示すように、炉内温度を1150℃で一定としたとき、捕集部の温度が850℃付近で固体酸化ガリウムの収率γ1がピーク値である27%を示した。捕集部の温度が850℃未満の範囲で収率γ1が温度上昇に伴って増大しているのは、温度上昇と共に捕集部近傍でより良好な気流が形成されるためと推察される。また、捕集部の温度が850℃を超える範囲で収率γ1が温度上昇に伴って低下しているのは、(1)捕集部近傍で生じる上昇気流が温度上昇と共に増大することから、捕集部近傍の温度が固体酸化ガリウムの析出適正温度まで下がっておらず、また、(2)捕集部近傍で生じる上昇気流が当該捕集部の螺旋構造の下面に衝突することによって乱れ、捕集部に析出した固体酸化ガリウムの剥離、飛散等が生じて、析出量が減少するためと推察される。 Therefore, the relationship between the temperature of the collecting part and the yield γ1 of the solid gallium oxide when the temperature inside the furnace (the temperature of the ejection part) was constant was obtained. As a result, as shown in FIG. 10, when the temperature inside the furnace was kept constant at 1150 ° C., the yield of solid gallium oxide γ1 showed a peak value of 27% when the temperature of the collecting portion was around 850 ° C. It is presumed that the reason why the yield γ1 increases with the temperature rise in the range where the temperature of the collecting part is less than 850 ° C. is that a better air flow is formed in the vicinity of the collecting part with the temperature rise. Further, the reason why the yield γ1 decreases with the temperature rise in the range where the temperature of the collecting part exceeds 850 ° C. is because (1) the updraft generated in the vicinity of the collecting part increases with the temperature rise. The temperature near the collection part has not dropped to the proper temperature for precipitation of solid gallium oxide, and (2) the updraft generated near the collection part is disturbed by colliding with the lower surface of the spiral structure of the collection part. It is presumed that the solid gallium oxide deposited on the collection part is peeled off, scattered, etc., and the amount of precipitation decreases.

したがって、捕集部の温度、炉内温度分布及び収率γ1には相関関係があり、捕集部の温度を最適化することで固体酸化ガリウムの収率γ1を向上することが確認された。 Therefore, it was confirmed that there is a correlation between the temperature of the collecting part, the temperature distribution in the furnace, and the yield γ1, and that the yield γ1 of the solid gallium oxide is improved by optimizing the temperature of the collecting part.

上述したように、本実施形態によれば、金、銀及び銅からなる群から選択された1種又は複数種の貴金属を第1金属含有率で含有する第1固体貴金属の混合物中の上記第1固体貴金属を気化して気体貴金属とし、次いで、上記気体貴金属を固体化して第2固体貴金属として該第2固体貴金属を上記第1金属含有率よりも高い第2金属含有率で捕集するので、上記群から選択された貴金属を濃縮して捕集することができ、また、濃縮の際に廃液が生じず、環境負荷が小さく、更には煩雑な廃液処理を要しない。また、廃液処理用の構成を有さない簡単な装置構成で上記金属を濃縮することができ、実用化に適した貴金属濃縮装置1を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, the above-mentioned first in a mixture of first solid noble metals containing one or more kinds of noble metals selected from the group consisting of gold, silver and copper at a first metal content. 1 The solid noble metal is vaporized to be a gaseous noble metal, and then the gaseous noble metal is solidified to be a second solid noble metal, and the second solid noble metal is collected at a second metal content higher than the first metal content. The precious metal selected from the above group can be concentrated and collected, no waste liquid is generated during concentration, the environmental load is small, and complicated waste liquid treatment is not required. In addition, the metal can be concentrated with a simple device configuration that does not have a structure for waste liquid treatment, and a precious metal concentrating device 1 suitable for practical use can be provided.

図11は、図2の反応炉の第1変形例を示す断面図である。図11の反応炉は図2の反応炉と基本的に同じであるので、重複する説明を省略し、以下に異なる部分を説明する。図11の反応炉は、捕集部16-1に加えて、他の捕集部を有している点で図2の反応炉10と異なる。
同図において、反応炉10Aは、流動床部15の上部に配置され且つ内管11aの上部に載置された蓋部21を備えている。蓋部21は、すり鉢形状を有するセラミック製の部材であり、底部21aと、側壁部21bと、底部21aに設けられた貫通孔21cとを有している。蓋部21は、アルミニウム、マグネシウム、ジルコニアなどの酸化物を主成分とするセラミックからなる。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a first modification of the reactor of FIG. Since the reactor of FIG. 11 is basically the same as the reactor of FIG. 2, overlapping description will be omitted, and different parts will be described below. The reactor 10 of FIG. 11 differs from the reactor 10 of FIG. 2 in that it has another collection unit in addition to the collection unit 16-1.
In the figure, the reaction furnace 10A includes a lid portion 21 arranged on the upper portion of the fluidized bed portion 15 and mounted on the upper portion of the inner pipe 11a. The lid portion 21 is a ceramic member having a mortar shape, and has a bottom portion 21a, a side wall portion 21b, and a through hole 21c provided in the bottom portion 21a. The lid portion 21 is made of a ceramic containing an oxide such as aluminum, magnesium, or zirconia as a main component.

反応炉10Aは、流動床部15に位置し且つ第2固体金属化合物を捕集する捕集部16-2を有する。本変形例では、捕集部16-2は、蓋部21で構成される天井壁である。具体的には、捕集部16-2は、蓋部21における底部21aの下面21d又は上面21eである。捕集部16-2は、上記気体貴金属が固体化することで得られる第2固体貴金属を、第1金属含有率よりも高い第2金属含有率で捕集する。また、上記気体金属化合物が酸化することで得られる第2固体金属化合物S3,S4を、第3金属含有率よりも高い第4金属含有率で捕集することができる。 The reactor 10A is located in the fluidized bed section 15 and has a collection section 16-2 for collecting the second solid metal compound. In this modification, the collecting portion 16-2 is a ceiling wall composed of the lid portion 21. Specifically, the collecting portion 16-2 is the lower surface 21d or the upper surface 21e of the bottom portion 21a of the lid portion 21. The collecting unit 16-2 collects the second solid noble metal obtained by solidifying the gaseous noble metal with a second metal content higher than that of the first metal content. Further, the second solid metal compounds S3 and S4 obtained by oxidizing the gaseous metal compound can be collected at a fourth metal content higher than that of the third metal content.

流動床部15では、気体貴金属の固体化によって第2固体貴金属に変化し、この固体化反応により、底部21aの下面21dに第2固体貴金属が付着する。また、上述のようにレアメタルの気体金属化合物が酸化反応によって第2固体金属化合物に変化し、この酸化反応により、底部21aの下面21dに第2固体金属化合物S3が付着させることができる。 The fluidized bed portion 15 changes to a second solid noble metal due to the solidification of the gaseous noble metal, and the second solid noble metal adheres to the lower surface 21d of the bottom portion 21a by this solidification reaction. Further, as described above, the gas metal compound of the rare metal is changed to the second solid metal compound by the oxidation reaction, and the second solid metal compound S3 can be attached to the lower surface 21d of the bottom portion 21a by this oxidation reaction.

また、流動床部15から貫通孔21cを通って底部21aの上面21e近傍に供給された気体貴金属が第2固体貴金属に変化し、上面21eに第2固体貴金属が付着する。このとき、流動床部15から貫通孔21cを通って底部21aの上面21e近傍に供給された気体金属化合物が第2固体金属化合物S4に変化し、上面21eに第2固体金属化合物S4が付着させることもできる。これにより、捕集部16-2で第2固体貴金属が捕集され、加えて、第2固体金属化合物S3,S4が捕集される。 Further, the gaseous noble metal supplied from the fluidized bed portion 15 through the through hole 21c to the vicinity of the upper surface 21e of the bottom portion 21a changes to the second solid noble metal, and the second solid noble metal adheres to the upper surface 21e. At this time, the gaseous metal compound supplied from the fluidized floor portion 15 through the through hole 21c to the vicinity of the upper surface 21e of the bottom portion 21a changes to the second solid metal compound S4, and the second solid metal compound S4 adheres to the upper surface 21e. You can also do it. As a result, the second solid noble metal is collected by the collecting unit 16-2, and in addition, the second solid metal compounds S3 and S4 are collected.

混合物Mに含まれる第1固体ガリウム化合物中のガリウムの質量をm1、捕集部16-1で捕集された第2固体金属化合物S1中のガリウムの質量をm2、捕集部16-2で捕集された第2固体金属化合物S3,S4中のガリウムの合計質量をm3としたとき、収率γ2{=(m2+m3)/m1*100}は、1.0%を超え、好ましくは1.5%を超える。したがって、流動床部15において、隔壁となる捕集部16-2を更に設けることにより、捕集部16-1,16-2の双方で第2固体金属化合物をより多く捕集することが可能となる。 The mass of gallium in the first solid gallium compound contained in the mixture M is m1, the mass of gallium in the second solid metal compound S1 collected by the collecting unit 16-1 is m2, and the mass of gallium in the collecting unit 16-2 is m2. When the total mass of gallium in the collected second solid metal compounds S3 and S4 is m3, the yield γ2 {= (m2 + m3) / m1 * 100} exceeds 1.0%, preferably 1. Over 5%. Therefore, by further providing the collecting portion 16-2 as a partition wall in the fluidized bed portion 15, it is possible to collect a larger amount of the second solid metal compound in both the collecting portions 16-1 and 16-2. Will be.

図12は、図2の反応炉の第2変形例を示す断面図である。図12の反応炉は図2の反応炉と基本的に同じであるので、重複する説明を省略し、異なる部分を以下に説明する。図12の反応炉は、捕集部16-1に加えて、他の捕集部を有している点で図2の反応炉10と異なる。
同図において、反応炉10Bは、流動床部15に位置し、第2固体金属化合物を捕集する捕集部16-3を有する。本変形例では、捕集部16-3は、反応管11の内部空間内に保持され且つ第2固体金属化合物からなる種結晶材料22である。種結晶材料22は、閉塞部11eに取り付けられた線材23によって流動床部15内に吊り下げた状態で保持されている。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a second modification of the reactor of FIG. Since the reactor of FIG. 12 is basically the same as the reactor of FIG. 2, overlapping description will be omitted, and different parts will be described below. The reactor 10 of FIG. 12 differs from the reactor 10 of FIG. 2 in that it has another collection unit in addition to the collection unit 16-1.
In the figure, the reaction furnace 10B is located in the fluidized bed portion 15 and has a collecting portion 16-3 for collecting the second solid metal compound. In this modification, the collection unit 16-3 is a seed crystal material 22 held in the internal space of the reaction tube 11 and made of a second solid metal compound. The seed crystal material 22 is held in a state of being suspended in the fluidized bed portion 15 by the wire rod 23 attached to the closed portion 11e.

捕集部16-3は、上記気体金属化合物が酸化することで得られる第2固体金属化合物S5を、第1金属含有率よりも高い第2金属含有率で捕集することができる。流動床部15では、上述のように、気体貴金属の固体化によって第2固体貴金属に変化し、この固体化反応により、管状部11a-1の内周面(11a-2)(図2参照)に第2固体貴金属が付着する。このとき、上述のようにレアメタルの気体金属化合物が酸化反応によって第2固体金属化合物に変化し、この酸化反応により、種結晶材料22に第2固体金属化合物S5が付着させることができる。これにより、捕集部16-3で第2固体金属化合物S5が捕集される。 The collecting unit 16-3 can collect the second solid metal compound S5 obtained by oxidizing the gaseous metal compound with a second metal content higher than that of the first metal content. As described above, the fluidized bed portion 15 changes to a second solid noble metal due to the solidification of the gaseous noble metal, and the solidification reaction causes the inner peripheral surface (11a-2) of the tubular portion 11a-1 (see FIG. 2). A second solid noble metal adheres to the surface. At this time, as described above, the gas metal compound of the rare metal is changed to the second solid metal compound by the oxidation reaction, and the second solid metal compound S5 can be attached to the seed crystal material 22 by this oxidation reaction. As a result, the second solid metal compound S5 is collected by the collection unit 16-3.

混合物Mに含まれる第1固体ガリウム化合物中のガリウムの質量をm1、捕集部16-1で捕集された第2固体金属化合物S1中のガリウムの質量をm2、捕集部16-3で捕集された第2固体金属化合物S5中のガリウムの質量をm4としたとき、収率γ3{=(m2+m4)/m1*100}は、2.1%以上である。したがって、流動床部15において、種結晶からなる捕集部16-3を更に設けることにより、捕集部16-1,16-3の双方で第2固体金属化合物をより多く捕集することが可能となる。 The mass of gallium in the first solid gallium compound contained in the mixture M is m1, the mass of gallium in the second solid metal compound S1 collected by the collecting unit 16-1 is m2, and the mass of gallium in the collecting unit 16-3 is m2. When the mass of gallium in the collected second solid metal compound S5 is m4, the yield γ3 {= (m2 + m4) / m1 * 100} is 2.1% or more. Therefore, by further providing the collecting section 16-3 made of seed crystals in the fluidized bed section 15, more of the second solid metal compound can be collected by both the collecting sections 16-1 and 16-3. It will be possible.

<貴金属濃縮装置の他の実施形態>
図13は、本発明の第2実施形態に係る貴金属濃縮装置の構成を概略的に示す図である。
図13の貴金属濃縮装置1Aは、図1の貴金属濃縮装置1と基本的に同じであり、予備加熱炉50-2を有していない点で図1の貴金属濃縮装置と異なる。すなわち、図1の予備加熱炉50-2は、熱交換器50-1から供給された酸素含有ガスG1を所定温度まで加熱するが、酸素含有ガスG1を熱交換器50-1によって所定温度まで加熱することが可能な場合には、予備加熱炉50-2を備えなくてもよい。これにより、更に簡単な装置構成とすることができ、実用化により適した貴金属濃縮装置を提供することができる。
<Other Embodiments of Precious Metal Concentrator>
FIG. 13 is a diagram schematically showing the configuration of the precious metal concentrator according to the second embodiment of the present invention.
The noble metal concentrator 1A of FIG. 13 is basically the same as the noble metal concentrator 1 of FIG. 1, and differs from the noble metal concentrator of FIG. 1 in that it does not have a preheating furnace 50-2. That is, the preheating furnace 50-2 of FIG. 1 heats the oxygen-containing gas G1 supplied from the heat exchanger 50-1 to a predetermined temperature, but the oxygen-containing gas G1 is heated to a predetermined temperature by the heat exchanger 50-1. If it is possible to heat, it is not necessary to provide a preheating furnace 50-2. Thereby, the device configuration can be further simplified, and a precious metal concentrator more suitable for practical use can be provided.

また、貴金属濃縮装置1Aは、ガス排出手段60に設けられ、反応炉10内を減圧する減圧手段91を更に備えてもよい。減圧手段91は、例えばガス排出管60aに取り付けられるファンであり、反応炉10よりも下流であって回収手段80の上流に配置される。副成ガスG3が高温である場合、反応炉10の下流であって減圧手段91の上流に副成ガスG3を冷却する冷却手段を設けてもよい。これにより、反応管11の管内圧力が通常時の管内圧力よりも低くなり、流動床部15におけるレアメタルの還元反応を通常時よりも低い温度で行うことができ、省エネルギー化を図ることができる。 Further, the precious metal concentrator 1A may be further provided with a depressurizing means 91 which is provided in the gas discharging means 60 and depressurizes the inside of the reaction furnace 10. The depressurizing means 91 is, for example, a fan attached to the gas discharge pipe 60a, and is arranged downstream of the reactor 10 and upstream of the recovery means 80. When the by-product gas G3 has a high temperature, a cooling means for cooling the by-product gas G3 may be provided downstream of the reactor 10 and upstream of the decompression means 91. As a result, the pressure inside the reaction tube 11 becomes lower than the normal pressure inside the tube, and the reduction reaction of the rare metal in the fluidized bed portion 15 can be performed at a temperature lower than the normal time, and energy saving can be achieved.

図14は、本発明の第3実施形態に係る貴金属濃縮装置の構成を概略的に示す図である。図14の貴金属濃縮装置は、図1の貴金属濃縮装置1と基本的に同じであり、予備加熱炉50-2を有さず、且つ還元ガス生成手段30に代えて他の還元ガス生成手段を備える点で図1の貴金属濃縮装置と異なる。 FIG. 14 is a diagram schematically showing the configuration of the precious metal concentrator according to the third embodiment of the present invention. The noble metal concentrator of FIG. 14 is basically the same as the noble metal concentrator 1 of FIG. 1, does not have a preheating furnace 50-2, and uses another reducing gas generating means instead of the reducing gas generating means 30. It differs from the precious metal concentrator of FIG. 1 in that it is provided.

図14の貴金属濃縮装置1Bは、レアメタルを含有する第1固体金属化合物を還元する還元ガスG2’を生成して反応炉10に供給する還元ガス生成手段92を備える。この還元ガス生成手段92は、例えばロータリーキルンであって、回転可能に設けられた炉体92aと、熱交換器50-1に接続され且つ該熱交換器からの酸素含有ガスG1を炉体92aに供給するためのガス供給部92bと、炭素源含有材料Wを炉体92aに供給するための材料供給部92cと、炉体92aに取り付けられたバーナ92dと、炉体92a内で生成された還元ガスG2’をガス導入管30aに供給するためのガス排出部92eと、還元ガス生成時に副成される炭化固体物を排出するための炭化固体物排出部92fとを備える。 The noble metal concentrator 1B of FIG. 14 includes a reducing gas generating means 92 that generates a reducing gas G2'that reduces a first solid metal compound containing a rare metal and supplies it to the reaction furnace 10. The reducing gas generating means 92 is, for example, a rotary kiln, and is connected to a rotatably provided furnace body 92a and a heat exchanger 50-1, and an oxygen-containing gas G1 from the heat exchanger is transferred to the furnace body 92a. The gas supply unit 92b for supplying, the material supply unit 92c for supplying the carbon source-containing material W to the furnace body 92a, the burner 92d attached to the furnace body 92a, and the reduction generated in the furnace body 92a. It includes a gas discharge unit 92e for supplying the gas G2'to the gas introduction pipe 30a, and a carbonized solid material discharge unit 92f for discharging the carbonized solid material produced as a by-product during the generation of the reduced gas.

還元ガス生成手段92は、予備加熱部50-2から供給された酸素含有ガスG1及び材料供給部92cから供給された炭素源含有材料Wをバーナ92dで加熱し、炭素の酸化反応によって一酸化炭素を含む還元ガスG2’を生成し、ガス導入管30aを介して反応炉10に供給する。このように、還元ガス生成手段92の構成によれば、炭素源含有材料Wの供給、還元ガスG2’の生成、及び炭化固体物の排出を連続的に行うことができ、更に実用性の高い貴金属濃縮装置を提供することができる。 The reducing gas generating means 92 heats the oxygen-containing gas G1 supplied from the preheating unit 50-2 and the carbon source-containing material W supplied from the material supply unit 92c with a burner 92d, and carbon monoxide is generated by an oxidation reaction of carbon. The reduced gas G2'containing the above gas is generated and supplied to the reaction furnace 10 via the gas introduction pipe 30a. As described above, according to the configuration of the reducing gas generating means 92, it is possible to continuously supply the carbon source-containing material W, generate the reducing gas G2', and discharge the carbonized solid substance, which is more practical. A precious metal concentrator can be provided.

図15は、図1の貴金属濃縮装置1を使用して実現されるレアメタルのリサイクルモデルを説明する図である。
従来、貴金属である金が使用された電気・電子機器の製造工程では、先ず鉱石などから採掘された金P1を使用して、デバイス製造工場131にてLEDデバイスP2が製造され、その後、機器メーカ132にて、LEDデバイスP2を搭載するLED電球などの電気・電子機器P3が製造される。そして、消費者の建物133などで電気・電子機器P3が照明として使用されている。
FIG. 15 is a diagram illustrating a rare metal recycling model realized by using the precious metal concentrator 1 of FIG.
Conventionally, in the manufacturing process of electric / electronic equipment using gold, which is a precious metal, LED device P2 is first manufactured at a device manufacturing factory 131 using gold P1 mined from ore or the like, and then an equipment manufacturer. At 132, an electric / electronic device P3 such as an LED bulb on which the LED device P2 is mounted is manufactured. Then, the electric / electronic device P3 is used as lighting in the consumer's building 133 and the like.

これまで、LEDデバイスを搭載する使用済み電気・電子機器のリサイクルモデルは具体的に検討されていなかった。また、LEDデバイスを搭載する民生用の電気・電子機器の製造販売は2011年頃に開始されており、一般的なLEDデバイスの設計寿命は約10年間と長期間であることから、その製造販売の開始から10年経過した後は、設計寿命が過ぎた電気・電子機器が大量に余ることが想定され、LEDデバイスを搭載する電気・電子機器のリサイクルモデルの早期実現が求められている。 Until now, a recycling model for used electrical and electronic equipment equipped with LED devices has not been specifically studied. In addition, the manufacture and sale of consumer electric and electronic devices equipped with LED devices started around 2011, and the design life of general LED devices is as long as about 10 years, so the manufacture and sale of these devices After 10 years have passed from the start, it is expected that a large amount of electric / electronic devices whose design life has expired will be left over, and there is a demand for the early realization of a recycling model of electric / electronic devices equipped with LED devices.

そこで、本発明者が提案するリサイクルモデルでは、上記実施形態に係る貴金属濃縮装置1を回収工場134に導入し、回収工場134にて、消費者の建物133で使用された使用済み電気・電子機器P4を回収し、使用済み電気・電子機器P4を分解して使用済みLEDデバイスを得る。そして貴金属濃縮装置1を用いて、使用済みLEDデバイスを混合物Mとして貴金属濃縮装置1に供給すると共に、混合物Mに含有される金(或いは、金及び窒化ガリウムなど)を乾式法で濃縮し、固体貴金属である金を含む貴金属含有混合物P5を回収する。また、使用済み電気・電子機器P4を分解して得られた廃棄樹脂を炭素源含有材料Wとして還元ガス生成手段30に供給し、還元ガスG2を生成する。 Therefore, in the recycling model proposed by the present invention, the noble metal concentrator 1 according to the above embodiment is introduced into the recovery factory 134, and the used electric / electronic equipment used in the consumer's building 133 at the recovery factory 134. P4 is recovered and used electric / electronic equipment P4 is disassembled to obtain a used LED device. Then, using the precious metal concentrator 1, the used LED device is supplied to the noble metal concentrator 1 as a mixture M, and the gold (or gold, gallium nitride, etc.) contained in the mixture M is concentrated by a dry method and solidified. The precious metal-containing mixture P5 containing gold, which is a precious metal, is recovered. Further, the waste resin obtained by decomposing the used electric / electronic device P4 is supplied to the reducing gas generating means 30 as the carbon source-containing material W to generate the reducing gas G2.

これにより、使用済み電気・電子機器P4の大量処理が可能となると共に、貴金属が濃縮された貴金属含有混合物P5を回収することができる。よって、貴金属含有混合物P5或いはこれから回収されたガリウムを回収工場134から素子製造工場131に供給することにより、素子製造工場131にて使用済み電気・電子機器P4に含まれるガリウムを効率的にリサイクルすることができ、使用済み電気・電子機器P4のリサイクルモデルを早期に実現することが可能となる。 As a result, a large amount of used electric / electronic equipment P4 can be processed, and the precious metal-containing mixture P5 in which the precious metal is concentrated can be recovered. Therefore, by supplying the noble metal-containing mixture P5 or the gallium recovered from the mixture from the recovery factory 134 to the element manufacturing factory 131, the gallium contained in the used electric / electronic device P4 is efficiently recycled at the element manufacturing factory 131. This makes it possible to realize a recycling model of used electric / electronic equipment P4 at an early stage.

以上、上記実施形態に係る貴金属濃縮装置について述べたが、本発明は記述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。 Although the precious metal concentrator according to the above embodiment has been described above, the present invention is not limited to the described embodiment, and various modifications and modifications can be made based on the technical idea of the present invention.

例えば、前記反応炉は、熱処理システムとして周知である各種の高温炉をベースにして本発明の機能を有する反応炉とすることができる。廃棄物の熱処理システムとしては、ストーカ炉、流動床炉、ロータリーキルン、液中燃焼炉、溶融炉、ガス化燃焼炉、ガス化改質炉、油化施設、乾留炉(炭化炉)等が挙げられる(出典:中央環境審議会廃棄物・リサイクル協会、廃棄物処理基準等専門委員会(第6回)議事次第・資料より抜粋)。対象廃棄物としては、汚泥、廃プラスチック類、紙くず、木くず、繊維くず、動植物系残渣、廃油、廃溶剤、焼却残渣、無機物等が挙げられ、上記熱処理システムは、これら廃棄物の処理のために最適化されている。よって上記のような熱処理システムを本発明の上記必須の機能を有するように最適化することにより、本発明の反応炉を構成することができる。本発明を産業として実施する際には、不要な構成を省いて簡略化し、また、用途或いは仕様に応じて装置スケールや処理能力を増減することができる。 For example, the reactor can be a reactor having the functions of the present invention based on various high-temperature furnaces known as heat treatment systems. Examples of the waste heat treatment system include a stoker furnace, a fluidized bed furnace, a rotary kiln, a submersible combustion furnace, a melting furnace, a gasification combustion furnace, a gasification reforming furnace, an oilification facility, and a dry distillation furnace (carbonization furnace). (Source: Central Environment Council Waste and Recycling Association, Waste Disposal Standards Expert Committee (6th) As soon as proceedings, excerpted from materials). Examples of the target waste include sludge, waste plastics, paper waste, wood waste, fiber waste, animal and plant residues, waste oil, waste solvent, incineration residue, inorganic substances, etc., and the heat treatment system is used for the treatment of these wastes. It has been optimized. Therefore, the reaction furnace of the present invention can be configured by optimizing the heat treatment system as described above so as to have the above-mentioned essential functions of the present invention. When the present invention is implemented as an industry, unnecessary configurations can be omitted and simplified, and the device scale and processing capacity can be increased or decreased according to the application or specifications.

また、本発明の貴金属濃縮装置は、比較的小規模で実施する場合に適しており、特に研究用装置或いは検証用の小型ユニットとして有用である。また、このような小型ユニットは、教育機関、研究機関等で使用される言わば「卓上リサイクル工場」として用いることができる。 Further, the precious metal concentrator of the present invention is suitable for implementation on a relatively small scale, and is particularly useful as a research device or a small unit for verification. Further, such a small unit can be used as a so-called "desktop recycling factory" used in educational institutions, research institutes, and the like.

以下、本発明の実施例を説明する。なお本発明は、以下に示す実施例に限定されるものではない。
図5に示すような貴金属濃縮装置を用い、巻回部を有するPt線に代えてPt線の先端に石英板を吊し、混合物としてのLEDデバイス1.5gを反応炉内に投入した。次いで、窒素ガス(不純物酸素50ppm以下)を流量0.2L/minで供給した。そして、反応炉の加熱部に、赤外線ゴールドイメージ炉(アドバンス理工(株)製、装置名「RHL-E410P」、温度範囲(仕様):室温~1400℃)、熱処理ゾーン(仕様):φ10mm×80mm)を用い、反応炉の炉内設定温度1150℃、加熱時間5hとし、反応管内で上記混合物と窒素ガスとを反応させ、その後、反応管の内管の内周面に付着した析出物を採取した。
内管の内周面のうち、温度が1000℃以上になる位置が析出物の採取に適しているため、当該位置を採取位置とした。
Hereinafter, examples of the present invention will be described. The present invention is not limited to the examples shown below.
Using a precious metal concentrator as shown in FIG. 5, a quartz plate was hung at the tip of the Pt wire instead of the Pt wire having a winding portion, and 1.5 g of the LED device as a mixture was put into the reaction furnace. Next, nitrogen gas (impurity oxygen of 50 ppm or less) was supplied at a flow rate of 0.2 L / min. Then, in the heating part of the reactor, an infrared gold image furnace (manufactured by Advance Riko Co., Ltd., device name "RHL-E410P", temperature range (specification): room temperature to 1400 ° C), heat treatment zone (specification): φ10 mm x 80 mm ) Was set in the reactor at a set temperature of 1150 ° C. and a heating time of 5 hours. did.
Of the inner peripheral surface of the inner tube, the position where the temperature is 1000 ° C. or higher is suitable for collecting the precipitate, so that position was set as the collecting position.

採取位置に付着した析出物をSEM-EDX(日立ハイテクノロジー(株)製、装置名「SU8020」)で分析したところ、検出物の48.9質量%がCu元素、23.6質量%がO元素、18.1質量%がSi元素、8.6質量%がAg元素、0.4質量%がAu元素、0.3質量%がAl元素であったことから、検出物に大量のAu、Ag、Cuが存在していることが分かった。 When the precipitate adhering to the sampling position was analyzed by SEM-EDX (manufactured by Hitachi High Technology Co., Ltd., device name "SU8020"), 48.9% by mass of the detected substance was Cu element and 23.6% by mass was O. Since 18.1% by mass was Si element, 8.6% by mass was Ag element, 0.4% by mass was Au element, and 0.3% by mass was Al element, a large amount of Au was found in the detected material. It was found that Ag and Cu were present.

そこで、上記採取位置を含む内管の回収部を切断し、その回収部を4等分して、各管片に堆積した析出物の質量を分析し、4つの管片から採取されたAuの合計質量及び収率を求めた。質量分析にはICP質量分析法を用い(アジレント・テクノロジー(株)製、装置名「Agilent 7700シリーズ」)、また、上記と同様の方法にて、Ag、Cuの合計質量及び収率を求めた。Au及びAgについては王水処理を、Cuについては硝酸処理を施した。更に、上記と同様の実験を3回行い、Au、Ag、Cuの各元素について、実験3回分の各値の平均値を計算した。結果を表1に示す。 Therefore, the recovery part of the inner tube including the above collection position is cut, the recovery part is divided into four equal parts, the mass of the precipitate deposited on each tube piece is analyzed, and the Au collected from the four tube pieces is analyzed. The total mass and yield were determined. The ICP mass spectrometry method was used for mass spectrometry (manufactured by Agilent Technologies, Ltd., device name "Agilent 7700 series"), and the total mass and yield of Ag and Cu were determined by the same method as above. .. Au and Ag were treated with aqua regia, and Cu was treated with nitric acid. Further, the same experiment as above was performed three times, and the average value of each value for each of the three experiments was calculated for each element of Au, Ag, and Cu. The results are shown in Table 1.

Figure 0007046352000001
Figure 0007046352000001

表1に示すように、Auの収率の最大値は1.3%、収率の平均値は0.88%と、Auを高い収率で濃縮して回収できることが分かった。また、Agの収率の最大値は19.1%、収率の平均値は8.6%と、Agを非常に高い収率で濃縮して回収できることが分かった。更に、Cuの収率の最大値は9.5%、収率の平均値は8.1%と、Cuを非常に高い収率で濃縮して回収できることが分かった。 As shown in Table 1, the maximum yield of Au was 1.3% and the average yield was 0.88%, indicating that Au can be concentrated and recovered in a high yield. Further, the maximum yield of Ag was 19.1% and the average yield was 8.6%, indicating that Ag can be concentrated and recovered at a very high yield. Further, the maximum yield of Cu was 9.5% and the average yield was 8.1%, indicating that Cu can be concentrated and recovered at a very high yield.

貴金属である金は、CIGS型薄膜太陽光パネルや発光ダイオード(LED)などに応用される重要な元素であるため、本技術は、鉱山から採掘される鉱石や使用済み電子部品からの金の分離に利用可能である。特に、本技術では、廃LEDからの金の乾式法によるリサイクルのニーズに対応することができ、非常に有用である。 Since gold, which is a precious metal, is an important element applied to CIGS type thin film solar panels and light emitting diodes (LEDs), this technology separates gold from ores mined from mines and used electronic components. It is available for. In particular, this technology is very useful because it can meet the needs of recycling gold from waste LEDs by the drywall method.

1 貴金属濃縮装置
1A 貴金属濃縮装置
1B 貴金属濃縮装置
10 反応炉
10A 反応炉
10B 反応炉
11 反応管
11a 内管
11a-1 管状部
11a-2 内周面
11a-3 底部
11a-4 貫通孔
11d-1 貫通孔
11e-1 貫通孔
11b 支持管
11c 外管
11d 閉塞部
11e 閉塞部
11f 供給部
11g 蓋部
12 加熱部
12a 炉体
12b ヒータ
13 保持部
14 導入口
15 流動床部
16-1 捕集部
16-2 捕集部
16-3 捕集部
17 排出口
21 蓋部
21a 底部
21b 側壁部
21c 貫通孔
21d 下面
21e 上面
22 種結晶材料
30 還元ガス生成手段
30a ガス導入管
31 材料供給部
32 生成部
32a 石英管
32b ヒータ
40 酸素含有ガス供給手段
50 ガス加熱手段
50a ガス導入管
50-1 熱交換器
50-1a 第1流路
50-1b 第2流路
50-2 予備加熱部
50-2a ステンレス管
50-2b 加熱部
60 ガス排出手段
60a ガス排出管
80 回収手段
81 分離部
81a 内壁
81b 下端
81c 上端
81d 排出口
82 回収部
90 浄化手段
91 減圧手段
92 還元ガス生成手段
92a 炉体
92b ガス供給部
92c 材料供給部
92d バーナ
92e ガス排出部
92f 炭化固体物排出部
100 反応炉
101 反応管
101a 内管
101b 支持台
101c 外管
101d 供給部
102 加熱部
103 保持部
104 導入管
105 流動床部
107 排出口
108 反応管内温度制御部
110 還元ガス供給手段
111 ステンレス管
112 加熱部
113 還元ガス温度制御部
114 酸素分圧制御部
131 素子製造工場
132 機器メーカ
133 建物
134 回収工場
G1 酸素含有ガス
G2 還元ガス
G2’ 還元ガス
G2” 還元ガス
G3 副成ガス
G4 浄化ガス
L 流動経路
M 混合物
P1 ガリウム
P2 LEDデバイス
P3 電気・電子機器
P4 使用済み電気・電子機器
P5 貴金属含有混合物
S1 第2固体金属化合物
S2 第2固体金属化合物
S3 第2固体金属化合物
S4 第2固体金属化合物
S5 第2固体金属化合物
W 炭素源含有材料
1 Noble metal concentrator 1A Noble metal concentrator 1B Noble metal concentrator 10 Reaction furnace 10A Reaction furnace 10B Reaction furnace 11 Reaction tube 11a Inner tube 11a-1 Tubular part 11a-2 Inner peripheral surface 11a-3 Bottom 11a-4 Through hole 11d-1 Through hole 11e-1 Through hole 11b Support pipe 11c Outer pipe 11d Closure part 11e Closure part 11f Supply part 11g Lid part 12 Heating part 12a Furnace body 12b Heater 13 Holding part 14 Introductory part 15 Flowing floor part 16-1 Collection part 16 -2 Collection section 16-3 Collection section 17 Discharge port 21 Cover section 21a Bottom section 21b Side wall section 21c Through hole 21d Bottom surface 21e Top surface 22 Species crystal material 30 Reduced gas generation means 30a Gas introduction pipe 31 Material supply section 32 Generation section 32a Quartz tube 32b heater
40 Oxygen-containing gas supply means 50 Gas heating means 50a Gas introduction pipe 50-1 Heat exchanger 50-1a First flow path 50-1b Second flow path 50-2 Preheating part 50-2a Stainless steel pipe 50-2b Heating part 60 Gas discharge means 60a Gas discharge pipe 80 Recovery means 81 Separation part 81a Inner wall 81b Lower end 81c Upper end 81d Discharge port 82 Recovery part 90 Purification means 91 Decompression means 92 Reduction gas generation means 92a Furnace 92b Gas supply part 92c Material supply part 92d Burner 92e Gas discharge section 92f Carbonized solids discharge section 100 Reaction furnace 101 Reaction tube 101a Inner tube 101b Support stand 101c Outer tube 101d Supply section 102 Heating section 103 Holding section 104 Introduction tube 105 Flow bed section 107 Discharge port 108 Reaction tube temperature control section 110 Reducing gas supply means 111 Stainless steel tube 112 Heating unit 113 Reducing gas temperature control unit 114 Oxygen partial pressure control unit 131 Element manufacturing plant 132 Equipment manufacturer 133 Building 134 Recovery plant G1 Oxygen-containing gas G2 Reducing gas G2'Reducing gas G2 "Reducing gas G3 By-product gas G4 Purification gas L Flow path M Mixture P1 Gallium P2 LED device P3 Electric / electronic equipment P4 Used electric / electronic equipment P5 Noble metal-containing mixture S1 Second solid metal compound S2 Second solid metal compound S3 Second solid metal Compound S4 Second solid metal compound S5 Second solid metal compound W Carbon source-containing material

Claims (5)

金、銀及び銅からなる群から選択された1種又は複数種の貴金属を第1金属含有率で含有する第1固体貴金属の混合物中の前記第1固体貴金属を気化して気体貴金属とする工程と、
前記気体貴金属を固体化して第2固体貴金属として該第2固体貴金属を前記第1金属含有率よりも高い第2金属含有率で捕集する工程と、
を有し、
前記混合物は、ガリウム、インジウム、ゲルマニウム、テルル、及びセシウムからなる群から選択された金属を第3金属含有率で含有する第1固体金属化合物を含み、
前記第1固体貴金属を気化して前記気体貴金属とする工程は、前記混合物中の前記第1固体金属化合物を還元して気体金属化合物とする工程と共に行われ、
前記第2固体貴金属を前記第2金属含有率で捕集する工程は、前記気体金属化合物を酸化して第2固体金属化合物として該第2固体金属化合物を前記第3金属含有率より高い第4金属含有率で捕集する工程と共に行われる、貴金属濃縮方法。
A step of vaporizing the first solid noble metal in a mixture of first solid noble metals containing one or more noble metals selected from the group consisting of gold, silver and copper at a first metal content to obtain a gaseous noble metal. When,
A step of solidifying the gaseous noble metal and collecting the second solid noble metal as a second solid noble metal with a second metal content higher than that of the first metal content.
Have,
The mixture comprises a first solid metal compound containing a metal selected from the group consisting of gallium, indium, germanium, tellurium, and cesium at a third metal content.
The step of vaporizing the first solid noble metal to obtain the gaseous noble metal is carried out together with the step of reducing the first solid metal compound in the mixture to form a gaseous metal compound.
In the step of collecting the second solid noble metal at the second metal content, the gas metal compound is oxidized to obtain the second solid metal compound as the second solid metal compound, and the second solid metal compound is higher than the third metal content. A method for concentrating precious metals , which is performed together with the process of collecting by metal content .
前記混合物が、使用済み電子・電子機器を含む、請求項記載の貴金属濃縮方法。 The precious metal concentration method according to claim 1 , wherein the mixture comprises used electronic devices. 金、銀及び銅からなる群から選択された1種又は複数種の貴金属を第1金属含有率で含有する第1固体貴金属の混合物中の前記第1固体貴金属を気化して気体貴金属とすると共に、前記気体貴金属を固体化して第2固体貴金属として該第2固体貴金属を前記第1金属含有率よりも高い第2金属含有率で捕集する反応炉を備え
前記反応炉は、
前記第1固体貴金属を内部空間で反応させるための反応管と、
前記反応管を加熱する加熱部と、
前記反応管内の下部に設けられ、前記第1固体貴金属を保持する保持部と、
前記保持部の下部に設けられ、導入ガスを前記反応管の下部から前記保持部に導入するための導入口と、
前記保持部の上方に設けられ、前記導入ガスを前記保持部に導入する圧力によって前記第1固体貴金属を流動させる流動床部と、
前記流動床部の上部に位置し、前記第2固体貴金属を捕集する捕集部と、
前記捕集部の上方に設けられ、前記反応炉内で生成された副成ガスを前記反応管内から外部に排出するための排出口と、を有することを特徴とする、貴金属濃縮装置。
The first solid noble metal in the mixture of the first solid noble metal containing one or more kinds of noble metals selected from the group consisting of gold, silver and copper at the first metal content is vaporized into a gaseous noble metal. A reaction furnace is provided which solidifies the gaseous noble metal and collects the second solid noble metal as a second solid noble metal at a second metal content higher than that of the first metal content .
The reactor is
A reaction tube for reacting the first solid noble metal in the internal space,
A heating unit that heats the reaction tube and
A holding portion provided in the lower part of the reaction tube and holding the first solid noble metal, and a holding portion.
An introduction port provided in the lower part of the holding part and for introducing the introduction gas from the lower part of the reaction tube into the holding part.
A fluidized bed portion provided above the holding portion and allowing the first solid noble metal to flow by the pressure of introducing the introduced gas into the holding portion.
A collecting section located above the fluidized bed and collecting the second solid noble metal, and a collecting section.
A precious metal concentrator provided above the collection unit and having a discharge port for discharging by-product gas generated in the reaction furnace from the inside of the reaction tube to the outside .
前記捕集部が、前記反応管の内部空間を画定する側壁の一部であることを特徴とする、請求項記載の貴金属濃縮装置。 The noble metal concentrator according to claim 3 , wherein the collecting portion is a part of a side wall defining an internal space of the reaction tube. 前記混合物が、使用済み電気・電子機器を含む、請求項3又は4記載の貴金属濃縮装置。 The precious metal concentrator according to claim 3 or 4 , wherein the mixture comprises used electrical and electronic equipment.
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