專利名稱：鉈及硝酸鉀的回收方法及回收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉈及硝酸鉀的回收方法及回收裝置，更詳細(xì)而言，涉及在從熔融含鉈 硝酸鉀而成的熔鹽中回收并有效利用作為稀有金屬的金屬鉈及硝酸鉀時適合使用的鉈及 硝酸鉀的回收方法及回收裝置。本申請基于2008年8月29日在日本申請的日本特愿2008-222551號而主張優(yōu)先 權(quán)，將其內(nèi)容援用于本說明書中。
背景技術(shù)：
近年來，由于對地球環(huán)境的保護意識的高漲，以有效利用產(chǎn)業(yè)廢棄物的水泥制造 設(shè)備為主，在產(chǎn)業(yè)廢棄物的最終處理設(shè)施、石油化工廠、各種工廠等中，也非常重視環(huán)境對 策。例如，在水泥制造設(shè)備中，為了除去產(chǎn)業(yè)廢棄物中所含的氯氣等揮發(fā)性成分，設(shè)置有氯 氣旁路裝置。但是，從該氯氣旁路裝置排出的氯旁路粉塵，含有鉈等有用的重金屬類，因此為了 再次作為水泥原料進行再利用，需要除去這些氯化合物的同時，回收鉈等有用的重金屬類。作為以往的鉈的回收方法，提出有如下各種方法。(1)回收鉈的方法該方法中，通過使用硫酸和還原劑還原浸出含鉈原料，中和并 濾除得到的浸出液，得到鉈浸出液和中和沉淀物，將該中和沉淀物溶解于鹽酸之后，添加還 原劑，對生成的沉淀進行固液分離，從而回收鉈(專利文獻1)。(2)回收金屬鉈的方法該方法中，通過氧化浸出含鉈物質(zhì)并進行固液分離，得到 含鉈液，向該含鉈液中加入還原劑及氯源，使氯化鉈等沉淀，用濃硫酸加熱溶解該氯化鉈， 得到硫酸鉈溶液，還原該硫酸鉈溶液，從而回收金屬鉈(專利文獻2)。另一方面，就從工廠或流通設(shè)施等排出的產(chǎn)業(yè)廢棄物或從一般家庭排出的一般廢 棄物而言，在對這些廢棄物進行水洗時產(chǎn)生的排水中，或者對城市垃圾焚燒灰、飛灰、塑料 焚燒灰等進行水洗時產(chǎn)生的排水中含有鉈、鉛、鎘、鉻、汞等金屬，所以需要盡量從排水中去 除這些重金屬，凈化水質(zhì)的同時，回收鉈等有用的重金屬類。因此，提出有如下從排水中去除金屬的方法通過對排水通直流電流，使溶存于該 排水中的金屬以氧化物的形式析出，從上述排水中分離出該金屬氧化物(專利文獻3)。而且，產(chǎn)業(yè)廢棄物的1種有加工含有鉈的光學(xué)透鏡等的光學(xué)玻璃時產(chǎn)生的含鉈 玻璃屑，作為從該含鉈玻璃屑中回收鉈的方法，提出有如下從含鉈的玻璃屑中回收鉈的方 法將含鉈的玻璃屑粉碎成粒徑300 μ m以下，用無機酸對所得到的玻璃屑進行萃取處理， 向萃取液中添加比鉈更賤的金屬，使金屬鉈析出(專利文獻4)。專利文獻1 日本特許第2682733號公報專利文獻2 日本特許第2970095號公報專利文獻3 日本特開2007-117965號公報專利文獻4 日本特開2002-302720號公報

發(fā)明內(nèi)容
然而，如含鉈硝酸鉀這樣在硝酸鉀中含有鉈的情況下，在以往的鉈的回收方法和 金屬的去除方法中，不得不通過完全個別的工序回收鉈和硝酸鉀，并且在分別回收鉈和硝 酸鉀時，存在過多浪費用于回收的時間及成本的問題點，很難將含鉈硝酸鉀作為資源有效 利用。而且，如上所述提出有從包含鉈的玻璃屑中回收鉈的方法，但該方法為主要專門 著眼于回收鉈的方法，是經(jīng)粉碎、萃取處理、賤金屬添加等復(fù)雜工序而進行回收的方法，因 此，依然存在過多浪費用于回收的時間及成本的問題點，對于除去鉈的玻璃屑，沒有被有效 利用而作為產(chǎn)業(yè)廢棄物處理。這樣，現(xiàn)狀為如下對于含鉈硝酸鉀，一直以來沒有作為資源進行有效利用，并且， 對于用于有效利用的方法也幾乎沒有進行研究，在考慮安全性的基礎(chǔ)上作為廢棄物來處理。本發(fā)明是為了解決上述課題而進行的，其目的在于，提供一種鉈及硝酸鉀的回收 方法及回收裝置，通過熔融含鉈硝酸鉀，以金屬鉈的形式回收并有效利用該熔鹽中所含的 作為稀有金屬的鉈的同時，還能夠?qū)τ谌コ撱B后的熔鹽以硝酸鉀的形式回收并有效利用。本發(fā)明為了解決上述課題，提供如下鉈及硝酸鉀的回收方法及回收裝置。S卩，本發(fā)明的鉈及硝酸鉀的回收方法，從含鉈硝酸鉀中回收鉈及硝酸鉀，其特征在 于，加熱、熔融所述含鉈硝酸鉀形成熔鹽，對該熔鹽通直流電流，從而使溶存于該熔鹽中的 鉈以金屬鉈的形式分離，分別回收該金屬鉈及分離出鉈后的熔鹽。該鉈及硝酸鉀的回收方法中，加熱、熔融含鉈硝酸鉀而形成熔鹽，對該熔鹽通直流 電流，從而使溶存于該熔鹽中的鉈以金屬鉈的形式分離。之后，分別回收該金屬鉈及去除鉈 后的熔鹽。由此，可以有效地回收含鉈硝酸鉀中所含的鉈及硝酸鉀，且可以有效利用該回收 的鉈及硝酸鉀。優(yōu)選向加熱、熔融所述含鉈硝酸鉀而成的熔鹽中插入陽極及陰極，在這些陽極及 陰極之間通直流電流，從而使溶存于該熔鹽中的鉈以金屬鉈的形式沉淀。優(yōu)選將從所述熔鹽中分離的熔融金屬鉈作為陰極，在該陰極與所述陽極之間通直 流電流，從而使溶存于該熔鹽中的鉈以金屬鉈的形式沉淀。優(yōu)選所述熔鹽的溫度在硝酸鉀的熔點以上且熱分解溫度以下。本發(fā)明的鉈及硝酸鉀的回收裝置，從含鉈硝酸鉀中回收鉈及硝酸鉀，其特征在于， 具備熔融爐，加熱、熔融所述含鉈硝酸鉀而形成熔鹽；以及電解單元，對所述熔鹽通直流 電流，使溶存于該熔鹽中的鉈以金屬鉈的形式分離。該鉈及硝酸鉀的回收裝置中，通過熔融爐加熱、熔融含鉈硝酸鉀而形成熔鹽，通過 電解單元對該熔鹽通直流電流，使溶存于該熔鹽中的鉈以金屬鉈的形式分離。由此，能夠以簡 單的裝置有效地回收含鉈硝酸鉀中所含的鉈及硝酸鉀，且可以有 效利用該回收的鉈及硝酸鉀。所述電解單元優(yōu)選具備陽極，插入到所述熔鹽中；電極端子，通過與由所述熔鹽 產(chǎn)生的熔融金屬鉈接觸，將該熔融金屬鉈作為陰極；以及直流電流通電單元，在這些陽極及陰極之間通直流電流。所述熔融爐優(yōu)選為在底部形成有取出口的磁性坩堝。根據(jù)本發(fā)明的鉈及硝酸鉀的回收方法，加熱、熔融含鉈硝酸鉀而形成熔鹽，對該熔鹽通直流電流，從而使溶存于該熔鹽中的鉈以金屬鉈的形式分離，分別回收該金屬鉈及分 離出鉈后的熔鹽，因此，能夠以簡單的操作有效地回收含鉈硝酸鉀中所含的鉈及硝酸鉀。因 此，分別從含鉈硝酸鉀中回收鉈及硝酸鉀而再次有效利用這些。另外，可以僅對加熱、熔融含鉈硝酸鉀而成的熔鹽通直流電流，因此還能夠?qū)⒂糜?回收金屬鉈及硝酸鉀的成本及時間抑制得較低。根據(jù)本發(fā)明的鉈及硝酸鉀的回收裝置，由于具備熔融爐，加熱、熔融含鉈硝酸鉀 而形成熔鹽；以及電解單元，對所述熔鹽通直流電流，使溶存于該熔鹽中的鉈以金屬鉈的形 式分離，因此能夠以簡單的裝置有效地回收含鉈硝酸鉀中所含的鉈及硝酸鉀。因此，能夠再 次有效利用從含鉈硝酸鉀中回收的鉈及硝酸鉀。而且，由于是具備熔融爐和電解單元的簡單的裝置，因此還能夠?qū)⒂糜诨厥浙B及 硝酸鉀的成本抑制得較低。


圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的鉈及硝酸鉀的回收裝置的示意圖。圖2是表示本發(fā)明的實施例1的金屬狀物質(zhì)的粉末X射線衍射(XRD)圖形的圖。圖3是表示本發(fā)明的實施例1的白色物質(zhì)的粉末X射線衍射(XRD)圖形的圖。圖4是表示磁性坩堝內(nèi)的熔鹽中的鉈濃度變化的圖。符號說明1 鉈及硝酸鉀的回收裝置2 熔融爐3 電解裝置11 磁性坩堝Ila 底部12 取出口13 閥14 取出用配管21 棒狀的陽極22 平板狀的電極端子23 直流穩(wěn)定化電源S 熔鹽MT 熔融金屬鉈。
具體實施例方式根據(jù)附圖，對用于實施本發(fā)明的鉈及硝酸鉀的回收方法及回收裝置的最佳方式進 行說明。另外，本方式是為了更好地理解發(fā)明的宗旨而進行具體說明的方式，只要沒有特別指定，則并不 限定本發(fā)明。圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的鉈及硝酸鉀的回收裝置的示意圖，是從含鉈 硝酸鉀中回收金屬鉈(Tl)及硝酸鉀(KNO3)的裝置的例子。該鉈及硝酸鉀的回收裝置1，具備熔融爐2，加熱、熔融含鉈硝酸鉀而形成熔鹽S ； 以及電解裝置(電解單元)3，對熔鹽S通直流電流，使溶存于熔鹽S中的鉈以金屬鉈MT的 形式分離。熔融爐2由如下構(gòu)成磁性坩堝11，在底部Ila形成有取出口 12 ；及取出用配管 14，設(shè)置于該取出口 12，通過閥13可進行開閉。磁性坩堝11為在內(nèi)部具備感應(yīng)加熱裝置、且通過感應(yīng)加熱對存留的含鉈硝酸鉀 進行加熱、熔融而形成熔鹽S的裝置。電解裝置3由如下構(gòu)成插入到熔鹽S中的棒狀的陽極21 ；通過與從熔鹽S中分離 的熔融金屬鉈MT接觸而將熔融金屬鉈MT作為陰極的平板狀的電極端子22 ；以及在這些陽 極21與陰極(電極端子22)之間通直流電流的直流穩(wěn)定化電源(直流電流通電單元)23。代替該電極端子22，也可以向熔鹽S中插入與陽極21相同形狀的棒狀的陰極，并 在這些陽極21與棒狀的陰極之間通直流電流。陽極21及電極端子22(或者棒狀的陰極)為由鉬、石墨、鈦等電極材料構(gòu)成的電 極，該電極材料可以使用任意一種。接著，對利用上述回收裝置1的本發(fā)明的鉈及硝酸鉀的回收方法進行說明。本實施方式的回收方法為如下方法加熱、熔融含鉈硝酸鉀而形成熔鹽，對該熔鹽 通直流電流，從而使溶存于該熔鹽中的鉈以金屬鉈的形式分離，分別回收該金屬鉈及分離 出鉈后的熔鹽。在該回收方法中使用的“含鉈硝酸鉀”是在硝酸鉀(熔點334.3°C、熱分解溫 度:400°C、比重2. 109)中以硝酸鉈(熔點:206°C、沸點:430°C、比重5. 556)的形式含有 0. 2 3質(zhì)量％的鉈的硝酸鹽，硝酸鉀的純度大概為97 99. 8質(zhì)量％。該硝酸鉀中含有 Na、Pb、Ca、Fe等作為雜質(zhì)。接著，對該回收方法的各工序進行詳細(xì)說明?！昂B硝酸鉀的加熱、熔融”將預(yù)定量的含鉈硝酸鉀投入到熔融爐2的磁性坩堝11中，通過感應(yīng)加熱將該含 鉈硝酸鉀加熱至硝酸鉀的熔點(334. 3°C)以上且熱分解溫度(400°C)以下，優(yōu)選加熱至 340°C以上且360°C以下。因此，含鉈硝酸鉀熔融而成為熔鹽S。在此，將含鉈硝酸鉀的溫度設(shè)為硝酸鉀的熔點(334. 3°C )以上且熱分解溫度 (4000C )以下，這是為了穩(wěn)定地保持含鉈硝酸鉀的熔鹽S的熔融狀態(tài)。若溫度不足硝酸鉀的熔點(334. 3°C )，則含鉈硝酸鉀不熔融，另外，若超過熱分解 溫度(400°C )，則導(dǎo)致含鉈硝酸鉀的硝酸鉀熱分解，因此不優(yōu)選?！皩θ埯}通直流電流”向熔鹽S中插入陽極21和作為陰極的電極端子22，通過直流穩(wěn)定化電源23在這 些陽極21和陰極(電極端子22)之間施加直流電壓，從而在陽極21與陰極(電極端子22) 之間通直流電流。由此，熔鹽S中的硝酸鉈被電解而成為金屬鉈MT。該金屬鉈(比重11. 85、熔點303. 5°C、沸點1487°C )MT的溫度在熔鹽S(比重2. 11)的溫度(334. 3°C 400°C )的范 圍內(nèi)，因此，這些金屬鉈MT與熔鹽S的比重差大，從而在熔融的狀態(tài)下沉淀到磁性坩堝11 的底部11a。在此，若通過電極端子22將熔融金屬鉈MT作為陰極，并在陽極21與電極端子22 之間施加直流電壓進行電解，則能夠使裝置進一步簡化?！敖饘巽B及硝酸鉀的回收”通過開放閥13從取出用配管14取出在磁性坩堝11的底部Ila沉淀的熔融金屬 鉈MT。之后，硝酸鉀也同樣地從取出用配管14取出。取出熔融金屬鉈MT時，若將熔鹽S的溫度調(diào)整到金屬鉈的熔點(303.5°C)以上且 硝酸鉀的熔點(334. 3°C)以下，則不會有硝酸鉀混雜的顧慮，可以有效地僅取出熔融金屬 鉈MT，因此優(yōu)選。這樣回收的金屬鉈及硝酸鉀，根據(jù)需要施以預(yù)定的處理并再利用。如以上說明，根據(jù)本實施方式的鉈及硝酸鉀的回收方法，加熱、熔融含鉈硝酸鉀而 形成熔鹽，對該熔鹽通直流電流，從而使溶存于該熔鹽中的鉈以熔融金屬鉈MT的形式分 離，分別回收該熔融金屬鉈及分離出鉈后的熔鹽即硝酸鉀，因此，能夠以簡單的操作分別有 效地回收含鉈硝酸鉀中所含的鉈及硝酸鉀。因此，可以分別從含鉈硝酸鉀中回收鉈及硝酸 鉀，并再次有效利用這些。另外，取出熔融金屬鉈MT，可以接著取出硝酸鉀，因此還能夠?qū)⒂糜诨厥浙B及硝酸 鉀的成本及時間抑制得較低。根據(jù)本實施方式的鉈及硝酸鉀的回收裝置，由如下構(gòu)成熔融爐2，加熱、熔融含 鉈硝酸鉀而形成熔鹽S ；以及電解裝置3，對熔鹽S通直流電流，使溶存于熔鹽S中的鉈以 金屬鉈MT的形式分離，因此，能夠以簡單的裝置有效地回收含鉈硝酸鉀中所含的鉈及硝酸 鉀。因此，可以再次有效利用從含鉈硝酸鉀中回收的鉈及硝酸鉀。另外，裝置的結(jié)構(gòu)簡單，因此還能夠?qū)⒂糜诨厥杖廴诮饘巽B及硝酸鉀的成本抑制 得較低。實施例以下，舉出實施例對本發(fā)明的鉈及硝酸鉀的回收方法進行具體說明，但只要不脫 離其宗旨，本發(fā)明不受以下的實施例任何限定?！皩嵤├?” 將鉈含量為7500ppm的含鉈硝酸鉀500g投入到熔融爐2的磁性坩堝11內(nèi)，通過 感應(yīng)加熱將該含鉈硝酸鉀加熱至400°C，形成熔鹽S。之后，在熔鹽S中，將寬度IOmmX長度IOOmmX厚度Imm的一對鉬電極作為陽極 21及陰極，每隔IOcm插入，通過直流穩(wěn)定化電源23在這些陽極21與陰極之間施加3. 4V的 直流電壓，通過恒定電流控制通0. 5A的直流電流。通過該電解，金屬狀物質(zhì)沉淀到磁性坩堝11的底部1 la。通過開放閥13從取出用配管14取出在磁性坩堝11的底部Ila沉淀的熔融金屬 狀物質(zhì)，之后，緩慢冷卻至室溫，得到實施例1的金屬狀物質(zhì)。通過粉末X射線衍射(XRD)進行該金屬狀物質(zhì)的鑒定，結(jié)果可確認(rèn)為金屬鉈。在 圖2中表示實施例1的金屬狀物質(zhì)的粉末X射線衍射(XRD)圖形。
接著，從取出用配管14取出熔融的透明狀物質(zhì)，之后，緩慢冷卻至室溫，得到實施 例1的白色物質(zhì)。通過粉末X射線衍射(XRD)進行該白色物質(zhì)的鑒定，結(jié)果可確認(rèn)為結(jié)晶性好的硝 酸鉀。在圖3中表示實施例1的白色物質(zhì)的粉末X射線衍射(XRD)圖形。通過IPC-AES分 析該白色物質(zhì)中鉈的含量時，結(jié)果為745mg/kg，與最初的含鉈硝 酸鉀相比，可知鉈的含有量成為約1/10?！皩嵤├?”將鉈含量為7500ppm的含鉈硝酸鉀500g投入到熔融爐2的磁性坩堝11內(nèi)，通過 感應(yīng)加熱將該含鉈硝酸鉀加熱至400°C，形成熔鹽S。接著，將另外準(zhǔn)備的金屬鉈慢慢沉入該熔鹽S中。該金屬鉈熔融而沉淀到磁性坩 堝11的底部。然后，通過電極端子22將熔融于該磁性坩堝11的底部的金屬鉈作為陰極，通過直 流穩(wěn)定化電源23在這些陽極21與電極端子22之間施加3. 4V直流電壓，通過恒定電流控 制通0. 5A的直流電流。通過該電解，金屬狀物質(zhì)沉淀到磁性坩堝11的底部11a。通過開放閥13從取出用配管14取出在磁性坩堝11的底部Ila沉淀的熔融金屬 狀物質(zhì)，之后，緩慢冷卻至室溫，得到實施例1的金屬狀物質(zhì)。通過粉末X射線衍射(XRD)進行該金屬狀物質(zhì)的鑒定，結(jié)果可確認(rèn)為金屬鉈。接著，從取出用配管14取出熔融的透明狀物質(zhì)，之后，緩慢冷卻至室溫，得到實施 例1的白色物質(zhì)。通過粉末X射線衍射(XRD)進行該白色物質(zhì)的鑒定，結(jié)果可確認(rèn)為結(jié)晶性好的硝 酸鉀。圖4是表示從磁性坩堝內(nèi)的熔鹽采集的試樣中基于通電時間(秒)的鉈濃度變化 的圖。根據(jù)圖4可知，通電前的熔鹽中的鉈濃度為7500mg/kg，通電1000秒后的熔鹽中的 鉈濃度為4200mg/kg，通電2000秒后的熔鹽中的鉈濃度為2300mg/kg，隨通電時間的經(jīng)過， 熔鹽中的鉈濃度減少。工業(yè)實用性根據(jù)本發(fā)明的鉈及硝酸鉀的回收方法，加熱、熔融含鉈硝酸鉀而形成熔鹽，對該熔 鹽通直流電流，從而使溶存于該熔鹽中的鉈以金屬鉈的形式分離，分別回收該金屬鉈及分 離出鉈后的熔鹽，因此能夠以簡單的操作有效地回收含鉈硝酸鉀中所含的鉈及硝酸鉀。因 此，可以分別從含鉈硝酸鉀中回收鉈及硝酸鉀，并再次有效利用這些，所以在產(chǎn)業(yè)上極為有用。
權(quán)利要求
1.一種鉈及硝酸鉀的回收方法，從含鉈硝酸鉀中回收鉈及硝酸鉀，其特征在于，加熱、熔融所述含鉈硝酸鉀而形成熔鹽，對該熔鹽通直流電流，從而使溶存于該熔鹽中 的鉈以金屬鉈的形式分離，分別回收該金屬鉈及分離出鉈后的熔鹽。
2.如權(quán)利要求1所述的鉈及硝酸鉀的回收方法，其特征在于，向加熱、熔融所述含鉈硝酸鉀而成的熔鹽中插入陽極及陰極，在這些陽極及陰極之間 通直流電流，從而使溶存于該熔鹽中的鉈以金屬鉈的形式沉淀。
3.如權(quán)利要求2所述的鉈及硝酸鉀的回收方法，其特征在于，將從所述熔鹽中分離出的熔融金屬鉈作為陰極，在該陰極與所述陽極之間通直流電 流，從而使溶存于該熔鹽中的鉈以金屬鉈的形式沉淀。
4.如權(quán)利要求1所述的鉈及硝酸鉀的回收方法，其特征在于， 所述熔鹽的溫度在硝酸鉀的熔點以上且熱分解溫度以下。
5.如權(quán)利要求2所述的鉈及硝酸鉀的回收方法，其特征在于， 所述熔鹽的溫度在硝酸鉀的熔點以上且熱分解溫度以下。
6.如權(quán)利要求3所述的鉈及硝酸鉀的回收方法，其特征在于， 所述熔鹽的溫度在硝酸鉀的熔點以上且熱分解溫度以下。
7.一種鉈及硝酸鉀的回收裝置，從含鉈硝酸鉀中回收鉈及硝酸鉀，其特征在于，具備 熔融爐，加熱、熔融所述含鉈硝酸鉀而形成熔鹽；以及電解單元，對所述熔鹽通直流電流，使溶存于該熔鹽中的鉈以金屬鉈的形式分離。
8.如權(quán)利要求7所述的鉈及硝酸鉀的回收裝置，其特征在于，所述電解單元具備陽極，插入到所述熔鹽中；電極端子，通過與從所述熔鹽中產(chǎn)生的 熔融金屬鉈接觸，將該熔融金屬鉈作為陰極；以及直流電流通電單元，在這些陽極及陰極之 間通直流電流。
9.如權(quán)利要求7所述的鉈及硝酸鉀的回收裝置，其特征在于， 所述熔融爐為在底部形成有取出口的磁性坩堝。
10.如權(quán)利要求8所述的鉈及硝酸鉀的回收裝置，其特征在于， 所述熔融爐為在底部形成有取出口的磁性坩堝。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供鉈及硝酸鉀的回收方法及回收裝置，在回收含鉈硝酸鉀的熔鹽中所含的金屬鉈的同時，以硝酸鉀的形式回收去除該鉈后的熔鹽。本發(fā)明的鉈及硝酸鉀的回收方法，其特征在于，將含鉈硝酸鉀投入到熔融爐(2)的磁性坩堝(11)中，加熱至硝酸鉀的熔點以上且熱分解溫度以下，形成熔鹽(S)，通過陽極(21)及電極端子(22)對該熔鹽(S)通直流電流，從而使熔融金屬鉈(MT)沉淀到磁性坩堝(11)的底部(11a)，通過取出用配管(14)取出該熔融金屬鉈(MT)，之后，通過取出用配管(14)取出硝酸鉀。
文檔編號C25C3/34GK102137958SQ20098013392
公開日2011年7月27日 申請日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月29日
發(fā)明者小西正芳 申請人:住友大阪水泥股份有限公司