イオン交換膜を使用する微量有価金属の濃縮回収に関する研究

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昨年度に,亜鉛湿式製錬における亜鉛浸出残渣を高温高濃度の硫酸によって溶解した液からGaを回収するための第一段階として,陰イオン交換膜を用いた拡散透析によって,遊離硫酸濃度を0.025mol/dm^3まで低下させることは比較的容易であることを見出している。今年度はこの溶液からGaを回収することを検討した。まず熱力学的平衡計算およびGaのみを含む硫酸溶液の中和による沈殿平衡実験,Ga濃度はpH5で10^<-5>mol/dm^3,pH6〜7で極小値の10^<-6>mol/dm^3程度になることを確認した上で,実際の亜鉛浸出残渣処理液に近似した組成(Zn90g/dm^3,Fe(II)50g/dm^3,Cu33ppm,Ga50ppm,pH1.5)の液のNaOHによる中和沈殿を行なった。pH5付近で青緑色の沈殿を生じ,このときのZn,Fe,Cuの沈殿率はそれぞれ20.0,18.6,75.8%であり,Gaのそれは87.8%であった。この沈殿のGa/(Zn+Fe+Cu+Ga)の比は1.6×10^<-3>程度であった。次に陰イオン交換膜を用いた隔膜電解によってpHを高め,アルカリを添加することなくGaを回収することを試みた。種々検討の末,次のようにして好結果を得た。以述の残渣処理液に近似した組成の液を陰極室に,Na_2SO_4 1mol/dm^3の液を陽極室に入れて電解したが,Znの陰極への析出を防ぐために,陰極液にCu300ppm,As50ppmを加え,電流密度も10A/m^2に抑え,陰極液のpHが4.1に上るまで50℃で電解した。その結果,Zn,Fe,Cu,Gaの沈殿率はそれぞれ19.5,19.5,23.7,68.0%であり,陰極への析出率はそれぞれ1.5,0.5,66,26.1%であった。両者を合わせるとGaの回収率は94.1%であり,Znの損失は21%である。また沈殿のGa/(Zn+Fe+Cu+Ga)の比は1.24×10^<-3>,陰極析出物のそれは7.1×10^<-3>であった。この値は従来行なわれている石灰添加による回収法の沈殿のGa含有率数100ppmに比べ遥かに高い値である。