JPH0524238B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 側壁と底壁を有し、そしてその中に交互に垂
下された陽極と陰極とを有しており、前記陰極が
陽極の下方にまで垂下されている電槽を用意する
こと、前記電槽の底壁上方の孔あき部材上に粉末
金属のベツドを設けて、前記ベツドの下方に貯室
ができるようにし、そして前記ベツドを通して流
体が濾過できるようになし、前記陰極が前記ベツ
ドの中に伸びているようにすること、金属を含む
溶液を前記電槽内に導入し、前記陽極と陰極に電
気的にエネルギー付与して前記電槽内で電解を行
わせ前記ベツドに陰極電位を与え、それにより金
属を前記陰極と前記ベツドに析出させること、お
よび溶液を前記貯室から除去することからなる比
較的低い金属量を有する溶液から金属を除去する
方法。

２ 処理される溶液が第２銅または第１銅のアン
モニウム塩化物であり、陽極は炭素でそして陰極
は銅である請求の範囲第１項に記載の方法。

３ 処理される溶液が硫酸銅であり、陽極が鉛そ
して陰極が銅である請求の範囲第１項に記載の方
法。

４ 溶液がカドミウムを含むものである請求の範
囲第１項に記載の方法。

５ 溶液がニツケルを含むものである請求の範囲
第１項に記載の方法。

６ 溶液から金属を除去し、比較的低い金属量の
溶液とする一次電槽を用意すること、金属含有液
を前記一次電槽に導入すること、側壁と底壁を有
し、そしてその中に交互に伸びている陽極と陰極
を有し、前記陰極が前記陽極の下方にまで伸びて
いる二次電槽を用意すること、前記底壁上方に孔
あき部材を配置し、前記孔あき部材と底壁間に貯
室を構成させること、前記部材上に前記二次電槽
の陰極と接触する金属のベツドを設けること、前
記一次電槽から前記二次電槽に、前記の処理をさ
れた溶液を差し向けること、前記二次電槽内の前
記陽極と陰極に電気的にエネルギーを付与して前
記二次電槽内に電解を行わせること、前記貯室か
ら溶液を抽出すること、および周期的に前記電槽
から金属を除去することからなる電解によつて溶
液から金属を除去する方法。

７ 処理される溶液が第２銅または第１銅のアン
モニウム塩化物であり、陽極は炭素で、そして陰
極が銅であるところの請求の範囲第６項に記載の
方法。

８ 処理される溶液が硫酸銅であり、陽極が鉛
で、そして陰極が銅であるところの請求の範囲第
６項に記載の方法。

９ 溶液がカドミウムを含むところの請求の範囲
第６項に記載の方法。

１０ 溶液がニツケルを含むところの請求の範囲
第６項に記載の方法。

１１ 前記ベツドの金属が溶液の金属と同じもの
であるところの請求の範囲第６項に記載の方法。

１２ 溶液中の金属の濃度が比較的低い場合に電
解によつて溶液から金属を除去するための電槽で
あつて、側壁と底壁を有し、前記槽内に交互に垂
下されている複数の陽極と陰極を有し、前記槽内
の前記底壁上方に孔あき板を有して貯室を構成
し、前記板上に粉末金属のベツドを有し、前記粉
末金属が溶液から除去しようとする金属と同じで
あり、前記陰極が前記陽極の下方の前記ベツド内
に伸びており、そして前記貯室から溶液を除去す
る手段を有しているところの金属を除去するため
の電槽。

１３ 側壁と底壁およびその中に交互に垂下する
陽極と陰極を有し、前記陰極が陽極の下方にまで
垂下している電槽を用意すること、前記電槽の底
壁の上方に配置した孔あき部材上に粉末金属のベ
ツドを設けて前記ベツド下方に貯室を設け、前記
ベツドを通して流体が濾過されるようになし、前
記ベツドの金属は溶液から除去しようとする金属
と同じものであり、前記陰極が前記ベツド内に伸
びるようになすこと、金属を含む溶液を前記電槽
内に導入し、前記陽極と陰極に電気的にエネルギ
ー付与して前記電槽内に電解を起させ、そして前
記ベツド上に陰極電位を構成させ、それにより前
記陰極上と前記ベツド上に金属を析出させるこ
と、および前記貯室から溶液を除去することから
なるところの比較的低い金属量を有する溶液から
金属を除去する方法。

１４ 処理される溶液が第２銅または第１銅のア
ンモニウム塩化物で、陽極が炭素で、そして陰極
が銅であるところの請求の範囲第１３項に記載の
方法。

１５ 処理される溶液が硫酸銅で、陽極が鉛で、
そして陰極が銅であるところの請求の範囲第１３
項に記載の方法。

１６ 溶液がカドミウムを含んでいるところの請
求の範囲第１３項に記載の方法。

１７ 溶液がニツケルを含んでいるところの請求
の範囲第１３項に記載の方法。

発明の分野 本発明は、溶液からの金属の回収に関し、より
詳しく溶液から金属を粉末状態でほとんど完全に
回収し、最終的に処理溶液中の金属を1ppm（百万
分の１部）以下とする装置および方法に関する。

発明の背景 溶液からの金属の電解回収はよく知らてれい
る。このような電解回収は米国特許第3785950号、
第3535218号、第1839905号および第3579431号に
開示されている。

本発明は、特に金属がカソード上に粉末状で析
出されるような金属成分の低い溶液から金属を除
去するのに適している。この例は印刷回路板上で
使用されたエツチング液からの銅の除去であり、
本発明をそのような場合について詳述する。通常
のエツチング剤を使用する印刷回路板のエツチン
グの場合、銅がエツチング剤に入り第１銅または
第２銅のアンモニウム塩化物が生成される。銅は
この使用済みのエツチング剤そしてまた濃縮され
た第１銅または第２銅のアンモニウム塩を含むエ
ツチング剤からも効果的に回収され得る。銅を電
解的に除去することによりエツチング液は実質的
に再生され得る。しかし処理済みのエツチング剤
はなお溶液中に若干の銅を含んでおり、溶液はエ
ツチング剤としては拒否される可能性がある。幾
つかの銅回収技術では複数の陽極と陰極とを交互
に入れた電槽が用いられ、その電解液はアンモニ
ア性の塩化アンモニウムである。陽極は黒鉛そし
て陰極は銅でつくられる。酸素が陽極で発生し、
陰極では次の有効反応が生じる。

Cu（NH₃）₄Cl₂＋H₂ ＝Cu＋2NH₄Cl＋2NH₃ 従つて流出液は再生されてエツチング剤とな
る。しかしながら液中にはなお若干の銅が含まれ
ている。

上記の回収方法では電槽内で行われる電解によ
り銅が陰極上に粉末状に析出し、流出液は実質的
に銅分の減少した印刷回路板用の再生エツチング
剤となる。銅粉はカソード上に生成され時々その
付着粉は電槽の底に落下する。電槽の底で集めら
れた銅粉は時々ポンプまたは他の通常方法によつ
て除去される。上記のタイプのシステムは処理の
ため電槽に導入されたエツチング剤が約120ｇ／
の銅を含む場合、約２ｇ／の銅を含む排出電
解液とする。

本発明は粉末状の追加的な銅を除去し1ppm以
下の銅を有する清浄化されたエツチング剤を供給
するエツチング剤の二次処理システムを提供する
ものである。NH₃が添加されたのちの最終的に
処理されたエツチング剤は本質的に新しいエツチ
ン剤と同等である。

溶液の金属量は電解と同様、イオン交換、水素
還元および溶媒抽出のような他の技術を用いた一
次処理によつて減少させることができる。

発明の要約 本発明は上記したような一次処理システムの流
排出物を受け入れることのできる処理システムを
提供するものである。事実この二次処理槽は幾つ
かの一次処理槽の排出物を装入物として受け入れ
得あるいは以前に処理したエツチング剤を貯槽か
ら受け入れ得るものである。

二次処理槽は、陽極と陰極を交互に供したもの
で、陰極は陽極下方の溶液から除去しようとする
粉末銅または他の金属のベツド内に伸びるように
されている。粉末銅のベツドは槽の底の上方に
布で覆われた孔あき板上に保持される。この配置
は本質的に無限の面積を有する陰極を提供するも
ので、処理済みのエツチング剤はシステムから除
去されるに先立つてその陰極を通して過される
ことになる。この追加処理は処理エツチング剤か
らさべての銅を効果的に除去し、再使用のための
本質的に新しい性質をもつエツチング剤を供給す
る。

本発明の目的は低い金属成分をもつ溶液から金
属を除去し、そして本質的に金属を含まない清浄
化された溶液を供するための新規で改善された方
法および装置を提供することにある。

新規であると信じられる本発明の特徴は本明細
書の結論部分で特に指摘され明白に特許請求され
ている。しかしながら本発明はその他の目的およ
び利点と共にその作業および機構に関し、図面と
組み合わせて以下の詳細な説明を参照することに
より最もよく評価され得るであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化する金属回収システム
の一次および二次の処理槽を示す略図、 第２図は第１図の線２−２の面に見られる第１
図の二次槽の断面図、 第３図は第１図の線３−３の面に見られる第１
図の二次槽の断面図、そして 第４図は第１図の二次槽について部分的な切除
を行つた部分等角図である。

図示した態様の詳細な説明 本発明を具体化し得るシステムは第１図の略側
面図に示されている。このシステム１０は一次処
理槽１２と二次処理槽１３からなつている。槽１
２は側壁、端面壁および底壁を有する容器からな
る。槽１２は後に槽１３にも例示されるように複
数の交互になつた陽極と陰極（図示せず）を収納
し得る。

槽の壁の内側はポリプロピレンのような電気絶
縁性の物質で被覆される。この実施例の目的のた
めにはその処理しようとする排出液（第２銅のア
ンモニウム塩化物が考えられ得る）は導管１４を
通して槽１２に導入され、槽１２から導管１５を
通して二次槽１３に排出される。槽１２は単に槽
あるいはシステムを表わすものであるが、銅に富
むエツチング液を銅量約２ｇ／まで減少させる
ものである。エツチング剤は一般に130ｇ／に
なつたときに廃棄されるものと考えられる。二次
槽は一次槽１２からよりも、一次処理したエツチ
ング剤のような他の供給源からのエツチング剤を
受け入れ得る。一次処理が離れた場所で行われ得
る。もしエツチング剤が約２ｇ／という低い金
属濃度を有したものであればエツチング剤は一次
処理を受ける必要はない。

本発明は溶液が一次処理を受けたか否かに係り
なく低金属量を有する溶液の清浄化に適用され
る。

一次処理したエツチング剤は一次槽１２から導
管１５を経て二次処理槽１３に連続的に運ばれ
る。二次槽１３はポリプロピレンの被覆手段など
により、電気的に絶縁された内壁を有する容器か
らなつている。正のブスバー２５は二次槽１３に
垂下されている複数の陽極２６に電気的に結合さ
れており、負のブスバー２７は陽極２６の自由端
の下方の粉末銅のベツド２９内に伸びている複数
の陰極２８に電気的に結合している。

粉末銅のベツドは布３１で覆われた孔あき板
３０の上に保持されている。孔あき板３０もまた
両側をポリプロピレンの被覆などによつて電気的
に絶縁されている。孔あき板３０は後記する手段
により槽１２の底壁の上方に保持され、それでも
つて貯室あるいは捕収室３２を形成している。

絶縁材でつくられた直立管３３は貯室３２と通
じている。板３０は直立管３３がその中を通れる
ように切除されている。

次に陰極２８を示すための二次槽１２を通る断
面図であるところの第２図について説明する。二
次槽１３は底壁３８ら伸びる直立壁３４および３
５を有する。ブスバー２５および２７は各々絶縁
性の条片３６および３７上に保持されており、側
壁３４および３５の上端に付着されている。電極
担体３８ａは後記するように陰極２８を保持して
いる。担体３８ａの一方の端は絶縁スリーブ３９
を受けている。従つて導電性を有する陰極担体３
８ａは負のブスバー２７と電気的に結合されてい
るが正のブスバー２５とは電気的に絶縁されてい
る。

陰極２８は孔あき板３０および布３１に最も
近い位置までベツド２９内に伸びている。

孔あき板３０は底壁３１の上方で複数の支持部
材およびスペース部材４０，４１，４２および４
３上に支持されているが、これら部材は実質的に
電極の面に直角に伸びている。部材４１と４２に
は後記するように孔があけられ、貯室３２内の溶
液が直立管３３へ移動できるようにされている。
側壁強化材４４と４５および底壁強化材４６は必
要に応じて提供される。

第３図に示されるように各陽極２６は担体５２
から垂下された複数の導電性部材４７〜５１から
なる。担体５２は銅などの導電性部材で、その上
に絶縁性のスリーブ５３を有し、負のブスバー２
７の上に載置される。陽極用の担体は従つて正の
ブスバー２５と電気的に接触し負のブスバー２７
とは絶縁されている。図面を単純にするため第３
図では直立管３３を示していない。

次に第４図について説明する。第４図は図を簡
単にするため３つの陽極と２つの陰極のみを有す
る槽を示している。陽極担体５２の各々は間隔を
おいた導電性のロツド５４と５５からなり、ロツ
ドはその間に陽極２６をはさみ、槽中に垂下する
陽極を保持している。陰極担体３８ａの各々は間
隔をおいた導電性のロツド５６と５７からなり、
そのロツド間に陰極２８をはさみ同時に陰極は槽
中にそして陰極ベツド２９内に垂下されている。
第４図に示されているように、孔あき板３０の支
持部材４０〜４３は実質的に電極の面に直角に伸
びている。支持部材４１〜４２には孔があけられ
その中を処理された流体が流れることができるよ
うになつている。追加的な板支持素子５８と５９
は槽１２の各端に付され板３０を箱状に支持する
構造を形成している。導管６２は下降して直立管
３３中に伸び、そして陰極ベツド２９を通して
過された溶液をサイフオンあるいはポンプで移動
させ得るように壁３４を通して外方に伸びてい
る。

粉末金属の陰極ベツド２９はその中に伸びた陰
極を有し、本質的に無限の面積を有する陰極を提
供するもので二次槽内の処理済み溶液中の金属を
1ppm以下にまで減少せしめる効果を有する。こ
の結果印刷回路板エツチング剤の処理の場合、本
質的に銅を含まない再使用に適したエツチング剤
となる。

本発明は、10×４フイート×５フイート深さ
（3.1×1.2×1.5ｍ深さ）の４つの一次槽の排出物
を受け入れる４×４フイート×５フイート深さ
（1.2×1.2×1.5ｍ深さ）の寸法の二次槽を用いる
ことに実施された。

印刷回路板エツチング剤の処理の場合、陽極は
炭素であり陰極は銅である。両槽の電極間の間隔
は３インチとされる。

槽１３は清浄な陰極について約１アンペア／、
平方インチ（15.5A／ｄm²）の電流密度で作業さ
れる。電圧は２1/2ないし３1/2ボルトである。溶
液中の金属の濃度が低いので槽１３では低い電流
密度が用いられる。槽１３内のベツド２９上方の
銅の濃度は約50ppmである。

二次処理槽中のベツド上方の陰極は溶液の銅の
量を約50ないし100ppmに減少させる。陰極ベツ
ドは溶液の銅量を1ppm以下にまで減少させる。
これらの作業が別々の段階すなわち二次および三
次の段階で、二次段階は懸吊されている陽極と陰
極について行われ、また三次段階は陽極と銅粉の
陽極ベツドについて行われ得ることが想像され得
る。

金属を除去する必要のある溶液が粉末として析
出し得る約100ppmまたはそれ以下の金属を含む
ならば、この溶液は直接陽極と金属粉の陰極ベツ
ドについて行われる三次段階に相当する個所に導
入され得る。

二次槽１２中に陰極ベツド２９は初め約６イン
チ（152.4mm）深さのところに設けられ、陰極素
子２８はほとんど孔あき板３０のところまで伸び
た寸法を有している。銅のベツド２９が陽極に接
近して設けられている場合は銅はベツド２９から
ポンプで汲み出されて約６インチ（152.4mm）の
深さのベツドになるようにされる。

作業に際し、一次槽は１日当りの予定された量
の金属を除去するように電解液の流速と金属の濃
度が考慮される。一次および二次の槽の電流密度
は処理しようとするエツチング剤の金属量を考慮
して選択される。電流密度は溶液中の金属の濃度
が変るにつれて変動し得る。

本発明を２ｇ／の銅量をもつ第２銅のアンモ
ニウム塩化物の印刷回路板エツチング剤からの銅
の除去との関係から説明してきたが、本発明は金
属量が比較的低く、たとえばニツケルやカドミウ
ムなどのように金属が粉末状で陰極上に析出し得
る場合に溶液から金属を除去するのに役立ち得る
ものである。

エツチング剤が硫酸銅のように酸性の場合は鉛
陽極が用いられる。液流出槽１２中の銅の濃度は
好ましくは２ｇ／またはそれ以下に保持され
る。

従つて示された本発明の目的はこれまでの説明
から明らかにされたものと同様効率的に達せられ
ることがわかるであろう。本発明の好ましい実施
態様を開示の目的のために示したが、その他の実
施態様と同様に開示された発明の実施態様の変更
は当業界の技術者には想到し得ることであろう。
従つて付された特許の請求の範囲は、本発明のす
べての実施態様および本発明の精神と範囲を逸脱
しない開示態様への変更をカバーしようとするも
のである。