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JPS58217646A - 超合金スクラツプから有価金属を回収する方法 - Google Patents

超合金スクラツプから有価金属を回収する方法

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Publication number
JPS58217646A
JPS58217646A JP58089909A JP8990983A JPS58217646A JP S58217646 A JPS58217646 A JP S58217646A JP 58089909 A JP58089909 A JP 58089909A JP 8990983 A JP8990983 A JP 8990983A JP S58217646 A JPS58217646 A JP S58217646A
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JP
Japan
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chromium
nickel
carbonate
solution
aqueous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP58089909A
Other languages
English (en)
Inventor
ダグラス・ジエイ・ロビンソン
アニ−デイ・オ−・エツテ
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University Patents Inc
Original Assignee
University Patents Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University Patents Inc filed Critical University Patents Inc
Publication of JPS58217646A publication Critical patent/JPS58217646A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超合金スクラップからの有価金属の回収、より
特定すれば超合金スクラップからの実質上純粋体での有
価金属の分離に関する。
近年”超合金”は、それにより与えられる特性を持つ製
品に対する需要の故に用途が増し、生産量が非常に増大
している。これら特性は高温強度、高温酸化耐性、腐食
耐性等である。これら超合金の使用が増すにつれてそれ
らを含むスクラップその他の廃棄物の量も増している。
スクラップの形態は不良品、旋削くず、研摩くず、注型
スカルCpouring 5kulls)、金型ゲート
、7ラツ’/7ダスラソジ等の廃物等である。
典型的には超合金はCr、 Ni、 Co、 Mo、少
量のFe、 A/)、 Si%Ti、 Cb、 Ta等
に基づく。主として主成分としてのCrとNi、そして
多くの場合KCOから構成される。
多くの場合において、前述の如き超合金スクラップは各
有価金属を再使用に単離てきないので埋立地に捨てられ
るか同様な方法で廃棄される。超合金製造に再使用でき
る様にCo、Cr、Niの回収、再使用が望ましい。旋
削〈ず、研摩〈ずは同一合金組成を持つヒー) (he
ats)での使用に再循環できると認識されているが、
スクラップの大部分は一般的には低く評価され、多くの
場合に捨てられている。更に、旋削〈ずや研摩くずは同
一合金組成のヒートで使うとすれば、合金メーカーが適
当なヒートに入れられる様に単離し、区分けしなければ
ならない。
冶金法が超合金スクラップの処理に使用されているが、
一般的には、Fes COb N Z sそしておそら
くはCr、Moを生成することが可能なだけであり、T
a、Ti、Cb 等の耐火金属はスラップ中に失われて
いる。これら金属は回収されても超合金生成に不適の形
をしている。
超合金スクラップから有価金属を回収するだめの多くの
方法が従来試みられているが、成功の程度は様々である
。それらの例はアメリカ特許4188249;4198
968;3088085;8544809号公報に開示
されている。
本発明により、Ni、Cr、Co、Mo等の超合金主成
分を相互から分離し、回収する。超合金スクラップから
有価金属を分離する方法が提供される。
この方法でそれら金属は実質上純粋な形で単離でき、超
合金製造に再使用できるので価値ある原料が保存される
超合金スクラップ回収法が提供される。本方法では水性
酸性媒体中で超合金スクラップを酸化する。
この水性酸性媒体は、非鉄添加超合金元素をその不溶性
酸化物に酸化し、主超合金成分を水溶性イオンに酸化す
るに充分な酸化力を持つ。水溶液から不溶性固体は分離
され、水溶液は実質上水不溶性のt−アミンで抽出して
有機相と水相を形成する。水相は本質的にNiとCrを
含む。有機相はついで、各金属を選択溶解して実質上単
一の金属を含む各水溶液を形成する水溶液で抽出する。
これら金属溶液を処理して実質上純粋な金属を得る。
本明細書で”超合金”はNi及び/又はCr、Co、そ
して、Mo、AR、Ti、 Ta、cbからなる群から
選択される少くとも1種の金属を含む合金組成物をさす
”パルプ金属”は、コンデンサ、電気弁として役立つに
十分な安定性を持つ酸化物フィルムを形成するTi、T
a、cb 等の耐火金属をさす。
本発明の実施に役立つ超合金スクラップは、研摩ぐずそ
の他の粒状物の様に単位重量当たりの表面積が大きい形
をしている。好ましくは20〜200の、より好ましく
は100〜200のメツシュサイズを有す。水性酸性媒
体中で容易に反応するので表面積は大きいこと′が望ま
しい。非常に大きな、即ち直径が約イ〜イインチ、超合
金スクラップ片も使用できるが、該酸溶液との反応性を
高めるにはサイズを小さくするのが好ましい。
好ましくは、該スクラップは、本発明の方法での処理に
先立ってまず適当な有機溶媒での脱脂及び/又はその他
の処理に付してダート等の不純物を除く。
ついで水性酸性媒体と接触させる。本発明の実施に役立
つ水性酸性媒体はCb−イオンに富むものであり、従っ
てスクラップ中の金属と容易に反応するものである。C
1−濃度は150〜350g/n(4,2〜10モルH
C1jに相当)とナベきである。
この水性酸性溶液は塩酸自体により提供できるが、Cb
 ガスで所望の酸度、CI3濃度とできる。
更に、Clガスの添加で塩酸濃度を高めることができる
急速リーチング即ち金属と酸性媒体との反応を達成する
には溶液電位は+500 ミIJ Vより犬にコントロ
ールするのが好ましい。Fe fFe+3、MoをMO
+6として存在させるには溶媒抽出前に少くとも約75
0、より好1しくは少くとも約800ミリVとすべきで
ある。Fe、Moのこれら酸化数は800ミリV未満で
も維持できるが、これら酸化数状態を確保するには約8
00 ミIJ Vに電位を維持するのが望ましい。更に
、酸化電位を約800ミリVに維持してパルプ金属を金
属状態から酸化物状態に確実に転化する。典型的には、
超合金中のパルプ金属はAR,Si、 Ti、 Ta、
Cbであり、従って酸化Ae5二酸化Si、二酸化Ti
1酸化Ta、酸化cb に転化される。これらパルプ金
属酸化物は該水性酸性媒体には不溶性であると考えられ
、戸去でき、回収すべき金属を含む該酸水溶液を更に処
理できる。
溶液酸化力は溶液にレドックス電極を入れ、mV年単位
pH計の読みを取ることで測定される。HかCeガスの
添加で溶液酸化力は調整できる。
Ceガスを通気すると酸化力は上昇し、Hガスを通気す
ると低下する。
水性酸性媒体と超合金スクラップとの初期反応は、水の
沸点と溶存イオンとにより制限されるので約105℃、
大気圧で行われる。しかし反応を加圧下で行うならそれ
より高温を使用できる。最低反応温度は約80℃である
。この反応は発熱性なので約80’Cで反応を開始させ
れば発熱により沸点近くに上昇し、その温度に反応体を
維持する。
これら超合金は典型的には多量のCoとCrを含み、又
、大部分の超合金の場合において70〜80℃で反応提
供に充分であると考えられる。しかし、反応は発熱性な
ので溶液は典型的には90〜105℃に昇温する。
水性酸性媒体と超合金スクラップの反応を完了迄進行さ
せ、固体を戸去する。これら固体はパルプ金属酸化物と
粒状体中に存在する地被酸化不純物である。典型的には
、生成水溶液はFe、Mo、Co、 Cr、 Ni  
の形の金属を50〜2009/13含む。各金属濃度は
当然、各スクラップ組成に依存する。可溶性金属は、F
eはF e +3. MoはMoに、COはCO+2、
CrはCr+3、NiはNi+2として存在する。
水溶液をまず実質上水不溶性のt−アミンで抽出する。
本発明の実施に役立つt−アミンは、平均してC原子数
が5以上の鎖がアミン基についている典型的な不溶性ア
ミンである。かかる水不溶性アミンの例はトリフェニル
アミン、トリイソブチルアミン、トリヘキシルアミン、
トリイソオクチルアミンである。本発明の実施に役立つ
代表的市販アミンはヘンケル社から販売されているトリ
イソオクチルアミンであるアラビノ(Alamine 
)336である。このt−アミンは疎水性溶媒、より好
ましくは炭化水素系溶媒に溶ける。処理中の溶媒損失を
避けるためには100℃以上で沸騰するものがこの炭化
水素系溶媒としては好ましい。
典型的には、平均してC原子数が9以上の炭化水素系か
モノアルコール系溶媒が役立つ。C原子鎖長の上限は溶
媒が処理温度で液体であるか歪力)により決まる。経済
的観点力)らは灯油等の炭化水素の使用が望ましい。イ
ソデカノールと灯油との混合物が水溶液からの金属の抽
出溶媒として特に役立つことが発見された。アミン濃度
は5〜25V%が好ましい。
Fe 、Mo 、 Co 、 Cr 、 N:を含む水
性酸性媒体を約30〜50℃に維持し、アミン溶液と良
く接触させる。Co、Fe、Moが有機相に転溶し、N
i、Crを含む水溶液が提供され、有機相は前記酸化状
態のCo・Fe・Moを含む。
抽出を向流法で行うなら水相に対する有機相の割合は0
.5〜2.0、より好ましくは1.0〜1.25とする
。ついで、有価金属を含む有機相’に80〜100、好
ましくは40〜75g/13の塩化コバルトi含む溶液
と良く接触させる。有機相を塩化Co溶液で、好ましく
は向流で、co浴溶液対する有機相の比を5〜10とし
て抽出する。有機相中のCoを個有価金属、特にFe、
がら選択分離するには塩化Co溶液の濃度をコントロー
ルする必要がある。有機相を塩化Co溶液でストリッピ
ングしたら抽出Co f含む塩化Co溶液を分離し、 
    □当業者に良く知られている電解採取その他の
方法でCoを回収する。
Coが抽出除去されている有機相をついでわずかに酸性
化された水とよく接触してFe+3を除く。
この水の全クロリド含量は80g/13未満でなければ
ならず、それ以外ではFeは有機相中に保持される。F
eは特VC豊富な金属で、回収以外の供給源がはるかに
安価なのでFe  を含む溶液は捨てることができる。
ついで、coとFe′f:含まない有機相を炭酸Na、
NaOH等の適当な塩基でpH全10以上に調整する。
pH”flO以上に調整するとMoが有機相からストリ
ッピングされ、ついで、当業者に知られている方法で回
収できる。
本発明の方法により、原料たる超合金スクラップの初期
Mo、Co含量を基準とすると95%以上のCo、98
%以上のMoが回収されることが発見された。
Cr、Niを含む水溶液はついで、炭酸Ha、%の適当
な塩基で脱酸性化してpHを約7より大にすることによ
り処理できる。沈殿物が形成され、これは添加物が炭酸
Nαの場合には炭酸Ni と水酸化Crと理論付けられ
る。当業者に知られている他沈殿法も使用できるが、本
明細書記載の方法には、他金属が含まれない実質上純粋
なNi−Cr沈殿物が形成されるという利点がある。つ
いでこの沈殿物を当業者に知られている方法で実質上純
粋なNi−Cr合金に転化できる。別法として、このN
iとCrは別々の金属として分離できる。Ni−Cr沈
殿物は過酸化水素等の過酸化物で処理してCr  をC
r  に転化して溶解性にできる。つい−’cNi沈殿
物をクロム酸塩含有溶液から分離できる。
本発明の方法を添付図面を参照しながら詳述する。
第1図で、スクラップは、酸化電位約800m V、ク
ロリド濃度150〜350g/lの水性酸性媒体を含む
適当な容器に入れる。CrとNi・が該媒体に溶けたら
不溶固体全濾過等で分離し、捨てる。回収すべき金属を
含む該媒体を適当な容器に入れ、有機アミン溶液で抽出
してFe、Co、M。
を含む有機相、NZI Crを含む水相を得る。ついで
塩化Co水溶液でCoを抽出してCoを該水溶液に転溶
させ、これを有機溶液から分離する。ついでCoを電解
採取してCo金属を形成する。有機溶液は再度水でスト
リッピングしで塩化Fe溶液を形成し、ついでこれは捨
てる。Feは水相中に、Moは有機相中にある。ついで
有機相中のMof炭酸Haでストリッピングし、塩化ア
ンモニウムと硝酸で処理して酸化Mof形成する。残り
の有機相を濃塩酸で処理して該t−アミンにプロトン和
させると前記Fe−Co−Mo抽出で再使用できる。
ついでCrとNif含む水相を、c?”+3 全cr+
6に酸化し、N1f(不溶性炭酸Niとして)沈殿させ
、Ni含有固相をCr+6含有液相から分離することに
より処理する。ついで固体Niをか焼か電解採取してそ
れぞれ酸化NiかNi金属を形成し、クロム溶液f、C
r f晶出させてNa2Cr20. k形成するために
処理する。
この様に本発明の方法は、超合金スクラップ中に存在す
るCo 、Mo +Ni r Crの回収、分離に適用
できる。
次実施例は本発明の方法の例示である。
実施例■ 次組底、粒径分布の超合金研摩屑を金属源として使った
56%Ni 18%Cr 13%C。
5%M。
1%Fe Al1.Ti、Tα及びW メツシュサイズ +20−20±40−48+100−
100+200−200W %    2 20.6 
 49.80 20.50 7.60スターラ、温度計
、熱源の備わった2OA’ガラス製反応器にノミナル速
度で110.!?/時の超合金研摩屑と16.6mJ/
分の29%lIc1水溶液を入れた。85〜105℃で
21時間実施して2090yの研摩屑’k 19.9 
Aの29%HClで処理した。
実施例■ ’  110g/時の研摩屑ノミナル供給速度、16m
1/分の29%MCI!水溶液ノミナル供給速度で実施
例Iを19時間、ついで3,4時間実施した。最後に金
属研摩屑、酸をそれぞれ220g/時、82m11分の
ノミナル供給速度で装入した。研摩屑全供給量は405
0L酸全供給量は14.51だった。実験は85〜10
5℃で行った。
実施例■ 実施例Iの反応器に8000.5’の実施例■の金属研
摩屑klfMの29%HClと共に入れた。反応は85
〜105℃で2時間行った。2時間後に1650gの研
摩屑f8801/時のノミナル速度で54m11分の2
9%HClと共に4時間供給した。本実施例では465
09の研摩屑を281の29%l−lClで処理した。
実施例■ 実施例mt<り返した。但し、初めの2時間は研摩屑は
saog7時のノミナル速度で54m11分の29%H
Ci5.8時間)と共に供給し、ついで、440.!9
/時の研摩屑’z54ml/分の29%HClと共にs
、i時間供給した。
全実施例において金属研摩屑は見掛は上溶解した。しか
し、初期研摩屑の約5.6%は微黒色金属粉末として供
給し′た。
実施例■ 単一容器内で酸溶液を沈殿フラクションとあわせた。全
固形分は19400gであり、29%HCIIは151
.7 lだった。溶液pHは0より十分に低かった。実
施例■の反応器に、あわせた該酸液の一部を入れ、90
℃に加熱した。反応器に研摩屑は220g/時、29%
HCIIは54m1/分の速度で供給した。反応は5時
間行った。
実施例1〜Vでは合計248709の金属研摩屑を使い
、わずか930gが不溶金属として残った。
表1は実施例I〜Vでの物質バランス<11>を示す。
反応生成物の最終溶解性は次の通りだった。
87.50g/13  Ni 82.50  rt   Cr 2O,80s   C。
6.65  〃Fe 294.60 1   C1 2,00モル  HC71! 密度:  1.280.!i’/cm3実施例1−Vの
実施中に、研摩屑の有効溶解にはクロリドイオン濃度を
約280〜8011/#に保つ必要があることがわかっ
た。
実施例1−VはHClを酸化剤として使って行ったが、
本発明の実施には酸素、オゾン、塩素、クロム酸イオン
、第2鉄イオン等の他酸化物も使用できる。
実施例1−Vのあわ鷺た反応生成物をH2O2で約+8
00の酸化電位とし、固体tF去し、以下の実施例での
基本材料として使った。
実施例■ 攪拌装置、温度計の備わった5ガロン入りガラス製反応
器に1ガロンのあわせた反応生成物を1ガロンの80W
%のアラミ/(Alamine)886(トリイソオク
チルアミン)、4(1’%のインデカノール、・30W
%の灯油と共に入れた。有機相と水相i40℃に迄加熱
し、4分間攪拌して2相をよく接触させた。有機相を反
応器から吐出し、1ガロンのアミン溶液を反応器に入れ
、前述の如く接触、分離を行った。再度1ガロンのアミ
ン溶液を入れ、前述の如く接触、分離を行った。かくて
1ガロンの反応生成物からCo 、Mo 、Fe f 
8 ハツチの有機相に転溶させた。
これら3バツチの有機相をあわせ、pH2の1ガロンの
HCII水溶液を使い4つの連続抽出装置で抽出した。
水相がCo f、有機相がFeとMoを含んでいた。
Coが除去されている有機相を、1ガロンの水との接触
で抽出して水相中のFef除いた。今やMoのみを含む
有機相を22W%の炭酸Nα水溶液の添加によりpH1
0〜12に調整し、Mo k有機相からNα2M0O4
としてストリッピングした。
HCII添加により有機相をプロトン和し、次後の抽出
にイ史った。
10.5ガロンのあわせた反応生成物を処理するために
実施例■の方法を数度くり返した。
実施例■の方法では95%のCo、98%のMo。
99%のNj、94%のCrがあわせた反応生成物から
回収された。
実施例■により回収したCo溶液′ff:濾過し、炭酸
NaでpH5,5に中和してNiとFeを除いた。
このCo溶液からの電解採取によりCoを回収した。
実施例■ 実施例■でNα2MoO,として形成されたMoの溶液
ヲ塩化アンモニウムついで硝酸との反応で処理してMO
をMoO2にかえた。
実施例■で形成されたNiとCrを含む水溶液のpHを
7〜10に調整(炭9Nα使用)してNi COsとC
r(OH)a  k沈殿させた。
この沈殿物を水に入れてスラリーとし、H2O2と反応
させてCr+’:5fCγ+6に酸化して可溶性クロム
酸Nαと沈殿NiCO3を得た。CrはCrysかNα
、、Cr2O7として沈殿できた。
沈殿物はか焼によりCO2を除くか、アルミノ熱還元に
よりNiとCrとの合金にすることもできた。
超合金スクラップから最大量の金属を回収するには処理
中に特定パラメータを守らなければならない。
例えば、有機相での抽出前に反応生成物を注意深く酸化
してFekFe+3、MOをMO+61COをco+2
、CrをCr+3 として存在させねばならな/を完全
に形成せねばならない。
以上の実施例はバッチ方式の回収法だが、本発明の方法
は既知向流法を使い連続法にも適用できる。
以上に述べた如く、本発明により超合金スクラップ中の
有価金属を相当量回収する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法を例示するフローシートである。 特許出願人  ユニバーシティ・パテンツ・インコーホ
レーテッド (外4名) 図面の浄書(内容に変−なし) 手続補正書 特許庁五官若杉和夫殿 2、発明の名称 赳し含jスつう/フ′≠・ε”4イ(V i4 j t
rl 11ス才3左−(6、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所 久弘マ ユニへ−−Tイ ハ゛ア/かインツー” ’ 
 、、、 F4、代理人 5、補正の対象

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 第1項 超合金スクラップから有価金属を回収する方法において
    、 (i)  パルプ金属をその不溶性固体酸化物に酸化し
    、非パルプ金属を水溶性イオンに酸化する(クロムは+
    3価に酸化される)に充分な酸化力を持つ水性酸性媒体
    中で超合金スクラップを酸化し;(11)水溶液から不
    溶性固体を分離し;(rrl)  水溶液を水に実質上
    不溶性のt−アミンで抽出して、ニッケルとクロム以外
    の非パルプ有価金属を含む有機相と、ニッケルとクロム
    を含む水相とを形成し; (M)ニッケルとクロムを含む水相から有機相を分離す
    る、 工程からなり、 (V)  クロム+3を水溶性クロム+6に酸化し;(
    vt  水相を水溶性炭酸塩で脱酸性化してpHを約7
    〜10として不溶性炭酸ニッケルを形成し;(vii)
    クロム含有溶液から炭酸ニッケルを沈殿させ; (viii)炭酸ニッケル沈殿物からニッケルを回収し
    ;(1x)溶液からクロムを回収する; 工程を特徴さする方法。 第  2 項3 クロムを酸化して水溶性クロム+6を形成する前に水相
    を脱酸性化して不溶性の炭酸ニッケル吉水酸化クロムを
    特徴する特許請求の範囲第1項記載の方法。 第3項 工程(V)が過酸化水素でのクロムの酸化からなる、特
    許請求の範囲第1項記載の方法。 第4項 工程(vl)が炭酸す) IIウムでの脱酸性化からな
    る、特許請求の範囲第1項記載の方法。 第5項 工程(vii)が炭酸塩からか焼によりニッケルを回収
    して酸化ニッケルを形成することからなる、特許請求の
    範囲第1項記載の方法。 第6項 工程(viii)が電解採取によるニッケル金属の回収
    からなる、特許請求の範囲第1項記載の方法。 第7項 工程(IX)が結晶化によりクロムをクロム酸塩として
    回収することからなる、特許請求の範囲第1項記載の方
    法。 第  8 項 クロムとニッケルのイオンを含む水性酸性相が塩化物溶
    液であり、可溶性炭酸塩で脱酸性化され、炭酸ニッケル
    が塩化物塩溶液中に形成される、特許請求の範囲第1項
    記載の方法。 第9項 超合金スクラップから有価金属を回収する方法において
    、 (1)バルブ金属をその不溶性固体酸化物に酸化し、非
    パルプ金属を水溶性イオンに酸化する(クロムは+8価
    に酸化される)に充分な酸化力を持つ水性酸性を形成し
    ; (v)ニッケルとクロムを含む水相から有機相を分離す
    る、 工程からなり、 水相を水溶性炭酸塩で脱酸性化してpHを約7〜lOに
    して不溶性の炭酸ニッケルと水酸化クロムを形成し; 炭酸ニッケルと水酸化クロムを共沈させ;ニッケルとク
    ロムをアルミノ熱還元により合金として回収する; 工程を特徴とする方法。
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