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金属化合物の濃縮方法 新技術説明会

国内特許コード P160013418
整理番号 (HU2011009)
掲載日 2016年11月2日
出願番号 特願2014-533147
出願日 平成25年9月2日(2013.9.2)
国際出願番号 JP2013073500
国際公開番号 WO2014034925
国際出願日 平成25年9月2日(2013.9.2)
国際公開日 平成26年3月6日(2014.3.6)
優先権データ
  • 特願2012-191071 (2012.8.31) JP
発明者
  • 明石 孝也
出願人
  • 学校法人法政大学
発明の名称 金属化合物の濃縮方法 新技術説明会
発明の概要 [要約]
廃液の発生量を抑制して鉱山から採掘される鉱石や使用済み電子部品からガリウムなどの金属を濃縮することが困難である。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1金属含有率で含有する第1固体金属化合物の混合物中の前記第1固体金属化合物を還元して気体金属化合物とし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1金属含有率より高い第2金属含有率で捕集する。
従来技術、競合技術の概要


ガリウムは、CIGS型薄膜太陽光パネルや発光ダイオード(LED)などに用いられる重要な元素である。



ガリウムは、地殻中に広く分布しているが、ガリウムをリッチに含有する鉱石は存在せず、工業的な製造方法は以下に述べるバイヤー法が一般的である。
バイヤー液からガリウムを得る方法として、例えば、バイヤー液に二酸化炭素を吹き込むことによってガリウムとアルミニウムを共沈させてガリウムの濃縮物を得て、これを水酸化ナトリウムに溶解して電解し金属ガリウムを得る方法、また、水銀電極を用いて直接バイヤー液を電解しアマルガムとして得る方法が知られている。
例えば、非特許文献1には、バイヤー液からガリウムを直接電析する方法が開示されている。



また、例えば、鉱山から採掘される鉱石中からボーキサイト、セン亜鉛鉱あるいはスズ石などからアルミニウム、亜鉛またはスズなどの金属あるいは化合物を製造する過程において、ガリウムを含有する副生成物を生じることが多い。このため、上記の副産物を資源としてガリウムを採取することが検討されている。



例えば、塩化第二スズ中に含まれるガリウムの分離濃縮法が特許文献1に開示されている。
特許文献1に記載の方法は湿式であることから、大量の鉱石を処理する場合に大量の廃液が発生するという不利益がある。



また、例えば、乾式でガリウムを含む酸化物から金属ガリウムを回収する方法が特許文献2に開示されている。



特許文献3には、ガリウム含有廃棄物からのガリウム回収技術が提案されている。



特許文献2及び3に記載の方法は乾式であり、特許文献1に記載の方法のように大量の廃液が発生するというデメリットはないが、特許文献2に記載の方法は、既に相当に高いガリウム濃度を有する混合物あるいは化合物から、さらに純度の高いガリウムを得ようとするものであり、ガリウムを微量に含有する鉱石から一定の濃度にまでガリウム濃度を濃縮する本発明の技術とは全く異なるものである。特許文献3に記載の方法では、塩素は塩素化を起こさせるものとして添加され、排ガスから有毒な塩素ガスを除去する必要があるため、装置上の問題を有している。



また、特許文献4及び5には、金属ガリウムから高濃度ガリウム酸化物を生成する方法が開示されている。



ガリウムは、今後ますます供給量が不足すると予想され、鉱山から採掘される鉱石や使用済み電子部品のような、ガリウムを微量に含有する混合物からガリウムを分離あるいは濃縮する技術の開発が求められている。
インジウムについても同様の状況であり、インジウムを微量に含有する混合物からインジウムを分離あるいは濃縮する技術の開発が求められている。



特許文献6には、揮発性の放射性物質を含む放射性廃棄物を加熱して、放射性物質を気化させて分離する放射性廃棄物の処理方法及び装置が開示されている。
特許文献7には、ウラン窒化物を主成分とする使用済燃料からウランを窒化物の形態で回収する使用済燃料の処理方法が開示されている。
特許文献8には、テルル原料を真空溶解して高純度テルルを製造する方法が開示されている。
特許文献9には、スクラップ合金中に含まれる元素のうち少なくとも1種の金属元素を金属酸化物として昇華させて捕集し、残余の金属元素と分離させるスクラップ合金から有価物を回収する方法が開示されている。
特許文献10には、ゲルマニウム含有固形物と塩化水素を接触させて四塩化ゲルマニウムを生成して回収する、ゲルマニウム回収方法及び装置が開示されている。

産業上の利用分野


本発明は金属化合物の濃縮方法に関し、特に、ガリウム、インジウム、ゲルマニウム、テルル、またはセシウムである金属化合物の混合物から各化合物の濃度を高める金属化合物の濃縮方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
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1金属含有率で含有する第1固体金属化合物の混合物中の前記第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、
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1金属含有率より高い第2金属含有率で捕集する工程と
を有する金属化合物の濃縮方法。

【請求項2】
前記第1固体金属化合物を還元して前記気体金属化合物とする工程を蒸発部で行い、
前記気体金属化合物を前記蒸発部から捕集部に移送する工程をさらに有し、
前記気体金属化合物を酸化して前記第2固体金属化合物とする工程を捕集部で行う
請求項1に記載の金属化合物の濃縮方法。

【請求項3】
前記第1固体金属化合物を還元して前記気体金属化合物とする工程において、前記第1固体金属化合物と固体還元剤との混合物中、還元性ガス雰囲気中、または還元性ガス雰囲気における前記第1固体金属化合物と固体還元剤との混合物中で前記第1固体金属化合物を還元して前記気体金属化合物とする
請求項1または2に記載の金属化合物の濃縮方法。

【請求項4】
前記第1固体金属化合物を還元して前記気体金属化合物とする工程において前記第1固体金属化合物の混合物を加熱する
請求項1~3のいずれかに記載の金属化合物の濃縮方法。

【請求項5】
前記金属がガリウムであり、
前記第1固体金属化合物を還元して前記気体金属化合物とする工程において前記第1固体金属化合物の混合物を900℃以上となるように加熱する
請求項4に記載の金属化合物の濃縮方法。

【請求項6】
前記第1固体金属化合物を還元して前記気体金属化合物とする工程において前記第1固体金属化合物を還元して気体GaOとし、
前記気体金属化合物を酸化して前記第2固体金属化合物とする工程において前記気体GaOを酸化して固体Gaとする
請求項5に記載の金属化合物の濃縮方法。

【請求項7】
前記金属がインジウムであり、
前記第1固体金属化合物を還元して前記気体金属化合物とする工程において前記第1固体金属化合物の混合物を600℃以上となるように加熱する
請求項4に記載の金属化合物の濃縮方法。

【請求項8】
前記第1固体金属化合物を還元して前記気体金属化合物とする工程において前記第1固体金属化合物を還元して気体InOとし、
前記気体金属化合物を酸化して前記第2固体金属化合物とする工程において前記気体InOを酸化して固体Inとする
請求項7に記載の金属化合物の濃縮方法。

【請求項9】
反応管と、
前記反応管内に設けられており、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1金属含有率で含有する第1固体金属化合物の混合物が収容され、加熱により前記第1固体金属化合物を還元して気体金属化合物を生成する蒸発部と、
前記反応管内に設けられており、前記気体金属化合物が移送され、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固体金属化合物を捕集基板に捕集する捕集部と、
前記蒸発部において前記第1固体金属化合物を還元して気体金属化合物とし、前記捕集部において前記気体金属化合物を酸化して前記第1金属含有率より高い第2金属含有率で前記第2固体金属化合物を捕集する温度プロファイルとなるように前記反応管の内部を加熱する、反応管の外周部に設けられたヒーターと
を有する金属化合物の濃縮装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2014533147thum.jpg
出願権利状態 公開


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