JPH01188410A

JPH01188410A - ガリウム・リンとガリウムヒ素の分離方法

Info

Publication number: JPH01188410A
Application number: JP63013786A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Hisatsune; 久恒　政幸
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1988-01-25
Filing date: 1988-01-25
Publication date: 1989-07-27

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】［産業上の利用分野］本発明は、ガリウム・リンとガリウム・ヒ素との混合ス
クラップからガリウム・リンとガリウム・ヒ素とを重液
選鉱法によって効率よく分離し得るガリウム・リンとガ
リウム・ヒ素の分離方法に関するものである。

［従来の技術］近年、ガリウム・ヒ素のように、ガリウムと周期率表ｖ
ｂ族元素とからなる半導体用金属組成物が種々開発され
て使用量が増加しているが、それに伴なってこれら組成
物のスクラップの発生量も増加しており、これらスクラ
ップからのガリウムの回収方法の確立が要望されている
。

従来から、上記要望を満たすべく種々の提案がなされて
いる。これらのうち、たとえば、スクラップを酸化分解
し、得られた分解液をキレート樹脂と接触させることに
よってガリウムをキレート樹脂に吸着させ、ついで、ア
ルカリ水溶液をキレート樹脂と接触させてガリウムをア
ルカリ溶液中に溶出させ、得られたガリウムを含むアル
カリ水溶液を電解してガリウムを回収する方法（たとえ
ば、特開昭５９−２１３６２２号、以下、湿式法という
）や、スクラップを真空熱分解と加熱冷却処理及び溶融
体のろ過、塩酸溶液による水相化学処理を経て再結晶す
る方法（たとえば、特開昭５７−１０１６２５号、以下
、乾式法という）や、スクラップを塩素ガスと直接接触
させ、生成した塩化ガリウムなどの塩化物の混合物を蒸
留分離して塩化ガリウムを回収し、得た塩化ガリウムを
水溶液とし、電解することによってガリウムを回収する
方法（たとえば、特開昭６２−１５３１２０号、以下、
塩化蒸留法という）などがあるが、これらの方法のうち
で、得られるガリウムメタルが半導体用として使用可能
なほど高純度であること、処理コストが低いこと、処理
するスクラップ中にヒ素を含むときにはヒ素を塩化ヒ素
として回収することができることなどから塩化蒸留法が
主流となっている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、最近発生するスクラップの中には、ガリ
ウム・リンとガリウム・ヒ素との混合スクラップのよう
に複数種類の金属組成物が混ざりあったものがあり、従
来法ではこのような混合スクラップを混合したままで効
率よく処理することが困難である。たとえば、塩化蒸留
法をガリウム・リンとガリウム・ヒ素との混合スクラッ
プに適用すると、反応によって黄リンが生成し、反応終
了後に反応容器内に流入する空気中の酸素と反応して燃
焼し、量によっては爆発する危険性がある。

したがって、コストが高くなるが湿式法で処理せざるを
得ないが、この場合には、ヒ素は全量廃液中に排出され
ることになるために廃液処理に多大の設備と労力が必要
であるといった問題があった。

本発明は、ガリウム・リンとガリウム・ヒ素との混合ス
クラップを、湿式処理に必要とされる廃液処理設備の簡
素化を可能とし得るようにガリウム・ヒ素含有率が低い
ガリウム・リンスクラップと、塩化蒸留法で処理可能と
し得るようにガリウム・リン含有率が低いガリウム・ヒ
素スクラップとに効率よく分離し得る方法を得ることを
目的とするものである。

［課題を解決するための手段］本発明者は、前記問題を解決し、前記目的を達成するた
めに、ガリウム・リンの比重が約４．１であり、ガリウ
ム・ヒ素の比重は約５．３であることに着目し、種々試
験し、検討を加えた結果、これら混合スクラップを特定
粒径とし、特定比重の重液を使用して重液選鉱処理する
ことによって目的を達し得ることを見出して本発明を完
成するに至った。すなわち、本発明は、ガリウム・リン
とガリウム・ヒ素との混合スクラップの粒径を５０μｍ
〜１ａｍとし、比重４．３〜４．７の重液を用いて重液
選鉱処理するガリウム・リンとガリウム・ヒ素の分離方
法である。

本発明において採用した重液選鉱処理は、重液選鉱機を
使用して所定の粒径に調整した原料を所定比重に調整し
た重液内に投入し、かきまぜ、ついで静置することによ
り、使用した重液の比重より比重の軽い粒子を重液表面
に浮上させ、一方、重液の比重より重い粒子を沈降させ
ることによって分離を行なう方法であり、その分離効率
は、−般に重液の粘性や、分離しようとする原料の粒子
の大きさや、粒子の濡れ性などに影響されるものであっ
て、一般的には、分離しようとする原料を粉砕し、ふる
い分けすることにより、その粒子の形態や、用いる選鉱
機の種類によって適当な粒径に調節することが行なわれ
ている。

しかして、本発明においては、粒径は、５０μｍ〜１】
の範囲にするものである。これは、粒径が１１以上の原
料が共存すると装置内での処理物の流れを妨げ、配管の
閉塞等を発生させ、粒径が５０μｍより小さい原料では
重液の粘性や粒子の濡れ性の悪化をもたらして分離が不
十分となるためである。したがって、粒径が１ｃｍ以上
の原料は、−般的には、粉砕し、ふるい分けして粒径の
調節を行なうのであるが、ガリウム・リンとガリウム・
ヒ素との混合スクラップの場合には、これらの色の違い
を利用して、１ａ１１以上のものは、手選によって分離
することが、混合スクラップの発生量が増加していると
はいえｋｇ単位で処理するものであるからもっとも効果
的で安価である。又、粒径が５０μｍ未満の粒子は、ふ
るい分けによって除去しておく必要がある。

しかしながら、一般的なガリウム・リンとガリウム・ヒ
素との混合スクラップは、ウェハーを切断したものであ
り、７５μｒｒｌ’〜１−の薄い板状のチップである。

したがって、通常は重液選鉱に際して、手選や、ふるい
分けを行なう必要はなく、粒径が５０μｍ〜ｌａｗの範
囲に入っていない特殊なスクラップについてだけ手選あ
るいはふるい分けによる粒径の調整を必要とするもので
ある。

本発明に用いる重液は比重４．３〜４．７に調節された
ものを使用するが、これは、比重が４．１より大きいこ
と、ガリウム・ヒ素の回収量が低下し、ガリウム・リン
中へのガリウム・ヒ素の混入割合が増加し、比重が４，
３より小さいと、ガリウム・リンの回収量が低下し、ガ
リウム・ヒ素中へのガリウム・リンの混入割合が増加す
るからである。

しかして、このような重液は、ガリウム・リンやガリウ
ム・ヒ素と反応せず、かつ、比重を４．３〜４．７に調
節し得るものであればよく、たとえば、ギ酸タリウム・
マロン酸タリウム・水系の重液があげられる。

次に、添付の図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の一実施工程例を示す工程図である。

原料は、必要に応じて手選され、ふるい分けされて、５
０μｍ〜ｌａｎ範囲内の適当な粒径に調整された後、重
液選鉱機において、比重が４．３〜４．７の範囲内の所
定比重に調整された、たとえばギ酸タリウム・マロン酸
タリウム・水系の重液中に投入され、原料が重液中に充
分分散されるまでかきまぜた後、静置分離する重液選鉱
処理によって、浮鉱と、沈鉱とに分離される。浮鉱は、
オーバーフローにより、あるいは、すくい取ることによ
り回収し、沈鉱は、重液選鉱機の底部から抜取ることに
よって回収した後、それぞれスクリーンなどを用いて固
液分離し、ついでスプレー洗浄などによって水洗し、乾
燥した後、それぞれ次工程の原料とする。一方、固液分
離によって分離回収された重液は、そのまま繰返して重
液選鉱に使用し、洗浄排液は、吸引ろ過などによって精
製した後、あるいは精製することなく濃縮などの再生処
理を行ない所定比重に調整して重液として再使用する。

この操作は、所定量の原料を処理し終るまで繰返して行
なわれる。

［発明の効果］本発明は、ガリウム・リンとガリウム・ヒ素との混合ス
クラップを特定粒径で特定比重の重液を使用して重液選
鉱処理するものであるから、ガリウム・リンとガリウム
・ヒ素とを効果的に分離し得、得られたガリウム・リン
を湿式法で処理した際に発生する廃水中のヒ素量が大幅
に減少し得るので廃水処理設備の簡素化が可能であり、
分離して得たガリウム・ヒ素を塩化蒸留法によって処理
することが可能とし得、高純度ガリウムメタルを低コス
トでかつヒ素を塩化ヒ素として同時に得ることができる
など優れた効果が認められる。

［実施例］次に、本発明の実施例を述べる。

実施例２ｔのビーカーに純水３４０　ｍｉを入れ、これに市販
のギ酸タリウム２５００ｇとマロン酸タリウム２５００
ｇとを加え、かきまぜ、溶解し、得た液を比重４．４４
になるまで加熱濃縮して重液を調製した。

この重液を加温し、４５℃に維持したまま、かきまぜな
がら第１表に示した混合割合のガリウム・リンとガリウ
ム・ヒ素との混合スクラップ５０ｇを投入し、１分間か
きまぜて混合スクラップ粒子を十分分散させた後、１０
分間静置し、その後、重液表面に浮いた浮遊物をステン
レス製の網ですくい収り、重液を分離した後、水洗し、
脱水し、乾燥して浮鉱４１．７５　ｇを得た。

ついで、重液を４５℃に維持したまま再度かきまぜなが
ら、さらに、第１表に示した配合割合のガリウム・リン
とガリウム・ヒ素との混合スクラップ５０ｇを投入し、
上記重液浮選操作を繰返しな。

この操作を繰返して原料の混合スクラップの処理量が６
５０　ｇになったときに、別に設けたステンレス製のス
クリーン上にビーカー中の重液及び沈降物の全量をあけ
、沈降物と重液とを分離した。

ついで、ここに得た沈降物を水洗し、脱水し、乾燥して
沈鉱１０７．２５　ｇを得た。

なお、脱水し、乾燥して得た浮鉱の総重量は５４２、７
５　ｇであり、また洗浄廃液は、所定の比重になるまで
加熱濃縮し再使用した。

得られた浮鉱及び沈鉱の鉱物組成を求め、浮鉱及び沈鉱
中のガリウム・リンとガリウム・ヒ素との分布率（％）
を求めた。これらの結果を第２表に示す。

第２表にみるように、浮鉱は、ガリウム・リンを主成分
とするものであり、沈鉱は、ガリウム・ヒ素を主成分と
するものである。ここに、ガリウム・リン中のガリウム
・ヒ素含有率が９．９６％と高いのは、ガリウム・リン
の表面に蒸着などによりガリウム・ヒ素膜を生成させた
基板のスクラップが含まれていたことによると思われる
が、このガリウム・リンを湿式処理した場合、ヒ素の負
荷量は、未分離の原料を処理した場合の約１７３となる
ことが推定でき、この実施例によって湿式処理が十分適
用し得るガリウム・リンが得られた。

又、ガリウム・ヒ素中のガリウム・リンの含有率は、４
．６２％と低く、ガリウム・リンの分布率は、１％にす
ぎない。このことから、原料混合スクラップ中のガリウ
ム・リンの含有割合が低下すればガリウム・リン含有率
は、さらに低下することが推定でき、この実施例では、
塩化蒸留法が十分適用できるガリウム・ヒ素が得られた
ことが認められる。

第　　１　　表註）粒径の単位はμｍ第　　２　　表比較例実施例と同じ第１表に示す組成の混合スクラップ６５０
　ｇを用いてテーブル選鉱機によって比重選鉱処理を行
ない重量物（ガリウム・ヒ素精鉱）と軽量物（ガリウム
・リン精鉱）とに分離回収しな。

実施例と同様に組成、分布率を求め、結果を第３表に示
す。

第３表にみるように、重量物と軽量物とは、単に粒子の
大きさによって分離されただけのものであり、ガリウム
・リンとガリウム・ヒ素との比重差によるものではない
。したがって、いぜんとして湿式処理にも不適当なもの
であることがわかる。

第３表　比較例の分離結果

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施工程例を示す工程図である。ａ・・・浮鉱、ｂ・・・沈鉱特許出願人　　住友金属鉱山株式会社第１図

Claims

【特許請求の範囲】

１）ガリウム・リンとガリウム・ヒ素との混合スクラッ
プの粒径を５０μｍ〜１ｃｍとし、比重４．３〜４．７
の重液を用いて重液選鉱処理することを特徴とするガリ
ウム・リンとガリウム・ヒ素の分離方法。