JP2005521789A - ガリウムの回収方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1) 直接電気分解、
2) 溶媒抽出、及び
3) イオン交換、
によりバイヤー法溶液から回収される。
Bhat and Sundarajan, J. Less Common Metals, 1967,12 pp: 231-238 Varadhraj et al. , J. Appl. Electrochemistry, 1989,19 (1) pp: 61- 64 Dorin and Frazer, J. Appl. Electrochemistry, 1988,18(1), pp: 134-141 Leveque and Helegorsky, International Solvent Extraction Conference 1977, pp: 439-442 Pesic and Zhou, J. Metals, 1988,40 pp: 24-26 Borgess and Mason Swift, J Am. Chem. Soc, 1924,46, 2375-2381 Mihalov, I and Distin, P. A. Hydrometallurgy, 1992,28, 13-27
本発明の別の目的は、ガリウムの優れた収量及び純度を得る、バイヤー法溶液からのガリウムの回収方法を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、バイヤー法溶液からの、経済的であり且つ環境に配慮したガリウムの回収を得る方法を提供することである。
(i)バイヤー法溶液と、10-15体積%の7- (4-エチル-1-メチルオクチル)-8-ヒドロキシキノリン、10-15体積%のイソデカノール、3-7 体積%のバーサチック10及び、63-77体積%の灯油を含む有機相とを、有機相に対する水性相の比1.0:1.0で、室温にて接触させる工程、
(ii) ロードした有機相と水性相とを分離し、前記有機相を5.0-6.5MのHClで、水性相に対する有機相の比1.0:1.5でスクラビングし、1.0-2.0MのHCl溶液で、水性相に対する有機相の比1.0:1.0でストリッピングし、濃HClを前記のストリップ溶液に添加して必要な酸濃度を4Mに上昇させる工程、
(iii)前記のストリップした溶液に1.0-5.0g/100mlの脂肪族カルボン酸を添加し、工程(ii)で得られた前記ストリップ溶液と、10-20体積%のトリカプリルメチル塩化アンモニウム、5-15%のイソデカノール、及び残量の灯油という組成を有する有機相とを、有機相に対する水性相の比1.0:0.25で室温にて約2分間接触させた後に有機相を分離する工程、
(iv)前記有機相を5.0-6.5MのHClで水性相に対する有機相の比1.0:1.0でスクラビングし、 3.5-4.5MのNaOH溶液で水性相に対する有機相の比1.0:0.25でストリッピングする工程、
(v)前記溶液を濾過して水酸化鉄を除去し、銅を陰極として、且つステンレススチールを陽極として用い、1.80乃至2.2Vの電圧範囲で前記ストリップ溶液を電解抽出してガリウムを回収する工程、
を含む、バイヤー法溶液からのガリウムの回収方法を提供する。
ガリウム=365.00-371.00 ppm
アルミニウム=250.0-300.00 ppm
バナジウム=9.0-12.0ppm
鉄=150.0-180.0ppm
マンガン=1.8-2.5ppm
の元素組成を有する。
Ga(OH)4 - + 3HQ(o) = GaQ3(o) + OH- + 3H2O-
(式中、HQは化学名:(7-(4-エチル-1-メチルオクチル)-8-ヒドロキシキノリン)を有するケレックス100 であり、(o)は有機相を示す)
に示されるように水酸化イオンが遊離するカチオン交換機構を経て進む。
GaCl4 - + R3R'NCl(o) = R3R'NGaCl4 + Cl-(aq)
による。
100mlのバイヤー法溶液を、10%のケレックス、10%のイソデカノール、及び5%のバーサチック-10、及び75%の灯油を含む100mlの有機溶媒-Iと共に10分間撹拌し、静置した。水性相と有機相とを、分液漏斗を使用して分離し、ガリウム分析のために水性溶液から試料を回収した。この段階の間に、有機相にはナトリウム、アルミニウム、及び別の不純物が、ガリウムと共に抽出された。そこで、有機相のスクラビングを、6.0MのHClを用い、水性相に対する有機相の比1.0:1.5で行った。この段階の間、ガリウムは有機相中に残るが、これはその後、1.5MのHClを用い、水性相に対する有機相の比1.0:1.5でストリッピングする。ストリップ溶液中のガリウム濃度を分析したところ、340ppmであって、ストリップ溶液中に85%回収されていることが判明した。1.5MのHC1を含むこのストリップ溶液を、14mlの濃HC1を加えることにより4.0MのHClとし、鉄抑制のための2.0g/100mlのアスコルビン酸と共に100mlのストリップ溶液とした。HCl溶液添加の後、ガリウムの濃度は298.0ppmに減少した。これをその後、更なる精製及び濃縮のために溶媒抽出段階IIに処した。段階IIで使用する有機相は、15体積%のアリコート336、10体積%のイソデカノール、及び75体積%の灯油で調製した。有機相に対するアリコートの比は、1.0:0.25に維持し、段階Iのストリップ溶液と2分間に亘り十分に混合した後、分液漏斗を使用して双方の相を分離した。ロードした有機相を、6.0MのHC1で、水性相に対する有機相の比1.0:1.0でスクラビングし、4.0MのNaOH溶液で水性相に対する有機相の比1.0:0.25でストリッピングした。最終的なストリップ溶液中のガリウムは、4.75g/Lであることが判明した。第二工程の抽出から得られたこの100mlのストリップ溶液を、EG&G定電位/定電圧モデルNo.273を使用し、-1.8vで、電気分解し、ガリウムを銅陰極表面に電解抽出した。ステンレススチール陽極及び参照電極としては飽和カロメル電極を、電解抽出プロセスに用いた。約95%の金属ガリウムが、第二段階の抽出から得られたストリップ溶液の電気分解によって得られた。
100mlのバイヤー法溶液を、12%のケレックス、10%のイソデカノール、及び10%のバーサチック-10、及び68%の灯油を含む100mlの有機溶媒-Iと共に10分間撹拌し、静置した。水性相と有機相とを、分液漏斗を使用して分離し、ガリウム分析のために水性溶液から試料を回収した。この段階の間に、有機相にはナトリウム、アルミニウム、及び別の不純物が、ガリウムと共に抽出された。そこで、有機相のスクラビングを、6.0MのHClを用い、水性相に対する有機相の比1.0:1.5で行った。この段階の間、ガリウムは有機相中に残るが、これをその後、1.5MのHClを用い、水性相に対する有機相の比1.0:1.5でストリッピングする。ストリップ溶液中のガリウム濃度を分析したところ、345ppmであって、ストリップ溶液中に86%回収されていることが判明した。1.5MのHC1を含むこのストリップ溶液を、14mlの濃HC1を加えることにより4.0MのHClとし、鉄抑制のための2.0g/100mlのアスコルビン酸と共に100mlのストリップ溶液とした。HCl溶液添加の後、ガリウムの濃度は300.0ppmに減少した。これをその後、更なる精製及び濃縮のために溶媒抽出段階IIに処した。段階IIで使用する有機相は、12体積%のアリコート336、10体積%のイソデカノール、及び78体積%の灯油で調製した。有機相に対するアリコートの比は、1.0:0.25に維持し、段階Iのストリップ溶液と2分間に亘り十分に混合した後、分液漏斗を使用して双方の相を分離した。ロードした有機相を、6.0MのHC1で、水性相に対する有機相の比1.0:1.0でスクラビングし、4.0MのNaOH溶液で水性相に対する有機相の比1.0:0.25でストリッピングした。最終的なストリップ溶液中のガリウムは、4.5g/Lであることが判明した。第二工程の抽出から得られたこの100mlのストリップ溶液を、EG&G定電位/定電圧モデルNo.273を使用し、-2.2vで、電気分解し、ガリウムを銅陰極表面に電解抽出した。ステンレススチール陽極及び参照電極としては飽和カロメル電極を、電解抽出プロセスに用いた。約97%の金属ガリウムが、第二段階の抽出から得られたストリップ溶液の電気分解によって得られた。
100mlのバイヤー法溶液を、12%のケレックス、10%のイソデカノール、及び5%のバーサチック-10、及び73%の灯油を含む100mlの有機溶媒-Iと共に10分間撹拌し、静置した。水性相と有機相とを、分液漏斗を使用して分離し、ガリウム分析のために水性溶液から試料を回収した。この段階の間に、有機相にはナトリウム、アルミニウム、及び別の不純物が、ガリウムと共に抽出された。そこで、有機相のスクラビングを、6.0MのHClを用い、水性相に対する有機相の比1.0:1.5で行った。この段階の間、ガリウムは有機相中に残るが、これをその後、1.5MのHClを用い、水性相に対する有機相の比1.0:1.5でストリッピングする。ストリップ溶液中のガリウム濃度を分析したところ、380ppmであって、ストリップ溶液中に95%回収されていることが判明した。1.5MのHC1を含むこのストリップ溶液を、14mlの濃HC1を加えることにより4.0MのHClとし、鉄抑制のための2.0g/100mlのアスコルビン酸と共に100mlのストリップ溶液とした。HCl溶液添加の後、ガリウムの濃度は333ppmに減少した。これをその後、更なる精製及び濃縮のために溶媒抽出段階IIに処した。段階IIで使用する有機相は、15体積%のアリコート336、10体積%のイソデカノール、及び75体積%の灯油で調製した。有機相に対するアリコートの比は、1.0:0.25に維持し、段階Iのストリップ溶液と2分間に亘り十分に混合した後、分液漏斗を使用して双方の相を分離した。ロードした有機相を、6.0MのHC1で、水性相に対する有機相の比1.0:1.0でスクラビングし、4.0MのNaOH溶液で水性相に対する有機相の比1.0:0.25でストリッピングした。最終的なストリップ溶液中のガリウムは、5.32g/Lであることが判明した。第二工程の抽出から得られたこの100mlのストリップ溶液を、EG&G定電位/定電圧モデルNo.273を使用し、-2.2vで、電気分解し、ガリウムを銅陰極表面に電解抽出した。ステンレススチール陽極及び参照電極としては飽和カロメル電極を、電解抽出プロセスに用いた。約99%の金属ガリウムが、第二段階の抽出から得られたストリップ溶液の電気分解によって得られる。連続電解抽出プラントにおいては、妥当な電流効率でプラントを稼働
させるため、40g/L のガリウムのバッファを維持するのが通常の操作であり、したがって、最終ストリップ溶液中に得られる、5.32g/Lの低濃度のガリウムは、電解抽出工程の間に、電流効率の如何なる問題も引き起こすことはない。
Claims (6)
- (i)バイヤー法溶液と、10-15体積%の7- (4-エチル-1-メチルオクチル)-8-ヒドロキシキノリン、10-15体積%のイソデカノール、3-7 体積%のバーサチック10及び、63-77体積%の灯油を含む有機相とを、有機相に対する水性相の比1.0:1.0で、室温にて接触させる工程、
(ii) ロードした有機相と水性相とを分離し、前記有機相を5.0-6.5MのHClで、水性相に対する有機相の比1.0:1.5でスクラビングし、1.0-2.0MのHCl溶液で、水性相に対する有機相の比1.0:1.0でストリッピングし、濃HClを前記のストリップ溶液に添加して必要な酸濃度を4Mに上昇させる工程、
(iii)前記のストリップした溶液に1.0-5.0g/100mlの脂肪族カルボン酸を添加し、工程(ii)で得られた前記ストリップ溶液と、10-20体積%のトリカプリルメチル塩化アンモニウム、5-15%のイソデカノール、及び残量の灯油という組成を有する有機相とを、有機相に対する水性相の比1.0:0.25で室温にて約2分間接触させた後に有機相を分離する工程、
(iv)前記有機相を5.0-6.5MのHClで水性相に対する有機相の比1.0:1.0でスクラビングし、 3.5-4.5MのNaOH溶液で水性相に対する有機相の比1.0:0.25でストリッピングする工程、
(v)前記溶液を濾過して水酸化鉄を除去し、銅を陰極として、且つステンレススチールを陽極として用い、1.80乃至2.2Vの電圧範囲で前記ストリップ溶液を電解抽出してガリウムを回収する工程、
を含む、バイヤー法溶液からのガリウムの回収方法。 - 前記工程 (i)のストリップ溶液が、以下:
ガリウム=365.00-371.00 ppm
アルミニウム=250.0-300.00 ppm
バナジウム=9.0-12.0ppm
鉄=150.0-180.0ppm
マンガン=1.8-2.5ppm
の元素組成を有する、請求項1に記載の方法。 - 使用される前記有機化学物質、例えば(7- (4-エチル-1-メチルオクチル)-8-ヒドロキシキノリン、 アスコルビン酸、 イソデカノール、 バーサチック10、アリコート336、及び灯油が市販等級であり、無機化学物質、例えばHCl、NaOHが分析等級である、請求項1に記載の方法。
- 前記脂肪族カルボン酸が、酒石酸、クエン酸、及びアスコルビン酸からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 工程 (i) の溶媒抽出のストリップ溶液中の、鉄抑制が85%である、請求項1に記載の方法。
- 工程 (i) の抽出におけるガリウム抽出が、12体積%のケレックス100、10体積%のイソデカノール、5体積%のバーサチック10、及び73体積%の灯油からなる有機相及びバイヤー法溶液の溶液の10分間撹拌で96%である、請求項1に記載の方法。
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