JP2013531128A5

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Publication number: JP2013531128A5
Application number: JP2013506476A
Authority: JP
Filing date: 2011-04-27
Publication date: 2013-09-26
Anticipated expiration: 2031-04-27

Description

好ましくは、励磁コイルは、ニスでコーティングされ、グラスファイバーで二重に包まれた、アルミニウム製であるフラットワイヤソレノイドコイルである。

誘導媒体１０２は、鋼板メッシュの層であるのが良い。鋼板メッシュは、１Ｃｒ１７で作られている。鋼板メッシュの各層は、ワイヤで織成され、メッシュ格子の形状は、菱形である。ワイヤの縁部又はエッジは、プリズム形の鋭角を有する。上側鉄ヨーク１０３は、供給開口部１０６と連通状態にあり、下側鉄ヨーク１０４は、テーリングバケット１０７と連通状態にあり、テーリングバケットは、材料を放出するために用いられる。鋼板メッシュは、３ｍｍの中間層間隔を有する。励磁コイル１０５は、フラットワイヤソレノイドコイルで形成され、このフラットワイヤソレノイドコイルは、ニスでコーティングされ、グラスファイバーで二重に包まれた、アルミニウム製であり、そして中実導体である。励磁コイル１０５を流れる電流は、連続的に調節可能であり、かくして、励磁コイル１０５により生じる磁界の強度も又、連続的に調節可能である。

Claims

フライアッシュからガリウムを抽出する方法であって、
ａ）前記フライアッシュを１００メッシュ以下のサイズに粉砕し、湿式磁気分離によって鉄を除去し、前記フライアッシュ中の酸化鉄含有量を１．０重量％以下に減少させ、次に、塩酸を前記除鉄処理されたフライアッシュに添加して酸浸出反応を実施し、反応生成物に固‐液分離を施して１〜３の範囲にあるｐＨ値を有する塩酸浸出液を生じさせるステップと、
ｂ）前記塩酸浸出液をマクロ孔質陽イオン樹脂が装填されているカラム中に通すことによって前記塩酸浸出液中のガリウムを吸着させ、前記吸着が飽和状態に達すると、前記カラムを溶出剤としての水又は塩酸で溶出させてガリウム含有溶出液を得るステップと、
ｃ）水酸化ナトリウム溶液を前記ガリウム含有溶出液に添加して反応させ、反応後、濾過により沈殿物を分離してガリウム含有メタアルミン酸ナトリウム溶液を得るステップと、
ｄ）二酸化炭素を前記ガリウム含有メタアルミン酸ナトリウム溶液中に導入することによって前記ガリウム含有メタアルミン酸ナトリウム溶液に炭酸塩化を施し、大部分のアルミニウムからガリウムを分離して、ガリウムとアルミナの質量比が１：３４０以上であるガリウム‐アルミニウム複塩を得るステップと、
ｅ）前記ガリウム‐アルミナ複塩を水酸化ナトリウム溶液に添加し、反応体に蒸発及び濃縮を施してガリウム及びアルミナの含有量がそれぞれ１ｍｏｌ／ｌ以上のガリウム及びアルミニウムを含有した塩基溶液を得て、次に前記塩基溶液を電気分解して金属ガリウムを得るステップとを有し、
前記ステップａ）の前記酸浸出反応において、反応温度は、１００〜２００℃であり、反応圧力は、０．１〜２．５ＭＰａである、方法。
前記ステップａ）において、塩酸の濃度は、２０〜３７重量％であり、前記塩酸中に含まれるＨＣｌと前記フライアッシュ中に含まれるアルミナのモル比は、４：１〜９：１である、請求項１記載の方法。
前記ステップａ）の前記酸浸出反応において、反応時間は、０．５〜４．０時間である、請求項２記載の方法。
前記ステップｂ）において、前記塩酸浸出液を２０〜９０℃で１時間当たり樹脂体積の１〜４倍の体積フラックスで前記カラム中にその底部から頂部まで通すことによって前記塩酸溶出液中のガリウムを吸着させる、請求項３記載の方法。
前記ステップｂ）において、前記マクロ孔質陽イオン樹脂を溶出剤としての２〜１０重量％塩酸で溶出させ、溶出温度は、２０〜６０℃であり、用いられる前記溶出剤の量は、前記樹脂の体積の１〜３倍であり、溶出量は、１時間当たり樹脂体積の１〜３倍である、請求項４記載の方法。
前記ステップｃ）において、水酸化ナトリウム溶液の濃度は、１８０〜２４０ｇ／ｌである、請求項１記載の方法。
前記ステップｃ）において、反応温度は、２０〜１００℃である、請求項６記載の方法。
前記ステップｄ）において、二酸化炭素を前記ガリウム含有メタアルミン酸ナトリウム溶液中に導入することによる前記炭酸塩化は、
一次炭酸塩化を実施するステップを含み、前記ステップｃ）において得られた前記ガリウム含有メタアルミン酸ナトリウム溶液中に二酸化炭素を導入し、二酸化炭素の流量は、８０〜１６０ｍｌ／分であり、反応温度は、４０〜９０℃に制御され、炭酸塩化時間は、４〜１０時間であり、反応の終わりにおけるｐＨ値は、１０．６〜９．７であり、次に、濾過により前記沈殿物を前記溶液から分離して最初にアルミニウムからガリウムを分離し、
二次炭酸塩化を実施するステップを含み、前記水酸化アルミニウム沈殿物の分離後、前記一次炭酸塩化から得られた前記溶液中に二酸化炭素を更に導入し、二酸化炭素の流量は、１００〜１６０ｍｌ／分であり、反応温度は、３０〜６０℃に制御され、炭酸塩化時間は、３〜７時間であり、反応の終わりにおけるｐＨ値は、９．８〜９．０であり、それにより、全てのアルミニウム及びほとんどのガリウムを沈殿させ、反応体に濾過を施してガリウム‐アルミニウム複塩を得、次に、蒸発及び濃縮によって前記濾過から得られた濾液中の炭酸ナトリウムを結晶化し、前記結晶化した炭酸ナトリウムを前記溶液から分離し、次に、炭酸ナトリウムの分離後に得られた少量のガリウムを含有した前記濾液を次の炭酸塩化のために前記二次炭酸塩化の始めに再循環させる、請求項１記載の方法。
前記ステップｄ）において、一次炭酸塩化及び二次炭酸塩化後に得られたガリウム‐アルミニウム複塩中のガリウムとアルミナの質量比が１：３４０以下である場合、前記複塩を水酸化ナトリウム溶液又は前記メタアルミン酸ナトリウム母液中に溶解させ、前記一次炭酸塩化及び前記二次炭酸塩化を繰り返し実施し、ついには、最後のガリウム‐アルミニウム複塩中のガリウムとアルミナの質量比が１：３４０を超えるようにする、請求項８記載の方法。
前記ステップｅ）において、水酸化ナトリウム溶液の濃度は、１８０〜２４５ｇ／ｌである、請求項１記載の方法。
前記ステップｅ）において、反応温度は、２０〜１００℃である、請求項１０記載の方法。
前記ステップｅ）において、アルミニウム及びガリウムを含有した前記塩基溶液を電気分解する場合、白金電極が負電極及び正電極として用いられ、電気分解電流は、１８０〜２００ｍＡ／ｌであり、電気分解電圧は、４Ｖオーダであり、電解浴温度、は、３５〜４５℃である、請求項１記載の方法。
ステップａ）において、湿式磁気分離による除鉄処理に用いられる装置は、垂直リング形磁気分離機であり、前記垂直リング形磁気分離機は、回転リングと、誘導媒体と、上側鉄ヨークと、下側鉄ヨークと、励磁コイルと、供給開口部と、テーリングバケットと、水洗装置とを有し、前記供給開口部は、除鉄処理されるべき石炭アッシュを供給するために用いられ、テーリングバケットは、除鉄処理後に非磁性粒子を放出するために用いられ、上側鉄ヨーク及び下側鉄ヨークは、回転リングの下側部分の内方側部及び外方側部にそれぞれ配置され、前記水洗装置は、前記回転リングの上方に配置され、前記誘導媒体は、前記回転リング内に配置され、前記励磁コイルは、前記上側鉄ヨーク及び前記下側鉄ヨークの周囲のところに配置されて前記上側鉄ヨーク及び前記下側鉄ヨークが垂直方向に磁界を発生させるための一対の磁極であるようにし、前記誘導媒体は、鋼板メッシュの層であり、各鋼板メッシュは、ワイヤによって織成され、前記ワイヤの縁部は、プリズム形鋭角を有する、請求項１〜１２のうちいずれか一に記載の方法。
前記垂直リング形磁気分離機は、前記励磁コイルに隣接して配置された圧力平衡チャンバ形水ジャケットを更に有する、請求項１３記載の方法。
前記鋼板メッシュは、２〜５ｍｍの中間層間隔を有し、前記鋼板メッシュは、１Ｃｒ１７で作られている、請求項１４記載の方法。
前記鋼板メッシュは、３ｍｍの中間層間隔を有する、請求項１５記載の方法。
前記鋼板メッシュは、０．８〜１．５ｍｍの厚さ、３ｍｍ×８ｍｍ〜８ｍｍ×１５ｍｍのメッシュ格子サイズ及び１〜２ｍｍのワイヤ幅を有する、請求項１５又は１６記載の方法。
前記鋼板メッシュは、１ｍｍの厚さ、５ｍｍ×１０ｍｍのメッシュ格子サイズ及び１．６ｍｍのワイヤ幅を有する、請求項１７記載の方法。
前記垂直リング形磁気分離機は、ゴム板を介して前記テーリングバケットに結合された脈動機構体を更に有する、請求項１７又は１８記載の方法。
前記誘導媒体は、前記回転リングの円全体中に設けられている、請求項１９記載の方法。
前記励磁コイルは、ニスでコーティングされ、グラスファイバーで二重に包まれた、アルミニウム製のフラットワイヤソレノイドコイルである、請求項２０記載の方法。
前記垂直リング形磁気分離機の磁界強度は、１５，０００Ｇ以上である、請求項２１記載の方法。
前記垂直リング形磁気分離機の磁界強度は、１５，０００〜２０，０００Ｇである、請求項２２記載の方法。
前記垂直リング形磁気分離機の磁界強度は、１５，０００〜１７，５００Ｇである、請求項２２記載の方法。
フライアッシュからガリウムを抽出する方法であって、
ａ）前記フライアッシュを１００メッシュ以下のサイズに粉砕し、湿式磁気分離によって鉄を除去し、前記フライアッシュ中の酸化鉄含有量を１．０重量％以下に減少させ、次に、塩酸を前記除鉄処理されたフライアッシュに添加して酸浸出反応を実施し、反応生成物に固‐液分離を施して１〜３の範囲にあるｐＨ値を有する塩酸浸出液を生じさせるステップを有し、
ｂ）前記塩酸浸出液を冷却してその温度が９０℃になるようにし、次に前記塩酸浸出液を強酸性スチレン型等孔質陽イオン交換樹脂が装填されたカラム中に圧送してガリウムを富化するステップを有し、前記塩酸浸出液のフローフラックスは、１時間当たり樹脂体積の４倍であり、前記吸着が飽和に達すると、前記カラムを６０℃において溶出剤として２重量％塩酸で溶出させてガリウム富化溶出液を得、前記塩酸のフローフラックスは、１時間当たり樹脂体積の１倍であり、溶出のために用いられる前記溶出剤の全量は、前記樹脂の体積の２倍であり、
ｃ）水酸化ナトリウム溶液を前記ガリウム含有溶出液に添加して反応させ、反応後、濾過により沈殿物を分離してガリウム含有メタアルミン酸ナトリウム溶液を得るステップを有し、
ｄ）二酸化炭素を前記ガリウム含有メタアルミン酸ナトリウム溶液中に導入することによって前記ガリウム含有メタアルミン酸ナトリウム溶液に炭酸塩化を施し、大部分のアルミニウムからガリウムを分離して、ガリウムとアルミナの質量比が１：３４０以上であるガリウム‐アルミニウム複塩を得るステップを有し、
ｅ）前記ガリウム‐アルミナ複塩を水酸化ナトリウム溶液に添加し、反応体に蒸発及び濃縮を施してガリウム及びアルミナの含有量がそれぞれ１ｍｏｌ／ｌ以上のガリウム及びアルミニウムを含有した塩基溶液を得て、次に前記塩基溶液を電気分解して金属ガリウムを得るステップを有し、
前記ステップａ）の前記酸浸出反応において、反応温度は、１００〜２００℃であり、反応圧力は、０．１〜２．５ＭＰａである、方法。
フライアッシュからガリウムを抽出する方法であって、
ａ）前記フライアッシュを１００メッシュ以下のサイズに粉砕し、湿式磁気分離によって鉄を除去し、前記フライアッシュ中の酸化鉄含有量を１．０重量％以下に減少させ、次に、塩酸を前記除鉄処理されたフライアッシュに添加して酸浸出反応を実施し、反応生成物に固‐液分離を施して１〜３の範囲にあるｐＨ値を有する塩酸浸出液を生じさせるステップを有し、
ｂ）前記塩酸浸出液を冷却してその温度が４０℃になるようにし、次に前記塩酸浸出液を強酸性スチレン型陽イオン交換樹脂が装填されたカラム中に圧送してガリウムを富化するステップを有し、前記塩酸浸出液のフローフラックスは、１時間当たり樹脂体積の１倍であり、前記吸着が飽和に達すると、前記カラムを３０℃において溶出剤として１０重量％塩酸で溶出させてガリウム富化溶出液を得、前記塩酸のフローフラックスは、１時間当たり樹脂体積の３倍であり、溶出のために用いられる前記溶出剤の全量は、前記樹脂の体積の１倍であり、
ｃ）水酸化ナトリウム溶液を前記ガリウム含有溶出液に添加して反応させ、反応後、濾過により沈殿物を分離してガリウム含有メタアルミン酸ナトリウム溶液を得るステップを有し、
ｄ）二酸化炭素を前記ガリウム含有メタアルミン酸ナトリウム溶液中に導入することによって前記ガリウム含有メタアルミン酸ナトリウム溶液に炭酸塩化を施し、大部分のアルミニウムからガリウムを分離して、ガリウムとアルミナの質量比が１：３４０以上であるガリウム‐アルミニウム複塩を得るステップを有し、
ｅ）前記ガリウム‐アルミナ複塩を水酸化ナトリウム溶液に添加し、反応体に蒸発及び濃縮を施してガリウム及びアルミナの含有量がそれぞれ１ｍｏｌ／ｌ以上のガリウム及びアルミニウムを含有した塩基溶液を得て、次に前記塩基溶液を電気分解して金属ガリウムを得るステップを有し、
前記ステップａ）の前記酸浸出反応において、反応温度は、１００〜２００℃であり、反応圧力は、０．１〜２．５ＭＰａである、方法。