JP2020050943A - Recovery method of gallium - Google Patents

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Abstract

To provide a method for recovering gallium while suppressing contamination of cobalt from a processing object.SOLUTION: A processing object containing at least an iron group element and gallium is impregnation treated in a solution of hydroxide of alkali metal prepared at 1 mol/L to 13.8 mol/L at temperature of less than 120°C. The temperature of the solution is preferably 70°C and further impregnation time is more preferably 10 min. or more. Alternatively, the impregnation time is preferably 48 hr. or longer, and further the temperature of the solution is more preferably 50°C or higher. The processing object may be a magnet sludge of rare earth element-iron-boron-based permanent magnet, or a residue mainly containing iron oxide obtained by removing a rare earth element from the magnet sludge.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、少なくとも鉄、コバルトとガリウムを含む処理対象物から、ガリウムを回収する方法に関する。   The present invention relates to a method for recovering gallium from a treatment target containing at least iron, cobalt, and gallium.

R−T−B系永久磁石(Rは希土類元素のうち少なくとも一種でありNdを必ず含む、Tは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありFeを必ず含む、Bはホウ素である)は優れた磁気特性を有していることから自動車や産業用機械、電子機器など様々な分野で使用されている。その使用量は電気自動車や電子機器の普及により増加が期待されている。一方、磁石の生産量の増加に伴って、磁石の製造工程で発生する切削屑や研削屑などの加工屑(以下、「磁石スラッジ」という)の量も増加している。磁石スラッジには有価な金属元素が含まれているので、回収して再利用することは重要な技術課題である。とりわけ希土類元素は高価であることから、積極的にリサイクルが行われている。   An RTB-based permanent magnet (R is at least one of the rare earth elements and always contains Nd, T is at least one of the transition metal elements and always contains Fe, and B is boron) is an excellent magnet. Because of its characteristics, it is used in various fields such as automobiles, industrial machines, and electronic devices. Its usage is expected to increase with the spread of electric vehicles and electronic devices. On the other hand, as the production volume of magnets increases, the amount of machining waste (hereinafter, referred to as “magnet sludge”) such as cutting waste and grinding waste generated in the magnet manufacturing process has also increased. Since valuable metal elements are contained in magnet sludge, collecting and reusing them is an important technical issue. In particular, rare earth elements are actively recycled because they are expensive.

R−T−B系永久磁石には添加材としてガリウム(Ga)が使用されているものがある。ガリウムはおもにアルミニウム精錬の副産物として製造されているが、その生産量は少なく、長期的に安定な調達が懸念されている。したがって、磁石スラッジなどの廃棄物から希少金属であるガリウムを回収して再利用することは、原料の調達の観点から重要な課題である。   Some RTB-based permanent magnets use gallium (Ga) as an additive. Gallium is mainly produced as a by-product of aluminum smelting, but its production is small, and there is concern over long-term stable procurement. Therefore, collecting and reusing gallium, which is a rare metal, from waste such as magnet sludge is an important issue from the viewpoint of material procurement.

ガリウムを含む化合物からガリウムを分離して回収する方法としては、特許文献1に記載の電解精錬法や、特許文献2に記載のアルカリ金属の水酸化物を混合して溶解する方法が知られている。   As a method of separating and recovering gallium from a compound containing gallium, there are known a method of electrolytic refining described in Patent Document 1 and a method of mixing and dissolving an alkali metal hydroxide described in Patent Document 2. I have.

特許文献1に記載の電解精錬法では、電解質を含む水溶液を使用し、ガリウムを含む原料を陽極として電解を行う。陽極から溶け出したガリウムは陰極に電析するが、電解液の温度をガリウムの融点以上とすることで、電析したガリウムは溶融して滴下し、液体として回収することができる。しかしながら、磁石スラッジなどのように酸化が進行した粉末は導電率が低いため、この方法により処理することが非常に困難である。   In the electrolytic refining method described in Patent Literature 1, electrolysis is performed using an aqueous solution containing an electrolyte and a raw material containing gallium as an anode. Gallium dissolved from the anode is electrodeposited on the cathode, but by setting the temperature of the electrolytic solution to be equal to or higher than the melting point of gallium, the electrodeposited gallium can be melted and dropped, and collected as a liquid. However, powders that have been oxidized, such as magnet sludge, have a low electrical conductivity, and are therefore very difficult to treat by this method.

特許文献2に記載の方法は、主成分としてガリウムを含む原料をアルカリ金属の水酸化物と混合、加熱し、水酸化物に転換した後、水に溶解して回収する方法である。しかしながら、磁石スラッジなどのようにガリウムの含有量が少ない場合は、ガリウムを効率よく水酸化物に転換し難い。   The method described in Patent Literature 2 is a method in which a raw material containing gallium as a main component is mixed with an alkali metal hydroxide, heated, converted to a hydroxide, and then dissolved and recovered in water. However, when the content of gallium is small, such as magnet sludge, it is difficult to efficiently convert gallium to hydroxide.

また、磁石スラッジにはコバルト(Co)などの強アルカリ性の水溶液に溶出する成分が含まれている。処理対象物からガリウムを溶出させた後は、電解等により金属ガリウムに還元する。このとき、溶液中にコバルトなどのガリウムより貴な金属が存在すると、ガリウムよりも優先して還元され、コバルト-ガリウム合金などを生成する恐れがある。ガリウム-コバルト合金は、コバルト濃度が22wt%まではGaおよびGaCoの2相共存状態が安定であり、およそ30℃でGa相が液化するため、低温でのガリウムの回収が容易である。一方、コバルト濃度が22wt%を超えるとGa相が安定に存在できなくなるため、生成物の融点が上昇するので、低温でのガリウムの回収が困難となる。 In addition, the magnet sludge contains a component that elutes into a strongly alkaline aqueous solution such as cobalt (Co). After the gallium is eluted from the object to be treated, it is reduced to metallic gallium by electrolysis or the like. At this time, if a metal that is nobler than gallium, such as cobalt, is present in the solution, it is preferentially reduced over gallium, and may form a cobalt-gallium alloy. In a gallium-cobalt alloy, the two-phase coexistence state of Ga and Ga 3 Co is stable up to a cobalt concentration of 22 wt%, and the Ga phase is liquefied at about 30 ° C., so that gallium can be easily recovered at a low temperature. On the other hand, if the cobalt concentration exceeds 22% by weight, the Ga phase cannot be stably present, so that the melting point of the product increases, making it difficult to recover gallium at a low temperature.

特開平6−192877号公報JP-A-6-192877 特許第5002790号公報Japanese Patent No. 50029090

そこで本発明は、処理対象物からコバルトの混入を抑制しつつ、ガリウムを回収する方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a method for recovering gallium while suppressing the incorporation of cobalt from a treatment object.

上記の点に鑑みてなされた本発明のガリウムの回収方法は、例示的な態様1において、少なくとも鉄、コバルトとガリウムを含む処理対象物を、温度が120℃未満であり、1mol/L以上、13.8mol/L以下に調整したアルカリ金属の水酸化物の水溶液に浸漬処理するガリウムの回収方法である。
態様2において、水溶液の温度は、70℃以上である、態様1に記載のガリウムの回収方法である。
態様3において、水溶液の浸漬時間は、10分以上である、態様2に記載のガリウムの回収方法である。
態様4において、水溶液の浸漬時間は、48時間以上である、態様1に記載のガリウムの回収方法である。
態様5において、水溶液の温度は、50℃以上である、態様4に記載のガリウムの回収方法である。
態様6において、処理対象物がR−T−B系永久磁石の磁石スラッジまたは磁石スラッジから希土類元素を除去することで得られる酸化鉄を主成分とする残渣である態様1乃至態様5に記載のガリウム回収方法である。
In the gallium recovery method of the present invention made in view of the above points, in the exemplary embodiment 1, the treatment target containing at least iron, cobalt and gallium, the temperature is less than 120 ° C., 1 mol / L or more, This is a method of recovering gallium by immersion treatment in an aqueous solution of an alkali metal hydroxide adjusted to 13.8 mol / L or less.
In the aspect 2, the gallium recovery method according to the aspect 1, wherein the temperature of the aqueous solution is 70 ° C. or higher.
In the aspect 3, the gallium recovery method according to the aspect 2, wherein the immersion time of the aqueous solution is 10 minutes or more.
In the aspect 4, the gallium recovery method according to the aspect 1, wherein the immersion time of the aqueous solution is 48 hours or more.
In the fifth aspect, the method for recovering gallium according to the fourth aspect, wherein the temperature of the aqueous solution is 50 ° C. or higher.
In the sixth aspect, the processing object according to the first to fifth aspects, wherein the object to be treated is magnet sludge of an RTB-based permanent magnet or a residue mainly composed of iron oxide obtained by removing a rare earth element from the magnet sludge. It is a gallium recovery method.

本発明の方法によれば、少なくとも鉄、コバルトとガリウムを含む処理対象物からコバルトの溶出を抑制しながらガリウムを回収することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the method of this invention, gallium can be collect | recovered, suppressing elution of cobalt from the to-be-processed object containing at least iron, cobalt, and gallium.

水酸化ナトリウム濃度とろ液中のCo、Ga濃度の関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the concentration of sodium hydroxide and the concentrations of Co and Ga in a filtrate. 各水酸化ナトリウム濃度において温度とろ液中のGa濃度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between temperature and Ga concentration in a filtrate in each sodium hydroxide concentration. 各水酸化ナトリウム濃度において温度とろ液中のCo濃度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between temperature and Co density | concentration in a filtrate in each sodium hydroxide density | concentration. 各浸漬時間において温度とろ液中のGa濃度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between temperature and Ga concentration in a filtrate in each immersion time. 各浸漬時間において温度とろ液中のCo濃度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between temperature and Co density | concentration in a filtrate in each immersion time.

本発明のガリウムの回収方法は、少なくとも鉄、コバルトとガリウムを含む処理対象物を、温度が120℃未満であり、1mol/L以上、13.8mol/L以下になるよう調整したアルカリ金属の水酸化物の水溶液に浸漬処理することによって、コバルトの溶出を抑制しながらガリウムを溶出させることを特徴とする。
以下、本発明の詳細を説明する。
In the method for recovering gallium of the present invention, an object to be treated containing at least iron, cobalt, and gallium is treated with an alkali metal water adjusted such that the temperature is lower than 120 ° C. and 1 mol / L or more and 13.8 mol / L or less. Gallium is eluted while suppressing the elution of cobalt by immersion treatment in an aqueous solution of an oxide.
Hereinafter, details of the present invention will be described.

まず、本発明の方法の適用対象となる少なくとも鉄、コバルトとガリウムを含む処理対象物は、その他の元素として希土類元素やホウ素などを含んでいてもよい。具体的には、R−T−B系永久磁石が挙げられる。とりわけ、製造工程で発生した磁石スラッジに好適に適用することができる。   First, the treatment target containing at least iron, cobalt, and gallium, to which the method of the present invention is applied, may contain a rare earth element, boron, or the like as another element. Specifically, an RTB-based permanent magnet may be used. In particular, it can be suitably applied to magnet sludge generated in the manufacturing process.

このとき、磁石スラッジは完全に酸化している状態であっても未酸化の状態であっても良い。磁石スラッジに含まれるガリウム、コバルト、鉄の濃度はたとえば0.02〜0.6wt%、0.76〜1.46wt%、34.6〜54.8wt%である。   At this time, the magnet sludge may be in a completely oxidized state or an unoxidized state. The concentrations of gallium, cobalt, and iron contained in the magnet sludge are, for example, 0.02 to 0.6 wt%, 0.76 to 1.46 wt%, and 34.6 to 54.8 wt%.

また、磁石スラッジから希土類元素を回収(除去)した後の残渣であってもよい。希土類元素の回収方法(除去方法)としては、例えば、磁石スラッジをロータリーキルンにより完全に酸化させた後、水中に分散させ、pHが3以上になるよう調整しながら酸を滴下することで回収(除去)すればよい。この他に、完全に酸化させた磁石スラッジを、その磁石スラッジに含まれる希土類元素の3倍以上のモル数の水素イオンを含む酸に浸漬し、60℃以上で8時間以上加熱処理することによっても回収(除去)することができる。これらの操作によって得られる残渣の主成分は酸化鉄である。残渣中のガリウム、コバルト濃度は、たとえば0.03〜0.32wt%、1.09〜2.09wt%である。   Further, it may be a residue after recovering (removing) the rare earth element from the magnet sludge. As a method of recovering (removing) the rare earth element, for example, after completely oxidizing the magnet sludge with a rotary kiln, dispersing it in water, and adjusting the pH to 3 or more, recovering (removing) the acid by dropping it. )do it. In addition to this, the completely oxidized magnet sludge is immersed in an acid containing 3 times or more moles of hydrogen ions of the rare earth element contained in the magnet sludge, and heated at 60 ° C. or more for 8 hours or more. Can also be collected (removed). The main component of the residue obtained by these operations is iron oxide. The concentrations of gallium and cobalt in the residue are, for example, 0.03 to 0.32 wt% and 1.09 to 2.09 wt%.

処理対象物に対して本発明の効果を十分発揮するには、処理対象物は10μm以下の粒径d50を有する粉末状であることが望ましい。処理対象物の粒径d50が10μmを超えると、粒子の内部のガリウムが十分溶出しない恐れがある。   In order to sufficiently exert the effects of the present invention on the object to be treated, the object to be treated is desirably in the form of powder having a particle diameter d50 of 10 μm or less. If the particle diameter d50 of the processing object exceeds 10 μm, gallium inside the particles may not be sufficiently eluted.

本発明で使用するアルカリ金属の水酸化物としては、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムが使用できる。これらのアルカリ金属の水酸化物のうち1種類もしくは2種類を水に溶解して使用する(以降、この水溶液を「処理液」という)。このとき、アルカリ金属の水酸化物の濃度は1mol/L以上、13.8mol/L以下が好ましい。アルカリ金属の水酸化物の濃度が13.8mol/Lを超えると、室温での溶解度を超えるため、添加しても無駄になる。アルカリ金属の水酸化物の濃度が1mol/L未満になると、ガリウムを溶出させる効果が低下する。また、アルカリ金属の水酸化物の濃度が5mol/Lより大きくなると、ガリウムを回収する能力が増加し難くなる(飽和状態に近くなる)ことを考慮すると、アルカリ金属の水酸化物の濃度は5mol/L以下とすることがさらに好ましい。   As the alkali metal hydroxide used in the present invention, sodium hydroxide or potassium hydroxide can be used. One or two of these alkali metal hydroxides are dissolved in water and used (hereinafter, this aqueous solution is referred to as "treatment liquid"). At this time, the concentration of the hydroxide of the alkali metal is preferably 1 mol / L or more and 13.8 mol / L or less. If the concentration of the hydroxide of the alkali metal exceeds 13.8 mol / L, the solubility at room temperature will be exceeded, and the addition will be useless. When the concentration of the alkali metal hydroxide is less than 1 mol / L, the effect of eluting gallium is reduced. When the concentration of the alkali metal hydroxide is more than 5 mol / L, the concentration of the alkali metal hydroxide is 5 mol, considering that the ability to collect gallium is difficult to increase (close to a saturated state). / L or less is more preferable.

処理液の温度は120℃未満が好ましい。処理液の温度が120℃以上になるとコバルトの溶出量が大きく、続く電解によるガリウム金属の低温での還元を困難にする。   The temperature of the treatment liquid is preferably lower than 120 ° C. When the temperature of the treatment liquid is 120 ° C. or higher, the amount of cobalt eluted is large, making it difficult to reduce gallium metal at a low temperature by subsequent electrolysis.

処理液への浸漬時間の下限値は処理温度によって異なる。処理液の温度が70℃以上、120℃未満の場合は10分以上が好ましい。処理液の温度が50℃以上の場合は、48時間以上が好ましい。浸漬時間がこれらの下限値より短くなると、コバルトの溶出量が大きくなり、ガリウム濃度とコバルト濃度の和に対するコバルト濃度の比を22wt%以下にできなくなる。また、浸漬時間の上限値は生産性を考慮すると96時間以下であることが好ましい。   The lower limit of the immersion time in the treatment liquid varies depending on the treatment temperature. When the temperature of the treatment liquid is 70 ° C. or more and less than 120 ° C., it is preferably 10 minutes or more. When the temperature of the treatment liquid is 50 ° C. or more, the treatment time is preferably 48 hours or more. When the immersion time is shorter than these lower limits, the amount of cobalt eluted increases, and the ratio of the cobalt concentration to the sum of the gallium concentration and the cobalt concentration cannot be reduced to 22 wt% or less. The upper limit of the immersion time is preferably 96 hours or less in consideration of productivity.

上述のとおりアルカリ金属の水酸化物の濃度と温度を調整した処理液に処理対象物を浸漬して処理を行う。このとき、処理液と処理対象物との反応を促進するため、必要に応じて攪拌を行うことが好ましい。攪拌方法としては、攪拌羽による攪拌や、空気をバブリングすることによる攪拌法が使用できる。特に、空気のバブリングにより攪拌する方法は、空気中の酸素が酸化剤として作用することでコバルトの溶出を抑制するという点で好ましい。   As described above, the treatment is performed by immersing the object to be treated in the treatment solution in which the concentration and temperature of the alkali metal hydroxide are adjusted. At this time, in order to promote the reaction between the processing solution and the processing target, it is preferable to perform stirring as necessary. As a stirring method, a stirring method using a stirring blade or a stirring method by bubbling air can be used. In particular, the method of stirring by bubbling air is preferable in that oxygen in the air acts as an oxidizing agent to suppress the elution of cobalt.

以下、本発明を実施例によって詳細に説明するが、本発明は以下の記載に限定して解釈されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not construed as being limited to the following description.

処理対象物のガリウム濃度及びコバルト濃度
処理対象物である、R−T−B系永久磁石の製造過程で発生した約10μmの粒径d50を有する磁石スラッジ(自然発火防止のため水中で保管したもの)を、吸引ろ過することで脱水した。この磁石スラッジをさらに900℃で2時間熱処理した後、ICP分析(使用装置:島津製作所社製のICPV−1017)を行った。その結果、ガリウム濃度は0.30〜0.38wt%、コバルト濃度は0.58〜0.61wt%であった。
Gallium concentration and cobalt concentration of the object to be treated Magnet sludge having a particle diameter d50 of about 10 μm generated in the process of manufacturing the RTB-based permanent magnet as the object to be treated (stored in water to prevent spontaneous ignition) ) Was dehydrated by suction filtration. This magnet sludge was further heat-treated at 900 ° C. for 2 hours, and then subjected to ICP analysis (device used: ICPV-1017 manufactured by Shimadzu Corporation). As a result, the gallium concentration was 0.30 to 0.38 wt%, and the cobalt concentration was 0.58 to 0.61 wt%.

実施例1〜5:
次に、1mol/Lから5mol/Lまで1mol/Lずつ濃度が異なるよう調整した水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液100ml(処理液)を5つ準備し、それぞれに吸引ろ過した磁石スラッジ(湿ったままの状態のもの)を浸漬し、70℃で6時間の処理を行った。処理後の残渣を吸引ろ過し、ろ液のICP分析を行った。それぞれのサンプルを実施例1〜5とし、その結果を図1及び表1に示す。図1は水酸化ナトリウム濃度とろ液中のCo、Ga濃度の関係を示すグラフであり、表1は水酸化ナトリウム濃度とろ液中のCo濃度、Ga濃度、Ga収率、及びろ液中のCoとGaから生成されると考えられるCo−Ga合金中のCoの質量%について具体的な数値を示したものである。
Examples 1 to 5:
Next, five 100 ml (treatment solutions) of sodium hydroxide (NaOH) aqueous solution adjusted to have different concentrations of 1 mol / L from 1 mol / L to 5 mol / L were prepared, and each of them was subjected to suction-filtered magnet sludge (while wet). ) Was immersed and treated at 70 ° C. for 6 hours. The residue after the treatment was subjected to suction filtration, and the filtrate was subjected to ICP analysis. The samples were designated as Examples 1 to 5, and the results are shown in FIG. FIG. 1 is a graph showing the relationship between the concentration of sodium hydroxide and the concentrations of Co and Ga in the filtrate. Table 1 shows the concentration of sodium hydroxide, the concentration of Co in the filtrate, the concentration of Ga, the yield of Ga, and the concentration of Co in the filtrate. 2 shows specific numerical values of the mass% of Co in a Co—Ga alloy considered to be generated from Ga and Ga.

Figure 2020050943
Figure 2020050943

図1及び表1の結果から、70℃の温度においては、ガリウムの溶出量はアルカリ金属の水酸化物の濃度が高いほど高くなった。コバルトの溶出量はガリウムと比べて変化量が小さく、ろ液から生成すると予測されるCo−Ga合金中のコバルトの質量%はいずれの結果も8.3wt%以下であり、溶出量も非常に小さかった。したがって、電解等により金属ガリウムに還元する際、低温でのガリウムの回収が容易になると考えられる。以上から、ガリウムの溶出量はアルカリ金属の水酸化物の濃度に影響されるが、コバルトの溶出量に対しては影響が小さい事が分かった。   From the results shown in FIG. 1 and Table 1, at a temperature of 70 ° C., the elution amount of gallium increased as the concentration of the alkali metal hydroxide increased. The amount of cobalt eluted was smaller than that of gallium, and the mass% of cobalt in the Co—Ga alloy predicted to be produced from the filtrate was 8.3 wt% or less in all the results, and the amount of elution was very low. It was small. Therefore, when reducing to metallic gallium by electrolysis or the like, it is considered that recovery of gallium at a low temperature is facilitated. From the above, it was found that the elution amount of gallium was affected by the concentration of the hydroxide of the alkali metal, but was less affected by the elution amount of cobalt.

実施例6〜15、比較例1〜8:
5mol/Lから12.5mol/Lまで2.5mol/Lずつ濃度が異なるよう調整した水酸化ナトリウム水溶液100ml(処理液)を準備し、それぞれに吸引ろ過した磁石スラッジ(湿ったままの状態のもの)10gを浸漬し、濃度ごとに異なる温度(30℃〜140℃の範囲内)で6時間の処理を行った。なお、使用した磁石スラッジは実施例1〜5で用いた磁石スラッジとは異なるものを用いている。
Examples 6 to 15, Comparative Examples 1 to 8:
Prepare 100 ml (treatment solution) of sodium hydroxide aqueous solution adjusted to have a concentration different from 5 mol / L to 12.5 mol / L by 2.5 mol / L, and suction-filtered magnet sludge (wet state) ) 10 g was immersed and treated for 6 hours at different temperatures (in the range of 30 ° C to 140 ° C) for each concentration. The magnet sludge used was different from the magnet sludge used in Examples 1 to 5.

水酸化ナトリウム水溶液の濃度が5mol/Lの場合、実施例6として70℃、実施例7として80℃、実施例8として90℃、実施例9として100℃、実施例10として110℃の温度で処理を行った。   When the concentration of the aqueous sodium hydroxide solution is 5 mol / L, at a temperature of 70 ° C. for Example 6, 80 ° C. for Example 7, 90 ° C. for Example 8, 100 ° C. for Example 9, and 110 ° C. for Example 10. Processing was performed.

水酸化ナトリウム水溶液の濃度が7.5mol/Lの場合、実施例11として100℃、比較例1として120℃の温度で処理を行った。   When the concentration of the aqueous sodium hydroxide solution was 7.5 mol / L, the treatment was performed at a temperature of 100 ° C. as Example 11 and at 120 ° C. as Comparative Example 1.

水酸化ナトリウム水溶液の濃度が10mol/Lの場合、実施例12として100℃、実施例13として110℃、比較例2として120℃、比較例3として130℃の温度で処理を行った。   When the concentration of the aqueous sodium hydroxide solution was 10 mol / L, the treatment was performed at a temperature of 100 ° C. as Example 12, 110 ° C. as Example 13, 120 ° C. as Comparative Example 2, and 130 ° C. as Comparative Example 3.

水酸化ナトリウム水溶液の濃度が12.5mol/Lの場合、実施例14として100℃、実施例15として110℃、比較例4として120℃、比較例5として130℃、比較例6として140℃の温度で処理を行った。   When the concentration of the aqueous sodium hydroxide solution is 12.5 mol / L, the temperature of 100 ° C. as Example 14, 110 ° C. as Example 15, 120 ° C. as Comparative Example 4, 130 ° C. as Comparative Example 5, and 140 ° C. as Comparative Example 6 The treatment was performed at a temperature.

水酸化ナトリウム水溶液の濃度が5mol/Lの場合、比較例7として30℃、比較例8として50℃の温度で処理を行った。   When the concentration of the aqueous sodium hydroxide solution was 5 mol / L, the treatment was performed at 30 ° C. as Comparative Example 7 and at 50 ° C. as Comparative Example 8.

処理後、残渣を吸引ろ過し、ろ液のICP分析を行った。その結果を図2と図3、表2に示す。図2は各水酸化ナトリウム濃度において温度とろ液中のGa濃度の関係を示したグラフであり、図3は各水酸化ナトリウム濃度において温度とろ液中のCo濃度の関係を示すグラフである。また、表2は、各水酸化ナトリウム濃度と各温度に対するろ液中のCo濃度、Ga濃度、Ga収率、及びろ液中のCoとGaから生成されると考えられるCo−Ga合金中のCoの質量%の具体的な数値を示したものである。   After the treatment, the residue was subjected to suction filtration, and the filtrate was subjected to ICP analysis. The results are shown in FIGS. 2 and 3 and Table 2. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the temperature and the Ga concentration in the filtrate at each sodium hydroxide concentration, and FIG. 3 is a graph showing the relationship between the temperature and the Co concentration in the filtrate at each sodium hydroxide concentration. Table 2 shows that the concentration of Co in the filtrate, the concentration of Ga, the yield of Ga, and the Co-Ga alloy in the Co-Ga alloy considered to be generated from Co and Ga in the filtrate for each sodium hydroxide concentration and each temperature. It shows specific numerical values of the mass% of Co.

Figure 2020050943
Figure 2020050943

図2と表2の結果から、ガリウムの溶出量は温度上昇に伴って徐々に増大する傾向が認められた。また、5mol/Lより濃い濃度域においては、水酸化ナトリウム濃度の違いにより溶出量に大きな違いは認められなかった。一方、図3と表2の結果から、コバルトの溶出量は110℃から120℃にかけて急激に増大したが、水酸化ナトリウム濃度の違いにより大きな違いは認められなかった。また、50℃以下の低温においてもコバルトの溶出量が高い値となった。さらに、実施例において、ろ液から生成すると予測されるCo−Ga合金中のコバルトの質量%は22wt%以下であった。したがって、電解等により金属ガリウムに還元する際、低温でのガリウムの回収が容易になると考えられる。   From the results shown in FIG. 2 and Table 2, it was found that the amount of gallium eluted tended to gradually increase as the temperature increased. In the concentration range higher than 5 mol / L, no significant difference was found in the amount of elution due to the difference in the concentration of sodium hydroxide. On the other hand, from the results shown in FIG. 3 and Table 2, the elution amount of cobalt rapidly increased from 110 ° C. to 120 ° C., but no significant difference was observed due to the difference in the concentration of sodium hydroxide. In addition, even at a low temperature of 50 ° C. or less, the amount of cobalt eluted was high. Further, in the examples, the mass% of cobalt in the Co—Ga alloy predicted to be generated from the filtrate was 22 wt% or less. Therefore, when reducing to metallic gallium by electrolysis or the like, it is considered that recovery of gallium at a low temperature is facilitated.

実施例16〜26、比較例9〜11:
5mol/L水酸化ナトリウム水溶液100ml(処理液)に吸引ろ過した磁石スラッジ(湿ったままの状態のもの)10gを浸漬し、50℃〜110℃で6〜48時間の処理を行った。なお、使用した磁石スラッジは実施例1〜15、比較例1〜8で用いた磁石スラッジとは異なるものを用いている。
Examples 16 to 26, Comparative examples 9 to 11:
10 g of suction-filtered magnetic sludge (in a wet state) was immersed in 100 ml of a 5 mol / L aqueous sodium hydroxide solution (treatment liquid) and treated at 50 ° C. to 110 ° C. for 6 to 48 hours. The magnet sludge used was different from the magnet sludge used in Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 to 8.

温度が50℃の場合、比較例9として6時間、比較例10として12時間、比較例11として24時間、実施例16として48時間の処理を行った。   When the temperature was 50 ° C., the treatment was performed for 6 hours as Comparative Example 9, 12 hours as Comparative Example 10, 24 hours as Comparative Example 11, and 48 hours as Example 16.

温度が70℃の場合、実施例17として6時間、実施例18として12時間、実施例19として24時間、実施例20として48時間の処理を行った。   When the temperature was 70 ° C., the treatment was performed for 6 hours in Example 17, 12 hours in Example 18, 24 hours in Example 19, and 48 hours in Example 20.

温度が90℃の場合、実施例21として6時間、実施例22として12時間、実施例23として48時間の処理を行った。   When the temperature was 90 ° C., the treatment was performed for 6 hours as Example 21, 12 hours as Example 22, and 48 hours as Example 23.

温度が110℃の場合、実施例24として6時間、実施例25として24時間、実施例26として48時間の処理を行った。   When the temperature was 110 ° C., the treatment was performed for 6 hours as Example 24, 24 hours as Example 25, and 48 hours as Example 26.

処理後、残渣を吸引ろ過し、ろ液のICP分析を行った。その結果を図4と図5、表3に示す。図4は各浸漬時間において温度とろ液中のGa濃度の関係を示したグラフであり、図5は各浸漬時間において温度とろ液中のCo濃度の関係を示すグラフである。また、表3は、各温度と各浸漬時間に対するろ液中のCo濃度、Ga濃度、Ga収率、及びろ液中のCoとGaから生成されると考えられるCo−Ga合金中のCoの質量%の具体的な数値を示したものである。   After the treatment, the residue was subjected to suction filtration, and the filtrate was subjected to ICP analysis. The results are shown in FIGS. 4 and 5 and Table 3. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the temperature and the Ga concentration in the filtrate at each immersion time, and FIG. 5 is a graph showing the relationship between the temperature and the Co concentration in the filtrate at each immersion time. Table 3 shows that the Co concentration in the filtrate, the Ga concentration, the Ga yield for each temperature and each immersion time, and the amount of Co in the Co-Ga alloy considered to be generated from Co and Ga in the filtrate. It shows specific numerical values of mass%.

Figure 2020050943
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図4と表3の結果から、ガリウムの溶出量は浸漬時間の経過に伴って徐々に増大する傾向が認められた。一方、図5と表3の結果から、コバルトの溶出量は浸漬時間の経過に伴って徐々に減少する傾向が認められた。さらに、実施例において、ろ液から生成すると予測されるCo−Ga合金中のコバルトの質量比は22wt%以下であった。したがって、電解等により金属ガリウムに還元する際、低温でのガリウムの回収が容易になると考えられる。   From the results shown in FIG. 4 and Table 3, it was observed that the amount of gallium eluted tended to gradually increase with the immersion time. On the other hand, from the results shown in FIG. 5 and Table 3, it was found that the amount of cobalt eluted tended to gradually decrease with the immersion time. Further, in the examples, the mass ratio of cobalt in the Co—Ga alloy predicted to be generated from the filtrate was 22 wt% or less. Therefore, when reducing to metallic gallium by electrolysis or the like, it is considered that recovery of gallium at a low temperature is facilitated.

以上から、ガリウムの溶出量はアルカリ金属の水酸化物の濃度に影響され、1mol/L以上、5mol/L以下の濃度において特に影響が大きく、コバルトの溶出量はガリウムよりもアルカリ金属の水酸化物の濃度の影響が小さい事が分かった。一方、ガリウムの溶出量は温度の上昇に伴って徐々に増大し、コバルトの溶出量は温度が50℃未満または120℃以上になると増大することから、どちらとも処理液の温度の影響がある事が分かった。また、コバルトの溶出量は時間経過とともに減少することが分かった。そのため、コバルトの混入を抑制しつつ、ガリウムを回収するには、1mol/L以上、13.8mol/L以下に調整したアルカリ金属の水酸化物の水溶液に浸漬し、120℃未満で処理するとよく、望ましくは70℃以上の温度がよく、更に浸漬時間が10分以上であるとなおよい。もしくは、望ましくは1mol/L以上、13.8mol/L以下に調整したアルカリ金属の水酸化物の水溶液に浸漬し、120℃未満で48時間以上処理するとよく、更に50℃以上の温度であるとなおよいと考えられる。   From the above, the elution amount of gallium is influenced by the concentration of the alkali metal hydroxide, and is particularly affected at a concentration of 1 mol / L or more and 5 mol / L or less, and the elution amount of cobalt is higher than that of gallium. The effect of the concentration of the substance was found to be small. On the other hand, the amount of gallium eluted gradually increases as the temperature rises, and the amount of cobalt eluted increases when the temperature is lower than 50 ° C or 120 ° C or higher. I understood. It was also found that the amount of cobalt eluted decreased with time. Therefore, in order to recover gallium while suppressing the incorporation of cobalt, the gallium is preferably immersed in an aqueous solution of an alkali metal hydroxide adjusted to 1 mol / L or more and 13.8 mol / L or less, and treated at less than 120 ° C. Preferably, the temperature is 70 ° C. or more, and the immersion time is more preferably 10 minutes or more. Alternatively, desirably, it is preferable to immerse in an aqueous solution of an alkali metal hydroxide adjusted to 1 mol / L or more and 13.8 mol / L or less, and treat at less than 120 ° C. for 48 hours or more, and when the temperature is 50 ° C. or more. It is considered better.

本発明は、R−T−B系永久磁石の磁石スラッジなどの、鉄、コバルトとガリウムを含む処理対象物から、生産量が少なく長期的に安定な調達が懸念される希少金属であるガリウムを回収できる点において、産業上の利用可能性を有する。

The present invention provides gallium, which is a rare metal whose production is small and whose long-term stable procurement is concerned, from a treatment target containing iron, cobalt and gallium, such as magnet sludge of an RTB-based permanent magnet. It has industrial applicability in that it can be recovered.

Claims (6)

少なくとも鉄、コバルトとガリウムを含む処理対象物を、温度が120℃未満であり、1mol/L以上、13.8mol/L以下に調整したアルカリ金属の水酸化物の水溶液に浸漬処理するガリウムの回収方法。   Recovery of gallium by immersion treatment of an object containing at least iron, cobalt and gallium in an aqueous solution of an alkali metal hydroxide adjusted to a temperature of less than 120 ° C. and 1 mol / L or more and 13.8 mol / L or less Method. 前記水溶液の前記温度は、70℃以上である、請求項1に記載のガリウムの回収方法。   The method of claim 1, wherein the temperature of the aqueous solution is 70 ° C. or higher. 前記水溶液の浸漬時間は、10分以上である、請求項2に記載のガリウムの回収方法。   The gallium recovery method according to claim 2, wherein the immersion time of the aqueous solution is 10 minutes or more. 前記水溶液の浸漬時間は、48時間以上である、請求項1に記載のガリウムの回収方法。   The gallium recovery method according to claim 1, wherein the immersion time of the aqueous solution is 48 hours or more. 前記水溶液の前記温度は、50℃以上である、請求項4に記載のガリウムの回収方法。   The gallium recovery method according to claim 4, wherein the temperature of the aqueous solution is 50 ° C or higher. 前記処理対象物が、R−T−B系永久磁石の磁石スラッジまたは前記磁石スラッジから希土類元素を除去することで得られる酸化鉄を主成分とする残渣である請求項1乃至請求項5に記載のガリウムの回収方法。   The said object to be processed is a magnet sludge of an RTB-based permanent magnet or a residue mainly composed of iron oxide obtained by removing rare earth elements from the magnet sludge. Gallium recovery method.
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