JP5699988B2 - Recovery method of rare earth elements - Google Patents
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Description
本発明は、希土類元素の回収方法に関し、より詳しくは、希土類元素を硫酸複塩沈殿物として回収するに際して、その硫酸複塩沈殿物の一部を種晶として効率的に使用して、高い回収率で希土類元素を回収することを可能にする希土類元素の回収方法に関する。 The present invention relates to a method for recovering a rare earth element, and more particularly, when recovering a rare earth element as a sulfate double salt precipitate, by using a part of the sulfate double salt precipitate efficiently as a seed crystal, high recovery is achieved. The present invention relates to a method for recovering rare earth elements that makes it possible to recover rare earth elements at a high rate.
希土類元素は、電子配置が通常の元素とは異なるために物理的に特異な性質を有し、水素吸蔵合金、二次電池原料、光学ガラス、強力な希土類磁石、蛍光体、研磨材等の材料として利用されている。 Rare earth elements are physically unique because their electron configuration is different from normal elements, and materials such as hydrogen storage alloys, secondary battery materials, optical glass, powerful rare earth magnets, phosphors, and abrasives It is used as.
特に、近年では、希土類−ニッケル系合金が高い水素吸蔵能力を有すことからニッケル水素電池の負極材の原料として多量に使用されるようになってきており、希土類元素の重要度は以前にも増して高くなってきている。 In particular, in recent years, rare earth-nickel alloys have been used in large quantities as a negative electrode material for nickel metal hydride batteries because they have a high hydrogen storage capacity. It is getting higher.
しかしながら、希土類はほぼ全量輸入に頼っている現状があり、またニッケル水素電池等の成形品には寿命があるため、それらスクラップ品から高価な希土類元素を効率的に回収する方法の確立が望まれている。 However, since there is a current situation that almost all rare earths are imported, and molded products such as nickel metal hydride batteries have a long life, it is desirable to establish a method for efficiently recovering expensive rare earth elements from these scrap products. ing.
希土類元素の回収方法としては、一般的に、希土類元素を含有したスクラップを鉱酸等の酸に溶かした水溶液から回収する湿式法が知られており、その中でも、含有される希土類元素が複数存在し相互に分離する必要がない場合には、安価に回収できる沈殿法が工業的に利用しやすい。 As a method for collecting rare earth elements, a wet method is generally known in which scraps containing rare earth elements are recovered from an aqueous solution in which acids such as mineral acids are dissolved. Among them, there are a plurality of rare earth elements contained. However, when it is not necessary to separate them from each other, a precipitation method that can be recovered at low cost is easy to use industrially.
この沈殿法としては、蓚酸沈殿として回収する蓚酸沈殿法(例えば、特許文献1参照)や、希土類硫酸塩とアルカリ硫酸塩とで硫酸複塩沈殿物を生成させて回収する硫酸複塩沈殿法がある。特に、この硫酸複塩沈殿法は、比較的安価な方法として知られている。 Examples of the precipitation method include an oxalic acid precipitation method (see, for example, Patent Document 1) that is recovered as an oxalic acid precipitation, and a sulfuric acid double salt precipitation method that generates and recovers a sulfate double salt precipitate with a rare earth sulfate and an alkali sulfate. is there. In particular, this sulfate double salt precipitation method is known as a relatively inexpensive method.
硫酸複塩沈殿法では、希土類元素のうち重希土類元素が溶液中に残留してしまう場合があるが、その際には、希土類元素の硫酸複塩沈殿物を種晶として添加することで効率的に回収除去できることが見出されている。例えば、フィルタープレスで抜き取った硫酸複塩沈殿物を繰り返し種晶として用いることで、新たに別の方法で沈殿物を生成すること無しに継続して、高い回収率で希土類元素を回収できることが確認されている(本件出願人により出願された特願2011−176780の明細書等を参照。)。 In the sulfate double salt precipitation method, heavy rare earth elements may remain in the solution among the rare earth elements. In this case, it is efficient to add the rare earth sulfate sulfate precipitate as a seed crystal. Has been found to be recoverable. For example, by repeatedly using sulfate double salt precipitates extracted with a filter press as seed crystals, it is confirmed that rare earth elements can be recovered at a high recovery rate without generating precipitates by another method. (See, for example, the specification of Japanese Patent Application No. 2011-176780 filed by the present applicant).
しかしながら、硫酸複塩沈殿物をフィルタープレス等で一旦全量回収した後、所定のスラリー濃度になるように希土類殿物を看量して反応槽へ投入する作業は、フィルタープレスが大型化し、操業規模が大きければ大きいほど、重量物に関わるものであり多くの手間を要する。また、看量した沈澱物を溶液中に投入する際には、液が飛散する可能性もあるため、危険性も孕んだ作業であるという問題があった。 However, once the total amount of sulfate double salt precipitates has been recovered with a filter press, etc., the work of weighing the rare earth deposits to give the prescribed slurry concentration and putting them into the reaction tank is an increase in the size of the filter press. The larger the is, the more it is related to heavy objects and requires more work. In addition, there is a possibility that the liquid may be scattered when a weighed amount of the precipitate is put into the solution, so that there is a problem that the operation is dangerous.
そこで、本発明は、上述のような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、希土類元素を硫酸複塩沈殿法により回収するに際して、硫酸複塩沈殿物を看量して反応槽へ投入するといった煩雑なハンドリングを必要とせずに、所望とする量の硫酸複塩沈殿物を種晶として効率的にかつ高い安全性で以って使用して希土類元素を回収することができる方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been proposed in view of the conventional situation as described above, and when collecting rare earth elements by the sulfate double salt precipitation method, the sulfate double salt precipitate is taken into account and charged into the reaction vessel. Providing a method capable of recovering rare earth elements by using a desired amount of sulfate double salt precipitate as a seed crystal efficiently and with high safety, without the need for complicated handling The purpose is to do.
本発明者らは、上述した目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、硫酸複塩生成反応が終了した後の溶液を攪拌した状態で、所定量の硫酸複塩沈殿物が含まれる溶液分を反上槽に残留させ、セトリングを行って上澄みを抜き取ることにより、煩雑なハンドリングを必要とせず、重量物である希土類元素の硫酸複塩沈殿物を種晶として効率的にかつ高い安全性で以って使用することができることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned object, the present inventors have found that a solution containing a predetermined amount of a sulfate double salt precipitate in a state where the solution after completion of the sulfate double salt formation reaction is stirred. Remains in the upper tank, and settles and removes the supernatant, so there is no need for complicated handling, and a heavy rare earth sulfate double salt precipitate is used as a seed crystal for efficient and high safety Thus, the present invention was completed.
すなわち、本発明に係る希土類元素の回収方法は、反応槽に収容した希土類元素を含有する溶液に、種晶を共存させた状態でアルカリ金属硫酸塩を添加して該希土類元素の硫酸複塩生成反応を生じさせ、該希土類元素の硫酸複塩沈殿物を形成させて回収する希土類元素の回収方法において、硫酸複塩生成反応の終了後、得られた溶液を硫酸複塩沈殿物が沈降しない攪拌状態とし、所定量の硫酸複塩沈殿物が含まれる溶液分以外を固液分離装置に通液させて回収し、上記反応槽内で上記所定量の硫酸複塩沈殿物が含まれる溶液を静置して該硫酸複塩沈殿物を沈降させ、その後、上澄液を抜き取り該硫酸複塩沈殿物を該反応槽内に残留させ、上記反応槽内に残留させた上記硫酸複塩沈殿物を種晶として共存させた状態で、希土類元素を含有する溶液を収容し、アルカリ金属硫酸塩を添加することによって硫酸複塩生成反応を行うことを特徴とする。 That is, the method for recovering a rare earth element according to the present invention includes the step of adding an alkali metal sulfate to a solution containing a rare earth element contained in a reaction vessel in the presence of a seed crystal to form a sulfate double salt of the rare earth element. In the method for recovering rare earth elements, in which a reaction is caused to form and recover the sulfate double salt precipitate of the rare earth element, after the completion of the sulfate double salt formation reaction, the resulting solution is stirred so that the sulfate double salt precipitate does not settle Then, the solution other than the solution containing a predetermined amount of sulfate double salt precipitate is recovered by passing it through a solid-liquid separator, and the solution containing the predetermined amount of sulfate double salt precipitate is statically placed in the reaction vessel. To settling the sulfate double salt precipitate, and then draining the supernatant to leave the sulfate double salt precipitate in the reaction vessel, and the sulfate double salt precipitate left in the reaction vessel. In the state of coexisting as a seed crystal, a solution containing rare earth elements Houses, and performs double sulfate generation reaction by adding an alkali metal sulfate.
本発明によれば、煩雑なハンドリングを必要とせず、重量物である希土類元素の硫酸複塩沈殿物を種晶として効率的にかつ高い安全性で以って有効に使用することができ、高い回収率で希土類元素を回収することを可能にする。 According to the present invention, complicated handling is not required, and a sulfated double salt precipitate of a rare earth element, which is a heavy material, can be efficiently used as a seed crystal with high safety and high. It makes it possible to recover rare earth elements with a recovery rate.
以下、本発明に係る希土類元素の回収方法について、図面を参照しながら以下の順序で詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
1.本発明について
2.硫酸複塩生成反応による希土類元素の回収処理
3.希土類元素の回収方法(種晶としての硫酸複塩沈殿物の利用)
3−1.形成された希土類元素の硫酸複塩沈殿物の回収
3−2.残留させた硫酸複塩沈殿物のセトリング
3−3.硫酸複塩沈殿物の共存下での硫酸複塩生成反応
4.他の有価金属の回収方法への適用
5.実施例
Hereinafter, the rare earth element recovery method according to the present invention will be described in detail in the following order with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
1. About the present invention 2. Rare earth element recovery by sulfuric acid double salt formation reaction Rare earth element recovery method (use of sulfate double salt precipitate as seed crystal)
3-1. Recovery of formed sulfate double salt precipitate of rare earth element 3-2. Settling of the remaining sulfate double salt precipitate 3-3. 3. Double salt formation reaction in the presence of double salt precipitate 4. Application to other valuable metal recovery methods Example
≪1.本発明について≫
本発明に係る希土類元素の回収方法は、希土類元素を含有する溶液(以下、「希土類元素含有溶液」ともいう。)にアルカリ金属硫酸塩を添加することによって硫酸複塩生成反応を生じさせ、希土類元素を難溶性の硫酸複塩沈殿物(以下、単に「沈殿物」ともいう。)として回収するものである。
<< 1. About the present invention >>
The method for recovering a rare earth element according to the present invention causes a sulfate double salt formation reaction by adding an alkali metal sulfate to a solution containing a rare earth element (hereinafter also referred to as a “rare earth element-containing solution”). The element is recovered as a hardly soluble sulfate double salt precipitate (hereinafter also simply referred to as “precipitate”).
この硫酸複塩生成反応による希土類元素の回収においては、形成された硫酸複塩沈殿物の一部を繰り返して種晶として溶液中に共存させることで、希土類元素の硫酸複塩沈殿物の形成を促進させることが可能となる。 In the recovery of rare earth elements by this sulfuric acid double salt formation reaction, a part of the formed sulfuric acid double salt precipitate is repeatedly made to coexist in the solution as a seed crystal, thereby forming a rare earth element sulfate double salt precipitate. It becomes possible to promote.
本発明に係る希土類元素の回収方法においては、種晶としての硫酸複塩沈殿物を溶液中に共存させるにあたり、希土類元素の硫酸複塩生成反応が終了した後に、形成された硫酸複塩沈殿物を回収する一方で、その内の所定量の硫酸複塩沈殿物を反応槽内に残留させておき、この残留分を種晶として共存させた状態で、新規な希土類元素含有溶液に対する硫酸複塩生成反応を行う。 In the rare earth element recovery method according to the present invention, the sulfate double salt precipitate formed after the sulfate double salt formation reaction of the rare earth element is completed in coexisting the sulfate double salt precipitate as a seed crystal in the solution. In the state where a predetermined amount of the sulfate double salt precipitate is left in the reaction vessel and the residue is coexisted as a seed crystal, the sulfate double salt for the novel rare earth element-containing solution is recovered. Perform the production reaction.
すなわち、この希土類元素の回収方法では、先ず、希土類元素の硫酸複塩生成反応の終了後、得られた溶液(スラリー)を硫酸複塩沈殿物が沈降しない攪拌状態とし、所定量の硫酸複塩沈殿物が含まれる溶液分以外を固液分離装置に通液させて回収する。次に、反応槽内でその所定量の硫酸複塩沈殿物が含まれる溶液を静置して硫酸複塩沈殿物を沈降させ、その後、上澄液を抜き取り硫酸複塩沈殿物を反応槽内に残留させる。そして、反応槽内に残留させた硫酸複塩沈殿物を種晶として共存させた状態で、希土類元素含有溶液を収容し、アルカリ金属硫酸塩を添加することによって硫酸複塩生成反応を行う。 That is, in this rare earth element recovery method, first, after the rare earth element sulfate double salt formation reaction is completed, the obtained solution (slurry) is brought into a stirring state in which the sulfate double salt precipitate does not settle, and a predetermined amount of sulfate double salt is obtained. A portion other than the solution containing the precipitate is passed through a solid-liquid separator and collected. Next, the solution containing the predetermined amount of the sulfate double salt precipitate is allowed to stand in the reaction vessel to settle the sulfate double salt precipitate, and then the supernatant is removed to remove the sulfate double salt precipitate in the reaction vessel. To remain. Then, in the state where the sulfate double salt precipitate left in the reaction tank is coexisted as a seed crystal, a rare earth element-containing solution is accommodated, and an alkali metal sulfate is added to perform a sulfate double salt generation reaction.
このような方法によれば、硫酸複塩生成反応によって形成された硫酸複塩沈殿物を全量回収した後に種晶として用いる所定量の沈殿物を看量して、それを反応槽に再び添加投入するといった、大変手間を要する煩雑な操作を行う必要がなくなり、非常に効率的な回収処理を行うことができる。また、溶液が収容された反応槽内に種晶となる沈殿物を投入する必要がなくなるため、投入時の液の飛散による危険性が全くない。 According to such a method, after collecting the entire amount of the sulfate double salt precipitate formed by the sulfate double salt formation reaction, weigh out a predetermined amount of precipitate used as a seed crystal, and add it again to the reaction vessel. Thus, it is not necessary to perform a complicated operation requiring much labor, and a very efficient recovery process can be performed. In addition, since it is not necessary to introduce a precipitate as a seed crystal into the reaction vessel in which the solution is accommodated, there is no danger due to scattering of the liquid at the time of addition.
以下に、本発明に係る希土類元素の回収方法の具体的な実施形態(以下、「本実施の形態」という。)について、より詳細にそれぞれの処理毎に説明する。 Hereinafter, a specific embodiment of the rare earth element recovery method according to the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described in more detail for each process.
≪2.硫酸複塩生成反応による希土類元素の回収処理≫
はじめに、本実施の形態に係る希土類元素の回収方法において、希土類元素を含有する溶液に対する硫酸複塩生成反応による希土類元素の回収処理について説明する。
≪2. Recovery process of rare earth elements by sulfuric acid double salt formation reaction >>
First, in the rare earth element recovery method according to the present embodiment, a rare earth element recovery process by a sulfate double salt generation reaction for a solution containing a rare earth element will be described.
上述のように、硫酸複塩生成反応による希土類元素の回収処理は、希土類元素含有溶液にアルカリ金属硫酸塩を添加して攪拌することによって硫酸複塩生成反応を生じさせ、溶液中の希土類元素を硫酸複塩沈殿物として分離回収するものである。このとき、この希土類元素の回収処理においては、形成された所定量の硫酸複塩沈殿物を種晶として溶液中に共存させた上で反応を生じさせる。 As described above, the rare earth element recovery treatment by the sulfate double salt formation reaction causes the sulfate double salt formation reaction to occur by adding and stirring the alkali metal sulfate to the rare earth element-containing solution, and the rare earth element in the solution is removed. It is separated and recovered as a sulfate double salt precipitate. At this time, in the rare earth element recovery process, a predetermined amount of the formed sulfate double salt precipitate is allowed to coexist in the solution as a seed crystal, and then a reaction is caused.
回収処理の対象となる希土類元素含有溶液は、希土類元素を含有した硫酸や塩酸等の鉱酸からなる溶液である。この溶液は、例えば、希土類元素を含んだ電池や電子機器等のスクラップ品を硫酸や塩酸等の鉱酸で浸出して得られた浸出液を用いることができる。なお、この溶液のpHとしては、特に限定されないが、鉱酸によってpH1〜2程度に調整することが好ましい。 The rare earth element-containing solution to be collected is a solution made of a mineral acid such as sulfuric acid or hydrochloric acid containing a rare earth element. As this solution, for example, a leachate obtained by leaching a scrap product containing a rare earth element such as a battery or an electronic device with a mineral acid such as sulfuric acid or hydrochloric acid can be used. In addition, although it does not specifically limit as pH of this solution, It is preferable to adjust to pH 1-2 about with a mineral acid.
溶液に含有される希土類元素としては、特に限定されるものではなく、イットリウム(Y)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)等の重希土類元素、スカンジウム(Sc)、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、プロメチウム(Pm)、サマリウム(Sm)等の軽希土類元素を挙げることができる。 The rare earth element contained in the solution is not particularly limited, and yttrium (Y), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium ( Er), thulium (Tm), heavy rare earth elements such as ytterbium (Yb), lutetium (Lu), scandium (Sc), lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), promethium ( Pm) and light rare earth elements such as samarium (Sm) can be mentioned.
希土類元素含有溶液に添加して硫酸複塩生成反応を生じさせるアルカリ金属硫酸塩の添加量としては、特に限定されないが、硫酸イオン濃度として27g/l以上となるように添加することが好ましく、54g/l以上となるように添加することがより好ましい。このように、硫酸イオン濃度として、好ましくは27g/l以上、より好ましくは54g/l以上となるようにアルカリ金属硫酸塩を添加することで、重希土類元素と軽希土類元素の共沈殿物を効率的に形成させることができ、沈殿物となり難い重希土類元素をも一括して効果的に沈殿物とすることができ、高い回収率で希土類元素を回収することができる。なお、添加量の上限値としては、経済性の観点から硫酸イオン濃度として100g/l以下とすることが好ましい。 The addition amount of the alkali metal sulfate that is added to the rare earth element-containing solution to cause the sulfate double salt formation reaction is not particularly limited, but it is preferably added so that the sulfate ion concentration is 27 g / l or more, and 54 g It is more preferable to add so that it becomes more than / l. Thus, by adding the alkali metal sulfate so that the sulfate ion concentration is preferably 27 g / l or more, more preferably 54 g / l or more, the coprecipitate of heavy rare earth elements and light rare earth elements can be efficiently produced. Thus, heavy rare earth elements that are difficult to be formed into precipitates can be collectively converted into precipitates effectively, and the rare earth elements can be recovered at a high recovery rate. In addition, as an upper limit of addition amount, it is preferable to set it as 100 g / l or less as a sulfate ion density | concentration from a viewpoint of economical efficiency.
また、添加するアルカリ金属硫酸塩としては、特に限定されないが、例えば硫酸ナトリウム(Na2SO4)、硫酸カリウム(K2SO4)等を用いることができる。その中でも、操作性が良好である等の利便性が高いという点から硫酸ナトリウムを用いることが好ましい。また、アルカリ金属硫酸塩は、固体状のものを添加することに限られず、所定の添加量となるように調整したアルカリ金属硫酸塩を含む水溶液を添加してもよい。 Further, as the alkali metal sulfate to be added is not particularly limited, for example, sodium sulfate (Na 2 SO 4), can be used such as potassium sulfate (K 2 SO 4). Among these, it is preferable to use sodium sulfate from the viewpoint of high convenience such as good operability. Further, the alkali metal sulfate is not limited to adding a solid one, and an aqueous solution containing an alkali metal sulfate adjusted to have a predetermined addition amount may be added.
≪3.希土類元素の回収方法(種晶としての硫酸複塩沈殿物の利用)≫
ここで、上述したように、硫酸複塩生成反応による希土類元素の回収処理においては、希土類元素含有溶液にアルカリ金属硫酸塩を添加することに併せて、形成された希土類元素の硫酸複塩沈殿物を種晶として共存させた状態で反応を行う。これにより、より効果的に希土類元素の沈殿物形成を促進させることができ、溶液中に残留する希土類元素を効果的に低減させて、高い回収率で希土類元素を回収することができる。
≪3. Rare earth element recovery method (use of sulfate double salt precipitate as seed crystal) >>
Here, as described above, in the rare earth element recovery process by the sulfuric acid double salt formation reaction, the rare earth element sulfate double salt precipitate formed together with the addition of the alkali metal sulfate to the rare earth element-containing solution. The reaction is carried out in the state of coexisting as a seed crystal. As a result, the formation of the precipitate of the rare earth element can be more effectively promoted, the rare earth element remaining in the solution can be effectively reduced, and the rare earth element can be recovered at a high recovery rate.
従来、形成された硫酸複塩沈殿物を種晶として使用するにあたっては、回収した硫酸複塩沈殿物から種晶としての必要量を看量し、それを反応槽に添加するという操作を行っていた。しかしながら、このような看量した沈殿物を反応槽内へ投入する作業は、その沈殿物が重量物に関わるものであるため、操業規模が大きくなればなるほど多くの手間を要し、また投入時には溶液が飛散するという危険性も孕んでいた。 Conventionally, when using the formed sulfate double salt precipitate as a seed crystal, the required amount as a seed crystal is estimated from the recovered sulfate double salt precipitate and added to the reaction vessel. It was. However, the operation of introducing such a well-defined sediment into the reaction vessel is a matter related to the heavy load, so that the larger the operation scale, the more labor is required. There was also a danger of the solution splashing.
そこで、本実施の形態に係る希土類元素の回収方法においては、先ず、希土類元素の硫酸複塩生成反応の終了後、得られた溶液(スラリー)を硫酸複塩沈殿物が沈降しない攪拌状態とし、所定量の硫酸複塩沈殿物が含まれる溶液分以外を固液分離装置に通液させて回収する。次に、反応槽内でその所定量の硫酸複塩沈殿物が含まれる溶液を静置して硫酸複塩沈殿物を沈降させ、その後、上澄液を抜き取り硫酸複塩沈殿物を反応槽内に残留させる。そして、反応槽内に残留させた硫酸複塩沈殿物を種晶として共存させた状態で、希土類元素含有溶液を収容し、アルカリ金属硫酸塩を添加することによって硫酸複塩生成反応を行う。以下、それぞれの処理について具体的に説明する。 Therefore, in the rare earth element recovery method according to the present embodiment, first, after completion of the rare earth element sulfate double salt formation reaction, the obtained solution (slurry) is in a stirring state in which the sulfate double salt precipitate does not settle, A portion other than the solution containing a predetermined amount of a sulfate double salt precipitate is passed through a solid-liquid separator and recovered. Next, the solution containing the predetermined amount of the sulfate double salt precipitate is allowed to stand in the reaction vessel to settle the sulfate double salt precipitate, and then the supernatant is removed to remove the sulfate double salt precipitate in the reaction vessel. To remain. Then, in the state where the sulfate double salt precipitate left in the reaction tank is coexisted as a seed crystal, a rare earth element-containing solution is accommodated, and an alkali metal sulfate is added to perform a sulfate double salt generation reaction. Each process will be specifically described below.
<3−1.形成された希土類元素の硫酸複塩沈殿物の回収>
先ず、希土類元素の硫酸複塩生成反応の終了後、硫酸複塩沈殿物を含有する溶液(スラリー)をその硫酸複塩沈殿物が沈降しない攪拌状態として、所定量の硫酸複塩沈殿物が含まれる溶液分以外を固液分離装置に通液させて回収する。
<3-1. Recovery of formed rare earth sulfate sulfate precipitate>
First, after completion of the sulfate double salt formation reaction of the rare earth element, a solution (slurry) containing the sulfate double salt precipitate is put in a stirring state in which the sulfate double salt precipitate does not settle, and a predetermined amount of the sulfate double salt precipitate is included. The remaining solution is passed through a solid-liquid separator and collected.
この処理は、アルカリ金属硫酸塩の添加による硫酸複塩生成反応によって得られた希土類元素の硫酸複塩沈殿物を回収する処理である。本実施の形態においては、この硫酸複塩沈殿物の回収にあたって、形成された全量を回収するのではなく、所定量の硫酸複塩沈殿物を含む溶液を反応槽内に残し、それ以外を回収する。 This treatment is a treatment for recovering a sulfate double salt precipitate of a rare earth element obtained by a sulfate double salt formation reaction by adding an alkali metal sulfate. In this embodiment, in collecting the sulfate double salt precipitate, the total amount formed is not recovered, but a solution containing a predetermined amount of the sulfate double salt precipitate is left in the reaction tank, and the rest is recovered. To do.
希土類元素の硫酸複塩沈殿物を硫酸複塩生成反応により形成させていくと、その反応の進行に伴って次第に反応槽内に沈殿物が析出してくる。そのため、硫酸複塩沈殿物の回収にあたっては、反応槽内に得られた溶液を硫酸複塩沈殿物が沈降しない攪拌状態として、沈殿物をスラリー中に均一に分散させるようにする。そして、この攪拌状態のもとで、所定量の硫酸複塩沈殿物が含まれる溶液分以外を固液分離装置に通液させて回収する。 When the rare earth element sulfate double salt precipitate is formed by the sulfate double salt formation reaction, the precipitate gradually precipitates in the reaction tank as the reaction proceeds. Therefore, when collecting the sulfate double salt precipitate, the solution obtained in the reaction vessel is set in a stirring state in which the sulfate double salt precipitate does not settle so that the precipitate is uniformly dispersed in the slurry. Then, under this stirring state, a portion other than the solution containing a predetermined amount of the sulfate double salt precipitate is passed through the solid-liquid separator and recovered.
このように、硫酸複塩生成反応後の硫酸複塩沈殿物が形成された溶液を攪拌状態として沈殿物を均一に分散させることで、後述するように種晶として残留させるべき沈殿物量を単純な溶液量として把握することができる。つまり、溶液中に沈殿物が均一に分散しているので、沈殿物量を溶液量に換算して判断することができ、種晶として共存させる所望の沈殿物量と反応後に新たな沈殿物が加わった後の合計沈殿物量との割合関係から、反応後に得られた溶液全量のうちの所定の割合を所望量の沈殿物が含まれる溶液分と判断することができる。そして、単純にその所定割合の溶液分を種晶として残留させる量の沈殿物を含む溶液として残し、それ以外の溶液分を固液分離装置に移送させるという簡易な操作で、ほぼ正確に所望とする量の沈殿物を反応槽内に残留させることができる。 In this way, by uniformly dispersing the precipitate with the solution in which the sulfate double salt precipitate after the sulfate double salt formation reaction is formed being stirred, the amount of the precipitate to be left as a seed crystal as described later is simplified. It can be grasped as the amount of solution. In other words, since the precipitate is uniformly dispersed in the solution, the amount of the precipitate can be converted into the amount of the solution, and the desired amount of the precipitate to coexist as a seed crystal and a new precipitate after the reaction are added. From a ratio relationship with the total amount of precipitates later, a predetermined ratio of the total amount of the solution obtained after the reaction can be determined as a solution containing a desired amount of precipitates. Then, simply leave the solution at a predetermined ratio as a seed crystal, and leave it as a solution containing a precipitate, and transfer the other solution to a solid-liquid separation device. A sufficient amount of precipitate can remain in the reaction vessel.
硫酸複塩生成反応後の溶液に対する攪拌に関して、その攪拌強度については、特に限定されるものではないが、形成された硫酸複塩沈殿物がその溶液中で沈降しない状態を維持して均一なスラリー状態とすることができる程度の強度で攪拌する。攪拌強度が弱すぎると、沈殿物の沈降速度が上昇するため、回収沈殿物量が多くなり所望とする量の硫酸複塩沈殿物を残留させることができなくなる。 Regarding the stirring of the solution after the sulfate double salt formation reaction, the stirring strength is not particularly limited, but a uniform slurry is maintained in a state where the formed sulfate double salt precipitate does not settle in the solution. Stir with sufficient strength to achieve a state. When the stirring strength is too weak, the sedimentation rate of the precipitate increases, so that the amount of the collected precipitate increases and the desired amount of sulfate double salt precipitate cannot be left.
なお、攪拌強度に関しては、スラリーの濃度や組成、攪拌羽根の形状、反応槽内の溶液量、反応槽の形状等の様々な要因によって最適な強度が異なるため、何れの場合においても硫酸複塩沈殿物が沈降しない状態を維持できる程度を基準として適宜設定すればよい。 As for the stirring strength, the optimum strength differs depending on various factors such as the concentration and composition of the slurry, the shape of the stirring blade, the amount of the solution in the reaction tank, the shape of the reaction tank, etc. What is necessary is just to set suitably based on the grade which can maintain the state which a sediment does not settle.
また、攪拌方法についても、特に限定されるものではなく、周知の攪拌装置を用いて硫酸複塩沈殿物が沈降しない攪拌状態とすることができるものであればよい。 Further, the stirring method is not particularly limited as long as it can be a stirring state in which the sulfate double salt precipitate does not settle using a known stirring device.
硫酸複塩生成反応後の溶液を攪拌状態とすると、次に、この溶液のうちの、所定量の硫酸複塩沈殿物が含まれる溶液分以外の溶液を固液分離装置に通液させて、その溶液中に含まれる希土類元素の硫酸複塩沈殿物を固液分離して回収する。このようにすることで、固液分離装置に通液させた分の溶液に含まれていた希土類元素を硫酸複塩沈殿物として回収する。 When the solution after the sulfate double salt formation reaction is in a stirring state, next, a solution other than the solution containing a predetermined amount of the sulfate double salt precipitate is passed through the solid-liquid separation device. The rare earth element sulfate double salt precipitate contained in the solution is recovered by solid-liquid separation. By doing in this way, the rare earth elements contained in the solution passed through the solid-liquid separator are recovered as a sulfate double salt precipitate.
ここで、本実施の形態においては、攪拌状態とした全溶液のうち、所定量の硫酸複塩沈殿物が含まれる溶液分以外の溶液を固液分離装置に通液させて、所定量の硫酸複塩沈殿物が含まれる溶液分を反応槽内に残しておくことが重要となる。 Here, in the present embodiment, a solution other than the solution containing a predetermined amount of sulfate double salt precipitate is passed through the solid-liquid separator out of all the solutions in a stirred state, and a predetermined amount of sulfuric acid is added. It is important to leave the solution containing the double salt precipitate in the reaction vessel.
「所定量の硫酸複塩沈殿物が含まれる溶液分」とは、次回の硫酸複塩生成反応による希土類元素の回収処理に際して、種晶として作用させるために反応槽内に残留させておく所望とする量の硫酸複塩沈殿物を含有する溶液分である。 “Solution containing a predetermined amount of sulfate double salt precipitate” means that it is desired to remain in the reaction tank in order to act as a seed crystal in the next recovery process of rare earth elements by the sulfate double salt formation reaction. Solution containing a quantity of sulfate double salt precipitate.
種晶として残留させておく硫酸複塩沈殿物の量としては、特に限定されないが、反応槽内に収容されて回収処理対象となる希土類元素含有溶液に対して、反応初期のスラリー濃度で25g/l以上となる量を残留させることが好ましく、50g/l程度となる量を残留させることがより好ましい。 The amount of the sulfate double salt precipitate that remains as a seed crystal is not particularly limited, but the rare earth element-containing solution that is contained in the reaction vessel and is subject to recovery treatment has a slurry concentration of 25 g / in the initial reaction. It is preferable to leave an amount of 1 or more, and it is more preferable to leave an amount of about 50 g / l.
図1は、3種の異なるスラリー濃度(反応初期)の種晶を共存させた場合における硫酸複塩生成反応において、希土類元素含有溶液の保持時間(80℃)に対する希土類元素(イットリウム(Y))の溶液中濃度(残留濃度)の推移を示すグラフである。この図1のグラフから分かるように、溶液中にスラリー濃度で25g/lの種晶を共存させることで、時間経過に伴って効率的に希土類元素の残留濃度を低下させることができ、また濃度50g/lとすれば約1時間という短時間で殆どの希土類元素を硫酸複塩沈殿物とすることができることが分かる。なお、図示していないが、種晶の非共存下(スラリー濃度0g/l)では、3時間の経過時でも溶液中に0.19g/lの希土類元素が残っていた。 FIG. 1 shows a rare earth element (yttrium (Y)) with respect to the retention time (80 ° C.) of a rare earth element-containing solution in a sulfuric acid double salt formation reaction in the case where seed crystals of three different slurry concentrations (early reaction) coexist. It is a graph which shows transition of the density | concentration in solution (residual density | concentration). As can be seen from the graph of FIG. 1, the presence of a seed crystal having a slurry concentration of 25 g / l in the solution can effectively reduce the residual concentration of rare earth elements over time. It can be seen that if it is 50 g / l, almost all rare earth elements can be converted into sulfate double salt precipitates in a short time of about 1 hour. Although not shown, in the absence of seed crystals (slurry concentration 0 g / l), 0.19 g / l of rare earth element remained in the solution even after 3 hours.
このことから、回収処理対象となる希土類元素含有溶液に対して、好ましくは25g/l以上、より好ましくは50g/l程度のスラリー濃度となる量の硫酸複塩沈殿物を反応槽内に共存させて反応を開始することができるように、その量に相当する沈殿物が含まれる溶液分を反応槽内に残留させ、それ以外の溶液分を固液分離装置に通液させて回収する。なお、上述のように、種晶としての硫酸複塩沈殿物は、スラリー濃度50g/lであっても約1時間という極めて短時間の反応時間となる効果を奏する。一方で、スラリー濃度が増加するに従って、その反応時間の短縮効果は少なくなるとともに、後述するセトリングに必要な時間が延びる可能性がある。したがって、種晶としての硫酸複塩沈殿物のスラリー濃度上限値としては、例えば100g/l以下、好ましくは75g/l以下とする。 From this, a sulfate double salt precipitate having an amount of slurry concentration of preferably 25 g / l or more, more preferably about 50 g / l, is allowed to coexist in the reaction vessel with respect to the rare earth element-containing solution to be collected. In order to start the reaction, the solution containing the precipitate corresponding to the amount is left in the reaction tank, and the other solution is passed through the solid-liquid separator and collected. As described above, the sulfate double salt precipitate as a seed crystal has an effect of an extremely short reaction time of about 1 hour even at a slurry concentration of 50 g / l. On the other hand, as the slurry concentration increases, the effect of shortening the reaction time decreases, and the time required for settling described later may increase. Therefore, the upper limit of the slurry concentration of the sulfate double salt precipitate as a seed crystal is, for example, 100 g / l or less, preferably 75 g / l or less.
ここで具体的に、反応槽内に残留させる溶液分と、それ以外の固液分離装置に通液させる溶液分の量の算出例を以下に示す。 Here, a calculation example of the amount of the solution remaining in the reaction tank and the amount of the solution to be passed through the other solid-liquid separator is shown below.
例えば、中規模レベルの反応槽に140Lの希土類元素含有溶液を収容し、アルカリ金属硫酸塩である硫酸ナトリウム(Na2SO4)を所定濃度に溶解した溶液140Lを添加して混合し、その溶液に対するスラリー濃度で50g/lの希土類元素の硫酸複塩沈殿物を種晶として共存させて硫酸複塩生成反応を行う場合を仮定する。 For example, 140 L of a rare earth element-containing solution is accommodated in a medium-scale reaction tank, 140 L of a solution of sodium sulfate (Na 2 SO 4 ), which is an alkali metal sulfate, dissolved in a predetermined concentration is added and mixed, and the solution It is assumed that the sulfate double salt formation reaction is performed in the presence of 50 g / l of a rare earth element sulfate double salt precipitate as a seed crystal.
この反応条件の場合、種晶の添加量としては、(140L+140L)×50g/l=14,000g[dry](14kg[dry])となる。そして、この反応槽における処理で回収される硫酸複塩沈殿物の水分率を約30%と仮定して、その水分率を考慮すると種晶の添加量としては、14kg/(100−30)×100=20kg[wet]となる。すなわち、20kg[wet]が種晶としての硫酸複塩沈殿物の量として望ましいということになる。 In the case of this reaction condition, the amount of seed crystal added is (140 L + 140 L) × 50 g / l = 14,000 g [dry] (14 kg [dry]). Then, assuming that the water content of the sulfate double salt precipitate recovered by the treatment in this reaction tank is about 30%, considering the water content, the amount of seed crystals added is 14 kg / (100-30) × 100 = 20 kg [wet]. That is, 20 kg [wet] is desirable as the amount of the sulfate double salt precipitate as a seed crystal.
次に、この添加量の沈殿物を種晶として共存させた状態で硫酸複塩生成反応を生じさせると、共存させておいた20kg[wet]の沈殿物に、反応によって新たに形成される沈殿物量である8kg[wet](処理対象となる溶液の組成に基づいて算出)が加わることになり、反応終了後の沈殿物量としては28kg[wet]となる。 Next, when the sulfate double salt formation reaction is caused in the state where the added amount of the precipitate coexists as a seed crystal, a precipitate newly formed by the reaction is added to the coexisting 20 kg [wet] precipitate. The amount 8 kg [wet] (calculated based on the composition of the solution to be treated) is added, and the amount of precipitate after the reaction is 28 kg [wet].
上述のように、種晶をスラリー濃度で50g/lの割合で共存させるために、20kg[wet]の沈殿物を残留させておきたいことから、反応終了後に抜き取るべき沈殿物量、すなわち固液分離装置にて固液分離して回収すべき沈殿物量としては8kg[wet]となり、その量は反応終了後の沈殿物全体の約1/3(8kg[wet]/28kg[wet]×100≒29%)となる。 As described above, in order to allow seed crystals to coexist at a slurry concentration of 50 g / l, it is necessary to leave 20 kg [wet] of precipitate, so the amount of precipitate to be extracted after the reaction is completed, that is, solid-liquid separation. The amount of precipitate to be recovered by solid-liquid separation in the apparatus is 8 kg [wet], and the amount is about 1/3 of the entire precipitate after the reaction (8 kg [wet] / 28 kg [wet] × 100≈29 %).
本実施の形態においては、上述したように、所定量の硫酸複塩沈殿物が含まれる溶液分以外を固液分離装置に通液させるに際して、反応終了後の溶液に対して強い攪拌を行って沈殿物が均一に分散したスラリーの状態(攪拌状態)としている。そのため、硫酸複塩生成反応が終了した後の溶液のうちの約1/3を固液分離装置に通液させる溶液分として、残りの約2/3を所定量の硫酸複塩沈殿物が含まれる溶液分として反応槽に残留させることで、上述のように算出された20kg[wet]の硫酸複塩沈殿物を種晶として反応槽内に残留させることが可能となる。 In the present embodiment, as described above, when a solution other than a solution containing a predetermined amount of sulfate double salt precipitate is passed through the solid-liquid separator, the solution after the reaction is subjected to strong stirring. The slurry is in a uniformly dispersed state (stirring state). Therefore, about 1/3 of the solution after completion of the sulfate double salt formation reaction is passed through the solid-liquid separator, and the remaining about 2/3 contains a predetermined amount of sulfate double salt precipitate. It is possible to leave the 20 kg [wet] sulfate double salt precipitate calculated as described above as a seed crystal in the reaction tank.
なお、上述した算出例は一例であり、残留させる溶液量及び固液分離装置を介して回収する溶液量を決定するにあたっては、例えば、使用する反応槽の規模や、希土類元素の回収処理対象となる希土類元素含有溶液の組成(含まれる希土類元素の量)、所望とする種晶のスラリー濃度等に応じて、適宜算出することが好ましい。 The above-described calculation example is an example. In determining the amount of the solution to be retained and the amount of the solution to be recovered through the solid-liquid separator, for example, the scale of the reaction tank to be used and the target of the rare earth element recovery process It is preferable to calculate appropriately according to the composition of the rare earth element-containing solution (the amount of the rare earth element contained), the desired slurry concentration of the seed crystal, and the like.
硫酸複塩沈殿物を回収するために用いる固液分離装置としては、特に限定されるものではなく、例えばフィルタープレス、スクリュープレス、遠心分離機等の周知の装置を用いることができる。その中でも、固液分離をより高効率に行うことができるという点でフィルタープレスを用いることが好ましい。 The solid-liquid separation device used for recovering the sulfate double salt precipitate is not particularly limited, and for example, a known device such as a filter press, a screw press, or a centrifugal separator can be used. Among these, it is preferable to use a filter press in that solid-liquid separation can be performed with higher efficiency.
なお、形成された硫酸複塩沈殿物を含むスラリーを固液分離装置に移送させるにあたっては、例えば反応槽に接続された配管を介しポンプ等を用いて吸引して移送させるようにすることができる。また、反応槽の下部にバルブで開閉制御可能な抜き取り口を設け、その抜き取り口を介して固液分離装置に移送させるようにしてもよい。このように反応槽下部から所定量を抜き取るようにした場合でも、溶液を攪拌状態とした上で移送させているため、所望とする量以上に沈殿物が排出されてしまう等の心配はない。 In addition, when transferring the slurry containing the formed sulfate double salt precipitate to the solid-liquid separator, it can be transferred by suction using, for example, a pump via a pipe connected to the reaction tank. . In addition, an extraction port that can be controlled to be opened and closed by a valve may be provided in the lower part of the reaction tank, and transferred to the solid-liquid separation device via the extraction port. Thus, even when a predetermined amount is withdrawn from the lower part of the reaction tank, since the solution is transferred after being stirred, there is no concern that the precipitate will be discharged beyond the desired amount.
また、固液分離装置に移送するにあたっては、フロート式レベル計、超音波レベル計等の液レベル計を反応槽に設けて、反応槽内における溶液の液レベルを監視して移送させる量を正確に把握できるようにしてもよい。 In addition, when transferring to a solid-liquid separator, a liquid level meter such as a float type level meter or an ultrasonic level meter is provided in the reaction tank, and the liquid level of the solution in the reaction tank is monitored and transferred accurately. You may be able to grasp it.
<3−2.残留させた硫酸複塩沈殿物のセトリング>
次に、反応槽内に残留させた所定量の硫酸複塩沈殿物を含む溶液を静置させ、所定時間保持することによって硫酸複塩沈殿物を沈降させ、その後、硫酸複塩沈殿物が沈降分離して得られた上澄液を抜き取り、硫酸複塩沈殿物を反応槽内に残留させる。
<3-2. Settling of residual sulfate double salt precipitate>
Next, let the solution containing a predetermined amount of sulfate double salt precipitate left in the reaction vessel stand and hold for a predetermined time to precipitate the sulfate double salt precipitate, and then the sulfate double salt precipitate settles. The supernatant obtained by separation is withdrawn, and a sulfate double salt precipitate is left in the reaction vessel.
上述した前工程では、硫酸複塩生成反応後の溶液を攪拌した状態で、種晶として共存させるべき所定量の硫酸複塩沈殿物を含む溶液分を固液分離装置に移送させずに反応槽内に残留させている。そのため、反応槽内には、種晶となる沈殿物と共に水溶液も含まれている。そこで、この工程では、反応槽内に残留させた硫酸複塩沈殿物を含む溶液を静置させて所定時間保持することによって、沈殿物を沈降(セトリング)させる。 In the above-described pre-process, the solution containing a predetermined amount of sulfate double salt precipitate to be coexisted as a seed crystal in a state where the solution after the sulfate double salt formation reaction is stirred is not transferred to the solid-liquid separation device. It remains inside. Therefore, the reaction tank contains an aqueous solution together with a precipitate that becomes a seed crystal. Therefore, in this step, the precipitate is settled (settling) by allowing the solution containing the sulfate double salt precipitate remaining in the reaction vessel to stand and hold for a predetermined time.
図2は、攪拌状態としていた硫酸複塩沈殿物を含む溶液(スラリー)を静置させた後のセトリング性について評価したグラフである。この図2のグラフに示されるように、スラリーの保持時間(セトリング時間)が長くなる従って沈降深さが大きくなり、硫酸複塩沈殿物が効果的に沈降することが分かる。この沈殿物の沈降においては、沈降していく沈殿物粒子の粗大化も寄与するために、保持時間の経過に伴って沈降深さも大きくなると考えられる。 FIG. 2 is a graph showing an evaluation of settling properties after allowing a solution (slurry) containing a sulfate double salt precipitate in a stirred state to stand. As shown in the graph of FIG. 2, it can be seen that the retention time (settling time) of the slurry becomes longer, the sedimentation depth becomes larger, and the sulfate double salt precipitate effectively settles. In the sedimentation of this sediment, since the coarsening of the sediment particles that settle is also contributing, it is considered that the sedimentation depth increases as the holding time elapses.
このように、所定量の硫酸複塩沈殿物を含む溶液を反応槽内に残留させた後に、その溶液を所定時間静置させて保持することにより、溶液中の硫酸複塩沈殿物が徐々に沈降して反応槽の底部に析出していき、溶液は清澄液となる。そして、このように沈殿物を沈降させると、次に、上部に存在する清澄液(上澄液)のみを抜き取り、硫酸複塩沈殿物を反応槽内に残留させるようにする。 Thus, after the solution containing a predetermined amount of the sulfate double salt precipitate is left in the reaction vessel, the solution is left to stand for a predetermined time, whereby the sulfate double salt precipitate in the solution is gradually It settles and deposits at the bottom of the reaction vessel, and the solution becomes a clear liquid. And if sediment is settled in this way, next, only the clarified liquid (supernatant liquid) which exists in upper part will be extracted, and a sulfuric acid double salt precipitate will be made to remain in a reaction tank.
ここで、反応槽内の上澄液の抜き取り方法については、使用する装置等を含めて特に限定されるものではなく、上澄液のみを抜き取って反応槽内に硫酸複塩沈殿物を残留させることができる方法であればよい。このとき、沈降させた硫酸複塩沈殿物が上澄液中に巻き上がらないようにして上澄液のみを抜き取ることが好ましい。 Here, the method for extracting the supernatant liquid in the reaction tank is not particularly limited including the apparatus to be used, and only the supernatant liquid is extracted to leave the sulfate double salt precipitate in the reaction tank. Any method can be used. At this time, it is preferable to extract only the supernatant so that the precipitated sulfate double salt precipitate does not roll up into the supernatant.
上澄液の抜き取り方法の一例としては、例えば図3に示すように、反応槽10Aの上方より昇降可能な液抜きノズル20を挿入し、硫酸複塩沈殿物11が沈降分離して得られた上澄液12を吸引可能な高さレベルまで液抜きノズル20を降下させていき、その液抜きノズル20を介してポンプ等によって上澄液12を吸引して抜き取る方法が挙げられる。
As an example of a method of extracting the supernatant, for example, as shown in FIG. 3, a
また、上澄液の抜き取り方法の他の例として、例えば図4に示すように、反応槽10Bの壁面の高さ方向にバルブ30a,30b,30c・・・(以下、符号は30とする)により抜き取り制御可能な複数の液抜き口31a,31b,31c・・・(以下、符号は31とする)を設けておき、最終的に抜き取りたい上澄液12の液レベルまでの液抜き口31のバルブ30を全て開放することによって上澄液12を抜き取る方法が挙げられる。
Further, as another example of the method for extracting the supernatant, as shown in FIG. 4, for example,
また、上澄液を抜き取るにあたっては、より高い精度で抜き取りを可能にするために、フロート式レベル計、超音波レベル計等の液レベル計を反応槽に設けて、上澄液の液レベルを監視しながら抜き取るようにしてもよい。 In addition, when extracting the supernatant liquid, a liquid level meter such as a float type level meter or an ultrasonic level meter is provided in the reaction tank so that it can be extracted with higher accuracy. You may make it extract while monitoring.
なお、抜き取った上澄液には、硫酸複塩沈殿物が一部混入している可能性がある。そのため、希土類元素の回収率を向上させる観点からも、その抜き取った上澄液をフィルタープレス等の固液分離装置に通液させ、混入した硫酸複塩沈殿物を回収することが好ましい。このことから、上述した上澄液の抜き取りに際して使用する装置は、フィルタープレス等の固液分離装置に連続的に通液可能に構成されたものであることが操業効率の観点からより好ましい。 In addition, there is a possibility that a sulfate double salt precipitate is partially mixed in the extracted supernatant. Therefore, also from the viewpoint of improving the recovery rate of rare earth elements, it is preferable to pass the extracted supernatant through a solid-liquid separation device such as a filter press to recover the mixed sulfate double salt precipitate. For this reason, it is more preferable from the viewpoint of operational efficiency that the apparatus used for extracting the supernatant liquid described above is configured so as to allow continuous liquid passage through a solid-liquid separation apparatus such as a filter press.
このようにして硫酸複塩沈殿物を沈降させた後に上澄液を抜き取ると、ほぼ硫酸複塩沈殿物のみからなる濃厚な沈殿物が反応槽内に残留した状態となる。この残留した硫酸複塩沈殿物は、固液分離装置に通液させずに残留させた溶液に含まれていたものであり、上述のようにして算出された種晶として使用するにあたって所望とする量の沈殿物である。 When the supernatant is extracted after the sulfate double salt precipitate is settled in this manner, a thick precipitate consisting almost of the sulfate double salt precipitate is left in the reaction vessel. This residual sulfate double salt precipitate is contained in the solution that remains without being passed through the solid-liquid separator, and is desired for use as a seed crystal calculated as described above. Amount of precipitate.
<3−3.硫酸複塩沈殿物の共存下での硫酸複塩生成反応>
上述のようにして硫酸複塩沈殿物を反応槽内に残留させると、新たな回収処理対象となる希土類元素含有溶液を反応槽に収容し、反応槽に残留させた硫酸複塩沈殿物を種晶として共存させた状況下で、アルカリ金属硫酸塩を添加して硫酸複塩生成反応を行う。
<3-3. Sulfate double salt formation reaction in the presence of double sulfate precipitate>
When the sulfate double salt precipitate is left in the reaction tank as described above, a new rare earth element-containing solution to be recovered is accommodated in the reaction tank, and the sulfate double salt precipitate left in the reaction tank is seeded. Under the condition of coexisting as crystals, an alkali metal sulfate is added to carry out a sulfate double salt formation reaction.
反応槽に残留した硫酸複塩沈殿物は、上述した操作により、硫酸複塩生成反応に際してのスラリー濃度として例えば25g/l以上となるようにして残留させたものであるため、これを種晶として共存させた状態で新たな処理対象となる希土類元素含有溶液に対して硫酸複塩生成反応を行うことによって、希土類元素の沈殿物化を促進させることができる。そして、これにより、高い回収率で希土類元素を回収することができる。 The sulfate double salt precipitate remaining in the reaction tank is left as a slurry concentration, for example, 25 g / l or more as a seed concentration during the sulfate double salt formation reaction by the above-described operation. Precipitation of rare earth elements can be promoted by performing a sulfate double salt generation reaction on a rare earth element-containing solution to be newly treated in the coexistence state. Thereby, the rare earth element can be recovered at a high recovery rate.
なお、希土類元素の硫酸複塩生成反応については、上記2.において詳細に説明した内容と同様であるため、ここでの説明は省略する。 In addition, about the sulfuric acid double salt production | generation reaction of rare earth elements, said 2. The details are the same as those described in detail in FIG.
以上詳述したように、本実施の形態に係る希土類元素の回収方法は、希土類元素を効率的に回収除去することを目的として希土類元素の硫酸複塩沈殿物を種晶として共存させるにあたり、希土類元素の硫酸複塩生成反応が終了した後に、得られた溶液を攪拌状態として、形成された硫酸複塩沈殿物を回収する一方で、その内の所定量の硫酸複塩沈殿物を反応槽内に残留させる。そして、この残留分を種晶として共存させた状態で、新規な希土類元素含有溶液に対する硫酸複塩生成反応を行う。 As described above in detail, the rare earth element recovery method according to the present embodiment provides a rare earth element in the presence of a sulfate double salt precipitate of a rare earth element as a seed crystal for the purpose of efficiently recovering and removing the rare earth element. After completion of the elemental sulfate double salt formation reaction, the resulting solution is stirred and the formed sulfate double salt precipitate is recovered, while a predetermined amount of the sulfate double salt precipitate is contained in the reaction vessel. To remain. Then, a sulfuric acid double salt generation reaction is performed on the novel rare earth element-containing solution in a state where the residual component coexists as a seed crystal.
このような方法によれば、従来のようにフィルタープレス等の固液分離装置で沈殿物の全量を回収した後、種晶として使用すべき必要量を看量して反応槽へ再度戻すといった煩雑なハンドリングを必要とせず、重量物である沈殿物を種晶として効率的に使用することができ、高い回収率で希土類元素を回収することができる。また、看量した後に再度反応槽に投入添加していた場合のように投入時に溶液が飛散するといった危険性が全くなく、高い安全性で以って処理を行うことができる。 According to such a method, after collecting the entire amount of the precipitate with a solid-liquid separator such as a filter press as in the past, the necessary amount to be used as a seed crystal is taken into consideration and returned to the reaction tank again. Therefore, a heavy precipitate can be efficiently used as a seed crystal, and rare earth elements can be recovered at a high recovery rate. Further, there is no danger that the solution will be scattered at the time of charging, as in the case of charging and adding again to the reaction vessel after taking out the dose, and the processing can be performed with high safety.
≪4.他の有価金属の回収方法への適用≫
上述した実施の形態においては、希土類元素を種晶の存在下で硫酸複塩生成反応によって回収する処理を例示して説明したが、他の有価金属を種晶の存在下で沈殿物として回収処理においても有効に適用することできる。
<< 4. Application to other valuable metal recovery methods >>
In the embodiment described above, the process of recovering the rare earth element by the sulfate double salt formation reaction in the presence of the seed crystal has been described as an example, but the recovery process of other valuable metals as the precipitate in the presence of the seed crystal is described. It can also be applied effectively in
具体的には、例えばニッケル(Ni)、コバルト(Co)、リチウム(Li)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、鉛(Pb)等の有価金属を含有する硫酸溶液や塩酸溶液に、その有価金属の沈殿物を種晶として共存させた状態で、所定の薬剤を添加して有価金属の沈殿物生成反応を生じさせる回収処理方法においても好適に用いることができる。このような有価金属の回収処理においても、上述と同様な方法によって、得られた沈殿物を種晶として効率的に用いることを可能にし、高い回収率でその有価金属を回収することができる。 Specifically, for example, in sulfuric acid solution or hydrochloric acid solution containing valuable metals such as nickel (Ni), cobalt (Co), lithium (Li), copper (Cu), zinc (Zn), lead (Pb) The present invention can also be suitably used in a recovery processing method in which a predetermined agent is added to cause a valuable metal precipitate formation reaction in a state in which the valuable metal precipitate coexists as a seed crystal. In such a valuable metal recovery process, the obtained precipitate can be efficiently used as a seed crystal by the same method as described above, and the valuable metal can be recovered at a high recovery rate.
すなわち、先ず、有価金属の沈殿物生成反応の終了後に、得られた溶液をその有価金属の沈殿物が沈降しない攪拌状態とした上で、所定量の沈殿物が含まれる溶液分以外を固液分離装置に通液させて回収する。次に、反応槽内でその所定量の沈殿物が含まれる溶液を静置して沈殿物を沈降させ、その後、上澄液を抜き取り沈殿物を反応槽内に残留させる。そして、反応槽内に残留させた沈殿物を種晶として共存させた状態で、有価金属を含有する溶液を収容し、その有価金属の沈殿物生成反応を行う。 That is, first, after completion of the valuable metal precipitate formation reaction, the obtained solution is brought into a stirring state in which the valuable metal precipitate does not settle, and the liquid other than the solution containing the predetermined amount of precipitate is solid-liquid. Pass through the separator and collect. Next, the solution containing the predetermined amount of precipitate is allowed to stand in the reaction vessel to settle the precipitate, and then the supernatant is extracted to leave the precipitate in the reaction vessel. And the solution containing valuable metals is accommodated in the state which made the deposit which remained in the reaction tank coexisted as a seed crystal, and the precipitate production | generation reaction of the valuable metals is performed.
≪5.実施例≫
以下、本発明を適用した具体的な実施例について説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
≪5. Examples >>
Specific examples to which the present invention is applied will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
[実施例1:種晶としての硫酸複塩沈殿物の残留方法の検討]
反応槽に、下記表1に分析値を示す希土類元素が溶解したpH1の硫酸溶液(希土類元素溶解液)140Lと、硫酸ナトリウムを180g/lの濃度で含有する水溶液140Lとを添加して280Lとした。そして、溶液を60℃に昇温し、攪拌しながら3時間保持して希土類元素の硫酸複塩生成反応を生じさせ、溶液中の希土類元素を硫酸複塩沈殿物とした。
[Example 1: Examination of residual method of sulfate double salt precipitate as seed crystal]
140 L of a sulfuric acid solution (rare earth element solution) having a pH of 1 in which the rare earth elements whose analytical values are shown in Table 1 below are dissolved and 140 L of an aqueous solution containing sodium sulfate at a concentration of 180 g / l are added to the reaction tank. did. Then, the temperature of the solution was raised to 60 ° C. and held for 3 hours with stirring to cause a rare earth element sulfate double salt formation reaction, whereby the rare earth element in the solution was converted into a sulfate double salt precipitate.
ここで、種晶としての硫酸複塩沈殿物を反応初期のスラリー濃度で50g/lとなるように含有させるには、形成された希土類元素の硫酸複塩沈殿物の平均水分率約30%を考慮すると、約20kg[wet]を反応槽内に残留させる必要がある。この条件で、上記表1に示す分析値の希土類元素溶解液に対して硫酸複塩生成反応を生じさせると、希土類元素溶解液の組成から計算して、種晶を含めて回収される硫酸複塩沈殿物量は約28kg[wet]となる。すなわち、得られる沈殿物量の約1/3が新規に形成される沈殿物量となる。 Here, in order to contain the sulfate double salt precipitate as a seed crystal so that the slurry concentration at the initial stage of the reaction is 50 g / l, the average moisture content of the formed rare earth element sulfate double salt precipitate is about 30%. In consideration, it is necessary to leave about 20 kg [wet] in the reaction vessel. Under this condition, when a sulfate double salt formation reaction is caused to the rare earth element solution of the analysis values shown in Table 1 above, the sulfate complex compound recovered including the seed crystal is calculated from the composition of the rare earth element solution. The amount of salt precipitate is about 28 kg [wet]. That is, about 1/3 of the amount of precipitate obtained is the amount of precipitate newly formed.
そこで、硫酸複塩生成反応の終了後に得られた溶液を攪拌機を用いて強攪拌させて、溶液中の沈殿物が沈降せずに均一に分散した状態(攪拌状態)にし、その状態のもとで、フィルタープレスにより得られた溶液の1/3を抜き取り、2/3を反応槽に残留させるようにした。具体的には、反応槽の液量が280リットルでは反応槽の高さ方向の液レベルが約65cmであることから、溶液の1/3分として22cmレベルの溶液を抜き取る必要があると判断し、反応槽に設けたフロート式液レベル計の測定値が65cmから43cmになるまで溶液をフィルタープレスに送液した。 Therefore, the solution obtained after the completion of the sulfuric acid double salt formation reaction is vigorously stirred using a stirrer so that the precipitate in the solution is uniformly dispersed without being settled (stirring state). Then, 1/3 of the solution obtained by the filter press was withdrawn, and 2/3 was left in the reaction vessel. Specifically, when the liquid volume in the reaction tank is 280 liters, the liquid level in the height direction of the reaction tank is about 65 cm. Therefore, it is determined that it is necessary to extract a 22 cm level solution as 1/3 of the solution. The solution was fed to the filter press until the measured value of the float type liquid level meter provided in the reaction vessel was changed from 65 cm to 43 cm.
フィルタープレスによって分離された希土類元素の硫酸複塩沈殿物を回収して物量を確認したところ、9.0kg[wet]であった。また、確認のため、反応槽内に残留させたスラリーをフィルタープレスに通液させて、希土類元素の硫酸複塩沈殿物を回収して物量を測定したところ、19.28kg[wet]であった。このことから、残留させたい沈殿物量の比率は目標66.7%(約1/3)に対し68.2%となり、ほぼ狙い通りの量の沈殿物を反応槽に残留させられることが確認された。 When the amount of the rare earth element sulfate double salt precipitate separated by the filter press was collected and confirmed, it was 9.0 kg [wet]. For confirmation, the slurry remaining in the reaction vessel was passed through a filter press, and the rare earth sulfate double salt precipitate was collected and measured to find 19.28 kg [wet]. . From this, the ratio of the amount of the precipitate to be retained is 68.2% with respect to the target 66.7% (about 1/3), and it is confirmed that the target amount of the precipitate can be left in the reaction vessel. It was.
[実施例2:希土類元素の回収]
上述の実施例1において、ほぼ狙い通りの量の硫酸複塩沈殿物を残留させられることが示されたので、実施例2では、以下のように具体的な希土類元素の回収処理を行った。
[Example 2: Recovery of rare earth elements]
In Example 1 described above, it was shown that a substantially double amount of sulfate double-salt precipitate could be left. Therefore, in Example 2, a specific rare earth element recovery process was performed as follows.
反応槽に、実施例1と同じ表1に分析値を示す希土類元素を溶解した硫酸溶液140Lと、硫酸ナトリウムを180g/lの濃度で含有する水溶液140Lとを添加して280Lとした。そして、溶液を60℃に昇温し、攪拌しながら3時間保持して希土類元素の硫酸複塩生成反応を生じさせ、溶液中の希土類元素を硫酸複塩沈殿物とする処理を行った。 To the reaction tank, 140 L of a sulfuric acid solution in which a rare earth element having an analytical value shown in Table 1 as in Example 1 was dissolved and 140 L of an aqueous solution containing sodium sulfate at a concentration of 180 g / l were added to make 280 L. Then, the temperature of the solution was raised to 60 ° C. and held for 3 hours with stirring to cause a rare earth element sulfate double salt formation reaction, whereby the rare earth element in the solution was converted to a sulfate double salt precipitate.
次に、反応終了後に得られた反応槽内の溶液を攪拌機により強攪拌して沈殿物が沈降せず均一に分散した状態を維持したまま、フロート式液レベル計の測定値が65cmから43cmになるまで、溶液をフィルタープレスへ送液した。フィルタープレスに通液させた分は、固液分離処理を行うことによって希土類元素を硫酸複塩沈殿物として回収した。 Next, the solution in the reaction vessel obtained after completion of the reaction was vigorously stirred with a stirrer, and the measured value of the float type liquid level meter was changed from 65 cm to 43 cm while maintaining the state where the precipitate did not settle and was uniformly dispersed. The solution was fed to the filter press until The portion passed through the filter press was subjected to solid-liquid separation treatment to collect rare earth elements as sulfate double salt precipitates.
次に、反応槽内の溶液に対する攪拌を停止し、1時間のセトリング時間を設けて溶液中の沈殿物を沈降させた。セトリング終了後、反応槽の上部より昇降可能な液抜きノズルを差し込み、上部の清澄液(上澄液)を目視で確認しながら抜き取ってフィルタープレスへ通液し、反応槽内には濃厚な希土類元素の硫酸複塩沈殿物のみが残留する状態とした。 Next, stirring of the solution in the reaction vessel was stopped, and a settling time of 1 hour was provided to precipitate the precipitate in the solution. After settling, insert a liquid removal nozzle that can be raised and lowered from the upper part of the reaction tank, remove the upper clarified liquid (supernatant liquid) while visually checking it, and pass it through the filter press. Only the elemental sulfate double salt precipitate remained.
そして、その希土類元素の硫酸複塩沈殿物を反応槽内に残留させた状態で、反応槽に希土類元素が溶解した硫酸溶液(表1に分析値を示す希土類元素溶解液)140Lを投入し、さらにアルカリ金属硫酸塩を含む溶液140Lを添加した。そして、溶液を60℃に昇温し、攪拌しながら3時間保持して希土類元素の硫酸複塩生成反応を生じさせ、溶液中の希土類元素を硫酸複塩沈殿物とする処理を実施した。 Then, with the rare earth element sulfate double salt precipitate remaining in the reaction tank, 140 L of a sulfuric acid solution (rare earth element solution having analytical values shown in Table 1) in which the rare earth element was dissolved was charged into the reaction tank, Further, 140 L of a solution containing alkali metal sulfate was added. Then, the temperature of the solution was raised to 60 ° C. and held for 3 hours with stirring to generate a rare earth element sulfate double salt formation reaction, and the rare earth element in the solution was converted to a sulfate double salt precipitate.
処理終了後、得られた溶液に対して固液分離処理を行うことによってろ液を得た。表2に、そのろ液中のイットリウム(Y)の濃度をICPで分析した分析値を示す。 After the treatment, a filtrate was obtained by subjecting the resulting solution to solid-liquid separation treatment. Table 2 shows analytical values obtained by analyzing the concentration of yttrium (Y) in the filtrate by ICP.
[参照例:従来の種晶添加例]
反応槽に、実施例1と同じ希土類元素が溶解した硫酸溶液140Lと、硫酸ナトリウムを180g/lの濃度で含有する水溶液140Lとを添加して280Lとした。この溶液に、種晶としての希土類元素の硫酸複塩沈殿物を添加するために、フィルタープレスで回収した硫酸複塩沈殿物19.3kg[wet]を看量し、溶液が収容された反応槽内に投入した。そして、溶液を60℃に昇温し、攪拌しながら3時間保持して希土類元素の硫酸複塩生成反応を生じさせ、溶液中の希土類元素を硫酸複塩沈殿物とする処理を実施した。
[Reference example: Conventional seed crystal addition example]
To the reaction vessel, 140 L of a sulfuric acid solution in which the same rare earth element as in Example 1 was dissolved and 140 L of an aqueous solution containing sodium sulfate at a concentration of 180 g / l were added to make 280 L. In order to add a rare earth element sulfate double salt precipitate as a seed crystal to this solution, 19.3 kg [wet] of the sulfate double salt precipitate recovered by the filter press was weighed and the reaction vessel in which the solution was accommodated I put it in. Then, the temperature of the solution was raised to 60 ° C. and held for 3 hours with stirring to generate a rare earth element sulfate double salt formation reaction, and the rare earth element in the solution was converted to a sulfate double salt precipitate.
処理終了後、得られた溶液に対して固液分離処理を行うことによってろ液を得た。表2に、そのろ液中のイットリウム(Y)の濃度をICPで分析した分析値を示す。 After the treatment, a filtrate was obtained by subjecting the resulting solution to solid-liquid separation treatment. Table 2 shows analytical values obtained by analyzing the concentration of yttrium (Y) in the filtrate by ICP.
表2に示すように、硫酸複塩沈殿物を反応槽内に残留させるようにした実施例2の方法では、処理後の溶液中のY濃度は0.01g/lであった。これは、従来のようにフィルタープレス等の固液分離装置で硫酸複塩沈殿物を全量回収した後に所定量を看量して、それを再び溶液に戻す方法で種晶を添加した場合と、ほぼ同レベルの濃度であり、非常に高い回収率で希土類元素を回収することができた。すなわち、残留させた硫酸複塩沈殿物を効果的に種晶として使用することができたことが分かる。 As shown in Table 2, in the method of Example 2 in which the sulfate double salt precipitate remained in the reaction vessel, the Y concentration in the solution after the treatment was 0.01 g / l. This is the case where a seed crystal is added by a method of taking a predetermined amount after recovering the entire amount of the sulfate double salt precipitate with a solid-liquid separator such as a filter press as in the past, and returning it to the solution again. The concentration was almost the same, and the rare earth elements could be recovered with a very high recovery rate. That is, it can be seen that the residual sulfate double salt precipitate could be used effectively as a seed crystal.
そして、このような実施例2で実施した方法では、従来例のように看量した沈殿物を溶液に投入添加する場合と比較して、重量物を運搬する等の手間が掛からず、また溶液に沈殿物を投入する際に溶液が飛散するといった心配もなく、非常に効率的かつ高い安全性のもとで処理することができた。 And in the method implemented in such Example 2, compared with the case where the deposit which weighed in like the conventional example is thrown in and added to a solution, it does not take the effort of carrying a heavy load, etc. There was no concern that the solution would scatter when the precipitate was added to the tank.
以上より明らかなように、希土類元素を効率的に回収除去することを目的として、希土類元素の硫酸複塩沈殿物を種晶として添加する処理において、フィルタープレス等の固液分離装置で回収した沈殿物を必要量看量して反応槽へ再度投入することなく、スラリーの抜き取り方法を改善して反応槽内に所定量の希土類殿物を残留させることにより、希土類元素を効果的にかつ高い安全性で以って回収することができる。この方法は、種晶として沈殿物を繰り返し使用して有価金属を回収する広い分野の技術に好適に用いることができ、その産業上の利用価値は極めて高い。 As is clear from the above, in the process of adding a rare earth sulfate sulfate precipitate as a seed crystal for the purpose of efficiently recovering and removing rare earth elements, the precipitate recovered by a solid-liquid separator such as a filter press is added. Efficient and high safety of rare earth elements by improving the slurry extraction method and leaving a predetermined amount of rare earth deposits in the reaction tank without needing to take the required amount of material and re-entering the reaction tank It can be recovered by sex. This method can be suitably used for a wide range of techniques for recovering valuable metals by repeatedly using a precipitate as a seed crystal, and its industrial utility value is extremely high.
Claims (5)
硫酸複塩生成反応の終了後、得られた溶液を硫酸複塩沈殿物が沈降しない攪拌状態とし、所定量の硫酸複塩沈殿物が含まれる溶液分以外を固液分離装置に通液させて回収し、
上記反応槽内で上記所定量の硫酸複塩沈殿物が含まれる溶液を静置して該硫酸複塩沈殿物を沈降させ、その後、上澄液を抜き取り該硫酸複塩沈殿物を該反応槽内に残留させ、
上記反応槽内に残留させた上記硫酸複塩沈殿物を種晶として共存させた状態で、希土類元素を含有する溶液を収容し、アルカリ金属硫酸塩を添加することによって硫酸複塩生成反応を行う
ことを特徴とする希土類元素の回収方法。 Alkali metal sulfate is added to the solution containing the rare earth element contained in the reaction vessel in the presence of seed crystals to cause a sulfate double salt formation reaction of the rare earth element, and the sulfate double salt precipitation of the rare earth element In the method for collecting rare earth elements to form and recover the product,
After completion of the sulfuric acid double salt formation reaction, the obtained solution is brought into a stirring state in which the sulfuric acid double salt precipitate does not settle, and a solution other than a solution containing a predetermined amount of the sulfuric acid double salt precipitate is passed through a solid-liquid separator. Recovered,
The solution containing the predetermined amount of the sulfate double salt precipitate is allowed to stand in the reaction vessel to settle the sulfate double salt precipitate, and then the supernatant is removed to remove the sulfate double salt precipitate from the reaction vessel. Left in,
In the state where the sulfate double salt precipitate left in the reaction vessel coexists as a seed crystal, a solution containing a rare earth element is accommodated, and an alkali metal sulfate is added to perform a sulfate double salt formation reaction. A method for recovering rare earth elements.
上記有価金属の沈殿物生成反応の終了後、得られた溶液を該有価金属の沈殿物が沈降しない攪拌状態とし、所定量の沈殿物が含まれる溶液分以外を固液分離装置に通液させて回収し、
上記反応槽内で上記所定量の沈殿物が含まれる溶液を静置して該沈殿物を沈降させ、その後、上澄液を抜き取り該沈殿物を該反応槽内に残留させ、
上記反応槽内に残留させた上記沈殿物を種晶として共存させた状態で、有価金属を含有する溶液を収容し、該有価金属の沈殿物生成反応を行う
ことを特徴とする有価金属の回収方法。 In the method for recovering a valuable metal, the solution containing the valuable metal contained in the reaction vessel is caused to generate and recover a precipitate formation reaction of the valuable metal in a state where seed crystals coexist.
After completion of the valuable metal precipitate formation reaction, the obtained solution is stirred so that the valuable metal precipitate does not settle, and the solution other than the solution containing a predetermined amount of precipitate is passed through the solid-liquid separator. Recovered
In the reaction vessel, the solution containing the predetermined amount of the precipitate is allowed to stand to settle the precipitate, and then the supernatant is removed to leave the precipitate in the reaction vessel.
Collecting a solution containing a valuable metal in a state where the precipitate remaining in the reaction vessel coexists as a seed crystal, and performing a precipitate formation reaction of the valuable metal. Method.
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