JP5740227B2 - レアメタルの製造方法 - Google Patents
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Description
希土類金属(RE;Rear Earth)は、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、研磨材などの材料となる。
鉱物を浸出処理して主目的金属を採取した後の残渣液を原料として、レニウム金属と希土類金属(ネオジム、ディスプロシウム)とを、一連の工程で分離回収する技術が公知となっている(例えば、特許文献1)。
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1に示すように第1実施形態に係るレアメタルの製造方法は、予備処理(粉砕、選鉱、焙焼)した鉱物(S11)を浸出処理(S12)して主目的金属を採取(S13)した後の第1残渣液を回収する工程(S14)と、この第1残渣液に含まれる過レニウム酸イオン(ReO4 -)をアニオン交換樹脂及び/又は第1有機溶媒により抽出する工程(S15,S16)と、このアニオン交換樹脂又は第1有機溶媒に含まれる過レニウム酸イオン(ReO4 -)を第1溶離液に逆抽出する工程(S17)と、この逆抽出した第1溶離液を電解(S18)して陰電極にレニウムを採取する工程(S19)と、を経る。
第1残渣液の回収工程(S14)における第1残渣液には、過レニウム酸イオン(ReO4 -)以外に、希土類金属イオン(RE3+)が含まれており、その他に不純物としてFe,Al,Ca,Mgのイオンが含まれている。
そして、アニオン交換樹脂に第1残渣液の陰イオン(ここではReO4 -)が吸着すると、代わりに対立イオン(ここでは、OH-)が第1残渣液に放出される。
R−N(CH3)+ + OH- (1)
分配係数の大きい第1有機溶媒を用いることにより、第1残渣液から過レニウム酸イオン(ReO4 -)を効率的に採取(濃縮)することができる。
そして、カチオン交換樹脂に第2残渣液の陽イオン(ここではRE3-)が吸着すると、代わりに対立イオン(ここでは、3H+)が第2残渣液に放出される。
R−SO3- + 3H+ (2)
分配係数の大きい第2有機溶媒を用いることにより、第2残渣液から希土類金属イオン(RE3+)を効率的に採取(濃縮)することができる。
ここで、カチオン交換樹脂による希土類金属イオン(RE3+)の固相抽出工程(S23)、第2有機溶媒による希土類金属イオン(RE3+)の分配抽出工程(S24)は、いずれか一方のみ実施する場合もあり、連続実施して希土類金属イオン(RE3+)をさらに濃縮させる場合もある。
希土類金属酸化物(RE2O3)への転換工程(S28)では、回収した希土類金属シュウ酸塩(RE2(C2O4)3)を乾燥及びか焼することにより希土類金属酸化物(RE2O3)に転換する。
ここで、溶融塩電解に用いる塩としては、Li,Na,K,Cs,Rbといったアルカリ金属、またはCa,Mg,Be,Sr,Ba,Raといったアルカリ土類金属の塩化物、フッ化物、ヨウ化物等のハロゲン化物の組合せである。
また、このとき、Li,Na,K,Cs,Rbといったアルカリ金属、またはCa,Mg,Be,Sr,Ba,Raといったアルカリ土類金属の酸化物を、これら塩に混合することにより、陽極におけるハロゲン気体の発生を抑制する。
すなわち生じた沈殿物(Fe(OH)x)を除去する工程(S22)の後工程において、カチオン交換樹脂及び第2有機溶媒のいずれか一方は、複数の前記希土類金属イオン(RE3+)に対し選択性を有している。そして、それぞれの希土類金属イオン(RE3+)を、成分毎に分離して抽出する(S23A,S24B)。
その後の(S26)〜(S30)の工程は、別々に逆抽出した第2溶離液毎に処理を実行する。
その後の(S26)〜(S30)の工程は、別々に逆抽出した第2溶離液毎に処理を実行する。
不純物の鉄イオンの原子価を調整する工程(S40)は、具体的には、第2残渣液に空気や過酸化水素水などの酸化剤でバブリングすることにより、Feイオンの価数を2+から3+に変換する。
図4に示すように第2実施形態に係るレアメタルの製造方法における、(S11)から(S19)までの工程は、第1実施形態の場合と同じであるので重複説明を省略する。また、(S20)の工程以降においても、図4において図1と同一又は相当する部分は、同一符号で示し重複説明を省略する。
生じた沈殿物(RE(OH)x,Fe(OH)x)を回収する工程(S42)における沈殿物には、回収対象であるRE(OH)xの他に不純物であるFe(OH)xが含まれる。そして、その他の不純物であるCaイオンやMgイオンは液相に残り、除去される。
その後、(S21)〜(S30)の工程を経ることによりFeが除去されて、希土類金属(RE)が採取される。
ここでは、生じた沈殿物(RE(OH)x,Fe(OH)x)を回収する工程(S42)で回収された沈殿物に不純物のAlが混入している場合を想定している。
図5(A)においては、pH3以上pH5未満の水溶液に調整する工程(S21)の前に、回収された沈殿物をpH11以上の水溶液で洗浄する工程(S43)が追加され、この不純物のAlを除去する工程(S44)が含まれている。
すなわち、上述した実施形態のシュウ酸塩を添加する工程(S26)の前に、残留沈殿物(Fe(OH)x)の除去された水溶液に含まれる希土類金属イオン(RE3+)を選択性を有するカチオン交換樹脂及び/又は第2有機溶媒により成分毎に分離して抽出する工程(S23A,S24B)と、このカチオン交換樹脂又は第2有機溶媒に含まれる希土類金属イオン(RE3+)を第2溶離液に逆抽出する工程S25と、が追加されている。
その後の(S26)〜(S30)の工程は、別々に逆抽出した第2溶離液毎に処理を実行する。
Claims (7)
- 鉱物を浸出処理して主目的金属を採取した後の第1残渣液を回収する工程と、
前記第1残渣液に含まれる過レニウム酸イオンをアニオン交換樹脂及び/又は第1有機溶媒により抽出する工程と、
前記アニオン交換樹脂又は第1有機溶媒に含まれる前記過レニウム酸イオンを第1溶離液に逆抽出する工程と、
前記逆抽出した第1溶離液を電解して陰電極にレニウムを採取する工程と、
前記第1残渣液から前記過レニウム酸イオンが抽出された後の第2残渣液を回収する工程と、
前記第2残渣液の水素イオン指数をpH3以上pH5未満に調整し生じた沈殿物を除去する工程と、
前記沈殿物の除去された第2残渣液に含まれる希土類金属イオンをカチオン交換樹脂及び/又は第2有機溶媒により抽出する工程と、
前記カチオン交換樹脂又は第2有機溶媒に含まれる前記希土類金属イオンを第2溶離液に逆抽出する工程と、
前記逆抽出した第2溶離液にシュウ酸を添加して希土類金属シュウ酸塩を沈殿させる工程と、
前記希土類金属シュウ酸塩を回収して希土類金属酸化物に転換させる工程と、
前記希土類金属酸化物を溶融塩電解して陰電極に希土類金属を採取する工程と、を含むことを特徴とするレアメタルの製造方法。 - 請求項1に記載のレアメタルの製造方法において、
前記カチオン交換樹脂及び前記第2有機溶媒のいずれか一方は、複数の前記希土類金属イオンに対し選択性を有し、成分毎に分離して抽出することを特徴とするレアメタルの製造方法。 - 請求項1又は請求項2に記載のレアメタルの製造方法において、
前記第2残渣液の水素イオン指数をpH3以上pH5未満に調整する工程の前に不純物の鉄イオンの原子価を調整する工程を含むことを特徴とするレアメタルの製造方法。 - 鉱物を浸出処理して主目的金属を採取した後の第1残渣液を回収する工程と、
前記第1残渣液に含まれる過レニウム酸イオンをアニオン交換樹脂及び/又は第1有機溶媒により抽出する工程と、
前記アニオン交換樹脂又は第1有機溶媒に含まれる前記過レニウム酸イオンを第1溶離液に逆抽出する工程と、
前記逆抽出した第1溶離液を電解して陰電極にレニウムを採取する工程と、
前記第1残渣液から前記過レニウム酸イオンが抽出された後の第2残渣液を回収する工程と、
前記第2残渣液の水素イオン指数をpH5以上pH11未満に調整し生じた沈殿物を回収する工程と、
前記回収された沈殿物をpH3以上pH5未満の水溶液に調整し残留沈殿物を除去する工程と、
前記残留沈殿物の除去された水溶液にシュウ酸を添加して希土類金属シュウ酸塩を沈殿させる工程と、
前記希土類金属シュウ酸塩を回収して希土類金属酸化物に転換させる工程と、
前記希土類金属酸化物を溶融塩電解して陰電極に希土類金属を採取する工程と、を含むことを特徴とするレアメタルの製造方法。 - 請求項4に記載のレアメタルの製造方法において、
前記pH3以上pH5未満の水溶液に調整する工程の前に、前記回収された沈殿物をpH11以上の水溶液で洗浄する工程を含むことを特徴とするレアメタルの製造方法。 - 請求項4又は請求項5に記載のレアメタルの製造方法において、
前記第2残渣液の水素イオン指数をpH5以上pH11未満に調整する工程の前に不純物の鉄イオンの原子価を調整する工程を含むことを特徴とするレアメタルの製造方法。 - 請求項4から請求項6のいずれか1項に記載のレアメタルの製造方法において、
前記シュウ酸塩を添加する工程の前に、
前記残留沈殿物の除去された水溶液に含まれる希土類金属イオンを選択性を有するカチオン交換樹脂及び/又は第2有機溶媒により成分毎に分離して抽出する工程と、
前記カチオン交換樹脂又は第2有機溶媒に含まれる前記希土類金属イオンを第2溶離液に逆抽出する工程と、を含むことを特徴とするレアメタルの製造方法。
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