JP6346402B2 - Cobalt recovery method - Google Patents

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Description

本発明は、コバルトの回収方法に関する。   The present invention relates to a method for recovering cobalt.

コバルトは合金材料として耐磨耗、耐高温、高強度、高靭性用鋼に使用され、産業上の重要性が高いものの、その大半を輸入に頼っているのが実情である。そのため低濃度であってもコバルト含有水溶液からの金属コバルト回収は有意である。   Cobalt is used in steel for wear resistance, high temperature resistance, high strength, and high toughness as an alloy material, and although it is highly industrially important, the majority of them rely on imports. Therefore, recovery of metallic cobalt from a cobalt-containing aqueous solution is significant even at a low concentration.

一般的に電解採取によって電気コバルトを得る場合、電解液にコバルトよりも卑な金属を含有する場合、この金属がコバルトよりも先に電析するため、得られる電気コバルトの品質を低下させてしまうことが知られている。そのため高品質の電気コバルトを得るためには、コバルトの電解精製前に電解液からコバルト以外の不純物元素を除去する必要がある。   Generally, when obtaining electrocobalt by electrowinning, if the electrolyte contains a base metal rather than cobalt, the metal is deposited before cobalt, so the quality of the obtained electrocobalt is degraded. It is known. Therefore, in order to obtain high-quality electric cobalt, it is necessary to remove impurity elements other than cobalt from the electrolytic solution before electrolytic purification of cobalt.

コバルト含有水溶液に含まれる銅などの親硫黄元素不純物を除去する場合、硫化沈殿除去する方法が一般的である。これにより、銅を選択的に除去することは可能であるが、硫化水素ガスの発生や、硫化剤が非常に高価であること、さらには沈殿銅の回収工程が必要となり、コスト的に不利である。また、その他の方法としては、金属鉄や金属アルミニウムなどを添加し、セメンテーションによって溶液中の銅をメタルとして分離回収する方法がある。この方法では添加する金属が溶液中に溶け出すため、この溶けた金属を液中から除去する工程が必要となり、この方法もコスト的に不利である。   In order to remove a sulfur-containing elemental impurity such as copper contained in the cobalt-containing aqueous solution, a method of removing sulfide precipitate is common. This makes it possible to selectively remove copper, but it is disadvantageous in terms of cost because it requires generation of hydrogen sulfide gas, the sulfurating agent is very expensive, and a step of recovering precipitated copper is required. is there. In addition, as another method, there is a method in which metallic iron, metallic aluminum, or the like is added and copper in the solution is separated and recovered as metal by cementation. In this method, since the metal to be added dissolves in the solution, a step for removing the dissolved metal from the solution is necessary, and this method is also disadvantageous in terms of cost.

一方、近年では、特開2004−162135号(特許文献1)で示されるように溶媒抽出によって銅を除去する方法が開発されている。   On the other hand, in recent years, a method for removing copper by solvent extraction has been developed as disclosed in JP-A No. 2004-162135 (Patent Document 1).

特開2004−162135号公報JP 2004-162135 A 特開2011−208272号公報JP 2011-208272 A

N.B. Devi a, K.C. Nathsarma a, V. Chakravortty,“Separation of divalent manganese and cobalt ions from sulphate solutions using sodium salts of D2EHPA, PC 88A and Cyanex 272”,Hydrometallurgy, 54 (2000), p.117-131N.B.Devi a, K.C.Nathsarma a, V. Chakravortty, “Separation of divalent manganese and cobalt ions from sulphate solutions using sodium salts of D2EHPA, PC 88A and Cyanex 272”, Hydrometallurgy, 54 (2000), p.117-131

ところで、溶媒抽出は、溶液に含まれる不純物の銅が比較的低濃度なもの、もしくは溶液中のコバルト濃度が不純物に対して高濃度で含有するよう液に対し有用であり、液中のCu濃度/Co濃度の比が5以上の銅が高濃度で含まれる酸性水溶液からの銅の分離については言及されておらず、このような高濃度の不純物を含む溶液についても同じようにコバルトを効率よく抽出できるかどうかは不明である。   By the way, the solvent extraction is useful for the liquid in which the impurity copper contained in the solution is relatively low or the cobalt concentration in the solution is high with respect to the impurities, and the Cu concentration in the liquid There is no mention of copper separation from an acidic aqueous solution containing a high concentration of copper with a ratio of / Co concentration of 5 or more, and cobalt is efficiently efficiently applied to a solution containing such a high concentration of impurities. Whether it can be extracted is unknown.

特許文献2では、このような課題を解決するために、銅濃度を溶媒抽出により低減した後、抽出後液を樹脂に通液してさらに銅を除去して、電解精製前の溶液における銅濃度を下げることにより、高純度の電気コバルトを得る技術が提案されている。   In Patent Document 2, in order to solve such problems, after reducing the copper concentration by solvent extraction, the solution after extraction is passed through the resin to further remove copper, and the copper concentration in the solution before electrolytic purification There has been proposed a technique for obtaining high-purity electrocobalt by lowering.

ここで、特許文献2の方法では、得られる電気コバルトの純度を上げることは可能になったが、製品コバルトの価値を高めるため、高純度でコバルトを得るとともに、より高いコバルト回収率を達成するという観点から、さらに改善の余地があるのが実情であった。   Here, in the method of Patent Document 2, it is possible to increase the purity of the obtained electric cobalt, but in order to increase the value of product cobalt, cobalt is obtained with high purity and a higher cobalt recovery rate is achieved. From this point of view, there was still room for improvement.

そこで、本発明は、銅及びコバルトを少なくとも含み、Cu濃度がCo濃度の5倍以上であるような高不純物濃度の酸性水溶液からほとんどの銅を取り除きつつ、コバルトの逸損を最小限に抑えて、高純度コバルトを高い回収率にて回収することを目的とする。   Therefore, the present invention minimizes the loss of cobalt while removing most copper from an acidic aqueous solution having a high impurity concentration that contains at least copper and cobalt, and the Cu concentration is 5 times or more than the Co concentration. The purpose is to recover high purity cobalt at a high recovery rate.

高純度コバルトを電解精製により回収するという観点から、高濃度の銅が含まれている酸性水溶液から銅を溶媒抽出により除去するにあたり、可能な限り銅を除去することが望まれる。しかしながら、溶媒抽出にて過多に銅を除くとコバルトまで一緒に抽出されてしまうため、コバルトの純度を上げることはできても、回収率が落ちてしまう。   From the viewpoint of recovering high-purity cobalt by electrolytic purification, it is desirable to remove copper as much as possible when removing copper from an acidic aqueous solution containing high-concentration copper by solvent extraction. However, if copper is excessively removed by solvent extraction, even cobalt is extracted together, so that the recovery rate decreases even though the purity of cobalt can be increased.

一方で、特許文献2に記載の技術のように、溶媒抽出を抽出平衡に達する前に止めて、残りの銅を樹脂吸着により除去すればよいことは明らかであるが、樹脂に吸着される銅の許容量の観点から、溶媒抽出後の銅濃度があまり高すぎても樹脂吸着にて取り除けない銅が溶液中に残存する可能性があり、この銅がコバルトの純度を下げてしまい、コバルトの品質が一定しなくなってしまう。   On the other hand, as in the technique described in Patent Document 2, it is clear that the solvent extraction may be stopped before reaching the extraction equilibrium and the remaining copper may be removed by resin adsorption. From the viewpoint of the allowable amount of copper, there is a possibility that copper that cannot be removed by resin adsorption may remain in the solution even if the copper concentration after solvent extraction is too high. Quality will not be constant.

本発明者らは、以上の観点から、上記課題を解決すべく鋭意検討したところ、銅の溶媒抽出について、銅が一定の濃度まで下がったところを終点とすることにより、溶媒抽出の後段の銅の樹脂吸着を一層高いパフォーマンスで行うことができることから、高純度のコバルトが、さらに高い回収率にて得られることを見出して、本発明を完成させた。   From the above viewpoints, the present inventors have intensively studied to solve the above-mentioned problems. Regarding the solvent extraction of copper, the copper at the latter stage of the solvent extraction is determined by setting the end point where the copper is reduced to a certain concentration. Thus, the present invention was completed by finding that high-purity cobalt can be obtained at a higher recovery rate.

すなわち
(1)銅濃度が10g/L以上、コバルト濃度が5g/L以下であって、前記銅濃度/前記コバルト濃度の比が5以上である水溶液からコバルトを回収する方法であって、
銅を、カルボン酸系抽出剤を用いて溶媒抽出する銅抽出ステップと、
銅を含む抽出後液を、酸性キレート樹脂に通液する銅吸着ステップと、
銅が除去された溶液に含まれるコバルトを溶媒抽出するコバルト抽出ステップと、
コバルトを含む溶液を電解処理することによってコバルトを回収するコバルト回収ステップとを含み、
前記銅抽出ステップでは、銅濃度を200mg/L以下とする
ことを特徴とする方法。
(2)(1)記載の方法において、前記銅抽出ステップは、pH5.0以下で行うことを特徴とする方法。
(3)(1)または(2)に記載の方法において、
前記銅吸着ステップでは、酸性キレート樹脂の官能基を、置換してナトリウムイオンを対イオンとした後に用いることを特徴とする方法。
(4)(1)〜(3)のいずれかに記載の方法において、
前記銅吸着ステップでは、液中の銅濃度を2mg/L以下に低下させることを特徴とする方法。
(5)(1)〜(4)のいずれかに記載の方法において、
前記コバルト抽出ステップでは、リン酸エステル系抽出剤を用いることを特徴とする方法。
That is, (1) a method of recovering cobalt from an aqueous solution having a copper concentration of 10 g / L or more, a cobalt concentration of 5 g / L or less, and a ratio of the copper concentration / the cobalt concentration of 5 or more,
A copper extraction step of extracting copper with a solvent using a carboxylic acid-based extractant;
A copper adsorption step of passing the extracted liquid containing copper through an acidic chelate resin;
A cobalt extraction step for solvent extraction of cobalt contained in the solution from which copper has been removed;
A cobalt recovery step of recovering cobalt by electrolytic treatment of a solution containing cobalt;
In the copper extraction step, the copper concentration is 200 mg / L or less.
(2) The method according to (1), wherein the copper extraction step is performed at pH 5.0 or less.
(3) In the method according to (1) or (2),
In the copper adsorption step, the functional group of the acidic chelate resin is used after being replaced with sodium ion as a counter ion.
(4) In the method according to any one of (1) to (3),
In the copper adsorption step, the copper concentration in the liquid is reduced to 2 mg / L or less.
(5) In the method according to any one of (1) to (4),
In the cobalt extraction step, a phosphate ester-based extractant is used.

本発明によれば、高不純物濃度の酸性水溶液からほとんどの銅を取り除きつつ、コバルトの逸損を最小限に抑えて、高純度コバルトを高い回収率にて回収することができるようになる。   According to the present invention, it is possible to recover high-purity cobalt at a high recovery rate while removing most of copper from an acidic aqueous solution having a high impurity concentration while minimizing the loss of cobalt.

本発明の処理フローの一態様を示す。An aspect of the processing flow of the present invention is shown. pHと、銅およびコバルトの抽出率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between pH and the extraction rate of copper and cobalt. 樹脂に通液する溶液の銅濃度と破過までの時間との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the copper concentration of the solution which permeate | transmits resin, and time to breakthrough. 樹脂の末端の形態と、銅の吸着能力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the form of the terminal of resin, and the adsorption capacity of copper.

本発明において、対象と成る水溶液は、銅及び低濃度のコバルトを含む酸性水溶液である。より詳しくは、銅濃度が10g/L以上、コバルト濃度が5g/L以下でそのCu濃度/Co濃度の比が5以上の銅を含有する酸性水溶液である。   In the present invention, the target aqueous solution is an acidic aqueous solution containing copper and low concentration cobalt. More specifically, it is an acidic aqueous solution containing copper having a copper concentration of 10 g / L or more, a cobalt concentration of 5 g / L or less, and a Cu concentration / Co concentration ratio of 5 or more.

本発明の実施形態としては、図1に示すように、このような銅含有水溶液からコバルトを回収する方法であって、銅を、カルボン酸系抽出剤を用いて溶媒抽出する銅抽出ステップ(S1)と、銅を含む抽出後液を、酸性キレート樹脂に通液する銅吸着ステップ(S2)と、銅が除去された溶液に含まれるコバルトを溶媒抽出するコバルト抽出ステップ(S3)と、コバルトを含む溶液を電解処理することによってコバルトを回収するコバルト回収ステップ(S4)とを含む方法である。   As an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, there is a method for recovering cobalt from such a copper-containing aqueous solution, in which copper is extracted with a solvent using a carboxylic acid-based extractant (S1). ), A copper adsorption step (S2) for passing the extracted liquid containing copper through the acidic chelate resin, a cobalt extraction step (S3) for solvent extraction of cobalt contained in the solution from which copper has been removed, and cobalt. And a cobalt recovery step (S4) for recovering cobalt by electrolytically processing the solution.

以下、本実施形態について説明する。
ステップ(S1)では、銅の溶媒抽出を行う。
この溶媒抽出の一例を挙げると、酸性水溶液(水相)とカルボン酸系抽出剤(有機相)とを接触させ、典型的にはミキサーでこれらを攪拌混合し、銅を抽出剤と反応させる。
Hereinafter, this embodiment will be described.
In step (S1), copper solvent extraction is performed.
As an example of this solvent extraction, an acidic aqueous solution (aqueous phase) and a carboxylic acid-based extractant (organic phase) are brought into contact, and these are typically stirred and mixed with a mixer to react copper with the extractant.

図2は、カルボン酸系抽出剤としてVersatic Acid 10(シェル化学社製、以下VA−10と表記)を用いたときの抽出pHと、銅およびコバルトの抽出率との関係を示すグラフである。すなわち、VA−10を流動パラフィン(シェル化学社製、シェルゾール)で希釈し20vol.%に調整し、銅含有の酸性水溶液と抽出剤との体積比を1:2.5、抽出pHを2〜8の間で変動させて抽出を行った結果をプロットして得られたグラフである。   FIG. 2 is a graph showing the relationship between the extraction pH and the extraction rate of copper and cobalt when Versic Acid 10 (manufactured by Shell Chemical Co., Ltd., hereinafter referred to as VA-10) is used as the carboxylic acid-based extractant. That is, VA-10 was diluted with liquid paraffin (manufactured by Shell Chemical Co., Shellsol), and 20 vol. % Is a graph obtained by plotting the results of extraction performed by varying the volume ratio of the copper-containing acidic aqueous solution and the extractant to 1: 2.5 and the extraction pH between 2 and 8. is there.

図2によれば、抽出pHは、コバルトが抽出されず、かつ、銅が選択的に抽出される範囲であり、好ましくは3.0以上、より好ましくは3.5以上、および好ましくは5.0以下、好ましくは4.0以下である。なお、溶媒抽出は、常温(例:15〜25℃)〜60℃以下や大気圧下の条件で実施するのが好ましい。   According to FIG. 2, the extraction pH is a range in which cobalt is not extracted and copper is selectively extracted, preferably 3.0 or more, more preferably 3.5 or more, and preferably 5. 0 or less, preferably 4.0 or less. In addition, it is preferable to implement solvent extraction on normal temperature (example: 15-25 degreeC)-60 degrees C or less, or the conditions under atmospheric pressure.

図3に、銅の溶媒抽出後液(樹脂に通液する前の溶液:前液)を後段の樹脂吸着に供した際の、当該銅の溶媒抽出後液に含まれる銅の濃度と破過までの時間との関係を示す。特に低濃度のところでは、銅濃度の増加に対して破過までの時間は早く、図3によれば樹脂吸着による不純物除去の観点から破過までの時間が現実的である90分以上となるのは、樹脂に通液させる溶液中の銅濃度がおよそ200mg/L以下のときであることが分かる。銅濃度200mg/Lを超える範囲では、使用する樹脂量を増やしたとしても破過までの時間が大きく変化しないことがわかったことから、仮に使用する樹脂の量が増加したとしても銅濃度200mg/L以下まで溶媒抽出で銅を除くことに意義があることは明白である。   FIG. 3 shows the concentration and breakthrough of copper contained in the solution after the solvent extraction of copper when the solution after the solvent extraction of copper (solution before passing through the resin: the previous solution) was subjected to the resin adsorption in the subsequent stage. The relationship with the time until is shown. Particularly at low concentrations, the time to breakthrough is faster with respect to the increase in copper concentration, and according to FIG. 3, the time to breakthrough is 90 minutes or more, which is realistic from the viewpoint of removing impurities by resin adsorption. It can be seen that the copper concentration in the solution to be passed through the resin is approximately 200 mg / L or less. In the range where the copper concentration exceeds 200 mg / L, it has been found that even if the amount of resin used is increased, the time until breakthrough does not change greatly. Therefore, even if the amount of resin used is increased, the copper concentration is 200 mg / L. It is clear that it is meaningful to remove copper by solvent extraction up to L or less.

このようにステップ(S1)では、後段のステップ(S2)における樹脂吸着に過大な負荷をかけず、一方で、コバルトを共抽出しない程度まで銅を除去する。例えば、銅濃度が一般的に樹脂に負担をかけないとされる200mg/L以下とするまで溶媒抽出を行うとよい。   Thus, in step (S1), copper is removed to such an extent that no excessive load is applied to the resin adsorption in the subsequent step (S2) and cobalt is not co-extracted. For example, the solvent extraction may be performed until the copper concentration is 200 mg / L or less, which generally does not impose a burden on the resin.

ステップ(S2)では、ステップ(S1)で残留した銅を樹脂吸着処理により除去する。
なお、銅はコバルトより貴な金属であるが、例えばステップ(S1)で得られる抽出後液に対しコバルト電解を行うと、銅を巻き込んで品位の低い電気コバルトを得ることになる。よって、更に銅濃度を低減する必要がある。そのため溶媒抽出工程の後、樹脂に通液し、電気コバルトの品質を損なわない程度の銅濃度、例えば2mg/L以下まで低減する。この時、溶媒抽出後液は、pHなどを調整することなく樹脂に通液することが可能である。
In step (S2), the copper remaining in step (S1) is removed by a resin adsorption process.
Although copper is a noble metal than cobalt, for example, when cobalt electrolysis is performed on the extracted liquid obtained in step (S1), copper is involved and low-grade electric cobalt is obtained. Therefore, it is necessary to further reduce the copper concentration. Therefore, after the solvent extraction step, the solution is passed through the resin and reduced to a copper concentration that does not impair the quality of the electric cobalt, for example, 2 mg / L or less. At this time, the solution after solvent extraction can be passed through the resin without adjusting pH or the like.

このステップ(S2)の吸着手順は常法に従えばよい。一例としてカラム法を挙げる。酸性キレート樹脂をカラムに充填し、そこへ金属イオン含有した酸性水溶液(すなわち、銅の溶媒抽出後液)を通液し、銅と樹脂を反応させる。樹脂との接触温度は常温(例:15〜25℃)〜100℃で行う。
酸性キレート剤の一例として、具体的には官能基がイミノジ酢酸であるUR−10S、UR−40H(ユニチカ社製)などが挙げられる。
The adsorption procedure of this step (S2) may follow a conventional method. An example is the column method. The column is filled with an acidic chelate resin, and an acidic aqueous solution containing metal ions (that is, a solution after copper solvent extraction) is passed therethrough to react copper and the resin. The contact temperature with the resin is from room temperature (eg, 15 to 25 ° C.) to 100 ° C.
Specific examples of the acidic chelating agent include UR-10S and UR-40H (manufactured by Unitika) whose functional groups are iminodiacetic acid.

図4は、銅吸着樹脂の末端の形態と、銅の吸着能との関係を示すグラフである。すなわち、各種類の樹脂を内径16mmのカラムに、樹脂層高さが80mmとなるように充填し(樹脂量は20mL)、そこに銅800mg/L、コバルト2000mg/Lの水溶液1リットル(0.001m3)を6時間かけて通液して、溶離した後液中の銅濃度を測定して、各樹脂の銅吸着能を評価した。
図4において、「UR−40H」とは、酸性キレート樹脂の末端官能基がフリーベース(水素)のものであり、「UR−10S」とは、「UR−40H」と同じ樹脂であって、ナトリウムイオンを対イオンとする末端官能基を有するものである。また、「UR−40H」を、0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L、0.5mol/LのNaOHで予め処理して、末端官能基をナトリウムイオンに置換して用いた結果も併せて示す。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the form of the end of the copper adsorption resin and the copper adsorption capacity. That is, each type of resin was packed in a column having an inner diameter of 16 mm so that the height of the resin layer was 80 mm (the amount of the resin was 20 mL), and there was 1 liter of an aqueous solution of 800 mg / L of copper and 2000 mg / L of cobalt (0. 001 m 3 ) was passed over 6 hours, and after elution, the copper concentration in the solution was measured to evaluate the copper adsorption capacity of each resin.
In FIG. 4, “UR-40H” means that the terminal functional group of the acidic chelate resin is free base (hydrogen), and “UR-10S” is the same resin as “UR-40H”, It has a terminal functional group with a sodium ion as a counter ion. In addition, “UR-40H” was pretreated with 0.1 mol / L, 0.2 mol / L, 0.3 mol / L, 0.5 mol / L NaOH to replace the terminal functional group with sodium ion. The results used are also shown.

図4によれば、銅吸着ステップ(S2)では、酸性キレート樹脂の末端官能基がナトリウムイオンを対イオンとしたものが、銅含有溶液を多く流しても銅の吸着能が維持されていることから、ステップ(S2)の銅吸着樹脂として好適に用いられることがわかる。なお、末端官能基がナトリウムイオンを対イオンである酸性キレート樹脂は、フリーベースの酸性キレート樹脂を、予め水酸化ナトリウム水溶液などを用いて、末端官能基をナトリウム置換し、ナトリウムイオンを対イオンとして用いてもよい。   According to FIG. 4, in the copper adsorption step (S2), the terminal functional group of the acidic chelate resin has a sodium ion as a counter ion, and the copper adsorption ability is maintained even when a large amount of the copper-containing solution is flowed. From this, it can be seen that it is suitably used as the copper adsorption resin in step (S2). The acidic chelate resin whose terminal functional group is a sodium ion counter ion is a free-base acidic chelate resin, in which the terminal functional group is substituted with sodium using an aqueous sodium hydroxide solution in advance, and the sodium ion is used as the counter ion. It may be used.

なお、ステップ(S1)で、大方の銅を除去したのは、ステップ(S2)の樹脂吸着処理において吸着できる銅の有効量が存在するためである。したがって、ステップ(S2)により有効に除去可能な銅濃度になるまで、ステップ(S1)の溶媒抽出にて銅の除去ができれば、コバルトを含む銅含有水溶液から、コバルトを無駄に失わずに、銅を効率よく除去することができるため、結果として高純度のコバルトが、高回収率にて得られることにつながる。   The reason for removing most of the copper in step (S1) is that there is an effective amount of copper that can be adsorbed in the resin adsorption process in step (S2). Accordingly, if copper can be removed by solvent extraction in step (S1) until the copper concentration can be effectively removed in step (S2), the copper can be removed from the copper-containing aqueous solution containing cobalt without wasting cobalt. As a result, high-purity cobalt can be obtained at a high recovery rate.

続いて、ステップ(S3)では、銅が除去されたコバルト含有水溶液に含まれるコバルトを溶媒抽出する。
この溶媒抽出の一例を挙げると、コバルト含有水溶液(水相)と抽出剤(有機相)とを接触させ、典型的にはミキサーでこれらを攪拌混合し、コバルトを抽出剤と反応させる。
コバルト抽出剤としては、酸性リン酸エステル系抽出剤であるPC−88A(大八化学社製)などが挙げられる。また、非特許文献1にも記されているように、一般にコバルトの抽出率は抽出pHが高いほど良好になる傾向があるが、試薬コストの低減、他金属の沈殿の防止等の観点から、コバルトの抽出pHとしては、好ましくは6.3以下、さらに好ましくは4.5以下である。
また、溶媒抽出は、常温(例:15〜25℃)〜60℃以下や大気圧下の条件で実施するのが抽出剤の劣化防止の上で好ましい。
Subsequently, in step (S3), cobalt contained in the cobalt-containing aqueous solution from which copper has been removed is subjected to solvent extraction.
As an example of this solvent extraction, a cobalt-containing aqueous solution (aqueous phase) and an extractant (organic phase) are brought into contact, and these are typically stirred and mixed with a mixer to react cobalt with the extractant.
Examples of the cobalt extractant include PC-88A (produced by Daihachi Chemical Co., Ltd.), which is an acidic phosphate ester extractant. In addition, as described in Non-Patent Document 1, generally, the extraction rate of cobalt tends to be better as the extraction pH is higher, but from the viewpoint of reducing reagent costs, preventing precipitation of other metals, and the like. The extraction pH of cobalt is preferably 6.3 or less, more preferably 4.5 or less.
In addition, the solvent extraction is preferably performed under normal temperature (eg, 15 to 25 ° C.) to 60 ° C. or less or under atmospheric pressure in order to prevent the deterioration of the extractant.

ステップ(S4)では、ステップ(S3)で得られたコバルトを含む溶液を電解処理することによってコバルトを回収する。
ここでの電解条件であるが、通常のコバルト含有水溶液の電解精製の条件を採用することができる。例えば、特願平11−75438に見られるように電解条件をpH:1〜3、電流密度:10〜1000A/m2として電解すればよい。
In step (S4), cobalt is recovered by subjecting the solution containing cobalt obtained in step (S3) to electrolytic treatment.
Although it is the electrolysis conditions here, the conditions of the electrolysis purification of normal cobalt containing aqueous solution are employable. For example, the electrolysis conditions as seen in Japanese Patent Application No. 11-75438 pH: 1~3, current density: may be electrolyte as 10~1000A / m 2.

高純度のコバルトを得るという観点から、その原料となる電解コバルトには不純物として含有される銅は8ppm以下であることが求められている。これを達成するには電解液中の銅濃度が0.2mg/L以下であることが必要であり、コバルト抽出ステップ(S3)における銅の分配比が0.83であることから、銅吸着ステップにおいて銅は2mg/L以下に低減されている必要がある。   From the viewpoint of obtaining high-purity cobalt, electrolytic cobalt as a raw material is required to contain 8 ppm or less of copper contained as an impurity. To achieve this, the copper concentration in the electrolyte must be 0.2 mg / L or less, and the copper distribution ratio in the cobalt extraction step (S3) is 0.83. In this case, copper needs to be reduced to 2 mg / L or less.

また、銅抽出ステップ(S1)にて有機相中に抽出された銅は簡単な洗浄を経て、硫酸で逆抽出することにより硫酸銅溶液が得られる。また、銅吸着ステップ(S2)にて樹脂に吸着された銅は、例えば硫酸を通液して、銅を溶離させて硫酸銅溶液が得られる。
さらに、ステップ(S5)では、この硫酸銅溶液を電解処理して電気銅を得て、銅も回収される。なお、銅が除去された有機相の溶媒は、ステップ(S1)での銅抽出ステップの抽出溶媒に繰り返し用いることができる。
Further, the copper extracted in the organic phase in the copper extraction step (S1) is subjected to simple washing and back extracted with sulfuric acid to obtain a copper sulfate solution. Further, the copper adsorbed on the resin in the copper adsorption step (S2), for example, passes sulfuric acid to elute the copper to obtain a copper sulfate solution.
Further, in step (S5), this copper sulfate solution is subjected to electrolytic treatment to obtain electrolytic copper, and copper is also recovered. In addition, the solvent of the organic phase from which copper was removed can be repeatedly used as the extraction solvent in the copper extraction step in step (S1).

以下、本発明の実施例を示すが、本発明は実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
表1に示す組成を有する酸性のCu抽出前液について、カルボン酸系抽出剤VA−10(シェル化学社製)を用いて、抽出前液と抽出剤との体積比を1:2.5、常温、大気圧下で、銅の2段階抽出を行った。VA−10は、シェルゾールで希釈し、20vol.%に調整したものを用いて、各段階とも抽出pHを4.5とし、ミキサーで撹拌混合後、二層分離のために15分間静置した。抽出後の水相(Cu抽出後液)、有機相(Cu抽出後有機相)のそれぞれにおける各成分の含有量を測定した結果を、表1に示す。
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the examples.
Example 1
About the acidic Cu pre-extraction solution having the composition shown in Table 1, the volume ratio of the pre-extraction solution and the extractant is 1: 2.5 using a carboxylic acid-based extractant VA-10 (manufactured by Shell Chemical Co., Ltd.) Two-stage extraction of copper was performed at room temperature and atmospheric pressure. VA-10 is diluted with shell sol, 20 vol. In each stage, the extraction pH was set to 4.5 using a mixture adjusted to%, and after stirring and mixing with a mixer, the mixture was allowed to stand for 15 minutes for two-layer separation. Table 1 shows the results of measuring the content of each component in each of the aqueous phase after extraction (liquid after Cu extraction) and the organic phase (organic phase after Cu extraction).

Figure 0006346402
Figure 0006346402

表1によれば、銅の抽出にて、銅が選択的に有機相に抽出され、一方で、コバルトは水相に残ったことがわかる。   According to Table 1, it can be seen that the extraction of copper selectively extracted copper into the organic phase while cobalt remained in the aqueous phase.

続いて、表2に示す組成を有するCu抽出後液について、非キレート樹脂として、DP−8R(大八化学社製)を用いて、Cu抽出後液と抽出剤との体積比を1:1、常温、大気圧下で、カルシウムの3段階抽出を行った。DP−8Rは、IsoperMで希釈し10vol.%に調整したものを用いて、各段階とも抽出pHを2.0とし、ミキサーで撹拌混合後、二層分離のために15分間静置した。抽出後の水相(Ca抽出後液)、有機相(Ca抽出後有機相)のそれぞれにおける各成分の含有量を測定した結果を、表2に示す。   Subsequently, for the Cu extraction liquid having the composition shown in Table 2, DP-8R (manufactured by Daihachi Chemical Co., Ltd.) is used as a non-chelating resin, and the volume ratio of the Cu extraction liquid and the extractant is 1: 1. Three-stage extraction of calcium was performed at room temperature and atmospheric pressure. DP-8R was diluted with IsoperM and diluted with 10 vol. %, The extraction pH was set to 2.0 at each stage, and after stirring and mixing with a mixer, the mixture was allowed to stand for 15 minutes for two-layer separation. Table 2 shows the results of measuring the content of each component in each of the aqueous phase after extraction (liquid after Ca extraction) and the organic phase (organic phase after Ca extraction).

Figure 0006346402
Figure 0006346402

表2によれば、カルシウムの抽出にて、カルシウムが選択的に有機相に抽出され、一方で、コバルトはほとんど水相に残ったことがわかる。   According to Table 2, it can be seen that the extraction of calcium selectively extracted calcium into the organic phase, while cobalt remained almost in the aqueous phase.

続いて、酸性キレート樹脂としてUR−10Sを用いて、カラムに脱気後の樹脂20mLを充填し、このカラムに表3に示す組成を有するCa抽出後液を線速度(LV)1m/hrの条件で通液した。酸性キレート樹脂をとおして得られたCa抽出後液をCu吸着後液として得て、各成分の含有量を測定した。一方で、Cu吸着後樹脂に吸着された各金属成分の量は、Ca抽出後液の通液後、硫酸を通液して、樹脂に吸着された金属を溶離させて得られた溶離液について、各成分の含有量を測定した。結果を表3に示す。   Subsequently, using UR-10S as the acidic chelate resin, 20 mL of the degassed resin was packed into the column, and the Ca post-extraction solution having the composition shown in Table 3 was filled in this column at a linear velocity (LV) of 1 m / hr. The liquid was passed under conditions. A solution after extraction of Ca obtained through the acidic chelate resin was obtained as a solution after Cu adsorption, and the content of each component was measured. On the other hand, the amount of each metal component adsorbed on the resin after Cu adsorption is about the eluent obtained by passing sulfuric acid through the Ca post-extraction solution and eluting the metal adsorbed on the resin. The content of each component was measured. The results are shown in Table 3.

Figure 0006346402
Figure 0006346402

表3によれば、酸性キレート樹脂には、Ca抽出後液に残存する銅、すなわちステップ(S1)の銅抽出ステップで残っていた銅の多くが吸着され、Cu吸着後液に含まれる銅濃度を選択的にさらに小さくしていることがわかる。   According to Table 3, the acid chelate resin adsorbs most of the copper remaining in the solution after Ca extraction, that is, the copper remaining in the copper extraction step of step (S1), and the concentration of copper contained in the solution after Cu adsorption. It can be seen that is selectively made smaller.

続いて、表4に示す組成を有するCu吸着後液について、酸性リン酸エステル系抽出剤であるPC−88A(大八化学社製)を用いて、Cu吸着後液と抽出剤との体積比を1:0.2、常温、大気圧下で、コバルトの2段階抽出を行った。PC−88AはIsoperMで希釈し20vol.%に調整したものを用いて、各段階とも抽出pHを4.5とし、ミキサーで撹拌混合後、油液分離のために15分間静置した。抽出後の水相(Co抽出後液)、油相(Co抽出後油)のそれぞれにおける各成分の含有量を測定した結果を、表4に示す   Subsequently, for the post-Cu adsorption liquid having the composition shown in Table 4, the volume ratio of the post-Cu adsorption liquid and the extractant using PC-88A (manufactured by Daihachi Chemical Co.), which is an acidic phosphate ester extractant. The two-stage extraction of cobalt was performed at 1: 0.2, normal temperature and atmospheric pressure. PC-88A was diluted with IsoperM and diluted with 20 vol. In each stage, the extraction pH was set to 4.5 using a mixture adjusted to%, and after stirring and mixing with a mixer, the mixture was allowed to stand for 15 minutes for oil-liquid separation. Table 4 shows the results of measuring the content of each component in each of the aqueous phase after extraction (liquid after Co extraction) and the oil phase (oil after Co extraction).

Figure 0006346402
Figure 0006346402

続いて、表4に示す組成を有するCo抽出後の有機相について、ニッケルスクラビング処理を行ってニッケルを除去した。具体的には、Co抽出後の有機相におけるCo濃度よりも高いCo濃度であって、かつ、同ニッケル濃度よりも低いニッケル濃度を持つニッケルスクラビング前液、例えば表5に示す組成を有するNiスクラビング前液を、Co抽出後の有機相に接触させて、有機相に取り込まれているニッケルをコバルトと置換した。この操作は、Niスクラビング前液と、Co抽出後油との体積比を1:0.2とする2段階抽出であり、各段階とも抽出pHが4.5であった。こうしてNiスクラビング後油が得られ、このNiスクラビング後油を後述する電解処理に供した。なお、Niスクラビング後液(水相)は回収され、再度Niスクラビング処理に供することができる。   Subsequently, the organic phase after the Co extraction having the composition shown in Table 4 was subjected to nickel scrubbing to remove nickel. Specifically, a nickel scrubbing solution having a Co concentration higher than the Co concentration in the organic phase after the Co extraction and having a nickel concentration lower than the nickel concentration, for example, a Ni scrubbing having the composition shown in Table 5 The pre-solution was brought into contact with the organic phase after the Co extraction to replace nickel incorporated in the organic phase with cobalt. This operation was a two-stage extraction in which the volume ratio of the Ni scrubbing pre-solution and the Co-extracted oil was 1: 0.2, and the extraction pH was 4.5 at each stage. In this way, a post-Ni scrubbing oil was obtained, and this post-Ni scrubbing oil was subjected to the electrolytic treatment described below. The Ni scrubbing post-liquid (aqueous phase) is recovered and can be subjected to Ni scrubbing again.

Figure 0006346402
Figure 0006346402

表4、5によれば、コバルトの抽出にて、コバルトが選択的に抽出され、Niスクラビング処理にて、コバルトと一緒に抽出されたニッケルが除去されたことがわかる。   According to Tables 4 and 5, it can be seen that cobalt was selectively extracted by extraction of cobalt, and nickel extracted together with cobalt was removed by Ni scrubbing treatment.

さらに、表5に示す組成を有するNiスクラビング後の有機相について、1Nの硫酸でストリップした。ストリップ液は電流密度200A/m2の条件で40時間通電して、コバルトの電解精製を行った。得られた電気コバルトの純度は、99.98%であり、当初のCu抽出前液を基準としたコバルトの回収率は95%であった。 Further, the Ni scrubbed organic phase having the composition shown in Table 5 was stripped with 1N sulfuric acid. The strip solution was subjected to electrolytic purification of cobalt by energizing for 40 hours under the condition of a current density of 200 A / m 2 . The purity of the obtained electrocobalt was 99.98%, and the recovery rate of cobalt based on the initial Cu pre-extraction solution was 95%.

Claims (4)

銅濃度が10g/L以上、コバルト濃度が5g/L以下であって、前記銅濃度/前記コバルト濃度の比が5以上である水溶液からコバルトを回収する方法であって、
銅を、カルボン酸系抽出剤を用いて溶媒抽出する銅抽出ステップと、
銅を含む抽出後液を、酸性キレート樹脂に通液する銅吸着ステップと、
銅が除去された溶液に含まれるコバルトを溶媒抽出するコバルト抽出ステップと、
コバルトを含む溶液を電解処理することによってコバルトを回収するコバルト回収ステップとを含み、
前記銅抽出ステップは、pH4.0以下で行い、コバルトを共抽出しない程度で、銅濃度を200mg/L以下とすることで、
前記酸性キレート樹脂の破過までの時間を90分以上とすることを特徴とする方法。
A method for recovering cobalt from an aqueous solution having a copper concentration of 10 g / L or more, a cobalt concentration of 5 g / L or less, and a ratio of the copper concentration / the cobalt concentration of 5 or more,
A copper extraction step of extracting copper with a solvent using a carboxylic acid-based extractant;
A copper adsorption step of passing the extracted liquid containing copper through an acidic chelate resin;
A cobalt extraction step for solvent extraction of cobalt contained in the solution from which copper has been removed;
A cobalt recovery step of recovering cobalt by electrolytic treatment of a solution containing cobalt;
The copper extraction step is performed at a pH of 4.0 or less, and the copper concentration is set to 200 mg / L or less without co-extracting cobalt.
A method characterized in that the time until breakthrough of the acidic chelate resin is 90 minutes or more.
請求項1に記載の方法において、
前記銅吸着ステップでは、酸性キレート樹脂の官能基を、置換してナトリウムイオンを対イオンとした後に用いることを特徴とする方法。
The method of claim 1, wherein
In the copper adsorption step, the functional group of the acidic chelate resin is used after being replaced with sodium ion as a counter ion.
請求項1又は2に記載の方法において、
前記銅吸着ステップでは、液中の銅濃度を2mg/L以下に低下させることを特徴とする方法。
The method according to claim 1 or 2 ,
In the copper adsorption step, the copper concentration in the liquid is reduced to 2 mg / L or less.
請求項1〜のいずれか1項に記載の方法において、
前記コバルト抽出ステップでは、リン酸エステル系抽出剤を用いることを特徴とする方法。
The method according to any one of claims 1 to 3
In the cobalt extraction step, a phosphate ester-based extractant is used.
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