JP6444058B2 - ハロゲン化リチウムを用いた溶融塩電解によるジスプロシウムの回収方法 - Google Patents
ハロゲン化リチウムを用いた溶融塩電解によるジスプロシウムの回収方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6444058B2 JP6444058B2 JP2014104297A JP2014104297A JP6444058B2 JP 6444058 B2 JP6444058 B2 JP 6444058B2 JP 2014104297 A JP2014104297 A JP 2014104297A JP 2014104297 A JP2014104297 A JP 2014104297A JP 6444058 B2 JP6444058 B2 JP 6444058B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dysprosium
- molten salt
- halide
- cathode
- raw material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Description
ハロゲン化リチウム(LiM;ここで、Mはハロゲン元素を意味する。)を電気分解することによりアノードでハロゲン単体(M2)が発生する(反応(1))。このM2は原料中の金属ジスプロシウム(Dy)と反応してハロゲン化ジスプロシウム(DyM3)を生成する(反応(2))。このDyM3が浴中で電離し、ジスプロシウムイオン(Dy3+)となる(反応(3))。カソードでDy3+の電気化学的還元反応を起こさせ、金属Dyを回収をすることができる(反応(4))。
本発明は、ハロゲン化リチウムにハロゲン化ジスプロシウムを添加してなる混合塩を溶融し、溶融塩を作製する溶融塩作製工程と、溶融塩に金属ジスプロシウムを含む原料を添加する添加工程と、添加工程の後に、金属ジスプロシウムを含む原料が添加された溶融塩を、該溶融塩に接して、または該溶融塩中に、カソード及びアノードが保持されている溶融塩電解装置を用いて電気分解し、カソードに金属ジスプロシウムを電析させる、電解工程とを有する、ジスプロシウムの回収方法である。
「溶融塩にジスプロシウムを含む原料を添加する」とは、溶融状態にあるハロゲン化リチウム及びハロゲン化ジスプロシウムからなる混合塩に、金属ジスプロシウムを含む原料を添加する形態の他、固体状のハロゲン化リチウム及びハロゲン化ジスプロシウムからなる混合塩と金属ジスプロシウムを含む原料とを混合した後、加熱することで混合塩を溶融する形態をも含む概念である。
また、「カソードに金属ジスプロシウムを電析させる」形態としては、溶融塩中の分極を利用して、溶融塩中のジスプロシウムイオンを電気化学的に還元し、金属ジスプロシウムとしてカソードに析出させる形態を例示できる。ここで、カソードで還元されるジスプロシウムイオンには、(1)原料中の金属ジスプロシウムが、電解によりアノードで発生するハロゲンと反応してハロゲン化ジスプロシウムとなり、当該ハロゲン化ジスプロシウムが電離することにより生じるジスプロシウムイオン、及び、(2)溶融塩作製工程において添加されるハロゲン化ジスプロシウムが電離することにより生じるジスプロシウムイオン、のいずれもが含まれる。
工程S1は、ハロゲン化リチウムにハロゲン化ジスプロシウムを添加してなる混合塩を溶融し、溶融塩を作製する工程である。工程S1は、固体状のハロゲン化リチウムとハロゲン化ジスプロシウムとを混合した後、加熱することで混合塩を溶融状態とする形態の他、ハロゲン化リチウムを加熱して溶融状態とした後に溶融したハロゲン化リチウムにハロゲン化ジスプロシウムを添加する形態であってもよい。工程S1において、固体状態又は溶融状態にあるハロゲン化ジスプロシウムが、溶融状態にあるハロゲン化リチウム中に溶解し、ハロゲン化リチウムとハロゲン化ジスプロシウムとからなる「溶融塩」となる。
工程S2は、工程S1で作製した溶融塩に金属ジスプロシウムを含む原料を添加する工程である。工程S2は溶融塩に原料を添加する形態の他、固体状のハロゲン化リチウム及びハロゲン化ジスプロシウムからなる混合塩と原料とを混合した後、加熱することでハロゲン化リチウムを溶融させる形態(即ち、工程S1及び工程S2を同時に行う形態)であってもよい。
工程S3は、工程S2の後に、溶融塩を電気分解(溶融塩電解)し、カソードに金属ジスプロシウムを電析させる工程である。ジスプロシウムイオンの電気化学的還元電位は水の還元電位よりも低いため、水溶液中においては還元されないが、溶融塩浴中においては還元され、金属ジスプロシウムとして電析させることができる。
電位法を採用することが好ましい。図5は、塩化リチウム(LiCl)に塩化ジスプロシウム(1mol%DyCl3)を添加した溶融塩(図5(A))、及び、LiClにフッ化ジスプロシウム(1mol%DyF3)を添加した溶融塩(図5(B))に対して測定したニッケル作用電極のAg/AgCl参照電極に対するカソード及びアノード分極曲線である。図5(A)及び(B)には、併せてDyCl3及びDyF3を添加しなかった場合(図5中、0mol%DyCl3、0mol%DyF3)、すなわち、溶融LiClに対して測定したニッケル作用電極のAg/AgCl参照電極に対するカソード及びアノード分極曲線を示した。なお、いずれも溶融塩温度は1023Kとし、掃引速度は1.7×10−3V・s−1とした。
図5より、DyCl3を添加した場合、及び、DyF3を添加した場合のいずれにおいても、カソード電流密度は−2.3V付近から電位低下とともに急激に上昇した。これは、ジスプロシウムイオンの還元反応に伴うものと考えられる。一方、アノード電流密度は0.7V付近から電位上昇に伴い増加した。これは、Cl−イオンの酸化によるCl2発生によるものと考えられる。
カソード分極曲線を測定することによって、工程S3において、ジスプロシウムイオンを還元するのに適切なカソード電位を決定できる。電析所要時間の短縮と電力効率向上とを両立させる観点から、カソード電位を負に掃引したときにカソード電流密度の絶対値が下に凸の増加から直線的な増加に転じる電位以上の電位がカソード電位として好ましい。また、カソード電位が−3.0Vを下回ると電離イオン種のLi+イオンの還元反応が起こるので、Dyの電析電位は−3.0V以上に設定するのが好ましい。よって、図5のカソード分極曲線からは、工程S3において、Ag/AgCl参照電極に対するカソード電位を、−3.0V以上−2.0V以下の範囲内(例えば−2.5V等。)で定電位分極することが好ましく、−3.0V以上−2.5V以下(例えば−2.8V等。)以下の範囲内で定電位分極することがより好ましい。
本発明によれば、工程S1においてハロゲン化ジスプロシウムを添加しておくことにより、工程S3において、Li+イオンが電気化学的に還元される電位よりも高い(貴な)電位である場合であっても、上記式(1)〜(4)の反応を進行させ、ジスプロシウムイオンを電析させることが可能となる。また、電析層にリチウムが混入して純度が下がることを防止することが可能となる。
ハロゲン化リチウムとしてLiClを、ハロゲン化ジスプロシウムとしてDyF3を、金属ジスプロシウムを含む原料として、Fe、B、Dy及びNd粉末を混合した混合粉末を用いて、工程S1〜S3を行った。工程S1〜S3には、図3に示したような装置100を用いた。
以上より、Dy、Fe、B、及びNからなる原料を添加した上記溶融塩から、Dyが高純度で電析、回収されることが分かった。
図7に、工程S3後のカソードに電析した電着物の乾燥重量を、工程S3中のカソード電位に対してプロットしたグラフ、及び、カソードから取り除かれた電着物の外観写真を示す。
工程S3におけるカソード電位を−2.2V、−2.8Vとした以外は、実施例1と同様にして工程S1〜S3を行った例を、それぞれ実施例2、3とした。図7に、工程S3後のカソードに電析した電着物の乾燥重量を、工程S3中のカソード電位に対してプロットしたグラフ、及び、カソードから取り除かれた電着物の外観写真を示す。
工程S1においてフッ化ジスプロシウムを添加しなかった以外は実施例1と同様にして、工程S1〜S3を行った例を、比較例1とした。図7に、工程S3後のカソードに電析した電着物の乾燥重量を、工程S3中のカソード電位に対してプロットしたグラフを示す。
工程S1においてフッ化ジスプロシウムを添加しなかった以外は実施例3と同様にして、工程S1〜S3を行った例を、比較例2とした。図7に、工程S3後のカソードに電析した電着物の乾燥重量を、工程S3中のカソード電位に対してプロットしたグラフを示す。
工程S2を行わなかった(すなわち、金属ジスプロシウムを含む原料を添加しなかった
)以外は実施例3と同様にして、工程S1及びS3を行った例を、比較例3とした。図7
に、工程S3後のカソードに電析した電着物の乾燥重量を、工程S3中のカソード電位に
対してプロットしたグラフを示す。
また、実施例2、3の電着物に対しても、EPMAによるポイント分析を行った結果、電着物はいずれも96at.%以上のDyと約4at.%以下のNdとにより構成されていた。一方、塩化ジスプロシウムを添加しなかった比較例1及び2に対してEPMAによるポイント分析を行った結果、電着物は、いずれも89at.%以上のDyと約11at.%以下のNdとにより構成されていた。
実施例1〜3と比較例1及び2との電着量及び組成の比較より、本発明によれば、電析されるジスプロシウムを高純度かつ高収率で回収可能であることが確認された。
また、原料を添加しなかった比較例3の電着量は実施例3の電着量の約52%であり、その組成は、いずれも91at.%以上のDyと約9at.%以下のNdとにより構成されていた。比較例3の電着物は、主として添加した塩化ジスプロシウムが電離して生じたジスプロシウムイオンが電析したものである。実施例3と比較例3との比較より、実施例3では、添加した塩化ジスプロシウムに由来するジスプロシウムイオンに加えて、原料(混合粉末)中に含まれていた金属ジスプロシウムに由来するジスプロシウムイオンが電析されることにより、比較例3よりも電着量が増加し、比較例3の約2倍の電着量となっていることが分かる。
2 原料
3 セル容器
4 炉(加熱装置)
5 耐熱容器
6 作用電極(カソード)
7 対向電極(アノード)
8 参照電極
9 熱電対温度計
10 不活性ガス流入口
11 不活性ガス流出口
100 溶融塩電解装置
Claims (6)
- ハロゲン化リチウムにハロゲン化ジスプロシウムを添加してなる混合塩を溶融し、溶融塩を作製する溶融塩作製工程と、
前記溶融塩に金属ジスプロシウムを含む原料を添加する添加工程と、
前記添加工程の後に、前記金属ジスプロシウムを含む原料が添加された溶融塩を、該溶融塩に接して、または該溶融塩中に、カソード及びアノードが保持されている溶融塩電解装置を用いて電気分解し、原料中の金属ジスプロシウムを電解によりアノードで発生するハロゲンと反応させてハロゲン化ジスプロシウムとし、当該ハロゲン化ジスプロシウムを電離させることにより生じるジスプロシウムイオンを還元させカソードに金属ジスプロシウムを電析させる、電解工程と
を有する、ジスプロシウムの回収方法。 - 前記ハロゲン化ジスプロシウムが塩化ジスプロシウム又はフッ化ジスプロシウムである、請求項1に記載のジスプロシウムの回収方法。
- 前記ハロゲン化リチウムが塩化リチウムである、請求項1又は2に記載のジスプロシウムの回収方法。
- 前記電解工程において、Ag/AgCl参照電極に対するカソード電位を、−3.0V以上−2.0V以下に定電位分極する、請求項1〜3のいずれかに記載のジスプロシウムの回収方法。
- 前記電解工程において用いられる前記カソードが炭素電極である、請求項1〜4のいずれかに記載のジスプロシウムの回収方法。
- 前記原料が、ジスプロシウム以外に、ネオジム、鉄、及び、ホウ素を含有する、請求項1〜5のいずれかに記載のジスプロシウムの回収方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014104297A JP6444058B2 (ja) | 2014-05-20 | 2014-05-20 | ハロゲン化リチウムを用いた溶融塩電解によるジスプロシウムの回収方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014104297A JP6444058B2 (ja) | 2014-05-20 | 2014-05-20 | ハロゲン化リチウムを用いた溶融塩電解によるジスプロシウムの回収方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015218371A JP2015218371A (ja) | 2015-12-07 |
JP6444058B2 true JP6444058B2 (ja) | 2018-12-26 |
Family
ID=54778008
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014104297A Expired - Fee Related JP6444058B2 (ja) | 2014-05-20 | 2014-05-20 | ハロゲン化リチウムを用いた溶融塩電解によるジスプロシウムの回収方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6444058B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6502805B2 (ja) * | 2015-09-11 | 2019-04-17 | 住友電気工業株式会社 | 希土類金属の製造方法 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3504813B2 (ja) * | 1996-10-04 | 2004-03-08 | 三井金属鉱業株式会社 | ニッケル水素二次電池からの有価金属回収方法 |
JP5504515B2 (ja) * | 2008-05-01 | 2014-05-28 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 希土類金属の回収方法 |
JP5398369B2 (ja) * | 2009-06-15 | 2014-01-29 | 株式会社東芝 | レアメタルの製造方法及び製造システム |
US8282703B2 (en) * | 2010-12-20 | 2012-10-09 | General Electric Company | Rare earth recovery from phosphor material and associated method |
US10309022B2 (en) * | 2011-08-10 | 2019-06-04 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Element recovery method and element recovery apparatus |
US20150203979A1 (en) * | 2012-08-17 | 2015-07-23 | Jernkontoret | Recovery of rare earth metals |
JP6057250B2 (ja) * | 2012-09-10 | 2017-01-11 | 国立大学法人名古屋大学 | 希土類金属の回収方法および回収装置 |
JP2015120973A (ja) * | 2013-11-22 | 2015-07-02 | 株式会社東芝 | 有価金属含有合金からの有価金属回収方法 |
-
2014
- 2014-05-20 JP JP2014104297A patent/JP6444058B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015218371A (ja) | 2015-12-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4602986B2 (ja) | 溶融塩電解による金属カルシウムの製造方法 | |
Jiao et al. | A review on liquid metals as cathodes for molten salt/oxide electrolysis | |
JP5504515B2 (ja) | 希土類金属の回収方法 | |
JP5398369B2 (ja) | レアメタルの製造方法及び製造システム | |
JP2008531854A (ja) | 化合物又は金属から酸素を除去するための方法及び装置 | |
Sarfo et al. | Extraction and optimization of neodymium from molten fluoride electrolysis | |
Martinez et al. | Extraction of rare earth metals from Nd-based scrap by electrolysis from molten salts | |
Yasuda et al. | Improving Purity and Process Volume During Direct Electrolytic Reduction of Solid SiO2 in Molten CaCl2 for the Production of Solar‐Grade Silicon | |
JP2007016293A (ja) | 懸濁電解による金属の製造方法 | |
Cvetković et al. | Study of Nd deposition onto W and Mo cathodes from molten oxide-fluoride electrolyte | |
JP4802323B2 (ja) | 溶融塩中における酸素発生装置および酸素発生方法 | |
Haarberg et al. | Electrodeposition of iron from molten mixed chloride/fluoride electrolytes | |
JP2012136766A (ja) | 電気分解による金属の製造方法 | |
JP5907188B2 (ja) | スカンジウム濃縮物の製造方法 | |
JP6444058B2 (ja) | ハロゲン化リチウムを用いた溶融塩電解によるジスプロシウムの回収方法 | |
JP7097572B2 (ja) | 金属チタンの製造方法 | |
JP6502805B2 (ja) | 希土類金属の製造方法 | |
JP7122315B2 (ja) | 電極及びその製造方法並びに再生電極の製造方法 | |
WO2011092516A1 (en) | Novel method for steel production | |
Kushkhov et al. | Electrochemical synthesis of CeB6 nanotubes | |
JP5907187B2 (ja) | スカンジウム濃縮物の製造方法 | |
RU2771049C2 (ru) | Электролитическое получение химически активных металлов из металлооксидного сырья, содержащего оксид целевого химически активного металла,электролизом в расплавленном оксидном электролите | |
EP3339480B1 (en) | Electrochemical production of rare earth alloys and metals comprising a liquid anode | |
JPWO2008102520A1 (ja) | 溶融塩電解による金属の製造装置およびこれを用いた金属の製造方法 | |
JP2012162764A (ja) | 希土類元素の回収方法及び回収システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170412 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180118 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180130 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180326 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180731 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180928 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20181106 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20181127 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6444058 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |