JP6823314B2 - 希土類金属の回収方法、溶融塩電解装置及びバイポーラー電極型隔膜 - Google Patents
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Description
前記バイポーラー電極型隔膜が、希土類金属合金を溶融塩に対して不活性な材料で保持してなることを特徴とする。
前記バイポーラー電極型隔膜が、希土類金属合金を溶融塩に対して不活性な材料で保持してなることを特徴とする。
希土類金属合金を溶融塩に対して不活性な材料で保持してなることを特徴とする。
この電解処理は、大気中で行うこともできるが、副反応を避けるために不活性雰囲気中で行うのが好ましい。
図1において、バイポーラー電極型隔膜5により分けられた陽極室3に、希土類含有合金例えば水素吸蔵合金や希土類磁石からなる陽極6を、陰極室4に金属例えばFeからなる陰極7を浸漬し、両極間に電圧を印加すると、陽極6に含まれる希土類金属は選択的に酸化され、陽極室内3に希土類金属イオン(図中に「RE」で示した。図2〜図4においても同様。)として溶解する。この陽極室内3の希土類金属イオンは、隔膜5の陽極室側表面で還元されてただちに合金化されるとともに、合金内部に速やかに拡散する。
かかる希土類金属合金の成分である希土類金属は、陽極室3に供給される希土類金属イオンと同じ希土類元素の金属であることが好ましい。
溶融塩不活性セラミックスは、アルミナ、ジルコニア、チタニア、ムライト、シリコンカーバイド等を用いることができる。
溶融塩不活性元素は、ガラス状、黒鉛状、繊維状等の各種炭素材料やSi等を用いることができる。
図2に示した例とは別の例として、板状の多孔質材料からなる、溶融塩に対して不活性な材料5cの一方の又は両方の表面に、希土類金属合金5aを含む膜を配設することもできる。
図4に示した例とは別の例として、板状の多孔質材料からなる、溶融塩に対して不活性な材料5cの一方の又は両方の表面に、軟化した固相状態、固液共存状態、又は液相状態を有する希土類金属合金5aを含む膜を配設することもできる。
以下の実施例では、バイポーラー電極型隔膜の希土類金属合金および溶融塩に対して不活性な材料について、種々の実験を行った。
図5に示す、電解槽8に作用極9と対極10を備える装置を用いて溶融塩電解を行った。作用極9は、希土類金属合金の母材となるニッケルを主成分とし、溶融塩に不活性な金属としてモリブデンを一定量含有する合金であるインコネルやハステロイの板材を用いた。対極10はグラッシーカーボン棒を用いた。溶融塩は、真空乾燥した共融組成のLiCl−KCl(45:55、質量%)を450℃にてAr雰囲気下で溶融し、一晩バブリングしたのち無水DyCl3を0.5mol%添加したものを用いた。かかる溶融塩を電解槽8内に収容し、溶融塩に作用極9と対極10を浴中に浸漬させ、溶融塩の温度を450℃から550℃の範囲内で保持して電解した。その結果、高い選択透過性が既に確認されているジスプロシウム−ニッケル合金の形成を確認した。モリブデンは粒界に金属の状態で残存していると考えられるため、ここで得られた試料は、残存するモリブデンに由来する一定の強度と、ジスプロシウム‐ニッケル合金に由来する高い選択透過性を併せ持つ隔膜材料として期待できる。
実施例2では、図5の作用極9として亜鉛を用い、軟化した固相状態、および液相状態での希土類合金形成を確認した。
亜鉛が軟化した固相状態として存在する653Kの浴温度において、希土類塩化物を添加したLiCl−KCl溶融塩中で電解を行ったところ、希土類−亜鉛合金の形成が確認された。
また、亜鉛が液相状態となる723Kの浴温度において、同様の実験を行った際も、希土類−亜鉛合金の形成が確認された。
以上の結果から、基材が液相であっても固相と同様に希土類合金の形成は可能であり、バイポーラー電極型隔膜として利用可能と考えられる。
2 電解槽
3 陽極室
4 陰極室
5 バイポーラー電極型隔膜
6 陽極
7 陰極
Claims (11)
- 陽極と陰極との間を、希土類金属合金を含むバイポーラー電極型隔膜で分画して陽極室及び陰極室を形成し、陽極室側に希土類金属イオンを供給しながら、前記陽極と陰極との間に電圧を印加して溶融塩電解を行わせて、希土類金属を前記バイポーラー電極型隔膜中で拡散透過させ、前記陰極表面に希土類金属又はその合金を析出させる希土類金属の回収方法において、
前記バイポーラー電極型隔膜が、希土類金属合金を溶融塩に対して不活性な材料で保持してなることを特徴とする希土類金属の回収方法。 - 前記溶融塩に対して不活性な材料が多孔体又はメッシュ体であり、該溶融塩に対して不活性な材料の隙間に、前記希土類金属合金を埋め込んで保持した請求項1記載の希土類金属の回収方法。
- 前記溶融塩に対して不活性な材料が多孔体又はメッシュ体であり、該溶融塩に対して不活性な材料で前記希土類金属合金を挟んで保持した、又は前記溶融塩に対して不活性な材料の表面に前記希土類金属合金を含む膜を配設した請求項1記載の希土類金属の回収方法。
- 前記希土類金属合金が固相状態である請求項1〜3のいずれか一項に記載の希土類金属の回収方法。
- 前記希土類金属合金が軟化した固相状態、固液共存状態、又は液相状態である請求項1〜3のいずれか一項に記載の希土類金属の回収方法。
- 前記溶融塩に対して不活性な材料が溶融塩に不活性な金属単体または合金、溶融塩に不活性なセラミックス、若しくは溶融塩に不活性な元素である請求項1〜5のいずれか一項に記載の希土類金属の回収方法。
- 前記溶融塩に不活性な金属単体または合金が、Mo、W、Nb、Taの単体あるいはこれらの何れかを含む合金である請求項6記載の希土類金属の回収方法。
- 電解槽と、前記電解槽を陽極室と陰極室とに分画するバイポーラー電極型隔膜と、前記陽極室内に設けられた陽極と、前記陰極室に設けられた陰極と、を備え、前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加して溶融塩電解を行う溶融塩電解装置において、
前記バイポーラー電極型隔膜が、希土類金属合金を溶融塩に対して不活性な材料で保持してなることを特徴とする溶融塩電解装置。 - 前記溶融塩に対して不活性な材料が多孔体又はメッシュ体であり、該溶融塩に対して不活性な材料の隙間に、前記希土類金属合金を埋め込んで保持した請求項8記載の溶融塩電解装置。
- 前記溶融塩に対して不活性な材料が多孔体又はメッシュ体であり、該溶融塩に対して不活性な材料で前記希土類金属合金を挟んで保持した、又は前記溶融塩に対して不活性な材料の表面に前記希土類金属合金を含む膜を配設した請求項8記載の溶融塩電解装置。
- 電解槽と、前記電解槽を陽極室と陰極室とに分画するバイポーラー電極型隔膜と、前記陽極室内に設けられた陽極と、前記陰極室に設けられた陰極と、を備え、前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加して溶融塩電解を行う溶融塩電解装置に用いられる前記バイポーラー電極型隔膜であって、
希土類金属合金を溶融塩に対して不活性な材料で保持してなることを特徴とするバイポーラー電極型隔膜。
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