JP6905402B2

JP6905402B2 - Separation method of metal components

Info

Publication number: JP6905402B2
Application number: JP2017130429A
Authority: JP
Inventors: 知之粟津; 真嶋　正利; 正利真嶋; 坪倉　光隆; 光隆坪倉; 大石　哲雄; 哲雄大石
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2017-07-03
Filing date: 2017-07-03
Publication date: 2021-07-21
Anticipated expiration: 2037-07-03
Also published as: JP2019014915A

Description

本発明は、金属成分の分離方法に関する。 The present invention relates to a method for separating metal components.

希少資源である重希土類は、特定の地域のイオン吸着鉱から主に産出されており、他の地域の鉱山からの産出量は極めて少ない。
重希土類の中でもジスプロシウム（Ｄｙ）は、ネオジム系磁石の耐熱性を向上させるために添加されている。ネオジム系磁石は、ハイブリッドカーやエコ家電など多様な製品に用いられている。このため、特にジスプロシウム（Ｄｙ）の需要量は今後も増加するとされており、安定的に供給されることが強く要求されている。 Heavy rare earths, which are rare resources, are mainly produced from ion adsorption ores in specific areas, and the amount produced from mines in other areas is extremely small.
Among the heavy rare earths, dysprosium (Dy) is added to improve the heat resistance of neodymium magnets. Neodymium magnets are used in various products such as hybrid cars and eco-friendly home appliances. For this reason, the demand for dysprosium (Dy) is expected to increase in the future, and a stable supply is strongly required.

非特許文献１によると、希土類の鉱床には、カーボナタイト鉱床、アルカリ岩関連鉱床、ラテライト鉱床、イオン吸着型鉱床等、いくつか確認されている。これらのなかで、重希土類の主な資源として分類されるのは、アルカリ岩関連鉱床、イオン吸着型鉱床の２種に限られている。 According to Non-Patent Document 1, some rare earth deposits such as carbonatite deposits, alkaline rock-related deposits, laterite deposits, and ion adsorption type deposits have been confirmed. Of these, only two types of heavy rare earths are classified as alkaline rock-related deposits and ion-adsorption type deposits.

アルカリ岩関連鉱床は、世界各地のいくつかの地域に存在しており埋蔵量は多い。しかしながら、希土類元素はアルカリ岩関連鉱床の鉱石を構成する極めて安定な結晶組織中に存在しているため、当該鉱石から希土類元素を抽出することは困難であり、技術的に確立されていない。一方、イオン吸着型鉱床では、希土類元素は鉱石の結晶組織にそれほど強固に結びついていないため、比較的抽出しやすく、現在の供給源となっている。 Alkaline rock-related deposits exist in several regions around the world and have large reserves. However, since the rare earth element exists in the extremely stable crystal structure constituting the ore of the alkaline rock-related deposit, it is difficult to extract the rare earth element from the ore, and it has not been technically established. On the other hand, in the ion adsorption type deposit, rare earth elements are not so strongly bound to the crystal structure of the ore, so that they are relatively easy to extract and are the current source of supply.

実松健造、「希土類鉱床のタイプとその特徴」、産総研ＴＯＤＡＹ、国立研究開発法人産業技術総合研究所、２００９年、第９巻、第１０号、ｐ４−５Kenzo Mitsumatsu, "Types of rare earth deposits and their characteristics", AIST TODAY, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 2009, Vol. 9, No. 10, p4-5

上記のようにイオン吸着型鉱床は、特定の地域のみに存在しており、世界的に生産地域の偏在が生じている。このためイオン吸着型鉱床からの希土類元素の供給は不安定である。 As described above, the ion adsorption type deposits exist only in a specific area, and the production areas are unevenly distributed worldwide. Therefore, the supply of rare earth elements from the ion adsorption type deposit is unstable.

上記のような状況下で、重希土類を多く含むアルカリ岩関連鉱床から希土類元素を抽出する技術は、重希土類の供給リスク低減をもたらすことができると考えられる。
一般に、鉱石からの希土類元素の抽出は、鉱石を酸等で溶解するなどして、希土類元素をイオン化して液中にイオンとして溶出させることにより行う。酸等により直接溶解することが困難な場合、焙焼などの前処理を行うこともある。 Under the above circumstances, the technique of extracting rare earth elements from alkaline rock-related deposits containing a large amount of heavy rare earths is considered to be able to reduce the supply risk of heavy rare earths.
Generally, the rare earth element is extracted from the ore by dissolving the ore with an acid or the like to ionize the rare earth element and elute it as an ion in the liquid. If it is difficult to dissolve directly due to acid or the like, pretreatment such as roasting may be performed.

しかしながら、例えば、ユーディアライトのようなシリカ成分（ＳｉＯ₂）を主成分とする鉱石を処理する場合、上述した従来の方法では、以下の問題点が生じることが見出された。 However, for example, when treating an ore containing a silica component (SiO ₂ ) as a main component such as Eudialite, it has been found that the above-mentioned conventional method causes the following problems.

まず、１つ目の問題点は、酸等への鉱石の溶解が困難であることである。
ユーディアライトは、化学的に安定なケイ酸塩系の鉱物を主成分として含むため、酸等で容易に溶解することができない。酸等でユーディアライトを溶解するためには、大量の酸等を用いる必要がある。また、酸等でユーディアライトを溶解するためには、加熱を要する場合も多い。また、酸等でユーディアライトを溶解できたしても、得られた溶液中の希土類元素の濃度が非常に希薄となる。そのため、溶解後に行なわれるろ過等の希土類元素の分離工程の効率の低下を招く。さらに、希土類元素等の抽出後には、多量の酸が残るため、廃液量の増大を招く。 First, the first problem is that it is difficult to dissolve the ore in acid or the like.
Since Eudialite contains a chemically stable silicate-based mineral as a main component, it cannot be easily dissolved with an acid or the like. In order to dissolve Eudialite with an acid or the like, it is necessary to use a large amount of an acid or the like. In addition, heating is often required to dissolve Eudialite with an acid or the like. Further, even if Eudialite can be dissolved with an acid or the like, the concentration of rare earth elements in the obtained solution becomes very dilute. Therefore, the efficiency of the rare earth element separation step such as filtration performed after dissolution is reduced. Further, after extraction of rare earth elements and the like, a large amount of acid remains, which causes an increase in the amount of waste liquid.

２つ目の問題点は、酸等への鉱石の溶解後のろ過にも支障が生じることである。
上述のように、酸等に鉱石を溶解することによって得られた溶液（以下、「鉱石の酸溶解液」ともいう）には、シリカ成分が多量に存在している。このシリカ成分は、鉱石の酸溶解液中では水と結びついてシリカゲルを構成する。シリカゲルは、非常に粘性の高い状態である。そのため、一般に抽出分離処理で実施されるろ過工程（固液分離）において、ろ布、ろ紙等のろ過面にシリカゲルが付着して、目詰まりが発生する。したがって、要求されるろ過処理の実行が極めて困難となる。さらに、シリカゲルは、抽出対象の希土類元素等に由来するイオンを吸着し、希土類等の回収量を低下させることもある。 The second problem is that the filtration after dissolution of the ore in acid or the like is also hindered.
As described above, a large amount of silica component is present in the solution obtained by dissolving the ore in an acid or the like (hereinafter, also referred to as "acid solution of the ore"). This silica component combines with water in the acid solution of the ore to form silica gel. Silica gel is in a very viscous state. Therefore, in the filtration step (solid-liquid separation) generally performed in the extraction / separation process, silica gel adheres to the filtration surface of the filter cloth, filter paper, etc., and clogging occurs. Therefore, it becomes extremely difficult to carry out the required filtration process. Further, silica gel may adsorb ions derived from rare earth elements or the like to be extracted, and may reduce the amount of rare earth elements or the like recovered.

上述のような問題があるため、アルカリ岩関連鉱床から産出されるユーディアライトから希土類元素を抽出するプロセスが実用化に至っていないと考えられる。また、このような問題点は、ユーディアライトを用いる場合に限らず、ケイ酸塩を主成分とするケイ酸塩鉱石を用いる場合に共通する。 Due to the above-mentioned problems, it is considered that the process of extracting rare earth elements from eudialite produced from alkaline rock-related deposits has not been put into practical use. Further, such a problem is common not only when Eudialite is used but also when a silicate ore containing silicate as a main component is used.

そこで、本発明は、ケイ酸塩と金属元素とを含む処理材から金属成分を効率よく分離することができる方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method capable of efficiently separating a metal component from a treated material containing a silicate and a metal element.

本発明の一態様に係る金属成分の分離方法は、
（１）ケイ酸塩と金属元素とを含む処理材から前記金属元素に由来する金属成分を分離する方法であって、
アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の水酸化物の溶融アルカリと、前記処理材とを、加熱下で水蒸気を供給しながら反応させて反応生成物を得る反応工程と、
前記反応工程後の前記処理材と前記溶融アルカリとの反応生成物を水に溶解させて、得られた溶液中に前記金属元素を含有する沈殿物を生成させる第１沈殿工程と、
を有する金属成分の分離方法、に関する。 The method for separating metal components according to one aspect of the present invention is as follows.
(1) A method for separating a metal component derived from the metal element from a treatment material containing a silicate and a metal element.
A reaction step of reacting a molten alkali of a hydroxide of an alkali metal or an alkaline earth metal with the treated material while supplying steam under heating to obtain a reaction product.
A first precipitation step in which the reaction product of the treated material and the molten alkali after the reaction step is dissolved in water to form a precipitate containing the metal element in the obtained solution.
The present invention relates to a method for separating metal components having.

本発明によれば、ケイ酸塩と金属元素とを含む処理材から金属成分を効率よく分離することができる。 According to the present invention, a metal component can be efficiently separated from a treatment material containing a silicate and a metal element.

実施例１における操作手順を表すフロー図である。It is a flow chart which shows the operation procedure in Example 1. FIG. 実施例１における操作手順を表すフロー図である。It is a flow chart which shows the operation procedure in Example 1. FIG. 比較例１における操作手順を表すフロー図である。It is a flow chart which shows the operation procedure in the comparative example 1. FIG.

最初に本発明の実施形態を列記して説明する。
（１）本発明の一実施形態に係る金属成分の分離方法は、
ケイ酸塩と金属元素とを含む処理材から上記金属元素に由来する金属成分を分離する方法であって、
アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の水酸化物の溶融アルカリと、上記処理材とを、加熱下で水蒸気を供給しながら反応させて反応生成物を得る反応工程と、
上記反応工程後の上記処理材と上記溶融アルカリとの反応生成物を水に溶解させて、得られた溶液中に上記金属元素を含有する沈殿物を生成させる第１沈殿工程と、
を有する。
本実施形態に係る方法によれば、ケイ酸塩と金属元素とを含む処理材から金属成分を分離することができる。このとき、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の水酸化物の使用量を抑えることができる。そのため、上記金属成分を効率よく分離することができる。 First, embodiments of the present invention will be listed and described.
(1) The method for separating a metal component according to an embodiment of the present invention is
A method for separating a metal component derived from the above metal element from a treatment material containing a silicate and a metal element.
A reaction step of reacting a molten alkali of a hydroxide of an alkali metal or an alkaline earth metal with the above-mentioned treatment material while supplying steam under heating to obtain a reaction product.
The first precipitation step of dissolving the reaction product of the treatment material and the molten alkali after the reaction step in water to form a precipitate containing the metal element in the obtained solution.
Have.
According to the method according to the present embodiment, the metal component can be separated from the treated material containing a silicate and a metal element. At this time, the amount of hydroxide of alkali metal or alkaline earth metal used can be suppressed. Therefore, the metal component can be efficiently separated.

（２）上記反応工程においては、上記処理材と上記水酸化物とを加熱下で一定温度に保持しながら水蒸気を供給する、ことが好ましい。
上記（２）に記載の構成を採用することにより、より効果的に上記水酸化物の使用量を抑えることができる。 (2) In the reaction step, it is preferable to supply steam while keeping the treated material and the hydroxide at a constant temperature under heating.
By adopting the configuration described in (2) above, the amount of the hydroxide used can be suppressed more effectively.

（３）上記反応工程においては、水蒸気を他の気体との混合気体で導入することで供給する、ことが好ましい。
上記（３）に記載の構成を採用することにより、より効果的に上記水酸化物の使用量を抑えることができる。 (3) In the above reaction step, it is preferable to supply water vapor by introducing it as a mixed gas with another gas.
By adopting the configuration described in (3) above, the amount of the hydroxide used can be suppressed more effectively.

（４）上記反応工程においては、水蒸気を空気、酸素、窒素又はアルゴンとの混合気体で導入することで供給する、ことが好ましい。
上記（４）に記載の構成を採用することにより、効果的に上記水酸化物の使用量を抑えつつ、反応を更なる低コストに進行させることができる。 (4) In the above reaction step, it is preferable to supply water vapor by introducing it as a mixed gas with air, oxygen, nitrogen or argon.
By adopting the configuration described in (4) above, the reaction can proceed at a further low cost while effectively suppressing the amount of the hydroxide used.

（５）上記反応工程においては、３０〜１００℃の水中を通した空気、酸素、窒素又はアルゴンを導入することによって水蒸気を供給する、ことが好ましい。
上記（５）に記載の構成を採用することにより、上記水酸化物の使用量の抑制をより容易に行うことができる。 (5) In the above reaction step, it is preferable to supply water vapor by introducing air, oxygen, nitrogen or argon through water at 30 to 100 ° C.
By adopting the configuration described in (5) above, it is possible to more easily control the amount of the hydroxide used.

（６）上記反応工程において、供給する水蒸気の分圧は、０．０４〜１．０ａｔｍである、ことが好ましい。
上記（６）に記載の構成を採用することにより、溶融アルカリと処理材との反応を効率よく進行させることができる。 (6) In the above reaction step, the partial pressure of the supplied steam is preferably 0.04 to 1.0 atm.
By adopting the configuration described in (6) above, the reaction between the molten alkali and the treatment material can proceed efficiently.

（７）上記第１沈殿工程において、上記処理材と上記溶融アルカリとの反応生成物中のケイ酸イオンの全部若しくは一部を、上記沈殿物を生成させた上記溶液の液体成分中に含有させることが好ましい。
上記（７）に記載の構成が採用された方法のように、第１沈殿工程において、ケイ酸イオンと金属元素とを分離することで、シリカゲルの発生を抑制することができる。 (7) In the first precipitation step, all or a part of the silicate ions in the reaction product of the treatment material and the molten alkali is contained in the liquid component of the solution in which the precipitate is generated. Is preferable.
By separating the silicate ion and the metal element in the first precipitation step as in the method in which the configuration described in (7) above is adopted, the generation of silica gel can be suppressed.

（８）上記処理材は、ケイ酸塩鉱石であることが好ましい。
上記（８）に記載の構成が採用された方法によれば、ケイ酸塩を多く含むケイ酸塩鉱石であっても効率よく金属成分を分離することができる。 (8) The treated material is preferably a silicate ore.
According to the method in which the configuration described in (8) above is adopted, the metal component can be efficiently separated even in a silicate ore containing a large amount of silicate.

（９）上記処理材は、ユーディアライト又はジルコンであることが好ましい。
上記（９）に記載の構成が採用された方法によれば、希土類元素を含有する難処理鉱であるユーディアライト及びジルコンから効率よく金属元素、特に希土類元素を分離して回収することができる。 (9) The treated material is preferably udialite or zircon.
According to the method in which the configuration described in (9) above is adopted, metal elements, particularly rare earth elements, can be efficiently separated and recovered from eudialite and zircon, which are difficult-to-treat ores containing rare earth elements. ..

（１０）上記アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の水酸化物は、ＮａＯＨ、ＫＯＨ又はＣａ(ＯＨ)_２であることが好ましい。
上記（１０）に記載の構成が採用された方法によれば、安価で入手し易い薬品によって処理材から金属成分を分離することができる。 (10) The hydroxide of the alkali metal or alkaline earth metal is preferably _{NaOH, KOH or Ca (OH) 2.}
According to the method in which the configuration described in (10) above is adopted, the metal component can be separated from the treatment material by an inexpensive and easily available chemical.

（１１）上記処理材に含まれる金属元素は、希土類元素であることが好ましい。
この場合、処理材から希土類元素を効率よく分離することができる。 (11) The metal element contained in the treated material is preferably a rare earth element.
In this case, the rare earth element can be efficiently separated from the treated material.

（１２）上記処理材に含まれる金属元素は、Ｍｎ、Ｚｒ、又はＭｎとＺｒとの組み合わせであることが好ましい。
上記（１２）に記載の構成が採用された方法によれば、例えば、処理材として鉱石を用いた場合に、鉱石中に含まれるレアメタルの一部も分離することができる。 (12) The metal element contained in the treated material is preferably Mn, Zr, or a combination of Mn and Zr.
According to the method in which the configuration described in (12) above is adopted, for example, when an ore is used as a treatment material, a part of rare metals contained in the ore can also be separated.

（１３）上記反応工程において、上記溶融アルカリ及び上記処理材の加熱温度は、１００℃以上、６００℃以下であることが好ましい。
上記（１３）に記載の構成が採用された方法のように、溶融アルカリ及び処理材の加熱温度を制御することで、ケイ酸塩と金属元素との反応性を向上させることができる。また、ケイ酸塩の反応性が増すことにより、最終的にＳｉ成分と金属成分との分離性を高めることができる。なお、本明細書において、「Ｓｉ成分」の語の概念には、Ｓｉ単体及びＳｉ元素を含む物質が包含される。また、「金属成分」の語の概念には、処理材中の金属元素単体及び金属元素を含む物質が包含される。 (13) In the reaction step, the heating temperatures of the molten alkali and the treatment material are preferably 100 ° C. or higher and 600 ° C. or lower.
By controlling the heating temperature of the molten alkali and the treatment material as in the method in which the configuration described in (13) above is adopted, the reactivity between the silicate and the metal element can be improved. Further, by increasing the reactivity of the silicate, the separability between the Si component and the metal component can be finally improved. In addition, in this specification, the concept of the term "Si component" includes a substance containing Si simple substance and Si element. In addition, the concept of the term "metal component" includes a simple substance of a metal element and a substance containing the metal element in the treated material.

（１４）上記反応工程において、上記溶融アルカリの量は、質量基準で、上記処理材に対して、０．１倍以上、１０倍以下であることが好ましい。
上記（１４）に記載の構成が採用された方法のように、溶融アルカリの量を調整することで、ケイ酸塩と金属元素の反応性を向上させることができる。また、ケイ酸塩の反応性が増すことにより、最終的にＳｉ成分と金属成分との分離性を高めることができる。 (14) In the reaction step, the amount of the molten alkali is preferably 0.1 times or more and 10 times or less with respect to the treated material on a mass basis.
By adjusting the amount of molten alkali as in the method in which the configuration described in (14) above is adopted, the reactivity between the silicate and the metal element can be improved. Further, by increasing the reactivity of the silicate, the separability between the Si component and the metal component can be finally improved.

（１５）上記第１沈殿工程の後に、
上記第１沈殿工程で得られた上記沈殿物に含まれる金属元素を酸に浸出させることによって上記沈殿物から上記金属元素を分離する酸浸出工程、
を有することが好ましい。
上記（１５）に記載の構成が採用された方法によれば、Ｓｉ成分の比率を減らした沈殿物から金属成分を効果的に浸出させて分離することができる。 (15) After the first precipitation step,
An acid leaching step of separating the metal element from the precipitate by leaching the metal element contained in the precipitate obtained in the first precipitation step into an acid.
It is preferable to have.
According to the method in which the configuration described in (15) above is adopted, the metal component can be effectively leached and separated from the precipitate in which the ratio of the Si component is reduced.

（１６）上記第１沈殿工程の後に、
上記第１沈殿工程で得られた上記沈殿物を焙焼する焙焼工程、及び
上記焙焼工程後の沈殿物に含まれる金属元素を酸に浸出させることによって上記沈殿物から上記金属元素を分離する酸浸出工程
を有することが好ましい。
上記（１６）に記載の構成が採用された方法によれば、沈殿物を焙焼することにより、当該沈殿物中のＳｉ成分をシリコン酸化物として安定化させることができる。したがって、焙焼工程後に行なわれる酸浸出工程でＳｉ成分が酸に浸出されにくくなる。そのため、上記（１６）に記載の構成が採用された方法によれば、酸浸出工程における金属元素、特に希土類元素の浸出効率を向上させることができる。 (16) After the first precipitation step,
The metal element is separated from the precipitate by leaching the metal element contained in the precipitate obtained in the first precipitation step into an acid in the roasting step of roasting the precipitate and the precipitate after the roasting step. It is preferable to have an acid leaching step.
According to the method in which the configuration described in (16) above is adopted, the Si component in the precipitate can be stabilized as a silicon oxide by roasting the precipitate. Therefore, the Si component is less likely to be leached into the acid in the acid leaching step performed after the roasting step. Therefore, according to the method in which the configuration described in (16) above is adopted, the leaching efficiency of metal elements, particularly rare earth elements, in the acid leaching step can be improved.

（１７）上記酸として塩酸溶液を用いることが好ましい。
上記（１７）に記載の構成が採用された方法によれば、Ｓｉ成分の比率を減らした沈殿物から、より効率よく金属成分を浸出させて分離することができる。 (17) It is preferable to use a hydrochloric acid solution as the acid.
According to the method in which the configuration described in (17) above is adopted, the metal component can be more efficiently leached and separated from the precipitate in which the ratio of the Si component is reduced.

（１８）上記酸浸出工程の後に、
上記酸浸出工程で得られた酸浸出液に含まれる金属元素を、溶媒抽出によって上記酸浸出液から分離して上記金属元素を含む溶媒抽出液を得る第１溶媒抽出工程、
を有することが好ましい。
上記（１８）に記載の構成が採用された方法によれば、沈殿物から浸出した金属元素を含む酸浸出液から、溶媒抽出という一般的な手法で効率的に対象の金属成分を分離することができる。 (18) After the acid leaching step,
The first solvent extraction step, in which the metal element contained in the acid leachate obtained in the acid leaching step is separated from the acid leachate by solvent extraction to obtain a solvent extract containing the metal element.
It is preferable to have.
According to the method in which the configuration described in (18) above is adopted, the target metal component can be efficiently separated from the acid leachate containing the metal element leached from the precipitate by a general method of solvent extraction. can.

（１９）上記第１溶媒抽出工程の後に、
上記第１溶媒抽出工程で得られた溶媒抽出液から上記金属元素を水溶液中に逆抽出して得た逆抽出液と沈殿剤とを混合して上記金属元素を含有する沈殿物を生成させる第２沈殿工程、及び
上記第２沈殿工程で得られた沈殿物を溶融塩に溶解させた後、溶融塩電解を行なうことにより、上記沈殿物に含まれる上記金属元素に由来する金属成分を電解採取する溶融塩電解工程、
を有することが好ましい。
上記（１９）に記載の構成が採用された方法によれば、得られる金属成分の純度を高めることができる。 (19) After the first solvent extraction step,
The back extract obtained by back-extracting the metal element into an aqueous solution from the solvent extract obtained in the first solvent extraction step is mixed with a precipitant to form a precipitate containing the metal element. 2 After dissolving the precipitate obtained in the second precipitation step and the second precipitation step in the molten salt, the molten salt electrolysis is performed to electrolytically collect the metal component derived from the metal element contained in the precipitate. Molten salt electrolytic process,
It is preferable to have.
According to the method in which the configuration described in (19) above is adopted, the purity of the obtained metal component can be increased.

（２０）上記酸浸出工程の後に、
上記酸浸出工程で得られた酸浸出液に含まれる金属元素を、イオン交換法によって上記酸浸出液から分離して上記金属元素を含む溶離液を得るイオン交換工程、
を有することが好ましい。
上記（２０）に記載の構成が採用された方法によれば、沈殿物から浸出した金属元素を含む酸浸出液から、イオン交換法という一般的な手法で効率的に対象金属を分離することができる。 (20) After the acid leaching step,
An ion exchange step of separating a metal element contained in the acid leachate obtained in the acid leaching step from the acid leachate by an ion exchange method to obtain an eluent containing the metal element.
It is preferable to have.
According to the method in which the configuration described in (20) above is adopted, the target metal can be efficiently separated from the acid leachate containing the metal element leached from the precipitate by a general method called an ion exchange method. ..

（２１）上記イオン交換工程後に、
上記溶離液に含まれる上記金属元素を、溶媒抽出によって上記溶離液から分離して上記金属元素を含む溶媒抽出液を得る第２溶媒抽出工程、
を有することが好ましい。
上記（２１）に記載の構成が採用された方法によれば、上記溶離液から、溶媒抽出という一般的な手法で効率的に対象の金属成分を分離することができる。 (21) After the ion exchange step,
A second solvent extraction step of separating the metal element contained in the eluent from the eluent by solvent extraction to obtain a solvent extract containing the metal element.
It is preferable to have.
According to the method in which the configuration described in (21) above is adopted, the metal component of interest can be efficiently separated from the eluent by a general method of solvent extraction.

（２２）上記第２溶媒抽出工程の後に、
上記第２溶媒抽出工程で得られた溶媒抽出液から上記金属元素を水溶液中に逆抽出して得た逆抽出液と沈殿剤とを混合して上記金属元素を含有する沈殿物を生成させる第３沈殿工程、及び
上記第３沈殿工程で得られた沈殿物を溶融塩に溶解させた後、溶融塩電解を行なうことにより、上記溶媒抽出液に含まれる金属元素に由来する金属成分を電解採取する溶融塩電解工程、
を有することが好ましい。
上記（２２）に記載の構成が採用された方法によれば、得られる金属成分の純度を高めることができる。 (22) After the second solvent extraction step,
The back extract obtained by back-extracting the metal element into an aqueous solution from the solvent extract obtained in the second solvent extraction step is mixed with a precipitant to form a precipitate containing the metal element. After dissolving the precipitate obtained in the 3 precipitation step and the 3rd precipitation step in the molten salt, the molten salt electrolysis is performed to electrolytically collect the metal component derived from the metal element contained in the solvent extract. Molten salt electrolysis process,
It is preferable to have.
According to the method in which the configuration described in (22) above is adopted, the purity of the obtained metal component can be increased.

（２３）上記第１沈殿工程の後に、
上記第１沈殿工程において、上記溶液から上記沈殿物を分離した後の上澄み液から二酸化ケイ素を生成する二酸化ケイ素生成工程、
を有することが好ましい。
上記（２３）に記載の構成が採用された方法によれば、処理材から分離したＳｉ成分を、有効に利用することが可能な二酸化ケイ素として回収することができる。 (23) After the first precipitation step,
In the first precipitation step, a silicon dioxide producing step of producing silicon dioxide from the supernatant after separating the precipitate from the solution,
It is preferable to have.
According to the method in which the configuration described in (23) above is adopted, the Si component separated from the treated material can be recovered as silicon dioxide that can be effectively used.

（２４）上記反応工程として、上記水酸化物としてのＮａＯＨと、上記処理材としてのユーディアライトとを、加熱下で水蒸気を供給しながら反応させて反応生成物を得る工程を行い、
上記金属成分として希土類金属を処理材から分離することが好ましい。
上記（２４）に記載の構成が採用された方法によれば、希土類元素を含有する難処理鉱であるユーディアライトから効率よく希土類金属を分離して回収することができる。 (24) As the reaction step, a step of reacting NaOH as the hydroxide and Eudialite as the treatment material while supplying steam under heating is performed to obtain a reaction product.
It is preferable to separate the rare earth metal from the treated material as the metal component.
According to the method in which the configuration described in (24) above is adopted, the rare earth metal can be efficiently separated and recovered from Eudialite, which is a difficult-to-treat ore containing a rare earth element.

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の一実施形態に係る金属成分の分離方法（以下、単に、「本実施形態に係る方法」ともいう）の具体例を以下に説明する。なお、本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 [Details of Embodiments of the present invention]
Specific examples of the method for separating metal components according to an embodiment of the present invention (hereinafter, also simply referred to as “method according to the present embodiment”) will be described below. It should be noted that the present invention is not limited to these examples, and is indicated by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

本実施形態に係る方法は、ケイ酸塩と金属元素とを含む処理材から上記金属元素に由来する金属成分を分離する方法である。本実施形態に係る方法は、少なくとも、反応工程及び第１沈殿工程を有する方法である。以下に、各工程について詳述する。 The method according to the present embodiment is a method for separating a metal component derived from the metal element from a treated material containing a silicate and a metal element. The method according to this embodiment is a method having at least a reaction step and a first precipitation step. Each step will be described in detail below.

−反応工程−
この工程は、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の水酸化物の溶融アルカリと、上記処理材とを反応させて反応生成物を得る反応工程である。
この反応工程では、上記溶融アルカリと上記処理材とを加熱下で水蒸気を供給しながら反応させる。 -Reaction process-
This step is a reaction step of reacting a molten alkali of a hydroxide of an alkali metal or an alkaline earth metal with the above-mentioned treatment material to obtain a reaction product.
In this reaction step, the molten alkali and the treated material are reacted while supplying steam under heating.

（処理材）
処理材は、ケイ酸塩と金属元素とを含むのであれば、特に限定されない。処理材としては、例えば、鉱石、不要になった家電製品及び工業製品等が挙げられるが、特に限定されない。処理材がケイ酸塩を多く含み、当該ケイ酸塩の内部に金属元素が取り込まれた状態である場合、当該処理材は、従来の方法では金属元素を分離することが非常に困難であった。これに対し、本実施形態に係る方法によれば、かかる処理材から金属元素を容易に効率よく分離することができる。 (Treatment material)
The treatment material is not particularly limited as long as it contains a silicate and a metal element. Examples of the treatment material include ores, household appliances and industrial products that are no longer needed, but are not particularly limited. When the treated material contains a large amount of silicate and the metal element is incorporated into the silicate, it is very difficult for the treated material to separate the metal element by the conventional method. .. On the other hand, according to the method according to the present embodiment, the metal element can be easily and efficiently separated from the treated material.

処理材におけるケイ酸塩の含有率は、特に限定されない。処理材がケイ酸塩中に金属元素が取り込まれていて従来の方法では金属元素を分離できないような処理材である場合、本発明の実施形態に係る金属成分の分離方法の効果がより高く発揮される。処理材におけるケイ酸塩の含有率は、例えば、３０質量％以上であることが好ましい。処理材におけるケイ酸塩の含有率が高いほど、本実施形態に係る方法は有効である。
なお、本実施形態に係る方法においては、ケイ酸塩の概念には、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）も含まれるものとする。 The content of silicate in the treated material is not particularly limited. When the treated material is a treated material in which the metal element is incorporated into the silicate and the metal element cannot be separated by the conventional method, the effect of the method for separating the metal component according to the embodiment of the present invention is more exerted. Will be done. The content of silicate in the treated material is preferably, for example, 30% by mass or more. The higher the content of silicate in the treated material, the more effective the method according to this embodiment.
In the method according to the present embodiment, the concept of silicate also includes _{silicon dioxide (SiO 2).}

処理材における金属元素の含有率は、特に限定されない。処理材における金属元素の含有率は、高いほど望ましい。処理材における金属元素の含有率は、例えば、５質量％以上であることが好ましい。
また、処理材に含まれる金属元素の種類は、特に限定されない。金属元素は、典型元素金属又は遷移元素金属に含まれるものであればよい。金属元素は、例えば、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ネオジム（Ｎｄ）、プラセオジム（Ｐｒ）、テルビウム（Ｔｂ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類元素；マンガン（Ｍｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、カルシウム（Ｃａ）、鉄（Ｆｅ）、タンタル（Ｔａ）等が挙げられるが、特に限定されない。金属元素のなかでは、希土類元素、マンガン、ジルコニウム、マンガンとジルコニウムとの組み合わせであることが好ましい。本実施形態に係る方法によれば、処理材から特に効率よく分離することができるからである。 The content of metal elements in the treated material is not particularly limited. The higher the content of metal elements in the treated material, the more desirable it is. The content of the metal element in the treated material is preferably, for example, 5% by mass or more.
The type of metal element contained in the treated material is not particularly limited. The metal element may be any one contained in the main group element metal or the transition element metal. The metal element is, for example, a rare earth element such as dysprosium (Dy), neodymium (Nd), praseodymium (Pr), terbium (Tb), europium (Eu), ytterbium (Yb); manganese (Mn), zirconium (Zr), Calcium (Ca), iron (Fe), tantalum (Ta) and the like can be mentioned, but are not particularly limited. Among the metal elements, rare earth elements, manganese, zirconium, and a combination of manganese and zirconium are preferable. This is because according to the method according to the present embodiment, it can be separated from the treated material particularly efficiently.

処理材が鉱石である場合、処理材は、例えば、ケイ酸塩鉱石であることが好ましい。アルカリ岩関連鉱床の構成鉱石の中では、重希土類を比較的多く含有し、世界的に埋蔵量が多いケイ酸塩鉱石を処理材として用いることにより、重希土類の元素を効率よく分離することができる。ケイ酸塩鉱石としては、例えば、ユーディアライト、ジルコン、エルピダイト、モサンドライト等が挙げられるが、特に限定されない。ケイ酸塩鉱石のなかでは、希土類元素を含有する難処理鉱であるユーディアライト又はジルコンを用いた場合、効率よく金属元素、特に希土類元素を分離して回収することができる。
また、処理材が工業製品等である場合、上記処理材としては、例えば、ガラス、ガラス製光ファイバー、触媒、研磨剤等が挙げられるが、特に限定されない。 When the treated material is an ore, the treated material is preferably, for example, a silicate ore. Among the constituent ores of alkaline rock-related deposits, silicate ores, which contain a relatively large amount of heavy rare earths and have a large reserve in the world, can be used as a treatment material to efficiently separate the elements of heavy rare earths. can. Examples of the silicate ore include, but are not limited to, eudialite, zircon, elpidite, mosandrite and the like. Among the silicate ores, when udialite or zircon, which is a difficult-to-treat ore containing a rare earth element, is used, the metal element, particularly the rare earth element, can be efficiently separated and recovered.
When the treated material is an industrial product or the like, the treated material includes, for example, glass, a glass optical fiber, a catalyst, an abrasive, and the like, but is not particularly limited.

（溶融アルカリ）
溶融アルカリは、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の水酸化物を加熱して溶融させたものである。
アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の水酸化物としては、例えば、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）などのアルカリ金属の水酸化物及びカルシウム（Ｃａ）などのアルカリ土類金属の水酸化物が挙げられるが、特に限定されない。アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の水酸化物は、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）又は水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）であることが好ましい。一般的に、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化カルシウムは、安価で、入手しやすいことから、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム又は水酸化カルシウムを用いることにより、金属成分の分離のコストを低減させることができる。また、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム又は水酸化カルシウムを用いることにより、処理材から金属成分を効率よく分離することができる。特に好ましくは水酸化ナトリウムである。アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の水酸化物は、単独で用いてもよく、２種類以上を混合して用いてもよい。 (Melted alkali)
The molten alkali is obtained by heating and melting a hydroxide of an alkali metal or an alkaline earth metal.
Examples of the alkali metal or alkaline earth metal hydroxide include alkali metal hydroxides such as lithium (Li), sodium (Na), and potassium (K), and alkaline earth metals such as calcium (Ca). Hydroxides can be mentioned, but are not particularly limited. The hydroxide of the alkali metal or alkaline earth metal is preferably, for example, sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH) or calcium hydroxide (Ca (OH) ₂ ). In general, sodium hydroxide, potassium hydroxide and calcium hydroxide are inexpensive and easily available. Therefore, by using sodium hydroxide, potassium hydroxide or calcium hydroxide, the cost of separating metal components can be reduced. Can be made to. Further, by using sodium hydroxide, potassium hydroxide or calcium hydroxide, the metal component can be efficiently separated from the treated material. Particularly preferred is sodium hydroxide. The alkali metal or alkaline earth metal hydroxide may be used alone or in combination of two or more.

（溶融アルカリと処理材との反応）
溶融アルカリと処理材との反応は、加熱下で水蒸気を供給しながら行う。
水蒸気を供給しながら、溶融アルカリと処理材との反応を進行させる場合、反応系における水蒸気の分圧を高めることができ、水蒸気の分圧を高めることにより、一定量の溶融アルカリで反応するケイ酸塩の量を増加させることができる。そのため、反応に使用する水酸化物の量を抑えることができ、結果的に、金属成分の分離を低コストで行うことができる。
この理由については下記のように推測している。 (Reaction between molten alkali and treated material)
The reaction between the molten alkali and the treatment material is carried out while supplying steam under heating.
When the reaction between the molten alkali and the treatment material is allowed to proceed while supplying water vapor, the partial pressure of water vapor in the reaction system can be increased, and by increasing the partial pressure of water vapor, the silicate that reacts with a certain amount of molten alkali The amount of acid salt can be increased. Therefore, the amount of hydroxide used in the reaction can be suppressed, and as a result, the metal component can be separated at low cost.
The reason for this is speculated as follows.

以下、上記水酸化物がＮａＯＨで、上記ケイ酸塩がＳｉＯ_２である場合を例にして、上記理由を説明する。
ＮａＯＨとＳｉＯ_２との反応は次のような逐次反応（（ａ１）〜（ａ３））で進むと考えられる。
２ＮａＯＨ＋ＳｉＯ_２⇒（Ｎａ_２Ｏ）ＳｉＯ_２＋Ｈ_２Ｏ・・・（ａ１）
ＮａＯＨ＋（Ｎａ_２Ｏ)ＳｉＯ_２⇒（Ｎａ_２Ｏ)_１．５ＳｉＯ_２＋１／２Ｈ_２Ｏ・・・(ａ２)
ＮａＯＨ＋（Ｎａ_２Ｏ)_１．５ＳｉＯ_２⇒（Ｎａ_２Ｏ)_２ＳｉＯ_２＋１／２Ｈ_２Ｏ・・・(ａ３)
ここで、各反応におけるギブスの自由エネルギーの変化（ΔＧ）は、それぞれ
（ａ１）：ΔＧ＝−１２７ｋＪ／ｍｏｌ
（ａ２）：ΔＧ＝３ｋＪ／ｍｏｌ
（ａ１）：ΔＧ＝−２４ｋＪ／ｍｏｌ
である。
各反応のΔＧを比較すると、反応（ａ１）におけるΔＧは比較的大きな負の値であり、Ｈ_２Ｏの活量を上げてもあまり大きな影響を及ぼさないと考えられる。一方、反応（ａ２）におけるΔＧは正の小さい値であり、反応（ａ３）におけるΔＧは負ではあるが比較的小さい値であることから、Ｈ_２Ｏの活量が大きい環境下ではこれらの反応の進行が阻害されると考えられる。
そのため、水蒸気の分圧を高めた環境下、即ちＨ_２Ｏの活量が大きい環境下では、上記の逐次反応は、第１段階目の反応(ａ１)で反応が留められる割合が大きくなると考えられる。言い換えると、ＮａＯＨとＳｉＯ_２との反応において、ＳｉＯ_２と反応するＮａＯＨの物質量が２倍までで留められる比率が高くなり、結果的に反応で消費されるＮａＯＨ量が抑えられると考えられる。
このことを、反応系における水蒸気の分圧を高めることにより、反応に使用する水酸化物の量を抑えることができる理由として推測している。 Hereinafter, the reason will be described by taking the case where the hydroxide is NaOH and the silicate is SiO _{2 as an example.}
It is considered that the reaction between NaOH and SiO ₂ proceeds by the following sequential reactions ((a1) to (a3)).
2 NaOH + SiO ₂ ⇒ (Na ₂ O) SiO ₂ + H ₂ O ... (a1)
NaOH + (Na ₂ O) SiO ₂ ⇒ (Na ₂ O) _1.5 SiO ₂ + 1 / 2H ₂ O ... (a2)
NaOH + (Na ₂ O) _1.5 SiO ₂ ⇒ (Na ₂ O) ₂ SiO ₂ + 1 / 2H ₂ O ... (a3)
Here, the change in Gibbs free energy (ΔG) in each reaction is (a1): ΔG = -127 kJ / mol.
(A2): ΔG = 3kJ / mol
(A1): ΔG = -24kJ / mol
Is.
Comparing the .DELTA.G of each reaction, .DELTA.G in the reaction (a1) is a relatively large negative value, is considered not significantly affect much even by increasing the activity of H 2 _O. On the other hand, .DELTA.G in the reaction (a2) is a positive small value, the reaction since .DELTA.G is some negative a relatively small value in (a3), these reactions are in an environment activity of the large H 2 _O It is thought that the progress of
Therefore, an environment with increased partial pressure of water vapor, i.e. in an environment activity of the large H _{2 O,} successively the above reaction, consider the ratio of the reaction is fastened in the reaction of the first stage (a1) is large Be done. In other words, in the reaction between _{NaOH and SiO 2,} _{it is considered that the ratio of the amount of substance of NaOH reacting with SiO 2} is kept up to twice, and as a result, the amount of NaOH consumed in the reaction is suppressed.
This is presumed as the reason why the amount of hydroxide used in the reaction can be suppressed by increasing the partial pressure of water vapor in the reaction system.

本反応工程において、反応系に供給する水蒸気の分圧は、０．０４〜１．０ａｔｍが好ましい。上記分圧が０．０４ａｔｍ未満では、水蒸気の供給量が不充分となり、溶融アルカリと処理材との反応が効率よく進行しないことがある。一方、水蒸気の分圧は１．０ａｔｍでも構わない。従って、溶融アルカリと処理材との反応系には、気体として水蒸気のみが供給されても構わない。
上記水蒸気の分圧のより好ましい下限は０．１２ａｔｍであり、更に好ましい下限は０．３ａｔｍである。上記水蒸気の分圧を高めることにより、反応系におけるＨ_２Ｏの活量を大きくすることができるため、上記水酸化物の使用量を抑えることができる。 In this reaction step, the partial pressure of water vapor supplied to the reaction system is preferably 0.04 to 1.0 atm. If the partial pressure is less than 0.04 atm, the amount of water vapor supplied may be insufficient, and the reaction between the molten alkali and the treatment material may not proceed efficiently. On the other hand, the partial pressure of water vapor may be 1.0 atm. Therefore, only water vapor may be supplied as a gas to the reaction system of the molten alkali and the treatment material.
The more preferable lower limit of the partial pressure of water vapor is 0.12 atm, and the more preferable lower limit is 0.3 atm. By increasing the partial pressure of the steam, it is possible to increase the activity of H _{2 O} in the reaction system, it is possible to suppress the amount of the hydroxide.

本反応工程では、上記処理材と上記水酸化物（溶融アルカリ）とを加熱下で一定温度に保持しながら、これらに水蒸気を供給し、上記処理材と上記溶融アルカリとの反応を進行させることが好ましい。
加熱下で一定温度に保持しながら反応を進行させることにより、処理材と溶融アルカリとの逐次反応を安定化させ、水酸化物の使用量を抑制することができる。
従って、上記処理材と上記水酸化物とを加熱する温度、及び、加熱後、両者を保持する温度は、いずれも１００℃以上、６００℃以下であることが好ましい。上記処理材と上記溶融アルカリを反応させる際に保持する温度が１００℃以上である場合、上記溶融アルカリの粘性が小さくなり、上記処理材との反応性が高くなる。一方、上記温度が６００℃以下である場合、反応を進めやすくしつつ、エネルギーコスト的に不利になることを抑制することができる。上記温度は、反応を進めやすくしつつ、エネルギーコスト的に不利になることをさらに抑制する観点から、３００℃以上、６００℃以下であることがより好ましく、３５０℃以上、５００℃以下であることがさらに好ましい。 In this reaction step, water vapor is supplied to the treated material and the hydroxide (molten alkali) while maintaining the temperature at a constant temperature under heating to allow the reaction between the treated material and the molten alkali to proceed. Is preferable.
By advancing the reaction while maintaining a constant temperature under heating, the sequential reaction between the treated material and the molten alkali can be stabilized and the amount of hydroxide used can be suppressed.
Therefore, the temperature at which the treated material and the hydroxide are heated and the temperature at which both are held after heating are preferably 100 ° C. or higher and 600 ° C. or lower. When the temperature held when the treated material and the molten alkali are reacted is 100 ° C. or higher, the viscosity of the molten alkali becomes small and the reactivity with the treated material becomes high. On the other hand, when the temperature is 600 ° C. or lower, it is possible to facilitate the reaction and suppress the disadvantage in terms of energy cost. The above temperature is more preferably 300 ° C. or higher and 600 ° C. or lower, and more preferably 350 ° C. or higher and 500 ° C. or lower, from the viewpoint of further suppressing disadvantageous energy cost while facilitating the reaction. Is even more preferable.

本反応工程において、水蒸気は、水蒸気と他の気体との混合気体を導入することによって供給することが好ましい。水蒸気を確実に、かつ効率よく反応系に供給することができる。
上記他の気体は、溶融アルカリと処理材との反応に影響を及ぼすものでなければ特に限定されないが、空気、酸素、窒素又はアルゴンが好ましい。これらの気体は、安価で入手することができ、安全性が高く、かつ取り扱いも容易だからである。アルゴン以外の不活性ガスを用いても良い。 In this reaction step, water vapor is preferably supplied by introducing a mixed gas of water vapor and another gas. Water vapor can be reliably and efficiently supplied to the reaction system.
The other gas is not particularly limited as long as it does not affect the reaction between the molten alkali and the treatment material, but air, oxygen, nitrogen or argon is preferable. This is because these gases can be obtained at low cost, are highly safe, and are easy to handle. An inert gas other than argon may be used.

本反応工程において、水蒸気は、３０〜１００℃の水中を通した空気、酸素、窒素又はアルゴンを導入することによって水蒸気を供給することが好ましい。水蒸気の供給を安価で、かつ特に容易に行うことができるからである。
上述した空気、酸素、窒素又はアルゴンを通す水の温度は、５０℃以上であることがより好ましく、７０℃以上であることが好ましい。上記水の温度を高くすることによって、上記水蒸気の分圧を高めることができる。
例えば、８０℃の水にアルゴンを反応系に導入することによって、水蒸気を供給した場合には、水蒸気の分圧を約０．４７ａｔｍとすることができる。 In this reaction step, it is preferable that the water vapor is supplied by introducing air, oxygen, nitrogen or argon which has passed through water at 30 to 100 ° C. This is because the supply of water vapor is inexpensive and particularly easy.
The temperature of the water through which air, oxygen, nitrogen or argon is passed is more preferably 50 ° C. or higher, and more preferably 70 ° C. or higher. By raising the temperature of the water, the partial pressure of the water vapor can be increased.
For example, when water vapor is supplied by introducing argon into the reaction system in water at 80 ° C., the partial pressure of the water vapor can be set to about 0.47 atm.

本反応工程において、溶融アルカリの量は、処理材に対して、質量基準で、０．１倍以上、１０倍以下であることが好ましい。溶融アルカリの量が、処理材に対して、質量基準で０．１倍以上である場合、処理材中に含まれるケイ酸塩と溶融アルカリとを一定程度反応させることができる。また、溶融アルカリの量が、処理材に対して、質量基準で１０倍以下である場合、エネルギーコスト及び反応に使う水酸化物量の増加を抑制することができる。処理材中に含まれるケイ酸塩と溶融アルカリとを一定程度反応させ、かつエネルギーコスト及び反応に使う水酸化物量の増加を抑制する観点から、処理材に対する溶融アルカリの量は、０．５倍以上、５倍以下であることがより好ましく、１倍以上、３倍以下であることが更に好ましい。 In this reaction step, the amount of molten alkali is preferably 0.1 times or more and 10 times or less based on the mass of the treated material. When the amount of molten alkali is 0.1 times or more based on the mass of the treated material, the silicate contained in the treated material and the molten alkali can be reacted to a certain extent. Further, when the amount of molten alkali is 10 times or less based on the mass of the treated material, it is possible to suppress an increase in energy cost and the amount of hydroxide used for the reaction. From the viewpoint of reacting the silicate contained in the treated material with the molten alkali to a certain extent and suppressing an increase in energy cost and the amount of hydroxide used in the reaction, the amount of the molten alkali with respect to the treated material is 0.5 times. It is more preferably 5 times or more, and further preferably 1 time or more and 3 times or less.

本反応工程において、水蒸気の供給は一定時間継続して行うことが好ましい。上記水蒸気の供給時間は、溶融アルカリと処理材との量比にもよるため一概には言えないが、充分に反応を進行させる観点から、１０分〜１０時間が好ましい。
また、本反応工程では、水蒸気の供給を停止した後、溶融アルカリと処理材とを加熱した状態で保持してもよい。水蒸気の供給を停止してから直ぐに後述する第１沈殿工程を行なってもよいが、その後、加熱下で一定時間保持することで、溶融アルカリと処理材とをさらに充分に反応させることができる。 In this reaction step, it is preferable to continuously supply water vapor for a certain period of time. The supply time of the steam cannot be unequivocally determined because it depends on the amount ratio of the molten alkali and the treatment material, but from the viewpoint of sufficiently advancing the reaction, 10 minutes to 10 hours is preferable.
Further, in this reaction step, after stopping the supply of water vapor, the molten alkali and the treatment material may be kept in a heated state. The first precipitation step, which will be described later, may be performed immediately after the supply of water vapor is stopped, but after that, by holding the molten alkali for a certain period of time under heating, the molten alkali and the treated material can be more sufficiently reacted.

−第１沈殿工程−
この工程は、上記反応工程後の上記処理材と上記溶融アルカリとの反応生成物を水に溶解させて、得られた溶液中に上記金属元素を含有する沈殿物を生成させる工程である。
ケイ酸塩及び金属元素がイオン化して溶解している反応生成物と、水とを混合して溶解させることにより、反応生成物中に溶解していたケイ酸イオンと金属元素のイオンとを分離することができる。すなわち、ケイ酸イオンは、水に溶解する傾向があるのに対し、金属元素イオンは、水酸化物等を生成して固形物となり沈殿する。この固形物をろ過等により水溶液と分離することで、ろ過工程の効率を下げるような多量のシリカゲルを生成させることなく、処理材に含まれていたＳｉ成分と金属成分とを分離することができる。 -First precipitation step-
This step is a step of dissolving the reaction product of the treated material and the molten alkali after the reaction step in water to form a precipitate containing the metal element in the obtained solution.
By mixing and dissolving the reaction product in which silicate and metal elements are ionized and dissolved, and water, the silicate ions and metal element ions dissolved in the reaction product are separated. can do. That is, silicate ions tend to dissolve in water, whereas metal element ions generate hydroxides and the like to form solids and precipitate. By separating this solid substance from the aqueous solution by filtration or the like, the Si component and the metal component contained in the treated material can be separated without generating a large amount of silica gel that lowers the efficiency of the filtration process. ..

第１沈殿工程においては、上記反応生成物と水との混合比を調整することで、金属成分とＳｉ成分の分離比を高めることができる。これにより、上記反応生成物中に溶解していたケイ酸イオンの全部若しくは一部を、上澄み液、すなわち、沈殿物を生成させた後の溶液の液体成分中に含有させることができる。上記反応生成物に混合する水の量が少なすぎると溶解が十分進行せず、逆に上記反応生成物に混合する水の量が多過ぎると処理液の量が増えすぎるため、非効率である。このため、反応生成物に混合する水の量は、上記反応生成物に対し、質量基準で、１倍以上、１００倍以下であることが好ましく、２倍以上、５０倍以下であることがさらに好ましい。なお、後述の実施例では、反応工程後の処理材と溶融アルカリとの反応生成物に混合する水の量は、上記反応生成物に対し、質量基準で、２．５倍以上、６．２５倍以下として実施した。 In the first precipitation step, the separation ratio of the metal component and the Si component can be increased by adjusting the mixing ratio of the reaction product and water. Thereby, all or a part of the silicate ions dissolved in the reaction product can be contained in the supernatant liquid, that is, the liquid component of the solution after forming the precipitate. If the amount of water mixed with the reaction product is too small, the dissolution does not proceed sufficiently, and conversely, if the amount of water mixed with the reaction product is too large, the amount of the treatment liquid increases too much, which is inefficient. .. Therefore, the amount of water mixed with the reaction product is preferably 1 time or more and 100 times or less, and further 2 times or more and 50 times or less, based on the mass of the reaction product. preferable. In the examples described later, the amount of water mixed in the reaction product of the treated material and the molten alkali after the reaction step is 2.5 times or more, 6.25 times or more, based on the mass of the reaction product. It was carried out as less than double.

本実施形態に係る方法においては、第１沈殿工程後に、酸浸出工程を行なうことで、金属元素を含む沈殿物から金属成分を酸に浸出させて回収することができる。また、処理材に複数種類の金属元素が含まれていた場合には、酸中にそれらの複数種類の金属イオンが含まれているため、酸浸出工程に続けて溶媒抽出工程又はイオン交換工程を行なうことにより、所望の金属成分を分離して回収することができる。溶媒抽出工程及びイオン交換工程のどちらを行なうかは、分離して回収する対象の金属成分の種類に応じて適宜選択すればよい。
また、本実施形態に係る方法においては、第１沈殿工程後に、溶融塩電解工程を行なうことにより、金属元素を含む沈殿物から所望の金属成分を分離して回収することもできる。
第１沈殿工程後に、酸浸出工程と溶媒抽出工程又はイオン交換工程とを行なうか、あるいは第１沈殿工程後に、溶融塩電解工程を行なうかは、分離して回収する対象の金属成分に応じて適宜選択すればよい。 In the method according to the present embodiment, by performing an acid leaching step after the first precipitation step, a metal component can be leached into an acid from a precipitate containing a metal element and recovered. When the treated material contains a plurality of types of metal elements, the acid contains the plurality of types of metal ions. Therefore, the acid leaching step is followed by the solvent extraction step or the ion exchange step. By doing so, the desired metal component can be separated and recovered. Whether to perform the solvent extraction step or the ion exchange step may be appropriately selected according to the type of the metal component to be separated and recovered.
Further, in the method according to the present embodiment, a desired metal component can be separated and recovered from the precipitate containing a metal element by performing a molten salt electrolysis step after the first precipitation step.
Whether the acid leaching step and the solvent extraction step or the ion exchange step are performed after the first precipitation step, or the molten salt electrolysis step is performed after the first precipitation step depends on the metal component to be separated and recovered. It may be selected as appropriate.

−酸浸出工程−
この工程は、上記第１沈殿工程で得られた沈殿物に含まれる金属元素を酸に浸出させることによって上記沈殿物から上記金属元素を分離する工程である。かかる酸浸出工程を行なうことにより、Ｓｉ成分の比率が小さい沈殿物から金属成分を効果的に浸出させて分離することができる。
酸に沈殿物を浸すことで、沈殿物に含まれている金属成分が酸中に溶出する。これは、沈殿物が金属成分の水酸化物であるため、酸との中和反応により金属成分が溶出するためである。酸の種類は、特に限定されない。酸としては、例えば、塩酸溶液、硝酸溶液、硫酸溶液等の酸溶液が挙げられる。なお、酸溶液に用いられる溶媒は、通常、水である。これらのなかでは、塩酸溶液、硝酸溶液及び硫酸溶液が好ましく、塩酸溶液がより好ましい。Ｓｉ成分の比率が小さい沈殿物から、より効率よく金属成分を浸出させて分離することができるからである。 -Acid leaching process-
This step is a step of separating the metal element from the precipitate by leaching the metal element contained in the precipitate obtained in the first precipitation step into an acid. By performing such an acid leaching step, the metal component can be effectively leached and separated from the precipitate having a small ratio of the Si component.
By immersing the precipitate in the acid, the metal components contained in the precipitate elute into the acid. This is because the precipitate is a hydroxide of a metal component, so that the metal component is eluted by a neutralization reaction with an acid. The type of acid is not particularly limited. Examples of the acid include acid solutions such as hydrochloric acid solution, nitric acid solution, and sulfuric acid solution. The solvent used for the acid solution is usually water. Among these, a hydrochloric acid solution, a nitric acid solution and a sulfuric acid solution are preferable, and a hydrochloric acid solution is more preferable. This is because the metal component can be more efficiently leached and separated from the precipitate having a small ratio of the Si component.

酸浸出工程後には、得られる金属成分の純度をより高めるために、後述の第１溶媒抽出工程と第２沈殿工程と第１溶融塩電解工程とを含む一連の処理（処理手順Ａ）を行なってもよく、後述のイオン交換工程と第２溶媒抽出工程と第３沈殿工程と第２溶融塩電解工程とを含む一連の処理（処理手順Ｂ）を行なってもよい。 After the acid leaching step, in order to further increase the purity of the obtained metal component, a series of treatments (treatment procedure A) including the first solvent extraction step, the second precipitation step, and the first molten salt electrolysis step described later are performed. Alternatively, a series of treatments (treatment procedure B) including an ion exchange step, a second solvent extraction step, a third precipitation step, and a second molten salt electrolysis step described later may be performed.

処理手順Ａ
−第１溶媒抽出工程−
この工程は、上記酸浸出工程で得られた酸浸出液に含まれる金属元素を、溶媒抽出によって上記酸浸出液から分離して上記金属元素を含む溶媒抽出液を得る工程である。かかる第１溶媒抽出工程を行なう場合、酸浸出液から効率的に金属元素を分離することができる。
溶媒抽出による酸浸出液からの金属元素の分離方法は、特に限定されない。かかる方法として、公知の方法を用いることができる。例えば、金属元素がイオン化して存在している酸浸出液に、抽出剤を溶解させた有機溶液を添加すればよい。これにより、金属元素のイオンと抽出剤とによる錯体を形成させ、当該錯体として金属元素を有機溶液中に抽出して回収することができる。なお、抽出剤としては、例えば、２−エチルヘキシルホスホン酸２−エチルヘキシル（ＰＣ−８８Ａ）、ジ（２−エチルヘキシル）リン酸（Ｄ２ＥＨＰＡ）などが挙げられるが、特に限定されない。 Processing procedure A
-First solvent extraction step-
This step is a step of separating the metal element contained in the acid leaching solution obtained in the acid leaching step from the acid leaching solution by solvent extraction to obtain a solvent extract containing the metal element. When the first solvent extraction step is performed, the metal element can be efficiently separated from the acid leachate.
The method for separating the metal element from the acid leachate by solvent extraction is not particularly limited. As such a method, a known method can be used. For example, an organic solution in which an extractant is dissolved may be added to an acid leachate in which a metal element is ionized and exists. As a result, a complex of metal element ions and an extractant can be formed, and the metal element can be extracted and recovered as the complex in an organic solution. Examples of the extractant include 2-ethylhexyl 2-ethylhexylphosphonate (PC-88A) and di (2-ethylhexyl) phosphoric acid (D2EHPA), but are not particularly limited.

−第２沈殿工程−
この工程は、上記第１溶媒抽出工程で得られた溶媒抽出液から上記金属元素を水溶液中に逆抽出して得た逆抽出液と沈殿剤とを混合して上記金属元素を含有する沈殿物を生成させる工程である。沈殿剤としては、例えば、シュウ酸などのシュウ酸化合物などが挙げられるが、特に限定されない。 -Second precipitation step-
In this step, a precipitate containing the metal element is mixed with a back extract obtained by back-extracting the metal element from the solvent extract obtained in the first solvent extraction step into an aqueous solution and a precipitant. Is the process of generating. Examples of the precipitant include, but are not limited to, oxalic acid compounds such as oxalic acid.

第２沈殿工程においては、上記逆抽出液への沈殿剤の添加量（モル数）は、分離対象の金属成分の種類及び逆抽出液中の上記金属成分のモル数に応じて適宜決定することができる。詳しくは、逆抽出液中に存在する分離対象の金属成分と沈殿剤との反応で形成される沈殿物の化学量論比を考慮し、逆抽出液中の金属成分のモル数に対して、上記沈殿物の化学量論比となるような沈殿剤のモル数を当該沈殿剤の添加量の基準量として用いる。上記基準量に対して沈殿剤の添加量は、多いほど確実に沈殿するが、薬剤コストの増加を招く。一方、上記基準に対して沈殿剤の添加量は、少なすぎると沈殿形成が十分に進まない。そのため、これらを勘案して適切な量を選択できる。このような観点から、通常、沈殿剤の添加量は、添加される沈殿剤が逆抽出液中に含まれる分離対象の金属成分のすべてと過不足なく反応して沈殿物となる量を基準量として決定される。上記沈殿剤の添加量は、上記基準量の１倍以上１０倍以下の量であることが好ましく、１．１倍以上５倍以下の量であることがより好ましく、１．２倍以上２倍量以下の量であることがさらに好ましい。例えば、沈殿物が希土類金属のシュウ酸塩の場合、互いに過不足なく反応する希土類金属イオンとシュウ酸イオンとの比（希土類金属イオン／シュウ酸イオン）は、沈殿物〔ＲＥ₂（Ｃ₂Ｏ₄）₃；式中、ＲＥは希土類金属を示す〕の化学量論比の１／１．５となる。この系で希土類金属イオン１モルを含む逆抽出液の場合を例にすると、沈殿剤に由来するシュウ酸イオンの添加量は、１．５モル以上１５モル以下が好ましく、１．６５モル以上７．５モル以下がより好ましく、１．８モル以上３モル以下がさらに好ましい。この場合、沈殿剤は、シュウ酸の状態で添加してもよい。 In the second precipitation step, the amount (number of moles) of the precipitant added to the back extract is appropriately determined according to the type of the metal component to be separated and the number of moles of the metal component in the back extract. Can be done. Specifically, in consideration of the chemical quantity ratio of the precipitate formed by the reaction between the metal component to be separated and the precipitant existing in the back extract, the number of moles of the metal component in the back extract is increased. The number of moles of the precipitant, which is a chemical ratio of the precipitate, is used as a reference amount for the amount of the precipitant added. The larger the amount of the precipitant added with respect to the above-mentioned reference amount, the more surely the precipitate is precipitated, but the drug cost increases. On the other hand, if the amount of the precipitant added is too small with respect to the above standard, precipitation formation does not proceed sufficiently. Therefore, an appropriate amount can be selected in consideration of these factors. From this point of view, the amount of the precipitant to be added is usually based on the amount of the precipitant to be added that reacts with all the metal components to be separated contained in the back extract in just proportion to form a precipitate. Is determined as. The amount of the precipitant added is preferably 1 time or more and 10 times or less, more preferably 1.1 times or more and 5 times or less, and 1.2 times or more and 2 times the amount of the reference amount. It is more preferable that the amount is less than or equal to the amount. For example, when the precipitate is a rare earth metal oxalate, the ratio of the rare earth metal ion to the oxalate ion (rare earth metal ion / oxalate ion) that reacts with each other in just proportion is the precipitate [RE ₂ (C ₂ O). ₄ ) ₃ ; RE indicates a rare earth metal in the formula] is 1 / 1.5 of the oxalate ratio. Taking the case of a back extract containing 1 mol of rare earth metal ions as an example in this system, the amount of oxalate ion derived from the precipitant is preferably 1.5 mol or more and 15 mol or less, and 1.65 mol or more and 7 mol. It is more preferably 5.5 mol or less, and further preferably 1.8 mol or more and 3 mol or less. In this case, the precipitant may be added in the form of oxalic acid.

−第１溶融塩電解工程−
この工程は、上記第２沈殿工程で得られた沈殿物を溶融塩に溶解させた後、溶融塩電解を行なうことにより、上記沈殿物に含まれる上記金属元素を電解採取する工程である。
かかる溶融塩電解工程を行なうことにより、Ｓｉ成分の比率が小さい沈殿物から金属成分を効果的に抽出して分離することができる。なお、水溶液中での電解では、水素よりも卑な金属元素、特に希土類元素は、水溶液中に含まれるイオン、酸化物などを還元して金属として析出させることができない。しかし、第１溶融塩電解工程では、このような希土類金属などの金属元素に由来する金属イオン、当該金属元素に由来する酸化物などを、溶融塩中での電解によって還元して金属として析出させることができる。
溶融塩電解による沈殿物からの金属元素の分離方法は、上記で得られた金属元素を含む沈殿物を出発材料として用いる方法であれば、特に限定されない。かかる方法として、公知の方法を用いることができる。
例えば、金属元素を含む沈殿物を溶融塩に溶解させ、当該溶融塩中に一対の電極を配置した状態で電位を制御することにより金属元素を電極表面に析出させることができる。分離して回収する対象となる金属成分が希土類金属の場合に、溶融塩電解による回収が特に有効である。例えば、沈殿物中にＤｙ、Ｎｄ及びＰｒが含まれていたとしても、カソード電極の材料としてＮｉを用いて電位を制御することにより、Ｄｙイオンを選択的にＮｉと合金化させることができる。更に、Ｄｙが表面で合金化したＮｉをアノード電極の材料とし、カソード電極の材料としてグラファイト、Ｄｙ等を用いて溶融塩電解することにより、ＮｉとＤｙとの合金に含まれるＤｙを還元してカソード電極の表面に析出させることができる。これにより、高純度のＤｙ単体を回収することができる。 -First molten salt electrolysis process-
This step is a step of electrowinning the metal element contained in the precipitate by dissolving the precipitate obtained in the second precipitation step in a molten salt and then performing molten salt electrolysis.
By performing such a molten salt electrolysis step, the metal component can be effectively extracted and separated from the precipitate having a small ratio of the Si component. In electrolysis in an aqueous solution, metal elements that are lower than hydrogen, especially rare earth elements, cannot be precipitated as metals by reducing ions, oxides, etc. contained in the aqueous solution. However, in the first molten salt electrolysis step, metal ions derived from a metal element such as a rare earth metal, oxides derived from the metal element, and the like are reduced by electrolysis in the molten salt and precipitated as a metal. be able to.
The method for separating the metal element from the precipitate by molten salt electrolysis is not particularly limited as long as it is a method using the precipitate containing the metal element obtained above as a starting material. As such a method, a known method can be used.
For example, a metal element can be precipitated on the electrode surface by dissolving a precipitate containing a metal element in a molten salt and controlling the potential in a state where a pair of electrodes are arranged in the molten salt. When the metal component to be separated and recovered is a rare earth metal, recovery by molten salt electrolysis is particularly effective. For example, even if Dy, Nd and Pr are contained in the precipitate, Dy ions can be selectively alloyed with Ni by controlling the potential using Ni as the material of the cathode electrode. Further, Di contained in the alloy of Ni and Dy is reduced by performing molten salt electrolysis using Ni alloyed on the surface of Dy as the material of the anode electrode and graphite, Dy or the like as the material of the cathode electrode. It can be deposited on the surface of the cathode electrode. As a result, high-purity Dy alone can be recovered.

処理手順Ｂ
−イオン交換工程−
この工程は、上記酸浸出工程で得られた酸浸出液に含まれる上記金属元素を、イオン交換法によって上記酸浸出液から分離して上記金属元素を含む溶離液を得る工程である。かかるイオン交換工程を行なう場合、酸浸出液から効率的に金属元素を分離することができる。
イオン交換法による酸浸出液からの金属元素の分離方法は、特に限定されない。かかる方法として、公知の方法を用いることができる。例えば、金属元素がイオン化した酸溶液から、イオン交換樹脂、イオン交換膜、ゼオライト等のイオン交換体を用いて金属イオンを回収し、その後に上記イオン交換体から所望の金属成分に対応する金属イオンを溶離させればよい。 Processing procedure B
-Ion exchange process-
This step is a step of separating the metal element contained in the acid leachate obtained in the acid leaching step from the acid leachate by an ion exchange method to obtain an eluent containing the metal element. When such an ion exchange step is performed, the metal element can be efficiently separated from the acid leachate.
The method for separating the metal element from the acid leachate by the ion exchange method is not particularly limited. As such a method, a known method can be used. For example, metal ions are recovered from an acid solution in which a metal element is ionized using an ion exchanger such as an ion exchange resin, an ion exchange membrane, or zeolite, and then metal ions corresponding to a desired metal component are recovered from the ion exchanger. Should be eluted.

−第２溶媒抽出工程−
この工程は、上記イオン交換工程で得られた溶離液に含まれる金属元素を、溶媒抽出によって上記溶離液から分離して上記金属元素を含む溶媒抽出液を得る工程である。かかる第２溶媒抽出工程を行なう場合、溶離液から効率的に金属元素を分離することができる。
溶媒抽出による溶離液からの金属元素の分離方法は、特に限定されない。かかる方法として、公知の方法を用いることができる。例えば、金属元素に由来する金属イオンを含む溶離液に、抽出剤を溶解させた有機溶液を添加すればよい。これにより、金属元素に由来する金属イオンと抽出剤とによる錯体を形成させ、当該錯体として金属元素を有機溶液中に抽出させて回収することができる。上記抽出剤は、第１溶媒抽出工程に用いられる抽出剤と同様である。 -Second solvent extraction step-
This step is a step of separating the metal element contained in the eluent obtained in the ion exchange step from the eluent by solvent extraction to obtain a solvent extract containing the metal element. When the second solvent extraction step is performed, the metal element can be efficiently separated from the eluent.
The method for separating the metal element from the eluate by solvent extraction is not particularly limited. As such a method, a known method can be used. For example, an organic solution in which an extractant is dissolved may be added to an eluent containing metal ions derived from a metal element. As a result, a complex of the metal ion derived from the metal element and the extractant can be formed, and the metal element can be extracted and recovered in the organic solution as the complex. The above-mentioned extractant is the same as the extractant used in the first solvent extraction step.

−第３沈殿工程−
この工程は、上記第２溶媒抽出工程で得られた溶媒抽出液から上記金属元素を水溶液中に逆抽出して得た逆抽出液と沈殿剤とを混合して金属元素を含有する沈殿物を生成させる工程である。上記沈殿剤は、第２沈殿工程に用いられる抽出剤と同様である。 -Third precipitation step-
In this step, a precipitate containing a metal element is produced by mixing the back extract obtained by back-extracting the metal element into an aqueous solution from the solvent extract obtained in the second solvent extraction step and a precipitant. This is the process of generating. The precipitant is the same as the extractant used in the second precipitation step.

第３沈殿工程において、上記逆抽出液への沈殿剤の添加量（モル数）は、第２沈殿工程と同様に決定することができる。上記沈殿剤の添加量は、添加される沈殿剤が逆抽出液中に含まれる分離対象の金属成分のすべてと過不足なく反応して沈殿物となる量を基準量として決定される。上記沈殿剤の添加量は、上記基準量の１倍以上１０倍以下の量であることが好ましく、１．１倍以上５倍以下の量であることがより好ましく、１．２倍以上２倍量以下の量であることがさらに好ましい。 In the third precipitation step, the amount (number of moles) of the precipitant added to the back extract can be determined in the same manner as in the second precipitation step. The amount of the precipitant added is determined based on the amount of the precipitant to be added reacting with all of the metal components to be separated contained in the back extract to form a precipitate. The amount of the precipitant added is preferably 1 time or more and 10 times or less, more preferably 1.1 times or more and 5 times or less, and 1.2 times or more and 2 times the amount of the reference amount. It is more preferable that the amount is less than or equal to the amount.

−第２溶融塩電解工程−
この工程は、上記第３沈殿工程で得られた沈殿物を溶融塩に溶解させた後、溶融塩電解を行なうことによって上記溶媒抽出液に含まれる金属元素を電解採取する工程である。かかる第２溶融塩電解工程を行なうことにより、Ｓｉ成分の比率が小さい沈殿物から金属成分を効果的に抽出して分離することができる。この第２溶融塩電解工程では、第１溶融塩電解工程と同様に、希土類金属などの金属元素に由来する金属イオン、当該金属元素に由来する酸化物などを、溶融塩中での電解によって還元して金属として析出させることができる。
溶融塩電解による沈殿物からの金属元素の分離方法は、第３沈殿工程で得られた金属元素を含む沈殿物を出発材料として用いる方法であれば、特に限定されない。かかる方法として、公知の方法を用いることができる。
例えば、第３沈殿工程で得られた沈殿物を溶融塩に溶解させ、当該溶融塩中に一対の電極を配置した状態で電位を制御することにより金属元素を電極表面に析出させることができる。分離して回収する対象となる金属成分が希土類金属の場合に、溶融塩電解による回収が特に有効である。例えば、沈殿物中にＤｙ、Ｎｄ及びＰｒが含まれていたとしても、カソード電極の材料としてＮｉを用いて電位を制御することにより、Ｄｙイオンを選択的にＮｉと合金化させることができる。更に、Ｄｙが表面で合金化したＮｉをアノード電極の材料とし、カソード電極の材料としてグラファイト、Ｄｙ等を用いて溶融塩電解することにより、ＮｉとＤｙとの合金に含まれるＤｙを還元してカソード電極の表面に析出させることができる。これにより、高純度のＤｙ単体を回収することができる。 -Second molten salt electrolysis process-
This step is a step of electrowinning the metal element contained in the solvent extract by dissolving the precipitate obtained in the third precipitation step in the molten salt and then performing molten salt electrolysis. By performing the second molten salt electrolysis step, the metal component can be effectively extracted and separated from the precipitate having a small ratio of the Si component. In this second molten salt electrolysis step, as in the first molten salt electrolysis step, metal ions derived from a metal element such as a rare earth metal, oxides derived from the metal element, and the like are reduced by electrolysis in the molten salt. Can be precipitated as a metal.
The method for separating the metal element from the precipitate by molten salt electrolysis is not particularly limited as long as it is a method using the precipitate containing the metal element obtained in the third precipitation step as a starting material. As such a method, a known method can be used.
For example, a metal element can be precipitated on the electrode surface by dissolving the precipitate obtained in the third precipitation step in a molten salt and controlling the potential in a state where a pair of electrodes are arranged in the molten salt. When the metal component to be separated and recovered is a rare earth metal, recovery by molten salt electrolysis is particularly effective. For example, even if Dy, Nd and Pr are contained in the precipitate, Dy ions can be selectively alloyed with Ni by controlling the potential using Ni as the material of the cathode electrode. Further, Di contained in the alloy of Ni and Dy is reduced by performing molten salt electrolysis using Ni alloyed on the surface of Dy as the material of the anode electrode and graphite, Dy or the like as the material of the cathode electrode. It can be deposited on the surface of the cathode electrode. As a result, high-purity Dy alone can be recovered.

−焙焼工程−
この工程は、第１沈殿工程の後に、沈殿物を焙焼する工程である。焙焼工程後には、焙焼工程後の沈殿物に含まれる金属元素を酸に浸出させることによって上記沈殿物から上記金属元素を分離する酸浸出工程が行なわれる。第１沈殿工程で得られた沈殿物には、処理材に由来するＳｉ成分が残存している場合がある。このように、第１沈殿工程で得られた沈殿物が、処理材に由来するＳｉ成分、例えば、ケイ酸塩を含む場合、上記沈殿物を焙焼することにより、酸に対して難溶性のシリコン酸化物が生成される。したがって、焙焼工程後に行なわれる酸浸出工程でＳｉ成分が酸に浸出されにくくなる。一方、上記沈殿物に含まれる金属元素、特に希土類元素は、上記沈殿物を焙焼することによって酸化物を形成する。しかし、希土類元素を含む酸化物は、一般的に、シリコン酸化物に比べて酸に溶解しやすい。そのため、本実施形態に係る方法が焙焼工程を含む場合、酸浸出工程における金属元素、特に希土類元素の浸出効率を向上させることができる。 -Roasting process-
This step is a step of roasting the precipitate after the first precipitation step. After the roasting step, an acid leaching step is performed in which the metal element contained in the precipitate after the roasting step is leached into an acid to separate the metal element from the precipitate. In the precipitate obtained in the first precipitation step, the Si component derived from the treated material may remain. As described above, when the precipitate obtained in the first precipitation step contains a Si component derived from the treatment material, for example, a silicate, the precipitate is hardly soluble in acid by roasting. Silicon oxide is produced. Therefore, the Si component is less likely to be leached into the acid in the acid leaching step performed after the roasting step. On the other hand, metal elements contained in the precipitate, particularly rare earth elements, form oxides by roasting the precipitate. However, oxides containing rare earth elements are generally more soluble in acids than silicon oxides. Therefore, when the method according to the present embodiment includes a roasting step, the leaching efficiency of metal elements, particularly rare earth elements, in the acid leaching step can be improved.

焙焼温度は、Ｓｉ成分を含む安定な複合酸化物が形成されるが、金属元素を含む安定な化合物が形成されない温度であればよい。焙焼温度は、沈殿物の組成などに応じて適宜決定することができる。具体的には、焙焼温度は、ガラスの軟化点を目安に設定することができる。より具体的には、焙焼温度は、Ｓｉ成分を含む安定な複合酸化物を形成させ、かつ金属元素を含む安定な化合物を形成させない観点から、好ましくは６００℃以上、より好ましくは７００℃以上、さらに好ましくは１０００℃以上である。 The roasting temperature may be a temperature at which a stable composite oxide containing a Si component is formed, but a stable compound containing a metal element is not formed. The roasting temperature can be appropriately determined depending on the composition of the precipitate and the like. Specifically, the roasting temperature can be set with the softening point of the glass as a guide. More specifically, the roasting temperature is preferably 600 ° C. or higher, more preferably 700 ° C. or higher, from the viewpoint of forming a stable composite oxide containing a Si component and not forming a stable compound containing a metal element. , More preferably 1000 ° C. or higher.

なお、焙焼工程に先立ち、沈殿物に、Ｓｉと安定な複合酸化物を形成する添加物質をさらに添加してもよい。添加物質を沈殿物に添加することにより、より安定な複合酸化物が形成されるため、焙焼温度を低くすることができる。例えば、最も一般的なケイ酸塩であるケイ酸ナトリウムの軟化点は、６００℃である。この温度で焙焼することにより、比較的軟化点の低いケイ酸塩は最初の溶融アルカリ処理前に近い状態に変化すると考えられる。例えば、ケイ酸塩の一例であるケイ酸カルシウムに、添加物質として酸化カルシウム（ＣａＯ）などをさらに添加した場合、ケイ酸カルシウムと酸化カルシウムとの混合物の軟化点は、ソーダ石灰ガラスの軟化点に近い温度（７００℃）を示すと予想される、したがって、沈殿物が高い軟化点を有するケイ酸塩を含む場合であっても、７００℃以上の温度でＳｉ成分を含む難溶性の化合物が生成されると予想される。さらに、焙焼温度は１０００℃以上であれば、大部分のケイ酸塩の軟化点を超えると予想される。したがって、１０００℃以上の温度で沈殿物を焙焼することで、当該沈殿物に含まれるＳｉ成分の大部分が不溶化すると考えられる。沈殿物と添加物との混合物の組成を軟質ガラスの組成になるように添加物質を加える場合、焙焼温度を、軟質ガラスの一般的な軟化点である４５０℃以上に設定することが好ましい。上記添加物質としては、例えば、ナトリウム、アルミニウム、カルシウム等が挙げられるが、特に限定されない。なお、上記添加物質は、分離対象の金属元素以外の元素を含む物質の中から選択することができる。 Prior to the roasting step, an additive substance forming a stable composite oxide with Si may be further added to the precipitate. By adding the additive substance to the precipitate, a more stable composite oxide is formed, so that the roasting temperature can be lowered. For example, the softening point of the most common silicate, sodium silicate, is 600 ° C. By roasting at this temperature, it is considered that the silicate having a relatively low softening point changes to a state close to that before the first molten alkali treatment. For example, when calcium oxide (CaO) or the like is further added as an additive to calcium silicate, which is an example of silicate, the softening point of the mixture of calcium silicate and calcium oxide becomes the softening point of soda-lime glass. It is expected to exhibit close temperatures (700 ° C.), thus producing sparingly soluble compounds containing Si components at temperatures above 700 ° C. even when the precipitate contains silicates with high softening points. Expected to be. Furthermore, if the roasting temperature is 1000 ° C. or higher, it is expected to exceed the softening point of most silicates. Therefore, it is considered that by roasting the precipitate at a temperature of 1000 ° C. or higher, most of the Si component contained in the precipitate is insolubilized. When the additive is added so that the composition of the mixture of the precipitate and the additive is the composition of the soft glass, the roasting temperature is preferably set to 450 ° C. or higher, which is a general softening point of the soft glass. Examples of the additive substance include, but are not limited to, sodium, aluminum, calcium and the like. The additive substance can be selected from substances containing elements other than the metal element to be separated.

以上のようにして、処理材から所望の金属成分を分離して回収することができる。 As described above, the desired metal component can be separated and recovered from the treated material.

−二酸化ケイ素生成工程−
本実施形態に係る方法においては、第１沈殿工程において分離されたＳｉ成分を含む上澄み液から二酸化ケイ素を生成する二酸化ケイ素生成工程を行なうことが好ましい。これにより、処理材に含まれていた有価物を残すことなく回収することができる。
この工程は、上澄み液から二酸化ケイ素を生成する工程である。上澄み液は、反応工程後の処理材と溶融アルカリとの反応生成物を水に溶解させて得られた溶液から沈殿物を分離して得られる。
上澄み液から二酸化ケイ素を生成する方法は、特に限定されない。例えば、酸等によって上澄み液のｐＨを調整することにより、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を生成させることができる。 -Silicon dioxide production process-
In the method according to the present embodiment, it is preferable to carry out a silicon dioxide production step of producing silicon dioxide from the supernatant containing the Si component separated in the first precipitation step. As a result, the valuable resources contained in the treated material can be recovered without leaving.
This step is a step of producing silicon dioxide from the supernatant liquid. The supernatant is obtained by separating the precipitate from the solution obtained by dissolving the reaction product of the treated material and the molten alkali after the reaction step in water.
The method for producing silicon dioxide from the supernatant is not particularly limited. _{For example, silicon dioxide (SiO 2} ) can be produced by adjusting the pH of the supernatant with an acid or the like.

以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、これらの実施例は例示であって、本発明は、これらに限定されるものではない。本発明の範囲は、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on Examples, but these Examples are examples, and the present invention is not limited thereto. The scope of the present invention is indicated by the claims and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims.

［実施例１］
図１、２に示した手順に従って、ケイ酸塩鉱石であるユーディアライトから金属成分を分離した。以下、具体的な手順を詳述する。 [Example 1]
The metal component was separated from the silicate ore Eudialite according to the procedure shown in FIGS. 1 and 2. The specific procedure will be described in detail below.

−反応工程（図１参照）−
まず、処理材とアルカリとをそれぞれ下記の方法で準備した。
（処理材：ユーディアライト）
ユーディアライトを真空中、１２０℃で２時間保持し、乾燥させた。
（アルカリ：水酸化ナトリウム）
グラッシーカーボン製のるつぼ（ＧＣるつぼ）に水酸化ナトリウム１ｇを入れた。電気炉内でＡｒガスをフローしながら４５０℃まで２０分で昇温させた。その後、４５０℃に保持した状態で８０℃の水浴を通じたＡｒガスを２時間フローした。 -Reaction process (see Fig. 1)-
First, the treated material and the alkali were prepared by the following methods.
(Treatment material: Udialite)
Eudialite was kept in vacuum at 120 ° C. for 2 hours and dried.
(Alkali: sodium hydroxide)
1 g of sodium hydroxide was placed in a glassy carbon crucible (GC crucible). The temperature was raised to 450 ° C. in 20 minutes while flowing Ar gas in the electric furnace. Then, Ar gas was flowed through a water bath at 80 ° C. for 2 hours while being maintained at 450 ° C.

次に、上述した方法で準備した溶融アルカリ（水酸化ナトリウム）に対して、ユーディアライト１ｇを投入し、電気炉内で加熱によって４５０℃に保持しつつ、８０℃の水浴を通じたＡｒガスをフローしながら２時間反応させた。その結果、ユーディアライトと溶融アルカリとの反応生成物を得た。
このとき、ユーディアライトの投入直後には、気泡が激しく発生したものの、しばらくすると発泡が収まった。 Next, 1 g of Eudialite was added to the molten alkali (sodium hydroxide) prepared by the above method, and Ar gas was passed through a water bath at 80 ° C. while being kept at 450 ° C. by heating in an electric furnace. It was allowed to react for 2 hours while flowing. As a result, a reaction product of Eudialite and molten alkali was obtained.
At this time, although bubbles were violently generated immediately after the addition of Eudialite, the foaming subsided after a while.

−第１沈殿工程（図１参照）−
得られた反応生成物を電気炉から取り出し、室温まで放冷した後、水２５ｍＬを投入して１時間撹拌を行った。その結果、ユーディアライトに含まれていた希土類元素成分が水酸化物となって沈殿した。その後、１０μｍのポアサイズを有するメンブレンフィルターでろ過し、ろ液（１）と沈殿物とを分離して回収した。 -First precipitation step (see Fig. 1)-
The obtained reaction product was taken out from an electric furnace, allowed to cool to room temperature, 25 mL of water was added, and the mixture was stirred for 1 hour. As a result, the rare earth element component contained in Eudialite was precipitated as a hydroxide. Then, it was filtered through a membrane filter having a pore size of 10 μm, and the filtrate (1) and the precipitate were separated and collected.

−酸浸出工程−
図２に示される手順に従って、得られた沈殿物から金属成分を分離した。
まず、得られた沈澱物全量（０．７〜０．８ｇ）を、０．１ｍｏｌ/Ｌの塩酸水溶液２００ｍＬに溶解させて、室温で約２０時間攪拌した。その後、０.２μｍのポアサイズを有するメンブレンフィルターでろ過し、ろ液の容量が２５０ｍＬになるように水で希釈して酸浸出液を得た。 -Acid leaching process-
The metal components were separated from the resulting precipitate according to the procedure shown in FIG.
First, the total amount of the obtained precipitate (0.7 to 0.8 g) was dissolved in 200 mL of a 0.1 mol / L hydrochloric acid aqueous solution, and the mixture was stirred at room temperature for about 20 hours. Then, it was filtered through a membrane filter having a pore size of 0.2 μm, and diluted with water so that the volume of the filtrate became 250 mL to obtain an acid leachate.

［比較例１］
下記の手順（図３参照）に従って反応工程を行った以外は、実施例１と同様にして、ケイ酸塩鉱石であるユーディアライトから金属成分を分離した。 [Comparative Example 1]
The metal component was separated from the silicate ore Eudialite in the same manner as in Example 1 except that the reaction step was carried out according to the following procedure (see FIG. 3).

−反応工程−
まず、処理材とアルカリとをそれぞれ下記の方法で準備した。
（処理材：ユーディアライト）
ユーディアライトを真空中、１２０℃で２時間保持し、乾燥させた。
（アルカリ：水酸化ナトリウム）
グラッシーカーボン製のるつぼ（ＧＣるつぼ）に水酸化ナトリウム１ｇを入れた。電気炉内でＡｒガスをフローしながら４５０℃まで２０分で昇温させた。その後、４５０℃に保持した状態でＡｒガスを２０時間フローした。 -Reaction process-
First, the treated material and the alkali were prepared by the following methods.
(Treatment material: Udialite)
Eudialite was kept in vacuum at 120 ° C. for 2 hours and dried.
(Alkali: sodium hydroxide)
1 g of sodium hydroxide was placed in a glassy carbon crucible (GC crucible). The temperature was raised to 450 ° C. in 20 minutes while flowing Ar gas in the electric furnace. Then, Ar gas was flowed for 20 hours while being maintained at 450 ° C.

次に、上述した方法で準備した溶融アルカリ（水酸化ナトリウム）に対して、ユーディアライト１ｇを投入し、電気炉内で加熱によって４５０℃に保持しつつ、Ａｒガスをフローしながら２時間反応させた。その結果、ユーディアライトと溶融アルカリとの反応生成物を得た。
このとき、ユーディアライトの投入直後には、気泡が激しく発生したものの、しばらくすると発泡が収まった。 Next, 1 g of Eudialite was added to the molten alkali (sodium hydroxide) prepared by the above method, and the reaction was carried out for 2 hours while flowing Ar gas while keeping the temperature at 450 ° C. by heating in an electric furnace. I let you. As a result, a reaction product of Eudialite and molten alkali was obtained.
At this time, although bubbles were violently generated immediately after the addition of Eudialite, the foaming subsided after a while.

（各元素の酸浸出液への移行率）
実施例１及び比較例１のそれぞれで得た酸浸出液をＩＣＰ分析に供し、それに含まれる金属元素量を算出した。
得られた算出値を用い、原料鉱石であるユーディライトから酸浸出液への各元素の移行率をさらに求めた。その結果を表１に示す。
なお、表中、Ｎｏ．１には実施例１の結果を、Ｎｏ．２には比較例１の結果を示した。 (Transfer rate of each element to acid leachate)
The acid leachate obtained in each of Example 1 and Comparative Example 1 was subjected to ICP analysis, and the amount of metal element contained therein was calculated.
Using the obtained calculated values, the transfer rate of each element from the raw material ore Udylite to the acid leachate was further determined. The results are shown in Table 1.
In the table, No. The result of Example 1 is shown in No. 1. The result of Comparative Example 1 is shown in 2.

表１に示したように、金属成分、すなわちＮｄ、Ｄｙの希土類元素及びＺｒの酸浸出液への移行率は、実施例１の移行率がＮｄ８１％、Ｄｙ７８％、Ｚｒ３４％、比較例１の移行率がＮｄ６７％、Ｄｙ５６％、Ｚｒ９％となっており、実施例１の移行率の方が１４〜２５ポイント高くなっていた。一方、Ｓｉの移行率についても実施例１の条件を採用することでポイントが高くなるが、そのポイントの増加は５ポイントに留まっていた。 As shown in Table 1, the transfer rates of the metal components, that is, the rare earth elements of Nd and Dy and Zr to the acid leachate, were Nd81%, Dy78% and Zr34% in Example 1, and the transfer rate in Comparative Example 1. The rates were Nd67%, Dy56%, and Zr9%, and the transition rate of Example 1 was 14 to 25 points higher. On the other hand, regarding the Si migration rate, the points were increased by adopting the condition of Example 1, but the increase of the points was only 5 points.

Claims

A method for separating a metal component derived from the metal element from a treatment material containing a silicate and a metal element.
A reaction step of reacting a molten alkali of a hydroxide of an alkali metal or an alkaline earth metal with the treated material while supplying steam under heating to obtain a reaction product.
A first precipitation step in which the reaction product of the treated material and the molten alkali after the reaction step is dissolved in water to form a precipitate containing the metal element in the obtained solution.
Have a,
A method for separating metal components , wherein the partial pressure of the supplied water vapor in the reaction step is 0.04 to 1.0 atm.

The method for separating a metal component according to claim 1, wherein in the reaction step, water vapor is supplied while maintaining the treated material and the hydroxide at a constant temperature under heating.

The method for separating a metal component according to claim 1 or 2, wherein in the reaction step, water vapor is supplied by introducing it as a mixed gas with another gas.

The method for separating a metal component according to any one of claims 1 to 3, wherein in the reaction step, water vapor is supplied by introducing it as a mixed gas with air, oxygen, nitrogen or argon.

The separation of the metal component according to any one of claims 1 to 4, wherein in the reaction step, water vapor is supplied by introducing air, oxygen, nitrogen or argon through water at 30 to 100 ° C. Method.

In the first precipitation step,
Any of claims 1 to 5 , wherein all or part of the silicate ion in the reaction product of the treated material and the molten alkali is contained in the liquid component of the solution in which the precipitate is formed. The method for separating a metal component according to item 1.

The method for separating a metal component according to any one of claims 1 to 6 , wherein the treated material is a silicate ore.

The method for separating a metal component according to any one of claims 1 to 7 , wherein the treated material is udialite or zircon.

The method for separating a metal component according to any one of claims 1 to 8 , wherein the hydroxide of the alkali metal or alkaline earth metal is NaOH, KOH or Ca (OH) 2.

The method for separating a metal component according to any one of claims 1 to 9 , wherein the metal element contained in the treated material is a rare earth element.

The method for separating a metal component according to any one of claims 1 to 9 , wherein the metal element contained in the treated material is Mn, Zr, or a combination of Mn and Zr.

The method for separating a metal component according to any one of claims 1 to 11 , wherein in the reaction step, the heating temperature of the molten alkali and the treatment material is 100 ° C. or higher and 600 ° C. or lower.

The method according to any one of claims 1 to 12 , wherein in the reaction step, the amount of the molten alkali is 0.1 times or more and 10 times or less with respect to the treated material on a mass basis. Method of separating metal components.

After the first precipitation step,
An acid leaching step of separating the metal element from the precipitate by leaching the metal element contained in the precipitate obtained in the first precipitation step into an acid.
The method for separating a metal component according to any one of claims 1 to 13, which has the above.

After the first precipitation step,
The metal element is separated from the precipitate by a roasting step of roasting the precipitate obtained in the first precipitation step and by leaching the metal element contained in the precipitate after the roasting step into an acid. The method for separating a metal component according to any one of claims 1 to 13 , which comprises an acid leaching step.

The method for separating a metal component according to claim 14 or 15, wherein a hydrochloric acid solution is used as the acid.

After the acid leaching step,
The first solvent extraction step of separating the metal element contained in the acid leaching solution obtained in the acid leaching step from the acid leaching solution by solvent extraction to obtain a solvent extract containing the metal element.
The method for separating a metal component according to any one of claims 14 to 16, which has the above.

After the first solvent extraction step,
The metal element is back-extracted into an aqueous solution from the solvent extract obtained in the first solvent extraction step, and the back extract obtained by back-extracting the metal element and a precipitant are mixed to form a precipitate containing the metal element. 2 Precipitation step, after dissolving the precipitate obtained in the second precipitation step in molten salt, perform molten salt electrolysis to electrolytically collect the metal component derived from the metal element contained in the precipitate. Molten salt electrolytic process,
17. The method for separating a metal component according to claim 17.

After the acid leaching step,
An ion exchange step of separating a metal element contained in the acid leachate obtained in the acid leaching step from the acid leachate by an ion exchange method to obtain an eluent containing the metal element.
The method for separating a metal component according to any one of claims 14 to 16, which has the above.

After the ion exchange step,
A second solvent extraction step of separating the metal element contained in the eluent from the eluent by solvent extraction to obtain a solvent extract containing the metal element.
The method for separating a metal component according to claim 19.

After the second solvent extraction step,
The metal element is back-extracted into an aqueous solution from the solvent extract obtained in the second solvent extraction step, and the back extract obtained by back-extracting the metal element and a precipitant are mixed to form a precipitate containing the metal element. After dissolving the precipitate obtained in the 3 precipitation step and the 3rd precipitation step in the molten salt, the molten salt electrolysis is performed to electrolytically collect the metal component derived from the metal element contained in the solvent extract. Molten salt electrolysis process,
The method for separating a metal component according to claim 20.

After the first precipitation step,
In the first precipitation step, a silicon dioxide producing step of producing silicon dioxide from the supernatant after separating the precipitate from the solution,
The method for separating a metal component according to any one of claims 1 to 21 , which comprises the above.

As the reaction step, a step of reacting NaOH as the hydroxide with Eudialite as the treatment material while supplying steam under heating is performed to obtain a reaction product.
The method for separating a metal component according to any one of claims 1 to 22 , wherein a rare earth metal is separated from the treated material as the metal component.