JP7076149B2 - Nd-Fe-Bスクラップ溶液の電解再生方法 - Google Patents
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Description
(1)原料。先行技術は、主に酸化程度が低く、汚染程度が小さいNd-Fe-Bスクラップを処理し、且つ一般的に処理する前に退磁すること必要がある。低純度で、より退磁しにくいNd-Fe-B砕屑の処理はできない。
(2)処理温度。既存の電気化学的希土類の再生プロセスは一般的に高温下の溶融塩中で実現する必要があり、希土類元素間の分離は一般的に実現できない。本発明は、プロセスにおいて温度の要求が高くない、常温で溶液電解を行う方法を提案する。
(3)資源化率。現有のNd-Fe-Bスクラップ処理プロセスは低品質の希土類混合物を回収するだけであり、希土類元素間の分離を実現することができず、鉄の利用効率が低く、ひいては全く利用することができない。本発明による常温で行う溶液電解方法は、電解中に高純度の電解鉄製品を直接回収し、電解液中に残存するNd、La、Dyなどの希土類イオンを抽出分離することにより、鉄と希土類の高付加価値利用が可能である。
(1)電極
Nd-Fe-Bスクラップ500gを称量し、スクラップ磁性によりスクラップを寄せ集めて陽極バスケットに入れる。高純度鉄板の表面をきれいにし、陽極バスケット、陰極板を電解液中に入れる。
(2)電解液
FeSO4・7H2Oで3L濃度1mol/Lの電解液を調製し、電解槽に入れて、希硫酸でpHを2.5に調整する。
(3)電気分解
回路をオンにし、電流密度を制御する。定電流電源を接続し、電流を1Aに調整する。
(4)製品の回収
陰極のスポンジ状の高純鉄を回収し、洗浄する。実測したFeの含有量は99.87%~99.91%であり、電解液を調質した後、抽出により希土類を回収し、沈殿、濾過、焼結を経た。得られた製品の純度はNd2O3 99.99%、La2O3 99.91%、Dy2O3 99.92%であった。
(1)電極
Nd-Fe-Bスクラップ512gを称量し、スクラップ磁性により2つの磁性ブロックを寄せ集めて電源陽極を接続する。高純度チタン板の表面をきれいに、陽極の磁性ブロック、陰極板を電解液中に入れる。
(2)電解液
FeSO4・7H2Oで3Lの濃度は1mol/Lの電解液を調製し、電解槽に入れて、希硫酸でpHを2.5に調整する。
(3)電気分解
回路をオンにし、電流密度を制御する。定電流電源を接続し、電流を5Aに調整する。
(4)製品の回収
ブロック状の高純鉄を陰極チタン板から取り外し、差減算法によるFeの含有量が99.92%~99.93%であり、電解液は調質後に抽出方式で希土類元素を回収し、沈殿、濾過、焼結を経た。得られた製品の純度はNd2O3 99.99%、La2O3 99.95%、Dy2O3 99.91%であった。
(1)原料(陽極材料)の準備
Nd-Fe-B磁性ブロックを3g~5g切り取り、研磨機で研磨して磁性ブロックの表面の汚染物を除去して新たな表面を露出し、その重さを秤量して記録する。
(2)陰極材料の準備
小さな純鉄の板を規則的に切り取り、表面の不純物をきれいに拭き、その重さを量って記録する。
(3)電極の準備
陰極と陽極の両電極の白金板をきれいに拭いて、汚染物が抵抗を発生して、電流効率に影響を与えることを防止する。 そして、陰極、陽極の両極の材料を電極に密着させる。
(4)電解液の準備
FeSO4・7H2O薬剤69.5gを量り取り、500mLの脱イオン水に入れて溶解するまで撹拌し、0.5mol/Lの硫酸第一鉄溶液を調制する。
(5)電解液のpH値の調整
少量の濃硫酸を100倍に希釈し、滴下ピペットにより希釈後の硫酸を電解液に滴下するとともに、一滴滴下する度にpH計を用いてpHが2.51になるまでpHを測定する。
(6)電解装置の組み立て
原料を準備する前に、電解槽を脱イオン水で洗浄した。電解液を電解槽に注ぎ、両電極を電解槽の両側にそれぞれ組み込み、ネジプラグを締める。
(7)電解液温度の調整
ウォーターバスの温度を試験の所定の温度に設定し、ウォーターバス内の水温が所定の温度に達した後、電解槽をウォーターバスに入れ、電解液の温度を周囲の水温と一致させ、電源に接続する。
(8)回路のスイッチオン
定電流電源に接続し、電流を0.31Aに調整し、通電の初期時間を読み取って記録する。
(9)電解液の回収
電解装置を取り外し、陰極高純度鉄粉末、余剰の陽極材料を脱イオン水で洗い流す。高純度鉄Feの含有量は99.86%~99.90%である。電解液を回収して濾過し、濾過後のものは陽極スラッジであり、その重量を称量して記録する。電解液を調質した後、抽出方式により希土類を回収し、沈殿、濾過、焼結を経て得られた製品の純度はNd2O3 99.99%、La2O3 99.91%、Dy2O3 99.95%であった。
Claims (4)
- Nd-Fe-Bスクラップ溶液の電解再生方法であって、
Nd-Fe-Bスクラップを陽極とし、希硫酸、希硝酸又は希土類、鉄の硫酸塩、硝酸塩を電解液とし、
Nd-Fe-Bスクラップ砕屑を磁性により一体に寄せ集めて陽極として用い、高純度鉄又は不活性導電材を陰極とし、
室温で溶液を電解し、Nd-Fe-Bスクラップ中の希土類、鉄イオンを溶液に進入させ、電流密度は20mA/cm2を超えて520mA/cm2以下の範囲で電流を調節することにより陰極鉄の生成形状を制御し、塊状、スポンジ状又はペレット状の高純度電解鉄をそれぞれに回収し、
希土類元素がイオン状態で電解液中に濃化し、
電解の終了後、電解液中の希土類元素を抽出して回収し、沈殿、濾過、焼結を経て高純度希土類酸化物を製造することを特徴とするNd-Fe-Bスクラップ溶液の電解再生方法。 - 電解槽中の陽極がNd-Fe-Bスクラップであり、スクラップ砕屑が磁気により大きな体積の陽極として寄せ集められることを特徴とする、請求項1に記載のNd-Fe-Bスクラップ溶液の電解再生方法。
- Nd-Fe-Bスクラップの電解回収プロセスが、室温下の希酸又は塩溶液中で行われ、前記希酸は、硫酸、硝酸の希溶液であり、pH0.9~4.1であり、塩溶液は、二価又は三価の鉄、希土類元素の硫酸塩、硝酸塩であり、塩溶液の濃度は0.28mоl/L~3.9mоl/Lであることを特徴とする請求項1に記載のNd-Fe-Bスクラップの溶液電解再生方法。
- 電解後、希土類元素は電解液の中に残り、抽出、沈殿、濾過、焼結の処理を経て、99.9%を超える高純度希土類酸化物に転化することを特徴とする、請求項1に記載のNd-Fe-Bスクラップ溶液の電解再生方法。
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