JP7196669B2 - Gallium recovery method - Google Patents

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Description

本発明は、少なくとも鉄、コバルトとガリウムを含む処理対象物から、ガリウムを回収する方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for recovering gallium from an object to be treated containing at least iron, cobalt and gallium.

R-T-B系永久磁石(Rは希土類元素のうち少なくとも一種でありNdを必ず含む、Tは遷移金属元素のうち少なくとも一種でありFeを必ず含む、Bはホウ素である)は優れた磁気特性を有していることから自動車や産業用機械、電子機器など様々な分野で使用されている。その使用量は電気自動車や電子機器の普及により増加が期待されている。一方、磁石の生産量の増加に伴って、磁石の製造工程で発生する切削屑や研削屑などの加工屑(以下、「磁石スラッジ」という)の量も増加している。磁石スラッジには有価な金属元素が含まれているので、回収して再利用することは重要な技術課題である。とりわけ希土類元素は高価であることから、積極的にリサイクルが行われている。 An RTB system permanent magnet (R is at least one rare earth element and must contain Nd, T is at least one transition metal element and must contain Fe, and B is boron) has excellent magnetism. Because of its properties, it is used in various fields such as automobiles, industrial machinery, and electronic equipment. Its usage is expected to increase due to the spread of electric vehicles and electronic devices. On the other hand, along with the increase in the production of magnets, the amount of processing waste (hereinafter referred to as "magnet sludge") such as cutting waste and grinding waste generated in the magnet manufacturing process is also increasing. Since magnet sludge contains valuable metal elements, it is an important technical issue to recover and reuse it. In particular, since rare earth elements are expensive, they are actively recycled.

R-T-B系永久磁石には添加材としてガリウム(Ga)が使用されているものがある。ガリウムはおもにアルミニウム精錬の副産物として製造されているが、その生産量は少なく、長期的に安定な調達が懸念されている。したがって、磁石スラッジなどの廃棄物から希少金属であるガリウムを回収して再利用することは、原料の調達の観点から重要な課題である。 Some RTB system permanent magnets use gallium (Ga) as an additive. Gallium is mainly produced as a by-product of aluminum smelting, but its production volume is small, and long-term stable procurement is a concern. Therefore, recovering and reusing gallium, which is a rare metal, from waste such as magnet sludge is an important issue from the viewpoint of procurement of raw materials.

ガリウムを含む化合物からガリウムを分離して回収する方法としては、特許文献1に記載の電解精錬法や、特許文献2に記載のアルカリ金属の水酸化物を混合して溶解する方法が知られている。 Known methods for separating and recovering gallium from compounds containing gallium include the electrolytic refining method described in Patent Document 1 and the method of mixing and dissolving alkali metal hydroxides described in Patent Document 2. there is

特許文献1に記載の電解精錬法では、電解質を含む水溶液を使用し、ガリウムを含む原料を陽極として電解を行う。陽極から溶け出したガリウムは陰極に電析するが、電解液の温度をガリウムの融点以上とすることで、電析したガリウムは溶融して滴下し、液体として回収することができる。しかしながら、磁石スラッジなどのように酸化が進行した粉末は導電率が低いため、この方法により処理することが非常に困難である。 In the electrolytic refining method described in Patent Document 1, an aqueous solution containing an electrolyte is used, and electrolysis is performed using a raw material containing gallium as an anode. Gallium eluted from the anode is electrodeposited on the cathode, but by setting the temperature of the electrolytic solution to the melting point of gallium or higher, the electrodeposited gallium can be melted, dropped, and recovered as a liquid. However, it is very difficult to treat powders such as magnet sludge that have been oxidized by this method due to their low electrical conductivity.

特許文献2に記載の方法は、主成分としてガリウムを含む原料をアルカリ金属の水酸化物と混合、加熱し、水酸化物に転換した後、水に溶解して回収する方法である。しかしながら、磁石スラッジなどのようにガリウムの含有量が少ない場合は、ガリウムを効率よく水酸化物に転換し難い。 The method described in Patent Document 2 is a method in which a raw material containing gallium as a main component is mixed with an alkali metal hydroxide, heated, converted to a hydroxide, and then dissolved in water for recovery. However, when the content of gallium is small, such as magnet sludge, it is difficult to efficiently convert gallium into hydroxide.

また、磁石スラッジにはコバルト(Co)などの強アルカリ性の水溶液に溶出する成分が含まれている。処理対象物からガリウムを溶出させた後は、電解等により金属ガリウムに還元する。ガリウムの融点は29.78℃であるので、ガリウムを金属単体として電析できれば、わずかな昇温のみで容易にガリウムを液体として回収することができる。しかし、溶液中にコバルトなどのガリウムより貴な金属が存在すると、ガリウムよりも優先して還元され、コバルト-ガリウム合金などを生成する恐れがある。ガリウム-コバルト合金では、コバルト濃度が22wt%まではGa相およびGaCo相の2相共存状態が安定である。一方、コバルト濃度が22wt%を超えるとGa相が安定に存在できなくなり、生成物の融点が上昇するため、低温でのガリウムの回収が困難となる。液体のGa相と固体のGaCo相を効率よく分離するには、GaCo相よりもGa相の方が多いことが好ましい。そのためには、ガリウムを溶出させる際のガリウムとコバルトの和に対するコバルトの比率を11%未満になるように調整する必要がある。 In addition, magnet sludge contains components such as cobalt (Co) that are eluted in a strongly alkaline aqueous solution. After gallium is eluted from the object to be treated, it is reduced to metal gallium by electrolysis or the like. Since the melting point of gallium is 29.78° C., if gallium can be electrodeposited as a metal element, gallium can be easily recovered as a liquid with only a slight temperature rise. However, if a metal such as cobalt, which is more noble than gallium, is present in the solution, it may be reduced preferentially over gallium, forming a cobalt-gallium alloy or the like. In a gallium-cobalt alloy, a two-phase coexistence state of Ga phase and Ga 3 Co phase is stable up to a cobalt concentration of 22 wt %. On the other hand, if the cobalt concentration exceeds 22 wt %, the Ga phase cannot exist stably and the melting point of the product increases, making it difficult to recover gallium at low temperatures. In order to efficiently separate the liquid Ga phase and the solid Ga 3 Co phase, it is preferable that the Ga phase is larger than the Ga 3 Co phase. For this purpose, it is necessary to adjust the ratio of cobalt to the sum of gallium and cobalt when eluting gallium so that it is less than 11%.

特開平6-192877号公報JP-A-6-192877 特許第5002790号公報Japanese Patent No. 5002790

そこで本発明は、処理対象物からコバルトの混入を抑制しつつ、ガリウムを回収する方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for recovering gallium while suppressing contamination of cobalt from an object to be treated.

上記の点に鑑みてなされた本発明のガリウムの回収方法は、例示的な態様1において、少なくとも鉄、コバルトとガリウムを含む処理対象物を、温度が70℃以上、150℃未満であり、0.01mol/L以上、5.6mol/L以下の酸化剤と、1.0mol/L以上、13.8mol/L以下のアルカリ金属の水酸化物と、を含む水溶液に浸漬処理するガリウム回収方法である。
態様2において、酸化剤は0.01mol/L以上、1.18mol/L未満である、態様1に記載のガリウムの回収方法である。
態様3において、酸化剤は0.35mol/L以上、1.18mol/L未満である、態様2に記載のガリウムの回収方法である。
態様4において、酸化剤は硝酸ナトリウムまたは亜硝酸ナトリウムである、態様1乃至態様3に記載のガリウムの回収方法。
態様5において、処理対象物がR-T-B系永久磁石の磁石スラッジ、または前記磁石スラッジから希土類元素を除去することで得られる酸化鉄を主成分とする残渣である態様1乃至態様4に記載のガリウム回収方法である。
The gallium recovery method of the present invention, which has been made in view of the above points, is an exemplary embodiment 1 in which an object to be treated containing at least iron, cobalt and gallium is treated at a temperature of 70 ° C. or higher and lower than 150 ° C. A gallium recovery method in which gallium is immersed in an aqueous solution containing 01 mol/L or more and 5.6 mol/L or less of an oxidizing agent and 1.0 mol/L or more and 13.8 mol/L or less of an alkali metal hydroxide. be.
In aspect 2, the method for recovering gallium according to aspect 1, wherein the oxidizing agent is 0.01 mol/L or more and less than 1.18 mol/L.
Aspect 3 is the method for recovering gallium according to Aspect 2, wherein the oxidizing agent is 0.35 mol/L or more and less than 1.18 mol/L.
In aspect 4, the method for recovering gallium according to aspects 1 to 3, wherein the oxidizing agent is sodium nitrate or sodium nitrite.
Aspect 5, Aspect 1 to Aspect 4, wherein the object to be treated is magnet sludge of an RTB permanent magnet or a residue containing iron oxide as a main component obtained by removing rare earth elements from the magnet sludge. A method for recovering gallium as described.

本発明の方法によれば、少なくとも鉄、コバルトとガリウムを含む処理対象物からコバルトの混入量を抑制しながらガリウムを回収することができる。 According to the method of the present invention, gallium can be recovered from an object to be treated containing at least iron, cobalt and gallium while suppressing the amount of cobalt mixed therein.

本発明のガリウムの回収方法は、少なくとも鉄、コバルトとガリウムを含む処理対象物を、温度が70℃以上、150℃未満であり、0.01mol/L以上、5.6mol/L以下の酸化剤と、1.0mol/L以上、13.8mol/L以下のアルカリ金属の水酸化物と、を含む水溶液に浸漬処理することによって、コバルトの溶出を抑制しながらガリウムを溶出させることを特徴とする。
以下、本発明の詳細を説明する。
In the gallium recovery method of the present invention, an object to be treated containing at least iron, cobalt and gallium is treated at a temperature of 70° C. or higher and lower than 150° C. with an oxidizing agent of 0.01 mol/L or higher and 5.6 mol/L or lower. and an alkali metal hydroxide of 1.0 mol/L or more and 13.8 mol/L or less, thereby eluting gallium while suppressing elution of cobalt. .
The details of the present invention are described below.

まず、本発明の方法の適用対象となる少なくとも鉄、コバルトとガリウムを含む処理対象物は、その他の元素として希土類元素やホウ素などを含んでいてもよい。具体的には、R-T-B系永久磁石が挙げられる。とりわけ、製造工程で発生した磁石スラッジに好適に適用することができる。 First, the object to be treated containing at least iron, cobalt and gallium to which the method of the present invention is applied may contain other elements such as rare earth elements and boron. Specifically, an RTB system permanent magnet can be mentioned. In particular, it can be suitably applied to magnet sludge generated in the manufacturing process.

このとき、磁石スラッジは完全に酸化している状態であっても未酸化の状態であっても良い。磁石スラッジに含まれるガリウム、コバルト、鉄の濃度はたとえば0.02~0.6wt%、0.76~1.46wt%、34.6~54.8wt%である。 At this time, the magnet sludge may be in a completely oxidized state or in an unoxidized state. The concentrations of gallium, cobalt, and iron contained in the magnet sludge are, for example, 0.02-0.6 wt%, 0.76-1.46 wt%, and 34.6-54.8 wt%.

また、磁石スラッジから希土類元素を回収(除去)した後の残渣であってもよい。希土類元素の回収方法(除去方法)としては、例えば、磁石スラッジをロータリーキルンにより完全に酸化させた後、水中に分散させ、pHが3以上になるよう調整しながら酸を滴下することで回収(除去)すればよい。この他に、完全に酸化させた磁石スラッジを、その磁石スラッジに含まれる希土類元素の3.0倍よりわずかに多いモル数の水素イオンを含む酸に浸漬し、60℃以上で8時間以上加熱処理することによっても回収(除去)することができる。これらの操作によって得られる残渣の主成分は酸化鉄である。残渣中のガリウム、コバルト濃度は、たとえば0.03~0.32wt%、1.09~2.09wt%である。 Alternatively, it may be a residue after recovering (removing) the rare earth element from the magnet sludge. As a method for recovering (removing) the rare earth elements, for example, magnet sludge is completely oxidized in a rotary kiln, dispersed in water, and recovered (removed) by dropping acid while adjusting the pH to 3 or more. )do it. In addition, the completely oxidized magnet sludge is immersed in an acid containing slightly more hydrogen ions than 3.0 times the number of moles of rare earth elements contained in the magnet sludge, and heated at 60° C. or higher for 8 hours or longer. It can also be recovered (removed) by treatment. The main component of the residue obtained by these operations is iron oxide. Gallium and cobalt concentrations in the residue are, for example, 0.03-0.32 wt % and 1.09-2.09 wt %.

処理対象物に対して本発明の効果を十分発揮するには、処理対象物は10μm以下の粒径d50を有する粉末状であることが望ましい。処理対象物の粒径d50が10μmを超えると、粒子の内部のガリウムが十分溶出しない恐れがある。 In order to sufficiently exhibit the effect of the present invention on the object to be treated, it is desirable that the object to be treated is in the form of powder having a particle size d50 of 10 μm or less. If the particle size d50 of the object to be treated exceeds 10 μm, gallium inside the particles may not be sufficiently eluted.

本発明で使用するアルカリ金属の水酸化物としては、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムが使用できる。これらのアルカリ金属の水酸化物のうち1種類もしくは2種類を水に溶解して使用する(以降、この水溶液を「処理液」という)。このとき、アルカリ金属の水酸化物の濃度は1.0mol/L以上、13.8mol/L以下が好ましい。アルカリ金属の水酸化物の濃度が13.8mol/Lを超えると、室温での溶解度を超えるため、添加しても無駄になる。アルカリ金属の水酸化物の濃度が1.0mol/L未満になると、ガリウムを溶出させる効果が低下する。 As the alkali metal hydroxide used in the present invention, sodium hydroxide or potassium hydroxide can be used. One or two of these alkali metal hydroxides are used by dissolving them in water (this aqueous solution is hereinafter referred to as "treatment liquid"). At this time, the concentration of the alkali metal hydroxide is preferably 1.0 mol/L or more and 13.8 mol/L or less. If the concentration of alkali metal hydroxide exceeds 13.8 mol/L, the solubility at room temperature will be exceeded, and the addition will be useless. When the alkali metal hydroxide concentration is less than 1.0 mol/L, the effect of eluting gallium is reduced.

本発明で使用する酸化剤としては、硝酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウムなどが使用できる。これらの酸化物のうち1種類もしくは2種類を処理液に溶解して使用する。このとき、酸化剤の濃度は0.01mol/L以上が好ましい。酸化剤の濃度が0.01mol/L未満になると、コバルトの溶出を抑制する効果が低下する。また、攪拌等による効果のバラツキを考慮すると、酸化剤の濃度は0.35mol/L以上とすることがさらに好ましい。一方、酸化剤の濃度の上限は5.6mol/L以下が好ましい。酸化剤の濃度が5.6mol/Lを超えるとコバルトの溶出を抑制する効果が飽和し、添加しても無駄になるからである。また、ガリウムが溶出した水溶液から電解によりガリウムを回収する場合は、酸化剤の濃度を1.18mol/L未満にすることがさらに好ましい。酸化剤の濃度が1.18mol/L以上になると、電解工程において得られた還元生成物がすぐに酸化してしまい、効率よく還元が行えなくなる。このような場合は、塩酸や硫酸などの鉱酸を用いてpHを調整することにより水酸化ガリウムを沈殿させ、回収した後に水素等により熱還元処理することで効率よく金属に還元することができる。なお、酸化剤の濃度が1.18mol/L未満の場合でも熱還元処理を適用してもよい。 As the oxidizing agent used in the present invention, sodium nitrate, sodium nitrite and the like can be used. One or two of these oxides are used by dissolving them in the treatment liquid. At this time, the concentration of the oxidizing agent is preferably 0.01 mol/L or more. When the concentration of the oxidizing agent is less than 0.01 mol/L, the effect of suppressing the elution of cobalt is reduced. Further, considering variations in the effect due to stirring or the like, it is more preferable that the concentration of the oxidizing agent is 0.35 mol/L or more. On the other hand, the upper limit of the concentration of the oxidizing agent is preferably 5.6 mol/L or less. This is because if the concentration of the oxidizing agent exceeds 5.6 mol/L, the effect of suppressing the elution of cobalt becomes saturated, and the addition is useless. Further, when gallium is recovered by electrolysis from an aqueous solution in which gallium is eluted, the concentration of the oxidizing agent is more preferably less than 1.18 mol/L. When the concentration of the oxidizing agent is 1.18 mol/L or more, the reduction product obtained in the electrolysis step is immediately oxidized, and the reduction cannot be efficiently performed. In such a case, gallium hydroxide can be efficiently reduced to a metal by adjusting the pH using a mineral acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid to precipitate gallium hydroxide, recovering it, and subjecting it to a thermal reduction treatment with hydrogen or the like. . Note that the thermal reduction treatment may be applied even when the concentration of the oxidant is less than 1.18 mol/L.

処理液の温度は70℃以上、150℃未満であることが好ましい。処理液の温度が70℃を下回ると、ガリウムの収率が低下し、効率よくガリウムを回収できなくなる。一方、処理液の温度が150℃以上になると処理液の沸点を超えるため、処理対象物が粉末の場合、処理液の飛散によるガリウムの回収率が低下する恐れがある。 The temperature of the treatment liquid is preferably 70°C or higher and lower than 150°C. If the temperature of the treatment liquid is lower than 70° C., the yield of gallium is lowered and gallium cannot be recovered efficiently. On the other hand, when the temperature of the treatment liquid exceeds 150° C., the boiling point of the treatment liquid is exceeded. Therefore, if the object to be treated is powder, there is a possibility that the recovery rate of gallium may decrease due to scattering of the treatment liquid.

上述のとおりアルカリ金属の水酸化物と酸化剤の濃度、および温度を調整した処理液に処理対象物を浸漬して処理を行う。このとき、処理液と処理対象物との反応を促進するため、必要に応じて攪拌を行うことが好ましい。攪拌方法としては、攪拌羽による攪拌や、空気をバブリングすることによる攪拌法が使用できる。特に、空気のバブリングにより攪拌する方法は、空気中の酸素が酸化剤として作用することでコバルトの溶出を抑制するという点でさらに好ましい。 As described above, the treatment is performed by immersing the object to be treated in the treatment solution in which the concentrations of the alkali metal hydroxide and the oxidizing agent and the temperature are adjusted. At this time, in order to promote the reaction between the treatment liquid and the object to be treated, it is preferable to stir as necessary. As a stirring method, a stirring method using stirring blades or a stirring method using air bubbling can be used. In particular, the method of stirring by air bubbling is more preferable in that the oxygen in the air acts as an oxidizing agent to suppress the elution of cobalt.

処理液への浸漬時間は、10分以上96時間以下が好ましい。浸漬時間が10分未満では不処理物の温度が設定温度に達しないため、ガリウムの溶出が十分進行しない恐れがある。また、浸漬時間が96時間を超えるとガリウムの溶出の効果が飽和してしまう。 The immersion time in the treatment liquid is preferably 10 minutes or more and 96 hours or less. If the immersion time is less than 10 minutes, the temperature of the material to be treated does not reach the set temperature, and gallium may not be sufficiently eluted. Further, when the immersion time exceeds 96 hours, the effect of gallium elution is saturated.

以下、本発明を実施例によって詳細に説明するが、本発明は以下の記載に限定して解釈されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention should not be construed as being limited to the following description.

処理対象物のガリウム濃度及びコバルト濃度
処理対象物である、R-T-B系永久磁石の製造過程で発生した約10μmの粒径を有する磁石スラッジ(自然発火防止のため水中で保管したもの)を、吸引ろ過することで脱水した。この磁石スラッジをさらに900℃で2時間熱処理した後、ICP分析(使用装置:島津製作所社製のICPV-1017)を行った。その結果、ガリウム濃度は0.30~0.38wt%、コバルト濃度は0.58~0.61wt%であった。
Gallium concentration and cobalt concentration of the object to be treated Magnet sludge with a particle size of about 10 μm generated in the manufacturing process of the RTB permanent magnet, which is the object to be treated (stored in water to prevent spontaneous combustion) was dehydrated by suction filtration. This magnetic sludge was further heat-treated at 900° C. for 2 hours, and then subjected to ICP analysis (equipment used: ICPV-1017 manufactured by Shimadzu Corporation). As a result, the gallium concentration was 0.30 to 0.38 wt%, and the cobalt concentration was 0.58 to 0.61 wt%.

比較例1,2、実施例1~5:
硝酸ナトリウムの濃度が表1に記載の濃度となるようにそれぞれ調整し、水酸化ナトリウム5.00mol/Lを含む水溶液100ml(処理液)に、吸引ろ過した磁石スラッジ(湿ったままの状態のもの)を10g浸漬し、100℃または110℃の温度で6時間の処理を行った。比較例1,2は硝酸ナトリウムを添加しない場合(0.00mol/L)であり、実施例1~5は硝酸ナトリウムを添加した場合である。
Comparative Examples 1 and 2, Examples 1 to 5:
The concentration of sodium nitrate was adjusted to be the concentration shown in Table 1, and the magnetic sludge (in a wet state) was suction-filtered into 100 ml of an aqueous solution containing 5.00 mol/L of sodium hydroxide (treatment liquid). ) was immersed and treated at a temperature of 100° C. or 110° C. for 6 hours. Comparative Examples 1 and 2 are cases where sodium nitrate is not added (0.00 mol/L), and Examples 1 to 5 are cases where sodium nitrate is added.

その後、処理後の残渣を吸引ろ過し、各ろ液のICP分析を行った。その結果を表1に示す。表1は硝酸ナトリウム濃度と処理温度、ろ液中のGa濃度、Co濃度、Ga収率、及びろ液中のCoとGa合金中のCoの質量%について具体的な数値を示したものである。 After that, the residue after the treatment was subjected to suction filtration, and each filtrate was subjected to ICP analysis. Table 1 shows the results. Table 1 shows specific numerical values for sodium nitrate concentration and treatment temperature, Ga concentration in filtrate, Co concentration, Ga yield, and mass% of Co in filtrate and Co in Ga alloy. .

Figure 0007196669000001
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表1の結果から、硝酸ナトリウムを0.01mol/L以上添加することによって、ろ液中のCoとGa合金中のCoの質量%を11%未満とすることができ、さらに0.59mol/L以上添加することによって、ICP分析では検出できないレベルまでCo濃度を低減できることがわかった。 From the results in Table 1, by adding 0.01 mol / L or more sodium nitrate, the mass% of Co in the filtrate and Co in the Ga alloy can be less than 11%, and furthermore, 0.59 mol / L It has been found that the above addition can reduce the Co concentration to a level that cannot be detected by ICP analysis.

次に、比較例1,2、実施例1~4のろ液を電解液として、陽極に白金めっきチタンワイヤ、陰極に銅板を用いて、1A/cmの電流密度で1時間の定電流電解を行った。銅板上に生成した被膜(還元生成物)のEDX分析結果を表2に示す。 Next, using the filtrates of Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 to 4 as the electrolyte, using a platinum-plated titanium wire as the anode and a copper plate as the cathode, constant current electrolysis was performed at a current density of 1 A/cm 2 for 1 hour. did Table 2 shows the EDX analysis results of the film (reduction product) formed on the copper plate.

Figure 0007196669000002
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定電流電解によって生成した還元生成物中のコバルト濃度は、硝酸ナトリウムを0.01mol/L以上添加した液において1.5wt%以下まで低減できることがわかった。一方、硝酸ナトリウムの濃度が0.59mol/L以上になると、コバルト濃度は低いものの、酸素濃度が高くなることが明らかとなった。これは、過剰に添加した硝酸ナトリウムが還元生成物を酸化させたためと考えられる。したがって、酸素濃度の低い還元生成物を得たい場合は、塩酸や硫酸などの鉱酸を用いてpH調整をすることで水酸化物として沈殿させ、回収した後、水素などで熱還元処理することが好ましい。特に硝酸ナトリウム濃度が1.18mol/L以上の場合に前記還元生成物の酸素濃度が急激に高くなるので、1.18mol/L以上の場合におこなうとよい。なお、比較例1および2においては酸素濃度も高いが、コバルトの一部が酸化物として電析したためと考えられる。 It was found that the concentration of cobalt in the reduction product produced by constant current electrolysis can be reduced to 1.5 wt % or less in a solution containing 0.01 mol/L or more of sodium nitrate. On the other hand, it was found that when the sodium nitrate concentration was 0.59 mol/L or more, the oxygen concentration increased although the cobalt concentration was low. This is probably because the sodium nitrate added in excess oxidized the reduction product. Therefore, when it is desired to obtain a reduction product with a low oxygen concentration, a mineral acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid is used to adjust the pH to precipitate as a hydroxide, which is recovered and then subjected to a thermal reduction treatment with hydrogen or the like. is preferred. In particular, when the sodium nitrate concentration is 1.18 mol/L or more, the oxygen concentration of the reduction product rises sharply, so it is preferable to carry out when the sodium nitrate concentration is 1.18 mol/L or more. In addition, in Comparative Examples 1 and 2, the oxygen concentration was also high, but it is considered that part of cobalt was electrodeposited as an oxide.

比較例3,4、実施例6,7
硝酸ナトリウムの濃度が0.00mol/Lと0.59mol/Lとなるようにそれぞれ調整し、水酸化ナトリウム12.5mol/Lを含む水溶液100ml(処理液)に、吸引ろ過した磁石スラッジ(湿ったままの状態のもの)を10g浸漬し、130℃または140℃で6時間の処理を行った。比較例3,4は硝酸ナトリウムを添加しない場合であり、実施例6,7は硝酸ナトリウムを添加した場合である。
Comparative Examples 3 and 4, Examples 6 and 7
The concentrations of sodium nitrate were adjusted to 0.00 mol/L and 0.59 mol/L, respectively, and suction-filtered magnet sludge (wet 10 g of the raw material) was immersed and treated at 130° C. or 140° C. for 6 hours. Comparative Examples 3 and 4 are cases where sodium nitrate is not added, and Examples 6 and 7 are cases where sodium nitrate is added.

その後、処理後の残渣を吸引ろ過し、ろ液のICP分析を行った。その結果を表3に示す。表3は硝酸ナトリウム濃度と処理温度、ろ液中のGa濃度、Co濃度、Ga収率、及びろ液中のCoとGa合金中のCoの質量%について具体的な数値を示したものである。 After that, the residue after the treatment was subjected to suction filtration, and the filtrate was subjected to ICP analysis. Table 3 shows the results. Table 3 shows specific numerical values for sodium nitrate concentration and treatment temperature, Ga concentration in filtrate, Co concentration, Ga yield, and mass% of Co in filtrate and Co in Ga alloy. .

Figure 0007196669000003
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130℃や140℃の高温において硝酸ナトリウムを添加しない場合はコバルトの溶出量が多いが、硝酸ナトリウムを添加することによってコバルトの溶出を抑制でき、ろ液中のCoとGa合金中のCoの質量%を11%未満に抑制できることがわかった。 When sodium nitrate is not added at a high temperature of 130°C or 140°C, the amount of cobalt eluted is large. % can be suppressed to less than 11%.

次に、各ろ液を電解液として、陽極に白金めっきチタンワイヤ、陰極に銅板を用いて、1A/cmの電流密度で1時間の定電流電解を行った。銅板上に生成した被膜(還元生成物)のEDX分析結果を表4に示す。 Next, using each filtrate as an electrolyte, constant current electrolysis was performed at a current density of 1 A/cm 2 for 1 hour using a platinum-plated titanium wire as the anode and a copper plate as the cathode. Table 4 shows the EDX analysis results of the film (reduction product) formed on the copper plate.

Figure 0007196669000004
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電解によって生成する還元生成物中のコバルト濃度は、硝酸ナトリウムを0.59mol/L添加した液において2.1wt%以下まで低減できることがわかった。 It was found that the concentration of cobalt in the reduction product produced by electrolysis can be reduced to 2.1 wt % or less in a solution containing 0.59 mol/L of sodium nitrate.

比較例5、実施例8,9
硝酸ナトリウムの濃度が0.00mol/Lと0.59mol/Lとなるようにそれぞれ調整し、水酸化ナトリウム5.0mol/Lを含む水溶液100ml(処理液)に、吸引ろ過した磁石スラッジ(湿ったままの状態のもの)を10g浸漬し、70℃または90℃で6時間の処理を行った。比較例5は硝酸ナトリウムを添加しない場合であり、実施例8,9は硝酸ナトリウムを添加した場合である。
Comparative Example 5, Examples 8 and 9
The concentrations of sodium nitrate were adjusted to 0.00 mol/L and 0.59 mol/L, respectively, and suction-filtered magnet sludge (wet 10 g of the raw material) was immersed and treated at 70° C. or 90° C. for 6 hours. Comparative Example 5 is the case where sodium nitrate is not added, and Examples 8 and 9 are the cases where sodium nitrate is added.

その後、処理後の残渣を吸引ろ過し、ろ液のICP分析を行った。その結果を表5に示す。表5は硝酸ナトリウム濃度と処理温度、ろ液中のGa濃度、Co濃度、Ga収率、及びろ液中のCoとGa合金中のCoの質量%について具体的な数値を示したものである。 After that, the residue after the treatment was subjected to suction filtration, and the filtrate was subjected to ICP analysis. Table 5 shows the results. Table 5 shows specific numerical values for sodium nitrate concentration and treatment temperature, Ga concentration in filtrate, Co concentration, Ga yield, and mass% of Co in filtrate and Co in Ga alloy. .

Figure 0007196669000005
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70℃の処理において硝酸ナトリウムを添加しない場合はコバルトの溶出量が多いが、硝酸ナトリウムを添加することによってコバルトの溶出を抑制でき、ろ液中のCoとGa合金中のCoの質量%を11%未満に抑制できることがわかった。 In the treatment at 70 ° C., the amount of cobalt eluted is large when sodium nitrate is not added, but the addition of sodium nitrate can suppress the elution of cobalt. % can be suppressed.

比較例6~8、実施例10~12
硝酸ナトリウムの濃度が0.00mol/Lと0.59mol/Lとなるようにそれぞれ調整し、水酸化ナトリウム2.5~10.0mol/Lを含む水溶液100ml(処理液)に、吸引ろ過した磁石スラッジ(湿ったままの状態のもの)を10g浸漬し、110℃で6時間の処理を行った。比較例6~8は硝酸ナトリウムを添加しない場合であり、実施例10~12は硝酸ナトリウムを添加した場合である。
Comparative Examples 6-8, Examples 10-12
The concentrations of sodium nitrate were adjusted to 0.00 mol/L and 0.59 mol/L, respectively, and 100 ml of an aqueous solution containing 2.5 to 10.0 mol/L of sodium hydroxide (treatment liquid) was added to the solution, which was subjected to suction filtration with a magnet. 10 g of sludge (while still wet) was immersed and treated at 110° C. for 6 hours. Comparative Examples 6 to 8 are cases where sodium nitrate is not added, and Examples 10 and 12 are cases where sodium nitrate is added.

その後、処理後の残渣を吸引ろ過し、ろ液のICP分析を行った。その結果を表6に示す。表6は硝酸ナトリウム濃度と水酸化ナトリウムの濃度、ろ液中のGa濃度、Co濃度、Ga収率、及びろ液中のCoとGa合金中のCoの質量%について具体的な数値を示したものである。 After that, the residue after the treatment was subjected to suction filtration, and the filtrate was subjected to ICP analysis. Table 6 shows the results. Table 6 shows specific numerical values for sodium nitrate concentration and sodium hydroxide concentration, Ga concentration in filtrate, Co concentration, Ga yield, Co in filtrate and mass% of Co in Ga alloy. It is a thing.

Figure 0007196669000006
Figure 0007196669000006

110℃の処理において硝酸ナトリウムを添加しない場合は、水酸化ナトリウムの濃度に関係なくコバルトの溶出量が多いが、硝酸ナトリウムを添加することによってコバルトの溶出を抑制でき、ろ液中のCoとGa合金中のCoの質量%を11%未満に抑制できることがわかった。 When sodium nitrate was not added in the treatment at 110°C, the amount of cobalt eluted was large regardless of the concentration of sodium hydroxide. It was found that the mass % of Co in the alloy can be suppressed to less than 11%.

本発明は、R-T-B系永久磁石の磁石スラッジなどの、鉄、コバルトとガリウムを含む処理対象物から、生産量が少なく長期的に安定な調達が懸念される希少金属であるガリウムを回収できる点において、産業上の利用可能性を有する。

The present invention removes gallium, a rare metal whose production volume is small and whose long-term stable procurement is concerned, from objects to be treated that contain iron, cobalt, and gallium, such as magnet sludge from RTB permanent magnets. It has industrial applicability in that it can be recovered.

Claims (4)

少なくとも鉄、コバルトとガリウムを含む処理対象物を、温度が70℃以上、10℃以下であり、0.01mol/L以上、6mol/L以下の硝酸ナトリウムと、mol/L以上、1mol/L以下の水酸化ナトリウムと、を含む水溶液に浸漬処理するガリウムの回収方法。 1. An object to be treated containing at least iron, cobalt and gallium at a temperature of 70° C. or higher and 140 ° C. or lower and 0.01 mol / L or higher; 7 6 mol/L or less of sodium nitrate ; 2 . 5 mol/L or more, 1 2 . A method for recovering gallium by immersing in an aqueous solution containing 5 mol/L or less of sodium hydroxide . 前記硝酸ナトリウムは0.01mol/L以上、1.18mol/L未満である、請求項1に記載のガリウムの回収方法。 2. The method for recovering gallium according to claim 1, wherein said sodium nitrate is 0.01 mol/L or more and less than 1.18 mol/L. 前記硝酸ナトリウムは0.35mol/L以上、1.18mol/L未満である、請求項2に記載のガリウムの回収方法。 3. The method for recovering gallium according to claim 2, wherein the sodium nitrate is 0.35 mol/L or more and less than 1.18 mol/L. 前記処理対象物が、R-T-B系永久磁石の磁石スラッジまたは前記磁石スラッジから希土類元素を除去することで得られる酸化鉄を主成分とする残渣である請求項1乃至請求項に記載のガリウムの回収方法。 4. The object to be treated according to any one of claims 1 to 3 , wherein the object to be treated is magnet sludge of an RTB permanent magnet or a residue composed mainly of iron oxide obtained by removing rare earth elements from the magnet sludge. gallium recovery method.
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