JPH03173723A - ガリウムを含有する塩基性溶液からガリウムを回収する方法 - Google Patents
ガリウムを含有する塩基性溶液からガリウムを回収する方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
〔産業上の利用分野J
本発明は、アルミナを製造するためのバイヤー法から生
じるアルミン酸ナトリウム溶液のような、ガリウム含有
塩基性溶液からガリウムを回収する方法に関する。 さらに詳しくは1本発明は、置換ヒドロキシキノリン類
を主体とした抽出剤によりガリウムを抽出することによ
ってガリウムを回収する方法に係る。 〔従来の技術とその問題点) 抽出剤とイイ機溶媒を含有するイTtl相によりガリウ
ムを液/液抽出し1次いでガリウムを含んだ有機相を酸
性水溶液で洗浄してガリウムを再抽出することからなる
アルカリ性水溶液中に存在するガリウムの抽出方法が、
特に、米国特許第2,277゜897号、同2,307
,047号、同2,307,882号、同2゜495.
601号、同2,532,295号及び同2,532,
296号に開示されている。 また、樹脂を使用して上記抽出剤を担持し、この樹脂に
アルカリ性溶液を通すことによりガリウムを抽出するこ
とが提案された。同様にして、ガリウムはガリウムが負
荷された樹脂を酸性溶液で洗浄することによって回収さ
れる。しかして、特願昭60−42234号及び同51
1〜96831号並びにヨーロッパ特許出願第2581
46号及び同265356号は、前記液/液抽出法で使
用したものと同一の抽出剤のための担体として使用でき
る樹脂の例を列挙している。 これらの液/液抽出法又は抽出剤を含有する樹脂紀通じ
る方法は、要するに、塩基性溶液と抽出剤を含有する媒
質(有機相又は樹脂)とを接触させることによって塩基
性溶液中に含まれるガリウムを該媒質中に移動させるこ
とからなっている。 そして、第二工程において、ガリウムが負荷された媒質
(有機相又は樹脂)を酸性水溶液と接触させることによ
ってガリウムが再抽出される。このようにして回収され
た酸性溶液は、ガリウムと共抽出された陽イオン、例え
ばナトリウム及びアルミニウムを除去するため多くの方
法により精製することができる0例えば、仏国特許第2
.495.599号、同2,495,600号及び同2
,495,601号に記載の精製方法があげられる。 精製された溶液は、次いで、ガリウム塩又はガリウム含
有化合物製造用の出発物質として使用される。 ガリウムは、一般に、天然鉱物、特にボウキサイドのよ
うなアルミニウム鉱物中に不純物として存在する。 したがって、製造されるガリウムの大部分はアルミン酸
溶液又はアルミナを回収するためのバイヤー法で循環す
るバイヤー液から回収される。 ガリウムを回収した後、このバイヤー液はバイヤー法サ
イクルに再循環される。 このバイヤー液は非常に高い塩基性を有するので、抽出
用媒質と接触させると相当な量のナトリウムイオンが抽
出され、抽出用媒質を非常に塩基性にさせる。したがっ
て、一般に行われている方法では、この塩基性度をガリ
ウムの再抽出中に酸性溶液により中和する必要があり、
これは多くの酸を消費する。 さらに、アルミナ製造サイクルの機能を乱さないために
はこのサイクルに再循環されるバイヤー液のpH″′を
水酸化ナトリウムの添加により調節する必要がある。
じるアルミン酸ナトリウム溶液のような、ガリウム含有
塩基性溶液からガリウムを回収する方法に関する。 さらに詳しくは1本発明は、置換ヒドロキシキノリン類
を主体とした抽出剤によりガリウムを抽出することによ
ってガリウムを回収する方法に係る。 〔従来の技術とその問題点) 抽出剤とイイ機溶媒を含有するイTtl相によりガリウ
ムを液/液抽出し1次いでガリウムを含んだ有機相を酸
性水溶液で洗浄してガリウムを再抽出することからなる
アルカリ性水溶液中に存在するガリウムの抽出方法が、
特に、米国特許第2,277゜897号、同2,307
,047号、同2,307,882号、同2゜495.
601号、同2,532,295号及び同2,532,
296号に開示されている。 また、樹脂を使用して上記抽出剤を担持し、この樹脂に
アルカリ性溶液を通すことによりガリウムを抽出するこ
とが提案された。同様にして、ガリウムはガリウムが負
荷された樹脂を酸性溶液で洗浄することによって回収さ
れる。しかして、特願昭60−42234号及び同51
1〜96831号並びにヨーロッパ特許出願第2581
46号及び同265356号は、前記液/液抽出法で使
用したものと同一の抽出剤のための担体として使用でき
る樹脂の例を列挙している。 これらの液/液抽出法又は抽出剤を含有する樹脂紀通じ
る方法は、要するに、塩基性溶液と抽出剤を含有する媒
質(有機相又は樹脂)とを接触させることによって塩基
性溶液中に含まれるガリウムを該媒質中に移動させるこ
とからなっている。 そして、第二工程において、ガリウムが負荷された媒質
(有機相又は樹脂)を酸性水溶液と接触させることによ
ってガリウムが再抽出される。このようにして回収され
た酸性溶液は、ガリウムと共抽出された陽イオン、例え
ばナトリウム及びアルミニウムを除去するため多くの方
法により精製することができる0例えば、仏国特許第2
.495.599号、同2,495,600号及び同2
,495,601号に記載の精製方法があげられる。 精製された溶液は、次いで、ガリウム塩又はガリウム含
有化合物製造用の出発物質として使用される。 ガリウムは、一般に、天然鉱物、特にボウキサイドのよ
うなアルミニウム鉱物中に不純物として存在する。 したがって、製造されるガリウムの大部分はアルミン酸
溶液又はアルミナを回収するためのバイヤー法で循環す
るバイヤー液から回収される。 ガリウムを回収した後、このバイヤー液はバイヤー法サ
イクルに再循環される。 このバイヤー液は非常に高い塩基性を有するので、抽出
用媒質と接触させると相当な量のナトリウムイオンが抽
出され、抽出用媒質を非常に塩基性にさせる。したがっ
て、一般に行われている方法では、この塩基性度をガリ
ウムの再抽出中に酸性溶液により中和する必要があり、
これは多くの酸を消費する。 さらに、アルミナ製造サイクルの機能を乱さないために
はこのサイクルに再循環されるバイヤー液のpH″′を
水酸化ナトリウムの添加により調節する必要がある。
したがって、本発明の目的は、酸の消費量を低減させか
つ再循環バイヤー液の品質を向上せしめる。ガリウム含
有塩基性溶液からのガリウムの回収方法を提案すること
によって前記の従来技術の欠点を克服することである。 【発明の詳細な説明l このため、本発明は、ガリウムを含有する塩基性溶液(
A)をガリウム抽出剤を含有する媒質(I)と接触させ
てガリウムを該溶液(A)から該媒質(I)に移動させ
、該媒質(I)と該溶液(A)とを分離した後、ガリウ
ムが負荷された媒質(I)を水性相(B)と接触させる
ことによってガリウムを再抽出し、該媒質(i3と該水
性相(B)とを分離することからなるガリウム含有塩基
性溶液(A)からガリウムを回収する方法を提案する。 この方法は、塩基性水溶液を水性相(B)として使用し
、さらにガリウムが負荷された塩基性水溶液(B)をガ
リウム抽出剤を含有する第二の媒質(II)と接触させ
てガリウムを該塩基性水溶液(B)から該媒質(II)
に移動させることによりガリウムを再抽出し1次いで該
塩基性溶液(B)と該媒質(II)とを分離した後、ガ
リウムが負荷された媒質(II)を水溶液(C)と接触
させてガリウムを再抽出し、ガリウムを含んだ溶液(C
)を該媒ff(II)と分離することによってガリウム
水溶液を回収することを特徴とする。この溶液(C)は
、塩基性溶液(B)よりも高いガリウム濃度を有する。 媒質(’I)及び(II)に含まれる抽出剤は、同一で
も異なっていてもよい。 本発明の好ましい具体例においては、二つの抽出剤は同
一である。有利には、媒質(II)の少なくとも一部は
、ガリウムの再抽出の直後か又は洗浄のような処理の後
に媒質(I)に再循環することができる。 上述した本発明に好適な抽出剤には置換ヒドロキシキノ
リン類に属するものがある。 本発明に好適な置換ヒドロキシキノリン類は、本発明の
方法の条件下で、即ち、特に塩基性媒質中で錯化により
ガリウムを抽出することができ。 さらに有機媒質に可溶でありかつ水性媒質に不溶である
か又は明らかに可溶性でないものでなければならない。 したがって1本発明に対して好適な置換ヒドロキシキノ
リンは、特に、次の一般式 0H (ここで、R,、R,、R,、R,、R,及びR6は同
−又は異なっていてよく、水素、ハロゲン、アルキル、
アルケニル、脂環式及びアリール基よりなる群から選ば
れる。ただし、Rt、Rt。 R,、R,、R,及びR,は同時に水素を表わさない)
。 を有するものである。これらの置換ヒドロキシキノリン
類のうちでも、本発明のために特に好適なものは、α−
アルケニル−8−ヒドロキシキノリン類、β−アルケニ
ル−8−ヒドロキシキノリン類及びアルキル−8−ヒド
ロキシキノリン類である。 本発明に従う好ましいα−アルケニル−8−ヒドロキシ
キノリン類は、次の一般式 (ここで、R1及びR2は水素又は炭化水素基を表わす
) を有する。これらのうちでも1次の一般式を有するもの
が特に使用される。 本発明に従う好ましいβ−アルケニル−8−ヒドロキシ
キノリン類は1次の一般式 (ここで、R1、Rs 、Rs及びR4は水素又は炭化
水素基を表わす) を有する。 本発明に従う好ましいアルキル−8−ヒドロキシキノリ
ン類は、次式 (ここで、nは1〜20.好ましくは5〜15である) を有する。 これらのヒドロキシキノリン類は、本発明によれば単独
で又は混合物として使用することができる。 これらの抽出剤は、有機溶媒による溶液として(この場
合、抽出は「液/液抽出」として知られる方法により行
われる)、又は抽出剤を保持する多孔質基材によって含
浸若しくは担持して(この場合、抽出はこの抽出剤担持
多孔質基材にガリウム溶液を通すことによって行われる
)使用することができる。 本誌の第一の変法では、媒質(、I 、)及び(又りよ
)媒質(II)は、水不混和性有機溶媒と1種以上の前
記抽出剤とを含有する有機相である。 好適でありかつ慣用される有機溶媒は液/液抽出で使用
される希釈剤であって、単独で又は混合物として使用さ
れる。このような希釈剤のうちであげられるものは1例
えばヘプタン及びケロシン型石油留分のような脂肪族炭
化水素;例えばベンゼン、トルエン、キシレン及び[ツ
ルペッツ(5olvesso) J (エクソン社の
登録商標)型留分のような芳香族炭化水素;そしてこれ
らの化合物のハロゲン化誘導体1例えばクロロホルム、
四塩化炭素、ジクロルエタン及びトリクロルプロパンな
どである。 有機相中の抽出剤の割合は臨界的ではなく、広い範囲内
にある。 しかしながら、一般に、有機相に対して1〜50容量%
の濃度が好ましい。 また、有機相は各種の添加剤1例えばガリウム抽出速度
促進剤及び相混合を促進させる界面活性剤を含有できる
。この列挙は例示にすぎず、これらだけではない。 方法の第二の変法では、媒質(I)及び(又は)媒質(
II)は、抽出剤を化学的に又は物理的に固定した固体
多孔質基剤からなる。 一般に、この基剤はイオン吸収剤又はイオン交換合成樹
脂、例えば、商品名「アンバーライト」として市販され
ている樹脂、商品名[レワチット(Lewatit )
Jとしてバイエル社より市販されている「かご型]樹
脂、活性炭又は類似の材料であってよい。 樹脂の例は、特に、特願昭60−42234号及び同5
8−96831号−11iびにヨーロッパ特許第258
146号及び265356号に示されている。 塩基性溶液(A)から媒質(I)にガリウムを抽出する
ための濃度、相の比、温度及びpH条件は、通−常のも
のであり、特に上述の特許及び特許出願に記載されてい
る。 ガリウム含有塩基性溶液(A)は、人工的であるか又は
天然鉱物の処理方法のような化学的方法から生ずる任意
の塩基性溶液であると理解されたい。 したがって、ガリウム源として一般に使用される塩基性
溶液は、バイヤー法によってボーキサイトからアルミナ
を抽出するためのボーキサイト処理サイクルから生じる
「バイヤー液」としても知られるアルミン酸ナトリウム
溶液である。この塩基性溶液はガリウムを抽出した後、
バイヤー法サイクルに再循環される。 本発明の特徴の一つによれば、塩基性溶液から分離した
後の媒質(I)中に存在するガリウムは、この媒質を強
塩基溶液(B)と接触させることによってそれから再抽
出される。 特に1滴液(A)がナトリウムイオンを含有するときは
1本発明の好ましい強塩基溶液(B)としては水酸化ナ
トリウム溶液があげられる。しかし、その他の水酸化物
、例えば他のアルカリ金属水酸化物を使用することがで
きる。 この溶液中の水酸化物濃度は、4N〜20N、好ましく
は6N、12Nである。 この強塩基性による再抽出は、溶液(A)におけるより
も高い濃度を有するガリウム溶液を得るのを可能とし、
かつ、ナトリウムイオンの抽出に帰因する媒質(I)の
塩基性を中和するのに必要な酸の相当な消費を回避させ
る。 得られた塩基性ガリウム溶液は、大なり小なり高濃度で
多くの不純物、特にアルミニウム及びナトリウムを含有
する。さらに−、この塩基性溶液は、しばしば高すぎる
pH1そしてガリウム金属の製造プロセス、例えば電気
分解に直接使用するには低すぎるガリウム濃度を有する
。 本発明の方法は、媒質口■)により塩基性溶液(DJか
らガリウムを第二抽出し、該媒質(I1)中に含まれた
ガリウムを溶液(C)によって再抽出することによって
適当なpHと好適なガリウム濃度を有するガリウム溶液
を製造するのを可能にするものである。 この水溶液(C)は塩酸、硝酸、硫酸、これらの酸の混
合物又は類似の物質の溶液のような酸性溶液であってよ
い。 酸性溶液によるこのガリウムの回収は、いくつかの変法
によって行うことができる。 しかして、ガリウムを強酸の濃溶液で単一工程で再抽出
すること、又は第一工程で強酸の希溶液によりナトリウ
ム及びアルミニウムだけを抽出し、第二工程で強酸の濃
溶液でガリウムを再抽出することができる。 これらの変法において、抽出用溶媒は、ガリウムの抽出
中に酸を存在させないようにするため再循環する前に洗
浄を受ける。 強酸溶液により、ガリウムを再抽出するためのこれら各
種の変法は、前述の特許に記載されている。 また、水滴液(C)は、水酸化ナトリウム又は他のアル
カリ金属水酸化物の溶液のような強塩基の溶液であって
よい。この場合において、塩基性溶液のpHは4N〜2
0N、好ましくは6N〜12Nの間になければならない
。 このガリウムの二重抽出又は二工程での抽出によって1
本発明の方法は、純度、pH又はガリウム含有量の観点
からガリウム金属の製造プロセスに適したガリウム溶液
を製造するのを可能にさせる。 本発明の好ましい特色の一つによれば、ガリウムを含ん
だ塩基性滴液(B)は、水溶液と媒質(II)との間の
ガリウム分配係数にふされしい9H及び濃度条件を持た
せるための媒質(II)と接触させる前に希釈される。 この希釈は、媒質(II)が媒質(I)と類似している
とき、特に抽出剤の稲類、溶媒又は基材が同一であると
きに必要である。 しかしながら、この溶液(B)の希釈は、媒質(+)及
び(II )がそれらの種類又は濃度の点で異なってい
るならば省くことができる。 本発明の他の特徴によれば、媒質(IN と接触させた
後に、したがってガリウムを抽出した後に回収される塩
基性溶液(B)は、ガリウムを除去した塩基性滴液(A
)に少なくとも部分的に再循環することができる。この
再循環は、塩基性溶液(A)がバイヤー液であるときは
プロセスの経済性にとって特に価値がある。事実、アル
ミナ製造のためのバイヤー法サイクルにおいては、水酸
化ナトリウムが消費される反応体の一つである。したが
って、ガリウムを抽出するために使用され、次いでバイ
ヤー液中に再注入される水酸化ナトリウムは、バイヤー
法サイクルによって゛消費される水酸化ナトリウムの一
部を占める。 本発明の他の特徴によれば、抽出剤を含有する媒質([
)は、適当ならば、洗浄のような処理の後に、媒質(I
)に少なくとも部分的に再循環することができる。 本発明のその他の目的、利点及び特徴は1本発明の方法
の具体例及び例示としてのみ示す実施例の記載に照して
より明瞭となろう。 本発明の方法のブロック図を示す添付の第1図を参照す
るに、バイヤー液が1で数個の混合器/沈降器段階を含
む一式の液/液抽出装置2に供給され、この装置を3で
去る。抽出剤を含有する有機溶液(媒質(■))が装置
2でバイヤー液の流れと自流方向に供給される。 ガリウムが負荷された有機相は5で装置2を去り、新た
な一式の押出装置4に供給される。ガリウムが除去され
た有機相は装置4を出て第一装置2ヘループ6を介して
再供給される。 塩基性溶液(B)が装置4に7で供給され、ガリウムが
負荷されて8で出る。 このガリウムが負荷された塩基性溶液(B)は、適当な
らば9で水の添加により希釈した後、−式の液/液抽出
装置10に供給される。 ガリウムが除去されたこの塩基性溶液は、装置10を管
路11を介して去り、そして適当ならば蒸発させた後、
ガリウムが除去されたバイヤー液3に12で11g循環
される。 第二有機相(媒質(II))が抽出装置IOに13で向
流方向で供給される。装置IOを14で去bガリウムが
負荷された有機相は一式の混合/沈降装置15に供給さ
れ、この装置を出て装置lOにループ16を介して再循
環される。 水溶液(C)が装置15に17で有機物に対して向流方
向に供給される。ガリウムが負荷されたこの溶液は装置
15から18で出る。 もちろん、液/液抽出装置を、特に、抽出剤を担持した
多孔質基材を使用するのに適したその他の装置で置き換
えることができる。したがって。 樹脂を充填した塔又は一連の塔を使用することができる
。 さらに、有機相(媒質(I)又は媒質(■))を抽出装
置に再循環する前にその処理を行うこともできる。この
ような処理は水洗又は特に媒質(II)については弱塩
基性溶液による洗浄であってよい。 抽出装置の操作条件はいろいろあってよい。例えば不活
性雰囲気下で又は大気の不存在下に運転することができ
る。 さらに、抽出装置の流体力学的操作条件、例えば有機相
及び水性相の流量、ミキサーの撹拌速度及び沈降条件は
この技術分野の当業者には慣用のものであり、例えば前
記した特許に記載されている。 〔実施例] 下記の実施例は本発明の方法及びその利点を例示する。 匠−ユ アルミナ製造のためのバイヤーサイクルより生じる下記
の組成を持つアルミン酸ナトリウム溶液(バイヤー液と
もいう)を一連の混合器/沈降器に供給した。 A1.0. 80g/j2NaO205g
/Q Ga 225g/12ケロシンに溶解
した商品名「ケレックス 100」としてシエーリング
社より市販されている飽和炭化水素置換基を含有する置
換ヒドロキシキノリンを0.25モル/I2含有する抽
出溶媒を抽出装置2に供給した。この溶媒は、lO重遺
%のデカノール及び0.25モル/2の「ベルサチン酸
」も含有する。 抽出装置2を出る溶媒を第二抽出装置4に供給し、ここ
でガリウムを9N水酸化ナトリウム溶液により再抽出し
た。 ガリウムを負荷された水酸化ナトリウム溶液はt、3s
g/βのガリウム及び9 g / Qのアルミニウムを
含有した。 第二抽出/再抽出サイクルに導入する前に、この水酸化
ナトリウム溶液を水の添加により希釈して3Nに等しい
[OH]−濃度とした。 この第二抽出/再抽出サイクルでは、第一サイクルで使
用したのと同一の抽出溶媒を使用した。 ガリウムを8N硫酸溶液により有機相から再抽出した0
回収された酸性溶液は18g/ffのガリウム%3.6
g/ffのアルミニウム及び754 g/eのso、”
−を含有し、4NのH′澗度を有した。 酸性ガリウム溶液は精製し、ガリウム製造プロセス、例
えば電解に使用することができる。 再抽出装置を去る抽出溶媒を水洗して硫酸塩のような存
在する不純物を除去した。この洗浄水はガリウムの再抽
出に使用する酸性溶液と具合よく混合した。 さらに、第二サイクルの再抽出段階lOで回収さ。 れた水酸化ナトリウム溶液(これは3g/2のアルミニ
ウムを含有し、3Nの水酸化ナトリウム濃度を有する)
をガリウムが除去されたバイヤー液に再循環した。 λ−1 第一ガリウム抽出サイクルは例1のものと同一とし、t
35g/βのガリウム及び9 g/I2のアルミニウム
を含有する塩基溶液が回収された。 この溶液を約3NのOH−濃度を得るように希釈し、次
いで抽出装置において、0.lの有機相/水性相比を得
るような流量比を使用して、例1のものと同じ抽出剤と
接触させた。 ガリウムが除去された水酸化ナトリウム溶液な次いで例
1におけるようにバイヤー液に再循環した。 ガリウムを負荷された抽出溶媒を、液/液抽出装置にお
いて、9Nの初期濃度を有する水酸化ナトリウム溶液と
、6の有機相/水性相比を使用して、接触させた。 特に、下記の成分 [OH−] 7.25Nを含有するガリ
ウム酸ナトリウム溶液が得られた。 この溶液は、一方ではガリウム金属を、他方ではガリウ
ムが失われた電解質を導く電解に付すことができ、そし
て後者の電解質はガリウムの再抽出装置の一つに再循環
することができる。
つ再循環バイヤー液の品質を向上せしめる。ガリウム含
有塩基性溶液からのガリウムの回収方法を提案すること
によって前記の従来技術の欠点を克服することである。 【発明の詳細な説明l このため、本発明は、ガリウムを含有する塩基性溶液(
A)をガリウム抽出剤を含有する媒質(I)と接触させ
てガリウムを該溶液(A)から該媒質(I)に移動させ
、該媒質(I)と該溶液(A)とを分離した後、ガリウ
ムが負荷された媒質(I)を水性相(B)と接触させる
ことによってガリウムを再抽出し、該媒質(i3と該水
性相(B)とを分離することからなるガリウム含有塩基
性溶液(A)からガリウムを回収する方法を提案する。 この方法は、塩基性水溶液を水性相(B)として使用し
、さらにガリウムが負荷された塩基性水溶液(B)をガ
リウム抽出剤を含有する第二の媒質(II)と接触させ
てガリウムを該塩基性水溶液(B)から該媒質(II)
に移動させることによりガリウムを再抽出し1次いで該
塩基性溶液(B)と該媒質(II)とを分離した後、ガ
リウムが負荷された媒質(II)を水溶液(C)と接触
させてガリウムを再抽出し、ガリウムを含んだ溶液(C
)を該媒ff(II)と分離することによってガリウム
水溶液を回収することを特徴とする。この溶液(C)は
、塩基性溶液(B)よりも高いガリウム濃度を有する。 媒質(’I)及び(II)に含まれる抽出剤は、同一で
も異なっていてもよい。 本発明の好ましい具体例においては、二つの抽出剤は同
一である。有利には、媒質(II)の少なくとも一部は
、ガリウムの再抽出の直後か又は洗浄のような処理の後
に媒質(I)に再循環することができる。 上述した本発明に好適な抽出剤には置換ヒドロキシキノ
リン類に属するものがある。 本発明に好適な置換ヒドロキシキノリン類は、本発明の
方法の条件下で、即ち、特に塩基性媒質中で錯化により
ガリウムを抽出することができ。 さらに有機媒質に可溶でありかつ水性媒質に不溶である
か又は明らかに可溶性でないものでなければならない。 したがって1本発明に対して好適な置換ヒドロキシキノ
リンは、特に、次の一般式 0H (ここで、R,、R,、R,、R,、R,及びR6は同
−又は異なっていてよく、水素、ハロゲン、アルキル、
アルケニル、脂環式及びアリール基よりなる群から選ば
れる。ただし、Rt、Rt。 R,、R,、R,及びR,は同時に水素を表わさない)
。 を有するものである。これらの置換ヒドロキシキノリン
類のうちでも、本発明のために特に好適なものは、α−
アルケニル−8−ヒドロキシキノリン類、β−アルケニ
ル−8−ヒドロキシキノリン類及びアルキル−8−ヒド
ロキシキノリン類である。 本発明に従う好ましいα−アルケニル−8−ヒドロキシ
キノリン類は、次の一般式 (ここで、R1及びR2は水素又は炭化水素基を表わす
) を有する。これらのうちでも1次の一般式を有するもの
が特に使用される。 本発明に従う好ましいβ−アルケニル−8−ヒドロキシ
キノリン類は1次の一般式 (ここで、R1、Rs 、Rs及びR4は水素又は炭化
水素基を表わす) を有する。 本発明に従う好ましいアルキル−8−ヒドロキシキノリ
ン類は、次式 (ここで、nは1〜20.好ましくは5〜15である) を有する。 これらのヒドロキシキノリン類は、本発明によれば単独
で又は混合物として使用することができる。 これらの抽出剤は、有機溶媒による溶液として(この場
合、抽出は「液/液抽出」として知られる方法により行
われる)、又は抽出剤を保持する多孔質基材によって含
浸若しくは担持して(この場合、抽出はこの抽出剤担持
多孔質基材にガリウム溶液を通すことによって行われる
)使用することができる。 本誌の第一の変法では、媒質(、I 、)及び(又りよ
)媒質(II)は、水不混和性有機溶媒と1種以上の前
記抽出剤とを含有する有機相である。 好適でありかつ慣用される有機溶媒は液/液抽出で使用
される希釈剤であって、単独で又は混合物として使用さ
れる。このような希釈剤のうちであげられるものは1例
えばヘプタン及びケロシン型石油留分のような脂肪族炭
化水素;例えばベンゼン、トルエン、キシレン及び[ツ
ルペッツ(5olvesso) J (エクソン社の
登録商標)型留分のような芳香族炭化水素;そしてこれ
らの化合物のハロゲン化誘導体1例えばクロロホルム、
四塩化炭素、ジクロルエタン及びトリクロルプロパンな
どである。 有機相中の抽出剤の割合は臨界的ではなく、広い範囲内
にある。 しかしながら、一般に、有機相に対して1〜50容量%
の濃度が好ましい。 また、有機相は各種の添加剤1例えばガリウム抽出速度
促進剤及び相混合を促進させる界面活性剤を含有できる
。この列挙は例示にすぎず、これらだけではない。 方法の第二の変法では、媒質(I)及び(又は)媒質(
II)は、抽出剤を化学的に又は物理的に固定した固体
多孔質基剤からなる。 一般に、この基剤はイオン吸収剤又はイオン交換合成樹
脂、例えば、商品名「アンバーライト」として市販され
ている樹脂、商品名[レワチット(Lewatit )
Jとしてバイエル社より市販されている「かご型]樹
脂、活性炭又は類似の材料であってよい。 樹脂の例は、特に、特願昭60−42234号及び同5
8−96831号−11iびにヨーロッパ特許第258
146号及び265356号に示されている。 塩基性溶液(A)から媒質(I)にガリウムを抽出する
ための濃度、相の比、温度及びpH条件は、通−常のも
のであり、特に上述の特許及び特許出願に記載されてい
る。 ガリウム含有塩基性溶液(A)は、人工的であるか又は
天然鉱物の処理方法のような化学的方法から生ずる任意
の塩基性溶液であると理解されたい。 したがって、ガリウム源として一般に使用される塩基性
溶液は、バイヤー法によってボーキサイトからアルミナ
を抽出するためのボーキサイト処理サイクルから生じる
「バイヤー液」としても知られるアルミン酸ナトリウム
溶液である。この塩基性溶液はガリウムを抽出した後、
バイヤー法サイクルに再循環される。 本発明の特徴の一つによれば、塩基性溶液から分離した
後の媒質(I)中に存在するガリウムは、この媒質を強
塩基溶液(B)と接触させることによってそれから再抽
出される。 特に1滴液(A)がナトリウムイオンを含有するときは
1本発明の好ましい強塩基溶液(B)としては水酸化ナ
トリウム溶液があげられる。しかし、その他の水酸化物
、例えば他のアルカリ金属水酸化物を使用することがで
きる。 この溶液中の水酸化物濃度は、4N〜20N、好ましく
は6N、12Nである。 この強塩基性による再抽出は、溶液(A)におけるより
も高い濃度を有するガリウム溶液を得るのを可能とし、
かつ、ナトリウムイオンの抽出に帰因する媒質(I)の
塩基性を中和するのに必要な酸の相当な消費を回避させ
る。 得られた塩基性ガリウム溶液は、大なり小なり高濃度で
多くの不純物、特にアルミニウム及びナトリウムを含有
する。さらに−、この塩基性溶液は、しばしば高すぎる
pH1そしてガリウム金属の製造プロセス、例えば電気
分解に直接使用するには低すぎるガリウム濃度を有する
。 本発明の方法は、媒質口■)により塩基性溶液(DJか
らガリウムを第二抽出し、該媒質(I1)中に含まれた
ガリウムを溶液(C)によって再抽出することによって
適当なpHと好適なガリウム濃度を有するガリウム溶液
を製造するのを可能にするものである。 この水溶液(C)は塩酸、硝酸、硫酸、これらの酸の混
合物又は類似の物質の溶液のような酸性溶液であってよ
い。 酸性溶液によるこのガリウムの回収は、いくつかの変法
によって行うことができる。 しかして、ガリウムを強酸の濃溶液で単一工程で再抽出
すること、又は第一工程で強酸の希溶液によりナトリウ
ム及びアルミニウムだけを抽出し、第二工程で強酸の濃
溶液でガリウムを再抽出することができる。 これらの変法において、抽出用溶媒は、ガリウムの抽出
中に酸を存在させないようにするため再循環する前に洗
浄を受ける。 強酸溶液により、ガリウムを再抽出するためのこれら各
種の変法は、前述の特許に記載されている。 また、水滴液(C)は、水酸化ナトリウム又は他のアル
カリ金属水酸化物の溶液のような強塩基の溶液であって
よい。この場合において、塩基性溶液のpHは4N〜2
0N、好ましくは6N〜12Nの間になければならない
。 このガリウムの二重抽出又は二工程での抽出によって1
本発明の方法は、純度、pH又はガリウム含有量の観点
からガリウム金属の製造プロセスに適したガリウム溶液
を製造するのを可能にさせる。 本発明の好ましい特色の一つによれば、ガリウムを含ん
だ塩基性滴液(B)は、水溶液と媒質(II)との間の
ガリウム分配係数にふされしい9H及び濃度条件を持た
せるための媒質(II)と接触させる前に希釈される。 この希釈は、媒質(II)が媒質(I)と類似している
とき、特に抽出剤の稲類、溶媒又は基材が同一であると
きに必要である。 しかしながら、この溶液(B)の希釈は、媒質(+)及
び(II )がそれらの種類又は濃度の点で異なってい
るならば省くことができる。 本発明の他の特徴によれば、媒質(IN と接触させた
後に、したがってガリウムを抽出した後に回収される塩
基性溶液(B)は、ガリウムを除去した塩基性滴液(A
)に少なくとも部分的に再循環することができる。この
再循環は、塩基性溶液(A)がバイヤー液であるときは
プロセスの経済性にとって特に価値がある。事実、アル
ミナ製造のためのバイヤー法サイクルにおいては、水酸
化ナトリウムが消費される反応体の一つである。したが
って、ガリウムを抽出するために使用され、次いでバイ
ヤー液中に再注入される水酸化ナトリウムは、バイヤー
法サイクルによって゛消費される水酸化ナトリウムの一
部を占める。 本発明の他の特徴によれば、抽出剤を含有する媒質([
)は、適当ならば、洗浄のような処理の後に、媒質(I
)に少なくとも部分的に再循環することができる。 本発明のその他の目的、利点及び特徴は1本発明の方法
の具体例及び例示としてのみ示す実施例の記載に照して
より明瞭となろう。 本発明の方法のブロック図を示す添付の第1図を参照す
るに、バイヤー液が1で数個の混合器/沈降器段階を含
む一式の液/液抽出装置2に供給され、この装置を3で
去る。抽出剤を含有する有機溶液(媒質(■))が装置
2でバイヤー液の流れと自流方向に供給される。 ガリウムが負荷された有機相は5で装置2を去り、新た
な一式の押出装置4に供給される。ガリウムが除去され
た有機相は装置4を出て第一装置2ヘループ6を介して
再供給される。 塩基性溶液(B)が装置4に7で供給され、ガリウムが
負荷されて8で出る。 このガリウムが負荷された塩基性溶液(B)は、適当な
らば9で水の添加により希釈した後、−式の液/液抽出
装置10に供給される。 ガリウムが除去されたこの塩基性溶液は、装置10を管
路11を介して去り、そして適当ならば蒸発させた後、
ガリウムが除去されたバイヤー液3に12で11g循環
される。 第二有機相(媒質(II))が抽出装置IOに13で向
流方向で供給される。装置IOを14で去bガリウムが
負荷された有機相は一式の混合/沈降装置15に供給さ
れ、この装置を出て装置lOにループ16を介して再循
環される。 水溶液(C)が装置15に17で有機物に対して向流方
向に供給される。ガリウムが負荷されたこの溶液は装置
15から18で出る。 もちろん、液/液抽出装置を、特に、抽出剤を担持した
多孔質基材を使用するのに適したその他の装置で置き換
えることができる。したがって。 樹脂を充填した塔又は一連の塔を使用することができる
。 さらに、有機相(媒質(I)又は媒質(■))を抽出装
置に再循環する前にその処理を行うこともできる。この
ような処理は水洗又は特に媒質(II)については弱塩
基性溶液による洗浄であってよい。 抽出装置の操作条件はいろいろあってよい。例えば不活
性雰囲気下で又は大気の不存在下に運転することができ
る。 さらに、抽出装置の流体力学的操作条件、例えば有機相
及び水性相の流量、ミキサーの撹拌速度及び沈降条件は
この技術分野の当業者には慣用のものであり、例えば前
記した特許に記載されている。 〔実施例] 下記の実施例は本発明の方法及びその利点を例示する。 匠−ユ アルミナ製造のためのバイヤーサイクルより生じる下記
の組成を持つアルミン酸ナトリウム溶液(バイヤー液と
もいう)を一連の混合器/沈降器に供給した。 A1.0. 80g/j2NaO205g
/Q Ga 225g/12ケロシンに溶解
した商品名「ケレックス 100」としてシエーリング
社より市販されている飽和炭化水素置換基を含有する置
換ヒドロキシキノリンを0.25モル/I2含有する抽
出溶媒を抽出装置2に供給した。この溶媒は、lO重遺
%のデカノール及び0.25モル/2の「ベルサチン酸
」も含有する。 抽出装置2を出る溶媒を第二抽出装置4に供給し、ここ
でガリウムを9N水酸化ナトリウム溶液により再抽出し
た。 ガリウムを負荷された水酸化ナトリウム溶液はt、3s
g/βのガリウム及び9 g / Qのアルミニウムを
含有した。 第二抽出/再抽出サイクルに導入する前に、この水酸化
ナトリウム溶液を水の添加により希釈して3Nに等しい
[OH]−濃度とした。 この第二抽出/再抽出サイクルでは、第一サイクルで使
用したのと同一の抽出溶媒を使用した。 ガリウムを8N硫酸溶液により有機相から再抽出した0
回収された酸性溶液は18g/ffのガリウム%3.6
g/ffのアルミニウム及び754 g/eのso、”
−を含有し、4NのH′澗度を有した。 酸性ガリウム溶液は精製し、ガリウム製造プロセス、例
えば電解に使用することができる。 再抽出装置を去る抽出溶媒を水洗して硫酸塩のような存
在する不純物を除去した。この洗浄水はガリウムの再抽
出に使用する酸性溶液と具合よく混合した。 さらに、第二サイクルの再抽出段階lOで回収さ。 れた水酸化ナトリウム溶液(これは3g/2のアルミニ
ウムを含有し、3Nの水酸化ナトリウム濃度を有する)
をガリウムが除去されたバイヤー液に再循環した。 λ−1 第一ガリウム抽出サイクルは例1のものと同一とし、t
35g/βのガリウム及び9 g/I2のアルミニウム
を含有する塩基溶液が回収された。 この溶液を約3NのOH−濃度を得るように希釈し、次
いで抽出装置において、0.lの有機相/水性相比を得
るような流量比を使用して、例1のものと同じ抽出剤と
接触させた。 ガリウムが除去された水酸化ナトリウム溶液な次いで例
1におけるようにバイヤー液に再循環した。 ガリウムを負荷された抽出溶媒を、液/液抽出装置にお
いて、9Nの初期濃度を有する水酸化ナトリウム溶液と
、6の有機相/水性相比を使用して、接触させた。 特に、下記の成分 [OH−] 7.25Nを含有するガリ
ウム酸ナトリウム溶液が得られた。 この溶液は、一方ではガリウム金属を、他方ではガリウ
ムが失われた電解質を導く電解に付すことができ、そし
て後者の電解質はガリウムの再抽出装置の一つに再循環
することができる。
第1図は2本発明のガリウム回収方法の実施を例示する
ブロック図である。 ここで、 及びIOは液/液抽出装置であ る。
ブロック図である。 ここで、 及びIOは液/液抽出装置であ る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、ガリウムを含有する塩基性溶液(A)をガリウム抽
出剤を含有する媒質( I )と接触させてガリウムを該
塩基性溶液から該媒質中に移動させ、該媒質を水性相と
接触させることによってガリウムを該水性相に再抽出す
ることからなるガリウム含有塩基性水溶液からガリウム
を回収する方法において、 i)ガリウムの再抽出のための水性相として塩基性水溶
液(B)を使用し、 ii)ガリウムを負荷された塩基性水溶液(B)をガリ
ウム抽出剤を含有する第二の媒質(II)と接触させてガ
リウムを該水溶液(B)から該媒質(II)に移動させ、 iii)該水性相(B)と該媒質(II)とを分離した後
、該媒質(II)を酸性水溶液(C)と接触させてガリウ
ムを再抽出し、ガリウムを負荷された酸性水性相を該媒
質(II)と分離する ことを特徴とするガリウムの回収方法。 2、塩基性水溶液(B)が4N〜20NのOH−イオン
濃度を有することを特徴とする請求項1記載の方法。 3、酸性水溶液が6N〜11NのH^+イオン濃度を有
することを特徴とする請求項1又は2記載の方法。 4、媒質( I )及び媒質(II)がガリウム抽出剤の有
機溶液であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか
に記載の方法。 5、媒質( I )又は(II)がガリウム抽出剤を含浸さ
せた多孔質担体からなることを特徴とする請求項1〜3
のいずれかに記載の方法。 6、多孔質担体が合成樹脂及び活性炭よりなる群から選
ばれることを特徴とする請求項5記載の方法。 7、合成樹脂がイオン吸収剤又はイオン交換樹脂よりな
る群から選ばれることを特徴とする請求項6記載の方法
。 8、抽出剤が置換ヒドロキシキノリン類に属する化合物
であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載
の方法。 9、抽出剤が置換ヒドロキシキノリン類であってその置
換基が少なくとも1個の二重結合を含有するものである
ことを特徴とする請求項8記載の方法。 10、抽出剤が置換ヒドロキシキノリン類であってその
置換基が飽和しているものであることを特徴とする請求
項8記載の方法。 11、抽出剤が置換ヒドロキシキノリン類の混合物であ
ることを特徴とする請求項8〜10のいずれかに記載の
方法。 12、塩基性水溶液(A)及び(B)が水酸化ナトリウ
ム溶液であることを特徴とする請求項1〜11のいずれ
かに記載の方法。 13、溶液(B)を媒質(II)と接触させる前に希釈す
ることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の
方法。 14、水溶液(C)が硫酸、硝酸及び塩酸よりなる群か
ら選ばれる酸を含有することを特徴とする請求項1〜1
3のいずれかに記載の方法。 15、水溶液(C)が強塩基溶液であることを特徴とす
る請求項1〜13のいずれかに記載の方法。 16、工程ii)からの出口でガリウムが減少した塩基
性水溶液(B)の少なくとも一部を、ガリウムの抽出し
た後、塩基性溶液(B)に再循環することを特徴とする
請求項1〜15のいずれかに記載の方法。 17、塩基性水溶液(B)を前記の再循環前に濃縮する
ことを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載の方
法。 18、ガリウムの再抽出後に媒質(II)を形成する抽出
剤溶液の少なくとも一部を、塩基性溶液(A)と接触さ
せる前に、媒質( I )を形成する抽出剤溶液に再循環
することを特徴とする請求項1〜4、8〜17のいずれ
かに記載の方法。 19、工程iii)から回収されたガリウムが負荷され
た水溶液を精製することを特徴とする請求項1〜18の
いずれかに記載の方法。 20、工程iii)から回収されたガリウムが負荷され
た水溶液をガリウム又はガリウム化合物製造用の出発物
質として使用することを特徴とする請求項1〜19のい
ずれかに記載の方法。
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