JPH0772312B2 - 希土類元素の回収方法 - Google Patents
希土類元素の回収方法Info
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- JPH0772312B2 JPH0772312B2 JP3141190A JP14119091A JPH0772312B2 JP H0772312 B2 JPH0772312 B2 JP H0772312B2 JP 3141190 A JP3141190 A JP 3141190A JP 14119091 A JP14119091 A JP 14119091A JP H0772312 B2 JPH0772312 B2 JP H0772312B2
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Description
や混合物から希土類元素を回収し、再利用する方法に関
する。
場合も希土類元素を含む合金や希土類元素を含む混合物
の全体を、酸或は陽極酸化によって溶解し、溶解液に直
接蓚酸或は蓚酸アルカリ等の沈澱剤を加え、希土類元素
を蓚酸塩の形で回収するか、特開昭60−122718
号公報に記載のように、酸性リン酸エステルを用いた溶
媒抽出法や、特開昭59−270216号公報に記載の
ように、キレート樹脂を用いたイオン交換方法、或は特
開昭59−67384号公報に記載のような電解法によ
って、溶解液中の希土類元素イオンと、他の金属や元素
とを或る程度分離した上、希土類元素を蓚酸塩の形で回
収し、次いで得られた蓚酸塩を酸化焙焼することによ
り、酸化物の形で希土類元素が回収されていた。
類元素1モルに対して、5〜9モル倍も共存する他の元
素の溶解のための酸、或は電力を必要とし、また最終的
に希土類元素以外の元素を酸化物又は水酸化物、或は電
着物として除去する必要から、これに相当するアルカリ
などの沈澱剤や電力を必要とした。従って、希土類元素
と共存する元素が回収されても、経済的価値が殆どない
場合は、希土類元素合金や混合物の処理に使用した薬品
や電力の大半が廃棄物を生産するために消費されるとい
う結果にもなっていた。
め、溶解時の発熱による酸の揮発、電解時のミストの飛
散による環境の悪化、周辺装置の腐食という問題があ
り、さらに何れの方法においても、溶解に伴い水素が発
生し、引火爆発の危険性があるなど安全面の問題も大き
かった。
て回収するために蓚酸のような高価な沈澱剤を用いる必
要があるので、価格の低い希土類元素を回収する場合の
障害となり、溶解液中の希土類元素濃度が高い場合、蓚
酸で沈澱を生成させると、沈澱の生成に伴い、溶液中に
副生した酸が希土類元素の蓚酸塩を溶解するため、アル
カリによるpHの制御が不可欠である。一方、溶媒抽出
法、イオン交換法では、高価な抽出剤やキレート樹脂を
使用する上、専用の設備を必要とし、電解法でも専用の
電解槽やアノードボックス、カソードボックスが必要と
なるため、大きな初期投資が必要であるなどの問題があ
る。
のみを容易に高い抽出率で選択的に抽出でき、蓚酸のよ
うな高価な沈澱剤を使用することなく、安価な中和剤を
用いて高純度の希土類元素化合物を経済的に回収しうる
希土類元素の回収方法をうることを課題とする。
するための手段は、希土類元素と、希土類元素以外の元
素からなる合金や混合物のスラリーを、酸化剤の存在
下、pH3〜5に酸で維持して希土類元素を選択的に浸
出し、得られた希土類元素を含む浸出液に炭酸アルカリ
或は炭酸水素アルカリを添加し、希土類元素を水に難溶
性の塩として分離する希土類元素の回収方法にある。
をするために、スラリーをpH3〜5に維持するための
酸としては、希土類元素を可溶性塩に形成できるもので
あればよい。特に生成した塩の溶解度が大きく、浸出反
応時に有毒ガス発生がなく、希土類元素を回収した後の
廃液の毒性、栄養富化の両面から見ても問題なく廃棄で
き、入手容易で安価であるという点から塩酸が最も適し
ている。酸化剤としては、希土類元素を酸化できる程度
の酸化力があれば十分であり、殆どの酸化剤を用いるこ
とができるが、酸素或は空気を酸化剤として用いるのが
最も経済的である。希土類元素及びその合金や混合物
は、通常極めて酸化され易いため、気泡がスラリー中に
細かく分散しさえすれば、酸化触媒が存在しなくても十
分定量的に酸化反応は進行する。
元素からなる合金を構成する各金属の酸化物、水酸化物
が溶解するpHの違いを利用して、希土類元素以外の金
属イオンを殆ど含まない浸出液をうるものである。Nd
−Fe−B合金を例として、浸出工程における反応を説
明する。 2Nd+3H2O+3O→2Nd(OH)3 ・・・(1) Nd(OH)3+3H+→Nd3++3H2O ・・・(2) 2Fe+3O+H2O→2FeOOH ・・・(3) 2Fe2++O+3H2O→2FeOOH+4H+ ・・・(4) 2Nd3++6HCO3-→Nd 2(CO3)3+3CO2+3H2O ・・・(5)
すような反応により酸化され、(2)式に示すように酸
によってネオジムイオンとなり溶解する。一方、鉄も
(3)式に示すような反応により酸化されるが、酸化生
成物は溶解しにくいため、酸濃度が低い場合には殆ど浸
出されない。もし一時的に酸化が不十分な状態になり、
Fe2+が生成した場合でも、(4)式の反応により、最
終的に鉄は完全に沈澱させることが出来る。また、ホウ
素は酸化されると、ホウ酸となって溶解するが、Nd−
Fe−B合金中には、通常ホウ素は1%程度しか存在し
ないため、ネオジムの浸出および回収の障害にはならな
い。
から鉄が水酸化物となって沈澱を開始するpHは2.4
で、pH3.4付近でほぼ完全に沈澱が終了する。金属
イオンとしてNd3+のみを塩化物として含む水溶液から
ネオジムが水酸化物として沈澱するpHは7.4である
から、鉄を溶解させずに、ネオジムだけが浸出するpH
は、理論的には3.4〜7.4ということになるが、通常
鉄よりも塩基性の低い金属が共存し、高温で生成するF
eOOHはFe(OH)3よりも酸に難溶性ということ
もあって、更に低いpHでも鉄は溶解しにくく、一方、
ネオジムは大過剰のFeOOHが存在するため沈澱し易
い状態にあり、それぞれの要因から実際ネオジムを選択
浸出しうる最適pH値は3〜5程度である。
加する酸の濃度が余り高いと、局所的なpH低下を引き
起こし、装置の腐食や水素発生を伴う希土類元素金属の
溶解の原因となる恐れがあるので、5N以下に希釈した
酸を添加することが好ましい。反応の終点は、浸出液の
pHおよび酸化還元電位によって知ることができる。例
えば、浸出反応の初期においては、酸の添加によるpH
の低下と、反応の進行に伴う管理値までのpHの回復と
いったpHの脈動の周期が小さい。そして、浸出反応の
進行に伴い、該pHの脈動の周期は次第に大きくなり、
浸出反応がほぼ終了すると、pHはほぼ一定に維持され
るようになる。希土類元素の浸出の終了に伴い若干溶解
したFe2+が酸化され、沈澱すると酸化還元電位も一定
の値に落ち着く。通常、pH値の変化速度が0.01/
h以下、酸化還元電位の上昇速度が5mV/h以下にな
ったら反応終了とみなすことができる。なお、浸出反応
は室温でも進行するが、浸出反応は発熱反応であり、一
旦進行すると、系の温度は反応の進行に伴い上昇する。
物溶液であるから、希土類元素と難溶性塩を形成する化
合物であれば、特に選択的に希土類元素のみを沈澱させ
る性質がなくても使用可能である。しかし、工業的に大
量に生産され、安価に入手でき、且つ得られる塩が熱に
よって容易に分解し、工業的に価値の高い純粋な酸化物
を得易いという点で炭酸アルカリが適している。特に炭
酸水素ナトリウムを用いた場合、生成する結晶が粗大で
濾過性が良く、且つ希土類元素よりも塩基性の高いアル
カリ土類金属が液中に混入した場合でも、それらと炭酸
水素塩を形成し沈澱せず、且つ排水として塩化ナトリウ
ムの水溶液が得られるので、特別な処理が不要であると
いう点で好都合である。
は、熱分解によって酸化物が得られる。ネオジムの場合
650℃でほぼ分解し、蓚酸塩の熱分解と同様の酸化物
となる。さらに1100℃まで昇温すると再び金属化す
る際に問題となる炭素やアルカリ金属も0.0N%以下
に下げることができる。
粒径0.5mm以下の合金粉3.0kgを、水 10l中
に分散させスラリーした。このスラリーに、3.8Nの
HClをpH3.8に維持するように添加し、酸素を7
l/minの速度で吹き込みつつ、70℃で反応させ
た。6時間後、pH、酸化還元電位の変動がなくなった
時点で反応を止め、沈澱を濾過してNd23.2g/
l、Fe0.004g/lの濾液38lを得、更に沈澱
を8lの水で洗浄してNd7.8g/l、Fe<0.00
1g/lの洗浄液8.3lと、Nd0.56重量%、Fe
43.1重量%を含む残渣7.81kgを得た。沈澱及び
浸出液から求めた浸出率は、Nd96%、Fe0.00
4%であった。
酸水素ナトリウムを、希土類元素に対して1.04当量
加え、空気を吹き込み、二酸化炭素を抜きpH7.2に
した。その結果、Nd51.4重量%、Na<0.03重
量%の炭酸塩1842gが得られた。Ndの収率は10
0%で、沈澱の水洗後のNa/Nd比率は<0.05と
なった。炭酸塩は1100℃の空気中で3時間熱分解し
た。最終的に得られた酸化物中のC0.01重量%、N
a<0.02重量%であった。
してスラリーとし、このスラリーにpHが3.8となる
ように、3.8N HClを添加し、酸素を7l/min
の速度で吹き込みつつ、常温から徐々に70℃まで昇温
しつつ反応させた。13時間後、pH、酸化還元電位が
ほぼ一定となったので反応を止め、沈澱を濾過してNd
54.2g/l、Fe0.03g/lの濾液18.2lを
得、更に沈澱を水洗してNd5.4g/l、Fe<0.0
01g/lの洗浄液228lと、Nd0.90重量%、
Fe21.0重量%を含む残渣21.3kgを得た。沈澱
及び浸出液から求めた浸出率はNd92%、Fe0.0
1%であった。尚本実施例では沈澱の洗浄は反復して行
った。
%からなる粒径1〜5mmの合金粉3.2kgを、水 1
0l中に分散させスラリーした。このスラリーに、3.
8NのHClをpH3.0に維持するように添加し、空
気を18l/minの速度で吹き込みつつ、常温から徐
々に70℃まで昇温しつつ反応させた。20時間後、p
H、酸化還元電位の変動がなくなった時点で反応を止
め、沈澱を濾過してNd41.5g/l、Dy3.65g
/l、Fe0.03g/lの濾液18lを得、更に沈澱
を水で洗浄してNd5.57g/l、Dy0.63g/
l、Fe<0.001g/lの洗浄液30.8lと、Nd
0.17重量%、Dy0.11重量%、Fe28.2重量
%を含む残渣6.466kgを得た。沈澱及び浸出液か
ら求めた浸出率は、Nd99%、Dy93%、Fe0.
03%であった。
に高い抽出率で選択的に抽出でき、蓚酸のような高価な
沈澱剤を使用することなく、安価な中和剤を用いて高純
度の希土類元素化合物を経済的に回収できる希土類元素
の回収方法を提供できる。
Claims (1)
- 【請求項1】 希土類元素と、希土類元素以外の元素か
らなる合金や混合物のスラリーを、酸化剤の存在下、p
H3〜5に酸で維持して希土類元素を選択的に浸出し、
得られた希土類元素を含む浸出液に炭酸アルカリ或は炭
酸水素アルカリを添加し、希土類元素を水に難溶性の塩
として分離する希土類元素の回収方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3141190A JPH0772312B2 (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 希土類元素の回収方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP3141190A JPH0772312B2 (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 希土類元素の回収方法 |
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JPH05287405A JPH05287405A (ja) | 1993-11-02 |
JPH0772312B2 true JPH0772312B2 (ja) | 1995-08-02 |
Family
ID=15286256
Family Applications (1)
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JP3141190A Expired - Lifetime JPH0772312B2 (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 希土類元素の回収方法 |
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