JPH11209828A - 希土類酸化物の回収方法 - Google Patents

希土類酸化物の回収方法

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JPH11209828A
JPH11209828A JP10025224A JP2522498A JPH11209828A JP H11209828 A JPH11209828 A JP H11209828A JP 10025224 A JP10025224 A JP 10025224A JP 2522498 A JP2522498 A JP 2522498A JP H11209828 A JPH11209828 A JP H11209828A
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JP
Japan
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rare earth
rare
zinc
earth element
acid
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JP10025224A
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English (en)
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Tsuyoshi Toma
堅 東馬
Yukiko Kojima
有紀子 小島
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易なプロセスで高純度の希土類酸化物を回
収できる方法を提供する。 【解決手段】 希土類及び亜鉛を含有する物質を強酸に
溶解させた溶液に蓚酸を添加し、希土類を蓚酸塩として
沈殿させて希土類と亜鉛とを粗分離する工程を備えた希
土類酸化物の回収方法において、蓚酸を添加して得た沈
殿を焙焼して再び強酸に溶解させ、この溶液を陽イオン
交換樹脂と接触させて希土類及び亜鉛を該陽イオン交換
樹脂に吸着させ、その後希土類を選択的に溶離させる溶
離液によって希土類を溶離させ、希土類と亜鉛とを精分
離する工程をさらに備えたことを特徴とする。この溶離
液としてはクエン酸溶液が好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、希土類と亜鉛とを
含有する物質から希土類と亜鉛とを分離して希土類だけ
を選択的に回収する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】廃希土類蛍光体に含まれる希土類を回収
する方法として、特開昭60−161330号公報に
は、廃希土類蛍光体を塩酸等の強酸に溶解させ、この溶
液に蓚酸を添加して希土類蓚酸塩を沈殿させ、これによ
って希土類と亜鉛とを分離し、これを焙焼して希土類酸
化物を回収する方法が記載されている。
【0003】なお、同号公報第5頁左下欄には、強酸へ
の溶解と、蓚酸による沈殿生成と、焙焼とからなるサイ
クルを繰り返し、希土類中の不純物含有量を低下させる
方法が示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らが種々の研
究を重ねたところ、上記の蓚酸沈殿法だけでは希土類と
亜鉛とを高精度に分離することが難しく、たとえ上記サ
イクルを繰り返しても高純度の希土類を回収することは
難しいことが見出された。なお、上記の強酸溶解及び蓚
酸沈殿生成サイクルを多数回繰り返すならば、高純度の
希土類酸化物を得ることは理論上可能であるが、著しく
手間がかかり回収コストが嵩む。
【0005】本発明は、簡易なプロセスで高純度の希土
類を回収できる方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の希土類酸化物の
回収方法は、希土類及び亜鉛を含有する物質を強酸に溶
解させた溶液に蓚酸を添加し、希土類を蓚酸塩として沈
殿させて希土類と亜鉛とを粗分離する工程を備えた希土
類酸化物の回収方法において、蓚酸を添加して得た沈殿
を焙焼して再び強酸に溶解させ、この溶液を陽イオン交
換樹脂と接触させて希土類及び亜鉛を該陽イオン交換樹
脂に吸着させ、その後希土類を選択的に溶離させる溶離
液によって希土類を溶離させ、希土類と亜鉛とを精分離
する工程をさらに備えたことを特徴とするものである。
【0007】この溶離液としてはクエン酸溶液が好適で
ある。
【0008】かかる本発明の希土類酸化物の回収方法に
よると、強酸への溶解、蓚酸による沈殿生成、焙焼及び
強酸再溶解プロセスより得た希土類及び少量の亜鉛を含
む溶液から、陽イオン交換樹脂及び溶離液を用いて希土
類を選択的に溶出させ、高純度の希土類を回収すること
ができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明について具体的に説
明する。本発明の希土類酸化物の回収方法は、廃ブラウ
ン管からの希土類元素の回収に好適であり、この場合、
希土類は、蛍光体回収工程と、浸出工程と、蓚酸塩生成
工程と、蓚酸塩の焙焼及び再溶解工程と、溶解液の陽イ
オン交換樹脂吸着処理及び選択的溶離による精製工程
と、その後の蓚酸塩生成及び焙焼工程とによって希土類
酸化物として回収される。以下、各工程について順に説
明する。
【0010】[蛍光体回収工程]この工程は、スクラップ
カラーテレビのカラーブラウン管から蛍光体を回収する
工程である。
【0011】まず、スクラップカラーテレビを解体し
て、中のブラウン管を取り出す。そしてブラウン管の真
空を解除した後、ブラウン管を切断して前面部分を切り
取り、切り取った前面部分から掻き取りあるいは高圧水
注入などの方法で内面に塗布されている蛍光体を除去す
る。回収される蛍光体は、テレビ1台当たり数グラムで
ある。
【0012】蛍光体は、青色発光体、緑色発光体、赤色
発光体の混合物である。青色発光体は主にZnS:Ag
+CoO・Al2 3 が主成分であり、緑色発光体はZ
nS:Cu,Alが主成分であり、赤色発光体はY2
2 S:Eu+Fe2 3 が主成分である。回収した蛍光
体の組成の一例を表1に示す。
【0013】
【表1】
【0014】表1によれば、廃カラーテレビから回収し
た蛍光体には、亜鉛が多いことが認められる。これは、
青色蛍光体と緑色蛍光体の主成分が硫化亜鉛であること
による。蛍光体中には、回収を目的とする希土類元素だ
けでなく、Zn、Cuその他の種々の元素が混入されて
おり、その含有比率はメーカーによって若干の差がある
が、希土類約20%に対してその他の不純物の含有率は
約80%と約4倍の構成比である。
【0015】回収された蛍光体はそのまま次の浸出工程
を行ってもよく、あるいは焙焼工程を行い、希土類を硫
化物から酸化物の形態に変えても良い。酸化物の形態に
変えることにより、次に浸出工程での希土類の浸出率が
向上する。この焙焼工程は、例えば1000℃で1時間
行うことができる。焙焼を行うことにより、回収蛍光体
の重量は約6.7重量%減量する。
【0016】[浸出工程]回収蛍光体に強酸を作用させて
希土類元素を溶液中に溶かし出す工程である。強酸とし
ては塩酸が好ましく、また、焙焼工程を行わない回収蛍
光体に対しては、過酸化水素を加えることが好ましい。
この浸出反応を下記式(1)に示す。
【0017】 RE2 2 S+6HCl+H2 2 →2RECl3 +4H2 O+S …(1) 使用する塩酸の量は、蛍光体中の希土類と不純物元素、
例えば亜鉛を総合した当量に対して1〜2倍、好ましく
は1.5倍程度過剰に加えることが望ましい。過酸化水
素の量は、上記式(1)から計算される当量の2〜7倍
程度過剰に加えることが好ましい。なお、強酸として、
硝酸も使用可能であるが、希土類の浸出率がそれほど良
くないので、塩酸の方が好ましい。硝酸の場合は下記式
(2)により希土類が浸出する。
【0018】 RE2 2 S+8HNO3 →2RE(NO3 3 +4H2 O+S+2NO2 …(2) 浸出の際に、水を加えて、例えば発光体50グラムに対
して500〜1000ml程度の液量とする。また、液
温は、例えば50〜80℃程度以上に加温することが好
ましい。浸出時間は例えば1時間〜7時間程度である。
浸出温度80℃、酸濃度をY、Eu、及びZnに対して
1.5倍加えて浸出したときの浸出時間に対する各元素
の浸出率を求めたグラフを図2に示す。
【0019】なお、焙焼工程を経た蛍光体に対しては、
次の(3)式の反応で浸出するので、過酸化水素は特に
必要ではない。
【0020】 RE2 2 +6HCl→2RECl3 +3H2 O …(3) 浸出工程後、浸出液をろ過し、固形分を除いて濾液を元
液として次行程に使用する。
【0021】[蓚酸塩生成工程]元液に蓚酸を添加して希
土類蓚酸塩を生成させ、希土類蓚酸塩を次式に従って選
択的に沈殿させる工程である。
【0022】 2RECl3 +3H2 2 4 →RE2 (C2 4 3 ↓+6HCl…(4) 本発明においては、蓚酸塩を添加する前に元液のpHを
0±0.5の範囲とすることが好ましい。pH調整方法
は、特に制限されないが、アンモニア水の添加、逆に塩
酸の添加、あるいは水を加えて希釈するなど種々の方法
を単独又は組み合わせて採用することができる。
【0023】蓚酸の添加量は、希土類元素に対する上記
式で示される当量の1〜2倍当量程度、好ましくは1.
2倍当量程度が望ましい。蓚酸塩生成工程における液温
は25〜50℃、反応時間は5分〜2時間程度が好まし
い。
【0024】[蓚酸塩精製工程]蓚酸塩生成工程で沈殿し
た蓚酸塩を洗浄して沈殿物に付着している不純物を洗い
流す工程である。この工程は、沈殿した蓚酸塩を濾過し
た後、常温の水で洗浄−濾過の操作を複数回、好ましく
は5回以上行うことが望ましい。
【0025】[蓚酸塩の再溶解及び陽イオン交換樹脂に
よる精製工程]十分に洗浄された蓚酸塩には、少量なが
らZnが含まれているので、このZnを除去する。
【0026】まず、上記蓚酸塩を800〜1000℃程
度で焙焼して蓚酸塩を酸化物とした後、強酸に溶解させ
る。この強酸としては塩酸、硝酸とりわけ塩酸が好まし
い。
【0027】次に、この溶液を陽イオン交換樹脂と接触
させ、希土類イオン及びZnイオンをH+ と交換させて
イオン交換樹脂に吸着させる。この吸着処理を行うには
陽イオン交換樹脂をカラムに充填し、溶液を流すのが簡
便である。
【0028】この吸着を行った後、希土類を選択的に溶
離させる溶離液を流し、希土類を溶離させる。この溶離
液としてはクエン酸溶液が好ましく、その濃度は1〜1
0wt%とりわけ3〜8wt%が好ましい。
【0029】[蓚酸塩生成及び焙焼工程]このようにして
カラムから溶離させた希土類含有溶離液に再度蓚酸を添
加して希土類蓚酸塩の沈殿を生成させ、この沈殿を乾燥
させた後、750℃以上好ましくは800〜1000℃
で焙焼して蓚酸塩を酸化物の形態に変え、目的物である
希土類元素の酸化物を得る。以上の操作により、高純度
の希土類酸化物を得ることができる。
【0030】
【実施例】実施例1 スクラップテレビを解体して蛍光体を回収した。この回
収蛍光体50グラムに濃塩酸(12N)12mlと過酸
化水素(30%)50mlを加え、更に水を加えて全体
を740mlとして、50℃で5時間浸出を行った。こ
れを濾過した後、濾液のpHを0に調整し、蓚酸濃度が
80g/Lになるように(希土類元素に対して1.2倍
モル)蓚酸を加えて1時間撹拌を行った。この液を濾別
し、得られた沈殿を25℃の水で洗浄−濾過の工程を5
回繰り返して洗浄操作を行った後、1000℃で焙焼し
た。次いで、36wt%の塩酸160mLにこの焙焼で
得られた酸化物を溶解させ、Y:11.3g/L,E
u:0.83g/L,Zn:0.02g/Lを含む溶液
を得た。
【0031】この溶液を陽イオン交換樹脂に通し、金属
イオンを該イオン交換樹脂に吸着させた。この吸着処理
条件は次の通りである。
【0032】カラム:内径26mmのガラス管 陽イオン交換樹脂:オルガノ株式会社製IR−120
B,100mL 流速:SV=1 次に、このカラムに溶離液として5wt%クエン酸溶液
1600mLをSV=1で流し、希土類を溶離させた。
カラム流出溶離液のY,Eu及びZn濃度を経時的に測
定し、その結果を図1に示した。また、カラム流出溶離
液の全量を集めて分析したところ、Y,Eu及びZnの
濃度は次の通りであった。
【0033】Y :3g/L Eu:0.4g/L Zn:0g/L この陽イオン交換樹脂による処理前のY/Zn、Eu/
Znの比率は11.4/0.02=5700及び0.8
3/0.02=415であったのに対し、このイオン交
換処理後のY/Zn、Eu/Znは3/0=0及び0.
4/0=0であり、Y及びEuのみが選択的に回収され
たことが明らかである。
【0034】次に、このようにして得られたカラム流出
液(溶離液)のpHを0に調整し、蓚酸濃度が80g/
Lになるように(希土類元素に対して1.2倍モル)蓚
酸を加えて1時間撹拌を行った。
【0035】得られた沈殿をろ過し、沈殿を25℃の水
で洗浄−ろ過の工程を5回繰り返して洗浄操作を行った
後、乾燥し、1000℃で焼成して希土類酸化物を得
た。得られた酸化物のIPC分析を行い、元素の含有量
を求めた。結果を表2に示す。
【0036】実施例2 実施例1において、陽イオン交換樹脂を200mLのダ
ウケミカル株式会社製Dowex−50NX8とし、S
Vを0.5としたこと以外は同様にしてY,EuとZn
とを分離した。カラム流出溶離液中のY,Eu,Zn濃
度の経時変化を図2に示す。
【0037】また、カラム流出溶離液の全量を集めて分
析したところ、Y,Eu及びZnの濃度は次の通りであ
った。
【0038】Y :4.5g/L Eu:0.5g/L Zn:0g/L この陽イオン交換樹脂による処理前のY/Zn、Eu/
Znの比率は11.4/0.02=5700及び0.8
3/0.02=415であったのに対し、このイオン交
換処理後のY/Zn、Eu/Znは4.5/0=0及び
0.5/0=0であり、Y及びEuのみが選択的に回収
されたことが明らかである。
【0039】また、この溶離液から実施例1と同様にし
て蓚酸塩の沈殿を得、1000℃で焼成して希土類酸化
物を得た。得られた酸化物のIPC分析を行い、元素の
含有量を求めた。結果を表2に示す。
【0040】比較例1 実施例1において、陽イオン交換樹脂と接触させる前の
沈殿(洗浄−ろ過の工程を実施例1と同じく5回繰り返
して洗浄操作を行った沈殿)をそのまま乾燥し、100
0℃で焼成して希土類酸化物を得た。得られた酸化物の
IPC分析を行い、元素の含有量を求めた。結果を表2
に示す。
【0041】
【表2】
【0042】表2より、実施例1,2によると、Znが
きわめて少ない高純度の希土類元素が回収できたことが
認められる。
【0043】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、不純物元
素が多い回収蛍光体等からも効率的に高純度の希土類を
回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例における測定結果を示すグラフである。
【図2】実施例における測定結果を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C09K 11/77 CPW C09K 11/77 CPW C22B 59/00 C22B 59/00 // B09B 3/00 B09B 3/00 304J

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 希土類及び亜鉛を含有する物質を強酸に
    溶解させた溶液に蓚酸を添加し、希土類を蓚酸塩として
    沈殿させて希土類と亜鉛とを粗分離する工程を備えた希
    土類酸化物の回収方法において、 蓚酸を添加して得た沈殿を焙焼して再び強酸に溶解さ
    せ、この溶液を陽イオン交換樹脂と接触させて希土類及
    び亜鉛を該陽イオン交換樹脂に吸着させ、その後希土類
    を選択的に溶離させる溶離液によって希土類を溶離さ
    せ、希土類と亜鉛とを精分離する工程をさらに備えたこ
    とを特徴とする希土類酸化物の回収方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記溶離液はクエン
    酸溶液であることを特徴とする希土類酸化物の回収方
    法。
JP10025224A 1998-01-23 1998-01-23 希土類酸化物の回収方法 Pending JPH11209828A (ja)

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