KR101382905B1 - Extraction method of rare earth elements from monazite - Google Patents
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Abstract
본 발명은 모나자이트로부터 원하는 특정한 희토류 원소를 효율적으로 분리 및 추출하는 방법에 관한 것으로서, 모나자이트 정광을 알칼리 분해 또는 산 분해하여 희토류 원소 용액을 준비하는 단계; 상기 희토류 원소 용액 중 추출하고자 하는 희토류 원소를 산 용매로 추출하는 단계; 상기 산 용매 추출에 의해 희토류 원소를 포함하는 유기상과 수상이 분리되는 단계; 상기 유기상 중의 산과 추출대상 희토류 원소가 흡착되는 음이온교환수지를 사용하여 산과 추출대상 희토류 원소는 이온교환수지에 흡착시키고 유기상 중의 용매는 제거하는 단계; 산 제거용매를 사용하여 상기 산과 상기 희토류 원소가 흡착된 이온교환수지 중 산을 제거하는 단계; 및 희토류 회수 용매를 사용하여 상기 산이 제거된 음이온교환수지에서 추출대상 희토류 원소를 회수하는 단계를 포함하는 모나자이트에서 희토류 원소를 추출하는 방법을 제공한다.The present invention relates to a method for efficiently separating and extracting a desired rare earth element from monazite, comprising: preparing a rare earth element solution by alkali or acid decomposition of a monazite concentrate; Extracting the rare earth element to be extracted from the rare earth element solution with an acid solvent; Separating the organic phase and the aqueous phase including the rare earth element by the acid solvent extraction; Using an anion exchange resin to adsorb the acid and the rare earth element to be extracted in the organic phase, adsorbing the acid and the rare earth element to the ion exchange resin and removing the solvent in the organic phase; Removing an acid from an ion exchange resin to which the acid and the rare earth element are adsorbed using an acid removing solvent; And recovering the rare earth element to be extracted from the anion exchange resin from which the acid is removed using a rare earth recovery solvent.
Description
본 발명은 모나자이트로부터 희토류 원소를 추출하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게 본 발명은 모나자이트로부터 원하는 특정한 희토류 원소를 효율적으로 분리 및 추출하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of extracting rare earth elements from monazite. More particularly, the present invention relates to a method for efficiently separating and extracting a desired rare earth element from monazite.
희토류 원소(rare earth element)는 주기율표 제3족인 스칸듐·이트륨 및 원자번호 57에서 71인 란타늄 계열의 15원소를 합친 17원소를 총칭하는 것이다. 이러한 희토류 원소는 자연계에 매우 소량만이 존재하는데, 전기, 전자, 촉매, 광학, 특수금속, 초전도체 및 형광체 등 첨단산업의 소재로서 수요가 급증하고 있다.
Rare earth element is a generic term for 17 elements in which scandium yttrium, the third group of the periodic table, and 15 elements of the lanthanum series having atomic numbers 57 to 71 are combined. Such rare earth elements are present only in a very small amount in the natural world, and demand for these materials is rapidly increasing as materials for high-tech industries such as electric, electronics, catalysts, optics, special metals, superconductors, and phosphors.
한편 중국 등과 같은 희토류 생산국들은 전략적 차원에서 수출을 규제하고 있을 뿐만 아니라 최근 원재료 가격의 상승과 더불어 희토류 원소의 가격도 급등하여 전 세계적으로 희토류 원소의 확보에 주력하고 있는 실정이다.
Meanwhile, rare earth producers such as China not only regulate exports strategically, but also raise the price of rare earth elements with the recent rise in raw material prices, thus concentrating on securing rare earth elements worldwide.
희토류 원소를 확보하기 위해서 근래에는 해사(바다모래), 특히 모나자이트(monazite)와 바스트네사이트(bastnasite)로부터 희토류 원소를 추출하는 방법들이 많이 시도되고 있다.
Recently, in order to secure rare earth elements, many methods have been attempted to extract rare earth elements from sea sand (sea sand), particularly monazite and bastnasite.
모나자이트(RePO4, RE는 희토류 원소)는 희토류 원소와 인산이 결합된 형태의 인산염광물로서, 희토류 원소로는 세륨(Ce), 란타늄(La), 네오디뮴(Nd), 프라세오디뮴(Pr), 이트륨(Y), 가돌리늄(Gd), 사마륨(Sm) 등이 포함되어 있다. 또한, 우라늄(U)과 토륨(Th)도 모나자이트로부터 추출하거나 모나자이트를 처리하는 과정에서 부산물로 획득할 수 있다.
Monazite (RePO 4 , RE is rare earth element) is a phosphate mineral in the form of a combination of rare earth element and phosphoric acid, and rare earth elements are cerium (Ce), lanthanum (La), neodymium (Nd), praseodymium (Pr), and yttrium ( Y), gadolinium (Gd), samarium (Sm), and the like. Uranium (U) and thorium (Th) can also be obtained as by-products in the process of extracting monazite or treating monazite.
모나자이트로부터 희토류 원소를 추출하기 위한 방법들 중 경제성을 갖춘 방법은 모나자이트를 황산 또는 염산에 침지시켜 희토류를 뽑아내는 산성침출방식(acid leaching), 수산화나트륨에 침지시켜 희토류를 뽑아내는 염기성침출, 수산화나트륨 또는 인산나트륨과 함께 고온에서 소결하는 방식 등이 있다.
Among the methods for extracting rare earth elements from monazite, economical methods include acid leaching to extract rare earth by dipping monazite in sulfuric acid or hydrochloric acid, basic leaching to extract rare earth by dipping in sodium hydroxide, and sodium hydroxide. Or a method of sintering at high temperature with sodium phosphate.
희토류 원소의 분리 및 추출 관련하여 지질자원연구원은 한국특허공개 제2004-0055217호에 희토류 원소의 추출분리를 위한 추출수지의 제조방법이 제시하고 있으며, 일본특허공개 제1999-100622호에는 용매추출법에서 상분리된 유기상을 이온교환법에 의해 용매를 추출하는 기술이 제시되어 있다.
In connection with the separation and extraction of rare earth elements, the Korea Institute of Geological Resources discloses a method for producing an extraction resin for extracting and separating rare earth elements, and Japanese Patent Publication No. 1999-100622 discloses a solvent extraction method. A technique for extracting a solvent from a phase separated organic phase by an ion exchange method has been proposed.
그러나, 상기 종래기술에 비하여 보다 효율적으로 특정한 희토류 원소를 분리하는 방법이 요구된다. However, there is a need for a method for separating specific rare earth elements more efficiently than the prior art.
본 발명은 모나자이트에서 특정한 희토류 원소를 효율적으로 분리 및 회수하는 방법을 제공하는 것이다. The present invention provides a method for the efficient separation and recovery of certain rare earth elements from monazite.
본 발명은 모나자이트에서 희토류 원소를 추출하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 제1 구현예에 따르면, 모나자이트 정광을 알칼리 분해 또는 산 분해하여 희토류 원소 용액을 준비하는 단계; 상기 희토류 원소 용액 중 추출하고자 하는 희토류 원소를 산 용매로 추출하는 단계; 상기 산 용매 추출에 의해 희토류 원소를 포함하는 유기상과 수상이 분리되는 단계; 상기 유기상 중의 산과 추출대상 희토류 원소가 흡착되는 음이온교환수지를 사용하여 산과 추출대상 희토류 원소는 이온교환수지에 흡착시키고 유기상 중의 용매는 제거하는 단계; 산 제거용매를 사용하여 상기 산과 상기 희토류 원소가 흡착된 이온교환수지 중 산을 제거하는 단계; 및 희토류 회수 용매를 사용하여 상기 산이 제거된 음이온교환수지에서 추출대상 희토류 원소를 회수하는 단계를 포함하는 모나자이트에서 희토류 원소를 추출하는 방법이 제공된다.The present invention relates to a method for extracting rare earth elements from monazite. According to a first embodiment of the present invention, a rare earth element solution is prepared by alkali or acid decomposition of a monazite concentrate; Extracting the rare earth element to be extracted from the rare earth element solution with an acid solvent; Separating the organic phase and the aqueous phase including the rare earth element by the acid solvent extraction; Using an anion exchange resin to adsorb the acid and the rare earth element to be extracted in the organic phase, adsorbing the acid and the rare earth element to the ion exchange resin and removing the solvent in the organic phase; Removing an acid from an ion exchange resin to which the acid and the rare earth element are adsorbed using an acid removing solvent; And recovering the rare earth element to be extracted from the anion exchange resin from which the acid has been removed using a rare earth recovery solvent.
본 발명의 제2 구현예에 따르면, 상기 희토류 원소 용액을 준비하는 단계에서 알칼리 분해 및 산 분해는 각각 NaOH 및 염산을 사용하여 행할 수 있다.According to the second embodiment of the present invention, alkali decomposition and acid decomposition in the preparing of the rare earth element solution may be performed using NaOH and hydrochloric acid, respectively.
본 발명의 제3 구현예에 따르면, 상기 산 용매 추출은 트리부틸 포스페이트(tributyl phosphate; TBP), 2-에틸헥실 2-에틸헥실 인산(2-ethylhexyl 2-ethylhexyl phosphoric acid; PC88A) 및 디-(2-에틸헥실)인산(di-(2-ethyl hexyl)phosphoric acid; D2EHPA)로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 일종의 산 용매를 사용하여 행할 수 있다.According to a third embodiment of the present invention, the acid solvent extraction is tributyl phosphate (TBP), 2-ethylhexyl 2-ethylhexyl phosphoric acid (PC88A) and di- ( And at least one acid solvent selected from the group consisting of di- (2-ethyl hexyl) phosphoric acid (D2EHPA).
본 발명의 제4 구현예에 따르면, 상기 음이온교환수지는 4급 암모늄 또는 1~3급 아민이 결합된 것일 수 있다. According to the fourth embodiment of the present invention, the anion exchange resin may be combined with quaternary ammonium or primary to tertiary amine.
본 발명의 제5 구현예에 따르면, 상기 산 제거 용매는 메탄올일 수 있다. According to a fifth embodiment of the present invention, the acid removal solvent may be methanol.
본 발명의 제6 구현예에 따르면, 상기 희토류 회수 용매는 3~10% 염산일 수 있다.According to a sixth embodiment of the present invention, the rare earth recovery solvent may be 3 ~ 10% hydrochloric acid.
본 발명에 의한 방법으로 모나자이트에서 희토류 원소를 추출하므로써, 고순도의 희토류 원소를 얻을 수 있다. 또한, 산성 용매로 추출한 후, 산성 상태를 중화하기 위해 별도의 공정을 필요로 하지 않으므로 공정이 간소화되고 공정시간이 단축되며 생산성이 향상된다. 뿐만 아니라, 중화반응에 의한 부산물이 생성되지 않으므로, 부산물 제거단계를 필요로 하지 않으며, 분산물이 발생하지 않으므로 또한, 원하는 희토류 원소를 고순도로 추출할 수 있다. By extracting the rare earth element from the monazite by the method according to the present invention, a high purity rare earth element can be obtained. In addition, since extraction with an acidic solvent does not require a separate process to neutralize the acidic state, the process is simplified, the process time is shortened, and the productivity is improved. In addition, since by-products are not produced by the neutralization reaction, no by-product removal step is required, and since no dispersion is generated, the desired rare earth element can be extracted with high purity.
도 1은 본 발명에 의한 희토류 원소 추출방법의 개략적인 공정을 나타내는 도면이다. 1 is a view showing a schematic process of a rare earth element extraction method according to the present invention.
본 발명의 일 구현에 의한 모나자이트로부터 희토류 원소의 회수방법은 희토류 원소 용액 중에서 추출하고자 하는 희토류 원소(이하, 추출대상 희토류 원소라 한다)를 산 용매로 추출한 후, 음이온교환수지를 사용하여 산 용매의 산성 성분과 추출대상 희토류 원소를 순차적으로 회수함으로써 고순도의 희토류 원소를 효과적으로 추출할 수 있다. 또한, 추출대상 희토류 원소의 산 용매 추출 후, 이를 중화시키지 않고 산 용매 중에 추출되어 있는 추출대상 희토류 원소를 그대로 회수함으로써 희토류 원소의 추출률이 극대화된다. 뿐만 아니라, 중화공정을 필요로 하지 않으므로 공정이 간소화되고 중화에 의한 부산물이 생성되지 않으므로 불순물의 생성이 방지된다.
In the method for recovering the rare earth element from the monazite according to one embodiment of the present invention, the rare earth element (hereinafter referred to as the extraction target rare earth element) to be extracted from the rare earth element solution is extracted with an acid solvent, and then an anion exchange resin is used to The high purity rare earth elements can be effectively extracted by sequentially recovering the acidic components and the rare earth elements to be extracted. In addition, after extraction of the acid solvent of the rare earth element to be extracted, the extraction rate of the rare earth element is maximized by recovering the rare earth element to be extracted in the acid solvent without neutralizing it. In addition, since the neutralization process is not required, the process is simplified and generation of impurities is prevented because no by-products are generated by the neutralization.
도 1에 본 발명에 의한 모나자이트 정광으로부터 희토류 원소를 추출하는 개략적인 공정을 나타내었으며, 이하, 도 1을 참고하여 본 발명의 일 구현에 의한 방법에 대하여 설명한다.
1 shows a schematic process of extracting rare earth elements from the monazite concentrate according to the present invention. Hereinafter, a method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
희토류 원소는 스칸듐·이트륨 및 원자번호 57에서 71인 란타늄 계열의 15원소를 합친 17원소를 총칭하는 것이며, 모나자이트 광석에는 세륨(Ce), 란타늄(La), 네오디뮴(Nd), 프라세오디뮴(Pr), 이트륨(Y), 가돌리늄(Gd), 사마륨(Sm) 등이 포함되어 있으므로 상기 희토류 원소 용액에는 이들 성분이 이온상태로 존재한다. 유용성으로 인하여 란타늄(La), 세륨(Ce), 네오디뮴(Nd), 프라세오디뮴(Pr), 이트륨(Y) 등이 모나자이트에서 추출하여 회수하고자 하는 관심의 대상이 되는 희토류 원소이다.
Rare earth element is a generic term for 17 elements including scandium yttrium and 15 elements of lanthanum series having atomic number 57 to 71. Cerium, ore, lanthanum (Nd), praseodymium (Pr), Since yttrium (Y), gadolinium (Gd), samarium (Sm), and the like are contained, these components are present in an ionic state in the rare earth element solution. Due to its usefulness, lanthanum (La), cerium (Ce), neodymium (Nd), praseodymium (Pr), and yttrium (Y) are rare earth elements of interest to extract and recover from monazite.
모나자이트 정광으로부터 희토류 원소를 추출하기 위한 기본공정으로서, 모나자이트 정광으로부터 희토류 원소 용액을 준비한다. 예를 들어, 모나자이트 정광을 분쇄하고, 이를 알칼리 분해 및 산 분해함으로써 희토류 원소가 이온상태로 용해되어 있는 희토류 원소 용액을 준비할 수 있다. 이러한 희토류 원소 용액은 모나자이트 정광으로부터 희토류 원소를 추출하기 위한 기본적인 공정으로서, 이 기술분야에 일반적으로 알려져 있는 다른 방법에 의해서도 수행할 수 있으며, 이로써 본 발명을 특히 한정되는 것은 아니다.
As a basic process for extracting the rare earth elements from the monazite concentrate, a rare earth element solution is prepared from the monazite concentrate. For example, a rare earth element solution in which rare earth elements are dissolved in an ionic state can be prepared by pulverizing the monazite concentrate and alkali decomposition and acid decomposition. The rare earth element solution is a basic process for extracting the rare earth element from the monazite concentrate, and may be performed by other methods generally known in the art, and thus, the present invention is not particularly limited.
상기 알칼리 분해는 모나자이트에 포함되어 있는 PO4 성분을 제거하기 위한 것으로서, 예를 들어, NaOH와 같은 알칼리 성분을 모나자이트 중량에 대하여 1 내지 3, 바람직하게는 1 내지 2, 특히, 1.5의 중량비로 투입하고, 반응온도 450 내지 550℃에서 반응시간 1~2시간 동안 유지하여 모나자이트에 포함되어 있는 PO4 성분을 제거할 수 있다.
The alkali decomposition is to remove the PO 4 component contained in the monazite, for example, an alkaline component such as NaOH is added in a weight ratio of 1 to 3, preferably 1 to 2, in particular 1.5, based on the weight of the monazite. And, the reaction temperature is maintained at 450 to 550 ° C for 1 to 2 hours to remove the PO 4 components contained in the monazite.
상기 알칼리 분해에 의해 PO4 성분을 제거한 후, 산 분해 공정을 수행한다. 반드시 이에 한정하는 것은 아니지만, 상기 PO4 성분이 제거된 모나자이트를 산에 용해하여 수행할 수 있다. 상기 산 분해 공정에 사용되는 산으로는 염산, 황산 등을 들 수 있으며, 예를 들어, 35vol% 염산을 사용하여 반응온도 80~90℃ 조건에서 산 분해 공정을 수행할 수 있다. 이와 같은 산 분해에 의해 희토류 성분이 RECl3(RE: 희토류 성분)과 같은 희토류의 염화물 형태로 된다.
After removing the PO 4 component by the alkali decomposition, an acid decomposition process is performed. Although not necessarily limited thereto, the monazite from which the PO 4 component is removed may be dissolved in an acid. Examples of the acid used in the acid decomposition process may include hydrochloric acid and sulfuric acid. For example, an acid decomposition process may be performed at a reaction temperature of 80 ° C. to 90 ° C. using 35 vol% hydrochloric acid. This acid decomposition causes the rare earth component to form a chloride of the rare earth such as RECl 3 (RE: rare earth component).
그 후, 상기 희토류 원소 용액 중에 포함되어 있는 여러 가지 희토류 원소 중 추출대상 희토류 성분을 산 용매로 추출한다. 산 용매 추출에는 트리부틸 포스페이트(tributyl phosphate; TBP), 2-에틸헥실 2-에틸헥실 인산(2-ethylhexyl 2-ethylhexyl phosphoric acid; PC88A) 및 디-(2-에틸헥실)인산(di-(2-ethyl hexyl)phosphoric acid; D2EHPA)로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 일종의 산 용매가 사용될 수 있다. 이들 산 용매는 일종으로 혹은 이종 이상이 함께 사용될 수 있다.
Thereafter, the rare earth component to be extracted among the various rare earth elements contained in the rare earth element solution is extracted with an acid solvent. Acid solvent extraction includes tributyl phosphate (TBP), 2-ethylhexyl 2-ethylhexyl phosphoric acid (PC88A) and di- (2-ethylhexyl) phosphate (di- (2). At least one acid solvent selected from the group consisting of -ethyl hexyl) phosphoric acid (D2EHPA) can be used. These acid solvents may be used in one kind or two or more kinds together.
상기 산 용매 추출시, 추출 대상 희토류 성분에 따라 사용되는 용매의 종류 및 pH 범위를 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들어, 란타늄(La), 세륨(Ce), 네오디뮴(Nd), 프라세오디뮴(Pr), 및 이트륨(Y) 이온을 포함하는 희토류 원소 용액 중에서, 란타늄(La)을 추출하고자 하는 경우에는 주로 PC88A 용매를 사용하며, pH는 2.0 정도로 하여 추출할 수 있으며, 세륨(Ce)을 추출하고자 하는 경우에는 KMnO4 산화제를 이용하여 산화침전을 통해 추출하며 pH는 2.0 정도로 하여 수행할 수 있다. 또한, 네오디뮴(Nd)과 프라세오디늄(Pr)은 특성이 유사하여 추출을 위해 많은 공정과 시간이 소요되는바, (Pr,Nd)가 함께 존재하는 혼합 희토류로 추출할 수 있으며, 이를 위해 주로 PC88A 용매를 사용할 수 있고, pH는 2.0 정도로 조절하여 산 용매 추출을 수행할 수 있다. 나아가, 이트륨(Y)을 추출하고자 하는 경우에는 주로 PC88A 용매를 사용할 수 있고, pH를 0.2 정도로 조절하여 산 용매 추출을 수행할 수 있다.
When the acid solvent is extracted, the type and pH range of the solvent to be used may be appropriately selected depending on the rare earth component to be extracted. For example, in the rare earth element solution containing lanthanum (La), cerium (Ce), neodymium (Nd), praseodymium (Pr), and yttrium (Y) ions, lanthanum (La) is mainly used to extract lanthanum (La). Using a solvent, the pH can be extracted to about 2.0, if you want to extract cerium (Ce) can be carried out by oxidation precipitation using KMnO 4 oxidizing agent and the pH is about 2.0. In addition, since neodymium (Nd) and praseodynium (Pr) have similar properties, many processes and time are required for extraction, and thus they can be extracted as mixed rare earths in which (Pr, Nd) is present together. Mainly PC88A solvent may be used, and the pH may be adjusted to about 2.0 to perform acid solvent extraction. Furthermore, when yttrium (Y) is to be extracted, PC88A solvent may be mainly used, and acid solvent extraction may be performed by adjusting pH to about 0.2.
상기와 같은 산 용매 추출에 의해, 추출하고자 하는 대상 희토류 원소가 산 용매에 추출된다. 상기 추출된 추출물은 추출대상 희토류 원소와 산 용매 중의 산성 성분을 포함하는 유기상과 수상으로 분리한다.
By the acid solvent extraction as described above, the rare earth element to be extracted is extracted in the acid solvent. The extracted extract is separated into an organic phase and an aqueous phase including an extractable rare earth element and an acidic component in an acid solvent.
그 후, 상기 유기상에는 추출대상 희토류 원소와 산성성분이 포함되어 있는데, 이들을 음이온교환수지를 사용하여 용매로부터 분리할 수 있다. 이에 사용될 수 있는 음이온 교환수지로는 4급 암모늄 또는 1~3급 아민이 결합된 것을 사용할 수 있다. 상기 이온교환수지에 의한 분리는, 예를 들어, 음이온교환수지가 충진된 컬럼에 유기상을 통과시킴으로써 음이온교환수지에 추출대상 희토류 성분 및 산성 성분이 흡착될 수 있다.
Thereafter, the organic phase contains an extractable rare earth element and an acidic component, which can be separated from the solvent using an anion exchange resin. As the anion exchange resin that can be used for this, quaternary ammonium or primary to tertiary amines may be used. In the separation by the ion exchange resin, for example, the rare earth component and the acid component to be extracted may be adsorbed onto the anion exchange resin by passing the organic phase through the column filled with the anion exchange resin.
이와 같이 음이온교환수지에 흡착된 희토류 성분은 추후 음이온교환수지로부터 회수할 수 있다. 이에 의해 상기 음이온교환수지에 의해 유기상 중에 포함되어 있는 HCO3 -, SO4 2 -, Cl-, OH- 등의 음이온을 교환하여 제거할 수 있다. 한편, 상기 희토류 성분 및 산성 성분이 제거된 유기상 부분은 추출대상 희토류 성분의 용매 추출에 재사용될 수 있다.
Thus, the rare earth component adsorbed on the anion exchange resin can be recovered later from the anion exchange resin. Thereby HCO 3 contained in the organic phase by the anion exchange resin -, SO 4 2 -, Cl -, OH - can be removed by exchanging the anions of the like. Meanwhile, the organic phase portion from which the rare earth component and the acidic component have been removed may be reused for solvent extraction of the rare earth component to be extracted.
상기 추출대상 희토류 성분 및 산성 성분이 흡착된 음이온교환수지로부터 산성 성분은 산 제거 용매를 사용하여 제거함으로써 희토류 성분을 회수할 수 있다. 상기 산 제거 용매로는, 이로써 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어, 메탄올 등을 사용할 수 있다.
The rare earth component can be recovered by removing the acid component from the anion exchange resin to which the extractable rare earth component and the acid component are adsorbed using an acid removal solvent. Although it does not restrict | limit as this as said acid removal solvent, For example, methanol etc. can be used.
또한, 상기와 같이 음이온교환수지로부터 산성 성분을 제거한 후에, 음이온교환수지에 잔류하는 상기 희토류 성분은 희토류 회수 용매를 사용하여 용해시킴으로써 음이온교환수지로부터 회수할 수 있다. 상기 희토류 회수 용매로는, 이로써 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어, 염산을 사용할 수 있으며, 이러한 산은 용액의 pH를 1-2로 되도록 하는 양으로 사용할 수 있다.
In addition, after removing the acidic component from the anion exchange resin as described above, the rare earth component remaining in the anion exchange resin can be recovered from the anion exchange resin by dissolving using a rare earth recovery solvent. The rare earth recovery solvent is not limited thereto, and for example, hydrochloric acid may be used, and such acid may be used in an amount such that the pH of the solution is 1-2.
상기와 같이 음이온 교환수지에 흡착되어 있는 희토류 원소를 용매에 용해시켜 회수하고 이때 사용한 용매는 재활용하거나 중화시켜 배출한다.
As described above, the rare earth elements adsorbed on the anion exchange resin are dissolved and recovered in a solvent, and the solvent used at this time is recycled or neutralized and discharged.
이하, 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 예시하기 위한 것으로 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. The following examples are intended to illustrate the invention and are not intended to limit the invention.
실시예Example 1 One
평균입도 50㎛의 모나자이트 정광 100중량부를 500℃로 유지되는 반응기에 투입하고, 상기 반응기에 공업용 NaOH를 첨가하여 2시간 동안 유지하여 상기 모나자이트 정광을 분해하여 NaPO4를 포함하는 용액을 제거하였다. 100 parts by weight of monazite concentrate having an average particle size of 50 μm was added to a reactor maintained at 500 ° C., and industrial NaOH was added to the reactor and maintained for 2 hours to decompose the monazite concentrate to remove a solution containing NaPO 4 .
그 후, 농도 35% 인 염산용액으로 침출 처리하여 La 원소를 이온으로 포함하는 희토류 원소 용액을 제조하였다. 이때 용액의 pH는 0이었다.
Thereafter, a leaching process was performed with a hydrochloric acid solution having a concentration of 35% to prepare a rare earth element solution containing element La as an ion. The pH of the solution at this time was zero.
그 후, 상기 희토류 원소 함유 용액에 케로센(Kerosene)으로 희석시킨 PC88A 33% (1M PC88A)를 이용하여 용매 추출을 수행하였다. 이에 의해 La 및 일부 Pr, Nd가 함유된 라피네이트(Raffinate)를 얻었다. Then, solvent extraction was performed using PC88A 33% (1M PC88A) diluted with kerosene in the rare earth element-containing solution. This gave Raffinate containing La and some Pr and Nd.
그 후, 상기 라피네이트에 농도 3%의 염산를 첨가하고 교반하면서 pH를 2.0으로 조정하여, La과 일부 Pr, Nd가 함유된 용액 중에 포함되어 있는 La 원소만를 산 용매 중에 추출하였다. Thereafter, hydrochloric acid having a concentration of 3% was added to the raffinate and the pH was adjusted to 2.0 while stirring to extract only La element contained in a solution containing La, a part of Pr, and Nd in an acid solvent.
추출 후, 상기 산 용매에 1M PC88A 100cc당 NaOH 1cc를 첨가함으로써 La 성분과 산 추출 용매의 산 성분을 포함하는 유기상과 수상으로 분리하여 수상을 제거하고, 유기상을 얻었다.
After extraction, 1 cc of NaOH per 100 cc of 1M PC88A was added to the acid solvent to separate the organic phase including the La component and the acid component of the acid extraction solvent and the aqueous phase to remove the aqueous phase, thereby obtaining an organic phase.
상기 유기상을 아민계 음이온 계면활성제가 충진된 컬럼에 통과시켜서 유기상 중의 La 성분 및 산성 성분을 음이온 계면활성제에 흡착시켰다. 그 후, 산 제거 용매인 메탄올을 La 성분 및 산성 성분이 흡착되어 있는 음이온계면활성제에 흘려서 산성 성분을 제거하였다. 그 후, 산성성분이 제거된 음이온 계면활성제에 염산을 통과시켰다.
The organic phase was passed through a column packed with an amine anionic surfactant to adsorb the La component and the acidic component in the organic phase to the anionic surfactant. Thereafter, methanol as an acid removal solvent was flowed into the anionic surfactant on which the La component and the acid component were adsorbed to remove the acid component. Thereafter, hydrochloric acid was passed through the anionic surfactant from which the acidic component was removed.
이에 의해, La 성분이 회수되었으며, 이후, 여과 및 건조과정을 거쳐 최종 La 산화물을 회수할 수 있다.As a result, the La component was recovered, and then the final La oxide may be recovered through filtration and drying.
Claims (6)
상기 희토류 원소 용액 중 추출하고자 하는 희토류 원소를 산 용매로 추출하는 단계;
상기 산 용매 추출에 의해 희토류 원소를 포함하는 유기상과 수상이 분리되는 단계;
상기 유기상 중의 산과 추출대상 희토류 원소가 흡착되는 음이온교환수지를 사용하여 산과 추출대상 희토류 원소는 이온교환수지에 흡착시키고 유기상 중의 용매는 제거하는 단계;
산 제거용매를 사용하여 상기 산과 상기 희토류 원소가 흡착된 이온교환수지 중 산을 제거하는 단계; 및
희토류 회수 용매를 사용하여 상기 산이 제거된 음이온교환수지에서 추출대상 희토류 원소를 회수하는 단계를 포함하는 모나자이트에서 희토류 원소를 추출하는 방법.
Alkali or acid decomposition of the monazite concentrate to prepare a rare earth element solution;
Extracting the rare earth element to be extracted from the rare earth element solution with an acid solvent;
Separating the organic phase and the aqueous phase including the rare earth element by the acid solvent extraction;
Using an anion exchange resin to adsorb the acid and the rare earth element to be extracted in the organic phase, adsorbing the acid and the rare earth element to the ion exchange resin and removing the solvent in the organic phase;
Removing an acid from an ion exchange resin to which the acid and the rare earth element are adsorbed using an acid removing solvent; And
A method of extracting rare earth elements from monazite, comprising recovering the rare earth element to be extracted from the acid-exchanged anion exchange resin using a rare earth recovery solvent.
The method for extracting rare earth elements from monazite according to claim 1, wherein alkali decomposition and acid decomposition in the preparing of the rare earth element solution are performed using NaOH and hydrochloric acid, respectively.
The method of claim 1, wherein the acid solvent extraction is tributyl phosphate (TBP), 2-ethylhexyl 2-ethylhexyl phosphoric acid (PC88A) and di- (2-ethylhexyl A method of extracting rare earth elements from monazite using at least one acid solvent selected from the group consisting of di- (2-ethyl hexyl) phosphoric acid (D2EHPA).
The method of claim 1, wherein the anion exchange resin extracts rare earth elements from monazite to which quaternary ammonium or primary to tertiary amines are bound.
The method of claim 1 wherein the acid removal solvent is methanol.
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