KR101533775B1 - 희토류 화합물로부터 Ｃｅ산화물 제조 방법 - Google Patents
희토류 화합물로부터 Ｃｅ산화물 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101533775B1 KR101533775B1 KR1020130063488A KR20130063488A KR101533775B1 KR 101533775 B1 KR101533775 B1 KR 101533775B1 KR 1020130063488 A KR1020130063488 A KR 1020130063488A KR 20130063488 A KR20130063488 A KR 20130063488A KR 101533775 B1 KR101533775 B1 KR 101533775B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- precipitate
- adjusting agent
- rare earth
- leaching
- oxide
- Prior art date
Links
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 42
- -1 rare earth compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 7
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 title 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims abstract description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 12
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical group [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 21
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 15
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical group [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 19
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 5
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 5
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 3
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 101000878457 Macrocallista nimbosa FMRFamide Proteins 0.000 description 1
- 229910003251 Na K Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017493 Nd 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000005587 carbonate group Chemical group 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0086—Processes carried out with a view to control or to change the pH-value; Applications of buffer salts; Neutralisation reactions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J6/00—Heat treatments such as Calcining; Fusing ; Pyrolysis
- B01J6/001—Calcining
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F17/00—Compounds of rare earth metals
- C01F17/20—Compounds containing only rare earth metals as the metal element
- C01F17/206—Compounds containing only rare earth metals as the metal element oxide or hydroxide being the only anion
Abstract
Ce을 포함하는 희토류 화합물에 과망간산칼륨을 첨가하여 Ce 함유 복합물을 수득하는 단계; 상기 Ce 함유 복합물을 수세하는 단계; 상기 수세한 Ce 함유 복합물을 침출하는 단계; 상기 침출 후, pH 조절제를 첨가하여 Ce 침전물을 수득하는 단계; 상기 Ce 침전물을 수세하는 단계; 및 상기 수세한 Ce 침전물을 건조 후 하소시켜 Ce 산화물을 수득하는 단계를 포함하는 희토류 화합물에서의 Ce 산화물 제조 방법을 제공할 수 있다.
Description
희토류 화합물로부터 Ce 산화물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
희토류는 LED, 반도체, 풍력발전 등 각종 첨단기술 산업 분야와 녹색기술 등에 사용되는 필수적인 원소이다. 연마재, 촉매 등으로 사용되는 Ce은 희토류 17종 중 사용량이 가장 많은 원소이다. 또한 지각 내 함유량도 가장 많으며 경희토류 중심 광석 내에도 가장 많은 함량을 나타낸다.
희토류를 포함한 광석으로부터 선광, 분해, 침출 등을 거쳐 산화물, 염화물, 탄산화물 등의 희토류 화합물을 제조하고, 이로부터 희토류 개별 원소를 분리하는 과정을 거치게 된다. 통상의 분리방법에서는 희토류 화합물을 산으로 용해한 수용액을 용매추출하게 되는데, 이는 효율 및 Ce의 순도 확보 측면에서 한계가 있고, 비용이 많이 드는 단점이 있다.
희토류 화합물 중에 가장 많은 함량을 차지하는 Ce을 과망간산칼륨을 사용하여 분리함으로써, 보다 순도 높은 Ce 산화물의 제조 방법을 제공할 수 있다.
일 구현예에서는, Ce을 포함하는 희토류 화합물에 과망간산칼륨을 첨가하여 Ce 함유 복합물을 수득하는 단계(도 1의 'Ce 함유 복합물'); 상기 Ce 함유 복합물을 수세하는 단계(도 1의 첫번째 '수세'); 상기 수세한 Ce 함유 복합물을 침출하는 단계(도 1의 '산침출'); 상기 침출 후, pH 조절제를 첨가하여 Ce 침전물을 수득하는 단계(도 1의 '선택침전→여과→중화침전→여과'); 상기 Ce 침전물을 수세하는 단계(도 1의 두번째 '수세'); 및 상기 수세한 Ce 침전물을 건조 후 하소시켜 Ce 산화물을 수득하는 단계(도 1의 '건조/하소→Ce 산화물')를 포함하는 희토류 화합물에서의 Ce 산화물 제조 방법을 제공한다.
상기 수세한 Ce 함유 복합물을 침출하여 망간을 제거하는 단계;에서, 상기 침출은 산을 이용하여 침출하는 것일 수 있다.
상기 산은 염산일 수 있다.
상기 산의 농도는 약 5 내지 15 몰농도일 수 있다.
상기 수세한 Ce 함유 복합물을 침출하는 단계;는, 약 20 내지 100℃에서 수행될 수 있다.
상기 침출 후, pH 조절제를 첨가하여 Ce 침전물을 수득하는 단계;는 상기 pH 조절제를 첨가하여 pH 2 내지 2.5를 유지하는 단계, 및 상기 pH 2 내지 2.5를 유지하는 단계 이후, pH가 7 내지 8이 될 때까지 pH 조절제를 다시 첨가하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 pH 조절제를 첨가하여 pH 2 내지 2.5를 유지하는 단계에서, 상기 pH 조절제는 수산화나트륨 용액일 수 있다.
상기 pH 조절제를 첨가하여 pH 2 내지 2.5를 유지하는 단계에서, 상기 pH 조절제는 10 내지 15%의 농도를 가질 수 있다.
상기 pH 2 내지 2.5를 유지하는 단계 이후, pH가 7 내지 8이 될 때까지 pH 조절제를 다시 첨가하는 단계에서, 상기 pH 조절제는 탄산나트륨일 수 있다.
상기 수세한 Ce 침전물을 건조 후 하소시켜 Ce 산화물을 수득하는 단계에서, 상기 건조는 약 70 내지 120℃의 온도에서 약 18 내지 48시간 동안 수행할 수 있다.
상기 수세한 Ce 침전물을 건조 후 하소시켜 Ce 산화물을 수득하는 단계에서, 상기 하소는 약 800 내지 1200℃에서 수행할 수 있다.
일 구현예에 의하면, 과망간산칼륨을 사용하여 희토류 화합물로부터 Ce을 분리함으로써, 고순도의 Ce 산화물을 수득할 수 있다.
도 1은 과망간산칼륨을 이용하여 희토류 화합물로부터 Ce 산화물(CeO2)을 제조하는 방법을 보여주는 순서도이다.
도 2는 실시예 2에 따른 Ce 산화물(CeO2)의 X선 회절분석(XRD) 그래프이다.
도 2는 실시예 2에 따른 Ce 산화물(CeO2)의 X선 회절분석(XRD) 그래프이다.
이하, 본 발명의 구성에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 명세서에서, '수세'라 함은 증류수 등의 용수에 화합물을 세척하는 것을 의미한다.
본 명세서에서, '희토류 화합물'이라 함은 희토류 원소를 포함하는 화합물을 의미한다.
본 발명의 일 구현예는, Ce을 포함하는 희토류 화합물에 과망간산칼륨을 첨가하여 Ce 함유 복합물을 수득하는 단계; 상기 Ce 함유 복합물을 수세하는 단계; 상기 수세한 Ce 함유 복합물을 침출하는 단계; 상기 침출 후, pH 조절제를 첨가하여 Ce 침전물을 수득하는 단계; 상기 Ce 침전물을 수세하는 단계; 및 상기 수세한 Ce 침전물을 건조 후 하소시켜 Ce 산화물을 수득하는 단계를 포함하는 희토류 화합물에서의 Ce 산화물 제조 방법을 제공한다.
희토류 원소란 주기율표 제3A족인 스칸듐, 이트륨 및 원자번호 57에서 71인 란탄계열의 15가지 원소를 합친 17가지 원소의 총칭을 의미하며, 화학적 성질이 서로 비슷하고, 일반적으로 모두 +3의 산화수를 가진다. 희토류 원소들을 보통 경희토류 원소와 중희토류 원소로 나누는데, 일반적으로 원자번호 57번인 란탄(La)부터 원자번호 60번인 네오디뮴(Nd)까지의 4가지 원소는 경희토류에 속하고, 나머지 13가지 원소는 중희토류에 속하는 것으로 본다.
본 발명의 일 구현예에 따른 희토류 화합물에서의 Ce 산화물 제조 방법은 Ce을 포함하는 희토류 화합물에 과망간산칼륨을 첨가하여 Ce 함유 복합물을 수득하는 단계를 포함한다.
구체적으로, 상기 Ce을 포함하는 희토류 화합물에 과망간산칼륨을 첨가하여 Ce을 선택적으로 침전시킨 후, 이를 여과시켜 Ce 함유 복합물을 수득한다.
Ce은 타 희토류 원소에 비해 Ce3 + 형태에서 Ce4 + 형태로 쉽게 산화되는 바, 과망간산칼륨을 사용하면, 하기 화학반응식을 통해 Ce4 + 이온과 부산물로 고상의 MnO2와 물(H2O)이 생성된다.
3Ce3 + + MnO4 - + 4H+ → 3Ce4 + + MnO2(s) + 2H2O
이후, 상기 Ce4 + 이온과 물(H2O)이 반응하여 고상의 Ce(OH)4가 침전되어, Ce 함유 복합물을 수득할 수 있다. 상기 화학반응식을 통해 알 수 있듯이, Ce을 제외한 희토류 원소 및 칼륨이 이온 상태로 존재하고 Ce 및 Mn만이 침전되는 바, Ce을 고순도로 분리할 수 있다.
이하, 상기 Ce 함유 복합물을 수세하는 단계에 대해 설명한다.
상기 Ce을 선택적으로 침전시키는 과정에서 Ce 이외의 소량의 희토류 원소가 Ce과 함께 공침될 수 있으므로, 이를 제거하기 위해 다수의 수세공정을 실시할 수 있다. 상기 수세공정은 약 30 내지 60℃의 온수로 약 3 내지 5회로 실시할 수 있다.
상기 수세공정에서 사용하는 용수는 불순물의 영향을 최소화하기 위하여 증류수(DI water)를 사용하는 것이 바람직하나 공정 적용 용이성을 확보하기 위하여 일반 용수를 사용해도 무방하다.
이하, 상기 수세한 Ce 함유 복합물을 침출하는 단계에 대해 설명한다.
본 명세서에서 침출이라 함은, 여러 원소가 포함된 화합물을 용액에 녹여, 용액에 녹은 원소는 액체 상태로 남고, 용액에 녹지 않은 원소는 고체 상태로 남게 되어, 원소들이 분리되는 분리 방법을 의미한다. 상기 용액은 산 용액일 수 있다.
상기 침출은 산을 이용하여 침출할 수 있다.
상기 산은 염산일 수 있다.
상기 수세한 Ce 함유 복합물을 침출하는 단계는 약 20 내지 100℃에서 수행될 수 있다. 이 경우, 침출시간을 단축시켜 공정시간을 줄일 수 있다.
상기 산의 농도는 몰농도 기준으로 약 5 내지 15 몰농도일 수 있고, 구체적으로는 약 5 내지 12 몰농도일 수 있다. 상기 산의 농도는 %농도 기준으로 약 30 내지 40% 농도일 수 있다. 본 명세서에서 몰농도라 함은 용액 1L 속에 녹아있는 용질의 몰수를 의미하며, %농도라 함은 용액 100mL 속에 녹아있는 용질의 질량(g)을 의미한다. 상기 범위에 해당하는 몰농도 또는 %농도를 가지는 염산을 사용하여 상기 수세한 Ce 함유 복합물을 침출하면, 함유되어 있는 고상의 Ce(OH)4, MnO2 가 함께 침출된다.
이하, 상기 침출액에 pH 조절제를 첨가하여 Ce 침전물을 수득하는 단계에 대해 설명한다.
상기 pH 조절제는 산을 중화시킬 수 있는 물질이면 어느 것이든 무방하며, 예컨대, 수산화나트륨, 탄산나트륨 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 pH 조절제는 상기 침출액에 첨가되어, 상기 산 침출로 인해 낮아진 침출액의 pH를 높여주어, 상기 침출액을 중화시킴으로써 Ce을 선택적으로 침전시키는 역할을 할 수 있다.
Ce은 pH 7 내지 8에서 고상의 형태로 반응하여 침전시킬 수 있으나, Mn은 pH 10 이상에서부터 침전되는 바, pH를 7 내지 8로 조절하여 Ce을 선택적으로 침전시킬 수 있다. 상기 pH 7 내지 8의 조건에서 아주 적은 양의 Mn이 공침될 수 있으나, Ce의 순도에 큰 영향을 주지 않을 정도의 양으로 무시해도 무방하다.
pH 7 내지 8에서의 Ce이 침전되는 화학반응식은 다음과 같다.
2Ce4 + + 3CO3 2 - = Ce2(CO3)3↓
상기 Ce을 선택적으로 침전시키는 과정에서 급격한 pH의 상승을 방지하기 위해, 상기 pH 조절제는 10 내지 15%의 농도를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 침출액의 pH는 2 내지 2.5로 유지되며, pH가 서서히 상승하기 때문에, Ce을 고순도로 선택 침전시킬 수 있다. 또한 pH를 2 내지 2.5로 상승시키는 과정에서 사용되는 pH 조절제는 수산화나트륨 용액일 수 있다. 상기 수산화나트륨 용액은 수산화나트륨 수용액일 수 있다.
pH가 2 내지 2.5인 상기 침출액을 여과한 후, 상기 침출액의 pH가 7 내지 8이 될 때까지 pH 조절제를 다시 첨가할 수 있다. 이 때 pH 조절제는 탄산나트륨(분말)일 수 있다. 상기 탄산나트륨(분말)을 첨가함으로써, 상기 침출액의 pH가 7 내지 8로 중화되고, 상기 침출액에 용해된 상태로 존재하는 Ce을 탄산염 형태의 침전물로 회수하여 Ce 침전물을 수득할 수 있다. 이 때 Mn은 여전히 침출액에 용해된 상태로 존재하게 되어 Ce을 고순도로 분리할 수 있다. 이후 상기 Ce 침천물을 한번 더 여과시킬 수 있는데, 상기 여과를 통해 Ce 침전물은 여과포에 고형물로 존재하게 된다.
이하, 상기 Ce 침전물을 수세하는 단계에 대해 설명한다.
상기 Ce 침전물에 대해 다수의 수세공정을 실시할 수 있다. 이 경우, 불순물로 작용할 수 있는 (상기 탄산나트륨의) 나트륨을 제거할 수 있다.
이하, 상기 수세한 Ce 침전물을 건조 후 하소시켜 Ce 산화물을 수득하는 단계에 대해 설명한다.
상기 건조는 약 70 내지 120℃의 온도에서 약 18 내지 48시간 동안 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 건조는 약 80 내지 100℃의 온도에서 약 20 내지 30시간 동안 수행할 수 있다. 이 경우, 수세 중에 존재하는 수분을 최대한 제거함으로써 수분에 의한 하소로의 고장률을 낮추고 하소 시간을 줄일 수 있다.
상기 건조된 Ce 침전물을 하소시킬 수 있다. 상기 하소는 약 800 내지 1200℃, 구체적으로 약 900 내지 1000℃에서 수행할 수 있다. 이 경우, 탄산염 형태의 Ce이 99%이상 Ce 산화물 형태로 전환될 수 있다.
상기 하소 공정을 거쳐 Ce 산화물인 CeO2를 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위해 기재한 것일 뿐 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
실시예
1: 희토류 화합물에 과망간산칼륨을 첨가하여 수득한
Ce
함유 복합물
희토류 원소인 Ce, La, Nd, Eu, Dy 등을 포함하는 희토류 원소를 포함하는 용액에 과망간산칼륨을 첨가하여 Ce 함유 복합물 형태로 수득하였고, 이 중 10g을 채취하였다. 이를 수세공정을 실시하여 Ce 이외의 희토류 원소 및 희토류 이외의 원소 변화를 확인하였다. 이후, 수세공정 실시 전과 후의 Ce 함유 복합물에 포함된 원소들의 함량을 측정(습식정량분석, ICP)하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
| La | Ce | Nd | Eu | Dy | Na | K | Mn | |
| Ce함유 복합물(수세 전) | 1.242 | 52.50 | 0.7356 | 0.0159 | 0.0134 | 13.16 | 0.5244 | 8.531 |
| Ce함유 복합물(수세 후) | 0.004 | 61.41 | 0.0259 | 0.002 | 0.009 | 0.0245 | 0.0178 | 6.982 |
(단위: 중량%)
상기 표 1에서 볼 수 있듯이, 수세공정을 실시하면, 수세공정 전에 존재하던 Ce 이외의 원소들인 La, Nd, Na, K 원소들이 90% 이상 제거되는 것을 확인할 수 있으며, 특히 La은 99.68%, Nd는 96.48%, Na은 99.81%가 제거되는 효과를 확인할 수 있다. 따라서 이후 공정에서는 Ce 이외의 희토류원소는 불순물로서 무시할 수 있다. 즉, 높은 순도의 Ce을 수득할 수 있음을 알 수 있다.
실시예
2:
Ce
산화물(
CeO
2
)
상기 실시예 1에서 수득한 Ce 함유 복합물 10g을 11.2 몰농도의 염산(20ml)으로 70℃에서 20분 동안 교반, 침출하였다. 이후, 12.5% 농도의 수산화나트륨 용액(20ml)을 첨가하여 여과시킨 후, 다시 탄산나트륨 분말(15g)을 첨가하여 침전물을 수득하였다. 이후, 상기 침전물을 여과하고 수세한 후, 90℃에서 24시간 동안 건조시켰다. 건조된 침전물을 950℃에서 하소(calcination)시켜, Ce 산화물(CeO2)을 수득하였다.
상기 Ce 산화물(CeO2)의 X선 회절 분석(XRD) 결과를 도 2에 나타내었다.
도 2에서, C로 표시된 피크들은 CeO2 X선 회절각도를 나타내는데, CeO2 이외의 회절각도는 존재하지 않는 바, 고순도의 Ce 산화물(CeO2)임을 확인할 수 있다.
비교예
1:
Ce
산화물(
CeO
2
)
상기 실시예 1에서 수득한 Ce 함유 복합물 대신 과망간산칼륨을 첨가하지 않은 희토류 화합물을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 2와 동일하게 하여 Ce 산화물(CeO2)을 수득하였다.
평가:
Ce
이외의 희토류 원소 존재 여부 확인
상기 실시예 2에서 수득한 Ce 산화물(CeO2)에 대해 습식정량분석(ICP)을 수행하여, Ce 이외의 희토류 원소가 존재하는지 여부를 확인하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
| La | Ce | Nd | Eu | Dy | |
| 실시예 2 | - | 61.85 | - | - | - |
(단위: mg/L)
상기 표 2에서 볼 수 있듯이, 실시예 2에 따른 Ce 산화물(CeO2)은 다른 희토류 원소를 포함하고 있지 않음을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 구현예에 따르면 고순도의 Ce 산화물(CeO2)을 제조할 수 있다.
또한, 상기 비교예 1에서 수득한 Ce 산화물(CeO2)에 대해 습식정량분석(ICP)을 수행하여 Ce 이외의 희토류 원소의 산화물이 존재하는지 여부를 확인하였다. 그 결과를 표 3에 나타내었다.
| La2O3 | CeO2 | Pr6O11 | Nd2O3 | Sm2O3 | Dy2O3 | |
| 비교예 1 | 2.11 | 70.0 | 9.47 | 5.13 | 0.06 | 0.17 |
(단위: 중량%)
상기 표 3에서 볼 수 있듯이, 비교예 1에 따른 Ce 산화물(CeO2)은 Ce 외에 다른 희토류 원소의 산화물을 불순물로 포함하고 있음을 확인할 수 있다. 즉, 과망간산칼륨을 첨가하지 않은 희토류 화합물을 사용하는 경우 고순도의 Ce 산화물(CeO2)의 제조가 어렵다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
Claims (11)
- Ce을 포함하는 희토류 화합물에 과망간산칼륨을 첨가하여 Ce 함유 복합물을 수득하는 단계;
상기 Ce 함유 복합물을 수세하는 단계;
상기 수세한 Ce 함유 복합물을 침출하는 단계;
상기 침출 후, pH 조절제를 첨가하여 Ce 침전물을 수득하는 단계;
상기 Ce 침전물을 수세하는 단계; 및
상기 수세한 Ce 침전물을 건조 후 하소시켜 Ce 산화물을 수득하는 단계
를 포함하고,
상기 침출 후, pH 조절제를 첨가하여 Ce 침전물을 수득하는 단계;는
상기 pH 조절제를 첨가하여 pH 2 내지 2.5를 유지하는 단계, 및
상기 pH 2 내지 2.5를 유지하는 단계 이후, pH가 7 내지 8이 될 때까지 pH 조절제를 다시 첨가하는 단계를 포함하고,
상기 침출 후, pH 조절제를 첨가하여 Ce 침전물을 수득하는 단계;는, 하기 반응식 1을 포함하고,
상기 pH 조절제는 10 내지 15%의 농도를 가지며, 이 때 % 농도는 용액 100mL 속에 녹아있는 용질의 질량(g)을 의미하는 것인 희토류 화합물에서의 Ce 산화물 제조 방법.
[반응식 1]
2Ce4+ + 3CO3 2- -> Ce2(CO3)3↓
- 제1항에 있어서,
상기 수세한 Ce 함유 복합물을 침출하는 단계;에서
상기 침출은 산을 이용하여 침출하는 희토류 화합물에서의 Ce 산화물 제조 방법.
- 제2항에 있어서,
상기 산은 염산인 희토류 화합물에서의 Ce 산화물 제조 방법.
- 제2항에 있어서,
상기 산의 농도는 5 내지 15 몰농도인 희토류 화합물에서의 Ce 산화물 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 수세한 Ce 함유 복합물을 침출하는 단계;는
20 내지 100℃에서 수행되는 희토류 화합물에서의 Ce 산화물 제조 방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 pH 조절제를 첨가하여 pH 2 내지 2.5를 유지하는 단계에서,
상기 pH 조절제는 수산화나트륨 용액인 희토류 화합물에서의 Ce 산화물 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 pH 조절제를 첨가하여 pH 2 내지 2.5를 유지하는 단계에서,
상기 pH 조절제는 10 내지 15 중량%의 농도를 가지는 희토류 화합물에서의 Ce 산화물 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 pH 2 내지 2.5를 유지하는 단계 이후, pH가 7 내지 8이 될 때까지 pH 조절제를 다시 첨가하는 단계에서,
상기 pH 조절제는 탄산나트륨인 희토류 화합물에서의 Ce 산화물 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 수세한 Ce 침전물을 건조 후 하소시켜 Ce 산화물을 수득하는 단계에서,
상기 건조는 70 내지 120℃의 온도에서 18 내지 48시간 동안 수행하는 희토류 화합물에서의 Ce 산화물 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 수세한 Ce 침전물을 건조 후 하소시켜 Ce 산화물을 수득하는 단계에서,
상기 하소는 800 내지 1200℃에서 수행하는 희토류 화합물에서의 Ce 산화물 제조 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130063488A KR101533775B1 (ko) | 2013-06-03 | 2013-06-03 | 희토류 화합물로부터 Ｃｅ산화물 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130063488A KR101533775B1 (ko) | 2013-06-03 | 2013-06-03 | 희토류 화합물로부터 Ｃｅ산화물 제조 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140142413A KR20140142413A (ko) | 2014-12-12 |
| KR101533775B1 true KR101533775B1 (ko) | 2015-07-06 |
Family
ID=52459897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130063488A KR101533775B1 (ko) | 2013-06-03 | 2013-06-03 | 희토류 화합물로부터 Ｃｅ산화물 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101533775B1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101766788B1 (ko) | 2017-01-12 | 2017-08-11 | 대한민국 | 희토류 함유 폐연마재로부터 희토류 원소의 분리방법 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR960003802B1 (ko) * | 1993-01-12 | 1996-03-22 | 주식회사엘지금속 | 수화산화세륨 분말의 제조방법 |
| JP2000087154A (ja) * | 1998-09-16 | 2000-03-28 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 使用済希土類元素系研摩材からの希土類元素の回収方法 |
| KR20080100137A (ko) * | 2007-05-11 | 2008-11-14 | 에이지씨 세이미 케미칼 가부시키가이샤 | 희토류 원소의 회수 방법 |
-
2013
- 2013-06-03 KR KR1020130063488A patent/KR101533775B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR960003802B1 (ko) * | 1993-01-12 | 1996-03-22 | 주식회사엘지금속 | 수화산화세륨 분말의 제조방법 |
| JP2000087154A (ja) * | 1998-09-16 | 2000-03-28 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 使用済希土類元素系研摩材からの希土類元素の回収方法 |
| KR20080100137A (ko) * | 2007-05-11 | 2008-11-14 | 에이지씨 세이미 케미칼 가부시키가이샤 | 희토류 원소의 회수 방법 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Minerals Engineering 23 (2010) p.536-540 * |
| Minerals Engineering 23 (2010) p.536-540* |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20140142413A (ko) | 2014-12-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7795171B2 (en) | Cerium-zirconium based compound oxide and production method thereof | |
| AU2019211653B2 (en) | Method for producing high-purity scandium oxide | |
| US20070148072A1 (en) | Cerium-zirconium mixed oxide and method for manufacturing the same | |
| JP5694847B2 (ja) | 高純度炭酸カルシウムの製造方法 | |
| JP2009501812A (ja) | セリアを主材料としたガラス研磨組成物およびその製造方法 | |
| JP2017014605A (ja) | 希土類元素の回収方法 | |
| KR101266437B1 (ko) | 고순도 황산망간의 제조 방법 | |
| KR101422068B1 (ko) | 희토류 정광으로부터 희토류 및 비희토류 원소의 분리회수방법 | |
| KR101533775B1 (ko) | 희토류 화합물로부터 Ｃｅ산화물 제조 방법 | |
| EP3508593A1 (en) | Method for producing scandium compound, and scandium compound | |
| JP4684657B2 (ja) | 蓚酸バリウムチタニル粉末の製造方法及びチタン系ペロブスカイト型セラミック原料粉末の製造方法 | |
| JP2950324B1 (ja) | 酸化ガリウムおよびその製造方法 | |
| JP2003206137A (ja) | 部分安定化または安定化ジルコニア微粉体とその前駆体およびそれらの製造方法 | |
| KR102487704B1 (ko) | 루테늄 화합물의 제조방법 및 이로부터 제조된 루테늄 화합물 | |
| JP5611382B2 (ja) | 安定化ジルコニア粉末およびその前駆体の製造方法 | |
| KR102030446B1 (ko) | 리튬 용액으로부터 알루미늄 화합물 첨가 및 소성을 통한 리튬 농축 회수방법 및 알루미늄 부산물 재순환 방법 | |
| KR101459734B1 (ko) | 희토류 화합물로부터 Ce 분리 방법 | |
| JPH06329414A (ja) | 希土類フッ化物の製造方法 | |
| JP4585163B2 (ja) | ハイドロタルサイト系水和金属化合物とその製造方法、及びこの化合物を焼成したアルキレンオキサイドの付加反応触媒、並びにこの触媒の評価方法 | |
| WO2020217830A1 (ja) | 希土類元素を含む水酸化チタン及び二酸化チタンの製造方法 | |
| JPH0238527B2 (ko) | ||
| KR102043775B1 (ko) | 탄산 리튬의 제조 방법 | |
| KR101943825B1 (ko) | 하이드로탈사이트 유사 화합물을 이용한 고순도 디니트로디페닐에테르의 제조 방법 | |
| RU2411185C1 (ru) | Способ синтеза однофазного нанопорошка фторида бария, легированного фторидом редкоземельного металла | |
| KR101454881B1 (ko) | 초고순도 알루미나의 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180605 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190605 Year of fee payment: 5 |