KR102299211B1 - 폐형광체 침출액으로부터 희토류 원소의 분리 방법 - Google Patents

폐형광체 침출액으로부터 희토류 원소의 분리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐형광체 침출액에 용해된 여러 종류의 희토류 원소를 효율적으로 분리하여 회수할 수 있는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 방법은, 이트륨(Y), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb), 란탄(La) 및 세륨(Ce)을 포함하는 침출액으로부터 상기 원소들을 분리하는 방법으로, (a) 디-2,4,4-트라이메틸펜틸 포스핀산을 포함하는 단일 추출제를 사용하여, 상기 침출액에 포함된 이트륨(Y)을 선택적으로 분리하는 단계; (b) 디-2,4,4-트라이메틸펜틸 포스핀산과 트리-옥틸/데실 아민을 포함하는 혼합 추출제를 사용하여, 상기 이트륨(Y)이 분리된 추출여액으로부터 유로퓸(Eu) 및 테르븀(Tb)을 선택적으로 분리하는 단계; (c) 테르븀(Tb) 용액을 사용한 스크러빙(scrubbing)을 통해, 상기 혼합 추출제에 추출된 유로퓸(Eu)과 테르븀(Tb)을 분리하는 단계; 및 (d) 상기 (b) 단계에서 유로퓸(Eu)과 테르븀(Tb)이 선택적으로 분리된 추출여액에 포함된 란탄(La)과 세륨(Ce)을 산화 분위기에서 세륨(Ce)를 침전시켜 상호 분리시키는 단계;를 포함한다.

Description

폐형광체 침출액으로부터 희토류 원소의 분리 방법 {SEPARATION METHOD OF RARE EARTH ELEMENTS FROM THE LEACHING SOLUTION OF WASTE PHOSPHORS}
본 발명은 폐형광체 침출액에 용해된 여러 종류의 희토류 원소를 효율적으로 분리하여 회수할 수 있는 방법에 관한 것이다.
희토류 원소는 자성 재료, 램프 형광체, 배터리 및 세라믹 기술과 같은 고급 재료의 제조에 사용될 뿐 아니라 희소 자원이므로, 이러한 희토류 원소를 2차 자원으로부터 회수하기 위해 많은 연구가 진행되고 있다. 또한, 2차 자원에는 환경 및 건강에 유해한 성분이 포함된 경우가 있으므로, 2차 자원으로부터 희토류 원소를 회수하는 공정은 희토류 원소의 재활용적인 측면뿐 아니라 환경적인 측면에서도 필요하다.
이러한 희토류 원소들은 서로 유사한 화학적 특성을 가지고 있기 때문에, 일반적으로 다양한 희토류 원소가 침출된 용액으로부터 각각의 희토류 원소를 상호 분리하는 것은 용이하지 않다.
한편, 2차 자원의 침출 용액으로부터 희토류 원소의 회수는, 석출이나 용매 추출과 같은 방법이 많이 시도되고 있다. 일반적으로, 옥살산은 폐형광체의 침출 용액으로부터 희토류 원소의 침전제로서 사용된다. 또한, 금속-유기 골격(MOF), 초임계 액체, 이온성 액체와 같은 물질을 활용하여 희토류 원소를 회수하는 기술도 실험실 규모에서 시도되고 있으나, 이들 물질을 사용하는 기술은 설비 비용이 높아 산업적인 규모로 적용하기에는 한계가 있다.
침전법에 비해 용매 추출법은 사용되는 물질이 공정에서 여러 번 재생되어 사용될 수 있기 때문에 희토류 원소의 분리에 보다 효율적인 방법이라고 할 수 있다. Cyanex 272, Cyanex 572 및 D2EHPA와 같은 일부 단일 추출제가 희토류 원소를 분리하는데 사용되어 왔다. 그런데 이 방법의 경우, 희토류 원소들 간의 낮은 분리 계수로 인해 많은 역류 추출 및 탈거 단계가 필요한 문제점이 있다.
이러한 문제점을 극복하기 위해, 산성 추출제(Cyanex 272, PC886, Cyanex 301 등)와 중성 추출제(TBP, TOPO) 또는 염기성 추출제(Aliquat 336, Alamine 336)의 혼합물에 의해 단일 또는 2개의 희토류 원소를 함유하는 침출 용액으로부터 희토류 원소를 분리하기 위한 합성 추출 시스템이 개발되고 있으나, 여전히 효율성의 측면에서 개선이 필요하다.
한편, 염산(HCl)으로 폐형광체를 침출시키면, 형광체에 포함된 Y(III), Eu(III), La(III), Ce(III) 및 Tb(III)과 같은 희토류 원소를 함유하는 용액이 생성된다. 이러한 용액에 대해 단일의 산성 추출제의 적용은 추출 여액(raffinate)의 평형 pH를 제어하기 위해 비누화를 위한 전처리가 필요하다.
대한민국공개특허공보 제2018-0020966호
본 발명의 목적은 여러 종류의 희토류 원소를 포함하는 폐형광체 침출액으로부터 희토류 원소를 효율적으로 분리하는 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 위해 본 발명은, 이트륨(Y), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb), 란탄(La) 및 세륨(Ce)을 포함하는 침출액으로부터 상기 원소들을 분리하는 방법으로, (a) 디-2,4,4-트라이메틸펜틸 포스핀산을 포함하는 단일 추출제를 사용하여, 상기 침출액에 포함된 이트륨(Y)을 선택적으로 분리하는 단계; (b) 디-2,4,4-트라이메틸펜틸 포스핀산과 트리-옥틸/데실 아민을 포함하는 혼합 추출제를 사용하여, 상기 이트륨(Y)이 분리된 추출여액으로부터 유로퓸(Eu) 및 테르븀(Tb)을 선택적으로 분리하는 단계; (c) 테르븀(Tb) 용액을 사용한 스크러빙(scrubbing)을 통해, 상기 혼합 추출제에 추출된 유로퓸(Eu)과 테르븀(Tb)을 분리하는 단계; 및 (d) 상기 (b) 단계에서 유로퓸(Eu)과 테르븀(Tb)이 선택적으로 분리된 추출여액에 포함된 란탄(La)과 세륨(Ce)을 산화 분위기에서 세륨(Ce)를 침전시켜 상호 분리시키는 단계;를 포함하는, 폐형광체 침출액으로부터 희토류 원소의 분리 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 방법은 종래의 방법에 비해, 용액 pH의 제어 또는 산성 추출 제의 비누화가 필요하지 않기 때문에 연속 공정에 유리하여, 폐형광체 침출액에 포함된 희토류 원소들을 저비용, 고효율로 분리할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정도이다.
도 2는 Cyanex 272를 사용하여 추출할 때, 초기 pH가 추출률에 미치는 영향을 나타낸 것이다.
도 3은 Cyanex 272를 사용하여 초기 pH를 4로 고정하여 추출할 때, Cyanex 272의 농도가 추출률에 미치는 영향을 나타낸 것이다.
도 4는 Cyanex 272를 사용하여 초기 pH를 4로 고정하여 추출할 때, Y(III)의 추출에 대한 McCabe-Thiele 다이어그램이다.
도 5는 Cyanex 272와 Alamine 336의 혼합 추출제를 사용하여 추출할 때, 초기 pH가 추출률에 미치는 영향을 나타낸 것이다.
도 6은 Cyanex 272와 Alamine 336의 혼합 추출제를 사용하여 추출할 때, 혼합 추출제에 포함되는 Cyanex 272의 농도가 추출률에 미치는 영향을 나타낸 것이다.
도 7은 Y(III), Tb(III) 및 Eu(III)이 로딩된 2원 혼합 추출제에서 염산(HCl)을 사용하여 금속 원소를 탈거할 때, 염산(HCl)의 농도가 미치는 영향을 나타낸 것이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나 다음에 예시하는 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
본 발명에 따른 방법은, 이트륨(Y), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb), 란탄(La) 및 세륨(Ce)을 포함하는 침출액으로부터 상기 원소들을 분리하는 방법으로, 크게 (a) 디-2,4,4-트라이메틸펜틸 포스핀산을 포함하는 단일 추출제를 사용하여, 상기 침출액에 포함된 이트륨(Y)을 선택적으로 분리하는 단계와, (b) 디-2,4,4-트라이메틸펜틸 포스핀산과 트리-옥틸/데실 아민을 포함하는 혼합 추출제를 사용하여, 상기 이트륨(Y)이 분리된 추출여액으로부터 유로퓸(Eu) 및 테르븀(Tb)을 선택적으로 분리하는 단계와, (c) 테르븀(Tb) 용액을 사용한 스크러빙(scrubbing)을 통해, 상기 혼합 추출제에 추출된 유로퓸(Eu)과 테르븀(Tb)을 분리하는 단계와, (d) 상기 (b) 단계에서 유로퓸(Eu)과 테르븀(Tb)이 선택적으로 분리된 추출여액에 포함된 란탄(La)과 세륨(Ce)을 산화 분위기에서 세륨(Ce)를 침전시켜 상호 분리시키는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 (a) 단계를 통해 이트륨(Y)이 결합된 단일 추출제로부터 염산(HCl)을 사용하여, 이트륨(Y)을 탈거(stripping)하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 (c) 단계를 통해, 테르븀(Tb)이 결합된 상기 혼합 추출제로부터 염산(HCl)을 사용하여, 테르븀(Tb)을 탈거(stripping)하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 단일 추출제에 포함되는 디-2,4,4-트라이메틸펜틸 포스핀산의 농도는 0.05M 미만일 경우 추출률이 지나치게 낮아지므로, 0.05M 이상이어야 하고, 바람직하게는 0.1M 이상, 보다 바람직하게는 0.5M 이상, 가장 바람직하게는 1.0M 이상이다.
본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 혼합 추출제의 혼합비율은 1:1일 수 있고, 각각의 추출제의 농도는 0.1M 미만일 경우 추출률이 지나치게 낮아지므로, 0.1M 이상이어야 하고, 0.4M을 초과할 경우 침출액에 세륨(Ce)이 포함될 경우 세륨(Ce)이 함께 추출되는 비율이 증가하므로, 0.4M 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.3M 이하이다.
본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 (d) 단계에 있어서, 상기 테르븀(Tb) 용액의 순도는 97% 미만일 경우 스크러빙 효율이 낮으므로, 97% 이상이 바람직하고, 98% 이상이 보다 바람직하며, 99% 이상이 가장 바람직하다.
본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 산화 분위기는 산화제인 NaClO의 첨가를 통해 형성될 수 있다.
[실시예]
본 발명의 실시를 위하여, 이트륨(Y), 유로퓸(Eu), 란타늄(Ra), 세륨(Ce) 및 테르븀(Tb)을 포함하는 합성 용액을 폐형광체의 침출 용액을 대신하여 사용하였다. 상기 합성 용액은 YCl3·6H2O(99.9%), EuCl3(99.9%), LaCl3(99.9%), CeCl3(99.9%) 및 TbCl3(99.9%)를 사용하여 제조하였다. 합성 용액의 pH는 희석 HCl 또는 NaOH 용액을 첨가하여 조정하였다.
아래 표 1은 본 발명의 실시예에서 사용한 합성 용액에 포함된 각 희토류 원소의 농도를 나타낸 것이다.
성분 Y Eu La Ce Tb
농도(mg/L) 5072 380 76 94 90
본 발명의 실시예에서 용매 추출제로는 Cyanex 272(디-2,4,4-트라이메틸펜틸 포스핀산, Di-2,4,4-trimethylpentyl phosphinic acid) 및 Alamine 336(트리-옥틸/데실 아민, tri-octyl/decyl amine, 95%)을 사용하였다. 혼합 용매 추출제의 경우, Cyanex 272와 Alamine 336을 동일한 몰농도비로 혼합하여 이원 혼합물을 제조하였다. 또한, 모든 추출 공정에서 등유를 희석제로 사용하였다.
용매 추출 공정은 스크류 캡이 달린 50ml 병에서 수행되었다. 교반기를 사용하여 30분 동안 유기상 및 수성상의 동일한 부피를 흔들고 분리된 깔때기를 사용하여 혼합물을 분리하였다. 수용액의 pH 값을 pH 미터(Orion Star A221 모델)로 측정하였다. 수성상의 금속 농도는 추출 전후에 ICP-OES(Spectro Arcos)로 측정하였고, 유기상의 금속 농도는 질량 밸런스로 계산되었다.
추출률은 아래 [식 1]로 계산되었다.
[식 1]
추출률(E, %) = (m0-m1)/m0×100
여기서, m0 및 m1은 각각 추출 전후 수성상에서의 금속 이온의 질량이다.
도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 공정은, 폐형광체에 포함된 Y(III), Eu(III), Tb(III), Ce(III), La(III) 중에서, (1) Y(III)을 선택적으로 분리하는 단계와, (2) Eu(III), Tb(III) 및 소량 Ce(III)를 추출하는 단계와, (3) 추출된 성분 중에서 스크러빙으로 Ce(III)를 먼저 분리하는 단계와, (4) 스크러빙으로 Eu(III)와 Tb(III)를 분리하는 단계와, (5) 산화석출을 통해 La(III)를 Ce(III)로부터 분리하는 단계를 포함하여 이루어진다. 이하, 이에 대해 구체적으로 설명한다.
Cyanex 272에 의한 Y(III)의 선택적 추출
도 2는 Cyanex 272를 사용하여 추출할 때 초기 pH가 추출률에 미치는 영향을 나타낸 것이고, 도 3은 Cyanex 272를 사용하여 추출할 때 Cyanex 272의 농도가 추출률에 미치는 영향을 나타낸 것이다.
도 2에 나타난 것과 같이, 초기 pH 3에서 5로 변화될 때, 약 30%의 Y(III)이 0.5M Cyanex 272에 의해 유기상으로 추출되었으며, 이 값은 pH가 변화되더라도 일정하게 유지되었다. 또한, 초기 pH가 변화하더라도 침출액에 포함된 나머지 4개의 희토류 원소의 추출은 무시할 만한 수준이었다. 이를 통해, Cyanex 272를 사용하여 폐형광체 침출액에 포함된 다양한 성분으로부터 Y(III)을 선택적으로 추출할 수 있으며, 초기 pH는 희토류 원소의 추출에 거의 영향을 미치지 않음을 알 수 있다.
한편, Y(III)의 선택적 분리를 위한 최적 조건을 얻기 위해, HCl 용액으로부터의 희토류 원소의 추출에 대한 추출제인 Cyanex 272 농도의 효과를 초기 pH 4의 조건에 실시하였다.
도 3에 나타난 것과 같이, Cyanex 272 농도가 0.1M에서 0.9M로 증가함에 따라 Y(III)의 추출률은 30%에서 54%로 증가하였다. 이때, Y(III)을 제외한 나머지 다른 4개의 희토류 원소의 추출률은 모든 조건에서 무시할 수 있는 수준이었다.
또한, Cyanex 272에 의한 Y(III)의 추출 등온선을 얻기 위해, Cyanex 272를 이용한 다중 역류 추출 실험을 수행하였고, 이때 2상의 부피비는 1/5에서 5/1로 변화되었다. 이 때 Cyanex 272의 농도는 1M로, 초기 pH는 4로 고정되었다. 그 결과, 도 4의 McCabe-Thiele 도표에 나타난 것과 같이, 0.3의 유기상/수상(O/A) 비율에서 Y(III)의 완전한 추출을 위해서는 5 단계 이상이 필요하다. 상이한 O/A 비율로 실험 시 Y(III) 이외의 나머지 4개의 희토류 원소의 농도는 아래 표 2와 같았다. 아래 표 2에 나타난 것과 같이, O/A 비율의 변화에도 소량의 Tb(III)만이 유기상에 함께 추출되었음을 알 수 있다.
상 비율 (O/A) La Ce Eu Tb
1:5 추출된 유기상 mg/L 0 0 0 12
추출률 % 0 0 0 14
1:1 추출된 유기상 mg/L 0 0 0 2
추출률 % 0 0 0 3
5:1 추출된 유기상 mg/L 0 0 0 4
추출률 % 0 0 0 5
Cyanex 272 및 Alamine 336의 혼합 추출제에 의한 Eu(III)와 Tb(III)의 선택적 추출
Cyanex 272와 Alamine 336를 혼합한 2성분 혼합 추출제를 침출액에 적용하여 추출 실험을 수행하였다.
도 5는 Cyanex 272와 Alamine 336의 혼합 추출제를 사용하여 추출할 때, 초기 pH가 추출률에 미치는 영향을 나타낸 것이다. 도 5에 나타난 것과 같이,0.5M Cyanex 272와 0.5M Alamine 336이 혼합된 혼합 추출제를 초기 pH 3 ~ 5의 범위에서 적용하였을 때, pH가 3에서 4로 증가함에 따라 Tb(III)의 추출률은 약간 증가한 다음 95%의 값으로 일정하게 유지되었다. 또한, 침출액에 포함된 Y(III) 95% 이상, Eu (III) 82% 이상이 추출되었고, 용액의 pH는 이들 두 금속 이온의 추출에 거의 영향을 미치지 않았다. 또한, 모든 조건에서 Ce(III)은 12% 정도가 추출되었고, La(III)는 추출되지 않았다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 혼합 추출제를 사용할 경우, 용액의 pH 제어를 정밀하게 하지 않아도 추출에 미치는 영향이 크지 않음을 알 수 있다.
상기 혼합 추출제의 농도가 추출률에 미치는 영향을 확인하기 위하여, 2성분의 농도 비율을 단일하게 유지하면서 0.1 내지 0.5M로 변화시켜 추출 공정을 수행하였다.
도 5는 Cyanex 272와 Alamine 336의 혼합 추출제를 사용하여 추출할 때, 혼합 추출제에 포함되는 Cyanex 272의 농도가 추출률에 미치는 영향을 나타낸 것이다. 도 5에 나타난 것과 같이, 2원 혼합 추출제에서 Cyanex 272의 농도가 0.1M에서 0.5M로 증가함에 따라 Y(III)의 추출률이 20%에서 95%로 증가하였다. 이 때 Eu(III) 및 Tb(III)의 경우 각각 1% 및 7%에서 82% 및 95% 이상으로 유사하게 추출률이 증가하는 경향을 보였다. 한편, Cyanex 272 농도가 0.3M 초과일 때, La(III)은 추출되지 않지만, Ce(III)의 추출률이 증가하는 경향을 나타내었다. 따라서 Cyanex 272 농도를 0.3M 이하로 유지하게 되면, Ce(III)를 포함하지 않고, Y(III)가 선택적으로 추출된 추출여액으로부터 Eu(III)와 Tb(III) 만을 선택적으로 추출하여 분리할 수 있게 된다.
Eu(III)와 Tb(III)의 분리
Tb(III) 및 Eu(III)의 추출률에 약간의 차이가 있기 때문에, 역류 추출에 의해 이들 2 개의 금속 이온을 분리할 수 있다.
이를 확인하기 위해, 초기 pH가 4인 Tb(III) 및 Eu(III)의 합성 용액을 0.2M Cyanex 272 및 0.2M Alamine 336의 혼합 추출제로 추출하였다. 이 때 로딩된 추출제 중에 Tb(III) 및 Eu(III)의 농도 각각 84 mg/L와 45 mg/L 였다. 사용한 스크러빙 용액의 Tb(III) 농도는 580 mg/L ~ 2638 mg/L로 변화시켜 제조하였다. 또한, 스크러빙 실험에서 스크러빙 용액의 초기 pH는 4로 고정되었다.
아래 표 3은 로딩된 유기상에서 Eu(III)의 세정 및 Tb(III)의 순도에 대한 Tb(III) 농도의 효과를 나타낸다.
스크러빙
용액
[Tb(III)]
(mg/L)
[Tb(III)]org
(mg/L)
[Eu(III)]org
(mg/L)
Eu(III)의
스크러빙율
(%)
Tb(III)의
순도
(%)
0 84 45 0 65.5
580 592 30 32.4 95.1
1236 1139 22 50.1 98.1
2638 2122 14 67.3 99.3
스크러빙 용액에서 Tb(III)의 농도가 2638 mg/L로 증가함에 따라, 유기상의 Tb(III)의 농도는 592 mg/L에서 2122 mg/L로 증가하고, Tb(III)의 순도는 65.5%에서 99.3%로 증가함에 따라 Eu(III)의 스크러빙율은 32.4%에서 67.3%로 증가하였다.
이를 통해, Tb(III) 및 Eu(III)가 로딩된 혼합 추출제에서 순수 Tb (III) 용액의 스크러빙을 통해 Eu(III)와 Tb(III)의 분리가 가능함을 알 수 있다.
La(III)와 Ce(III)의 분리
단일 Cyanex 272에 의한 Y(III) 추출과 Cyanex 272와 Alamine 336의 혼합 추출에 의한 Tb(III) 및 Eu(III)의 추출 후에 추출여액에는 La(III) 및 Ce(III)이 잔존하게 된다.
잔존하는 Ce(III)는 NaClO와 같은 산화제를 투입하여 Ce(III)가 석출에 의해 침전되므로, La(III)와 Ce(III)의 분리가 가능하게 된다.

Claims (7)

  1. 이트륨(Y), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb), 란탄(La) 및 세륨(Ce)을 포함하는 침출액으로부터 상기 원소들을 분리하는 방법으로,
    (a) 디-2,4,4-트라이메틸펜틸 포스핀산을 포함하는 단일 추출제를 사용하여, 상기 침출액에 포함된 이트륨(Y)을 선택적으로 분리하는 단계;
    (b) 디-2,4,4-트라이메틸펜틸 포스핀산과 트리-옥틸/데실 아민을 포함하는 혼합 추출제를 사용하여, 상기 이트륨(Y)이 분리된 추출여액으로부터 유로퓸(Eu) 및 테르븀(Tb)을 선택적으로 분리하는 단계;
    (c) 테르븀(Tb) 용액을 사용한 스크러빙(scrubbing)을 통해, 상기 혼합 추출제에 추출된 유로퓸(Eu)과 테르븀(Tb)을 분리하는 단계; 및
    (d) 상기 (b) 단계에서 유로퓸(Eu)과 테르븀(Tb)이 선택적으로 분리된 추출여액에 포함된 란탄(La)과 세륨(Ce)을 산화 분위기에서 세륨(Ce)를 침전시켜 상호 분리시키는 단계;를 포함하고,
    상기 혼합 추출제에서 혼합되는 각각의 추출제의 농도는 0.1M ~ 0.3M인, 폐형광체 침출액으로부터 희토류 원소의 분리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계를 통해 이트륨(Y)이 결합된 상기 단일 추출제로부터 염산(HCl)을 사용하여, 이트륨(Y)을 탈거(stripping)하는 단계;를 더 포함하는, 폐형광체 침출액으로부터 희토류 원소의 분리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 (c) 단계를 통해, 테르븀(Tb)이 결합된 상기 혼합 추출제로부터 염산(HCl)을 사용하여, 테르븀(Tb)을 탈거(stripping)하는 단계;를 더 포함하는, 폐형광체 침출액으로부터 희토류 원소의 분리 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 단일 추출제에 포함되는 디-2,4,4-트라이메틸펜틸 포스핀산의 농도는 0.05M 이상인, 폐형광체 침출액으로부터 희토류 원소의 분리 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 혼합 추출제의 혼합 비율은 1:1인, 폐형광체 침출액으로부터 희토류 원소의 분리 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 (c) 단계에 있어서, 상기 테르븀(Tb) 용액의 순도는 97% 이상인, 폐형광체 침출액으로부터 희토류 원소의 분리 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 산화 분위기는 산화제인 NaClO의 첨가를 통해 형성되는, 폐형광체 침출액으로부터 희토류 원소의 분리 방법.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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