KR20080100137A - Method for recovering rare earth elements - Google Patents

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에이지씨 세이미 케미칼 가부시키가이샤
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Abstract

A method of recovering rare earth materials is provided to selectively dissolve the rare earth oxide component by using mine, an oxidation agent and a reducing agent and to separate selectively impurities including a coexisted iron ion by separating in advance solid from liquid at a specific pH. Slurry containing the rare earth oxide is mixed with an oxidation agent and a reducing agent and an acid under the mixing condition and melted. After a pH of the obtained rare earth materials solution is controlled at the proper condition, a non-soluble component is separated by a solid-liquid separating unit, a carbonic acid rare earth(85) is segregated by adding an ammonium bicarbonate in the solution, the carbonic acid rare earth is separated from the obtained carbonic acid rare earth containing slurry and the rare earth oxide is manufactured by plasticizing it. The generated rare earth materials are collected. The strong alkaline agent is added in the ammonium salt aqueous solution separating the carbonic acid rare earth, the ammonia is generated and condensed, the ammonia aqueous solution is collected. A solution of the ammonium bicarbonate(70) or the slurry is formed by contacting carbon dioxide generated from the process. The solution or the slurry of the obtained ammonium bicarbonate is reused as the precipitation agent forming the carbonic acid rare earth.

Description

희토류 원소의 회수 방법 {METHOD FOR RECOVERING RARE EARTH ELEMENTS}Recovery method for rare earth elements {METHOD FOR RECOVERING RARE EARTH ELEMENTS}

본 발명은, 희토류 원소를 함유하는 슬러리로부터 희토류 산화물을 회수하는 방법에 관한 것으로, 특히, 폐연마제 슬러리로부터 고정밀도 연마 가공용의 원료로서 재이용할 수 있는 고품질의 희토류 산화물을 회수하는 염가의 프로세스에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for recovering rare earth oxides from a slurry containing rare earth elements, and more particularly, to a low cost process for recovering high quality rare earth oxides that can be reused as a raw material for high precision polishing from a waste abrasive slurry. will be.

세륨, 란탄을 주성분으로 하는 희토류계 연마제 (이하, 간단히「연마제」라고도 칭한다) 는, 하드 디스크 등의 자기 기록 매체용 유리 기판, 광학 렌즈, 액정 디스플레이의 유리 기판, 포토마스크용 유리 기판 등 각종 유리 재료 연마용의 연마제로서 널리 이용되고 있다.Rare earth abrasives (hereinafter simply referred to as "polishing agents") containing cerium and lanthanum as main components are various glass such as glass substrates for magnetic recording media such as hard disks, optical lenses, glass substrates for liquid crystal displays, and glass substrates for photomasks. It is widely used as an abrasive for polishing materials.

상기 서술한 연마제에 의한 각종 유리 재료의 연마시에는, 미립화된 당해 연마제를 수계 분산제에 분산시킨 연마제 슬러리로 하여, 이 슬러리를 피연마재인 유리 재료와 연마 패드 사이를 유동시킴으로써 연마 작업을 실시하고 있다.In the polishing of various glass materials by the above-described abrasives, polishing is performed by flowing the slurry between the glass material serving as an abrasive and the polishing pad, using the abrasive slurry obtained by dispersing the atomized abrasive in an aqueous dispersant. .

통상적으로, 연마제 슬러리는 연마 프로세스에 있어서 리사이클 사용한다. 리사이클한 경우, 연마된 유리 성분의 축적에 의해 연마 특성이 서서히 저하되어 가므로, 프레시한 연마제 슬러리와 단속적으로 치환함으로써 연마 효율의 유지를 도모하고 있다.Typically, the abrasive slurry is recycled in the polishing process. In the case of recycling, the polishing property gradually decreases due to the accumulation of the polished glass component. Therefore, the polishing efficiency is maintained by intermittently replacing the fresh polishing slurry.

연마 프로세스로부터 발출된 폐연마제 슬러리는, 폴리 염화 알루미늄이나 염화 제 2 철, 고분자 응집제 등을 첨가하여 침강시킨다. 여과 분리한 후의 습윤 케이크는, 산업 폐기물과 동등한 취급으로 처리되고 있다. 그러나, 당해 폐기물에는, 세륨 이외에도, 란탄, 프라세오디뮴, 네오디뮴 등의 귀중한 레어 어스 (Rare Earth Elements, 희토류 원소) 가 많이 함유되어 있는 것이다. 따라서, 이들을 산업 폐기물로서 간단히 폐기하지 않고, 회수 재사용하는 것은, 희토류 연마제 원료의 안정적인 확보나 자원의 유효 이용의 관점에서 매우 의의가 있는 것이다. 이와 같이 하여, 사용이 끝난 폐연마제 슬러리로부터 희토류 성분을 회수하여 재이용하는, 저비용인 회수 기술의 개발이 절실히 요망되고 있다.The waste abrasive slurry extracted from the polishing process is precipitated by adding polyaluminum chloride, ferric chloride, a polymer flocculant or the like. The wet cake after the filtration separation is processed by the same handling as industrial waste. However, the waste contains a lot of valuable rare earth elements such as lanthanum, praseodymium, and neodymium in addition to cerium. Therefore, it is very meaningful from the viewpoint of the stable securing of the rare earth abrasive raw material and the effective use of resources, to recover and reuse them without simply discarding them as industrial waste. In this way, the development of a low-cost recovery technique which recovers and reuses the rare earth component from the used waste abrasive slurry is urgently desired.

사용이 끝난 연마제를 리사이클하는 방법으로서, 고온에서의 재배소 (再焙燒) 가공법이 종래부터 알려져 있지만, 비용적으로도 실용적이지 않다.As a method of recycling the used abrasive, a redistribution processing at a high temperature is known in the past, but it is not practical in terms of cost.

이것을 개선하는 방법으로서, 예를 들어 일본 특허공보 제3615943호 (특허 문헌 1), 일본 특허 공개 공보 (일본 공개특허공보 2004-175652호) (특허 문헌 2), 일본 특허 공개 공보 (일본 공개특허공보 2003-211356호) (특허 문헌 3) 에 기재되어 있는 바와 같이 산처리를 실시하여, 연마제 원료가 되는 희토류 원소를 회수하는 방법이나, 또 일본 특허공보 제3134189호 (특허 문헌 4), 일본 특허 공개 공보 (일본 공개특허공보 2003-205460호) (특허 문헌 5) 에 기재된 바와 같이 알칼리 처리를 실시하여, 연마제로서 재생하는 방법이 제안되어 있다.As a method of improving this, for example, Japanese Patent Publication No. 3615943 (Patent Document 1), Japanese Patent Publication (JP-A-2004-175652) (Patent Document 2), Japanese Patent Publication (JP-A) 2003-211356) (Patent Document 3), an acid treatment is carried out to recover a rare earth element that is a raw material for abrasives, and Japanese Patent Publication No. 31418989 (Patent Document 4) and Japanese Patent Laid-Open. As described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-205460 (patent document 5), the method of performing alkali treatment and regenerating as an abrasive is proposed.

그러나, 종래의 어느 방법도 문제가 있다. 즉, (i) 희토류 원소의 회수 는 가능하지만, 암모니아를 함유하는 다량의 폐수나 부산 폐기물을 산출하는 것, 및 (ⅱ) 회수된 희토류 원소 중에 용존하는 철 성분이나 알루미늄 성분의 완전 분리가 어려운 것 등의 품질면에서의 문제가 있었다.However, any conventional method has a problem. That is, (i) recovery of rare earth elements is possible, but it is difficult to produce a large amount of wastewater or by-product waste containing ammonia, and (ii) difficult to completely separate iron or aluminum components dissolved in the recovered rare earth elements. There was a problem in terms of quality.

특히, 폐연마제를 산에 용해하여 회수할 때, 중화제로서 중탄산암모늄을 사용하면, 여과성이 양호한 탄산희토로서 회수할 수 있어 바람직하지만, 당해 방법으로는, 고가의 중탄산암모늄을 사용하는 것이나 고농도의 암모니아를 함유하는 폐액이 부생되어, 이의 무해화 처리 등으로 대폭적인 비용이 든다는 문제가 있다.In particular, when the waste abrasive is dissolved in acid and recovered, ammonium bicarbonate is preferably used as a neutralizing agent, so that it can be recovered as rare carbonate with good filterability. There is a problem that the waste liquid containing the by-product is by-produced, and the detoxification treatment and the like greatly increase the cost.

본 발명의 목적은 상기 종래법의 문제점을 해결하여, 희토류 원소를 함유하는 폐연마제 슬러리로부터 고품질인 희토류 산화물을 효율적으로 회수하는 염가의 프로세스를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve the problems of the conventional method, and to provide an inexpensive process for efficiently recovering high quality rare earth oxides from a waste polishing slurry containing rare earth elements.

본 발명자들은 이러한 목적을 달성하기 위해서 예의 검토한 결과, 중화제로서 중탄산암모늄을 사용하는 방법에 있어서, 반응에서 부생되는 탄산 가스와 암모늄염 수용액으로부터 CO2 와 NH3 을 분리하여, 이것을 중탄산암모늄으로서 리사이클 사용함과 함께, 또, 탄산희토류 (이하,「탄산희토」라고도 한다) 의 분리·회수시에, 과산화수소의 존재 하, 미리 특정한 pH 로 고액 분리함으로써, 용해 공존되어 있는 철이온 등의 불순물을 선택적으로 침전 제거할 수 있어, 고순도의 탄산희토류를 용이하게 제조하는 것이 가능한 것을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.The present inventors have intensively studied. As a result, in the method using ammonium bicarbonate as a neutralizing agent, to separate the CO 2 and NH 3 from the carbon dioxide gas and an ammonium salt aqueous solution by-produced from the reaction, using this recycling as ammonium bicarbonate in order to achieve this object In addition, during the separation and recovery of rare carbonate (hereinafter also referred to as `` rare carbonate ''), the solids are separated in advance in a specific pH in the presence of hydrogen peroxide to selectively precipitate impurities such as iron ions that are dissolved and coexist. It was found that it was possible to remove the carbonic acid, and thus it was possible to easily manufacture a high purity rare carbonate, and completed the present invention.

본 발명에 따르면, 이하의 중탄산암모늄 (Ammonium Bicarbonate) 의 재이용을 수반하는 희토류 원소의 회수 방법이 제공된다.According to the present invention, there is provided a method for recovering a rare earth element involving the reuse of the following ammonium bicarbonate.

[1][One]

다음의 공정 (1) ∼ (5) 로 이루어지는 제 1 공정〔I〕에 있어서, 희토류 원소의 산화물을 함유하는 폐연마제 슬러리로부터 당해 희토류 산화물을 회수하고, 이어서 공정 (6) ∼ (7) 로 이루어지는 제 2 공정〔Ⅱ〕에 있어서, 제 1 공정〔I〕 에서 탄산희토의 침전제로서 사용되는 중탄산암모늄을 재생하고, 당해 재생 중탄산암모늄을 상기 제 1 공정〔I〕에서 재이용하는 것을 특징으로 하는 중탄산암모늄의 재이용을 수반하는 희토류 원소의 회수 방법.In 1st process [I] which consists of following process (1)-(5), the said rare earth oxide is collect | recovered from the waste abrasive slurry containing the oxide of a rare earth element, and then consists of process (6)-(7) In 2nd process [II], ammonium bicarbonate used as a precipitant of rare earth carbonate in 1st process [I] is regenerated, and the recycled ammonium bicarbonate is recycled at said 1st process [I]. A method of recovering rare earth elements with reuse of.

여기서, 제 1 공정〔I〕은,Here, the first step [I] is

(1) 희토류 산화물 (Rare Earth Oxide) 을 함유하는 슬러리를 교반 조건 하에서 산화·환원제 및 산과 혼합하여 가열 용해하고 (공정 (1)),(1) a slurry containing rare earth oxide is mixed with an oxidizing / reducing agent and an acid under stirring conditions and heated to dissolve it (step (1)),

(2) 얻어진 희토류 원소 용액의 pH 를 적정 조건으로 조절한 후, 고액 분리 수단에 의해 불용해 성분을 분리하고 (공정 (2)),(2) After adjusting the pH of the obtained rare earth element solution to an appropriate condition, insoluble components are separated by solid-liquid separation means (step (2)),

(3) 이 용액에 중탄산암모늄을 첨가하여 탄산희토 (Rare Earth Carbonate) 를 석출시키고 (공정 (3)),(3) Add ammonium bicarbonate to this solution to precipitate Rare Earth Carbonate (Step (3)),

(4) 얻어진 탄산희토 함유 슬러리로부터 탄산희토를 분리하고 (공정 (4)), 및(4) separating rare carbonate from the obtained rare carbonate-containing slurry (step (4)), and

(5) 이것을 소성하여 희토류 산화물로 하고, 생성된 희토류 원소를 회수하는 (공정 (5)) 것으로 이루어지며, 또,(5) firing this to make a rare earth oxide and recovering the generated rare earth element (step (5));

제 2 공정〔Ⅱ〕는,2nd process [II],

(6) 탄산희토를 분리한 암모늄염 수용액에 강알칼리제를 첨가하여 암모니아를 발생시키고, 이것을 응축하여 암모니아 수용액으로서 회수하고 (공정 (6)), 및(6) A strong alkali is added to the aqueous ammonium salt solution from which rare carbonate is separated to generate ammonia, which is then condensed and recovered as an aqueous ammonia solution (step (6)), and

(7) 이어서 프로세스로부터 발생하는 탄산 가스를 접촉시켜 중탄산암모늄의 용액 또는 슬러리를 형성시키고, 얻어진 중탄산암모늄의 용액 또는 슬러리를 탄산희토를 형성시키는 침전제로서 재이용하는 (공정 (7)) 것으로 이루어진다.(7) Next, the carbon dioxide gas generated from the process is brought into contact with each other to form a solution or slurry of ammonium bicarbonate, and the obtained solution or slurry of ammonium bicarbonate is reused as a precipitant for forming rare carbonate (step (7)).

[2][2]

공정 (1) 이 희토류 원소의 산화물을 함유하는 슬러리, 산, 및 산화·환원제를 혼합 및 가열하여 슬러리 중의 당해 희토류 원소를 용해하는 공정인 것을 특징으로 하는 [1] 에 기재된 방법.Process (1) The method as described in [1] which is a process of mixing and heating the slurry containing the oxide of a rare earth element, and an oxidation-reducing agent, and melt | dissolving the said rare earth element in a slurry.

[3][3]

공정 (1) 에 있어서의 산이 염산 (Hydrochloric Acid) 또는 황산 (Sulfuric Acid) 인 것을 특징으로 하는 [1] 또는 [2] 에 기재된 방법.The method according to [1] or [2], wherein the acid in step (1) is hydrochloric acid or sulfuric acid.

[4][4]

공정 (1) 에 있어서의 산화·환원제가 과산화수소 (Hydrogen Peroxide) 인 것을 특징으로 하는 [1] ∼ [3] 에 기재된 방법.The oxidation / reducing agent in the step (1) is hydrogen peroxide (Hydrogen Peroxide), the method according to [1] to [3].

[5][5]

공정 (1) 의 가열 온도가 50℃ 이상인 것을 특징으로 하는 [1] ∼ [4] 에 기재된 방법.The heating temperature of a process (1) is 50 degreeC or more, The method as described in [1]-[4] characterized by the above-mentioned.

[6][6]

공정 (2) 의 pH 조건이 5 ∼ 6 이고, pH 조절제가 가용성의 알칼리 금속염인 것을 특징으로 하는 [1] 에 기재된 방법.The pH condition of a process (2) is 5-6, and a pH adjuster is soluble alkali metal salt, The method as described in [1] characterized by the above-mentioned.

[7][7]

공정 (2) 에 있어서의 미용해 성분의 고액 분리 수단이 여과에 의한 것임을 특징으로 하는 [1] 에 기재된 방법.The method according to [1], wherein the solid-liquid separation means for the undissolved component in the step (2) is by filtration.

[8][8]

공정 (3) 에서 첨가되는 중탄산암모늄의 형태가 용액 또는 슬러리상인 것을 특징으로 하는 [1] 에 기재된 방법.The method according to [1], wherein the form of ammonium bicarbonate added in the step (3) is in solution or slurry form.

[9][9]

공정 (4) 에 있어서, 생성된 탄산희토를 여과, 세정하여 분리, 정제하는 것을 특징으로 하는 [1] 에 기재된 방법.The process as described in [1] in the step (4), wherein the produced rare carbonate is filtered, washed, separated and purified.

[10][10]

공정 (5) 의 소성에 있어서, 공기 분위기 중에서 온도가 300 ∼ 1200℃ 인 것을 특징으로 하는 [1] 에 기재된 방법.The baking of a process (5) WHEREIN: The method as described in [1] characterized by the temperature in 300-1200 degreeC in air atmosphere.

[11][11]

공정 (6) 에 있어서, 강알칼리제가 수산화 나트륨, 수산화 칼륨 또는 수산화 칼슘인 것을 특징으로 하는 [1] 에 기재된 방법.The method as described in [1] in the process (6), wherein the strong alkali agent is sodium hydroxide, potassium hydroxide or calcium hydroxide.

[12][12]

공정 (6) 에 있어서, 공기를 암모늄염 수용액에 불어넣어 발생 암모니아를 스트립핑시키는 것을 특징으로 하는 [1] 에 기재된 방법.The process according to (1), wherein air is blown into the aqueous ammonium salt solution to strip off the generated ammonia.

[13][13]

공정 (6) 에 있어서, 응축된 암모니아 수용액의 농도가 1 ∼ 5 질량% 인 것을 특징으로 하는 [1] 에 기재된 방법.The process as described in [1] in the process (6) WHEREIN: The density | concentration of the aqueous solution of condensed ammonia is 1-5 mass%.

[14][14]

공정 (7) 에 있어서의 접촉 온도가 10 ∼ 40℃ 인 것을 특징으로 하는 [1] 에 기재된 방법.The contact temperature in a process (7) is 10-40 degreeC, The method as described in [1] characterized by the above-mentioned.

[15][15]

공정 (7) 에 있어서의 중탄산암모늄의 농도가 5 ∼ 25 질량% 이고, 형태가 용액 혹은 슬러리인 것을 특징으로 하는 [1] 에 기재된 방법.The density | concentration of ammonium bicarbonate in a process (7) is 5-25 mass%, and a form is a solution or slurry, The method as described in [1] characterized by the above-mentioned.

[16][16]

연마제를 연마에 이용하고, 발생되는 폐연마제 슬러리로부터 [1] ∼ [15] 중 어느 하나에 기재된 방법에 의해 희토류 원소를 회수하며, 얻어진 희토류 원소를 다시 연마제의 원료로서 사용하는 것을 특징으로 하는 희토류 원소의 회수 방법.A rare earth element characterized by using an abrasive for polishing, recovering the rare earth element from the generated waste abrasive slurry by the method according to any one of [1] to [15], and using the obtained rare earth element again as a raw material of the abrasive. Recovery method of the element.

이상 상세하게 서술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 연마 속도가 대폭 저하되어 통상적으로는 폐기되고 있는 세륨 등의 희토류 원소를 함유하는 폐연마제 슬러리로부터의 희토류 원소의 회수 방법이 제공된다.As described above in detail, the present invention provides a method for recovering a rare earth element from a waste polishing slurry containing rare earth elements such as cerium, which is greatly reduced in polishing rate and usually discarded.

즉, 당해 폐연마제 슬러리에 대해, 먼저, 광산과 산화·환원제를 이용하여 산화희토 성분을 선택적으로 용해시킬 수 있다.In other words, the rare earth oxide component can be selectively dissolved in the slurry of the above-described abrasive polisher using a photoacid and an oxidizing / reducing agent.

또, 이와 같이 하여 선택적으로 용해시킨 용해 산화희토 성분을, 탄산희토로서 분리·회수할 때에, 과산화수소의 존재 하, 미리 특정한 pH 로 고액 분리함으로써, 용해 공존되어 있는 철 이온 등의 불순물을 선택적으로 불필요 고체 성분으로서 분리한다. 이와 같이 하여, 연마제 원료로서 재이용 가능한 고순도의 탄산희토를 얻고, 이것을 소성하여 용이하게 산화희토를 회수할 수 있다.In addition, when separating and recovering the dissolved rare earth component selectively dissolved in this manner as rare carbonate, by solid-liquid separation at a specific pH in the presence of hydrogen peroxide, impurities such as iron ions, which are dissolved and coexist, are selectively unnecessary. Separate as a solid component. In this way, a high-purity rare earth carbonate that can be reused as an abrasive raw material can be obtained, and it can be easily baked to recover the rare earth oxide.

또한, 본 발명에 의하면, 광산을 이용하여 산화희토 성분을 선택적으로 용해시킨 그 산성 수용액에, 중탄산암모늄을 첨가하여 반응시켜, 탄산희토를 생성, 정 석 (晶析) 시키는데, 추가로 당해 반응 공정에서 부생되는 암모늄염 중의 암모니아를, 이 반응 약제로서 사용하는 중탄산암모늄으로서 회수, 재이용하므로, 고가의 중탄산암모늄을 리사이클 사용할 수 있음과 함께, 공정 폐액의 무해화 처리가 용이하다.Moreover, according to this invention, ammonium bicarbonate is added and made to react with the acidic aqueous solution which selectively dissolves the rare earth oxide component using a mine, and produces | generates and crystallizes rare earth carbonate further, The said reaction process Since the ammonia in the ammonium salt by-produced in the above is recovered and reused as ammonium bicarbonate used as this reaction agent, expensive ammonium bicarbonate can be recycled and the detoxification treatment of the process waste liquid is easy.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 도 1 은 본 발명의 특징인 중탄산암모늄의 리사이클 공정을 포함하는 희토류 원소의 회수 공정을 나타내는 플로우도이다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the best form for implementing this invention is demonstrated in detail, referring drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a flowchart which shows the collection process of the rare earth element containing the recycling process of ammonium bicarbonate which is the characteristic of this invention.

(폐연마제 슬러리)Slurry Abrasive Slurry

여기서 폐연마제 슬러리 (10) 가 회수 처리의 대상이 되는 출발 슬러리이다. 폐연마제 슬러리 (10) 에는, 주성분인 산화희토 (Rare Earth Oxide), 불화희토 (Rare Earth Fluoride) 외에, 연마된 유리 성분인 규소나 알루미늄 화합물, 부서진 유리 카렛트 (cullet), 패드 섬유, 그 밖의 이물질이 혼입되어 있다. 이 폐연마제 슬러리의 성분은, 사용하는 프로세스 조건에 의해서도 변화하지만, 통상적으로, 고형분 농도 약 5 ∼ 50% 상태에서 연마 공정 (9) 으로부터 배출된다. 그 조성은, 건조품 기준의 희토류 산화물 환산량 TREO (= (전체 희토 산화물 질량 / 전체 산화물 질량) × 100)) 이 82 질량% 정도 (이 중, 약 25 질량% 가 불화희토 성분), 규소 화합물이 약 5 질량%, 알루미늄 화합물이나 철 화합물이 약 1 질량%, 그 밖에 유리 분말이나 패드 섬유 등의 이물질이 혼입되어 있다.The waste abrasive slurry 10 is the starting slurry to be subjected to the recovery treatment. The waste abrasive slurry 10 includes, in addition to rare earth oxides and rare earth fluorides, the main components of which are polished glass, silicon, aluminum compounds, broken glass cullets, pad fibers, and the like. Foreign object has been mixed. Although the component of this waste abrasive slurry changes also with the process conditions to be used, it is discharged | emitted from the grinding | polishing process 9 in the state of about 5 to 50% of solid content concentration normally. The composition is about 82% by mass of rare earth oxide equivalent TREO (= (total rare earth oxide mass / total oxide mass) x 100) based on a dry product (of which about 25% by mass is rare fluorinated component), and the silicon compound About 5 mass%, an aluminum compound and an iron compound are about 1 mass%, and foreign substances, such as glass powder and a pad fiber, are mixed.

폐연마제 슬러리 (10) 는, 연마 공정 (9) 에 있어서, 순환시키면서 반복 사 용한 연마제 슬러리를, 최종적으로 중력 침강법에 의한 농축에 의해 산화희토 성분 환산 (TREO (Total Rare Earth Oxide)) 으로 약 30 질량% 의 슬러리로서 조제한 것이다.In the polishing step 9, the waste abrasive slurry 10 is circulated in the polishing slurry 9, and finally, the slurry slurry is approximately converted into a rare earth component (TREO (Total Rare Earth Oxide)) by concentration by gravity sedimentation. It is prepared as a 30 mass% slurry.

또한, 당해 슬러리의 중력 침강법에 의한 농축시에는, 당해 폐연마제 슬러리 단독으로 행해도 되는데, 시판되는 고분자 응집제를 병용하는 것이 보다 효과적으로 당해 침강 농축이 행해진다. 이것이 공정 (1) 에서 처리되는 폐연마제 슬러리의 출발 원료가 된다.In addition, in the case of concentration by the gravity sedimentation method of the said slurry, although you may carry out by the said waste abrasive slurry alone, the said sedimentation concentration is performed more effectively by using a commercially available polymer flocculant together. This is the starting material for the waste abrasive slurry to be treated in the step (1).

(제 1 공정〔I〕)(1st process [I])

(공정 (1))(Step (1))

(폐연마제 슬러리 중의 희토류 원소를 용해하여, 희토류 용액을 얻는 공정)(Step of dissolving rare earth element in slurry of waste polishing agent to obtain rare earth solution)

먼저, 반응 용기에 폐연마제 슬러리 (10) 를 채취하고, 이것에 소정량의 산 (20) 과 과산화수소 등의 산화·환원제 (30) 를 첨가하여 교반하면서 가열, 반응시켜, 슬러리를 용해 (33) 한다.First, the waste abrasive slurry 10 is collected in a reaction vessel, and a predetermined amount of acid 20 and an oxidation-reducing agent 30 such as hydrogen peroxide are added thereto, followed by heating and reacting with stirring to dissolve the slurry (33) do.

반응 용기로는, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 적어도 교반 수단, 폐연마제 슬러리, 산, 산화·환원제 등의 도입 수단, 가열 수단 등을 구비한 교반조형인 것이 바람직하다.Although it does not specifically limit as a reaction container, It is preferable that it is a stirring tank type provided with the stirring means, the slurry of waste polishing agent, the acid, the introduction means, such as an oxidation-reducing agent, a heating means, etc. at least.

여기서 사용하는 산 (20) 으로는, 슬러리 (10) 에 함유되는 희토류 원소를 용해 가능한 광산이면 되고, 염산, 황산 및 질산 (Nitric Acid) 중에서 선택된다. 배수 처리의 관점에서 염산 또는 황산이 바람직하고, 특히 바람직하게는 염산이다.The acid 20 used here may be a mineral acid capable of dissolving the rare earth element contained in the slurry 10 and is selected from hydrochloric acid, sulfuric acid, and nitric acid. Hydrochloric acid or sulfuric acid is preferable from the viewpoint of drainage treatment, and particularly preferably hydrochloric acid.

산의 농도는 특별히 한정하는 것은 아니다. 예를 들어 염산을 사용하는 경우에는, 공업적으로는 35 질량% 의 진한 염산을 사용할 수 있다. 또, 그 산의 첨가량은, 폐연마제 슬러리 100 부 (Part) 에 대해, 40 ∼ 60 부, 바람직하게는 50 부 정도를 첨가한다. 첨가량이 40 부 미만에서는 희토류 원소의 불용해분이 많아지고, 또 첨가량이 60 부를 초과하면, 그 이상의 효과가 나타나는 것이 아니라, 단순히 쓸데없이 소비되는 약제 (산) 량이 많아질 뿐이기 때문에, 바람직하지 않다.The concentration of the acid is not particularly limited. For example, when hydrochloric acid is used, 35 mass% of concentrated hydrochloric acid can be used industrially. Moreover, the addition amount of this acid adds 40-60 parts, Preferably about 50 parts with respect to 100 parts (Part) of a waste abrasive slurry. If the added amount is less than 40 parts, the insoluble content of the rare earth element increases, and if the added amount exceeds 60 parts, it is not preferable because the effect is not increased, but simply the amount of drugs (acids) consumed unnecessarily increases. .

또, 산화·환원제 (30) 로는, 과산화수소를 사용하는 것이 바람직하다. 과산화수소는 희토류 원소나 불순물 성분에 대해, 산화제 혹은 환원제로서 작용하는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 세륨 원소에 대해서는 환원제로서 작용하여, 염산이나 황산 등의 광산에 용해성이 낮은 Ce (IV) 의 형성을 억제한다. 한편, 네오디뮴 (Neodymium) 이나 철 (Iron) 에 대해는 산화제로서 작용하고, Nd (Ⅲ), Fe (Ⅲ) 를 형성한다. 즉, 네오디뮴은 산화됨으로써 광산에 대해 용해성을 더하고, 철은 산화됨으로써 이후의 공정 (2) 에 있어서 불용성의 수산화물 (Hydroxide) 을 형성하여, 희토류 원소와의 분리가 용이해진다.Moreover, it is preferable to use hydrogen peroxide as the oxidation-reducing agent 30. Hydrogen peroxide is known to act as an oxidizing agent or reducing agent on rare earth elements and impurity components. For example, the cerium element acts as a reducing agent to suppress the formation of Ce (IV) having low solubility in photoacids such as hydrochloric acid and sulfuric acid. On the other hand, it acts as an oxidizing agent to neodymium or iron and forms Nd (III) and Fe (III). In other words, neodymium is oxidized to add solubility to photoacids, and iron is oxidized to form insoluble hydroxide (Hydroxide) in the subsequent step (2), which facilitates separation from rare earth elements.

이와 같이 과산화수소는, 희토류 원소의 용해성 향상이나 철 등 불순물의 용해성 저감을 목적으로 하여 첨가하는 것이다. 그 첨가량은, 폐연마제 슬러리 100 부에 대해 30 질량% 농도 환산으로 5 ∼ 6 부의 범위인 것이 바람직하다.Thus, hydrogen peroxide is added for the purpose of improving the solubility of a rare earth element and reducing the solubility of impurities, such as iron. It is preferable that the addition amount is a range of 5-6 parts in terms of 30 mass% concentration with respect to 100 parts of waste polishing slurry.

이렇게 하여, 희석한 폐연마제 슬러리 (10) 에, 염산 등의 산과 과산화수소 등의 산화·환원제를 첨가하여 교반하면서 가열함으로써, 희토류 성분 중 산화희토 성분만이 선택적으로 용해 (33) 된다. 이 용해와 동시에, 철 성분의 거의 전체 량과 실리카 (Silica), 알루미나 (Alumina) 성분의 일부도 용해된 고점성 슬러리 (35) 가 형성된다.In this way, only the rare-earth oxide component of the rare earth component is selectively dissolved (33) by adding to the diluted waste abrasive slurry 10 and heating while adding an oxidation-reducing agent such as hydrogen peroxide and hydrogen peroxide and stirring. Simultaneously with this dissolution, a highly viscous slurry 35 is formed in which almost the entire amount of the iron component and some of the silica and alumina components are also dissolved.

가열 온도는, 상기 반응에 의한 산화희토 성분의 용해가 충분히 빠르고, 또한, 형성되는 슬러리의 점성이 취급하기 용이한 범위로 유지할 수 있는 것이면, 특별히 한정하는 것은 아니다. 반응 온도는, 50℃ ∼ 환류 온도 (약 100℃) 의 범위가 바람직하고, 특히 50 ∼ 70℃ 의 범위가 보다 바람직하게 채용된다.The heating temperature is not particularly limited as long as the dissolution of the rare earth oxide component by the above reaction is fast enough and the viscosity of the slurry to be formed can be maintained in an easy-to-handle range. The reaction temperature is preferably in the range of 50 ° C to reflux temperature (about 100 ° C), and particularly preferably in the range of 50 ° C to 70 ° C.

교반 수단으로는, 슬러리 중의 고체 입자를 충분히 부유시켜 고액 반응 (Solid-Liquid Reaction) 을 순조롭게 행하게 할 수 있는 것이면 특별히 한정하는 것은 아니고, 통상적으로는 교반 날개가 채용된다. 교반 날개로는 패들이나 앵커 날개가 바람직하고, 회전 속도로는, 날개 둘레 속도를 0.1 ∼ 1m/초, 바람직하게는 0.3 ∼ 0.6m/초의 조건이 채용된다.The stirring means is not particularly limited as long as the solid particles in the slurry can be sufficiently suspended to enable solid-liquid reaction to be performed smoothly, and stirring blades are usually employed. As a stirring blade, a paddle and an anchor blade are preferable, As a rotation speed, the blade circumferential speed is 0.1-1 m / sec, Preferably the conditions of 0.3-0.6 m / sec are employ | adopted.

반응 시간은, 반응 온도에 따라서도 바뀔 수 있는 것이지만, 통상적으로 2 시간 ∼ 20 시간, 바람직하게는 3 ∼ 10 시간 정도이다. 또한, 환류 온도 (약 100℃) 에서 반응을 실시하는 경우에는, 교반 조건 하에서 4 시간 이상, 바람직하게는 5 시간 정도 교반 처리함으로써, 상기 산화희토 성분의 용해 반응이 완결된다.Although reaction time can change according to reaction temperature, it is 2 hours-20 hours normally, Preferably it is about 3 to 10 hours. In addition, when reacting at reflux temperature (about 100 degreeC), the dissolution reaction of the said rare-earth oxide component is completed by stirring by stirring for 4 hours or more, preferably about 5 hours, under stirring conditions.

(공정 (2))(Step (2))

(희토류 원소의 산성 용액으로부터 Si, Al, Fe, 미용해 희토 잔사의 분리 공정) (Separation step of Si, Al, Fe, undissolved rare earth residues from acidic solution of rare earth elements)

공정 (1) 의 종료된 상기 슬러리 (산성 슬러리) (35) 에, pH 조절제 (40) 로 서, 가용성의 알칼리 성분을 첨가하여, pH 를 조절 (43) 하고, pH 를 높임으로써, 용해되어 있는 철 (Fe), 실리카 (Si), 알루미늄 (Al) 성분만을 선택적으로 석출시킬 수 있다.To the slurry (acid slurry) 35 completed in the step (1), as a pH adjuster 40, a soluble alkali component is added, the pH is adjusted (43), and the pH is dissolved. Only iron (Fe), silica (Si), and aluminum (Al) components can be selectively precipitated.

이 pH 조절시의 pH 조건으로는, 바람직하게는 pH 5 ∼ 6, 더욱 바람직하게는 pH 5.3 ∼ 5.6 의 범위, 가장 바람직하게는 pH 5.5 가 되도록 제어한다. pH 5 미만에서는, Fe, Si, Al 성분의 전체량이 완전하게 석출되지 않고, 또, pH 6 을 초과하면, Al, Si 성분의 재용해나 희토류 원소의 석출이 일어나 버리므로 바람직하지 않다.As pH conditions at the time of this pH adjustment, Preferably it is pH 5-6, More preferably, it is controlled so that it may become the range of pH 5.3-5.6, Most preferably pH 5.5. If the pH is less than 5, the total amount of the Fe, Si, and Al components is not completely precipitated. If the pH is more than 6, re-dissolution of the Al and Si components and precipitation of rare earth elements occur, which is not preferable.

pH 조절제 (40) 인 가용성의 알칼리 성분으로는, 알칼리 금속염, 알칼리 토금속염 또 암모늄염이면 된다. 침전물의 여과성의 관점에서 알칼리 금속의 탄산염, 예를 들어 중탄산나트륨 (중탄산소다) (Sodium Bicarbonate) 이나 탄산나트륨 (탄산소다) (Sodium Carbonate) 을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, NaHCO3, Na2CO3, NH4HCO3, NaOH 등이 바람직하게 사용된다.As a soluble alkali component which is a pH adjuster 40, it should just be an alkali metal salt, alkaline-earth metal salt, or ammonium salt. In view of the filterability of the precipitate, it is preferable to use an alkali metal carbonate such as sodium bicarbonate (Sodium Bicarbonate) or sodium carbonate (Sodium Carbonate). For example, NaHCO 3 , Na 2 CO 3 , NH 4 HCO 3 , NaOH, and the like are preferably used.

또한, 산성의 슬러리 (35) 에 pH 조절제로서 탄산나트륨 용액을 첨가하는 경우에는, 반응에 의해 이산화탄소 가스 (탄산 가스) 가 생성, 방출되고, 용액은 외관상 비등 상태가 된다. 따라서, 반응기에는, 바람직하게는 환류 콘덴서를 설치하여, 방출 탄산 가스 (및 동반 수증기) 를 냉각시키고, 수증기만을 응축 후, 후술하는 공정 (7) 에 있어서의 탄산 가스 흡수 장치에 도입·회수하는 것이 바람직하다.In addition, when adding the sodium carbonate solution as a pH adjuster to the acidic slurry 35, carbon dioxide gas (carbonic acid gas) is produced | generated and discharge | released by reaction, and a solution becomes a boiling state in appearance. Therefore, it is preferable to install a reflux condenser in the reactor, to cool the discharged carbon dioxide gas (and the accompanying steam), to condense only the water vapor, and to introduce and recover the carbon dioxide gas absorbing device in the step (7) described later. desirable.

이상과 같이 하여, pH 조절 후, 슬러리를 교반하면서 냉각시키고, 40 ∼ 50℃ 정도의 온도 조건 하에서 침전된 철, 실리카, 알루미나 성분, 불화희토를 주성분으로 하는 용해 잔사 등을 고체 불필요 성분 (53) 으로서 여과 등의 고액 분리 수단 (50) 에 의해 분리한다. 기본적으로는, 실리카, 알루미나 성분의 수산화물은 난여과성이지만, 탄산염으로서 석출시킴으로써, 및, 연마제의 용해 잔사가 여과 보조제로서 작용함으로써, 효율적으로 여과 등에 의해 고액 분리된다. 여과 등의 온도는, 반드시 상기 범위에 한정되는 것은 아니지만, 온도가 지나치게 높으면, 작업 환경상 바람직하지 않기 때문에 40℃ 전후에서 조작하는 것이 바람직하다.After the pH adjustment as described above, the slurry is cooled while stirring, and a solid unnecessary component containing iron, silica, an alumina component, a dissolved residue mainly containing rare fluoride, and the like precipitated under a temperature condition of about 40 to 50 ° C. It separates by solid-liquid separation means 50, such as filtration. Basically, the hydroxides of silica and alumina components are poorly filtration, but are efficiently separated into solids by filtration or the like by precipitating as carbonates and by dissolving the abrasive as a filter aid. Although temperature, such as filtration, is not necessarily limited to the said range, When temperature is too high, since it is unpreferable in a working environment, it is preferable to operate around 40 degreeC.

고액 분리 수단으로서 여과에 의한 경우, 여과 장치로는, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어 필터 프레스, 드럼 필터, 또는, 펌프 가압식 라인 필터 등이 사용된다. 안전성의 관점에서, 배관 라인에 설치된 라인 필터 내를 펌프 순환시켜 처리하는 것이 바람직하다. 또, 여과 분리의 경우, 처리량이나, 고체의 여과성 등에 따라, 여과 천, 세라믹 필터, 여과지 등 적당한 여과 천을 사용할 수 있다.In the case of filtration as the solid-liquid separation means, the filtration apparatus is not particularly limited. For example, a filter press, a drum filter, or a pump pressurized line filter is used. From the viewpoint of safety, it is preferable to pump-circulate and process the inside of the line filter provided in the piping line. In addition, in the case of filtration separation, a suitable filtration cloth such as a filtration cloth, a ceramic filter, a filter paper, or the like can be used depending on the throughput, the solid filterability, and the like.

이렇게 하여, 공정 (2) 에 있어서, 고체 불순물 (고체 불필요 성분) (53) 이 제거되고 희토류 원소가 용해된 산성 수용액 (60) 이 취출된다.In this way, in the step (2), the solid impurities (solid unnecessary component) 53 are removed and the acidic aqueous solution 60 in which the rare earth element is dissolved is taken out.

(공정 (3))(Step (3))

(희토류 산성 수용액으로부터 탄산희토를 생성시키는 공정) (Step of generating rare carbonate from rare earth acid aqueous solution)

이렇게 하여 얻어진 희토류 원소의 산성 수용액 (60) 을 적당한 반응기에 도 입하고, 중탄산암모늄 (70) 을 첨가하여, 탄산희토 (80) 로서 정석시키고, 동시에 탄산 가스 (90) 를 방산시킨다. 중탄산암모늄을 정석제로서 사용함으로써, 여과성이 양호한 탄산희토의 결정을 얻을 수 있다.The acidic aqueous solution 60 of the rare earth element thus obtained is introduced into a suitable reactor, and ammonium bicarbonate 70 is added to crystallize as the rare earth carbonate 80 to simultaneously dissipate the carbon dioxide gas 90. By using ammonium bicarbonate as a crystallization agent, the crystal | crystallization of rare carbonate with good filterability can be obtained.

반응 용기로는, 산성 수용액 (60) 및 중탄산암모늄 (70) 의 도입 수단, 교반 수단, 가열 수단 등을 구비한 교반조형 반응기가 바람직하다. 첨가하는 중탄산암모늄 (70) 의 형태나 농도는 조금도 한정되는 것은 아니다. 중탄산암모늄 (70) 은, 수용액이나 슬러리 상태에서 첨가해도 되는데, 특히 핸들링의 관점에서, 농도 5 ∼ 10% 범위의 중탄산암모늄의 수용액으로서 사용하는 것이 바람직하다.As a reaction container, the stirring tank reactor provided with the introduction means, the stirring means, the heating means, etc. of the acidic aqueous solution 60 and the ammonium bicarbonate 70 is preferable. The form and concentration of the ammonium bicarbonate 70 to be added are not limited at all. Although ammonium bicarbonate 70 may be added in aqueous solution or a slurry state, it is preferable to use it as aqueous solution of ammonium bicarbonate in the range of 5 to 10% of concentration especially from a handling viewpoint.

중탄산암모늄 (70) 의 첨가량은, 산성 수용액 (60) 의 산성분을 중화하는 데에 필요 충분한 양이면 되고, 그 양은, 공정 (1) 의 폐연마제량 100 부당, 건조품 기준으로 10 ∼ 20 부를 첨가하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 12 ∼ 15 부이다.The addition amount of ammonium bicarbonate 70 should just be an amount sufficient in order to neutralize the acid component of the acidic aqueous solution 60, and the quantity adds 10-20 parts per 100 parts of waste abrasives of a process (1) on a dry goods basis. It is preferable to carry out, More preferably, it is 12-15 parts.

중탄산암모늄 (70) 의 산성 용액 (60) 에 대한 첨가는, 반응에서 생성된 탄산 가스 (90) 를, 보다 순조롭게 계로부터 방산시키기 위해서, 가능한 한 고온하에서 실시하는 것이 바람직하다. 통상적으로는, 예를 들어 가열 수단인 반응기의 재킷에, 80℃ 전후의 온수를 순환하고, 가열하면서 교반 조건 하에, 2 ∼ 3 시간에 걸쳐 중탄산암모늄의 분할 첨가를 실시한다.The addition of the ammonium bicarbonate 70 to the acidic solution 60 is preferably carried out at a high temperature as much as possible in order to more smoothly disperse the carbon dioxide gas 90 generated in the reaction from the system. Usually, ammonium bicarbonate is dividedly added over a period of 2 to 3 hours under stirring conditions while circulating hot water at around 80 ° C. in a jacket of a reactor which is a heating means, and circulating 80 ° C. and heating.

(공정 (4))(Step (4))

(탄산희토의 분리 공정)(Separation process of rare carbonate)

상기 탄산희토 함유 슬러리 (83) 를, 60℃ 이하, 바람직하게는 40 ∼ 50℃ 까지 냉각시킨 후, 예를 들어 여과 등에 의해 고액 분리 (100) 한다. 여과에 의해, 탄산희토 (85) 와 암모늄염 수용액 (95) 을 분리한다. 분리된 탄산희토 (85) 는, 추가로 질량으로 1 ∼ 3 배량 정도의 물로 세정함으로써, 부착 모액으로서 동반되는 폐연마제 슬러리 중의 불순물의 재혼입을 억제하는 것이 바람직하다. 또한, 보다 충분히 세정하기 위해서, 분리된 탄산희토의 케이크를 다시 물에 분산 (리펄프, repulp) 시켜 슬러리로 하여 고액 분리 조작을 실시하는 조작을 반복해도 된다.After the said rare carbonate containing slurry 83 is cooled to 60 degrees C or less, Preferably it is 40-50 degreeC, solid-liquid separation (100) is performed by filtration etc., for example. Filtration separates the rare earth carbonate 85 and the aqueous ammonium salt solution 95. It is preferable that the separated rare carbonate 85 is further washed with water in a quantity of about 1 to 3 times by mass to suppress reincorporation of impurities in the waste abrasive slurry accompanying as the adherent mother liquor. In addition, in order to wash | clean more fully, the operation | movement which carries out solid-liquid separation operation may be repeated by disperse | distributing (repulping) the separated rare carbonate cake to water, and making it as a slurry.

이와 같이 하여, 공정 (4) 에 있어서, 생성된 탄산희토는 여과, 세정함으로써, 분리, 정제된다. 또한, 여기에서 말하는 고액 분리 (100) 는, 여과·세정을 포함하는 조작이다.In this way, in the step (4), the produced rare carbonate is separated and purified by filtration and washing. In addition, solid-liquid separation 100 here is operation | movement containing filtration and washing | cleaning.

(공정 (5))(Step (5))

(산화희토의 회수) (Recovery of rare oxide)

공정 (4) 에서 고액 분리 (100) 된 탄산희토 (85) 를, 건조·소성 (110) 하여, 산화희토로 한다. 건조는, 40 ∼ 200℃ 정도에서 행해진다. 건조 장치로는, 상자형 건조기, 밴드 건조기, 진공 건조기 등 임의의 것이 사용된다. 또, 소성은 탄산희토 (85) 를, 대기 분위기 중 300 ∼ 1200℃, 바람직하게는 400 ∼ 1100℃, 더욱 바람직하게는 500 ∼ 1000℃ 에서, 1 ∼ 3 시간 정도, 바람직하게는 1.5 ∼ 2 시간 정도 실시한다. 소성 장치로는 상자형 노, 회전 노, 터널 노 등의 통상적인 소성 노가 사용된다.The rare earth carbonate 85 obtained by solid-liquid separation (100) in the step (4) is dried and calcined (110) to obtain a rare earth oxide. Drying is performed at about 40-200 degreeC. As a drying apparatus, arbitrary things, such as a box type dryer, a band dryer, and a vacuum dryer, are used. In addition, the firing is performed at 300 to 1200 ° C, preferably 400 to 1100 ° C, more preferably 500 to 1000 ° C, for about 1 to 3 hours, preferably 1.5 to 2 hours, in the atmosphere. Do it. As the firing apparatus, conventional firing furnaces such as box furnaces, rotary furnaces and tunnel furnaces are used.

소성하여 얻어진 희토류 산화물 (산화희토) (88) 은, 회수 산화희토로서 해 쇄 (解碎) 후에 통상적인 연마제 제조 라인의 미립화 처리 공정에 투입되어 연마제의 원료로서 재이용된다.The rare earth oxide (rare earth oxide) 88 obtained by firing is put into the atomization treatment process of a conventional abrasive production line after disintegration as recovered rare earth oxide, and reused as a raw material of an abrasive.

이상이 제 1 공정〔I〕이다. 즉, 공정〔I〕에 있어서, 공정 (1) ∼ (5) 가 실시되어, 희토류 원소의 산화물을 함유하는 폐연마제 슬러리로부터 당해 희토류 산화물이 회수된다.The above is the 1st process [I]. That is, in process [I], process (1)-(5) is performed and the said rare earth oxide is collect | recovered from the waste abrasive slurry containing the oxide of a rare earth element.

(제 2 공정〔Ⅱ〕)(2nd process [II])

다음으로, 제 2 공정〔Ⅱ〕에 대해 서술한다. 공정〔Ⅱ〕에 있어서는, 이하의 공정 (6) ∼ (7) 이 실시되어, 제 1 공정〔I〕에서 탄산희토의 침전제로서 이용된 중탄산암모늄을 재생하여, 당해 재생 중탄산암모늄이 상기 제 1 공정〔I〕에서 재이용된다.Next, 2nd process [II] is described. In step [II], the following steps (6) to (7) are carried out, and in the first step [I], ammonium bicarbonate used as the precipitant of rare earth carbonate is regenerated, and the regenerated ammonium bicarbonate is the first step. Reused in [I].

(공정 (6))(Step (6))

(암모니아의 회수)(Recovery of ammonia)

상기한 공정 (3) 에 있어서는, 다음 식의 반응에 의해, 투입한 중탄산암모늄 (70) 과 등몰의 염화 암모늄 (Ammonium Chloride) 혹은 1/2 몰량의 황산 암모늄 (Ammonium Sulfate) 등의 암모늄염 (95) 과, 1/2 몰량의 탄산 가스 (90) 가 부생된다.In the step (3) described above, ammonium salts (95) such as ammonium bicarbonate (70) and equimolar ammonium chloride (Ammonium Chloride) or 1/2 molar amount of ammonium sulfate (95) And 1/2 mol of carbonic acid gas 90 are by-produced.

도 1 의 플로우 시트에 나타내는 바와 같이, 염화 암모늄이나 황산 암모늄 등의 암모늄염은, 모액 중에 용해되어 염화 암모늄 수용액이나 황산 암모늄 수용액과 같은 암모늄염 수용액 (95) 으로서 저장되고, 생성 탄산 가스 (90) 는, 반응조 상부로부터 가스로서 계 외로 배출된다.As shown in the flow sheet of FIG. 1, ammonium salts, such as ammonium chloride and ammonium sulfate, are melt | dissolved in a mother liquid, are stored as ammonium chloride aqueous solution 95, such as an ammonium chloride aqueous solution or an ammonium sulfate aqueous solution, and the produced | generated carbon dioxide gas 90 is It is discharged out of the system as gas from the upper part of the reactor.

여기서, 산성분이 염산인 경우와 황산인 경우, 반응은 각각 이하와 같다.Here, when the acid component is hydrochloric acid and sulfuric acid, the reactions are as follows.

(1) 산성분이 염산인 경우 (Ln : 희토류 원소)(1) When the acid component is hydrochloric acid (Ln: rare earth element)

2LnCl3 + 6NH4HCO3 = Ln2 (Co3)3 ↓ + 6NH4Cl + 3H2O + 3CO22LnCl 3 + 6NH 4 HCO 3 = Ln 2 (Co 3 ) 3 ↓ + 6NH 4 Cl + 3H 2 O + 3CO 2

(2) 산성분이 황산인 경우(2) When the acid component is sulfuric acid

Ln2 (SO4)3 + 6NH4HCO3 Ln 2 (SO 4 ) 3 + 6 NH 4 HCO 3

= Ln2 (CO3)3 ↓ + 3(NH4)2SO4 + 3CO2= Ln 2 (CO 3 ) 3 ↓ + 3 (NH 4 ) 2 SO 4 + 3CO 2

(암모니아 회수 방법)(Ammonia recovery method)

이하에 산성분이 염산인 경우를 예로 들어, 암모니아의 회수 방법을 설명한다.The recovery method of ammonia is demonstrated below, taking the case where an acid component is hydrochloric acid as an example.

약 0.6 몰/L 농도의 염화 암모늄 수용액 (95) 에, 가용성의 강알칼리제 (97) 를 첨가하여 암모니아 (98) 를 유리시킨다.To the aqueous ammonium chloride solution 95 at a concentration of about 0.6 mol / L, a soluble strong alkali agent 97 is added to liberate ammonia 98.

여기서 말하는, 가용성의 강알칼리제로는, 나트륨, 칼륨, 칼슘의 수산화물 (수산화 나트륨 (Sodium Hydroxide), 수산화 칼륨 (Potassium Hydroxide), 수산화 칼슘 (Calcium Hydroxide)) 을 들 수 있는데, 특히 수산화 나트륨이 바람직하다.Examples of the soluble strong alkaline agent include sodium, potassium, and calcium hydroxides (sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide), and sodium hydroxide is particularly preferable.

즉, 염화 암모늄 수용액 (95) 의 pH 가 10 이상, 바람직하게는 pH 12 ∼ 13 이 되도록, 수산화 나트륨 등의 강알칼리제 (97) 를 첨가함으로써, 다음 식에 의해, 거의 정량적으로 암모니아 (98) 가 유리되는 것이다.Namely, by adding a strong alkali agent 97 such as sodium hydroxide so that the pH of the aqueous ammonium chloride solution 95 is 10 or more, preferably pH 12-13, the ammonia 98 is almost quantitatively To be liberated.

NaOH + NH4Cl + H2O = NaCl + H2O + NH3NaOH + NH 4 Cl + H 2 O = NaCl + H 2 O + NH 3

이어서, 이 수용액 (95) 에 소량의 공기를 불어넣으면서 고온 하에서 암모니 아를 스트립핑 (방산, Stripping) (120) 함으로써, 이 휘발된 암모니아와 수증기를 함유하는 스트립핑 가스 (98) 의 온도를 낮춰, 암모니아 수용액 (135) 을 응축시켜 회수한다.Subsequently, ammonia is stripped 120 at a high temperature while blowing a small amount of air into the aqueous solution 95, thereby lowering the temperature of the stripped gas 98 containing the volatilized ammonia and water vapor. The aqueous ammonia solution 135 is condensed and recovered.

당해 스트립핑 (120) 은, 배치 조작 (회분 조작, Batch Operation) 으로 실시해도 되는데, 기액의 접촉이 양호한 웨트벽탑 (Wetted-Wall Tower) 이나 붕단탑 (Plate Tower) 혹은 충전탑 (Packed Tower) 방식이 채용된다. 즉, 미리 가온된 염화 암모늄 수용액 (95) 을, 이들의 웨트벽탑 등의 탑상부로부터 공급하고, 탑하부로부터 공기와, 필요에 따라 수증기를 공급한다. 이와 같이 하여, 상방으로부터 액을 유하시키고, 하방으로부터 열 공기를 상승시켜, 탑 내에서 향류 접촉시켜, 스트립핑하는 방식이 바람직하다.The stripping 120 may be carried out in a batch operation (batch operation), but a wet-wall tower, a plate tower, or a packed tower system having good gas-liquid contact. Is employed. That is, the pre-warmed ammonium chloride aqueous solution 95 is supplied from tower tops, such as these wet wall towers, and air and steam are supplied from the bottom of a tower as needed. In this way, a method of flowing the liquid from the upper side, raising the hot air from the lower side, making the countercurrent contact in the column, and stripping is preferable.

구체적으로는, 당해 스트립핑 (120) 의 온도는, 70 ∼ 100℃, 바람직하게는 85 ∼ 95℃ 가 채용된다. 이 온도 및 pH 조건 하에서, 탑정으로부터 공급되는 염화 암모늄 수용액 (95) 을, 예를 들어 100kg/시간의 속도로 도입한 경우, 이에 대해, 탑저로부터 공기를 1 ∼ 15kg/시간, 바람직하게는 3 ∼ 10kg/시간, 더욱 바람직하게는 4 ∼ 6kg/시간의 속도로 도입한다.Specifically, as for the temperature of the said stripping 120, 70-100 degreeC, Preferably 85-95 degreeC is employ | adopted. Under this temperature and pH conditions, when the ammonium chloride aqueous solution 95 supplied from the column top is introduced at a rate of, for example, 100 kg / hour, on the other hand, air is introduced from the column bottoms at 1 to 15 kg / hour, preferably 3 to It is introduced at a rate of 10 kg / hour, more preferably 4-6 kg / hour.

여기서 도입하는 공기량 (공기유량) 이 암모니아 수용액량에 대해 지나치게 많으면, 스트립핑되는 암모니아에 동반되는 수증기량이 매우 많아지는 것, 또 다음의 응축 공정에서의 암모니아의 회수율이 저하되게 되어, 바람직하지 않다. 한편, 도입 공기량이 지나치게 적으면, 암모니아의 스트립핑 효율이 저하되기 때문에, 상기 범위의 유량을 채용하여 제어하는 것이 바람직하다.If the amount of air introduced (air flow rate) is too large relative to the amount of aqueous ammonia solution, the amount of water vapor accompanying the ammonia to be stripped becomes very large, and the recovery rate of ammonia in the next condensation step is lowered, which is not preferable. On the other hand, if the amount of introduced air is too small, the stripping efficiency of ammonia is lowered, and therefore, it is preferable to employ and control the flow rate in the above range.

이어서, 이 스트립핑 가스 (암모니아 증기, 수증기) (98) 를, 암모니아 응축·회수 공정 (130) 에 도입하고, 30℃ 이하, 바람직하게는 20 ∼ 35℃ 까지 냉각시켜, 탑정으로부터 방출된 암모니아 가스의 95% 이상을 암모니아 수용액 (135) 으로서 회수한다. 또한, 당해 수용액 (135) 은, 필요에 따라, 프로세스수로 희 석하고, 1 ∼ 5 질량%, 바람직하게는 1.5 ∼ 2 질량% 의 암모늄 수용액으로서 회수된다.Subsequently, this stripping gas (ammonia vapor, water vapor) 98 is introduced into the ammonia condensation and recovery step 130, cooled to 30 ° C or lower, preferably 20 to 35 ° C, and released from the column top. 95% or more of the was recovered as the aqueous ammonia solution 135. In addition, the said aqueous solution 135 is diluted with process water as needed, and is recovered as 1-5 mass%, Preferably it is 1.5-2 mass% aqueous solution.

또한, 암모늄염 수용액 (95) 에 있어서, 암모니아 가스 (98) 를 스트립핑 (120) 한 나머지의 수용액 (탱크 잔류물) (99) 은, 무해한 염 (NaCl, Na2SO4 등) 을 함유할 뿐이므로, 과잉 알칼리를 산 (pH 조정제) (142) 으로 중화 (140) 한 후, 중화액을 문제없이 방류 (145) 할 수 있다.Further, in the aqueous ammonium salt solution 95, the remaining aqueous solution (tank residue) 99 obtained by stripping 120 of the ammonia gas 98 only contains harmless salts (NaCl, Na 2 SO 4, etc.). Therefore, after neutralizing 140 the excess alkali with the acid (pH regulator) 142, the neutralizing liquid can be discharged 145 without a problem.

(공정 (7))(Step (7))

(탄산 가스의 회수 및 중탄산암모늄의 합성)(Recovery of carbon dioxide gas and synthesis of ammonium bicarbonate)

반응기로부터 배출된 탄산 가스 (90) 는, 상기 공정 (6) 에서 회수된 암모니아 수용액 (135) 에 의해 반응 흡수 (Gas Absorption Accompanied by Chemical Reaction) 되어, 다음 식에 의해 중탄산암모늄 (70) 으로서 회수된다.The carbon dioxide gas 90 discharged from the reactor is subjected to reaction absorption (Gas Absorption Accompanied by Chemical Reaction) by the aqueous ammonia solution 135 recovered in the step (6), and recovered as ammonium bicarbonate 70 by the following equation. .

NH3 + H2O + CO2 = NH4HCO3 NH 3 + H 2 O + CO 2 = NH 4 HCO 3

반응 흡수의 액 온도는 10 ∼ 40℃, 바람직하게는 20 ∼ 30℃ 의 범위에서 제어한다.The liquid temperature of reaction absorption is 10-40 degreeC, Preferably it controls in 20-30 degreeC.

이 탄산 가스 (90) 를 흡수하여 중탄산암모늄 (70) 을 형성시키는 장치는, 통상적인 흡수탑 방식이어도 되지만, 국부적으로 농축된 중탄산암모늄이 석출되는 경우도 있으므로 교반조 형식이 바람직하다.The apparatus for absorbing the carbon dioxide gas 90 to form the ammonium bicarbonate 70 may be a conventional absorption tower method, but a locally stirred ammonium bicarbonate may be precipitated, and therefore, a stirred tank type is preferable.

즉, 반응 흡수를 실시하는 반응 용기 (R) 로는, 도 2 에 나타낸 바와 같은, 탄산 가스 도입 수단 (1), 교반 수단 (2), 온도 조절 수단 (3), 콘덴서 (4), 향류 접촉식 (Counter Current) 흡수탑 (5) 을 구비한 교반식 흡수 장치가 바람직하다. 또한 6 은, 암모니아 수용액 (135) 을 농도 조절한 반응 흡수용 암모니아수이다. 그리고, 전단에 이러한 교반식 흡수 장치를, 후단에 붕단탑이나 충전탑, 웨트벽탑 등의 향류 접촉 방식 흡수탑과 조합하여 사용하면 바람직하다. 또한, 필요에 따라 프레시한 탄산 가스 (138) 나 희석수를 공급하여 액 중의 중탄산암모늄의 농도를 포화 용해도 이하인 5 ∼ 25 질량%, 바람직하게는 8 ∼ 10 질량% 의 범위에서 제어한다. 당해 농도가 지나치게 낮으면 흡수 장치의 설비 부하가 높아지고, 또 농도가 지나치게 높으면, 중탄산암모늄 슬러리가 형성되므로, 이 범위 내에서 제어하는 것이 바람직하다.That is, as reaction container R which performs reaction absorption, the carbon dioxide gas introduction means 1, the stirring means 2, the temperature control means 3, the condenser 4, and countercurrent contact type as shown in FIG. (Counter Current) A stirring absorption device provided with the absorption tower 5 is preferable. 6 is ammonia water for reaction absorption which adjusted the ammonia aqueous solution 135 to density | concentration. In addition, it is preferable to use such a stirring absorption device at the front end in combination with a countercurrent contact absorption tower such as a banding tower, a packed column, and a wet wall column at the rear end. Moreover, fresh carbon dioxide 138 or dilution water is supplied as needed, and the density | concentration of ammonium bicarbonate in a liquid is controlled in 5-25 mass% which is below saturated solubility, Preferably it is 8-10 mass%. If the concentration is too low, the equipment load of the absorber is high, and if the concentration is too high, an ammonium bicarbonate slurry is formed, so it is preferable to control within this range.

교반식 흡수 장치로는, 교반 날개 회분식, 연속식 중 어느 하나를 채용해도 되고, 앵커, 터빈, 패들, 풀존 날개 등을 장비한 조형 (槽型) 흡수 장치이어도 되는데, 시판되는 교반식 가스 흡수 설비에서 적절히 선택할 수 있다.As a stirring absorption device, any of stirring blade batch type and a continuous type may be employ | adopted, and the shaping | molding absorption device equipped with an anchor, a turbine, a paddle, a full zone wing | blade, etc. may be sufficient, but a commercially available stirring type gas absorption installation is possible. Can be selected appropriately.

암모니아 수용액 (135) (반응 흡수용 암모니아수 (6)) 과의 반응 흡수로 생성된 중탄산암모늄 (70) 의 용액은, 일단 중간 탱크에 스톡 (stock, 저장) 된 후, 공정 (3) 의 탄산희토 형성 공정에 공급되어, 탄산희토류를 생성시키는 정석제로서 바람직하게 재이용된다.The solution of ammonium bicarbonate 70 produced by reaction absorption with an aqueous ammonia solution 135 (ammonia water for reaction absorption 6) is once stocked in an intermediate tank, and then rare earth carbonate in step (3). It is supplied to the formation step and is preferably reused as a crystallization agent for producing rare carbonate.

실시예Example

이하, 실시예에 의해 본 발명을 설명한다. 단, 이들은 단순한 실시양태의 일례 (Exemplary Embodiment of the Invention) 로서, 본 발명의 기술적 범위 (본 발명이 커버하는 권리 범위) 는, 이들의 실시예에 의해 조금도 한정적, 또는 제한적으로 해석되는 것은 아니다. 또한, % 라는 것은 특별히 언급이 없는 한 질량% 이다.Hereinafter, an Example demonstrates this invention. However, these are examples of simple embodiments, and the technical scope of the present invention (the scope of rights covered by the present invention) is not to be construed as being limited or limited in any way by these examples. In addition,% is mass% unless there is particular notice.

〔실시예 1〕EXAMPLE 1

(1) (폐연마제 슬러리의 희토류 원소를 용해하여, 희토류 용액 (슬러리) 생성, 공정 (1))(1) (The rare earth element of the waste abrasive slurry is dissolved, and a rare earth solution (slurry) is produced. Step (1).)

처리 조작은, 도 1 의 플로우 시트에 따라 행하였다.The processing operation was performed in accordance with the flow sheet of FIG. 1.

출발 원료의 폐연마제 슬러리 (10) 는 이하와 같이 하여 조정한 것이다. 즉, The waste abrasive slurry 10 of the starting material is adjusted as follows. In other words,

유리 디스크의 연마에 의해 생성된 폐연마제 슬러리를 채취하고 중력 침강 처리하여, 건조 기준에서의 고형분 농도가 약 30 질량% 인 슬러리를 조제하였다.The waste abrasive slurry produced by polishing of the glass disk was collected and subjected to gravity settling to prepare a slurry having a solid content concentration of about 30% by mass on a dry basis.

또한, 이 슬러리의 일부를 채취하여, 공기 중 100℃ 의 조건 하에서 하루종일 건조시킨 분체에 대해 형광 X 선법 (X-ray Fluorescence Analysis) 으로 구한 성분 원소의 양은 표 1 에 나타내는 결과였다.In addition, the quantity of the component element calculated | required by the fluorescence X-ray method (X-ray Fluorescence Analysis) with respect to the powder which extract | collected a part of this slurry and dried all day under the conditions of 100 degreeC in air was the result shown in Table 1.

Figure 112008033111450-PAT00001
Figure 112008033111450-PAT00001

먼저 상기 폐연마제 슬러리 (10) 를, 산 (20) 과 산화·환원제 (30) 와 가열·용해하는 조작을 행하였다. 당해 슬러리 1kg 을, 날개 직경 60㎜φ 의 패들형 교반 날개, 환류 콘덴서를 구비한, 내경 150㎜φ, 내용적 약 3.5L 의 세퍼러블 플라스크 (항온 수조 내에 설치) 에 채취하고, 35 질량% 염산 수용액 510g, 30 질량% 과산화수소 수용액 50g 을 첨가하였다. 이어서 약 150rpm 의 속도로 교반하면서 가온하여, 액온 80 ∼ 85℃ 의 조건 하에서 4 시간 유지하며 희토류 화합물의 대부분을 용해시켰다.First, the waste abrasive slurry 10 was heated and dissolved with the acid 20 and the oxidizing and reducing agent 30. 1 kg of the slurry was collected into a separable flask (installed in a constant temperature water bath) having an inner diameter of 150 mmφ and an internal volume of about 3.5 L equipped with a paddle type stirring blade having a blade diameter of 60 mmφ and a reflux condenser, and having 35 mass% hydrochloric acid. 510 g of aqueous solution and 50 g of 30 mass% hydrogen peroxide aqueous solution were added. Subsequently, the mixture was warmed with stirring at a rate of about 150 rpm, and held for 4 hours under conditions of a liquid temperature of 80 to 85 ° C to dissolve most of the rare earth compounds.

(2) (희토류 원소의 산성 용액 (슬러리) 으로부터 Si, Al, Fe, 미용해 잔사의 분리, 공정 (2))(2) (Separation of Si, Al, Fe, Undissolved Residues from Acid Solution (Slurry) of Rare Earth Element, Step (2))

이어서, 이 산성 용액 (슬러리) (35) 에, pH 조절제 (40) 로서 10% 농도의 탄산소다 용액을 첨가하여 pH 5.5 로 pH 조절 (43) 하였다.Subsequently, a 10% concentration of sodium carbonate solution was added to the acidic solution (slurry) 35 as the pH adjusting agent 40 to adjust the pH to pH 5.5.

이 때, 중화 반응에서 생성된 탄산 가스가 수증기를 수반하여 방산되고, 용액은 외관상 비등 상태가 된다. 당해 탄산 가스를 환류 콘덴서로 냉각시키고, 동반 수증기를 응축 후, 후술하는 공정 (7) 에 있어서의 탄산 가스 흡수 장치에 도입하고 암모니아 수용액으로 반응 흡수시켜, 그 대부분을 중탄산암모늄으로서 회수하였다.At this time, the carbon dioxide gas generated in the neutralization reaction is dissipated with water vapor, and the solution is in a boiling state in appearance. The carbon dioxide gas was cooled with a reflux condenser, condensed with accompanying steam, introduced into a carbon dioxide gas absorbing device in the step (7) described later, and the reaction was absorbed with an aqueous ammonia solution to recover most of it as ammonium bicarbonate.

pH 조절 후, 120rpm 의 교반 조건 하에서 약 1 시간에 걸쳐 40℃ 까지 냉각시킨 후에 교반을 정지시켜 내용물을 발출하였다.After pH adjustment, after cooling to 40 degreeC over about 1 hour under stirring conditions of 120 rpm, stirring was stopped and the contents were taken out.

이어서, 내경 300㎜φ 의 누체 (Nutsche) 식 흡인 여과기에서, No.5A 여과지 (어드반텍 토요사 제조) 를 이용하여 미용해 성분을 고체 불필요 성분 (53) 으로서 고액 분리 (50) 하고, 희토류 원소가 용해된 염산 산성 수용액 (60) 을 회수하였다.Subsequently, in a Nutsche type suction filter having an inner diameter of 300 mmφ, the undissolved component was solid-liquid separated (50) as a solid unnecessary component (53) using No. 5A filter paper (manufactured by Advantech Toyo Co., Ltd.), and a rare earth element. The dissolved hydrochloric acid aqueous solution 60 was recovered.

여과 분리한 고형분 (고체 불필요 성분) 의 건조품 기준의 질량은 30.5g 으로, 형광 X 선법에 의한 분석으로부터, 그 성분은, 철, 알루미늄, 실리카, 불화희토인 것이 확인되었다.The mass of the dried product reference | standard of the solid content (solid unnecessary component) isolate | separated from filtration was 30.5 g, and it confirmed that the component was iron, aluminum, silica, and rare fluoride earth from the analysis by the fluorescent X-ray method.

(3) (희토류 용액으로부터의 탄산희토를 생성·정석 : 공정 (3)) (3) (Generation and crystallization of rare carbonate from rare earth solution: step (3))

여과 분리된 희토류 원소가 용해된 산성 수용액 (60) 의 전체량을, 2L 세퍼러블 플라스크에 채취하고, 이 용액을 120rpm 의 속도로 교반하면서 약 60℃ 까지 가온하였다. 이어서, 약 9 질량% 농도의 중탄산암모늄 (70) 의 용액 1300g 을 순서대로 첨가하고, 하기의 반응을 순서대로 행하게 하여, 탄산희토의 결정 (80) 을 석출시켰다.The total amount of the acidic aqueous solution 60 in which the rare earth element separated by filtration was dissolved was collected in a 2 L separable flask, and the solution was heated to about 60 ° C. while stirring at a speed of 120 rpm. Subsequently, 1300 g of a solution of ammonium bicarbonate (70) at a concentration of about 9% by mass was added sequentially, and the following reaction was performed in order to precipitate crystals 80 of rare carbonate.

2LnCl3 + 6NH4HCO3 (Ln : 희토류 원소)2LnCl 3 + 6NH 4 HCO 3 (Ln: Rare Earth Element)

→ Ln2(CO3)3 ↓ + 6NH4Cl + 3CO2→ Ln 2 (CO 3 ) 3 ↓ + 6NH 4 Cl + 3CO 2

첨가한 중탄산암모늄 (70) 은, 상기 식에 나타나 있는 바와 같이, 염화희토와 반응하여 탄산희토가 생성됨과 함께, 탄산 가스를 방출한다. 중탄산암모늄 첨가 후 약 20 분 동안 탄산 가스의 발생이 없어져 반응의 종식을 확인할 수 있었으므로, 40℃ 까지 냉각시켜 교반을 정지시켰다. 또한, 반응에서 부생된 탄산 가스는 반응기 상부의 환류 콘덴서로 냉각시킨 후, 공정 (7) 에 있어서의 탄산 가스 흡수 장치에 도입하고 암모니아 수용액과 반응시켜 중탄산암모늄으로서 회수하였다.As shown in the above formula, the added ammonium bicarbonate 70 reacts with rare chloride to produce rare carbonate and release carbon dioxide gas. Since carbon dioxide gas disappeared for about 20 minutes after the addition of ammonium bicarbonate, and the end of reaction could be confirmed, it was cooled to 40 degreeC and stirring was stopped. In addition, the carbon dioxide gas by-produced in the reaction was cooled by a reflux condenser at the top of the reactor, then introduced into the carbon dioxide gas absorbing device in the step (7), reacted with an aqueous ammonia solution and recovered as ammonium bicarbonate.

(4) (탄산희토의 분리, 공정 (4))(4) (Separation of rare carbonate, process (4))

상기 탄산희토 함유 슬러리 (83) 를, 내경 200㎜φ 의 누체식 흡인 여과기에서 No.5A 여과지 (어드반텍 토요사 제조) 를 이용하여 여과 (100) 하고, 여과 분리 후 100g 의 순수로 3 회 세정하여 회수하고, 공기 중 100℃ 의 온도 조건 하에서 하루종일 건조시켜 240g 의 탄산희토 (85) 의 건조 케이크를 얻었다.The rare earth carbonate-containing slurry 83 was filtered (100) using a No. 5A filter paper (manufactured by Advantech Toyo Co., Ltd.) in a liquid-type suction filter having an inner diameter of 200 mmφ, and washed three times with 100 g of pure water after filtration separation. It collect | recovered and dried in air throughout the day at 100 degreeC temperature conditions, and obtained the dry cake of 240 g of rare carbonate (85).

회수한 탄산희토 (85) 의 ICP 발광 분석법 (시마즈 제작소 제조, Shimadzu Corporation) 에 의한 분석치를 표 2 에 나타낸다. 표에서 알 수 있는 바와 같이, 연마 및 연마제 슬러리 농축 공정에서 혼입한 미량 불순물 성분 (오염 물질, Trace Contaminant) 인, 실리카, 알루미나, 철 성분은 99% 이상 제거되어 있어, 순도적으로는 공업적으로 입수한 것으로서 손색이 없었다. 산화희토 성분 환산으로의 회수율 (Yield) 은, 약 70% 이었다.Table 2 shows the analysis values of the recovered rare carbonate 85 by ICP emission spectrometry (manufactured by Shimadzu Corporation, Shimadzu Corporation). As can be seen from the table, at least 99% of the trace impurities (trace contaminant), silica, alumina, and iron components mixed in the polishing and polishing slurry concentration processes are removed, and industrially, As it was obtained, there was no comparable. The recovery rate (Yield) in terms of the rare oxide component was about 70%.

Figure 112008033111450-PAT00002
Figure 112008033111450-PAT00002

(5) (산화희토의 회수 및 연마 특성)(5) (Recovery and polishing characteristics of rare oxides)

상기와 같이 하여 회수된 탄산희토 (85) 를, 온도 400℃, 500℃, 및 600℃ 의 각 온도 조건에서 열처리하여 산화희토 (88) 로 하였다. 이것을, 소정 조건 하에서 분쇄하고, 동시에 분쇄 처리 조정된 불화희토와 소정 조건에서 조합 (調合), 혼합, 소성, 분쇄, 분급, 슬러리화 (약 15 질량% 농도) 처리하여 재이용하고, TAMI 산업사 제조 6B 형 연마기를 이용하여 연마 특성을 평가하였다.The rare carbonate 85 recovered as described above was subjected to heat treatment at temperatures of 400 ° C., 500 ° C. and 600 ° C. to obtain rare earth oxide 88. This was pulverized under predetermined conditions, and mixed, mixed, calcined, pulverized, classified, and slurried (about 15 mass% concentration) was treated at the same time with the pulverized fluoride soil adjusted to pulverization treatment, and reused. Polishing characteristics were evaluated using a mold polishing machine.

회수 탄산희토의 열처리 온도가 각각, 400℃, 500℃, 600℃ 에서 얻어진 산화희토에 대해, 연마 속도, 표면 상태를 평가한 결과를 표 3 에 나타낸다. Table 3 shows the results of evaluating the polishing rate and the surface state of the rare earth oxide obtained at the heat treatment temperatures of the recovered rare carbonate at 400 ° C, 500 ° C and 600 ° C, respectively.

표 3 에서 알 수 있는 바와 같이, 회수 탄산희토를 500℃ 및 600℃ 에서 열처리한 것은 통상적인 원료 (프레시한 원료) 로 제조한 연마제와 동등한 연마 특성이 얻어지는 것을 알 수 있었다.As can be seen from Table 3, it was found that the heat treatment of the recovered rare carbonate at 500 ° C. and 600 ° C. yielded polishing properties equivalent to those of the abrasive prepared from a conventional raw material (fresh raw material).

Figure 112008033111450-PAT00003
Figure 112008033111450-PAT00003

(6) (암모니아의 회수)(6) (recovery of ammonia)

공정 (4) 에 있어서, 탄산희토 슬러리 (83) 로부터 탄산희토의 분리 작업을 행할 수 있었던 여과액 (암모늄염 수용액 (95)) 의 약 2900g 을, 교반 날개 장착 5L 세퍼러블 플라스크에 주입하고 외부 가열에 의해 액 온도를 95℃ 로 컨트롤하였다.In the step (4), about 2900 g of the filtrate (an ammonium salt aqueous solution 95) which can separate the rare earth carbonate from the rare earth carbonate slurry 83 is injected into a 5 L separable flask equipped with a stirring blade, and subjected to external heating. By controlling the liquid temperature to 95 ℃.

다음으로, 교반 조건 하, 약 1L/분의 공기를 버블링하면서 강알칼리제 (97) 인 25% 의 가성 소다를, 약 1 시간에 걸쳐 연속 첨가하여 용액의 pH 를 13 까지 높였다.Next, while stirring about 1 L / min of air under stirring conditions, 25% caustic soda which is a strong alkali (97) was continuously added over about 1 hour, and pH of the solution was raised to 13.

가성 소다의 첨가에 수반하여, 암모늄염으로부터 약알칼리인 암모니아 (98) 가 유리된다. 발생된 암모니아 가스 (98) 와 수증기는, 불어넣은 공기로 스트립핑되어, 공기 동반으로 교반조 상부로부터 발출한 후, 콘덴서로 15 ∼ 20℃ 까지 냉각시키고 응축 (130) 시켜, 암모니아 응축액 (암모니아 수용액) (135) 을 약 360g 회수하였다. 회수 응축액 중의 암모니아 농도는 약 6.4 질량% 이며, 여과액 중 (암모니아 수용액 중) 에 용해되어 있던 염화 암모늄의 약 88% 를 암모니아로서 회수할 수 있었던 것을 알 수 있었다.With addition of caustic soda, ammonia 98, which is a weak alkali, is liberated from the ammonium salt. The generated ammonia gas 98 and water vapor are stripped with blown air, extracted from the upper side of the stirring vessel with air, and then cooled to 15 to 20 ° C. with a condenser and condensed (130) to form an ammonia condensate (ammonia aqueous solution). About 135 g of (135) was recovered. The concentration of ammonia in the recovered condensate was about 6.4 mass%, and it was found that about 88% of the ammonium chloride dissolved in the filtrate (in the ammonia aqueous solution) could be recovered as ammonia.

(7) (탄산 가스의 회수 및 중탄산암모늄의 합성, 공정 (7))(7) (Recovery of carbon dioxide gas and synthesis of ammonium bicarbonate, process (7))

공정 (7) 을, 도 2 에 나타낸 바와 같은, 탄산 가스 도입 수단 (도입관) (1), 교반 수단 (2), 온도 조절 수단 (3), 콘덴서 (4), 향류 접촉식 흡수탑 (5) 을 구비한 교반식 흡수 장치 (콘덴서 부착 교반조) (R) (내경 φ 120㎜ × 조 높이 h 150㎜, 패들식 교반 날개 (10H × 60W) 부착) 에 의해 실시하였다. 즉, 이 콘덴서 부착 교반조 (R) 에, 상기 회수한 6.4 질량% 의 암모니아 수용액 (135) 의 전체량과, 25% 의 시약 암모니아수 15g, 및 760g 의 물을 첨가한 반응 흡수용 암모니아수 (6) 를 주입하였다.In the step (7), the carbon dioxide gas introduction means (introduction pipe) 1, the stirring means 2, the temperature regulating means 3, the condenser 4, the countercurrent contact absorption tower 5 as shown in FIG. Was performed by a stirring absorption device (agitator tank with a capacitor) (R) (with an inner diameter of φ 120 mm × bath height h 150 mm and a paddle type stirring blade (10H × 60W)). That is, the ammonia water for reaction absorption (6) which added the total amount of the 6.4 mass% aqueous ammonia solution 135 collect | recovered to this condenser with a condenser, 15 g of 25% of reagent ammonia waters, and 760 g of water was added. Was injected.

이것을 150rpm 의 속도로 교반하면서, 외부 재킷 (3) 에 냉수를 흘려 보내 내온을 20℃ 로, 상부 콘덴서 (4) 를 10℃ 까지 냉각시켰다.While stirring this at the speed of 150 rpm, cold water was sent to the outer jacket 3, and the internal temperature was cooled to 20 degreeC, and the upper condenser 4 was cooled to 10 degreeC.

다음으로, 이 교반조의 탄산 가스 도입관 (1) 으로부터, 탄산 가스 (90) (산성 희토류 용액 (60) 에, 중탄산암모늄 (70) 을 첨가하여 탄산희토를 생성시켰을 때에 발생한 반응 생성 가스) 를, 흡수용 암모니아수 (6) 에 버블링시키고, 탄산 가스를 반응 흡수시켜, 중탄산암모늄을 생성시켰다.Next, carbon dioxide gas 90 (reaction product gas generated when ammonium bicarbonate 70 is added to the acid rare earth solution 60 to generate rare carbonate) from the carbon dioxide gas introduction pipe 1 of this stirring tank, It was bubbled in ammonia water for absorption (6), reaction carbon dioxide was absorbed and produced ammonium bicarbonate.

반응 흡수에 의해 합성된 회수 중탄산암모늄 수용액의 일부를 채취하여 증발 건고법에 의해 구한 고형분 농도는 9.2 질량% 이고, 이로부터 계산한 중탄산암모늄의 생성량은 115g 이었다.A part of the recovered ammonium bicarbonate aqueous solution synthesized by reaction absorption was collected and determined by evaporative drying method, and the solid content concentration was 9.2 mass%, and the amount of ammonium bicarbonate calculated therefrom was 115 g.

이것은 탄산희토 생성 공정 (탄산희토 정석 공정) 에서 발생된 것으로 추정되는 탄산 가스 (90) 의 약 93% 가 중탄산암모늄 (70) 으로서 회수된 것을 의미하고 있다. 이 수용액에 필요에 따라 프레시한 중탄산암모늄이나 수분을 추가하고, 그대로 탄산희토 생성·정석 공정 (80) 에 리사이클하여 탄산희토 합성 (공정 (3)) 의 원료로서 재이용할 수 있는 것이 나타났다.This means that about 93% of the carbon dioxide gas 90 estimated to be generated in the rare earth carbonate generation process (rare carbonate crystallization process) was recovered as ammonium bicarbonate 70. Fresh ammonium bicarbonate and water were added to this aqueous solution as needed, and it was recycled to the rare earth carbonate generation and crystallization process 80 as it was, and it showed that it can be reused as a raw material of a rare earth carbonate synthesis (process (3)).

본 발명에 의하면, 연마 속도가 대폭 저하되고 통상적으로는 폐기되고 있는 희토류 원소를 함유하는 폐연마제 슬러리로부터 고품질인 희토류 산화물을 효율적으로 회수하고, 이것을 다시 높은 연마 속도를 갖는 연마제로서 사용하는 것을 가능하게 하는 염가의 프로세스가 제공된다.According to the present invention, it is possible to efficiently recover high-quality rare earth oxides from a waste polishing slurry containing rare earth elements which are greatly reduced in polishing rate and usually discarded, and can be used again as an abrasive having a high polishing rate. An inexpensive process is provided.

또 본 발명에 의하면, 광산을 이용하여 산화희토 성분을 선택적으로 용해시킨 그 산성 수용액에, 중탄산암모늄을 첨가하여 반응시켜, 탄산희토를 생성, 정석시킨다. 여기서, 당해 반응 공정에서 부생되는 암모늄염 중의 암모니아를, 이 반응 약제로서 사용하는 중탄산암모늄으로서 회수, 재이용하므로, 고가의 중탄산암모늄을 리사이클 사용할 수 있음과 함께, 공정 폐액의 무해화 처리가 용이하다.According to the present invention, ammonium bicarbonate is added to the acidic aqueous solution in which the rare earth oxide component is selectively dissolved using a mineral acid, and reacted to produce rare crystal carbonate. Here, since the ammonia in the ammonium salt by-produced in the said reaction process is recovered and recycled as ammonium bicarbonate used as this reaction agent, expensive ammonium bicarbonate can be recycled and the detoxification process of a process waste liquid is easy.

또한, 본 발명에 의하면, 용해 탄산희토 성분을 탄산희토로서 분리·회수할 때에, 과산화수소의 존재 하, 미리 특정한 pH 로 고액 분리함으로써, 용해 공존되어 있는 철 이온 등의 불순물을 선택적으로 침전 제거할 수 있어, 고순도의 탄산희토류를 용이하게 제조하여 회수할 수 있는 것이기 때문에, 그 산업상 이용 가능성은 매우 크다.According to the present invention, when separating and recovering the dissolved rare carbonate component as rare carbonate, by solid-liquid separation at a specific pH in the presence of hydrogen peroxide, impurities such as iron ions dissolved and coexist can be selectively precipitated. Since the high purity rare carbonate can be easily produced and recovered, its industrial applicability is very large.

도 1 은, 본 발명의 중탄산암모늄의 리사이클 공정을 포함하는 희토류 원소의 회수 공정을 나타내는 플로우도 (flow-sheet) 이고, 도 2 는, 탄산 가스를 암모니아수로 반응 흡수시켜 중탄산암모늄을 형성시키는 반응 용기를 나타내는 설명도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a flow-sheet showing a recovery process of rare earth elements including a recycling step of ammonium bicarbonate of the present invention, and Fig. 2 is a reaction vessel for reacting and absorbing carbon dioxide gas with ammonia water to form ammonium bicarbonate. It is explanatory drawing which shows.

이들 도면에 있어서, 1 은 노즐 등의 탄산 가스 도입 수단, 2 는 교반 수단, 3 은 냉각 재킷 등의 온도 조절 수단, 4 는 콘덴서, 5 는 향류 접촉식 흡수탑, 6 은 반응 흡수용 암모니아수, 9 는 연마 공정, 10 은 폐연마제 슬러리, 20 은 산, 30 은 과산화수소 등의 산화·환원제, 33 은 가열·용해 공정, 35 는 고점성 슬러리, 40 은 pH 조절제, 43 은 pH 조절 공정, 50 은 고액 분리 수단, 53 은 고체 불필요 성분, 60 은 희토류 원소가 용해된 산성 수용액, 70 은 중탄산암모늄, 80 은 탄산희토 생성·정석 공정, 83 은 탄산희토 함유 슬러리, 85 는 탄산희토, 88 은 희토류 산화물 (산화희토), 90 은 탄산 가스, 95 는 암모늄염 수용액, 97 은 강알칼리제, 98 은 암모니아 또는 스트립핑 가스 (암모니아 증기, 수증기), 99 는 스트립핑 후의 수용액 (탱크 잔류물), 100 은 고액 분리 수단 (여과, 세정), 110 은 건조·소성 공정, 120 은 스트립핑, 135 는 암모니아 수용액, 138 은 프레시한 탄산 가스, 140 은 중화 공정, 142 는 산 (pH 조정제), 및 145 는 중화액 방류 공정을 각각 나타낸다.In these figures, 1 is carbon dioxide gas introduction means, such as a nozzle, 2 is stirring means, 3 is temperature control means, such as a cooling jacket, 4 is a condenser, 5 is a countercurrent contact absorption tower, 6 is ammonia water for reaction absorption, 9 Silver polishing process, 10 silver abrasive polishing slurry, 20 silver acid, 30 silver oxidation / reduction agent such as hydrogen peroxide, 33 silver heating and melting process, 35 high viscosity slurry, 40 silver pH adjusting agent, 43 silver pH adjusting process, 50 silver solid solution Separation means, 53 is a solid unnecessary component, 60 is an acidic aqueous solution in which rare earth elements are dissolved, 70 is ammonium bicarbonate, 80 is rare carbonate generation and crystallization process, 83 is rare carbonate-containing slurry, 85 is rare carbonate, 88 is rare earth oxide ( Rare earth oxide), 90 is carbonic acid gas, 95 is ammonium salt aqueous solution, 97 is strong alkaline agent, 98 is ammonia or stripping gas (ammonia vapor, water vapor), 99 is aqueous solution after stripping (tank residue), 100 is solid-liquid separation means (Filtration, three ), 110, 120 stripping, drying and firing process, 135 is an aqueous ammonia solution, 138 is the fresh carbon dioxide, and 140 is the neutralizing step, 142 is acid (pH adjusting agent), and 145 denotes a neutralizing liquid discharge processes, respectively.

Claims (16)

다음의 공정 (1) ∼ (5) 로 이루어지는 제 1 공정〔I〕에 있어서, 희토류 원소의 산화물을 함유하는 폐연마제 슬러리로부터 당해 희토류 산화물을 회수하고, 다음으로 공정 (6) ∼ (7) 로 이루어지는 제 2 공정〔Ⅱ〕에 있어서, 제 1 공정〔I〕에서 탄산희토의 침전제로서 사용되는 중탄산암모늄을 재생하고, 당해 재생 중탄산암모늄을 상기 제 1 공정〔I〕에서 재이용하는 것을 특징으로 하는 중탄산암모늄의 재이용을 수반하는 희토류 원소의 회수 방법.In the 1st process [I] which consists of following process (1)-(5), the said rare earth oxide is collect | recovered from the waste abrasive slurry containing the oxide of a rare earth element, and then goes to process (6)-(7). In the second step [II], the ammonium bicarbonate used as the precipitant of rare earth carbonate in the first step [I] is regenerated, and the regenerated ammonium bicarbonate is reused in the first step [I]. A method of recovering a rare earth element involving the reuse of ammonium. 여기서, 제 1 공정〔I〕은,Here, the first step [I] is (1) 희토류 산화물을 함유하는 슬러리를 교반 조건 하에서 산화·환원제 및 산과 혼합하여 가열 용해하고 (공정 (1)),(1) a slurry containing rare earth oxide is mixed with an oxidizing / reducing agent and an acid under stirring conditions and heated to dissolve (step (1)), (2) 얻어진 희토류 원소 용액의 pH 를 적정 조건으로 조절한 후, 고액 분리 수단에 의해 불용해 성분을 분리하고 (공정 (2)),(2) After adjusting the pH of the obtained rare earth element solution to an appropriate condition, insoluble components are separated by solid-liquid separation means (step (2)), (3) 이 용액에 중탄산암모늄을 첨가하여 탄산희토를 석출시키고 (공정 (3)),(3) add ammonium bicarbonate to this solution to precipitate rare carbonate (step (3)), (4) 얻어진 탄산희토 함유 슬러리로부터 탄산희토를 분리하고 (공정 (4)), 및(4) separating rare carbonate from the obtained rare carbonate-containing slurry (step (4)), and (5) 이것을 소성하여 희토류 산화물로 하고, 생성된 희토류 원소를 회수하는 (공정 (5)) 것으로 이루어지며, 또,(5) firing this to make a rare earth oxide and recovering the generated rare earth element (step (5)); 제 2 공정〔Ⅱ〕는,2nd process [II], (6) 탄산희토를 분리한 암모늄염 수용액에 강알칼리제를 첨가하여 암모니아 를 발생시키고, 이것을 응축하여 암모니아 수용액으로서 회수하고 (공정 (6)), 및(6) a strong alkali is added to the aqueous ammonium salt solution from which rare carbonate is separated to generate ammonia, which is then condensed and recovered as an aqueous ammonia solution (step (6)), and (7) 다음으로 프로세스로부터 발생하는 탄산 가스를 접촉시켜 중탄산암모늄의 용액 또는 슬러리를 형성시키고, 얻어진 중탄산암모늄의 용액 또는 슬러리를 탄산희토를 형성시키는 침전제로서 재이용하는 (공정 (7)) 것으로 이루어진다.(7) Next, the carbon dioxide gas generated from the process is brought into contact with each other to form a solution or slurry of ammonium bicarbonate, and the obtained solution or slurry of ammonium bicarbonate is reused as a precipitant for forming rare carbonate (step (7)). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 공정 (1) 이 희토류 원소의 산화물을 함유하는 슬러리, 산, 및 산화·환원제를 혼합 및 가열하여 슬러리 중의 당해 희토류 원소를 용해하는 공정인 것을 특징으로 하는 방법.Process (1) A process characterized by mixing and heating a slurry containing an oxide of a rare earth element, and an oxidation / reducing agent to dissolve the rare earth element in the slurry. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 공정 (1) 에 있어서의 산이 염산 또는 황산인 것을 특징으로 하는 방법.The acid in step (1) is hydrochloric acid or sulfuric acid. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 공정 (1) 에 있어서의 산화·환원제가 과산화수소인 것을 특징으로 하는 방법.The oxidation / reducing agent in the step (1) is hydrogen peroxide. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 공정 (1) 의 가열 온도가 50℃ 이상인 것을 특징으로 하는 방법.The heating temperature of process (1) is 50 degreeC or more, The method characterized by the above-mentioned. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 공정 (2) 의 pH 조건이 5 ∼ 6 이고, pH 조절제가 가용성의 알칼리 금속염인 것을 특징으로 하는 방법.The pH condition of process (2) is 5-6, and a pH adjuster is soluble alkali metal salt, The method characterized by the above-mentioned. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 공정 (2) 에 있어서의 미용해 성분의 고액 분리 수단이 여과에 의한 것임을 특징으로 하는 방법.The method for solid-liquid separation of the undissolved component in step (2) is by filtration. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 공정 (3) 에서 첨가되는 중탄산암모늄의 형태가 용액 또는 슬러리상인 것을 특징으로 하는 방법.The method characterized in that the form of ammonium bicarbonate added in step (3) is in solution or slurry form. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 공정 (4) 에 있어서, 생성된 탄산희토를 여과, 세정하여 분리, 정제하는 것을 특징으로 하는 방법.In the step (4), the produced rare carbonate is filtered, washed, separated and purified. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 공정 (5) 의 소성에 있어서, 공기 분위기 중에서 온도가 300 ∼ 1200℃ 인 것을 특징으로 하는 방법.The baking of a process (5) WHEREIN: The temperature is 300-1200 degreeC in air atmosphere, The method characterized by the above-mentioned. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 공정 (6) 에 있어서, 강알칼리제가 수산화 나트륨, 수산화 칼륨 또는 수산화 칼슘인 것을 특징으로 하는 방법.The method according to step (6), wherein the strong alkali agent is sodium hydroxide, potassium hydroxide or calcium hydroxide. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 공정 (6) 에 있어서, 공기를 암모늄염 수용액에 불어넣어 발생 암모니아를 스트립핑시키는 것을 특징으로 하는 방법.The process according to (6), wherein air is blown into the aqueous ammonium salt solution to strip off the generated ammonia. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 공정 (6) 에 있어서, 응축된 암모니아 수용액의 농도가 1 ∼ 5 질량% 인 것을 특징으로 하는 방법.The process of (6) WHEREIN: The density | concentration of the aqueous solution of condensed ammonia is 1-5 mass%, The method characterized by the above-mentioned. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 공정 (7) 에 있어서의 접촉 온도가 10 ∼ 40℃ 인 것을 특징으로 하는 방법.The contact temperature in a process (7) is 10-40 degreeC, The method characterized by the above-mentioned. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 공정 (7) 에 있어서의 중탄산암모늄의 농도가 5 ∼ 25 질량% 이고, 형태가 용액 혹은 슬러리인 것을 특징으로 하는 방법.The concentration of ammonium bicarbonate in the step (7) is 5 to 25% by mass and the form is a solution or slurry. 연마제를 연마에 이용하고, 발생되는 폐연마제 슬러리로부터 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 방법에 의해 희토류 원소를 회수하며, 얻어진 희토류 원소를 다시 연마제의 원료로서 사용하는 것을 특징으로 하는 희토류 원소의 회수 방법.A rare earth element is recovered by using the abrasive for polishing, recovering the rare earth element from the generated waste abrasive slurry by the method according to claim 1 or 2, and using the obtained rare earth element again as a raw material for the abrasive. Way.
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