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JP6348796B2 - Recovery method of rare earth elements using ionic liquid - Google Patents
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Description

本発明は、イオン液体を利用した希土類元素の回収方法及び希土類元素の回収装置に関し、詳しくは、希土類元素を溶媒和抽出剤によりイオン液体(有機相溶液)へと選択的に抽出した後に電解析出により希土類元素を回収する希土類元素の回収方法及び希土類元素の回収装置に関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rare earth element recovery method and a rare earth element recovery apparatus using an ionic liquid, and more particularly, an electric analysis after selectively extracting a rare earth element into an ionic liquid (organic phase solution) with a solvating extractant. The present invention relates to a rare earth element recovery method and a rare earth element recovery device for recovering rare earth elements.

レアメタルは資源的価値の高い白金族レアメタル6種、国家備蓄レアメタル9種、偏在性の高いレアアース(以降、「希土類元素」と示す)17種を総称する。レアメタルの中でも希土類元素はランタノイド系列の周期内で化学的性質が類似しており、電気化学的に極めて卑な元素群であることから、相互分離や金属精錬に困難を伴ってきた。近年、環境省では循環型社会形成推進研究事業として、2013年4月1日から施行された小型家電リサイクル法に基づき、使用済小型電子機器類からの希少金属の再資源化及び廃棄物処理技術の開発が重点化されてきている。   Rare metals are a collective term for six types of platinum group rare metals with high resource value, nine types of national reserve rare metals, and 17 types of rare earths (hereinafter referred to as “rare earth elements”) with high uneven distribution. Among rare metals, rare earth elements have similar chemical properties within the lanthanoid series, and are electrochemically extremely basic elements. Therefore, mutual separation and metal refining have been difficult. In recent years, the Ministry of the Environment, as a recycling society formation promotion research project, based on the Small Household Appliance Recycling Law, which came into effect on April 1, 2013, recycling of rare metals from used small electronic devices and waste treatment technology Development has been emphasized.

また、希土類元素は自動車排ガス触媒、高性能研磨剤、強磁性磁石部材としての需要量が高く、製造工程内の二次廃棄物を産出させることなく、有用希少金属を再資源化する技術開発が重要視されている。このような時代の趨勢から、強磁性磁石部材としての再資源化には、希土類元素回収の対象媒体として、使用済小型電子機器類を利用する方法が有効である。この希土類元素を巡る需給バランスの安定化は、国家規模で重要な課題となっており、可能な限り、自国内で希土類元素を確保する手法が望まれている。   In addition, rare earth elements are in high demand for automobile exhaust gas catalysts, high-performance abrasives, and ferromagnetic magnet members, and there is a need to develop technology to recycle useful rare metals without producing secondary waste in the manufacturing process. It is important. From the trend of such times, a method of using used small electronic devices as a target medium for collecting rare earth elements is effective for recycling as a ferromagnetic magnet member. Stabilization of the supply-demand balance for rare earth elements has become an important issue on a national scale, and a technique for securing rare earth elements within the country as much as possible is desired.

使用済小型電子機器類における有効部材の一つが、Hard Disk Drive(HDD)の磁気ヘッドの駆動に用いられているVoice Coil Motor(VCM)である。このVCMは、扁平磁石とバックヨーク及びヨーク間を支える継鉄(ヨーク)とネオジム−鉄−ボロン(Nd−Fe−B)系希土類磁石から構成されている。VCMに使用されている希土類磁石重量は、HDDの厚みに応じてある程度の幅を有する。ただ、2.5inch−HDD用のVCMで1〜2g×2枚、3.5inch−HDD用のVCMで2〜10g×2枚に相当する重量が、標準的な希土類磁石重量である。また、VCM部材中の希土類含有量は生産された年代に大きく依存するものの、ネオジム含有量は重量平均で約26.0%、ジスプロシウム含有量は約1.6%に相当する。このような希土類磁石部材中から希土類元素を回収する手法に関しては、環境負荷の低い回収方法が望まれている。   One of the effective members in the used small electronic devices is a voice coil motor (VCM) used for driving a magnetic head of a hard disk drive (HDD). This VCM is composed of a flat magnet, a back yoke, a yoke that supports the yoke, and a neodymium-iron-boron (Nd-Fe-B) rare earth magnet. The rare earth magnet weight used in the VCM has a certain width according to the thickness of the HDD. However, the weight corresponding to 1 to 2 g × 2 for 2.5 inch-HDD VCM and 2 to 10 g × 2 for 3.5 inch HDD is the standard rare earth magnet weight. Further, although the rare earth content in the VCM member greatly depends on the age of production, the neodymium content corresponds to about 26.0% in weight average, and the dysprosium content corresponds to about 1.6%. With regard to a technique for recovering rare earth elements from such rare earth magnet members, a recovery method with a low environmental load is desired.

なお、「希土類磁石」とは、希土類金属と3d遷移金属である鉄(Fe)やコバルト(Co)との金属間化合物を主成分とする磁石のことである。現在、我が国で実用化されている希土類磁石の組成としては、
1.NdFe14Bを代表とする2−14−1型ネオジム−鉄−ボロン系
2.SmCoを代表とする1−5型サマリウム−コバルト系
3.SmFe17を代表とするサマリウム−鉄−窒化化合物系
4.PrCoを代表とする1−5型プラセオジム−コバルト系
という4種類の磁石がある。
この中でネオジム−鉄−ボロン系磁石は最も強磁性であり、その保磁力増大の添加元素として重希土類元素(例えば、ジスプロシウム(Dy))が利用されている。
The “rare earth magnet” is a magnet mainly composed of an intermetallic compound of rare earth metal and 3d transition metal such as iron (Fe) or cobalt (Co). Currently, the composition of rare earth magnets in practical use in Japan is as follows:
1. 2-14-1 type neodymium-iron-boron system represented by Nd 2 Fe 14 B 2. 1-5 type samarium-cobalt based on SmCo 5 3. Samarium-iron-nitride compound system represented by Sm 2 Fe 17 N 3 1-5 type praseodymium to the PrCo 5 represented - there are four magnets that cobalt.
Among these, neodymium-iron-boron magnets are the most ferromagnetic, and heavy rare earth elements (for example, dysprosium (Dy)) are used as an additive element for increasing the coercive force.

一方、鉄族元素は、希土類磁石の被覆材に含まれていることが多い。ここで言う「鉄族元素」とは、周期表上で第4周期の第8、9、10族の元素、すなわち、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)の三元素の総称である。この鉄族元素は全て3d遷移金属であり、常温、常圧で強磁性を示すことを特長とする。   On the other hand, iron group elements are often contained in the covering material of rare earth magnets. The term “iron group element” as used herein is a generic term for elements of groups 8, 9, and 10 of the fourth period on the periodic table, that is, three elements of iron (Fe), cobalt (Co), and nickel (Ni). It is. All of these iron group elements are 3d transition metals and are characterized by exhibiting ferromagnetism at normal temperature and normal pressure.

上記のような希土類磁石から希土類元素を金属もしくはイオン種の形態で回収する技術として、いくつかの手法が知られている。以下、その手法を列挙する。   Several techniques are known as techniques for recovering rare earth elements in the form of metals or ionic species from the rare earth magnets as described above. The methods are listed below.

まず、希土類元素を金属の形態で回収する溶融塩電解法が挙げられる(特許文献1参照)。
溶融塩電解法とは、アルカリ金属ハロゲン化物等の無機塩類を高温の溶融状態にした上で、希土類元素を含む化合物を電解析出させる方法である。電解浴温度が高いため、希土類酸化物を電解浴中に直接溶解できる利点もある。特許文献1に記載の技術においては、溶融塩電解に際し、希土類金属合金から成るバイポーラー電極型隔膜によって陽極と陰極の間を分画し、陽極室と陰極室を形成している。この陽極室に希土類金属イオンを供給しながら、陽極と陰極の間に電圧を印加して、電解により希土類金属を回収している。
First, there is a molten salt electrolysis method in which rare earth elements are recovered in the form of metal (see Patent Document 1).
The molten salt electrolysis method is a method in which an inorganic salt such as an alkali metal halide is brought into a high-temperature molten state and a compound containing a rare earth element is electrolytically deposited. Since the electrolytic bath temperature is high, there is an advantage that the rare earth oxide can be directly dissolved in the electrolytic bath. In the technique described in Patent Document 1, when performing molten salt electrolysis, the anode and cathode are separated by a bipolar electrode type diaphragm made of a rare earth metal alloy to form an anode chamber and a cathode chamber. While supplying rare earth metal ions to the anode chamber, a voltage is applied between the anode and the cathode, and the rare earth metal is recovered by electrolysis.

次に、イオン液体と呼ばれる難燃性・難揮発性の液体に対し希土類元素を含有する資源を溶解させ、必要に応じて電気泳動を行って希土類元素を濃縮させた上で、このイオン液体に対して鉄族元素を電解除去した後、希土類元素を電解析出させる方法が挙げられる(特許文献2参照)。   Next, a resource containing a rare earth element is dissolved in a flame retardant / refractory liquid called an ionic liquid, and if necessary, the rare earth element is concentrated by electrophoresis, and then the ionic liquid is added to the ionic liquid. On the other hand, there is a method of electrolytically removing a rare earth element after electrolytic removal of an iron group element (see Patent Document 2).

なお、「イオン液体」とは、カチオン種とアニオン種の組合せからなる100℃以下の融点を有するイオン性化合物の総称であり、100℃以下の温度で液相を形成する融解塩のことを指す。イオン液体の蒸気圧は非常に低く、イオン液体は実質上、有害な蒸気を発生させない。その上、イオン液体はアニオン種を適切に選定することにより疎水性を発現し、かつイオン液体自体の高極性により無極性物質の溶解性を高める。   The “ionic liquid” is a general term for ionic compounds having a melting point of 100 ° C. or less, which is a combination of a cation species and an anion species, and refers to a molten salt that forms a liquid phase at a temperature of 100 ° C. or less. . The vapor pressure of ionic liquids is very low and ionic liquids do not substantially generate harmful vapors. In addition, the ionic liquid exhibits hydrophobicity by appropriately selecting anionic species, and enhances the solubility of nonpolar substances due to the high polarity of the ionic liquid itself.

最後に、疎水性イオン液体を希土類金属の抽出媒体として使用する方法もある(特許文献3参照)。この方法は、希土類元素を含む水溶液からなる水相と疎水性イオン液体である有機相を二相分離させた状態で、分配平衡により希土類元素をイオン種として有機相へ抽出する方法である。   Finally, there is a method using a hydrophobic ionic liquid as a rare earth metal extraction medium (see Patent Document 3). This method is a method in which a rare earth element is extracted as an ionic species into an organic phase by distribution equilibrium in a state where an aqueous phase composed of an aqueous solution containing a rare earth element and an organic phase that is a hydrophobic ionic liquid are separated into two phases.

特開2009−287119号公報JP 2009-287119 A 特開2012−87329号公報JP 2012-87329 A 特開2007−327085号公報JP 2007-327085 A

希土類磁石から希土類元素を回収する技術は日々進化を遂げている一方、現在であっても種々の改善すべき点が存在する。   While techniques for recovering rare earth elements from rare earth magnets are evolving day by day, there are still various points to be improved.

例えば、特許文献1などの溶融塩電解法では、希土類磁石からネオジムを効率的に電解回収するために、実用的観点ではフッ化ネオジム−アルカリ金属フッ化物をベースとする電解浴を使用することが適当である。この場合、フッ化ネオジムは高融点物質であり、電解浴温度が1000℃以上と極めて高温に設定する必要がある。そのため、高温での腐食反応を抑制できる電解装置など安全面に各段の配慮を施した装置設計が必要となる。   For example, in the molten salt electrolysis method such as Patent Document 1, an electrolytic bath based on neodymium fluoride-alkali metal fluoride may be used from a practical point of view in order to efficiently recover neodymium from rare earth magnets. Is appropriate. In this case, neodymium fluoride is a high melting point substance, and the electrolytic bath temperature needs to be set to an extremely high temperature of 1000 ° C. or higher. Therefore, it is necessary to design an apparatus that takes safety into consideration, such as an electrolytic apparatus that can suppress a corrosion reaction at a high temperature.

また、高温腐食に耐えるセラミックス系材料は一般に高価であり、設備費を要すること、及び熱エネルギーが多大になることも改善点として挙げられる。   In addition, ceramic materials that can withstand high temperature corrosion are generally expensive, requiring equipment costs, and increasing thermal energy.

確かに、特許文献1に記載の技術は、希土類合金を電解析出させる手段としては優れた方法である。しかしながら、電解浴温度は500〜900℃、電解電圧は最大20Vを必要としており、熱エネルギー及び電解エネルギーが大きい点を考慮する必要がある。   Certainly, the technique described in Patent Document 1 is an excellent method as a means for electrolytically depositing a rare earth alloy. However, the electrolytic bath temperature is 500 to 900 ° C. and the electrolysis voltage is 20 V at maximum, and it is necessary to take into consideration that heat energy and electrolysis energy are large.

次に、特許文献2に記載の技術においては、イオン液体(例えば水分量50ppm以下)を活用した技術が記載されている。ただ、VCMの前処理工程で適切な脱鉄処理を実施せず、直接溶出させた場合、イオン液体中に、遷移金属種(特に鉄族元素)が希土類元素とともに混在する。この場合、最終的に希土類金属を電解析出させる際、電気化学的に貴な鉄族元素も必然的に還元されるため、希土類電析物中に鉄族元素は共析し、高品質の希土類金属を回収することが困難となる。   Next, in the technique described in Patent Document 2, a technique using an ionic liquid (for example, a water content of 50 ppm or less) is described. However, when a suitable iron removal process is not carried out in the VCM pretreatment process and the elution is performed directly, transition metal species (especially iron group elements) are mixed with rare earth elements in the ionic liquid. In this case, when the rare earth metal is finally electrodeposited, the electrochemically noble iron group element is inevitably reduced, so that the iron group element is co-deposited in the rare earth electrodeposits, resulting in high quality. It becomes difficult to recover the rare earth metal.

鉄族元素を事前に電解回収することも可能であるが、希土類磁石中の鉄の含有量が大きいため、電解析出工程のエネルギー投与量が多大になる。また、鉄族金属の電解回収から希土類金属の電解回収を連続させる連携工程に複雑化を招来してしまう。その結果、作業工程における経済性に関し、改善すべき大きな点を有している。   Although it is possible to electrolytically recover the iron group element in advance, since the iron content in the rare earth magnet is large, the energy dose in the electrolytic deposition process is large. In addition, complication is brought about in the cooperative process of continuing the electrolytic recovery of the rare earth metal from the electrolytic recovery of the iron group metal. As a result, there is a significant point to be improved regarding the economic efficiency of the work process.

また、特許文献2に記載の技術では、イオン液体中の希土類濃度に応じて希土類元素を濃縮させる必要性を生じ、電気泳動処理を行わなければならない。電気泳動処理は30〜50V程度の印加電圧を必要とする。そのため、泳動処理に必要となるエネルギーが膨大となり、作業工程における経済性に関し、改善すべき大きな点を有している。   Moreover, in the technique described in Patent Document 2, it is necessary to concentrate rare earth elements according to the rare earth concentration in the ionic liquid, and electrophoretic treatment must be performed. The electrophoresis process requires an applied voltage of about 30 to 50V. For this reason, the energy required for the electrophoresis process is enormous, and there is a great point to be improved regarding the economic efficiency in the work process.

最後に、特許文献3に代表される技術であって、水溶液とイオン液体の分配平衡を利用した溶媒抽出法の場合、無水ジグリコール酸を抽出剤とすることにより、希土類元素を効率的に抽出できる。また、溶媒抽出装置を多段構成にした場合、希土類種を濃縮させることも可能となる。しかしながら、溶媒抽出法では希土類種はいずれの場合もイオン種の形態であり、安定した希土類固形物に転換するためには、蓚酸塩もしくは炭酸塩などに沈殿形成させる必要がある。さらには、希土類種を蓚酸塩もしくは炭酸塩として回収した場合でも、金属の形態に変えるためには、希土類塩を電解浴にして電解させるか、もしくは熱還元により活性金属と反応させる必要がある。すなわち、溶媒抽出法を単独で適用した場合では、希土類種を金属の形態として、回収できない点が最大の課題である。   Finally, in the case of a solvent extraction method using a distribution equilibrium between an aqueous solution and an ionic liquid as represented by Patent Document 3, a rare earth element is efficiently extracted by using diglycolic anhydride as an extractant. it can. In addition, when the solvent extraction device has a multistage configuration, it is possible to concentrate rare earth species. However, in the solvent extraction method, the rare earth species are in the form of ionic species in any case, and in order to convert to a stable rare earth solid, it is necessary to form a precipitate in oxalate or carbonate. Furthermore, even when the rare earth species is recovered as an oxalate or carbonate, in order to change it to a metal form, it is necessary to electrolyze the rare earth salt in an electrolytic bath or to react with an active metal by thermal reduction. That is, when the solvent extraction method is applied alone, the biggest problem is that the rare earth species cannot be recovered in the form of metal.

そして、本発明者が新たに見つけた課題として、希土類元素の電解回収に対するホウ素による妨害がある。ホウ素は、ネオジム−鉄−ボロン系希土類磁石にNdFe14Bの組成比で含まれる元素であり且つ含有量の無視できない元素である。そして、ホウ素は、鉄族元素と同様に、電気化学的に貴な金属元素である。そのため、イオン液体において、ホウ素が希土類元素とともに混在していると、最終的に電解析出させる際に、希土類元素との共析もしくは吸着を伴うため、電解析出の際の電流効率を低下させる要因となり得る。その結果、ホウ素の混在に伴い、高品質の希土類元素を電解回収することが困難となるという課題が、本発明者により見出された。 As a problem newly found by the present inventor, there is an obstruction by boron for electrolytic recovery of rare earth elements. Boron is an element contained in a neodymium-iron-boron rare earth magnet with a composition ratio of Nd 2 Fe 14 B and an element whose content cannot be ignored. Boron is an electrochemically noble metal element, like the iron group element. Therefore, if boron is mixed with rare earth elements in the ionic liquid, the current efficiency at the time of electrolytic deposition is reduced because it is accompanied by eutectoid or adsorption with the rare earth elements during the final electrolytic deposition. Can be a factor. As a result, the present inventors have found a problem that it is difficult to electrolytically collect high-quality rare earth elements with the inclusion of boron.

以上、希土類磁石から希土類元素を回収する技術は、多くの技術者たちの手により日々進化を遂げている一方、上記の改善点もまた明らかになりつつある。上記の改善点を克服できれば、自国内で希土類元素を確保するための確固たる手法を確立することにつながり、産業の発達にも大きく寄与することになる。   As described above, techniques for recovering rare earth elements from rare earth magnets are evolving day by day by many engineers, and the above improvements are also becoming apparent. If the above improvements can be overcome, it will lead to the establishment of a robust method for securing rare earth elements in the country, which will greatly contribute to the development of the industry.

そこで本発明は、作業工程を簡素化しつつも、回収される希土類元素の品質を向上させる、イオン液体を利用した希土類元素の回収方法及び希土類元素の回収装置を提供することを、主たる目的とする。   Accordingly, the main object of the present invention is to provide a rare earth element recovery method and a rare earth element recovery device using an ionic liquid that improve the quality of the recovered rare earth element while simplifying the work process. .

上記の課題を解決すべく、本発明者は鋭意検討を行った。この鋭意検討に際し、本発明者は、希土類磁石から希土類元素を回収する手法として、特許文献2に記載された手法であって、イオン液体を用い且つ電解析出を使用する手法に着目した。   In order to solve the above problems, the present inventor has intensively studied. In this earnest study, the present inventors paid attention to the technique described in Patent Document 2 as a technique for recovering a rare earth element from a rare earth magnet, using an ionic liquid and using electrolytic deposition.

しかしながら、上述の通り、特許文献2に記載の技術には改善すべき余地が残されている。そして、本発明者は、上記の改善すべき点のうち、鉄族元素(更にはホウ素)が希土類元素とともに混在している点、及び、イオン液体由来のアニオン種と共通のアニオン種で構成される希土類金属塩(すなわち低温溶融物)を生成しなければならないことに着目した。   However, as described above, there is room for improvement in the technique described in Patent Document 2. And the inventor is composed of the above-mentioned points to be improved that iron group elements (and boron) are mixed together with rare earth elements, and anionic species that are common with anionic species derived from ionic liquids. Noted that a rare earth metal salt (ie low temperature melt) must be produced.

そこで、本発明者は、以下の知見を得た。
まず、特許文献2に記載の「イオン液体を用いた電解析出法」に準拠し、資源に含有される鉄族元素、ホウ素及び希土類元素を、イオン液体を構成するアニオン種由来の酸溶液(後の水相溶液)に対して溶出させる。
ここで、本発明者は、「イオン液体を用いた電解析出法」に準拠した上で、電解析出工程の前段階に疎水性イオン液体の特性を活用した「溶媒抽出法」を適用するという全く新しい手法を想到した。つまり、「イオン液体を用いた電解析出法」において、鉄族元素、ホウ素及び希土類元素を上記の酸溶液に対して溶出させた相と、電解析出工程で適用してきた疎水性イオン液体相との間には分配平衡が成立し、「溶媒抽出法」を行うのに好適な状況であるという斬新な知見を本発明者は得るに至った。
具体的に言うと、上記の酸溶液から沈殿分離やイオン交換樹脂により鉄族元素及びホウ素を取り除くのではなく、上記の酸溶液を水相溶液として位置づけ、イオン液体により構成される有機相溶液を加えることにより希土類元素をイオン液体(本明細書で言うところの「有機相溶液」)へと抽出する際、希土類元素をイオン種として可能な限り分配させつつも、希土類元素以外の不要な元素は、溶出工程後の水相溶液中で残留させるという手法に想到した。
しかも、上記の有機相溶液としては、還元側の電位窓が広く且つ希土類元素の電解回収に適した電解浴を選定しておく。そして、「イオン液体を用いた電解析出法」の前工程として「溶媒抽出法」を適用した場合、有機相溶液中では、沈殿分離法等により鉄族元素、ホウ素、その他の電気化学的に貴な微量金属種を混入させることなく、希土類種を選択的に分配させることができる。また、多段の抽出工程を形成した場合には、後工程で塩生成工程が不要となる程度に希土類元素の濃度を比較的高めることも可能であり、しかも有機相溶液自体が希土類電析用の電解浴として、希土類金属を回収可能な状態に至る、という知見を本発明者は得た。
以降、上記の有機相溶液は、希釈剤(溶媒)としてのイオン液体に対して溶媒和抽出剤が添加されることにより構成される必要がある。そのため、「溶媒」の代わりに「有機相溶液」という表現を用いる。なお、「溶媒抽出法」という従来の手法についてはそのままの呼称とする。
なお、本明細書において「溶媒和抽出剤」とは、水相と有機相の分配平衡において、水相中で抽出剤が特定の金属イオン種と錯形成状態を形成した上で、溶媒和抽出機構により有機相側に抽出することが可能な抽出剤を示す。
Therefore, the present inventor has obtained the following knowledge.
First, in accordance with “Electrodeposition method using ionic liquid” described in Patent Document 2, an iron group element, boron, and rare earth element contained in resources are converted into an acid solution derived from the anion species constituting the ionic liquid ( Elute to later aqueous phase solution).
Here, the present inventor applies the “solvent extraction method” that utilizes the characteristics of the hydrophobic ionic liquid to the pre-stage of the electrolytic deposition step after complying with the “electrolytic deposition method using an ionic liquid”. I came up with a completely new method. That is, in the “electrolytic deposition method using an ionic liquid”, a phase in which iron group elements, boron and rare earth elements are eluted with respect to the above acid solution, and a hydrophobic ionic liquid phase that has been applied in the electrolytic deposition process The present inventors have obtained a novel finding that a distribution equilibrium is established between the two and the present invention, which is suitable for performing the “solvent extraction method”.
Specifically, instead of removing iron group elements and boron from the above acid solution by precipitation separation or ion exchange resin, the above acid solution is positioned as an aqueous phase solution, and an organic phase solution composed of an ionic liquid is formed. By adding rare earth elements as ionic species as much as possible when extracting rare earth elements into ionic liquids by adding them ("organic phase solution" as used in this specification), unnecessary elements other than rare earth elements The inventors have come up with a method of remaining in the aqueous phase solution after the elution step.
In addition, as the organic phase solution, an electrolytic bath having a wide potential window on the reduction side and suitable for the electrolytic recovery of rare earth elements is selected. When the “solvent extraction method” is applied as a pre-process of the “electrolytic deposition method using an ionic liquid”, in an organic phase solution, an iron group element, boron, or other electrochemically is obtained by a precipitation separation method or the like. Rare earth species can be selectively distributed without mixing noble trace metal species. In addition, when a multi-stage extraction process is formed, the concentration of rare earth elements can be relatively increased to the extent that a salt generation process is not required in the subsequent process, and the organic phase solution itself is used for rare earth electrodeposition. The inventors have obtained the knowledge that the rare earth metal can be recovered as an electrolytic bath.
Thereafter, the organic phase solution needs to be configured by adding a solvating extractant to the ionic liquid as a diluent (solvent). Therefore, the expression “organic phase solution” is used instead of “solvent”. The conventional method called “solvent extraction method” is used as it is.
In this specification, the term “solvation extractant” means solvation extraction after the extractant forms a complex with a specific metal ion species in the aqueous phase in the distribution equilibrium between the aqueous phase and the organic phase. The extractant that can be extracted to the organic phase side by the mechanism is shown.

以上の知見に基づいて成された本発明の態様は、以下の通りである。
本発明の第1の態様は、
希土類元素を電解析出させることにより、鉄族元素、ホウ素及び希土類元素を含有する資源から希土類元素を回収する、イオン液体を利用した希土類元素の回収方法において、
前記資源から鉄族元素、ホウ素及び希土類元素を水相溶液へと溶出させる溶出工程と、
前記溶出工程後、前記水相溶液中の鉄族元素、ホウ素及び希土類元素のうち希土類元素を、電解析出の際に用いられる電解浴として使用可能な有機相溶液へと選択的に抽出する抽出分離工程と、
前記抽出分離工程後、前記有機相溶液を電解浴として使用し、前記有機相溶液から希土類元素を電解析出させる電解析出工程と、
を有することを特徴とする、イオン液体を利用した希土類元素の回収方法である。
但し、前記水相溶液は、イオン液体を構成可能な疎水性アニオン種を含有する酸溶液であり、前記有機相溶液は、イオン液体及び溶媒和抽出剤を含有する。
本発明の第2の態様は、第1の態様に記載の態様であって、
前記水相溶液における疎水性アニオン種と、前記有機相溶液におけるイオン液体を構成するアニオン種とは同種であることを特徴とする。
本発明の第3の態様は、第2の態様に記載の態様であって、
前記水相溶液における疎水性アニオン種、及び、前記有機相溶液におけるイオン液体を構成するアニオン種は、アミド溶液を構成可能であることを特徴とする。
本発明の第4の態様は、第1ないし第3のいずれかの態様に記載の態様であって、
前記溶出工程中から前記抽出分離工程前までの間に、前記水相溶液中においてオキシ水酸化鉄であるゲーサイトを生成することにより、当該ゲーサイトを前記水相溶液から分離する脱鉄工程を更に有することを特徴とする。
本発明の第5の態様は、第4の態様に記載の態様であって、
前記抽出分離工程において、前記有機相溶液のpHを、0.5を超え且つ5.0以下とすることを特徴とする。
本発明の第6の態様は、第4又は第5の態様に記載の態様であって、
前記脱鉄工程においては、前記水相溶液に対してアルカリ金属元素もしくはアルカリ土類金属元素の水酸化物を加えることによりゲーサイトを析出させ、当該ゲーサイトを前記水相溶液から分離するとともに、
前記有機相溶液は、鉄元素、ホウ素及び希土類元素にアルカリ金属元素もしくはアルカリ土類元素を加えたものの中から選択的に希土類元素を抽出可能な溶液であることを特徴とする。
本発明の第7の態様は、第1ないし第3のいずれかの態様に記載の態様であって、
前記抽出分離工程において、前記有機相溶液のpHを0.5以下とすることを特徴とする。
本発明の第8の態様は、第1ないし第7のいずれかの態様に記載の態様であって、
前記抽出分離工程において、前記水相溶液の体積(A)と前記有機相溶液の体積(O)の比(A/O)を1.0とした場合、前記溶媒和抽出剤の濃度が1.23M以上2.15M以下となることを特徴とする。
本発明の第9の態様は、第1ないし第7のいずれかの態様に記載の態様であって、
前記抽出分離工程において、前記溶媒和抽出剤の濃度を1.84Mとした場合、前記水相溶液の体積(A)と前記有機相溶液の体積(O)の比(A/O)が0.5以上1.0以下となることを特徴とする。
本発明の第10の態様は、第1ないし第9のいずれかの態様に記載の態様であって、
前記鉄族元素は少なくとも鉄であることを特徴とする。
本発明の第11の態様は、第1ないし第10のいずれかの態様に記載の態様であって、
前記電解析出工程において回収される希土類元素は、ランタン元素、セリウム元素、プラセオジム元素、ネオジム元素、サマリウム元素、ユウロピウム元素、ガドリニウム元素、テルビウム元素及びジスプロシウム元素から選択される一つまたは二つ以上の元素であることを特徴とする。
本発明の第12の態様は、
希土類元素を電解析出させることにより、鉄族元素、ホウ素及び希土類元素を含有する資源から希土類元素を回収する希土類元素の回収装置において、
前記資源から鉄族元素、ホウ素及び希土類元素を溶出させた水相溶液中の鉄族元素、ホウ素及び希土類元素のうち希土類元素を、電解析出の際に用いられる電解浴として使用可能な有機相溶液へと選択的に抽出する第一処理部と、
前記有機相溶液を電解浴として使用し、希土類元素を電解析出させる第二処理部と、
を有することを特徴とする、イオン液体を利用した希土類元素の回収装置である。
但し、前記水相溶液は、イオン液体を構成可能な疎水性アニオン種を含有する酸溶液であり、前記有機相溶液は、イオン液体及び溶媒和抽出剤を含有する。
本発明の第13の態様は、
希土類元素を電解析出させることにより、鉄、ホウ素及び希土類元素を含有する資源から希土類元素を回収する、イオン液体を利用した希土類元素の回収方法において、
前記資源から鉄、ホウ素及び希土類元素を水相溶液へと溶出させる溶出工程と、
前記水相溶液に対してアルカリ金属元素又はアルカリ土類金属元素の水酸化物を加えてオキシ水酸化鉄であるゲーサイトを生成することにより、当該ゲーサイトを前記水相溶液から分離する脱鉄工程と、
前記脱鉄工程後、前記水相溶液中のホウ素及び希土類元素のうち希土類元素を、電解析出の際に用いられる電解浴として使用可能な有機相溶液へと選択的に抽出する正抽出工程と、
前記正抽出工程後、前記脱鉄工程において加えたアルカリ金属元素又はアルカリ土類金属元素を、前記有機相溶液からアミド溶液よりも希薄な鉱酸へと選択的に抽出する逆抽出工程と、
前記逆抽出工程後、前記有機相溶液を電解浴として使用し、前記有機相溶液から希土類元素を電解析出させる電解析出工程と、
を有することを特徴とする、イオン液体を利用した希土類元素の回収方法である。
但し、前記水相溶液は、イオン液体を構成可能な疎水性アニオン種を含有する酸溶液であり、前記有機相溶液は、イオン液体及びジグリコールアミド型の溶媒和抽出剤を含有する。
本発明の第14の態様は、第13の態様に記載の態様であって、
前記脱鉄工程において加えたアルカリ土類金属元素の水酸化物は水酸化カルシウムであり、前記逆抽出工程において用いられる鉱酸は硝酸であることを特徴とする。
本発明の第15の態様は、第14の態様に記載の態様であって、
前記逆抽出工程後の硝酸に対してアルカリを混合して水酸化カルシウムを生成する水酸化カルシウム生成工程と、
を更に有し、
前記脱鉄工程においては、前記水酸化カルシウム生成工程で得た水酸化カルシウムと水相溶液とを混合することにより水酸化物を経由しつつゲーサイトを生成、沈殿させて、水相溶液から分離することを特徴とする。
本発明の第16の態様は、第13ないし第15のいずれかの態様に記載の態様であって、
前記電解析出工程前に、前記正抽出工程と前記逆抽出工程とを交互に繰り返し行う連続抽出工程を有することを特徴とする。
Aspects of the present invention based on the above findings are as follows.
The first aspect of the present invention is:
In the method for recovering rare earth elements using ionic liquid, the rare earth elements are recovered from resources containing iron group elements, boron and rare earth elements by electrolytic deposition of rare earth elements.
An elution step of eluting iron group elements, boron and rare earth elements from the resources into an aqueous phase solution;
Extraction that selectively extracts rare earth elements from the iron group elements, boron, and rare earth elements in the aqueous phase solution into an organic phase solution that can be used as an electrolytic bath for electrolytic deposition after the elution step. A separation process;
After the extraction and separation step, using the organic phase solution as an electrolytic bath, an electrolytic deposition step of electrolytically depositing a rare earth element from the organic phase solution;
A method for recovering a rare earth element using an ionic liquid, characterized by comprising:
However, the aqueous phase solution is an acid solution containing a hydrophobic anion species capable of constituting an ionic liquid, and the organic phase solution contains an ionic liquid and a solvating extractant.
A second aspect of the present invention is the aspect described in the first aspect,
The hydrophobic anionic species in the aqueous phase solution and the anionic species constituting the ionic liquid in the organic phase solution are the same type.
A third aspect of the present invention is the aspect described in the second aspect,
The hydrophobic anion species in the aqueous phase solution and the anion species constituting the ionic liquid in the organic phase solution can constitute an amide solution.
A fourth aspect of the present invention is the aspect according to any one of the first to third aspects,
A deironing step of separating the goethite from the aqueous phase solution by generating goethite as iron oxyhydroxide in the aqueous phase solution during the elution step and before the extraction and separation step. Furthermore, it is characterized by having.
A fifth aspect of the present invention is the aspect described in the fourth aspect,
In the extraction / separation step, the pH of the organic phase solution is more than 0.5 and not more than 5.0.
A sixth aspect of the present invention is the aspect described in the fourth or fifth aspect,
In the iron removal step, the goethite is precipitated by adding a hydroxide of an alkali metal element or alkaline earth metal element to the aqueous phase solution, and the goethite is separated from the aqueous phase solution,
The organic phase solution is a solution capable of selectively extracting a rare earth element from iron, boron and rare earth elements added with an alkali metal element or an alkaline earth element.
A seventh aspect of the present invention is the aspect described in any one of the first to third aspects,
In the extraction and separation step, the pH of the organic phase solution is 0.5 or less.
An eighth aspect of the present invention is the aspect according to any one of the first to seventh aspects,
In the extraction / separation step, when the ratio (A / O) of the volume (A) of the aqueous phase solution to the volume (O) of the organic phase solution is 1.0, the concentration of the solvating extractant is 1. 23M or more and 2.15M or less.
A ninth aspect of the present invention is the aspect according to any one of the first to seventh aspects,
In the extraction and separation step, when the concentration of the solvating extractant is 1.84 M, the ratio (A / O) of the volume (A) of the aqueous phase solution to the volume (O) of the organic phase solution is 0. 5 or more and 1.0 or less.
A tenth aspect of the present invention is the aspect described in any one of the first to ninth aspects,
The iron group element is at least iron.
An eleventh aspect of the present invention is the aspect according to any one of the first to tenth aspects,
The rare earth element recovered in the electrolytic deposition step is one or more selected from lanthanum element, cerium element, praseodymium element, neodymium element, samarium element, europium element, gadolinium element, terbium element and dysprosium element. It is an element.
The twelfth aspect of the present invention provides
In the rare earth element recovery device for recovering rare earth elements from resources containing iron group elements, boron and rare earth elements by electrolytic deposition of rare earth elements,
Organic phase that can be used as an electrolytic bath used for electrolytic deposition of rare earth elements among iron group elements, boron and rare earth elements in an aqueous phase solution in which iron group elements, boron and rare earth elements are eluted from the resources. A first processing section for selective extraction into a solution;
Using the organic phase solution as an electrolytic bath, and a second treatment part for electrolytically depositing rare earth elements;
A rare earth element recovery device using an ionic liquid.
However, the aqueous phase solution is an acid solution containing a hydrophobic anion species capable of constituting an ionic liquid, and the organic phase solution contains an ionic liquid and a solvating extractant.
The thirteenth aspect of the present invention provides
In the method for recovering rare earth elements using ionic liquid, the rare earth elements are recovered from resources containing iron, boron and rare earth elements by electrolytic deposition of rare earth elements.
An elution step of eluting iron, boron and rare earth elements from the resources into an aqueous phase solution;
Deironing to separate the goethite from the aqueous phase solution by adding a hydroxide of an alkali metal element or alkaline earth metal element to the aqueous phase solution to produce goethite that is iron oxyhydroxide. Process,
A positive extraction step of selectively extracting rare earth elements among boron and rare earth elements in the aqueous phase solution after the deironation step into an organic phase solution that can be used as an electrolytic bath used in electrolytic deposition; ,
After the normal extraction step, a back extraction step of selectively extracting the alkali metal element or alkaline earth metal element added in the iron removal step from the organic phase solution into a mineral acid that is dilute than an amide solution;
After the back extraction step, using the organic phase solution as an electrolytic bath, an electrolytic deposition step of electrolytically depositing a rare earth element from the organic phase solution;
A method for recovering a rare earth element using an ionic liquid, characterized by comprising:
However, the aqueous phase solution is an acid solution containing a hydrophobic anion species capable of constituting an ionic liquid, and the organic phase solution contains an ionic liquid and a diglycolamide type solvating extractant.
A fourteenth aspect of the present invention is the aspect according to the thirteenth aspect,
The hydroxide of the alkaline earth metal element added in the deironing step is calcium hydroxide, and the mineral acid used in the back extraction step is nitric acid.
A fifteenth aspect of the present invention is the aspect described in the fourteenth aspect,
A calcium hydroxide production step for producing calcium hydroxide by mixing alkali with nitric acid after the back extraction step;
Further comprising
In the iron removal step, the calcium hydroxide obtained in the calcium hydroxide production step and the aqueous phase solution are mixed to produce and precipitate goethite through the hydroxide, and then separated from the aqueous phase solution. It is characterized by doing.
A sixteenth aspect of the present invention is the aspect according to any one of the thirteenth to fifteenth aspects,
Before the electrolytic deposition step, a continuous extraction step of alternately repeating the normal extraction step and the reverse extraction step is provided.

本発明によれば、作業工程を簡素化しつつも、回収される希土類元素の品質を向上させる、イオン液体を利用した希土類元素の回収方法及び希土類元素の回収装置を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a rare earth element recovery method and a rare earth element recovery device using an ionic liquid that improve the quality of the recovered rare earth element while simplifying the work process.

実施の形態1における希土類元素の回収方法を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a rare earth element recovery method in the first embodiment. 実施例1において得られた抽出後有機相溶液に対し、抽出後有機相溶液のpHに応じた各金属イオン種の抽出率を示すグラフである。It is a graph which shows the extraction rate of each metal ion seed | species according to pH of the organic phase solution after extraction with respect to the organic phase solution after extraction obtained in Example 1. FIG. 本実施例にて使用する三極式電解試験装置の概略図である。1 is a schematic view of a three-electrode electrolytic test apparatus used in this example. 実施の形態2における希土類元素の回収方法を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a rare earth element recovery method according to the second embodiment. 実施例1において得られた電析物に対しXPS分析した結果を示すグラフである。2 is a graph showing the results of XPS analysis of the electrodeposit obtained in Example 1. 実施例1において得られた電析物に対し深さ方向にXPS分析した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having analyzed XPS in the depth direction with respect to the deposit obtained in Example 1. FIG. 実施例2において得られた電析物に対し深さ方向にXPS分析した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having analyzed XPS in the depth direction with respect to the deposit obtained in Example 2. FIG. 実施例3において各希土類イオン種の抽出におけるTBP濃度と分配比の関係を示すグラフである。6 is a graph showing the relationship between TBP concentration and distribution ratio in extraction of each rare earth ion species in Example 3. 実施例6における抽出前有機相溶液及び抽出後有機相溶液、並びに、比較例2における抽出後有機相溶液において電気化学的挙動を示すグラフである。7 is a graph showing electrochemical behavior in an organic phase solution before extraction and an organic phase solution after extraction in Example 6 and an organic phase solution after extraction in Comparative Example 2. FIG. 実施例7において、共通するアニオン種を[TFSA]または[FSA]とした場合の、抽出分離工程後の有機相溶液中の各希土類イオン種に対して、アニオン種の濃度に対する各希土類イオン種と分配比の相関を示すグラフである。(a)は抽出対象がPrの場合、(b)は抽出対象がNdの場合、(c)は抽出対象がDyの場合の結果を示す。In Example 7, when the common anion species is [TFSA ] or [FSA ], each rare earth ion with respect to the concentration of the anion species for each rare earth ion species in the organic phase solution after the extraction separation step It is a graph which shows the correlation of a seed | species and a distribution ratio. (A) shows the result when the extraction target is Pr, (b) shows the result when the extraction target is Nd, and (c) shows the result when the extraction target is Dy. 実施の形態3における希土類元素の回収方法を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating a rare earth element recovery method according to Embodiment 3. 実施例8においてTODGA(N,N,N’,N’−テトラオクチルジグリコールアミド)の添加量に対する各金属種の分配比の関係を示すグラフである。In Example 8, it is a graph which shows the relationship of the distribution ratio of each metal seed | species with respect to the addition amount of TODGA (N, N, N ', N'-tetraoctyl diglycolamide). 実施例8において抽出前有機相溶液TODGA/[P2225][TFSA]及び3回目の逆抽出後の有機相TODGA/[P2225][TFSA]の電気化学的挙動を示すグラフである。Is a graph showing the electrochemical behavior of the pre-extraction the organic phase solution TODGA / [P 2225] [TFSA ] and third after stripping the organic phase TODGA / [P 2225] [TFSA ] in Example 8. 実施例9において得られた電析物に対するXPS分析した結果を示すグラフである。10 is a graph showing the result of XPS analysis performed on the electrodeposit obtained in Example 9.

[実施の形態1]
以下、本発明の実施の形態について、図1を参照しつつ、次の順序で説明を行う。図1は、本実施形態における、イオン液体を利用した希土類元素の回収方法を示すフローチャートである。以降、単に「希土類元素の回収方法」と言う。
1.希土類元素の回収方法
1−A)解体・分別工程
1−B)熱減磁工程
1−C)メッキ剥離工程
1−D)酸化焙焼工程
1−E)溶出工程
1−F)抽出分離工程
1−G)電気化学工程
1−G−a)陽極溶解工程
1−G−b)第一電解析出工程
1−G−c)第二電解析出工程
2.希土類元素の回収装置
3.実施の形態による効果
4.変形例等
なお、以下に記載が無い構成については、特許文献2(特開2012−87329号公報)等、公知の文献に記載の構成を採用しても構わない。
また、本実施形態においては、ボイスコイルモーター(VCM)、ハイブリッド自動車の駆動モーター、空調機のコンプレッサー等、希土類磁石を含む実廃棄物から希土類元素を回収する方法、及び、そのための装置について説明する。もちろん、磁石の形で希土類元素が使用されている場合以外であっても、鉄族元素、ホウ素及び希土類元素が混在する資源から希土類元素を回収する場合全般に対して、本発明は適用可能である。
また、後述の[実施の形態2]においては、抽出分離工程の前に予め脱鉄工程を行う例について説明する。
また、後述の[実施の形態3]においては、脱鉄工程及び抽出分離工程(正抽出工程)を行った上で、有機相溶液からカルシウムを硝酸へと逆抽出する例について説明する。
[Embodiment 1]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in the following order with reference to FIG. FIG. 1 is a flowchart showing a rare earth element recovery method using an ionic liquid in the present embodiment. Hereinafter, it is simply referred to as “recovery method of rare earth element”.
1. Rare earth element recovery method 1-A) Disassembly / sorting process 1-B) Thermal demagnetization process 1-C) Plating stripping process 1-D) Oxidation roasting process 1-E) Elution process 1-F) Extraction separation process 1 -G) Electrochemical process 1-Ga) Anode dissolution process 1-Gb) First electrolytic deposition process 1-Gc) Second electrolytic deposition process 2. Rare earth element recovery equipment 3. Effects of the embodiment Modifications etc.
In addition, about the structure which is not described below, you may employ | adopt the structure as described in well-known literatures, such as patent document 2 (Unexamined-Japanese-Patent No. 2012-87329).
In the present embodiment, a method for recovering rare earth elements from real waste containing rare earth magnets, such as a voice coil motor (VCM), a drive motor for a hybrid vehicle, and a compressor for an air conditioner, and an apparatus therefor will be described. . Of course, the present invention can be applied to all cases where rare earth elements are recovered from resources in which iron group elements, boron and rare earth elements are mixed, even when rare earth elements are used in the form of magnets. is there.
In [Embodiment 2], which will be described later, an example in which the iron removal step is performed in advance before the extraction and separation step will be described.
In [Embodiment 3] to be described later, an example in which calcium is back-extracted from an organic phase solution to nitric acid after performing a deironing step and an extraction / separation step (forward extraction step) will be described.

<1.希土類元素の回収方法>
1−A)解体・分別工程〜1−D)酸化焙焼工程
前処理工程として、1−A)解体・分別工程、1−B)熱減磁工程、1−C)メッキ剥離工程、1−D)酸化焙焼工程、微粉化工程および分級工程を行う。手法としては公知の手法を採用しても構わず、具体的な手法は実施例に記載の通りである。
以下、簡単に列挙すると、解体・分別工程においては、実廃棄物を解体・分別する。そして、解体・分別された各部材から、希土類磁石としての部材を回収する。
熱減磁工程においては、希土類磁石としての部材を加熱し、当該部材の残留磁性を消失させる。
次に、希土類磁石としての部材の主表面にメッキ層が形成されている場合は、メッキ剥離工程を行う。
その後、一定の重量増加率(酸化処理前の約1.3倍)まで酸化焙焼工程を行う。酸化焙焼工程の目的は、後述の溶出工程において、希土類磁石としての部材から鉄の溶出量を抑制することにある。後述の溶出工程においては、希土類元素とともに鉄も後述の水相溶液に溶出されることになる。ただ、酸化焙焼工程を行うことにより、ヘマタイト(Fe)の形態へ転換することで、希土類元素を選択的に溶出することが可能となる。これにより鉄の比率が減少することになり、鉄と希土類元素との分離が容易となる。
酸化焙焼処理により、酸化磁粉においては焼結に伴い粒径が増加するため、自動ミルによる微粉化工程を行う。微粉化した酸化磁粉は分級工程において、自動篩を用いて、粒径25μm以下になるまで分級させる。粒径25μm以下の酸化磁粉を後述の溶出工程で利用する。
<1. Rare earth element recovery method>
1-A) Dismantling / sorting step 1-D) Oxidation roasting step As pretreatment steps, 1-A) dismantling / sorting step, 1-B) thermal demagnetization step, 1-C) plating stripping step, 1- D) An oxidation roasting step, a pulverization step, and a classification step are performed. As a method, a known method may be adopted, and a specific method is as described in the embodiment.
In the enumeration below, in the dismantling / sorting step, the actual waste is dismantled / sorted. And the member as a rare earth magnet is collect | recovered from each member disassembled and separated.
In the thermal demagnetization step, the member as the rare earth magnet is heated to eliminate the residual magnetism of the member.
Next, when the plating layer is formed on the main surface of the member as the rare earth magnet, a plating peeling process is performed.
Then, the oxidation roasting process is performed to a certain weight increase rate (about 1.3 times before the oxidation treatment). The purpose of the oxidation roasting process is to suppress the amount of iron eluted from a member as a rare earth magnet in the elution process described later. In the elution step described later, iron is also eluted in the aqueous phase solution described later together with the rare earth element. However, the rare earth element can be selectively eluted by converting to the form of hematite (Fe 2 O 3 ) by performing the oxidation roasting step. As a result, the ratio of iron is reduced, and separation of iron and rare earth elements is facilitated.
Due to the oxidation roasting treatment, the particle size of the oxidized magnetic powder increases with sintering, so a pulverization step by an automatic mill is performed. The pulverized oxidized magnetic powder is classified using an automatic sieve until the particle size is 25 μm or less in the classification step. Oxidized magnetic powder having a particle size of 25 μm or less is used in the elution step described later.

1−E)溶出工程
溶出工程においては、鉄族元素、ホウ素及び希土類元素を含有する資源であって、メッキ剥離工程を経た後の希土類磁石としての部材(以降、単に「資源」とも言う。)から、少なくとも鉄族元素、ホウ素及び希土類元素を水相溶液へと溶出させる。本実施形態において、溶出工程の「溶出」とは、少なくとも、鉄族元素、ホウ素及び希土類元素を水相溶液によりイオン化させることを指す。もちろん、当該資源を全て水相溶液へと溶出させても構わない。
1-E) Elution Step In the elution step, a resource containing an iron group element, boron and a rare earth element, which is a member as a rare earth magnet after the plating stripping step (hereinafter also simply referred to as “resource”). From at least iron group elements, boron and rare earth elements are eluted into the aqueous phase solution. In the present embodiment, “elution” in the elution step refers to ionizing at least iron group elements, boron, and rare earth elements with an aqueous phase solution. Of course, all the resources may be eluted into the aqueous phase solution.

なお、本実施形態で用いられる水相溶液は、イオン液体を構成可能な疎水性アニオン種を含有する酸溶液である。このイオン液体由来の疎水性アニオン種を有する水相溶液(酸溶液)ならば、後述する有機相溶液に対し、良好に二相分離を起こすことが可能となる。つまり、回収対象となる希土類元素はイオン種として有機相溶液へ分配され、水相溶液には、電解析出工程において、電流効率低下の要因となる希土類元素以外の電気化学的に貴なイオン種が残存する。   The aqueous phase solution used in the present embodiment is an acid solution containing a hydrophobic anion species that can form an ionic liquid. If it is an aqueous phase solution (acid solution) having a hydrophobic anionic species derived from this ionic liquid, it is possible to satisfactorily cause two-phase separation with respect to the organic phase solution described later. In other words, the rare earth elements to be collected are distributed to the organic phase solution as ionic species, and the aqueous phase solution contains electrochemically noble ionic species other than the rare earth elements that cause a reduction in current efficiency in the electrolytic deposition process. Remains.

水相溶液としては、上記の条件を満たすものであれば、公知のものを用いても構わない。例えば、テトラフルオロホウ酸(HBF)、ヘキサフルオロリン酸(HPF)、トリフルオロ酢酸(CFCOOH)、メタンスルホン酸(CHSOH)、トリフルオロメタンスルホン酸(CFSOH)、チオシアン酸(HSCN)等を水相溶液として用いても構わない。 As the aqueous phase solution, a known solution may be used as long as it satisfies the above conditions. For example, tetrafluoroboric acid (HBF 4), hexafluorophosphate (HPF 6), trifluoroacetic acid (CF 3 COOH), methanesulfonic acid (CH 3 SO 3 H), trifluoromethanesulfonic acid (CF 3 SO 3 H ), Thiocyanic acid (HSCN) or the like may be used as the aqueous phase solution.

なお、鉱酸(硝酸(HNOの[NO ])や塩酸(HClの[Cl])などの無機酸)を水相溶液の酸成分として用いても構わない。例えば、イオン液体を構成可能な疎水性アニオン種からなる酸溶液によって直接資源を溶出させるのではなく、資源を鉱酸に溶出させた後、イオン液体を構成可能な疎水性アニオン種を金属塩もしくは酸溶液として溶出後の鉱酸溶液に加えることにより、「水相溶液」を調製しても構わない。つまり、本明細書における「溶出工程」は、水相溶液に資源を溶出させるだけではなく、イオン液体を構成可能な疎水性アニオン種が当該水相溶液に存在する状態になり、完遂される。 Mineral acids (inorganic acids such as nitric acid ([NO 3 ] of HNO 3 ) and hydrochloric acid ([Cl ] of HCl)) may be used as the acid component of the aqueous phase solution. For example, instead of eluting a resource directly with an acid solution comprising a hydrophobic anionic species capable of constituting an ionic liquid, the hydrophobic anionic species capable of constituting an ionic liquid is converted into a metal salt or after eluting the resource into a mineral acid. An “aqueous phase solution” may be prepared by adding an acid solution to the mineral acid solution after elution. That is, the “elution step” in the present specification is completed not only by eluting resources into the aqueous phase solution but also in a state where the hydrophobic anion species capable of forming the ionic liquid is present in the aqueous phase solution.

ところで、本明細書において「疎水性アニオン種」とは、カチオン前駆体及びアニオン前駆体からメタセシス反応によりイオン液体を合成する際、ハロゲン等の前駆体由来の不純物除去処理後の合成収率が80%以上を維持できるアニオン種を示す。
なお、後述の<比較例1>で挙げる[P44416][NO],[P66614][NO]のアニオン種である[NO ]は、本明細書で言うところの疎水性アニオン種には含まれない。[P44416][NO],[P66614][NO]はイオン液体としての特性を有しているものの、上記の合成収率が80%未満となる。更に、[P44416][NO],[P66614][NO]はイオン液体ではあるものの、完全なる疎水性が発現されず、イオン液体成分が一部水相に可溶となってしまう。そのため、本明細書においては、[P44416][NO],[P66614][NO]のアニオン種である[NO ]は疎水性アニオン種ではなく、いわば半疎水性アニオン種である。
また「イオン液体を構成可能な疎水性アニオン種」とは、別の言い方をすると、プロトン(H)とイオン結合した場合に、イオン性の塩を構成可能な疎水性アニオン種である。ただ、疎水性アニオン種とは言っても、本実施形態ではあくまで、水相溶液に資源を溶出させる。つまり、ここで言うイオン性の塩を水溶液にしたものが、本明細書においては水相溶液(酸溶液)となる。
By the way, in this specification, “hydrophobic anion species” refers to a synthesis yield of 80% after removing impurities derived from precursors such as halogens when a ionic liquid is synthesized from a cation precursor and an anion precursor by a metathesis reaction. An anionic species capable of maintaining at least%.
In addition, [NO 3 ], which is an anion species of [P 44416 ] [NO 3 ], [P 66614 ] [NO 3 ] mentioned in <Comparative Example 1> described later, is a hydrophobic anion as used in this specification. Not included in seeds. Although [P 44416 ] [NO 3 ], [P 66614 ] [NO 3 ] have characteristics as an ionic liquid, the above synthesis yield is less than 80%. Furthermore, although [P 44416 ] [NO 3 ], [P 66614 ] [NO 3 ] are ionic liquids, they are not fully hydrophobic and part of the ionic liquid components become soluble in the aqueous phase. . Therefore, in this specification, [P 3416 ] [NO 3 ], [P 66614 ] [NO 3 ], which is an anionic species, [NO 3 ] is not a hydrophobic anionic species, so to speak, a semi-hydrophobic anionic species. is there.
In other words, the “hydrophobic anion species capable of forming an ionic liquid” is a hydrophobic anion species capable of forming an ionic salt when ionically bonded to a proton (H + ). However, even if it is a hydrophobic anion species, in this embodiment, resources are eluted in the aqueous phase solution to the last. That is, the ionic salt referred to here as an aqueous solution is an aqueous phase solution (acid solution) in this specification.

ただ、資源を鉱酸に溶出させた上で疎水性アニオン種を当該水相溶液に存在させるのではなく、イオン液体を構成可能な疎水性アニオン種からなる酸溶液、更には以下に述べるアミド溶液を始めから水相溶液として用いる方が、希土類元素の回収と言う点では好ましい。イオン液体を構成可能な疎水性アニオン種からなる酸溶液及びアミド溶液においては、塩酸や硝酸などの鉱酸に比べて希土類浸出性が高いためである。   However, instead of allowing the hydrophobic anion species to be present in the aqueous phase solution after eluting the resource into the mineral acid, an acid solution composed of a hydrophobic anion species capable of forming an ionic liquid, and the amide solution described below. Is preferably used as an aqueous phase solution from the viewpoint of recovery of rare earth elements. This is because acid solutions and amide solutions made of hydrophobic anionic species capable of forming an ionic liquid have higher rare earth leachability than mineral acids such as hydrochloric acid and nitric acid.

アミド溶液を水相溶液として使用することにより、希土類元素の高浸出性を維持しつつも、当該資源のうち鉄族元素、ホウ素及び希土類元素を比較的容易に溶出し、最終的に希土類元素を効率よく回収することが可能となる。   By using the amide solution as the aqueous phase solution, while maintaining the high leachability of rare earth elements, iron group elements, boron and rare earth elements are relatively easily eluted out of the resources, and finally the rare earth elements are removed. It becomes possible to collect efficiently.

また、アミド溶液においては、希土類元素に比べると鉄族元素の溶出性が低いという利点もある。その場合、鉄族元素が少なくなった水相溶液に対して後述の抽出分離工程を行うことが可能となり、最終的に希土類元素の品質を向上させることができる。   In addition, the amide solution has an advantage that the elution of iron group elements is lower than that of rare earth elements. In that case, it becomes possible to perform the below-mentioned extraction separation process with respect to the aqueous phase solution in which the iron group element decreased, and finally the quality of the rare earth element can be improved.

なお、本明細書において「アミド溶液」とは、上記の水相溶液の条件を満たし且つアミドを含有する溶液のことを指し、且つ、アミド溶液はアミド酸を代表とするイオン液体のアニオン成分を有する酸溶液のことを指す。そして、「アミド」とは、アンモニア或いは1級、2級アミンとオキソ酸とが脱水縮合した構造を有する化合物である。具体的には、本明細書の「アミド」は、カルボン酸アミド、スルホンアミド、リン酸アミド等を含むものである。   In the present specification, the “amide solution” refers to a solution that satisfies the conditions of the above aqueous phase solution and contains amide, and the amide solution is an anionic component of an ionic liquid typified by amic acid. It refers to the acid solution that has. The “amide” is a compound having a structure in which ammonia or a primary or secondary amine and an oxo acid are condensed by dehydration. Specifically, “amide” in the present specification includes carboxylic acid amide, sulfonamide, phosphoric acid amide and the like.

なお、このアミド溶液は、当該鉄族元素、ホウ素及び希土類元素を溶出することが可能ならば、任意のものでも構わない。例示するならば、特許文献2に記載の各化合物やその他イオン液体の疎水性アニオン種として知られているアミドを含む酸溶液が挙げられる。具体名を挙げるとすれば、ビス(パーフルオロアルキルスルホニル)アミド(N[SO(CFCF)、ビス(フルオロスルホニル)アミド(N(SOF))(以降、「HFSA」とも言う。)、トリフルオロメチルスルホニルアミド((CFSONH)(以降、「HTFSA」とも言う。)などを含むアミド溶液を用いても構わない。なお、「HTFSA」は、1,1,1−トリフルオロ−N−[(トリフルオロメチル)スルホニル]メタンスルホンアミドとも言う。 The amide solution may be any one as long as it can elute the iron group element, boron, and rare earth element. For example, acid compounds containing amides known as hydrophobic anion species of each compound described in Patent Document 2 and other ionic liquids may be mentioned. Specific names include bis (perfluoroalkylsulfonyl) amide (N [SO 2 (CF 2 ) n CF 3 ] 2 ), bis (fluorosulfonyl) amide (N (SO 2 F) 2 ) (hereinafter, An amide solution containing “HFSA”), trifluoromethylsulfonylamide ((CF 3 SO 2 ) 2 NH) (hereinafter also referred to as “HTFSA”), or the like may be used. “HTFSA” is also referred to as 1,1,1-trifluoro-N-[(trifluoromethyl) sulfonyl] methanesulfonamide.

なお、溶出工程で溶出される資源は、希土類金属酸化物、希土類金属炭酸塩、希土類金属及び希土類金属の合金いずれの形態であっても良い。資源における希土類金属塩がカチオン−アニオン相互作用の弱い疎水性アニオン種から成る希土類金属塩である場合、それよりも相互作用の強い疎水性アニオン種を含む水相溶液に対して容易に溶出可能となる。   The resource eluted in the elution step may be in the form of any rare earth metal oxide, rare earth metal carbonate, rare earth metal or rare earth metal alloy. When the rare earth metal salt in the resource is a rare earth metal salt composed of a hydrophobic anion species having a weak cation-anion interaction, it can be easily eluted in an aqueous phase solution containing a hydrophobic anion species having a stronger interaction. Become.

なお、溶出の手法としては、資源から効率よく水相溶液へ鉄族元素、ホウ素及び希土類元素を溶出させられる方法であれば特に制限されない。具体例を挙げると、水相溶液に当該資源を浸漬させることによって、溶出工程を行っても構わない。また、水相溶液の濃度の調節やアルカリ又は酸溶液の添加等により、pHを調節しても構わない。pHの調節により、当該資源が溶出する速度を制御することが可能となる。   The elution method is not particularly limited as long as it is a method that allows iron group elements, boron, and rare earth elements to be efficiently eluted from the resources into the aqueous phase solution. As a specific example, the elution step may be performed by immersing the resource in an aqueous phase solution. Further, the pH may be adjusted by adjusting the concentration of the aqueous phase solution or adding an alkali or acid solution. By adjusting the pH, it is possible to control the rate at which the resource is eluted.

水相溶液は、後述の抽出分離工程の段階において、イオン液体を構成可能な疎水性アニオン種を含有するアミド溶液等の状態となっていれば好ましい。つまり、アミド溶液を構成可能な疎水性アニオン種ではない鉱酸(例えば硝酸)を用いて資源をひとまず溶出させたとしても、溶出させた後の溶液に対して、イオン液体を構成可能な疎水性アニオン種を含む金属塩(例えばLi[TFSA]やLi[FSA])を加えておけばよい。その上で、有機相溶液を、[P2225][TFSA]や[P2225][FSA]などのアミド溶液を構成可能な疎水性アニオン種からなる疎水性イオン液体としても構わない。
仮に、比較的安価な鉱酸を用いて溶出そのものを行ったとしても、適量のアミド溶液の添加を行うことによって上記の溶出工程を完成させることにより、希土類元素の抽出率を飛躍的に向上させることが可能となる。なお、この例については後述の<実施例7>で述べる。
The aqueous phase solution is preferably in the state of an amide solution or the like containing a hydrophobic anion species capable of constituting an ionic liquid at the stage of the extraction / separation step described later. In other words, even if a mineral acid (for example, nitric acid) that is not a hydrophobic anionic species that can constitute an amide solution is eluted for the time being, the hydrophobicity that can constitute an ionic liquid in the solution after the elution A metal salt containing an anionic species (for example, Li [TFSA] or Li [FSA]) may be added. In addition, the organic phase solution may be a hydrophobic ionic liquid composed of a hydrophobic anionic species capable of constituting an amide solution such as [P 2225 ] [TFSA] or [P 2225 ] [FSA].
Even if the elution itself is performed using a relatively inexpensive mineral acid, the extraction rate of rare earth elements is dramatically improved by completing the above elution step by adding an appropriate amount of amide solution. It becomes possible. This example will be described later in <Example 7>.

また、別の具体例を挙げると、特許文献2に記載のように、資源に電圧を印加して陽極溶解させることにより、資源に含有される鉄族元素、ホウ素及び希土類元素を水相溶液へ溶解させる方法が挙げられる。   As another specific example, as described in Patent Document 2, by applying a voltage to a resource and dissolving it by anodic dissolution, iron group elements, boron and rare earth elements contained in the resource are converted into an aqueous phase solution. The method of making it melt | dissolve is mentioned.

1−F)抽出分離工程
本実施形態における大きな特徴の一つが、抽出分離工程である。先にも述べたように、本実施形態においては、「イオン液体を用いた電解析出法」に準拠した上で、電解析出工程の前段階に疎水性イオン液体の特性を活用した「溶媒抽出法」を適用した。そして後工程の「イオン液体を用いた電解析出法」では鉄族元素、ホウ素、電気化学的に貴な微量金属が除去されており、有機相溶液自体が希土類電析用の電解浴として、希土類金属を回収可能な状態に至っている。また、溶媒抽出工程を多段で構成した場合には、後工程で塩生成工程が不要となる程度に希土類元素の濃度を比較的高めた溶液が電解浴として使用可能な状態になっている。
具体的に言うと、本工程においては、電解析出の際に用いられる電解浴として使用可能な有機相溶液を水相溶液に対して加える。そして、水相溶液中の鉄族元素、ホウ素及び希土類元素のうち希土類元素を、当該有機相溶液へと抽出する。適宜、撹拌処理を行っても構わない。
言い方を変えると、水相溶液中の鉄族元素及びホウ素は水相溶液中に残留させつつ、水相溶液中の希土類元素を、電解析出の際に用いられる電解浴として使用可能な有機相溶液へイオン種として分配させる。なお、希土類元素を抽出する前の有機相溶液のことを「抽出前有機相溶液」と言い、希土類元素を抽出した後の溶液のことを「抽出後有機相溶液」とも言う。
1-F) Extraction and Separation Step One of the major features in this embodiment is the extraction and separation step. As described above, in this embodiment, in accordance with the “electrolytic deposition method using an ionic liquid”, a “solvent” that utilizes the characteristics of the hydrophobic ionic liquid in the previous stage of the electrolytic deposition step. "Extraction method" was applied. And in the post-process “electrolytic deposition using ionic liquid”, iron group elements, boron, electrochemically noble trace metals are removed, and the organic phase solution itself is used as an electrolytic bath for rare earth electrodeposition. It has reached a state where the rare earth metal can be recovered. Further, when the solvent extraction step is configured in multiple stages, a solution in which the concentration of the rare earth element is relatively increased to such an extent that a salt generation step is not required in the subsequent step is ready for use as an electrolytic bath.
More specifically, in this step, an organic phase solution that can be used as an electrolytic bath used for electrolytic deposition is added to the aqueous phase solution. Then, a rare earth element is extracted from the iron group element, boron, and rare earth element in the aqueous phase solution into the organic phase solution. You may perform a stirring process suitably.
In other words, while the iron group element and boron in the aqueous phase solution remain in the aqueous phase solution, the rare earth elements in the aqueous phase solution can be used as an electrolytic bath that can be used as an electrolytic bath for electrolytic deposition. Partition into solution as ionic species. The organic phase solution before extracting the rare earth element is referred to as “pre-extraction organic phase solution”, and the solution after extracting the rare earth element is also referred to as “post-extraction organic phase solution”.

ここで使用される抽出前有機相溶液としては、以下の条件を満たす必要がある。
1.イオン液体及び溶媒和抽出剤を含有し、上記の水相溶液に対して有機相溶液となる。
2.水相溶液中の希土類元素を選択的に抽出可能である一方、水相溶液中の鉄族元素及びホウ素は水相溶液中に残留させることが可能である。
3.電解析出の際に用いられる電解浴として使用可能である。
上記の条件のうち2.及び3.は、後述の電解析出工程において極めて重要な役割を果たすことになる。特に2.は、電解析出工程における電流効率の向上に大きく寄与する。
The organic phase solution before extraction used here must satisfy the following conditions.
1. It contains an ionic liquid and a solvating extractant and becomes an organic phase solution with respect to the aqueous phase solution.
2. While the rare earth elements in the aqueous phase solution can be selectively extracted, the iron group elements and boron in the aqueous phase solution can remain in the aqueous phase solution.
3. It can be used as an electrolytic bath used for electrolytic deposition.
Of the above conditions, 2. And 3. Plays an extremely important role in the electrolytic deposition process described later. Especially 2. Greatly contributes to the improvement of current efficiency in the electrolytic deposition process.

まず、従来の特許文献2に記載のような「イオン液体を用いた電解析出法」では、電気化学工程の前に、希土類元素の金属塩が必要になる。希土類元素の金属塩を得るためには、希土類元素を含有するアミド溶液を構成する酸成分を蒸発させるなどにより当該酸成分を除去する必要がある。また、酸成分を除去したアミド溶液を再び、希土類金属塩を合成できるアミド溶液へと転換することはできず、希土類金属塩の合成に要するアミド溶液は消費を伴うこととなる。   First, in the conventional “electrolytic deposition method using an ionic liquid” as described in Patent Document 2, a metal salt of a rare earth element is required before the electrochemical step. In order to obtain a metal salt of a rare earth element, it is necessary to remove the acid component by evaporating the acid component constituting the amide solution containing the rare earth element. In addition, the amide solution from which the acid component has been removed cannot be converted again into an amide solution capable of synthesizing the rare earth metal salt, and the amide solution required for the synthesis of the rare earth metal salt involves consumption.

ところが、本実施形態における抽出前有機相溶液は、電解析出の際に用いられる電解浴として使用可能である。しかも、希土類元素を抽出後有機相溶液へと選択抽出しているため、希土類元素以外の鉄族元素、ホウ素、電気化学的に貴な微量金属種は抽出後有機相溶液に混入されない。さらには水相溶液にアミド酸等の酸成分を添加することにより、再び希土類浸出用の溶出工程で使用できる酸溶液に利用することが可能であり、酸溶液を廃棄することなく、繰り返し利用が可能となる。その後、希土類元素を抽出した後の抽出後有機相溶液に徹底した真空脱水処理を行うことにより、電解析出工程を実施することが可能となる。その結果、エバポレーションなどを用いたイオン液体の濃縮による希土類元素の金属塩の生成工程を省くことが可能となり、作業工程を相当簡素化することが可能となる。   However, the pre-extraction organic phase solution in the present embodiment can be used as an electrolytic bath used for electrolytic deposition. Moreover, since the rare earth elements are selectively extracted into the organic phase solution after extraction, iron group elements other than rare earth elements, boron, and electrochemically noble trace metal species are not mixed into the organic phase solution after extraction. Furthermore, by adding an acid component such as amic acid to the aqueous phase solution, it can be used again as an acid solution that can be used in the elution process for rare earth leaching, and can be used repeatedly without discarding the acid solution. It becomes possible. Then, the electrolytic deposition process can be performed by thoroughly performing vacuum dehydration treatment on the organic phase solution after extraction after extracting the rare earth element. As a result, it is possible to omit a rare earth element metal salt production step by concentration of an ionic liquid using evaporation or the like, and the work process can be considerably simplified.

更には、本実施形態の希土類元素の回収工程を、複数サイクル行っている場合、電解析出工程を行って希土類元素の大部分を電解析出させた後の抽出後有機相溶液を、その後のサイクルにおける電解析出工程の電解浴に加えることが可能になる。つまり、抽出後有機相溶液を再利用することが可能となる。   Further, in the case where the rare earth element recovery process of the present embodiment is performed in a plurality of cycles, the organic phase solution after the extraction after the electrolytic deposition process is performed to deposit most of the rare earth element, It becomes possible to add to the electrolytic bath of the electrolytic deposition process in the cycle. That is, it becomes possible to reuse the organic phase solution after extraction.

しかも、先にも述べたように抽出後有機相溶液には比較的高い濃度の希土類元素が含有されていることから、最終的に電解析出工程によって得られる希土類元素の品質を向上させることも可能となる。   In addition, as described above, since the organic phase solution after extraction contains a relatively high concentration of rare earth elements, the quality of the rare earth elements finally obtained by the electrolytic deposition process can be improved. It becomes possible.

そして、水相溶液中の希土類元素を選択的に抽出可能な有機相溶液を使用することにより、その後の電解析出工程において多大な効果を奏する。   And by using the organic phase solution which can selectively extract the rare earth element in an aqueous phase solution, there exists a great effect in the subsequent electrolytic deposition process.

仮に、従来のように鉄族元素、ホウ素及び希土類元素を溶出させた溶液から金属塩を生成すると、鉄族元素及びホウ素のみならず、その他の電気化学的に貴な元素も金属塩に混在することになる。その場合、鉄族元素及びホウ素と同様、その他の電気化学的に貴な元素群を事前に予備電解で回収しておく必要がある。予備電解で回収しなかった場合は、希土類元素を回収する電解析出工程において共析を伴い、回収すべき希土類金属の品位が低下してしまう可能性もある。   If a metal salt is generated from a solution in which iron group elements, boron and rare earth elements are eluted as in the prior art, not only iron group elements and boron but also other electrochemically noble elements are mixed in the metal salt. It will be. In that case, it is necessary to collect other electrochemically noble element groups in advance by preliminary electrolysis in the same manner as the iron group element and boron. If it is not recovered by preliminary electrolysis, there is a possibility that the quality of the rare earth metal to be recovered may be reduced due to eutectoid deposition in the electrolytic deposition process for recovering the rare earth element.

しかしながら、本実施形態のように「イオン液体を用いた電解析出法」において「溶媒抽出法」を電解析出工程と連携させることにより、有機相溶液の中には希土類元素を選択して抽出することが可能となり、その他の電気化学的に貴な元素が有機相溶液に分配されないようにすることも可能となる。その場合、その他の電気化学的に貴な元素による悪影響を、電解析出工程の前の段階で、無くすことが可能となる。   However, as in this embodiment, in the “electrolytic deposition method using an ionic liquid”, the “solvent extraction method” is linked with the electrolytic deposition step to select and extract rare earth elements in the organic phase solution. It is possible to prevent other electrochemically noble elements from being distributed into the organic phase solution. In that case, adverse effects due to other electrochemically noble elements can be eliminated in the stage before the electrolytic deposition process.

なお、ここで言う「その他の電気化学的に貴な元素」としては、例えば、銅(Cu)やアルミニウム(Al)等の微量金属元素が挙げられる。ここで言う「微量」とは、希土類磁石を構成する元素のうち1重量%未満の金属元素のことを指す。   As used herein, “other electrochemically noble elements” include, for example, trace metal elements such as copper (Cu) and aluminum (Al). The “trace amount” here refers to a metal element of less than 1% by weight among the elements constituting the rare earth magnet.

また、他の「その他の電気化学的に卑な元素」としては、後述の[実施の形態2]で登場するアルカリ金属元素なども挙げられる。上記の効果は、後述の[実施の形態2]で述べる「脱鉄工程」を行う際にアルカリ金属の水酸化物(例えば水酸化カリウム(KOH))を使用した場合に顕著な効果を発揮する。なぜなら、本工程の前に脱鉄工程を行うことにより、水相溶液にアルカリ金属(K)イオンが存在しても、抽出分離工程の際に、カリウムイオンは分配されにくい性質を有する有機相溶液を選択することが可能となるためである。詳しくは後述の[実施の形態2]で述べる。もちろん、水酸化カリウム以外のアルカリ金属水酸化物やアルカリ土類金属水酸化物を使用しても差し支えない。   Other “other electrochemically base elements” include alkali metal elements appearing in [Embodiment 2] described later. The above-described effect is remarkable when an alkali metal hydroxide (for example, potassium hydroxide (KOH)) is used in performing the “deironation step” described in [Embodiment 2] described later. . This is because an organic phase solution having a property that potassium ions are difficult to be distributed during the extraction and separation step even if alkali metal (K) ions are present in the aqueous phase solution by performing a deironation step before this step. This is because it becomes possible to select. Details will be described later in [Embodiment 2]. Of course, an alkali metal hydroxide or alkaline earth metal hydroxide other than potassium hydroxide may be used.

なお、有機相溶液は、希釈剤(溶媒)としてのイオン液体に対して溶媒和抽出剤が添加されることにより構成される。   In addition, an organic phase solution is comprised by adding a solvation extractant with respect to the ionic liquid as a diluent (solvent).

イオン液体としては、有機相溶液として使用可能なものであり、電解浴として使用可能なものならば、公知のものを用いても構わない。具体例を挙げると、イオン液体としては、以下のものを用いても構わない。
『式PRで表される四級ホスホニウムのカチオン成分、又は式NRで表される四級アンモニウムのカチオン成分もしくは下記式で表されるカチオン成分と、例えば、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)アミド(N[SOCF)、ビス(フルオロスルホニル)アミド(N[SOF])、トリフルオロメタンスルホネート(SOCF)、メタンスルホネート(SOCH)、トリフルオロ酢酸(CFCOO)、チオシアネート(SCN)、ジシアナミド(N(CN))、ジアルキルリン酸((RO)POO))、ジアルキルジチオリン酸((RO)PSS))、脂肪族カルボン酸(RCOO)、ヘキサフルオロホスフェート(PF)、テトラフルオロボレート(BF)及びハロゲン等からなる群から選択される少なくとも一種のアニオン成分とから構成されるもの。』

Figure 0006348796
なお、上記のオニウムカチオンの式の中の記号に当てはまる基の条件としては以下の通りである。
・Rは炭化水素基である。
・Rは置換基を有していてもよい炭素数2〜6の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基である。あるいはRはR’−O−(CH−で表されるアルコキシアルキル基(R’はメチル基またはエチル基を示し、mは1〜4の整数である)を示す。
・Rは置換基を有していてもよい炭素数1〜14の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基である。
・複数のRはそれぞれ同じであっても異なっていてもよい。
・RとRとは互いに異なる基であり、ホスホニウムカチオンの有する炭素数の総数は20以下である。
・Rは置換基を有していてもよい炭素数2〜6の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基である。
・Rは置換基を有していてもよい炭素数1〜14の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基である。
・複数のRはそれぞれ同じであっても異なっていてもよい。
・RとRとは互いに異なる基であり、アンモニウムカチオンの有する炭素数の総数は20以下である。
・nは0〜5の整数を表す。
・Rは炭素数1〜5のアルキル基を示し、Rはメチル基またはエチル基を示し、mは4または5の整数であり、nは1〜4の整数である。
なお、本明細書においては「〜」は所定の値以上且つ所定の値以下のことを指す。 As the ionic liquid, a known one may be used as long as it can be used as an organic phase solution and can be used as an electrolytic bath. As a specific example, the following may be used as the ionic liquid.
[Cationic component of quaternary phosphonium represented by formula PR 1 R 1 R 1 R 2 , cation component of quaternary ammonium represented by formula NR 3 R 3 R 3 R 4 or cation component represented by the following formula And, for example, bis (trifluoromethylsulfonyl) amide (N [SO 2 CF 3 ] 2 ), bis (fluorosulfonyl) amide (N [SO 2 F] 2 ), trifluoromethanesulfonate (SO 3 CF 3 ), methane Sulfonate (SO 3 CH 3 ), trifluoroacetic acid (CF 3 COO), thiocyanate (SCN), dicyanamide (N (CN) 2 ), dialkyl phosphoric acid ((RO) 2 POO)), dialkyl dithiophosphoric acid ((RO) 2 PSS)), aliphatic carboxylic acid (RCOO), hexafluorophosphate (PF 6), Tetorafuruo Borate (BF 4) and those composed of at least one anionic component selected from the group consisting of halogen or the like. ]
Figure 0006348796
In addition, the conditions of the group applicable to the symbols in the above formula of the onium cation are as follows.
-R is a hydrocarbon group.
· R 1 is a linear 2-6 carbon atoms which may have a substituent, branched, or alicyclic alkyl group. Alternatively, R 1 represents an alkoxyalkyl group represented by R′—O— (CH 2 ) m — (R ′ represents a methyl group or an ethyl group, and m is an integer of 1 to 4).
· R 2 represents a linear Good 1 to 14 carbon atoms which may have a substituent, branched, or alicyclic alkyl group.
A plurality of R 1 may be the same or different.
R 1 and R 2 are groups different from each other, and the total number of carbon atoms of the phosphonium cation is 20 or less.
· R 3 represents a linear 2-6 carbon atoms which may have a substituent, branched, or alicyclic alkyl group.
R 4 is a linear, branched, or alicyclic alkyl group having 1 to 14 carbon atoms that may have a substituent.
A plurality of R 3 may be the same or different.
R 3 and R 4 are groups different from each other, and the total number of carbon atoms of the ammonium cation is 20 or less.
* N represents the integer of 0-5.
R 5 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, R 6 represents a methyl group or an ethyl group, m * is an integer of 4 or 5, and n * is an integer of 1 to 4.
In the present specification, “to” refers to a value that is greater than or equal to a predetermined value and less than or equal to a predetermined value.

なお、溶媒和抽出剤としては公知のものを用いても構わない。もちろん、特許文献3に記載の溶媒和抽出剤を用いても構わないが、上記の機能を奏する溶媒和抽出剤であるならば種類は問わない。例えば、TBP(トリ−n−ブチルホスフェート)を用いるのが、希土類元素を効率よく抽出できる点からも好適である。また、溶媒和抽出剤は酸性抽出剤と比較して、希釈剤であるイオン液体への溶解度が高く、抽出系において、有機相中への金属装荷量を高くできる点からも好適である。他には、DBBP(ジ−n−ブチル−n−ブチルホスフェート)、TOP(トリ−n−オクチルホスフェート)、P−350(ジメチルヘプチルメチルホスフェート)、CMPO(n−オクチル(フェニル)−N,N−ジイソブチルカルバモイルメチル)ホスフィンオキシド、TOPO(トリオクチルホスフィンオキサイド)、TOA(トリ−n−オクチルアミン)等を用いるのも好適である。   In addition, you may use a well-known thing as a solvation extractant. Of course, the solvating extractant described in Patent Document 3 may be used, but the type is not limited as long as it is a solvating extractant having the above function. For example, it is preferable to use TBP (tri-n-butyl phosphate) from the viewpoint of efficiently extracting rare earth elements. The solvating extractant is also preferable because it has a higher solubility in the ionic liquid as the diluent than the acidic extractant and can increase the amount of metal loaded into the organic phase in the extraction system. Others include DBBP (di-n-butyl-n-butyl phosphate), TOP (tri-n-octyl phosphate), P-350 (dimethylheptylmethyl phosphate), CMPO (n-octyl (phenyl) -N, N It is also preferable to use -diisobutylcarbamoylmethyl) phosphine oxide, TOPO (trioctylphosphine oxide), TOA (tri-n-octylamine) or the like.

また、水相溶液における酸を構成する疎水性アニオン種と、有機相溶液におけるイオン液体を構成するアニオン種とを同種とするのが好ましい。抽出系の予備平衡時に水相側のアニオン種と有機相側のアニオン種は互いに相互溶解して平衡状態に至るが、同種のアニオン種の場合は、相互溶解時の体積変化が小さいため、異種のアニオン種の構成と比較して望ましい。   In addition, it is preferable that the hydrophobic anion species constituting the acid in the aqueous phase solution and the anion species constituting the ionic liquid in the organic phase solution are the same. During the pre-equilibration of the extraction system, the anion species on the water phase side and the anion species on the organic phase side mutually dissolve and reach an equilibrium state. However, in the case of the same kind of anion species, the volume change at the time of mutual dissolution is small. This is desirable compared to the configuration of the anionic species.

溶媒和抽出剤においてTBPを利用した場合、イオン液体系の溶媒和抽出機構は以下の抽出平衡式で表される。ここで、水相中の希土類イオンは抽出剤の非共有電子対に配位し、[RE(TBP) 3+]の錯形成状態を形成する。また、電気的中性を維持するため、水相中のアニオン種及びイオン液体を構成するアニオン種が共に関与し、溶媒和形成(イオン対形成)することにより、[RE(TBP) 3+(TFSA)]の溶媒和構造で安定化する。そして、[RE(TBP) 3+(TFSA)]が水相中で形成され、錯体の疎水的性質により有機相へ分配される。ここで、イオン液体を構成するカチオン種[P2225 +]は水相側に放出されるカチオン交換抽出が同時に進行する。すなわち、溶媒和抽出機構とカチオン交換抽出機構の両方によりイオン液体系抽出機構は進行し、希土類元素を含む化合物を好適に形成することができる。
[RE3+]aq++3[TBP]org+2[TFSA]aq+[P2225][TFSA]org
→[RE(TBP) 3+(TFSA)org+[P2225 +]aq
(RE=希土類元素であるPr,Nd,Dy、aq=水相、org=有機相)
なお、上記の抽出平衡式では、水相中で酸を構成する疎水性アニオン種が[TFSA]aq、有機相中でイオン液体を構成するアニオン種が[TFSA]orgとなり同種である。その後、後述する電解析出工程において、希土類元素(RE)を抽出媒体からの直接電析により回収する。希土類元素以外の元素(例えば鉄族元素)は、中心金属イオンの電荷が希土類元素よりも小さいため、溶媒和抽出剤との間の静電相互作用もしくは[TFSA]アニオンとの間の静電相互作用が弱く、溶媒和による錯形成状態を伴いにくいので、水相で形成される化合物の構成元素とはならない。しかも上記の例では、水相溶液及び有機相溶液において、アミド溶液由来の共通したアニオン種を使用している。その結果、回収される希土類元素の品質は自ずと向上することになる。
When TBP is used in the solvation extractant, the solvation extraction mechanism of the ionic liquid system is expressed by the following extraction equilibrium equation. Here, the rare earth ions in the aqueous phase are coordinated to the unshared electron pair of the extractant and form a complex formation state of [RE (TBP) 3 3+ ]. In addition, in order to maintain electrical neutrality, both the anion species in the aqueous phase and the anion species constituting the ionic liquid are involved, and solvate formation (ion pair formation) results in [RE (TBP) 3 3+ ( TFSA) 3 ] is stabilized with a solvated structure. [RE (TBP) 3 3+ (TFSA) 3 ] is then formed in the aqueous phase and is distributed to the organic phase due to the hydrophobic nature of the complex. Here, the cation exchange [P 2225 + ] constituting the ionic liquid is simultaneously subjected to cation exchange extraction released to the aqueous phase side. That is, the ionic liquid extraction mechanism proceeds by both the solvation extraction mechanism and the cation exchange extraction mechanism, and a compound containing a rare earth element can be suitably formed.
[RE 3+ ] aq ++ 3 [TBP] org +2 [TFSA ] aq + [P 2225 ] [TFSA] org
→ [RE (TBP) 3 3+ (TFSA) 3 ] org + [P 2225 + ] aq
(RE = Rare earth element Pr, Nd, Dy, aq = aqueous phase, org = organic phase)
In the above extraction equilibrium equation, the hydrophobic anion species constituting the acid in the aqueous phase is [TFSA ] aq , and the anion species constituting the ionic liquid in the organic phase is [TFSA ] org and the same species. Thereafter, rare earth elements (RE) are recovered by direct electrodeposition from the extraction medium in an electrolytic deposition step described later. Elements other than rare earth elements (for example, iron group elements) have an electrostatic interaction with a solvating extractant or [TFSA ] anion because the charge of the central metal ion is smaller than that of the rare earth element. It is not a constituent element of a compound formed in an aqueous phase because the interaction is weak and it is difficult to be accompanied by a complex formation state due to solvation. Moreover, in the above example, a common anion species derived from the amide solution is used in the aqueous phase solution and the organic phase solution. As a result, the quality of the collected rare earth element is naturally improved.

上記の溶媒和は、水相溶液における酸を構成する疎水性アニオン種[TFSA]の濃度、有機相溶液におけるイオン液体の濃度、及び溶媒和抽出剤(この場合[TBP])の濃度が密接に関係している。そのため、溶媒和を起こすように、水相溶液における酸を構成する疎水性アニオン種と有機相溶液におけるイオン液体を構成するアニオン種とを同種としつつ、上記の3種の濃度を設定するのが極めて望ましい。 In the above solvation, the concentration of the hydrophobic anion species [TFSA ] constituting the acid in the aqueous phase solution, the concentration of the ionic liquid in the organic phase solution, and the concentration of the solvating extractant (in this case [TBP]) are closely related. Is related to. Therefore, the above three concentrations are set so that the hydrophobic anion species constituting the acid in the aqueous phase solution and the anion species constituting the ionic liquid in the organic phase solution are the same species so as to cause solvation. Highly desirable.

また、本工程である抽出分離工程においては、希土類元素の抽出の際の有機相溶液のpHの設定も重要である。以下、説明する。
後述の実施例で述べるが、希土類元素が適切に抽出されているか否か、そして鉄族元素は抽出されずに済んでいるか否かを確認すべく、抽出後有機相溶液に対し、抽出後有機相溶液のpHに応じた各元素の抽出率を調べている。その結果を示すのが図2である。
In the extraction / separation step, which is this step, it is also important to set the pH of the organic phase solution when extracting rare earth elements. This will be described below.
As will be described in Examples below, in order to confirm whether or not the rare earth element has been properly extracted and whether or not the iron group element has not been extracted, the organic phase solution after the extraction is organically extracted. The extraction rate of each element according to the pH of the phase solution is examined. The result is shown in FIG.

図2から、pH領域ごとに、希土類元素及び鉄族元素の抽出率の挙動が大きく変化していることがわかる。
詳しく言うと、pHが0.5を超え且つ5.0以下(好ましくは5.0未満)の場合、希土類元素の抽出率は少なくとも70%以上となっている。その範囲の中でも更にpHが1.0以上の場合、希土類元素の抽出率は90%以上に至っている。その一方、鉄族元素に関しては60%程度の抽出率に留めることができている。つまり、pHが上記の範囲内にあれば、抽出前有機相溶液に対して希土類元素をあますところなく効率的に抽出することが可能となる。しかも、pHが0.5を超え且つ5.0以下という広範囲のpH領域で希土類種の抽出を実施できるため、溶出工程でのアミド溶液濃度の適用範囲が広がり、溶出させる希土類組成比や溶出量に応じた溶出工程の設定が可能となる。また、比較的マイルドなpH条件で、希土類元素の回収を行うことが可能となるため、作業の安全性の向上及び耐酸性のための設備のメンテナンスが不要となり、作業性が飛躍的に向上する。
From FIG. 2, it can be seen that the behavior of the extraction rate of the rare earth element and the iron group element changes greatly for each pH region.
Specifically, when the pH exceeds 0.5 and is 5.0 or less (preferably less than 5.0), the extraction rate of rare earth elements is at least 70% or more. Within that range, when the pH is 1.0 or more, the extraction rate of rare earth elements reaches 90% or more. On the other hand, with respect to iron group elements, the extraction rate can be limited to about 60%. That is, if the pH is in the above range, it is possible to extract the rare earth element efficiently from the pre-extraction organic phase solution. Moreover, since the extraction of rare earth species can be carried out in a wide pH range where the pH exceeds 0.5 and 5.0 or less, the range of application of the amide solution concentration in the elution process is expanded, and the rare earth composition ratio and elution amount to be eluted The elution process can be set according to the conditions. In addition, since it is possible to recover rare earth elements under relatively mild pH conditions, work safety is improved and maintenance of equipment for acid resistance is not required, and workability is dramatically improved. .

その一方、pHが0.5以下の場合、鉄族元素の抽出率はほぼゼロ%となっている。ここで、強酸性領域では抽出剤のプロトン化が関与しており、抽出工程における有機相への金属装荷量が減少していることも抽出率を低下させる要因となる。そして、希土類元素の抽出率は少なくとも60%以上を維持している。つまり、pHが上記の範囲内にあれば、抽出前有機相溶液へと鉄族元素が抽出されることは、ほぼ皆無となる。そうなると、最終的に希土類元素を電解析出させたときに、極めて品位の高い希土類元素を回収することが可能となる。   On the other hand, when the pH is 0.5 or less, the extraction rate of the iron group element is almost zero%. Here, in the strongly acidic region, protonation of the extractant is involved, and the reduction of the amount of metal loaded on the organic phase in the extraction process is also a factor for lowering the extraction rate. And the extraction rate of rare earth elements maintains at least 60% or more. That is, if the pH is within the above range, the iron group element is hardly extracted into the organic phase solution before extraction. Then, when rare earth elements are finally electrolytically deposited, it becomes possible to recover rare earth elements of extremely high quality.

つまり、抽出分離工程におけるpHの条件は、上記の2通りの条件のうち、獲得したい効果に応じて1つの条件を設定すれば良い。
pHが0.5を超え且つ5.0以下の場合では、[実施の形態2]で述べる「脱鉄工程」を行うことにより、特に優れた効果を発揮する。詳しくは[実施の形態2]で述べる。
That is, the pH condition in the extraction / separation step may be set to one condition according to the effect desired to be acquired from the above two conditions.
When the pH exceeds 0.5 and is 5.0 or less, a particularly excellent effect is exhibited by performing the “iron removal step” described in [Embodiment 2]. Details will be described in [Embodiment 2].

また、抽出分離工程において、水相溶液の体積(A)と有機相溶液の体積(O)の比(A/O)を1.0とした場合、溶媒和抽出剤の濃度が1.23M以上2.15M以下となるのが好ましい。後述の<実施例3>に示すように、溶媒和抽出剤の濃度が上記の範囲内である場合、FeやBを含むことなく、希土類種を有機相溶液へと有効に抽出することが可能となる。   In the extraction / separation step, when the ratio (A / O) of the volume (A) of the aqueous phase solution to the volume (O) of the organic phase solution is 1.0, the concentration of the solvating extractant is 1.23 M or more. It is preferably 2.15M or less. As shown in <Example 3> to be described later, when the concentration of the solvating extractant is within the above range, it is possible to effectively extract rare earth species into an organic phase solution without containing Fe or B. It becomes.

更に、抽出分離工程において、溶媒和抽出剤の濃度を1.84Mとした場合、A/Oが0.5以上1.0以下となるのが好ましい。後述の<実施例4>に示すように、溶媒和抽出剤の濃度が上記の範囲内である場合、FeやBを含むことなく、希土類種を有機相溶液へと有効に抽出することが可能となる。   Furthermore, in the extraction / separation step, when the concentration of the solvating extractant is 1.84M, A / O is preferably 0.5 or more and 1.0 or less. As shown in <Example 4> to be described later, when the concentration of the solvating extractant is within the above range, it is possible to effectively extract rare earth species into an organic phase solution without containing Fe or B. It becomes.

1−G)電気化学工程
電気化学工程においては、希土類元素を回収するための電解処理を行う。本工程では、陽極溶解工程に加え、電解析出工程を行う。この電解析出工程は、希土類元素の種類ごとに条件を変化させて行う。以下、説明する。
1-G) Electrochemical process In the electrochemical process, an electrolytic treatment for recovering rare earth elements is performed. In this step, an electrolytic deposition step is performed in addition to the anodic dissolution step. This electrolytic deposition process is performed by changing conditions for each kind of rare earth element. This will be described below.

1−G−a)陽極溶解工程
陽極溶解工程においては、1−F)抽出分離工程後における抽出後有機相溶液であって比較的高い濃度の希土類元素を含有する抽出後有機相溶液を、電解浴としてそのまま使用する。なお、本工程の具体的な手法については、特許文献2の手法や公知の手法を用いても構わない。もちろん、抽出後有機相溶液に対して、追加的な溶液を加えても構わず、追加的な溶液としては、公知のイオン液体でも構わない。
1-Ga) Anodic dissolution step In the anodic dissolution step, 1-F) an extracted organic phase solution after the extraction and separation step and containing a relatively high concentration of rare earth elements is electrolyzed. Use as a bath. In addition, about the specific method of this process, you may use the method of patent document 2, and a well-known method. Of course, an additional solution may be added to the organic phase solution after extraction, and a known ionic liquid may be used as the additional solution.

簡単に上記の手法を、図3を用いて説明する。なお、図3は後述の実施例にて使用する電解試験装置1を説明するための概略図である。本実施形態においては、三電極式の電解セルを用いる。ここで、減磁処理済の廃磁石部材を陽極部2に取り付ける。そして、上記の抽出後有機相溶液を電解浴とした後、陰極部4とともに、当該陽極部2を抽出後有機相溶液(電解浴)14に浸漬させる。なお、参照電極部5も抽出後有機相溶液(電解浴)14に浸漬させておく。そして、陽極部2と陰極部4とを導通させ、陽極溶解を行い、減磁処理済の廃磁石部材を抽出後有機相溶液(電解浴)14へと溶解させる。ここで、廃磁石部材のメッキ剥離の有無に限らず、希土類磁石成分中の鉄もしくはメッキ成分が抽出後有機相溶液(電解浴)14中に拡散しないように、陽極部2を抽出後有機相溶液(電解浴)14からバイコールガラス(ガラスフィルター13)を介した状態で隔離しておく必要がある。なお、陰極部4としては、後述の実施例のように銅板を略円筒状に丸めたものを用いても構わないし、析出させる希土類金属と結晶構造が同類の金属元素からなる不活性電極を用いても構わない。
以降、詳しくは実施例にて後述し、符号については省略する。
The above method will be briefly described with reference to FIG. In addition, FIG. 3 is the schematic for demonstrating the electrolytic test apparatus 1 used in the below-mentioned Example. In the present embodiment, a three-electrode electrolytic cell is used. Here, the demagnetized waste magnet member is attached to the anode part 2. And after making said organic phase solution after extraction into an electrolytic bath, the said anode part 2 is immersed in the organic phase solution (electrolytic bath) 14 after extraction with the cathode part 4. FIG. The reference electrode part 5 is also immersed in the organic phase solution (electrolytic bath) 14 after extraction. Then, the anode part 2 and the cathode part 4 are brought into conduction, anodic dissolution is performed, and the demagnetized waste magnet member is extracted and dissolved in the organic phase solution (electrolytic bath) 14. Here, the organic phase after the extraction of the anode portion 2 is not limited to the presence or absence of plating peeling of the waste magnet member, so that the iron or the plating component in the rare earth magnet component does not diffuse into the organic phase solution (electrolytic bath) 14 after the extraction. It is necessary to isolate it from the solution (electrolytic bath) 14 through the Vycor glass (glass filter 13). In addition, as the cathode part 4, you may use what rounded the copper plate to the substantially cylindrical shape like the below-mentioned Example, and uses the inert electrode which consists of the rare earth metal to precipitate and a metal element with a crystal structure similar. It doesn't matter.
Hereinafter, details will be described later in the embodiment, and the reference numerals are omitted.

1−G−b)第一電解析出工程
電解析出工程では、低温溶融物から希土類元素を電解析出させる。そして、本工程である第一電解析出工程では、ネオジム(Nd)を析出させる。具体的な手法については、特許文献2の手法や公知の手法を用いても構わない。なお、希土類元素を電解析出させ、電極に付着した物質を取り出してみると、後述の実施例に示すように、希土類元素以外の元素(例えば炭素や酸素)が含まれている場合もある。しかしながら、希土類元素が電解析出されていることに変わりはない。しかも、本実施形態においては、希土類元素の品質を低下させる大きな要因となっていた鉄族元素及びホウ素と希土類元素とを分離することが可能となっている。
1-Gb) First Electrolytic Deposition Step In the electrolytic deposition step, rare earth elements are electrolytically deposited from the low-temperature melt. And in the 1st electrolytic deposition process which is this process, neodymium (Nd) is deposited. As a specific method, the method of Patent Document 2 or a known method may be used. In addition, when the rare earth element is electrolytically deposited and the substance attached to the electrode is taken out, an element other than the rare earth element (for example, carbon or oxygen) may be contained as shown in Examples described later. However, there is no change in that rare earth elements are electrolytically deposited. In addition, in the present embodiment, it is possible to separate the iron group element, boron, and rare earth element, which have been a major factor in reducing the quality of the rare earth element.

簡単に上記の手法を説明すると、電気的に接続された陽極部2としては、回収する希土類元素と同種の元素(すなわちNd)から構成される電極もしくは減磁処理済の廃磁石部材を用いる。陰極部4としては希土類元素よりも電気化学的に貴な元素であり、かつ析出させる希土類金属と結晶構造が同類の金属電極を用いる。また、減磁処理済の廃磁石部材を陽極部2に用いることができるので、上記陽極溶解工程を陽極部2で実施し、第一電解析出工程を陰極部4で実施することが効率的である。   The above method will be briefly described. As the electrically connected anode part 2, an electrode made of the same kind of element as the rare earth element to be recovered (that is, Nd) or a demagnetized waste magnet member is used. As the cathode portion 4, a metal electrode that is electrochemically more noble than a rare earth element and has a crystal structure similar to the rare earth metal to be deposited is used. In addition, since the demagnetized waste magnet member can be used for the anode part 2, it is efficient to carry out the anodic dissolution process at the anode part 2 and the first electrolytic deposition process at the cathode part 4. It is.

1−G−c)第二電解析出工程
本工程である第二電解析出工程では、ジスプロシウム(Dy)を析出させる。具体的な手法については、第一電解析出工程と同様であり、Dyに応じた条件で電解析出を行う。
1-Gc) Second electrolytic deposition step In the second electrolytic deposition step, which is this step, dysprosium (Dy) is deposited. About a concrete method, it is the same as that of a 1st electrolytic deposition process, and electrolytic deposition is performed on the conditions according to Dy.

以上の手法により、資源から鉄族元素及びホウ素を取り除きつつ、品質の高い(すなわち鉄族元素及びホウ素の含有量が少なく、純度が高い)希土類元素を回収する。   By the above method, a high-quality rare earth element is recovered (ie, the iron group element and boron are low in content and high purity) while removing the iron group element and boron from the resource.

<2.希土類元素の回収装置>
上記の技術思想は、希土類元素の回収装置へと反映させることも可能である。具体的に言うと、本実施形態における希土類元素の回収装置は、以下の構成を有する。
・資源から鉄族元素、ホウ素及び希土類元素を溶出させた水相溶液中の鉄族元素、ホウ素及び希土類元素のうち希土類元素を、電解析出の際に用いられる電解浴として使用可能な有機相溶液へと選択的に抽出する第一処理部(希土類元素抽出部)
・有機相溶液を電解浴として使用し、希土類元素を電解析出させる第二処理部(希土類元素電解析出処理部)
なお、上記の第一電解析出工程および第二電解析出工程については、第一電解析出処理部および第二電解析出処理部というように、別々の処理部を設けても構わないし、希土類元素の種類の数に合わせて第三、第四…等の電解析出処理部を設けても構わない。
<2. Rare earth element recovery equipment>
The above technical idea can be reflected in a rare earth element recovery apparatus. Specifically, the rare earth element recovery device in the present embodiment has the following configuration.
・ Organic phase that can be used as an electrolytic bath for the rare earth elements of iron group elements, boron and rare earth elements in an aqueous phase solution in which iron group elements, boron and rare earth elements are eluted from resources. First processing section (rare earth element extraction section) that selectively extracts into solution
・ Second treatment part (rare earth element electrolytic deposition treatment part) in which organic phase solution is used as electrolytic bath and rare earth elements are electrolytically deposited
In addition, about said 1st electrolytic deposition process and 2nd electrolytic deposition process, you may provide a separate process part like a 1st electrolytic deposition process part and a 2nd electrolytic deposition process part, Depending on the number of rare earth elements, third, fourth, etc. electrolytic deposition treatment units may be provided.

以上の構成は、<1.希土類元素の回収方法>で述べた手法と同様の効果を奏する。すなわち、第一処理部(希土類元素抽出)及び第二処理部(電解析出)という比較的簡素な構成により、回収される希土類元素の品質を向上させることが可能となる。   The above configuration is <1. The same effect as the method described in the method of collecting rare earth elements> is achieved. That is, it is possible to improve the quality of the collected rare earth element by a relatively simple configuration of the first processing section (rare earth element extraction) and the second processing section (electrolytic deposition).

<3.実施の形態による効果>
本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
<3. Advantages of the embodiment>
According to this embodiment, the following effects can be obtained.

まず、希土類元素を抽出前有機相溶液へと選択的に抽出するというシンプル且つ効率的な手法を用いて希土類元素を鉄族元素及びホウ素から分離できるため、回収される希土類元素の品質を向上させることが可能となる。しかも、実施例の項目にて後述するが、本実施形態に記載の手法ならば、希土類元素の回収量を増加させることが可能となる。更には、回収した希土類元素の純度を向上させることが可能になる。詳しく言うと、回収した希土類元素の最表面は酸化していたり炭素が不純物として付着していたりしていたとしても、最表面以外の部分(すなわち最表面からわずかに深い部分)では、比較的高い純度の希土類元素となっており、最終的に高純度の希土類元素を多量に獲得することが可能になる。   First, the rare earth elements can be separated from the iron group elements and boron using a simple and efficient method of selectively extracting the rare earth elements into the organic phase solution before extraction, thereby improving the quality of the collected rare earth elements. It becomes possible. Moreover, as will be described later in the item of the example, the amount of rare earth elements recovered can be increased by the method described in the present embodiment. Furthermore, the purity of the collected rare earth element can be improved. In detail, even if the outermost surface of the collected rare earth element is oxidized or carbon is attached as an impurity, the portion other than the outermost surface (that is, the portion slightly deeper than the outermost surface) is relatively high. It becomes a rare earth element of purity, and finally it becomes possible to acquire a large amount of a rare earth element of high purity.

そして、特許文献1のような溶融塩電解法とは異なり、高温での腐食反応を抑制できる電解装置など安全面に各段の配慮を施した装置設計が不要となる。その結果、設備費を抑制することが可能になり、かつ加えるべき(熱及び電解)エネルギーも少量で済む。   And unlike the molten salt electrolysis method like patent document 1, the apparatus design which gave consideration of each step | paragraph to the safety | security aspect, such as the electrolysis apparatus which can suppress the corrosion reaction at high temperature, becomes unnecessary. As a result, equipment costs can be reduced and less energy (heat and electrolysis) needs to be added.

また、特許文献2とは異なり、鉄族元素を別途電解析出する必要がなくなり、電解析出工程の回数の増加を抑制することが可能になる。また、比較的高い濃度の希土類元素を含有する抽出後有機相溶液を電解浴として使用することにより、水相溶液中の希土類元素の構成比率を従来の回収方法と比べて相対的に増加させることができる。それにより、希土類元素の濃縮を目的とする電気泳動処理を行う必要性がなくなる。その結果、作業工程における経済性を向上させることができる。   Further, unlike Patent Document 2, it is not necessary to separately deposit an iron group element, and an increase in the number of electrolytic deposition steps can be suppressed. In addition, by using a post-extraction organic phase solution containing a relatively high concentration of rare earth elements as an electrolytic bath, the constituent ratio of the rare earth elements in the aqueous phase solution can be relatively increased as compared with conventional recovery methods. Can do. This eliminates the need for performing an electrophoresis process for the purpose of enriching rare earth elements. As a result, economic efficiency in the work process can be improved.

そして何より、水相溶液中の希土類元素を選択的に抽出可能な有機相溶液を使用することにより、その後の電解析出工程において多大な効果を奏する。つまり、本実施形態のように「イオン液体を用いた電解析出法」の前工程に疎水性イオン液体の特性を活用した「溶媒抽出法」を適用することにより、有機相溶液の中には希土類元素を選択して抽出することが可能となる。また、鉄族元素、ホウ素、その他の電気化学的に貴な元素が有機相溶液に入り込まないようにすることも可能となる。それゆえ、その他の電気化学的に貴な元素による電解析出時の電流効率低下の要因を、電解析出工程の前段階で、克服することが可能となる。   Above all, the use of an organic phase solution capable of selectively extracting rare earth elements in the aqueous phase solution has a great effect in the subsequent electrolytic deposition step. That is, by applying the “solvent extraction method” utilizing the characteristics of the hydrophobic ionic liquid to the previous step of the “electrolytic deposition method using an ionic liquid” as in this embodiment, the organic phase solution contains It becomes possible to select and extract rare earth elements. It is also possible to prevent iron group elements, boron and other electrochemically noble elements from entering the organic phase solution. Therefore, it is possible to overcome the factor of the decrease in current efficiency at the time of electrolytic deposition due to other electrochemically noble elements in the previous stage of the electrolytic deposition process.

更に、本実施形態における抽出前有機相溶液は、電解析出の際に用いられる電解浴として使用可能である。しかも、希土類元素を抽出前有機相溶液へと選択抽出しているため、希土類元素の濃度が既に比較的高い状態となっている。つまり、希土類元素を抽出した後の抽出後有機相溶液を用いて、そのまま電解析出工程を実施できる。その結果、希土類金属塩の合成工程やイオン液体中への塩の溶出工程及び脱水工程を省くことが可能となり、作業工程を相当簡素化することが可能となる。   Furthermore, the pre-extraction organic phase solution in the present embodiment can be used as an electrolytic bath used for electrolytic deposition. In addition, since the rare earth element is selectively extracted into the organic phase solution before extraction, the concentration of the rare earth element is already relatively high. That is, using the organic phase solution after extraction after extracting the rare earth element, the electrolytic deposition step can be performed as it is. As a result, the step of synthesizing the rare earth metal salt, the step of eluting the salt into the ionic liquid, and the dehydration step can be omitted, and the work process can be considerably simplified.

更には、本実施形態の希土類元素の回収工程を、複数サイクル行っている場合、電解析出工程を行って希土類元素の大部分を電解析出させた後の抽出後有機相溶液を、その後のサイクルにおける電解析出工程の電解浴に加えることが可能になる。つまり、抽出後有機相溶液を再利用することが可能となる。   Further, in the case where the rare earth element recovery process of the present embodiment is performed in a plurality of cycles, the organic phase solution after the extraction after the electrolytic deposition process is performed to deposit most of the rare earth element, It becomes possible to add to the electrolytic bath of the electrolytic deposition process in the cycle. That is, it becomes possible to reuse the organic phase solution after extraction.

しかも、先にも述べたように抽出後有機相溶液には比較的高い濃度の希土類元素が含有されていることから、最終的に電解析出工程によって得られる希土類元素の品質を向上させることも可能となる。   In addition, as described above, since the organic phase solution after extraction contains a relatively high concentration of rare earth elements, the quality of the rare earth elements finally obtained by the electrolytic deposition process can be improved. It becomes possible.

また、本実施形態のように「イオン液体を用いた電解析出法」に準拠した上で、工程の前段階に疎水性イオン液体の特性を活用した「溶媒抽出法」を適用した後、「電解析出法」へと連携させることにより、溶媒抽出工程が脱鉄処理を兼ねるため、鉄族元素を別途電解析出する必要がなくなり、電解析出工程に要するエネルギー投与量を最小限に抑制することが可能になる。その結果、作業工程における経済性を向上させることができる。   In addition, after applying the “solvent extraction method” utilizing the characteristics of the hydrophobic ionic liquid in the previous stage of the process after conforming to the “electrolytic deposition method using an ionic liquid” as in the present embodiment, By linking to the `` electrolytic deposition method '', the solvent extraction process also serves as a deironing process, eliminating the need to separately deposit iron group elements and minimizing the energy dose required for the electrolytic deposition process It becomes possible to do. As a result, economic efficiency in the work process can be improved.

以上の通り、作業工程を簡素化しつつも、回収される希土類元素の品質を向上させることが可能となる。   As described above, the quality of the collected rare earth element can be improved while simplifying the work process.

<4.変形例等>
本発明の技術的範囲は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。
<4. Modified example>
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications and improvements as long as the specific effects obtained by the constituent elements of the invention and combinations thereof can be derived.

(希土類元素の種類)
上記の実施形態においては、希土類元素における元素の種類に制限は無いが、実用性や作業の容易性を考慮するならば、ランタン元素(La)、セリウム元素(Ce)、プラセオジム元素(Pr)、ネオジム元素(Nd)、サマリウム元素(Sm)、ユウロピウム元素(Eu)、ガドリニウム元素(Gd)、テルビウム元素(Tb)及びジスプロシウム元素(Dy)から選択される一つまたは二つ以上の元素であることが好ましい。
(Rare earth element types)
In the above embodiment, the type of element in the rare earth element is not limited. However, in consideration of practicality and ease of work, lanthanum element (La), cerium element (Ce), praseodymium element (Pr), One or more elements selected from neodymium element (Nd), samarium element (Sm), europium element (Eu), gadolinium element (Gd), terbium element (Tb) and dysprosium element (Dy) Is preferred.

(溶出工程の省略)
上記の実施形態においては溶出工程を行った。その一方、上記の水相溶液に資源を溶出させておいたものを別途用意しておくのならば、溶出工程を省略しても構わない。以下、溶出工程を省略した場合の、イオン液体を利用した希土類元素の回収方法を記載する。
『希土類元素を電解析出させることにより、鉄族元素、ホウ素及び希土類元素を含有する資源から希土類元素を回収する、イオン液体を利用した希土類元素の回収方法において、
前記資源から鉄族元素、ホウ素及び希土類元素を溶出させておいた水相溶液中の鉄族元素、ホウ素及び希土類元素のうち希土類元素を、電解析出の際に用いられる電解浴として使用可能な有機相溶液へと選択的に抽出する抽出分離工程と、
前記抽出分離工程後、前記有機相溶液を電解浴として使用し、前記有機相溶液から希土類元素を電解析出させる電解析出工程と、
を有することを特徴とする、イオン液体を利用した希土類元素の回収方法。
但し、前記水相溶液は、イオン液体を構成可能な疎水性アニオン種を含有する酸溶液であり、前記有機相溶液は、イオン液体及び溶媒和抽出剤を含有する。』
(Omission of elution process)
In the above embodiment, the elution step was performed. On the other hand, if a solution prepared by eluting resources in the aqueous phase solution is prepared separately, the elution step may be omitted. Hereinafter, a method for collecting a rare earth element using an ionic liquid when the elution step is omitted will be described.
In the method of recovering rare earth elements using ionic liquid, recovering rare earth elements from resources containing iron group elements, boron and rare earth elements by electrolytic deposition of rare earth elements,
Among the iron group elements, boron and rare earth elements in the aqueous phase solution from which the iron group elements, boron and rare earth elements have been eluted from the resources, the rare earth elements can be used as an electrolytic bath used for electrolytic deposition. An extraction separation step for selective extraction into an organic phase solution;
After the extraction and separation step, using the organic phase solution as an electrolytic bath, an electrolytic deposition step of electrolytically depositing a rare earth element from the organic phase solution;
A method for recovering a rare earth element using an ionic liquid, comprising:
However, the aqueous phase solution is an acid solution containing a hydrophobic anion species capable of constituting an ionic liquid, and the organic phase solution contains an ionic liquid and a solvating extractant. ]

なお、本明細書における「選択抽出」とは、例えば水相溶液内の各元素の中で所定の元素を第一に抽出することを指すものである。ただ、選択抽出するといっても、不可避的に他の元素を抽出してしまうことも想定されるが、だからといって当該他の元素を選択抽出しているわけではないし、当該他の元素も不可避的に抽出したとしても、所定の元素が主に抽出されることに変わりはない。   Note that “selective extraction” in the present specification refers to, for example, first extracting a predetermined element from each element in the aqueous phase solution. However, even if it is selective extraction, it is assumed that other elements are inevitably extracted, but that does not mean that the other elements are selectively extracted. Even if it extracts, it does not change that a predetermined element is mainly extracted.

[実施の形態2]
上記の実施形態である[実施の形態1]では、鉄族元素を除去するのではなく、電解浴として使用可能な抽出前有機相溶液へと希土類元素を抽出する手法を用いている。その一方、本発明は、「希土類元素の抽出」と「鉄族元素の除去」の組み合わせを除外するものではない。むしろ、両者を組み合わせることにより、本発明の効果を著しく増大させることが可能となる。具体的に言うと、本実施形態においては、希土類元素の回収方法に、以下の工程を盛り込む。
・溶出工程中から抽出分離工程前までの間に、水相溶液中において鉄族元素を含む化合物を生成することにより、当該化合物を水相溶液から分離する脱鉄工程
[Embodiment 2]
[Embodiment 1] which is the above embodiment uses a technique of extracting rare earth elements into an organic phase solution before extraction that can be used as an electrolytic bath, instead of removing iron group elements. On the other hand, the present invention does not exclude the combination of “extraction of rare earth elements” and “removal of iron group elements”. Rather, the effect of the present invention can be remarkably increased by combining both. Specifically, in the present embodiment, the following steps are included in the rare earth element recovery method.
・ Deironation step of separating the compound from the aqueous phase solution by generating a compound containing an iron group element in the aqueous phase solution between the elution step and before the extraction and separation step.

以下、脱鉄工程について焦点を当てて説明する。以下、本実施形態について、図4を参照しつつ、次の順序で説明を行う。図4は、本実施形態における希土類元素の回収方法を示すフローチャートである。
以下の例においては、鉄族化合物が[Fe(OH)3−x例えば水酸化鉄(III)を経由して、オキシ水酸化鉄であるゲーサイト(FeOOH)を形成する場合について述べる。なお、<1.希土類元素の回収方法>を記載し直すと、以下のようになる。なお、*が付されている工程が、新たに追加した工程である。
1.希土類元素の回収方法
1−A)解体・分別工程
1−B)熱減磁工程
1−C)メッキ剥離工程
1−D)酸化焙焼工程
1−E)溶出工程
*1−F)脱鉄工程
*1−F−a)酸化処理工程
*1−F−b)沈殿滴定工程
1−G)抽出分離工程
1−H)電気化学工程
1−H−a)陽極溶解工程
1−H−b)第一電解析出工程
1−H−c)第二電解析出工程
以降の説明においては、上記の記載(例えば、1−F)脱鉄工程)を基に説明する。なお、以下に記載の無い事項については、[実施の形態1]と同様とする、又は、公知の技術を用いても構わない。
Hereinafter, the iron removal process will be described with a focus. Hereinafter, the present embodiment will be described in the following order with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing a rare earth element recovery method in the present embodiment.
In the following example, the case where an iron group compound forms goethite (FeOOH) which is iron oxyhydroxide via [Fe (OH) x ] 3-x, for example, iron (III) hydroxide will be described. In addition, <1. The description of the method for recovering rare earth elements is as follows. The process marked with * is a newly added process.
1. Rare earth element recovery method 1-A) Disassembly / sorting process 1-B) Thermal demagnetization process 1-C) Plating stripping process 1-D) Oxidation roasting process 1-E) Elution process * 1-F) Deironing process * 1-Fa) Oxidation process * 1-Fb) Precipitation titration process 1-G) Extraction separation process 1-H) Electrochemical process 1-Ha) Anode dissolution process 1-Hb) No. One Electrolytic Deposition Step 1-Hc) Second Electrolytic Deposition Step In the following description, the description will be made based on the above description (for example, 1-F) iron removal step). Note that matters not described below are the same as those in [Embodiment 1], or known techniques may be used.

なお、上記の溶出工程の「溶出」とは、少なくとも、希土類元素を水相溶液によりイオン化させつつ、鉄族元素が化合物(ゲーサイトであるFeOOH等)へと変化可能になるように、鉄族元素を水相溶液によりイオン化させることを指す。   The “elution” in the above elution step means that the iron group element can be changed into a compound (such as FeOOH which is goethite) while at least the rare earth element is ionized by the aqueous phase solution. It refers to ionizing an element with an aqueous phase solution.

1−F)脱鉄工程
本実施形態においては、鉄族元素、ホウ素及び希土類元素が溶出している水相溶液に対し、水相溶液における酸成分より酸化力が高い強酸(例えば濃硝酸)を用いて、鉄族イオン種を2価から3価に酸化させるのに必要な量を添加する。それにより、希土類水酸化物の沈殿を伴うことなく、鉄族元素のみを水酸化物として沈殿させる処理を行う。なお、鉄族イオン種を2価から3価に酸化させるのに必要な強酸の量は、化学量論量より2ml程度増加させて添加するか、もしくは鉄族イオン種の含有量より1.2倍以上の量を添加すると効率良く酸化処理が進行する。
1-F) Deironing step In this embodiment, a strong acid (for example, concentrated nitric acid) having higher oxidizing power than the acid component in the aqueous phase solution is used for the aqueous phase solution from which the iron group element, boron and rare earth element are eluted. Used to add the amount necessary to oxidize the iron group ionic species from divalent to trivalent. Thereby, the process which precipitates only an iron group element as a hydroxide is performed, without precipitation of rare earth hydroxide. Note that the amount of strong acid required to oxidize the iron group ion species from divalent to trivalent is increased by about 2 ml from the stoichiometric amount, or 1.2% from the content of iron group ion species. When the amount more than double is added, the oxidation treatment proceeds efficiently.

更に、本工程においては、アルカリ金属水酸化物の水溶液、アルカリ土類金属水酸化物の水溶液、アンモニア水溶液、希土類水酸化物の水溶液及びそれらの混合液の少なくともいずれかを用いて鉄族元素を水酸化物とするのが好ましい。これらの水溶液を滴定剤(沈殿形成剤)として用いても構わない。これらの水溶液ならば、ゲーサイトを比較的容易に沈殿させることが可能であり、pHの調節が容易である。しかも、金属を含有する水酸化物水溶液として水酸化ナトリウムを使用した場合でも水酸化カリウムを使用した場合でも、有機相溶液がナトリウムやカリウムを抽出し難い物質を有機相溶液として設定することにより、極めて品位の高い希土類元素を電解析出することが可能となる。   Further, in this step, an iron group element is formed using at least one of an alkali metal hydroxide aqueous solution, an alkaline earth metal hydroxide aqueous solution, an ammonia aqueous solution, a rare earth hydroxide aqueous solution, and a mixture thereof. A hydroxide is preferred. These aqueous solutions may be used as a titrant (precipitation forming agent). With these aqueous solutions, goethite can be precipitated relatively easily, and the pH can be easily adjusted. Moreover, even when sodium hydroxide is used as the aqueous hydroxide solution containing metal or when potassium hydroxide is used, the organic phase solution sets a substance that is difficult to extract sodium or potassium as the organic phase solution, It is possible to electrolytically deposit extremely high-quality rare earth elements.

また、アルカリ金属水酸化物同士の混合物やアルカリ金属水酸化物と希土類水酸化物の混合物もしくはアンモニウムと希土類水酸化物の混合物を鉄族元素の沈殿形成のための沈殿形成剤として用いても構わない。   Further, a mixture of alkali metal hydroxides, a mixture of alkali metal hydroxide and rare earth hydroxide, or a mixture of ammonium and rare earth hydroxide may be used as a precipitation forming agent for the precipitation of iron group elements. Absent.

なお、本実施形態においても[実施の形態1]においても、鉄族元素には特に制限はない。本実施形態においては鉄族元素がFeの場合について述べるけれども、Fe以外の鉄族元素を含んでいてももちろん構わない。つまり、本実施形態においては、鉄族元素として少なくともFeが含まれる場合について説明している。また、鉄族元素はFe、Co、Niの3種を指しているが、廃希土類磁石のメッキ成分であるNiの剥離処理が不十分な磁石部材を水相溶液に溶出させた場合、すなわち、Fe、Niの両イオン種が水相溶液中に含有している場合、酸化剤の投与により、速やかにFeイオンのみが3価に酸化される。また、上記沈殿形成剤を使用した上でpH調整を適切に行うことで、3価の水酸化鉄のみを選択的に沈殿分離できる。なお、ここで残留するNiイオンについては、水相溶液中で定電位電解を行うことで比較的容易に除去することが可能となる。あるいは、有機相溶液がNiを抽出しないような物質を有機相溶液として設定することにより、極めて品位の高い希土類元素を電解析出することが可能となる。   In this embodiment and [Embodiment 1], the iron group element is not particularly limited. In the present embodiment, the case where the iron group element is Fe will be described, but it goes without saying that an iron group element other than Fe may be included. That is, in this embodiment, the case where at least Fe is contained as an iron group element is described. In addition, the iron group element indicates three types of Fe, Co, and Ni, but when a magnetic member that is insufficiently stripped of Ni that is a plating component of the waste rare earth magnet is eluted into the aqueous phase solution, When both ionic species of Fe and Ni are contained in the aqueous phase solution, only the Fe ions are rapidly oxidized to trivalent by administration of the oxidizing agent. In addition, only trivalent iron hydroxide can be selectively precipitated and separated by appropriately adjusting the pH after using the above-described precipitation forming agent. The remaining Ni ions can be removed relatively easily by performing constant potential electrolysis in an aqueous solution. Alternatively, by setting a substance that does not extract Ni from the organic phase solution as the organic phase solution, it becomes possible to electrolytically deposit rare earth elements of extremely high quality.

1−F−a)酸化処理工程
鉄族元素をFeとする場合、水相溶液中に酸化剤を添加しておく必要がある。すなわち、酸化剤投与工程を別途行うことが必要である。また、水相溶液へのFeの溶出処理において、資源中のFeは2価の金属イオンとして溶出する。その一方、2価のFeイオンが水酸化物となって沈殿を形成するpH領域は、希土類元素が水酸化物となって沈殿形成するpH領域と重複する範囲が大きい。これは、2価のFeの水酸化物が希土類元素の水酸化物と共沈する傾向があることを意味する。これを避けるために、Feイオンを2価から3価に酸化させておく必要がある。
1-Fa) Oxidation treatment step When the iron group element is Fe, it is necessary to add an oxidizing agent to the aqueous phase solution. That is, it is necessary to perform an oxidizing agent administration step separately. Further, in the elution treatment of Fe into the aqueous phase solution, Fe in the resource is eluted as a divalent metal ion. On the other hand, the pH region in which divalent Fe ions form a hydroxide to form a precipitate has a large range overlapping the pH region in which a rare earth element forms a hydroxide to form a precipitate. This means that the divalent Fe hydroxide tends to coprecipitate with the rare earth hydroxide. In order to avoid this, it is necessary to oxidize Fe ions from divalent to trivalent.

なお、酸化剤としては、上記の水相溶液を構成する酸より酸化力の強い鉱酸が望ましい。この鉱酸としては、例えば濃硝酸が挙げられる。濃硝酸を用いた場合は以下の反応により、3価のFeイオンに転換される。
Fe2++2HNO→Fe3++NO +NO+H
なお、上記の反応は比較的緩やかに進行し、反応温度を70〜90℃、反応時間を7h以上と設定することが望ましい。その他、オゾンや塩素によるバブリングにより、Feイオンを2価から3価へと酸化させても構わないし、その他の公知の酸化方法を用いても構わない。また、酸化剤の投与量としては、Feイオンの含有量より1.2倍以上とするのが好ましい。また、場合によっては、加熱を行っても構わない。これにより、水相溶液中のFeの全量を3価のイオンへと酸化させることが確実となる。
In addition, as an oxidizing agent, the mineral acid whose oxidizing power is stronger than the acid which comprises said aqueous phase solution is desirable. An example of this mineral acid is concentrated nitric acid. When concentrated nitric acid is used, it is converted to trivalent Fe ions by the following reaction.
Fe 2+ + 2HNO 3 → Fe 3+ + NO 3 + NO 2 + H 2 O
The above reaction proceeds relatively slowly, and it is desirable to set the reaction temperature to 70 to 90 ° C. and the reaction time to 7 hours or longer. In addition, Fe ions may be oxidized from divalent to trivalent by bubbling with ozone or chlorine, or other known oxidation methods may be used. Further, the dose of the oxidizing agent is preferably 1.2 times or more than the Fe ion content. In some cases, heating may be performed. This ensures that the total amount of Fe in the aqueous phase solution is oxidized to trivalent ions.

1−F−b)沈殿滴定工程
本実施形態の場合、例えば沈殿形成剤としてNaOH水溶液を使用する。沈殿滴定工程においては、鉄族元素をFeとする場合、酸化剤の投与後、アルカリ金属水酸化物の水溶液を沈殿形成剤とすることにより、ゲーサイトを沈殿させ且つ分離する。なお、沈殿形成の終点pHは、イオン液体中のFeが、NaOH水溶液の投入によりゲーサイトへと変化するpHなら任意のもので構わない。ただ、pHが酸性側に近い場合はFeが溶液中に残りやすく、pHが中性側に近い場合は希土類の共沈が生じやすい傾向がある。これを踏まえると、沈殿形成剤がアルカリ金属の場合で特にNaOHの場合、好ましい沈殿形成の終点pHは3.8以上4.7以下である。
1-Fb) Precipitation titration step In the case of this embodiment, for example, an aqueous NaOH solution is used as a precipitation forming agent. In the precipitation titration step, when the iron group element is Fe, goethite is precipitated and separated by using an aqueous solution of an alkali metal hydroxide as a precipitation-forming agent after administration of the oxidizing agent. The precipitation end point pH may be any pH as long as Fe in the ionic liquid changes to goethite when NaOH aqueous solution is added. However, when the pH is close to the acidic side, Fe tends to remain in the solution, and when the pH is close to the neutral side, rare earth coprecipitation tends to occur. In view of this, when the precipitation forming agent is an alkali metal, and particularly NaOH, the preferable pH for the precipitation formation is 3.8 or more and 4.7 or less.

ところで、[実施の形態1]で述べたように、沈殿滴定工程後に行われる抽出分離工程においてはpH条件によって、希土類元素及び鉄の抽出率が大きく変化する。そして、本実施形態においては、先に述べたpH条件のうち「pHが0.5を超え且つ5.0以下」を採用すると、本実施形態がもたらす効果を倍増させることが可能となる。   By the way, as described in [Embodiment 1], in the extraction / separation step performed after the precipitation titration step, the extraction rates of rare earth elements and iron vary greatly depending on pH conditions. And in this embodiment, when “pH exceeds 0.5 and 5.0 or less” among the pH conditions described above, it is possible to double the effects brought about by this embodiment.

繰り返しになるが、沈殿滴定工程において、好ましい沈殿形成の終点pHは3.8以上4.7以下であり、「pHが0.5を超え且つ5.0以下」というpH範囲と一部重複する。具体的に言うと、pHが3.8以上4.7以下で重複する。これは、沈殿滴定工程により鉄を十分に除去した後の水相溶液のpHを特段変化させる必要なく、抽出分離工程へと移せることを意味する。これにより、作業を大幅に簡素化することが可能となる。しかも、先に述べたように、「pHが0.5を超え且つ5.0以下」というpH範囲の場合、希土類元素の抽出率は少なくとも70%以上となっている。その範囲の中でも更にpHが1.0以上の場合、希土類元素の抽出率は90%以上に至っている。しかも、本実施形態においては、「脱鉄工程」を行うことにより、そもそも水相溶液中の鉄を予め除去しておく。そのため、希土類元素の抽出率を極めて高くした上で、抽出前有機相溶液へと鉄が抽出されないようにすることが可能となる。こうすることにより、上記に示したマイルドなpHに起因する効果を享受しつつも、希土類元素の回収量を向上させることが可能となる。しかも、上記の構成に加え、水相溶液における酸を構成する疎水性アニオン種と、有機相溶液におけるイオン液体を構成するアニオン種とを同種として溶媒和を起こすと、作業性を著しく向上させつつも、極めて純度の高い希土類元素を回収することが可能となる
Again, in the precipitation titration step, the preferred end point of precipitation is 3.8 or more and 4.7 or less, partially overlapping with the pH range of “pH> 0.5 and 5.0”. . More specifically, it overlaps when the pH is between 3.8 and 4.7. This means that the aqueous phase solution after sufficiently removing iron by the precipitation titration step can be transferred to the extraction / separation step without having to change the pH of the aqueous phase solution. As a result, the work can be greatly simplified. Moreover, as described above, in the pH range of “pH exceeds 0.5 and 5.0 or less”, the extraction rate of rare earth elements is at least 70% or more. Within that range, when the pH is 1.0 or more, the extraction rate of rare earth elements reaches 90% or more. Moreover, in the present embodiment, the iron in the aqueous phase solution is removed in advance by performing the “deironation step”. For this reason, it is possible to prevent extraction of iron into the organic phase solution before extraction with an extremely high extraction rate of rare earth elements. By doing so, it is possible to improve the amount of rare earth element recovered while enjoying the effect due to the mild pH described above. Moreover, in addition to the above-described configuration, when the solvation is caused by the same type of the hydrophobic anion species constituting the acid in the aqueous phase solution and the anion species constituting the ionic liquid in the organic phase solution, the workability is remarkably improved. However, it is possible to recover rare earth elements with extremely high purity.

なお、脱鉄処理後に重複していないpH領域(1.0以上3.8未満)で希土類種を効率的に抽出させる場合、脱鉄処理後の水相溶液をNa置換型のイオン交換樹脂に浸漬させる処理が必要となる。この場合、Naイオンとプロトンの置換により、水相溶液中のNaイオンを幾分減少させた状態で、水相溶液のpHを沈殿形成時のpHよりも酸性側に移すことができる。このようにして、Naイオンとプロトンの置換量からpHを制御することにより、重複していないpH領域(1.0以上3.8未満)において、抽出率90%程度を維持した状態で希土類種を有機相溶液に効率良く分配できる。   In the case where the rare earth species is efficiently extracted in a pH region (1.0 to less than 3.8) that does not overlap after the iron removal treatment, the aqueous phase solution after the iron removal treatment is changed to an Na-substituted ion exchange resin. A treatment for soaking is required. In this case, by replacing Na ions and protons, the pH of the aqueous phase solution can be shifted to the acidic side with respect to the pH at the time of precipitation formation while Na ions in the aqueous phase solution are somewhat reduced. In this way, by controlling the pH from the substitution amount of Na ions and protons, the rare earth species is maintained in a state where the extraction rate is maintained at about 90% in a non-overlapping pH region (1.0 to less than 3.8). Can be efficiently distributed to the organic phase solution.

以下、本実施形態における、好適な例及び変形例について述べる。
本実施形態においては、1−F)脱鉄工程を、1−E)溶出工程後且つ1−G)抽出分離工程前に行った。その一方、溶出工程中に、脱鉄工程を行っても構わない。以下、説明する。
Hereinafter, preferred examples and modifications of the present embodiment will be described.
In this embodiment, 1-F) the deironing step was performed after 1-E) the elution step and before 1-G) the extraction separation step. On the other hand, an iron removal step may be performed during the elution step. This will be described below.

[実施の形態1]でも説明したが、資源を鉱酸に溶出させた後、イオン液体を構成可能な疎水性アニオン種を溶出後の溶液に加える場合も、本発明に含まれる。この場合、脱鉄工程は、「資源を鉱酸に溶出させた後」であって「イオン液体を構成可能な疎水性アニオン種を加える前」に行っても構わない。   As described in [Embodiment 1], a case where a hydrophobic anion species capable of forming an ionic liquid is added to the solution after the elution after the resource is eluted in the mineral acid is also included in the present invention. In this case, the iron removal step may be performed “after the resource is eluted with the mineral acid” and “before the hydrophobic anion species capable of forming the ionic liquid is added”.

先にも述べたように、本明細書における「溶出工程」は、水相溶液に資源を溶出させるだけではなく、イオン液体を構成可能な疎水性アニオン種が当該水相溶液に存在する状態になり、完遂される。つまり、上記の場合、溶出工程は未だ完遂されていないうちに、脱鉄工程が行われる。その結果、上記の例は、「溶出工程中に、脱鉄工程を行う」ということになる。なお、別の言い方をすれば、少なくとも抽出分離工程にかける水相溶液はイオン液体を構成可能な疎水性アニオン種を含有する状態とする。   As described above, the “elution step” in this specification not only elutes the resources in the aqueous phase solution, but also in a state where the hydrophobic anion species capable of forming the ionic liquid is present in the aqueous phase solution. Will be completed. That is, in the above case, the iron removal step is performed before the elution step has not yet been completed. As a result, in the above example, “the iron removal process is performed during the elution process”. In other words, at least the aqueous phase solution subjected to the extraction / separation step is in a state containing a hydrophobic anion species capable of forming an ionic liquid.

また、溶出工程における水相溶液は、80〜90℃の範囲の温度条件とするのが好ましい。その理由としては水相溶液の蒸発を伴うことなく、溶出反応速度を高め、なおかつ酸化鉄の溶出度を低く抑えるためである。   Moreover, it is preferable to make the aqueous phase solution in an elution process into the temperature conditions of the range of 80-90 degreeC. The reason is that the elution reaction rate is increased and the elution degree of iron oxide is kept low without accompanying evaporation of the aqueous phase solution.

なお、水相溶液における金属濃度として、沈殿滴定工程による脱鉄処理を行う場合は、0.5M〜1.0Mとするのが好ましい。その理由としては磁石部材中の希土類成分の溶出量が高く、かつ後続の沈殿滴定工程において、終点までに沈殿形成剤の滴下量が多量にならないようにするためである。つまりは、水相溶液の金属濃度が高過ぎる場合、沈殿形成剤の滴下量が増加し、希土類成分の含有率が減少することを避けることにある。一方、水相溶液における金属濃度として、沈殿滴定工程ではなく抽出分離工程による脱鉄処理を行う場合は、1.5M〜2.0Mとするのが好ましい。その理由としては、pH0.5以下の領域で抽出分離することにより、有機相溶液側にFeイオンを分配させることなく、希土類イオン種を分配できるためである。   In addition, when performing the iron removal process by a precipitation titration process as a metal concentration in an aqueous phase solution, it is preferable to set it as 0.5M-1.0M. The reason is that the amount of the rare earth component eluted in the magnet member is high, and in the subsequent precipitation titration step, the amount of precipitation forming agent added is not increased by the end point. In other words, when the metal concentration of the aqueous phase solution is too high, the amount of precipitation of the precipitation-forming agent increases and the content of the rare earth component is prevented from decreasing. On the other hand, the metal concentration in the aqueous phase solution is preferably 1.5M to 2.0M in the case of performing the iron removal treatment not by the precipitation titration step but by the extraction separation step. The reason for this is that rare earth ion species can be distributed without distributing Fe ions to the organic phase solution side by extraction and separation in the region of pH 0.5 or less.

また、反応時間は9h〜12hとするのが好ましい。その理由としては酸化焙焼処理後の磁石部材は難溶性の希土類酸化物であり、溶出工程に9h以上の時間を要するため、且つ、12時間を超えるような長時間の反応を行う場合、鉄族酸化物の溶出量が増加してしまい、それを抑えるためである。なお、酸化焙焼済の磁粉が30μm以下に微粉化されており、酸化磁粉微粉末(g)と水相溶液(L)の重量比率が10.0である場合は、反応時間は7hにするのが好ましい。   The reaction time is preferably 9h to 12h. The reason is that the magnet member after the oxidative roasting treatment is a hardly soluble rare earth oxide, and the elution process requires a time of 9 hours or more, and when a long time reaction exceeding 12 hours is performed, This is because the elution amount of the group oxide increases and is suppressed. When the oxidized and roasted magnetic powder is micronized to 30 μm or less and the weight ratio of the oxidized magnetic powder fine powder (g) to the aqueous phase solution (L) is 10.0, the reaction time is 7 h. Is preferred.

なお、本実施形態では鉄族元素のうち鉄(Fe3+)を水酸化物へと変化させた例について述べている。その一方、結局のところ、水相溶液中の鉄族元素を含む化合物を生成し、当該化合物を水相溶液から分離することができれば、水酸化物へと変化させなくとも構わない。具体例を挙げるとすれば、鉄族元素を酸化物としたり、スルホン化物もしくは鉄族錯塩類としたりして、鉄族元素を含む化合物を生成し、当該化合物を分離しても構わない。 In the present embodiment, an example in which iron (Fe 3+ ) among iron group elements is changed to hydroxide is described. On the other hand, as long as a compound containing an iron group element in the aqueous phase solution is produced and the compound can be separated from the aqueous phase solution, it does not have to be changed to a hydroxide. As a specific example, an iron group element may be converted into an oxide, a sulfonated product or an iron group complex salt to generate a compound containing the iron group element, and the compound may be separated.

また、固体の当該化合物が沈殿しなくとも構わず、液中に浮遊している状態であっても構わない。その場合、ろ過や遠心分離等の公知の技術により、鉄族元素を含む化合物と希土類元素が含まれる水相溶液とを固液分離することが可能となる。つまり、上記の「脱鉄工程」は具体例の一つであり、水相溶液中の鉄族元素を含む化合物を生成することにより、当該化合物を分離する「脱鉄工程」に含まれる。
なお、生成されることになる当該化合物が液体であっても、相分離等を利用して当該化合物を水相溶液から分離可能ではある。ただ、水相溶液からの分離の容易性を考慮すると、当該化合物は固体であるのが好ましい。つまり、当該化合物を水相溶液から固液分離するのが好ましい。
In addition, the solid compound may not be precipitated, or may be in a floating state in the liquid. In that case, it becomes possible to solid-liquid separate the compound containing the iron group element and the aqueous phase solution containing the rare earth element by a known technique such as filtration or centrifugation. That is, the above-mentioned “deironation step” is one specific example, and is included in the “deironation step” in which a compound containing an iron group element in the aqueous phase solution is generated to separate the compound.
Even if the compound to be produced is a liquid, the compound can be separated from the aqueous phase solution using phase separation or the like. However, considering the ease of separation from the aqueous phase solution, the compound is preferably a solid. That is, it is preferable to solid-liquid separate the compound from the aqueous phase solution.

なお、特許文献2に記載のような「鉄族元素を電解析出にて分離する技術」と本明細書に記載の記述が相違することを明確にすべく、脱鉄工程においては「水相溶液中の鉄イオン(III)から水酸化物を生成」という表現を用いている。その一方で、後述する電解析出工程においては「希土類元素の電解析出」という表現を用いている。つまり、脱鉄工程においては鉄族元素のイオンとそれ以外のイオンとの結合という、酸化還元を伴わない化学反応が生じている。その一方、電解析出工程においては希土類元素のイオンが0価となる酸化還元を伴う金属析出が生じている。   In addition, in order to clarify that the description described in this specification is different from the “technology for separating iron group elements by electrolytic deposition” as described in Patent Document 2, in the iron removal process, The expression “produces hydroxide from iron ions (III) in solution” is used. On the other hand, the expression “rare earth element electrolytic deposition” is used in the electrolytic deposition process described later. That is, in the deironation process, a chemical reaction that does not involve redox occurs, ie, a bond between iron group element ions and other ions. On the other hand, in the electrolytic deposition process, metal deposition accompanied by oxidation / reduction in which ions of rare earth elements become zero-valent occurs.

なお、[実施の形態1]にも言えることだが、本実施形態において鉄族元素には特に制限はない。本実施形態においては鉄族元素がFeの場合について述べるけれども、Fe以外の鉄族元素(Co,Ni)を含んでいてももちろん構わない。例えば、Feの代わりに、他の鉄族元素(Co,Ni)に対し、上記の脱鉄工程に対応する工程を行っても構わない。
そのため「脱鉄工程」を更に大きな概念としてとらえると「鉄族化合物分離工程」と称することができる。
As can be said for [Embodiment 1], the iron group element is not particularly limited in this embodiment. In the present embodiment, the case where the iron group element is Fe will be described, but it goes without saying that iron group elements (Co, Ni) other than Fe may be included. For example, you may perform the process corresponding to said iron removal process with respect to another iron group element (Co, Ni) instead of Fe.
Therefore, when the “deironation step” is regarded as a larger concept, it can be referred to as an “iron group compound separation step”.

また、希土類元素の回収装置としては、以下の構成を加えても構わない。
・資源から鉄及び希土類元素を溶出させた水相溶液からゲーサイトを生成することにより、当該ゲーサイトを水相溶液から分離するゲーサイト分離部
In addition, the following configuration may be added as a rare earth element recovery device.
-A goethite separation unit for separating goethite from an aqueous phase solution by generating goethite from an aqueous phase solution in which iron and rare earth elements are eluted from resources.

本実施形態によれば、[実施の形態1]の効果に加え、以下の効果を奏する。   According to this embodiment, in addition to the effects of [Embodiment 1], the following effects are obtained.

まず、沈殿分離というシンプル且つ効率的な手法により鉄を取り除くことができるため、回収される希土類元素の品質を向上させることが可能となる。しかも、実施例の項目にて後述するが、本実施形態に記載の手法ならば、希土類元素の回収量を増加させることが可能となる。更には、回収した希土類元素の純度を向上させることが可能になる。詳しく言うと、回収した希土類元素の電析物最表面が酸化された場合や炭素が不純物として混入した場合でも、最表面以外の部分(すなわち最表面からわずかに深い部分)では、比較的高い純度の希土類元素となっており、最終的に高純度の希土類元素を多量に獲得することが可能になる。   First, since iron can be removed by a simple and efficient method of precipitation separation, it is possible to improve the quality of recovered rare earth elements. Moreover, as will be described later in the item of the example, the amount of rare earth elements recovered can be increased by the method described in the present embodiment. Furthermore, the purity of the collected rare earth element can be improved. Specifically, even if the outermost surface of the collected rare earth element electrodeposits is oxidized or carbon is mixed as an impurity, the portion other than the outermost surface (that is, the portion slightly deeper than the outermost surface) has a relatively high purity. It is possible to obtain a large amount of high-purity rare earth elements in the end.

そして、特許文献1のような溶融塩電解法とは異なり、高温での腐食反応を抑制できる電解装置など安全面に各段の配慮を施した装置設計が不要となる。その結果、設備費を抑制することが可能になり、かつ加えるべき(熱及び電解)エネルギーも少量で済む。   And unlike the molten salt electrolysis method like patent document 1, the apparatus design which gave consideration of each step | paragraph to the safety | security aspect, such as the electrolysis apparatus which can suppress the corrosion reaction at high temperature, becomes unnecessary. As a result, equipment costs can be reduced and less energy (heat and electrolysis) needs to be added.

また、特許文献2とは異なり、磁石部材中に高割合を占める鉄族元素(主としてFe)を別途電解析出する必要がなくなるため、電解析出工程に要する電解エネルギーを格段に抑制することが可能になる。また、ゲーサイトを沈殿分離させることにより、水相溶液中の希土類元素の構成比率を従来の回収方法と比べて相対的に増加させることができる。それにより、希土類元素の濃縮を目的とする電気泳動処理を行う必要性がなくなる。また、電気泳動工程で要する電気エネルギーも大幅に抑制することが可能になる。その結果、プロセス全体として、回収工程におけるエネルギー投与量の経済性を高めることができる。   Further, unlike Patent Document 2, it is not necessary to separately deposit an iron group element (mainly Fe), which occupies a high proportion in the magnet member, so that the electrolytic energy required for the electrolytic deposition process can be significantly suppressed. It becomes possible. Moreover, the composition ratio of the rare earth elements in the aqueous phase solution can be relatively increased by separating the goethite by precipitation as compared with the conventional recovery method. This eliminates the need for performing an electrophoresis process for the purpose of enriching rare earth elements. In addition, the electrical energy required for the electrophoresis process can be greatly suppressed. As a result, the economics of energy dosage in the recovery process can be improved as a whole process.

また、特許文献3のような溶媒抽出法とも異なり、抽出分離工程のみを単独で適用せずに電解析出工程と連携させているため、磁石部材中の希土類成分をイオン種ではなく、金属の形態で効率的に回収できる。更に、鉄を別途電解析出する必要がなくなり、電解析出工程に要する電解エネルギーを抑制することが可能になる。その結果、希土類種の回収工程における経済性を向上させることができる。   Further, unlike the solvent extraction method such as Patent Document 3, since the extraction and separation process is not applied alone but is linked to the electrolytic deposition process, the rare earth component in the magnet member is not an ionic species but a metal. It can be efficiently recovered in the form. Further, it is not necessary to separately deposit iron, and the electrolytic energy required for the electrolytic deposition process can be suppressed. As a result, the economic efficiency in the rare earth species recovery process can be improved.

また、溶出工程での水相溶液のpHを適切に調製することにより、沈殿滴定工程により鉄を十分に除去した後の水相溶液のpHを特段変化させる必要なく、抽出分離工程に直結できる。これにより、作業を大幅に簡素化することが可能となる。しかも、予め鉄を除去していることから、「pHが0.5を超え且つ5.0以下」というpH範囲設定によって希土類元素の抽出率を極めて高くした上で、抽出前有機相溶液へと鉄が抽出されず、完全分離することが可能となる。このように構成することにより、上記に示したマイルドなpHに起因する効果を享受しつつも、希土類元素の回収量を大幅に向上させることが可能となる。しかも、上記の構成に加え、水相溶液における酸を構成する疎水性アニオン種と、有機相溶液におけるイオン液体を構成するアニオン種とを同種として溶媒和を起こすと、作業性を著しく向上させつつも、極めて純度の高い希土類元素を回収することが可能となる。   Further, by appropriately adjusting the pH of the aqueous phase solution in the elution step, it is possible to directly connect to the extraction / separation step without the need to particularly change the pH of the aqueous phase solution after sufficiently removing iron by the precipitation titration step. As a result, the work can be greatly simplified. Moreover, since the iron has been removed in advance, the extraction rate of the rare earth element is extremely high by setting the pH range of “pH is over 0.5 and 5.0 or less”, and then into the organic phase solution before extraction. Iron is not extracted and can be completely separated. By configuring in this way, it is possible to greatly improve the amount of rare earth element recovered while enjoying the effects due to the mild pH described above. Moreover, in addition to the above-described configuration, when the solvation is caused by the same type of the hydrophobic anion species constituting the acid in the aqueous phase solution and the anion species constituting the ionic liquid in the organic phase solution, the workability is remarkably improved. However, it is possible to recover rare earth elements with extremely high purity.

以上の通り、予め鉄を沈殿分離しておくことにより、作業工程を簡素化しつつも、回収される希土類元素の品質を極めて向上させることが可能となる。   As described above, by precipitating and separating iron in advance, it is possible to greatly improve the quality of the collected rare earth element while simplifying the work process.

(本発明者により想到された先願発明との比較)
本発明者は、本発明とは別に、「イオン液体を用いた電解析出法」において、「溶媒抽出法」と連携することなく、「脱鉄工程」を用いる発明(以降、「先願発明」と言う。)を想到している(特願2012−234202)。先願発明は、当然、本発明に係る出願の際には公開されておらず、従来技術などではない。
(Comparison with the prior invention conceived by the present inventor)
The present inventor, in addition to the present invention, in the “electrolytic deposition method using an ionic liquid”, an invention that uses a “iron removal step” without cooperation with the “solvent extraction method” (hereinafter referred to as “prior invention”). ")" (Japanese Patent Application No. 2012-234202). Naturally, the prior application invention is not disclosed at the time of filing of the present invention, and is not a prior art.

先願発明においても、本発明と同様、希土類元素の回収の際に、鉄が含まれてしまうことを課題としている。そしてその課題を解決すべく、アミド溶液へと鉄及び希土類元素を溶出させた上で、電解析出工程の前に、脱鉄工程を行っている。そのため、先願発明にも、作業工程を簡素化しつつも、回収される希土類元素の品質を向上させるという効果がある。   In the prior invention, as in the present invention, it is an object that iron is contained in the recovery of rare earth elements. And in order to solve the subject, after elution of iron and rare earth elements to an amide solution, the iron removal process is performed before the electrolytic deposition process. Therefore, the invention of the prior application also has an effect of improving the quality of the collected rare earth element while simplifying the work process.

確かに、脱鉄工程では、鉄と希土類元素とで沈殿形成条件(沈殿が形成されるpH)が異なるために、選択的な分離が可能となる。しかしながら、沈殿形成剤としてアルカリ金属元素の水酸化物等が必ず必要になる。仮に、Feの濃度が高い場合、多量のアルカリ金属元素の水酸化物が必要となる。その場合、アミド溶液中において、アルカリ金属元素の濃度が増加して、希土類イオンの割合が減少する。先願発明では、脱鉄工程の後、アミド溶液を濃縮し、希土類元素を含有する低温溶融物を生成する塩生成工程を行うことになる。このように低温溶融物を電解浴とする場合、電解析出工程でアルカリ金属元素を析出させない電解条件に維持することが重要になるが、電析物中にアルカリ金属が共析した場合は、希土類元素の品位を低下させることにもなりかねない。   Certainly, in the deironing step, selective separation is possible because precipitation conditions (pH at which precipitation is formed) differ between iron and rare earth elements. However, an alkali metal hydroxide or the like is necessarily required as a precipitation forming agent. If the Fe concentration is high, a large amount of alkali metal hydroxide is required. In that case, in the amide solution, the concentration of the alkali metal element increases and the proportion of rare earth ions decreases. In the invention of the prior application, after the iron removal step, the amide solution is concentrated to perform a salt generation step for generating a low-temperature melt containing a rare earth element. Thus, when using a low-temperature melt as an electrolytic bath, it is important to maintain the electrolysis conditions in which the alkali metal element is not deposited in the electrolytic deposition step, but when the alkali metal is co-deposited in the electrodeposit, It may also reduce the quality of rare earth elements.

ここで、本発明者は、上記の内容に対して検討を加えた結果、考えを一新し、溶出工程後に脱鉄工程を導入した場合でも導入しない場合でも、希土類元素の品位を向上させつつ作業を簡素化する手法を想到した。それが「溶媒抽出法」と「電解析出法」の連携である。   Here, as a result of studying the above contents, the present inventor has renewed the idea and improved the quality of rare earth elements, whether or not a deironing process is introduced after the elution process. I came up with a method to simplify the work. That is the linkage between the “solvent extraction method” and the “electrolytic deposition method”.

この手法を用いることにより、鉄のみならず、ホウ素、微量金属、及び、脱鉄工程において必ず投与されるアルカリ金属元素もしくはアルカリ土類金属元素を有機相溶液へと混入させることなく、希土類元素を有機相溶液へと分配させることが可能となる。本手法により、脱鉄工程を用いない場合はもちろん本発明の効果を奏するし、脱鉄工程を用いる場合であってもアルカリ金属元素もしくはアルカリ土類金属元素の多量混在による希土類元素の高品位化の妨害を解消することができ、脱鉄工程を用いることのメリットだけを享受することが可能となる。さらに、繰り返しになるが、「溶媒抽出法」と「電解析出法」を連携させた場合、有機相溶液中において、後々に塩生成工程が不要となる程度に希土類元素の濃度が高くなっており、しかも、希土類元素を含む溶液自体が電解浴としてそのまま使用可能な状態となる。その結果、回収される希土類元素の品位を著しく向上させるだけでなく、塩生成工程が不要になるという顕著な効果を奏する。   By using this technique, not only iron, but also boron, trace metals, and alkali metal elements or alkaline earth metal elements that are always administered in the iron removal process are not mixed into the organic phase solution, and rare earth elements can be added. It becomes possible to partition into the organic phase solution. By this method, the effect of the present invention can be achieved when the deironing process is not used, and even when the deironing process is used, the quality of the rare earth element is improved by mixing a large amount of alkali metal elements or alkaline earth metal elements. Can be eliminated, and only the merit of using the iron removal process can be enjoyed. Furthermore, to reiterate, when the “solvent extraction method” and the “electrolytic deposition method” are linked, the concentration of the rare earth element in the organic phase solution becomes so high that the salt generation step is not required later. In addition, the solution containing the rare earth element itself can be used as it is as an electrolytic bath. As a result, not only the quality of the recovered rare earth element is remarkably improved, but also a remarkable effect is obtained that a salt generation step is not required.

また、上記の手法の想到に伴い、有機相溶液中の希釈剤としてイオン液体を使用し、かつイオン液体のアニオン種と酸性水相側の疎水性アニオン種を共通アニオンとすることで希土類抽出率を高められることも、本発明者は見出した。
この共通アニオンの特性を利用することで、抽出分離工程の前段階において、アルカリ金属類を沈殿形成剤として鉄を沈殿分離した場合でも、0.5<pH≦5.0の広範囲の領域で希土類元素抽出率:90%以上の条件下で抽出分離工程が適用できることも、本発明者は見出した。
更には、抽出分離工程で希土類種を抽出した有機相を電解析出工程の電解浴として、そのまま利用することにより、希土類元素を電解還元させて、金属の形態で回収できるという抽出−電解連携方法に本発明者は想到した。
In addition, in accordance with the idea of the above method, the rare earth extraction rate is achieved by using an ionic liquid as a diluent in the organic phase solution and using the anionic species of the ionic liquid and the hydrophobic anionic species on the acidic aqueous phase side as a common anion. The present inventor has also found out that
By utilizing the characteristics of this common anion, even in the case where iron is precipitated and separated using an alkali metal as a precipitation-forming agent in the pre-stage of the extraction and separation process, the rare earth is in a wide range of 0.5 <pH ≦ 5.0. The present inventor has also found that the extraction and separation step can be applied under the condition of element extraction rate: 90% or more.
Furthermore, an extraction-electrolysis cooperative method in which a rare earth element can be electrolytically reduced and recovered in the form of a metal by using the organic phase extracted from the rare earth species in the extraction and separation process as an electrolytic bath in the electrolytic deposition process. The inventor has conceived.

つまり、既に公知となっている従来技術のみならず、未だ公開されていない先願発明すらも超える有利な効果を奏する発明を、本発明者は想到した。そして、以上の内容に関する出願が、本願である。   That is, the present inventor has devised an invention that has an advantageous effect that exceeds not only the known prior art but also the prior invention that has not yet been disclosed. And the application regarding the above content is this application.

[実施の形態3]
本実施形態においては、[実施の形態2]における1−F)脱鉄工程、そして1−G)抽出分離工程までを行い、希土類元素を含有する有機相溶液を得る。その上で、脱鉄工程で使用したアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物に由来するアルカリ金属元素又はアルカリ土類金属元素を有機相溶液から分離する。
[Embodiment 3]
In this embodiment, the steps up to 1-F) deironation and 1-G) extraction and separation in [Embodiment 2] are performed to obtain an organic phase solution containing a rare earth element. Then, the alkali metal element or alkaline earth metal element derived from the alkali metal or alkaline earth metal hydroxide used in the iron removal step is separated from the organic phase solution.

以下、本実施形態について、図11を参照しつつ、次の順序で説明を行う。図11は、本実施形態における希土類元素の回収方法を示すフローチャートである。
なお、<1.希土類元素の回収方法>を記載し直すと、以下のようになる。なお、*が付されている工程が、[実施の形態2]に比べて新たに追加または内容を変更した工程である。
1.希土類元素の回収方法
1−A)解体・分別工程
1−B)熱減磁工程
1−C)メッキ剥離工程
1−D)酸化焙焼工程
1−E)溶出工程
*1−F)脱鉄工程
*1−G−a)正抽出工程(抽出分離工程に該当)
*1−G−b)逆抽出工程
*1−G−c)連続抽出工程(正抽出工程と逆抽出工程との交互繰り返し)
1−H)電気化学工程
1−H−a)陽極溶解工程
1−H−b)第一電解析出工程
1−H−c)第二電解析出工程
なお、以下に記載の無い事項については、[実施の形態1]と同様とする、又は、公知の技術を用いても構わない。
Hereinafter, the present embodiment will be described in the following order with reference to FIG. FIG. 11 is a flowchart showing a rare earth element recovery method in the present embodiment.
In addition, <1. The description of the method for recovering rare earth elements is as follows. Note that the process marked with * is a process newly added or changed in content as compared with [Embodiment 2].
1. Rare earth element recovery method 1-A) Disassembly / sorting process 1-B) Thermal demagnetization process 1-C) Plating stripping process 1-D) Oxidation roasting process 1-E) Elution process * 1-F) Deironing process * 1-Ga) Positive extraction process (corresponds to extraction separation process)
* 1-Gb) Back extraction process * 1-Gc) Continuous extraction process (alternate repetition of normal extraction process and back extraction process)
1-H) Electrochemical process 1-Ha) Anode dissolution process 1-Hb) First electrolytic deposition process 1-Hc) Second electrolytic deposition process For matters not described below The same as [Embodiment 1], or a known technique may be used.

1−F)脱鉄工程
本工程(以降、「脱鉄工程」とも言う。)の趣旨としては[実施の形態2]と同様である。ただ、本工程においては、酸化処理工程として、酸素バブリングのような環境負荷のない手法を用いる。これにより、2価の水酸化鉄(II)や希土類水酸化物の沈殿を伴うことなく、鉄イオン(III)のみを水酸化物化させた後、最終的にゲーサイトとして沈殿させる処理を行う。
1-F) Deironing Step The purpose of this step (hereinafter also referred to as “deironing step”) is the same as in [Embodiment 2]. However, in this step, a method having no environmental load such as oxygen bubbling is used as the oxidation treatment step. As a result, a treatment is performed in which only iron ions (III) are converted into hydroxides and finally precipitated as goethite without causing precipitation of divalent iron hydroxide (II) or rare earth hydroxide.

その他、酸化力の強いオゾンによるバブリングにより、Feイオンを2価から3価へと酸化させても構わないし、その他の公知の酸化方法を用いても構わない。これにより、水相溶液中のFeの全量を3価のイオンへと酸化させることが確実となる。   In addition, Fe ions may be oxidized from divalent to trivalent by bubbling with ozone having strong oxidizing power, or other known oxidation methods may be used. This ensures that the total amount of Fe in the aqueous phase solution is oxidized to trivalent ions.

そして、Feの全量を3価のイオンへと酸化させた後、本工程においては局所的なpH上昇を伴わない水酸化カルシウムを用いてゲーサイトの生成を行い、このゲーサイトを沈殿させて、水相溶液から分離する。なお、酸素バブリングによる酸化処理は、pH=4程度が効果的であるため、沈殿形成剤を投与後に実施するか、もしくは沈殿形成剤投与と同時に酸素バブリングを実施することが望ましい。   Then, after oxidizing the total amount of Fe into trivalent ions, in this step, goethite is generated using calcium hydroxide without local pH increase, and this goethite is precipitated, Separate from aqueous phase solution. In addition, since the oxidation treatment by oxygen bubbling is effective at about pH = 4, it is desirable to carry out after the precipitation forming agent is administered, or to carry out the oxygen bubbling simultaneously with the administration of the precipitation forming agent.

1−G−a)正抽出工程
本工程の内容としては[実施の形態1]の1−F)抽出分離工程と同様であるが、溶媒和抽出剤としてジグリコールアミド(DGA)型抽出剤を利用する。特に、長いアルキル鎖を有し、高い親油性を示す三座配位子のDGAをイオン液体に希釈した溶媒を抽出溶媒として用いる。配位子が金属と配位結合する際に3個の結合部位を有するため、三座配位子と呼ばれる。本工程を行うことにより、有機相溶液に希土類元素が抽出されることになる。
例えば、TODGA(O[CHCON(R)(R=C17),N,N,N’,N’−テトラオクチルジグリコールアミド)を用いるのが、希土類元素を効率よく抽出できる点からも好適である。また、DGA型抽出剤は無極性溶媒にも比較的よく溶解し、極性溶媒であるイオン液体を希釈剤として用いた場合は第三相を形成せず、加水分解にも安定であるため好適である。ここで、第三相とは抽出系において、有機相中の金属濃度が高くなると、金属が濃縮される重い相を意味する。
他にはTPDGA(O[CHCON(R)(R=C),N,N,N’,N’−テトラプロピルジグリコールアミド),TBDGA(O[CHCON(R)(R=C),N,N,N’,N’−テトラブチルジグリコールアミド),THDGA(O[CHCON(R)(R=C13),N,N,N’,N’−テトラヘキシルジグリコールアミド)等を用いるのも好適である。ここで、TMDGA(O[CHCON(R)(R=CH),N,N,N’,N’−テトラメチルジグリコールアミド),TEDGA(O[CHCON(R)(R=C),N,N,N’,N’−テトラエチルジグリコールアミド)の様な短鎖アルキル基を導入したDGAの場合は、水溶性を示し、水相中で3価の希土類イオンと錯形成して、希土類種は水相に逆抽出される可能性があるので好適ではない。また、TDdDGA(O[CHCON(R)(R=C1225),N,N,N’,N’−テトラドデシルジグリコールアミド)の様なオクチル基よりも長鎖のアルキル基を有するDGA化合物はイオン液体への溶解性が低いため好適ではない。
溶媒和抽出剤としてDGA型抽出剤を利用した場合、正抽出工程の抽出機構は以下の通りである。まず、水相中に[RE3+aq,[Ca2+aqが単独で存在する場合、DGA型抽出剤の抽出機構は以下で進行する。ここでRE=Pr, Nd,Dyを示している。
[RE3+aq+3[DGA]IL+3[P2225][TFSA]IL⇔[RE(DGA)(TFSA)IL+3[P2225 aq
[Ca2+aq+2[DGA]IL+2[P2225][TFSA]IL⇔[Ca(DGA)(TFSA)IL+2[P2225 aq
すなわち、[RE3+aq:[DGA]IL=1:3、[Ca2+aq:[DGA]IL=1:2のモル比率で進行するカチオン交換抽出機構である。
一方、実廃棄物を溶出させたアミド溶液に対して、沈殿形成剤Ca(OH)にて脱鉄工程を実施した溶液では、水相中の濃度は[RE3+aq<<[Ca2+aqであり、この濃度条件下では、以下の抽出平衡式で進行する。
[RE3+aq+[Ca2+aq+3[DGA]IL+5[P2225][TFSA]IL⇔[RE(DGA)(TFSA)IL+[Ca(DGA)(TFSA)IL+5[P2225 aq
すなわち、Ca濃度が高い希土類混合系では、Caが単独に存在する系に比べて、Caに対するDGA型抽出剤の化学量論係数が低くなるため、三座配位子のDGA型抽出剤に対するCa2+の錯形成状態は弱くなり、正抽出時の抽出率が低下する。また、Ca2+の錯形成状態が弱いことは、水相側への逆抽出率が高くなることを意味する。
1-Ga) Positive extraction step The content of this step is the same as that of the 1-F) extraction separation step of [Embodiment 1], but a diglycolamide (DGA) type extraction agent is used as the solvation extractant. Use. In particular, a solvent obtained by diluting a tridentate ligand DGA having a long alkyl chain and high lipophilicity into an ionic liquid is used as an extraction solvent. Since the ligand has three binding sites when coordinated to the metal, it is called a tridentate ligand. By performing this step, rare earth elements are extracted into the organic phase solution.
For example, the use of TODGA (O [CH 2 CON (R) 2 ] 2 (R = C 8 H 17 ), N, N, N ′, N′-tetraoctyl diglycolamide) efficiently converts rare earth elements. It is also suitable from the point that it can be extracted. In addition, DGA type extractant dissolves relatively well in nonpolar solvents, and when an ionic liquid, which is a polar solvent, is used as a diluent, it does not form a third phase and is suitable for hydrolysis. is there. Here, the third phase means a heavy phase in which the metal is concentrated when the metal concentration in the organic phase increases in the extraction system.
Others include TPDGA (O [CH 2 CON (R) 2 ] 2 (R = C 3 H 7 ), N, N, N ′, N′-tetrapropyldiglycolamide), TBDGA (O [CH 2 CON ( R) 2] 2 (R = C 4 H 9), N, N, N ', N'- tetra butyl diglycol amides), THDGA (O [CH 2 CON (R) 2] 2 (R = C 6 H 13 ), N, N, N ′, N′-tetrahexyl diglycolamide) and the like are also suitable. Here, TMDGA (O [CH 2 CON (R) 2] 2 (R = CH 3), N, N, N ', N'- tetramethyl glycol amide), TEDGA (O [CH 2 CON (R) 2 ] 2 (R = C 2 H 5 ), N, N, N ′, N′-tetraethyldiglycolamide), DGA into which a short-chain alkyl group is introduced exhibits water solubility and is in an aqueous phase. In this case, the rare earth species may be back-extracted into the aqueous phase by complexing with trivalent rare earth ions, which is not preferable. In addition, it is longer than an octyl group such as TDdDGA (O [CH 2 CON (R) 2 ] 2 (R = C 12 H 25 ), N, N, N ′, N′-tetradodecyl diglycolamide). A DGA compound having an alkyl group is not preferred because of its low solubility in an ionic liquid.
When a DGA type extractant is used as the solvate extractant, the extraction mechanism of the normal extraction step is as follows. First, when [RE 3+ ] aq and [Ca 2+ ] aq are present alone in the aqueous phase, the extraction mechanism of the DGA type extractant proceeds as follows. Here, RE = Pr, Nd, and Dy are shown.
[RE 3+ ] aq +3 [DGA] IL +3 [P 2225 ] [TFSA] IL ⇔ [RE (DGA) 3 (TFSA) 3 ] IL +3 [P 2225 + ] aq
[Ca 2+ ] aq +2 [DGA] IL +2 [P 2225 ] [TFSA] IL ⇔ [Ca (DGA) 2 (TFSA) 2 ] IL +2 [P 2225 + ] aq
That is, it is a cation exchange extraction mechanism that proceeds at a molar ratio of [RE 3+ ] aq : [DGA] IL = 1: 3, [Ca 2+ ] aq : [DGA] IL = 1: 2.
On the other hand, in the solution obtained by performing the iron removal step with the precipitation forming agent Ca (OH) 2 with respect to the amide solution from which the actual waste is eluted, the concentration in the aqueous phase is [RE 3+ ] aq << [Ca 2+ ] Aq , and proceeds under the following extraction equilibrium equation under this concentration condition.
[RE 3+ ] aq + [Ca 2+ ] aq +3 [DGA] IL +5 [P 2225 ] [TFSA] IL ⇔ [RE (DGA) 2 (TFSA) 3 ] IL + [Ca (DGA) (TFSA) 2 ] IL +5 [P 2225 + ] aq
That is, in the rare earth mixed system having a high Ca concentration, the stoichiometric coefficient of the DGA type extractant for Ca is lower than that in the system in which Ca is present alone. The complex formation state of 2+ becomes weak, and the extraction rate during positive extraction decreases. Moreover, that the complex formation state of Ca <2+ > is weak means that the back extraction rate to the water phase side becomes high.

その一方、本発明者の鋭意研究により、上記の手法には改善すべき点、特に上記の手法を工場プラントで実際に運用する場合に生じる課題についても知見を得た。その知見としては以下の通りである。   On the other hand, as a result of diligent research by the present inventors, knowledge has been obtained about the points that should be improved in the above method, in particular, the problems that occur when the above method is actually used in a factory plant. The findings are as follows.

まず、上記の手法を工場プラントにて連続的に行う場合、脱鉄工程においては、局所的なpH上昇を伴わないことが望まれる。また、脱鉄工程を行う際の沈殿形成剤として使用される水酸化物としては、希土類元素よりも電気化学的に卑な金属からなる水酸化物(例えば上記の水酸化カルシウム)が適している。鉄をゲーサイトとして沈殿させるための沈殿形成剤(水酸化カルシウム)は、水相溶液における中和反応(全OHモル量の約85%)、そしてゲーサイトの沈殿形成反応(全OHモル量の約15%)に必要となるため、投与量が多大に成らざるを得ない。水酸化カルシウムにより鉄イオン(III)を水酸化した後、オキシ水酸化物の沈殿物(ゲーサイト)として完全に除去できる。 First, when the above method is continuously performed in a factory plant, it is desirable that the iron removal step is not accompanied by a local pH increase. Moreover, as a hydroxide used as a precipitation forming agent in performing the iron removal step, a hydroxide made of an electrochemically base metal rather than a rare earth element (for example, the above calcium hydroxide) is suitable. . The precipitation-forming agent (calcium hydroxide) for precipitating iron as goethite is a neutralization reaction (about 85% of the total OH - molar amount) in the aqueous phase solution, and a goethite precipitation-forming reaction (total OH - mol). About 15% of the amount), the dose must be very large. After iron ion (III) is hydroxylated with calcium hydroxide, it can be completely removed as an oxyhydroxide precipitate (goethite).

その後、抽出分離工程を行うと、もちろん選択的に希土類元素が溶媒和抽出剤により錯化されて有機相溶液に抽出される。ところが、その際に、幾許かのカルシウムもまた溶媒和抽出剤により錯化されて有機相溶液に抽出されてしまう。そのため、沈殿形成剤成分(カルシウム)の含有率が比較的高い有機相溶液を得ることになる。   Thereafter, when an extraction / separation step is performed, of course, the rare earth element is selectively complexed with the solvating extractant and extracted into the organic phase solution. However, some calcium is also complexed by the solvating extractant and extracted into the organic phase solution. Therefore, an organic phase solution having a relatively high content of the precipitation forming agent component (calcium) is obtained.

その結果、後述の電解析出工程において、比較的高い比率のカルシウムが希土類元素とともに有機相溶液(すなわち電解浴)内に混在することになる。そうなると、溶解度自体は一定であるため、電解析出工程前のアミド系希土類金属塩の状態において希土類元素の含有率が低下し、印加電圧を卑な側に移行させる要因となりうる。   As a result, in a later-described electrolytic deposition step, a relatively high proportion of calcium is mixed with the rare earth element in the organic phase solution (that is, the electrolytic bath). Then, since the solubility itself is constant, the content of the rare earth element is lowered in the state of the amide-based rare earth metal salt before the electrolytic deposition step, which may cause the applied voltage to shift to the base side.

また、ゲーサイトを生成するために水酸化カルシウムを使用していると、工場プラントを連続運転していく場合、電解析出工程で希土類金属が回収されるにつれて、カルシウムが電解浴内に蓄積されていくことになる。通常ならば、電解析出工程でカルシウムは析出しないはずであるが、カルシウムが過度に蓄積されると析出電位が貴な側にシフトするため、希土類金属の電析時にカルシウムが共析するという事態が懸念される。この場合、最終的に得られる希土類金属の純度が低下してしまう事態にもなりかねない。   In addition, when calcium hydroxide is used to generate goethite, when the plant is continuously operated, calcium is accumulated in the electrolytic bath as the rare earth metal is recovered in the electrolytic deposition process. It will follow. Normally, calcium should not be deposited in the electrolytic deposition process, but if calcium is accumulated excessively, the deposition potential shifts to the noble side, so that calcium is co-deposited during rare earth metal deposition. Is concerned. In this case, the purity of the rare earth metal finally obtained may be reduced.

また、上記の手法を工場プラントにて連続的に行う場合、沈殿形成剤の二次利用がなければ、その都度外部から調達しなければならない。そうなると、工場プラントで本発明を実施する場合、要する費用が莫大なものとなってしまう。   Moreover, when performing said method continuously in a factory plant, if there is no secondary use of a precipitation formation agent, you have to procure from the outside each time. Then, when implementing this invention in a factory plant, the expense required will become a huge thing.

そこで本発明者は、希土類元素よりも電気化学的に貴な元素(鉄)を電解析出工程よりも前工程で沈殿分離しておくことに加え、抽出分離工程、すなわち本実施形態においては回収対象物である希土類元素を有機相溶液に抽出する正抽出工程の後に得られる有機相溶液から、不要物であるカルシウムをアミド溶液よりも希薄な鉱酸へと逆に抽出するという逆抽出工程を行うという手法を想到した。   Therefore, the present inventor, in addition to precipitating and separating an element (iron) that is electrochemically more noble than the rare earth element in the pre-electrolytic deposition step, is also recovered in the extraction / separation step, that is, in the present embodiment. A reverse extraction step of extracting, from the organic phase solution obtained after the normal extraction step of extracting the rare earth element as an object into the organic phase solution, reversely extracting calcium as an unnecessary material into a mineral acid that is more dilute than the amide solution. I came up with a technique to do it.

1−G−b)逆抽出工程
本工程においては、脱鉄工程において加えたアルカリ金属元素又はアルカリ土類金属元素(本実施形態ではカルシウム)を、有機相溶液からアミド溶液よりも濃度が希薄な鉱酸(本実施形態では硝酸)へと選択的に抽出する。ここで、アミド溶液よりも希薄な酸媒体は、抽出剤との錯形成状態が弱いアルカリ土類元素が関与する溶媒和錯体のみを選択的に水相側に逆抽出することができるため好適である。また、正抽出工程でのアミド溶液よりも濃度の高い酸媒体は、アルカリ土類元素が関与する溶媒和錯体だけではなく、希土類元素が関与する溶媒和錯体も同時に水相側に逆抽出されるため好適ではない。これは逆抽出工程が有機相側での抽出剤との錯形成状態よりも、水相側でより強固な錯形成状態が形成されることにより進行すること、ならびに有機相側で形成された錯形成物の親油性が失われ、親水性が発現することにより進行することに基づいている。現在のところ、上記の有機相溶液にカルシウムが含有されている場合、有機相溶液に対して希薄な硝酸を接触させることにより、カルシウムを硝酸内へと効率的に逆抽出することが可能であることが、本発明者の調べにより判明している。
1-Gb) Back extraction step In this step, the alkali metal element or alkaline earth metal element (calcium in the present embodiment) added in the iron removal step is diluted from the organic phase solution to the amide solution. Extraction selectively into mineral acid (nitric acid in this embodiment). Here, an acid medium diluted with an amide solution is preferable because only a solvation complex involving an alkaline earth element having a weak complexation state with an extractant can be selectively extracted back to the aqueous phase side. is there. In addition, the acid medium having a higher concentration than the amide solution in the normal extraction step is not only solvated complexes involving alkaline earth elements but also solvated complexes involving rare earth elements are simultaneously back-extracted to the aqueous phase side. Therefore, it is not preferable. This is because the back extraction process proceeds by forming a stronger complex formation state on the aqueous phase side than the complex formation state with the extractant on the organic phase side, and the complex formed on the organic phase side. The formation is based on the loss of lipophilicity and progression by developing hydrophilicity. At present, when calcium is contained in the organic phase solution, it is possible to efficiently back extract calcium into nitric acid by contacting dilute nitric acid with the organic phase solution. This has been found by the investigation of the present inventors.

こうすることにより、鉄、ホウ素、微量金属種を正抽出工程で分離でき、しかも逆抽出工程によりカルシウムも有機相溶液から分離可能となる。その結果、有機相溶液内における希土類元素含有率を著しく向上させることができる。そうなると、希土類元素を最終的に電解析出させる際のスケールアップ時の電流効率も高くなるし、希土類金属の純度が高い電析物を得ることができる。   By doing so, iron, boron, and trace metal species can be separated in the normal extraction step, and calcium can also be separated from the organic phase solution by the back extraction step. As a result, the rare earth element content in the organic phase solution can be significantly improved. Then, the current efficiency at the time of scale-up when the rare earth element is finally electrolytically deposited is increased, and an electrodeposit with a high purity of the rare earth metal can be obtained.

また、工場プラントを連続運転していくことに伴って生じる課題を解決することもできる。詳しく言うと、ゲーサイトを生成するために水酸化カルシウムを使用していく場合、後続の電解析出工程において工場プラントを連続運転していくうちに、カルシウムが電解浴内に蓄積されていってしまう。通常ならばカルシウムは還元されないはずなのだが、カルシウムが過度に蓄積されるとカルシウムが電析物中に共析するという事態も想定される。そうなると、最終的に得られる希土類元素の純度が低下してしまう事態にもなりかねない。
そこで、本工程のように、電解析出工程の前の段階で有機相溶液からカルシウムを分離することにより、そもそもカルシウムが蓄積しない電解環境を構築することが可能となる。
In addition, it is possible to solve the problems caused by continuously operating the factory plant. Specifically, when calcium hydroxide is used to generate goethite, calcium accumulates in the electrolytic bath as the plant plant is continuously operated in the subsequent electrolytic deposition process. End up. Normally, calcium should not be reduced, but if calcium accumulates excessively, it can be assumed that calcium co-deposits in the electrodeposit. If this happens, the purity of the rare earth element finally obtained may be reduced.
Thus, as in this step, by separating calcium from the organic phase solution at the stage before the electrolytic deposition step, it is possible to construct an electrolytic environment in which calcium does not accumulate in the first place.

本実施形態がもたらす効果は、上記の内容にとどまらない。本実施形態においては、電解析出工程前に、正抽出工程と逆抽出工程とを交互に繰り返し行う連続抽出工程を有するのが特に好ましい。
以下、その理由を、溶媒和抽出剤やカルシウムの「リサイクル」という観点に着目して説明する。
The effects brought about by the present embodiment are not limited to the above contents. In the present embodiment, it is particularly preferable to have a continuous extraction process in which the normal extraction process and the reverse extraction process are alternately repeated before the electrolytic deposition process.
Hereinafter, the reason will be described by focusing on the viewpoint of “recycling” of the solvating extractant and calcium.

まず、カルシウムについてであるが、上述の通り、電解析出工程においては、カルシウムが過度に蓄積されるとカルシウムは希土類元素の純度の低下の要因となってしまう。
その一方、脱鉄工程を工場プラントにて連続的に行う場合、ゲーサイトを形成するための沈殿形成剤(ここでは水酸化カルシウム)の二次利用がなければ、沈殿形成剤をその都度外部から調達しなければならない。そうなると、工場プラントで本発明を実施する場合、要する費用が莫大なものとなってしまう。
First, regarding calcium, as described above, in the electrolytic deposition process, if calcium is excessively accumulated, calcium causes a decrease in the purity of the rare earth element.
On the other hand, when the deironing process is continuously performed in a factory plant, if there is no secondary use of a precipitation forming agent (here, calcium hydroxide) for forming goethite, the precipitation forming agent is externally applied each time. Must be procured. Then, when implementing this invention in a factory plant, the expense required will become a huge thing.

本発明者は、上記の二つの課題について検討した結果、二つの課題を組み合わせることで、二つの課題を共に解決する手法を想到した。すなわち、上記の逆抽出工程にて逆抽出したカルシウムを水酸化し、脱鉄工程における沈殿形成剤としてリサイクルするという手法を想到した。つまり、VCM等からの希土類元素の回収といういわばリサイクル作業中においても、リサイクル作業に使用したカルシウムを回収し且つそれを不要物(ゲーサイト)の除去へと再利用するという、リサイクルの理念をまさに具現化する手法を想到した。   As a result of examining the above two problems, the present inventor has come up with a technique for solving both of the two problems by combining the two problems. That is, the inventors came up with a technique of hydroxylating calcium that was back-extracted in the back-extraction process and recycling it as a precipitate-forming agent in the de-ironing process. In other words, even in the process of recycling rare earth elements from VCM, the recycling philosophy of recovering calcium used in recycling work and reusing it to remove unnecessary materials (goethite) is exactly the same. I came up with a method to embody.

この手法を具体的に記載すると、以下の通りとなる。
・逆抽出工程後の硝酸に対してアルカリ(好ましくは、非金属アルカリ)を混合して水酸化カルシウムを生成する水酸化カルシウム生成工程
・水酸化カルシウム生成工程で得た水酸化カルシウムと水相溶液とを混合することによりゲーサイトを生成、沈殿させて、水相溶液から分離する脱鉄工程
This technique is specifically described as follows.
・ Calcium hydroxide production process in which alkali (preferably non-metallic alkali) is mixed with nitric acid after back extraction process to produce calcium hydroxide ・ Calcium hydroxide and aqueous phase solution obtained in calcium hydroxide production process Is a deironation process in which goethite is generated and precipitated by mixing with, and separated from the aqueous phase solution.

希土類元素の回収という一連のサイクル内において、有機相溶液に存在してしまう不要物としてのカルシウムを再び水酸化した上で脱鉄工程に使用することには大きなメリットがある。まず、水酸化カルシウムを別途購入する必要がなくなり、費用を低減することができる。先にも述べたが、工場プラントで本発明を実施する場合だとその効果は絶大である。   There is a great merit in using a calcium ion as an unnecessary substance existing in the organic phase solution again in the series of cycles of recovery of rare earth elements and then using it in the deironing process. First, it is not necessary to purchase calcium hydroxide separately, and the cost can be reduced. As described above, when the present invention is implemented in a factory plant, the effect is enormous.

なお、上記の逆抽出工程を1回行っただけでは規定量のカルシウムイオンを得られなかった場合は、別途、カルシウムイオン又は水酸化カルシウムを貯蔵するための貯蔵部に貯蔵しておく。
ここで、カルシウムイオン又は水酸化カルシウムの量を増加させるために、正抽出工程後の水相溶液からもカルシウムを回収しても構わない。例えば、正抽出工程後の水相溶液に対してアルカリ(好ましくは、非金属アルカリ)を混合して水酸化カルシウムを生成しても構わない。
また、カルシウムイオン又は水酸化カルシウムを貯蔵するためにも、本実施形態の好ましい例である、正抽出工程と逆抽出工程とを交互に繰り返し行う連続抽出工程を行う。
In addition, when a prescribed amount of calcium ions cannot be obtained by only performing the above-described back extraction step once, the calcium ions or calcium hydroxide is separately stored in a storage unit.
Here, in order to increase the amount of calcium ions or calcium hydroxide, calcium may also be recovered from the aqueous phase solution after the positive extraction step. For example, calcium hydroxide may be generated by mixing an alkali (preferably a nonmetallic alkali) with the aqueous phase solution after the positive extraction step.
Moreover, in order to store calcium ions or calcium hydroxide, a continuous extraction process, which is a preferable example of this embodiment, is performed by alternately repeating the normal extraction process and the reverse extraction process.

ここで言う「連続抽出工程」は、例えば正抽出工程→逆抽出工程→正抽出工程→逆抽出工程→・・・というように、正抽出工程では実廃棄物から希土類種を溶出させたアミド溶液を水相とし、逆抽出工程ではアミド溶液よりも希薄な鉱酸を水相として、DGA型の溶媒和抽出剤に対して高極性のイオン液体を希釈剤として溶解させ、抽出操作を繰り返す工程である。抽出工程における有機相への金属装荷量が大きい場合(金属錯体の化学量論に近い場合)、連続抽出時の有機溶媒流量が少量となる系を構築できる。連続抽出工程を行うことにより、抽出剤の金属装荷量が大きく、かつ、三座配位子に配位する希土類種の割合を高める効果を奏する。   The “continuous extraction process” here refers to an amide solution in which rare earth species are eluted from actual waste in the normal extraction process, for example, the normal extraction process → the reverse extraction process → the normal extraction process → the reverse extraction process →. In the back extraction process, the mineral acid that is thinner than the amide solution is used as the aqueous phase, a highly polar ionic liquid is dissolved as a diluent in the DGA-type solvating extractant, and the extraction operation is repeated. is there. When the amount of metal loaded into the organic phase in the extraction process is large (when the metal complex is close to the stoichiometry), a system in which the organic solvent flow rate during continuous extraction is small can be constructed. By performing the continuous extraction step, the metal loading of the extractant is large, and the effect of increasing the proportion of rare earth species coordinated to the tridentate ligand is achieved.

まず一つが、上記のカルシウムイオン又は水酸化カルシウムを連続的に再生することが可能となる。再生したカルシウムイオン又は水酸化カルシウムを貯蔵部に貯蔵しておく。カルシウムイオン又は水酸化カルシウムが一定量貯まったら、脱鉄工程の際の沈殿形成剤として、貯蔵部の水酸化カルシウム(カルシウムイオンの場合はこれを水酸化したもの)を水相溶液に投入するという手法を採用するのが、工場プラントにおいて一連のサイクルを効率的に行う上で好ましい。   First, it becomes possible to continuously regenerate the above calcium ions or calcium hydroxide. The regenerated calcium ions or calcium hydroxide is stored in the storage unit. After a certain amount of calcium ions or calcium hydroxide has been stored, as a precipitation-forming agent during the iron removal process, calcium hydroxide in the storage part (in the case of calcium ions, this is hydroxylated) is added to the aqueous phase solution. Adopting the method is preferable in order to efficiently perform a series of cycles in a factory plant.

別の効果としては、もちろん、有機相溶液内における希土類元素含有率を向上させられるというのもある。正抽出工程と逆抽出工程とを繰り返していけば、有機相溶液からカルシウムを更に分離することができるためである。
そして、上記のカルシウムイオン又は水酸化カルシウムのリサイクルに加え、溶媒和抽出剤についても、連続抽出工程は更に大きな効果を奏する。以下、説明する。
As another effect, of course, the rare earth element content in the organic phase solution can be improved. This is because calcium can be further separated from the organic phase solution by repeating the normal extraction step and the reverse extraction step.
In addition to the recycling of calcium ions or calcium hydroxide, the continuous extraction step has a greater effect for the solvating extractant. This will be described below.

実は、溶媒和抽出剤により錯化されるのは希土類元素のみではない。逆抽出工程の前の段階では、有機相溶液内のカルシウムは、希土類元素と同様、溶媒和抽出剤により錯化している。
そして、逆抽出工程後、有機相溶液内には溶媒和抽出剤により錯化した希土類元素が含有されている。また、先に述べたように、有機相溶液から硝酸へとカルシウムが逆抽出され、有機相溶液内にはカルシウムが存在しないないしほとんど存在しない状態となっている。そのため、カルシウムの錯化に使用されていた溶媒和抽出剤(より正確に言うと溶媒和抽出剤を構成する化合物)は、逆抽出工程後の有機相溶液内においては単独で存在している。
In fact, it is not only rare earth elements that are complexed by the solvating extractant. In the stage before the back extraction process, the calcium in the organic phase solution is complexed by the solvating extractant, like the rare earth elements.
Then, after the back extraction step, the organic phase solution contains a rare earth element complexed by a solvating extractant. Further, as described above, calcium is back-extracted from the organic phase solution to nitric acid, and there is no or almost no calcium in the organic phase solution. Therefore, the solvating extractant used for complexing calcium (more precisely, the compound constituting the solvated extractant) is present alone in the organic phase solution after the back extraction step.

そこで、再び正抽出工程を行うことにより、有機相溶液に抽出しきれず水相溶液に残っていた希土類元素と、以前はカルシウムの錯化に使用され今は単独で存在する溶媒和抽出剤とを改めて接触させることができる。こうすることにより、希土類元素にとっては有機相溶液へと正抽出されるし、溶媒和抽出剤にとっては希土類元素を錯化する。その後、再び逆抽出工程を行い、カルシウムを分離し且つカルシウムを錯化していた溶媒和抽出剤を単独で存在させる。そして、更に再び正抽出工程を行う。   Therefore, by performing the positive extraction process again, the rare earth element that could not be extracted into the organic phase solution and remained in the aqueous phase solution, and the solvation extractant that was previously used for complexing calcium and now exists alone. It can be contacted again. By doing so, the rare earth element is positively extracted into an organic phase solution, and the solvating extractant is complexed with the rare earth element. Thereafter, the back-extraction step is performed again, and the solvating extractant that separated calcium and complexed calcium is present alone. Then, the positive extraction process is performed again.

上記の手法を採用することにより、カルシウムを着実に分離していくことはもちろんのこと、希土類元素を着実に有機相溶液内へと正抽出することが可能となり、まさに一挙両得の効果が得られる。しかも、有機相溶液内の溶媒和抽出剤自体も正抽出工程のためにリサイクルすることができ、溶媒和抽出剤としての機能を最大限に発揮することが可能となる。   By adopting the above-mentioned method, not only can calcium be steadily separated, but also rare earth elements can be steadily extracted into the organic phase solution. Moreover, the solvation extractant itself in the organic phase solution can also be recycled for the normal extraction step, and the function as the solvation extractant can be exhibited to the maximum extent.

なお、仮に、正抽出工程と逆抽出工程とをこの順番で一度しか行わない場合、後の電気化学工程において、カルシウムの錯化に使用されていた溶媒和抽出剤は単独で存在することになる。そうなると、溶媒和抽出剤単独だと、電気化学工程において分解対象となってしまう。そうなると、溶媒和抽出剤を消費してしまうことになるし、溶媒和抽出剤が分解することにより陰極電流効率が低下してしまい、希土類元素の析出反応を阻害することにもなりかねない。   In addition, if the normal extraction step and the reverse extraction step are performed only once in this order, the solvation extractant used for complexing calcium in the subsequent electrochemical step will be present alone. . If it becomes so, if it is a solvation extractant alone, it will become a decomposition target in an electrochemical process. In this case, the solvating extractant is consumed, and the decomposition of the solvate extractant decreases the cathode current efficiency, which may inhibit the precipitation reaction of the rare earth element.

もちろん、正抽出工程と逆抽出工程とをこの順番で一度しか行わずに電気化学工程(電解析出工程)を行ったとしても、本実施形態及び上記の実施形態の効果を奏する。しかしながら、上記の考慮すべき事項を解決する方が、本実施形態の価値を飛躍的に向上させることが可能となる。   Of course, even if the electrochemical process (electrolytic deposition process) is performed by performing the normal extraction process and the reverse extraction process only once in this order, the effects of the present embodiment and the above-described embodiments are exhibited. However, it is possible to dramatically improve the value of the present embodiment by solving the above-mentioned matters to be considered.

そして、上記の考慮すべき事項を解決するためには、連続抽出工程を行う際に、正抽出工程で終わらせることが挙げられる。つまり、正抽出工程→逆抽出工程→正抽出工程→逆抽出工程→正抽出工程というように、正抽出工程に始まり正抽出工程に終わるように連続抽出工程を構成する。こうすることにより、電気化学工程の直前においては正抽出工程が行われているため、溶媒和抽出剤は希土類元素と錯化しており、単独となっている溶媒和抽出剤は比較的少ない状態となっている。その結果、上記のような「溶媒和抽出剤の消費」「陰極電流効率の低下」が起こりにくい状況となる。   And in order to solve said matter which should be considered, when performing a continuous extraction process, ending with a normal extraction process is mentioned. That is, the continuous extraction process is configured to start at the normal extraction process and end at the normal extraction process, such as normal extraction process → back extraction process → normal extraction process → back extraction process → normal extraction process. By doing so, since the positive extraction step is performed immediately before the electrochemical step, the solvation extractant is complexed with the rare earth element, and there is relatively little solvation extractant alone. It has become. As a result, “consumption of solvation extractant” and “decrease in cathode current efficiency” as described above hardly occur.

上記のように、1−G−c)連続抽出工程を行った後は、1−H)電気化学工程を行うが、この内容については上記の実施形態に記載の通りである。   As described above, after the 1-Gc) continuous extraction step is performed, the 1-H) electrochemical step is performed. This content is as described in the above embodiment.

なお、本実施形態においては、分離工程において加えたアルカリ金属元素又はアルカリ土類金属元素の水酸化物を水酸化カルシウムとした関係上、逆抽出工程において用いられる鉱酸を硝酸としたが、鉱酸には硝酸以外の物質であって逆抽出工程を阻害しない物質を含有していても構わない。また、アルカリ金属元素又はアルカリ土類金属元素の水酸化物を別の化合物としても構わないし、水酸化カルシウムと別の化合物との組み合わせであっても構わない。ただ、その場合、逆抽出工程を実行可能な鉱酸を選択する。   In this embodiment, the mineral acid used in the back extraction step is nitric acid because the hydroxide of the alkali metal element or alkaline earth metal element added in the separation step is calcium hydroxide. The acid may contain a substance other than nitric acid that does not inhibit the back extraction process. Further, a hydroxide of an alkali metal element or an alkaline earth metal element may be used as another compound, or a combination of calcium hydroxide and another compound may be used. However, in that case, a mineral acid capable of performing the back extraction step is selected.

次に実施例を示し、本発明について具体的に説明する。もちろん本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
以下の実施例においては、鉄族元素がFeの場合について詳述する。
Next, an Example is shown and this invention is demonstrated concretely. Of course, the present invention is not limited to the following examples.
In the following examples, the case where the iron group element is Fe will be described in detail.

まず、大きく分けて、<実施例1>〜<実施例5>においては[実施の形態1]に記載のように脱鉄工程は行っていない一方、<実施例6>〜<実施例7>においては[実施の形態2]に記載のように脱鉄工程を行っている。   First, roughly, in <Example 1> to <Example 5>, the iron removal step is not performed as described in [Embodiment 1], while <Example 6> to <Example 7>. In No. 2, the iron removal step is performed as described in [Embodiment 2].

詳しく言うと、<実施例1>及び<実施例2>においては、本発明の具体例の一つであるところの「実廃棄物VCMからの希土類電解試験」を行った結果について記載する。
そして、<実施例1>においてはNdを回収した結果について記載し、<実施例2>においてはNd及びDyを回収した結果について記載する。
Specifically, in <Example 1> and <Example 2>, the results of the “rare earth electrolysis test from actual waste VCM” which is one of the specific examples of the present invention will be described.
And in <Example 1>, it describes about the result of collect | recovering Nd, and in <Example 2>, it describes about the result of collect | recovered Nd and Dy.

そして、<実施例3>においては、水相溶液と有機相溶液の体積比を1:1とした場合において、有機相溶液内に存在する溶媒和抽出剤の濃度を変えたときに希土類元素の有機相溶液への抽出割合がどのように変化するかについて調べた。
また、<実施例4>においては、逆に、有機相溶液内に存在する溶媒和抽出剤の濃度を一定とした場合において、水相溶液と有機相溶液の体積比を変えたときに希土類元素の有機相溶液への抽出割合がどのように変化するかについて調べた。
In <Example 3>, when the volume ratio of the aqueous phase solution to the organic phase solution was 1: 1, the rare earth element concentration was changed when the concentration of the solvating extractant present in the organic phase solution was changed. It was investigated how the extraction ratio to the organic phase solution changed.
In <Example 4>, conversely, when the concentration of the solvating extractant present in the organic phase solution is constant, the rare earth element is changed when the volume ratio of the aqueous phase solution to the organic phase solution is changed. It was investigated how the extraction ratio of to the organic phase solution changed.

そして、<実施例5>及び<比較例1>においては、水相溶液における酸を構成するア
ニオン種と、有機相溶液におけるイオン液体を構成するアニオン種とが同種であったとしても、抽出率という観点からすると、有機酸(アミド溶液)由来の疎水性アニオン種TFSA(実施例5)の方が効果的なのか、それとも同種のアニオン種が鉱酸由来のNO (比較例1)の方が効果的なのかについて調べた。
更には、イオン液体を構成可能な疎水性アニオン種であるTFSAが水相溶液及び有機相溶液に含まれるか否かで希土類元素の回収が可能となるか否かが変わるかどうかについて調べた。
In <Example 5> and <Comparative Example 1>, even if the anion species constituting the acid in the aqueous phase solution and the anion species constituting the ionic liquid in the organic phase solution are the same species, the extraction rate In view of the above, is the hydrophobic anion species TFSA (Example 5) derived from an organic acid (amide solution) more effective, or NO 3 (Comparative Example 1) where the same anion species is derived from a mineral acid? I examined whether it was more effective.
Furthermore, TFSA is configurable hydrophobic anionic species ionic liquid - was investigated whether whether it is possible to recover the rare earth element in whether contained in the aqueous phase solution and the organic phase solution is changed .

そして、<実施例6>及び<比較例2>においては、どのような有機相溶液が適格か不適格かを示すべく、上記の[実施の形態2]で述べた脱鉄工程を用いて、抽出分離工程の前に予めFeを沈殿分離させておく手法を用いた上で、Nd及びDyを回収した結果について記載する。
なお、<実施例6>においては、有機相溶液として[P2225][TFSA](トリエチル−ペンチル−ホスホニウム ビス(トリフルオロメチル−スルホニル)アミド)を用いた。
一方、<比較例2>においては、有機相溶液として[EMI][TFSA](1−エチル−3−メチル−イミダゾリウム ビス(トリフルオロメチル−スルホニル)アミドamide)を用いた。
And in <Example 6> and <Comparative Example 2>, in order to show what organic phase solution is qualified or unqualified, using the deironing step described in [Embodiment 2] above, It describes about the result of having collect | recovered Nd and Dy after using the method of carrying out precipitation separation of Fe beforehand before an extraction separation process.
In <Example 6>, [P 2225 ] [TFSA] (triethyl-pentyl-phosphonium bis (trifluoromethyl-sulfonyl) amide) was used as the organic phase solution.
On the other hand, in <Comparative Example 2>, [EMI] [TFSA] (1-ethyl-3-methyl-imidazolium bis (trifluoromethyl-sulfonyl) amide amide) was used as the organic phase solution.

そして、<実施例7>においては、水相溶液における酸を構成する疎水性アニオン種と、有機相溶液におけるイオン液体を構成するアニオン種とが同種である場合の有効性を検証すべく、脱鉄工程を行った上で、水相溶液内において同種のアニオン種の濃度を変えた場合に、希土類元素の有機相溶液への抽出割合がどのように変化するかについて調べた。なお、ここで言う「抽出割合」として、溶媒和により生じた希土類元素を含む化合物の、有機相溶媒への「分配比(D)」を指標の1つとした。
以下、<実施例1>から順に説明する。
In <Example 7>, in order to verify the effectiveness when the hydrophobic anion species constituting the acid in the aqueous phase solution and the anion species constituting the ionic liquid in the organic phase solution are the same species, the removal is performed. When the concentration of the same kind of anion species was changed in the aqueous phase solution after performing the iron process, it was examined how the extraction ratio of the rare earth element to the organic phase solution changed. As the “extraction ratio” mentioned here, “distribution ratio (D)” of a compound containing a rare earth element generated by solvation to an organic phase solvent was used as one of the indexes.
Hereinafter, description will be made in order from <Example 1>.

<実施例1>(実廃棄物VCMからのNdの回収)
本実施例においては、図1に示すフローチャートに従い、3.5inch−HDD用の使用済みVCMを使用して、希土類元素の回収工程を実施した。なお、1−A)や1−B)等の符号については、[実施の形態1]に準拠した符号を使用する。
<Example 1> (Nd recovery from actual waste VCM)
In this example, according to the flowchart shown in FIG. 1, a rare earth element recovery step was performed using a used VCM for 3.5 inch HDD. In addition, about the codes | symbols, such as 1-A) and 1-B), the code | symbol based on [Embodiment 1] is used.

1−A)解体・分別工程
まず、実廃棄物を解体し、VCMを分別した上で、当該VCMから希土類磁石としての部材のみを回収した。
1-A) Dismantling / sorting step First, after disassembling the actual waste and separating the VCM, only the member as the rare earth magnet was recovered from the VCM.

1−B)熱減磁工程
熱減磁工程は、以下のように行った。すなわち、希土類磁石としての部材を、焼成セッター上に設置し、アルミナ製の坩堝内に保持した上で、電気炉内に投入した。熱減磁工程の温度プログラムとしては、大気雰囲気下においてキュリー温度(310℃)までの昇降温速度を100℃/hにセットした。この熱減磁工程により、希土類磁石としての部材の表面上に酸化物被膜の形成を抑えつつ、初期磁束密度:410〜445mTを残留磁束密度:0.01mT(減磁率:99.9%以上)まで下げた。これにより、希土類磁石としての部材のその後の取扱いを容易なものとした。
1-B) Thermal Demagnetization Step The thermal demagnetization step was performed as follows. That is, a member as a rare earth magnet was placed on a firing setter, held in an alumina crucible, and then placed in an electric furnace. As a temperature program for the thermal demagnetization process, the temperature increasing / decreasing rate up to the Curie temperature (310 ° C.) was set to 100 ° C./h in an air atmosphere. By this thermal demagnetization process, the initial magnetic flux density: 410 to 445 mT is reduced to the residual magnetic flux density: 0.01 mT (demagnetization factor: 99.9% or more) while suppressing the formation of the oxide film on the surface of the member as the rare earth magnet. Lowered. This facilitated the subsequent handling of the member as a rare earth magnet.

1−C)メッキ剥離工程
メッキ剥離工程においては、希土類磁石としての部材の表面のNiメッキ層を、アルカリ系メッキ剥離剤を用いて溶出させた。アルカリ系メッキ剥離剤を含む水溶液をpH12以上に調製後、希土類磁石としての部材(減磁済)を当該水溶液に投入した。そして、ホットスターラー上で50〜70℃、100rpmで撹拌を行い、メッキ層を溶出させた。希土類磁石としての部材のメッキ層はNi層(表面層)、Cu積層(中間層)、Ni積層(最深層)の順に積層された三層構造を形成していた。そのため、表面層のNiをメッキ剥離剤で溶出させた後、Cu層は研磨処理を行って除去した。その後、最深層のNiは、上記と同様にメッキ剥離剤を使用して溶出させた。
1-C) Plating peeling process In the plating peeling process, the Ni plating layer on the surface of the member as a rare earth magnet was eluted using an alkaline plating peeling agent. After preparing an aqueous solution containing an alkaline plating release agent to pH 12 or higher, a member (demagnetized) as a rare earth magnet was put into the aqueous solution. And it stirred at 50-70 degreeC and 100 rpm on the hot stirrer, and the plating layer was eluted. The plating layer of the member as a rare earth magnet formed a three-layer structure in which a Ni layer (surface layer), a Cu layer (intermediate layer), and a Ni layer (deepest layer) were laminated in this order. Therefore, after the Ni of the surface layer was eluted with the plating release agent, the Cu layer was removed by polishing treatment. Thereafter, Ni in the deepest layer was eluted using a plating remover as described above.

1−D)酸化焙焼工程
蒸留水でメッキ剥離剤を十分に希釈・除去した後、メッキ層を溶出した後の希土類磁石としての部材を乾燥機内で乾燥させた。希土類磁石としての部材を、自動乳鉢を利用して粉砕した。その後、粉砕された希土類磁石としての部材をアルミナ容器に敷き詰め、大気雰囲気下において860℃、2hという条件で酸化焙焼工程を行った。そして、再度、自動乳鉢を用いて、希土類磁石としての部材を粒径30μm以下になるまで微粉末化した。
1-D) Oxidation roasting step After the plating release agent was sufficiently diluted and removed with distilled water, the member as the rare earth magnet after the plating layer was eluted was dried in a dryer. The member as a rare earth magnet was pulverized using an automatic mortar. Thereafter, the pulverized member as a rare earth magnet was spread on an alumina container, and an oxidative roasting process was performed under conditions of 860 ° C. and 2 hours in an air atmosphere. And again, using an automatic mortar, the member as a rare earth magnet was pulverized until the particle diameter became 30 μm or less.

1−E)溶出工程
溶出工程においては、水相溶液として、イオン液体を構成可能な疎水性アニオン種から成る酸を含有する溶液を用いた。この溶液としては、HTFSA(2.0M)を使用した。微粉末化された希土類磁石としての部材(資源)25gを、250mlのHTFSAへと投入した。そして、ホットスターラー上にて、100℃、700rpm、12hという条件で、HTFSAと資源とを反応させた。その後、遠心分離及びろ過を行い、未反応の資源を除去した。
1-E) Elution Step In the elution step, a solution containing an acid composed of a hydrophobic anionic species capable of constituting an ionic liquid was used as the aqueous phase solution. As this solution, HTFSA (2.0 M) was used. 25 g of a member (resource) as a finely divided rare earth magnet was put into 250 ml of HTFSA. Then, HTFSA and resources were reacted on a hot stirrer under the conditions of 100 ° C., 700 rpm, and 12 hours. Thereafter, centrifugation and filtration were performed to remove unreacted resources.

ここで、水相溶液であるHTFSAに対してどの元素が溶出しやすいかを確認すべく、得られた水相溶液に対し、ICP−AESによりイオン種の分析を行った。その結果を表1に示す。なお、水相溶液に資源を溶出させた場合に加え、比較対象として硝酸(2.0M)に資源を溶出させた場合、及び、塩酸(2.0M)に資源を溶出させた場合の結果についても記載した。

Figure 0006348796
表1に示す通り、水相溶液としてHTFSAを用いた場合、希土類元素であるPr及びNdの溶出量は高い一方、Feの溶出量は低く抑えられていた。その結果、上記の実施形態で述べたように、本発明の効果を奏する上で、HTFSAは好適であることが確認された。 Here, in order to confirm which element is likely to elute with respect to HTFSA which is an aqueous phase solution, the obtained aqueous phase solution was analyzed for ionic species by ICP-AES. The results are shown in Table 1. In addition to the case where the resource is eluted in the aqueous phase solution, as a comparison target, the case where the resource is eluted in nitric acid (2.0M) and the case where the resource is eluted in hydrochloric acid (2.0M) Also described.
Figure 0006348796
As shown in Table 1, when HTFSA was used as the aqueous phase solution, the elution amount of the rare earth elements Pr and Nd was high, while the elution amount of Fe was kept low. As a result, as described in the above embodiment, it was confirmed that HTFSA is suitable for achieving the effects of the present invention.

1−F)抽出分離工程
抽出分離工程においては、上記の水相溶液に対し、イオン液体である[P2225][TFSA](1.41M)を抽出前有機相溶液として3.0ml加えた。本実施例ではHTFSAを水相、[P2225][TFSA]を有機相と位置付けている。なお、抽出のための添加剤(溶媒和抽出剤)として1.84MのTBP(トリ−n−ブチルホスフェート)を抽出前有機相溶液に予め3.0ml加えたものを抽出分離工程では用いた。なお、水相溶液と有機相溶液との体積比は1:1とした。
1-F) Extraction / separation step In the extraction / separation step, 3.0 ml of [P 2225 ] [TFSA] (1.41 M), which is an ionic liquid, was added as an organic phase solution before extraction to the aqueous phase solution. In this example, HTFSA is positioned as an aqueous phase, and [P 2225 ] [TFSA] is positioned as an organic phase. In the extraction / separation step, 1.84 M TBP (tri-n-butyl phosphate) was added in advance to the organic phase solution before extraction as an additive (solvation extractant) for extraction. The volume ratio of the aqueous phase solution to the organic phase solution was 1: 1.

ここで、本工程において希土類元素が適切に抽出されているか否か、そして鉄は抽出されずに済んでいるか否かを確認すべく、抽出後有機相溶液に対し、抽出後有機相溶液のpHに応じた各元素の抽出率を調べた。その結果を示すのが図2である。   Here, in order to confirm whether or not the rare earth element is appropriately extracted in this step and whether or not iron is not extracted, the pH of the organic phase solution after the extraction is compared with the organic phase solution after the extraction. The extraction rate of each element according to the above was investigated. The result is shown in FIG.

図2から、希土類元素に関しては90%以上の抽出率を維持しており、Feに関しては60%程度の抽出率に留めることができた。更に、pHが0.5以下の場合、希土類元素に関しては60%以上の抽出率を保持でき、Feに関しては抽出率をほぼ0%とすることに成功した。   From FIG. 2, the extraction rate of 90% or more was maintained for the rare earth elements, and the extraction rate of about 60% for Fe was able to be maintained. Furthermore, when the pH is 0.5 or less, the extraction rate of 60% or more can be maintained for rare earth elements, and the extraction rate for Fe has been successfully reduced to almost 0%.

以上の結果を踏まえ、pH=0.02の条件下において、有機相を上記の条件に固定した上で、水相側のみ新規の媒体に入れ替える連続抽出を行った。この連続抽出工程を10回繰り返した結果、抽出後有機相溶液における希土類元素の濃度は、Pr=4.68mM,Nd=22.14mM,Dy=1.06mMとなっていた。なお、抽出後有機相溶液の金属濃度は、連続抽出時の各段階の水相を採取し、ICP−AES分析することによって算出した。また、Fe及びBについては全ての抽出工程で抽出後有機相溶液からは検出されなかった。   Based on the above results, under the condition of pH = 0.02, the organic phase was fixed to the above conditions, and then continuous extraction was performed by replacing only the aqueous phase side with a new medium. As a result of repeating this continuous extraction process 10 times, the concentration of rare earth elements in the organic phase solution after extraction was Pr = 4.68 mM, Nd = 22.24 mM, Dy = 1.06 mM. The metal concentration of the organic phase solution after extraction was calculated by collecting the aqueous phase at each stage during continuous extraction and performing ICP-AES analysis. Moreover, about Fe and B, it was not detected from the organic phase solution after extraction at all the extraction steps.

その後、後の1−G)電気化学工程にかけるための準備として、抽出後有機相溶液に対し、ドラフト中でエバポレーションを12h実施した。その後、電解浴中の更なる水分除去のため、真空乾燥処理を48h以上実施した。   Thereafter, as a preparation for the subsequent 1-G) electrochemical step, the organic phase solution after extraction was evaporated in a draft for 12 h. Thereafter, a vacuum drying process was performed for 48 hours or more for further water removal in the electrolytic bath.

1−G)電気化学工程
本実施例における電気化学工程で用いられる電解試験装置を図3に示す。なお、本実施例における電解試験装置は、三電極の電解セルを用いた装置である。電解試験装置自体は公知のものを用いても構わないが、以下、概要を説明する。
1-G) Electrochemical Step FIG. 3 shows an electrolytic test apparatus used in the electrochemical step in this example. The electrolysis test apparatus in this example is an apparatus using a three-electrode electrolysis cell. Although an electrolysis test apparatus itself may use a well-known thing, an outline | summary is demonstrated below.

本実施例における電解試験装置1は、陽極部2、陽極部2を納めたガラス部材3、陰極部4、参照電極部5、これらを収納自在な電解セル6を有している。また、図示しないが、積算電量機能を兼ね備えた三電極系電解制御装置も備えている。
電解制御装置と陽極部2及び陰極部4とが電気的に接続されている。そして、電解制御装置で参照電極を基準とする設定電位に印加させることができる。
なお、その他には、電解セル6からの放熱を抑制する耐熱性ウール7、その外側にPID温度制御によるマントルヒーター8、これらの下部にはホットスターラー9が備えられている。なお、電解セル6の内部には撹拌子10が設けられている。また、電解セル6の上部はシリコン栓11により密栓されている。シリコン栓11を貫通する形でガラス部材3(陽極部2)、陰極部4、参照電極部5及び電解浴の温度制御のための熱電対12が設けられている。
本実施例においては、減磁処理済の廃磁石部材が陽極部2として使用される。そして、当該廃磁石部材は、陽極リード線(図示せず)を用いて固定されている。そして、ソーダ石灰ガラスからなり且つ中空のガラス部材3の中に、陽極部2が配置されている。なお、ガラス部材3の先端(天地の地側)には、ガラスフィルター13(バイコールガラスフィルター)が設置されている。
The electrolysis test apparatus 1 in the present embodiment has an anode part 2, a glass member 3 containing the anode part 2, a cathode part 4, a reference electrode part 5, and an electrolytic cell 6 in which these can be accommodated. Moreover, although not shown in figure, the three-electrode system electrolysis control apparatus which has the integral electric energy function is also provided.
The electrolysis control device and the anode part 2 and the cathode part 4 are electrically connected. And it can be made to apply to the setting electric potential on the basis of a reference electrode with an electrolysis control apparatus.
In addition, a heat-resistant wool 7 that suppresses heat radiation from the electrolytic cell 6, a mantle heater 8 based on PID temperature control on the outside thereof, and a hot stirrer 9 are provided below these. A stirring bar 10 is provided inside the electrolytic cell 6. The upper part of the electrolysis cell 6 is sealed with a silicon plug 11. A glass member 3 (anode portion 2), a cathode portion 4, a reference electrode portion 5 and a thermocouple 12 for controlling the temperature of the electrolytic bath are provided so as to penetrate the silicon stopper 11.
In this embodiment, a demagnetized waste magnet member is used as the anode portion 2. And the said waste magnet member is being fixed using the anode lead wire (not shown). And the anode part 2 is arrange | positioned in the hollow glass member 3 which consists of soda-lime glass. In addition, the glass filter 13 (Vycor glass filter) is installed in the front-end | tip (top and bottom side of the glass member 3).

電解セル6に対し、電解浴となる抽出後有機相溶液(電解浴)14が投入されている。それと共に、ガラス部材3の中に抽出後有機相溶液(陽極側)15を投入しておき、抽出後有機相溶液(陽極側)15の中に、減磁処理済の廃磁石部材である陽極部2を浸漬させている。最終的には、抽出後有機相溶液(陽極側)15が収められたガラス部材3を、抽出後有機相溶液(電解浴)14へと浸漬させる。
なお、抽出後有機相溶液(電解浴)14及び抽出後有機相溶液(陽極側)15は、両者とも、1−F)抽出分離工程後における抽出後有機相溶液から分けたものである。
An extracted organic phase solution (electrolytic bath) 14 serving as an electrolytic bath is introduced into the electrolytic cell 6. At the same time, an organic phase solution (anode side) 15 after extraction is put into the glass member 3, and an anode which is a demagnetized waste magnet member is added to the organic phase solution (anode side) 15 after extraction. Part 2 is immersed. Finally, the glass member 3 containing the extracted organic phase solution (anode side) 15 is immersed in the extracted organic phase solution (electrolytic bath) 14.
The post-extraction organic phase solution (electrolytic bath) 14 and the post-extraction organic phase solution (anode side) 15 are both separated from the post-extraction organic phase solution after the 1-F) extraction separation step.

なお、ガラスフィルター13はバイコールガラス製であり、抽出後有機相溶液(陽極側)15は、電解セル6に投入されて電解浴となる抽出後有機相溶液(電解浴)14中には拡散せず、陽極部2として溶出する減磁処理済の廃磁石部材及び不溶性物質は、陽極部2の近傍に保持される。このように、本実施例における電解試験装置1を設計した。なお、ガラスフィルター13は、印加電圧を高めることで電流が流れるような構造になっている。   The glass filter 13 is made of Vycor glass, and the extracted organic phase solution (anode side) 15 is diffused into the extracted organic phase solution (electrolytic bath) 14 which is put into the electrolytic cell 6 and becomes an electrolytic bath. First, the demagnetized waste magnet member and the insoluble material that are eluted as the anode part 2 are held in the vicinity of the anode part 2. Thus, the electrolytic test apparatus 1 in this example was designed. The glass filter 13 has a structure in which a current flows by increasing the applied voltage.

1−G−a)陽極溶解工程、及び、1−G−b)第一電解析出工程
本実施例においては、作業効率を向上させるべく、1−G−a)陽極溶解工程、及び、1−G−b)第一電解析出工程を同時に行った。
本実施例における第一電解析出工程では、陽極部2をNd−Fe−Bロッド、陰極部4をCu基板、参照電極部5をPtワイヤーとした。なお、陰極部4は、Cu基板を略円筒形状にすることで電極面積を大きくする構造とした。そして、電解浴温度:100℃、電解雰囲気:Ar、印加電圧:−3.2V、総電気量:96.2Cの条件下でNdの析出を行った。その結果、陽極電流効率:90.3%、陰極析出物:35.2mgであり、電解析出物がNdのみで構成されると仮定した場合、陰極電流効率は73.4%、陰極回収率は36.7%であった。極めて高い陽極電流効率が得られた。なお、陽極電流効率は、総電気量から算出される陽極(Nd電極)の理論的な重量減少量に対する実際の重量変化量の割合から算出した(以降、同様)。
つまり、総電気量が高ければ、電解時間が一定とすると、陽極と陰極の間に流れる電流値が大きくなり、陰極へのNdの析出量が多くなることを意味する。また、陽極電流効率が高ければ、理論上の計算通りに限りなく近く電解析出が行われており、陽極側での電気化学反応に支障がないことを意味する。
1-Ga) Anodic dissolution step and 1-Gb) First electrolytic deposition step In this example, 1-Ga) anodic dissolution step and 1 -Gb) The 1st electrolytic deposition process was performed simultaneously.
In the first electrolytic deposition step in this example, the anode part 2 was an Nd—Fe—B rod, the cathode part 4 was a Cu substrate, and the reference electrode part 5 was a Pt wire. In addition, the cathode part 4 was made into the structure which enlarges an electrode area by making Cu board | substrate substantially cylindrical shape. Then, Nd was deposited under the conditions of electrolytic bath temperature: 100 ° C., electrolytic atmosphere: Ar, applied voltage: −3.2 V, and total electric quantity: 96.2 C. As a result, when it was assumed that the anode current efficiency was 90.3%, the cathode deposit was 35.2 mg, and the electrolytic deposit was composed only of Nd, the cathode current efficiency was 73.4%, and the cathode recovery rate. Was 36.7%. Extremely high anode current efficiency was obtained. The anode current efficiency was calculated from the ratio of the actual weight change amount to the theoretical weight decrease amount of the anode (Nd electrode) calculated from the total amount of electricity (the same applies hereinafter).
That is, if the total amount of electricity is high, if the electrolysis time is constant, the value of the current flowing between the anode and the cathode increases, and the amount of Nd deposited on the cathode increases. Further, if the anode current efficiency is high, it means that electrolytic deposition is performed as close as theoretically possible, and there is no problem in the electrochemical reaction on the anode side.

そして、得られた電析物に対し、XPS分析(X線光電子分光分析法:X−ray Photoelectron Spectroscopy:XPS)を行った。図5は、実施例1において得られた電析物に対しXPS分析した結果を示すグラフである。その結果、Nd3d5/2スペクトルにおいて、最表面層から0.2μmの深さでは981.5eVにピークが顕著であり、酸化物相と金属相の中間状態であった。一方、最表面層から0.9μmの深さでは980.7eVにピークが顕著であり、金属相の形成が確認できた。また、電析物の深さ方向分析を行った結果を図6に示す。炭素濃度及び酸素濃度は電析物の深さ方向と共に減少していき、0.9μmの深さではC<0.1%,O<1.0%であることが確認できた。つまり、最表面層からわずかの深さの内部では、比較的純度の高いNdが析出物として形成されていた。
なお、以降の実施例においては、深さ方向の表示を行う際に、−0.2μmのようにマイナスを付与する場合もある。
Then, XPS analysis (X-ray Photoelectron Spectroscopy: XPS) was performed on the obtained deposit. FIG. 5 is a graph showing the results of XPS analysis performed on the electrodeposits obtained in Example 1. As a result, in the Nd3d 5/2 spectrum, a peak was prominent at 981.5 eV at a depth of 0.2 μm from the outermost surface layer, which was an intermediate state between the oxide phase and the metal phase. On the other hand, at a depth of 0.9 μm from the outermost surface layer, a peak was prominent at 980.7 eV, confirming the formation of a metal phase. Moreover, the result of having conducted the depth direction analysis of the deposit is shown in FIG. The carbon concentration and oxygen concentration decreased with the depth direction of the electrodeposit, and it was confirmed that C <0.1% and O <1.0% at a depth of 0.9 μm. That is, relatively high purity Nd was formed as a precipitate inside a slight depth from the outermost surface layer.
In the following embodiments, when displaying in the depth direction, a minus value such as −0.2 μm may be given.

<実施例2>(実廃棄物VCMからのNd及びDyの回収)
1−A)解体・分別工程〜1−E)溶出工程については、<実施例1>と同様とした。また、以下に特記のない事項についても、<実施例1>と同様とした。
<Example 2> (Recovery of Nd and Dy from actual waste VCM)
1-A) Disassembly / sorting step 1-E) The elution step was the same as in <Example 1>. Further, items not specifically mentioned below were the same as those in <Example 1>.

1−F)抽出分離工程においては、pHを0.02とした上で水相側を順次入れ替える連続抽出工程を7回繰り返した。その結果得られた抽出後有機相溶液における希土類元素の濃度は、Pr=5.6mM,Nd=18.69mM,Dy=0.84mMとなっていた。なお、Fe及びBについては抽出後有機相溶液からは検出されなかった。   1-F) In the extraction / separation step, the continuous extraction step of sequentially changing the aqueous phase side after setting the pH to 0.02 was repeated seven times. As a result, the concentration of rare earth elements in the organic phase solution after extraction was Pr = 5.6 mM, Nd = 18.69 mM, Dy = 0.84 mM. Fe and B were not detected from the organic phase solution after extraction.

1−G−a)陽極溶解工程、及び、1−G−b)第一電解析出工程においては、電解浴温度:120℃、電解雰囲気:Ar、印加電圧:−3.25V、総電気量:116.2Cの条件下でNdの析出を行った。その結果、陽極電流効率:92.1%、陰極析出物:41.6mgであり、電解析出物がNdのみで構成されると仮定した場合、陰極電流効率は71.8%、陰極回収率は41.6%であった。   In 1-Ga) anodic dissolution step and 1-Gb) first electrolytic deposition step, electrolytic bath temperature: 120 ° C., electrolytic atmosphere: Ar, applied voltage: −3.25 V, total electric quantity : Nd was deposited under the condition of 116.2C. As a result, when it was assumed that the anode current efficiency was 92.1%, the cathode deposit was 41.6 mg, and the electrolytic deposit was composed only of Nd, the cathode current efficiency was 71.8%, and the cathode recovery rate. Was 41.6%.

そして、得られた電析物をXPS分析した結果、Nd3d5/2スペクトルにおいて、最表面層は、酸化物相と金属相の中間状態であった。一方、最表面層からからわずかの深さの内部では、金属相の形成が確認できた。また、電析物の深さ方向分析を行った結果、炭素濃度及び酸素濃度は減少していくことが確認できた。つまり、最表面層からわずかの深さの内部では、比較的純度の高いNdが析出物として形成されていた。 As a result of XPS analysis of the obtained electrodeposit, the outermost surface layer was in an intermediate state between the oxide phase and the metal phase in the Nd3d 5/2 spectrum. On the other hand, formation of a metal phase could be confirmed inside a slight depth from the outermost surface layer. Moreover, as a result of analyzing the depth direction of the deposit, it was confirmed that the carbon concentration and the oxygen concentration were decreased. That is, relatively high purity Nd was formed as a precipitate inside a slight depth from the outermost surface layer.

1−G−c)第二電解析出工程
第二電解析出工程では、陽極部2をDyロッド、陰極部4をCu基板とし、電解浴温度:120℃、電解雰囲気:Ar、印加電圧:−3.75V、総電気量:35.4Cの条件下でDyの析出を行った。なお、電解浴としては、1−G−b)第一電解析出工程で用いた後の低温溶融物(電解浴)14を用いた。
その結果、陽極電流効率:91.5%、陰極析出物:13.1mgであった。
1-Gc) Second electrolytic deposition step In the second electrolytic deposition step, the anode part 2 is a Dy rod and the cathode part 4 is a Cu substrate, the electrolytic bath temperature is 120 ° C, the electrolytic atmosphere is Ar, and the applied voltage is: Dy was deposited under the conditions of -3.75 V and total electricity: 35.4 C. In addition, as the electrolytic bath, 1-Gb) the low-temperature melt (electrolytic bath) 14 after being used in the first electrolytic deposition step was used.
As a result, the anode current efficiency was 91.5%, and the cathode deposit was 13.1 mg.

そして、得られた電析物をXPS分析した。図7は、実施例2の第二電解析出工程において得られた電析物に対しXPSによる深さ方向解析した結果を示すグラフである。その結果、電析物はDyリッチな状態でNdとともに共析していることが明らかとなった。また、炭素濃度及び酸素濃度は深さ方向と共に減少していき、最表面層から1.05μmの深さでは炭素濃度及び酸素濃度が0.5%以下となることが確認できた。つまり、Ndと同様、最表面層からわずかの深さの内部では、比較的純度の高いDyが析出物として形成されていた。   The obtained electrodeposit was analyzed by XPS. FIG. 7 is a graph showing the results of analyzing the depth direction by XPS of the electrodeposit obtained in the second electrolytic deposition step of Example 2. As a result, it was revealed that the electrodeposits co-deposited with Nd in a Dy-rich state. Moreover, it was confirmed that the carbon concentration and the oxygen concentration decreased with the depth direction, and the carbon concentration and the oxygen concentration were 0.5% or less at a depth of 1.05 μm from the outermost surface layer. That is, like Nd, Dy having a relatively high purity was formed as a precipitate inside a slight depth from the outermost surface layer.

<実施例3>(溶媒和抽出剤の濃度に応じた希土類抽出率の変化)
本実施例においては、水相溶液と有機相溶液の体積比を1:1としたときに、有機相溶液内に存在する溶媒和抽出剤の濃度を変えた場合に希土類元素の有機相溶液への抽出度合いがどのように変化するかについて調べた。なお、以降の実施例において記載が無い内容(使用する装置や手法等)は、上記の<実施例1>と同様とする。
<Example 3> (Change in rare earth extraction rate depending on the concentration of the solvating extractant)
In this example, when the volume ratio of the aqueous phase solution to the organic phase solution is 1: 1, the concentration of the solvating extractant present in the organic phase solution is changed to the rare earth element organic phase solution. We investigated how the degree of extraction changes. Note that the contents (devices and methods used) not described in the following examples are the same as in the above <Example 1>.

1−E)溶出工程
2.0M−HTFSA溶液200ml中に酸化焙焼済VCMの微粉化物2.0gを70℃,500rpmで12h溶出させた。未反応の微粉化物をろ過で除去した後、HTFSA中の各金属の溶出濃度をICP−AES分析で確認した結果、Fe:7.63mM,Pr:3.04mM,Nd:11.69mM,Dy:0.54mMであった。
1-E) Elution step 2.0 g of oxidized and roasted VCM fine powder was dissolved in 200 ml of 2.0M-HTFSA solution at 70 ° C. and 500 rpm for 12 hours. After removing unreacted fine powder by filtration, the elution concentration of each metal in HTFSA was confirmed by ICP-AES analysis. As a result, Fe: 7.63 mM, Pr: 3.04 mM, Nd: 11.69 mM, Dy: 0.54 mM.

1−F)抽出分離工程
この溶液を水相として、溶媒和抽出剤TBP濃度を1.23M〜3.07Mまで段階的に変化させて抽出試験(2000rpm,5min)を行った。その際、有機相の体積(イオン液体相+溶媒和抽出剤)は6.0mlで一定とした。水相の体積(A)と有機相の体積(O)の比:A/O=1.0に統一し、抽出試験を行った。溶媒和抽出剤濃度と抽出率は以下の結果となった。

Figure 0006348796
表2を見ると、TBP濃度の増加とともに希土類種の抽出率は増加傾向にあることがわかる。また、TBP濃度が2.45M以上では、Feが抽出されていた。BはTBPの全濃度範囲において、抽出されていなかった。その結果、現在確認できている段階では、抽出分離工程においては、A/Oを1.0とした場合、前記溶媒和抽出剤の濃度が1.23M以上2.15M以下である場合、FeやBを全く含むことなく、希土類種を有機相溶液へと更に有効に抽出することが可能となることがわかった。 1-F) Extraction Separation Step An extraction test (2000 rpm, 5 min) was performed by using this solution as an aqueous phase and changing the solvation extractant TBP concentration stepwise from 1.23 M to 3.07 M. At that time, the volume of the organic phase (ionic liquid phase + solvating extractant) was kept constant at 6.0 ml. The ratio of the volume of the aqueous phase (A) to the volume of the organic phase (O) was unified to A / O = 1.0, and the extraction test was conducted. The solvating extractant concentration and extraction rate were as follows.
Figure 0006348796
Table 2 shows that the extraction rate of rare earth species tends to increase with increasing TBP concentration. Further, Fe was extracted at a TBP concentration of 2.45M or more. B was not extracted in the whole concentration range of TBP. As a result, at the currently confirmed stage, in the extraction / separation step, when A / O is 1.0, the concentration of the solvating extractant is 1.23 M or more and 2.15 M or less, Fe or It has been found that the rare earth species can be extracted more effectively into the organic phase solution without containing B at all.

また、各希土類元素におけるTBP濃度と分配比の関係を図8に示す。図8から、各希土類種の直線関係の傾きはPr:2.48,Nd:2.11,Dy:2.74であり、希土類種に依らず、ほぼ一定の抽出機構で進行することを確認した。   FIG. 8 shows the relationship between the TBP concentration and the distribution ratio in each rare earth element. From FIG. 8, the slope of the linear relationship of each rare earth species is Pr: 2.48, Nd: 2.11, Dy: 2.74, and it is confirmed that the process proceeds with an almost constant extraction mechanism regardless of the rare earth species. did.

<実施例4>(A/O比に応じた希土類抽出率の変化)
実施例3の1−E)溶出工程で使用した溶液を水相として、溶媒和抽出剤TBP濃度を1.84Mに統一した上で、水相の体積と有機相の体積の比:A/O=0.5〜5.0まで変化させて、抽出試験(2000rpm,5min)を行った。各A/Oに対する抽出試験結果を表3に示す。

Figure 0006348796
表3に示すように、全てのA/O比において、Fe,Bは有機相側に抽出されなかった。0.5≦A/O≦1.0の条件下で脱鉄処理と効率的な希土類抽出を両立できることが判明した。特に、現在確認されている範囲では、溶媒和抽出剤の濃度を1.84Mとした場合、A/Oが0.5以上1.0以下であれば、FeやBを全く含むことなく、希土類種を有機相溶液へと更に有効に抽出することが可能となることがわかった。 <Example 4> (Change of rare earth extraction rate according to A / O ratio)
In Example 3, 1-E) The solution used in the elution step was used as an aqueous phase, the solvation extractant TBP concentration was unified to 1.84 M, and the ratio of the volume of the aqueous phase to the volume of the organic phase: A / O = Extraction test (2000 rpm, 5 min) was performed by changing from 0.5 to 5.0. The extraction test results for each A / O are shown in Table 3.
Figure 0006348796
As shown in Table 3, Fe and B were not extracted to the organic phase side at all A / O ratios. It was found that both iron removal treatment and efficient rare earth extraction can be achieved under the condition of 0.5 ≦ A / O ≦ 1.0. In particular, within the currently confirmed range, when the concentration of the solvating extractant is 1.84M, if A / O is 0.5 or more and 1.0 or less, the rare earth is not contained at all without including Fe or B. It has been found that seeds can be extracted more effectively into organic phase solutions.

<実施例5>及び<比較例1>(共通アニオン種が[NO ]である場合と[TFSA]である場合との比較)
本実施例においては、水相溶液における酸を構成するアニオン種と、有機相溶液におけるイオン液体を構成するアニオン種とが同種であったとしても、抽出率という観点からすると、有機酸(アミド溶液)由来の疎水性アニオン種[TFSA](実施例5)の方が効果的なのか、それとも同種のアニオン種が鉱酸由来の[NO ](比較例1)の方が効果的なのかについて調べた。
更には、イオン液体を構成可能な疎水性アニオン種であるTFSAが水相溶液及び有機相溶液に含まれるか否かで希土類元素の回収が可能となるか否かが変わるかどうかについて調べた。
<Example 5> and <Comparative example 1> (Comparison between the case where the common anion species is [NO 3 ] and [TFSA ])
In this example, even if the anion species constituting the acid in the aqueous phase solution and the anion species constituting the ionic liquid in the organic phase solution are the same species, the organic acid (amide solution) ) Derived hydrophobic anion species [TFSA ] (Example 5) or [NO 3 ] (Comparative Example 1) from which the anion species of the same type is derived from mineral acid is more effective. I investigated whether or not.
Furthermore, TFSA is configurable hydrophobic anionic species ionic liquid - was investigated whether whether it is possible to recover the rare earth element in whether contained in the aqueous phase solution and the organic phase solution is changed .

<実施例5>(疎水性及び半疎水性アニオン種による希土類抽出率及び電解への影響調査)
1−E)溶出工程(共通アニオン[TFSA])
一方、2.0M−HTFSA溶液200mlに対して、酸化焙焼済VCMの微粉化物2.0gを70℃,500rpmで12h溶出させた。
<Example 5> (Investigation of the effect of hydrophobic and semi-hydrophobic anion species on rare earth extraction rate and electrolysis)
1-E) Elution step (common anion [TFSA ])
On the other hand, 2.0 g of finely pulverized oxidized roasted VCM was eluted for 12 h at 70 ° C. and 500 rpm with respect to 200 ml of 2.0 M-HTFSA solution.

1−F)抽出分離工程(共通アニオン[TFSA])
この溶液を水相として、[TFSA]を共通アニオンとする[P44416][TFSA](体積3.0ml),[P66614][TFSA](体積3.0ml)の疎水性イオン液体にTBP(濃度1.84M、体積3.0ml)を添加した試料を有機相として抽出試験を行った。
なお、[P44416]は、正式名称はトリブチルヘキサデシルホスホニウムである。
また、[P66614]は、正式名称はトリヘキシルテトラデシルホスホニウムである。
1-F) Extraction separation step (common anion [TFSA ])
Using this solution as an aqueous phase, [P 44416 ] [TFSA] (volume 3.0 ml), [P 66614 ] [TFSA] (volume 3.0 ml) hydrophobic ionic liquids having [TFSA] as a common anion are mixed with TBP ( The extraction test was conducted using the sample to which the concentration of 1.84M and volume of 3.0 ml) was added as the organic phase.
[P 44416 ] is officially tributylhexadecylphosphonium.
[P 66614 ] has the official name trihexyl tetradecylphosphonium.

<比較例1>
1−E)溶出工程(共通アニオン[NO ])
2.0M−HNO溶液200mlに対して、酸化焙焼済VCMの微粉化物2.0gを70℃,500rpmで12h溶出させた。
<Comparative Example 1>
1-E) Elution step (common anion [NO 3 ])
From 200 ml of 2.0M-HNO 3 solution, 2.0 g of finely pulverized oxidized roasted VCM was eluted at 70 ° C. and 500 rpm for 12 hours.

1−F)抽出分離工程(共通アニオン[NO ])
未反応の微粉化物をろ過で除去した後、この溶液を水相として、[NO]を共通アニオンとする[P44416][NO](体積約2.0ml),[P66614][NO](体積約3.0ml)の半疎水性イオン液体にTBP(濃度1.84M、体積約2.0mlもしくは体積約3.0ml)を添加した試料を有機相として抽出試験を行った。ここで、半疎水性とは完全なる疎水性が発現されず、合成後のイオン液体成分が一部水相に可溶であることを示す。
1-F) Extraction and separation step (common anion [NO 3 ])
After removal of the fines product of unreacted filtration, the solution as an aqueous phase, [NO 3] and a common anion [P 44416] [NO 3] ( volume of about 2.0ml), [P 66614] [ NO 3 ] (Volume: about 3.0 ml) A semi-hydrophobic ionic liquid added with TBP (concentration: 1.84 M, volume: about 2.0 ml or volume: about 3.0 ml) was subjected to an extraction test using the organic phase. Here, semi-hydrophobic means that complete hydrophobicity is not expressed, and that the synthesized ionic liquid component is partially soluble in the aqueous phase.

両抽出試験において、A/O=1.0の条件下で実施した。なお、A/Oとは、(水相溶液の体積)/(有機相溶液の体積)を指す。抽出試験結果を以下に示す。

Figure 0006348796
希土類種の抽出率は、[TFSA]系抽出の方が[NO]系抽出よりも高いことが判明した。なお、粘性の低い[P44416]をカチオン種とするイオン液体の方が、粘性が高い[P66614]をカチオン種とするイオン液体よりも、希土類抽出率が高いことも判明した。 In both extraction tests, it was performed under the condition of A / O = 1.0. A / O refers to (volume of aqueous phase solution) / (volume of organic phase solution). The extraction test results are shown below.
Figure 0006348796
The extraction rate of rare earth species was found to be higher in [TFSA] -based extraction than [NO 3 ] -based extraction. Incidentally, who ionic liquid with low viscosity [P 44416] and the cationic species, than the ionic liquid of high viscosity [P 66614] and the cationic species has also been found that high rare earth extraction rate.

次に、これら4種のイオン液体を100℃でエバポレーション処理した後、90℃で真空乾燥処理を48h以上行った。真空乾燥後、陽極部2にNd−Fe−Bロッド,陰極部4にCu基板、参照電極部5にPtワイヤーを使用して電解試験を実施した。電解条件は電解浴温度:100℃、印加電圧:−3.25Vに設定した。   Next, after evaporating these four kinds of ionic liquids at 100 ° C., vacuum drying was performed at 90 ° C. for 48 hours or more. After vacuum drying, an electrolytic test was performed using an Nd—Fe—B rod for the anode portion 2, a Cu substrate for the cathode portion 4, and a Pt wire for the reference electrode portion 5. The electrolysis conditions were set to electrolytic bath temperature: 100 ° C. and applied voltage: −3.25V.

その結果、[P44416][NO],[P66614][NO]を電解浴とする希土類抽出済のイオン液体からは電析物が得られなかった。電解浴中の希土類元素濃度が低く、希土類元素の析出電位に対する過電圧の減少が顕著に働いていないこと、もしくは[NO]をアニオンとするイオン液体の電位窓が小さいことが原因の1つとして考えられる。その結果、[P44416][NO],[P66614][NO]は電解浴として使用できないことが明らかとなった。少なくとも本実施例において、[P44416][NO]と[P66614][NO]という[NO]をアニオンとするイオン液体は、抽出分離工程においても疎水性イオン液体の機能性が発現されにくく、抽出前有機相溶液として不適格であることを意味する。 As a result, no deposit was obtained from the rare earth extracted ionic liquid using [P 44416 ] [NO 3 ], [P 66614 ] [NO 3 ] as an electrolytic bath. One of the reasons is that the rare earth element concentration in the electrolytic bath is low and the decrease in overvoltage with respect to the rare earth element deposition potential does not work remarkably, or that the potential window of the ionic liquid having [NO 3 ] as an anion is small. Conceivable. As a result, it became clear that [P 44416 ] [NO 3 ], [P 66614 ] [NO 3 ] cannot be used as an electrolytic bath. At least in this example, the ionic liquid [P 44416 ] [NO 3 ] and [P 66614 ] [NO 3 ], which has [NO 3 ] as an anion, exhibits the functionality of the hydrophobic ionic liquid even in the extraction separation process. It means that it is difficult to be used and is not suitable as an organic phase solution before extraction.

一方、[P44416][TFSA],[P66614][TFSA]を電解浴とする抽出後有機相溶液からは黒色の電析物が得られた。電析物をEDX分析で確認した結果、Nd金属であることを確認できた。そのため、少なくとも本実施例において、電解浴として使用可能な有機相溶液としては、TFSAをアニオンとする疎水性イオン液体の中でも、ホスホニウムをカチオン種とするイオン液体を使用することが有効であることが明らかとなった。 On the other hand, a black electrodeposit was obtained from the organic phase solution after extraction using [P 44416 ] [TFSA], [P 66614 ] [TFSA] as an electrolytic bath. As a result of confirming the electrodeposit by EDX analysis, it was confirmed to be Nd metal. Therefore, at least in this embodiment, as the organic phase solution that can be used as an electrolytic bath, it is effective to use an ionic liquid having phosphonium as a cation species among hydrophobic ionic liquids having TFSA as an anion. It became clear.

<実施例6>(Feを沈殿分離する手法を用いた上でのNd及びDyの回収)
本実施例においては、図4に示すフローチャートに従い、試験を行った。なお、1−A)解体・分別工程〜1−D)酸化焙焼工程については、<実施例1>と同様とした。また、以下に特記のない事項についても、<実施例1>と同様とした。なお、1−A)や1−B)等の符号については、[実施の形態2]に準拠した符号を使用する。
<Example 6> (Recovery of Nd and Dy using a method of separating Fe by precipitation)
In this example, the test was performed according to the flowchart shown in FIG. The 1-A) dismantling / sorting process to 1-D) the oxidation roasting process were the same as in <Example 1>. Further, items not specifically mentioned below were the same as those in <Example 1>. In addition, about the codes | symbols, such as 1-A) and 1-B), the code | symbol based on [Embodiment 2] is used.

1−E)溶出工程においては、水相溶液としてHTFSA(1.0M)を使用した。微粉末化された希土類磁石としての部材(資源)10gを、250mlのHTFSAへと投入した。そして、ホットスターラー上にて、100℃、700rpm、24hという条件で、HTFSAと資源とを反応させた。その後、遠心分離及びろ過を行い、未反応の資源を除去した。   1-E) In the elution step, HTFSA (1.0 M) was used as the aqueous phase solution. 10 g of a member (resource) as a finely divided rare earth magnet was put into 250 ml of HTFSA. Then, HTFSA and resources were reacted on a hot stirrer under the conditions of 100 ° C., 700 rpm, and 24 hours. Thereafter, centrifugation and filtration were performed to remove unreacted resources.

その後、本実施例においては、1−F)脱鉄工程を新たに行った。
[実施の形態2]で述べたように、2価のFeイオンと希土類元素との共沈を避けるべく、水相溶液に対して濃硝酸を添加してFeを3価のイオンへと酸化させた。
Thereafter, in this example, 1-F) a deironing step was newly performed.
As described in [Embodiment 2], concentrated nitric acid is added to the aqueous phase solution to oxidize Fe to trivalent ions in order to avoid coprecipitation of divalent Fe ions and rare earth elements. It was.

その後、沈殿滴定工程を行った。水相溶液中への沈殿形成剤としては、KOHを使用した。そして、pH4.6を終点と設定して、[Fe(OH)3−xの沈殿滴定を実施した。沈殿形成後の分離方法としては、溶液のロスが少ない遠心分離法を採用し、沈殿物であるゲーサイトと水相溶液とを分離した。
なお、得られた溶液をICP−AESで分析した結果、Feは0ppmであり、湿式分離率は100%であることを確認した。
Thereafter, a precipitation titration step was performed. KOH was used as a precipitate-forming agent into the aqueous phase solution. Then, pH 4.6 was set as the end point, and precipitation titration of [Fe (OH) x ] 3-x was performed. As a separation method after the formation of the precipitate, a centrifugal separation method with little loss of the solution was adopted, and the goethite which is the precipitate and the aqueous phase solution were separated.
In addition, as a result of analyzing the obtained solution by ICP-AES, it confirmed that Fe was 0 ppm and the wet separation rate was 100%.

1−G)抽出分離工程においては、3種類の有機相として、希釈剤:[P2225][TFSA](濃度1.41M)、[DEME][TFSA](濃度1.46M)、[MEMP][TFSA](濃度1.69M)を10ml採取後、TBP(濃度1.84M)を各10ml添加した。その後、各有機相に水相20mlを添加した。そして、pH4.5、25℃、600rpmで1h撹拌した。そして、本工程を7回繰り返し、連続抽出を行った。その結果を表5に示す。表5は、抽出回数ごとの希土類元素の分配比=有機相中の希土類元素濃度/水相中の希土類元素濃度を示している。

Figure 0006348796
なお、[DEME]の正式名称はN,N−ジエチル−N−メチル−(N−2−メトキシエチル)アンモニウムである。
また、[MEMP]の正式名称はN−(2−メトキシエチル)−N−メチル−ピロリジニウムである。 1-G) In the extraction / separation step, three types of organic phases are used as diluents: [P 2225 ] [TFSA] (concentration 1.41M), [DEME] [TFSA] (concentration 1.46M), [MEMP]. After collecting 10 ml of [TFSA] (concentration 1.69M), 10 ml each of TBP (concentration 1.84M) was added. Thereafter, 20 ml of an aqueous phase was added to each organic phase. And it stirred for 1 h at pH 4.5, 25 degreeC, and 600 rpm. And this process was repeated 7 times and the continuous extraction was performed. The results are shown in Table 5. Table 5 shows the rare earth element distribution ratio for each number of extractions = the rare earth element concentration in the organic phase / the rare earth element concentration in the aqueous phase.
Figure 0006348796
The official name of [DEME] is N, N-diethyl-N-methyl- (N-2-methoxyethyl) ammonium.
The formal name of [MEMMP] is N- (2-methoxyethyl) -N-methyl-pyrrolidinium.

表5から明らかなように、1回目の抽出において、分配比が46〜183という高い値が得られており、1回目の抽出にして希土類イオンを効率的に抽出できていた。   As can be seen from Table 5, in the first extraction, a high partition ratio of 46 to 183 was obtained, and rare earth ions could be extracted efficiently in the first extraction.

また、連続抽出後に得られた有機相溶液における希土類元素の濃度に関して言うと、[P2225][TFSA]の場合はPr=54mM、Nd=138mM、Dy=34mMであった。[DEME][TFSA]の場合は、Pr=52mM、Nd=134mM、Dy=33mMであった。[MEMP][TFSA]の場合は、Pr=52mM,Nd=134mM,Dy=33mMであった。いずれの希釈剤を使用した場合でも、希土類元素の濃度は比較的高い値となっていた。なお、Fe及びBについては抽出後有機相溶液からは検出されなかった。 Regarding the rare earth element concentration in the organic phase solution obtained after continuous extraction, Pr = 54 mM, Nd = 138 mM, and Dy = 34 mM in the case of [P 2225 ] [TFSA]. In the case of [DEME] [TFSA], Pr = 52 mM, Nd = 134 mM, and Dy = 33 mM. In the case of [MEMP] [TFSA], Pr = 52 mM, Nd = 134 mM, and Dy = 33 mM. Regardless of which diluent was used, the rare earth element concentration was relatively high. Fe and B were not detected from the organic phase solution after extraction.

1−H−a)陽極溶解工程、及び、1−H−b)第一電解析出工程においては、電解浴として[P2225][TFSA]を選定し、電解浴温度:100℃、電解雰囲気:Ar、印加電圧:−3.2V、総電気量:526Cの条件下でNdの析出を行った。その結果、陽極電流効率:93.2%、陰極析出物:186.5mgであり、電解析出物がNdのみで構成されると仮定した場合、陰極電流効率は71.2%であった。比較的高い陽極電流効率が得られた。 In the 1-Ha) anodic dissolution step and 1-Hb) first electrolytic deposition step, [P 2225 ] [TFSA] is selected as the electrolytic bath, the electrolytic bath temperature is 100 ° C., and the electrolytic atmosphere : Ar, applied voltage: -3.2V, total electric quantity: 526C, Nd was deposited. As a result, the anode current efficiency was 93.2%, the cathode deposit was 186.5 mg, and the cathode current efficiency was 71.2% when the electrolytic deposit was assumed to be composed only of Nd. A relatively high anode current efficiency was obtained.

そして、得られた電析物をXPS分析した結果、Nd3d5/2スペクトルにおいて、最表面層は、酸化物相と金属相の中間状態であった。一方、最表面層からからわずかの深さの内部では、金属相の形成が確認できた。また、電析物の深さ方向分析を行った結果、炭素濃度及び酸素濃度は減少していくことが確認できた。つまり、最表面層からわずかの深さの内部では、比較的純度の高いNdが析出物として形成されていた。 As a result of XPS analysis of the obtained electrodeposit, the outermost surface layer was in an intermediate state between the oxide phase and the metal phase in the Nd3d 5/2 spectrum. On the other hand, formation of a metal phase could be confirmed inside a slight depth from the outermost surface layer. Moreover, as a result of analyzing the depth direction of the deposit, it was confirmed that the carbon concentration and the oxygen concentration were decreased. That is, relatively high purity Nd was formed as a precipitate inside a slight depth from the outermost surface layer.

1−H−c)第二電解析出工程
第二電解析出工程では、陽極部2をDyロッド、陰極部4をCu基板とし、電解浴温度:100℃、電解雰囲気:Ar、印加電圧:−3.7V、総電気量:200Cの条件下でDyの析出を行った。なお、電解浴としては、1−G−b)第一電解析出工程で用いた後の低温溶融物(電解浴)14を用いた。
その結果、陽極電流効率:91.8%、陰極析出物:70.3mgであった。
1-Hc) Second electrolytic deposition step In the second electrolytic deposition step, the anode part 2 is a Dy rod and the cathode part 4 is a Cu substrate, the electrolytic bath temperature is 100 ° C., the electrolytic atmosphere is Ar, and the applied voltage is: Dy was deposited under the conditions of -3.7V, total electricity: 200C. In addition, as the electrolytic bath, 1-Gb) the low-temperature melt (electrolytic bath) 14 after being used in the first electrolytic deposition step was used.
As a result, the anode current efficiency was 91.8%, and the cathode precipitate was 70.3 mg.

そして、各電解析出工程での陰極析出物をEDX分析(エネルギー分散型X線分析:Energy Dispersive X−ray spectroscopy:EDX)した。その結果を表6に示す。

Figure 0006348796
表6に示すように、第一電解析出工程においてはNdを良好に回収できており、第二電解析出工程においてはDyを良好に回収できでいた。 Then, the cathode deposit in each electrolytic deposition step was subjected to EDX analysis (Energy Dispersive X-ray spectroscopy: EDX). The results are shown in Table 6.
Figure 0006348796
As shown in Table 6, Nd was successfully recovered in the first electrolytic deposition step, and Dy was successfully recovered in the second electrolytic deposition step.

<比較例2>
比較例2においては、<実施例6>で抽出前有機相溶液として用いた[P2225][TFSA]の代わりに、[EMI][TFSA](濃度1.95M、体積10ml)を用いた。それ以外は<実施例6>と同様とした。
<Comparative example 2>
In Comparative Example 2, [EMI] [TFSA] (concentration 1.95 M, volume 10 ml) was used instead of [P 2225 ] [TFSA] used as the organic phase solution before extraction in <Example 6>. Otherwise, it was the same as <Example 6>.

そして、比較例2にて得られた抽出後有機相溶液に対し、当該抽出後有機相溶液が電解浴として使用可能か否か、すなわち抽出後有機相溶液を電解浴としたとき希土類元素が還元され得るか否かについて調べた。具体的には、抽出後有機相溶液を100℃の電解浴としつつ、電気化学測定を行った。その結果を示すのが図9である。図9は、比較例2における抽出後有機相溶液において酸化還元反応が起きているか否かを示すグラフである。   Then, with respect to the organic phase solution after extraction obtained in Comparative Example 2, whether or not the organic phase solution after extraction can be used as an electrolytic bath, that is, the rare earth element is reduced when the organic phase solution after extraction is used as an electrolytic bath. Investigate whether it can be done. Specifically, electrochemical measurement was performed using the organic phase solution after extraction as an electrolytic bath at 100 ° C. The result is shown in FIG. FIG. 9 is a graph showing whether or not an oxidation-reduction reaction occurs in the organic phase solution after extraction in Comparative Example 2.

その結果、[EMI][TFSA]では還元側の電位窓が狭く、−2.5V付近でカチオンの分解に伴うピークを生じていた。また、[EMI][TFSA]では希土類イオンは幾分抽出されるが、電解試験では希土類析出物は得られなかった。その結果、[EMI][TFSA]は電解浴として使用できないことが明らかとなった。これはカチオン側の電位窓が狭いことが主たる要因であり、希土類元素を単独で抽出分離する工程であれば、[EMI][TFSA]は適用できるが、電解工程を視野に入れて、希土類種を金属の形態で回収する場合は、[EMI][TFSA]は不適格であることが明らかとなった。少なくとも比較例2(実施例6)の条件下においては、[EMI][TFSA]は、カチオンの性能が不適格であることを意味する。つまり、少なくとも比較例2(実施例6)の条件下においては、「電解析出の際に用いられる電解浴として使用可能な有機相溶液」には[EMI][TFSA]は含まれない。   As a result, in [EMI] [TFSA], the potential window on the reduction side was narrow, and a peak associated with the decomposition of the cation was generated at around -2.5V. [EMI] [TFSA] extracted some rare earth ions, but the rare earth precipitates were not obtained in the electrolytic test. As a result, it was revealed that [EMI] [TFSA] cannot be used as an electrolytic bath. This is mainly due to the narrow potential window on the cation side, and [EMI] [TFSA] can be applied to the process of extracting and separating rare earth elements alone, but the electrolysis process is considered, and rare earth species are considered. [EMI] [TFSA] was found to be ineligible when recovering in the metal form. At least under the conditions of Comparative Example 2 (Example 6), [EMI] [TFSA] means that the performance of the cation is ineligible. That is, at least under the conditions of Comparative Example 2 (Example 6), [EMI] [TFSA] is not included in the “organic phase solution that can be used as an electrolytic bath used in electrolytic deposition”.

<実施例6>においても電気化学測定を行った。その結果を同じく図9に示している。その結果、[P2225][TFSA]を電解浴として使用した場合は、希土類元素の抽出前と抽出後とを比べると、明確な違いが生じていた。具体的に言うと、抽出後有機相溶液の場合、還元側でカチオンの分解を生じる前段階にNdの還元ピークが観測されていた。その結果、[P2225][TFSA]は、「電解析出の際に用いられる電解浴として使用可能な有機相溶液」として適格であることを確認した。なお、現段階では溶媒和抽出剤の電気化学挙動については、明らかになっていない。 Also in <Example 6>, electrochemical measurement was performed. The result is also shown in FIG. As a result, when [P 2225 ] [TFSA] was used as an electrolytic bath, there was a clear difference between before and after extraction of rare earth elements. Specifically, in the case of the organic phase solution after extraction, a reduction peak of Nd was observed before the cation decomposition on the reduction side. As a result, it was confirmed that [P 2225 ] [TFSA] was qualified as “an organic phase solution that can be used as an electrolytic bath used for electrolytic deposition”. At this stage, the electrochemical behavior of the solvating extractant is not clear.

<実施例7>(Feを沈殿分離する手法を用いた上での、共通アニオンを利用した抽出試験)
本実施例においては、水相溶液における酸を構成する疎水性アニオン種と、有機相溶液におけるイオン液体を構成するアニオン種とが同種である場合の有効性を検証すべく、水相溶液内において同種のアニオン種の濃度を変えたときに、希土類元素の有機相溶液への抽出度合いがどのように変化するかについて調べた。
また、水相溶液をHClのような鉱酸とした場合であっても、水相溶液に対して、イオン液体を構成可能な疎水性アニオン種が加えられた状態となっていれば、効率よく希土類元素を回収できることを証明した。
<Example 7> (Extraction test using a common anion using a method of separating Fe by precipitation)
In this example, in order to verify the effectiveness when the hydrophobic anion species constituting the acid in the aqueous phase solution and the anion species constituting the ionic liquid in the organic phase solution are the same species, We investigated how the degree of extraction of rare earth elements into the organic phase solution changes when the concentration of the same kind of anionic species is changed.
Moreover, even when the aqueous phase solution is a mineral acid such as HCl, if the hydrophobic anion species capable of forming an ionic liquid is added to the aqueous phase solution, the aqueous phase solution can be efficiently used. It has been proved that rare earth elements can be recovered.

1−E)溶出工程
まず、1.0M−HCl溶液500ml中に酸化磁粉5.0gを70℃,500rpmで12h溶出させた。
1-E) Elution Step First, 5.0 g of oxidized magnetic powder was eluted in 500 ml of 1.0 M HCl solution at 70 ° C. and 500 rpm for 12 hours.

1−F)脱鉄工程
未反応の酸化磁粉をろ過した後、水相溶液(HCl溶液)に対して濃硝酸を1.5ml添加して500rpmで12h反応させた。このように、水相溶液においてFe2+をFe3+に完全に転換させた。その後、1.0M−NaOHを沈殿形成剤として、pH=3.8の条件下でゲーサイトを選択的に沈殿分離した。溶液を遠心分離後(10000rpm,5min)、上澄み液(水相溶液)を分離した。
1-F) Deironing Step After filtering the unreacted oxide magnetic powder, 1.5 ml of concentrated nitric acid was added to the aqueous phase solution (HCl solution) and reacted at 500 rpm for 12 hours. In this way, Fe 2+ was completely converted to Fe 3+ in the aqueous phase solution. Thereafter, goethite was selectively precipitated and separated under the condition of pH = 3.8 using 1.0M NaOH as a precipitation forming agent. After centrifuging the solution (10000 rpm, 5 min), the supernatant (aqueous phase solution) was separated.

1−G)抽出分離工程
その後、水相溶液内において同種のアニオン種の濃度を変えたときに、希土類元素の有機相溶液への抽出度合いがどのように変化するかを調べるべく、以下の操作を行った。即ち、水相溶液10mlに対し、Li[TFSA]もしくはLi[FSA]を、濃度0.05M,0.1M,0.2M,0.5M,1.0M,2.0Mの各々の条件で添加した。その上で、溶媒和抽出剤TBPの濃度を1.23Mに固定し、希釈剤として[P2225][TFSA]もしくは[P2225][FSA]を使用して、有機相体積10mlの条件下で抽出試験(2000rpm,5min)を行った。
本実施例においては、1−G)抽出分離工程までに留めた。
1-G) Extraction and separation step Thereafter, in order to examine how the degree of extraction of rare earth elements into the organic phase solution changes when the concentration of the same kind of anion species is changed in the aqueous phase solution, the following operation is performed. Went. That is, Li [TFSA] or Li [FSA] is added to 10 ml of aqueous phase solution under the conditions of concentrations of 0.05M, 0.1M, 0.2M, 0.5M, 1.0M, and 2.0M. did. On top of that, the concentration of the solvating extractant TBP was fixed at 1.23 M, and [P 2225 ] [TFSA] or [P 2225 ] [FSA] was used as a diluent under the condition of an organic phase volume of 10 ml. An extraction test (2000 rpm, 5 min) was performed.
In this example, the process was stopped by the 1-G) extraction and separation step.

共通するアニオン種を[TFSA]または[FSA]とした場合の、抽出分離工程後の有機相溶液中の金属濃度をICP−AESにより定量分析し、アニオン種の濃度に対する希土類元素の分配比(D)を調べた。その結果を図10に示す。(a)は希土類元素がPrの場合、(b)は希土類元素がNdの場合、(c)は希土類元素がDyの場合の結果を示す。図10に示すように、共通アニオン種の濃度が増加するに伴い、各希土類元素の分配比が高くなることが判明した。 When the common anion species is [TFSA ] or [FSA ], the metal concentration in the organic phase solution after the extraction separation process is quantitatively analyzed by ICP-AES, and the distribution ratio of the rare earth element to the concentration of the anion species (D) was examined. The result is shown in FIG. (A) shows the result when the rare earth element is Pr, (b) shows the result when the rare earth element is Nd, and (c) shows the result when the rare earth element is Dy. As shown in FIG. 10, it was found that the distribution ratio of each rare earth element increases as the concentration of the common anion species increases.

また、上記の結果は、別の言い方をすると、溶出工程においては鉱酸(HCl)を含む水相溶液を用いて資源を溶出させたとしても、抽出分離工程の前段階までに、水相溶液に対して、イオン液体を構成可能な疎水性アニオン種が加えられた状態となっていれば、各希土類元素の分配比を高くすることが可能であることを意味する。それに加え、加えられた疎水性アニオン種と有機相溶液のアニオン種が同種であれば、効率よく希土類元素を回収できる。
つまり、溶出工程において鉱酸を使用しても希土類元素を効率良く回収することが可能となり、水相溶液に使用可能な物質の種類の範囲を広げることができる。
In addition, in other words, the above-mentioned result is that even if resources are eluted using an aqueous phase solution containing mineral acid (HCl) in the elution step, the aqueous phase solution On the other hand, if the hydrophobic anion species capable of constituting the ionic liquid is added, it means that the distribution ratio of each rare earth element can be increased. In addition, if the added hydrophobic anion species is the same as the anion species of the organic phase solution, the rare earth element can be efficiently recovered.
That is, even when a mineral acid is used in the elution step, the rare earth element can be efficiently recovered, and the range of types of substances that can be used in the aqueous phase solution can be expanded.

以下、[実施の形態3]に対応する実施例について説明する。   An example corresponding to [Embodiment 3] will be described below.

<実施例8>(正抽出工程及び逆抽出工程を採用した、実廃棄物VCMからのNdとDyの回収)
本実施例においては、図11に示すフローチャートに従い、試験を行った。なお、1−A)解体・分別工程〜1−E)溶出工程については、<実施例1>と同様とした。また、以下に特記のない事項についても、<実施例1>と同様とした。なお、1−A)や1−B)等の符号については、[実施の形態3]に準拠した符号を使用する。また、本実施例の正抽出工程及び逆抽出工程において用いる有機相溶液や水相溶液については、両工程の前に存在していた有機相溶液及び水相溶液と区別するために、単に「有機相」「水相」と述べる。
<Example 8> (Recovery of Nd and Dy from actual waste VCM employing a normal extraction process and a reverse extraction process)
In this example, the test was performed according to the flowchart shown in FIG. The 1-A) disassembly / sorting step to 1-E) elution step were the same as in <Example 1>. Further, items not specifically mentioned below were the same as those in <Example 1>. In addition, about the codes | symbols, such as 1-A) and 1-B), the code | symbol based on [Embodiment 3] is used. In addition, the organic phase solution and the aqueous phase solution used in the normal extraction step and the reverse extraction step of this example are simply “organic” in order to distinguish them from the organic phase solution and aqueous phase solution that existed before both steps. Phase ”and“ Aqueous phase ”.

まず、1−F)脱鉄工程においては、上記の実施形態で述べたように、2価のFeイオンと希土類元素との共沈を避けるための処理を行った。具体的に言うと、水相溶液のpHが4.75になるまで水酸化カルシウムを水相溶液へと添加した後、流量:1.5L/minの条件下で2時間、酸素バブリングすることによって、Feを3価のイオンへと酸化させた。2価のFeイオンが水相溶液中に存在しないことは1,10−フェナントロリン指示薬を用いて確認した。その結果、水相溶液内において[Fe(OH)x]3-xの沈殿を生成した。当該沈殿に高分子系凝集剤を投与した後、吸引濾過により除去し、脱鉄工程を行った。
なお、得られた溶液をICP−AESで分析した結果、Feは0ppmであり、鉄除去率は100%であることを確認した。
First, in the 1-F) deironing step, as described in the above embodiment, a treatment for avoiding coprecipitation of divalent Fe ions and rare earth elements was performed. Specifically, by adding calcium hydroxide to the aqueous phase solution until the pH of the aqueous phase solution is 4.75, oxygen bubbling is performed for 2 hours at a flow rate of 1.5 L / min. Fe was oxidized to trivalent ions. The absence of divalent Fe ions in the aqueous phase solution was confirmed using a 1,10-phenanthroline indicator. As a result, a precipitate of [Fe (OH) x ] 3-x was formed in the aqueous phase solution. After the polymer flocculant was administered to the precipitate, it was removed by suction filtration and a deironing step was performed.
In addition, as a result of analyzing the obtained solution by ICP-AES, it confirmed that Fe was 0 ppm and the iron removal rate was 100%.

抽出分離工程前にTODGA(N,N,N’,N’−テトラオクチルジグリコールアミド)は以下の手順で合成した。ジエチルエーテル溶媒中において、ジグリコリルクロリドとジオクチルアミンを1:2のモル比で反応を進行させる際、ジオクチルアミンとトリエチルアミンの混合物に対して、ジグリコリルクロリドを少量ずつ滴下することにより反応させた。滴下時に、発熱反応を伴うが反応浴槽を循環冷却させることにより、0〜5℃の温度範囲を維持した状態で、ジグリコリルクロリドを全て滴下した後、300rpm,36時間の条件下で反応を進行させた。反応進行時に生じた白色の難溶性物質を固液分離した後、有機相(ジエチルエーテル中のTODGA)を採取した。有機相に0.1N 塩酸を100ml添加して、9840G, 5分間の条件下で遠心分離を行い、有機相を洗浄処理した。その後、有機相中の溶媒は100℃, 500rpm, 24時間の条件下でドラフト内に保持することで完全に除去した。最終的に100℃, 48時間の真空乾燥処理により、脱水処理済のTODGAが得られた。合成収率は94.2%であった。
抽出分離工程にあたる1−G−a)正抽出工程においては、希釈剤:[P2225][TFSA]に対して、0.1Mの濃度で採取した抽出剤:TODGA)を溶解させて、6.4mlの有機相を調製した。その後、沈殿形成剤Ca(OH)にて脱鉄工程後の水相溶液6.4ml(0.16M HTFSA溶液、pH=1.00)を有機相に添加した。25℃、9840Gで5分間撹拌した。静置後、相分離して水相を除去した後、1−G−b)逆抽出工程を行った。逆抽出工程においては、硝酸(濃度0.01M、pH=2.80)6.4mlを水相として調製し、1回目の正抽出工程後の有機相6.4mlと混合した。25℃、9840Gで5分間撹拌した。静置後、相分離して水相を除去した後、2回目の正抽出工程を行った。2回目の正抽出工程では1回目の正抽出工程と同様とした。詳しく言うと、まず、実廃棄物から希土類種を溶出させ、次いで沈殿形成剤Ca(OH)にて脱鉄工程を実施した後の0.16M HTFSA溶液を水相として、逆抽出工程後の有機相と混合した。抽出条件は1回目の正抽出工程と同じとし、25℃、9840G、5分間で撹拌した。静置後、相分離させて水相を除去した後、2回目の逆抽出工程を行った。2回目の逆抽出工程では1回目の逆抽出工程と同様に硝酸(濃度0.01M)6.4mlを水相として調製し、2回目の正抽出工程後の有機相6.4mlと混合した。逆抽出条件は1回目と同じである。同様にして、3回目の正抽出工程と逆抽出工程まで実施した。各元素の抽出率と有機相中の金属濃度結果を表7及び表8に示す。表7は、抽出回数ごとに測定した抽出後の希土類元素の分配比=有機相中の希土類元素濃度/水相中の希土類元素濃度を示している。

Figure 0006348796
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なお、表中のREは希土類種Pr,Nd,Dyの合計値を示す。 TODGA (N, N, N ′, N′-tetraoctyl diglycolamide) was synthesized by the following procedure before the extraction and separation step. When the reaction of diglycolyl chloride and dioctylamine was allowed to proceed at a molar ratio of 1: 2 in a diethyl ether solvent, the reaction was performed by adding diglycolyl chloride dropwise to a mixture of dioctylamine and triethylamine. Although an exothermic reaction is accompanied at the time of dropping, the reaction bath is circulated and cooled, so that all of the diglycolyl chloride is dropped in a state where the temperature range of 0 to 5 ° C. is maintained, and then the reaction proceeds under conditions of 300 rpm and 36 hours. I let you. The white hardly soluble substance generated during the reaction was separated into solid and liquid, and then the organic phase (TODGA in diethyl ether) was collected. 100 ml of 0.1N hydrochloric acid was added to the organic phase, and centrifugation was performed under conditions of 9840 G for 5 minutes to wash the organic phase. Thereafter, the solvent in the organic phase was completely removed by being kept in a draft under conditions of 100 ° C., 500 rpm, 24 hours. Finally, dehydrated TODGA was obtained by vacuum drying at 100 ° C. for 48 hours. The synthesis yield was 94.2%.
In the 1-Ga) normal extraction step, which is the extraction and separation step, the extractant (TODGA) collected at a concentration of 0.1 M is dissolved in the diluent: [P 2225 ] [TFSA]. 4 ml of organic phase was prepared. Then, 6.4 ml (0.16M HTFSA solution, pH = 1.00) of the aqueous phase solution after the deironation step was added to the organic phase with the precipitate forming agent Ca (OH) 2 . The mixture was stirred at 25 ° C. and 9840 G for 5 minutes. After standing, the phases were separated and the aqueous phase was removed, and then the 1-Gb) back extraction step was performed. In the back extraction step, 6.4 ml of nitric acid (concentration 0.01M, pH = 2.80) was prepared as an aqueous phase and mixed with 6.4 ml of the organic phase after the first normal extraction step. The mixture was stirred at 25 ° C. and 9840 G for 5 minutes. After standing, phase separation was performed to remove the aqueous phase, and then a second positive extraction step was performed. The second positive extraction step was the same as the first positive extraction step. Specifically, first, the rare earth species is eluted from the actual waste, and then the 0.16M HTFSA solution after the deironation process is performed with the precipitation forming agent Ca (OH) 2 is used as the aqueous phase. Mixed with organic phase. The extraction conditions were the same as those in the first positive extraction step, and the mixture was stirred at 25 ° C., 9840 G for 5 minutes. After standing, phase separation was performed to remove the aqueous phase, and then a second back extraction step was performed. In the second back extraction step, 6.4 ml of nitric acid (concentration 0.01 M) was prepared as an aqueous phase in the same manner as in the first back extraction step, and mixed with 6.4 ml of the organic phase after the second forward extraction step. The back extraction conditions are the same as the first time. Similarly, the third normal extraction step and the back extraction step were performed. Tables 7 and 8 show the extraction rate of each element and the metal concentration results in the organic phase. Table 7 shows the distribution ratio of the rare earth element after extraction measured for each number of extractions = the rare earth element concentration in the organic phase / the rare earth element concentration in the water phase.
Figure 0006348796
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In the table, RE indicates the total value of rare earth species Pr, Nd, Dy.

表7から明らかなように、1回目の正抽出工程において、希土類種の抽出率は96%以上であり、希土類種を効率的に抽出できていた。ここで、Caの抽出率は12.0%と低い数値であったが、実廃棄物から希土類種を溶出させ、沈殿形成剤Ca(OH)にて脱鉄工程を実施した水相中のCa濃度は希土類種よりも高いため、表8に示した通り、有機相中のCa濃度は13.3mMであり、Pr,Dyよりも高い数値であった。 As is apparent from Table 7, in the first positive extraction step, the extraction rate of rare earth species was 96% or more, and the rare earth species could be extracted efficiently. Here, although the extraction rate of Ca was a low value of 12.0%, the rare earth species was eluted from the actual waste, and the deironation process was performed with the precipitation forming agent Ca (OH) 2 . Since the Ca concentration was higher than that of the rare earth species, as shown in Table 8, the Ca concentration in the organic phase was 13.3 mM, which was higher than Pr and Dy.

次に、1回目の逆抽出工程では希土類種の逆抽出率は1.0%以下であり、水相側に希土類種は逆抽出されないことを示していた。一方、Caの逆抽出率は83.4%と非常に高い数値であり、有機相中のCa濃度は2.21mMまで減少していることが確認できた。   Next, in the first back extraction step, the back extraction rate of rare earth species was 1.0% or less, indicating that the rare earth species were not back extracted on the water phase side. On the other hand, the back extraction rate of Ca was a very high value of 83.4%, and it was confirmed that the Ca concentration in the organic phase was reduced to 2.21 mM.

1回目の正抽出工程と逆抽出工程での希土類濃度は23.58mM及び23.46mMでほとんど変化せず、Ca濃度を13.3mMから2.21mMまで減少させることができた。すなわち、逆抽出工程ではCaの選択的な除去が可能であることが明らかとなった。   The rare earth concentrations in the first normal extraction step and back extraction step were almost unchanged at 23.58 mM and 23.46 mM, and the Ca concentration could be reduced from 13.3 mM to 2.21 mM. That is, it has been clarified that Ca can be selectively removed in the back extraction process.

また、逆抽出工程後に抽出剤TODGAはCaを水相側に放出した容量に相当する抽出能が回復するため、2回目の正抽出工程が可能となる。ここで、2回目の正抽出工程では、TODGAの抽出機構から希薄なDyへの抽出率が76.8%と比較的高く、Caの抽出率を4.7%に抑制することで、1回目の正抽出工程後よりも希土類濃度を高め、かつ、Ca濃度を低く抑えることが可能であった。   In addition, since the extractant TODGA recovers the extraction ability corresponding to the volume of Ca released to the aqueous phase after the back extraction process, the second normal extraction process is possible. Here, in the second positive extraction step, the extraction rate from the TODGA extraction mechanism to dilute Dy is relatively high at 76.8%, and the Ca extraction rate is suppressed to 4.7%. It was possible to increase the rare earth concentration and suppress the Ca concentration lower than after the positive extraction step.

同様にして、3回目の逆抽出工程を実施することで、Caの逆抽出率を100%とし、Caを完全に水相側に分離することができた。最終的に、3回目の逆抽出工程後に得られた有機相は23.60mMの希土類種が含有されていた。   Similarly, by performing the third back extraction step, the back extraction rate of Ca was 100%, and Ca could be completely separated to the water phase side. Finally, the organic phase obtained after the third back-extraction step contained 23.60 mM rare earth species.

正抽出工程時の抽出機構に対しては以下の通りである。
水相中に[RE3+aq,[Ca2+aqが単独で存在する場合、図としては示していないがTODGAの抽出機構は以下で進行することが明らかとなった。ここでRE=Pr, Nd,Dyを示している。
[RE3+aq+3[TODGA]IL+3[P2225][TFSA]IL⇔[RE(TODGA)(TFSA)IL+3[P2225 aq
[Ca2+aq+2[TODGA]IL+2[P2225][TFSA]IL⇔[Ca(TODGA)(TFSA)IL+2[P2225 aq
すなわち、[RE3+aq:[TODGA]IL=1:3、[Ca2+aq:[TODGA]IL=1:2のモル比率で進行するカチオン交換抽出機構であった。
The extraction mechanism during the positive extraction process is as follows.
When [RE 3+ ] aq and [Ca 2+ ] aq are present alone in the aqueous phase, although not shown in the figure, it became clear that the extraction mechanism of TODGA proceeds as follows. Here, RE = Pr, Nd, and Dy are shown.
[RE 3+ ] aq +3 [TODGA] IL +3 [P 2225 ] [TFSA] IL ⇔ [RE (TODGA) 3 (TFSA) 3 ] IL +3 [P 2225 + ] aq
[Ca 2+ ] aq +2 [TODGA] IL +2 [P 2225 ] [TFSA] IL ⇔ [Ca (TODGA) 2 (TFSA) 2 ] IL +2 [P 2225 + ] aq
That is, it was a cation exchange extraction mechanism that proceeds at a molar ratio of [RE 3+ ] aq : [TODGA] IL = 1: 3, [Ca 2+ ] aq : [TODGA] IL = 1: 2.

一方、実廃棄物を溶出させたアミド溶液に対して、沈殿形成剤Ca(OH)にて脱鉄工程を実施した溶液では、水相中の濃度は[RE3+aq<<[Ca2+aqであるため、この濃度条件下における抽出機構解析結果(logD−log[TODGA]IL)を図12に示した。各金属種における直線の傾きから希土類種に対する化学量論係数は2.0であること及びCaに対する化学量論係数は1.0であることが判明したので、以下の抽出平衡式で表すことができた。
[RE3+aq+[Ca2+aq+3[TODGA]IL+5[P2225][TFSA]IL⇔[RE(TODGA)(TFSA)IL+[Ca(TODGA)(TFSA)IL+5[P2225 aq
すなわち、Ca濃度が高い希土類混合系では、Caが単独に存在する系に比べて、Caに対するTODGAの化学量論係数が低くなるため、三座配位子のTODGAに対するCa2+の錯形成状態は弱くなり、正抽出時の抽出率が低下した要因となった。また、同様にCa2+の錯形成状態が弱いことは水相側へ逆抽出されやすい要因であると判断された。
On the other hand, in the solution obtained by performing the iron removal step with the precipitation forming agent Ca (OH) 2 with respect to the amide solution from which the actual waste is eluted, the concentration in the aqueous phase is [RE 3+ ] aq << [Ca 2+ ] Since it is aq , the extraction-mechanism analysis result (logD-log [TODGA] IL ) under this density | concentration condition was shown in FIG. Since the stoichiometric coefficient for the rare earth species is 2.0 and the stoichiometric coefficient for Ca is 1.0 from the slope of the straight line in each metal species, it can be expressed by the following extraction equilibrium equation. did it.
[RE 3+ ] aq + [Ca 2+ ] aq +3 [TODGA] IL +5 [P 2225 ] [TFSA] IL ⇔ [RE (TODGA) 2 (TFSA) 3 ] IL + [Ca (TODGA) (TFSA) 2 ] IL +5 [P 2225 + ] aq
That is, in the rare earth mixed system with a high Ca concentration, the stoichiometric coefficient of TODGA with respect to Ca is lower than that with a system in which Ca is present alone, so that the complex formation state of Ca 2+ with respect to TODGA of the tridentate ligand is It became weak and became a factor that the extraction rate at the time of positive extraction decreased. Similarly, the weak Ca 2+ complexing state was determined to be a factor that is easily extracted back to the aqueous phase.

3回目の逆抽出工程後、本抽出試料を電解浴として利用するため、110℃,300rpm,24hの条件下でオイルバス浴による真空乾燥処理を行った。真空乾燥後の有機相中の水分量を水分気化装置付のカールフィッシャー水分計で測定した結果、62ppmであった。本抽出試料の120℃における電気化学測定結果を図13に示す。図13には同濃度の抽出剤を希釈剤に溶解させたTODGA/[P2225][TFSA]系で正抽出工程及び逆抽出工程を実施せず、オイルバス浴による真空乾燥処理のみを実施した溶液の電気化学挙動(一点鎖線)を比較として示した。
一点鎖線で表示された抽出前のTODGA/[P2225][TFSA]の電気化学挙動は還元側にピーク電流が観測されず、−3.16V付近からカソード側の電位窓に相当する還元電流が観測されていた。一方、3回目の逆抽出工程後に真空乾燥処理を実施した希土類抽出媒体では、−2.63Vに顕著な還元ピークが観測された。これは以下の還元反応であることを示していた。
[Nd(TODGA)3++3e→Nd(0)+2[TODGA]
すなわち、3回目の逆抽出工程後の抽出媒体からの直接電析によりNd金属を析出できる可能性が示唆された。
After the third back-extraction step, in order to use the extracted sample as an electrolytic bath, vacuum drying treatment was performed in an oil bath bath under conditions of 110 ° C., 300 rpm, and 24 hours. The amount of moisture in the organic phase after vacuum drying was measured with a Karl Fischer moisture meter with a moisture vaporizer, and found to be 62 ppm. The electrochemical measurement result at 120 ° C. of the extracted sample is shown in FIG. In FIG. 13, the TODGA / [P 2225 ] [TFSA] system in which the same concentration of the extractant is dissolved in the diluent is not subjected to the normal extraction process and the reverse extraction process, but only the vacuum drying process using an oil bath is performed. The electrochemical behavior of the solution (dashed line) is shown as a comparison.
In the electrochemical behavior of TODGA / [P 2225 ] [TFSA] before extraction indicated by a one-dot chain line, no peak current is observed on the reduction side, and a reduction current corresponding to the potential window on the cathode side from around −3.16 V is observed. It was observed. On the other hand, a remarkable reduction peak was observed at −2.63 V in the rare earth extraction medium that was vacuum-dried after the third back extraction step. This indicated the following reduction reaction.
[Nd (TODGA) 2 ] 3+ + 3e → Nd (0) +2 [TODGA]
That is, it was suggested that Nd metal could be deposited by direct electrodeposition from the extraction medium after the third back extraction step.

<実施例9>
本実施例においては、実施例8における正抽出工程及び逆抽出工程のセットを5回行った上で、実際に希土類元素の電解析出を行った。詳しく言うと、本実施例においては、実施例8と同様の連続抽出工程を以下の条件で実施し、電解析出試験用の抽出媒体を19.2ml調製した。1回目の正抽出工程での酸媒体は0.24M HTFSA溶液(pH=0.83)もしくは0.32M HTFSA溶液(pH=0.71)を使用した。正抽出工程の水相は、実施例8と同様に実廃棄物から希土類種を溶出させた後、沈殿形成剤Ca(OH)を使用して脱鉄処理した溶液を使用した。逆抽出工程の水相は実施例8と同様に0.01Mの硝酸を使用した。最終的に、5回目の逆抽出工程後にPr=4.31mM, Nd=26.6mM,Dy=1.63mM,Ca=0.01mMとなる有機相TODGA/[P2225][TFSA]が得られた。真空乾燥条件は実施例8と同様であり、有機相中の水分量は41ppmであった。
1−H−a)陽極溶出工程、及び、1−H−b)第一電解析出工程においては、この有機相を電解浴として使用した。電極構成は陽極にVycor glass filterで隔離したNd−Fe−B rodを使用し、陰極にCu基板を使用した。擬似参照極としてPt線を使用した。電解浴温度:100℃、電解雰囲気:Ar、印加電圧:−3.35V、総電気量:31.8Cの条件下でNd電析試験を行った。陽極電流効率:89.7%、陰極析出物:9.6mgであり、電析物がNdのみで構成されると仮定した場合の陰極電流効率は60.4%であった。
また、図14は、実施例9において得られた電析物に対しXPS分析した結果を示すグラフである。その結果、Nd3d5/2スペクトルにおいて、最表面層から0.2μmの深さでは981.8eVのピークが顕著であり、酸化物相と金属相の中間状態であった。一方、最表面層から1.2μmの深さでは980.7eVのピークが顕著であり、金属相の形成が確認できた。
第一電解析出工程を実施して、電極部材を全て引き上げた後に、1−H−c)第二電解析出工程を実施した。電極構成は陽極にDy rod、陰極にCu基板を使用した。擬似参照極としてPt線を使用した。電解浴温度:100℃、電解雰囲気:Ar、印加電圧:−3.76V、総電気量:10.6Cの条件下でDy電析試験を行った。陽極電流効率:80.3%、陰極析出物:2.7mgであり、電析物がDyのみで構成されると仮定した場合の陰極電流効率は50.8%であった。
各電解析出工程での陰極析出物をEDX分析した。その結果を表9に示した。

Figure 0006348796
表9に示した通り、第一電解析出工程ではNd濃度が比較的高い電析物が得られた。また、第二電解析出工程ではDyのモル比率が高い電析物が得られた。 <Example 9>
In this example, the set of the normal extraction process and the reverse extraction process in Example 8 was performed five times, and then the rare earth element electrolytic deposition was actually performed. Specifically, in this example, the same continuous extraction process as in Example 8 was performed under the following conditions to prepare 19.2 ml of an extraction medium for an electrolytic deposition test. The acid medium in the first positive extraction step was 0.24 M HTFSA solution (pH = 0.83) or 0.32 M HTFSA solution (pH = 0.71). As the aqueous phase in the positive extraction step, a solution obtained by elution of rare earth species from the actual waste as in Example 8 and then deironing using the precipitation forming agent Ca (OH) 2 was used. The aqueous phase in the back extraction step used 0.01 M nitric acid as in Example 8. Finally, an organic phase TODGA / [P 2225 ] [TFSA] with Pr = 4.31 mM, Nd = 26.6 mM, Dy = 1.63 mM and Ca = 0.01 mM is obtained after the fifth back extraction step. It was. The vacuum drying conditions were the same as in Example 8, and the water content in the organic phase was 41 ppm.
In the 1-Ha) anode elution step and 1-Hb) first electrolytic deposition step, this organic phase was used as an electrolytic bath. Nd-Fe-Brod separated by a Vycor glass filter was used for the anode, and a Cu substrate was used for the cathode. A Pt line was used as a pseudo reference electrode. An Nd electrodeposition test was performed under the conditions of an electrolytic bath temperature: 100 ° C., an electrolytic atmosphere: Ar, an applied voltage: −3.35 V, and a total electric quantity: 31.8 C. The anode current efficiency was 89.7%, the cathode deposit was 9.6 mg, and the cathode current efficiency was 60.4% when it was assumed that the electrodeposit was composed only of Nd.
FIG. 14 is a graph showing the results of XPS analysis of the electrodeposit obtained in Example 9. As a result, in the Nd3d 5/2 spectrum, a peak of 981.8 eV was prominent at a depth of 0.2 μm from the outermost surface layer, which was an intermediate state between the oxide phase and the metal phase. On the other hand, a peak of 980.7 eV was prominent at a depth of 1.2 μm from the outermost surface layer, confirming the formation of a metal phase.
After carrying out the first electrolytic deposition step and pulling up all the electrode members, 1-Hc) the second electrolytic deposition step was carried out. The electrode configuration used was Dy rod for the anode and a Cu substrate for the cathode. A Pt line was used as a pseudo reference electrode. The Dy electrodeposition test was conducted under the conditions of electrolytic bath temperature: 100 ° C., electrolytic atmosphere: Ar, applied voltage: −3.76 V, and total electric quantity: 10.6C. The anode current efficiency was 80.3%, the cathode deposit was 2.7 mg, and the cathode current efficiency was 50.8% when the electrodeposit was assumed to be composed only of Dy.
The cathode deposit in each electrolytic deposition process was analyzed by EDX. The results are shown in Table 9.
Figure 0006348796
As shown in Table 9, an electrodeposit having a relatively high Nd concentration was obtained in the first electrolytic deposition step. In the second electrolytic deposition step, an electrodeposit having a high Dy molar ratio was obtained.

1…電解試験装置、2…陽極部、3…ガラス部材、4…陰極部、5…参照電極部、6…電解セル、7…耐熱性ウール、8…マントルヒーター、9…ホットスターラー、10…撹拌子、11…シリコン栓、12…熱電対、13…ガラスフィルター、14…抽出後有機相溶液(電解浴)、15…抽出後有機相溶液(陽極側) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electrolytic test apparatus, 2 ... Anode part, 3 ... Glass member, 4 ... Cathode part, 5 ... Reference electrode part, 6 ... Electrolytic cell, 7 ... Heat-resistant wool, 8 ... Mantle heater, 9 ... Hot stirrer, 10 ... Stirrer, 11 ... Silicon plug, 12 ... Thermocouple, 13 ... Glass filter, 14 ... Organic phase solution after extraction (electrolytic bath), 15 ... Organic phase solution after extraction (anode side)

Claims (14)

希土類元素を電解析出させることにより、鉄族元素、ホウ素及び希土類元素を含有する資源から希土類元素を回収する、イオン液体を利用した希土類元素の回収方法において、
前記資源から鉄族元素、ホウ素及び希土類元素を水相溶液へと溶出させる溶出工程と、
前記溶出工程後、前記水相溶液中の鉄族元素、ホウ素及び希土類元素のうち希土類元素を、電解析出の際に用いられる電解浴として使用可能な有機相溶液へと選択的に抽出する抽出分離工程と、
前記抽出分離工程後、前記有機相溶液を電解浴として使用し、前記有機相溶液から希土類元素を電解析出させる電解析出工程と、
を有することを特徴とする、イオン液体を利用した希土類元素の回収方法。
但し、前記水相溶液は、イオン液体を構成可能な疎水性アニオン種を含有する酸溶液であり、前記有機相溶液は、イオン液体及び溶媒和抽出剤を含有する。
In the method for recovering rare earth elements using ionic liquid, the rare earth elements are recovered from resources containing iron group elements, boron and rare earth elements by electrolytic deposition of rare earth elements.
An elution step of eluting iron group elements, boron and rare earth elements from the resources into an aqueous phase solution;
Extraction that selectively extracts rare earth elements from the iron group elements, boron, and rare earth elements in the aqueous phase solution into an organic phase solution that can be used as an electrolytic bath for electrolytic deposition after the elution step. A separation process;
After the extraction and separation step, using the organic phase solution as an electrolytic bath, an electrolytic deposition step of electrolytically depositing a rare earth element from the organic phase solution;
A method for recovering a rare earth element using an ionic liquid, comprising:
However, the aqueous phase solution is an acid solution containing a hydrophobic anion species capable of constituting an ionic liquid, and the organic phase solution contains an ionic liquid and a solvating extractant.
前記水相溶液における疎水性アニオン種と、前記有機相溶液におけるイオン液体を構成するアニオン種とは同種であることを特徴とする請求項1に記載の、イオン液体を利用した希土類元素の回収方法。   The method for recovering a rare earth element using an ionic liquid according to claim 1, wherein the hydrophobic anionic species in the aqueous phase solution and the anionic species constituting the ionic liquid in the organic phase solution are the same type. . 前記溶出工程中から前記抽出分離工程前までの間に、前記水相溶液中においてオキシ水酸化鉄であるゲーサイトを生成することにより、当該ゲーサイトを前記水相溶液から分離する脱鉄工程を更に有することを特徴とする請求項1又は2に記載の、イオン液体を利用した希土類元素の回収方法。 A deironing step of separating the goethite from the aqueous phase solution by generating goethite as iron oxyhydroxide in the aqueous phase solution during the elution step and before the extraction and separation step. The method for recovering rare earth elements using ionic liquid according to claim 1 or 2 , further comprising: 前記抽出分離工程において、前記有機相溶液のpHを、0.5を超え且つ5.0以下とすることを特徴とする請求項に記載の、イオン液体を利用した希土類元素の回収方法。 The method for recovering a rare earth element using an ionic liquid according to claim 3 , wherein the pH of the organic phase solution is more than 0.5 and not more than 5.0 in the extraction and separation step. 前記脱鉄工程においては、前記水相溶液に対してアルカリ金属元素もしくはアルカリ土類金属元素の水酸化物を加えることによりゲーサイトを析出させ、当該ゲーサイトを前記水相溶液から分離するとともに、
前記有機相溶液は、鉄元素、ホウ素及び希土類元素にアルカリ金属元素もしくはアルカリ土類元素を加えたものの中から選択的に希土類元素を抽出可能な溶液であることを特徴とする請求項又はに記載の、イオン液体を利用した希土類元素の回収方法。
In the iron removal step, the goethite is precipitated by adding a hydroxide of an alkali metal element or alkaline earth metal element to the aqueous phase solution, and the goethite is separated from the aqueous phase solution,
The organic phase solution, according to claim 3 or 4, characterized in that an iron element, a solution can be extracted selectively rare earth elements from among boron and plus an alkali metal element or alkaline earth element in the rare earth element A method for recovering rare earth elements using an ionic liquid as described in 1.
前記抽出分離工程において、前記有機相溶液のpHを0.5以下とすることを特徴とする請求項1又は2に記載の、イオン液体を利用した希土類元素の回収方法。 3. The method for recovering a rare earth element using an ionic liquid according to claim 1, wherein the pH of the organic phase solution is 0.5 or less in the extraction and separation step. 前記抽出分離工程において、前記水相溶液の体積(A)と前記有機相溶液の体積(O)の比(A/O)を1.0とした場合、前記溶媒和抽出剤の濃度が1.23M以上2.15M以下となることを特徴とする請求項1ないしのいずれかに記載の、イオン液体を利用した希土類元素の回収方法。 In the extraction / separation step, when the ratio (A / O) of the volume (A) of the aqueous phase solution to the volume (O) of the organic phase solution is 1.0, the concentration of the solvating extractant is 1. The method for recovering a rare earth element using an ionic liquid according to any one of claims 1 to 6 , wherein the method is 23M or more and 2.15M or less. 前記抽出分離工程において、前記溶媒和抽出剤の濃度を1.84Mとした場合、前記水相溶液の体積(A)と前記有機相溶液の体積(O)の比(A/O)が0.5以上1.0以下となることを特徴とする請求項1ないしのいずれかに記載の、イオン液体を利用した希土類元素の回収方法。 In the extraction and separation step, when the concentration of the solvating extractant is 1.84 M, the ratio (A / O) of the volume (A) of the aqueous phase solution to the volume (O) of the organic phase solution is 0. The method for recovering a rare earth element using an ionic liquid according to any one of claims 1 to 6 , wherein the value is 5 or more and 1.0 or less. 前記鉄族元素は少なくとも鉄であることを特徴とする請求項1ないしのいずれかに記載の、イオン液体を利用した希土類元素の回収方法。 The method for recovering a rare earth element using an ionic liquid according to any one of claims 1 to 8 , wherein the iron group element is at least iron. 前記電解析出工程において回収される希土類元素は、ランタン元素、セリウム元素、プラセオジム元素、ネオジム元素、サマリウム元素、ユウロピウム元素、ガドリニウム元素、テルビウム元素及びジスプロシウム元素から選択される一つまたは二つ以上の元素であることを特徴とする請求項1ないしのいずれかに記載の、イオン液体を利用した希土類元素の回収方法。 The rare earth element recovered in the electrolytic deposition step is one or more selected from lanthanum element, cerium element, praseodymium element, neodymium element, samarium element, europium element, gadolinium element, terbium element and dysprosium element. The method for recovering a rare earth element using an ionic liquid according to any one of claims 1 to 9 , wherein the element is an element. 希土類元素を電解析出させることにより、鉄、ホウ素及び希土類元素を含有する資源から希土類元素を回収する、イオン液体を利用した希土類元素の回収方法において、
前記資源から鉄、ホウ素及び希土類元素をアミド溶液である水相溶液へと溶出させる溶出工程と、
前記水相溶液に対してアルカリ金属元素又はアルカリ土類金属元素の水酸化物を加えてオキシ水酸化鉄であるゲーサイトを生成することにより、当該ゲーサイトを前記水相溶液から分離する脱鉄工程と、
前記脱鉄工程後、前記水相溶液中のホウ素及び希土類元素のうち希土類元素を、電解析出の際に用いられる電解浴として使用可能な有機相溶液へと選択的に抽出する正抽出工程と、
前記正抽出工程後、前記脱鉄工程において加えたアルカリ金属元素又はアルカリ土類金属元素を、前記有機相溶液から前記アミド溶液よりも希薄な鉱酸へと選択的に抽出する逆抽出工程と、
前記逆抽出工程後、前記有機相溶液を電解浴として使用し、前記有機相溶液から希土類元素を電解析出させる電解析出工程と、
を有することを特徴とする、イオン液体を利用した希土類元素の回収方法。
但し、前記水相溶液は、イオン液体を構成可能な疎水性アニオン種を含有する酸溶液であり、前記有機相溶液は、イオン液体及びジグリコールアミド型の溶媒和抽出剤を含有する。また、前記アミド溶液は、イオン液体を構成可能な疎水性アニオン種を含有する酸溶液であり且つアミドを含有する溶液である。
In the method for recovering rare earth elements using ionic liquid, the rare earth elements are recovered from resources containing iron, boron and rare earth elements by electrolytic deposition of rare earth elements.
An elution step of eluting iron, boron and rare earth elements from the resources into an aqueous phase solution that is an amide solution ;
Deironing to separate the goethite from the aqueous phase solution by adding a hydroxide of an alkali metal element or alkaline earth metal element to the aqueous phase solution to produce goethite that is iron oxyhydroxide. Process,
A positive extraction step of selectively extracting rare earth elements among boron and rare earth elements in the aqueous phase solution after the deironation step into an organic phase solution that can be used as an electrolytic bath used in electrolytic deposition; ,
After the positive extraction step, the alkali metal element or an alkaline earth metal element was added in the deferrisation step, a back extraction step for selectively extracting from the organic phase solution to dilute mineral acids than the amide solution,
After the back extraction step, using the organic phase solution as an electrolytic bath, an electrolytic deposition step of electrolytically depositing a rare earth element from the organic phase solution;
A method for recovering a rare earth element using an ionic liquid, comprising:
However, the aqueous phase solution is an acid solution containing a hydrophobic anion species capable of constituting an ionic liquid, and the organic phase solution contains an ionic liquid and a diglycolamide type solvating extractant. The amide solution is an acid solution containing a hydrophobic anion species capable of constituting an ionic liquid and a solution containing an amide.
前記脱鉄工程において加えたアルカリ土類金属元素の水酸化物は水酸化カルシウムであり、前記逆抽出工程において用いられる鉱酸は硝酸であることを特徴とする請求項1に記載の、イオン液体を利用した希土類元素の回収方法。 The hydroxide of the alkaline earth metal element was added in deferrisation process is calcium hydroxide, the mineral acid used in the inverse extraction process of claim 1 1, characterized in that the nitrate ion A method for recovering rare earth elements using liquids. 前記逆抽出工程後の硝酸に対してアルカリを混合して水酸化カルシウムを生成する水酸化カルシウム生成工程と、
を更に有し、
前記脱鉄工程においては、前記水酸化カルシウム生成工程で得た水酸化カルシウムと水相溶液とを混合することにより水酸化物を経由しつつゲーサイトを生成、沈殿させて、水相溶液から分離することを特徴とする請求項1に記載の、イオン液体を利用した希土類元素の回収方法。
A calcium hydroxide production step for producing calcium hydroxide by mixing alkali with nitric acid after the back extraction step;
Further comprising
In the iron removal step, the calcium hydroxide obtained in the calcium hydroxide production step and the aqueous phase solution are mixed to produce and precipitate goethite through the hydroxide, and then separated from the aqueous phase solution. claim 1 2 according to the recovery method of rare earth element by using an ionic liquid which is characterized in that.
前記電解析出工程前に、前記正抽出工程と前記逆抽出工程とを交互に繰り返し行う連続抽出工程を有することを特徴とする請求項1ないし1のいずれかに記載の、イオン液体を利用した希土類元素の回収方法。 The prior electrolytic deposition process, according to any one of claims 1 1 to 1 3, characterized in that it has a continuous extraction process repeated said positive extraction step and the stripping step are alternately, an ionic liquid Rare earth element recovery method used.
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