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METHOD FOR COLLECTING RARE-EARTH METAL, MOLTEN SALT ELECTROLYSIS APPARATUS, AND BIPOLAR ELECTRODE-TYPE DIAPHRAGM

Patent code P180015632
File No. 5665
Posted date Nov 22, 2018
Application number P2016-227281
Publication number P2018-083968A
Date of filing Nov 22, 2016
Date of publication of application May 31, 2018
Inventor
  • (In Japanese)大石 哲雄
  • (In Japanese)野平 俊之
  • (In Japanese)安田 幸司
  • (In Japanese)小西 宏和
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人産業技術総合研究所
  • (In Japanese)国立大学法人京都大学
  • (In Japanese)国立大学法人大阪大学
Title METHOD FOR COLLECTING RARE-EARTH METAL, MOLTEN SALT ELECTROLYSIS APPARATUS, AND BIPOLAR ELECTRODE-TYPE DIAPHRAGM
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for collecting rare-earth metal which enables collection of the rare-earth metal to be operated for a long term with stability by overcoming drawbacks in conventional methods for collecting rare-earth metal.
SOLUTION: A method for collecting rare-earth metal is provided which involves the use of a bipolar electrode-type diaphragm 5 that includes a rare-earth metal alloy in order to provide a separation between an anode 6 and a cathode 7 to form an anode compartment 3 and a cathode compartment 4. The anode compartment 3 side is supplied with rare-earth metal ions, while voltage is applied between the anode 6 and the cathode 7 to allow molten salt electrolysis to take place, and thereby the rare-earth metal is diffusion-transmitted in the bipolar electrode-type diaphragm 5, resulting in the deposition of the rare-earth metal or an alloy thereof on a surface of the cathode 7. The bipolar electrode-type diaphragm 5 is obtained by allowing a rare-earth metal alloy 5a to be retained by a material 5b inert to the molten salt.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

希土類金属は、資源の偏在性や需要増加による価格高騰などが原因となって、近年リサイクルに対する要求が高まっている。しかし、現行のリサイクル技術は複雑かつ高コストであることから広くは用いられず、特に廃棄物からはほとんどリサイクルされていない。例えば、希土類金属の用途として大きな割合を占めている希土類磁石では、磁石から酸で浸出し、溶解した希土類金属をシュウ酸若しくは炭酸などで沈殿させたのち、加熱乾燥して希土類酸化物を形成し、さらに溶融塩電解で単体若しくは合金として回収している。しかしながら、リサイクルの対象は製造工程中の切削くずや規格外品等の工程内廃棄物に限られていた。

また、本発明者らによる、希土類金属と遷移金属との合金をバイポーラー電極型隔膜として利用して溶融塩電解することで希土類金属含有物から希土類金属を選択的に回収する方法がある(特許文献1)。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、溶融塩を用いて希土類金属と他の金属との分離又は希土類金属間相互の分離を行って希土類金属を回収する方法、その回収する方法に用いられる溶融塩電解装置、その溶融塩電解装置に用いられるバイポーラー電極型隔膜に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
陽極と陰極との間を、希土類金属合金を含むバイポーラー電極型隔膜で分画して陽極室及び陰極室を形成し、陽極室側に希土類金属イオンを供給しながら、前記陽極と陰極との間に電圧を印加して溶融塩電解を行わせて、希土類金属を前記バイポーラー電極型隔膜中で拡散透過させ、前記陰極表面に希土類金属又はその合金を析出させる希土類金属の回収方法において、
前記バイポーラー電極型隔膜が、希土類金属合金を溶融塩に対して不活性な材料で保持してなることを特徴とする希土類金属の回収方法。

【請求項2】
 
前記溶融塩に対して不活性な材料が多孔体又はメッシュ体であり、該溶融塩に対して不活性な材料の隙間に、前記希土類金属合金を埋め込んで保持した請求項1記載の希土類金属の回収方法。

【請求項3】
 
前記溶融塩に対して不活性な材料が多孔体又はメッシュ体であり、該溶融塩に対して不活性な材料で前記希土類金属合金を挟んで保持した、又は前記溶融塩に対して不活性な材料の表面に前記希土類金属合金を含む膜を配設した請求項1記載の希土類金属の回収方法。

【請求項4】
 
前記希土類金属合金が固相状態である請求項1~3のいずれか一項に記載の希土類金属の回収方法。

【請求項5】
 
前記希土類金属合金が軟化した固相状態、固液共存状態、又は液相状態である請求項1~3のいずれか一項に記載の希土類金属の回収方法。

【請求項6】
 
前記溶融塩に対して不活性な材料が溶融塩に不活性な金属単体または合金、溶融塩に不活性なセラミックス、若しくは溶融塩に不活性な元素である請求項1~5のいずれか一項に記載の希土類金属の回収方法。

【請求項7】
 
前記耐食性金属単体または合金が、Mo、W、Nb,Taの単体あるいはこれらの何れかを含む合金である請求項6記載の希土類金属の回収方法。

【請求項8】
 
電解槽と、前記電解槽を陽極室と陰極室とに分画するバイポーラー電極型隔膜と、前記陽極室内に設けられた陽極と、前記陰極室に設けられた陰極と、を備え、前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加して溶融塩電解を行う溶融塩電解装置において、
前記バイポーラー電極型隔膜が、希土類金属合金を溶融塩に対して不活性な材料で保持してなることを特徴とする溶融塩電解装置。

【請求項9】
 
前記溶融塩に対して不活性な材料が多孔体又はメッシュ体であり、該溶融塩に対して不活性な材料の隙間に、前記希土類金属合金を埋め込んで保持した請求項8記載の溶融塩電解装置。

【請求項10】
 
前記溶融塩に対して不活性な材料が多孔体又はメッシュ体であり、該溶融塩に対して不活性な材料で前記希土類金属合金を挟んで保持した、又は前記溶融塩に対して不活性な材料の表面に前記希土類金属合金を含む膜を配設した請求項8記載の溶融塩電解装置。

【請求項11】
 
電解槽と、前記電解槽を陽極室と陰極室とに分画するバイポーラー電極型隔膜と、前記陽極室内に設けられた陽極と、前記陰極室に設けられた陰極と、を備え、前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加して溶融塩電解を行う溶融塩電解装置に用いられる前記バイポーラー電極型隔膜であって、
希土類金属合金を溶融塩に対して不活性な材料で保持してなることを特徴とするバイポーラー電極型隔膜。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2016227281thum.jpg
State of application right Published
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