塩化物溶融塩電解による高純度レア・アースおよびウラン金属の製造法の開発

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09555223
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 山村 力 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80005363)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 坂村 義治 (株)電力中央研究所狛江研究所, 物理化学部, 主査研究員 ; 田中 博 (株)電力中央研究所狛江研究所, 物理化学部, グループリーダー(研 ; 前川 英己 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (60238847) ; 佐藤 譲 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80108464)
• Keywords: レア・アース / 電解採取 / 電解析出機構 / ランタン / ネオジム / ウラン / 高純度 / 電極反応

Research Abstract

ランタン塩化物の電解析出機構を明かにし、高純度金属を得ることを目標とした。共晶塩組成LiCl-KCl混合塩融体を電解浴としてサイクリックボルタンメトリー、クロノポテンショメトリーによる浴中の安定イオン種の形態、析出機構の検討を行った。サイクリックボルタモグラムは用いた電極材料に依存することが分かったので、電極材料としてタングステン、白金、金の3種類を用いて析出機構を検討した。ランタンハ白金を電極に用いた場合、カソード側にそれぞれ、2つおよび3つのピークを生じ、アノード側はカソードピークよりもさらにピーク数が多くなった。電極反応の可逆性を確認したうえで、電極反応に関与する電子数を求めたところ、2.8〜3.1が得られた。従って、3価のネオジムが金属に還元される反応を生じていると結論した。しかし、白金を電極として用いた場合には金属析出電位よりも貴な電位にカソードピークが現れる。このピークについて反応に関与する電子数を電気化学解析により求めたところ明らかに3であった。この事実に基づき、当該ピークはレア・アースに混入している他の希土金属イオンの析出によるものと判断した。一方、ランタンの電解析出を生ずる電位では溶媒成分であるリチウムイオンも析出することが判明した。この結果に基づき、ランタンを電解析出する浴としてはリチウムを含まないKCl-NaCl混合塩が適当であると結論した。
次年度には、ネオジムの電解採取を目的として、水分や酸素分圧などの電解採取の実験条件を整えるとともに、液体電極の使用などにより不均等化反応による再溶解を防止するなどの工夫を行い、金属電解採取を行う。

Research Products

• [Publications] M.Mohamedi: "Examination of electrochemsistry from the reduction of Nb3Cl8 in molten LiCl-KCleutectic" Electrochimica Acta. 44,1. 1559-1565 (1999)
• [Publications] T.Yamamura: "Electrowinning of Nd in Moleten LiCl-KCl Bath" Molten Salt Forumm. 5-6. 355-358 (1998)