溶融塩電解と低融点液体金属を用いた希土類金属の分離・回収プロセス

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25281047
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 小西 宏和 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60379120)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: レアアース / 有価物回収 / 溶融塩 / 電気化学 / リサイクル

Outline of Annual Research Achievements

本研究は溶融塩電解と低融点液体金属を用いて使用済みネオジム磁石から希土類金属を分離・回収する研究である。特徴としては溶融塩を電解液、液体金属を電極として電気化学的に磁石からの希土類金属の分離・回収を行うことにある。成果として、溶融LiCl-KCl中において、DyCl3、NdCl3のみ、あるいはDyCl3とNdCl3を添加した浴中において、作用極にZnを用いて、レアアースイオンの電気化学的挙動と合金形成電位、相互分離を検討したところ、以下の成果を得た。
（１）DyCl3、NdCl3が各0.50 mol%添加された723 KのLiCl-KCl系溶融塩において、固体Zn電極を用いて定電位電解により作成した合金を溶解、ICP測定することにより各元素の析出量を算出したところ、1.00 Vで1時間の定電位電解により得られた合金試料中のNd/Dyの質量比は約3.3となることがわかった。
（２）DyCl3、NdCl3が各0.50 mol%混在する723 KのLiCl-KCl系溶融塩において、液体Zn電極を用いて定電位電解を行ったところ、0.60 Vから1.00 Vで作成したいずれの合金試料においてもDyが優先的に合金化しており、Dy/Ndの質量比が約2倍となり、DyをNdと分離できることがわかった。
（３）DyCl3、NdCl3、FeCl2が各0.50 mol%混在する723 KのLiCl-KCl系溶融塩において、液体Zn電極を用いて定電位電解を行ったところ、レアアースとFeは液体Zn電極内の存在位置あるいは電位によって分離できる可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平成25年度は予定していた723 KにおけるDyCl3とNdCl3を添加したLiCl-KCl溶融塩中において、作用極にZnを用いて、DyとNdの電気化学的挙動と合金形成電位、相互分離を検討し、分離の可能性と電解条件を明らかにしたので、研究はおおむね順調に進展している。また、達成度は90％程度である。

Strategy for Future Research Activity

平成26年度は平成25年度に利用した液体Zn電極の実験条件および成果を参考にして、溶融LiCl-KCl中で、新たに液体Sn電極を用いてDy、Nd-Sn合金の電解条件による作り分けの可否を確認する。さらに、不純物としてFeが共存する系に展開する。得られた結果を踏まえて、溶融塩電解を用いた希土類金属の合金化における液体金属電極の効果を明らかにする。希土類金属の合金化速度、分離性を検討する。

Causes of Carryover

今年度は他経費によって消耗品等を購入できたこと、及びすでに所有していた装置を修理したため利用できたことから、物品費が大幅削減でき、次年度使用額が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度使用額については、消耗品を含む実験の物品費を中心に使用していく予定である。また、情報収集のため、国際会議にも参加する予定である。