JPH11269568A - コバルト水溶液からのアルカリ土類金属の分離方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カルシウム、マグネシウム、ストロンチウム
などのアルカリ土類金属イオンのうち少なくとも一種以
上を不純物として含むコバルト水溶液からこれらアルカ
リ土類金属を効率的に分離する方法を提供する。 【解決手段】 アルカリ土類金属イオンを不純物として
含有するたとえば塩化コバルト等の水溶液を、第一段階
として水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム等の中和剤を
用いて中和し、生成した沈殿物を濾過し分離する。 続
いて、第二段階として塩素ガス等の酸化剤を濾液に添加
し、液に残留するコバルトイオンを３価に酸化しつつ、
再び中和し、得られた沈殿物を濾過することことで、カ
ルシウム、マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属
とコバルトを分離する方法である。前記方法において、
第一段階の中和がｐＨ６．０〜７．０、第二段階の中和
がｐＨ２．５〜４．０で行われることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カルシウム、マグ
ネシウム、ストロンチウムなどのアルカリ土類金属イオ
ンのうち少なくとも一種以上を不純物として含むコバル
ト水溶液からこれらアルカリ土類金属を効率的に分離す
る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】非鉄金属の原料中には種々の不純物が含
まれており、これらを効率的に分離・除去することがプ
ロセスの優劣を決定する。多くの場合、まず原料を酸や
アルカリにより溶解し、回収目的元素および不純物を含
有した水溶液を得る。

【０００３】得られた溶解液に含まれる不純物のうち、
水酸化物を生成しやすいイオンについては、中和剤を加
え水酸化物を作り、生成した殿物を除去することでこれ
ら不純物を除去している。鉄や銅などはこのような方法
で除去できる。

【０００４】この中和剤としては、水酸化カルシウム、
水酸化マグネシウム、水酸化ナトリウム、アンモニアな
どが一般に使用されているが、安価であることから工業
的には水酸化カルシウムなどが使用されることが多い。
中和による不純物除去はこれまでにも実施例が多く、効
率的に鉄など不純物を除去できる。

【０００５】しかしながら、中和処理後の液には中和剤
に含まれるカルシウム、マグネシウムなどのアルカリ土
類金属イオンが溶液に混入する。また、処理する原料に
は一般的な元素であるカルシウムやマグネシウムなどの
アルカリ土類金属が含まれていることが多い。そのた
め、上記のような不純物除去の工程を経なくても、原料
溶解液にはアルカリ土類金属イオンが存在する。

【０００６】よって、各種不純物を除去したコバルト原
料溶解液から、電解あるいは晶析等の操作により金属コ
バルトあるいはコバルト塩類を回収する。たとえば、電
解法では不純物を除去するために混入したナトリウムや
カルシウムなどは、コバルトよりも卑な金属であるた
め、電解操作において電着物の品質に直接に影響を及ぼ
すことはない。また、晶析法でもコバルト塩類の晶析率
を低く抑え、多くのコバルトを液中に残すように管理す
れば、晶析した塩類へのアルカリ土類金属の混入を抑制
することができる。しかしながら、いずれの操作によっ
ても操作を繰り返すと次第に系内のアルカリ土類金属イ
オン濃度が上昇するため、定期的に何らかの方法で液か
ら除去する必要がある。

【０００７】したがって、従来、不純物の蓄積した溶液
の一部を抜き出し、水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウム
などの塩を加え、炭酸塩あるいは水酸化物として溶液中
のコバルトを固定するとともに、カルシウムやマグネシ
ウムなどのアルカリ土類金属イオンを液に残すことで、
コバルトを回収することが広く行われていた。

【０００８】前記の方法により、コバルトを完全に回収
するためには、中和時のｐＨは８以上であることが必要
である。このような高いｐＨではアルカリ土類金属イオ
ンの一部は水酸化物や炭酸塩を生成し共沈するため、こ
れら不純物を完全に溶液に残すことができず、アルカリ
土類金属の除去率は低く、極めて効率の悪いものであっ
た。

【０００９】さらに、近年、溶媒抽出やイオン交換樹脂
技術の適用により各種金属イオンを分離除去することが
試みられている。しかし、イオン交換樹脂を用いた吸着
除去では、樹脂の吸着容量が小さく、吸脱着の回数が増
え、操作が頻繁になり実用的ではない。一方、溶媒抽出
法では、使用する有機溶媒のロスや抽出後の水溶液の処
理あるいはミキサーセトラーなどの抽出装置は大規模と
なり管理、取り扱いが複雑である。

【００１０】このように従来の方法では、アルカリ土類
金属イオンおよびコバルトイオンを含む水溶液から両者
を効率的に分離することはできなかった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題点を解決し、アルカリ土類金属イオンを不純物とし
て含むコバルト水溶液からアルカリ土類金属を効率的に
分離する方法を提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、アルカリ土類金属イオンを不純物として
含有するたとえば塩化コバルト等の水溶液を、第一段階
として水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム等の中和剤を
用いて中和し、生成した沈殿物を濾過し分離する。 続
いて、第二段階として塩素ガス等の酸化剤を濾液に添加
し、液に残留するコバルトイオンを３価に酸化しつつ、
再び中和し、得られた沈殿物を濾過することことで、カ
ルシウム、マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属
とコバルトを分離する方法である。

【００１３】前記方法において、第一段階の中和がｐＨ
６．０〜７．０、第二段階の中和がｐＨ２．５〜４．０
で行われることが好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明は、まず、従来に比べ低ｐ
Ｈ領域で、水溶液中に存在するコバルトイオンの大部分
を水酸化物あるいは炭酸塩として沈殿させて回収する。
続いてコバルトがわずかに残留した溶液に酸化剤を添加
し、コバルトイオンを３価に酸化するとともに再び中和
剤を加え、３価のコバルト水酸化物を生成させることに
基づいてなされたものである。

【００１５】溶液からのコバルトの回収は、水酸化物あ
るいは炭酸塩として沈殿させ固定することで達成でき
る。水酸化物や炭酸塩生成時のｐＨが高いほど、液に残
るコバルトイオン濃度は低くなり、コバルトを完全に回
収できる。しかしながら、同時にカルシウムやマグネシ
ウムも沈殿を生成する。この段階での中和はｐＨ６．０
〜７．０が望ましく、それ以上ではカルシウムやマグネ
シウムの共沈量が増加する。たとえば、ｐＨ８．０で炭
酸ナトリウムを使用し中和・炭酸化すると、コバルトは
９９．９％沈殿し完全に回収できるが、カルシウムやマ
グネシウムの沈殿率は９０％を越え、そのほとんどがコ
バルトとともに沈殿する。

【００１６】一方、ｐＨ６．０〜７．０で中和あるいは
炭酸化すると、２０％前後のカルシウムやマグネシウム
が沈殿するにすぎない。このとき、０．１〜５ｇ／リッ
トルのコバルトイオンが液に残留する。これ以下のｐＨ
では、液に残留するコバルトイオンが多くなり、第２段
階での中和時に多量の酸化剤を使用することになるため
不利である。

【００１７】コバルトを回収するための中和剤あるいは
炭酸剤は、水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウムなど一般
的に使用されているもので良く、これらをそのまま粉末
あるいは水に溶解して使用することで達成できる。

【００１８】続いて行われる第二段階の中和では、酸化
剤を加えながら行う。ここではコバルトが酸化され３価
のイオンになると、通常の２価イオンに比べ低ｐＨで水
酸化物になることを利用している。この酸化剤として
は、塩素、オゾン、過硫酸塩が代表的なものであり、適
用する溶液の系によって最適なものが選定できる。

【００１９】また、すでに第一段階の中和で、ほとんど
のコバルトイオンが液から除去されているので、第二段
階の負荷は小さくなる。したがって一般的に高価である
酸化剤の使用量を最低限に抑制できる。

【００２０】第２段階の中和のｐＨは２．５以上、好ま
しくは３．０以上４．０以下でコントロールする。過度
のｐＨ上昇は中和剤の使用を招くとともにカルシウムや
マグネシムの共沈量が多くなるので望ましくない。第一
段階の中和と同様、水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウム
など一般的に使用されている薬剤でコバルトを中和でき
る。

【００２１】第一段階の中和をせず、直接、コバルト溶
液に塩素等の酸化剤を加え中和してコバルトを回収する
ことも可能であり、アルカリ土類金属イオンとコバルト
イオンと分離は達成できる。しかしながら、溶液中のす
べてのコバルトを酸化する必要があり、酸化剤が使用量
が増え経済的な方法ではない。

【００２２】中和時の温度は特に規定されるものではな
く、高温ほど薬剤の反応性が高まるため有利であるが、
過度の加熱はエネルギー的に有利ではなく、２０〜６０
℃での操作が望ましい。

【００２３】

【実施例】つぎに、本発明の実施例について述べる。

【００２４】（実施例１）コバルト：５３．２ｇ／リッ
トル、カルシウム：２．０７ｇ／リットル、マグネシウ
ム：４．９２ｇ／リットルを含む塩化物の溶液に炭酸ナ
トリウムを添加し、４０℃で３０分間反応させた。表１
に示すように、炭酸塩作成時のｐＨが高くなるほどコバ
ルトの沈殿率が高くなり、溶液からの回収率が増加し
た。ｐＨ７．０以下ではカルシウムおよびマグネシウム
の沈殿率は低いが、コバルトが液に０．３ｇ／リットル
から１．０ｇ／リットル残留した。一方、ｐＨ７．０を
超えるとカルシウムおよびマグネシウムの沈殿も促進さ
れ、ｐＨ８．０ではほぼ全量のカルシウムおよびマグネ
シウムが沈殿し、コバルトとの分離ができなかった。

【００２５】（表１） 沈殿率（％） ｐＨ Ｃｏ Ｍｇ Ｃａ 6.5 97.4 27.2 35.5 7.0 99.1 25.8 86.6 7.5 99.8 36.1 94.4 8.0 99.9 92.9 91.6 （実施例２）コバルト：４７．８ｇ／リットル、カルシ
ウム：０．６２ｇ／リットル、マグネシウム：１．９５
ｇ／リットルを含む塩化物の溶液に水酸化ナトリウムを
添加し、４０℃、２０分間反応させた。結果を表２に示
す。中和時のｐＨが高くなるほどコバルトの沈殿率が高
くなり、溶液からの回収率が増加した。ｐＨ７．０以下
ではカルシウムおよびマグネシウムの沈殿率は低いが、
コバルトが液に１ｇ／リットルから５ｇ／リットル残留
した。一方、ｐＨ７．０を超えるとカルシウムおよびマ
グネシウムの沈殿も促進された。実施例１の炭酸塩作成
時に比べると穏やかであるが、ｐＨ８．０では溶液中の
およそ半分のカルシウムおよびマグネシウムが沈殿し、
コバルトと共沈する割合が高くなった。

【００２６】（表２） 沈殿率（％） ｐＨ Ｃｏ Ｍｇ Ｃａ 6.5 76.8 27.1 19.1 7.0 97.6 23.0 18.9 7.7 99.8 34.3 34.2 8.2 100 41.5 34.3 （実施例３）コバルト：４７．８ｇ／リットル、カルシ
ウム：０．６２ｇ／リットル、マグネシウム：１．９５
ｇ／リットルを含む塩化物の溶液に水酸化ナトリウムを
添加し、ｐＨ７．０で４０℃、２０分間反応させた。そ
の後、液を濾過し、沈殿した水酸化コバルトを除去し
た。得られた濾液に塩素ガスを吹き込みながら酸化還元
電位を１０００ｍＶ（Ａｇ／ＡｇＣｌ電極基準）以上に
コントロールしながら、再び水酸化ナトリウムで中和し
た。この第二段階の中和ｐＨと沈殿率の関係を表３に示
す。

【００２７】いずれのｐＨでもコバルトの沈殿率は９９
％以上であった。また、中和ｐＨが低いため、カルシウ
ムおよびマグネシウムの沈殿率は１０％前後であった。
第２段階のｐＨを４．２とした場合、第一段階および第
二段階の中和を合わせた全沈殿率は、コバルト９９．９
％、カルシウム２１．３％、マグネシウム ２９．２％
であり、効率的にアルカリ土類金属とコバルトが分離で
きた。

【００２８】（表３） 沈殿率（％） ｐＨ Ｃｏ Ｍｇ Ｃａ 3.0 99.2 8.0 7.0 3.5 99.9 11.2 10.7 4.2 99.7 16.4 15.3

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、アルカリ土類金属イオ
ンを不純物として含むコバルト水溶液から、効率的にア
ルカリ土類金属を分離することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土田 直行 愛媛県新居浜市西原町３ー５ー３住友金属 鉱山株式会社別子事業所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルカリ土類金属イオンを含む酸性のコ
   バルト水溶液に、中和剤を用いて第一段階の中和を行
   い、生成した沈殿物を濾過して分離した後、酸化剤を濾
   液に添加し、濾液中に残留するコバルトイオンを３価に
   酸化しつつ、再び中和剤を添加し第二段階の中和を行
   い、得られた沈殿物を濾過することを特徴とするコバル
   ト水溶液からのアルカリ土類金属の分離方法。
2. 【請求項２】 第一段階の中和をｐＨ６．０〜７．０、
   第二段階の中和をｐＨ２．５〜４．５で行うことを特徴
   とする請求項１記載のアルカリ土類金属の分離方法。
3. 【請求項３】 コバルト水溶液が塩化コバルト水溶液で
   あることを特徴とする請求項１または２に記載のアルカ
   リ土類金属の分離方法。
4. 【請求項４】 アルカリ土類金属イオンがカルシウムイ
   オンあるいはマグネシウムイオンの少なくとも一種であ
   ることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の
   アルカリ土類金属の分離方法。
5. 【請求項５】 中和剤が水酸化ナトリウムあるいは炭酸
   ナトリウムであることを特徴とする請求項１から４のい
   ずれかに記載のアルカリ土類金属の分離方法。