WO2018185163A1 - Method for separating lanthanides from a metal alloy - Google Patents
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Definitions
- the process thus makes it possible to separate the lanthanide (s) from a metal alloy in only two steps.
- the lanthanide (s) is (are) recovered in the form of lanthanide phosphate and is (are) advantageously directly recoverable (s).
- the metal alloy may comprise one or more other metals, in particular chosen from poor metals, such as zinc (Zn) or aluminum (Al), and metalloids, for example boron (B).
- poor metals such as zinc (Zn) or aluminum (Al)
- metalloids for example boron (B).
- the metal alloy comprises at least one lanthanide, sometimes at least two lanthanides, for example two or three.
- the lanthanide is in particular chosen from lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium or lutetium.
- the metal alloy comprises samarium and cobalt.
- the metal alloy is a negative electrode from a NiMH nickel metal hydride battery.
- Step b) of the process can be carried out with an aqueous solution of phosphoric acid since the concentration of phosphoric acid is sufficient to attack the alloy under the effect of H + ions.
- concentration of phosphoric acid in the aqueous solution is at least 0.1 mol / l, especially at least 1 mol / l, preferably at least 5 mol / l.
- step b) is carried out at a temperature of 5 ° C to 70 ° C, especially 15 to 40 ° C, preferably at room temperature (of the order of 25 ° C).
- the phosphates of lanthanides precipitate the more rapidly as the temperature is high.
- the solid phase S1 recovered at the end of step c) (or c ')) comprises a cumulative mass proportion of transition metal of less than 5%, especially less than 3%.
- the solid phase S1 recovered at the end of step c) (or c ')) comprises more than 90% by weight, in particular more than 95% by weight of lanthanide phosphate, or even more than 97% by weight of lanthanide phosphate.
- XRD X-ray diffraction
- EDX energy dispersive spectroscopy
- the method may comprise a step d) of increasing the pH of the liquid phase L1 obtained in step c) to at least 4.0, whereby a second medium comprising a liquid phase L2 and a phase is obtained.
- solid S2 comprising at least one transition metal.
- the method allows:
- the process can be implemented easily regardless of the amount of metal alloy to be treated, for example microgram to kilogram.
- the invention is illustrated in view of the figures and examples which follow.
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Abstract
Description
Procédé de séparation de lanthanides à partir d'un alliage métallique Process for separating lanthanides from a metal alloy
La présente invention concerne un procédé de séparation de lanthanide à partir d'un alliage métallique comprenant au moins un métal de transition et au moins un lanthanide, cas typique d'un aimant permanent. The present invention relates to a process for separating lanthanide from a metal alloy comprising at least one transition metal and at least one lanthanide, a typical case of a permanent magnet.
Les lanthanides sont employés dans de nombreuses applications, notamment liées aux énergies renouvelables. Les procédés d'extraction de ces métaux sont très coûteux. Une des voies pour s'en procurer est de les recycler à partir des matériaux qui en contiennent, par exemple des alliages métalliques tels que les aimants permanents ou les batteries nickel-hydrure métallique NiMH. Le recyclage a également l'avantage d'éviter l'impact environnemental souvent néfaste de l'extraction minière des lanthanides. Un recyclage des aimants permanents par voie pyrométallurgique à des températures de 1000 °C a été décrit en 2015 par Fraunhofer. Ce recyclage met en œuvre des conditions extrêmes de température et est donc coûteux. De plus, il ne permet pas de séparer les lanthanides des autres métaux. Lanthanides are used in many applications, including those related to renewable energies. The processes for extracting these metals are very expensive. One of the ways to obtain them is to recycle them from the materials that contain them, for example metal alloys such as permanent magnets or nickel-metal hydride NiMH batteries. Recycling also has the advantage of avoiding the often harmful environmental impact of lanthanide mining. A recycling of permanent magnets pyrometallurgically at temperatures of 1000 ° C was described in 2015 by Fraunhofer. This recycling implements extreme temperature conditions and is therefore expensive. In addition, it does not separate lanthanides from other metals.
Le développement de méthode de séparation de lanthanide à partir d'alliage métallique qui en contient est donc requis, idéalement dans des conditions plus douces. The development of lanthanide separation method from metal alloy containing it is therefore required, ideally in milder conditions.
Innocenzi et al. (Journal of power Sources, 21 1 , 2012, 184-191 ) rapportent un procédé de séparation de lanthanides à partir de batteries nickel-hydrure métallique NiMH comprenant deux étapes successives d'ajout d'une solution aqueuse d'acide sulfurique pour dissoudre à la fois les lanthanides et les métaux de transition, ces deux étapes étant séparées par une filtration. Les sulfates de lanthanides restent dans la solution d'acide sulfurique. Il est nécessaire d'ajouter une base pour induire la précipitation sélective des sulfates de lanthanides et pour pouvoir les séparer du nickel restant en solution par filtration. 5 étapes sont donc nécessaires pour récupérer les lanthanides à partir de l'alliage métallique. Innocenzi et al. (Journal of Power Sources, 21 1, 2012, 184-191) report a process for separating lanthanides from nickel-metal hydride NiMH batteries comprising two successive stages of adding an aqueous solution of sulfuric acid to dissolve both lanthanides and transition metals, these two steps being separated by filtration. The lanthanide sulphates remain in the sulfuric acid solution. It is necessary to add a base to induce the selective precipitation of lanthanide sulfates and to be able to separate them from the nickel remaining in solution by filtration. 5 steps are therefore necessary to recover the lanthanides from the metal alloy.
Il serait avantageux de disposer d'une méthode moins complexe, et comprenant notamment moins d'étapes. It would be advantageous to have a less complex method, including less steps.
A cet effet, l'invention fournit un procédé de séparation de lanthanide à partir d'un alliage métallique, ledit procédé comprenant les étapes consistant à : For this purpose, the invention provides a process for separating lanthanide from a metal alloy, said method comprising the steps of:
a) fournir un alliage métallique comprenant au moins un métal de transition et au moins un lanthanide, a) providing a metal alloy comprising at least one transition metal and at least one lanthanide,
b) mettre en contact l'alliage métallique avec une solution aqueuse d'acide phosphorique, ce par quoi est obtenu un milieu comprenant une phase liquide L1 et une phase solide S1 comprenant les phosphates d'au moins un lanthanide, c) séparer la phase liquide L1 et la phase solide S1 comprenant les phosphates d'au moins un lanthanide. b) contacting the metal alloy with an aqueous solution of phosphoric acid, whereby a medium comprising a liquid phase L1 and a solid phase S1 comprising the phosphates of at least one lanthanide, c) separating the liquid phase L1 and the solid phase S1 comprising the phosphates of at least one lanthanide.
Le procédé permet ainsi de séparer le(s) lanthanide(s) à partir d'un alliage métallique en seulement deux étapes. Le(s) lanthanide(s) est(sont) récupéré(s) sous forme de phosphate de lanthanide et est(sont) avantageusement directement valorisable(s). The process thus makes it possible to separate the lanthanide (s) from a metal alloy in only two steps. The lanthanide (s) is (are) recovered in the form of lanthanide phosphate and is (are) advantageously directly recoverable (s).
Le procédé comprend une étape a) consistant à fournir un alliage métallique comprenant au moins un métal de transition et au moins un lanthanide. The method comprises a step a) of providing a metal alloy comprising at least one transition metal and at least one lanthanide.
L'alliage métallique comprend au moins un métal de transition, parfois au moins deux métaux de transition. Généralement, le métal de transition est choisi parmi les éléments de la 4eme période de transition, de préférence parmi le cobalt (Co), le fer (Fe), le manganèse (Mn) et le nickel (Ni). The metal alloy comprises at least one transition metal, sometimes at least two transition metals. Generally, the transition metal is selected from the elements of the 4 th transition period, preferably from cobalt (Co), iron (Fe), manganese (Mn) and nickel (Ni).
L'alliage métallique peut comprendre un ou plusieurs autres métaux, notamment choisi parmi les métaux pauvres, tels que le zinc (Zn) ou l'aluminium (Al), et les métalloïdes, par exemple le bore (B). The metal alloy may comprise one or more other metals, in particular chosen from poor metals, such as zinc (Zn) or aluminum (Al), and metalloids, for example boron (B).
L'alliage métallique comprend au moins un lanthanide, parfois au moins deux lanthanides, par exemple deux ou trois. Le lanthanide est notamment choisi parmi le lanthane, le cérium, le praséodyme, le néodyme, le samarium, l'europium, le gadolinium, le terbium, le dysprosium, l'holmium, l'erbium, le thulium, l'ytterbium ou le lutécium. The metal alloy comprises at least one lanthanide, sometimes at least two lanthanides, for example two or three. The lanthanide is in particular chosen from lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium or lutetium.
Dans un mode de réalisation, l'alliage métallique comprend du samarium et du cobalt. In one embodiment, the metal alloy comprises samarium and cobalt.
Dans un autre mode de réalisation, l'alliage métallique comprend, du néodyme, du fer et du bore. In another embodiment, the metal alloy comprises neodymium, iron and boron.
Généralement, dans l'alliage métallique, la proportion cumulée en éléments autres qu'un métal de transition, un lanthanide ou un métalloïde est inférieure à 5% en poids, notamment inférieure à 1 % en poids, voire inférieure à 0,1 % en poids. De préférence, l'alliage métallique est constitué d'un ou plusieurs métal(aux) de transition, d'un ou plusieurs lanthanide(s) et éventuellement d'un ou plusieurs métalloïdes(s). Generally, in the metal alloy, the cumulative proportion of elements other than a transition metal, a lanthanide or a metalloid is less than 5% by weight, especially less than 1% by weight, or even less than 0.1% by weight. weight. Preferably, the metal alloy consists of one or more transition metal (s), one or more lanthanide (s) and optionally one or more metalloids (s).
L'alliage métallique peut être revêtu ou non par un revêtement, par exemple un revêtement métallique ou un revêtement à base de sel de phosphate. Le revêtement métallique peut comprendre un métal de nature identique ou différente de celui ou ceux de l'alliage métallique. The metal alloy may or may not be coated, for example a metal coating or a phosphate salt coating. The metal coating may comprise a metal of a nature identical to or different from that or those of the metal alloy.
Dans l'alliage métallique, le rapport massique du(es) métal(aux) de transition par rapport au(x) lanthanide(s) peut varier dans une très large mesure, et est généralement de 0,1/100 à 100/0,1 . Avantageusement, le procédé peut être mis en œuvre sur un alliage métallique ne comprenant que des traces de lanthanides. Généralement l'alliage métallique comprend au moins 0,01 % en poids de lanthanide(s), notamment au moins 0,1 % en poids, de préférence au moins 1 % en poids. In the metal alloy, the mass ratio of transition (es) metal to (x) lanthanide (s) can vary to a very large extent, and is generally from 0.1 / 100 to 100/0. , 1. Advantageously, the method can be implemented on a metal alloy comprising only traces of lanthanides. Generally the alloy metal comprises at least 0.01% by weight of lanthanide (s), in particular at least 0.1% by weight, preferably at least 1% by weight.
Dans un mode de réalisation, l'alliage métallique est un aimant permanent, typiquement de type samarium/cobalt (SmCo) ou néodyme/fer/bore (NdFeB). Ces aimants peuvent comprendre un ou plusieurs autre(s) lanthanide(s) et/ou métal(aux) de transition supplémentaire(s). Généralement, les aimants de type SmCo ne contiennent pas de lanthanide autre que le samarium. Par contre, les aimants de type NdFeB peuvent contenir, en plus du néodyme, un ou plusieurs autres lanthanides, notamment du dysprosium et/ou du praséodyme. In one embodiment, the metal alloy is a permanent magnet, typically of the samarium / cobalt (SmCo) or neodymium / iron / boron (NdFeB) type. These magnets may include one or more other lanthanide (s) and / or additional transition metal (s). Generally, SmCo magnets do not contain lanthanide other than samarium. On the other hand, magnets of NdFeB type may contain, in addition to neodymium, one or more other lanthanides, in particular dysprosium and / or praseodymium.
L'aimant permanent peut être revêtu ou non, généralement par un revêtement à base de sel de phosphate ou un revêtement métallique, par exemple un revêtement NiCuNi. The permanent magnet may or may not be coated, generally with a phosphate salt coating or a metal coating, for example a NiCuNi coating.
Dans un autre mode de réalisation, l'alliage métallique est une électrode négative provenant d'une batterie nickel-hydrure métallique NiMH. In another embodiment, the metal alloy is a negative electrode from a NiMH nickel metal hydride battery.
L'alliage métallique peut être dans sa forme d'origine (sous sa forme massique, avec des dimensions pouvant typiquement être de l'ordre du centimètre), sous forme de morceaux, de grain ou d'une poudre. L'alliage métallique peut être broyé ou non. Lorsque l'alliage métallique est un aimant permanent, il est de préférence non broyé car le broyage des aimants permanents est généralement difficile. Le procédé est de préférence exempt d'étape de broyage. The metal alloy may be in its original form (in its mass form, with dimensions typically being of the order of a centimeter), in the form of pieces, grain or powder. The metal alloy can be milled or not. When the metal alloy is a permanent magnet, it is preferably unmilled since grinding of permanent magnets is generally difficult. The process is preferably free of grinding step.
Le procédé comprend une étape b) consistant à mettre en contact l'alliage métallique avec une solution aqueuse d'acide phosphorique, ce par quoi est obtenu un milieu comprenant une phase liquide L1 et une phase solide S1 comprenant les phosphates d'au moins un lanthanide. L'acide phosphorique se nomme également acide orthophosphorique (H3P04). The method comprises a step b) of bringing the metal alloy into contact with an aqueous solution of phosphoric acid, whereby a medium comprising a liquid phase L1 and a solid phase S1 comprising the phosphates of at least one lanthanide. Phosphoric acid is also called orthophosphoric acid (H 3 PO 4 ).
Lors de l'étape b), au contact de la solution d'acide phosphorique, le(s) métal(aux) de transition présent(s) dans l'alliage métallique subit(ssent) une lixiviation et se dissolvent en solution, tandis que des phosphates de lanthanides se forment et précipitent, typiquement sous forme d'un précipité blanc. Le procédé selon l'invention est basé sur la différence de solubilité entre les lanthanides et les métaux de transition en milieu acide phosphorique. Le procédé permet donc de séparer facilement et en une seule étape le métal et le lanthanide de l'alliage métallique, sans qu'aucun ajustement du pH ne soit nécessaire après l'ajout de la solution aqueuse. During step b), in contact with the phosphoric acid solution, the transition metal (s) present in the metal alloy undergo (ssent) leaching and dissolve in solution, while lanthanide phosphates form and precipitate, typically as a white precipitate. The process according to the invention is based on the difference in solubility between lanthanides and transition metals in phosphoric acid medium. The process thus makes it possible to easily separate the metal and the lanthanide from the metal alloy in a single step, without any adjustment of the pH being necessary after the addition of the aqueous solution.
Lorsque l'alliage métallique comprend plusieurs lanthanides, les phosphates de lanthanides précipitent, quelle que soit leur nature, et la phase solide S1 comprend alors un mélange de phosphates de lanthanides. De même, lorsque l'alliage métallique comprend plusieurs métaux de transition, ceux-ci se dissolvent en solution, quelle que soit leur nature, et la phase liquide L1 comprend alors un mélange de métaux de transition. Le procédé permet donc avantageusement de séparer les lanthanides des métaux de transition, et ce indépendamment du nombre de lanthanides ou du nombre de métaux de transition initialement présents dans l'alliage métallique. When the metal alloy comprises several lanthanides, the lanthanide phosphates precipitate, whatever their nature, and the solid phase S1 then comprises a mixture of lanthanide phosphates. Similarly, when the metal alloy comprises several transition metals, these dissolve in solution, whatever their nature, and the liquid phase L1 then comprises a mixture of transition metals. The process therefore advantageously makes it possible to separate the lanthanides from the transition metals, independently of the number of lanthanides or the number of transition metals initially present in the metal alloy.
La mise en contact de l'alliage métallique avec la solution aqueuse d'acide phosphorique peut être réalisée par pulvérisation d'une solution aqueuse d'acide phosphorique sur l'alliage métallique, ou plus généralement par immersion de l'alliage métallique dans une solution aqueuse d'acide phosphorique. The contacting of the metal alloy with the aqueous solution of phosphoric acid can be carried out by spraying an aqueous solution of phosphoric acid on the metal alloy, or more generally by immersing the metal alloy in a solution aqueous phosphoric acid.
L'étape b) du procédé peut être mise en œuvre avec une solution aqueuse d'acide phosphorique dès lors que la concentration en acide phosphorique est suffisante pour attaquer l'alliage sous l'effet des ions H+. Plus cette concentration est élevée, plus la proportion en phosphate de lanthanide restant solubilisé dans la phase liquide L1 est faible, et plus les phosphates de lanthanide se situent dans la phase solide S1 . De préférence, la concentration d'acide phosphorique dans la solution aqueuse est d'au moins 0,1 mol/L, notamment d'au moins 1 mol/L, de préférence d'au moins 5 mol/L. Step b) of the process can be carried out with an aqueous solution of phosphoric acid since the concentration of phosphoric acid is sufficient to attack the alloy under the effect of H + ions. The higher this concentration, the lower the proportion of lanthanide phosphate remaining solubilized in the liquid phase L1, and the lanthanide phosphates are in the solid phase S1. Preferably, the concentration of phosphoric acid in the aqueous solution is at least 0.1 mol / l, especially at least 1 mol / l, preferably at least 5 mol / l.
Il n'est pas nécessaire que la solution aqueuse d'acide phosphorique mise en œuvre à l'étape b) soit très acide. Typiquement, son acidité est inférieure à 1 mol/L d'ions H+. De préférence, la solution aqueuse d'acide phosphorique est exempte d'acide sulfurique ou d'ion sulfate et/ou d'acide dont au moins un des pKa à 25°C est inférieur à 1 ,0, tel que de l'acide chlorhydrique, fluorhydrique, sulfurique... It is not necessary that the aqueous solution of phosphoric acid implemented in step b) be very acidic. Typically, its acidity is less than 1 mol / L of H + ions. Preferably, the aqueous phosphoric acid solution is free of sulfuric acid or sulfate ion and / or acid of which at least one of the pKa at 25 ° C is less than 1.0, such as acid. hydrochloric, hydrofluoric, sulfuric ...
Le rapport massique de la solution aqueuse d'acide phosphorique par rapport à l'alliage métallique peut varier dans une large mesure, étant entendu qu'il convient qu'il y ait au moins autant de phosphate dans la solution aqueuse que de lanthanide et de métal afin de pouvoir former les phosphates de lanthanide et les phosphates métalliques. Plus ce rapport massique est faible, moins le procédé est coûteux. The mass ratio of the aqueous phosphoric acid solution to the metal alloy may vary to a large extent, it being understood that there should be at least as much phosphate in the aqueous solution as lanthanide and metal to form lanthanide phosphates and metal phosphates. The lower the mass ratio, the less expensive the process.
Généralement, l'étape b) est mise en œuvre à une température de 5°C à 70°C, notamment de 15 à 40°C, de préférence à température ambiante (de l'ordre de 25°C). Les phosphates de lanthanides précipitent d'autant plus vite que la température est élevée. Generally, step b) is carried out at a temperature of 5 ° C to 70 ° C, especially 15 to 40 ° C, preferably at room temperature (of the order of 25 ° C). The phosphates of lanthanides precipitate the more rapidly as the temperature is high.
L'homme du métier est à même d'adapter la durée de réaction, en particulier en tenant compte de la durée de précipitation des phosphates de lanthanide, qui est liée à la à la concentration en acide phosphorique de la solution aqueuse et à la température lors de l'étape b). Typiquement, plus la concentration en acide phosphorique de la solution aqueuse est élevée et/ou plus la température est élevée, plus la durée de l'étape b) peut être courte. La durée de l'étape b) est généralement de 1 à 48 heures, typiquement de l'ordre de 24 heures. L'étape b) peut s'accompagner d'un dégagement d'hydrogène provenant de l'attaque des métaux de l'alliage métallique par les ions hydronium (H+). Il en résulte une dissolution du métal dans la phase aqueuse sous la forme d'un ion, et la réduction des ions H+ qui forment alors du dihydrogène. Dans un mode de réalisation du procédé, l'hydrogène produit est récupéré. Those skilled in the art are able to adapt the reaction time, in particular taking into account the precipitation time of lanthanide phosphates, which is related to the phosphoric acid concentration of the aqueous solution and the temperature during step b). Typically, the higher the phosphoric acid concentration of the aqueous solution and / or the higher the temperature, the shorter the duration of step b). The duration of step b) is generally from 1 to 48 hours, typically of the order of 24 hours. Step b) can be accompanied by a release of hydrogen from the attack of metals of the metal alloy by hydronium ions (H + ). This results in a dissolution of the metal in the aqueous phase in the form of an ion, and the reduction of H + ions which then form dihydrogen. In one embodiment of the process, the product hydrogen is recovered.
Le procédé comprend une étape c) consistant à séparer la phase liquide L1 et la phase solide S1 comprenant les phosphates d'au moins un lanthanide, généralement par centrifugation ou filtration, de préférence par filtration. Dans ce dernier cas, l'étape c) consiste à filtrer le milieu pour séparer la phase liquide L1 (filtrat) et la phase solide S1 (filtré) comprenant les phosphates d'au moins un lanthanide. Cette étape c) permet ainsi de récupérer les phosphates d'au moins un lanthanide, généralement sous forme hydratées. The method comprises a step c) of separating the liquid phase L1 and the solid phase S1 comprising the phosphates of at least one lanthanide, generally by centrifugation or filtration, preferably by filtration. In the latter case, step c) consists in filtering the medium to separate the liquid phase L1 (filtrate) and the solid phase S1 (filtered) comprising the phosphates of at least one lanthanide. This step c) thus makes it possible to recover the phosphates of at least one lanthanide, generally in hydrated form.
Le procédé peut comprendre, après l'étape c), une étape c') consistant à sécher la phase solide S1 , par exemple à une température comprise entre 80 et 150°C. The process may comprise, after step c), a step c ') of drying the solid phase S1, for example at a temperature between 80 and 150 ° C.
Avantageusement, la phase solide S1 récupérée à la fin de l'étape c) (ou c')) comprend une proportion massique cumulée de métal de transition de moins de 5%, notamment de moins de 3%. Typiquement, la phase solide S1 récupérée à la fin de l'étape c) (ou c')) comprend plus de 90% en poids, notamment plus de 95% en poids de phosphate de lanthanide, voire plus de 97% en poids de phosphate de lanthanide. Ces proportions peuvent facilement être déterminées, par exemple par des analyses par diffraction au rayon X (DRX) ou par spectroscopie à dispersion énergétique (EDX). Advantageously, the solid phase S1 recovered at the end of step c) (or c ')) comprises a cumulative mass proportion of transition metal of less than 5%, especially less than 3%. Typically, the solid phase S1 recovered at the end of step c) (or c ')) comprises more than 90% by weight, in particular more than 95% by weight of lanthanide phosphate, or even more than 97% by weight of lanthanide phosphate. These proportions can easily be determined, for example by X-ray diffraction (XRD) or energy dispersive spectroscopy (EDX).
Le procédé peut comprendre une étape d) consistant à augmenter le pH de la phase liquide L1 obtenue à l'étape c) jusqu'à au moins 4,0, ce par quoi est obtenu un second milieu comprenant une phase liquide L2 et une phase solide S2 comprenant au moins un métal de transition. The method may comprise a step d) of increasing the pH of the liquid phase L1 obtained in step c) to at least 4.0, whereby a second medium comprising a liquid phase L2 and a phase is obtained. solid S2 comprising at least one transition metal.
Une telle augmentation du pH de la phase liquide L1 conduit à la précipitation du(es) métal(aux) de transition qu'elle contient, généralement sous forme de phosphates métalliques, pour former la phase solide S2. Lorsque la phase liquide L1 comprend plusieurs métaux de transition (et donc lorsque l'alliage métallique utilisé dans le procédé comprenait plusieurs métaux de transition), ceux-ci précipitent lors de l'augmentation du pH au-delà de 4,0, quelle que soit leur nature, et la phase solide S2 comprend alors un mélange de métaux de transition, généralement sous forme de phosphates métalliques. Le procédé permet donc avantageusement de récupérer tous les métaux de transition, et ce indépendamment du nombre de métaux de transition initialement présents dans l'alliage métallique. De préférence, le pH phase liquide L1 est augmenté jusqu'à au moins 4,5, voire jusqu'à au moins 5,0, de préférence jusqu'à une valeur comprise de 5,5 à 7,0. Such an increase in the pH of the liquid phase L1 leads to the precipitation of the transition metal (es) it contains, generally in the form of metal phosphates, to form the solid phase S2. When the liquid phase L1 comprises several transition metals (and therefore when the metal alloy used in the process comprises several transition metals), these precipitate during the pH increase beyond 4.0, whatever or their nature, and the solid phase S2 then comprises a mixture of transition metals, generally in the form of metal phosphates. The process therefore advantageously makes it possible to recover all the transition metals, independently of the number of transition metals initially present in the metal alloy. Preferably, the liquid phase pH L1 is increased to at least 4.5, even up to at least 5.0, preferably to a value of 5.5 to 7.0.
Cette augmentation du pH est généralement réalisée par ajout d'une base, qui peut être de nature quelconque, par exemple KOH, NaOH, K2C03 ou Na2C03. Généralement, il s'agit d'une solution d'hydroxyde de sodium. This increase in pH is generally carried out by adding a base, which may be of any kind, for example KOH, NaOH, K 2 CO 3 or Na 2 CO 3 . Generally, it is a solution of sodium hydroxide.
La précipitation du(es) métal(aux) de transition est généralement très rapide, et la durée de l'étape d) est typiquement de l'ordre de quelques minutes. Généralement, l'étape d) est mise en œuvre à une température de 5°C à 70°C, notamment de 15 à 40°C, de préférence à température ambiante (de l'ordre de 25°C). De préférence, toutes les étapes du procédé sont mises en œuvre à température ambiante, et sous pression atmosphérique. Precipitation of transition metal (es) is generally very rapid, and the duration of step d) is typically of the order of a few minutes. Generally, step d) is carried out at a temperature of 5 ° C to 70 ° C, in particular 15 to 40 ° C, preferably at room temperature (of the order of 25 ° C). Preferably, all the steps of the process are carried out at ambient temperature and at atmospheric pressure.
Le procédé peut comprendre une étape e) consistant à séparer la phase liquide L2 et la phase solide S2 comprenant au moins un métal de transition, généralement par centrifugation ou filtration, de préférence par filtration. Dans ce dernier cas, l'étape e) consiste à filtrer le second milieu pour séparer la phase liquide L2 (filtrat) et la phase solide S2 (filtré) comprenant au moins un métal de transition. Cette étape permet avantageusement de récupérer les métaux de transition. Aussi, le procédé selon l'invention permet non seulement de récupérer les lanthanides, mais aussi de récupérer les métaux de transition. The method may comprise a step e) of separating the liquid phase L2 and the solid phase S2 comprising at least one transition metal, generally by centrifugation or filtration, preferably by filtration. In the latter case, step e) consists in filtering the second medium to separate the liquid phase L 2 (filtrate) and the solid phase S 2 (filtered) comprising at least one transition metal. This step advantageously makes it possible to recover the transition metals. Also, the process according to the invention makes it possible not only to recover the lanthanides, but also to recover the transition metals.
Le procédé peut comprendre, après l'étape e), une étape e') consistant à sécher la phase solide S2, par exemple à une température comprise entre 80 et 1000°C. Les phosphates de métaux de transition obtenus sont généralement multicristallins. Le séchage par chauffage à des températures pouvant aller jusqu'à 1000°C permet généralement de les obtenir sous une forme cristalline particulière et mieux valorisable pour certaines applications. Par exemple, le phosphate de fer cristallise après 850°C sous une forme hexagonale et peut ainsi être utilisé dans les électrodes positives de batterie Li- ion. The method may comprise, after step e), a step e ') of drying the solid phase S2, for example at a temperature between 80 and 1000 ° C. The transition metal phosphates obtained are generally multicrystalline. Drying by heating at temperatures up to 1000 ° C generally makes it possible to obtain them in a particular crystalline form and better recoverable for certain applications. For example, iron phosphate crystallizes after 850 ° C in hexagonal form and can thus be used in positive ion battery electrodes.
Avantageusement, la phase solide S2 récupérée à la fin de l'étape e) (ou e')) comprend une proportion massique cumulée de lanthanide de moins de 5%, notamment de moins de 3%. Cette proportion peut facilement être déterminée, par exemple par des analyses par diffraction au rayon X (DRX) ou par spectroscopie à dispersion énergétique (EDS). Le solide S2 peut comprendre, en plus des phosphates métalliques, des phosphates issus du cation de la base utilisée lors de l'étape d). Par exemple, lorsque NaOH est utilisé lors de l'étape b), le solide S2 comprend typiquement du phosphate de sodium. Celui-ci ne peut généralement pas être éliminé par lavage en solution aqueuse du solide S2. Les inventeurs supposent que le sodium est présent dans la maille cristalline du solide S2. Advantageously, the solid phase S2 recovered at the end of step e) (or e ')) comprises a cumulative mass proportion of lanthanide of less than 5%, especially less than 3%. This proportion can easily be determined, for example by X-ray diffraction (XRD) or energy dispersive spectroscopy (EDS). The solid S 2 may comprise, in addition to metal phosphates, phosphates derived from the cation of the base used in step d). For example, when NaOH is used in step b), the S2 solid typically comprises sodium phosphate. This can not usually be removed by washing in aqueous solution solid S2. The inventors assume that sodium is present in the crystalline mesh of the solid S2.
La phase liquide L2 obtenue à la fin de l'étape e) est une solution aqueuse comprenant généralement moins de 1 % en poids de métal et moins de 1 % en poids de lanthanide. Elle contient de l'acide phosphorique (sous forme de base et/ou d'acide, selon son pH). Par exemple, lorsque de la soude est utilisée comme base à l'étape d), la phase liquide L2 est une solution aqueuse contenant de l'acide phosphorique (sous forme acide phosphorique, mono, bis et/ou triphosphate de sodium selon le pH de la phase liquide L2) et des ions Na+. The liquid phase L 2 obtained at the end of step e) is an aqueous solution generally comprising less than 1% by weight of metal and less than 1% by weight of lanthanide. It contains phosphoric acid (as base and / or acid, depending on its pH). For example, when sodium hydroxide is used as a base in stage d), the liquid phase L2 is an aqueous solution containing phosphoric acid (in the form of phosphoric acid, mono, bis and / or sodium triphosphate depending on the pH of the liquid phase L2) and Na + ions.
Cette solution peut avantageusement être recyclée et réutilisée dans le procédé en y ajoutant de l'acide phosphorique. Ainsi, le procédé peut comprendre : This solution can advantageously be recycled and reused in the process by adding phosphoric acid. Thus, the method can include:
- une étape f) consistant à ajouter de l'acide phosphorique à la phase liquide L2 obtenue à l'étape e) pour obtenir une solution aqueuse d'acide phosphorique, puis a step f) of adding phosphoric acid to the liquid phase L 2 obtained in step e) to obtain an aqueous solution of phosphoric acid, and then
- la répétition de l'étape a) et de l'étape b), où la solution aqueuse d'acide phosphorique utilisée à l'étape b) est la solution aqueuse d'acide phosphorique obtenue à l'étape f). Le procédé peut ainsi être répété sans qu'il soit nécessaire d'éliminer la solution aqueuse. the repetition of step a) and of step b), wherein the aqueous phosphoric acid solution used in step b) is the aqueous phosphoric acid solution obtained in step f). The process can thus be repeated without it being necessary to remove the aqueous solution.
Le procédé peut être mis en œuvre en continu ou par lot. The process can be carried out continuously or batchwise.
Avantageusement, le procédé permet : Advantageously, the method allows:
- de séparer et de recycler, à partir d'un alliage métallique, les lanthanides sous forme de phosphates de lanthanides d'une pureté telle qu'il est possible de les valoriser et/ou de les réutiliser sans purification préalable, to separate and recycle, from a metal alloy, the lanthanides in the form of lanthanide phosphates of a purity such that it is possible to recover them and / or to reuse them without prior purification,
- de séparer et de recycler, à partir d'un alliage métallique, les métaux sous forme de phosphates de métaux. - Separate and recycle, from a metal alloy, the metals in the form of metal phosphates.
Le procédé est très simple en ce qu'il ne met en œuvre que des solutions aqueuses et qu'il ne requiert pas de hautes températures et/ou pressions. La solution aqueuse d'acide phosphorique utilisée à l'étape b) n'est pas une solution très acide et sa manipulation n'est dangereuse ni pour l'opérateur, ni pour l'environnement. Il permet le recyclage des aimants permanents dans des conditions beaucoup plus douces et moins coûteuses que celles des procédés existants. The process is very simple in that it only implements aqueous solutions and does not require high temperatures and / or pressures. The aqueous phosphoric acid solution used in step b) is not a very acidic solution and its handling is dangerous neither for the operator nor for the environment. It allows the recycling of permanent magnets in much milder and less expensive conditions than those of existing processes.
Le procédé peut être mis en œuvre facilement quel que soit la quantité d'alliage métallique à traiter, par exemple du microgramme au kilogramme. L'invention est illustrée au vu des figures et exemples qui suivent. The process can be implemented easily regardless of the amount of metal alloy to be treated, for example microgram to kilogram. The invention is illustrated in view of the figures and examples which follow.
La figure 1 illustre le schéma réactionnel du procédé dans le mode de réalisation où il comprend les étapes d), e) et f). Figure 1 illustrates the reaction scheme of the method in the embodiment where it comprises steps d), e) and f).
La figure 2 représente la proportion massique, dans une solution aqueuse de FIG. 2 represents the mass proportion in an aqueous solution of
H3PO4 à 0,1 mol/L (partie gauche), à 1 mol/L (partie centrale) ou à 6 mol/L (partie droite), de Sm (histogrammes rayés noirs) et de Co (histogrammes blancs) d'un aimant permanent « modèle » SmCo lixivié en fonction du temps en heures, dans une solution aqueuse. H 3 PO4 at 0.1 mol / L (left part), at 1 mol / L (central part) or at 6 mol / L (right part), Sm (black striped histograms) and Co (white histograms) d a "model" permanent magnet SmCo leached as a function of time in hours, in an aqueous solution.
La figure 3 représente la proportion massique, dans une solution aqueuse de FIG. 3 represents the mass proportion, in an aqueous solution of
H3PO4 à 0,1 mol/L (partie gauche), à 1 mol/L (partie centrale) ou à 6 mol/L (partie droite), de Nd (histogrammes rayés noirs) et de Fe (histogrammes blancs) d'un aimant permanent « modèle » NdFeB lixivié en fonction du temps en heures. Dans les exemples qui suivent, l'acide phosphorique 85% provenait de SigmaH 3 PO4 at 0.1 mol / L (left part), at 1 mol / L (central part) or at 6 mol / L (right part), Nd (black striped histograms) and Fe (white histograms) d a NdFeB "model" permanent magnet leached as a function of time in hours. In the following examples, 85% phosphoric acid was from Sigma
Aldrich, et l'hydroxyde de sodium 10% de Roth. La verrerie avait été nettoyée dans un mélange H2SO4/H2O2 puis rincée à l'eau ultrapure (18,2 ΜΩ cm et < 3 ppb de carbone organique total, Millipore Elix + Gradient) avant utilisation. Aldrich, and 10% sodium hydroxide from Roth. The glassware was cleaned in H 2 SO 4 / H 2 O 2 and then rinsed with ultrapure water (18.2 Ω and <3 ppb total organic carbon, Millipore Elix + Gradient) before use.
Un spectromètre par émission optique d'un plasma par couplage inductif (ICP- OES) Varian 720-ES a été utilisé pour déterminer les compositions chimiques de la phase liquide L1 après lixiviation, de la phase liquide L2 et des aimants permanents. An Varian 720-ES Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer (ICP-OES) was used to determine the chemical compositions of L1 liquid phase after leaching, L2 liquid phase and permanent magnets.
Les phases solides S1 et S2 ont été analysées chimiquement et structurellement par microscopie à balayage (SEM) avec des appareils SEM LEO S440 et SEM Ultra 55 équipés d'un détecteur à rayons X à dispersion d'énergie (EDAX Phénix). Les spectres de diffraction X-ray (DRX) sur poudres ont été réalisés à l'aide d'un appareil X'Pert Pro MPD (PANalytical) dans une géométrie de Bragg-Brentano avec la longueur d'onde Ka du cuivre (1 .5419 À). The solid phases S1 and S2 were analyzed chemically and structurally by scanning microscopy (SEM) with SEM LEO S440 and SEM Ultra 55 devices equipped with an energy dispersive X-ray detector (EDAX Phoenix). Powder X-ray diffraction spectra (XRD) were made using an X'Pert Pro MPD (PANalytical) apparatus in a Bragg-Brentano geometry with the Ka wavelength of the copper (1. 5419 A).
Exemple 1 : A partir d'aimants permanents « modèles » Example 1: From permanent magnets "models"
• Etape a) : aimants permanents utilisés • Step a): permanent magnets used
Les aimants permanents samarium/cobalt (SmCo) ou néodyme/fer/bore (NdFeB) « idéaux » provenaient de Sigma Aldrich et leurs compositions chimiques ont été déterminées par ICP-OES (tableau 1 ). Ils étaient sous forme de poudre et ont été utilisés tels quels, sans aucune modification. NdFeB SmCo The ideal samarium / cobalt (SmCo) or neodymium / iron / boron (NdFeB) permanent magnets were from Sigma Aldrich and their chemical compositions were determined by ICP-OES (Table 1). They were in powder form and were used as is, without any modification. NdFeB SmCo
Nd 33,39 Sm 33,10 N / A 33.39 Sm 33.10
Fe 65,18 Co 66,6 Fe 65.18 Co 66.6
B 1 ,30 Ca 0,04 B 1, 30 Ca 0.04
Pr 0,08 C 0,01 Pr 0.08 C 0.01
C 0,01 0 0,20 C 0.01 0.20
Si 0,02 Ni 0,02 If 0.02 Ni 0.02
0 0,02 Fe 0,03 0 0.02 Fe 0.03
Tableau 1 : Composition des aimants permanents modèles NdFeB et SmCo en % massique (uniquement pour des concentrations supérieures à 0,01 %) selon les analyses ICP-EOS. Table 1: Composition of NdFeB and SmCo model permanent magnets in% by weight (only for concentrations greater than 0.01%) according to ICP-EOS analyzes.
• Etapes b) et c) • Steps b) and c)
Les aimants permanents ont été dissous dans trois solutions différentes d'acide phosphorique à 0,1 , 1 et 6 mol/L, en ajustant la proportion de solution pour que la concentration de lanthanide soit à chaque fois de 0,01 mol/L. The permanent magnets were dissolved in three different solutions of phosphoric acid at 0.1, 1 and 6 mol / L, adjusting the proportion of solution so that the lanthanide concentration was in each case 0.01 mol / L.
Pendant 6 heures, des échantillons de solution ont été prélevés et analysés par For 6 hours, solution samples were taken and analyzed by
ICP-OES pour déterminer les cinétiques de dissolution. Les résultats sont représentés aux figures 2 et 3. Quel que soit l'aimant permanent, la dissolution du métal de transition et celle du lanthanide ne sont pas concomitantes. La concentration de lanthanide en solution diminue avec le temps. ICP-OES to determine dissolution kinetics. The results are shown in FIGS. 2 and 3. Regardless of the permanent magnet, the dissolution of the transition metal and that of the lanthanide are not concomitant. The concentration of lanthanide in solution decreases with time.
Au bout de 6 heures, le SmCo est lixivié dans une solution de H3P04 à 1 mol/L.After 6 hours, the SmCo is leached in a solution of H 3 PO 4 at 1 mol / L.
Moins de 20% du Sm est en solution, alors que 100% du Co est dissous. Le résultat est encore plus impressionnant dans une solution de H3P04 à 6 mol/L, puisque seuls 6% de Sm est présent en solution au bout de 6h. Less than 20% of the Sm is in solution, while 100% of the Co is dissolved. The result is even more impressive in a solution of H 3 PO 4 at 6 mol / L, since only 6% of Sm is present in solution after 6 hours.
Des résultats similaires sont obtenus pour l'aimant permanent NdFeB, mais avec une cinétique différente : 26% de Nd sont encore en solution après 6h dans la solution la plus concentrée. Similar results are obtained for the permanent magnet NdFeB, but with different kinetics: 26% of Nd are still in solution after 6h in the most concentrated solution.
Pour les deux aimants permanents, la diminution de la concentration en lanthanide s'accompagne de l'apparition d'un précipité blanc au fond du bêcher. For both permanent magnets, the decrease in lanthanide concentration is accompanied by the appearance of a white precipitate at the bottom of the beaker.
Les expériences ont été reproduites, mais cette fois en immergeant les aimants permanents dans une solution aqueuse à 5 mol/L de H3P04 pendant 24h et ce afin de favoriser la précipitation. The experiments were reproduced, but this time by immersing the permanent magnets in an aqueous solution at 5 mol / l of H 3 PO 4 for 24 hours in order to promote the precipitation.
Au bout de 24h, les précipités S1 formés ont été filtrés et séchés et analysés par SEM-EDX. Les précipités montraient une structure poreuse. Les résultats sont fournis au tableau 2. Dans les deux cas, une analyse par rétrodiffusion d'électrons (BSE) a permis de confirmer l'homogénéité de la composition chimique. précipité S1 obtenu à partir du SmCo Précipité S1 obtenu à partir du NdFeBAfter 24h, the formed S1 precipitates were filtered and dried and analyzed by SEM-EDX. The precipitates showed a porous structure. The results are provided in Table 2. In both cases, electron-backscattering (EBS) analysis confirmed the homogeneity of the chemical composition. precipitate S1 obtained from the SmCo precipitate S1 obtained from the NdFeB
Sm 21 Nd 14 Sm 21 Nd 14
P 19 P 19 P 19 P 19
0 60 0 66 0 60 0 66
Co 0 Fe 1 Co 0 Fe 1
Tableau 2: Quantification en %at par EDX des précipités S1 obtenus à partir d'un aimant permanent soit SmCo, soit NdFeB, après qu'ils aient été immergés dans une solution aqueuse à 5 mol/L de H3PQ4. Table 2: Quantification in% by EDX of S1 precipitates obtained from a permanent magnet either SmCo or NdFeB, after they have been immersed in a 5 mol / L aqueous solution of H 3 PQ 4 .
Dans le cas du précipité S1 obtenu à partir du SmCo, les analyses chimiques montrent que Sm, P et O sont présents, mais le cobalt n'a pas été identifié, et ce à tous les points d'analyse testés. In the case of the S1 precipitate obtained from the SmCo, the chemical analyzes show that Sm, P and O are present, but the cobalt has not been identified, and this at all the analysis points tested.
Les résultats sont similaires dans le cas du précipité S2 obtenu à partir du NdFeB. Le précipité contenait uniquement 1 % atomique de fer. The results are similar in the case of the precipitate S2 obtained from NdFeB. The precipitate contained only 1 atomic% iron.
• Etapes d) et e) • Steps d) and e)
Le pH des filtrats L1 obtenus suite à la filtration des précipités S1 était autour de 1 quel que soit le type d'aimant permanent utilisé au départ. La phase liquide L1 obtenue à partir de l'aimant permanent SmCo était rose, alors que celle obtenue à partir de l'aimant permanent NdFeB était incolore. The pH of the filtrates L1 obtained following the filtration of the precipitates S1 was around 1 irrespective of the type of permanent magnet used initially. The liquid phase L1 obtained from the permanent magnet SmCo was pink, whereas that obtained from the permanent magnet NdFeB was colorless.
Le pH a été ajusté à 6 par ajout d'une solution aqueuse de soude, ce qui a conduit à la formation d'un second précipité, de couleur violette pour celui issu du SmCo, ou jaune pour celui issu du NdFeB. Celui-ci a été filtré et séché pour obtenir les solides S2 sous forme de poudre, qui ont été analysés de la même façon que les solides S1 . The pH was adjusted to 6 by addition of an aqueous sodium hydroxide solution, which led to the formation of a second precipitate, of violet color for that resulting from SmCo, or yellow for that resulting from NdFeB. This was filtered and dried to obtain powder solids S2, which were analyzed in the same way as S1 solids.
Les résultats des analyses EDX sont fournis au tableau 3. The results of the EDX analyzes are provided in Table 3.
Précipité S2 obtenu à partir de SmCo Précipité S2 obtenu à partir de NdFeB Precipitated S2 obtained from SmCo Precipitated S2 obtained from NdFeB
Co 15 Fe 13 Co 15 Fe 13
P 15 P 15 P 15 P 15
0 60 0 60 0 60 0 60
Na 8 Na 1 1 Na 8 Na 1
Sm 2 Nd 1 Sm 2 Nd 1
Tableau 3: Quantification en %at par EDX des précipités S2 obtenus à partir d'un aimant permanent soit SmCo, soit NdFeB, après qu'ils aient été immergés dans une solution aqueuse à 5 mol/L de H3P04, avoir filtré la solution, avoir récupéré le filtrat, avoir ajusté le pH de la solution à 6 puis avoir filtré les précipités S2. Table 3: Quantification in% by EDX of S2 precipitates obtained from a permanent magnet, either SmCo or NdFeB, after having been immersed in a 5 mol / L aqueous solution of H 3 PO 4 , filtered the solution, to have recovered the filtrate, to have adjusted the pH of the solution to 6 then to have filtered the precipitates S2.
Ces analyses montrent que ces solides S2 comprennent les métaux de transition. Ils sont probablement sous forme de phosphate métallique, comme les analyses révèlent la présence de P et O. Une très faible quantité de lanthanide reste présente. Du Na, issu de la solution de soude utilisée pour augmenter le pH, est également présent. These analyzes show that these S2 solids comprise the transition metals. They are probably in the form of metal phosphate, as the analyzes reveal the presence of P and O. A very small amount of lanthanide remains present. Na, from the sodium hydroxide solution used to increase the pH, is also present.
Les analyses par DRX n'ont pas permis d'identifier les phases cristallines, car les solides S2 sont polycristallins ou amorphes. The XRD analyzes did not identify the crystalline phases because the S2 solids are polycrystalline or amorphous.
Les phases liquides L2 obtenues suite à la filtration des précipités S2 ont été analysées par ICP. Ces analyses ont démontré l'absence de métal et de lanthanide en solution. Ces phases liquides peuvent être éliminées, ou réutilisées dans le procédé en ajoutant du H3P04. The liquid L2 phases obtained following the filtration of the S2 precipitates were analyzed by ICP. These analyzes demonstrated the absence of metal and lanthanide in solution. These liquid phases can be removed, or reused in the process by adding H 3 PO 4 .
Exemple 2: A partir d'aimants permanents "industriels" Example 2: From "industrial" permanent magnets
• Etape a) : aimants permanents utilisés • Step a): permanent magnets used
Les aimants permanents SmCo étaient soit recouverts d'un alliage métallique Ni/Cu/Ni, soit non revêtus, et les aimants permanents NdFeB étaient soit revêtus par Ni/Cu/Ni soit par un revêtement phosphate. The SmCo permanent magnets were either coated with a Ni / Cu / Ni metal alloy or uncoated, and the NdFeB permanent magnets were either Ni / Cu / Ni coated or phosphate coated.
Afin d'étudier leurs compositions, les aimants permanents ont été totalement dissous dans une solution de HN03 à 5 mol/L et la composition chimique déterminée par ICP est fournie dans le tableau 4. In order to study their compositions, the permanent magnets were totally dissolved in a solution of HNO 3 at 5 mol / L and the chemical composition determined by ICP is given in Table 4.
Tableau 4 : Composition des aimants permanents « industriels » NdFeB et SmCo en % massique (uniquement pour des concentrations supérieures à 0,01 %) après lixiviation dans HN03 5 mol L"1 selon les analyses ICP-EOS. Table 4: Composition of the "industrial" permanent magnets NdFeB and SmCo in% by weight (only for concentrations greater than 0.01%) after leaching in HN0 3 mol L "1 according to the ICP-EOS analyzes.
Des éléments supplémentaires sont présents par rapport aux aimants permanents « modèles » de l'exemple 1 : - L'aimant permanent SmCo, revêtu ou non, comporte de façon surprenante autour de 15% en poids de fer, Additional elements are present with respect to the permanent magnets "models" of Example 1: - The permanent magnet SmCo, coated or not, surprisingly comprises around 15% by weight of iron,
- L'aimant permanent SmCo, revêtu ou non par du NiCuNi, comporte de façon surprenante du cuivre dans les mêmes proportions - The permanent magnet SmCo, coated or not with NiCuNi, surprisingly comprises copper in the same proportions
L'aimant permanent NdFeB comprend trois lanthanides différents : du néodyme, du dysprosium et du praséodyme. Ces deux derniers sont utilisés pour diminuer la température de Curie des aimants permanents. The permanent magnet NdFeB comprises three different lanthanides: neodymium, dysprosium and praseodymium. These last two are used to decrease the Curie temperature of permanent magnets.
• Etapes b) et c), puis d) et e) • Steps b) and c), then d) and e)
Les expériences détaillées à l'exemple 1 ont été reproduites, en immergeant les aimants permanents dans une solution aqueuse à 5 mol/L de H3P04 pendant 24h, puis en filtrant le milieu pour obtenir la phase solide S1 et la phase liquide L1 . Le pH de la phase liquide L1 a alors été ajusté autour de 6, ce qui a conduit à la précipitation du solide S2, qui a été filtré et séché. Les conditions et résultats des analyses EDX des solides S1 et S2 sont fournis au tableau 5. The experiments detailed in Example 1 were reproduced by immersing the permanent magnets in an aqueous solution at 5 mol / L H 3 PO 4 for 24 hours, then filtering the medium to obtain the solid phase S 1 and the liquid phase L 1 . The pH of the liquid phase L1 was then adjusted around 6, which led to the precipitation of the S2 solid, which was filtered and dried. The conditions and results of the EDX analyzes of solids S1 and S2 are given in Table 5.
Tableau 5 : Conditions des expériences et quantification en %massique par EDX des précipités S1 et D2 obtenus à partir des aimants permanents du tableau 4 après qu'ils aient été immergés dans une solution aqueuse à 5 mol/L de H3P04, avoir filtré la solution, avoir séché le solide S1 , avoir récupéré le filtrat L1 , avoir ajusté son pH à 6 puis avoir filtré le précipité et séché le solide S2. Table 5: Experimental conditions and quantization in mass% by EDX of the precipitates S1 and D2 obtained from the permanent magnets of Table 4 after they have been immersed in a 5 mol / L aqueous solution of H 3 PO 4 , having filtered the solution, drying the solid S1, recovering the L1 filtrate, adjusting its pH to 6 and then filtering the precipitate and drying the solid S2.
Les solides S1 issus des aimants permanents A et B (SmCo non revêtu ou revêtu par NiCuNi) sont très similaires, avec 4% en poids de Sm, le reste de P et O. Ces solides sont exempts de Co et Fe, ce qui prouve que ceux-ci sont restés dans la solution L1 . Les analyses par microscopie à balayage (SEM) montrent une structure granuleuse. S1 solids from permanent magnets A and B (SmCo uncoated or coated with NiCuNi) are very similar, with 4% by weight of Sm, the rest of P and O. These solids are free of Co and Fe, which proves that these remained in solution L1. The scanning electron microscopy (SEM) analyzes show a granular structure.
Les solides S1 issus des aimants permanents C et D (NdFeB revêtu par NiCuNi ou phosphate) ont également des structures granulaires similaires d'après les analyses par SEM, mais ils ont des compositions chimiques différentes. Pr et Nd sont en effet présents en plus grandes proportions dans le solide S2 issu de l'aimant permanent D que le C. Du fer est présent en très petite quantité dans le solide S2 issu de l'aimant permanent D. Malgré cela, les étapes b) et c) sont également efficaces en utilisant des aimants permanents industriels, car la séparation des lanthanides a bien lieu. Solids S1 from permanent magnets C and D (NdFeB coated with NiCuNi or phosphate) also have similar granular structures according to SEM analyzes, but they have different chemical compositions. Pr and Nd are in fact present in greater proportions in the solid S2 derived from the permanent magnet D than the C. Iron is present in a very small amount in the solid S2 derived from the permanent magnet D. Despite this, the Steps b) and c) are also effective using industrial permanent magnets because the lanthanide separation takes place.
Les solides S2 issus des aimants permanents C et D (NdFeB revêtu par NiCuNi ou phosphate) ont également des structures granulaires avec par endroit des cristaux massifs. Les compositions indiquées dans le tableau 5 correspondent à celles de la structure granulaire. Seul 1 % massique de Sm a été trouvé dans ces solides S1 , ce qui montre que la majorité du Sm avait précipité lors des étapes b) et est présent dans le solide S1 . Les cristaux observés sont du phosphate de cobalt. Solids S2 from permanent magnets C and D (NdFeB coated with NiCuNi or phosphate) also have granular structures with some massive crystals. The compositions shown in Table 5 correspond to those of the granular structure. Only 1% by weight of Sm was found in these S1 solids, which shows that the majority of Sm had precipitated in steps b) and is present in the solid S1. The crystals observed are cobalt phosphate.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111363923A (en) * | 2020-03-23 | 2020-07-03 | 蒋央芳 | Treatment method of waste rare earth permanent magnet material |
| CN116083723A (en) * | 2023-01-03 | 2023-05-09 | 广东邦普循环科技有限公司 | Method for separating and recovering rare earth and iron in neodymium iron boron waste |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2444507A1 (en) * | 2010-10-20 | 2012-04-25 | Montanuniversität Leoben | Recovery of rare earth metals from waste material by leaching in non-oxidizing acid and by precipitating using sulphates |
-
2017
- 2017-04-04 FR FR1752925A patent/FR3064647B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2018
- 2018-04-04 WO PCT/EP2018/058607 patent/WO2018185163A1/en not_active Ceased
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2444507A1 (en) * | 2010-10-20 | 2012-04-25 | Montanuniversität Leoben | Recovery of rare earth metals from waste material by leaching in non-oxidizing acid and by precipitating using sulphates |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| INNOCENZI ET AL., JOURNAL OF POWER SOURCES, vol. 211, 2012, pages 184 - 191 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111363923A (en) * | 2020-03-23 | 2020-07-03 | 蒋央芳 | Treatment method of waste rare earth permanent magnet material |
| CN116083723A (en) * | 2023-01-03 | 2023-05-09 | 广东邦普循环科技有限公司 | Method for separating and recovering rare earth and iron in neodymium iron boron waste |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3064647A1 (en) | 2018-10-05 |
| FR3064647B1 (en) | 2020-12-04 |
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