JP2001151743A - 希土類と亜鉛の分離方法 - Google Patents

希土類と亜鉛の分離方法

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雅敏 金里
Toshiro Yokoyama
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 汎用設備による簡便な操作で、希土類と亜鉛
を効率的に分離する方法を提供する。 【解決手段】 希土類と亜鉛が共存する溶液に、有機試
薬(トリス(2−アミノエチル)アミン)を加え、さら
に、アルデヒド類(サリチルアルデヒド、5−クロロサ
リチルアルデヒド等)を加えて反応させることにより、
希土類だけが、選択的に下記式で表される化合物(式
中、RはH,Cl,Br,Ln3+は3価の希土類金属イ
オンを示す)として結晶化し、溶液中から析出されるこ
とを利用して、希土類と亜鉛の混合物から、希土類だけ
を選択的に抽出、分離する方法。 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、希土類と亜鉛の混
合物から、希土類を選択的に分離する方法に関するもの
であり、さらに詳しくは、希土類と亜鉛の混合物から、
希土類だけを効率よく、選択的に高純度で分離すること
が可能な希土類と亜鉛の分離方法に関するものである。
本発明は、工業分野で幅広く利用されている希土類を高
効率でリサイクルすることを可能にする新しい希土類の
分離技術として有用である。
【0002】希土類のイットリウム、ユウロピウムは、
亜鉛とともに、テレビやパソコンのブラウン管、蛍光ラ
ンプなどの蛍光体に使用されている。希土類は、先端産
業における機能性材料に不可欠の元素として重要視され
ており、希土類のリサイクル技術の開発とともに、高純
度の希土類を安定供給することが必要となっている。そ
のため、希土類の効率的な分離法の開発が求められてい
る。
【0003】
【従来の技術】テレビやパソコンのブラウン管、蛍光ラ
ンプなどの蛍光体に使用されている金属元素として、イ
ットリウム、ユウロピウムの希土類と亜鉛があげられ
る。蛍光体からの希土類のリサイクル技術を確立するた
めには、希土類と亜鉛の混合物から、希土類だけを選択
的に分離して抽出することが必要である。従来、これら
の分離法としては、イオン交換分離法やキレート樹脂に
よる分離法、さらには溶媒抽出法等が知られているが、
いずれも専用の設備を必要としている。また、これらの
方法による相互分離では、溶液中に溶けだした金属イオ
ンの電荷と価数の違いを利用しているが、希土類金属イ
オンと亜鉛イオンは、いずれも正の電荷を有しているた
めに、分離剤に対して同傾向の性質を示すことになる。
従って、相互分離を達成するためには、分離段数を増や
さなければならず、装置の大型化を招くという問題を免
れなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような状況の中
で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、希土類と亜
鉛の分離を効率よく行いうる方法を開発するために種々
研究を重ねた結果、希土類と亜鉛の塩をメチルアルコー
ルやアセトニトリルなどの有機溶媒に溶かし、これに式
Iで表わされる有機試薬(トリス(2−アミノエチル)
アミン)を加え、さらに、式IIで表されるアルデヒド
類を加えて反応させることにより、希土類だけが、選択
的に式IIIの化合物として結晶化し、析出することを
見出した。この結晶をろ別することにより、容易に分離
が可能となる。本発明者らは、この知見に基づいて、本
発明を完成するに至った。即ち、本発明は、希土類と亜
鉛の混合物から希土類だけを選択的に高純度で分離する
ことが可能な新規な希土類と亜鉛の分離方法を提供する
ことを目的とする。また、本発明は、工業分野で幅広く
利用されている希土類を高効率でリサイクルすることを
可能にする新規な希土類の分離技術を提供することを目
的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、以下の技術的手段からなる。 (1)希土類と亜鉛の混合物から、希土類だけを選択的
に分離する方法であって、希土類と亜鉛が共存する溶液
に、下記の式I
【化4】 で表わされる有機試薬(トリス(2−アミノエチル)ア
ミン)を加え、さらに、下記の式II
【化5】 で表されるアルデヒド類(式中、RはH,Cl,Brを
示す)を加えて反応させることにより、希土類だけを選
択的に下記の式III
【化6】 で表される化合物(式中、RはH,Cl,Br,Ln3+
は3価の希土類金属イオンを示す)の結晶として析出さ
せ、これを溶液中から分離することを特徴とする希土類
と亜鉛の分離方法。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。本発明において新規に見出された点は、希土類と
亜鉛の塩をメチルアルコールやアセトニトリルなどの有
機溶媒に溶かし、式Iで表わされる有機試薬(トリス
(2−アミノエチル)アミン)を加え、さらに、式II
で表されるアルデヒド類を加えて反応させることによ
り、希土類だけが、選択的に式IIIの化合物として結
晶化し、亜鉛は溶液中に溶けたまま残るという点と、こ
れを利用して、希土類を高純度で選択的に分離すること
ができるという点、である。
【0007】式IIIの希土類の化合物は、中心金属イ
オンが+3価であるのに対して、有機試薬部分は、−3
価であり、全体の電荷が0である。このように、式II
Iの希土類の化合物は、電荷を持たないために、メチル
アルコールやアセトニトリルなどの有機溶媒への溶解度
が極めて低く、生成後、速やかに結晶として、析出して
くる。一方、亜鉛は、溶液中で+2価であり、有機試薬
と反応しても電荷が0の化合物は生成されず、従って、
結晶として析出されない。
【0008】希土類と亜鉛の化合物では、溶液中での電
荷が異なるため、溶解度等の性質に明確な差が生じてく
る。その違いを利用することにより、汎用設備による簡
単な操作で、分離を行うことが可能となる。すなわち、
希土類と亜鉛が共存する有機溶媒の溶液に式Iで表わさ
れる有機試薬(トリス(2−アミノエチル)アミン)を
加え、さらに、式IIで表されるアルデヒド類を加えて
反応させることにより、希土類だけが、選択的に式II
Iの化合物として結晶化し、溶液中から析出される。溶
液をろ過して、結晶を取り出すことにより、希土類と亜
鉛の混合物から希土類だけを高純度で取り出すことが可
能となる。
【0009】本発明においては、希土類と亜鉛の化合物
を有機溶媒に溶解する。この有機溶媒として、好適に
は、例えば、メチルアルコール、アセトニトリル、エチ
ルアルコールが例示されるが、これらに限定されるもの
ではない。この場合の温度条件は、例えば、50℃から
溶媒の沸点の範囲が例示される。希土類と亜鉛それぞれ
4ミリモルに式Iの有機試薬(トリス(2−アミノエチ
ル)アミン)を8〜24ミリモル加え、50℃〜沸点で
加熱攪拌し、さらに、式IIのアルデヒド類を12〜2
4ミリモル加え、50℃〜沸点で加熱攪拌する。これら
の希土類と亜鉛、式I、式IIの化合物の添加順序はど
の順序でも良く、本発明において、これらの化合物の添
加順序は、特に限定されるものでないものとする。反応
直後に結晶の析出が開始する。次に、例えば、好適に
は、この溶液を0時間〜1週間放置し、式IIIの化合
物を結晶として析出させ、得られた結晶をろ別、その
他、適宜の手段により分離する。式IIIの化合物とし
て、サリチルアルデヒド、5−クロロサリチルアルデヒ
ド、5−ブロモサリチルアルデヒドが使用されるが、特
に、サリチルアルデヒドが好ましい。得られた結晶をI
CP発光分光光度法で定量した結果、後記する実施例に
示したように、希土類の純度が、一度の操作で、50%
から98.9%まで高くなることがわかった。これによ
り、上記方法は、希土類と亜鉛の混合物から、希土類だ
けを高純度で選択的に分離する方法として著効を奏する
ものであることが実証された。
【0010】
【作用】本発明によれば、希土類と亜鉛が共存する有機
溶媒の溶液に、式Iで表わされる有機試薬(トリス(2
−アミノエチル)アミン)を加え、さらに、式IIで表
されるアルデヒド類を加えて反応させることにより、希
土類だけが、選択的に、式IIIの化合物として結晶化
し、溶液中に析出されるから、これを分離するだけで、
特に専用の設備を必要とせず、汎用設備を用いた簡便な
方法で、希土類と亜鉛の相互分離を行うことができる。
【0011】
【実施例】次に、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定さ
れるものではない。 実施例1 イットリウムの塩4ミリモルと亜鉛の塩4ミリモルを6
0℃以上のアセトニトリル100mlに溶かし、トリス
(2−アミノエチル)アミン(式I)16ミリモルを加
えて10分間、加熱撹拌した。これに、サリチルアルデ
ヒド(式II)12ミリモルを加えて2分間、加熱撹拌
した。この溶液を一晩放置し、析出した結晶をろ別し、
真空乾燥機で乾燥した。得られた結晶の少量を精密に秤
量し、2モルの塩酸及びエチルアルコールを加えて溶か
し、水で希釈してICP発光分光光度法で定量したとこ
ろ、亜鉛の濃度がイットリウムに対して、1.2%であ
ることがわかった。この結果、イットリウムの純度が、
たった一度の操作で、50%から98.8%まで高くな
っていることが判明した。
【0012】実施例2 イットリウムの塩4ミリモルと亜鉛の塩4ミリモルを6
0℃以上のアセトニトリル100mlに溶かし、トリス
(2−アミノエチル)アミン(式I)16ミリモルを加
えて10分間、加熱撹拌した。これに、サリチルアルデ
ヒド(式II)18ミリモルを加えて2分間、加熱撹拌
した。この溶液を一晩放置し、析出した結晶をろ別し、
真空乾燥機で乾燥した。得られた結晶の少量を精密に秤
量し、2モルの塩酸及びエチルアルコールを加えて溶か
し、水で希釈してICP発光分光光度法で定量したとこ
ろ、亜鉛の濃度がイットリウムに対して、1.3%であ
ることがわかった。この結果、イットリウムの純度が、
たった一度の操作で、50%から98.7%まで高くな
っていることが判明した。
【0013】実施例3 ユウロピウムの塩4ミリモルと亜鉛の塩4ミリモルを6
0℃以上のアセトニトリル100mlに溶かし、トリス
(2−アミノエチル)アミン(式I)16ミリモルを加
えて10分間、加熱撹拌した。これに、サリチルアルデ
ヒド(式II)12ミリモルを加えて2分間、加熱撹拌
した。この溶液を一晩放置し、析出した結晶をろ別し、
真空乾燥機で乾燥した。得られた結晶の少量を精密に秤
量し、2モルの塩酸及びエチルアルコールに溶かし、水
で希釈してICP発光分光光度法で定量したところ、亜
鉛の濃度がユウロピウムに対して、1.1%であること
がわかった。この結果、ユウロピウムの純度が、たった
一度の操作で、50%から98.9%まで高くなってい
ることが判明した。
【0014】実施例4 イットリウムの塩4ミリモルと亜鉛の塩4ミリモルを6
0℃以上のメチルアルコール100mlに溶かし、トリ
ス(2−アミノエチル)アミン(式I)16ミリモルを
加えて10分間、加熱撹拌した。これに、サリチルアル
デヒド(式II)12ミリモルを加えて2分間、加熱撹
拌した。この溶液を一晩放置し、析出した結晶をろ別
し、真空乾燥機で乾燥した。得られた結晶の少量を精密
に秤量し、2モルの塩酸及びエチルアルコールを加えて
溶かし、水で希釈してICP発光分光光度法で定量した
ところ、亜鉛の濃度がイットリウムに対して、2.9%
であることがわかった。この結果、イットリウムの純度
が、たった一度の操作で、50%から97.1%まで高
くなっていることが判明した。
【0015】実施例5 イットリウムの塩4ミリモルと亜鉛の塩4ミリモルを6
0℃以上のメチルアルコール70mlに溶かし、トリス
(2−アミノエチル)アミン(式I)16ミリモルを加
えて10分間、加熱撹拌した。これに、5−クロロサリ
チルアルデヒド(式II)12ミリモルをメチルアルコ
ール30mlに溶かした溶液を加えて2分間、加熱撹拌
した。この溶液を一晩放置し、析出した結晶をろ別し、
真空乾燥機で乾燥した。得られた結晶の少量を精密に秤
量し、2モルの塩酸及びエチルアルコールを加えて溶か
し、水で希釈してICP発光分光光度法で定量したとこ
ろ、亜鉛の濃度がイットリウムに対して、4.3%であ
ることがわかった。この結果、イットリウムの純度が、
たった一度の操作で、50%から95.7%まで高くな
っていることが判明した。
【0016】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明は、希土類
と亜鉛の混合物から、希土類を分離する方法に関するも
のであり、本発明方法によれば、希土類と亜鉛が共存す
る有機溶媒の溶液に、式Iで表わされる有機試薬(トリ
ス(2−アミノエチル)アミン)を加え、さらに、式I
Iで表されるアルデヒド類を加えて反応させることによ
り、1)希土類だけが、選択的に式IIIの化合物とし
て結晶化し、溶液中から析出される、2)溶液をろ過し
て、結晶を取り出すことにより、希土類と亜鉛の混合物
から希土類だけを高純度で取り出すことが可能となる、
3)このように、汎用設備による簡単な操作で、分離を
行うことが可能となる、等の格別の効果が奏される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4H006 AA02 AC59 AD15 AD17 4H048 AA02 AD15 AD17 AD30 BB14 BB21 VA20 VA30 VA70 VB10 4K001 AA30 AA39 BA19 DB22 DB27 DB29

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 希土類と亜鉛の混合物から、希土類だけ
    を選択的に分離する方法であって、希土類と亜鉛が共存
    する溶液に、下記の式I 【化1】 で表わされる有機試薬(トリス(2−アミノエチル)ア
    ミン)を加え、さらに、下記の式II 【化2】 で表されるアルデヒド類(式中、RはH,Cl,Brを
    示す)を加えて反応させることにより、希土類だけを選
    択的に下記の式III 【化3】 で表される化合物(式中、RはH,Cl,Br,Ln3+
    は3価の希土類金属イオンを示す)の結晶として析出さ
    せ、これを溶液中から分離することを特徴とする希土類
    と亜鉛の分離方法。
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