JPH03173725A - 希土類元素の分別方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、希土類元素の分別方法に関し、殊に水の超臨
界状態を利用して希土類元素化合物の混合物から希土類
元素を個々に効率良く分別する方法に関するものである
。

［従来の技術］ 希土類元素は、バストネサイト、モナザイト、ゼノタイ
ム等の希土類元素含有鉱石を焙焼−塩酸分解法や熱濃硫
酸法等によって分解した後、脈石成分等から分離し、殆
どは水酸化物もしくは酸化物の形態で回収されるが、こ
の回収品は多数の希土類元素化合物の混合物であって、
また希土類元素は物理的、化学的性質が非常に良く似て
いるので、それらを個々に分離・精製することは容易で
ない、こうした状況のもとて現在実施されている希土類
元素の単離法は、イオン交換分離法あるいは溶媒抽出分
離法であるが、いずれの方法にしても高純度に単離する
ことは非常に困難であり、且つ大変な手数を要する。た
とえば溶媒抽出分離法は、希土類元素相互の僅かな分離
係数の差を利用するものであるから、高純度に精製する
には数１０段もしくは１００段を超える繰り返し処理を
行なわなけれ暖ならず、作業が非常に煩雑である。これ
に対しイオン交換分離法では比較的簡単な処理で高純度
に精製することができるが、１回当たりの処理量が非常
に少なく且つ分離速度が遅いため大量処理には不向きで
ある。この様なところから高純度の希土類元素は非常に
高価なものとなっている。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであっ
て、その目的は、２種以上の希土類元素を含む混合物か
ら、希土類元素を簡単な操作で効率良く高純度に分別す
ることのできる方法を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決することので籾た本発明の構成は、２種
以上の希土類元素化合物を含む混合物を３００℃以上、
３００にｇ−ｆ／ｃｍ２以上の高温高圧状態の水に溶解
せしめ、次いで圧力および／または温度を変化させて上
記希土類元素の分別を行うところに要旨を有するもので
ある。

［作用および実施例］ 以下、研究の経緯を追って本発明の構成および作用効果
を詳細に説明する。

本発明者らは、前述の様な目的のもとて希土類元素をう
まく単離することのできる方法を開発すべく種々研究を
進めるうち、次の様な知見を得た。即ち超臨界状態を含
めた高温高圧条件下において、種々の希土類元素化合物
の水に対する溶解度にはかなりの差があり、高温高圧水
に対する溶解度差を利用すれば希土類元素を個々に効率
良く分別し得るという確信を得た。そこで、軽希土類元
素の代表としてランタン（Ｌａ）、重希土類元素の代表
としてイッテルビウム（ｙｂ）、ランタノイド族以外の
希土類元素としてイツトリウム（Ｙ）の３種を選択し、
夫々の酸化物粉末を用いて高温高圧水（超臨界状態およ
び亜臨界状態を含む）への溶解度の温度依存性および圧
力依存性を詳細に調べた。

第１図はその結果の一例を示したものであり、温度を水
の臨界点（３７４，９℃、２１８にｇ−ｆ／Ｃ１１２）
以上である４００℃に設定し、各希土類元素酸化物の溶
解度の圧力依存性を示したものである。尚この圧力・温
度条件の下では、各希土類元素酸化物は水酸化物もしく
はオキシ水酸化物として溶解していることを確認してい
る。

第１図からも明らかである様に、Ｌａ　（ＯＨ）　ｓ　
。

ｖｂ　（ｏｎ）り、　ＹＯＯＨの各溶解度は、４００℃
という高温条件下においても圧力が３００にｇ−ｆ／ｃ
ｍ’未満である場合は殆ど差が見られず、溶解度差を利
用する分別は殆ど不可能であると思われるが、圧力を高
めるにつれて溶解度に差が見られる様になり、各酸化物
の溶解度が飽和状態に達する６００〜７００にｇ−ｆ／
ｃｍ２以上になると、Ｌａ　（ＯＨ）、とＹＯＯＨの溶
解度には約２．５倍の差が見られ、’＋ｌｂ　（ＯＨ）
　ｓとＹＯＯＨの溶解度には約２倍の差が見られる様に
なる。またＬａ　（ＯＨ）、とＹｂ　（ＯＨ）　３の溶
解度にも２〜３％程度の差が生じ、溶解度差を利用した
分別沈殿が十分に可能となる。従って、たとえばＬａ　
（ＯＨ）　ｓとＹｏｏＨの混合物を４００℃以上で６０
０にｇ−ｆ／ｃｔａ’以上の高温高圧状態で飽和量まで
溶解せしめ、この状態から圧力を２００Ｋｇ・ｆ／ｃａ
＋’まで下げると、溶解度が過飽和状態となって溶質が
析出するが、ここで生成する析出物は の比率でＬａ　（ＯＨ）　ｓとＹＯＯＨが含まれること
になる。

次にこの析出物を再び４００℃以上、６００Ｋｇ−ｆ／
ｃｍ’以上の高温高圧水に溶解した後、徐々に降温降圧
して溶解度の低いＹＯＯＨを析出させて除去し、この操
作を繰り返すことによってＬａ　（０１（）　、とＹＯ
ＯＨを効率良く高純度に分１１精製することができる。

次に第２図は、様々の圧力におけるＬａ　（ＯＨ）　３
の水に対する溶解度の温度依存性を調べた結果を示した
ものであり、水の臨界温度（Ｔｃ）まではいずれの圧力
においても温度が上昇するにつれて溶解度は増大するが
、臨界温度を超えると温度上昇により溶解度は低下傾向
を示す、また溶解度の圧力依存性を見ると、いずれの温
度においても圧力上昇により溶解度は上昇しており、２
５０　Ｋｇ−ｆ／Ｃ’ｌｌ″以下では極めて低い溶解度
しか得られないが、圧力を３００　Ｋｇ−ｆ／ｃｍ’以
上にすると５０　ｐｐｍ以上の高い溶解度が得られ、分
別沈殿を効率良く遂行し得ることが分かる。

この様に高温高圧水に対する希土類元素化合物の溶解度
は温度を３００℃以上、圧力を３００Ｋｇ＊ｆ／ｃｍ”
以上に設定することによって著しく増大し、且つこの条
件下で温度および／または圧力を変えることによって溶
解度を変化させることができるので、混在する希土類元
素化合物の種類に応じて温度、圧力を適正にコントロー
ルして分別沈殿を行なえば、個々の希土類元素化合物を
高純度で収率良く分１１１Ｆｉ製することが可能となる
。

尚上記ではＬａ　（ＯＨ）　ｓ　、　Ｙｂ　（ＯＨ）　
３．ＹＯＯＨの３種を代表的に取り上げて説明したが、
他の希土類元素化合物の場合も、高温高圧条件のもとで
水に対する溶解度が著しく増大し且つ温度および／また
は圧力によフて溶解度が著しく変化することは同様であ
るので、こうした現象を利用し混在する希土類元素化合
物の種類に応じて夫々の溶解度に十分な差を与えること
のできる温度・圧力条件を選定して分別沈殿を行なえば
よい。

ところで本発明を実用化するに当たフては、バストネサ
イト、モナザイト、ゼノタイム等の希土類元素含有鉱石
を分解して希土類元素を分離濃縮してから上記方法を実
施することになるが、これら鉱石からの希土類元素の分
離濃縮法には一切制限がなく、たとえば焙焼−塩酸分解
法や熱濃硫酸法等により分解、濃縮した希土類元素化合
物の混合物に適用することかできる。また本発明者らに
よって別途開発された高温高圧アルカリ水分解抽出法（
同時に特許出願）によって濃縮された希土類元素混合物
に適用することも勿論可能であり、希土類元素混合物の
種類は一切制限されない。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、高温高圧水に対す
る希土類元素化合物の溶解度差を利用することにより、
比較的簡単な操作で希土類元素化合物を個々に収率良く
基ｍ精製し得ることになフた。

【図面の簡単な説明】

第１図は希土類元素化合物の高温水に対する溶解度の圧
力依存性を示すグラフ、第２図はＬａ　（ＯＨ）　ｓの
水に対する溶解度の温度および圧力依存性を示すグラフ
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２種以上の希土類元素化合物を含む混合物を３００℃以
   上、３００Ｋｇ・ｆ／ｃｍ＾２以上の高温高圧状態の水
   に溶解せしめ、次いで圧力および／または温度を変化さ
   せて上記希土類元素の分別を行うことを特徴とする希土
   類元素の分別方法。