JPS63105938A

JPS63105938A - 高純度イツトリウムの分離方法

Info

Publication number: JPS63105938A
Application number: JP61250724A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Suenaga; 裕一末永; Kenji Hiramatsu; 賢士平松
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1986-10-23
Filing date: 1986-10-23
Publication date: 1988-05-11

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〕本発明は高純度イツトリウム化合物を製造する方法に関
するものであり、さらに詳しくは溶媒抽出法によりイッ
トリウムと希土類元素を分離する方法に関するものであ
る。

（従来の技術）イツトリウム（Ｙ：原子番号３９）は常に希土類元素（
Ｌａ：原子番号５７からＬｕ：原子番号７１まで）と共
に産出し、化学的性質が酷似しているため両者を分離す
るのはなかなか難かしい。

イツ）　ＩＪウム（Ｙ）の分離法には溶媒抽出法、イオ
ン交換法など種々の方法が提案されている。溶媒抽出法
によりイツトリウムを分離する方法としてはたとえば全
還流方式によりイツトリウムが濃縮される位置よｐ高純
度イツトリウムをパッチ回収する方式（特公昭５Ｏ−５
１２９）、パーサティック酸抽出剤系で陰イオンをＣｉ
″″、ＮＯ３−間で変えることによりイ、トリウムを高
純度分離する方式（特公昭５８−３９８９６）などがあ
る。しかしながら、前者は操作が回分式であり製品単位
あたりの薬剤使用量を多く必要とするし、また高純度の
イツトリウムを回収しようとすればイツトリウムの収率
が下がフ生産性の低下は免れない。また、後者は一種類
の抽出剤で連続生産をする効率的手法であるが、二種類
の酸を使うことでかえってプロセスが複雑になるのに加
えて（軽希土＋イツトリウム）溶液よりイツトリウムを
選択抽出する際の軽希土とイツトリウムの分離係数は、
Ｄ２−ＥＨＰＡなどの酸性リン酸エステルに較べ劣り、
高純度イツトリウムを得にくい欠点がある。また、あら
かじめ軽希土とイツトリウムを負荷したカルボン酸系有
機溶媒を使用し、イツトリウムと希土類を含む酸溶液Ｓ
ｍ（原子番号６２）からＬｕ　（原子番号７１）までの
中重希土を分離し、しかる後酸性リン酸エステル溶媒を
使用してイツトリウムと軽希土を分離する方法も提案さ
れている（特公昭５５−４５４９５）。しかしながらこ
の方法では溶媒にあらかじめ軽希土を負荷しなければな
らず工程が複雑となシ分離効率も満足できるものではな
い。

（発明が解決しようとする問題点）イツトリウム及び希土類元素を含む酸溶液よりイ、トリ
ウムを分離する際、より少ない薬品、簡単な設備にてイ
ツ）　ＩＪウムと中重希土の分離選択性をあげ、高純度
のイツトリムを得ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段り本発明は、希土類元素よりイットリウムを分離するにあ
たり、イツトリウムの生産性をあげるために、イツトリ
ウムと中・重希土との分離を選択的に行なうことを特徴
とするイツトリウムの分離法であシ、カルボン酸系抽出
剤を用いイツトリウムと軽希土を高純度化する第一の工
程と、酸性リン酸エステル系抽出剤を用い高純度なイツ
トリウムと軽希土からイツトリウムを高純度分離する第
二の工程から成り立ってお夛、これら二工程の順序はど
ちらが先でもかまわない。

溶媒抽出法は互に混り合わない２液相間における物質の
分配を利用した方法である。多種類の金属元素が共存す
る酸液において、ある溶媒に対して目的金属の抽出性が
他の随性金属の抽出性と著しく差異を有する場合は比較
的容易に分離可能である。

イツトリウムと希土類元素とは、化学的性質が酷似して
おシ、抽出性も近似しているため、精度良く分離するの
は容易ではない。有機溶媒に対するイツトリウムの抽出
性については、たとえばパーサティ、り酸１０（シェル
化学株式会社製）のようなカルボン酸においては、陰イ
オンがＣノーの場合、はぼＮｄのところに位置しておシ
、リン酸ジー２−エチルヘキシル（Ｄ２−ＥＨＰＡ）の
ような酸性リン酸エステルにおいてはＨｏとＥｒの間に
位置している。従って、第一の工程でカルボン酸と接触
させて中型希土類を分離し、次いで第二の工程で酸性リ
ン酸エステルと接触させてイツトリウムと軽希土を分離
する。

以下に２つの工程に関し説明する。

〔第一の工程〕

従来より希土類元素とイツトリウムを含む塩酸酸性水溶
液をパーサティック酸などのカルボン酸系有機抽出溶媒
と接触させるとＳｍ以上の中重希土が有機相に選択的に
抽出され、Ｌａ　−Ｎｄの軽希土とイツトリウムが水相
に抽残し濃縮され、イツトリウムの抽出分配比の相当位
置がほぼＮｄに等しいことは公知の事実（特公昭５８−
３９８９６）である。

この時の水溶液の酸性度はｐＨ２〜４程度が効果的であ
フ、このためにＰＨ調整剤としてＮ１（４０Ｈ２ＮａＯ
Ｈ等のアルカリ溶液をミキサーセトラーなどの抽出器途
中段に添加する方法がとられている。この場合、酸性度
が強い方が希土類の抽出効率は良くなるが、分離という
点から見ると分離能は低下する。

抽出率を重視する場合は特公昭５８−３９８９６に示さ
れるように高濃度のスクラブ剤を使用することになる。

これに対して、酸性度を弱くすれば抽出率はやや劣るも
のの特定元素の選択性を良くすることが可能となる。

しかして本発明者等は該抽出系において水溶液−は２〜
４に設定し°、希土類元素の量と添加するアルカリ量の
比率が（軽希土子Ｙ）、の純度に大きな影響をもつこと
を見出し、本発明を完成したものである。

即ち、本発明者等の詳細な実験により得られた結果に依
れば、第２図に示すようにアルカリ添加量が希土類元素
総モル数の５０％以上において（軽希土＋Ｙ）の純度は
９９％以上となる。さらにモル比率が７０％を越える場
合には、（軽希土子ｙ）が高純度のラフィネート液が得
られるが、アルカリが過剰なため、希土金属の水酸化物
グルが多量に発生し、操業上支障をきたす。即ち、添加
アルカリ量を希土類元素総モル数の５０〜７０ｍｏＪチ
の範囲に調整することによフ、容易にラフィネート液と
して高純度の軽希土及びイツトリウムを成分とする酸溶
液を得ることができる。なお、（軽希土＋Ｙ）の抽残率
は添加アルカリ量の希土類元素に対するモル比率が大き
くなるにつれて減少する。従って、必要な純度と生産性
を勘案して５０〜７０　ｍｏＪ　％の範囲内で適宜きめ
ればよい。

また、抽残率が低下しても循環工程で回収する機会を設
ければ経済的な損失を招くことはない。

〔第二の工程〕

第一の工程によりイツトリウムと軽希土が濃縮された酸
溶液を、リン酸エステル系抽出溶媒と向流接触させるこ
とによりイツトリウムを選択的に有機相側に抽出させる
工程である。この工程は特開昭４９−５４２１６に示さ
れるような公知の技術を利用したものである。つまりＤ
２−　ＥＨＰＡなどの抽出溶媒をミキサーセトラーなど
の向流多段抽出器にて、イツトリウムと軽希土が９９％
以上の純度で含まれる第一の工程からのラフィネートと
接触させ、抽出性の位置がＨＯとＥｒ０間にあるＹを選
択的に有機相に抽出せしめる。この有機相は続いて向流
多段洗浄工程で随伴したイツトリウム以外の微量希土類
を除去した後、向流多段逆抽出器にかけ最終的に９９．
９９％以上のイツトリウム酸溶液を得る。また先の抽出
工程のラフィネートからはＬａ　、　Ｃｅ　、　Ｐｒ　
、　Ｎｄ　　の軽希土に富んだ酸溶液を得る。

次に本発明を工程°図を用いて説明する。

第１図は、本発明方法の実施例の一つを示す工程図であ
りカルボン酸系抽出溶媒を用いる第一の工程を先に実施
する場合を示したものである。第１図において１，２．
３はそれぞれ向流多段圧抽出器、向流多段洗浄器、向流
多段逆抽出器、であシこれらで第一の工程を構成してい
る。これらはいずれもいわゆるミキサーセトラーを使用
し、有機溶媒相を破線で示す流路をとるように、また水
相を実線で示す流路をとるように配管し構成する。

この工程で使用するカルボン酸系抽出溶媒はカルボン酸
をケロシン、トルエンなどの有機溶媒に溶かしたものを
使用する。カルボン酸としてはノ４−サティック酸、ナ
フテン酸、インカグリル酸などが使用できる。有機溶媒
中のカルデン酸濃度は０．５〜３　ｍｏノ／ノ　が適当
である。

本発明で使用する原料液としては原料酸化物中のイツト
リウム、金属元素をイオン化する塩酸、硫酸、硝酸、過
塩素酸などの鉱酸水溶液を使用する。

希土類元素混合物中のイツトリウムの含有率は特に制限
はなく、ゼノタイム鉱石を出発原料として得られる混合
希土類元素のようにＹ２Ｏ３含有率６０、％程度であれ
ば充分利用できる。

また、酸水溶液中の混合希土類元素の濃度は０．１〜１
．５　ｍｏ、１７ノの範囲とするのが良く、あまシ低い
と大量の水溶液を取扱わなければならない。

また濃度が高すぎると分離精度が悪くなる。

さらにこの酸水溶液の−は２〜４に調整する。

このように調整した原料である酸水溶液２１を正抽出器
の第１段に注入する。一方、正抽出器の最下段からは前
記有機抽出溶媒１１を注入し、抽出器内で向流接触させ
る。原料水相２１には洗浄器から排出されるスクラブ液
を合流させる。

この際、正抽出器の最下段から注入する有機溶媒１に抽
出を行なわせる目的でアルカリ１０を加える。アルカリ
としてはＮａＯＨ９ＫＯＨ２ＮＨ４０Ｈ等が利用できる
。アルカリ添加量は原料水相２１中の希土類元素総量の
モル数の５０〜７０ｍ０Ｊチとするのが最も効果的であ
る。ここでいうｍＯＪ数比とは、同一時間内に処理相内
に導入される希土類元素総量ｏ！数とアルカリの総量ｏ
！数の比率をいう。

以上のような条件を設定してイツトリウムと希土類元素
を含む酸性水溶液とカルボン酸系有機溶媒とを向流接触
させれば、酸性水溶液中の中・重希土類元素（Ｓｍから
Ｌｕまで〕は選択的に有機溶媒中に移行する。この中・
重希土を含む有機溶媒１２は向流多段洗浄器２へ移行し
スクラブ用の希酸２４でイツトリウムおよび軽希土類を
洗浄した後、さらに向流多段逆抽出器３へ移行し、ここ
で逆抽出剤２６として濃酸溶液を使用して逆抽回収する
。

一方、正抽出器１より排出されるラフィネート液２３は
中・重希土類をほとんど含まず、イツトリウムと軽希土
類元素が高純度に含まれた酸性水溶液となる。また、逆
抽液２７からは中・重希土成分に富む酸性水溶液が得ら
れる。このようにして得られたラフィネート液２３は、
Ｐ）′１２〜４に調整後、正抽出器４に最終段より導入
し、Ｄ２−ＥＨＰＡなどの酸性リン酸エステル系抽出溶
媒３１と向流接触させることにより、イツトリウムが選
択的に有機相に抽出され、正抽出器の第１段より排出さ
れるラフィネート液４２からは軽希土成分に富む酸性水
溶液が得られる。この主にイツトリウムを含む有機溶媒
３２は向流多段洗浄器５へ移行し、スクラブ用の希酸４
３でイツトリウムに随伴して抽出された中・重希土類を
洗浄した後、さらに向流多段逆抽出器６へ移行しここで
逆抽出剤４５として濃酸溶液を使用して逆抽回収する。

このようにして得られた逆抽出液４６中からは希土類金
属中のイツトリウム純度９９．９９％以上の高純度イツ
）＋７ウム酸性水溶液が得られる。

〔実施例１〕ゼノタイム鉱から得られたＹ２Ｏ３コンセントレー）　
（Ｙ２０３／ＴＲＥＯ＝　０．６２　）　　を塩酸に溶
解しＴＨＥ０５０Ｆ、＃、ｐＨ１，５の塩酸水溶液を作
成した。この水溶液とパーサティック１０の５０　Ｖｏ
ノチケロシン溶液を第１図に示す工程に従ってミキサー
セトラー８段から成る正抽出器を用いて向流接触させた
。

またこの時１段目のミキサー室には１．５Ｎのアンモニ
ア水を流量比有機相：水相：　ＮＨ４０Ｈ＝２５：５：
３（但し有機相１００　ｃｍ’１ｍ　ｉ　ｎンの割合で
添加した。抽残水相として、イツトリウム９３．３％、
軽希土類６．３％、中・重希土類０．４％を含む水相が
得られた。またイツトリウムの抽残率は４５チであった
。

この水溶液をジー（２−エチルヘキシル）リン酸ケロシ
ン溶液と接触させる第二の工程をへることによ、Ｑ９９
．９９％純度のイツトリウム酸性溶液が得られた。

（発明の効果）以上詳説したように、本発明によれば高純度のイツトリ
ウム化合物を得るにあたり、酸性度の低い溶液の処理で
足り、従って中和剤等使用する薬品量が少くてする効果
を有する。また、処理量が減少するのに伴い、使用する
設備も簡素化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための工程図である。第２図はアルカリ濃度とイツトリウム・軽希土類の純度
、および抽残率の関係を示す図である。１．４・・・向流多段圧抽出器、２，５・・・向流多段
洗浄器、３，６・・・向流多段逆抽出器、１１，１２゜
１３．１４，１５．１６　　・・・カル？ン酸系有機溶
媒、３１．３２，３３，３４，３５．３６・・・酸性リ
ン酸エステル系有機溶媒、１０・・・アルカリ溶液、２
１・・・原料酸性水溶液。

Claims

【特許請求の範囲】

イットリウム及び希土類元素を含む酸性溶液より高純度
なイットリウムを分離回収するにあたり、該希土類元素
を含む酸溶液をカルボン酸及び希土類元素総モル数の５
０〜７０ｍｏｌ％のアルカリ添加液と向流接触させる第
一の工程と、該第一の工程より回収される酸性溶液をリ
ン酸エステル系抽出溶媒と向流接触させる第二の工程か
らなることを特徴とする高純度イットリウムの分離方法
。