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JPS6050855B2 - How to isolate yztrium - Google Patents
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JPS6050855B2 - How to isolate yztrium - Google Patents

How to isolate yztrium

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JPS6050855B2
JPS6050855B2 JP12780177A JP12780177A JPS6050855B2 JP S6050855 B2 JPS6050855 B2 JP S6050855B2 JP 12780177 A JP12780177 A JP 12780177A JP 12780177 A JP12780177 A JP 12780177A JP S6050855 B2 JPS6050855 B2 JP S6050855B2
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JP
Japan
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yttrium
extraction
aqueous solution
rare earth
acid
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JP12780177A
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幸紀 皆川
次雄 金古
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Mitsubishi Chemical Corp
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Mitsubishi Chemical Industries Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はイットリウムの分離方法に関するものである。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a method for separating yttrium.

イットリウムはカラーテレビ用赤色螢光体の原料として
、或は光学レンズの素材としてエレクトロニクスの分野
を中心に工業用原料としての需要が旺盛である。従来、
イットリウムを含む赤土の混合水溶液からイットリウム
を分離する方法としてはイオン交換法が知られているが
、この方法は赤土を極めて稀薄な水溶液として取り扱う
ため、精製されたイットリウム水溶液の濃度が小さくな
り濃縮に大規模な設備が必要であるうえに、イオン交換
法樹脂塔を流通する溶離液の流速が小さいために生産性
が低い。
Yttrium is in strong demand as an industrial raw material, mainly in the electronics field, as a raw material for red phosphors for color televisions and as a material for optical lenses. Conventionally,
The ion exchange method is known as a method for separating yttrium from a mixed aqueous solution of red clay containing yttrium, but since this method treats red clay as an extremely dilute aqueous solution, the concentration of the purified yttrium aqueous solution becomes small and it becomes concentrated. In addition to requiring large-scale equipment, the flow rate of the eluent flowing through the ion exchange resin column is low, resulting in low productivity.

上記イオン交換法の欠点を改善する方法として溶媒抽出
によるイットリウムの分離方法が提案されている。
A method for separating yttrium by solvent extraction has been proposed as a method for improving the drawbacks of the above-mentioned ion exchange method.

たとえば、チオシアンイオンの存在下で第四級アンモニ
ウム塩を抽出溶媒としてイットリウムを重赤士から分離
する方法(特公昭45−432&特開昭49−1038
15)、あるいは陽イオン交換液と陰イオン交換液との
混合溶媒を使用してイットリウムを含む赤土の硝酸塩水
溶液よりイットリウムを選択的に抽出する方法(USP
3、575、687)などが挙げられる。し力化ながら
、前者の方法にはチオシアンイオンが分解しやすく操業
管理上面倒な点が多く、さらに、上記のいずれの方法に
も、イットリウムと他の赤土との分離係数が小さい(2
〜3)ために高純度イットリウムを得るためには数十段
にわたる抽出を行なわなければならない。また、ビュー
ロー・オブ・マインズ、レポート、オブ、インベステイ
ゲイシヨンズ(Bureauofminesrepor
tofinvestigations) 6396(1
964)10〜16ページにはナフテン酸を抽出溶媒と
する赤土水溶液からの赤土の抽出分離法において、赤士
水溶液相にキレート剤を存在させることにより、各赤土
間の分離係数を向上させ得ることが記載されている。
For example, a method for separating yttrium from heavy red iron in the presence of thiocyanine ions using a quaternary ammonium salt as an extraction solvent (Japanese Patent Publication No. 45-432 & Patent Publication No. 49-1038
15), or a method for selectively extracting yttrium from a red clay nitrate aqueous solution containing yttrium using a mixed solvent of a cation exchange solution and an anion exchange solution (USP
3, 575, 687), etc. However, the former method is prone to decomposition of thiocyanine ions and is troublesome in terms of operational management.Furthermore, all of the above methods have a small separation coefficient between yttrium and other red clays (2
~3) In order to obtain high-purity yttrium, several dozen stages of extraction must be performed. Also, the Bureau of Mines, Report, of Investments.
6396(1)
964) Pages 10 to 16 state that in a method for extracting and separating red clay from a red clay aqueous solution using naphthenic acid as an extraction solvent, the separation coefficient between each red clay can be improved by the presence of a chelating agent in the red clay aqueous solution phase. is listed.

具体的には、キレート剤としてエチレンジアミン四酢酸
(以下、EDTAという。)を使用すると重希土間の分
離係数が向上)し、ジエチレントリアミン五酢酸(以下
、DTPAという。)を使用すると軽希土間の分離係数
およびイットリウムと重赤士との分離係数が向上するこ
とが示されている。しかしながら、上記抽出系において
は抽出溶媒ワ中の重赤士イオンと赤士水溶液相のイット
リウムイオンとのイオン交換が実質的に生起しないため
、一段の抽出を行なう度に逆抽出操作を行なわなければ
ならず、従つてミキサーセトラー型抽出器あるいは抽出
塔による向流多段式連続抽出法には適用することがきな
い。
Specifically, the use of ethylenediaminetetraacetic acid (hereinafter referred to as EDTA) as a chelating agent improves the separation coefficient between heavy rare earths), and the use of diethylenetriaminepentaacetic acid (hereinafter referred to as DTPA) improves the separation coefficient between light rare earths. It has been shown that the coefficient and the separation coefficient between yttrium and heavy red matter are improved. However, in the above extraction system, ion exchange between the heavy Akashima ions in the extraction solvent and the yttrium ions in the Akaji aqueous solution phase does not substantially occur, so a back-extraction operation must be performed each time one stage of extraction is performed. Therefore, it cannot be applied to a countercurrent multistage continuous extraction method using a mixer-settler type extractor or an extraction column.

本発明者らは、かかる従来技術に比して工業的により有
利なイットリウムの溶媒抽出法を開発するために鋭意検
討した結果、錯化剤としてエチレンジアミンーN,N″
−ニ酢酸(以下、EDDAという。
As a result of intensive studies to develop a solvent extraction method for yttrium that is industrially more advantageous than the conventional techniques, the present inventors found that ethylenediamine-N,N'' is used as a complexing agent.
- diacetic acid (hereinafter referred to as EDDA).

)をイットリウムを含有する重希土の水溶液中に存在さ
せ、カルボン酸系抽出溶媒により抽出操作を行なうこと
により、向流多段抽出を連続的に行なうことが可能であ
り、かつ非常に効率よくイットリウム重希土から分離し
得ることを見い出し本発明に到達したものである。以下
に本発明を詳細に説明する。
) is present in an aqueous solution of heavy rare earth containing yttrium, and extraction is performed using a carboxylic acid-based extraction solvent. The present invention was achieved by discovering that it can be separated from heavy rare earths. The present invention will be explained in detail below.

本発明はイットリウムのほかに原子番号66〜71の希
土(以下、重希土という。
In addition to yttrium, the present invention uses rare earths having an atomic number of 66 to 71 (hereinafter referred to as heavy rare earths).

)の少くとも一種を含有する希土混合物からイットリウ
ムを分離する場合に適用される。これらの希土は天然に
モナザイト、ゼノタイムなどとして産出されるが、イッ
トリウムを得る目的には主にゼノタイムが原料として用
いられる。本発明方法においては、このような鉱石ある
いは軽希土をも含有する希土混合物を原料とする場合に
は予め周知の方法により原子番号57〜65の希土を分
離除去することが必要である。たとえば、希土混合物を
水溶液とし、抽出溶媒としてジー2−エチルヘキシルリ
ン酸等の酸性リン酸エステルを用いて原子番号57〜6
5の希土−を水溶液中に残し、イットリウムおよび重希
土を抽出することがてきる。抽出溶媒により抽出された
これらイットリウムおよび盾希土は硝酸、塩酸等の鉱酸
で逆抽出することにより水溶液として得ることができる
。このようなイットリウムおよび!重希土を含有する水
溶液にEDDAを添加溶解し、各成分の濃度およびPH
を調整し、本発明方法における抽料として使用される。
抽料に含有される希土の濃度はイットリウムおよび重希
土の合計で、通常0.005〜2グラム原子/e1好ま
しくは0.05こ〜0.5グラム原子/′に調整され、
EDDAの含有量はイットリウムおよび重希土の含有量
に対して0.3〜2倍モル、好ましくは0.5〜1ゐ倍
モル、に調整される。本発明方法は抽料のPHを6.5
〜9、好ましくはク7.5〜8.5に調整して実施され
る。
) is applied when separating yttrium from a rare earth mixture containing at least one of the following. These rare earths are naturally produced as monazite, xenotime, etc., but xenotime is mainly used as a raw material for the purpose of obtaining yttrium. In the method of the present invention, when such ores or rare earth mixtures containing light rare earths are used as raw materials, it is necessary to separate and remove rare earths with atomic numbers of 57 to 65 in advance by a well-known method. . For example, a rare earth mixture is made into an aqueous solution, and an acidic phosphoric acid ester such as di-2-ethylhexyl phosphoric acid is used as an extraction solvent.
Yttrium and heavy rare earth can be extracted while leaving the rare earth of No. 5 in the aqueous solution. These yttrium and shield rare earth extracted with the extraction solvent can be obtained as an aqueous solution by back extraction with a mineral acid such as nitric acid or hydrochloric acid. Such as yttrium and! EDDA is added and dissolved in an aqueous solution containing heavy rare earth, and the concentration and pH of each component are determined.
is prepared and used as a extract in the method of the present invention.
The concentration of rare earth contained in the extracted material is usually adjusted to 0.005 to 2 g atoms/el, preferably 0.05 to 0.5 g atoms/' in total of yttrium and heavy rare earth,
The content of EDDA is adjusted to 0.3 to 2 times the mole, preferably 0.5 to 1 times the mole, relative to the content of yttrium and heavy rare earth. The method of the present invention lowers the pH of the extracted material to 6.5.
-9, preferably 7.5-8.5.

抽出操作中、希土イオンが抽出溶媒に抽出されるのにと
もない、水溶液側のPHは低下するので、抽出操作中あ
るいは一段の抽出操作を終了したのちにアンモニア水な
どのアルカリを添加することにより、上記PH範囲に調
整することが好ましい。本発明方法において用いられる
カルボン酸系抽出溶媒としては、ナフテン酸18ヘナフ
テン酸230などのナフテン酸、バーサテイツク酸91
1、バーサテイツク酸10などのバーサテイツク酸によ
つて代表される第三級脂肪酸、イソカプリル酸などの高
級脂肪酸等が挙げられる。
During the extraction operation, as rare earth ions are extracted into the extraction solvent, the pH of the aqueous solution decreases. , it is preferable to adjust the pH to the above range. Examples of the carboxylic acid extraction solvent used in the method of the present invention include naphthenic acids such as naphthenic acid 18, henaphthenic acid 230, and versatile acid 91
1, tertiary fatty acids typified by versatile acids such as versatile acid 10, and higher fatty acids such as isocaprylic acid.

これらの抽出溶媒は粘度が高いので、粘度を低下させて
抽出処理を容フ易にするために有機稀釈剤により稀釈し
て用いることが望ましい。有機稀釈剤としては、通常、
ケロセン、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素、ジブチルエ
ーテル、ジイソプロピルエーテルなどのエーテル、n−
ヘキサノール等のアルコール、ベンゼ・ン、キシレン、
トルエン等の芳香族炭化水素等が使用される。有機稀釈
剤を使用するにあたつては、抽出溶媒の濃度が0.1〜
2.5モル/′、特に0.5〜1.5モル/f程度とな
るように使用量を選択することが抽出操作上好ましい。
本発明方法においては、水溶液相における希土イオンと
EDDAとの錯生成平衡および抽出溶媒中の希土イオン
と水溶液相中の遊離の希土イオンとの間の抽出平衡を同
時に成立させることにより抽出溶媒中にイットリウムを
富化させており、抽出操作は上記二つの平衡が成立する
条件で行なうことが必要であり、抽出時間については、
通常、10〜1紛程度で十分である。
Since these extraction solvents have high viscosity, it is desirable to dilute them with an organic diluent before use in order to reduce the viscosity and facilitate the extraction process. Organic diluents are usually
Aliphatic hydrocarbons such as kerosene and hexane, ethers such as dibutyl ether and diisopropyl ether, n-
Alcohol such as hexanol, benzene, xylene,
Aromatic hydrocarbons such as toluene are used. When using an organic diluent, the concentration of the extraction solvent should be 0.1~
It is preferable for the extraction operation to select the amount to be used so that it is about 2.5 mol/f, particularly about 0.5 to 1.5 mol/f.
In the method of the present invention, extraction is achieved by simultaneously establishing a complex formation equilibrium between rare earth ions and EDDA in the aqueous solution phase and an extraction equilibrium between rare earth ions in the extraction solvent and free rare earth ions in the aqueous solution phase. Since the solvent is enriched with yttrium, the extraction operation must be performed under conditions that achieve the above two equilibrium conditions, and the extraction time is as follows:
Usually, about 10 to 1 powder is sufficient.

抽出溶媒中に抽出分離されたイットリウムは稀塩酸、稀
硝酸、稀硫酸等の鉱酸を用いて通常の逆抽出を行なうこ
とにより分離することができる。
The yttrium extracted and separated in the extraction solvent can be separated by ordinary back extraction using a mineral acid such as dilute hydrochloric acid, dilute nitric acid, dilute sulfuric acid, or the like.

以上詳述したように、本発明方法に従つてイットリウム
の抽出を行なえば非常に簡単に高純度のイットリウムを
得ることができるので、その工業的利用価値は高い。次
に本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発
明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定され
るものてはない。
As detailed above, if yttrium is extracted according to the method of the present invention, highly pure yttrium can be obtained very easily, so its industrial utility value is high. Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples unless the gist of the present invention is exceeded.

実施例1 三塩化イットリウム0.05モル/′、三塩化エルビウ
ム0.05モル/fおよびEDDAO.OO8モル/′
を含する水溶液をアンモニア水によりPH9.Oに調整
して得られた抽料の50m1を、バーサテイツク10(
シェル化学製)1モル/fを含有するケロセン溶液50
mLと混合し、1吟間振盪して抽出を行なつた。
Example 1 Yttrium trichloride 0.05 mol/f, erbium trichloride 0.05 mol/f and EDDAO. OO8mol/'
An aqueous solution containing PH9. 50ml of the extracted material adjusted to O
Kerosene solution containing 1 mol/f (manufactured by Shell Chemical) 50
mL and was shaken for 1 min to perform extraction.

その結果、イットリウムの抽出率は88.5%、エルビ
ウムの抽出率は39.1%であり、イットリウムとエル
ビウムの分離係数は12であつた。また、三塩化エルビ
ウムのかわりに三塩化ジスプロシウム、三塩化ホルミウ
ムおよび三塩化イッテルビウムを用いて上記と同様の実
験を行なつた結果、イットリウムとジスプロシウム、ホ
ルミウムおよびイッテルビウムとの分離係数はそれぞれ
3.9,7.2および50てあつた。実施例2 三塩化イットリウム0.05モル/fおよびEDDAO
.OO8モル/eを含有する水溶液をアンモニア水によ
りPH8.7に調整して得られた抽料の50m1を、バ
ーサテイツク10(シェル化学製)1モル/′およびエ
ルビウム0.05グラムイオン/′を含有するケロセス
溶液と混合し、1紛間振盪して抽出を行なつた。
As a result, the extraction rate of yttrium was 88.5%, the extraction rate of erbium was 39.1%, and the separation coefficient between yttrium and erbium was 12. In addition, as a result of conducting the same experiment as above using dysprosium trichloride, holmium trichloride, and ytterbium trichloride instead of erbium trichloride, the separation coefficient between yttrium and dysprosium, holmium, and ytterbium was 3.9, respectively. 7.2 and 50 were heated. Example 2 Yttrium trichloride 0.05 mol/f and EDDAO
.. 50 ml of the extract obtained by adjusting the pH of an aqueous solution containing 8 mol/e of OO to 8.7 with aqueous ammonia, containing 1 mol/' of Versatake 10 (manufactured by Shell Chemical) and 0.05 g ion/' of erbium. The mixture was mixed with a keroses solution and shaken once to perform extraction.

その結果、ケロセス溶液中に含有されていたエルビウム
の58.7%が水溶液側に移行し、抽料中のイットリウ
ムの88.9%が有機液相に抽出された。本実施例より
算出されるイットリウムとエルビウムの分離係数は11
.4であり、実施例1で得られた値とほぼ等しい値であ
つた。実施例3マレーシア産ゼノタイムから得られた混
合希土酸化物(Y2O3純度60%、不純物含有率は表
−1に示す。
As a result, 58.7% of the erbium contained in the keroses solution was transferred to the aqueous solution side, and 88.9% of the yttrium in the extract was extracted into the organic liquid phase. The separation coefficient between yttrium and erbium calculated from this example is 11
.. 4, which was approximately the same value as that obtained in Example 1. Example 3 Mixed rare earth oxide obtained from Malaysian xenotime (Y2O3 purity 60%, impurity content is shown in Table 1).

)を常法により塩酸に溶解し、ジー(2−エチルヘキシ
ル)リン酸を抽出溶媒として抽出3段、洗浄3段の中間
フィード型向流抽出を行なうことにより軽希土を除去し
、イットリウムおよび重希土を含有する抽出溶媒を5睡
量%硫酸水溶液と接触させて粗硫酸イットリウム(不純
物希土の含有率を酸化物に換算して表−1に示した。)
を得た。得られた粗流酸イットリウムを、バーサテイツ
ク10(シェル化学製)1モル/′を含有するケロセン
溶液で全量抽出したところ、イットリウムおよびその他
の希土を合計で0.12モル/′含有していた。
) in hydrochloric acid using di(2-ethylhexyl) phosphoric acid as an extraction solvent, intermediate feed type countercurrent extraction with three stages of extraction and three stages of washing was performed to remove light rare earths, and to remove yttrium and heavy The extraction solvent containing rare earth was brought into contact with a 5% by weight sulfuric acid aqueous solution to produce crude yttrium sulfate (the content of impurity rare earth was converted to oxide and shown in Table 1).
I got it. When the entire amount of the obtained crude yttrium sulfate was extracted with a kerosene solution containing 1 mol/' of Versatake 10 (manufactured by Shell Chemical), it was found to contain a total of 0.12 mol/' of yttrium and other rare earths. .

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 エチレンジアミン−N,N′−二酢酸およびイット
リウムならびに原子番号66〜71の希土の少くとも一
種を含有する水溶液をカルボン酸系抽出溶媒と接触させ
ることによりイットリウムを選択的に抽出することを特
徴とするイットリウムの分離方法。
1. It is characterized by selectively extracting yttrium by contacting an aqueous solution containing ethylenediamine-N,N'-diacetic acid, yttrium, and at least one kind of rare earth with an atomic number of 66 to 71 with a carboxylic acid extraction solvent. A method for separating yttrium.
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