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JPH0134933B2 - - Google Patents
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JPH0134933B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0134933B2
JPH0134933B2 JP56180729A JP18072981A JPH0134933B2 JP H0134933 B2 JPH0134933 B2 JP H0134933B2 JP 56180729 A JP56180729 A JP 56180729A JP 18072981 A JP18072981 A JP 18072981A JP H0134933 B2 JPH0134933 B2 JP H0134933B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stage
rare earth
alkali
extraction
aqueous solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP56180729A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5884118A (en
Inventor
Tsugio Kaneko
Taiichiro Miwa
Tomokichi Nagaoka
Masaru Shimoyama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Kasei Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Kasei Corp filed Critical Mitsubishi Kasei Corp
Priority to JP56180729A priority Critical patent/JPS5884118A/en
Publication of JPS5884118A publication Critical patent/JPS5884118A/en
Publication of JPH0134933B2 publication Critical patent/JPH0134933B2/ja
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  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は希土類の分離法に関するものである。
詳しくは、希土類を含有する水溶液から液−液抽
出法によつて、工業的に有利に希土類を分離する
方法に関するものである。 希土類を含有する水溶液から、液−液抽出法に
よつて希土類を分離する方法として、撹拌槽と静
置分離槽からなる抽出分離ユニツトを多数段直列
に接続した多段向流抽出装置を用い、該装置の第
1段に抽剤を、最終段に酸性のスクラブ液を、ま
た、第1液と最終段の間の中間段に希土類含有原
料水溶液をそれぞれ供給し、抽出系にアルカリを
添加することによつてPHを調整しながら原料水溶
液中の特定の希土類を選択的に抽剤に抽出させ、
特定の希土類を含有する抽剤を最終段から、ま
た、残余の希土類を含有する水相を第1段から、
それぞれ抜き出す方法が知られている(例えば、
特開昭55−122836号公報参照)。アルカリの添加
は、抽剤と希土水溶液との接触によつて遊離する
酸を中和して抽出系のPHを分離すべき希土に対応
する値に調整するためのものであり、上記方法に
おいては、アルカリは抽剤とともに第1段に所要
量の全量が添加されている。 このような抽出方法における抽剤としては、ジ
−2−エチルヘキシルリン酸を有効成分とする抽
剤などが、アルカリとしてはアンモニア水などが
知られており、スクラブ液は、希土類を抽出した
抽剤が含有する目的の希土類以外の希土類を洗浄
除去するためのもので、稀鉱酸水溶液を用いるこ
とが知られている。 上記抽出方法において、ジ−2−エチルヘキシ
ルリン酸を有効成分とする抽剤を用いるときは、
効率よく希土類の分離を行うことができ、希土類
含有原料水溶液、抽剤、アルカリまたはスクラブ
液の流量や濃度などに多少の変動があつても、目
的とする希土類の得量および純度への影響が少な
く、安定した運転をすることができる。しかしな
がら、ジ−2−エチルヘキシルリン酸を有効成分
とする抽剤を用いるときは、希土類を含有する抽
剤から逆抽出によつて希土類を離脱させるのに、
濃度の高い酸水溶液を使用することが必要であ
る。逆抽出して得た希土類を含有する逆油液から
希土類を取得するには、中和して希土類を水酸化
物として析出させるが、この方法によるときは逆
抽液の酸濃度が高いために酸の損失が大きい欠点
がある。 比較的濃度の低い酸水溶液を用いることによつ
て逆抽出を行うことが可能な抽剤として、2−エ
チルヘキシルホスホン酸モノ−2−エチルヘキシ
ルエステルのようなアルキルホスホン酸モノアル
キルエステルを有効成分とする抽剤、または、ジ
−〔7,7−ジメチル−2−(3′,3′−ジメチル−
1′−メチルブチル)−5−メチルオクチル〕リン
酸のような高級ジアルキルリン酸エステルを有効
成分とする抽剤が知られている。 しかして、これらの抽剤を上記抽出法に使用す
る場合、これらの抽剤はその抽出効率がPHの影響
を受けやすいので、抽出系のPH、すなわちアルカ
リの添加量を厳密にコントロールする必要がある
が、工業装置では送液ポンプの定量性が不十分な
ため、このコントロールは一般に極めて難しい。 また、これらの抽剤の抽出効率は、抽剤やスク
ラブ液の供給量、更には希土類含有水溶液中の希
土組成の変動(一般に天然物を原料とした場合変
動は避け難い)によつても影響を受けやすいた
め、前記のアルカリの問題と相まつて、逆抽出が
容易であるという物質にも拘わらず、これらの抽
剤の工業的使用には問題があつた。 本発明者らは、上記のような不都合を回避すべ
く鋭意研究を重ねた結果、希土類の分離方法にお
いて、これら、逆抽出の容易な特定の抽剤を使用
し、且つ抽出系にPH調整用のアルカリを分割添加
するときは、希土類の分離に対するアルカリの量
の変動の影響を大巾に低減させることができ、ま
た、希土類含有原料水溶液、スクラブ液、抽剤な
どの変動の影響も軽減できること、またこれによ
り該抽剤の特質が生かされた、極めて工業的に有
利な希土類の分離プロセスが得られることを知得
して本発明を完成した。 すなわち本発明は、工業的に有利に希土類の分
離を行うことを目的とするものであり、この目的
は、撹拌槽と静置槽からなる抽出分離ユニツトを
を3段以上直列に接続した多段向流抽出装置を用
い、該装置の第1段に油剤を、最終段にスクラブ
液を、また、第1段と最終段の間の中間段に希土
類含有原料水溶液をそれぞれ供給するとともに、
抽出系にアルカリを添加することによつてPHを調
整しながら、原料水溶液から特定の希土類を選択
的に抽剤に移行させ、最終段から特定の希土類を
含有する抽剤を、また、第1段から残余の希土類
を含有する水相をそれぞれ抜き出す希土類の分離
方法において、 抽剤として、一般式 (式中、R1およびR2は炭素数6〜20の直鎖ま
たは側鎖を有するアルキル基を示し、これらは
同種のものであつても異種のものであつてもよ
い。) で表わされるアルキルホスホン酸モノアルキル
エステル、または、一般式 (式中、R3およびR4は炭素数12〜30の直鎖ま
たは分枝を有するアルキル基を示し、これらは
同種のものであつても異種のものであつてもよ
い。) で表わされる高級アルキルリン酸エステルを有
効成分とする抽剤を用い、 PH調整用アルカリを、上記多段向流抽出装置
の第1段から希土類含有原料水溶を供給する中
間段までの少なくとも2つの段に分割添加する
ことによつて達成される。 以下、本発明を詳細に説明する。 本発明でいう希土類含有水溶液は、イツトリウ
ムおよびランタニドなどの希土類の2種以上、ま
たはこれらと他の金属を含有する水溶液であり、
天然に産生するモナザイト、ゼノタイムなどの鉱
石、またはこれらから抽出濃縮された濃縮希土類
などを、硝酸、塩酸、硫酸のような鉱酸に溶解し
て得られる水溶液などがあげられ、希土類濃度が
0.005〜2g原子/、好ましくは0.05〜1.5g原
子/、程度のものがよい。 本発明で使用する抽剤は、前示一般式〔〕で
表わされるアルキルホスホン酸モノアルキルエス
テル、または前示一般式〔〕で表わされる高級
ジアルキルリン酸エステルを有効成分とする抽剤
であり、前示一般式〔〕におけるR1およびR2
としては、例えば2−エチルヘキシル基、オクチ
ル基、ドデシル基、オクタデシル基、7,7−ジ
メチル−2−(3′,3′−ジメチル−1′−メチルブチ
ル)−5−メチルオクチル基などがあげられ、R1
とR2とは同種のものであつても異種のものであ
つてもよい。また、前示一般式〔〕における
R3およびR4としては、2−ヘプチルウンデシル
基、7,7−ジメチル−2−(3′,3′−ジメチル
−1′−メチルブチル)−5−メチルオクチル基、
2−オクチルドデシル基、2−ノニルトリデシル
基、2−デシルテトラデシル基、2−ウンデシル
テトラデシル基、2−ウンデシルペンタデシル
基、2−ドデシルヘキサデシル基、2−トリデシ
ルペンタデシル基、2−トリデシルヘプタデシル
基などがあげられ、R3とR4とは同種のものであ
つても異種のものであつてもよい。 これらアルキルスルホン酸モノアルキルエステ
ルまたは高級ジアルキルリン酸エステルは、粘度
が高い液体であるので、抽出操作を容易にするた
めに、通常有機溶媒で希釈して用いる。有機溶媒
としては、ケロセンのような石油留分、ヘキサ
ン、オクタン、デカンのような脂肪族炭化水素
類、ジブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル
のようなエーテル類、n−ヘキサノールのような
アルコール類、ベンゼン、トルエン、キシレンの
ような芳香族炭化水素類などがあげられ、上記ア
ルキルホスホン酸モノアルキルエステルまたは高
級ジアルキルリン酸エステルの濃度が0.001〜2
モル/、好ましくは0.05〜1.5モル/程度の
溶液として用いるのがよい。 抽剤の使用量は、通常希土類含有原料水溶液に
対して0.1〜10倍容量程度の範囲から選ばれる。 スクラブ液としては、硝酸、塩酸、硫酸のよう
な鉱酸の0.01〜2N水溶液、好ましくは0.05〜1N
程度の水溶液があげられ、通常抽剤に対して0.1
〜1倍容量程度が用いられる。 また、アルカリとしては、水酸化ナトリウム、
水酸化カリウムのような苛性アルカリの水溶液、
アンモニア水などがあげられる。 アルカリの使用量は、希土類含有原料水溶液、
抽剤およびスクラブ液の組成、分離する希土類の
種類などによつても相違するが、通常、抽出すべ
き希土とスクラブ液中の酸に対して当量程度を目
安とし、最適のPHとなるように選定する。 希土類含有原料水溶液が、遊離の酸を含有する
ときは、その遊離の酸を中和するために、上記ア
ルカリ量とは別に中和用のアルカリが必要とな
る。 遊離の酸を中和するためのアルカリは、希土類
含有原料水溶液とともに抽出装置に導入してもよ
いが、工業的には、あらかじめ希土類含有原料水
溶液をアルカリを用いて中和してPHを2〜6程度
に調整し、これを抽出装置に供給するのがよい。 本発明で使用する多段向流抽出装置は、撹拌槽
と静置分離槽からなる抽出分離ユニツト、例え
ば、ミキサー・セトラーあるいはこのような装置
を、直列に接続したもの、具体的には、1963年、
マ グロー ヒル ブツク カンパニー(Mc
Grow−Hill Book Company)発行、ケミカル
エンジニアーズ ハンド ブツク(Chemical
Engineers′ Hand Book)、第21−21頁に図21
−30または図21−31として記載されている
形のものである。 抽出分離ユニツトの段数は3段以上あればよい
が、本願発明は段数が5段以上の段数が多い多段
向流抽出装置を用いる場合に、大きい効果を得る
ことができる。 本発明においては、上記のような多段向流抽出
装置を用い、該装置の第1段に抽剤を、最終段に
スクラブ液を、また、第1段と最終段の間の中間
段に希土類含有原料水溶液をそれぞれ供給すると
ともに、第1段から希土類含有原料水溶液を供給
する中間段までの少なくとも2つの段にPH調整用
のアルカリを分割添加しながら、抽出操作を行
う。 アルカリを添加する段は、分離する希土類の種
類、各供給液の組成などの条件によつて最適の段
が存在するので、実験によつて決めるのがよい。
通常、抽剤を供給する第1段と、希土類含有原料
水溶液を供給する中間段に、アルカリを分割添加
することによつて目的が達せられることが多い
が、この他、第1段と第1段〜中間段の間の任意
の段、第1段〜中間段の間の任意の段と中間段、
または、第1段〜中間段の間の任意の2つの段に
分割添加、あるいは、上記範囲内の任意の3つの
段以上に分割添加することもできる。例えば、大
量のガドリニウムと、少量のユーロピウムおよび
サマリウムを含有する原料水溶液から、サマリウ
ムを選択抽出する場合には、第1段〜中間段の間
の任意の段と中間段、または、第1段〜中間段の
間の任意の2つの段にアルカリを分割添加すると
良い結果が得られる。 アルカリを添加する1つの段へのアルカリの添
加量は、抽出系に添加する全アルカリ量の2〜98
重量%、好ましくは5〜95重量%程度の範囲から
選ぶのがよい。 アルカリを分割添加する際の分割割合は、分離
する希土類の種類、抽出装置に供給する各供給液
の組成、その他の条件によつて最適な割合があ
り、一律には決め難いが、例えば、10〜15段程度
の抽出装置を用い、第1段と中間段にアルカリを
分割添加する方法によつて、ガドリニウムとサマ
リウムを同量程度含有する原料水溶液からガドリ
ニウムを選択抽出するには、第1段に全アルカリ
量の30〜50重量%程度、中間段に70〜50重量%程
度を添加するのがよく、希土類含有水溶液中の希
土類を、テルビウム以下の原子量の希土類と、ジ
スプロシウム以上の原子量の希土類とに分離する
には、第1段に全アルカリ量の10〜30重量%程
度、中間段に90〜70重量%程度を添加するのがよ
い。 アルカリの添加は、アルカリ添加段にそれぞれ
独立した配管を設けて行つてもよく、また、抽剤
を供給する第1段または希土含有原料水溶液を供
給する中間段に添加する場合は、それぞれ抽剤ま
たは希土含有原料水溶液にアルカリをあらかじめ
添加してもよい。 かくして抽出操作を行い、特定の希土類を含有
した抽剤は、上記多段向流抽出装置の最終段から
抜き出され、残余の希土類を含有する水相は、同
装置の第1段から抜き出される。特定の希土類を
含有した抽剤からは、逆抽液として1N以上、好
ましくは1.5〜1.5N程度の硝酸、塩酸、硫酸のよ
うな鉱酸水溶液を用いて逆抽出を行うことによつ
て、特定の希土類を鉱酸塩水溶液として取得す
る。 本発明方法に従つて、PH調整用アルカリを分割
添加しながら抽出を行うときは、PH調整用アルカ
リを抽剤とともに多段向流抽出装置の第1段に供
給する方法に比し、希土類含有原料水溶液、アル
カリ、抽剤またはスクラブ液の流量、濃度などの
変動があつても希土類の分離に対する影響が極め
て小さく、運転管理が容易で、長期間にわたり安
定して希土類の分離を行うことができ、しかもア
ルカリの使用量を節減できるので、工業的に極め
て有利である。 以下、実施例によつて本発明を具体的に説明す
るが、本発明はその要旨をこえない限り以下の実
施例に限定されるものではない。 実施例 1〜5 ミキサー・セトラーからなる抽出分離ユニツト
を15段直列に接続した多段向流抽出装置を用い、
その第1段に2−エチルヘキシルホスホン酸モノ
−2−エチルヘキシルエステルの1モル/ソル
ベツソ150(エツソ化学(株)製、低級アルキルベンゼ
ン混合物)溶液からなる抽剤1.6/hrを、第15
段にスクラブ液として0.1N硝酸水溶液0.3/hr
を、また、第7段に、 硝酸サマリウム 0.00977モル/ 硝酸ガドリニウム 0.0504 モル/ 硝酸テルビウム 0.00455モル/ 硝酸ジスプロシウム 0.0217 モル/および 硝酸イツトリウム 0.016 モル/ を含有するPH4の希土類含有原料水溶液1/hr
を供給するとともに、7.98N水酸化ナトリウム水
溶液を、第1段および第7段に、それぞれ0.0154
/hrおよび0.0414/hrで分割供給しながら、
抽出操作を行い、第15段からジスプロシウムおよ
びイツトリウムを含有する抽剤を、また第1段か
らテルビウム、ガドリニウムおよびサマリウムを
含有する水相を、それぞれ抜き出すことによつ
て、ジスプロシウムとテルビウムの分離を行つ
た。 得られた水相のジスプロシウムの残存率、およ
び抽剤へのテルビウムの混入率は下記表1に示す
通りであつた。 また、水酸化ナトリウム水溶液の量を、第1段
のみ変えた場合、および第7段のみ変えた場合の
結果は、下記表1の実施例2〜9に示す通りであ
つた。
The present invention relates to a method for separating rare earth elements.
Specifically, the present invention relates to an industrially advantageous method for separating rare earths from an aqueous solution containing rare earths by a liquid-liquid extraction method. As a method for separating rare earths from an aqueous solution containing rare earths by a liquid-liquid extraction method, a multistage countercurrent extraction device in which multiple extraction separation units consisting of a stirring tank and a static separation tank are connected in series is used. The extraction agent is supplied to the first stage of the device, the acidic scrubbing liquid is supplied to the final stage, and the rare earth-containing raw material aqueous solution is supplied to the intermediate stage between the first stage and the final stage, and an alkali is added to the extraction system. The extractant selectively extracts specific rare earths from the raw material aqueous solution while adjusting the pH using
The extractant containing the specific rare earth is introduced from the final stage, and the aqueous phase containing the remaining rare earth is introduced from the first stage.
Methods for extracting each are known (for example,
(Refer to Japanese Patent Application Laid-open No. 122836/1983). The addition of alkali is to neutralize the acid liberated by the contact between the extraction agent and the rare earth aqueous solution and adjust the pH of the extraction system to a value corresponding to the rare earth to be separated. In this method, the entire required amount of alkali is added to the first stage along with the extraction agent. The extractant used in this extraction method is known to be an extractant containing di-2-ethylhexyl phosphoric acid as an active ingredient, and the alkali is aqueous ammonia, and the scrubbing liquid is an extractant containing rare earth elements. It is known to use a dilute mineral acid aqueous solution for cleaning and removing rare earths other than the target rare earths contained in the mineral. In the above extraction method, when using an extractant containing di-2-ethylhexyl phosphate as an active ingredient,
Rare earths can be separated efficiently, and even if there are slight fluctuations in the flow rate or concentration of the rare earth-containing raw material aqueous solution, extractant, alkali, or scrubbing liquid, the yield and purity of the target rare earths will not be affected. This allows for stable operation. However, when using an extractant containing di-2-ethylhexyl phosphate as an active ingredient, rare earths are removed from the extractant containing rare earths by back extraction.
It is necessary to use a highly concentrated aqueous acid solution. To obtain rare earths from the back oil solution containing rare earths obtained by back extraction, the rare earths are precipitated as hydroxides by neutralization, but when this method is used, the acid concentration of the back extraction solution is high. The disadvantage is that there is a large loss of acid. As an extractant that can perform back extraction by using an acid aqueous solution with a relatively low concentration, an alkylphosphonic acid monoalkyl ester such as 2-ethylhexylphosphonic acid mono-2-ethylhexyl ester is used as an active ingredient. Extraction agent or di-[7,7-dimethyl-2-(3',3'-dimethyl-
Extractants containing higher dialkyl phosphates such as 1'-methylbutyl)-5-methyloctyl phosphoric acid as an active ingredient are known. However, when these extractants are used in the above extraction method, the extraction efficiency of these extractants is easily affected by pH, so it is necessary to strictly control the pH of the extraction system, that is, the amount of alkali added. However, in industrial equipment, this control is generally extremely difficult because the quantitative performance of the liquid pump is insufficient. In addition, the extraction efficiency of these extractants depends on the supply amount of extractants and scrubbing liquid, as well as fluctuations in the rare earth composition in the rare earth-containing aqueous solution (variations are generally unavoidable when natural materials are used as raw materials). Due to their susceptibility, combined with the alkali problem mentioned above, the industrial use of these extractants has been problematic, despite the fact that they are easy to back-extract. As a result of extensive research in order to avoid the above-mentioned disadvantages, the present inventors have developed a method for separating rare earths by using specific extractants that are easy to back-extract, and by adding a pH adjustment device to the extraction system. When adding alkali in portions, it is possible to greatly reduce the influence of fluctuations in the amount of alkali on the separation of rare earths, and it is also possible to reduce the influence of fluctuations in the rare earth-containing raw material aqueous solution, scrubbing liquid, extraction agent, etc. Furthermore, the present invention was completed based on the knowledge that this enables an extremely industrially advantageous rare earth separation process that takes advantage of the characteristics of the extractant. That is, the present invention aims to perform industrially advantageous separation of rare earth elements, and this purpose is a multi-stage system in which three or more extraction separation units consisting of a stirring tank and a static tank are connected in series. Using a flow extraction device, an oil agent is supplied to the first stage of the device, a scrubbing liquid is supplied to the final stage, and a rare earth-containing raw material aqueous solution is supplied to the intermediate stage between the first stage and the final stage, and
While adjusting the pH by adding alkali to the extraction system, specific rare earths are selectively transferred from the raw material aqueous solution to the extractant, and the extractant containing the specific rare earths is transferred from the final stage to the extractant from the first stage. In a rare earth separation method in which the aqueous phase containing the remaining rare earths is extracted from each stage, the general formula (In the formula, R 1 and R 2 represent a straight chain or side chain alkyl group having 6 to 20 carbon atoms, and these may be the same or different.) Alkylphosphonic acid monoalkyl ester or general formula (In the formula, R 3 and R 4 represent a straight chain or branched alkyl group having 12 to 30 carbon atoms, and these may be the same or different.) Using an extractant containing a higher alkyl phosphate ester as an active ingredient, an alkali for pH adjustment is added in portions to at least two stages from the first stage of the multistage countercurrent extraction device to the middle stage that supplies the aqueous solution of rare earth-containing raw materials. This is achieved by doing. The present invention will be explained in detail below. The rare earth-containing aqueous solution in the present invention is an aqueous solution containing two or more rare earths such as yttrium and lanthanide, or these and other metals,
Examples include aqueous solutions obtained by dissolving naturally occurring ores such as monazite and xenotime, or concentrated rare earths extracted and concentrated from these, in mineral acids such as nitric acid, hydrochloric acid, and sulfuric acid.
The amount is preferably about 0.005 to 2 g atoms/, preferably 0.05 to 1.5 g atoms/. The extraction agent used in the present invention is an extraction agent containing an alkylphosphonic acid monoalkyl ester represented by the general formula [] or a higher dialkyl phosphate ester represented by the general formula [] as an active ingredient, R 1 and R 2 in the general formula [] shown above
Examples include 2-ethylhexyl group, octyl group, dodecyl group, octadecyl group, 7,7-dimethyl-2-(3',3'-dimethyl-1'-methylbutyl)-5-methyloctyl group, etc. , R 1
and R 2 may be of the same type or of different types. In addition, in the general formula [] shown above,
R 3 and R 4 include a 2-heptylundecyl group, 7,7-dimethyl-2-(3',3'-dimethyl-1'-methylbutyl)-5-methyloctyl group,
2-octyldodecyl group, 2-nonyltridecyl group, 2-decyltetradecyl group, 2-undecyltetradecyl group, 2-undecylpentadecyl group, 2-dodecylhexadecyl group, 2-tridecylpentadecyl group, 2 -tridecylheptadecyl group, etc., and R 3 and R 4 may be the same or different. These alkyl sulfonic acid monoalkyl esters or higher dialkyl phosphate esters are liquids with high viscosity, and therefore are usually used after being diluted with an organic solvent in order to facilitate the extraction operation. Examples of organic solvents include petroleum fractions such as kerosene, aliphatic hydrocarbons such as hexane, octane, and decane, ethers such as dibutyl ether and diisopropyl ether, alcohols such as n-hexanol, benzene, and toluene. , aromatic hydrocarbons such as xylene, etc., and the concentration of the alkylphosphonic acid monoalkyl ester or higher dialkyl phosphoric acid ester is 0.001 to 2.
It is preferable to use it as a solution at a concentration of about 0.05 to 1.5 mol/mol/, preferably about 0.05 to 1.5 mol/mol. The amount of extractant used is usually selected from a range of about 0.1 to 10 times the volume of the rare earth-containing raw material aqueous solution. As a scrubbing liquid, a 0.01-2N aqueous solution of a mineral acid such as nitric acid, hydrochloric acid, or sulfuric acid, preferably 0.05-1N
An aqueous solution of about 0.1
~1 times the capacity is used. In addition, examples of alkali include sodium hydroxide,
an aqueous solution of a caustic alkali, such as potassium hydroxide,
Examples include ammonia water. The amount of alkali used is
Although it varies depending on the composition of the extraction agent and scrubbing liquid, the type of rare earth to be separated, etc., the optimum pH is usually determined by using an amount equivalent to the rare earth to be extracted and the acid in the scrubbing liquid. be selected. When the rare earth-containing raw material aqueous solution contains a free acid, a neutralizing alkali is required in addition to the above-mentioned amount of alkali in order to neutralize the free acid. Alkali for neutralizing free acids may be introduced into the extraction device together with the rare earth-containing raw material aqueous solution, but industrially, the rare earth-containing raw material aqueous solution is neutralized in advance with an alkali to bring the pH to 2-2. It is best to adjust the temperature to about 6 and supply this to the extraction device. The multistage countercurrent extraction device used in the present invention is an extraction separation unit consisting of a stirring tank and a static separation tank, such as a mixer-settler or a device in which such devices are connected in series. ,
Mc Grow Hill Book Company (Mc
Published by Grow-Hill Book Company, Chemical Engineer's Hand Book (Chemical
Engineers' Hand Book), pp. 21-21, Figure 21.
-30 or of the form described as Figure 21-31. The number of stages in the extraction and separation unit may be three or more, but the present invention can achieve great effects when using a multistage countercurrent extraction device with a large number of stages, such as five or more stages. In the present invention, a multi-stage countercurrent extraction apparatus as described above is used, the extraction agent is supplied to the first stage of the apparatus, the scrubbing liquid is supplied to the final stage, and the rare earth is supplied to the intermediate stage between the first stage and the final stage. The extraction operation is carried out while supplying the raw material aqueous solutions containing the raw materials, respectively, and adding alkali for pH adjustment in portions to at least two stages from the first stage to the intermediate stage to which the rare earth-containing raw material aqueous solutions are supplied. The optimum stage for adding alkali exists depending on conditions such as the type of rare earth to be separated and the composition of each feed solution, so it is best to determine it through experiment.
Usually, this purpose is often achieved by adding alkali in portions to the first stage, which supplies the extraction agent, and the intermediate stage, which supplies the rare earth-containing raw material aqueous solution. Any stage between the first stage and the intermediate stage, any stage between the first stage and the intermediate stage and the intermediate stage,
Alternatively, it can be added dividedly to any two stages between the first stage to the intermediate stage, or it can be added dividedly to any three or more stages within the above range. For example, when selectively extracting samarium from a raw material aqueous solution containing a large amount of gadolinium and small amounts of europium and samarium, any stage and intermediate stage between the first stage and the middle stage, or the first stage and Good results can be obtained by adding the alkali in portions to any two stages between the intermediate stages. The amount of alkali added to one stage of alkali addition is 2 to 98% of the total amount of alkali added to the extraction system.
It is best to select from a range of 5 to 95% by weight, preferably about 5 to 95% by weight. The optimum dividing ratio when adding alkali in parts depends on the type of rare earth to be separated, the composition of each supply liquid supplied to the extraction device, and other conditions, and it is difficult to decide uniformly, but for example, 10 To selectively extract gadolinium from a raw material aqueous solution containing about the same amount of gadolinium and samarium by using an extraction device with ~15 stages and adding alkali in portions to the first stage and the middle stage, the first stage It is best to add about 30 to 50% by weight of the total alkali amount to the alkali, and about 70 to 50% by weight to the intermediate stage. In order to separate the alkali, it is preferable to add about 10 to 30% by weight of the total alkali amount to the first stage and about 90 to 70% by weight to the intermediate stage. Addition of alkali may be carried out by providing separate piping to each alkali addition stage, or when adding to the first stage that supplies the extraction agent or the intermediate stage that supplies the rare earth-containing raw material aqueous solution, An alkali may be added in advance to the agent or rare earth-containing raw material aqueous solution. After the extraction operation is performed in this way, the extractant containing the specific rare earth is extracted from the final stage of the multistage countercurrent extraction device, and the remaining aqueous phase containing the rare earth is extracted from the first stage of the same device. . From extractants containing specific rare earth elements, specific rare earth elements can be extracted by back extraction using an aqueous mineral acid solution such as nitric acid, hydrochloric acid, or sulfuric acid with a concentration of 1N or more, preferably about 1.5 to 1.5N. of rare earths as a mineral salt aqueous solution. According to the method of the present invention, when extraction is performed while adding alkali for pH adjustment in portions, compared to a method in which the alkali for pH adjustment is supplied together with the extraction agent to the first stage of a multistage countercurrent extraction device, rare earth-containing raw material Even if there is a fluctuation in the flow rate or concentration of aqueous solution, alkali, extractant or scrubbing liquid, the effect on the separation of rare earths is extremely small, operation management is easy, and rare earths can be separated stably over a long period of time. Moreover, since the amount of alkali used can be reduced, it is extremely advantageous industrially. EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples unless the gist of the invention is exceeded. Examples 1 to 5 Using a multistage countercurrent extraction device in which 15 stages of extraction separation units consisting of mixers and settlers were connected in series,
In the first stage, 1.6/hr of an extractant consisting of 1 mol of 2-ethylhexylphosphonic acid mono-2-ethylhexyl ester/Solbetsuso 150 (manufactured by Etsuso Chemical Co., Ltd., lower alkylbenzene mixture) solution was added in the 15th stage.
0.1N nitric acid aqueous solution 0.3/hr as scrubbing liquid
In addition, in the seventh stage, a rare earth-containing raw material aqueous solution of PH4 containing 0.00977 mole of samarium nitrate/0.0504 mole of gadolinium nitrate/0.00455 mole of terbium nitrate/0.0217 mole of dysprosium nitrate/and 0.016 mole of yttrium nitrate/1/hr.
At the same time, a 7.98N aqueous sodium hydroxide solution was added to the first stage and the seventh stage at a rate of 0.0154
/hr and 0.0414/hr while dividing supply.
An extraction operation is performed to separate dysprosium and terbium by extracting an extractant containing dysprosium and yttrium from the 15th stage and an aqueous phase containing terbium, gadolinium, and samarium from the 1st stage. Ivy. The residual rate of dysprosium in the resulting aqueous phase and the rate of terbium mixed into the extractant were as shown in Table 1 below. Further, the results when the amount of the aqueous sodium hydroxide solution was changed only in the first stage and when only the seventh stage was changed were as shown in Examples 2 to 9 in Table 1 below.

【表】 ただし、水相のジスプロシウムの残存率、およ
び抽剤へのテルビウムの混入率は、それぞれ原料
中のジスプロシウムおよびテルビウムに対する百
分率である。 比較例 1〜3 実施例1における抽出操作において、7.98N水
酸化ナトリウム水溶液を分割供給する代りに、第
1段のみに供給を行つて抽出操作を行つた。 水相中のジスプロシウムの残存率を6.1%にす
るためには、7.98N水酸化ナトリウム水溶液は
0.0789/hrが必要であつた。 得られた水相のジスプロシウムの残存率、およ
び抽剤へのテルビウムの混入率は下記表2に示す
通りであつた。 また、水酸化ナトリウム水溶液の量を変えた場
合の結果は、下記表2に示す通りであつた。
[Table] However, the residual rate of dysprosium in the aqueous phase and the mixing rate of terbium in the extractant are percentages of dysprosium and terbium in the raw materials, respectively. Comparative Examples 1 to 3 In the extraction operation in Example 1, instead of supplying the 7.98N aqueous sodium hydroxide solution in portions, the extraction operation was performed by supplying it only to the first stage. In order to make the residual rate of dysprosium in the aqueous phase 6.1%, a 7.98N aqueous sodium hydroxide solution is
0.0789/hr was required. The residual rate of dysprosium in the resulting aqueous phase and the rate of terbium mixed into the extractant were as shown in Table 2 below. Further, the results when the amount of the sodium hydroxide aqueous solution was changed were as shown in Table 2 below.

【表】 実施例 6〜10 ミキサー・セトラーからなる抽出分離ユニツト
を10段直列に接続した多段向流抽出装置を用い、
その第1段にジ−〔7,7−ジメチル−2−(3′,
3′−ジメチル−1′−メチルブチル)−5−メチル
オクチル〕リン酸の1モル/ソルベツソ150溶
液からなる抽剤1.6/hrを、第10段にスクラブ
液として0.5N硝酸0.3/hrを、また、第5段に 硝酸テルビウム 0.02 モル/ 硝酸ジスプロシウム 0.022モル/および 硝酸イツトリウム 0.116モル/ を含有するPH2の希土類含有原料水溶液1/hr
を供給するとともに、7.98N水酸化ナトリウム水
溶液を、第1段および第3段に、それぞれ0.025
/hrおよび0.03/hrで分割供給しながら、抽
出操作を行い、第10段からジスプロシウムおよび
イツトリウムを含有する抽剤を、また第1段から
テルビウムを含有する水相を抜き出すことによつ
て、シスプロシウムとテルビウムの分離を行つ
た。 得られた水相のジスプロシウムの残存率、およ
び抽剤へのテルビウムの混入率は下記表3に示す
通りであつた。 また、水酸化ナトリウム水溶液の量を、第1段
のみ変えた場合、および第3段のみ変えた場合の
結果は下記表3の実施例7〜10に示す通りであつ
た。
[Table] Examples 6 to 10 Using a multi-stage countercurrent extraction device in which 10 stages of extraction separation units consisting of mixers and settlers are connected in series,
In the first stage, di-[7,7-dimethyl-2-(3',
3′-dimethyl-1′-methylbutyl)-5-methyloctyl phosphoric acid at 1.6/hr as an extractant consisting of 1 mol/Solbetsuso 150 solution, 0.5N nitric acid 0.3/hr as a scrubbing liquid in the 10th stage, and , in the fifth stage, a rare earth-containing raw material aqueous solution of PH2 containing terbium nitrate 0.02 mol/dysprosium nitrate 0.022 mol/and yttrium nitrate 0.116 mol/hr/hr
At the same time, 7.98N sodium hydroxide aqueous solution was added to the first stage and third stage at a rate of 0.025% each.
The extraction operation was performed while dividing the supply at 0.03/hr and 0.03/hr, and the extractant containing dysprosium and yttrium was extracted from the 10th stage, and the aqueous phase containing terbium was extracted from the 1st stage. and separated terbium. The residual rate of dysprosium in the resulting aqueous phase and the rate of terbium mixed into the extractant were as shown in Table 3 below. Further, the results were as shown in Examples 7 to 10 in Table 3 below when the amount of the sodium hydroxide aqueous solution was changed only in the first stage and when only the third stage was changed.

【表】 比較例 4〜6 実施例6における抽出操作において、7.98N水
酸化ナトリウム水溶液を分割供給する代りに、第
1段のみに供給を行つて抽出操作を行つた。 水相中のジスプロシウムの残存率を5.8%にす
るためには、7.98N水酸化ナトリウム水溶液は
0.062/hrが必要であつた。 得られた水相のジスプロシウムの残存率、およ
び抽剤へのテルビウムの混入率は下記表4に示す
通りであつた。 また、水酸化ナトリウム水溶液の量を変えた場
合の結果は、下記表4に示す通りであつた。
[Table] Comparative Examples 4 to 6 In the extraction operation in Example 6, instead of supplying the 7.98N aqueous sodium hydroxide solution in portions, the extraction operation was performed by supplying it only to the first stage. In order to make the residual rate of dysprosium in the aqueous phase 5.8%, 7.98N sodium hydroxide aqueous solution is
0.062/hr was required. The residual rate of dysprosium in the resulting aqueous phase and the rate of terbium mixed into the extractant were as shown in Table 4 below. Further, the results when the amount of the sodium hydroxide aqueous solution was changed were as shown in Table 4 below.

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 撹拌槽と静置分離槽からなる抽出分離ユニツ
トを3段以上直列に接続した多段向流抽出装置を
用い、該装置の第1段に抽剤を、最終段にスクラ
ブ液を、また、第1段と最終段の間の中間段に希
土類含有原料水溶液をそれぞれ供給するととも
に、抽出系にアルカリを添加することによつてPH
を調整しながら原料水溶液から特定の希土類を選
択的に抽剤に移行させ、最終段から特定の希土類
を含有する抽剤を、また、第1段から残余の希土
類を含有する水相をそれぞれ抜き出す希土類の分
離方法において、 抽剤として、一般式 (式中、R1およびR2は炭素数6〜20の直鎖ま
たは分枝を有するアルキル基を示し、これらは
同種のものであつても異種のものであつてもよ
い。) で表わされるアルキルホスホン酸モノアルキル
エステル、または、一般式 (式中、R3およびR4は炭素数12〜30の直鎖ま
たは分枝を有するアルキル基を示し、これらは
同種のものであつても異種のものであつてもよ
い。) で表わされる高級ジアルキルリン酸エステルを
有効成分とする抽剤を用い、 PH調整用アルカリを、上記多段向流抽出装置
の第1段から希土類含有原料水溶液を供給する
中間段までの少なくとも2つの段に分割添加す
ることを特徴とする希土類の分離法。 2 PH調整用アルカリを添加する1つの段へのア
ルカリの添加量が、抽出系に添加する全アルカリ
量の2〜98重量%である特許請求の範囲第1項記
載の希土類の分離法。
[Claims] 1. A multistage countercurrent extraction device in which three or more stages of extraction separation units consisting of a stirring tank and a static separation tank are connected in series is used, and the extraction agent is applied to the first stage of the equipment and the scrubbing agent is applied to the final stage of the equipment. In addition, a rare earth-containing raw material aqueous solution is supplied to the intermediate stage between the first stage and the final stage, and the pH is adjusted by adding alkali to the extraction system.
A specific rare earth element is selectively transferred from the raw material aqueous solution to the extractant while adjusting the amount, and the extractant containing the specific rare earth element is extracted from the final stage, and the aqueous phase containing the remaining rare earth element is extracted from the first stage. In rare earth separation methods, the general formula (In the formula, R 1 and R 2 represent a straight chain or branched alkyl group having 6 to 20 carbon atoms, and these may be the same or different.) Alkylphosphonic acid monoalkyl ester or general formula (In the formula, R 3 and R 4 represent a straight chain or branched alkyl group having 12 to 30 carbon atoms, and these may be the same or different.) Using an extraction agent containing a higher dialkyl phosphate ester as an active ingredient, an alkali for pH adjustment is added in portions to at least two stages from the first stage of the multistage countercurrent extraction device to the middle stage that supplies the rare earth-containing raw material aqueous solution. A method for separating rare earth elements. 2. The rare earth separation method according to claim 1, wherein the amount of alkali added to one stage of adding the alkali for pH adjustment is 2 to 98% by weight of the total amount of alkali added to the extraction system.
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