JPH078729B2 - Separation method of europium - Google Patents
Separation method of europiumInfo
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- JPH078729B2 JPH078729B2 JP61124944A JP12494486A JPH078729B2 JP H078729 B2 JPH078729 B2 JP H078729B2 JP 61124944 A JP61124944 A JP 61124944A JP 12494486 A JP12494486 A JP 12494486A JP H078729 B2 JPH078729 B2 JP H078729B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はユーロピウムの分離法に関するものであり、更
に詳しくは2価のユーロピウム及びユーロピウム以外の
3価の希土類を含有する希土類混合物から、ユーロピウ
ムを効率良く分離する方法に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for separating europium, and more specifically, to europium from a divalent europium and a rare earth mixture containing a trivalent rare earth other than europium. The present invention relates to an efficient separation method.
ユーロピウムはカラーテレビ、高演色ランプ用の螢光体
として、近年、その需要が増大しており、これら用途に
用いられるユーロピウムは高純度である必要がある。The demand for europium as a fluorescent material for color televisions and high color rendering lamps has been increasing in recent years, and europium used for these applications needs to have high purity.
ユーロピウムを得る方法として、モナザイトやバストネ
サイトのような鉱石から得た希土類混合物の酸性水溶液
を、亜鉛又は亜鉛合金等によつて処理してユーロピウム
を2価に還元した後に、酸性リン酸エステル等の陽イオ
ン交換液によつて3価の希土類を抽出し、2価のユーロ
ピウムを水相側に残すことによつてユーロピウムを分離
する方法が知られている(例えば、特開昭55-122836号
公報参照)。As a method for obtaining europium, an acidic aqueous solution of a rare earth mixture obtained from an ore such as monazite or bastnasite is treated with zinc or a zinc alloy to reduce europium to divalent, and then an acidic phosphate ester or the like. There is known a method of extracting trivalent rare earths with a cation-exchange solution and separating europium by leaving divalent europium on the aqueous phase side (for example, JP-A-55-122836). See the bulletin).
上記抽出の際に、ユーロピウムと他の希土類との分離を
効率良く行うため、アルカリ金属水酸化物、アンモニア
等のアルカリを、抽出時に添加すること又は希土類混合
物の酸性水溶液若しくは陽イオン交換液に添加すること
がしばしば行なわれている。このアルカリの添加に伴つ
てユーロピウム以外の3価の希土類が高率で陽イオン交
換液に抽出され、水相中のユーロピウム純度は向上する
が、アルカリの使用量が多すぎると2価のユーロピウム
も陽イオン交換液に抽出されユーロピウムの収量が低下
するという問題が生じる。At the time of the extraction, in order to efficiently separate europium and other rare earths, alkali metal hydroxide, alkali such as ammonia is added at the time of extraction or added to the acidic aqueous solution or cation exchange solution of the rare earth mixture. It is often done. With the addition of this alkali, trivalent rare earths other than europium are extracted into the cation exchange liquid at a high rate, and the europium purity in the aqueous phase improves, but if the amount of alkali used is too large, divalent europium also There is a problem that the yield of europium is reduced due to extraction with a cation exchange liquid.
従つて、ユーロピウムと他の希土類との分離を効率良
く、かつ安定して行ない得る方法が求められていた。Therefore, there has been a demand for a method capable of efficiently and stably separating europium from other rare earths.
本発明者等は、これに対して、従来ユーロピウムの還元
剤に亜鉛又は亜鉛合金を用いた場合に、次の還元反応 2Eu3++Zn→2Eu2++Zn2+ に伴つて2価の亜鉛イオンが溶液内に必然的に混入する
が、最終的には分離する必要があるために意図的に2価
の亜鉛を添加することは避けられていたところ、意外に
も従来含有されていたよりも遥かに多量の亜鉛イオンを
存在させると水相側に残留するユーロピウムの収量が多
く、かつその純度が向上し、またアルカリ添加量の変動
によつても抽出率等の変動は小さくなることを知得し
た。On the other hand, when the present inventors have used zinc or a zinc alloy as a reducing agent for europium, the inventors of the present invention, on the other hand, divalent zinc ions along with the following reduction reaction 2Eu 3+ + Zn → 2Eu 2+ + Zn 2+. Is inevitably mixed in the solution, but intentional addition of divalent zinc was avoided because it had to be separated in the end, but surprisingly much more than was previously contained. It is known that the presence of a large amount of zinc ions in the aqueous solution increases the yield of europium remaining on the aqueous phase side and improves its purity, and that fluctuations in the extraction rate and other factors also decrease due to fluctuations in the amount of alkali added. did.
また、亜鉛イオンを希土類水溶液に添加する場合は、 (イ) 希土類水溶液を強酸性とし、亜鉛、塩化亜鉛、
酸化亜鉛等を溶解する方法、 (ロ) 亜鉛、塩化亜鉛、酸化亜鉛等を溶解した水溶液
を希土類水溶液に添加する方法 があるが、前記(イ)の場合は亜鉛当量以上のフリー酸
が必要であり、通常希土類水溶液に不足分の酸を加えた
後に亜鉛等を溶解するため、初期の希土類水溶液濃度及
びpHが変化し、以後の抽出操作を行なう際に液の再分
析、再調製の必要があり、(ロ)の場合も同様に希土類
水溶液の初期濃度が変化するという問題がある。When zinc ions are added to the rare earth aqueous solution, (a) the rare earth aqueous solution is made strongly acidic and zinc, zinc chloride,
There is a method of dissolving zinc oxide, etc., and (b) a method of adding an aqueous solution in which zinc, zinc chloride, zinc oxide, etc. are dissolved to a rare earth aqueous solution, but in the case of (a) above, a free acid of zinc equivalent or more is required. Yes, since zinc and other substances are usually dissolved after adding a shortage of acid to the rare earth aqueous solution, the initial rare earth aqueous solution concentration and pH change, and it is necessary to re-analyze and re-prepare the liquid when performing subsequent extraction operations. Also, in the case of (b), there is a problem that the initial concentration of the rare earth aqueous solution also changes.
従つて、本発明者等はこれらの問題が解決されたユーロ
ピウムの分離法を得るべく種々検討した結果、特定の工
程を結合すると、ユーロピウムを高純度、高収率で安定
して分離でき、希土類混合物の水溶液をそのまま抽出に
供給でき、同時に抽出後に亜鉛イオンを容易に回収で
き、亜鉛イオンの再使用が容易となることを知得して本
発明に到達した。Therefore, as a result of various investigations by the present inventors to obtain a method for separating europium in which these problems have been solved, it is possible to stably separate europium with high purity and high yield by combining specific steps, and to obtain a rare earth element. The inventors arrived at the present invention by knowing that the aqueous solution of the mixture can be supplied to the extraction as it is, and at the same time, zinc ions can be easily recovered after the extraction, and the zinc ions can be easily reused.
すなわち、本発明の要旨は、2価のユーロピウム及びユ
ーロピウム以外の3価の希土類を含有する無機酸水溶液
からユーロピウムを分離する方法において、 (イ) 亜鉛を含む水溶液より、陽イオン交換液を用い
て亜鉛を抽出する亜鉛抽出工程、 (ロ) 2価のユーロピウム及びユーロピウム以外の3
価の希土類を含有する無機酸水溶液と、上記亜鉛を抽出
した陽イオン交換液とを接触させ、ユーロピウムに富む
水相とユーロピウム以外の希土類に富む陽イオン交換液
とに分離する分離工程、 (ハ) 該ユーロピウムに富む水相を酸化してユーロピ
ウムを3価にする酸化工程、及び (ニ) 得られた3価のユーロピウムに富む水相を陽イ
オン交換液と接触させ、ユーロピウムに富む陽イオン交
換液と亜鉛に富む水相とに分離する亜鉛分離工程 の各工程からなることを特徴とするユーロピウムの分離
法に存する。That is, the gist of the present invention is to separate europium from an inorganic acid aqueous solution containing divalent europium and a trivalent rare earth other than europium, in which (a) a cation exchange liquid is used from an aqueous solution containing zinc. Zinc extraction step for extracting zinc, (b) divalent europium and 3 other than europium
Separation step of contacting an aqueous solution of an inorganic acid containing a valent rare earth and a cation exchange solution extracted with zinc to separate an aqueous phase rich in europium and a cation exchange solution rich in rare earth other than europium, ) Oxidation step of oxidizing the europium-rich aqueous phase to make europium trivalent, and (d) contacting the obtained trivalent europium-rich aqueous phase with a cation exchange liquid to exchange europium-rich cation. A method for separating europium is characterized by comprising each step of a zinc separation step of separating a liquid and an aqueous phase rich in zinc.
以下、本発明を詳細に説明する。なお、本発明において
希土類とは原子番号57〜71の元素とイツトリウムを包含
する群を指すものである。Hereinafter, the present invention will be described in detail. In the present invention, the rare earth element refers to a group including elements with atomic numbers 57 to 71 and yttrium.
まず、本発明は亜鉛抽出工程(イ)において、亜鉛を含
む水溶液から陽イオン交換液に亜鉛を抽出させる。First, in the present invention, in the zinc extraction step (a), zinc is extracted from an aqueous solution containing zinc into a cation exchange liquid.
陽イオン交換液は、次の分離工程(ロ)において2価の
ユーロピウムと他の3価の希土類との分離に用いること
のできるものであれば、希土類の抽出に用いられている
周知のものはいずれでも使用でき、具体的にはジ−2−
エチルヘキシルリン酸、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〕リン酸のような炭素数が6〜30のアルキ
ル基を有するアルキルリン酸エステル、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
うな炭素数6〜30のアルキル基を有するアルキルホスホ
ン酸アルキルエステル、ナフテン酸180、ナフテン酸230
などのナフテン酸、バーサテイツク酸911、バーサテイ
ツク10などのバーサイ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などを有
効成分とする陽イオン交換液があげられる。If the cation exchange liquid can be used to separate divalent europium from other trivalent rare earths in the next separation step (b), the well-known ones used for the extraction of rare earths are Any of them can be used, specifically di-2-
Ethylhexyl phosphoric acid, di- [7,7-dimethyl-2-
(3 ', 3'-Dimethyl-1'-methylbutyl) -5-methyloctyl] phosphoric acid, alkyl phosphate having an alkyl group having 6 to 30 carbon atoms, 2-ethylhexylphosphonic acid mono-2- Alkylphosphonic acid alkyl ester having an alkyl group having 6 to 30 carbon atoms such as ethylhexyl ester, naphthenic acid 180, naphthenic acid 230
Examples include cation exchange liquids containing naphthenic acid such as VA, tertiary acid 911, versatile acid such as VERSATIC 10, and tertiary fatty acids typified by versatile acid, higher fatty acids such as isocaprylic acid, and the like.
特に希土類の逆抽出に使用する酸濃度が低くてもよい水
不溶性の脂肪酸、殊にナフテン酸は抽出時に亜鉛イオン
を存在させることによるユーロピウム抽出効率の向上が
顕著であり好ましい。Particularly, water-insoluble fatty acids used for back-extraction of rare earths, which may have a low acid concentration, particularly naphthenic acid, are preferable because the presence of zinc ions at the time of extraction significantly improves the extraction efficiency of europium.
上記したような有効成分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、通常有機媒体で希釈し抽
出溶媒として用いる。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、ジエチ
ルベンゼンのような芳香族炭化水素類などがあげられ、
有効成分である陽イオン交換液の濃度が0.001〜2モル/
l、好ましくは0.05〜1.5モル/lの溶液として用いるのが
よい。Since the active ingredient as described above is a liquid with high viscosity,
In order to facilitate the extraction operation, it is usually diluted with an organic medium and used as an extraction solvent. Examples of the organic solvent 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 and diethylbenzene,
The concentration of the cation exchange liquid as the active ingredient is 0.001 to 2 mol /
It is preferable to use it as a solution of 1, preferably 0.05 to 1.5 mol / l.
亜鉛を含む水溶液は、2価の亜鉛イオンを含有する水溶
液ならいずれでもよい。通常、亜鉛、酸化亜鉛、塩化亜
鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛、硫酸亜鉛、硝酸亜鉛等の可
溶性亜鉛化合物、特には亜鉛、酸化亜鉛、塩化亜鉛を強
酸性の水溶液に溶解させたものを用いるが、後の亜鉛分
離工程(ニ)及びその他で回収された亜鉛を含む水溶液
を再調製して使用することが好ましく、用いる水溶液の
亜鉛濃度は特に限定されず、適宜決定できる。陽イオン
交換液への亜鉛抽出量は、次の分離工程(ロ)で供給さ
れるユーロピウム含有無機酸水溶液が亜鉛を含有する時
はその亜鉛を含めて、亜鉛による効果を奏する為にはユ
ーロピウム1モルに対して5モル、特には10モル以上と
し、多すぎると亜鉛と希土類又はユーロピウムとの分離
に多量の酸を必要とするので100モル以下とすることが
好ましい。The aqueous solution containing zinc may be any aqueous solution containing divalent zinc ions. Usually, a soluble zinc compound such as zinc, zinc oxide, zinc chloride, zinc bromide, zinc iodide, zinc sulfate, zinc nitrate, etc., in particular, zinc, zinc oxide, zinc chloride dissolved in a strongly acidic aqueous solution is used. However, it is preferable to re-prepare and use an aqueous solution containing zinc recovered in the subsequent zinc separation step (d) and others, and the zinc concentration of the aqueous solution used is not particularly limited and can be appropriately determined. The amount of zinc extracted into the cation exchange liquid is such that when the europium-containing inorganic acid aqueous solution supplied in the next separation step (b) contains zinc, the amount of zinc extracted is the same as that of europium 1 in order to exert the effect of zinc. The amount is preferably 5 mol or less, more preferably 10 mol or more, and if it is too large, a large amount of acid is required for the separation of zinc and rare earth or europium.
なお、亜鉛抽出には使用する陽イオン交換液の種類に応
じて、pH調製の為にアルカリ金属の水酸化物又はアンモ
ニア等のアルカリを予め陽イオン交換液へ添加すること
が好ましく、ナフテン酸等の脂肪酸の場合は、後の分離
工程(ロ)へ供給されるユーロピウム等を含有する無機
酸水溶液中の全希土類に対して2.7〜3.6モル倍に相当す
るアルカリを添加することが好ましく、この場合下記の
平衡式によつて亜鉛が抽出される。但し、下記式におい
て陽イオン交換液はHXで示し、亜鉛を含む水溶液は塩化
亜鉛の水溶液、アルカリとしてアンモニアを用いた場合
であり、(O)を付した化合物は主に有機相に分配する
ものである。Incidentally, for zinc extraction, it is preferable to add an alkali metal hydroxide or alkali such as ammonia in advance to the cation exchange liquid for pH adjustment depending on the type of the cation exchange liquid used, such as naphthenic acid. In the case of the fatty acid of, it is preferable to add an alkali equivalent to 2.7 to 3.6 mol times with respect to the total rare earth in the inorganic acid aqueous solution containing europium etc. to be supplied to the subsequent separation step (b). Zinc is extracted by the following equilibrium equation. However, in the following formula, the cation exchange liquid is represented by HX, the zinc-containing aqueous solution is an aqueous solution of zinc chloride, and ammonia is used as the alkali, and the compound with (O) is mainly distributed to the organic phase. Is.
H×(O)+NH4 +NH4×(O)+H+ 2NH4×(O)+ZnCl2ZnX2(O)+2NH4Cl 次に分離工程(ロ)において、2価のユーロピウム及び
ユーロピウム以外の3価の希土類を含有する無機酸水溶
液と、亜鉛抽出工程(イ)で亜鉛を抽出した陽イオン交
換液とを接触させ、ユーロピウムに富む水相とユーロピ
ウム以外の希土類に富む陽イオン交換液とに抽出分離す
る。H × (O) + NH 4 + NH 4 × (O) + H + 2NH 4 × (O) + ZnCl 2 ZnX 2 (O) + 2NH 4 Cl Next, in the separation step (b), divalent europium and 3 other than europium Aqueous inorganic acid containing divalent rare earth is brought into contact with the cation exchange liquid extracted with zinc in the zinc extraction step (a) to extract into an aqueous phase rich in europium and a cation exchange liquid rich in rare earths other than europium. To separate.
使用する2価のユーロピウム及びユーロピウム以外の3
価の希土類を含有する無機酸水溶液は、2価のユーロピ
ウム及び他の3価の希土類を含有する原料希土類混合物
の塩化物、硫酸塩、過塩素酸塩などの無機酸塩、特に塩
化物の無機酸水溶液を還元してユーロピウムを2価の状
態に還元するなどの方法によつて得ることができる。Used divalent europium and 3 other than europium
The inorganic acid aqueous solution containing divalent rare earth is an inorganic acid salt such as chloride, sulfate or perchlorate of a raw material rare earth mixture containing divalent europium and other trivalent rare earth, particularly inorganic chloride. It can be obtained by a method such as reducing an aqueous acid solution to reduce europium to a divalent state.
具体的には、モナザイトやバストネサイトの如き鉱石、
又はこれら鉱石からセリウム族混合希土類金属を取得し
た残渣などから得た、通常のユーロピウム含量1%以下
の原料を従来用いられている溶媒抽出、又はイオン交換
等の方法で他の希土類、特に軽希土(ランタン、セリウ
ム)を分離して希土類中のユーロピウム濃度をできるだ
け高める。なお、溶媒抽出等の従来法ではサマリウム、
ガドリニウムとの分離は困難であるので、工業的にはユ
ーロピウムとサマリウム、ガドリニウムとの希土類混合
物を各希土類が3価である無機酸水溶液として使用す
る。この3価の希土類混合物の無機酸水溶液の濃度は、
あまり低いと以下の操作で大きい装置を必要として工業
的に有利でないため、1g/l以上、ユーロピウム濃度(酸
化物換算)は0.01g/l以上、好ましくは0.1g/l以上とす
るのがよい。Specifically, ores such as monazite and bastnaesite,
Or, other rare earths, especially light rare earths, can be obtained by conventional solvent extraction or ion exchange method using a raw material having a europium content of 1% or less, which is obtained from a residue obtained by obtaining a cerium group mixed rare earth metal from these ores. Isolate the soil (lanthanum, cerium) and increase the concentration of europium in the rare earth as much as possible. In the conventional method such as solvent extraction, samarium,
Since separation from gadolinium is difficult, industrially a rare earth mixture of europium, samarium and gadolinium is used as an aqueous solution of an inorganic acid in which each rare earth is trivalent. The concentration of this trivalent rare earth mixture in the inorganic acid aqueous solution is
If it is too low, a large apparatus is required for the following operations, which is not industrially advantageous. Therefore, the europium concentration (as oxide) should be 0.01 g / l or more, preferably 0.1 g / l or more. .
この3価のユーロピウムを含む原料希土類混合物の水溶
液を還元し、ユーロピウムを2価の状態とする。還元方
法は、還元剤による方法、電解還元法などが採用し得る
が、本発明は後続の分離時に亜鉛を用いることから、亜
鉛又は亜鉛アマルガム等の亜鉛合金、特に亜鉛の粉体、
固定床等の使用が好適である。The aqueous solution of the raw material rare earth mixture containing trivalent europium is reduced to make europium in a divalent state. The reduction method may be a method using a reducing agent, an electrolytic reduction method or the like, but since the present invention uses zinc during the subsequent separation, zinc or zinc alloy such as zinc amalgam, particularly zinc powder,
It is preferable to use a fixed bed or the like.
還元反応に供給する3価のユーロピウムを含む希土類混
合物の無機酸水溶液はpH0.5〜6、好ましくはpH0.8〜3
に調節するのがよい。pHは低すぎると亜鉛の還元効率が
低下し、高すぎると希土類成分が水酸化物として析出し
て好ましくない。The inorganic acid aqueous solution of the rare earth mixture containing trivalent europium supplied to the reduction reaction has a pH of 0.5 to 6, preferably 0.8 to 3.
It is good to adjust to. If the pH is too low, the zinc reduction efficiency will decrease, and if it is too high, the rare earth components will precipitate as hydroxides, which is not preferable.
還元反応は、窒素などの不活性ガスによる希土類混合物
の無機酸水溶液のバブリング及び不活性ガスによる雰囲
気のシール等によつて酸素を排除した状態で通常行なわ
れ、例えば亜鉛粉を用いる場合は、水溶液の攪拌下にユ
ーロピウムの3〜20倍当量の亜鉛粉を添加し、3分間以
上、好ましくは10分間以上混合するのがよい。The reduction reaction is usually carried out in a state where oxygen is eliminated by bubbling an inorganic acid aqueous solution of a rare earth mixture with an inert gas such as nitrogen and sealing the atmosphere with an inert gas.For example, when using zinc powder, an aqueous solution is used. It is advisable to add zinc powder in an amount of 3 to 20 times equivalent to that of europium under stirring, and mix for 3 minutes or more, preferably 10 minutes or more.
得られた2価のユーロピウム及び他の3価の希土類を含
有する無機酸水溶液は、そのまま、又は固体の亜鉛が残
存しているときはこれを別などで除去した後、亜鉛抽
出工程(イ)から得られた亜鉛を含む陽イオン交換液と
接触させる。The resulting inorganic acid aqueous solution containing divalent europium and other trivalent rare earths is removed as it is, or when solid zinc remains, it is removed separately, and then the zinc extraction step (a) Contact with a cation exchange liquid containing zinc obtained from.
陽イオン交換液の使用量は、有機溶媒で希釈した抽出溶
媒中の有効成分の量がユーロピウム以外の希土に対して
6倍モル以上、好ましくは8〜80倍モル程度となるよう
に選ぶのがよい。有効成分の量があまりに少ないとユー
ロピウムとユーロピウム以外の希土の分離が十分でなく
なる。逆にあまり過剰に用いてもそれによる特別の効果
は期待できず、大きい装置が必要となるので得策ではな
い。The amount of the cation exchange liquid used is selected such that the amount of the active ingredient in the extraction solvent diluted with the organic solvent is 6 times or more, preferably 8 to 80 times the molar amount of the rare earth other than europium. Is good. If the amount of the active ingredient is too small, the separation of europium and rare earth other than europium will be insufficient. On the contrary, even if it is used excessively, no special effect can be expected, and a large device is required, which is not a good idea.
なお、この陽イオン交換液は亜鉛抽出工程(イ)でアル
カリ金属水酸化物、アンモニア等のアルカリが添加され
ている場合はそのまま又は更にアルカリを添加して分離
工程(ロ)へ供給でき、また、亜鉛抽出工程(イ)でア
ルカリ無添加の場合も分離工程(ロ)における接触の前
にアルカリを添加し、水相に移行するユーロピウムの純
度を向上させることもできる。This cation exchange liquid can be supplied to the separation step (b) as it is or when an alkali such as an alkali metal hydroxide or ammonia is added in the zinc extraction step (a) or by adding an alkali. Even in the case where no alkali is added in the zinc extraction step (a), alkali can be added before the contact in the separation step (b) to improve the purity of europium transferred to the aqueous phase.
本発明の抽出分離操作においては、操作中の2価のユー
ロピウムの酸化を避けるために、酸素を排除するのが望
ましく、希土混合物の水溶液及び陽イオン交換体等に窒
素などの不活性ガスを導入して脱酸素して用い、分離装
置にも窒素などの不活性ガスを導入して脱酸素するのが
よい。In the extraction / separation operation of the present invention, it is desirable to exclude oxygen in order to avoid the oxidation of divalent europium during the operation, and an inert gas such as nitrogen is added to the aqueous solution of the rare earth mixture and the cation exchanger. It is advisable to introduce and deoxidize it before use, and to introduce an inert gas such as nitrogen into the separator to deoxidize it.
以上の分離操作から2価のユーロピウム及び2価の亜鉛
を主に含有する水相と、ユーロピウム以外の3価の希土
類を主に含有する陽イオン交換液が得られる。From the above separation operation, an aqueous phase mainly containing divalent europium and divalent zinc and a cation exchange liquid mainly containing trivalent rare earth other than europium are obtained.
得られた水相中の2価のユーロピウムは容易に酸化され
るので、酸化工程(ハ)において水溶液中に酸素、空気
のような酸素含有ガス、過酸化水素等のユーロピウムを
酸化でき、亜鉛は酸化し得ない化合物を用いて攪拌等の
公知の方法によりユーロピウムを3価に酸化する。Since the divalent europium in the obtained aqueous phase is easily oxidized, oxygen, oxygen-containing gas such as air, europium such as hydrogen peroxide can be oxidized in the aqueous solution in the oxidation step (c), and zinc is Using a compound which cannot be oxidized, europium is trivalently oxidized by a known method such as stirring.
続いて亜鉛分離工程(ニ)でこの水溶液を陽イオン交換
液と接触させ、3価のユーロピウムを陽イオン交換液に
抽出してユーロピウムに富む陽イオン交換液を得、亜鉛
を水溶液に残存させて亜鉛に富む水相を分離し、これに
よりユーロピウムを容易に得ることができる。Subsequently, in the zinc separation step (d), this aqueous solution is brought into contact with a cation exchange liquid to extract trivalent europium into a cation exchange liquid to obtain a cation exchange liquid rich in europium, and leave zinc in the aqueous solution. The zinc-rich aqueous phase is separated off, which makes it easy to obtain europium.
亜鉛分離工程(ニ)に供給する陽イオン交換液は亜鉛抽
出工程(イ)及び分離工程(ロ)で用いるものと同種の
陽イオン交換液を使用でき、その使用量は有効成分がユ
ーロピウムに対して6倍モル以上、好ましくは8〜80倍
モルとし、好ましくはアルカリ金属水酸物、アンモニア
等のアルカリ存在下、更にはユーロピウムに対して2.7
〜3.6モル倍のアルカリ存在下で接触を行なう。The cation exchange liquid supplied to the zinc separation step (d) can be the same cation exchange liquid as that used in the zinc extraction step (a) and the separation step (b). 6 times or more, preferably 8 to 80 times by mole, preferably in the presence of alkali metal hydroxide, ammonia or the like, and more preferably 2.7 times with respect to europium.
Contact is performed in the presence of ~ 3.6 mol times alkali.
なお、得られた亜鉛に富む水相はそのまま、好ましくは
亜鉛濃度を調製して亜鉛抽出工程(イ)の亜鉛を含む水
溶液として使用することができる。また、分離工程
(ロ)で得られたユーロピウム以外の希土類に富む陽イ
オン交換液は、通常、濃度0.001〜0.01モル/lの希塩酸
等の薄い酸によりある程度含有されている2価の亜鉛を
溶出除去し、続いて高濃度の酸により残余の希土類を抽
出分離することができ、この時得られる亜鉛を含む水溶
液も亜鉛抽出工程(イ)又は分離工程(ロ)の水相の一
部として循環させることができる。The obtained zinc-rich aqueous phase can be used as it is, preferably by adjusting the zinc concentration, as an aqueous solution containing zinc in the zinc extraction step (a). Moreover, the cation exchange liquid rich in rare earths other than europium obtained in the separation step (b) usually elutes divalent zinc contained to some extent by a dilute acid such as dilute hydrochloric acid having a concentration of 0.001 to 0.01 mol / l. After removal, the residual rare earth can be extracted and separated with a high concentration of acid, and the aqueous solution containing zinc obtained at this time is also circulated as part of the aqueous phase of the zinc extraction step (a) or separation step (b). Can be made.
以上の本発明方法の工程(イ)、(ロ)、(ニ)等の各
工程は、通常の液−液抽出に用いられる装置はいずれで
も、また単数でも多段抽出も可能であり例えばミキサー
セトラーで代表される攪拌槽と静置分離槽とを組合せた
ものが使用できる。Each of the steps (a), (b), (d), etc. of the method of the present invention described above can be carried out by any apparatus used for ordinary liquid-liquid extraction, and single or multistage extraction is also possible, for example, mixer settler. It is possible to use a combination of a stirring tank typified by 1 and a stationary separation tank.
本発明方法によると、亜鉛イオンを意図的に存在させる
ことにより2価のユーロピウムとその他の3価の希土類
との分離効率を大きく向上でき、かつアルカリ添加等の
分離条件変動によつても分離効率の変化は小さく、安定
した分離操作を容易に行なえ、かつ、原料となる希土類
混合物の水溶液をそのまま抽出工程に供給でき、亜鉛イ
オンの回収、再使用が容易となるので、本発明方法は高
純度化が望まれるユーロピウムの分離法として工業的に
優れたものである。According to the method of the present invention, the separation efficiency between divalent europium and other trivalent rare earths can be significantly improved by intentionally allowing zinc ions to be present, and the separation efficiency can be improved even when the separation conditions such as the addition of alkali change. Change is small, a stable separation operation can be easily performed, and an aqueous solution of a rare earth mixture as a raw material can be directly supplied to an extraction step, which facilitates recovery and reuse of zinc ions. It is industrially excellent as a method for separating europium, which is desired to be converted into.
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
実施例1 第1図に示した本発明方法の1例を示す系統図に基いて
連続的にユーロピウム分離実験を行なつた。Example 1 A europium separation experiment was continuously conducted based on a system diagram showing one example of the method of the present invention shown in FIG.
陽イオン交換液としてナフテン酸を1モル/lの濃度で含
有するソルベツソ(エツソ社製、低級アルキルベンゼン
混合物)溶液(11)に13N−アンモニア水溶液(12)を
0.018l/hrの割合で混合したものを合せて4l/hrを亜鉛抽
出器(1)へ供給して、(13)から導入される亜鉛0.23
モル/hr含有水6l/hrと、3段の向流ミキサ・セトラーか
らなる亜鉛抽出器(1)にて向流接触させ、水相を(1
4)から、亜鉛を0.12モル/hr含有する陽イオン交換液を
(15)から抜き出して窒素ガスにより脱気した。A 13N-ammonia solution (12) was added to a sorbetso (lower alkylbenzene mixture manufactured by Etsuso Co.) solution (11) containing naphthenic acid at a concentration of 1 mol / l as a cation exchange solution.
Zinc introduced from (13) 0.23 by supplying 4l / hr to the zinc extractor (1) by mixing the mixture of 0.018 l / hr
6 l / hr of water containing mol / hr was countercurrently contacted with a zinc extractor (1) consisting of a three-stage countercurrent mixer / settler to bring the aqueous phase into (1
From 4), a cation exchange liquid containing 0.12 mol / hr of zinc was extracted from (15) and degassed with nitrogen gas.
3価のユーロピウム0.0069モル/l、3価のサマリウム0.
025モル/lを含有する水溶液を窒素にて脱気した後、亜
鉛粉により還元して、2価のユーロピウム、3価のアマ
リウム及び0.015モル/lの2価の亜鉛を含有する無機酸
水溶液を得た。7段のミキサー・セトラーからなる分離
器(2)の第1段目に前記(15)から抜き出した陽イオ
ン交換液を、第7段目に(16)から上記無機酸水溶液及
び(17)から後述の亜鉛回収器(3)から得た水相を導
入し、第1段目からユーロピウムに富む水相(18)を抜
き出し、第7段目からサマリウムに富む陽イオン交換液
(19)を抜き出した。Trivalent europium 0.0069 mol / l Trivalent samarium 0.
After degassing an aqueous solution containing 025 mol / l with nitrogen, it is reduced with zinc powder to obtain an inorganic acid aqueous solution containing divalent europium, trivalent amarium and 0.015 mol / l divalent zinc. Obtained. The cation exchange liquid extracted from the above (15) was used in the first stage of the separator (2) consisting of a seven-stage mixer-settler, and in the seventh stage, from the above inorganic acid aqueous solution and (17) from the above (16). The aqueous phase obtained from the zinc recovery unit (3) described below is introduced, the europium-rich aqueous phase (18) is extracted from the first stage, and the samarium-rich cation exchange liquid (19) is extracted from the seventh stage. It was
該陽イオン交換液(19)は、亜鉛回収器(3)にて、窒
素にて脱気した0.1N−塩酸(20)0.9l/hrと接触させて
亜鉛を除去した後、(21)からサマリウム逆抽出器
(4)に導入して2H−塩酸(22)0.9l/hrと向流接触さ
せて、サマリウム等を含む水相を(23)から抜き出し、
抜き出された陽イオン交換液は再び(11)から亜鉛抽出
器(1)へ循環させた。The cation exchange liquid (19) was contacted with 0.9 N / hydrochloric acid (20) 0.9 l / hr deaerated with nitrogen in the zinc recovery unit (3) to remove zinc, and then from (21). It was introduced into the samarium back extractor (4) and countercurrently contacted with 2H-hydrochloric acid (22) 0.9l / hr to extract the aqueous phase containing samarium etc. from (23),
The extracted cation exchange liquid was circulated again from (11) to the zinc extractor (1).
なお、(23)から抜き出された水相にはサマリウム0.04
9モル/hr、ユーロピウム0.0005モル/hr及び亜鉛0.03モ
ル/hrが含有されていた。In addition, the water phase extracted from (23) contained samarium 0.04
It contained 9 mol / hr, europium 0.0005 mol / hr and zinc 0.03 mol / hr.
また、前記ユーロピウムに富む水相(18)は酸化反応器
(5)にて空気酸化し、(24)から、5段のミキサー・
セトラーからなる亜鉛分離器(6)に導入して、陽イオ
ン交換液として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1モル/l含有するソルベツソ
溶液(25)を13N−アンモニア水(26)0.004l/hrと併せ
たもの4l/hrと向流接触させ、(27)からユーロピウム
に富む陽イオン交換液を抜き出し、(28)から亜鉛に富
む水相(亜鉛を0.112モル/hr含有)を抜き出した。上記
抜き出された陽イオン交換液は、ユーロピウム逆抽出器
(7)に導入して、(29)から供給される2N−硝酸と向
流接触させて、ユーロピウム等を(30)から水相として
抜き出し、逆抽出後の陽イオン交換液は水洗後、再び亜
鉛分離器(6)へ循環させた。なお、(30)から抜き出
された水相はユーロピウム0.0133モル/hr、サマリウム
0.001モル/hr及び亜鉛0.008モル/hrを含有していた。Further, the europium-rich aqueous phase (18) is air-oxidized in the oxidation reactor (5), and from (24), a five-stage mixer
Introduced into a zinc separator (6) consisting of a settler, 2-ethylhexylphosphonic acid mono-2 as a cation exchange liquid.
-Solvetso solution (25) containing 1 mol / l of ethylhexyl ester was brought into countercurrent contact with 4 l / hr of 13N-ammonia water (26) combined with 0.004 l / hr, and a cation exchange liquid rich in europium from (27) And an aqueous phase rich in zinc (containing zinc at 0.112 mol / hr) was extracted from (28). The extracted cation exchange liquid was introduced into the europium back extractor (7) and brought into countercurrent contact with 2N-nitric acid supplied from (29) to convert europium or the like from (30) as an aqueous phase. The cation exchange liquid after extraction and back extraction was washed with water and then circulated again to the zinc separator (6). The aqueous phase extracted from (30) is europium 0.0133 mol / hr, samarium.
It contained 0.001 mol / hr and zinc 0.008 mol / hr.
また、(28)から抜き出された亜鉛に富む水相は、亜鉛
調製器(8)へ供給し、前記(14)から抜き出された水
相と合せて、亜鉛濃度調製した後(13)から亜鉛含有水
を亜鉛抽出器(1)に供給した。Further, the zinc-rich aqueous phase extracted from (28) is supplied to the zinc preparation device (8), and the zinc concentration is adjusted together with the aqueous phase extracted from (14) above (13). The zinc-containing water was supplied to the zinc extractor (1).
以上の結果から下記式に基づくユーロピウム収率は96.2
%、損失率は3.8%であつた。また、連続運転した場合
も、ユーロピウム収率は96±2%の範囲で安定して分離
することができた。From the above results, the europium yield based on the following formula is 96.2
%, The loss rate was 3.8%. Even when continuously operated, the europium yield could be stably separated within the range of 96 ± 2%.
比較例1 実施例1において、亜鉛抽出器(1)、酸化反応器
(5)及びそれ以降の工程を除いた以外は、実施例1と
同様に行なつたところ、ユーロピウム収率は87.0%、ユ
ーロピウム損失率は13.0%であつた。また、連続運転し
たところ安定した分離操作が困難であり、ユーロピウム
収率は85±10%の範囲で変動した。 Comparative Example 1 The procedure of Example 1 was repeated except that the zinc extractor (1), the oxidation reactor (5) and the subsequent steps were omitted, and the europium yield was 87.0%. The europium loss rate was 13.0%. In addition, continuous operation made it difficult to perform a stable separation operation, and the europium yield fluctuated within the range of 85 ± 10%.
第1図は本発明方法の1例を示す系統図である。 図中(1)は亜鉛抽出器、(2)は分離器、(3)は亜
鉛回収器、(4)はサマリウム逆抽出器、(5)は酸化
反応器、(6)は亜鉛分離器、(7)はユーロピウム逆
抽出器、(8)は亜鉛調製器を示す。FIG. 1 is a system diagram showing an example of the method of the present invention. In the figure, (1) is a zinc extractor, (2) is a separator, (3) is a zinc collector, (4) is a samarium back extractor, (5) is an oxidation reactor, (6) is a zinc separator, (7) shows a europium back extractor and (8) shows a zinc preparation device.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 敏治 福岡県北九州市八幡西区大字藤田2447番地 の1 三菱化成工業株式会社黒崎工場内 (72)発明者 西山 恵庸 福岡県北九州市八幡西区大字藤田2447番地 の1 三菱化成工業株式会社黒崎工場内 (56)参考文献 特開 昭61−83624(JP,A) 特開 昭62−252317(JP,A) 特公 昭61−58533(JP,B2) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Toshiharu Shibata 1 2447 Fujita, Hachimansai-ku, Kitakyushu, Fukuoka Prefecture 1 Kurosaki Plant, Mitsubishi Kasei Co., Ltd. (72) Keiko Nishiyama 2447 Fujita, Hachimansai-ku, Kitakyushu, Fukuoka No. 1 Mitsubishi Chemical Industries Kurosaki Plant (56) Reference JP 61-83624 (JP, A) JP 62-252317 (JP, A) JP 61-58533 (JP, B2)
Claims (6)
の3価の希土類を含有する無機酸水溶液からユーロピウ
ムを分離する方法において、 (イ) 亜鉛を含む水溶液より、陽イオン交換液を用い
て亜鉛を抽出する亜鉛抽出工程、 (ロ) 2価のユーロピウム及びユーロピウム以外の3
価の希土類を含有する無機酸水溶液と、上記亜鉛を抽出
した陽イオン交換液とを接触させ、ユーロピウムに富む
水相とユーロピウム以外の希土類に富む陽イオン交換液
とに分離する分離工程、 (ハ) 該ユーロピウムに富む水相を酸化してユーロピ
ウムを3価にする酸化工程、及び (ニ) 得られた3価のユーロピウムに富む水相を陽イ
オン交換液と接触させ、ユーロピウムに富む陽イオン交
換液と亜鉛に富む水相とに分離する亜鉛分離工程 の各工程からなることを特徴とするユーロピウムの分離
法。1. A method for separating europium from an aqueous solution of an inorganic acid containing divalent europium and trivalent rare earths other than europium, wherein (a) zinc is extracted from an aqueous solution containing zinc using a cation exchange liquid. Zinc extraction step, (b) divalent europium and 3 other than europium
Separation step of contacting an aqueous solution of an inorganic acid containing a valent rare earth and a cation exchange solution extracted with zinc to separate an aqueous phase rich in europium and a cation exchange solution rich in rare earth other than europium, ) Oxidation step of oxidizing the europium-rich aqueous phase to make europium trivalent, and (d) contacting the resulting trivalent europium-rich aqueous phase with a cation exchange solution to exchange europium-rich cation. A method for separating europium, which comprises each step of separating zinc into a liquid and a zinc-rich aqueous phase.
水相を亜鉛抽出工程(イ)における亜鉛を含む水溶液と
して循環使用することを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載のユーロピウムの分離法。2. The zinc-rich aqueous phase obtained in the zinc separation step (d) is recycled as an aqueous solution containing zinc in the zinc extraction step (a).
Separation method of europium described in paragraph.
外の希土類に富む陽イオン交換液を希酸と接触させ、該
陽イオン交換液に含まれる亜鉛を希酸に抽出させること
を特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載のユ
ーロピウムの分離法。3. A cation exchange solution rich in rare earths other than europium obtained in the zinc step (b) is brought into contact with a dilute acid to extract zinc contained in the cation exchange solution into a dilute acid. The method for separating europium according to claim 1 or 2.
酸性リン酸エステル、ホスホン酸エステル又はこれらの
有機溶媒溶液であることを特徴とする特許請求の範囲第
1項ないし第3項のいずれか1項に記載のユーロピウム
の分離法。4. The cation exchange liquid is a water-insoluble fatty acid,
The method for separating europium according to any one of claims 1 to 3, which is an acidic phosphoric acid ester, a phosphonic acid ester, or a solution of these in an organic solvent.
はこれの有機溶媒溶液であることを特徴とする特許請求
の範囲第4項記載のユーロピウムの分離法。5. The method for separating europium according to claim 4, wherein the cation exchange liquid is a water-insoluble fatty acid or a solution of the fatty acid in an organic solvent.
ウム1モルに対して5モル以上の亜鉛イオン存在下に行
なうことを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第5
項のいずれか1項に記載のユーロピウムの分離法。6. The separation in the separation step (b) is carried out in the presence of 5 mol or more of zinc ions per 1 mol of europium.
The method for separating europium according to any one of the items.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61124944A JPH078729B2 (en) | 1986-05-30 | 1986-05-30 | Separation method of europium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61124944A JPH078729B2 (en) | 1986-05-30 | 1986-05-30 | Separation method of europium |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62283814A JPS62283814A (en) | 1987-12-09 |
| JPH078729B2 true JPH078729B2 (en) | 1995-02-01 |
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ID=14898059
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP3533438B2 (en) * | 1999-11-29 | 2004-05-31 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | Separation method of rare earth and zinc |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6158533B2 (en) | 2013-02-27 | 2017-07-05 | 日田アンテナ工事株式会社 | Disaster notification system |
-
1986
- 1986-05-30 JP JP61124944A patent/JPH078729B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
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| JPS62283814A (en) | 1987-12-09 |
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