[发明专利]萃取和分离稀土元素的方法有效
申请号: | 201010278408.7 | 申请日: | 2010-06-17 |
公开(公告)号: | CN101928829A | 公开(公告)日: | 2010-12-29 |
发明(设计)人: | 须原泰人;榊一晃;美浓轮武久;长绳弘亲;下条晃司郎 | 申请(专利权)人: | 信越化学工业株式会社;独立行政法人日本原子力研究开发机构 |
主分类号: | C22B3/28 | 分类号: | C22B3/28;C22B59/00 |
代理公司: | 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 11038 | 代理人: | 李帆 |
地址: | 日本*** | 国省代码: | 日本;JP |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 萃取 分离 稀土元素 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种萃取和分离稀土元素的方法,该稀土元素具体为轻稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm和Eu中的至少两种,或者所述轻稀土元素中的至少一种和包括Y的其它稀土元素中的至少一种。
背景技术
目前,以Nd磁体为代表的稀土磁体广泛用于各种发动机、传感器和安装于硬盘驱动器的其它部件、空调、混合动力汽车等。对于制造稀土磁体的稀土元素,仅在有限的国家发现了其资源。由于预计在不久的将来需求将超过供给,因此人们惊呼出现了资源危机。因而,对于再利用与制造稀土磁体相关的磁体粉末、碎屑和废料,通过从城市垃圾中再循环稀土元素进行的回收,以及新稀土矿床的研究和开发,存在着强烈的需求。
用于稀土磁体的稀土元素包括铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铽(Tb)、镝(Dy)等。分离这些稀土元素的公知技术包括离子交换树脂(液固萃取)和溶剂萃取(液液萃取)。为了以工业方式提纯和分离稀土元素,经常使用溶剂萃取技术,这是因为连续步骤可实现高效的大批量处理。在溶剂萃取技术中,使以含有待分离金属元素的水溶液形式存在的水相与有机相接触,该有机相含有用于萃取特定金属元素的萃取剂和用于稀释萃取剂的有机溶剂,从而使用萃取剂萃取金属元素。金属元素以这种方式得以分离。
在现有技术中使用不同的萃取剂,例如磷酸三丁酯(TBP)、羧酸(叔羧酸10)、磷酸酯、膦酸化合物和次膦酸化合物。示例性的磷酸酯是二-2-乙基己基磷酸(D2EHPA),典型的膦酸化合物是2-乙基己基磷酸单-2-乙基己酯(DaihachiChemical Industry Co.,Ltd的PC-88A),而二(2,4,4-三甲基戊基)磷酸(American Cyanamid的Cyanex 272)是可商购的次膦酸化合物。它们在工业上广泛应用。
溶剂萃取技术的分离效率取决于萃取剂的能力,特别是其分离因子。分离因子越大,溶剂萃取技术的分离效率变得越高,这就导致了分离步骤的简化和分离系统的尺寸缩减(downsize),并最终导致工艺效率的改善和成本降低。相反,如果分离因子较低,分离方法将变得更复杂,分离系统变得更庞大。
在可商购的萃取剂中,已知对于稀土元素具有高分离因子的PC-88A在邻近元素间具有低分离因子,例如钕和镨之间的分离因子小于2,具体为约1.4,认为在稀土元素中钕和镨是最难分离的。这个级别的分离因子不足以促进钕和镨的分离。为了以可接受的纯度将它们分离,需要大尺度的系统,且耗资很大。为了提纯和分离这样的稀土元素,需要具有比以往更高的分离因子的萃取剂和使用该萃取剂的萃取/分离方法。
对于稀土元素,特别是轻稀土元素:镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)和钐(Sm)具有高分离因子的一种已知的萃取剂是如JP-A 2007-327085中所公开的一缩二乙醇酸一酰胺(diglycolamic acid)。使用该萃取剂的溶剂萃取使稀土元素特别是轻稀土元素的萃取和分离方法效率更高。使用该萃取剂的稀土元素萃取和分离方法在实验中显示了较好的结果,该实验是在萃取剂(一缩二乙醇酸一酰胺)浓度为0.03M且稀土元素浓度为0.1mM的条件下进行的。后者的浓度相应于在实际稀土元素分离方法中存在的约1/1000的稀土元素浓度。该方法不能用于处理高浓度稀土水溶液。以稀土浓度的100-1000倍的浓度使用萃取剂是工业上所不可接受的,这是因为萃取/分离方法必须处理大量的溶液,这需要更大尺度的分离系统,且因此增加成本。尽管在实验中使用一缩二乙醇酸一酰胺的稀土元素萃取和分离方法显示了较好的结果,但在工业上可利用该萃取剂进行实际萃取的不同条件并未确定,这是因为该萃取剂的化学性质不同于可商购的萃取剂D2EHPA,PC-88A和Cyanex 272。
引用列表
专利文件1:JP-A 2007-327085
发明内容
本发明的目的是提供一种克服了上述问题的萃取和分离稀土元素的方法,特别是一种相对于现有技术能够在邻近稀土元素之间(例如钕和镨之间)更有效地萃取和分离的萃取和分离稀土元素的方法。
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