[发明专利]稀土元素的分离方法及分离装置

说明书

技术领域

本发明涉及分离稀土元素的技术，特别涉及从包含多种稀土元素的组合物中分离稀土元素的方法及用于执行该方法的分离装置。

背景技术

稀土元素通过其特征的电子配置来呈现特异的物理性质，作为提高功能的重要元素，为各种各样的材料或制品(例如，氢吸附合金、二次电池、光学玻璃、磁铁、荧光体、研磨材料等)所利用。对材料、制品的高性能化的要求永无止境，稀土元素的需求预计今后会越来越大。

稀土元素虽然储藏量本身很丰富，但化学性质彼此极为相似，因此作为单体，难以分离、精制，因此，被称为稀有元素。另外，随着产地的地理上局部存在，存在供给量及价格的波动大之类的问题(资源风险)。

作为资源风险对冲，深刻研究了既维持材料、制品的性能又削减稀土元素的使用量的技术及代替材料的开发。但是，作为这些技术的实用化，仍然需要时间。因此，重要的技术是从废料(报废材料、报废制品、废品等)中分离、回收稀土元素而再循环。

例如，专利文献1提案的是如下特征的稀土元素的分离方法：通过将包含多种稀土元素或其化合物的混合物中的稀土元素卤化，来制造包含两种以上的稀土离子的平均价数为2以上3以下的2价3价混合稀土卤化物的混合物，所述混合稀土卤化物并非溶解于水溶液或有机溶剂的状态的混合稀土卤化物，其后，利用2价稀土卤化物和3价稀土卤化物的性质差异，将上述多种稀土元素分离为至少两个组。根据专利文献1，能够显著地增大稀土元素间的分离系数，与现有方法相比，能够高效地进行相互分离。另外，在从磷酸盐等稀土精矿进行分离的情况下，能够省略现有的湿式法中必不可少的称为精矿的酸溶解、过滤、杂质的沉淀去除、浓缩、中和、干燥的工序，能够大幅度地降低分离成本。

另外，专利文献2提案的是一种稀土元素的回收方法，其从包含稀土元素和铁族元素的物质中回收稀土元素，其特征为，具有如下工序：使稀土磁铁的废料或淤渣等包含稀土元素和铁族元素的物质与气体或熔融状态的铁氯化物接触，在保持上述物质中的铁族元素的金属状态下，进行上述物质中的稀土元素的氯化反应，从上述物质中作为氯化物而选择性地回收稀土元素。根据专利文献2，能够从稀土磁铁的废料或淤渣等包含稀土元素和铁族元素的物质、特别是废弃物中仅提取、分离高纯度的稀土成分，能够确立更低成本的稀土磁铁再循环法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2001‐303149号公报

专利文献2：特开2003‐73754号公报

发明内容

发明所要解决的课题

如前所述，预计稀土元素今后也继续进行需求的扩大。另一方面，近年来，因地球环境保护及可持续资源利用意识的提高，而对稀土元素进行分离、回收、再循环的技术比以往任何时候都更重要。另外，稀土元素由于化学性质类似，因此从多种稀土元素混合之中分离出特定的稀土元素的技术特别重要。

在现有的分离回收技术中，从混合有多种稀土元素的组合物中分离特定的稀土元素的比率(分离率)不一定大，因此为了提高精制程度，需要多次重复分离工艺，存在成本增大之类的问题。因此，正在强烈地寻求可得到更高的分离率且能够简便地(即，以低成本)进行稀土元素分离的方法。

因此，本发明的目的在于，提供一种能够以高分离率且简便地从混合有多种稀土元素的组合物中进行稀土元素分离的方法及用于执行该方法的分离装置。

为了解决课题的手段

(I)本发明的一个方式提供稀土元素的分离方法，其分离多种稀土元素，其特征为，具有：

第一热处理工序：是从包含多种稀土氧化物和氯化剂的起始混合物生成多种稀土氯化物的热处理工序，在非氧化性气氛中实施在从所述稀土氧化物生成所述稀土氯化物的温度以上且不足所述稀土氯化物的气化温度的温度的热处理；

第二热处理工序：是从所述多种稀土氯化物生成包含第一组稀土元素的稀土氯化物和第二组稀土元素的稀土氯氧化物的氯化物/氯氧化物混合物的热处理工序，在氧化性气氛中实施规定温度的热处理；

选择性的提取工序：通过将所述氯化物/氯氧化物混合物投入溶剂中，使所述稀土氯化物选择性地溶解于所述溶剂中而被提取至液相中，且使所述稀土氯氧化物作为固相而残留；以及

分离工序：通过固液分离，将所述稀土氯化物被提取的液相和残留的所述稀土氯氧化物的固相分离成所述第一组稀土元素和所述第二组稀土元素。

(II)本发明的另一方式提供稀土元素的分离装置，其分离多种稀土元素，其特征为，

所述分离装置具备：被分离组合物供给部、热处理部、气氛控制部、气体处理部、以及分离部，