(57)【要約】【課題】非希土類元素を含む原料からの複数種類の希土類元素の回収をより簡便に且つより不純物が少ない状態で行う。【解決手段】本実施形態に係る希土類元素の回収方法では、従来の希土類元素の回収方法においてｐＨ調整による沈殿分離法を用いて非希土類元素を除去していた工程を溶媒抽出法に変更したことにより、従来のｐＨ調整のため大量に用いられていた酸性物質或いはアルカリ性物質を減らすことができ、コスト削減が達成され、環境への負荷も低減することができる。さらに、第１抽出工程において、抽出ステップと、ｐＨが互いに異なる複数回の逆抽出操作を含む逆抽出ステップとを行うことにより、回収目標である希土類元素以外の元素を希土類元素とは異なる相へ移動させつつ、希土類元素をより効率よく回収することができ、より不純物が少ない状態で希土類元素を回収することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上の種類の希土類元素と、非希土類元素とを含む原料溶液から特定の希土類元素を抽出する希土類元素回収方法であって、
前記原料溶液から溶媒抽出法を用いて、前記１以上の希土類元素に含まれる希土類元素からなる希土類元素成分を含む第１の溶液を得る第１抽出工程と、
前記第１の溶液から溶媒抽出法を用いて特定の希土類元素を含む第２の溶液を得る第２抽出工程と、を備え、
前記第１抽出工程は、
前記希土類元素成分を水相から油相へ移動させる抽出ステップと、
前記希土類元素成分が移動した油相に対して、ｐＨが互いに異なる複数種類の水相をそのｐＨが高い順に接触させて複数回の逆抽出操作を行うことで、前記希土類元素成分を油相から水相へ移動させる逆抽出ステップと、
を含むことを特徴とする希土類元素回収方法。
【請求項２】
前記第１抽出工程が向流型多段抽出塔を用いた溶媒抽出法により行われることを特徴とする請求項１記載の希土類元素回収方法。
【請求項３】
前記逆抽出ステップにおいて用いられる前記複数の種類の水相のうち最もｐＨが高い水相のｐＨは７であり、最もｐＨが低い水相は、ｐＨ≦１であることを特徴とする請求項１又は２記載の希土類元素回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希土類元素回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
物理的に特異な性質を有している希土類元素（レアアース）を他の金属等が含まれる原料から回収する方法としては、原料から不純物となる非希土類元素を除去する不純物除去工程を施し、その後に特定の希土類元素を分離回収する方法が一般的である。不純物除去工程では、ｐＨ調整による沈殿分離法を用いることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２４９６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、希土類元素に対する需要が高まり、より希土類元素の含有率が低い原料から希土類元素を回収する必要が生じている。しかしながら、従来のｐＨ調整による沈殿分離法を用いた不純物除去工程では、ｐＨ調整のための酸性物質・アルカリ性物質等のｐＨ調整剤が大量に必要であり、希土類元素の回収に係るコストが増加するという課題がある。また、ｐＨ調整を何度か行った後に沈殿物の回収あるいは除去を行う必要があるため、作業が煩雑となりやすく、また、ｐＨ調整後の廃液や沈殿残渣等も増加することから、環境への負荷が大きくなる。さらに、沈殿分離法では、希土類元素が沈殿を生じるｐＨとその他の元素が沈殿を生じるｐＨとが近い場合には分離が困難であり、希土類元素以外の元素を十分に除去することが困難な可能性がある。
【０００５】
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、非希土類元素を含む原料からの複数種類の希土類元素の回収をより簡便に且つより不純物が少ない状態で行うことが可能な希土類元素回収方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る希土類元素回収方法は、１以上の種類の希土類元素と、非希土類元素とを含む原料溶液から特定の希土類元素を抽出する希土類元素回収方法であって、前記原料溶液から溶媒抽出法を用いて、前記１以上の希土類元素に含まれる希土類元素からなる希土類元素成分を含む第１の溶液を得る第１抽出工程と、前記第１の溶液から溶媒抽出法を用いて特定の希土類元素を含む第２の溶液を得る第２抽出工程と、を備え、前記第１抽出工程は、前記希土類元素成分を水相から油相へ移動させる抽出ステップと、前記希土類元素成分が移動した油相に対して、ｐＨが互いに異なる複数種類の水相をそのｐＨが高い順に接触させて複数回の逆抽出操作を行うことで、前記希土類元素成分を油相から水相へ移動させる逆抽出ステップと、を含むことを特徴とする。
【０００７】
１以上の希土類元素に含まれる希土類元素からなる希土類成分を含む第１の溶液を得ると共に非希土類元素等の不純物が除去される第１抽出工程について溶媒抽出法を用いて行うことで、従来のように沈殿分離法を用いる場合と比較して、大量のｐＨ調整用の酸性物質・アルカリ性物質を使用しなくてよくなるため、希土類元素成分の回収に係るコストを低減させると共に、作業を簡素化することができる。さらに、第１抽出工程において、抽出ステップと、複数回の逆抽出操作を含む逆抽出ステップとを行うことにより、希土類元素以外の元素を回収目標である希土類元素とは異なる相へ移動させつつ、希土類元素をより効率よく回収することができ、より不純物が少ない状態で希土類元素を回収することができる。
【０００８】
ここで、前記第１抽出工程が向流型多段抽出塔を用いた溶媒抽出法により行われる態様とすることで、他の溶媒抽出法と比較して省スペースで抽出工程を実施すると共に高い分離効果を得ることができる。
【０００９】
また、前記逆抽出ステップにおいて用いられる前記複数の種類の水相のうち最もｐＨが高い水相のｐＨは７であり、最もｐＨが低い水相は、ｐＨ≦１である態様にすることができる。
【００１０】
最もｐＨが高い水相のｐＨを７として、逆抽出操作を行うことにより、従来法ではアルカリ性にしないと回収することが困難であった希土類元素を希土類元素以外の元素から分離して回収することができる。さらに、希土類元素をより好適に回収するには、最もｐＨが低い水相をｐＨ≦１とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、非希土類元素を含む原料からの複数種類の希土類元素の回収をより簡便に且つより不純物が少ない状態で行うことが可能な希土類元素回収方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る希土類元素回収方法を説明するフローチャートである。
【図２】本発明の実施形態に係る希土類元素回収方法のうち、第１抽出工程について説明するフローチャートである。
【図３】本実施形態に係る向流型多段抽出塔を説明する概略構成図である。
【図４】第１抽出工程について説明する図である。
【図５】第１抽出工程について説明する図である。
【図６】本実施形態に係る第１抽出工程を行った結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１４】
図１は本実施形態に係る希土類元素の回収方法の流れを示すフローチャートである。図１に示すように、希土類元素の回収方法は、原料溶液調整工程Ｓ０１、第１抽出工程（希土類元素回収工程）Ｓ０２、第２抽出工程（特定元素抽出工程）Ｓ０３、及び精製工程Ｓ０４の４つの工程を有している。以下、各工程について具体的に説明する。
【００１５】
本実施形態に係る希土類元素の回収方法は、希土類元素を含有する原料物質から特定種類の希土類元素を回収する方法である。なお希土類元素とは、原子番号２１のスカンジウム、原子番号３９のイットリウム、及び、原子番号５７のランタンから原子番号７１のルテチウムまでの１５元素の計１７元素を指す。すなわち、これらの１７種類の元素のうちの特定種の元素を回収する方法である。
【００１６】
希土類元素を含有する原料としては、希土類元素と非希土類元素とが混在するものが挙げられ、例えば、鉱石が挙げられる。また、希土類元素を利用して希土類磁石を作る場合の生産時に発生する粉末や不良品等を原料としてもよい。
【００１７】
希土類元素を含む原料は、図１に示すように、原料溶液として調整される（Ｓ０１）。原料を溶解することで得られる原料溶液には、希土類元素のイオンが含まれる。原料を溶解する際は、必要に応じて原料をばい焼（焙焼）する等の乾式処理を施してもよく、溶解方法・条件等は回収目標となる希土類元素の種類に応じて適宜選択することができる。原料を溶解する際に、不溶性の残渣が残る場合は、ろ過等により除去する。原料溶液には、希土類元素イオンの他、非希土類元素のイオン等が含まれる。希土類元素は互いに異なる元素であっても化学的性質が非常に似ているので、原料に複数種類の希土類元素が含まれている場合には、原料溶液にも複数種類の希土類元素イオンが含まれると考えられる。
【００１８】
次に、原料溶液調整工程（Ｓ０１）において得られた原料溶液から希土類元素イオンを回収する、すなわち、希土類元素以外の非希土類元素のイオン等の所謂不純物を除去して、１以上の希土類元素からなる希土類元素成分を回収する第１抽出工程が行われる（Ｓ０２）。これにより、希土類元素成分が含まれる第１の溶液が得られる。第１抽出工程は溶媒抽出法が用いられる。なお、ここでいう希土類元素成分は、原料溶液に含まれる１以上の希土類元素のうちの少なくとも一部の希土類元素が含まれているものを指す。すなわち、原料溶液に含まれる複数種類の希土類元素の全てが第１の溶液に含まれていなくてもよい。
【００１９】
抽出溶媒に含まれる抽出剤としては、ビス（２−エチルヘキシル）リン酸、ビス［２−（１，３，３’−トリメチルブチル）５，７，７’−トリメチル−オクチル］リン酸、２−エチルヘキシルリン酸モノ２−エチルヘキシルエステル、ビス（２，４，４’−トリメチルベンチル）リン酸、トリブチルリン酸等のリン酸系の抽出剤が挙げられる。また、抽出剤のみで抽出溶媒を構成してもよいが、有機溶媒により希釈された抽出剤を用いることが好適に用いられる。有機溶媒としては、ケロシン、トルエン、ｎ−デカン等、希土類元素の溶媒抽出法において用いられる公知の有機溶媒を適用することができる。なお、溶媒抽出法に用いられる有機溶媒は、単独で使用するのみに限らず、複数種類の有機溶媒を混合した状態で使用してもよい。
【００２０】
なお、第１抽出工程は、より詳細には抽出ステップと複数の逆抽出ステップとを組み合わせて行われる。図２に示すように第１抽出工程は、水相から油相への抽出ステップ（Ｓ２１）の後に、複数回の逆抽出操作からなる逆抽出ステップとして、逆抽出操作１（Ｓ２２）、逆抽出操作２（Ｓ２３）、逆抽出操作３（Ｓ２４）の３回の逆抽出操作が行われる。これにより、希土類元素成分が含まれた第１の溶液が得られる。これらの第１抽出工程の詳細は後述する。
【００２１】
抽出操作については、任意の液−液接触装置を用いて行うことができる。抽出操作において使用できる仕様としては、ミキサーセトラー、エマルジョンフロー法、液膜法等が挙げられるが、多段式の液−液接触装置を用いて、原料溶液と抽出溶媒とを向流接触させる構成が好ましく、特に、向流型多段抽出塔を用いることが好ましい。
【００２２】
続いて、第１の抽出工程（Ｓ０２）において得られた第１の溶液から、回収目標となる特定の希土類元素イオンを回収する第２抽出工程が行われる（Ｓ０３）。第２抽出工程についても、溶媒抽出法が用いられる。
【００２３】
第２の抽出工程については、回収目標の希土類元素イオンの特徴に応じた抽出剤を用いて、公知の方法を用いて抽出が行われる。抽出条件等は、回収目標の希土類元素に応じて適宜選択することができる。抽出操作については、第１の抽出工程と同様に任意の液−液接触装置を用いて行うことができるが、多段式の液−液接触装置を用いて、原料溶液と抽出溶媒とを向流接触させる構成が好ましく、特に、向流型多段抽出塔を用いることが好ましい。また、第２の抽出工程に用いられる抽出溶媒等に応じて、第２の抽出工程の前に希土類元素成分が溶解している系を変更する処理を行ってもよい。この第２の抽出工程では、希土類元素成分が含まれている溶液から特定の希土類元素のみが抽出された第２の溶液が得られる。
【００２４】
最後に、第２の抽出工程により得られた第２の溶液から、目標の希土類元素のみを精製する精製処理が行われる（Ｓ０４）。この精製方法としては、公知の方法を適宜用いることができ、例えば、希土類元素が含まれる第２の溶液から目標の希土類元素を沈殿分離する方法等、種々の方法を用いることができるが、回収の目標となる希土類元素に応じて選ばれる。
【００２５】
以上の処理を経て目標の希土類元素を回収することが可能となる。
【００２６】
ここで、第１の抽出工程及び第２の抽出工程で用いられる向流型多段抽出塔の概略構成について説明する。図３に示す向流型多段抽出塔１は、高さ方向に延びる略円柱状の胴部１０と、胴部１０の上方に設けられた第１の集液部２０と、胴部１０の下方に設けられた第２の集液部３０と、第１の集液部２０の情報においてこれらと連結する駆動部４０とを含んで構成される。
【００２７】
胴部１０、第１の集液部２０、及び、第２の集液部３０は、塔壁１１に覆われて中空となっている。そして、第１の集液部２０には第１の注入部２１と第１の排出部２２とが設けられると共に、第２の集液部３０には第２の注入部３１と第２の排出部３２とが設けられる。
【００２８】
また、胴部１０の塔壁１１内の中央には、駆動部４０と接続されたシャフト１２が挿通されていて、胴部１０の延在方向に対して垂直な断面を概ね塞ぐように複数の開孔１４を有する円盤状のプレート１３が所定の間隔でシャフト１２に対して複数毎取り付けられている。このプレート１３によって、胴部１０内の空間は複数の空間に区切られたような状態となる。ただし、開孔１４があるために隣接する上下の空間は接続されている。
【００２９】
この向流型多段抽出塔１において、本実施形態に係る第１抽出工程の抽出ステップ（Ｓ２１）を行う場合、第１の注入口２１から原料溶液を注入すると共に第２の注入口３１から抽出溶媒を注入する。
【００３０】
本実施形態では、抽出溶媒が連続相であり、原料溶液が分散相となる。また、原料溶液の比重のほうが抽出溶媒の比重よりも大きいため、第１の注入口２１から原料溶液を注入すると、原料溶液は胴部１０内を上方から下方に移動する。また、第２の注入口３１から注入された抽出溶媒は、胴部１０内を下方から上方へ移動する。この間に、原料溶液中の希土類元素が抽出溶媒に抽出される。
【００３１】
ここで、駆動部４０によって、シャフト１２が上下方向（矢印）に振動すると、シャフト１２に取り付けられた円盤状のプレート１３も上下方向に振動する。これにより、プレート１３が胴部１０内の空間内の液体を撹拌する撹拌部材として機能する。この結果、胴部１０内の原料溶液が液滴状に分散し、抽出溶媒と原料溶液とが接する面積が拡大する。これにより、抽出溶媒への希土類元素の抽出が促進される。
【００３２】
その後、希土類元素が抽出された抽出溶媒は、上部の第１の集液部２０に設けられた第１の排出口２２から排出されて回収される。また、希土類元素を抽出溶媒に抽出された後の酸性の水溶液は、下部の第２の集液部３０に設けられた第２の排出口３２から排出されて回収される。第２の排出口３２で回収される水溶液には、原料溶液に含まれていた元素のうち抽出溶媒に抽出されなかった元素が残留し、この結果、非希土類元素等の希土類元素とは異なる物質からなる所謂不純物が除去される。
【００３３】
上記の向流型多段抽出塔を用いる場合、他の溶媒抽出法と比較して省スペースで抽出工程を実施すると共に高い分離効果を得ることができる。特に、多段抽出装置であるミキサーセトラーと本実施形態に係る向流型多段抽出塔とを比較すると、向流型多段抽出塔は、高さ方向に延びる抽出塔からなる装置であるため、ミキサーセトラーと比較して非常に狭い面積において抽出工程を行うことができる。
【００３４】
次に、第１の抽出工程について、図２及び図４，５を用いて説明する。上述のように、第１の抽出工程においては、希土類元素が含まれる原料溶液である水相に対して油相を接触させて、希土類元素を水相から油相へ移動させる抽出ステップと、希土類元素が含まれる油相と水相を接触させて希土類元素を油相から水相へ移動させる逆抽出ステップとが含まれる。さらに、逆抽出ステップは、ｐＨが互いに異なる複数の水相を用いて複数回の逆抽出操作を繰り返すことにより、希土類元素成分の回収及び非希土類元素等の希土類元素とは異なる物質からなる所謂不純物の分離・除去をより好適に行うことができる。本実施形態では、その一例として、ｐＨ７．０、ｐＨ５．０及びｐＨ１．０の３種類の水相を用いた逆抽出操作からなる逆抽出ステップについて、具体的に説明する。
【００３５】
ここでは、まず抽出ステップ（Ｓ２１）として、図４（Ａ）に示すように、原料溶液（水相）と抽出溶媒（油相）とを準備し、これらを用いて抽出操作を行った。原料溶液としては、例えば、希土類元素及び非希土類元素が複数種類ずつ含まれていて、且つ、希土類元素の含有率が１０％未満である原料を準備し、硫酸に溶かした後にｐＨを５．０に調整した原料溶液を用いることができる。また、抽出溶媒としては、有機溶媒としてケロシンを用いて、ケロシン２５ｍＬに対して、抽出剤としてＤＥＨＰＡ（ビス（２−エチルヘキシル）リン酸）０．１ｇを添加し、ｐＨを３．５〜５．０に調整した溶媒を用いることができる。これらを向流型多段抽出塔１において、第１の注入口２１から原料溶液を注入すると共に第２の注入口３１から抽出溶媒を注入した後に、プレート１３を上下に振動させて原料溶液と抽出溶媒とを分散させる。その後、向流型多段抽出塔１を静置すると、塔内は１Ａに示すように上層の油相と下層の水相とに比重分離する。このとき、希土類元素成分（ＲＥ）は、上層の油相１に含まれる。
【００３６】
その後、希土類元素成分が抽出された抽出溶媒（油相１）は、第１の排出口２２から排出されて回収される。また、下層の水相は、下部の第２の排出口３２から排出されて回収される。
【００３７】
次に、逆抽出操作１（Ｓ２２）においては、図４（Ｂ）に示すように、向流型多段抽出塔１において、下方の第２の注入口３１から抽出ステップで得られた油相１を注入すると共に、上方の第１の注入口２１からｐＨ７．０の水を注入する。なお、ここで注入される水としては、イオン交換水や蒸留水等を用いることができる。そして、プレート１３を上下に振動させて原料溶液と抽出溶媒とを分散させる。その後、向流型多段抽出塔１を静置すると、塔内は１Ｂに示すように上層の油相と下層の水相とに比重分離する。このとき、希土類元素成分（ＲＥ）は、上層の油相２に含まれる。
【００３８】
次に、逆抽出操作２（Ｓ２３）においては、図５（Ａ）に示すように、向流型多段抽出塔１において、下方の第２の注入口３１から逆抽出操作１で得られた油相２を注入すると共に、上方の第１の注入口２１からｐＨ５．０の硫酸を注入する。そして、プレート１３を上下に振動させて原料溶液と抽出溶媒とを分散させる。その後、向流型多段抽出塔１を静置すると、塔内は１Ｃに示すように上層の油相と下層の水相とに比重分離する。このとき、希土類元素成分（ＲＥ）は、上層の油相３に含まれる。
【００３９】
最後に、逆抽出操作３（Ｓ２４）においては、図５（Ｂ）に示すように、向流型多段抽出塔１において、下方の第２の注入口３１から逆抽出操作１で得られた油相３を注入すると共に、上方の第１の注入口２１からｐＨ１．０の硫酸を注入する。そして、プレート１３を上下に振動させて原料溶液と抽出溶媒とを分散させる。その後、向流型多段抽出塔１を静置すると、塔内は１Ｄに示すように上層の油相と下層の水相とに比重分離する。このとき、希土類元素成分（ＲＥ）は、下層の水相に含まれる。
【００４０】
このように、ｐＨが低い水相に変更しながら逆抽出操作を複数回行うことで、非希土類元素等が水相に移動するｐＨと希土類元素が水相に移動するｐＨとが異なることを利用して、非希土類元素を始めとする不純物からの希土類元素成分の分離がより好適に行われる。
【００４１】
ここで、上記の方法を用いて、希土類元素成分の分離を行った結果を図６に示す。
【００４２】
図６に示す結果は、希土類元素及び非希土類元素が複数種類ずつ含まれる原料を硫酸に溶かした原料溶液について、抽出剤としてＤＥＨＰＡを用い、有機溶媒としてケロシンを用いた抽出溶媒を用いて、向流型多段抽出塔により溶媒抽出し、この抽出処理液（図４（Ａ）における油相１）を原料として逆抽出操作を行った後の各層に含まれる元素を調べたものである。
【００４３】
３回の逆抽出では、第１の排出口２２から逆抽出後のケロシンを６０ｍＬ／分で排出すると共に、第２の排出口３２から逆抽出液を３０ｍＬ／分で排出した。また、逆抽出液（水相）としては、硫酸を使用し、そのｐＨは、７、５、１と順に変化させて、逆抽出操作を３回行った。図６は、３回の逆抽出後の水相に含まれる各元素の濃度（単位：ｐｐｍ／ｍｌ）を示したものである。ｐＨ＝７、ｐＨ＝５、ｐＨ＝１のそれぞれにおける各元素の濃度を棒グラフとして示した。
【００４４】
図６によれば、ｐＨ＝７の条件下における逆抽出において、水相に移動する元素は、Ｍｇ，Ａｌ，Ｃａ，Ｃｏ，Ａｓ，Ｓｒ，Ｃｄ，Ｔｅ，Ｈｏ，Ｈｇ，Ｐｂ，Ｂｉ及び放射性イオンであるＴｈ，Ｕであることが確認できる。また、ｐＨ＝５の条件下における逆抽出においては、Ｚｎ，Ｂａ等が水相へ移動していることが確認できる。いずれの条件下においても、希土類元素は、水相へほとんど移動していないことが確認できる。一方、ｐＨ＝１の条件下における逆抽出においては、Ｙを始めとする希土類元素の他、Ｍａ，Ａｌ，Ｓｃ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｇｅ，Ａｓ，Ｓｅ，Ｓｒ，Ｃｄ，Ｔｅ，Ｈｇ，Ｐｂ，Ｂｉが水相へ移動していることが確認できる。このうち、Ｄｙ（ジスプロシウム）よりも高濃度で含有される元素は、約２０種と少なくなり、このうち希土類元素以外の元素は１３種類となっている。従来は、希土類元素の回収率を高くしようとした場合、希土類元素以外の元素が含まれる所謂不純物の含有率も高くなってしまい、不純物の除去効率が悪いことも問題であったが、上記のように、ｐＨ＝７．０及び５．０での逆抽出操作を経ることで、不純物を好適に除去できることが確認される。
【００４５】
また、従来のｐＨ調整による沈殿分離法では、不純物元素となる金属元素の水酸化物沈殿を生じさせることで除去される。この場合、例えば、ＭｇイオンやＣａイオンを沈殿させて除去するためには、溶液をアルカリ性にする必要があった。しかしながら、ｐＨ＝７を超えると、一部の希土類元素（例えば、Ｌａ，Ｄｙ等）が水酸化物として沈殿する可能性があり、不純物となる金属元素のみを除去することが困難であった。
【００４６】
これに対して、本実施形態のように抽出ステップと逆抽出ステップとを組み合わせた工程では、最初の逆抽出操作における水相のｐＨ＝７としている。この結果、最初の逆抽出操作（逆抽出操作１）においては、希土類元素は水相に移動しなかった。また、Ｍｇ，Ｃａ等を含めて沈殿分離法においては溶液をアルカリ性にしないと除去が困難である金属元素を希土類元素成分が含まれる相（油相１）と分離することができた。このように、本実施形態に係る希土類元素回収方法では、原料溶液をアルカリ性にすることなく、希土類元素の抽出を行うことができた。
【００４７】
また、希土類元素成分は、本実施形態の場合は、ｐＨ＝１．０の硫酸との逆抽出操作により、油相から水相へ移動することが確認できた。したがって、最もｐＨが低い水相をｐＨ≦１とすることにより、希土類元素の回収を好適に行うことが可能となると考えられる。なお、希土類元素を回収することができる水相のｐＨは、抽出に用いられ抽出剤によっても変動する。例えば、上記実施形態で説明したＤＥＨＰＡの場合、希土類元素であるＬａ，Ｃｅ，Ｎｄを抽出することができるｐＨは１〜２程度である、他の不純物元素は、抽出可能となるｐＨは希土類元素とは異なり、例えば、Ｃｏ，Ｎｉは約４であることが知られている。したがって、上記実施形態では、ｐＨ＝７．０，５．０，１．０の３段階において逆抽出操作を行ったが、逆抽出操作の回数及び水相のｐＨを変えることで、分離精度が変動する可能性がある。
【００４８】
以上のように、本実施形態に係る希土類元素の回収方法では、従来の希土類元素の回収方法においてｐＨ調整による沈殿分離法を用いて非希土類元素を除去していた工程を溶媒抽出法に変更したことにより、従来のｐＨ調整のため大量に用いられていた酸性物質或いはアルカリ性物質を減らすことができ、コスト削減が達成され、環境への負荷も低減することができる。さらに、第１抽出工程において、抽出ステップと、複数回の逆抽出操作を含む逆抽出ステップとを行うことにより、回収目標である希土類元素以外の元素を希土類元素とは異なる相へ移動させつつ、希土類元素をより効率よく回収することができ、より不純物が少ない状態で希土類元素を回収することができる。
【００４９】
さらに、本実施形態のように第１の抽出工程において向流型多段抽出塔を用いる場合、他の溶媒抽出法と比較して省スペースで抽出工程を実施すると共に高い分離効果を得ることができる。特に、多段抽出装置であるミキサーセトラーと本実施形態に係る向流型多段抽出塔とを比較すると、向流型多段抽出塔は、高さ方向に延びる抽出塔からなる装置であるため、ミキサーセトラーと比較して非常に狭い面積において抽出工程を行うことができる。また、向流型多段抽出塔を用いた場合には、非希土類元素と希土類元素との分離をより高い精度で行うことができる。また、向流型多段抽出塔では、プレートの振動により、分散相である原料溶液の液滴をより小さくすることができるため、抽出塔内での滞留時間が長くなると共に抽出溶媒との接触面積が大きくなり、抽出をより効果的に行うことができている。
【００５０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず種々の変更を行うことができる。上記実施形態では、抽出溶媒が連続相であり、原料溶液が分散相である場合について説明したが、これらを逆にしてもよく、抽出溶媒が分散相とし、原料溶液が連続相としてもよい。また、逆抽出操作の回数及び水相のｐＨは、上記実施形態の３回に限定されず、適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１…向流型多段抽出塔、１０…胴部、２０…第１の集液部、３０…第２の集液部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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