(57)【要約】  複数種の希土類元素が混在している組成物から高い分離率でかつ簡便に希土類元素の分離が可能な方法および該方法を実行するための分離装置を提供する。本発明に係る希土類元素の分離方法は、複数種の希土類元素を分離する方法であって、複数種の希土類酸化物と塩化アンモニウムとを含む出発混合物から第１群の希土類元素の希土類塩化物と第２群の希土類元素の希土類酸塩化物とを含む塩化物／酸塩化物混合物を生成させる工程であり、非酸化性雰囲気中で所定の温度の熱処理を施す選択的塩化／酸塩化熱処理工程と、前記塩化物／酸塩化物混合物を溶媒に投入して前記希土類塩化物を選択的に前記溶媒に溶解させて液相中に抽出する選択的抽出工程と、前記抽出した液相と残存した前記希土類酸塩化物の固相とを固液分離して前記第１群の希土類元素と前記第２群の希土類元素とを分離する分離工程とを有する。
2014057541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種の希土類元素を分離する方法であって、
複数種の希土類酸化物と塩化剤とを含む出発混合物から、第１群の希土類元素の希土類塩化物と第２群の希土類元素の希土類酸塩化物とを含む塩化物／酸塩化物混合物を生成させる工程であり、非酸化性雰囲気中で所定の温度の熱処理を施す選択的塩化／酸塩化熱処理工程と、
前記塩化物／酸塩化物混合物を溶媒に投入することにより、前記希土類塩化物を選択的に前記溶媒に溶解させて液相中に抽出しかつ前記希土類酸塩化物を固相として残存させる選択的抽出工程と、
前記希土類塩化物が抽出された液相と残存した前記希土類酸塩化物の固相とを固液分離することにより、前記第１群の希土類元素と前記第２群の希土類元素とを分離する分離工程とを有することを特徴とする希土類元素の分離方法。
【請求項２】
請求項１に記載の希土類元素の分離方法において、
前記塩化剤は塩化アンモニウムであり、
前記選択的塩化／酸塩化熱処理工程での前記所定の温度は、前記第１群の希土類元素の酸化物が塩化物となる温度領域内の温度であり、かつ前記第２群の希土類元素の酸化物が酸塩化物となる温度領域内の温度であることを特徴とする希土類元素の分離方法。
【請求項３】
請求項２に記載の希土類元素の分離方法において、
前記出発混合物は、1 molの前記希土類酸化物に対して、6 mol超15 mol未満の前記塩化アンモニウムが混合されていることを特徴とする希土類元素の分離方法。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の希土類元素の分離方法において、
前記選択的塩化／酸塩化熱処理工程は、常圧下の熱処理により前記複数種の希土類酸化物と前記塩化アンモニウムとから前記第１群の希土類元素の希土類塩化アンモニウム塩を生成させる素工程と、
それに引き続いて、減圧下の熱処理により前記希土類塩化アンモニウム塩から前記第１群の希土類元素の希土類塩化物を生成させる素工程を含むことを特徴とする希土類元素の分離方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の希土類元素の分離方法において、
前記第１群の希土類元素が軽希土類元素であり、前記第２群の希土類元素が重希土類元素であることを特徴とする希土類元素の分離方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の希土類元素の分離方法において、
前記第１群の希土類元素がネオジムまたはユーロピウムであり、
前記第２群の希土類元素がイットリウム、テルビウムおよびジスプロシウムから選択される少なくとも１種であることを特徴とする希土類元素の分離方法。
【請求項７】
複数種の希土類元素を分離する分離装置であって、
前記分離装置は、被分離組成物供給部と熱処理部と雰囲気制御部とガス処理部と分離部とを具備し、
前記被分離組成物供給部は、前記熱処理部と接続されており、被分離組成物と塩化剤とを混合して出発混合物を用意し、当該出発混合物を前記熱処理部に供給する部分であり、
前記熱処理部は、前記被分離組成物供給部の他に前記雰囲気制御部と前記ガス処理部と前記分離部とにそれぞれ接続されており、前記出発混合物から第１群の希土類元素の希土類塩化物と第２群の希土類元素の希土類酸塩化物とを含む塩化物／酸塩化物混合物を生成させる選択的塩化／酸塩化熱処理を行う部分であり、
前記選択的塩化／酸塩化熱処理は、前記雰囲気制御部によって制御された非酸化性雰囲気中で所定の温度で行われる熱処理であり、当該熱処理により発生するアンモニアガスは、前記ガス処理部において処理され、
前記ガス処理部は、前記選択的塩化／酸塩化熱処理による化学反応をモニタするための化学反応モニタ機構を具備し、
前記分離部は、前記塩化物／酸塩化物混合物を溶媒に投入して前記希土類塩化物を選択的に溶解させて液相中に抽出し、前記希土類塩化物が抽出された液相と残存した前記希土類酸塩化物の固相とを固液分離することにより、前記第１群の希土類元素と前記第２群の希土類元素とを分離する部分であることを特徴とする希土類元素の分離装置。
【請求項８】
請求項７に記載の希土類元素の分離装置において、
前記化学反応モニタ機構は、アンモニアガスセンサを含むことを特徴とする希土類元素の分離装置。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の希土類元素の分離装置において、
前記塩化剤粉末は塩化アンモニウム粉末であり、
前記選択的塩化／酸塩化熱処理での前記所定の温度は、前記第１群の希土類元素の酸化物が塩化物となる温度領域内の温度であり、かつ前記第２群の希土類元素の酸化物が酸塩化物となる温度領域内の温度であることを特徴とする希土類元素の分離装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の希土類元素の分離装置において、
前記出発混合物は、1 molの前記希土類酸化物に対して、6 mol超15 mol未満の前記塩化アンモニウムが混合されていることを特徴とする希土類元素の分離装置。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載の希土類元素の分離装置において、
前記選択的塩化／酸塩化熱処理は、常圧下の熱処理により前記複数種の希土類酸化物と前記塩化アンモニウムとから前記第１群の希土類元素の希土類塩化アンモニウム塩を生成させる素反応と、
それに引き続いて、減圧下の熱処理により前記希土類塩化アンモニウム塩から前記第１群の希土類元素の希土類塩化物を生成させる素反応を含み、
当該熱処理中の圧力制御が前記雰囲気制御装置によって行われることを特徴とする希土類元素の分離装置。
【請求項１２】
請求項７乃至請求項１１のいずれかに記載の希土類元素の分離装置において、
前記第１群の希土類元素が軽希土類元素であり、前記第２群の希土類元素が重希土類元素であることを特徴とする希土類元素の分離装置。
【請求項１３】
請求項７乃至請求項１１のいずれかに記載の希土類元素の分離装置において、
前記第１群の希土類元素がネオジムまたはユーロピウムであり、
前記第２群の希土類元素がイットリウム、テルビウムおよびジスプロシウムから選択される少なくとも１種であることを特徴とする希土類元素の分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希土類元素を分離する技術に関し、特に、複数種の希土類元素を含む組成物から希土類元素を分離する方法および該方法を実行するための分離装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
希土類元素は、その特徴的な電子配置により特異な物理的性質を示し、機能向上の重要な元素として様々な材料や製品（例えば、水素吸蔵合金、二次電池、光学ガラス、磁石、蛍光体、研磨材など）で利用されている。材料・製品への高性能化の要求は止まることを知らず、希土類元素の需要は、今後ますます拡大するものと予想される。【０００３】
希土類元素は、埋蔵量自体は豊富とされているが、化学的性質が互いによく似ているため単体として分離・精製することが難しく、それ故、希な元素と言われている。また、産出地の地理的な偏在に伴って、供給量や価格の変動が大きいという問題（資源リスク）がある。【０００４】
資源リスクヘッジとして、材料・製品の性能を維持しつつ、希土類元素の使用量を削減する技術や代替材料の開発が鋭意検討されている。しかしながら、それら技術の実用化にはまだまだ時間が掛かる様子である。そのため、廃材（使用済材料、使用済製品、不良品など）から希土類元素を分離・回収してリサイクルすることは重要な技術である。【０００５】
例えば、特許文献１には、複数の希土類元素又はその化合物を含む混合物中の希土類元素をハロゲン化することにより、２種以上の希土類イオンの平均価数が２以上３以下の２価３価混合希土類ハロゲン化物であって、水溶液又は有機溶媒に溶解した状態でないものを含む混合物を製造し、その後、２価希土類ハロゲン化物と３価希土類ハロゲン化物の性質の違いを利用して、前記複数の希土類元素を、少なくとも２つの群に分離することを特徴とする希土類元素の分離方法が提案されている。特許文献１によると、希土類元素間の分離係数を飛躍的に増大でき、従来の方法と比較して相互分離を効率よく行うことができるとされている。さらに、リン酸塩などの希土類精鉱から分離する場合、従来の湿式法では必要不可欠である精鉱の酸溶解、ろ過、不純物の沈殿除去、濃縮、中和、乾燥といった工程を省略でき、分離コストを大幅に低減できるとされている。【０００６】
また、特許文献２には、希土類元素と鉄族元素を含んだ物質から希土類元素を回収する方法であって、気体もしくは溶融状態の鉄塩化物に、希土類磁石のスクラップもしくはスラッジ等、希土類元素と鉄族元素を含んだ物質を接触させ、前記物質中の鉄族元素の金属状態を保ったまま前記物質中の希土類元素の塩化反応を進行させて、前記物質中から希土類元素を塩化物として選択的に回収する工程を有することを特徴とする希土類元素の回収方法が提案されている。特許文献２によると、希土類磁石のスクラップもしくはスラッジ等、希土類元素と鉄族元素を含む物質、特に廃棄物から、高純度の希土類成分のみを抽出・分離することが可能となり、より低コストの希土類磁石リサイクル法を確立できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１‐３０３１４９号公報
【特許文献２】特開２００３‐７３７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述したように、希土類元素は今後も需要の拡大が予想されている。一方で、近年、地球環境保護や持続可能資源利用の意識の高まりにより、希土類元素を分離・回収・リサイクルする技術が以前にも増して重要になってきている。また、希土類元素は化学的性質が類似しているため、複数種の希土類元素が混在している中から、特定の希土類元素を分離する技術が特に重要である。【０００９】
従来の分離回収技術では、複数種の希土類元素が混在している組成物から特定の希土類元素を分離する比率（分離率）が必ずしも大きくなかったことから、精製度合を高めるために分離プロセスを多数回繰り返す必要があり、コストが増大するという問題があった。そのため、より高い分離率が得られかつ簡便に（すなわち低コストで）希土類元素の分離が可能な方法が、強く求められていた。【００１０】
したがって、本発明の目的は、複数種の希土類元素が混在している組成物から高い分離率でかつ簡便に希土類元素の分離が可能な方法および該方法を実行するための分離装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（I）本発明の一態様は、複数種の希土類元素を分離する方法であって、
複数種の希土類酸化物と塩化剤とを含む出発混合物から、第１群の希土類元素の希土類塩化物と第２群の希土類元素の希土類酸塩化物とを含む塩化物／酸塩化物混合物を生成させる熱処理工程であり、非酸化性雰囲気中で所定の温度の熱処理を施す選択的塩化／酸塩化熱処理工程と、
前記塩化物／酸塩化物混合物を溶媒に投入することにより、前記希土類塩化物を選択的に前記溶媒に溶解させて液相中に抽出しかつ前記希土類酸塩化物を固相として残存させる選択的抽出工程と、
前記希土類塩化物が抽出された液相と残存した前記希土類酸塩化物の固相とを固液分離することにより、前記第１群の希土類元素と前記第２群の希土類元素とを分離する分離工程とを有することを特徴とする希土類元素の分離方法を提供する。【００１２】
本発明は、上記の希土類元素の分離方法（I）において、以下のような改良や変更を加えることができる。
（i）前記塩化剤は塩化アンモニウムであり、前記選択的塩化／酸塩化熱処理工程での前記所定の温度は、前記第１群の希土類元素の酸化物が塩化物となる温度領域内の温度であり、かつ前記第２群の希土類元素の酸化物が酸塩化物となる温度領域内の温度である。
（ii）前記出発混合物は、1 molの前記希土類酸化物に対して、6 mol超15 mol未満の前記塩化アンモニウムが混合されている。
（iii）前記選択的塩化／酸塩化熱処理工程は、常圧下の熱処理により前記複数種の希土類酸化物と前記塩化アンモニウムとから前記第１群の希土類元素の希土類塩化アンモニウム塩を生成させる素工程と、
それに引き続いて、減圧下の熱処理により前記希土類塩化アンモニウム塩から前記第１群の希土類元素の希土類塩化物を生成させる素工程を含む。
（iv）前記第１群の希土類元素が軽希土類元素であり、前記第２群の希土類元素が重希土類元素である。
（v）前記第１群の希土類元素がネオジムまたはユーロピウムであり、前記第２群の希土類元素がイットリウム、テルビウムおよびジスプロシウムから選択される少なくとも１種である。【００１３】
（II）本発明の他の一態様は、複数種の希土類元素を分離する分離装置であって、
前記分離装置は、被分離組成物供給部と熱処理部と雰囲気制御部とガス処理部と分離部とを具備し、
前記被分離組成物供給部は、前記熱処理部と接続されており、被分離組成物と塩化剤とを混合して出発混合物を用意し、当該出発混合物を前記熱処理部に供給する部分であり、
前記熱処理部は、前記被分離組成物供給部の他に前記雰囲気制御部と前記ガス処理部と前記分離部とにそれぞれ接続されており、前記出発混合物から第１群の希土類元素の希土類塩化物と第２群の希土類元素の希土類酸塩化物とを含む塩化物／酸塩化物混合物を生成させる選択的塩化／酸塩化熱処理を行う部分であり、
前記熱処理は、前記雰囲気制御部によって制御された非酸化性雰囲気中で所定の温度で行われる熱処理であり、当該熱処理により発生するアンモニアガスは、前記ガス処理部において処理され、
前記ガス処理部は、前記熱処理による化学反応をモニタするための化学反応モニタ機構を具備し、
前記分離部は、前記塩化物／酸塩化物混合物を溶媒に投入して前記希土類塩化物を選択的に溶解させて液相中に抽出し、前記希土類塩化物が抽出された液相と残存した前記希土類酸塩化物の固相とを固液分離することにより、前記第１群の希土類元素と前記第２群の希土類元素とを分離する部分であることを特徴とする希土類元素の分離装置を提供する。【００１４】
本発明は、上記の希土類元素の分離装置（II）において、以下のような改良や変更を加えることができる。
（vi）前記化学反応モニタ機構は、アンモニアガスセンサを含む。
（vii）前記塩化剤粉末は塩化アンモニウム粉末であり、前記選択的塩化／酸塩化熱処理での前記所定の温度は、前記第１群の希土類元素の酸化物が塩化物となる温度領域内の温度であり、かつ前記第２群の希土類元素の酸化物が酸塩化物となる温度領域内の温度である。
（viii）前記出発混合物は、1 molの前記希土類酸化物に対して、6 mol超15 mol未満の前記塩化アンモニウムが混合されている。
（ix）前記選択的塩化／酸塩化熱処理は、常圧下の熱処理により前記複数種の希土類酸化物と前記塩化アンモニウムとから前記第１群の希土類元素の希土類塩化アンモニウム塩を生成させる素反応と、
それに引き続いて、減圧下の熱処理により前記希土類塩化アンモニウム塩から前記第１群の希土類元素の希土類塩化物を生成させる素反応を含み、
当該熱処理中の圧力制御が前記雰囲気制御装置によって行われる。
（x）前記第１群の希土類元素が軽希土類元素であり、前記第２群の希土類元素が重希土類元素である。
（xi）前記第１群の希土類元素がネオジムまたはユーロピウムであり、前記第２群の希土類元素がイットリウム、テルビウムおよびジスプロシウムから選択される少なくとも１種である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数種の希土類元素が混在している組成物から高い分離率でかつ簡便に（すなわち低コストで）希土類元素の分離が可能な方法および該方法を実行するための分離装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る希土類元素の分離方法の工程例を示すフロー図である。
【図２】希土類元素がネオジムまたはジスプロシウムの場合において、希土類酸化物の塩化反応（化学反応式（１））と、希土類酸化物の酸塩化反応（化学反応式（２））と、希土類酸塩化物の塩化反応（化学反応式（３））とにおける標準ギブスエネルギー変化と温度との関係を示すグラフである。
【図３】希土類元素がイットリウム、ユーロピウムまたはテルビウムの場合において、希土類酸化物の塩化反応（化学反応式（１））と、希土類酸化物の酸塩化反応（化学反応式（２））と、希土類酸塩化物の塩化反応（化学反応式（３））とにおける標準ギブスエネルギー変化と温度との関係を示すグラフである。
【図４】本発明に係る希土類元素の分離装置の構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明者等は、複数種の希土類元素が混在している組成物から、特定の希土類元素を高い分離率でかつ簡便に分離することを目指して、希土類元素の化学反応（特に、塩化反応、酸塩化反応）を詳細に調査した。その結果、本発明者等は、希土類元素の種類によってそれらの化学反応の挙動が異なることを見出した。そして、その化学反応の挙動の差異によって、特定の希土類元素を高い分離率で分離できることを見出した。本発明は、これらの知見に基づいて完成されたものである。
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明はここで取り上げた実施形態に限定されることはなく、発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜組み合わせや改良が可能である。
【００１９】
［希土類元素の分離回収方法］
図１は、本発明に係る希土類元素の分離方法の工程例を示すフロー図である。図１を参照しながら分離方法の概略を説明する。まず、複数種の希土類酸化物と塩化剤とを混合して出発混合物を用意する。次に、用意した出発混合物から、第１群の希土類元素の塩化物と第２群の希土類元素の酸塩化物とを含む塩化物／酸塩化物混合物を生成させる選択的塩化／酸塩化熱処理を行う。本発明は、この選択的塩化／酸塩化熱処理工程に最大の特徴がある。次に、得られた塩化物／酸塩化物混合物を溶媒に投入して希土類塩化物を選択的に溶解させて液相中に抽出する。最後に、希土類塩化物が抽出された液相と残存した希土類酸塩化物の固相とを固液分離し、第１群の希土類元素と第２群の希土類元素とをそれぞれ回収する。
【００２０】
以下、各工程を詳細に説明する。
【００２１】
（混合工程）
本工程は、複数種の希土類酸化物が混在した粉末と塩化剤の粉末とを混合して出発混合物を用意する工程である。用いる塩化剤としては、次工程の選択的塩化／酸塩化熱処理工程において生成する希土類化合物中に余分な元素（カチオン）を残存させないことが好ましく、例えば、塩化アンモニウム（NH4Cl）が好ましい。また、希土類酸化物と塩化剤とが均等に混合されるならば、混合方法に特段の限定はない。
【００２２】
なお、次工程の選択的塩化／酸塩化熱処理工程において、希土類酸化物の塩化反応／酸塩化反応を促進させかつ確実に完了させるため、1 molの希土類酸化物に対して、6 mol超15 mol未満の塩化アンモニウムを混合させることが好ましい。1 molの希土類酸化物に対して、9 mol以上13.5 mol以下の塩化アンモニウムを混合させることが、より好ましい。
【００２３】
（選択的塩化／酸塩化熱処理工程）
本工程は、用意した出発混合物から、第１群の希土類元素の塩化物と第２群の希土類元素の酸塩化物とを含む塩化物／酸塩化物混合物を生成させる熱処理を行う工程である。熱処理雰囲気としては、非酸化性雰囲気（酸素成分が実質的に混在しない雰囲気、例えば、不活性ガス（アルゴン、窒素など）気流中や真空中）が好ましい。熱処理温度としては、第１群の希土類元素の酸化物が塩化物となる温度領域内の温度であり、かつ、前記第２群の希土類元素の酸化物が酸塩化物となる温度領域内の温度が好ましい。
【００２４】
ここで、選択的塩化／酸塩化熱処理工程の熱処理温度について考察する。希土類酸化物（RE2O3）から希土類塩化物（RECl3）を生成する塩化反応は、下記の化学反応式（１）のような化学反応になると考えられる（REは希土類元素を表す。以下、同様）。
RE2O3 ＋ 6NH4Cl → 2RECl3 ＋ 6NH3 ＋ 3H2O  …化学反応式（１）。
【００２５】
希土類酸化物（RE2O3）から希土類酸塩化物（REOCl）を生成する酸塩化反応は、下記の化学反応式（２）のような化学反応になると考えられる。
RE2O3 ＋ 2NH4Cl → 2REOCl ＋ 2NH3 ＋ H2O  …化学反応式（２）。
【００２６】
また、希土類酸塩化物（REOCl）から希土類塩化物（RECl3）を生成する塩化反応は、下記の化学反応式（３）のような化学反応になると考えられる。
REOCl ＋ 2NH4Cl → RECl3 ＋ 2NH3 ＋ H2O  …化学反応式（３）。
【００２７】
希土類化合物を生成する熱処理温度に関しては、化学反応における標準ギブスエネルギー変化と温度との関係が参考になる。図２は、希土類元素がネオジムまたはジスプロシウムの場合において、希土類酸化物の塩化反応（化学反応式（１））と、希土類酸化物の酸塩化反応（化学反応式（２））と、希土類酸塩化物の塩化反応（化学反応式（３））とにおける標準ギブスエネルギー変化と温度との関係を示すグラフである。図２に示したように、温度の上昇と共に標準ギブスエネルギー変化が減少するが、標準ギブスエネルギー変化が負の値を示す温度になると当該化学反応が継続的に進行可能になる。なお、標準ギブスエネルギー変化は、負／正によって熱力学的な安定／不安定を議論することができるが、化学反応が開始するための活性化エネルギーを議論したり、化学反応速度を議論したりするものではない。
【００２８】
また、各化学反応において、反応生成物として希土類化合物の他にアンモニアガス（NH3）と水蒸気（H2O）とが生成するが、アルゴンや窒素の気流中または真空中（減圧雰囲気中）で熱処理を行うことにより、生成ガス成分を速やかに系外に排出することができる。その結果、反応生成ガスによって塩化／酸塩化反応が阻害されることなく、該反応を進行させることができる。
【００２９】
図２をより具体的に見ると、希土類酸化物の塩化反応（化学反応式（１））において、酸化ネオジム（Nd2O3）は約200℃以上で標準ギブスエネルギー変化が負の値を示し、酸化ジスプロシウム（Dy2O3）は約350℃以上で標準ギブスエネルギー変化が負の値を示す。言い換えると、化学反応が開始するための活性化エネルギーを超えられれば、酸化ネオジム（Nd2O3）は約200℃以上で、酸化ジスプロシウム（Dy2O3）は約350℃以上で、化学反応式（１）の塩化反応が進行可能になる。
【００３０】
希土類酸化物の酸塩化反応（化学反応式（２））においては、酸化ネオジム（Nd2O3）は計算した全温度領域（0〜600℃）で標準ギブスエネルギー変化が負の値を示し、酸化ジスプロシウム（Dy2O3）は約180℃以上で標準ギブスエネルギー変化が負の値を示す。言い換えると、化学反応の活性化エネルギーを超えられれば、酸化ネオジム（Nd2O3）は0℃以上で、酸化ジスプロシウム（Dy2O3）は約180℃以上で、化学反応式（２）の酸塩化反応が進行可能になる。
【００３１】
希土類酸塩化物の塩化反応（化学反応式（３））においては、酸塩化ネオジム（NdOCl）は約330℃で標準ギブスエネルギー変化が負の値を示し、酸塩化ジスプロシウム（DyOCl）は約420℃以上で標準ギブスエネルギー変化が負の値を示す。言い換えると、化学反応の活性化エネルギーを超えられれば、酸塩化ネオジム（NdOCl）は約330℃で、酸塩化ジスプロシウム（DyOCl）は約420℃以上で、化学反応式（３）の塩化反応が進行可能になる。
【００３２】
図２の結果から、希土類元素の種類や化学反応の種類によって、熱力学的に安定となる温度が大きく異なっていることが解る。このことから、熱力学的に安定となる温度の差異を利用することによって、塩化反応と酸塩化反応とを共存させることが可能となる。
【００３３】
例えば、酸化ネオジム（Nd2O3）と酸化ジスプロシウム（Dy2O3）との混合物から塩化物／酸塩化物混合物を生成させようとした場合、塩化ネオジム（NdCl3）を生成させるためには、少なくとも200℃以上の熱処理温度が必要と考えられる。一方、塩化ジスプロシウム（DyCl3）の生成を抑制し酸塩化ジスプロシウム（DyOCl）を安定に保つためには、420℃未満の熱処理温度が好ましいと考えられる。
【００３４】
次に、他の希土類元素について説明する。
【００３５】
図３は、希土類元素がイットリウム、ユーロピウムまたはテルビウムの場合において、希土類酸化物の塩化反応（化学反応式（１））と、希土類酸化物の酸塩化反応（化学反応式（２））と、希土類酸塩化物の塩化反応（化学反応式（３））とにおける標準ギブスエネルギー変化と温度との関係を示すグラフである。図３に示したように、図２と同様に、温度の上昇と共に標準ギブスエネルギー変化が減少しており、標準ギブスエネルギー変化が負の値を示す温度になると当該化学反応が継続的に進行可能になる。
【００３６】
図３をより具体的に見ると、希土類酸化物の塩化反応（化学反応式（１））において、酸化イットリウム（Y2O3）は約350℃以上で、酸化ユーロピウム（Eu2O3）は約250℃以上で、酸化テルビウム（Tb2O3）は約330℃以上で標準ギブスエネルギー変化が負の値を示す。言い換えると、化学反応の活性化エネルギーを超えられれば、それらの温度以上で化学反応式（１）の塩化反応が進行可能になる。
【００３７】
希土類酸化物の酸塩化反応（化学反応式（２））においては、酸化イットリウム（Y2O3）は約220℃以上で、酸化ユーロピウム（Eu2O3）は約70℃以上で、酸化テルビウム（Tb2O3）は約200℃以上で標準ギブスエネルギー変化が負の値を示す。言い換えると、化学反応の活性化エネルギーを超えられれば、それらの温度以上で化学反応式（２）の酸塩化反応が進行可能になる。
【００３８】
希土類酸塩化物の塩化反応（化学反応式（３））においては、酸塩化イットリウム（YOCl）は約380℃以上で、酸塩化ユーロピウム（EuOCl）は約350℃以上で、酸塩化テルビウム（TbOCl）は約370℃以上で標準ギブスエネルギー変化が負の値を示す。言い換えると、化学反応の活性化エネルギーを超えられれば、それらの温度以上で化学反応式（３）の塩化反応が進行可能になる。
【００３９】
例えば、酸化イットリウム（Y2O3）と酸化ユーロピウム（Eu2O3）との混合物から塩化物／酸塩化物混合物を生成させようとした場合、塩化ユーロピウム（EuCl3）を生成させるためには、少なくとも250℃以上の熱処理温度が必要と考えられ、る。一方、塩化イットリウム（YCl3）の生成を抑制し酸塩化イットリウム（YOCl）を安定に保つためには、350℃未満の熱処理温度が好ましいと考えられる。
【００４０】
また、酸化ユーロピウム（Eu2O3）と酸化テルビウム（Tb2O3）との混合物から塩化物／酸塩化物混合物を生成させようとした場合、塩化ユーロピウム（EuCl3）を生成させるために250℃以上の熱処理温度が必要となり、塩化テルビウム（TbCl3）の生成を抑制し酸塩化テルビウム（TbOCl）を安定に保つためには、330℃未満の熱処理温度が好ましいと考えられる。
【００４１】
図２〜３の結果を整理すると、ネオジムやユーロピウムのような軽希土類元素（ランタノイドの中で原子番号がガドリニウム（Gd）よりも小さい元素）における化学反応式（１）の塩化反応が起こる温度は、ジスプロシウムやテルビウムのような重希土類元素（ランタノイドの中で原子番号がガドリニウム（Gd）以上の元素）およびイットリウムにおける化学反応式（１）の塩化反応が起こる温度よりも100℃程度低いことが判る。また、軽希土類元素の酸化物が塩化物を生成する温度から、重希土類元素およびイットリウムの酸化物が塩化物を生成するまでの温度範囲では、重希土類元素およびイットリウムの酸塩化物が安定であることが判る。すなわち、軽希土類元素（第１群の希土類元素と定義する）の酸化物の塩化反応の標準ギブスエネルギー変化が負を示す温度領域内の温度であり、かつ、重希土類元素およびイットリウム（第２群の希土類元素と定義する）の酸化物の塩化反応の標準ギブスエネルギー変化が正を示す温度領域内の温度で熱処理することにより、希土類酸化物の塩化反応と酸塩化反応とを共存させることができる。
【００４２】
第１群の希土類元素の酸化物の塩化反応について、より詳細に説明する。
【００４３】
化学反応式（１）の塩化反応は、次の２つの素反応に分けて考えることができる。１段目の素反応では、常圧の不活性ガス気流中での熱処理により、希土類塩化アンモニウム塩が生成する。この反応の一例として化学反応式（４）がある（例えば、Meyer, et. al., Mat. Res. Bull. 17 (1982) 1447-1455参照）。
RE2O3 ＋ 12NH4Cl → 2(NH4)2RECl5 ＋ 6NH3 ＋ 3H2O  …化学反応式（４）。
【００４４】
２段目の素反応では、上記の希土類塩化アンモニウム塩中に存在する塩化アンモニウムおよび出発混合物中の未反応の塩化アンモニウムが除去されて希土類塩化物（RECl3）が生成すると考えられる。この反応の一例として化学反応式（５）がある（例えば、Meyer, et. al., Mat. Res. Bull. 17 (1982) 1447-1455参照）。２段目の素反応は、減圧雰囲気中（例えば、ロータリーポンプ等による減圧雰囲気）で行われることが好ましい。これは、減圧雰囲気中の方が塩化アンモニウムの気化・分解が進行しやすいためである。また、350℃以上に加熱することにより、塩化アンモニウムの気化・分解を促進することができる。
(NH4)2RECl5 → RECl3 ＋ 2NH3 ＋ 2HCl  …化学反応式（５）。
【００４５】
（選択的抽出工程）
本工程は、得られた塩化物／酸塩化物混合物を溶媒に投入して、希土類塩化物を選択的に液相中に抽出し、かつ希土類酸塩化物を固相として残存させる工程である。この工程は、希土類塩化物の高い溶解性と希土類酸塩化物の低い溶解性（難溶性）との差異を利用したものである。
【００４６】
溶媒としては、例えば、純水、低級アルコール、またはそれらの混合液を好ましく用いることができる。低級アルコールとしては、特にメタノールやエタノールを用いることが好ましい。これらの溶媒は、環境および人体に与える悪影響が小さいことから、作業性の向上および作業設備の簡素化（すなわち、低コスト化）に貢献する。
【００４７】
塩化物／酸塩化物混合物の投入量や溶媒量に応じて、撹拌子や撹拌羽根、超音波振動などを用いて撹拌することは好ましい。また、撹拌に際して、加熱することで溶媒への抽出を促進することができる。ただし、加熱温度が溶媒の沸点より高くなると溶媒量が減少するため、加熱温度は溶媒の沸点以下であることが好ましい。なお、溶媒を加熱する場合は、溶媒の揮発を抑制するため、溶解槽を密閉することが好ましい。
【００４８】
（分離工程）
本工程は、上記で得られた溶液に対して固液分離処理を行うことで、第１群の希土類元素と第２群の希土類元素とを分離する工程である。固液分離処理の方法に特段の限定はないが、例えば、濾過を利用することができる。
【００４９】
（回収工程）
本工程は、固液分離した液相と固相とから、第１群の希土類元素と第２群の希土類元素とを回収する工程である。希土類塩化物を含む液相に対しては、例えば、スプレードライヤを用いて加熱雰囲気中に噴霧することで、希土類塩化物粉末として回収することができる。また、希土類塩化物溶液に対してpH調整を行った後、沈殿剤（例えば、炭酸アンモニウム（(NH4)2CO3）、炭酸水素アンモニウム（NH4HCO3）、炭酸ナトリウム（Na2CO3）、炭酸水素ナトリウム（NaHCO3）、シュウ酸（(COOH)2）、シュウ酸ナトリウム（(COONa)2）、水酸化ナトリウム（NaOH）等）を添加することにより、難溶性の希土類沈殿物を生成させることができる。該沈殿物を濾過、乾燥した後、大気中900℃程度で焙焼することにより、第１群の希土類元素を酸化物として回収することができる。
【００５０】
希土類酸塩化物からなる固相に対しては、これを乾燥することで、希土類酸塩化物粉末として回収することができる。また、酸（希塩酸、希硝酸等）で溶解して水和物を生成させ、該水和物に対してpH調整を行った後、沈殿剤（例えば、(NH4)2CO3、NH4HCO3、Na2CO3、NaHCO3、(COOH)2、(COONa)2、NaOH等）を添加することにより、難溶性の希土類沈殿物を生成させることができる。該沈殿物を濾過、乾燥した後、大気中900℃程度で焙焼することにより、第２群の希土類元素を酸化物として回収することができる。
【００５１】
本発明に係る分離回収方法を繰り返し実施することで、第１群の希土類元素と第２群の希土類元素との分離率を更に向上させることができる。また、上述の選択的抽出工程で生成した液相に対して、その他の既知の湿式分離法を適用してもよい。
【００５２】
以上説明したように、複数種の希土類元素を含む材料や製品の廃材に対して、本発明に係る分離回収方法を適用することにより、高い分離率でかつ簡便に第１群の希土類元素と第２群の希土類元素とを分離回収することができる。
【００５３】
［希土類元素の分離回収装置］
図４は、本発明に係る希土類元素の分離装置の構成例を示す模式図である。図４に示したように、本発明に係る希土類元素の分離装置100は、被分離組成物供給部10、熱処理部20、雰囲気制御部30、ガス処理部40および分離部50を具備している。
【００５４】
被分離組成物供給部10は、熱処理部20と接続されており、前述した混合工程を行い得られた出発混合物を熱処理部20に供給する部分である。具体的には、複数種の希土類酸化物が混在した粉末を収容する被分離組成物容器11と、塩化アンモニウム粉末を収容する塩化アンモニウム容器12と、原料粉末混合装置13と、出発混合物供給装置14とを有する。
【００５５】
熱処理部20は、被分離組成物供給部10の他に、雰囲気制御部30とガス処理部40と分離部50とにそれぞれ接続されており、前述した選択的塩化／酸塩化熱処理工程を行う部分である。具体的には、ヒータ21と炉心管22とを有する。さらに、選択的塩化／酸塩化熱処理工程における化学反応がスムーズに進行するように、被熱処理物を攪拌するための機構（例えば、炉心管回転機構（図示せず））を具備していることが好ましい。
【００５６】
雰囲気制御部30は、選択的塩化／酸塩化熱処理工程における熱処理中の雰囲気制御を行う部分である。具体的には、真空排気装置31とガス供給装置32とを有し、選択的塩化／酸塩化熱処理工程における常圧下の非酸化性雰囲気や減圧下の非酸化性雰囲気を制御する。真空排気装置31に特段の限定はなく、例えば、ロータリーポンプを好適に用いることができる。
【００５７】
ガス処理部40は、選択的塩化／酸塩化熱処理により発生するアンモニアガスと塩化水素ガスを無害化処理する部分である。無害化処理の方法に特段の限定はなく、従前の方法を利用できる。
【００５８】
ガス処理部40は、アンモニア処理装置42と塩化水素処理装置43とに加えて、化学反応モニタ機構（例えば、アンモニアガスセンサ41）を有する。アンモニアガスセンサ41により化学反応で発生するガスの濃度を検知し、単位時間当たりの平均ガス濃度（ガス濃度の変化率）をモニタすることによって、熱処理における化学反応の進行度合を観察することができる。例えば、対象とする化学反応がほぼ完了すると、発生するガスの濃度が急激に低下することから検知できる。これにより、運転バッチ毎の化学反応の進行度合を安定化させられると共に、熱処理時間の最適化が可能となり、効率的な分離・回収が可能となる。なお、化学反応モニタ機構は、ガスセンサに限定されるものではなく、例えば、被熱処理物の重量変化を検知する機構でもよい。
【００５９】
分離部50は、前述した選択的抽出工程および分離工程を行う部分である。具体的には、選択的抽出工程で用いる溶媒を収容する溶媒容器51と、選択的抽出・固液分離処理を行う溶解槽52と、抽出した液相成分を収容する抽出液容器53とを有する。抽出液容器53に収容された抽出液および溶解槽52に残存した固相成分は、それぞれ前述した回収工程に進む。
【実施例】
【００６０】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。【００６１】
複数種の希土類酸化物の混合物から希土類元素を分離する実験を行った。希土類酸化物の出発原料としては、ネオジム酸化物粉末（Nd2O3、株式会社高純度化学研究所製、品番：NDO01PB）とジスプロシウム酸化物粉末（Dy2O3、株式会社高純度化学研究所製、品番：DYO01PB）とを用いた。塩化剤としては、塩化アンモニウム粉末（NH4Cl、和光純薬工業株式会社製、品番：017-02995）を用いた。【００６２】
実験１：選択的塩化／酸塩化熱処理工程における熱処理温度の検討
まず、Nd2O3粉末とDy2O3粉末とが質量比で「7 / 1」になるように混合した混合粉末を用意した。次に、混合粉末に対して、前記化学反応式（１）に示される化学当量の２倍量のNH4Cl（希土類酸化物1 molに対して塩化アンモニウム12 mol）を混合して出発混合物を用意した（混合工程）。【００６３】
これらの出発混合物に対して、アルゴンガス気流中、種々の温度（200℃、250℃、300℃、350℃、400℃、500℃）で4時間保持の加熱を行った後、引き続いて、系内をロータリーポンプで真空排気しながら400℃で2時間保持の加熱を行う二段熱処理を施した（選択的塩化／酸塩化熱処理工程）。これにより、６種類の試料（試料No. 1〜6）を得た。【００６４】
選択的塩化／酸塩化熱処理工程後の粉末を一部採取し、粉末Ｘ線回折（XRD）測定による結晶相の同定を行った。アルゴン雰囲気のグローボックス内にて試料粉末を気密試料ホルダーに詰め込み、この気密試料ホルダーに対して測定を行った。測定装置には、広角Ｘ線回折装置（株式会社リガク製、型式：RU200B）を用いた。測定条件は、Ｘ線としてCu-Kα線を用い、Ｘ線出力を50 kV×150 mAとし、走査範囲を2θ＝5〜70 degとし、走査速度を1.0 deg/minとした。検出された回折ピークの同定には、Ｘ線回折標準データ集であるICDD（International Centre for Diffraction Data）を利用した。結果を表１、表２に示す。【００６５】
【表１】
2014057541.tif 000003
【００６６】
表１は、選択的塩化／酸塩化熱処理工程で得られた粉末の結晶相の同定結果を示す。表１に示したように、ネオジム化合物に関しては、一段目の熱処理温度が200℃の場合、ネオジム酸塩化物（NdOCl）が検出された。250℃の場合、ネオジム酸塩化物（NdOCl）とネオジム塩化物（NdCl3）とが検出された。300℃以上の場合、ネオジム塩化物（NdCl3）のみが検出された。すなわち、一段目の熱処理温度を300℃以上にすると、ネオジム酸化物（Nd2O3）が完全に塩化することを示している。【００６７】
一方、ジスプロシウム化合物に関しては、一段目の熱処理温度が200℃、250℃の場合、未反応のジスプロシウム酸化物（Dy2O3）とジスプロシウム塩化物（DyCl3）とが検出された。300〜500℃の場合、ジスプロシウム酸塩化物（DyOCl）とジスプロシウム塩化物（DyCl3）とが検出された。なお、塩化物としては、水和物も一部検出された。以上の結果から、一段目の熱処理温度を300〜500℃にすると、NdCl3とDyOClとが同時に生成することが確認された。【００６８】
表２は、検出された希土類酸塩化物（REOCl）と希土類塩化物（RECl3）とのXRDピーク強度の比（REOCl/RECl3）を示す。ここで、ピーク強度比は、DyOClの（102）面、DyCl3の（001）面、NdOClの（102）面、NdCl3の（201）面のピーク強度値を用いて算出した。【００６９】
【表２】
2014057541.tif 000004
【００７０】
表２に示したように、ネオジムに関しては、一段目の熱処理温度の上昇に伴って「NdOCl/NdCl3」の値が小さくなっており、300℃以上で、NdOCl相は検出されなかった。ジスプロシウムに関しては、一段目の熱処理温度350℃にて「DyOCl/DyCl3」の値が最も大きくなり、更に高温になると「DyOCl/DyCl3」の値は減少した。これは、化学反応式（３）による塩化反応が進行したものと考えられる。この結果から、ネオジム塩化物（NdCl3）とジスプロシウム酸塩化物（DyOCl）とが同時に安定である温度領域が存在することが確認された。【００７１】
実験２：出発混合物における塩化アンモニウムの混合比の検討
Nd2O3粉末またはDy2O3粉末に対して種々の比率でNH4Clを混合し（希土類酸化物1 molに対して塩化アンモニウム4.5 mol、6 mol、9 mol、13.5 mol、15 molを混合し）、選択的塩化／酸塩化熱処理を施した。これにより、６種類の試料（試料No. 7〜12）を得た。得られた粉末に対してXRD測定による結晶相の同定を行った。熱処理条件（一段目の熱処理温度）は、NdCl3とDyOClとが共存可能な300℃と350℃とを選定した。XRD測定条件は、実験１と同様である。結果を表３に示す。【００７２】
【表３】
2014057541.tif 000005
【００７３】
表３は、希土類酸化物に対するNH4Cl混合量、選択的塩化／酸塩化熱処理工程の熱処理温度、および得られた粉末の結晶相の同定結果を示す表である。表３に示したように、熱処理温度300℃において、1 molのNd2O3に対してNH4Cl混合量が6 mol以下の場合は、NdOClが検出されNdCl3単相が得られなかったが、NH4Cl混合量が9 molの場合は、NdCl3単相となった。また、1 molのDy2O3に対してNH4Cl混合量が15 molの場合は、DyOCl が検出されずDyCl3単相が検出された。【００７４】
熱処理温度350℃において、1 molのDy2O3に対してNH4Clの混合量が15 molの場合は、熱処理温度300℃と同様に、DyCl3単相が検出された。一方、NH4Clの混合量が13.5 molの場合は、DyOClが主相として検出された。これらの結果から、NdCl3とDyOClとを共生成させるためには、希土類酸化物1 molに対するNH4Clの混合量は、6 mol超15 mol未満が好ましく、9 mol以上13.5 mol以下がより好ましいことが確認された。【００７５】
実験３：ネオジムとジスプロシウムとの分離実験
まず、実験１と同様にして出発混合物を用意した。次に、選択的塩化／酸塩化熱処理工程を行った。熱処理条件は、Arガス流中300℃で4時間保持した後、ロータリポンプで真空排気しながら400℃で2時間保持する熱処理とした。得られた塩化物／酸塩化物混合粉末に選択的抽出工程を行い、分離工程として当該溶液を濾過して固液分離した。【００７６】
分離した固相分に対して蛍光X線分析法で組成分析を行った。成形用バインダー（ホウ酸粉末）を用いて測定用試料をプレス成形して測定に供した。測定装置には、蛍光Ｘ線分析装置（株式会社リガク製、型式：ZSX Primus II）を用いた。測定条件は、Ｘ線としてRh-Kα線を用い、X線出力を3 kWとし、分析径を20 mmとした。本分析で得られる定量値は、ファンダメンタルパラメータ法（FP法）により算出した。結果を表４に示す。【００７７】
また、蛍光X線分析で得られたDy質量濃度（[Dy]と表記する）、Nd質量濃度（[Nd]と表記する）を下記式（１）に代入してDyの分離割合（Dy分離率）を算出した。結果を表４に併記する。
Dy分離率（％）＝ 100×{ [Dy] / ( [Dy]＋[Nd] ) }      …式（１）【００７８】
【表４】
2014057541.tif 000006
【００７９】
表４に示したように、本発明に係る希土類元素の分離方法によりNd / Dyの分離実験を行ったところ、初期Dy混合率よりも３倍高いDy分離率が達成された。すなわち、本発明に係る希土類元素の分離方法は、１サイクルの工程で、高い分離率での分離が可能であることが実証された。さらに、本発明の分離方法は、付帯的な作業や設備が少なくて済み、非常に簡便な（すなわち低コストの）プロセスであると言える。【００８０】
以上説明したように、本発明により、希土類元素を使用した材料・製品の廃材から希土類元素（例えば、イットリウム、テルビウム、ネオジム、ユウロピウム、ジスプロシウム等）を高精度に分離することができ、分離した希土類元素を原料として再生することができる。その結果、資源の有効活用および希土類原料の安定的確保に貢献できる。【００８１】
なお、上述した実施形態および実施例は、本発明の理解を助けるために具体的に説明したものであり、本発明は、説明した全ての構成を備えることに限定されるものではない。例えば、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。さらに、各実施例の構成の一部について、削除・他の構成に置換・他の構成の追加をすることが可能である。
【符号の説明】
【００８２】
100…分離回収装置、10…被分離組成物供給部、11…被分離組成物容器、12…塩化アンモニウム容器、13…原料粉末混合装置、14…出発混合物供給装置、20…熱処理部、21…ヒータ、22…炉心管、30…雰囲気制御部、31…真空排気装置、32…ガス供給装置、40…ガス処理部、41…アンモニアガスセンサ、42…アンモニア処理装置、43…塩化水素処理装置、50…分離部、51…溶媒容器、52…溶解槽、53…抽出液容器。
【図１】
2014057541.tif 000007
【図２】
2014057541.tif 000008
【図３】
2014057541.tif 000009
【図４】
2014057541.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成28年1月28日(2016.1.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種の希土類元素を分離する方法であって、
複数種の希土類酸化物と塩化剤とを含む出発混合物から、第１群の希土類元素の希土類塩化物と第２群の希土類元素の希土類酸塩化物とを含む塩化物／酸塩化物混合物を生成させる工程であり、非酸化性雰囲気中で所定の温度の熱処理を施す選択的塩化／酸塩化熱処理工程と、
前記塩化物／酸塩化物混合物を溶媒に投入することにより、前記希土類塩化物を選択的に前記溶媒に溶解させて液相中に抽出しかつ前記希土類酸塩化物を固相として残存させる選択的抽出工程と、
前記希土類塩化物が抽出された液相と残存した前記希土類酸塩化物の固相とを固液分離することにより、前記第１群の希土類元素と前記第２群の希土類元素とを分離する分離工程とを有することを特徴とする希土類元素の分離方法。
【請求項２】
請求項１に記載の希土類元素の分離方法において、
前記塩化剤は塩化アンモニウムであり、
前記選択的塩化／酸塩化熱処理工程での前記所定の温度は、前記第１群の希土類元素の酸化物が塩化物となる温度領域内の温度であり、かつ前記第２群の希土類元素の酸化物が酸塩化物となる温度領域内の温度であることを特徴とする希土類元素の分離方法。
【請求項３】
請求項２に記載の希土類元素の分離方法において、
前記出発混合物は、1 molの前記希土類酸化物に対して、6 mol超15 mol未満の前記塩化アンモニウムが混合されていることを特徴とする希土類元素の分離方法。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の希土類元素の分離方法において、
前記選択的塩化／酸塩化熱処理工程は、常圧下の熱処理により前記複数種の希土類酸化物と前記塩化アンモニウムとから前記第１群の希土類元素の希土類塩化アンモニウム塩を生成させる素工程と、
それに引き続いて、減圧下の熱処理により前記希土類塩化アンモニウム塩から前記第１群の希土類元素の希土類塩化物を生成させる素工程を含むことを特徴とする希土類元素の分離方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の希土類元素の分離方法において、
前記第１群の希土類元素が軽希土類元素であり、前記第２群の希土類元素が重希土類元素であることを特徴とする希土類元素の分離方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の希土類元素の分離方法において、
前記第１群の希土類元素がネオジムまたはユーロピウムであり、
前記第２群の希土類元素がイットリウム、テルビウムおよびジスプロシウムから選択される少なくとも１種であることを特徴とする希土類元素の分離方法。
【請求項７】
複数種の希土類元素を分離する分離装置であって、
前記分離装置は、被分離組成物供給部と熱処理部と雰囲気制御部とガス処理部と分離部とを具備し、
前記被分離組成物供給部は、前記熱処理部と接続されており、被分離組成物と塩化アンモニウムとを混合して出発混合物を用意し、当該出発混合物を前記熱処理部に供給する部分であり、
前記熱処理部は、前記被分離組成物供給部の他に前記雰囲気制御部と前記ガス処理部と前記分離部とにそれぞれ接続されており、前記出発混合物から第１群の希土類元素の希土類塩化物と第２群の希土類元素の希土類酸塩化物とを含む塩化物／酸塩化物混合物を生成させる選択的塩化／酸塩化熱処理を行う部分であり、
前記選択的塩化／酸塩化熱処理は、前記雰囲気制御部によって制御された非酸化性雰囲気中で所定の温度で行われる熱処理であり、当該熱処理により発生するアンモニアガスは、前記ガス処理部において処理され、
前記ガス処理部は、前記選択的塩化／酸塩化熱処理による化学反応をモニタするための化学反応モニタ機構を具備し、
前記分離部は、前記塩化物／酸塩化物混合物を溶媒に投入して前記希土類塩化物を選択的に溶解させて液相中に抽出し、前記希土類塩化物が抽出された液相と残存した前記希土類酸塩化物の固相とを固液分離することにより、前記第１群の希土類元素と前記第２群の希土類元素とを分離する部分であることを特徴とする希土類元素の分離装置。
【請求項８】
請求項７に記載の希土類元素の分離装置において、
前記化学反応モニタ機構は、アンモニアガスセンサを含むことを特徴とする希土類元素の分離装置。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の希土類元素の分離装置において、
前記選択的塩化／酸塩化熱処理での前記所定の温度は、前記第１群の希土類元素の酸化物が塩化物となる温度領域内の温度であり、かつ前記第２群の希土類元素の酸化物が酸塩化物となる温度領域内の温度であることを特徴とする希土類元素の分離装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の希土類元素の分離装置において、
前記出発混合物は、1 molの前記希土類酸化物に対して、6 mol超15 mol未満の前記塩化アンモニウムが混合されていることを特徴とする希土類元素の分離装置。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載の希土類元素の分離装置において、
前記選択的塩化／酸塩化熱処理は、常圧下の熱処理により前記複数種の希土類酸化物と前記塩化アンモニウムとから前記第１群の希土類元素の希土類塩化アンモニウム塩を生成させる素反応と、
それに引き続いて、減圧下の熱処理により前記希土類塩化アンモニウム塩から前記第１群の希土類元素の希土類塩化物を生成させる素反応を含み、
当該熱処理中の圧力制御が前記雰囲気制御装置によって行われることを特徴とする希土類元素の分離装置。
【請求項１２】
請求項７乃至請求項１１のいずれかに記載の希土類元素の分離装置において、
前記第１群の希土類元素が軽希土類元素であり、前記第２群の希土類元素が重希土類元素であることを特徴とする希土類元素の分離装置。
【請求項１３】
請求項７乃至請求項１１のいずれかに記載の希土類元素の分離装置において、
前記第１群の希土類元素がネオジムまたはユーロピウムであり、
前記第２群の希土類元素がイットリウム、テルビウムおよびジスプロシウムから選択される少なくとも１種であることを特徴とする希土類元素の分離装置。
【国際調査報告】
2014057541.tif 000011
2014057541.tif 000012
2014057541.tif 000013
2014057541.tif 000014