(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類元素の希薄溶液と黒雲母とを接触させることで黒雲母中に希土類元素を濃縮させることを特徴とする希土類元素の濃縮方法。
【請求項２】
前記希土類元素はユーロピウム又はガドリニウムであることを特徴とする請求項１記載の希土類元素の濃縮方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は希土類元素が希薄に溶けている水溶液等から希土類元素を濃縮分離する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
希土類元素は分離精製が難しくレアアースと称されている。
レアアースは工業製品の性能向上に必要不可欠な材料であり、その濃縮分離方法が要求されている。
本発明者らの調査によれば酸性系の悪臭ガス、アルデヒド系の悪臭ガスの吸着に雲母が使用されたケース（特許文献１）及び排水処理後からミネラルを吸着除去するのに黒雲母が使用されたケース（特許文献２）が存在したが希土類元素の濃縮に使用された例は見当たらなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２２９７９号公報
【特許文献２】特開２００２−３０７０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は水等に希薄に溶けている希土類元素の濃縮方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る希土類元素の濃縮方法は、希土類元素の希薄溶液と黒雲母とを接触させることで黒雲母中に希土類元素を濃縮させることを特徴とする。
ここで希土類元素はユーロピウム又はガドリニウムであってよい。
また、これにより希土類元素が濃縮された黒雲母が得られる。
本発明で希土類元素の希薄溶液とは概ね１０ｍｇ／ｌ以下の薄い水溶液をいい、黒雲母との接触方法に制限はない。
黒雲母中に希土類元素が取り込まれる機序としては黒雲母がへき開性のある層状の鉱物であり、層間に存在するＫが溶出し、その部分にＥｕやＧｄ等が３価のイオンとして取り込まれたものと推定される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る希土類元素の濃縮方法は黒雲母を用いるものであって、特殊な薬剤が不要である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】Ｅｕ水溶液に浸漬する前の試験片のＥＰＭＡ面分析結果を示す。
【図２】ｐＨ６でＥｕ水溶液に浸漬した試験片のＥＰＭＡ面分析結果を示す。
【図３】ｐＨ４でＥｕ水溶液に浸漬した試験片のＥＰＭＡ面分析結果を示す。
【図４】Ｅｕの移動した部分を追跡した結果を示す。
【図５】黒雲母部分のＭＰＭＡ成分濃度分析結果を示す。
【図６】黒雲母へのＥｕ取り込みｐＨ依存性試験結果を示す。
【図７】Ｇｄ水溶液に浸漬した試験片のＥＰＭＡ面分析結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
希土類元素としてユーロピウムの希薄水溶液を用いて黒雲母による濃縮実験を行ったので、以下説明する。
＜試験片の作成＞
黒雲母の試験片を作るために黒雲母が含まれている花崗岩を岩石薄片に適したサイズ（１ｃｍ×１ｃｍ×１．５ｃｍ程度）に切り出した。
切り出した岩石ブロックに樹脂を含浸させ、細粒な粘土分が脱落しないようにした。
樹脂を含浸させた岩石ブロックをスライドガラスに接着し、黒雲母粒子に光が透過する程度まで研磨した。
なお、ＥＰＭＡで観察できる程度の表面の平滑さを得るために、ダイヤモンド研磨剤で磨き仕上げるのが好ましい。
【０００９】
＜実験方法＞
実験前後の各鉱物の形態・化学組成の変化を把握するために、未処理の研磨薄片に対してＥＰＭＡによる分析を行った。
その結果を図１に示す。
Ｅｕ取り込み実験では水質依存性（ｐＨ４，５，６）を調べるため、このとき３枚の未処理研磨薄片を観察しておく。
その後研磨薄片試料をＥｕの入った溶液に浸けて試料にＥｕを吸着させるが、花崗岩の陽イオン流出に起因するｐＨの上昇によるＥｕの取り込みが観察されるのを防ぐために、研磨薄片をブランク溶液（イオン強度Ｉ＝０．０１、ＨＣｌでｐＨ４，５，６に調製したＮａＣｌ溶液）１００ｍｌで洗浄した。
洗浄は研磨薄片試料をそれぞれのｐＨに調製したブランク溶液で１ｈ撹拌後、ブランク溶液のみを入れ替え同様に１ｈ撹拌洗浄する作業を、撹拌前後でｐＨの上昇がほとんど認められなくなるまで繰り返した（この洗浄作業を５回繰り返したところでほとんどｐＨの上昇は認められなくなった）。
さらに試料とブランク溶液と完全に平衡状態にするため室温で２４ｈ撹拌・反応させ、最後に脱イオン水で十分に洗浄した研磨薄片をブランク試料とした。
この処理による試料の変質・溶解などの影響による各鉱物産状と化学組成の変化を調べるためにブランク試料に対してもＥＰＭＡによる未処理研磨薄片試料と同一視野の各分析を行った。
その後、Ｅｕを試験片に取り込ませるために、イオン強度Ｉ＝０．０１、Ｅｕ  １０μｍｏｌ／ｌ、ＨＣｌでｐＨ４，５，６に調製したＥｕ溶液１００ｍｌにブランク研磨薄片を浸けて同様に室温で２４ｈ反応・撹拌させイオン交換水で十分に洗浄し、Ｅｕを取り込ませた研磨薄片を作成し、未処理・ブランクと同一視野に存在する鉱物をＥＰＭＡで分析した。
ｐＨ６で取り込み実験したＥＰＭＡの結果を図２に示し、ｐＨ４での取り込み実験した結果を図３に示す。
図１と比較すると分かるようにｐＨ６で取り込んだ試験片は、（ｉ）に示すようにＥｕの分布が認められた。
また、ＮａＣｌ：０．０１ｍｏｌ／ｌ，Ｅｕ：１０μｍｏｌ／ｌ，ｐＨ４の希薄水溶液に浸漬したものは、図３に示すように高濃度のＥｕ分布が認められた。
図１〜３のＫの面分析結果とＥｕの面分析結果を比較すると明らかなようにＫが溶出し、Ｅｕが取り込まれていることが分かる。
Ｅｕがどの部分に分布するかをＥＰＭＡ分析した結果を図４に示す。
図４でＱｚは石英，Ｐｌは斜長石，Ｂｔは黒雲母，Ｋｆはカリ長石の部分を示す。
Ｅｕは石英，カリ長石，斜長石には分布せず黒雲母とスメクタイト（Ｐｌの変質部）の一部に分布していることが分かる。
図５に試験片ｎ数６個の成分濃度の分析結果を表に示す。
なお、試験片は日本原子力研究開発機構瑞浪超深地層研究所の研究抗道内深度４００ｍステージで採取したものである。
この分析結果から黒雲母には約８質量％のＥｕが含まれていることになる。
これに対して水溶液中のＥｕ初期濃度１０μｍｏｌ／ｌは１．５ｍｇ／ｋｇなので、高濃度に濃縮されたことが分かる。
【００１０】
Ｅｕの取り込みに対するＮａＣｌの濃度及びｐＨの影響を調査した結果を図６に示す。
図６に示すグラフは黒雲母１ｇ／ｌに対するＥｕの取り込み量（ｍｇ／ｋｇ）の値を示す。
▼印はＮａＣｌ：０．０１ｍｏｌ／ｌ，初期Ｅｕ濃度１０μｍｏｌ／ｌのｐＨ依存性を示す。
ｐＨ調整にはＨＣｌとＮａＯＨを用いた。
ｐＨ３．５から取り込み量が急に多くなり、ｐＨ４〜５の間が最も高濃度に取り込む範囲であった。
◆印はＮａＣｌ：０．１ｍｏｌ／ｌ，初期Ｅｕ濃度１０μｍｏｌ／ｌのｐＨ依存性を示す。
ｐＨ３．５以上にてＥｕの取り込み量が多くなっているが、先のＮａＣｌ：０．０１ｍｏｌ／ｌの条件よりも取り込み量が少なくなっていることからＮａＣｌの濃度の影響も認められる。
このことから黒雲母に取り込んだＥｕは水溶液中のＮａＣｌ濃度を高くすることで黒雲母から放出させることができると推定できる。
【００１１】
初期Ｇｄ（ガドリニウム）濃度１０μｍｏｌ／ｌに対して、ｐＨ４，ＮａＣｌ  ０．０１ｍｏｌ／ｌの取り込み実験をした結果のＥＰＭＡ面分析結果を図７の写真に示す。
ＧｄもＥｕと同様に黒雲母に取り込まれることが分かった。
これにより、黒雲母はＥｕのみならず、希土類元素の一般に濃縮作用があると推定される。
【図５】
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【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６】
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【図７】
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