稀土元素的分离回收方法技术

本发明专利技术涉及稀土元素的分离回收方法，提供比以往技术简便而且能够以高收率分离回收稀土元素的方法，其特征在于，包括：向含有上述多种稀土元素的卤化物的混合物中添加规定量的金属M的工序；通过对添加了上述金属M的混合物在大气压下加热来达到生成上述多种稀土元素的二价卤化物和上述金属M的卤化物的化学平衡状态的工序；通过对达到上述化学平衡状态的体系内进行真空排气，使得上述多种稀土元素内的1种稀土元素的二价卤化物由于歧化反应而生成上述1种稀土元素的金属和三价卤化物的工序；以及通过对体系内进行真空蒸馏来使上述混合物分离为上述1种稀土元素的三价卤化物的蒸馏冷凝物和残渣的工序。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及分离回收稀土元素的技术，特别是涉及从含有多种稀土元素的组合物中分离回收稀土元素的方法。
技术介绍
近年来，认识到持续地保护地球环境的重要性，集中精力地开发能够最小限度地使用化石燃料的产业系统和交通系统等。作为这种环境适合型的系统、制品，可举出例如，风力发电系统、铁道系统、混合动力汽车、电动汽车、节能空调等。这些环境适合型系统、制品的主要设备之一是高效旋转电机(马达或发电机)，在该高效旋转电机中广泛使用含有稀土元素的磁铁(即，稀土类磁铁)。例如，在混合动力汽车的驱动马达和空调机的压缩机等的旋转电机中使用的稀土类磁铁，要求即使在高温环境(例如，约200°C)中也具有高的矫顽力，这类磁铁除了含有钕、铁、硼以外，还大量含有高价的重稀土元素(例如，镝)。稀土类磁铁现在已经成为不可或缺的材料，预料今后需求还会扩大。另一方面，稀土元素由于难以分离精制成单独的元素，又是昂贵的，为此，人们精心研究开发了既能维持磁铁的性能又能减少用量的技术和替代材料。但是，为使这些技术实用化，还需要较长时间。因此，从废弃材料(例如，废弃马达中的稀土类磁铁和在稀土类磁铁的生产工序中产生的切削粉末(碎渣)等)中分离回收稀土元素并将其循环利用是重要的技术。例如，专利文献I公开了稀土元素的分离方法，其特征在于，通过对含有多种稀土元素或者其化合物的混合物中的稀土元素进行卤化来制造一种含有是2种以上的稀土类离子的平均价数为2以上3以下的2价3价的混合稀土类卤化物的、且不是以水溶液或者以溶解于有机溶剂中的状 态存在的混合物，然后，利用2价稀土类卤化物与3价稀土类卤化物的性质的不同，将上述多种稀土元素分离为至少2个组。根据专利文献1，可以飞跃地提高稀土元素间的分离系数，与以往的方法相比，可以有效地进行相互分离。进而，当从磷酸盐等稀土类精矿中进行分离时，可以省略在以往的湿法中必不可少的精矿的酸溶解、过滤、杂质的沉淀除去、浓缩、中和、干燥这样的工序，从而可以大幅度地降低分离成本。另外，专利文献2中公开了稀土元素的回收方法，该方法是从含有稀土元素和铁族元素的物质中回收稀土元素的方法，其特征在于，具有下述工序:使稀土类磁铁的碎屑或者碎渣等含有稀土元素和铁族元素的物质与气体或者熔融状态的氯化铁接触，在保持上述物质中的铁族元素的金属状态的条件下，使上述物质中的稀土元素进行氯化反应，这样来从上述物质中选择性地回收作为氯化物的稀土元素。根据专利文献2，可以从稀土类磁铁的碎屑或者碎渣等含有稀土元素和铁族元素的物质中、特别是废弃物中，只提取、分离高纯度的稀土类成分，由此可以确立更低成本的稀土类磁铁循环利用法。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
技术实现思路
专利技术所要解决的课题如上所述，预料稀土类磁铁今后的需求还会扩大。另一方面，成为稀土类磁铁原料的钕和镝等稀土元素局域地存在于地球上，从确保原料稳定供应的观点和有效利用资源的观点考虑，分离回收稀土元素并加以循环利用的技术比以前变得更为重要。因此，本专利技术的目的在于，提供一种比以往技术简便且能够以高收率分离回收稀土元素的方法。用于解决课题的手段(I)本专利技术的I个方案是，为了达到上述目的，提供，该方法用于分离回收多种稀土元素，其中，具有下述工序:向含有上述多种稀土元素的卤化物的混合物中添加规定量的金属M的工序(工序A);通过对添加了上述金属M的混合物在大气压下加热来达到生成上述多种稀土元素的二价卤化物和上述金属M的卤化物的化学平衡状态的工序(工序B);通过对达到上述化学平衡状态的体系内进行真空排气，使得上述多种稀土元素内的I种稀土元素的二价卤化物由于歧化反应而生成上述I种稀土元素的金属和三价卤化物的工序(工序C);以及通过对体系内进行真空蒸馏来使上述混合物分离为上述I种稀土元素的三价卤化物的蒸馏冷凝物和残渣的工序(工序D);其中，上述金属M为在上述化学平衡状态的环境下金属M与金属M的氧化物与金属M的卤化物的三相能够共存的金属，上述规定量为比相对于上述多种稀土元素的卤化物的化学当量过剩的量。(II)本专利技术的另一个方案是，为了达到上述目的，提供，该方法用于分离回收多种稀土元素，其中，具有下述工序:通过使用氯化铁将含有上述多种稀土元素、铁、硼的化合物氯化来生成含有氯化物的混合物的工序(工序E);通过对含有上述氯化物的混合物进行蒸馏来从含有上述氯化物的混合物中分离上述多种稀土元素的氯化物的混合物的工序(工序F);向上述多种稀土元素的氯化物的混合物中添加规定量的金属M的工序(工序A’)；通过在大气压下加热添加了上述金属M的混合物来达到生成上述多种稀土元素的二氯化物和上述金属M的氯化物的化学平衡状态的工序(工序B’ );通过对达到上述化学平衡状态的体系内进行真空排气来使上述多种稀土元素内的I种稀土元素的二氯化物由于歧化反应而生成上述I种稀土元素的金属和三氯化物的工序(工序C’ );以及通过对体系内进行真空蒸馏来使上述混合物分离为上述I种稀土元素的三氯化物的蒸馏冷凝物和残渣的工序(工序D’)；其中，上述金属M为在上述化学平衡状态的环境下金属M和金属M的氧化物和金属M的氯化物的三相能够共存的金属，上述规定量为比相对于上述多种稀土元素的氯化物的化学当量过剩的量。另外，本专利技术在上述的(I)、(II)中，可以象以下那样加以改进和变更。(i)同时进行上述工序C和上述工序D。(ii)同时进行上述工序C’和上述工序D’。(iii)上述金属M的氧化反应的氧势(Potential)比上述多种稀土元素的氧分压低。(iv)上述金属M的卤化反应的卤分压比上述I种稀土元素的卤势低，而比上述多种稀土元素中的其他I种稀土元素的卤分压高。(V)上述金属M为选自铥、铽、铒、钦、钇中的至少I种。(vi)上述I种稀土元素为镝。(vii)上述多种稀土元素还含有选自钕、钆、钐中的至少I种。(viii)上述卤素为氯。专利技术的效果根据本专利技术，可以提供比以往技术简便而且能够以高收率分离回收稀土元素的方法。其结果，能够以低成本从稀土类磁铁的废弃物(例如，废品、次品、碎渣等)中高精度地分离稀土元素(例如，钕、镝等)，可以将分离出来的稀土元素作为原料进行再生。由此可以有助于有效利用资源以及确保稀土类原料的稳定。附图说明图1为示出在稀土元素与其他元素的分离工序中使用的蒸馏装置的一例在紧接于分离工序之后的状态的截面示意图。图2为示出实施例1中进行蒸馏分离工序之后的坩埚内残渣的质量与附着在分离式内壁上的冷凝相的质量分布的曲线图。 图3A为示出实施例1中利用XRF得到的坩埚内残渣(除了 Y碎片)、以及分离式内壁8e 8g的冷凝相的组成分析结果的标绘图。图3B为示出图3A的由式(I)和式⑵计算的Dy比与Nd比的标绘图。图4为实施例1中坩埚内的粉末状残渣的XRD曲线。图5为实施例1中附着在坩埚底部的熔融物状残渣的XRD曲线。图6为实施例1中分离式内壁8g的冷凝相的XRD曲线。符号说明I…上段加热器、2…下段加热器、3, 3’…热电偶、4...炉心管、5...排气口、6…气体导入口、7…上部盖、8…内壁、8a 8πτ..分离式内壁、9… 甘祸、10,11…冷凝相、20...蒸懼装置。具体实施例方式以下，边参照附图边更详细地说本文档来自技高网...

【技术保护点】
稀土元素的分离回收方法，该方法用于分离回收多种稀土元素，其特征在于，该方法具有下述工序：向含有上述多种稀土元素的卤化物的混合物中添加规定量的金属M的工序(工序A)；通过对添加了上述金属M的混合物在大气压下加热来达到生成上述多种稀土元素的二价卤化物和上述金属M的卤化物的化学平衡状态的工序(工序B)；通过对达到上述化学平衡状态的体系内进行真空排气，使得上述多种稀土元素内的1种稀土元素的二价卤化物由于歧化反应而生成上述1种稀土元素的金属和三价卤化物的工序(工序C)；以及通过对体系内进行真空蒸馏来使上述混合物分离为上述1种稀土元素的三价卤化物的蒸馏凝聚物和残渣的工序(工序D)；上述金属M为在上述化学平衡状态的环境下金属M和金属M的氧化物和金属M的卤化物的三相能够共存的金属，上述规定量为比相对于上述多种稀土元素的卤化物的化学当量过剩的量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山本浩贵，泽井裕一，宫田素之，村上元，宇田哲也，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：