有价金属萃取剂和使用该萃取剂的有价金属萃取方法
【专利摘要】本发明提供一种从含有多种稀土金属的酸性溶液中有选择性地萃取轻稀土金属甚至铕的方法。本发明的有价金属萃取剂由下列通式表示。式中，R1和R2分别表示相同或者相异的烷基，R3表示氢原子或烷基，R4表示氢原子、或者作为氨基酸与α碳进行键合的除氨基以外的任意的基。优选下列通式具有甘氨酸单元、组氨酸单元、赖氨酸单元、天冬氨酸单元或者N-甲基甘氨酸单元。在使用上述萃取剂萃取铕时，优选调节该pH在2.0以上且3.0以下的范围；在有选择性地萃取轻稀土金属时，优选调节上述pH在1.7以上且2.7以下。
【专利说明】有价金属萃取剂和使用该萃取剂的有价金属萃取方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种有价金属萃取剂和使用该萃取剂的有价金属萃取方法。
【背景技术】
[0002]钴、稀土金属作为有价金属而为人所知，被应用于产业中的各种用途上。钴除了被应用于二次电池的正极材料以外，还被应用于航空器的喷气发动机等所使用的超级合金(高强度耐热合金)等方面。稀土金属被应用于突光体材料、镍氢电池的负极材料、发动机上装载的磁铁的添加剂、液晶面板和硬盘驱动器所使用的玻璃基板的研磨剂等之中。
[0003]近年来，节约能源正得到强力推进，在汽车行业中，从以往的汽油动力汽车迅速向装载有使用了钴、稀土金属的二次电池的混合动力汽车、电动汽车转移。另外，在照明器具方面，正在从以往的荧光管迅速向使用了镧、铈、钇、铽和铕等稀土金属的高效率三波长荧光管转移。上述的钴、稀土金属是稀缺资源，它们在日本基本上是依赖于进口。
[0004]在模拟广播用的阴极射线管电视的荧光体中使用了钇、铕，但近年来随着向液晶电视的过渡，大量的阴极射线管作为使用完的旧制品被废弃。另外，对于迅速得到普及的二次电池、三波长荧光管等的制品而言，也可以很容易预料到其在将来作为使用完毕后的制品大量成为废弃物。将作为稀缺资源的钴、稀土金属不从使用完毕的制品中回收再利用而使其成为废弃物的情况，从资源节约、资源安全的观点出发是不理想的。最近，人们热切期待确立一种从这种使用完毕的制品中有效回收钴、稀土金属等有价金属的方法。
[0005]在上述举出的三波长荧光管所用的荧光体中，采用了镧、铈、钇、铽和铕等稀土金属的混合物。并且，在阴极射线 管用荧光体中含有钇、铕与高比率的锌并以此方式进行使用。
[0006]作为从稀土金属的混合物中回收特定的稀土金属的方法，通常采用通过溶剂萃取法从溶解于无机酸等酸的溶液中进行回收的方法。对稀土金属的相互分离，例如，在工业上有使用磷类萃取剂、即商品名为PC88A (大八化学工业株式会社(DAIHACHI CHEMICALINDUSTRY C0.，LTD.)制造)的例子。但是，由于在该萃取剂的结构中含有磷，因此，在工业上使用时，为了使进入废水中的萃取剂及其劣化物不污染公共水域，需要施行高度的废水处理。由于根据日本国内特定地域的不同情况，会成为日本《水质污浊防止法》所规定的总量限制的对象，因此在工业规模上使用时有顾虑。
[0007]作为不含磷的萃取剂，羧酸类萃取剂(例如，2-甲基-2-乙基-1-庚酸:新癸酸)已得到实用化。但是，由于该萃取剂只能在中性以上的高PH区域进行萃取，因此，当将如上所述的酸性溶液作为对象时，需要大量的中和剂，存在成本增加的担忧。并且，羧酸类萃取剂的萃取能力低于前述磷类萃取剂，需要大型的设备，也存在成本升高的问题。
[0008]为了解决上述问题，开发了一种具有二甘醇酰胺酸的骨架的被称为DODGAA的萃取剂(参照专利文献I)。但是，当使用该萃取剂时，如非专利文献I所示，稀土金属中被称为重稀土金属的钇(Y)、镥(Lu)、镱(Yb)、铥(Tm)、铒(Er)、钦(Ho)，与被称为中稀土金属的镝(Dy)、铽(Tb)、钆(Gd)、铕(Eu)、钐(Sm)同时被萃取的倾向强，因此不适合稀土金属的相互分离。另外，采用DODGAA时，被称为轻稀土金属的钷(Pm)、钕(Nd)、镨(Pr)、铈(Ce)、镧(La)的萃取率低。另外，特别是生产量少且高价的铕(Eu)也无法有选择性地从其它稀土金属中回收。如此地，尚未发现一种能够使稀土金属相互分离的萃取剂，进而尚未发现一种能够有效萃取轻稀土金属的萃取剂。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本特开2007-327085号公报
[0012]非专利文献
[0013]非专利文献1:K.Shimojo, H.Naganawa, J.Noro, F.Kubota and M.Goto;Extractionbehavior and separation of lanthanides with a diglycol amic acid derivative and anitrogen-donor ligand ；Anal.Sc1.，23，1427-30，2007 Dec.
【发明内容】
[0014]发明要解决的课题
[0015]本发明的目的在于，提供一种能够从含有多种稀土金属的酸性溶液中有选择性地萃取轻稀土金属、甚至有选 择性地萃取铕的萃取剂以及使用该萃取剂的有价金属的萃取方法。
[0016]为了解决上述课题，本发明人等反复进行了精心研究的结果发现:通过提供由下列通式(I)表示的酰胺衍生物构成的有价金属萃取剂，能够实现上述目的，从而完成了本发明。
[0017]解决课题的方法
[0018]具体而言，本发明提供如下所述的技术方案。
[0019](I)本发明是由下述通式(I)表示的酰胺衍生物构成的有价金属萃取剂，
[0020]
R4
R1\
α)
O R3 O
[0021]式中，R1和R2分别表示相同或者相异的烷基；烷基既可以是直链也可以是支链；R3表示氢原子或烷基；R4表示氢原子、或者作为氨基酸与α碳键合的除氨基以外的任意的基。
[0022](2)另外，本发明是如(I)所述的有价金属萃取剂，其中，所述酰胺衍生物是选自于甘氨酰胺衍生物、组氨酰胺衍生物、赖氨酰胺衍生物、天冬氨酰胺衍生物和N-甲基甘氨酸衍生物中的任意一种以上。
[0023](3)另外，本发明是一种铕萃取方法，其中，采用(I)或(2)所述的萃取剂，对含有稀土金属和锌的酸性溶液施加溶剂萃取，由此从所述酸性溶液中萃取铕。
[0024](4)另外，本发明是如(3)所述的铕萃取方法，其中，在将所述酸性溶液的pH调节为2.0以上且3.0以下的范围的同时，对所述酸性溶液施加所述溶剂萃取。[0025](5)另外，本发明是如(3)或者(4)所述的铕萃取方法，其中，所述稀土金属包括铕和?乙。
[0026](6)另外，本发明是一种轻稀土金属萃取方法，其中，采用(I)或(2)所述的萃取剂，对含有轻稀土金属和重稀土金属的酸性溶液施加溶剂萃取，由此从所述酸性溶液中萃取所述轻稀土金属。
[0027](7)另外，本发明是如(6)所述的轻稀土金属萃取方法，其中，在将所述酸性溶液的pH调节在1.7以上且2.7以下的范围的同时，对所述酸性溶液施加所述溶剂萃取。
[0028]发明效果
[0029]基于本发明，可提供一种能够从含有多种稀土金属的酸性溶液中有选择性地萃取轻稀土金属、甚至铕的萃取剂以及使用该萃取剂的有价金属萃取方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1是表示实施例1中合成的甘氨酰胺衍生物的IH-NMR波谱的图。
[0031 ] 图2是表示实施例1中合成的甘氨酰胺衍生物的13C-NMR波谱的图。
[0032]图3是表示 使用实施例1的有价金属萃取剂从含有钴和锰的酸性溶液中萃取钴时的结果的图。
[0033]图4是表不使用实施例2的有价金属萃取剂从含有钴和猛的酸性溶液中萃取钴时的结果的图。
[0034]图5是表示使用实施例3的有价金属萃取剂从含有钴和锰的酸性溶液中萃取钴时的结果的图。
[0035]图6是表示使用比较例I的有价金属萃取剂从含有钴和锰的酸性溶液中萃取钴时的结果的图。
[0036]图7是表示使用实施例1的有价金属萃取剂从含有铕、钇和锌的酸性溶液中萃取铕时的结果的图。
[0037]图8是表示使用比较例2的有价金属萃取剂从含有铕、钇和锌的酸性溶液中萃取铕时的结果的图。
[0038]图9是表示使用实施例1的有价金属萃取剂从含有轻稀土金属和重稀土金属的酸性溶液中萃取轻稀土金属时的结果的图。
【具体实施方式】
[0039]下面，详细说明本发明的【具体实施方式】，但本发明并不受下述实施方式的任何限定，可在本发明的目的范围内施加适当改变后进行实施。
[0040]<有价金属萃取剂>
[0041]本发明的有价金属萃取剂是由下述通式(I)表示的酰胺衍生物构成。
[0042]
【权利要求】
1.一种有价金属萃取剂，其由下述通式(I)表示的酰胺衍生物构成，
2.如权利要求1所述的有价金属萃取剂，其中，所述酰胺衍生物是选自于由甘氨酰胺衍生物、组氨酰胺衍生物、赖氨酰胺衍生物、天冬氨酰胺衍生物和N-甲基甘氨酸衍生物中的任意一种以上。
3.一种铕萃取方法，其中，采用权利要求1或2所述的萃取剂，对含有稀土金属和锌的酸性溶液施加溶剂萃取，从所述酸性溶液中萃取铕。
4.如权利要求3所述的铕萃取方法，其中，在调节所述酸性溶液的pH在2.0以上且3.0以下的范围的同时，对所述酸性溶液施加所述溶剂萃取。
5.如权利要求3或4所述的铕萃取方法，其中，所述稀土金属包括铕和钇。
6.一种轻稀土金属萃取方法，其中，采用权利要求1或2所述的萃取剂，对含有轻稀土金属和重稀土金属的酸性溶液施加溶剂萃取，从所述酸性溶液中萃取所述轻稀土金属。
7.如权利要求6所述的轻稀土金属萃取方法，其中，在调节所述酸性溶液的pH在1.7以上且2.7以下的范围的同时，对所述酸性溶液施加所述溶剂萃取。
【文档编号】B01D11/04GK103582711SQ201280020059
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年11月2日 优先权日:2011年11月9日
【发明者】后藤雅宏, 久保田富生子, 马场雄三 申请人:国立大学法人九州大学, 住友金属矿山株式会社