Interpretation of vertical migration and enrichment processes of rare earth elements (REEs) in ion-adsorption-type mineralization in Japan based on REE speciation analyses

長澤 真*; 清水 祐輔*; 山口 瑛子; 徳永 紘平; 向井 広樹*; 青柳 登; Mei, H.; 高橋 嘉夫*

Chemical Geology, 670, p.122431_1 - 122431_25, 2024/12

https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2024.122431

Typical vertical profiles of ion-adsorption type rare earth element deposits (REE-IADs) discovered in the central Japan were studied by various speciation analyses including X-ray absorption fine structure (XAFS) and laser-induced fluorescence (LIF) spectroscopy combined with transmission electron microscope (TEM) and adsorption/desorption experiments. The results revealed that REE speciation, migration and enrichment in the weathered granite is largely controlled by soil pH which control the variable charges of kaolinite as the REE host phase. The distribution coefficient Kd, together with the soil pH, increases as the depth increase, resulting in (i) REE dissolution and migration in upper layers near the surface acidic environment where hydroxyls of kaolinite basal surfaces and edges are deprotonated to a lesser degree and (ii) REE accumulation in relatively high pH environment below the surface where hydroxyls of kaolinite basal surfaces and edges deprotonated to a larger degree to produce variable charges as adsorption sites for REEs. The increase of soil pH above 6 in deeper layers promotes inner-sphere complexation of REEs. The inner-sphere complexation inhibits the ion-exchange extraction of REEs, but the inner-sphere complexes can be still extracted by lowering the pH, which suggests the adsorption of inner- and outer-sphere complexes is reversible. This fact is important both from (i) understanding of vertical profile of REE with variation of pH and (ii) effective recovery of REE from weathered granite at all the depths in the enriched layer.

Local structure of rare earth elements (REE) in marine ferromanganese oxides by extended X-ray absorption fine structure and its comparison with REE in ion-adsorption type deposits

長澤 真*; Qin, H.-B.*; 山口 瑛子; 高橋 嘉夫*

Chemistry Letters, 49(8), p.909 - 911, 2020/08

https://doi.org/10.1246/cl.200257

Speciation of rare earth elements (REE) in marine ferromanganese oxides (MFMO) was conducted by extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) and sequential extraction to compare the enrichment mechanisms and extraction rates between MFMO and ion-adsorption type deposits, which can be reasonably explained by the formation of inner- and outer-sphere complexes in the two materials for yttrium and other REE.

平成10年度における定常臨界実験装置STACYの運転記録,1; 280T平板炉心・10%濃縮のウラン硝酸水溶液(受託研究)

小野寺 清二; 曽野 浩樹; 広瀬 秀幸; 谷野 秀一; 長澤 誠*; 村上 清信; 桜庭 耕一; 宮内 正勝; 菊池 司; 大野 秋男

JAERI-Tech 99-084, p.54 - 0, 1999/12

JAERI-Tech-99-084.pdf:2.7MB

燃料サイクル安全工学研究施設(NUCEF)の定常臨界実験装置STACYでは、平成9年度に引続き、約10%濃縮のウラン硝酸水溶液を燃料とし、厚さ28cm、幅74cm、高さ1.5mの平板炉心タンクを用いた臨界実験を、計46回行った。実験では、コンクリート、ポリエチレンの固体反射体を用い、おもに反射材の配置や厚さの違いによる反応度効果を測定した。本書は、これらの実験における運転記録として、燃料組成の経時変化、並びに各運転毎の反応度添加量、臨界量、炉出力等の運転管理データをもとめたものである。燃料管理については、燃料貯槽量及び燃料組成の変化の傾向を定量的に把握できた。また、運転管理データのうち、液位反応度測定値は、平成9年度に得られた臨界液位-液位反応度曲線とほぼ一致した。

天然でのレアアースの吸着や共沈による濃集プロセスの系統的な比較

高橋 嘉夫*; 長澤 真*; Qin, H.-B.*; 山口 瑛子; 柏原 輝彦*; 田中 万也

no journal, , 

スカンジウムを含むレアアース(REE)は、他のイオンとは異なる挙動で、海底での鉄マンガン団塊、堆積物中の続成作用に伴うリン酸塩形成、陸上のイオン吸着型鉱床、ラテライト鉱床などに濃集する。これらの濃集プロセスには、REEが+3価の大きい価数を持ちながらイオン半径が比較的大きいといった元素の性質が大きく影響していると考えられる。本研究では、REEの様々な濃集プロセスについて、REEの元素の特性に基づいて系統的な説明を行った。