JP2018204088A - Recovery method of scandium - Google Patents

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Abstract

To provide a recovery method of scandium that can efficiently remove impurities as a neutralized precipitate from a solution containing scandium and can simply and efficiently recover high-purity scandium.SOLUTION: The recovery method of scandium includes a concentration step which has: a first neutralization step of adding a neutralizing agent to a solution containing scandium and subjecting the solution to neutralization treatment to form a first neutralization slurry and performing solid-liquid separation to produce a first neutralized precipitate and a neutralization filtrate; a second neutralization step of adding a neutralizing agent to the first neutralization filtrate and subjecting the filtrate to neutralization treatment to form a second neutralization slurry and performing solid-liquid separation to produce a second neutralized precipitate and a second neutralization filtrate; and a hydroxide dissolution step of adding an acid to the second neutralized precipitate to produce a hydroxide solution. In the solid-liquid separation in the first neutralization step, the first neutralization slurry is subjected to filtration treatment using a filtration membrane as a filter medium to separate the first neutralized precipitate and the first neutralization filtrate.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、スカンジウムの回収方法に関し、より詳しくは、不純物成分を効率的に分離除去して高純度のスカンジウムを回収することができる方法に関するものである。   The present invention relates to a scandium recovery method, and more particularly to a method capable of recovering high purity scandium by efficiently separating and removing impurity components.

スカンジウムは、高強度合金の添加剤や燃料電池の電極材料として極めて有用な元素である。しかしながら、その生産量は少なく、しかも高価であるため、広く用いられるには至っていない。   Scandium is an extremely useful element as an additive for high-strength alloys and as an electrode material for fuel cells. However, since its production volume is small and expensive, it has not been widely used.

ところで、ラテライト鉱やリモナイト鉱等のニッケル酸化鉱石には、少量のニッケルと微量のスカンジウムが含まれている。近年、ニッケル酸化鉱石がニッケル原料として工業的に利用できるようになり、ニッケル酸化鉱石からスカンジウムを工業的に回収する方法も研究されるようになった。   By the way, nickel oxide ores such as laterite or limonite ore contain a small amount of nickel and a small amount of scandium. In recent years, nickel oxide ore has become industrially available as a nickel raw material, and methods for industrially recovering scandium from nickel oxide ore have also been studied.

ニッケル酸化鉱石を原料として用いる方法として、原料のニッケル酸化鉱石を硫酸と共に加圧容器に装入し、240℃〜260℃程度の高温に加熱してニッケルを含有する浸出液と浸出残渣とに固液分離するHPALプロセスが実用化されている。このHPALプロセスでは、得られた浸出液に中和剤を添加することで不純物が分離され、次いで、不純物が分離された浸出液に硫化剤を添加することによりニッケルをニッケル硫化物として回収する。そして、このニッケル硫化物を既存のニッケル製錬工程で処理することによって、電気ニッケルやニッケル塩を得ることができる。   As a method of using nickel oxide ore as a raw material, the raw material nickel oxide ore is charged into a pressure vessel together with sulfuric acid and heated to a high temperature of about 240 ° C. to 260 ° C. to form a solid liquid into a leaching solution containing nickel and a leaching residue. The separating HPAL process has been put into practical use. In this HPAL process, impurities are separated by adding a neutralizing agent to the obtained leachate, and then nickel is recovered as nickel sulfide by adding a sulfiding agent to the leachate from which impurities have been separated. And electric nickel and nickel salt can be obtained by processing this nickel sulfide by the existing nickel smelting process.

このようなHPALプロセスでは、ニッケル酸化鉱石に含まれるスカンジウムは、ニッケル硫化物を回収して残る貧液に含まれることになる。この貧液からスカンジウムを回収する技術として、例えば特許文献1に開示されている方法がある。   In such an HPAL process, scandium contained in the nickel oxide ore is contained in a poor liquid remaining after recovering the nickel sulfide. As a technique for recovering scandium from this poor solution, for example, there is a method disclosed in Patent Document 1.

具体的に、特許文献1に開示されている方法は、貧液をイオン交換樹脂に通液し、次いでそのイオン交換樹脂から溶離した溶離液(または溶離液に中和剤を添加して得られた中和澱物(2次中和澱物)に酸を添加することで得られた再溶解液)を溶媒抽出に付して抽残液と抽出後抽出剤とに分離し、次いで抽残液に対してシュウ酸塩化処理を施してシュウ酸スカンジウムの沈澱物を得て、その沈澱物を焙焼することによって酸化スカンジウムを得るというものである。   Specifically, the method disclosed in Patent Document 1 is obtained by passing a poor solution through an ion exchange resin and then adding an eluent eluted from the ion exchange resin (or adding a neutralizing agent to the eluent). The re-dissolved liquid obtained by adding acid to the neutralized starch (secondary neutralized starch)) is subjected to solvent extraction to separate the extraction residue and the extraction agent after extraction. The solution is subjected to an oxalate treatment to obtain a scandium oxalate precipitate, and the precipitate is roasted to obtain scandium oxide.

上述した方法においては、イオン交換樹脂から溶離した溶離液を予備的に中和しておくことによって、鉄やクロム等の不純物を中和澱物(1次中和澱物)として取り除くことができ、これにより、塩基性がより高いスカンジウムが溶離液中に残るようになるため溶媒抽出(または更なる中和)の処理に進むことができる。   In the method described above, impurities such as iron and chromium can be removed as neutralized starch (primary neutralized starch) by preliminarily neutralizing the eluent eluted from the ion exchange resin. As a result, scandium having a higher basicity remains in the eluent, and the process can proceed to solvent extraction (or further neutralization).

さて、このような方法において、例えば、溶離液を中和して得られる1次中和澱物は、微粒子となりやすく、取り除くことが困難となる。また、生成する1次中和澱物の大きさに合わせて目を細かくした濾布を用いると、その濾布が目詰まりして処理能力が低下してしまい、交換頻度が高くなるという問題がある。   In such a method, for example, the primary neutralized starch obtained by neutralizing the eluent tends to be fine particles and difficult to remove. In addition, when a filter cloth made finer in accordance with the size of the primary neutralized starch to be produced is used, the filter cloth is clogged, the processing capacity is lowered, and the replacement frequency is increased. is there.

特許第5967284号公報Japanese Patent No. 5967284

本発明は、上述のような実情に鑑みて提案されたものであり、スカンジウムを含有する溶液から不純物を中和澱物として効率よく除去して、高純度のスカンジウムを簡便に且つ効率よく回収することができるスカンジウムの回収方法を提供することを目的とする。   The present invention has been proposed in view of the above-described circumstances, and efficiently removes impurities as a neutralized starch from a solution containing scandium, and easily and efficiently recovers high-purity scandium. An object of the present invention is to provide a method for recovering scandium.

本発明者らは、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、スカンジウムを含有する溶液に対して2段階の中和処理を行うとともに、1段階目の中和処理により得られた中和スラリーに対して、濾材として濾過膜を用いた濾過処理を施すことによって、中和澱物と中和濾液とに分離することで、不純物をより効率的に分離除去できることを見出し、本発明を完成するに至った。   The inventors of the present invention have made extensive studies in order to solve the above-described problems. As a result, the solution containing scandium is subjected to a two-step neutralization treatment, and the neutralization slurry obtained by the first-step neutralization treatment is subjected to a filtration treatment using a filter membrane as a filter medium. As a result, it was found that the impurities can be separated and removed more efficiently by separating into neutralized starch and neutralized filtrate, and the present invention has been completed.

(1)本発明の第1の発明は、スカンジウムを含有する溶液に中和剤を添加して中和処理を施すことで1次中和スラリーを生成させ、固液分離により1次中和澱物と1次中和濾液とを得る第1の中和工程と、得られた前記1次中和濾液に中和剤を添加して中和処理を施すことで2次中和スラリーを生成させ、固液分離により2次中和澱物と2次中和濾液とを得る第2の中和工程と、得られた前記2次中和澱物に酸を添加して水酸化物溶解液を得る水酸化物溶解工程と、を有する濃縮工程を含むスカンジウムの回収方法であって、前記第1の中和工程における固液分離に際しては、前記1次中和スラリーに対し、濾材として濾過膜を用いた濾過処理を施して、1次中和澱物と1次中和濾液とを分離する、スカンジウムの回収方法である。   (1) In the first invention of the present invention, a neutralizing agent is added to a solution containing scandium and neutralized to produce a primary neutralized slurry, and the primary neutralized starch is obtained by solid-liquid separation. A secondary neutralization slurry is obtained by adding a neutralizing agent to the primary neutralization filtrate and neutralizing the resulting primary neutralization filtrate. , A second neutralization step of obtaining a secondary neutralized starch and a secondary neutralized filtrate by solid-liquid separation, and adding a hydroxide solution to the obtained secondary neutralized starch A method of recovering scandium comprising a concentration step having a hydroxide dissolution step to be obtained, and in the solid-liquid separation in the first neutralization step, a filtration membrane is used as a filter medium for the primary neutralization slurry. This is a scandium recovery method in which the used neutralization starch and the primary neutralized filtrate are separated by performing the filtration treatment used.

(2)本発明の第2の発明は、第1の発明において、前記濾過膜は、中空糸膜である、スカンジウムの回収方法である。   (2) The second invention of the present invention is the scandium recovery method according to the first invention, wherein the filtration membrane is a hollow fiber membrane.

(3)本発明の第3の発明は、第1又は第2の発明において、前記濾過膜は、分画粒径が0.01μm〜0.05μmである、スカンジウムの回収方法である。   (3) The third invention of the present invention is the scandium recovery method according to the first or second invention, wherein the filtration membrane has a fractional particle size of 0.01 μm to 0.05 μm.

(4)本発明の第4の発明は、第1又は第2の発明において、前記濾過膜は、前記1次中和スラリーにおける前記1次中和澱物を構成する固体粒子の中位径の1/500〜1/50の大きさに相当する直径の貫通孔を備える、スカンジウムの回収方法である。   (4) According to a fourth aspect of the present invention, in the first or second aspect, the filtration membrane has a median diameter of solid particles constituting the primary neutralized starch in the primary neutralized slurry. This is a method for recovering scandium comprising a through hole having a diameter corresponding to a size of 1/500 to 1/50.

(5)本発明の第5の発明は、第1乃至4のいずれかの発明において、前記第1の中和工程では、前記濾過膜を複数基用いて複数段の濾過処理を施し、少なくとも、1段目の濾過処理では、1基目の濾過膜を用いて前記1次中和スラリーを濾過することにより、該1基目の濾過膜の表面に前記1次中和澱物を付着させて分離し、2段目の濾過処理では、前記1基目の濾過膜から分離した前記1次中和澱物を、2基目の濾過膜を用いて濾過する、スカンジウムの回収方法である。   (5) According to a fifth invention of the present invention, in any one of the first to fourth inventions, in the first neutralization step, a plurality of filtration processes are performed using a plurality of the filtration membranes, and at least, In the first-stage filtration treatment, the primary neutralized starch is adhered to the surface of the first filtration membrane by filtering the primary neutralized slurry using the first filtration membrane. In the second-stage filtration process, the primary neutralized starch separated from the first filtration membrane is filtered using a second filtration membrane, and this is a scandium recovery method.

(6)本発明の第6の発明は、第1乃至第5のいずれかの発明において、前記濾過膜を用いて前記1次中和スラリーに対する濾過処理を施した後、該1次中和スラリーの濾過方向とは逆の方向から、該濾過膜に対して水又は空気を流通させる、スカンジウムの回収方法である。   (6) According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the primary neutralization slurry is subjected to a filtration treatment on the primary neutralization slurry using the filtration membrane. This is a scandium recovery method in which water or air is circulated through the filtration membrane from a direction opposite to the filtration direction.

(7)本発明の第7の発明は、第1乃至第6のいずれかの発明において、前記濾過膜を通過する前記1次中和濾液の流量を測定し、該濾過膜の使用を開始したときの流量の60%〜90%の割合に相当する流量となった場合に、該濾過膜に対して硫酸による洗浄処理を施す、スカンジウムの回収方法である。   (7) According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects, the flow rate of the primary neutralized filtrate passing through the filtration membrane is measured, and the use of the filtration membrane is started. This is a scandium recovery method in which the filtration membrane is subjected to a washing treatment with sulfuric acid when the flow rate corresponds to a ratio of 60% to 90% of the flow rate.

本発明によれば、スカンジウムを含有する水溶液から不純物を中和澱物として効率よく除去して、高純度のスカンジウムを簡便に且つ効率よく回収することができるスカンジウムの回収方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a method for recovering scandium that can efficiently and efficiently recover scandium of high purity by efficiently removing impurities as neutralized starch from an aqueous solution containing scandium. .

スカンジウムの回収方法を説明するためのフロー図である。It is a flowchart for demonstrating the collection method of a scandium. スカンジウムの回収方法を適用した全体の流れの一例を説明するためのフロー図である。It is a flow figure for explaining an example of the whole flow to which the recovery method of scandium is applied. 中和工程の流れを説明するためのフロー図である。It is a flowchart for demonstrating the flow of a neutralization process. スカンジウム溶離液に中和剤を添加した際における、溶液のpHとその溶液から沈澱した各元素の割合(沈澱率)を示すグラフ図である。It is a graph which shows the ratio (precipitation rate) of each element precipitated from the pH of a solution when a neutralizer is added to a scandium eluent, and the solution.

以下、本発明の具体的な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、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。なお、本明細書において、「X〜Y」(X、Yは任意の数値)との表記は、「X以上Y以下」の意味である。   Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, In the range which does not change the summary of this invention, it can add and change suitably. In the present specification, the notation “X to Y” (X and Y are arbitrary numerical values) means “X or more and Y or less”.

≪1.概要≫
本発明に係るスカンジウムの回収方法は、スカンジウムを含有する溶液から、スカンジウムと不純物とを分離して、高純度のスカンジウムを効率よく回収するものである。スカンジウムを含有する溶液としては、例えば、ニッケル酸化鉱石を高温高圧下で硫酸等の酸により浸出して得られた酸性溶液が挙げられる。
<< 1. Overview >>
In the scandium recovery method according to the present invention, scandium and impurities are separated from a scandium-containing solution to efficiently recover high-purity scandium. Examples of the solution containing scandium include an acidic solution obtained by leaching nickel oxide ore with an acid such as sulfuric acid under high temperature and high pressure.

具体的に、本発明に係るスカンジウムの回収方法は、スカンジウムを含有する溶液に中和剤を添加して中和処理を施すことで1次中和スラリーを生成させ、固液分離により1次中和澱物と1次中和濾液とを得る第1の中和工程と、得られた1次中和濾液に中和剤を添加して中和処理を施すことで2次中和スラリーを生成させ、固液分離により2次中和澱物と2次中和濾液とを得る第2の中和工程と、得られた2次中和澱物に酸を添加して水酸化物溶解液を得る水酸化物溶解工程と、を有する濃縮工程を含むものである。   Specifically, the method for recovering scandium according to the present invention generates a primary neutralized slurry by adding a neutralizing agent to a solution containing scandium and subjecting it to a neutralization treatment. A first neutralization step for obtaining a Japanese starch and a primary neutralized filtrate, and a secondary neutralized slurry is produced by adding a neutralizing agent to the obtained primary neutralized filtrate and neutralizing it. A second neutralization step of obtaining a secondary neutralized starch and a secondary neutralized filtrate by solid-liquid separation, and adding a hydroxide solution to the resulting secondary neutralized starch by adding an acid. And a concentration step having a hydroxide dissolving step to be obtained.

そして、この回収方法では、上述した第1の中和工程において、1次中和スラリーに対し、濾材として濾過膜を用いた濾過処理を施すことによって、1次中和澱物と1次中和濾液とを分離することを特徴としている。濾過膜としては、特に限定されないが、多孔性の中空糸膜を用いることができる。   And in this collection | recovery method, a primary neutralization starch and primary neutralization are performed by performing the filtration process which used the filtration membrane as a filter medium with respect to a primary neutralization slurry in the 1st neutralization process mentioned above. It is characterized by separating the filtrate. The filtration membrane is not particularly limited, and a porous hollow fiber membrane can be used.

このような方法によれば、スカンジウムを含有する溶液から、微細な粒子からなる不純物成分を効率的に除去することができ、より効果的にスカンジウムを濃縮することができる。これにより、従来に比べても高純度なスカンジウムを回収することができる。   According to such a method, the impurity component which consists of a fine particle can be efficiently removed from the solution containing scandium, and scandium can be concentrated more effectively. As a result, it is possible to recover scandium having a higher purity than in the prior art.

≪2.スカンジウムの回収方法≫
以下では、スカンジウムの回収方法の一連の流れについて説明し、その中で、上述した濃縮工程における濾過処理に関してより具体的に説明する。
≪2. Scandium recovery method >>
Hereinafter, a series of flows of the scandium recovery method will be described, and the filtration process in the concentration step described above will be described more specifically.

図1は、本実施の形態に係るスカンジウムの回収方法の一例を示すフロー図である。このスカンジウムの回収方法は、ニッケル酸化鉱石を硫酸等の酸により浸出して得られた、スカンジウムを含有する酸性溶液(硫化後液)から、スカンジウムと不純物とを分離して、高純度のスカンジウムを簡便に且つ効率よく回収するものである。   FIG. 1 is a flowchart showing an example of a scandium recovery method according to the present embodiment. In this scandium recovery method, scandium and impurities are separated from an acidic solution (post-sulfurization solution) containing scandium obtained by leaching nickel oxide ore with an acid such as sulfuric acid. It is simply and efficiently collected.

このスカンジウムの回収方法では、スカンジウムを含有する酸性溶液をイオン交換樹脂に通液してスカンジウムを吸着させ、次いでそのイオン交換樹脂に酸溶液を接触させることで得られる溶離液(スカンジウム溶離液)に対して、2段階の中和処理を施すことによって不純物を分離するとともにスカンジウムを濃縮する。そして、そのスカンジウムを濃縮させた酸性溶液を、さらにアミン系抽出剤等の抽出剤を用いた溶媒抽出に供することにより、その酸性溶液中に含まれる不純物を抽出剤中に抽出し、抽出後に酸性溶液(抽残液)に残留することになるスカンジウムと分離する。   In this scandium recovery method, an acidic solution containing scandium is passed through an ion exchange resin to adsorb scandium, and then an eluent (scandium eluent) obtained by contacting the acid solution with the ion exchange resin is used. On the other hand, impurities are separated and scandium is concentrated by performing a two-step neutralization treatment. Then, by subjecting the acidic solution enriched with the scandium to solvent extraction using an extracting agent such as an amine-based extracting agent, impurities contained in the acidic solution are extracted into the extracting agent, and the acidic solution is extracted after extraction. Separated from scandium that will remain in solution (extracted residue).

この溶媒抽出により抽残液中に含まれるようになったスカンジウムについては、例えば、アルカリを添加して中和処理を施すことで水酸化物の沈澱を得るか、もしくはシュウ酸を用いたシュウ酸塩化処理によりシュウ酸塩の沈澱物として回収するといった方法により、製品用途に適した固体の形状にするとともに残留する不純物も分離して、スカンジウムを高純度な水酸化スカンジウムやシュウ酸スカンジウムの結晶として回収する。   For scandium that is contained in the extraction residue by this solvent extraction, for example, by adding an alkali to neutralize to obtain a precipitate of hydroxide or oxalic acid using oxalic acid By recovering oxalate precipitates by chlorination, solids suitable for product use are separated and residual impurities are separated to convert scandium into highly pure scandium hydroxide and scandium oxalate crystals. to recover.

なお、得られた水酸化スカンジウムやシュウ酸スカンジウムの結晶は、公知の方法により焼成する等して酸化スカンジウムの形態とする。このようにして生成した酸化スカンジウムは、燃料電池の電解質の材料として用いることができる。また、溶融塩電解等の方法によりスカンジウムメタルを得た後にアルミニウムに添加して合金とするといった用途等に供することができる。   The obtained scandium hydroxide and scandium oxalate crystals are made into a form of scandium oxide by firing by a known method. The scandium oxide thus produced can be used as an electrolyte material for fuel cells. Moreover, after obtaining scandium metal by a method such as molten salt electrolysis, it can be used for applications such as addition to aluminum to form an alloy.

このように、本実施の形態に係るスカンジウムの回収方法は、スカンジウムを分離して回収するにあたって、イオン交換処理を経てスカンジウムが濃縮された溶液(溶離液)に対して、2段階の中和処理を施すことによってさらにスカンジウムを濃縮することを特徴としている。そして、このとき、第1段階目の中和処理により得られた1次中和スラリーに対して濾材として濾過膜を用いた濾過処理を行うことによって、1次中和澱物と1次中和濾液とを固液分離するようにしている。   As described above, in the scandium recovery method according to the present embodiment, when separating and recovering scandium, a two-stage neutralization process is performed on a solution (eluent) in which scandium is concentrated through an ion exchange process. It is characterized by further concentrating scandium by applying. At this time, the primary neutralized starch and the primary neutralized starch are obtained by subjecting the primary neutralized slurry obtained by the neutralization treatment in the first stage to filtration using a filter membrane as a filter medium. The filtrate is separated into solid and liquid.

このような方法によれば、2段階の中和処理により不純物を効果的に分離することができるとともに、その中和処理後の固液分離において濾過膜を用いることで、中和濾液中に移行した微細な粒子からなる不純物成分も効率的に分離除去することができる。したがって、ニッケル酸化鉱石のような多くの不純物を含有する原料からであっても、安定した操業のもと、高純度のスカンジウムを効率よく回収することができる。   According to such a method, impurities can be effectively separated by a two-stage neutralization treatment, and transferred to the neutralized filtrate by using a filtration membrane in the solid-liquid separation after the neutralization treatment. Impurity components composed of the fine particles can also be separated and removed efficiently. Therefore, even from a raw material containing many impurities such as nickel oxide ore, highly pure scandium can be efficiently recovered under stable operation.

より具体的に、図1に示すように、本実施の形態に係るスカンジウムの回収方法は、ニッケル酸化鉱石を硫酸等の酸で浸出することによりスカンジウムを含有する酸性溶液を得るニッケル酸化鉱石の湿式製錬処理工程S1と、その酸性溶液から不純物を除去したスカンジウム溶離液を得るスカンジウム溶離工程S2と、スカンジウム溶離液に中和剤を添加して中和処理を施して高濃度のスカンジウムを含有する溶液を得る濃縮工程S3と、得られた溶液をアミン系抽出剤等による溶媒抽出に付すことで、不純物を抽出剤中に抽出して抽出後に酸性溶液に残留するスカンジウムと分離する溶媒抽出工程S4と、抽残液からスカンジウムを回収するスカンジウム回収工程S5と、を有する。   More specifically, as shown in FIG. 1, the scandium recovery method according to the present embodiment is a wet nickel oxide ore that obtains an acidic solution containing scandium by leaching the nickel oxide ore with an acid such as sulfuric acid. A smelting treatment step S1, a scandium elution step S2 for obtaining a scandium eluent in which impurities are removed from the acidic solution, and a neutralization treatment is performed by adding a neutralizing agent to the scandium eluate to contain a high concentration of scandium. Concentration step S3 for obtaining a solution, and solvent extraction step S4 for subjecting the obtained solution to solvent extraction with an amine-based extractant or the like to extract impurities into the extractant and separate scandium remaining in the acidic solution after extraction. And a scandium recovery step S5 for recovering scandium from the extracted residual liquid.

<2−1.ニッケル酸化鉱石の湿式製錬処理工程>
スカンジウム回収の処理対象となるスカンジウムを含有する酸性溶液としては、ニッケル酸化鉱石を硫酸により処理して得られる酸性溶液を用いることができる。
<2-1. Nickel oxide ore hydrometallurgical treatment process>
An acidic solution obtained by treating nickel oxide ore with sulfuric acid can be used as the acidic solution containing scandium to be treated for scandium recovery.

具体的に、溶媒抽出に付される酸性溶液としては、ニッケル酸化鉱石を高温高圧下で硫酸等の酸により浸出して浸出液を得る浸出工程S11と、浸出液に中和剤を添加して不純物を含む中和澱物と中和後液とを得る中和工程S12と、中和後液に硫化剤を添加してニッケル硫化物と硫化後液とを得る硫化工程S13とを有するニッケル酸化鉱石の湿式製錬処理工程S1により得られる硫化後液を用いることができる。以下では、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬処理工程S1の流れの概要を説明する。   Specifically, as an acidic solution subjected to solvent extraction, a leaching step S11 in which nickel oxide ore is leached with an acid such as sulfuric acid under high temperature and high pressure to obtain a leachate, and a neutralizer is added to the leachate to add impurities. A nickel oxide ore having a neutralization step S12 for obtaining a neutralized starch and a post-neutralization solution, and a sulfidation step S13 for obtaining a nickel sulfide and a post-sulfurization solution by adding a sulfiding agent to the post-neutralization solution The post-sulfurization solution obtained by the hydrometallurgical treatment step S1 can be used. Below, the outline | summary of the flow of the hydrometallurgical treatment process S1 of nickel oxide ore is demonstrated.

(1)浸出工程
浸出工程S11は、例えば高温加圧容器(オートクレーブ)等を用いて、ニッケル酸化鉱石のスラリーに硫酸を添加して240℃〜260℃の温度下で撹拌処理を施し、浸出液と浸出残渣とからなる浸出スラリーを形成する工程である。なお、浸出工程S11における処理は、従来知られているHPALプロセスに従って行えばよく、例えば特許文献1に記載されている。
(1) Leaching step In the leaching step S11, for example, using a high-temperature pressurized container (autoclave) or the like, sulfuric acid is added to a slurry of nickel oxide ore, and a stirring treatment is performed at a temperature of 240 ° C to 260 ° C. It is a step of forming a leaching slurry comprising leaching residues. In addition, what is necessary is just to perform the process in leaching process S11 according to the conventionally known HPAL process, for example, it describes in patent document 1. FIG.

ここで、ニッケル酸化鉱石としては、主としてリモナイト鉱及びサプロライト鉱等のいわゆるラテライト鉱が挙げられる。ラテライト鉱のニッケル含有量は、通常、0.8重量%〜2.5重量%であり、水酸化物又はケイ苦土(ケイ酸マグネシウム)鉱物として含有される。また、これらのニッケル酸化鉱石には、スカンジウムが含まれている。   Here, examples of the nickel oxide ore include so-called laterite ores such as limonite ore and saprolite ore. Laterite ore usually has a nickel content of 0.8% to 2.5% by weight, and is contained as a hydroxide or a siliceous clay (magnesium silicate) mineral. These nickel oxide ores contain scandium.

浸出工程S11では、得られた浸出液と浸出残渣とからなる浸出スラリーを洗浄しながら、ニッケルやコバルト、スカンジウム等を含む浸出液と、ヘマタイトである浸出残渣とに固液分離する。この固液分離処理では、例えば、浸出スラリーを洗浄液と混合した後、凝集剤供給設備等から供給される凝集剤を用いて、シックナー等の固液分離設備によって固液分離処理を施す。具体的には、先ず、浸出スラリーが洗浄液により希釈され、次に、スラリー中の浸出残渣がシックナーの沈降物として濃縮される。なお、この固液分離処理では、シックナー等の固液分離槽を多段に連結させて用い、浸出スラリーを多段洗浄しながら固液分離することが好ましい。   In the leaching step S11, the leaching slurry composed of the obtained leaching solution and the leaching residue is washed, and solid-liquid separation is performed into the leaching solution containing nickel, cobalt, scandium, and the like and the leaching residue that is hematite. In this solid-liquid separation process, for example, after the leaching slurry is mixed with the cleaning liquid, the solid-liquid separation process is performed by a solid-liquid separation facility such as a thickener using a flocculant supplied from a flocculant supply facility or the like. Specifically, the leaching slurry is first diluted with a cleaning liquid, and then the leaching residue in the slurry is concentrated as a thickener sediment. In this solid-liquid separation treatment, it is preferable to use solid-liquid separation tanks such as thickeners connected in multiple stages and perform solid-liquid separation while washing the leaching slurry in multiple stages.

(2)中和工程
中和工程S12は、浸出工程S11により得られた浸出液に中和剤を添加してpHを調整し、不純物元素を含む中和澱物と中和後液とを得る工程である。中和工程S12における中和処理により、ニッケルやコバルト、スカンジウム等の有価金属は中和後液に含まれるようになり、鉄、アルミニウムをはじめとした不純物の大部分が中和澱物となる。
(2) Neutralization step The neutralization step S12 is a step of adjusting the pH by adding a neutralizing agent to the leachate obtained in the leaching step S11 to obtain a neutralized starch containing an impurity element and a post-neutralization solution. It is. By the neutralization treatment in the neutralization step S12, valuable metals such as nickel, cobalt, and scandium are included in the post-neutralization solution, and most of impurities such as iron and aluminum become neutralized starch.

中和剤としては、従来公知のもの使用することができ、例えば、炭酸カルシウム、消石灰、水酸化ナトリウム等が挙げられる。   A conventionally well-known thing can be used as a neutralizer, For example, a calcium carbonate, slaked lime, sodium hydroxide etc. are mentioned.

中和工程S12における中和処理では、分離された浸出液の酸化を抑制しながら、pHを1〜4の範囲に調整することが好ましく、1.5〜2.5の範囲に調整することがより好ましい。pHが1未満であると、中和が不十分となり、中和澱物と中和後液とに分離できない可能性がある。一方で、pHが4を超えると、アルミニウムをはじめとした不純物のみならず、スカンジウムやニッケル等の有価金属も中和澱物に含まれる可能性がある。   In the neutralization process in neutralization process S12, it is preferable to adjust pH to the range of 1-4, suppressing the oxidation of the isolate | separated leachate, and adjusting to the range of 1.5-2.5 more. preferable. If the pH is less than 1, neutralization becomes insufficient, and there is a possibility that the neutralized starch and the liquid after neutralization cannot be separated. On the other hand, when the pH exceeds 4, not only impurities such as aluminum but also valuable metals such as scandium and nickel may be contained in the neutralized starch.

(3)硫化工程
硫化工程S13は、中和工程S12により得られた中和後液に硫化剤を添加して硫化処理を施し、ニッケル硫化物と硫化後液とを得る工程である。硫化工程S13における硫化処理により、ニッケル、コバルト、亜鉛等は硫化物となり、スカンジウム等は硫化後液に含まれることになる。
(3) Sulfurization process Sulfurization process S13 is a process which adds a sulfidizing agent to the post-neutralization liquid obtained by neutralization process S12, performs a sulfidation process, and obtains a nickel sulfide and a post-sulfurization liquid. By the sulfiding treatment in the sulfiding step S13, nickel, cobalt, zinc and the like become sulfides, and scandium and the like are contained in the post-sulfurized solution.

具体的に、硫化工程S13では、得られた中和後液に対して、硫化水素ガス、硫化ナトリウム、水素化硫化ナトリウム等の硫化剤を添加し、不純物成分の少ないニッケル及びコバルトを含む硫化物(ニッケル・コバルト混合硫化物)と、ニッケル濃度を低い水準で安定させ、スカンジウム等を含有させた硫化後液とを生成させる。   Specifically, in the sulfidation step S13, a sulfide containing nickel and cobalt with a small amount of impurity components is added to the obtained post-neutralization solution by adding a sulfiding agent such as hydrogen sulfide gas, sodium sulfide, sodium hydrogen sulfide. (Nickel / cobalt mixed sulfide) and a post-sulfurization solution containing scandium and the like by stabilizing the nickel concentration at a low level.

硫化工程S13における硫化処理では、ニッケル・コバルト混合硫化物のスラリーに対してシックナー等の沈降分離装置を用いた沈降分離処理を施し、ニッケル・コバルト混合硫化物をシックナーの底部より分離回収する。一方で、水溶液成分である硫化後液についてはオーバーフローさせて回収する。   In the sulfiding treatment in the sulfiding step S13, the nickel / cobalt mixed sulfide slurry is subjected to settling separation using a settling separator such as a thickener, and the nickel / cobalt mixed sulfide is separated and recovered from the bottom of the thickener. On the other hand, the post-sulfurization solution that is an aqueous solution component is recovered by overflowing.

本実施の形態に係るスカンジウムの回収方法では、以上のようなニッケル酸化鉱石の湿式製錬処理工程S1の各工程を経て得られる硫化後液を、スカンジウム回収処理の対象となる、スカンジウムとその他の不純物とを含有する酸性溶液として用いることができる。   In the scandium recovery method according to the present embodiment, the post-sulfurization solution obtained through each step of the above-described nickel oxide ore hydrometallurgical treatment step S1, scandium and other target for scandium recovery treatment. It can be used as an acidic solution containing impurities.

<2−2.スカンジウム(Sc)溶離工程>
上述したように、ニッケル酸化鉱石を硫酸により浸出して得られた、スカンジウムを含有する酸性溶液である硫化後液を、スカンジウム回収処理の対象溶液として適用することができる。ところが、スカンジウムを含有する酸性溶液である硫化後液には、スカンジウムの他に、例えば上述した硫化工程S13における硫化処理で硫化されずに溶液中に残留したアルミニウムやクロム、その他の多種多様な不純物が含まれている。このことから、この酸性溶液を溶媒抽出に付すにあたり、スカンジウム溶離工程S2として、予め、酸性溶液中に含まれる不純物を除去してスカンジウム(Sc)を濃縮し、スカンジウム溶離液(スカンジウム含有溶液)を生成させることが好ましい。
<2-2. Scandium (Sc) elution step>
As described above, a post-sulfurization solution that is an acidic solution containing scandium obtained by leaching nickel oxide ore with sulfuric acid can be applied as a target solution for scandium recovery treatment. However, in the post-sulfurization solution that is an acidic solution containing scandium, in addition to scandium, for example, aluminum, chromium, and other various impurities that remain in the solution without being sulfided by the sulfurization treatment in the above-described sulfurization step S13. It is included. Therefore, when subjecting this acidic solution to solvent extraction, as a scandium elution step S2, impurities contained in the acidic solution are removed in advance to concentrate scandium (Sc), and a scandium eluent (scandium-containing solution) is used. Preferably, it is generated.

スカンジウム溶離工程S2では、例えばキレート樹脂を使用したイオン交換処理による方法で、酸性溶液中に含まれるアルミニウム等の不純物を分離して除去し、スカンジウムを濃縮させたスカンジウム含有溶液を得るようにすることができる。   In the scandium elution step S2, for example, an ion exchange treatment using a chelate resin is used to separate and remove impurities such as aluminum contained in the acidic solution to obtain a scandium-containing solution in which scandium is concentrated. Can do.

図2は、酸性溶液中に含まれる不純物を除去してスカンジウムを濃縮し溶離させる方法として、キレート樹脂を使用したイオン交換反応により行う方法(イオン交換工程)の一例を示すフロー図である。この工程では、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬処理工程S1における硫化工程S13にて得られた硫化後液をキレート樹脂に接触させて硫化後液中のスカンジウムをキレート樹脂に吸着させ、スカンジウム(Sc)溶離液を得る。なお、スカンジウム溶離工程S2の一例としてのイオン交換工程を「イオン交換工程S2」とする。   FIG. 2 is a flowchart showing an example of a method (ion exchange step) performed by an ion exchange reaction using a chelate resin as a method for concentrating and eluting scandium by removing impurities contained in an acidic solution. In this step, the post-sulfurization solution obtained in the sulfidation step S13 of the nickel oxide ore hydrometallurgy treatment step S1 is brought into contact with the chelate resin so that scandium in the post-sulfurization solution is adsorbed on the chelate resin, and scandium (Sc) An eluent is obtained. The ion exchange step as an example of the scandium elution step S2 is referred to as “ion exchange step S2.”

具体的に、イオン交換工程S2としては、硫化後液をキレート樹脂に接触させてスカンジウムをキレート樹脂に吸着させる吸着工程S21と、スカンジウムを吸着したキレート樹脂に0.1N以下の硫酸を接触させてキレート樹脂に吸着したアルミニウムを除去するアルミニウム除去工程S22と、キレート樹脂に0.3N以上3N以下の硫酸を接触させてスカンジウム溶離液を得るスカンジウム溶離工程S23と、スカンジウム溶離工程S23を経たキレート樹脂に3N以上の硫酸を接触させ、吸着工程S21でキレート樹脂に吸着したクロムを除去するクロム除去工程S24とを有するものを例示できる。以下、各工程について概略を説明するが、イオン交換工程S2としてこれに限定されない。   Specifically, as the ion exchange step S2, an adsorption step S21 in which the solution after sulfurization is brought into contact with the chelate resin to adsorb scandium to the chelate resin, and sulfuric acid of 0.1 N or less is brought into contact with the chelate resin in which scandium is adsorbed. The aluminum removal step S22 for removing aluminum adsorbed on the chelate resin, the scandium elution step S23 for obtaining a scandium eluent by contacting the chelate resin with sulfuric acid of 0.3N or more and 3N or less, and the chelate resin subjected to the scandium elution step S23 An example is one having 3N or more sulfuric acid in contact with it and a chromium removal step S24 for removing chromium adsorbed on the chelate resin in the adsorption step S21. Hereinafter, although an outline is demonstrated about each process, as ion exchange process S2, it is not limited to this.

[吸着工程]
吸着工程S21では、硫化後液をキレート樹脂に接触させてスカンジウムをキレート樹脂に吸着させる。キレート樹脂の種類は特に限定されず、例えばイミノジ酢酸を官能基とする樹脂を用いることができる。
[Adsorption process]
In the adsorption step S21, the sulfurized solution is brought into contact with the chelate resin to adsorb scandium to the chelate resin. The type of chelate resin is not particularly limited, and for example, a resin having iminodiacetic acid as a functional group can be used.

[アルミニウム除去工程]
アルミニウム除去工程S22では、吸着工程S21でスカンジウムを吸着したキレート樹脂に0.1N以下の硫酸を接触させ、キレート樹脂に吸着したアルミニウムを除去する。なお、アルミニウムを除去する際、pHを1以上2.5以下の範囲に維持することが好ましく、1.5以上2.0以下の範囲に維持することがより好ましい。
[Aluminum removal process]
In the aluminum removal step S22, 0.1 N or less sulfuric acid is brought into contact with the chelate resin that has adsorbed scandium in the adsorption step S21 to remove aluminum adsorbed on the chelate resin. In addition, when removing aluminum, it is preferable to maintain pH in the range of 1 or more and 2.5 or less, and it is more preferable to maintain in the range of 1.5 or more and 2.0 or less.

[スカンジウム溶離工程]
スカンジウム溶離工程S23では、アルミニウム除去工程S22を経たキレート樹脂に0.3N以上3N未満の硫酸を接触させ、スカンジウム溶離液を得る。スカンジウム溶離液を得るに際しては、溶離液に用いる硫酸の規定度を0.3N以上3N未満の範囲に維持することが好ましく、0.5N以上2N未満の範囲に維持することがより好ましい。
[Scandium elution step]
In the scandium elution step S23, sulfuric acid of 0.3N or more and less than 3N is brought into contact with the chelate resin that has undergone the aluminum removal step S22 to obtain a scandium eluent. In obtaining a scandium eluent, it is preferable to maintain the normality of sulfuric acid used in the eluent within a range of 0.3N to less than 3N, and more preferably within a range of 0.5N to less than 2N.

[クロム除去工程]
クロム除去工程S24では、スカンジウム溶離工程S23を経たキレート樹脂に3N以上の硫酸を接触させ、吸着工程S21でキレート樹脂に吸着したクロムを除去する。クロムを除去するに際して、溶離液に用いる硫酸の規定度が3Nを下回ると、クロムが適切にキレート樹脂から除去されないため、好ましくない。
[Chromium removal process]
In the chromium removal step S24, 3N or more sulfuric acid is brought into contact with the chelate resin that has undergone the scandium elution step S23, and the chromium adsorbed on the chelate resin in the adsorption step S21 is removed. When removing chromium, if the normality of sulfuric acid used in the eluent is less than 3N, it is not preferable because chromium is not properly removed from the chelate resin.

<2−3.濃縮工程>
上述したように、スカンジウム溶離工程S2では、キレート樹脂の選択性によってスカンジウムと不純物との分離が行われ、不純物と分離したスカンジウムがスカンジウム溶離液として回収される。しかしながら、使用するキレート樹脂の特性上、すべての不純物を完全にスカンジウムと分離できるわけではない。
<2-3. Concentration process>
As described above, in the scandium elution step S2, scandium and impurities are separated by the selectivity of the chelate resin, and the scandium separated from the impurities is recovered as a scandium eluent. However, due to the characteristics of the chelate resin used, not all impurities can be completely separated from scandium.

そこで、スカンジウム溶離工程S2で回収したスカンジウム溶離液を、後述する溶媒抽出工程S4での抽出始液として用いて溶媒抽出に付すことで、スカンジウムと不純物との分離をさらに進めることができる。   Therefore, the scandium eluent recovered in the scandium elution step S2 is subjected to solvent extraction using it as an extraction start solution in the solvent extraction step S4 described later, whereby the separation of scandium and impurities can be further advanced.

しかしながら、後述する溶媒抽出工程S4では、一般的に、溶媒抽出に供する抽出始液中の目的成分の濃度が高い方が目的外の不純物との分離性能が向上する。また、処理するスカンジウムの物量が同じであるならば、スカンジウムを高濃度に含有する抽出始液であるほど、溶媒抽出に供する液量が少なくて済むため、結果として使用する抽出剤の物量も少なくて済む。また、溶媒抽出処理に必要な設備がよりコンパクトで済むといったような操業効率が向上する等の様々なメリットもある。   However, in the solvent extraction step S4, which will be described later, in general, the higher the concentration of the target component in the extraction starting solution used for solvent extraction, the better the separation performance from unintended impurities. In addition, if the amount of scandium to be processed is the same, the higher the concentration of scandium, the smaller the amount of solution used for solvent extraction, the smaller the amount of extractant used as a result. I'll do it. In addition, there are various merits such as improvement in operational efficiency such that the equipment required for the solvent extraction process is more compact.

このことから、本実施の形態では、スカンジウム溶離液中のスカンジウム濃度を上昇させるために、すなわちスカンジウムを濃縮させるために、スカンジウム溶離工程S2(スカンジウム溶離工程S23)においてキレート樹脂から溶離させたスカンジウム溶離液に対して中和剤を添加して中和処理を施し、水酸化スカンジウムの沈澱物を形成させる。そして、得られた水酸化スカンジウムの沈澱物に酸を添加して再度溶解することによって、高いスカンジウム濃度をもった溶液(抽出始液)を得るようにする。このように、溶媒抽出工程S4に先立って、スカンジウム溶離液に対し中和処理を施してスカンジウムを濃縮させることで、溶媒抽出の処理効率を向上させることができる。   Therefore, in the present embodiment, in order to increase the scandium concentration in the scandium eluent, that is, in order to concentrate scandium, the scandium elution eluted from the chelate resin in the scandium elution step S2 (scandium elution step S23). A neutralizing agent is added to the liquid for neutralization to form a scandium hydroxide precipitate. Then, by adding an acid to the obtained scandium hydroxide precipitate and dissolving it again, a solution (extraction starting solution) having a high scandium concentration is obtained. Thus, prior to the solvent extraction step S4, the scandium eluent is neutralized to concentrate scandium, thereby improving the solvent extraction processing efficiency.

また、このような中和処理を施すことによって、スカンジウム溶離液から一旦スカンジウムを含有する沈澱物を形成させて固液分離することで、沈澱物とならなかった不純物を分離する効果も期待できる。   In addition, by performing such neutralization treatment, a precipitate containing scandium is once formed from the scandium eluent, and solid-liquid separation is performed, so that an effect of separating impurities that have not become precipitates can be expected.

具体的に、この濃縮工程S3は、図2に示すように、スカンジウム溶離液に対して中和剤を添加して所定のpH範囲に調整し、中和残物と中和濾液とを得る2段階で構成された中和工程S31と、得られた中和澱物に対して酸を添加することによって溶解し、高濃度のスカンジウムを含有する再溶解液を得る水酸化物溶解工程S32とを有する。   Specifically, in the concentration step S3, as shown in FIG. 2, a neutralizing agent is added to the scandium eluent to adjust to a predetermined pH range to obtain a neutralization residue and a neutralized filtrate 2 A neutralization step S31 composed of steps, and a hydroxide dissolution step S32 that is dissolved by adding an acid to the obtained neutralized starch to obtain a redissolved solution containing a high concentration of scandium. Have.

[中和工程]
中和工程S31では、スカンジウム溶離液に対して中和剤を添加してその溶液のpHを所定の範囲に調整し、スカンジウム溶離液中に含まれるスカンジウムを水酸化スカンジウムの沈澱物とする。中和工程S31では、このように、水酸化スカンジウムから構成される中和澱物と中和後液とを生成させる。
[Neutralization process]
In the neutralization step S31, a neutralizing agent is added to the scandium eluent to adjust the pH of the solution to a predetermined range, and the scandium contained in the scandium eluent is used as a precipitate of scandium hydroxide. In the neutralization step S31, the neutralized starch composed of scandium hydroxide and the neutralized solution are thus generated.

中和剤としては、特に限定されず、例えば水酸化ナトリウム等を用いることができる。   The neutralizing agent is not particularly limited, and for example, sodium hydroxide can be used.

ここで、本実施の形態においては、中和工程S31での中和処理として、中和剤を用いた中和によるpH調整を2段階で行うことを特徴としている。これにより、より一層効率よく不純物を分離して、スカンジウムを濃縮することができる。図3に、中和工程S31における2段階の中和処理の流れを説明するための図を示す。図3の工程図に示すように、中和工程S31では、1段目の中和を行う第1の中和工程と、2段目の中和を行う第2の中和工程と有する。   Here, in the present embodiment, as the neutralization process in the neutralization step S31, pH adjustment by neutralization using a neutralizer is performed in two stages. Thereby, an impurity can be isolate | separated more efficiently and scandium can be concentrated. In FIG. 3, the figure for demonstrating the flow of the two-step neutralization process in neutralization process S31 is shown. As shown in the process diagram of FIG. 3, the neutralization step S31 includes a first neutralization step for performing the first-stage neutralization and a second neutralization step for performing the second-stage neutralization.

(第1の中和工程)
具体的に、2段階のpH調整による中和処理では、第1の中和工程として、スカンジウム溶離液に対して水酸化ナトリウム等の中和剤を添加し、溶液のpHが所定の範囲となるように調整する1段目の中和を行う。この1段目の中和によって、スカンジウムより塩基性が低い成分である鉄、クロム等の不純物の大部分が水酸化物の形態の沈澱物となる。そして、その沈澱物を含む1次中和スラリーに対して濾過処理からなる固液分離を行うことで、1次中和澱物と1次中和濾液とを得ることができる。なお、スカンジウムは、1次中和濾液中に濃縮される。
(First neutralization step)
Specifically, in the neutralization treatment by two-stage pH adjustment, as a first neutralization step, a neutralizing agent such as sodium hydroxide is added to the scandium eluent so that the pH of the solution falls within a predetermined range. The first stage of neutralization is adjusted as follows. By this first-stage neutralization, most of impurities such as iron and chromium, which are components having a lower basicity than scandium, become precipitates in the form of hydroxide. And a primary neutralization starch and a primary neutralization filtrate can be obtained by performing the solid-liquid separation which consists of filtration processing with respect to the primary neutralization slurry containing the precipitate. Scandium is concentrated in the primary neutralized filtrate.

第1の中和工程における中和処理では、中和剤の添加により、溶液のpHが、好ましくは3.5〜4.5の範囲となるように調整する。また、より好ましくは、溶液のpHが4.0程度となるように調整する。溶液のpHをこの範囲となるように中和剤を添加して中和することで、スカンジウムをより効率的に1次中和濾液中に濃縮することができる。   In the neutralization treatment in the first neutralization step, the pH of the solution is preferably adjusted to a range of 3.5 to 4.5 by adding a neutralizing agent. More preferably, the pH of the solution is adjusted to about 4.0. By adding a neutralizing agent and neutralizing so that the pH of the solution falls within this range, scandium can be more efficiently concentrated in the primary neutralized filtrate.

ここで、第1の中和工程では、中和処理により生成した1次中和スラリーに対して、濾材として濾過膜を用いた濾過処理を施すことによって、1次中和澱物と1次中和濾液とに分離することを特徴としている。ここで、濾過膜とは、例えば繊維を織ったり固めたりすることで得られる濾布等とは区別されるものであり、表面に比較的小さな(例えばサブミクロン以下のオーダーの)径の孔が形成されている膜である。   Here, in a 1st neutralization process, with respect to the primary neutralization slurry produced | generated by the neutralization process, a primary neutralization starch and a primary medium are obtained by performing the filtration process which used the filtration membrane as a filter medium. It is characterized by separating into a Japanese filtrate. Here, the filtration membrane is distinguished from, for example, a filter cloth obtained by weaving or solidifying fibers, and has a relatively small (for example, submicron or smaller) pore on the surface. It is a formed film.

このように、第1の中和工程では、1次中和スラリーに対して濾過膜を用いた濾過処理を施すことによって1次中和濾液と1次中和澱物とを分離するようにすることで、中和により生成した微細な粒子からなる不純物も1次中和澱物として効果的に分離することができ、1次中和濾液中に移行することを抑制することができる。例えば、中和により生成する鉄の水酸化物(水酸化鉄)は、非常に微細なものが生成されやすいが、濾過膜を用いた濾過処理を行うことで、微細な水酸化鉄の粒子も1次中和澱物として有効に分離除去することができる。   Thus, in the first neutralization step, the primary neutralized filtrate and the primary neutralized starch are separated by subjecting the primary neutralized slurry to a filtration treatment using a filtration membrane. Thereby, the impurity which consists of the fine particle produced | generated by neutralization can also be isolate | separated effectively as a primary neutralization starch, and it can suppress moving to a primary neutralization filtrate. For example, iron hydroxide (iron hydroxide) produced by neutralization is likely to be very fine, but by performing filtration using a filtration membrane, fine iron hydroxide particles are also produced. It can be separated and removed effectively as a primary neutralized starch.

濾過膜は、有機高分子や無機物(例えば酸化物)等で構成されたものが一般的であるが、繊維を織ったり固めたりせずとも材料自体に水溶液を通過させる隙間(孔、貫通孔)を多数備えた多孔性の膜を用いることが好ましい。   Filtration membranes are generally composed of organic polymers or inorganic substances (eg oxides), but gaps (holes, through holes) that allow aqueous solutions to pass through the material itself without weaving or solidifying the fibers. It is preferable to use a porous membrane provided with a large number of.

濾過膜の表面に有する隙間(孔)の大きさ(孔径)は、分子サイズであるため、中和処理により得られる中和澱物のような析出物の大きさと比べても著しく小さい。そのため、生成した中和澱物は、その濾過膜の孔を通過することができず、しかも、その孔に中和澱物が詰まる心配もない。また、濾過膜の表面における孔が中和澱物によって蓋をされることもあるが、その孔は貫通孔であって内部が詰まっていないため、中和スラリーの対流によって形成された蓋は容易に除去される。したがって、少なくとも濾過膜の表面の一層が中和澱物によって覆われるまでは、ある程度の流量で濾過を継続することができる。   Since the size (pore diameter) of the gap (pore) on the surface of the filtration membrane is a molecular size, it is significantly smaller than the size of a precipitate such as a neutralized starch obtained by neutralization treatment. Therefore, the produced neutralized starch cannot pass through the pores of the filtration membrane, and there is no fear that the neutralized starch is clogged in the pores. In addition, the pores on the surface of the filtration membrane may be capped with neutralized starch, but since the pores are through holes and the inside is not clogged, the lid formed by the convection of the neutralized slurry is easy. Removed. Therefore, the filtration can be continued at a certain flow rate until at least one surface of the filtration membrane is covered with the neutralized starch.

濾布であると、目開きが小さくなるほど目詰まりし易くなることが知られているが、濾過膜のように孔径が分子サイズで格段に小さなものであると、意外にも詰まりにくくなる。本実施の形態においては、このような現象を利用して、中和スラリーに対する濾過処理において濾過膜を使用することによって、微細な粒子からなる不純物成分を効果的に分離除去するとともに、目詰まりを抑制して効率的な処理を行うようにすることができる。   It is known that the filter cloth is more likely to be clogged as the mesh opening is smaller, but it is unexpectedly difficult to clog if the pore diameter is much smaller in molecular size as in a filtration membrane. In the present embodiment, by utilizing such a phenomenon, by using a filtration membrane in the filtration treatment of the neutralized slurry, the impurity components composed of fine particles are effectively separated and removed, and clogging is performed. It is possible to suppress and perform efficient processing.

濾過膜は、濾布等のように繊維を織ったり固めたりして孔が形成されたものではなく、それ自体に固有の貫通孔を備えていることから、繊維の重なりのような大きな厚みを伴わないことも利点である。このように、濾過膜を用いることにより、濾材として厚みを薄くできるため、濾過抵抗(圧力損失)が小さく、濾過の流量を大きくすることができる。   The filter membrane is not formed by weaving or hardening fibers like a filter cloth, etc., and has a through hole unique to itself, so it has a large thickness like overlapping of fibers. It is also an advantage not to accompany. Thus, since the thickness can be reduced as the filter medium by using the filtration membrane, the filtration resistance (pressure loss) is small, and the filtration flow rate can be increased.

具体的に、濾過膜としては、特に限定されないが、多孔性の性質を有する中空糸膜を好適に用いることができる。具体的に、中空糸膜としては、ポリアクリロニトリル系樹脂やポリスルホン系等の有機高分子素材によりなるものや、シリカやセラミック等の無機素材によりなるものなどを用いることができる。なお、これらの中空糸膜は市販されており、安価に入手することができる。   Specifically, the filtration membrane is not particularly limited, but a hollow fiber membrane having a porous property can be suitably used. Specifically, the hollow fiber membrane may be made of an organic polymer material such as polyacrylonitrile resin or polysulfone, or made of an inorganic material such as silica or ceramic. These hollow fiber membranes are commercially available and can be obtained at low cost.

濾過膜の孔の大きさ(孔径)は、中和スラリーに含まれる水溶液を透過して中和澱物を通さない範囲内で適宜調整することができる。スカンジウム溶離液に対して中和処理を施して得られた中和スラリーに対しては、例えば、分画粒径(目開き)が0.01μm〜0.05μmである孔径を有する濾過膜であれば、濾過流量、中和澱物の除去量、中期的な詰まり難さ等の観点で好ましく用いることができる。このことは、スカンジウムイオンや水分子の大きさが0.01μm〜0.05μmの範囲よりも小さく、一方で中和澱物の粒径が0.05μmより大きいためである。   The pore size (pore diameter) of the filtration membrane can be appropriately adjusted within a range that allows the aqueous solution contained in the neutralized slurry to pass through and does not allow the neutralized starch to pass through. For a neutralized slurry obtained by subjecting a scandium eluent to neutralization, for example, a filtration membrane having a pore size of a fractional particle size (opening) of 0.01 μm to 0.05 μm. For example, it can be preferably used from the viewpoint of filtration flow rate, removal amount of neutralized starch, difficulty of clogging in the medium term, and the like. This is because the size of scandium ions and water molecules is smaller than the range of 0.01 μm to 0.05 μm, while the particle size of the neutralized starch is larger than 0.05 μm.

また、濾過膜の孔の詰まり難さという観点からすると、その孔は、中和スラリーの中和澱物を構成する固体粒子の中位径(D50、レーザー回折・散乱法による体積平均直径)の1/500〜1/50の大きさに相当する直径の貫通孔であることが好ましい。このような大きさ(径)の孔であれば、中和澱物(固体粒子)の表面が濾過膜の孔に引っかかったとしても、その孔の内部にまで固体粒子の全体が入り込むことがない。もちろん、中和澱物により濾過膜の表面が傷ついたりすることで中和澱物を構成する固体粒子と同程度の大きさにまで孔径が広がり、あるいは固体粒子と同程度の大きさの孔が新たに生じたりすることもある。しかしながら、生成した大きな孔に固体粒子が入り込んで塞がったとしても、他の多くの孔が上述したような大きさのものであれば、全体的には詰まりのない孔が多数残るため、濾過流量を有効に確保することができる。なお、このことから、濾過膜が有する貫通孔のすべてが、固体粒子の中位径の1/500〜1/50の大きさに相当する直径を有するものでなくても、十分に効果を得ることができるといえる。   Further, from the viewpoint of the difficulty of clogging the pores of the filtration membrane, the pores have a median diameter (D50, volume average diameter by laser diffraction / scattering method) of solid particles constituting the neutralized starch of the neutralized slurry. A through hole having a diameter corresponding to a size of 1/500 to 1/50 is preferable. If the pores have such a size (diameter), even if the surface of the neutralized starch (solid particles) is caught in the pores of the filtration membrane, the entire solid particles do not enter the pores. . Of course, the surface of the filtration membrane is damaged by the neutralized starch, so that the pore diameter is expanded to the same size as the solid particles constituting the neutralized starch, or the pores are about the same size as the solid particles. It may occur anew. However, even if solid particles enter and close the large pores that are generated, if many other pores are of the size described above, there will be a large number of pores that are not clogged as a whole. Can be effectively secured. In addition, from this, even if all of the through-holes of the filtration membrane do not have a diameter corresponding to 1/500 to 1/50 of the median diameter of the solid particles, a sufficient effect is obtained. It can be said that it is possible.

濾過膜の孔径は、例えば電子顕微鏡により観察することで測定することができる。また、大きさが既知の粒子を濾過させることにより確認することもできる。なお、濾過膜が備える複数の孔には、それぞれ大きさに差があることも考えられるが、その場合は実用上、粒子の90%が通過できなくなる大きさを孔径の直径とみなすことができる。   The pore diameter of the filtration membrane can be measured, for example, by observing with an electron microscope. It can also be confirmed by filtering particles of known size. In addition, although there may be a difference in size between the plurality of holes provided in the filtration membrane, in that case, the size that 90% of the particles cannot practically pass through can be regarded as the diameter of the hole diameter. .

濾過膜を用いて濾過処理を行って分離した中和澱物は、上述したように鉄やクロム等の水酸化物であることから、回収して他の用途に用いることができる。このとき、濾過処理においては、濾過膜を複数基用いて複数段の濾過処理を施すようにすることが好ましい。具体的には、少なくとも、1段目の濾過処理では、1基目の濾過膜を用いて1次中和スラリーを濾過することにより、その1基目の濾過膜の表面に1次中和澱物を付着させて分離し、2段目の濾過処理では、1基目の濾過膜から分離させた1次中和澱物を、2基目の濾過膜を用いて濾過する。   Since the neutralized starch separated by filtration using a filtration membrane is a hydroxide such as iron or chromium as described above, it can be recovered and used for other purposes. At this time, in the filtration treatment, it is preferable to perform a plurality of stages of filtration treatment using a plurality of filtration membranes. Specifically, at least in the first stage filtration, the primary neutralized slurry is filtered on the surface of the first filtration membrane by filtering the primary neutralized slurry using the first filtration membrane. In the second-stage filtration treatment, the primary neutralized starch separated from the first filtration membrane is filtered using the second filtration membrane.

1次中和スラリーを、濾過膜を用いて分離して得られる中和澱物(1次中和澱物)には、スカンジウムを含む水分が付着している。そのため、上述したような2段階の濾過処理を施すようにし、1段目の濾過処理により分離した1次中和澱物に対して2基目の濾過膜を用いた2段目の濾過処理を行う。これにより、1次中和澱物に含まれている水分を、その中和澱物から有効に分離することができ、水分を除去した形態で1次中和澱物を回収することができるとともに、スカンジウムを含む水分を効率的に回収することができる。   Moisture containing scandium adheres to the neutralized starch (primary neutralized starch) obtained by separating the primary neutralized slurry using a filtration membrane. Therefore, the second-stage filtration treatment using the second filtration membrane is performed on the primary neutralized starch separated by the first-stage filtration treatment by performing the two-stage filtration treatment as described above. Do. As a result, the water contained in the primary neutralized starch can be effectively separated from the neutralized starch, and the primary neutralized starch can be recovered in a form from which water has been removed. The water containing scandium can be efficiently recovered.

また、第1の中和工程において、2基目の濾過膜を用いて2段階の濾過処理を行うことによって、分離する1次中和澱物としては水分を含んで湿潤した状態のものであってもよいことになる。このような湿潤した状態では、1次中和スラリーに対する濾過処理において、つまり1次中和澱物と1次中和濾液とを分離するにあったって、濾過膜への詰まりが生じにくくなり、しかも濾過膜に接液するようになるために1基目で濾過流量を大きくすることができ、総合的(1基目と2基目の合計)にも濾過処理の効率性が向上する。   Further, in the first neutralization step, by performing a two-stage filtration process using a second filtration membrane, the primary neutralized starch to be separated is one that is moist and contains moisture. It will be good. In such a wet state, in the filtration treatment of the primary neutralized slurry, that is, in separating the primary neutralized starch and the primary neutralized filtrate, clogging of the filtration membrane is less likely to occur, Since the liquid comes into contact with the filtration membrane, the filtration flow rate can be increased at the first unit, and the efficiency of the filtration process is improved overall (total of the first and second units).

なお、2段目の濾過処理により1次中和澱物から分離して回収した水分は、1段目の濾過処理により得られた1次中和濾液と合わせて、次工程の第2の中和工程へ移送することができる。これにより、スカンジウムの回収ロスを有効に低減することができる。   In addition, the water separated and recovered from the primary neutralized starch by the second-stage filtration treatment is combined with the primary neutralized filtrate obtained by the first-stage filtration treatment, and the second middle of the next step. It can be transferred to the sum process. Thereby, the recovery loss of scandium can be effectively reduced.

濾過膜を用いて1次中和スラリーに対する濾過処理を施した後、その濾過膜に詰まりが進行した場合には、洗浄処理を行うことが好ましい。洗浄処理は、その濾過膜に対する1次中和スラリーの濾過方向とは逆の方向から、水又は空気を流通させることによって行う逆洗処理とすることが好ましく、これにより詰まりを効果的に取り除くことができる。   After the filtration treatment is performed on the primary neutralized slurry using the filtration membrane, when the clogging of the filtration membrane proceeds, the washing treatment is preferably performed. The washing treatment is preferably a back washing treatment performed by circulating water or air from the direction opposite to the filtration direction of the primary neutralized slurry with respect to the filtration membrane, thereby effectively removing clogging. Can do.

逆洗処理に水を用いる場合には、濾過膜に詰まっていた中和澱物が懸濁した懸濁液が得られることになるが、使用する水の量によって変化する懸濁液の濃度が後処理に影響することがある。そのため、得られる懸濁液のスラリー濃度を分析しながら、洗浄に使用する水の量を調整することが好ましい。例えば、懸濁液のスラリー濃度が、通常時の濾過に供するスラリー濃度を下回った場合には、逆洗処理を中止する。   When water is used for the backwash treatment, a suspension in which neutralized starch clogged in the filter membrane is suspended is obtained. However, the concentration of the suspension that varies depending on the amount of water used can be obtained. May affect post-processing. Therefore, it is preferable to adjust the amount of water used for washing while analyzing the slurry concentration of the resulting suspension. For example, when the slurry concentration of the suspension falls below the slurry concentration used for normal filtration, the backwash process is stopped.

また、濾過膜に対する洗浄処理中は、濾過処理を実行することができないため、洗浄の頻度や時間は極力小さくすることが望ましい。頻度に関しては、例えば、濾過膜の表面に中和澱物を構成する固体粒子の層が確認されたときに行うようにする。なお、そのときの固体粒子の層の厚みとしては、濾過膜の表面にその層が視認できる程度を判断指標とすることができ、濾過膜が透けて見える程度であれば、濾過流量と濾過可能時間をそれぞれ高く保つことができる。   Further, since the filtration process cannot be executed during the cleaning process on the filtration membrane, it is desirable to reduce the frequency and time of the cleaning as much as possible. Regarding the frequency, for example, it is performed when a layer of solid particles constituting the neutralized starch is confirmed on the surface of the filtration membrane. Note that the thickness of the solid particle layer at that time can be determined by the degree of visibility of the layer on the surface of the filtration membrane. If the filtration membrane can be seen through, the filtration flow rate and filtration are possible. Each time can be kept high.

一方、濾過膜に詰まった固体粒子を逆洗処理により取り除くには、大きな流量や長時間を要する処理が必要になることがある。上述したように、逆洗処理等の洗浄処理を実行している間は、濾過処理を行うことができなくなり、処理効率が低下する。そのため、濾過膜に固体粒子が僅かに残存するとしても、逆洗処理は終了するようにし、その残存する固体粒子が増えたところで硫酸洗浄を定期的に行うことが好ましい。   On the other hand, in order to remove the solid particles clogged in the filtration membrane by backwashing, a process requiring a large flow rate or a long time may be required. As described above, while the cleaning process such as the backwash process is being performed, the filtration process cannot be performed, and the processing efficiency is lowered. Therefore, it is preferable that the backwashing process is completed even if the solid particles remain slightly on the filtration membrane, and the sulfuric acid cleaning is periodically performed when the remaining solid particles increase.

硫酸洗浄は、濾過膜全体を硫酸に浸漬することや、硫酸を流すことによって行う洗浄処理である。具体的に、その硫酸洗浄の実施タイミングとしては、濾過膜に残存する固体粒子が増えた時点を判断基準として、例えば、新品(使用開始時)の濾過膜で濾過処理したときにその濾過膜から通過する1次中和濾液の流量を測定しておき、その1次中和濾液の流量が使用開始時の流量の60%〜90%の割合に相当する流量となった時点とする。なお、硫酸洗浄の後は、水洗して硫酸を洗い流してから使用を再開する。   The sulfuric acid cleaning is a cleaning process performed by immersing the entire filtration membrane in sulfuric acid or flowing sulfuric acid. Specifically, the timing of the sulfuric acid washing is determined based on the time when solid particles remaining on the filtration membrane increased, for example, when filtration is performed with a new (at the start of use) filtration membrane, from the filtration membrane. The flow rate of the primary neutralized filtrate to be passed is measured, and the flow rate of the primary neutralized filtrate is set to a time point corresponding to a ratio of 60% to 90% of the flow rate at the start of use. After washing with sulfuric acid, use is resumed after washing with water to wash away sulfuric acid.

(第2の中和工程)
次に、第2の中和工程として、1段目の中和により得られた1次中和濾液に対して、さらに水酸化ナトリウム等の中和剤を添加し、溶液のpHが所定の範囲となるように調整する2段目の中和処理を行う。この2段目の中和処理によって2次中和スラリーを生成させ、固液分離により2次中和澱物と2次中和濾液とを得る。これにより、水酸化スカンジウムを2次中和澱物として得るとともに、スカンジウムより塩基性が高い成分であるニッケルは沈澱とならないために2次中和濾液に残留するようになり、不純物を分離したスカンジウムの水酸化物(2次中和澱物)を得ることができる。
(Second neutralization step)
Next, as a second neutralization step, a neutralizing agent such as sodium hydroxide is further added to the primary neutralized filtrate obtained by the first neutralization, and the pH of the solution is within a predetermined range. The neutralization process of the 2nd stage adjusted so that it may become is performed. A secondary neutralized slurry is produced by this second stage neutralization treatment, and a secondary neutralized starch and a secondary neutralized filtrate are obtained by solid-liquid separation. As a result, scandium hydroxide is obtained as a secondary neutralized starch, and nickel, which is a basic component higher than scandium, does not precipitate, so it remains in the secondary neutralized filtrate, and the scandium from which impurities have been separated is obtained. Hydroxide (secondary neutralized starch) can be obtained.

第2の中和工程における中和処理では、中和剤の添加により、1次中和濾液のpHが、好ましくは5.5〜6.5の範囲となるように調整する。また、より好ましくは、1次中和濾液のpHが6.0程度となるように調整する。溶液のpHをこの範囲となるように中和剤を添加して中和することで、水酸化スカンジウムの沈澱物をより効率的に生成させることができる。   In the neutralization treatment in the second neutralization step, the pH of the primary neutralized filtrate is preferably adjusted to a range of 5.5 to 6.5 by adding a neutralizing agent. More preferably, the pH of the primary neutralized filtrate is adjusted to about 6.0. By neutralizing by adding a neutralizing agent so that the pH of the solution falls within this range, a precipitate of scandium hydroxide can be generated more efficiently.

中和処理において中和剤として用いる水酸化ナトリウム等の濃度は、適宜決めればよいが、例えば4Nを超えるような高濃度の中和剤を添加すると、反応槽内でpHが局部的に上昇して、部分的にpHが4.5を超える状態が生じ得る。このような場合、スカンジウムと不純物とが共沈してしまう等の弊害が生じ、高純度なスカンジウムが得られない可能性がある。このため、中和剤としては、4N以下に希釈された溶液とすることが好ましく、これにより反応槽内の中和反応ができるだけ均一に生じるようにするとよい。   The concentration of sodium hydroxide or the like used as a neutralizing agent in the neutralization treatment may be determined as appropriate. For example, when a high concentration neutralizing agent exceeding 4 N is added, the pH locally increases in the reaction vessel. In some cases, the pH may partially exceed 4.5. In such a case, adverse effects such as coprecipitation of scandium and impurities may occur, and high-purity scandium may not be obtained. For this reason, it is preferable to use a solution diluted to 4N or less as the neutralizing agent, so that the neutralization reaction in the reaction vessel may occur as uniformly as possible.

一方、例えば水酸化ナトリウム溶液等の中和剤の濃度が低すぎると、添加に要する溶液の液量がその分だけ増加するため、取り扱う液量が増加し、その結果として設備規模が大きくなりコスト増加の原因となるなど好ましくない。このため、中和剤としては、1N以上の濃度のものを用いることが好ましい。   On the other hand, for example, if the concentration of the neutralizing agent such as sodium hydroxide solution is too low, the amount of solution required for the addition increases correspondingly, which increases the amount of liquid to be handled, resulting in an increase in equipment scale and cost It is not preferable because it causes an increase. For this reason, it is preferable to use a neutralizing agent having a concentration of 1N or more.

この中和処理により得られた2次中和スラリーについては、第1の中和工程における固液分離処理と同様に、濾材として濾過膜を用いた濾過処理を施すこと、2次中和澱物と2次中和濾液とに分離することができる。   The secondary neutralized slurry obtained by this neutralization treatment is subjected to a filtration treatment using a filtration membrane as a filter medium in the same manner as the solid-liquid separation treatment in the first neutralization step. And a secondary neutralized filtrate.

なお、上述した1次中和澱物や2次中和澱物のように、水酸化ナトリウム等のアルカリの中和剤を添加することで得られた沈澱物は、その濾過性が極めて悪いのが普通である。このため、中和に際しては、種晶を添加して濾過性を改善してもよい。種晶は、中和処理前の溶液に対し約1g/L以上となる量で添加することが好ましい。   In addition, like the primary neutralized starch and secondary neutralized starch described above, the precipitate obtained by adding an alkali neutralizing agent such as sodium hydroxide has very poor filterability. Is normal. For this reason, in neutralization, filterability may be improved by adding seed crystals. The seed crystal is preferably added in an amount of about 1 g / L or more with respect to the solution before the neutralization treatment.

[水酸化物溶解工程]
水酸化物溶解工程S32では、上述した中和工程S31における2段階の中和処理を経て回収された水酸化スカンジウムを主成分とする中和澱物(2次中和澱物)に対して、酸を添加することによって溶解し、再溶解液となる水酸化物溶解液を得る。本実施の形態においては、このようにして得られた再溶解液を、後述する溶媒抽出工程S4における溶媒抽出処理の抽出始液として用いる。
[Hydroxide dissolution process]
In the hydroxide dissolution step S32, for the neutralized starch (secondary neutralized starch) mainly composed of scandium hydroxide recovered through the two-step neutralization treatment in the neutralization step S31 described above, It dissolves by adding an acid to obtain a hydroxide solution that becomes a redissolved solution. In the present embodiment, the redissolved solution thus obtained is used as an extraction starting solution for solvent extraction processing in a solvent extraction step S4 described later.

中和澱物を溶解させるための酸としては、特に限定されないが、硫酸を用いるのが好ましい。なお、硫酸を用いた場合、その再溶解液は硫酸スカンジウム溶液となる。   The acid for dissolving the neutralized starch is not particularly limited, but sulfuric acid is preferably used. When sulfuric acid is used, the redissolved solution becomes a scandium sulfate solution.

例えば硫酸を用いる場合、その濃度としては特に限定されないが、工業的な反応速度を考慮すれば2N以上の濃度の硫酸溶液を用いて溶解することが好ましい。   For example, when sulfuric acid is used, the concentration is not particularly limited, but it is preferable to dissolve using a sulfuric acid solution having a concentration of 2N or more in consideration of an industrial reaction rate.

なお、硫酸等による溶解時のスラリー濃度を調整することで、任意のスカンジウム濃度の抽出始液を得ることができる。例えば、2Nの硫酸を添加して溶解する場合には、溶解液のpHが好ましくは0.8〜1.5の範囲、より好ましくは1.0程度となるように維持し、このpHを維持するように溶解することによって、水酸化スカンジウムの溶解を効率的に行うことができ、未溶解によるスカンジウム回収のロスを抑制することができる。なお、上述したpH範囲に関して、pHが1.5を超えて高いと、水酸化スカンジウムの溶解が効率的に進まない可能性がある。一方で、pHが0.8未満のように低いと、酸性の強い溶液が得られ、スカンジウムを回収した後の溶液を中和して処分する排水処理において添加する中和剤の量が多くなり、コストや手間がかさんでしまい好ましくない。   An extraction starting solution having an arbitrary scandium concentration can be obtained by adjusting the slurry concentration during dissolution with sulfuric acid or the like. For example, when 2N sulfuric acid is added and dissolved, the pH of the solution is preferably maintained in the range of 0.8 to 1.5, more preferably about 1.0, and this pH is maintained. By dissolving in such a manner, scandium hydroxide can be efficiently dissolved, and loss of scandium recovery due to undissolution can be suppressed. In addition, regarding pH range mentioned above, when pH exceeds 1.5 and there exists a possibility that melt | dissolution of a scandium hydroxide may not advance efficiently. On the other hand, if the pH is low, such as less than 0.8, a strongly acidic solution is obtained, and the amount of neutralizing agent added in the wastewater treatment to neutralize and dispose of the solution after recovering scandium increases. This is not preferable because it is costly and troublesome.

<2−4.溶媒抽出工程>
次に、溶媒抽出工程S4では、スカンジウム溶離液に対して中和処理を施す濃縮工程S3を経て得られた再溶解液(水酸化物溶解液)を抽出始液とし、それを抽出剤に接触させてスカンジウムを含有する抽残液を得る。なお、溶媒抽出に供する再溶解液は、上述したようにスカンジウムとその他の不純物元素を含有する酸性溶液であり、これらを「スカンジウム含有溶液」と称する。
<2-4. Solvent extraction process>
Next, in the solvent extraction step S4, the redissolved solution (hydroxide solution) obtained through the concentration step S3 in which the scandium eluent is neutralized is used as the extraction start solution, and this is contacted with the extractant. To obtain an extraction liquid containing scandium. The redissolved solution used for solvent extraction is an acidic solution containing scandium and other impurity elements as described above, and these are referred to as “scandium-containing solutions”.

溶媒抽出工程S4における態様としては、特に限定されないが、例えば図1及び図2に示すように、スカンジウム含有溶液と有機溶媒である抽出剤とを混合して、不純物と僅かなスカンジウムを抽出した抽出後有機溶媒と、スカンジウムを残した抽残液とに分離する抽出工程S41と、抽出後有機溶媒に硫酸溶液を混合して抽出後有機溶媒に抽出された僅かなスカンジウムを水相に分離させて洗浄後液を得るスクラビング工程S42と、洗浄後有機溶媒に逆抽出剤を添加して洗浄後有機溶媒から不純物を逆抽出する逆抽出工程S43と、を有する溶媒抽出処理を行うことが好ましい。   Although it does not specifically limit as an aspect in solvent extraction process S4, for example, as shown in FIG.1 and FIG.2, extraction which mixed the scandium containing solution and the extractant which is an organic solvent, and extracted a little scandium An extraction step S41 for separating the post-organic solvent and the extraction liquid leaving the scandium, and mixing the sulfuric acid solution with the post-extraction organic solvent to separate the slight scandium extracted into the organic solvent into the aqueous phase. It is preferable to perform a solvent extraction process including a scrubbing step S42 for obtaining a post-washing solution and a back extraction step S43 for back-extracting impurities from the washed organic solvent by adding a back extractant to the washed organic solvent.

(1)抽出工程
抽出工程S41では、スカンジウム含有溶液と、抽出剤を含む有機溶媒とを混合して、有機溶媒中に不純物を選択的に抽出し、不純物を含有する有機溶媒と抽残液とを得る。本実施の形態に係るスカンジウムの回収方法では、この抽出工程S41において、好ましくはアミン系抽出剤を用いた溶媒抽出処理を行う。このようにアミン系抽出剤を用いて溶媒抽出処理を行うことにより、より効率的に且つ効果的に不純物を抽出してスカンジウムと分離することができる。
(1) Extraction step In the extraction step S41, a scandium-containing solution and an organic solvent containing an extractant are mixed, and impurities are selectively extracted into the organic solvent. Get. In the scandium recovery method according to the present embodiment, a solvent extraction process using an amine-based extractant is preferably performed in the extraction step S41. Thus, by performing a solvent extraction process using an amine extractant, impurities can be more efficiently and effectively extracted and separated from scandium.

ここで、アミン系抽出剤は、スカンジウムとの選択性が低く、また抽出時に中和剤が不要である等の特徴を有するものであり、例えば、1級アミンであるPrimeneJM−T、2級アミンであるLA−1、3級アミンであるTNOA(Tri−n−octylamine)、TIOA(Tri−i−octylamine)等の商品名で知られるアミン系抽出剤を用いることができる。   Here, the amine-based extractant has characteristics such as low selectivity with scandium and no need for a neutralizing agent during extraction. For example, Primene JM-T, which is a primary amine, secondary amine. An amine-based extractant known under a trade name such as LA-1, a tertiary amine, TNOA (Tri-n-octylamine), or TIOA (Tri-i-octylamine) can be used.

抽出時においては、そのアミン系抽出剤を、例えば炭化水素系の有機溶媒等で希釈して使用することが好ましい。有機溶媒中のアミン系抽出剤の濃度としては、特に限定されないが、抽出時及び後述する逆抽出時における相分離性等を考慮すると、1体積%以上10体積%以下程度であることが好ましく、特に5体積%程度であることがより好ましい。   At the time of extraction, it is preferable to use the amine-based extractant diluted with, for example, a hydrocarbon-based organic solvent. The concentration of the amine-based extractant in the organic solvent is not particularly limited, but is preferably about 1% by volume or more and 10% by volume or less in consideration of phase separation during extraction and back-extraction described later, In particular, it is more preferably about 5% by volume.

また、抽出時における、有機溶媒とスカンジウム含有溶液との体積割合としては、特に限定されないが、スカンジウム含有溶液中のメタルモル量に対して有機溶媒モル量を0.01倍以上0.1倍以下程度にすることが好ましい。   Further, the volume ratio between the organic solvent and the scandium-containing solution at the time of extraction is not particularly limited, but the organic solvent molar amount is about 0.01 to 0.1 times the metal molar amount in the scandium-containing solution. It is preferable to make it.

(2)スクラビング(洗浄)工程
上述した抽出工程S41においてスカンジウム含有溶液から不純物を抽出させた溶媒中にスカンジウムが僅かに共存する場合には、抽出工程S41にて得られた抽出液を逆抽出する前に、その有機溶媒(有機相)に対してスクラビング(洗浄)処理を施し、スカンジウムを水相に分離して抽出剤中から回収する(スクラビング工程S42)。
(2) Scrubbing (washing) step When the scandium is slightly present in the solvent in which impurities are extracted from the scandium-containing solution in the extraction step S41 described above, the extract obtained in the extraction step S41 is back-extracted. Before that, the organic solvent (organic phase) is subjected to scrubbing (washing) treatment, and scandium is separated into an aqueous phase and recovered from the extractant (scrubbing step S42).

このようにスクラビング工程S42を設けて有機溶媒を洗浄し、抽出剤により抽出された僅かなスカンジウムを分離させることで、洗浄液中にスカンジウムを分離させることができ、スカンジウムの回収率をより一層に高めることができる。   In this way, the scrubbing step S42 is provided to wash the organic solvent and to separate the slight amount of scandium extracted by the extractant, whereby the scandium can be separated in the washing liquid, and the scandium recovery rate is further enhanced. be able to.

スクラビングに用いる溶液(洗浄溶液)としては、硫酸溶液や塩酸溶液等を使用することができる。また、水に可溶性の塩化物や硫酸塩を添加したものを使用することもできる。具体的に、洗浄溶液として硫酸溶液を用いる場合には、1.0mol/L以上3.0mol/L以下の濃度範囲のものを使用することが好ましい。   As a solution (cleaning solution) used for scrubbing, a sulfuric acid solution, a hydrochloric acid solution, or the like can be used. Moreover, what added the soluble chloride and sulfate to water can also be used. Specifically, when a sulfuric acid solution is used as the cleaning solution, it is preferable to use one having a concentration range of 1.0 mol / L or more and 3.0 mol / L or less.

洗浄段数(回数)としては、不純物元素の種類、濃度にも依存することから使用したアミン系抽出剤や抽出条件等によって適宜変更することができる。例えば、有機相(O)と水相(A)の相比O/A=1とした場合、3〜5段程度の洗浄段数とすることで、有機溶媒中に抽出されたスカンジウムを分析装置の検出下限未満まで分離することができる。   The number of washing steps (number of times) depends on the type and concentration of the impurity element, and can be appropriately changed depending on the amine-based extractant used, the extraction conditions, and the like. For example, when the phase ratio O / A = 1 of the organic phase (O) and the aqueous phase (A) is set to 1, the scandium extracted into the organic solvent can be extracted from the organic solvent by setting the number of washing steps to about 3 to 5 steps. Separation can be achieved to below the detection limit.

(3)逆抽出工程
逆抽出工程S43では、抽出工程S41にて不純物を抽出した有機溶媒から、不純物を逆抽出する。具体的に、逆抽出工程S43では、抽出剤を含む有機溶媒に逆抽出溶液(逆抽出始液)を添加して混合することによって、抽出工程S41における抽出処理とは逆の反応を生じさせて不純物を逆抽出し、不純物を含む逆抽出後液を得る。
(3) Back extraction process In back extraction process S43, an impurity is back-extracted from the organic solvent which extracted the impurity in extraction process S41. Specifically, in the back extraction step S43, a reverse extraction solution (back extraction start liquid) is added to and mixed with an organic solvent containing an extractant, thereby causing a reaction opposite to the extraction process in the extraction step S41. Impurities are back-extracted to obtain a back-extracted solution containing impurities.

上述したように、抽出工程S41での抽出処理においては、好ましくはアミン系抽出剤を抽出剤として用いて不純物を選択的に抽出するようにしている。抽出された不純物は、逆抽出溶液を用いてアミン系抽出剤を含む有機溶媒から分離させ、抽出剤を再生させることができ、このような観点を考慮すると、逆抽出溶液としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等の炭酸塩を含有する溶液を用いることが好ましい。   As described above, in the extraction process in the extraction step S41, preferably, an amine-based extractant is used as an extractant to selectively extract impurities. The extracted impurities can be separated from the organic solvent containing the amine-based extractant using the back extraction solution, and the extractant can be regenerated. In view of such a viewpoint, the back extract solution includes sodium carbonate, It is preferable to use a solution containing a carbonate such as potassium carbonate.

逆抽出溶液である炭酸塩を含有する溶液の濃度としては、過剰な使用を抑制する観点から、例えば0.5mol/L以上2mol/L以下程度とすることが好ましい。   The concentration of the carbonate-containing solution that is the back extraction solution is preferably about 0.5 mol / L or more and 2 mol / L or less, for example, from the viewpoint of suppressing excessive use.

なお、上述したスクラビング工程S42において抽出剤を含む有機溶媒に対してスクラビング処理を施した場合には、同様に、スクラビング後の抽出剤に対して逆抽出溶液を添加して混合することによって逆抽出処理を行うことができる。   In addition, when the scrubbing process is performed on the organic solvent containing the extractant in the above-described scrubbing step S42, back extraction is similarly performed by adding and mixing the back extraction solution to the scrubbing extractant. Processing can be performed.

このようにして抽出後の抽出剤又はスクラビング後の抽出剤に炭酸ナトリウム等の炭酸塩溶液を添加して逆抽出処理を行って不純物を分離させた後の抽出剤は、再び、抽出工程S41において抽出剤として繰り返して使用することができる。   Thus, the extractant after adding the carbonate solution such as sodium carbonate to the extractant after extraction or the extractant after scrubbing and performing the back extraction process to separate impurities is again in the extraction step S41. It can be used repeatedly as an extractant.

<2−5.スカンジウム回収工程>
次に、スカンジウム回収工程S5では、溶媒抽出工程S4における抽出工程S41にて得られた抽残液、及び、スクラビング工程S42にてスクラビングを行った場合にはそのスクラビング後の洗浄液から、スカンジウムを回収する。
<2-5. Scandium recovery process>
Next, in the scandium recovery step S5, scandium is recovered from the extraction residual liquid obtained in the extraction step S41 in the solvent extraction step S4 and, if scrubbing is performed in the scrubbing step S42, the scrubbing cleaning liquid. To do.

[結晶化工程]
結晶化工程S51は、抽残液等に含まれるスカンジウムをスカンジウム塩の沈澱物に結晶化させて回収する工程である。
[Crystalling process]
The crystallization step S51 is a step of recovering the scandium contained in the extraction residual liquid by crystallizing it into a scandium salt precipitate.

スカンジウムを結晶化させて回収する方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができるが、例えば、アルカリを加えて中和処理を施し水酸化スカンジウムの沈澱物を生成させて回収する方法がある。また、シュウ酸溶液によってシュウ酸塩の沈澱物を生成させて回収する方法(シュウ酸塩化処理)を用いることもできる。これらの方法によれば、より効果的に不純物を分離してスカンジウムの結晶を得ることができ、好ましい。   A method for crystallizing and recovering scandium is not particularly limited, and a known method can be used. For example, a method of adding and neutralizing an alkali to produce a precipitate of scandium hydroxide and recovering it. There is. Moreover, the method (oxalate-ized process) which produces | generates and collect | recovers the precipitate of an oxalate with an oxalic acid solution can also be used. These methods are preferable because they can more effectively separate impurities and obtain scandium crystals.

なお、上述した方法により得られた水酸化スカンジウムやシュウ酸スカンジウム等の結晶については、固液分離した後に洗浄し、後述する焙焼工程S52での処理を施すことによって、高純度な酸化スカンジウムとすることができる。   In addition, about crystals, such as scandium hydroxide and scandium oxalate obtained by the above-described method, the solid-liquid separation is followed by washing, and by performing the treatment in the roasting step S52 described later, high purity scandium oxide and can do.

[焙焼工程]
焙焼工程S52は、結晶化工程S51で得られた水酸化スカンジウムやシュウ酸スカンジウム等の沈澱物を水で洗浄し、乾燥させた後に、焙焼する工程である。このような焙焼処理を経ることで、スカンジウムを極めて高純度で含む酸化スカンジウムとして回収することができる。
[Roasting process]
The roasting step S52 is a step in which the precipitate such as scandium hydroxide and scandium oxalate obtained in the crystallization step S51 is washed with water and dried, and then roasted. By undergoing such roasting treatment, it can be recovered as scandium oxide containing scandium with extremely high purity.

焙焼処理の条件としては、特に限定されないが、例えば管状炉に入れて約900℃で2時間程度加熱すればよい。なお、工業的には、ロータリーキルン等の連続炉を用いることによって、乾燥と焙焼とを同じ装置で行うことができるため好ましい。   The conditions for the roasting treatment are not particularly limited. For example, the baking may be performed in a tubular furnace and heated at about 900 ° C. for about 2 hours. Industrially, it is preferable to use a continuous furnace such as a rotary kiln because drying and roasting can be performed in the same apparatus.

以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples at all.

≪参考例:中和処理におけるpHと沈澱挙動の検討≫
ニッケル酸化鉱石を特許文献1に記載の方法等の公知の方法に基づき、硫酸を用いて加圧酸浸出し、得られた浸出液のpHを調整して不純物を除去した後、硫化剤を添加してニッケルを分離して硫化後液を用意した。下記表1に、得られた硫化後液中のスカンジウム、アルミニウム、鉄の濃度を示す。
≪Reference example: Examination of pH and precipitation behavior in neutralization treatment≫
Based on a known method such as the method described in Patent Document 1, nickel oxide ore is subjected to pressure acid leaching using sulfuric acid, and the pH of the obtained leachate is adjusted to remove impurities, and then a sulfurizing agent is added. Then, nickel was separated and a solution after sulfidation was prepared. Table 1 below shows the concentrations of scandium, aluminum, and iron in the obtained post-sulfurized solution.

なお、この組成の溶液に中和剤を添加して沈澱物を生成させ、スカンジウムやその他の不純物成分を含む水酸化物を得た場合であっても、スカンジウム水酸化物としての品位は0.1質量%程度しか得られなかった。   Even when a neutralizing agent is added to the solution having this composition to form a precipitate, and a hydroxide containing scandium and other impurity components is obtained, the grade of scandium hydroxide is 0. Only about 1% by mass was obtained.

Figure 2018204088
Figure 2018204088

次に、表1の硫化後液に対して、キレート樹脂を用いた公知の方法によるイオン交換処理を施し、下記表2に示す組成のスカンジウム溶離液を得た。   Next, the post-sulfurized solution shown in Table 1 was subjected to ion exchange treatment by a known method using a chelate resin to obtain a scandium eluent having the composition shown in Table 2 below.

Figure 2018204088
Figure 2018204088

次に、得られたスカンジウム溶離液(表2の組成)を分取して容器に入れ、撹拌しながら濃度4Nの水酸化ナトリウム溶液を添加して、溶液のpHが1になるように調整した。   Next, the obtained scandium eluent (composition of Table 2) was collected and placed in a container, and a 4N sodium hydroxide solution was added with stirring to adjust the pH of the solution to 1. .

続いて、撹拌を止めて静置し、液量を測定して沈澱物(1次中和澱物)が沈降した後の上澄み液(1次中和濾液)を採取し、その後、撹拌を再開して再び濃度4Nの水酸化ナトリウム溶液を添加して、溶液のpHが2になるように調整した。そして、撹拌を止め静置し、液量を測定して上澄み液(2次中和濾液)を採取し、再び撹拌することを繰り返して、溶液のpHが1〜6となる範囲での各スカンジウム溶離液のサンプルを用意した。   Subsequently, the stirring is stopped, the mixture is left to stand, the amount of the liquid is measured, and the supernatant liquid (primary neutralized filtrate) after the precipitate (primary neutralized starch) has settled is collected, and then the stirring is resumed. Then, a 4N sodium hydroxide solution was added again to adjust the pH of the solution to 2. Then, the stirring is stopped, the liquid is measured, the supernatant is collected (secondary neutralized filtrate), and stirring is repeated, so that each scandium in the range where the pH of the solution is 1 to 6 is obtained. A sample of the eluent was prepared.

用意した各サンプルについて、ICPを用いてスカンジウム、鉄、アルミニウム、ニッケル等の成分を分析した。なお、それぞれの成分の分析値と各サンプリングの液量から算出される物量が、各pHにおいて溶液中に存在する成分の物量となる。この溶液中に存在する成分の物量と、上記表2に示したスカンジウム溶離液の分析値と初期液量から算出される初期物量との差が、pH調整(中和)によって生成した沈澱量に相当する。この沈澱量を上述した初期物量で除した割合を、沈澱率(%)として定義した。   About each prepared sample, components, such as a scandium, iron, aluminum, nickel, were analyzed using ICP. In addition, the quantity calculated from the analysis value of each component and the liquid volume of each sampling is the quantity of the component present in the solution at each pH. The difference between the quantity of the components present in this solution and the initial quantity calculated from the analysis value of the scandium eluent shown in Table 2 above and the initial quantity is the amount of precipitation produced by pH adjustment (neutralization). Equivalent to. A ratio obtained by dividing the amount of precipitation by the initial amount described above was defined as the precipitation rate (%).

図4に、各pHと表2に示す成分の沈澱率を示す。図4のグラフ図に示すように、鉄はpHが3以上の領域で沈澱率が増加し、4.5〜5以上ではほぼ完全に沈澱することが分かる。また、アルミニウムはpHが4.5を超えると沈澱率が増加することが分かる。一方、スカンジウムもpHが4.5を超えると沈澱率が増加するが、アルミニウムよりもその増加は緩やかであることが分かる。なお、ニッケルはpHが6を超え始めると沈澱し始める。   FIG. 4 shows each pH and the precipitation rate of the components shown in Table 2. As shown in the graph of FIG. 4, it can be seen that the precipitation rate of iron increases in the region where the pH is 3 or more, and almost completely precipitates in the range of 4.5 to 5 or more. It can also be seen that the precipitation rate of aluminum increases when the pH exceeds 4.5. On the other hand, scandium also increases in precipitation rate when the pH exceeds 4.5, but the increase is slower than that of aluminum. Nickel begins to precipitate when the pH starts to exceed 6.

≪実施例1:2段階の中和処理≫
(1段目の中和)
図4に示した結果に従い、上記表2に組成を示すスカンジウム溶離液を容器に入れ、撹拌しながら濃度4Nの水酸化ナトリウム溶液を添加して、溶液のpHが4になるように調整する1段目の中和処理を行った。
<< Example 1: Two-step neutralization process >>
(First stage neutralization)
According to the results shown in FIG. 4, the scandium eluent having the composition shown in Table 2 above is placed in a container, and a 4N sodium hydroxide solution is added with stirring to adjust the pH of the solution to 1. Stage neutralization was performed.

この1段目の中和処理後、得られたスラリー(1次中和スラリー)を有機高分子樹脂製の濾過膜である中空糸膜を用いて、圧力0.1MPaで固液分離を行った。その結果、1次中和澱物と1次中和濾液とが分離して得られた。固液分離に供した1次中和スラリーは褐色に濁っていたが、分離して得られた1次中和濾液は無色透明で浮遊物は確認されなかった。   After the first stage neutralization treatment, the obtained slurry (primary neutralization slurry) was subjected to solid-liquid separation at a pressure of 0.1 MPa using a hollow fiber membrane which is a filtration membrane made of an organic polymer resin. . As a result, a primary neutralized starch and a primary neutralized filtrate were obtained separately. The primary neutralized slurry subjected to solid-liquid separation was turbid in brown, but the primary neutralized filtrate obtained by separation was colorless and transparent, and no suspended matter was confirmed.

なお、使用した濾過膜の単位濾過面積あたりの1次中和スラリーの濾過流量は、使用開始から30分間は400L/m/hrであり、その後も濾過時間30分毎に空気で逆洗処理(処理時間:2分間)しながら運転したところ、4ヶ月後まで濾過流量は350L/m/hr以上を保つことができた。 In addition, the filtration flow rate of the primary neutralization slurry per unit filtration area of the used filtration membrane is 400 L / m 2 / hr for 30 minutes from the start of use, and backwash treatment with air every 30 minutes after that. When the operation was carried out (treatment time: 2 minutes), the filtration flow rate could be maintained at 350 L / m 2 / hr or more until 4 months later.

また、実施例1で濾過処理を行った1次中和スラリーを採取して、そのスラリー中に含まれる固形粒子の粒子径をレーザー回折・散乱法によって分析した。その結果、固体粒子の中位径(D50)は、体積平均直径で4.6μmであった。   Further, the primary neutralized slurry subjected to the filtration treatment in Example 1 was collected, and the particle size of the solid particles contained in the slurry was analyzed by a laser diffraction / scattering method. As a result, the median diameter (D50) of the solid particles was 4.6 μm in terms of volume average diameter.

ICPを用いて分析することにより、表2に組成を示すスカンジウム溶離液に含まれていた物量のうち、沈澱が生成した物量の割合(分配)を沈澱率(%)として評価した。下記表3に、1段目の中和処理による沈澱率を示す。   By analyzing using ICP, the proportion (distribution) of the amount of precipitate produced in the amount of the scandium eluent whose composition is shown in Table 2 was evaluated as the precipitation rate (%). Table 3 below shows the precipitation rate by the first-stage neutralization treatment.

Figure 2018204088
Figure 2018204088

表3に示すように、溶液のpHが4になるまで中和剤を添加して中和することにより、溶液中の不純物である鉄やクロムを中和澱物として効果的に沈澱させることができ、1次中和濾液に分配されるスカンジウムと有効に分離することができた。   As shown in Table 3, by neutralizing by adding a neutralizing agent until the pH of the solution becomes 4, it is possible to effectively precipitate iron and chromium as impurities in the solution as neutralized starch. And can be effectively separated from scandium distributed in the primary neutralized filtrate.

(2段目の中和)
次に、得られた1次中和濾液を容器に入れ、これに濃度4Nの水酸化ナトリウムを添加し、溶液のpHが6になるように調整する2段目の中和処理を行った。
(Second stage neutralization)
Next, the obtained primary neutralized filtrate was put into a container, and 4N sodium hydroxide was added thereto, and a second-stage neutralization treatment was performed to adjust the pH of the solution to 6.

この2段目の中和処理後、得られたスラリー(2次中和スラリー)を1段目の中和と同様にして固液分離を行った結果、2次中和澱物と2次中和濾液とを得た。   After this second stage neutralization treatment, the resulting slurry (secondary neutralized slurry) was subjected to solid-liquid separation in the same manner as the first stage neutralization. A sum filtrate was obtained.

ICPを用いて分析することにより、1次中和濾液に含まれていた物量のうちの沈澱が生成した物量の割合(分配)を沈澱率(%)として分析した。下記表4に、2段目の中和処理による沈澱率を示す。   By analyzing using ICP, the ratio (partition) of the quantity of precipitation produced in the quantity contained in the primary neutralized filtrate was analyzed as the precipitation rate (%). Table 4 below shows the precipitation rate due to the second-stage neutralization treatment.

Figure 2018204088
Figure 2018204088

表4に示すように、1段目の中和において大部分が沈澱せずに濾液中に残ったスカンジウムは、2段目の中和によって90%近くが2次中和澱物に分配した。一方で、スカンジウムよりも塩基性の高いニッケルは、1段目、2段目両方の中和によっても沈澱せずに2次中和濾液に残留し、スカンジウムと効果的に分離することができた。   As shown in Table 4, almost 90% of the scandium remaining in the filtrate without precipitating mostly in the first stage neutralization was distributed to the secondary neutralized starch by the second stage neutralization. On the other hand, nickel, which is more basic than scandium, remained in the secondary neutralized filtrate without being precipitated by neutralization in both the first and second stages, and could be effectively separated from scandium. .

なお、表4に示す結果からすると、スカンジウム溶離液の成分(表2の組成)の中で、鉄やクロムは、2段目の中和でも大部分が沈澱するようにみえる。しかしながら、これらの成分は、1段目の中和によって既に大部分が1次中和澱物に分配されスカンジウムと分離されており、2次中和澱物に分配される物量自体は抑えられている。   According to the results shown in Table 4, it appears that most of the components of scandium eluent (composition of Table 2) precipitate iron and chromium even after the second stage neutralization. However, most of these components are already distributed to the primary neutralized starch and separated from scandium by the neutralization of the first stage, and the amount itself distributed to the secondary neutralized starch is suppressed. Yes.

以上の結果から、このような2段階の中和処理を施すことによって、スカンジウム溶離液に含まれていた成分の中で、スカンジウムを固形化して回収した2次中和澱物中に分配された割合(沈澱率)は、下記表5に示すように、スカンジウム以外にはアルミニウムが目立つ程度となり、そのほかの鉄やクロム、ニッケル等は効果的に分離されることが分かった。   From the above results, by performing such a two-step neutralization treatment, among the components contained in the scandium eluent, the scandium was distributed into the secondary neutralized starch recovered by solidification. As shown in Table 5 below, the ratio (precipitation rate) was such that aluminum was conspicuous in addition to scandium, and other iron, chromium, nickel, and the like were effectively separated.

Figure 2018204088
Figure 2018204088

≪スカンジウムの回収≫
(水酸化物溶解処理)
次に、得られた2次中和澱物に濃度2Nの硫酸溶液を添加し、pHを1前後に維持しながら溶解し、下記表6に示す再溶解液(水酸化物溶解液)を得た。
≪Scandium recovery≫
(Hydroxide dissolution treatment)
Next, a 2N sulfuric acid solution is added to the obtained secondary neutralized starch and dissolved while maintaining the pH at around 1, thereby obtaining a re-dissolved solution (hydroxide solution) shown in Table 6 below. It was.

Figure 2018204088
Figure 2018204088

(溶媒抽出処理)
次に、表6に示す組成の再溶解液100リットルを抽出始液とし、これに、アミン系抽出剤(ダウケミカル社製,PrimeneJM−T)を溶剤(シェルケミカルズジャパン社製,シェルゾールA150)を用いて5体積%に調整した有機溶媒50リットルを混合させ、室温で60分間撹拌して溶媒抽出処理を施した。この溶媒抽出処理により、スカンジウムを含む抽残液を得た。なお、抽出時には、クラッドが形成されることはなく、静置後の相分離も迅速に進行した。
(Solvent extraction process)
Next, 100 liters of a redissolved solution having the composition shown in Table 6 was used as an extraction starting solution, and an amine-based extractant (manufactured by Dow Chemical Co., Primene JM-T) was used as a solvent (manufactured by Shell Chemicals Japan Co., Shellsol A150). 50 liters of an organic solvent adjusted to 5% by volume was mixed and stirred at room temperature for 60 minutes for solvent extraction treatment. By this solvent extraction treatment, an extraction residue containing scandium was obtained. During extraction, no clad was formed, and phase separation after standing proceeded rapidly.

抽出により得られた抽出有機相に含まれる各元素の組成を分析した。下記表7に、抽出有機相に含まれる各種元素の物量を、抽出前元液(抽出始液)に含有されていた各元素の物量で割った値の百分率を算出し、それを抽出率(%)として結果を示す。   The composition of each element contained in the extracted organic phase obtained by extraction was analyzed. In Table 7 below, the percentage of the value obtained by dividing the amount of each element contained in the extracted organic phase by the amount of each element contained in the original liquid before extraction (extraction start liquid) is calculated, and the percentage is calculated as the extraction rate ( %)).

Figure 2018204088
Figure 2018204088

表7に示す抽出率の結果から分かるように、溶媒抽出処理を通じて、抽出前元液に含まれていたスカンジウムの多くが抽残液に分配された。なお、表7には記載していないが、その他の不純物は有機溶媒に移行し、スカンジウムと効果的に分離することができた。   As can be seen from the extraction rate results shown in Table 7, most of the scandium contained in the original liquid before extraction was distributed to the extraction residual liquid through the solvent extraction process. Although not described in Table 7, other impurities migrated to the organic solvent and could be effectively separated from scandium.

続いて、抽出処理後に得られた、僅かにスカンジウムを含む50リットルの有機溶媒(抽出有機相)に、濃度1mol/Lの硫酸溶液を、相比(O/A)が1の比率となるように50リットル混合し、60分間撹拌して洗浄した。その後、静置して水相を分離し、有機相は再び濃度1mol/Lの新たな硫酸溶液50リットルと混合して洗浄し、同様に水相を分離した。このような洗浄操作を、合計5回繰り返した。   Subsequently, a sulfuric acid solution having a concentration of 1 mol / L is added to 50 liters of an organic solvent (extracted organic phase) slightly containing scandium obtained after the extraction treatment so that the phase ratio (O / A) is 1. 50 liters was mixed and stirred for 60 minutes for washing. Thereafter, the mixture was allowed to stand to separate the aqueous phase, and the organic phase was again mixed with 50 liters of a new sulfuric acid solution having a concentration of 1 mol / L and washed, and the aqueous phase was similarly separated. Such washing operation was repeated a total of 5 times.

このように抽出有機相を5回洗浄することにより、抽出有機相に含まれていたスカンジウムを水相に分離し、回収することができた。一方で、抽出有機相に含まれる不純物については、1mg/Lの低いレベルの溶出に留まり、有機溶媒に抽出されたスカンジウムのみを効果的に水相に分離させることができ、不純物のみを除去できた。   By washing the extracted organic phase 5 times in this way, scandium contained in the extracted organic phase could be separated into the aqueous phase and recovered. On the other hand, the impurities contained in the extracted organic phase remain at a low level of 1 mg / L, and only scandium extracted into the organic solvent can be effectively separated into the aqueous phase, and only the impurities can be removed. It was.

続いて、洗浄後の抽出有機相に、濃度1mol/Lの炭酸ナトリウムを、相比O/A=1/1の比率となるように混合して60分間撹拌して逆抽出処理を施し、不純物を水相に逆抽出した。   Subsequently, sodium carbonate having a concentration of 1 mol / L is mixed with the extracted organic phase after washing so as to have a phase ratio of O / A = 1/1, and the mixture is stirred for 60 minutes to perform a reverse extraction process. Was back extracted into the aqueous phase.

この逆抽出操作によって得られた逆抽出後液に含まれる各種元素の組成を分析した。下記表8に、逆抽出後液に含まれる各種元素の物量を、抽出処理にて有機相に抽出された各種元素の物量で割った値の百分率を算出し、それを回収率(%)として結果を示す。   The composition of various elements contained in the liquid after back extraction obtained by this back extraction operation was analyzed. In Table 8 below, the percentage of the value obtained by dividing the amount of various elements contained in the solution after back extraction by the amount of various elements extracted into the organic phase by the extraction treatment is calculated, and this is used as the recovery rate (%). Results are shown.

Figure 2018204088
Figure 2018204088

表8に示す回収率の結果から分かるように、上述した溶媒抽出処理を行うことによって、大部分の鉄やアルミニウムを分離してスカンジウムを回収することができた。   As can be seen from the results of the recovery rates shown in Table 8, most of the iron and aluminum could be separated and the scandium recovered by performing the solvent extraction process described above.

(シュウ酸塩化処理)
次に、得られた抽残液に対して、その抽残液に含まれるスカンジウム量に対して計算量で2倍となるシュウ酸・2水和物(三菱ガス化学株式会社製)の結晶を溶解し、60分撹拌混合してシュウ酸スカンジウムの白色結晶性沈澱を生成させた。
(Oxalate treatment)
Next, oxalic acid dihydrate (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc.) crystals, which is twice the calculated amount of scandium contained in the extracted residual liquid, is obtained from the extracted residual liquid. Dissolved and stirred and mixed for 60 minutes to produce a white crystalline precipitate of scandium oxalate.

(焙焼処理)
次に、得られたシュウ酸スカンジウムの沈澱を吸引濾過し、純水を用いて洗浄し、105℃で8時間乾燥させた。続いて、乾燥させたシュウ酸スカンジウムを管状炉に入れて850℃〜900℃に維持して焙焼(焼成)させ、酸化スカンジウムを得た。
(Roasting treatment)
Next, the obtained scandium oxalate precipitate was subjected to suction filtration, washed with pure water, and dried at 105 ° C. for 8 hours. Subsequently, the dried scandium oxalate was put in a tube furnace and maintained at 850 ° C. to 900 ° C. and baked (baked) to obtain scandium oxide.

焙焼により得られた酸化スカンジウムを発光分光分析法によって分析した。下記表9に、焙焼後の物量をシュウ酸塩化処理前の含有物量で割った除去率(%)を示す。   Scandium oxide obtained by roasting was analyzed by emission spectroscopy. Table 9 below shows the removal rate (%) obtained by dividing the amount after roasting by the amount before the oxalate treatment.

Figure 2018204088
Figure 2018204088

表9に示す除去率の結果から分かるように、スカンジウム以外のアルミニウムや鉄、さらに表には示していないが、その他の不純物をほぼ完全に除去でき、酸化スカンジウム(Sc)としての純度が99.9重量%を上回る極めて高純度な酸化スカンジウムを得ることができた。 As can be seen from the removal rate results shown in Table 9, aluminum and iron other than scandium, and other impurities, which are not shown in the table, can be almost completely removed, and the purity as scandium oxide (Sc 2 O 3 ). Extremely high purity scandium oxide exceeding 99.9% by weight could be obtained.

≪実施例2:中和工程における濾過処理(濾過膜の分画粒径について)≫
実施例1での1段目の中和処理後の濾過処理(固液分離)において、濾過膜として分画粒径(目開き)が0.02μmのものを使用したこと以外は、実施例1と同様にして処理し、最終的に酸化スカンジウムを製造した。
«Example 2: Filtration treatment in the neutralization step (about the fractional particle size of the filtration membrane)»
In the filtration treatment (solid-liquid separation) after the first-stage neutralization treatment in Example 1, Example 1 was used except that a filtration membrane having a fractional particle size (opening) of 0.02 μm was used. In the same manner as above, scandium oxide was finally produced.

固液分離に供した1次中和スラリーは褐色に濁っていたが、分離して得られた1次中和濾液は無色透明で浮遊物は確認されなかった。   The primary neutralized slurry subjected to solid-liquid separation was turbid in brown, but the primary neutralized filtrate obtained by separation was colorless and transparent, and no suspended matter was confirmed.

なお、使用した濾過膜の単位濾過面積あたりの1次中和スラリーの濾過流量は、使用開始から30分間は400L/m/hrであり、その後も濾過時間30分毎に空気で逆洗処理(処理時間:2分間)しながら運転したところ、4ヶ月後まで濾過流量は350L/m/hr以上を保つことができた。 In addition, the filtration flow rate of the primary neutralization slurry per unit filtration area of the used filtration membrane is 400 L / m 2 / hr for 30 minutes from the start of use, and backwash treatment with air every 30 minutes after that. When the operation was carried out (treatment time: 2 minutes), the filtration flow rate could be maintained at 350 L / m 2 / hr or more until 4 months later.

≪実施例3:中和工程における濾過処理(2段階の濾過について)≫
実施例1で得られた1次中和澱物を、実施例1での濾過処理で使用したものと同型の濾過膜(2基目)に送って濾過した。すなわち、1基目の濾過膜を用いて1次中和スラリーに対する濾過を行った後(実施例1)、分離した1次中和澱物を2基目の濾過膜を用いて濾過する、2段階の濾過処理を施した。
<< Example 3: Filtration treatment in the neutralization step (about two-stage filtration) >>
The primary neutralized starch obtained in Example 1 was sent to a filtration membrane (second group) of the same type as that used in the filtration treatment in Example 1 and filtered. That is, after filtering the primary neutralized slurry using the first filtration membrane (Example 1), the separated primary neutralized starch is filtered using the second filtration membrane. Stage filtration was applied.

2段目の濾過処理を行った1日後に、2基目の濾過膜に対して水を用いて逆洗処理を施し、得られた逆洗排水を回収して懸濁物質濃度を測定した。その結果、2310mg/Lであった。なお、1基目の濾過膜に対する逆洗排水中の懸濁物質濃度は、335mg/Lであり、複数の濾過膜を用いて少なくとも2段階の濾過を行うことにより、分離回収する1次中和澱物の水分を有効に除去できることが分かった。   One day after the second-stage filtration treatment, the second filtration membrane was backwashed with water, and the obtained backwash waste water was collected to measure the suspended solids concentration. As a result, it was 2310 mg / L. The concentration of suspended matter in the backwash waste water with respect to the first filtration membrane is 335 mg / L, and the primary neutralization is performed by separating and collecting by performing at least two stages of filtration using a plurality of filtration membranes. It was found that the water content of starch can be removed effectively.

≪比較例1:1段階のみの中和処理≫
実施例1にて使用した上記表1に示す同組成の硫化後液に対して、実施例1と同じ手法でイオン交換処理を行い、表2と同じ組成のスカンジウム溶離液を得た。
<< Comparative Example 1: Neutralization treatment of only one stage >>
The post-sulfurization solution having the same composition shown in Table 1 used in Example 1 was subjected to ion exchange treatment in the same manner as in Example 1 to obtain a scandium eluent having the same composition as in Table 2.

図4に示した結果をもとに、スカンジウム溶離液に対して濃度4Nの水酸化ナトリウム溶液を添加して、溶液のpHが5〜6の範囲内となるように中和して沈澱物を生成させた。その後、固液分離してスカンジウム水酸化物の沈澱を得た。このように、実施例1とは異なり、中和処理は1段階のみとした。なお、この方法は従来の方法と同様である。   Based on the results shown in FIG. 4, a 4N sodium hydroxide solution is added to the scandium eluent, and the solution is neutralized so that the pH of the solution falls within the range of 5-6. Generated. Thereafter, solid-liquid separation was performed to obtain a scandium hydroxide precipitate. Thus, unlike Example 1, the neutralization treatment was performed only in one stage. This method is the same as the conventional method.

次に、得られたスカンジウム水酸化物に濃度2Nの硫酸を添加して、pHを1前後に維持しながら溶解し、下記表10に示す組成の再溶解液を得た。   Next, sulfuric acid having a concentration of 2N was added to the obtained scandium hydroxide and dissolved while maintaining the pH at around 1, thereby obtaining a redissolved solution having the composition shown in Table 10 below.

Figure 2018204088
Figure 2018204088

従来の方法で得られた再溶解液(表10に組成)と、実施例1で得られた再溶解液、すなわち2段階の中和処理を経て得られた再溶解液(表6に組成)とを比較すると、スカンジウム濃度としては同じであったが、アルミニウム濃度、鉄濃度において大きな差が出た。すなわち、実施例1にて行ったように、2段階の中和処理を施すことにより、不純物であるアルミニウム、鉄を効果的に分離することができることが確認された。   The re-dissolved solution obtained by the conventional method (composition shown in Table 10) and the re-dissolved solution obtained in Example 1, that is, the re-dissolved solution obtained after two-step neutralization treatment (composition shown in Table 6) , The scandium concentration was the same, but there was a large difference in the aluminum concentration and the iron concentration. That is, as in Example 1, it was confirmed that the two steps of neutralization treatment can effectively separate aluminum and iron as impurities.

≪比較例2:中和工程における濾過処理(濾布の使用)≫
実施例1での1段目の中和処理後の濾過処理(固液分離)において、濾過膜の代わりに濾布を用いたこと以外は、実施例1と同様にして処理し、酸化スカンジウムの製造を試みた。濾布としては、通気度が0.33cc/sec/cmのものを用いた。
«Comparative Example 2: Filtration treatment (use of filter cloth) in the neutralization step»
In the filtration treatment (solid-liquid separation) after the first-stage neutralization treatment in Example 1, treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that a filter cloth was used instead of the filtration membrane. Tried to manufacture. A filter cloth having an air permeability of 0.33 cc / sec / cm 2 was used.

使用した濾布の単位濾過面積あたりの1次中和スラリーの濾過流量は、使用開始時にもかかわらず著しく低かった。また、圧力を0.4MPaまで上げても、流量は113L/m/h程度までしか上昇しなかったため、濾過処理を中止した。 The filtration flow rate of the primary neutralized slurry per unit filtration area of the filter cloth used was remarkably low despite the start of use. Further, even when the pressure was increased to 0.4 MPa, the flow rate increased only to about 113 L / m 2 / h, so the filtration treatment was stopped.

≪比較例3:中和工程における濾過処理(濾布の使用)≫
濾過処理の開始当初から圧力0.4MPaとして通液したこと以外は、比較例2と同様にして処理し、最終的に酸化スカンジウムを製造した。
«Comparative Example 3: Filtration treatment (use of filter cloth) in the neutralization step»
The treatment was performed in the same manner as in Comparative Example 2 except that the liquid was passed at a pressure of 0.4 MPa from the beginning of the filtration treatment, and finally scandium oxide was produced.

その結果、当初の流量は113L/m/hであったが、逆洗処理を行うことなく流量の変化を観察したところ、流量は徐々に低下して開始後1日を経過した時点で10L/m/hとなった。また、濾布上に付着した沈澱物を取り除いて再度濾過を行ったが、目詰まりのために流量の回復は見られなかった。 As a result, the initial flow rate was 113 L / m 2 / h, but when the change in the flow rate was observed without performing a backwash process, the flow rate gradually decreased and 10 L was reached when one day passed after the start. / M 2 / h. Moreover, although the deposit adhering on the filter cloth was removed and filtration was performed again, the recovery of the flow rate was not seen due to clogging.

Claims (7)

スカンジウムを含有する溶液に中和剤を添加して中和処理を施すことで1次中和スラリーを生成させ、固液分離により1次中和澱物と1次中和濾液とを得る第1の中和工程と、
得られた前記1次中和濾液に中和剤を添加して中和処理を施すことで2次中和スラリーを生成させ、固液分離により2次中和澱物と2次中和濾液とを得る第2の中和工程と、
得られた前記2次中和澱物に酸を添加して水酸化物溶解液を得る水酸化物溶解工程と、
を有する濃縮工程を含むスカンジウムの回収方法であって、
前記第1の中和工程における固液分離に際しては、前記1次中和スラリーに対し、濾材として濾過膜を用いた濾過処理を施して、1次中和澱物と1次中和濾液とを分離する
スカンジウムの回収方法。
A first neutralization slurry is produced by adding a neutralizing agent to a solution containing scandium and subjecting it to a neutralization treatment, and a primary neutralized starch and a primary neutralized filtrate are obtained by solid-liquid separation. A neutralization step of
A neutralization agent is added to the obtained primary neutralized filtrate to carry out a neutralization treatment to produce a secondary neutralized slurry, and a secondary neutralized starch and a secondary neutralized filtrate are obtained by solid-liquid separation. A second neutralization step to obtain
A hydroxide dissolution step of adding an acid to the obtained secondary neutralized starch to obtain a hydroxide solution;
A method for recovering scandium comprising a concentration step having
In the solid-liquid separation in the first neutralization step, the primary neutralized slurry is subjected to a filtration treatment using a filter membrane as a filter medium to obtain a primary neutralized starch and a primary neutralized filtrate. Separate scandium recovery method.
前記濾過膜は、中空糸膜である
請求項1に記載のスカンジウムの回収方法。
The method for recovering scandium according to claim 1, wherein the filtration membrane is a hollow fiber membrane.
前記濾過膜は、分画粒径が0.01μm〜0.05μmである
請求項1又は2に記載のスカンジウムの回収方法。
The method for recovering scandium according to claim 1, wherein the filtration membrane has a fractional particle size of 0.01 μm to 0.05 μm.
前記濾過膜は、前記1次中和スラリーにおける前記1次中和澱物を構成する固体粒子の中位径の1/500〜1/50の大きさに相当する直径の貫通孔を備える
請求項1又は2に記載のスカンジウムの回収方法。
The filtration membrane includes a through-hole having a diameter corresponding to 1/500 to 1/50 of the median diameter of the solid particles constituting the primary neutralized starch in the primary neutralized slurry. The method for recovering scandium according to 1 or 2.
前記第1の中和工程では、前記濾過膜を複数基用いて複数段の濾過処理を施し、
少なくとも、
1段目の濾過処理では、1基目の濾過膜を用いて前記1次中和スラリーを濾過することにより、該1基目の濾過膜の表面に前記1次中和澱物を付着させて分離し、
2段目の濾過処理では、前記1基目の濾過膜から分離した前記1次中和澱物を、2基目の濾過膜を用いて濾過する
請求項1乃至4のいずれか1項に記載のスカンジウムの回収方法。
In the first neutralization step, a plurality of filtration processes are performed using a plurality of filtration membranes,
at least,
In the first-stage filtration treatment, the primary neutralized starch is adhered to the surface of the first filtration membrane by filtering the primary neutralized slurry using the first filtration membrane. Separate and
5. The first-stage neutralized starch separated from the first filtration membrane is filtered using a second filtration membrane in the second-stage filtration treatment. 5. Of recovering scandium.
前記濾過膜を用いて前記1次中和スラリーに対する濾過処理を施した後、該1次中和スラリーの濾過方向とは逆の方向から、該濾過膜に対して水又は空気を流通させる
請求項1乃至5のいずれか1項に記載のスカンジウムの回収方法。
The water or air is circulated through the filtration membrane from a direction opposite to the filtration direction of the primary neutralization slurry after the filtration treatment is performed on the primary neutralization slurry using the filtration membrane. The method for recovering scandium according to any one of 1 to 5.
前記濾過膜を通過する前記1次中和濾液の流量を測定し、該濾過膜の使用を開始したときの流量の60%〜90%の割合に相当する流量となった場合に、該濾過膜に対して硫酸による洗浄処理を施す
請求項1乃至6のいずれか1項に記載のスカンジウムの回収方法。
When the flow rate of the primary neutralized filtrate passing through the filtration membrane is measured and the flow rate corresponds to a ratio of 60% to 90% of the flow rate when the use of the filtration membrane is started, the filtration membrane The method for recovering scandium according to any one of claims 1 to 6, wherein a washing treatment with sulfuric acid is performed on the catalyst.
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