JP2021161449A - Ｓｃの抽出方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】Ｓｃを含む溶液からＳｃを溶媒抽出により抽出する際に、クラッドの発生を良好に抑制することが可能なＳｃの抽出方法を提供すること。【解決手段】Ｓｃを含む溶液に、Ｄ２ＥＨＰＡを添加して、有機相中にＳｃを抽出する工程を含み、有機相における、Ｄ２ＥＨＰＡの濃度Ａ（ｍｏｌ／ｌ）とＳｃの濃度Ｂ（ｍｏｌ／ｌ）との比が、Ａ／Ｂ＞６であり、抽出温度が３０℃以上とするＳｃの抽出方法。【選択図】図１
Description
本発明はＳｃの抽出方法に関する。
スカンジウム（Ｓｃ）を含む溶液からＳｃを分離する方法としては、不純物を極力除くことが好ましい。このような技術として、特許文献１には、不純物としてトリウム（Ｔｈ）に着目し、特定の条件で浸出及び／又は中和を行うことで、ＳｃとＴｈを良好に分離する方法が開示されている。
Ｓｃを含む溶液からＳｃを溶媒抽出により抽出しようとするとき、有機相と水相の他に第３相であるクラッドが発生することがある。溶媒抽出で発生するクラッドには、有用な金属成分まで取り込まれてしまい、金属成分の回収率が低下するという問題がある。また、抽出剤がクラッドに取り込まれることがあり、抽出剤が高価である場合はコストの面で大きな問題となる。さらには、発生したクラッドにより有機相と水相の分相が妨げられ、溶媒抽出操作を正常に行えなくなることがある。このため、Ｓｃを含む溶液からＳｃを溶媒抽出により抽出しようとするときに、クラッドの発生を極力低減させることができるＳｃの抽出方法が望まれている。
以上の事情に鑑み、本発明は、Ｓｃを含む溶液からＳｃを溶媒抽出により抽出する際に、クラッドの発生を良好に抑制することが可能なＳｃの抽出方法を提供することを目的とする。
本発明者が鋭意研究した結果、特定の条件で溶媒抽出を行うことで、クラッドの発生を良好に抑制することが可能なＳｃの抽出方法を提供することができることを見出した。こうした知見に基づき本発明は、以下のように特定される。
（１）Ｓｃを含む溶液に、Ｄ２ＥＨＰＡを添加して、有機相中にＳｃを抽出する工程を含み、
前記有機相における、Ｄ２ＥＨＰＡの濃度Ａ（ｍｏｌ／ｌ）とＳｃの濃度Ｂ（ｍｏｌ／ｌ）との比が、Ａ／Ｂ＞６であり、
抽出温度が３０℃以上とすることを特徴とするＳｃの抽出方法。
（２）前記有機相における、Ｄ２ＥＨＰＡの濃度が０．３（ｍｏｌ／ｌ）未満であることを特徴とする（１）に記載のＳｃの抽出方法。
（３）抽出時のｐＨが、−０．５〜０．５であることを特徴とする（１）または（２）に記載のＳｃの抽出方法。
（４）前記抽出によって、抽出液にクラッドが発生した場合に、
前記抽出液を固液分離する工程と、
前記固液分離されたクラッドを、Ｄ２ＥＨＰＡを含む有機溶媒で浸出する工程と、
前記有機溶媒で浸出して得られた浸出後液を酸でスクラビングする工程と、
前記スクラビング後の溶媒に強アルカリ性溶液を添加して粗Ｓｃ(ＯＨ)3を得る工程と
を備えることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のＳｃの抽出方法。
（５）前記Ｄ２ＥＨＰＡを含む有機溶媒が、前記クラッド中のＳｃ及びＦｅの合計モル数の１０倍以上２０倍未満のモル数のＤ２ＥＨＰＡを含むことを特徴とする（４）に記載のＳｃの抽出方法。
（６）前記固液分離されたクラッドを、Ｄ２ＥＨＰＡを含む有機溶媒で浸出する工程において、前記有機溶媒の温度が４０℃以上であることを特徴とする（４）または（５）に記載のＳｃの抽出方法。
（７）前記Ｓｃを含む溶液が、
Ｓｃを含む原料からＳｃを浸出する工程、及び、
前記Ｓｃを浸出して得られた浸出後液を中和する工程
を実施することで得られた中和後液であることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載のＳｃの抽出方法。
前記有機相における、Ｄ２ＥＨＰＡの濃度Ａ（ｍｏｌ／ｌ）とＳｃの濃度Ｂ（ｍｏｌ／ｌ）との比が、Ａ／Ｂ＞６であり、
抽出温度が３０℃以上とすることを特徴とするＳｃの抽出方法。
（２）前記有機相における、Ｄ２ＥＨＰＡの濃度が０．３（ｍｏｌ／ｌ）未満であることを特徴とする（１）に記載のＳｃの抽出方法。
（３）抽出時のｐＨが、−０．５〜０．５であることを特徴とする（１）または（２）に記載のＳｃの抽出方法。
（４）前記抽出によって、抽出液にクラッドが発生した場合に、
前記抽出液を固液分離する工程と、
前記固液分離されたクラッドを、Ｄ２ＥＨＰＡを含む有機溶媒で浸出する工程と、
前記有機溶媒で浸出して得られた浸出後液を酸でスクラビングする工程と、
前記スクラビング後の溶媒に強アルカリ性溶液を添加して粗Ｓｃ(ＯＨ)3を得る工程と
を備えることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のＳｃの抽出方法。
（５）前記Ｄ２ＥＨＰＡを含む有機溶媒が、前記クラッド中のＳｃ及びＦｅの合計モル数の１０倍以上２０倍未満のモル数のＤ２ＥＨＰＡを含むことを特徴とする（４）に記載のＳｃの抽出方法。
（６）前記固液分離されたクラッドを、Ｄ２ＥＨＰＡを含む有機溶媒で浸出する工程において、前記有機溶媒の温度が４０℃以上であることを特徴とする（４）または（５）に記載のＳｃの抽出方法。
（７）前記Ｓｃを含む溶液が、
Ｓｃを含む原料からＳｃを浸出する工程、及び、
前記Ｓｃを浸出して得られた浸出後液を中和する工程
を実施することで得られた中和後液であることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載のＳｃの抽出方法。
本発明によれば、Ｓｃを含む溶液からＳｃを溶媒抽出により抽出する際に、クラッドの発生を良好に抑制することが可能なＳｃの抽出方法を提供することができる。
以下、本発明を実施するための具体的な実施形態について説明する。以下の説明は、本発明の理解を促進するためのものである。即ち、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
＜原料＞
本発明の実施形態は、Ｓｃを含む原料から、Ｓｃを回収する方法に関する。一実施形態において、Ｓｃを含む原料は、Ｓｃを含む鉱石であってもよい。更なる一実施形態において、Ｓｃを含む鉱石は、ＳｃとＴｈとを含む鉱石であってもよい。更なる一実施形態において、Ｓｃを含む鉱石は、チタン（Ｔｉ）を精製するための原料であるチタン鉱石であってもよい。更なる一実施形態において、Ｓｃを含む原料は、Ｔｉを精製する際に生じる塩化残渣であってもよい。以下では、限定されないが、原料の一例として、Ｓｃを含む原料が、塩化残渣である場合について説明する。
本発明の実施形態は、Ｓｃを含む原料から、Ｓｃを回収する方法に関する。一実施形態において、Ｓｃを含む原料は、Ｓｃを含む鉱石であってもよい。更なる一実施形態において、Ｓｃを含む鉱石は、ＳｃとＴｈとを含む鉱石であってもよい。更なる一実施形態において、Ｓｃを含む鉱石は、チタン（Ｔｉ）を精製するための原料であるチタン鉱石であってもよい。更なる一実施形態において、Ｓｃを含む原料は、Ｔｉを精製する際に生じる塩化残渣であってもよい。以下では、限定されないが、原料の一例として、Ｓｃを含む原料が、塩化残渣である場合について説明する。
＜チタンの精製＞
従来、チタンは、チタン鉱石からクロール法により精製されるのが一般的である。チタン鉱石とコークスを流動床反応炉に投入する。そして、流動床反応炉の下部から塩素ガスを吹入させる。チタン鉱石は塩素ガスと反応し、四塩化チタンを生じる。四塩化チタンは反応炉内の温度では気体状態にある。この気体状態の四塩化チタンが、次の冷却システムに送られ、冷却される。冷却された四塩化チタンは液体状になり、回収される。
従来、チタンは、チタン鉱石からクロール法により精製されるのが一般的である。チタン鉱石とコークスを流動床反応炉に投入する。そして、流動床反応炉の下部から塩素ガスを吹入させる。チタン鉱石は塩素ガスと反応し、四塩化チタンを生じる。四塩化チタンは反応炉内の温度では気体状態にある。この気体状態の四塩化チタンが、次の冷却システムに送られ、冷却される。冷却された四塩化チタンは液体状になり、回収される。
＜塩化残渣＞
気体状態の四塩化チタンが次の冷却システムに送られる際に、気流に乗って微粉状の不純物が一緒に冷却システムに送られる。該不純物には、チタン以外の物質（鉄、スカンジウム、バナジウム、ニオブ、ジルコニウム、アルミニウム、シリコン、トリウム等、一部は塩化物）、未反応の鉱石、未反応のコークス等が含まれる。こうした不純物は、冷却システムにおいて、固体の形状で回収される。本明細書では、この回収された物を塩化残渣と呼ぶ。塩化残渣はスラリー化してもよいし、乾燥粒子群の形態であってもよい。典型的には、スラリー化した物を用いて、有価金属を回収することができる。
気体状態の四塩化チタンが次の冷却システムに送られる際に、気流に乗って微粉状の不純物が一緒に冷却システムに送られる。該不純物には、チタン以外の物質（鉄、スカンジウム、バナジウム、ニオブ、ジルコニウム、アルミニウム、シリコン、トリウム等、一部は塩化物）、未反応の鉱石、未反応のコークス等が含まれる。こうした不純物は、冷却システムにおいて、固体の形状で回収される。本明細書では、この回収された物を塩化残渣と呼ぶ。塩化残渣はスラリー化してもよいし、乾燥粒子群の形態であってもよい。典型的には、スラリー化した物を用いて、有価金属を回収することができる。
＜塩化残渣の品位＞
上述した工程で得られた塩化残渣は、様々なレアメタルを有しており、例えば、Ｓｃ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、及びＮｄのような有用な元素を含む可能性がある。これらを回収することができれば、回収物を用いて利益を向上させることができる。以下の理論で本発明を限定するものではないが、塩化残渣は、チタン製錬の過程で生じる混合物であるため、その構成成分の多くはチタン精鉱に由来する。チタン精鉱は、採掘したチタン鉱石に対して浮選、磁選、比重選鉱等を実施し、Ｔｉ品位を高めることによって得ることができる。そのため、目的物であるＴｉ含有粒子は比較的大きな粒子を形成する傾向にあると考えられ、一方でＴｉ精鉱においては不純物である他のレアメタル元素については、精鉱製造時に微細な粒子としてＴｉ精鉱に付着して混入していると考えられる。
上述した工程で得られた塩化残渣は、様々なレアメタルを有しており、例えば、Ｓｃ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、及びＮｄのような有用な元素を含む可能性がある。これらを回収することができれば、回収物を用いて利益を向上させることができる。以下の理論で本発明を限定するものではないが、塩化残渣は、チタン製錬の過程で生じる混合物であるため、その構成成分の多くはチタン精鉱に由来する。チタン精鉱は、採掘したチタン鉱石に対して浮選、磁選、比重選鉱等を実施し、Ｔｉ品位を高めることによって得ることができる。そのため、目的物であるＴｉ含有粒子は比較的大きな粒子を形成する傾向にあると考えられ、一方でＴｉ精鉱においては不純物である他のレアメタル元素については、精鉱製造時に微細な粒子としてＴｉ精鉱に付着して混入していると考えられる。
＜塩化残渣の前処理＞
上述した塩化残渣は、チタン製錬時に回収した直後は高温状態であり、有価金属を回収する処理を行う前に冷却する必要がある。冷却方法は、特に限定されず、空冷、又は水冷等の手段で冷却してもよい。
上述した塩化残渣は、チタン製錬時に回収した直後は高温状態であり、有価金属を回収する処理を行う前に冷却する必要がある。冷却方法は、特に限定されず、空冷、又は水冷等の手段で冷却してもよい。
また、後述する分級を行う前に、塩化残渣を水洗しておくことが好ましい。水洗することでＦｅＣｌ2等の水溶性の不純物を除去することが出来るからである。また水洗であれば、上述した冷却処理も同時に行うことが出来る。
＜Ｓｃの回収＞
一実施形態における、Ｓｃの回収の概要を図１に示す。以下、各工程について、具体的に説明する。
一実施形態における、Ｓｃの回収の概要を図１に示す。以下、各工程について、具体的に説明する。
（１）Ｓｃの浸出工程（図１「浸出」）
一実施形態において、本発明の方法は、酸性の溶液を用いて、Ｓｃを含む原料からＳｃを浸出させる工程を含む。前記酸性の溶液のｐＨは浸出後に（又は浸出終了時に）０．３〜０．９の範囲になる様に調整されることが好ましい。０．３未満だと、トリウムも浸出量が多くなり、スカンジウムとの分離の妨げとなる。０．９超だと、スカンジウムの浸出量が低下してしまう。
一実施形態において、本発明の方法は、酸性の溶液を用いて、Ｓｃを含む原料からＳｃを浸出させる工程を含む。前記酸性の溶液のｐＨは浸出後に（又は浸出終了時に）０．３〜０．９の範囲になる様に調整されることが好ましい。０．３未満だと、トリウムも浸出量が多くなり、スカンジウムとの分離の妨げとなる。０．９超だと、スカンジウムの浸出量が低下してしまう。
また、浸出工程時の温度については特に限定されないが、前記酸性の溶液の温度は、好ましくは、６０〜９０℃であり、更に好ましくは、８０℃〜９０℃である。６０℃より低いと、Ｔｈを含んでいる場合、ＳｃとＴｈとの浸出量に差が出にくくなり、分離が困難となる。トリウムの浸出量は、温度が高くなるほど低下するため、浸出温度は高い方がよい。ただし、溶液の沸騰などの理由から、典型的な上限値は９０℃としてもよい。
浸出反応のための時間については特に限定されないが、少なくとも１時間以上、典型的には２時間以上であってもよい。上限についても特に限定されないが、典型的には２４時間以下である。
また、パルプ濃度については、特に限定されないが、１００〜６００ｇ／Ｌ、典型的には、２００〜５００ｇ／Ｌであってもよい。
浸出反応のための時間については特に限定されないが、少なくとも１時間以上、典型的には２時間以上であってもよい。上限についても特に限定されないが、典型的には２４時間以下である。
また、パルプ濃度については、特に限定されないが、１００〜６００ｇ／Ｌ、典型的には、２００〜５００ｇ／Ｌであってもよい。
上記酸性範囲にするための成分は特に限定されないが、強酸を使用することができる。例えば、塩酸、硫酸、硝酸、フッ酸、臭素酸、これらの混合物等を用いることができる。分量は特に限定されないが、上記ｐＨ範囲を実現できる量を添加すればよい。
（２）浸出液の中和工程（図１「中和」）
一実施形態において、本発明の方法は、浸出後の溶液に対してｐＨを調節する中和工程を含むことができる。即ち、ｐＨを浸出時よりもアルカリ側に調整する工程を含むことができる。これにより、Ｓｃを溶液中に残しつつ、Ｔｈを沈殿させることができる。
一実施形態において、本発明の方法は、浸出後の溶液に対してｐＨを調節する中和工程を含むことができる。即ち、ｐＨを浸出時よりもアルカリ側に調整する工程を含むことができる。これにより、Ｓｃを溶液中に残しつつ、Ｔｈを沈殿させることができる。
中和工程におけるｐＨ範囲は、１．３〜２．５が好ましい。１．３未満だと、Ｔｈの沈殿が生じにくい。一方で、ｐＨが２．５を超えると、Ｔｈの沈殿の量が増加せず、むしろ、Ｔｈも沈殿するようになる。より好ましい範囲は、ｐＨが１．８〜２．３である。これにより、Ｓｃが沈殿によってロスすることなく、大部分のＴｈを沈殿させることができる。
中和工程におけるｐＨの調整においては、浸出時よりもｐＨがアルカリ側に調整されるため、ＮａＯＨ、Ｎａ2ＣＯ3、ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2、ＣａＣＯ3、ＬｉＯＨ、Ｌｉ2ＣＯ3、ＫＯＨ、Ｋ2ＣＯ3、Ｍｇ（ＯＨ）2、ＭｇＣＯ3等を用いることがこのましい。分量は、特に限定されないが、上述したｐＨ範囲を実現できる量を添加すればよい。
操作の簡便性の観点から、浸出と中和は同じ槽で行うことが好ましい。無論、浸出直後（中和する前）に固液分離（図１「固液分離Ａ」）を行い、浸出と中和を異なる槽で行うことも可能である。
（３）固液分離（図１「固液分離Ｂ」）
上記沈殿が形成された後は、固液分離を行うことができる。そして、Ｓｃが多く含まれる溶液側を回収することにより、Ｔｈの混入を低減させることができる（上述のように、Ｔｈは主に沈殿側に移動）。固液分離の方法は、特に限定されず、ろ過等の公知の方法を用いることができる。
上記沈殿が形成された後は、固液分離を行うことができる。そして、Ｓｃが多く含まれる溶液側を回収することにより、Ｔｈの混入を低減させることができる（上述のように、Ｔｈは主に沈殿側に移動）。固液分離の方法は、特に限定されず、ろ過等の公知の方法を用いることができる。
（４）Ｓｃ抽出
上記固液分離Ｂの工程の後は、中和後液に対して、有機溶媒を用いてＳｃを回収する。より具体的には、中和後液に対して、ＴＢＰを抽出剤とした溶媒抽出を行うと、有機相側にＦｅが移動し、水相側にＳｃ等の他のレアメタルが残留する。有機相側についてはＦｅ逆抽出を行い、Ｆｅ逆抽出後液を廃水として廃棄する。なお、原料においてＦｅの含有量が低く、且つＦｅの浸出量が低い場合には、こうしたＦｅの抽出工程は省略してもよい。
上記固液分離Ｂの工程の後は、中和後液に対して、有機溶媒を用いてＳｃを回収する。より具体的には、中和後液に対して、ＴＢＰを抽出剤とした溶媒抽出を行うと、有機相側にＦｅが移動し、水相側にＳｃ等の他のレアメタルが残留する。有機相側についてはＦｅ逆抽出を行い、Ｆｅ逆抽出後液を廃水として廃棄する。なお、原料においてＦｅの含有量が低く、且つＦｅの浸出量が低い場合には、こうしたＦｅの抽出工程は省略してもよい。
一方で、水相側の方は、Ｄ２ＥＨＰＡ（Bis(2-ethylhexyl) phosphate）を抽出剤とした溶媒抽出を行う（図１の「Ｓｃ抽出」）。これにより、有機相側にＳｃが移動し、一方で、Ｓｃ以外のいくつかの元素（例えば、Ｎｂ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｚｒ、Ｐｒ、又はＮｄ等）については水相側（Ｓｃ抽出後液）に残留する。Ｓｃ抽出後液は、Ｓｃ以外の元素を回収するのに用いることができる。当該「Ｓｃ抽出」について、以下、より具体的に説明する。
「Ｓｃ抽出」では、Ｓｃを含む溶液（上述の水相）に、Ｄ２ＥＨＰＡ（Bis(2-ethylhexyl) phosphate）を添加して、有機相中にＳｃを抽出する。ここで、有機相における、Ｄ２ＥＨＰＡの濃度Ａ（ｍｏｌ／ｌ）とＳｃの濃度Ｂ（ｍｏｌ／ｌ）との比が、Ａ／Ｂ＞６となるように、Ｄ２ＥＨＰＡの添加量を制御する。一般に、１ｍｏｌのＳｃに対して６ｍｏｌのＤ２ＥＨＰＡが配位して抽出されるが、Ｄ２ＥＨＰＡが６ｍｏｌ未満になると、Ｓｃが有機相に溶解せずに、固体として析出してしまう。これは、クラッド生成により、Ｓｃのロスだけでなく、Ｄ２ＥＨＰＡのロスも起きること意味している。これに対し、有機相における、Ｄ２ＥＨＰＡの濃度Ａ（ｍｏｌ／ｌ）とＳｃの濃度Ｂ（ｍｏｌ／ｌ）との比が、Ａ／Ｂ＞６となるように、Ｄ２ＥＨＰＡの添加量を制御することで、クラッドの発生を良好に抑制することができる。有機相における、Ｄ２ＥＨＰＡの濃度Ａ（ｍｏｌ／ｌ）とＳｃの濃度Ｂ（ｍｏｌ／ｌ）との比は、Ａ／Ｂ＞８であるのが好ましく、Ａ／Ｂ＞１２であるのがより好ましい。当該Ａ／Ｂの上限値は、Ｔｈ等の不純物の抽出を抑制するという観点、並びに取り扱う有機溶媒量を少なくするという観点から、Ａ／Ｂ＜１６とすることが好ましい。
また、溶媒浸出時の抽出温度を３０℃以上に制御する。これによって、クラッドの発生を良好に抑制することができる。溶媒浸出時の抽出温度は、３０℃以上であるのが好ましく、３５℃以上であるのがより好ましい。当該溶媒浸出時の抽出温度の上限値は、有機相の揮発抑制という観点から、５０℃以下とすることが好ましい。
有機相における、Ｄ２ＥＨＰＡの濃度が０．３（ｍｏｌ／ｌ）未満であることが好ましい。これによって、Ｓｃを含む溶液がＴｈを含んでいる場合に、Ｔｈの抽出を良好に抑制することができ、不純物の取り込みを防止することができる。有機相における、Ｄ２ＥＨＰＡの濃度は、０．２２（ｍｏｌ／ｌ）未満であることがより好ましい。一方、有機相における、Ｄ２ＥＨＰＡの濃度が低すぎると、抽出設備を大きくしなければならない。このような観点から、有機相における、Ｄ２ＥＨＰＡの濃度は、０．１５（ｍｏｌ／ｌ）以上であるのが好ましい。
溶媒抽出における抽出時のｐＨは、−０．５〜０．５の範囲となるように調整することが好ましい。このような範囲に溶媒抽出における抽出時のｐＨを調整することで、クラッドの発生をより良好に抑制することができる。また、当該ｐＨの範囲においてＳｃを抽出した際に、有機相に共抽出される不純物の濃度が０．１ｍｏｌ／Ｌ未満であるのが好ましく、０．０５ｍｏｌ／Ｌ未満であるのがより好ましい。
（５）スクラブ工程、Ｓｃ逆抽出、か焼
中和後液に対して有機溶媒で抽出したとき、抽出液にクラッドが発生した場合には、当該抽出液を固液分離する工程によって固液分離されたクラッドを、Ｄ２ＥＨＰＡを含む有機溶媒で浸出し、続いて、有機溶媒で浸出して得られた浸出後液を酸でスクラビングする（図１「スクラビング」）。これにより、ＦｅやＴｈ等の混入を減少させることができる。次に、スクラビング後の溶媒に強アルカリ性溶液を添加して粗Ｓｃ(ＯＨ)3を得ることができる。
中和後液に対して有機溶媒で抽出したとき、抽出液にクラッドが発生した場合には、当該抽出液を固液分離する工程によって固液分離されたクラッドを、Ｄ２ＥＨＰＡを含む有機溶媒で浸出し、続いて、有機溶媒で浸出して得られた浸出後液を酸でスクラビングする（図１「スクラビング」）。これにより、ＦｅやＴｈ等の混入を減少させることができる。次に、スクラビング後の溶媒に強アルカリ性溶液を添加して粗Ｓｃ(ＯＨ)3を得ることができる。
このとき使用する酸としては、１Ｍ〜４．２Ｍ程度のＨＣｌやＮａＣｌ、Ｈ2ＳＯ4等が挙げられる。また、使用する強アルカリ性溶液としては、１．５〜２．５ＭのＮａＯＨまたはＫＯＨ等の水溶液が挙げられる。強アルカリ性溶液の濃度が１．５Ｍ未満であると、有機相が白濁するおそれがあり、２．５Ｍを超えると、セルロースパウダー等の濾過助剤を用いて濾過することが困難となるおそれがある。
このとき、Ｄ２ＥＨＰＡを含む有機溶媒が、クラッド中のＳｃ及びＦｅの合計モル数の１０倍以上２０倍未満のモル数のＤ２ＥＨＰＡを含むことが好ましい。このような構成によれば、発生したクラッドを良好に溶解させることができる。このとき、Ｄ２ＥＨＰＡを含む有機溶媒は、クラッド中のＳｃ及びＦｅの合計モル数の１２倍以上１８倍未満のモル数のＤ２ＥＨＰＡを含むことがより好ましい。
また、上述の、固液分離されたクラッドを、Ｄ２ＥＨＰＡを含む有機溶媒で浸出する工程において、有機溶媒の温度が４０℃以上であることが好ましい。このような構成によれば、発生したクラッドを良好に溶解させることができる。また、固液分離されたクラッドを、Ｄ２ＥＨＰＡを含む有機溶媒で浸出する工程において、有機溶媒の温度が４５℃以上であることがより好ましい。また、有機相の揮発抑制という観点から、５０℃以下とすることが好ましい。
一方、スクラビング後の有機相側については、例えば、ＮａＯＨ等のアルカリ性水溶液で晶析剥離（図１「Ｓｃ逆抽出」）を行い、水酸化スカンジウムスラリーを得て、水酸化スカンジウムスラリーを濾過してか焼し（図１「固液分離Ｃ」及び「か焼」）、最後はＳｃ2Ｏ3の形で回収することができる。もしくは、得られたＳｃ（ＯＨ）3を浸出し、シュウ酸等のカルボン酸を用いてスカンジウムをカルボン酸スカンジウムの形で沈殿させ更にか焼して、Ｓｃ2Ｏ3の形態で回収することができる。
（６）分級工程
一実施形態において、Ｓｃを含む原料は、上述したように塩化残渣であってもよい。この実施形態において、塩化残渣を水洗した後、当該塩化残渣は、分級を行い、粗粒と細粒とに分けることができる。分級の方法としては、特に限定されず、乾式でも湿式でもよい。より好ましいのは湿式である。これは、塩化残渣が水洗されている場合に、乾燥させる手間を必要としないからである。また、分級の方法として、特定の大きさの目開きの篩を用いてもよい。湿式の分級として、水力分級機、水平水流分級機、遠心沈降機の分級機械を使用してもよい。乾式の分級として、エアセパレータ、空気式の分級機を用いてもよい。
一実施形態において、Ｓｃを含む原料は、上述したように塩化残渣であってもよい。この実施形態において、塩化残渣を水洗した後、当該塩化残渣は、分級を行い、粗粒と細粒とに分けることができる。分級の方法としては、特に限定されず、乾式でも湿式でもよい。より好ましいのは湿式である。これは、塩化残渣が水洗されている場合に、乾燥させる手間を必要としないからである。また、分級の方法として、特定の大きさの目開きの篩を用いてもよい。湿式の分級として、水力分級機、水平水流分級機、遠心沈降機の分級機械を使用してもよい。乾式の分級として、エアセパレータ、空気式の分級機を用いてもよい。
分級の基準値については、特に限定されず、レアメタル（例えば、Ｓｃ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、又はＮｄ）が多く含まれるサイズの範囲を上限値として採用すればよい。例えば、基準値の上限については、５５μｍ以下、４０μｍ以下、又は２５μｍ以下であってもよい。基準値の下限については、１０μｍ以上、１５μｍ以上、又は２０μｍ以上であってもよい。これにより、例えば、塩化残渣中に存在するＳｃのうちの、少なくとも約８２％（基準値を２５μｍにした場合）、約８４％（基準値を３８μｍにした場合）、又は約８８％（基準値を５３μｍにした場合）を回収することができる。その一方で、回収対象となる物量を減らすことができる。更には、他の不純物（例えば、Ｆｅ、コークス、未反応チタンなど）の多くは粗粒側に分配される。
分級手段として篩を用いる場合には、上記分級の基準値に基づいて、網目のサイズを適宜決定することができる。例えば、２５μｍを基準値として分級する場合には、目開きが２５μｍ（ＪＩＳ規格だと、５００メッシュ）を使用する。そして、篩を通過した物を細粒とし、篩上に残った物を粗粒とする。
分級後に得られた細粒は、上述したような条件で浸出工程を行い、Ｓｃを回収することができる。
以下、本発明の理解を促進するため、更に具体的な実施例を開示する。
（試験例１）
中和後液を抽出剤（Ｄ２ＥＨＰＡ）：１０体積％、改質剤（ＴＢＰ）：５体積％、及び、希釈剤（Ｓｈｅｌｌｓｏｌ Ｄ７０）：８５体積％の有機溶媒で、Ｄ２ＥＨＰＡの濃度Ａ（ｍｏｌ／ｌ）とＳｃの濃度Ｂ（ｍｏｌ／ｌ）との比は、Ａ／Ｂ＝５となる条件で抽出することで、クラッドが発生したため、固液分離して回収した当該クラッドを以下の手順にて処理した。
クラッドの浸出条件を表１に示す。表１において、「Ｐ．Ｄ．」は有機溶媒１ｌあたりに添加したクラッドの量を示し、「ｗｅｔ」は、クラッドが水分や油分を含んだ湿った状態であることを示す。また、浸出温度は、１０℃と４０℃の２通りで実施した。
中和後液を抽出剤（Ｄ２ＥＨＰＡ）：１０体積％、改質剤（ＴＢＰ）：５体積％、及び、希釈剤（Ｓｈｅｌｌｓｏｌ Ｄ７０）：８５体積％の有機溶媒で、Ｄ２ＥＨＰＡの濃度Ａ（ｍｏｌ／ｌ）とＳｃの濃度Ｂ（ｍｏｌ／ｌ）との比は、Ａ／Ｂ＝５となる条件で抽出することで、クラッドが発生したため、固液分離して回収した当該クラッドを以下の手順にて処理した。
クラッドの浸出条件を表１に示す。表１において、「Ｐ．Ｄ．」は有機溶媒１ｌあたりに添加したクラッドの量を示し、「ｗｅｔ」は、クラッドが水分や油分を含んだ湿った状態であることを示す。また、浸出温度は、１０℃と４０℃の２通りで実施した。
浸出温度１０℃で浸出した際は、溶け残りが確認された。一方、浸出温度４０℃で浸出したところ、全量溶解した。これにより、通常の無機塩の水に対する溶解度のように温度上昇に伴ってクラッドの溶解度が上昇すると考えられる。
また、発生したクラッドの全量について、図２に記載のフローで処理した。これによって、Ｓｃと有機相の回収を行った。各物量は図中に記載した。回収したＳｃ量、スクラビング液中の各濃度から、クラッドの品位は：Ｓｃ：１質量％、Ｆｅ１質量％、Ｄ２ＥＨＰＡ：５０質量％程度と推定された。
以上、本発明の具体的な実施形態について説明した。上記実施形態は、本発明の具体例に過ぎず、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上述の実施形態の１つに開示された技術的特徴は、他の実施形態に提供することができる。また、特定の方法については、一部の工程を他の工程の順序と入れ替えることも可能であり、特定の２つの工程の間に更なる工程を追加してもよい。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって規定される。
Claims (7)
- Ｓｃを含む溶液に、Ｄ２ＥＨＰＡを添加して、有機相中にＳｃを抽出する工程を含み、
前記有機相における、Ｄ２ＥＨＰＡの濃度Ａ（ｍｏｌ／ｌ）とＳｃの濃度Ｂ（ｍｏｌ／ｌ）との比が、Ａ／Ｂ＞６であり、
抽出温度が３０℃以上とすることを特徴とするＳｃの抽出方法。 - 前記有機相における、Ｄ２ＥＨＰＡの濃度が０．３（ｍｏｌ／ｌ）未満であることを特徴とする請求項１に記載のＳｃの抽出方法。
- 抽出時のｐＨが、−０．５〜０．５であることを特徴とする請求項１または２に記載のＳｃの抽出方法。
- 前記抽出によって、抽出液にクラッドが発生した場合に、
前記抽出液を固液分離する工程と、
前記固液分離されたクラッドを、Ｄ２ＥＨＰＡを含む有機溶媒で浸出する工程と、
前記有機溶媒で浸出して得られた浸出後液を酸でスクラビングする工程と、
前記スクラビング後の溶媒に強アルカリ性溶液を添加して粗Ｓｃ(ＯＨ)3を得る工程と
を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のＳｃの抽出方法。 - 前記Ｄ２ＥＨＰＡを含む有機溶媒が、前記クラッド中のＳｃ及びＦｅの合計モル数の１０倍以上２０倍未満のモル数のＤ２ＥＨＰＡを含むことを特徴とする請求項４に記載のＳｃの抽出方法。
- 前記固液分離されたクラッドを、Ｄ２ＥＨＰＡを含む有機溶媒で浸出する工程において、前記有機溶媒の温度が４０℃以上であることを特徴とする請求項４または５に記載のＳｃの抽出方法。
- 前記Ｓｃを含む溶液が、
Ｓｃを含む原料からＳｃを浸出する工程、及び、
前記Ｓｃを浸出して得られた浸出後液を中和する工程
を実施することで得られた中和後液であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のＳｃの抽出方法。
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